【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、絶縁層の上に導体層で回路形成を行い半導体素子と基板を接続するためのインターポーザーとして近年広く用いられている半導体実装基板に関する。
【０００２】
【従来の技術】
最近、面実装密度を向上させるために、外部接続のための外部端子をグリット上に配置した、ＢＧＡ（ボールグリットアレイ）、また更に半導体素子の大きさとほぼ等しい面実装面積となったＣＳＰ（チップスケールパッケージ）等の実装基板が幅広く用いられるようになった。
【０００３】
通常、このような実装基板の導電回路を形成する際には、絶縁フィルム上に設けられた導電層をエッチング加工して得る。こうした基板では、半導体素子の辺部に設けられた半導体素子の電極との接合で用いられる電極端子と、半田ボールを搭載して外部回路基板との接合するのに用いられる外部接続用端子との間に回路を形成しなければならず、その結果、隣り合う外部接続用端子間に多くの回路を形成しなければならない。このため、実装サイズが大きく端子数が多い場合、あるいは外部接続用端子間の間隔が狭い場合には、回路の微細化が必要となり、逆に回路形成の制約から実装サイズの制約が生まれる結果となる。
【０００４】
このような制約を解決するために、回路を複層化することで、回路の微細化をすることなく所望サイズの半導体実装基板を得る方法もある。しかし、回路を複層化することは複数の両面配線基板を積層して作成することになり、基板製造コストを上げることになる。
【０００５】
ところで、絶縁フィルム上に設けられた導電層から配線を形成するに際してエッチング法を用いる場合、導体層の厚さが薄いほど微細な配線を形成することが容易である。しかし、上記の電極端子や外部接続用端子も回路と同じ厚さで形成されるため、薄い導体層を用いて回路を形成しようとすると、半導体素子との接続電極や外部電極の導体層厚が薄いため、電極端子や外部接続用端子の厚さも薄くなり、接合不良が起きたり、実装基板として必要な強度が得られなくなったりする。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上記したように、エッチング法で半導体実装基板を得る場合には、実装部品としての強度と微細な回路の形成は相反する関係にあるといえる。
しかしながら、近年の半導体実装基板への縮小化、低コスト化の要求は厳しく、この相反する要求を満たした基板の開発が必要となった。
【０００７】
本発明は、こうした要求に応えうる半導体実装基板の提供を課題とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決する本第一の発明は、半導体素子の辺部に設けられた半導体素子の電極との接合で用いられる電極端子部と、半田ボールを搭載して外部回路基板との接合するのに用いられる外部接続用端子部と、両者を結合する配線部を有する半導体実装用基板において、電極端子部と外部接続用端子部の厚さａが配線部の厚さｂより厚いことを特徴とし、配線部の厚さｂが厚くとも０．０１０ｍｍであり、ａ／ｂが少なくとも１．２以上であることを特徴とするものである。
【０００９】
また、本第二の発明は、上記本第一の半導体実装用基板の製造方法であり、少なくともその片面に金属層が設けられた絶縁フィルムより半導体素子実装基板を得るに際して、金属層表面にレジスト層を設け、該レジスト層の表面にマスクを用いて回路部のパターニングを行い、現像し、露出した金属層をエッチングして除去し、その後残存するレジスト層を除去して回路部を形成する。ついで、回路部表面にレジスト層を設け、メッキ必要部のみ開口するパターンマスクを用いて露光し、現像して電極端子、外部接続用端子等のメッキを施す部分のみが開口したメッキマスクを形成する。その後、露出している導体層表面に所望めっきを施し、要すれば残存するレジスト層を除去して半導体素子実装用基板を得ることを特徴とするものである。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本第一の発明に付いて説明する。本発明の課題である半導体実装用基板は配線の高密度化の観点より配線部の厚さｂが０．０１０ｍｍ以下とすることが必要となる。そうしなければ、小型化の要望には応えられないからである。一方、上記した電極端子や外部接続用端子の厚さは、０．０１２ｍｍ以上とすることが、必要である。そうしないと半導体素子の電極と電極端子との接合、外部回路基板と外部接続用端子との接合が該端子部の強度不足により接合不良を起こすからである。よって、電極端子部と外部接続用端子部の厚さａが配線部の厚さｂより厚く、かつａ／ｂは少なくとも１．２以上となる。
【００１１】
次に、本第二の発明について説明する。本発明において用いる基材は、少なくともその片面に金属層が設けられた絶縁フィルムである。すなわち、絶縁フィルムの片面に電極端子と外部接続用端子とを設ける場合には絶縁体フィルムの片面に導体層が設けられたものを用いれば良く、片面に電極端子を設け、反対面に外部接続用端子を設ける場合には絶縁体フィルムの両面に導体層が設けられたものを用いればよい。
【００１２】
本発明において用いることのできるレジストは一般に市販されているもので良く、特に選別されたものを用いる必要はないが、配線部に要求される加工精度に追随できるものとすることが好ましい。また、光硬化型でも熱硬化型でも良いが、取り扱い上光硬化型の方が好ましい。
【００１３】
エッチング液についても、導体層に対して最適なものであれば良く、市販のエッチング液を使用することが可能である。例えば、導体層を銅とした場合には、塩化銅溶液を用いることができる。導体層を銅とした場合、メッキは、まず銅メッキをし、その上に必要なメッキ、例えばニッケルメッキを施し、その上に金メッキを施す。
【００１４】
【実施例】
次に実施例を用いて本発明をさらに説明する。
（実施例１）
まず位置決め孔形成工程によって、幅２５０ｍｍ、絶縁層厚０．０７５ｍｍ、導体層厚さ０．００８ｍｍの銅ポリイミド基板材料の縁部に距離２４０ｍｍ毎に一対の直径０．５ｍｍの孔を位置決め孔として穿孔した。次いで、この材料に幅２２０ｍｍのドライフィルムレジスト旭化成社製 製品名 ＳＰＧ−１０２ をラミネートした後、事前に形成してある位置決め孔を基準として導体回路マスクを位置合わせし、紫外線を照射した。
【００１５】
その後、１％炭酸ナトリウム溶液にて現像を行った後、塩化銅溶液によって露出している銅層をエッチングした後、２％水酸化ナトリウム溶液によりレジスト層を剥離した。これにより、導体回路部に約０．０４ｍｍピッチの回路を形成した。
【００１６】
次に、回路形成された基板に２２０ｍｍ幅のドライフィルムをラミネートした後、回路形成に使用した位置合わせ孔を基準として、導体回路上の端子部に紫外線が当たらないようにマスクを位置合わせした後に紫外線でパターンを形成し、次いで、１％炭酸ナトリウム溶液にて現像を行った。その後、市販の硫酸銅メッキ浴を用いて開口部の銅表面上に銅めっきを０．０１ｍｍ行なった。この後、２％水酸化ナトリウム溶液によりレジスト層を剥離した。
【００１７】
最後に、完成した導体回路にスルファミン酸Ｎｉめっき及びシアンＡｕめっきを施した。
【００１８】
このようにして製造した実装基板を用いて半導体素子を実装し、半田ボールシェア試験を実施した。この際、外部端子の破損はみられなかった。
尚、実装に際して半導体素子の電極と基板の接続端子とはワイヤーボンディングにより結合させた。
【００１９】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明では、半導体素子の辺部に設けられた半導体素子の電極との接合で用いられる電極端子部と、半田ボールを搭載して外部回路基板との接合するのに用いられる外部接続用端子部と、両者を結合する配線部を有する半導体実装用基板において、電極端子部と外部接続用端子部の厚さを配線部の厚さより厚くする。その結果、従来複数の導体層でしか形成できなかった実装密度を単層の導電層の実装基板で実現でき、実装基板製造のコストを大きく低減できる。[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a semiconductor mounting substrate which is widely used in recent years as an interposer for forming a circuit with a conductor layer on an insulating layer and connecting a semiconductor element and a substrate.
[0002]
[Prior art]
Recently, in order to improve the surface mounting density, external terminals for external connection are arranged on a grit, and a BGA (ball grid array) or a CSP (chip) having a surface mounting area substantially equal to the size of a semiconductor element. Mounting substrates such as scale packages) have been widely used.
[0003]
Usually, when a conductive circuit of such a mounting board is formed, a conductive layer provided on an insulating film is obtained by etching. In such a substrate, an electrode terminal used for bonding to an electrode of a semiconductor element provided on a side portion of the semiconductor element and an external connection terminal used for mounting a solder ball and bonding to an external circuit board are used. Circuits must be formed therebetween, and as a result, many circuits must be formed between adjacent external connection terminals. For this reason, when the mounting size is large and the number of terminals is large, or when the interval between the external connection terminals is small, the circuit needs to be miniaturized, and conversely, the mounting size is restricted due to the circuit formation restriction. Become.
[0004]
In order to solve such a limitation, there is a method of obtaining a semiconductor mounting board of a desired size without making the circuit finer by forming the circuit into multiple layers. However, forming a circuit into multiple layers means that a plurality of double-sided wiring boards are formed by laminating them, which increases the board manufacturing cost.
[0005]
By the way, when an etching method is used to form a wiring from a conductive layer provided on an insulating film, the thinner the conductive layer, the easier it is to form a finer wiring. However, since the above-described electrode terminals and external connection terminals are also formed with the same thickness as the circuit, when a circuit is formed using a thin conductor layer, the thickness of the connection layer with the semiconductor element and the thickness of the conductor layer of the external electrode are reduced. Since the electrodes are thin, the thicknesses of the electrode terminals and the terminals for external connection also become thin, resulting in poor bonding and the inability to obtain the strength required for a mounting substrate.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
As described above, when a semiconductor mounting substrate is obtained by an etching method, it can be said that the strength as a mounting component and the formation of a fine circuit are in a conflicting relationship.
However, recent demands for downsizing and cost reduction of a semiconductor mounting substrate are severe, and it has become necessary to develop a substrate that meets these conflicting requirements.
[0007]
An object of the present invention is to provide a semiconductor mounting substrate that can meet such a demand.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
The first aspect of the present invention for solving the above-mentioned problems is that an electrode terminal portion used for bonding with an electrode of a semiconductor element provided on a side portion of the semiconductor element and a solder ball are mounted and bonded to an external circuit board. In a semiconductor mounting substrate having an external connection terminal portion used for a semiconductor device and a wiring portion connecting the both, the thickness a of the electrode terminal portion and the external connection terminal portion is larger than the thickness b of the wiring portion. The thickness b of the wiring portion is at most 0.010 mm, and a / b is at least 1.2 or more.
[0009]
Further, the second invention is the method of manufacturing the first semiconductor mounting substrate, wherein when obtaining a semiconductor element mounting substrate from an insulating film provided with a metal layer on at least one surface thereof, a resist is formed on the surface of the metal layer. A layer is provided, a circuit portion is patterned on the surface of the resist layer using a mask, developed, the exposed metal layer is removed by etching, and then the remaining resist layer is removed to form a circuit portion. Next, a resist layer is provided on the surface of the circuit portion, and is exposed and developed using a pattern mask having an opening only in a portion requiring plating, and developed to form a plating mask in which only portions to be plated such as electrode terminals and external connection terminals are opened. . Thereafter, desired plating is applied to the exposed surface of the conductor layer, and if necessary, the remaining resist layer is removed to obtain a semiconductor element mounting substrate.
[0010]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
The first invention will be described. In the semiconductor mounting substrate, which is the subject of the present invention, the thickness b of the wiring portion needs to be 0.010 mm or less from the viewpoint of increasing the wiring density. Otherwise, the demand for miniaturization cannot be met. On the other hand, it is necessary that the thickness of the above-mentioned electrode terminals and external connection terminals be 0.012 mm or more. Otherwise, the bonding between the electrode of the semiconductor element and the electrode terminal and the bonding between the external circuit board and the external connection terminal may cause poor bonding due to insufficient strength of the terminal portion. Therefore, the thickness a of the electrode terminal portion and the external connection terminal portion is larger than the thickness b of the wiring portion, and a / b is at least 1.2 or more.
[0011]
Next, the second invention will be described. The substrate used in the present invention is an insulating film provided with a metal layer on at least one surface thereof. That is, when an electrode terminal and an external connection terminal are provided on one surface of an insulating film, a material in which a conductor layer is provided on one surface of an insulator film may be used, and an electrode terminal is provided on one surface and an external connection is provided on the opposite surface. In the case of providing terminals for use, those having conductor layers provided on both surfaces of an insulator film may be used.
[0012]
The resist that can be used in the present invention may be a commercially available resist, and it is not particularly necessary to use a selected resist, but it is preferable that the resist can follow the processing accuracy required for the wiring portion. In addition, a photo-curing type or a thermosetting type may be used, but a photo-curing type is more preferable in terms of handling.
[0013]
The etchant may be any one that is optimal for the conductor layer, and a commercially available etchant can be used. For example, when the conductor layer is made of copper, a copper chloride solution can be used. When the conductor layer is made of copper, copper plating is performed first, followed by necessary plating, for example, nickel plating, and then gold plating.
[0014]
【Example】
Next, the present invention will be further described using examples.
(Example 1)
First, in a positioning hole forming step, a pair of holes having a diameter of 0.5 mm is formed as positioning holes at an edge of a copper polyimide substrate material having a width of 250 mm, an insulating layer thickness of 0.075 mm, and a conductor layer thickness of 0.008 mm every 240 mm. did. Next, after laminating a 220 mm wide dry film resist, product name SPG-102 manufactured by Asahi Kasei Corporation, on this material, a conductive circuit mask was positioned with reference to a positioning hole formed in advance, and ultraviolet rays were irradiated.
[0015]
Thereafter, after developing with a 1% sodium carbonate solution, the exposed copper layer was etched with a copper chloride solution, and then the resist layer was peeled off with a 2% sodium hydroxide solution. As a result, a circuit having a pitch of about 0.04 mm was formed in the conductor circuit portion.
[0016]
Next, after laminating a 220-mm-wide dry film on the circuit-formed substrate, the mask is positioned so that ultraviolet rays do not hit the terminals on the conductor circuit with reference to the positioning holes used for forming the circuit. A pattern was formed with ultraviolet rays, and then developed with a 1% sodium carbonate solution. Thereafter, using a commercially available copper sulfate plating bath, copper plating was performed on the copper surface of the opening by 0.01 mm. Thereafter, the resist layer was peeled off with a 2% sodium hydroxide solution.
[0017]
Finally, the completed conductor circuit was subjected to Ni sulfamate plating and cyan Au plating.
[0018]
A semiconductor element was mounted using the mounting board manufactured as described above, and a solder ball shear test was performed. At this time, no damage to the external terminals was observed.
At the time of mounting, the electrodes of the semiconductor element were connected to the connection terminals of the substrate by wire bonding.
[0019]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, an electrode terminal portion used for bonding with an electrode of a semiconductor element provided on a side portion of a semiconductor element, and a solder ball are used for mounting and bonding to an external circuit board. In the semiconductor mounting substrate having the external connection terminal portion and the wiring portion connecting the both, the electrode terminal portion and the external connection terminal portion are made thicker than the wiring portion. As a result, the mounting density that could only be formed by a plurality of conductor layers in the past can be realized by a mounting board having a single conductive layer, and the cost of manufacturing the mounting board can be greatly reduced.