JP2004022615A - プラスチックｂｇａパッケージ - Google Patents

Abstract

【課題】金属導体パターンの接着面積を大きくすると同時に、側面での接合を確保して接合強度を向上できるプラスチックＢＧＡパッケージを提供する。
【解決手段】樹脂基材１１の表面に形成された金属導体パターン１３の中心部分を開口とするソルダーレジスト膜１６を被覆して設ける半田ボールパッド１５を有し、樹脂基材１１の上部に実装される半導体素子と電気的導通を有する半田ボールパッド１５に半田ボールを介して外部と電気的接続をするボールグリッドアレー型のプラスチックＢＧＡパッケージ１０において、金属導体パターン１３に１又は複数の溝状の切り欠き部２０が設けられ、切り欠き部２０は樹脂基材１１の表面まで達し、少なくとも一方の端部が半田ボールパッド１５の範囲から延設されると共に、金属導体パターン１３の範囲を超えることなく　、しかも金属導体パターン１３内に周囲を切り欠き部２０で孤立する島状パターンを設けない。
【選択図】　　　　図２

Description

【０００１】
【発明が属する技術分野】
本発明は、ＢＧＡ（Ｂａｌｌ　Ｇｒｉｄ　Ａｒｒａｙ）タイプの半導体素子搭載用のプラスチックパッケージに係り、より詳細には、半田ボールパッドに半田ボールが強固に融着されるプラスチックＢＧＡパッケージに関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年の半導体素子は、高集積化技術によって同一の大きさの半導体素子の中に多くの回路の配置が可能となり、更に、大きさも大きくなって高集積化が飛躍的に進んでいる。このような半導体素子を実装するためのパッケージには、パッケージの一面に接合された半田ボールを使用し、入出力端子の数の増加に対応しやすく、安価なＢＧＡ（ボールグリッドアレー）型のプラスチックパッケージが多く用いられている。
【０００３】
図４に示すように、一般に、従来のプラスチックＢＧＡパッケージ５０は、樹脂基材５１の一方の面に半導体素子５２とボンディングワイヤ５３で接続するための多数のボンディングパッド５４を有するＣｕ等からなる金属導体パターン５５を有している。また、プラスチックＢＧＡパッケージ５０は、樹脂基材５１の他方の面に外部接続端子の半田ボール５６を接合するための多数の半田ボールパッド５７を設ける金属導体パターン５５を有している。ボンディングパッド５４と、半田ボールパッド５７とは、金属導体パターン５５及びスルーホール導体５８を介して接続されている。ボンディングパッド５４及び半田ボールパッド５７は、金属導体パターン５５を含む実質的に樹脂基材５１の全面に形成するソルダーレジスト膜５９の金属導体パターン５５の所定の特定部分を開口部として形成されている。そして、ボンディングパッド５４、及び、図５に示すように、半田ボールパッド５７には、通常、ボンディング性を高めたり、表面の酸化を防止して半田ボールの加熱溶融の接着性を高めるためにＮｉめっき６０及びＡｕめっき６１が施されている。
【０００４】
しかしながら、ソルダーレジスト膜５９の開口部で形成される半田ボールパッド５７には、ソルダーレジスト膜５９の開口部周辺に裾残りが発生する。また、ソルダーレジスト膜５９を形成する段階で金属導体パターン５５の表面には、ソルダーレジストの残渣が残ったり、金属導体パターン５５の表面が酸化したりする。このような形状や状態の中でＮＩめっき６０及びＡｕめっき６１を施した場合、断面視して、半田ボールパッド５７の形状がきのこ状となったり、また、金属導体パターン５５の表面の異常によって、半田ボールを接合した後、金属導体パターン５５とＮｉめっき６０の密着強度が低くなる場合がある。そこで、この密着強度を向上させることを目的として、半田ボールパッド５７の接着面積を広げるための穴を金属導体パターンに形成することが特開平１０−３２２８０号公報に開示されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前述したような従来のプラスチックＢＧＡパッケージは、次のような問題がある。
金属導体パターンに穴を形成して接着面積を広げると同時に、穴側面での接着によって接合強度を向上させる方法は、半田ボールを接合する時に穴の中の空気を除去しながら接合させることが難しく穴の中に空気を内在させて半田ボールを接合する場合がある。この場合は、金属導体パターンとＮｉめっきの密着強度は向上することができても、半田ボール自体の接合している面積が減少すると同時に、穴側面での接合がなされないので、半田ボールの接合強度が低下する問題がある。
本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであって、半田ボールを接合する時に空気を内在させることを少なくして金属導体パターンの接着面積を大きくすると同時に、側面での接合を確保して接合強度を向上できるプラスチックＢＧＡパッケージを提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
前記目的に沿う本発明に係るプラスチックＢＧＡパッケージは、樹脂基材の表面に形成された金属導体パターンの中心部分を開口とするソルダーレジスト膜を被覆して設ける半田ボールパッドを有し、樹脂基材の上部に実装される半導体素子と電気的導通を有する半田ボールパッドに半田ボールからなる外部接続端子を介して外部と電気的接続をするボールグリッドアレー型のプラスチックＢＧＡパッケージにおいて、金属導体パターンに１又は複数の溝状の切り欠き部が設けられ、切り欠き部は断面視して樹脂基材の表面まで達し、平面視して少なくとも一方の端部が半田ボールパッドの範囲から延設されると共に、金属導体パターンの範囲を超えることなく設けられ　、しかも金属導体パターン内に平面視して周囲を切り欠き部で孤立する島状パターンを設けない。これにより、半田ボールを接合させる時に、半田の溶融と共に、半田ボールパッドに形成する切り欠き部に沿って空気が外に押し出され、内部に内在しないので、半田ボールを強固に半田ボールパッドの表面及び切り欠き部側面に接合することができる。また、金属導体パターン内に島状パターンを有さないので、半田ボールパッドには、金属導体パターンを介してＮｉめっき及びＡｕめっきを容易に形成することができる。
【０００７】
【発明の実施の形態】
続いて、添付した図面を参照しつつ、本発明を具体化した実施の形態について説明し、本発明の理解に供する。
ここに、図１は本発明の一実施の形態に係るプラスチックＢＧＡパッケージの部分拡大断面図、図２（Ａ）、（Ｂ）はそれぞれ同プラスチックＢＧＡパッケージの半田ボールパッド部分の部分拡大平面図、Ａ−Ａ’線縦断面図、図３（Ａ）〜（Ｃ）はそれぞれ同プラスチックＢＧＡパッケージの変形例の半田ボールパッド部分の部分拡大平面図である。
【０００８】
図１に示すように、本発明の一実施の形態に係るプラスチックＢＧＡパッケージ１０は、樹脂基材１１にスルーホール１２が穿孔加工され、樹脂基材１１の表、裏面のそれぞれに、あるいはスルーホール１２に形成される金属導体を介して両面を導通状態にする金属導体パターン１３を有している。樹脂基材１１及び金属導体パターン１３の上面には、金属導体パターン１３の特定部分、例えば、ボンディングワイヤを接続するためのボンディングパッド１４や、半田ボールを接合するための半田ボールパッド１５を開口部とするソルダーレジスト膜１６有している。ボンディングパッド１４及び半田ボールパッド１５の上面には、金属導体パターン１３に通電して電界めっきで形成するＮｉめっき１７と、Ｎｉめっき１７の上層にＡｕめっき１８からなるめっき被膜を有している。
【０００９】
ここで、図２（Ａ）、（Ｂ）に示すように、ソルダーレジスト膜１６の開口部１９からなる半田ボールパッド１５を形成するための金属導体パターン１３には、樹脂基材１１の表面まで達する溝状（本実施の形態では断面視してＵ字形）の１又は複数（本実施の形態では５個）の切り欠き部２０が設けられている。そして、この切り欠き部２０は、少なくとも一方の端部が半田ボールパッド１５の範囲から延設すると共に、金属導体パターン１３の範囲を超えることなく設けられている。また、半田ボールパッド１５を形成する金属導体パターン１３内には、平面視して、周囲全周にわたる切り欠き部２０によって形成されるような孤立する島状パターンを有していない。
【００１０】
次いで、図３（Ａ）〜（Ｃ）を参照しながら、切り欠き部２０の形状について説明する。
図３（Ａ）に示すように、例えば、複数個の切り欠き部２０が半田ボールパッド１５の実質的中心部で交差し、両端部が半田ボールパッド１５の範囲を超えるものからなるものであってもよい。この場合には、半田ボールパッド１５の中心部に載置される実質的に円形からなる半田ボールが加熱溶融と共に、半田ボールパッド１５の中心部から外側に向けて順次接合されていくので、切り欠き部２０内に気泡を内在させることなく切り欠き部２０の側面にも半田ボールを接合することができる。なお、切り欠き部２０の個数は特に制限されるものではない。
【００１１】
図３（Ｂ）に示すように、例えば、複数個の切り欠き部２０が迷路のように交差や、分岐をして全ての切り欠き部２０を連通させて形成されたものであってもよい。全ての切り欠き部２０が連通しているので、半田ボールを切り欠き部２０内に気泡を内在させることなく接合することができる。しかしながら、この場合には、半田ボールパッド１５内の金属導体パターン１３に周囲全周に渡る切り欠き部２０によって形成される島状パターンが形成されないことが必要である。この島状パターンには、金属導体パターン１３を介して形成する電界めっきによるＮｉめっき１７及びＡｕめっき１８が施せないので、半田ボールを接合することができなくなり、接着面積が少なくなって接合強度が低下する。
【００１２】
図３（Ｃ）に示すように、例えば、複数個の切り欠き部２０が迷路のように交差や、分岐をして全ての切り欠き部２０を連通させて形成されたものが複数グループや、複数個の切り欠き部２０が迷路のように交差や、分岐をして全ての切り欠き部２０を連通させて形成されたものと１個の切り欠き部２０との組み合わせで形成されるものであってもよい。この場合には、切り欠き部２０を設計するのに自由度があり、島状パターンを形成しないための切り欠き部２０を容易に形成することができる。
なお、上記で形成される切り欠き部２０の形状は、直線形状や、途中で屈曲を有する直線形状等で形成されるもの以外に、曲線で形成されているものであってもよい。
【００１３】
次いで、本発明の一実施の形態に係るプラスチックＢＧＡパッケージ１０の製造方法を説明する。
樹脂基板１１には、樹脂の一例である、ＢＴ樹脂（ビスマレイミドトリアジンを主成分にした樹脂）や、エポキシ樹脂等の高耐熱性、誘電特性、絶縁特性、加工性に優れた樹脂が用いられる。樹脂基材１１にはＣｕ箔が接合されて形成されており、スルーホール１２を形成した後、Ｃｕ箔の表面、及びスルーホール１２の壁面にパラジウム等の触媒を付与した後、ホルマリンを還元剤とする強アルカリ浴中で化学的に無電界Ｃｕめっきを施す。更に、無電界Ｃｕめっきを電気的導通に使用して、例えば、硫酸銅、ピロリン酸等のめっき浴中で厚付けの電界Ｃｕめっきを施し、Ｃｕからなる金属層を形成する。
【００１４】
次に、金属層に金属導体パターン１３を形成するために、フォトレジスト法等でエッチングレジスト膜を形成する。このフォトレジスト法によるエッチングレジスト膜の形成方法は、感光性のドライフィルム等からなる樹脂膜を金属層の表面に貼着し、更にその上にパターンマスクを当接し、露光、現像を行って金属導体パターン１３となる部分の樹脂膜を硬化させエッチングレジスト膜とし、金属導体パターン１３とならない部分の樹脂膜を溶解、除去する。そして、塩化第２鉄溶液、塩化第２銅溶液、アルカリエッチャント、過酸化水素−硫酸系エッチャント等のエッチング液を使用して、エッチングレジスト膜の開口部に露出している金属層をエッチングして除去する。その後、エッチングレジスト膜に剥離液を塗布して膨潤させながら洗い流して剥離し、除去して金属導体パターン１３を形成する。なお、半田ボールパッド１５に切り欠き部２０を形成するためには、上記エッチングレジスト膜の形成に合わせて、切り欠き部２０のパターンが開口部となるように、エッチングレジスト膜を形成し、エッチングして除去することで切り欠き部２０を形成する。
【００１５】
次に、半田ボールパッド１５やボンディングパッド１４等の以外の露出面には、感光性のソルダーレジストペーストでの印刷や、感光性のソルダーレジストシートでの貼着で形成したソルダーレジストフィルムにフォトリソグラフィ法で露光、現像して半田ボールパッド１５やボンディングパッド１４等を開口部１９とするソルダーレジスト膜１６を形成する。なお、ソルダーレジスト膜１６には、ソルダーレジストのポリマーに加熱硬化型エポキシ樹脂や、紫外線硬化型アクリレート系樹脂を使用して、ソルダーレジストに要求される永久マスクとしての密着性、半田耐熱性、耐湿性、耐薬品性、電気絶縁特性等の各種特性を確保している。
【００１６】
次に、金属導体パターン１３を通電経路として、半田ボールパッド１５やボンディングパッド１４等に、例えば、ワット浴や、スルファミン酸浴等のめっき浴中で電解のＮｉめっき１７、続いてＡｕめっき浴のめっき浴中で電解のＡｕめっき１８のめっき被膜を形成する。なお、Ｎｉめっき１７は、Ｃｏ等を含有させた合金めっきであってもよい。
【００１７】
【発明の効果】
請求項１記載のプラスチックＢＧＡパッケージは、金属導体パターンに１又は複数の溝状の切り欠き部が設けられ、切り欠き部は断面視して樹脂基材の表面まで達し、平面視して少なくとも一方の端部が半田ボールパッドの範囲から延設されると共に、金属導体パターンの範囲を超えることなく設けられ　、しかも金属導体パターン内に平面視して周囲を切り欠き部で孤立する島状パターンを設けないので、半田ボールの溶融と共に、切り欠き部に沿って空気が外に押し出され、半田ボールを強固に半田ボールパッドに接合することができる。また、半田ボールパッドには、孤立する島状パターンがなく、金属導体パターンを介してＮｉめっき及びＡｕめっきを容易に形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態に係るプラスチックＢＧＡパッケージの部分拡大断面図である。
【図２】（Ａ）、（Ｂ）はそれぞれ同プラスチックＢＧＡパッケージの半田ボールパッド部分の部分拡大平面図、Ａ−Ａ’線縦断面図である。
【図３】（Ａ）〜（Ｄ）はそれぞれ同プラスチックＢＧＡパッケージの変形例の半田ボールパッド部分の部分拡大平面図である。
【図４】従来のプラスチックＢＧＡパッケージの説明図である。
【図５】従来のプラスチックＢＧＡパッケージの半田ボールパッド部分の部分拡大断面図である。
【符号の説明】
１０：プラスチックＢＧＡパッケージ、１１：樹脂基材、１２：スルーホール、１３：金属導体パターン、１４：ボンディングパッド、１５：半田ボールパッド、１６：ソルダーレジスト膜、１７：Ｎｉめっき、１８：Ａｕめっき、１９：開口部、２０：切り欠き部

Claims (1)

1. 樹脂基材の表面に形成された金属導体パターンの中心部分を開口とするソルダーレジスト膜を被覆して設ける半田ボールパッドを有し、前記樹脂基材の上部に実装される半導体素子と電気的導通を有する前記半田ボールパッドに半田ボールからなる外部接続端子を介して外部と電気的接続をするボールグリッドアレー型のプラスチックＢＧＡパッケージにおいて、
   前記金属導体パターンに１又は複数の溝状の切り欠き部が設けられ、該切り欠き部は断面視して前記樹脂基材の表面まで達し、平面視して少なくとも一方の端部が前記半田ボールパッドの範囲から延設されると共に、前記金属導体パターンの範囲を超えることなく設けられ　、しかも前記金属導体パターン内に平面視して周囲を前記切り欠き部で孤立する島状パターンを設けないことを特徴とするプラスチックＢＧＡパッケージ。

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