JP2002076185A

JP2002076185A - 回路基板装置及びその製造方法

Info

Publication number: JP2002076185A
Application number: JP2000255842A
Authority: JP
Inventors: Kazuto Higuchi; 和人樋口
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2000-08-25
Filing date: 2000-08-25
Publication date: 2002-03-15

Abstract

(57)【要約】【課題】高密度に配置された配線上に狭ピッチで形成さ
れた導電性バンプを具備した配線基板と電子部品とが高
い接続信頼性・耐候性で接続された回路基板装置を提供
すること。【解決手段】配線基板３０は、絶縁基材３１と、この絶
縁基材３１のベアチップ２０側に設けられた配線３２
と、絶縁基材３１上に設けられ、かつ、その先端部が配
線基板３０とベアチップ２０との間隙まで達するととも
に第２の樹脂で形成された突起部３４ａと、この突起部
３４ａを覆うとともに配線３２と連続する金属膜３４ｂ
とを有する導電性バンプ３４とを備えている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、配線基板に導電性
バンプを介して電子部品が搭載された回路基板装置及び
その製造方法に関し、特に狭ピッチで形成された導電性
バンプであっても配線基板と電子部品とを高い信頼性及
び耐候性で接続できるものに関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、半導体集積回路技術の発達により
電子機器の小型化、薄型化、高性能化が進められてお
り、これに伴って半導体チップの搭載方法は従来のリー
ドフレームを用いたパッケージ形態から、小型化、薄型
化、多ピン化に有利なボールグリッドアレイ（ＢＧ
Ａ）、チップスケールパッケージ（ＣＳＰ）等のパッケ
ージ形態に変化しつつある。さらに、このようなパッケ
ージを用いず、ベアチップを直接配線基板上に搭載する
ダイレクト・チップ・アタッチ（ＤＣＡ）法も実用化さ
れている。

【０００３】特に、数百ＭＨｚの周波数で動作し演算処
理を行うようなマイクロプロセッサユニット等のＬＳＩ
チップの場合には、高周波特性に優れ、より多ピン化に
対応した接続方法が望まれる。このため、ＢＧＡ、ＣＳ
Ｐ等のパッケージの場合はチップとパッケージ基板、あ
るいはＤＣＡの場合はチップと配線基板との接続に、従
来のワイヤボンディング法に代わりＬＳＩチップを突起
状の導電性バンプを介しパッケージ基板あるいは配線基
板にフリップチップ実装する場合が多くなっている。

【０００４】図３はフリップチップ実装したＣＳＰ１０
０を示す断面図である。図３中１１０は半導体集積回路
が搭載されたベアチップ、１２０は配線基板を示してい
る。ベアチップ１１０の表面にはパッド１１１と保護層
１１２が形成されており、パッド１１１上に金やはんだ
等のバンプ１１３を形成する。バンプ１１３の形成には
めっき法やワイヤボンディング法などを用いることがで
きる。

【０００５】配線基板１２０は樹脂からなる絶縁基材１
２１、配線１２２、樹脂保護層１２３、ビア孔１２４か
らなり、配線基板１２０にフリップチップボンダ等を用
いて、ベアチップ１１０を位置合わせして搭載し、電気
的な接続を得る。

【０００６】また、ベアチップ１１０と配線基板１２０
の熱膨張係数が異なる場合には、熱サイクルにより基板
面方向でチップと基板の寸法差が生じ、バンプ１１３の
接続点に応力が生じる。この応力による接続点の破壊を
回避するために、ベアチップ１１０と配線基板１２０の
間に熱硬化性樹脂１３０を挿入し、熱サイクルにより生
じるベアチップ１１０と配線基板１２０の寸法差を緩和
している。

【０００７】しかし、このような方法では、バンプ１１
３を形成するための別プロセスが必要となる。例えば電
気めっき法では、ＬＳＩチップのパッド上に通電用のシ
ード層を形成し、その後、めっきプロセスによりバンプ
を形成するために、プロセスが非常に煩雑なものとな
る。また、無電解めっき法では、シード層の形成は必要
ないが、成長速度が遅いために生産性は低い。また、ワ
イヤボンディング法では、１００μｍピッチ以下の狭ピ
ッチ化が難しく、バンプ高さのばらつきも±５μｍ程度
となってしまうため、４００ピンにもおよぶような多ピ
ンＩＣではフリップチップボンディングが困難となる。
さらに、スクリーン印刷による形成では、狭ピッチ化が
困難である。

【０００８】また、バンプとしてはんだを用いる場合に
は、搭載後リフローを行いはんだを溶融させる必要があ
る。この際、はんだは多くのＬＳＩチップのパッドに用
いられるアルミには濡れ性が悪いため、チップのパッド
上に銅や金などの金属層を形成する工程が必須である。

【０００９】しかも、これらいずれの方法も、ＬＳＩチ
ップ側のパッドに何らかの方法でバンプを形成すること
が必須であることから、組み立てユーザには扱いにくい
問題を有していた。このため、近年では基板上に導電性
バンプを形成する方法も提案されつつある（Proc.2-nd
IEMT / IMC Symposium、pp.364-368、1998）。このよう
な用途に用いる基板においては、はんだ以外の材料で配
線基板とベアチップとを接続するために必要な微細で狭
ピッチな導電性バンプを設ける必要がある。

【００１０】図４の（ａ）〜（ｊ）は配線基板１２０上
にバンプ１１３を形成した場合のＣＳＰの製造方法を示
している。先ず、図４の（ａ）に示す如く、銅箔１３０
が形成された絶縁基材１２１を用意し、その銅箔１３０
上に図４の（ｂ）に示すようにレジスト１３１を形成す
る。この後、図４の（ｃ）及び図４の（ｄ）に示すよう
に銅箔１３０をシード層として電気めっきにより銅や金
等の金属でバンプ１１３を形成し、レジスト１３１を剥
離する。

【００１１】次に周知のサブトラクティブ法で図４の
（ｅ）〜（ｇ）に示す如く銅箔１３０をエッチングし、
配線パターンを形成する。バンプ１１３及び配線１２２
を形成した後、図４の（ｈ）のように炭酸ガスレーザに
よる加工法等でメインの配線基板に接続するためのパッ
ドとなるビア孔１２４を形成し、続いて図４の（ｉ）に
示すように樹脂保護層１２３を形成する。

【００１２】樹脂保護層１２３は、エポキシ樹脂等のワ
ニスをカーテンコート法やスクリーン印刷法などにより
全面に形成し、硬化後全面を軽くエッチングしてバンプ
１１３を露出させる。バンプ１１３は他の部分に比べ突
出しているため、バンプ１１３上に形成される樹脂保護
層１２３の厚さは薄く、軽度のエッチングで除去可能で
ある。この後、図４の（ｊ）に示す如くベアチップ１１
０をバンプ１１３上に搭載し、電気的に接続を行う。接
続に先立ち、配線基板１２０上のベアチップ１１０を搭
載する個所に封止用樹脂、異方導電シート、異方導電ペ
ースト等を設けておく。最後に、必要に応じ、配線基板
裏面のビア孔１２４にはんだボール等を設ける。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】上述した回路基板装置
及びその製造方法にあっては、次のような問題があっ
た。すなわち、上述しためっきやワイヤボンディングを
用い、銅や金などの高硬度な塑性変形が少ない金属材料
でソリッドな導電性バンプを形成した場合、次のような
問題が発生する。例えば、ＬＳＩチップ接続時のボンデ
ィング荷重が少ない場合、バンプの高さバラツキが影響
し、バンプを押し潰し高さを均一化できず容易に接続オ
ープン不良が発生してしまう。

【００１４】一方、ボンディング荷重を増加すればバン
プを押し潰し、高さを均一化できるため、チップ上の全
てのパッドとバンプ間の接続は達成されるものの、チッ
プ又は基板の破壊を招く恐れがある。すなわち、銅や金
などソリッドな金属材料でバンプを形成した場合、適切
なボンディング荷重の範囲は極めて狭く、安定に製造す
ることが困難となっている問題があった。

【００１５】さらに、たとえ初期的な接続が得られたと
しても、温度サイクル試験で封止樹脂がバンプの高さ方
向に伸縮した場合、一般に樹脂に比べソリッドな金属で
構成されたバンプの熱膨張係数が小さいため、容易に接
続オープン不良が発生してしまう問題も有していた。

【００１６】これら問題を解決するため、特開平１１−
１６８１１６号公報に導電性バンプ構造及び製造方法が
開示されている。上記公報では熱硬化性樹脂に銀などの
導電性粒子を分散させた導電性ペーストを用い、これを
スクリーン印刷法によりバンプを形成する個所に印刷す
る。その後、ベークを行いペーストを硬化させ、導電性
バンプを形成している。

【００１７】また、特開平９−２４６２７１号公報では
導電粒子を分散させたポリイミド樹脂をエッチング加工
することにより、導電性バンプを形成している。さら
に、特開平６−１２４９５２号公報では導電粒子を分散
させた感光性ポリイミド樹脂を露光・現像することによ
りパターニングし、導電性バンプを形成している。

【００１８】これらいずれの方法もＬＳＩチップ上にバ
ンプを形成しているが、同様な方法で基板上にバンプ形
成することは容易である。これらの方法によれば、金属
製バンプに比べ弾性を有する樹脂製バンプをチップと基
板の接続に用いているため、初期接続におけるボンディ
ング・マージンを大きくでき、かつ、接続後の信頼性を
高くすることが可能となる。

【００１９】しかしながら、バンプの形成法において、
スクリーン印刷法では１００μｍピッチ以下の狭ピッチ
化が難しく、エッチング法又は露光・現像法において
も、バンプ高さが高く、微細なバンプを形成することは
困難であった。さらに、いずれの方法においても配線上
に導電性樹脂を用いてバンプを形成するため、バンプ自
体の抵抗又は配線とバンプの接続抵抗が金属製のバンプ
に比べ高くなってしまう。

【００２０】これらバンプに係る問題に加え、基板上の
配線の高密度化に伴い配線ピッチが細かくなった場合、
隣り合う配線間の保護層に空隙が生じる頻度が高くなる
問題があった。図４の（ｉ）に示すように、樹脂保護層
１２３は通常、エポキシ等の樹脂をカーテンコートやス
クリーン印刷等の手法により配線上に塗布し、熱処理を
施して形成する。

【００２１】図５は例えば図４の（ｉ）の配線基板１２
０を配線幅方向に切った場合の断面図であるが、上述の
方法では配線１２２が形成するアスペクト比が大きい凹
部１２５へ樹脂を塗布することが困難であり、凹部１２
５の底では空隙１２６が残る。特に凹部１２５の開口寸
法が小さく、かつ、アスペクト比が大きい場合は顕著で
あるが、例えば、配線幅が３０μｍ、配線ピッチが６０
μｍ、配線厚さ３０μｍの狭ピッチ配線では配線１２２
間の凹部１２５のアスペクト比は１となり、この配線１
２２間に樹脂を空隙なく均一に塗布することは極めて困
難となる。このように配線１２２間の樹脂に空隙１２６
が形成された場合、樹脂に含まれた水分が空隙１２６に
残留しやすくなるため、耐湿試験後の配線間の絶縁抵抗
が極端に低下してしまい信頼性が悪化する。

【００２２】配線表面に腐食しにくい貴金属等を形成し
て樹脂保護層１２４を省略することもできるが、配線基
板１２０とベアチップ１１０との間に封止樹脂を挿入す
る段階で同様な問題が生じてしまう。

【００２３】また、特開平９−１３９５６０には、配線
の一部をバンプとして形成する方法が開示されている
が、バンプと封止樹脂との熱膨張係数との差により、バ
ンプとパッドとが離間する問題は回避できない。

【００２４】そこで本発明は、高密度に配置された配線
上に狭ピッチで形成された導電性バンプを具備した配線
基板と電子部品とが高い接続信頼性・耐候性で接続され
た回路基板装置及びこの回路基板装置を高い生産性で製
造できる回路基板装置製造方法を提供することを目的と
する。

【００２５】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決し目的を
達成するために、本発明の回路基板装置及びその製造方
法は次のように構成されている。

【００２６】（１）封止樹脂を介して一体化された配線
基板及び電子部品を有する回路基板装置において、上記
配線基板は、第１の樹脂で形成された絶縁基材と、この
絶縁基材の上記電子部品側に設けられた配線と、上記絶
縁基材上に設けられ、かつ、その先端部が上記配線基板
と上記電子部品との間隙まで達するとともに第２の樹脂
で形成された突起部と、この突起部を覆うとともに上記
配線と連続する導電部材とを有する導電性バンプとを備
えていることを特徴とする。

【００２７】（２）上記（１）に記載された回路基板装
置であって、上記封止樹脂は、上記第２の樹脂よりも熱
膨張係数が小さいものであることを特徴とする。

【００２８】（３）上記（１）に記載された回路基板装
置であって、上記絶縁基材と上記封止樹脂との間には、
上記配線を覆う樹脂層が形成されていることを特徴とす
る。

【００２９】（４）封止樹脂を介して一体化された配線
基板及び電子部品を有する回路基板装置において、上記
配線基板は、第１の樹脂で形成された絶縁基材と、この
絶縁基材の上記電子部品側に設けられた配線と、上記絶
縁基材上に設けられ上記第１の樹脂とは異なる第２の樹
脂で形成された突起部と、この突起部を覆うとともに上
記配線と連続する導電部材とを有する導電性バンプとを
備えていることを特徴とする。

【００３０】（５）基材表面に凹部を設けた型板の表面
の少なくとも上記凹部上に配置されるように配線層を形
成する配線層形成工程と、上記配線層上に第１の樹脂か
らなる絶縁基材を形成する絶縁基材形成工程と、上記配
線層を上記絶縁基材上に保持しつつ上記型板だけを上記
配線層及び上記絶縁基材から剥離し、上記凹部に型取ら
れた導電性バンプを有する配線基板を形成する配線基板
形成工程と、上記導電性バンプ上に電子部品を電気的に
接続する電子部品実装工程と、上記配線基板と上記電子
部品との間隙を封止樹脂にて封止する封止工程を具備し
たことを特徴とする。

【００３１】

【発明の実施の形態】図１の（ａ），（ｂ）は本発明の
一実施の形態に係る回路基板装置の１つであるＣＳＰ１
０を示す断面図である。ＣＳＰ１０は、ベアチップ（電
子部品）２０と、配線基板３０と、ベアチップ２０と配
線基板３０との間隙を封止する封止樹脂４０とを備えて
いる。

【００３２】ベアチップ２０は、半導体集積回路が収容
されたチップ本体２１を備え、このチップ本体２１の図
１の（ａ）中下面側にはパッド２２及び保護層２３が形
成されている。

【００３３】配線基板３０は、樹脂材製の絶縁基材３１
と、この絶縁基材３１上に形成された配線３２と、絶縁
基材３１上面を覆う樹脂材製の保護層３３と、導電性バ
ンプ３４とを備えている。導電性バンプ３４は、絶縁基
材３１と一体に形成されるとともにベアチップ２０側に
突出形成された突起部３４ａと、この突起部３４ａを覆
うように形成され、配線３２と連続して形成された金属
膜３４ｂとから形成されている。なお、突起部３４ａの
先端は封止樹脂４０まで達している。また、突起部３４
ａを構成する樹脂の熱膨張係数は封止樹脂４０を構成す
る樹脂の熱膨張係数よりも大きいものが使用されてい
る。

【００３４】図２の（ａ）〜（ｋ）は、ＣＳＰ１０の製
造方法を示す断面図である。図２の（ａ）に示すよう
に、型板となるテンプレート５０を用意し、突起状電極
を形成する部位に凹部５１を形成する。テンプレート５
０にはシリコン単結晶、ガラス、インバー等の平坦性、
寸法安定性、加工性に優れた材料を用いる。

【００３５】ここで、テンプレート５０としてシリコン
単結晶ウエハを用いる場合は、凹部５１の形成に次に示
すような異方性エッチングを利用することができる。す
なわち、先ずｐ型（１００）面方位のシリコン単結晶ウ
エハ上に熱酸化膜を形成する。次いで、レジストを形成
し、露光・現像により凹部を形成する部位に例えば５０
μｍ角の正方形開口部を形成する。

【００３６】この後、弗化アンモニウム、弗酸混合溶液
でシリコン酸化膜のエッチングを行い、シリコンを露出
させる。レジストを剥離した後、水酸化カリウム水溶液
を用いて露出したシリコン部位を選択的にエッチングす
ると、（１１１）面方位のエッチング速度が他の面のエ
ッチング速度に比較して極めて遅いために、結果として
深さ３５μｍ程度の逆四角錐状の凹部５１が形成でき
る。なお、エッチング時間を制御すれば、逆四角錐状の
底部を平坦にすることも可能である。

【００３７】図２の（ｂ）に示すように、凹部５１を形
成したテンプレート５０上に後で行う電気めっきの陰極
となるシード層５２を銅、ニッケル、金等の金属で蒸着
法、無電解めっき法等を用いて形成する。このシード層
５２は、後にテンプレートを剥離する際の剥離層として
も機能するため、剥離工程で剥離しやすく、かつ、剥離
工程までの間の工程で剥離が生じないように、シード層
５２とテンプレートとの密着強度はピール強度として
０．０５ｋｇ／ｃｍより大きく０．５ｋｇ／ｃｍより小
さくなるようにシード層５２の材料又は形成法を選択
し、形成温度等の形成条件を制御する。ここでは、純銅
を蒸着法を用いて形成温度５０℃で０．５μｍの厚さ形
成した。なお、凹部５１底付近での蒸着膜のカバレッジ
を改善するために、蒸着中は被蒸着物を自公転させるこ
とが望ましい。

【００３８】次に図２の（ｃ）〜（ｅ）に示すように、
パターンめっき法により、配線３２を形成する。パター
ンめっき法では先ずシード層５２上にレジスト膜５３を
形成する。レジスト膜５３にはフィルム状のドライフィ
ルム・レジストを用いることができる。本実施の形態に
おいては厚さ３０μｍのネガ型のドライフィルム・レジ
ストを用い、シード層５２上にラミネートした。

【００３９】このレジスト膜５３を露光・現像し、配線
３２を形成するための配線形成部５４を形成する。配線
形成部５４はレジストを現像により除去し、下地のシー
ド層５２が露出するように形成する。本実施の形態にお
いては、テンプレート５０として平坦性、寸法安定性に
優れたシリコン基板を用いるため、露光時のパターン形
成用マスクにガラス乾板を用いれば極めて高いパターン
解像度を得ることができる。

【００４０】レジスト形成後の工程でシード層５２を陰
極として電気めっきを行うが、レジスト膜５３が開口さ
れた配線形成部５４にめっきを行いながら、同時にテン
プレート５０の凹部５１内にも均一な厚さ、例えば１０
μｍの膜厚でめっきを行う。一般に、微細孔内部にめっ
きを行う場合、被めっきイオンの供給が孔内部で滞って
しまうため、過電圧が上昇し孔内部のめっき膜厚は他の
部位に比べ薄くなりやすい。

【００４１】このような現象はテンプレート５０の凹部
５１内でも同様に生じるため、均一な厚さでめっき膜を
形成する目的で配線形成部５４に比べ凹部５１内部での
めっき速度を高める必要がある。電気めっきにおいてめ
っき速度を制御する因子は主に、電界分布と陰極表面で
生じる過電圧であることは明らかになっている。

【００４２】通常、めっき膜表面を平滑にし光沢を与え
る目的でめっき液中に微量添加されるポリエチレングリ
コール等の高分子成分は、陰極に吸着し析出過電圧を著
しく上昇させる。この高分子成分の吸着は拡散支配の下
において行われるため、めっき液の流動状態に依存す
る。例えば、陰極表面のめっき液流速を静止状態から増
加させるに伴い、高分子成分の吸着量が増加し過電圧は
上昇する。

【００４３】図２の（ｃ）に示すような陰極としてのシ
ード層５２上にレジスト膜５３が形成された基板を一様
に攪拌されためっき液に浸漬した場合には、凹部５１内
では配線形成部５４に比べめっき液流動状態は抑制さ
れ、配線形成部５４の陰極での過電圧が凹部５１内の陰
極での過電圧より上昇する。陰極上で過電圧の高低差が
生じた場合、過電圧が高い部位のめっき電流は低下し、
過電圧が低い部位のめっき電流は上昇する。この結果、
配線形成部５４に比べ凹部５１内部でのめっき電流は上
昇し析出速度も上昇する。以上の理由により配線形成部
５４に比べ凹部５１内でのめっき析出速度が上昇し、均
一な膜厚でめっき膜を形成できる。

【００４４】電気めっき工程においては、電気めっき装
置の電流源（不図示）の陰極に、テンプレート５０上に
形成されたシード層５２を接続し、電流源の陽極には含
リン銅板（不図示）を接続する。なお、めっき液として
は、例えば下記の組成の溶液を使用することができる。

【００４５】硫酸銅５水和物７５ｇ／Ｌ硫酸（比重１．８４）１８０ｇ／Ｌ塩酸（３４％）０．１５ｍＬ／Ｌポリエチレングリコール（分子量約４００，０００）８０ｐｐｍチオキサンテート−ｓ−プロパンスルホン酸４０ｐｐｍめっき条件は、液温２５℃、電流密度１〜５Ａ／ｄｍ
^２とし、空気吹き出しによりめっき液を攪拌すること
により、銅イオンの供給を十分に行う。めっき膜厚が１
０μｍに達する時間を予め求めておき、その時間になっ
たら通電を止め、絶縁基材をめっき装置から取り出し十
分に水洗する。めっき膜厚は１０μｍであるため、深さ
３５μｍの逆四角錐状の凹部は完全に埋まることはな
く、めっき後におよそ２５μｍの凹部が残存する。

【００４６】続いて、レジスト膜５３を水酸化ナトリウ
ム溶液等により除去することにより、図２の（ｅ）に示
すようなテンプレート５０上の配線３２が形成できる。
なお、この時点では、各配線５３はシード層５２により
電気的に接続されたままの状態である。続いて形成する
樹脂材製の絶縁基材３１とめっきにより形成した配線３
２との密着性を高める目的で、この時点で配線３２の表
面を粗面化する。粗面化処理は銅を酸化させるいわゆる
黒色化処理やこれをさらに還元する還元処理、あるいは
無電解銅めっきにより針状結晶を析出させる処理などを
用いることができるが、本実施の形態では黒色化処理の
後に還元処理を行う工程を用い、配線３２の表面の平均
粗さを約３μｍにした。

【００４７】この後、図２の（ｆ）に示すように、絶縁
性樹脂によりテンプレート５０全面上に絶縁基材３１を
形成する。この樹脂はテンプレート５０剥離後に配線を
機械的に保持する目的を有しているため、可撓性が高く
屈曲性に優れたポリイミド、ポリエステル、ベンゾシク
ロブテン、エポキシ含浸ポリアミド紙、エポキシ含浸ガ
ラスクロス、ビスマレイミド・トリアジン含浸ガラスク
ロス等を用いる。

【００４８】形成法としては、配線３２間の隙間やバン
プを形成する凹部５１に樹脂が均一に埋め込まれるよう
に、真空印刷法、真空ラミネート法、真空プレス法、電
着法等を用いる。例えば、ポリイミド樹脂を用いる場合
には、非感光性のポリイミド樹脂のワニスを電着法等に
より絶縁基材上に塗布し、約３０μｍ厚の塗膜を形成す
る。この後、キュアを行い重合・硬化させる。樹脂と接
する配線表面は粗面化されているため、樹脂塗布時に樹
脂がその粗面に沿って流動し強固なアンカーを形成する
ため、キュア後の樹脂と配線との密着力は高く、１ｋｇ
ｆ／ｃｍ程度のピール強度を有する。また、およそ２５
μｍの深さの凹部５１にも樹脂が流れ込み、凹部５１は
樹脂により平坦化される。

【００４９】次に、図２の（ｇ）に示すように、絶縁基
材３１に炭酸ガスレーザ等により直径１００μｍ程度の
表裏面接続用のビア孔３５を形成する。ビア孔３５を形
成した後、レーザ加工によりビア孔３５底部に残ったス
ミアを除去する目的で、過マンガン酸ナトリウム溶液等
で樹脂表面を軽度にエッチングする。

【００５０】なお、本実施の形態では絶縁基材３１に非
感光性の熱硬化樹脂を使用したが、感光性樹脂を用いる
こともできる。この場合は、ビア孔３５を形成する方法
としてレーザ加工を用いることなく、露光・現像工程で
行うことができる。

【００５１】続いて図２の（ｈ）に示すように、配線３
２を絶縁基材３１に保持しつつテンプレート５０だけを
絶縁基材３１及び配線３２から剥離する。この際、絶縁
基材３１及び配線３２との間の密着力は１ｋｇｆ／ｃｍ
程度であり、テンプレート５０とシード層５２との密着
力の２倍以上であるため、シード層５２が剥離層として
機能し、テンプレート５０はシード層５２との界面から
剥離する。なお、剥離後のテンプレート５０は、図２の
（ｂ）に示すシード層形成工程から再度使用することが
できる。

【００５２】次に剥離した絶縁基材３１及び配線３２を
過硫酸アンモニウム、硫酸、エタノールからなる混合溶
液で軽度にエッチングし、約０．５μｍ厚の銅薄膜から
なるシード層５２を除去することにより図２の（ｉ）に
示す絶縁基材３１、配線３２、導電性バンプ３４が形成
できる。さらに、酸化防止を目的として無電解めっき法
を用いて配線又は突起状電極表面上に金／ニッケル多層
膜等を形成してもよい。

【００５３】以上のようにして形成された配線基板３０
は、微細な配線上に四角錐型の高さ３５μｍ、幅５０μ
ｍの先端が鋭い導電性バンプ３４を有し、これら配線３
２が樹脂によりモールドされた構造となる。ここにおい
て内部に樹脂のコアを有するバンプが形成される。

【００５４】図２の（ｊ）においては、エポキシ樹脂等
からなる樹脂保護層３３を形成する。樹脂保護層３３は
ワニス状のエポキシ樹脂をカーテンコート法等で基板全
面に渡り塗布し、その後、キュアを行い重合・硬化させ
る。バンプ先端は鋭いため、形成される樹脂厚は薄く、
キュア後、過マンガン酸カリウム溶液等で軽度にエッチ
ングすることにより導電性バンプ３４は露出する。配線
表面に酸化防止膜を形成した場合には、本工程を省略
し、樹脂保護層３３を形成しなくてもよい。樹脂保護層
３３は上記の他、印刷によっても形成可能である。

【００５５】この後、図２の（ｋ）の工程において、ベ
アチップ２０をバンプ上に搭載する。まずフリップチッ
プボンダ等を用い、導電性バンプ３４とパッド２２との
位置合わせする。なお、フリップチップボンダによる接
続に先立ち、配線基板３０上のベアチップ２０を搭載す
る個所に封止樹脂となる異方導電シート、異方導電ペー
スト、非導電ペースト等の樹脂を設けておく。これらの
樹脂は、樹脂中にシリカ等からなる無機フィラーを分散
させることにより、硬化後の熱膨張係数が導電性バンプ
３４の突起部３４ａを構成する樹脂の熱膨張係数よりも
小さくなるように調整される。

【００５６】全ての導電性バンプ３４がバンプ高さのバ
ラツキによらず確実にパッド２２と接し、かつ、適当な
応力を発生させるためにベアチップ２０を導電性バンプ
３４に押し付ける荷重を調節する。荷重を加えた状態
で、全体を加熱することで、ベアチップ２０と配線基板
３０間に設けた封止樹脂４０は流動し、ベアチップ２０
のパッド２２面全体に行き渡り、冷却することで導電性
バンプ３４が変形し応力を維持した状態で硬化する。

【００５７】なお、ベアチップ２０のパッド２２は保護
層２３によって、保護層２３の表面より凹んだ場所に位
置するが、導電性バンプ３４の先端の径をパッド２２の
寸法より小さくすることで確実に電気的接続を得ること
ができる。最後に、必要に応じ、配線基板３０裏面のビ
ア孔３５にはんだボール等を設ける。

【００５８】以上のようにして形成されたＣＳＰ１０で
は、導電性バンプ３４の核となる突起部３４ａは、その
中心部が樹脂で構成されているため、金属に比べ小さい
弾性率を有している。このため、ベアチップ２０を配線
基板３０にフリップチップ接続した場合には、ボンディ
ング時の荷重により導電性バンプ３４は弾性変形を生
じ、封止樹脂４０が硬化し荷重を除いた後もベアチップ
２０のパッド２２と導電性バンプ３４の間には弾性力が
残存することになる。この結果、初期接続抵抗が低く保
たれることはもちろん、温度サイクル試験により導電性
バンプ３４の高さ方向（Ｚ方向）の伸縮が生じても常に
接触が確保され高い接続信頼性を得ることができる。

【００５９】また、導電性バンプ３４の高さバラツキが
影響し、ボンディング荷重の増減加減で容易に接続オー
プン不良が発生したりベアチップ２０や絶縁基材３１が
破壊されてしまう問題を回避できる。

【００６０】一方、導電性バンプ３４の突起部３４ａの
先端はベアチップ２０と配線基板３０との間隙にまで達
している。このため、次のような効果が得られる。すな
わち、突起部３４ａの導電性バンプ３４の先端が上記間
隙に達していない場合には、封止樹脂４０中の導電性バ
ンプ３４は金属のみとなり、熱膨張係数の差が著しい。
このため、高温となった場合に、熱膨張係数の差により
導電性バンプ３４とパッド２２が離れてしまう虞があ
る。突起部３４ａの導電性バンプ３４の先端が上記間隙
に達している場合には、このような不具合を回避でき
る。

【００６１】特に、導電性バンプ３４の突起部３４ａを
構成する樹脂の熱膨張係数が封止樹脂の熱膨張係数より
大きく設定することにより、常に導電性バンプ３４には
圧縮応力が生じ導電性バンプ３４がパッド２２に圧接す
ることになることから、温度サイクル試験で接続オープ
ン不良が発生してしまう問題は回避できる。

【００６２】上記したように突起部３４ａの導電性バン
プ３４の先端が上記間隙に達するようにするためには、
テンプレート５０の凹部５１を配線３２を構成する金属
で完全に埋め込むことがないように、めっき膜の厚さを
少なくとも凹部５１の深さよりも薄くする必要がある。

【００６３】さらに、導電性バンプ３４表面に被覆され
た金属は配線３２と連続しており、また、導電性バンプ
３４の核となる樹脂は絶縁基材３１と連続しているた
め、導電性バンプ３４自体の抵抗は有に及ばず導電性バ
ンプ３４と配線３２との接続点における接続抵抗も低く
保たれ、機械的強度にも優れている。加えて、配線３４
は絶縁基材３１に埋め込まれ、その表面は平坦化されて
いるため、樹脂保護層３３と配線３１の界面には空隙の
発生が無く、耐湿試験により樹脂保護層が吸湿しても配
線間の絶縁抵抗が極端に劣化することは無い。

【００６４】なお、上述した例では、導電性バンプ３４
の突起部３４ａを構成する樹脂と絶縁基材３１を構成す
る樹脂とは同じものを使用しているが、図１の（ｂ）に
示すように、それぞれの目的に応じた最適な樹脂を選択
をするようにしてもよい。例えば、絶縁基材３１を構成
する樹脂としては、電気的絶縁性が高く、誘電率が低
く、機械的強度が高い材料を選択でき、突起部３４ａを
構成する樹脂としては、熱膨張率が大きく、弾性率が小
さい材料を選択できる。

【００６５】なお、本発明は上記実施の形態に限定され
るものではない。すなわち、テンプレート基材、シード
層、配線、絶縁性樹脂、レジスト、めっき液、エッチン
グ液、樹脂保護層、封止樹脂はその材質、寸法などに関
して種々変更して用いることができ、さらに、電気めっ
きあるいはエッチングにおける条件も上記例示に限定さ
れない。

【００６６】また、上述した例では回路配線基板として
配線層１層、絶縁層１層で電子部品と同程度の大きさの
配線基板を形成した例を示したが、基板の寸法や基板の
層数を増やすことも可能である。この他、本発明の要旨
を逸脱しない範囲で種々変形実施可能であるのは勿論で
ある。

【００６７】

【発明の効果】本発明によれば、高密度に配置された配
線上に狭ピッチで形成された導電性バンプを具備した配
線基板と電子部品とを高い接続信頼性で接続することが
できる。また、このような回路基板装置を生産性が高い
工程で製造することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態に係る回路基板装置を示
す断面図。

【図２】同回路基板装置の製造方法を示す断面図。

【図３】従来の回路基板装置の一例を示す断面図。

【図４】同回路基板装置の製造工程を示す断面図。

【図５】同回路基板装置の製造工程中における断面図。

【符号の説明】

１０…ＣＳＰ２０…ベアチップ（電子部品）２１…チップ本体２２…パッド２３…保護層３０…配線基板３１…絶縁基材３２…配線３３…保護層３４…導電性バンプ３４ａ…突起部３４ｂ…金属膜４０…封止樹脂

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｈ０５Ｋ 3/32 Ｈ０１Ｌ 23/12 Ｆ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】封止樹脂を介して一体化された配線基板及
び電子部品を有する回路基板装置において、上記配線基板は、第１の樹脂で形成された絶縁基材と、この絶縁基材の上記電子部品側に設けられた配線と、上記絶縁基材上に設けられ、かつ、その先端部が上記配
線基板と上記電子部品との間隙まで達するとともに第２
の樹脂で形成された突起部と、この突起部を覆うととも
に上記配線と連続する導電部材とを有する導電性バンプ
とを備えていることを特徴とする回路基板装置。
【請求項２】上記封止樹脂は、上記第２の樹脂よりも熱
膨張係数が小さいものであることを特徴とする請求項１
に記載の回路基板装置。
【請求項３】上記絶縁基材と上記封止樹脂との間には、
上記配線を覆う樹脂層が形成されていることを特徴とす
る請求項１に記載の回路基板装置。
【請求項４】封止樹脂を介して一体化された配線基板及
び電子部品を有する回路基板装置において、上記配線基板は、第１の樹脂で形成された絶縁基材と、この絶縁基材の上記電子部品側に設けられた配線と、上記絶縁基材上に設けられ上記第１の樹脂とは異なる第
２の樹脂で形成された突起部と、この突起部を覆うとと
もに上記配線と連続する導電部材とを有する導電性バン
プとを備えていることを特徴とする回路基板装置。
【請求項５】基材表面に凹部を設けた型板の表面の少な
くとも上記凹部上に配置されるように配線層を形成する
配線層形成工程と、上記配線層上に第１の樹脂からなる絶縁基材を形成する
絶縁基材形成工程と、上記配線層を上記絶縁基材上に保持しつつ上記型板だけ
を上記配線層及び上記絶縁基材から剥離し、上記凹部に
型取られた導電性バンプを有する配線基板を形成する配
線基板形成工程と、上記導電性バンプ上に電子部品を電気的に接続する電子
部品実装工程と、上記配線基板と上記電子部品との間隙を封止樹脂にて封
止する封止工程を具備したことを特徴とする回路基板装
置の製造方法。