JP2004165238A - Plastic package and its manufacturing method - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明が属する技術分野】
本発明は、半導体素子搭載用のプラスチックパッケージ及びその製造方法に係り、より詳細には、樹脂基板の上面側金属層をエッチング処理して形成する半導体素子接続用パッドと下面側金属層をエッチング処理して形成する外部端子接続用パッドを有するプラスチックパッケージ及びその製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
近年の半導体素子の高性能化、小型化に伴い、半導体素子を搭載するためのプラスチックパッケージは、外部と接続するための外部端子の多端子化、半導体素子の実装性、低コスト化、高放熱特性、低インピーダンス化等の観点から、外部端子が半田ボール等からなるBGA(Ball Grid Array)タイプや、半導体素子とほぼ同じ大きさからなるフリップチップタイプ等のプラスチックパッケージが多く用いられている。このプラスチックパッケージは、表面にCu箔を接合して形成した導体層を備えたBT樹脂(ビスマイレイミドトリアジンを主成分にした樹脂)や、ポリイミド樹脂等からなる1層又は多層の高耐熱性の銅張り樹脂基板を基板として用いて、この銅張り樹脂基板に半導体素子を実装して直接モールディングするタイプや、半導体素子を直接接続するタイプ等がある。そして、このプラスチックパッケージには、電解めっき法によってめっき被膜を形成しながらめっき引き出し用配線を不要にして、配線の高密度化や、電気特性の改善を図る以下に示すようなプラスチックパッケージ及びその製造方法が提案されている(例えば、特許文献1参照)。
【0003】
図9に示すように、めっき引き出し用配線を不要とするプラスチックパッケージ50は、樹脂基板51の両面のCuからなる金属層52に電解めっき法で所望のパターン形状に施したNi及びAuめっき被膜53をエッチングレジストマスクとしてエッチング処理して形成される配線パターン54、ビア55、半導体素子接続用パッド56、及び外部端子接続用パッド57等を有している。そして、プラスチックパッケージ50は、両面を半導体素子と接続するための半導体素子接続用パッド56を含むエリア、及び外部と接続するための外部端子接続用パッド57等を開口部から露出するソルダーレジストマスク58で被覆している。
【0004】
図10(A)〜(D)を参照しながら、めっき引き出し用配線を不要とするプラスチックパッケージ50の製造方法を説明する。図10(A)に示すように、表面にCu箔59が接合されている樹脂基板51には、表、裏面を導通状態とするためのスルーホール60を穿設し、表、裏面及びスルーホール60の壁面に無電解Cuめっき被膜を設け、更に、この無電解Cuめっき被膜に通電して電解Cuめっき被膜を設けてCuめっき被膜61を形成している。これによって、樹脂基板51の両面には、それぞれCu箔59とCuめっき被膜61で上面側及び下面側の金属層52が形成される。また、スルーホール60には、上下の金属層52を導通状態にするビア55が形成される。そして、上面側と下面側の金属層52上には、ドライフィルムが展着され、パターンマスクを当接して露光、現像するフォトリソグラフィ法で所望のパターンを開口部から露出するめっきレジストマスク62を形成している。次に、図10(B)に示すように、めっきレジストマスク62の開口部から露出する金属層52上には、Cuめっき被膜61に通電してビア55の壁面を含めた配線パターン54、半導体素子接続用パッド56、及び外部端子接続用パッド57となる部分等に、電解めっき法でNi及びAuめっき被膜53を形成している。
【0005】
次に、図10(C)に示すように、金属層52上に形成されたドライフィルムからなるめっきレジストマスク62は、剥離液を塗布してドライフィルムを膨潤させて剥離し除去している。次に、図10(D)に示すように、Ni及びAuめっき被膜53から露出する金属層52は、Ni及びAuめっき被膜53をエッチングレジストマスクとしてエッチング処理を行って溶解させ除去している。これによって、配線パターン54、半導体素子接続用パッド56、及び外部端子接続用パッド57等が形成される。そして、樹脂基板51の表面には、半導体素子接続用パッド56を含むエリア、及び外部端子接続用パッド57が開口部から露出するソルダーレジストマスク58(図示せず、図9参照)を接合して、プラスチックパッケージ50を作製している。
【0006】
【特許文献1】
特開平11−297891号公報(第1−11頁、第1−3図)
【0007】
【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パッケージ及びその製造方法には、未だ解決すべき次のような問題がある。
(1)Ni及びAuめっき被膜をエッチングレジストマスクとしてエッチング処理を行った場合には、Cuからなる金属層の側面部がNi及びAuめっき被膜で被覆されないでCuが露出し、しかも、半導体素子接続用パッドの側面はソルダーレジストマスクでも被覆されない形態となるので、例えば、高温高湿通電試験(HHBT)等の信頼性試験で評価した場合に、金属層の側面部がNi及びAuめっき被膜で被覆されている形態のものに比較して評価結果が劣る場合があり、信頼性に差が発生することがある。
(2)Ni及びAuめっき被膜をエッチングレジストマスクとしてエッチング処理を行った場合には、金属層の側面部のCuがえぐられてNi及びAuめっき被膜のオーバーハングが発生する。このオーバーハング部には、半導体素子を接続するためのワイヤボント゛が行えないので、オーバーハング部を見込んだ有効エリアを持つ半導体素子接続用パッドの設計が必要となり、パターン間の絶縁間隔が狭くなり配線の設計に問題が発生する。また、それぞれのオーバーハングの程度に差があるので、ワイヤボント゛の有効エリアの確認が困難であり、ワイヤボンドを行った後の接続信頼性に欠けるものが発生することがある。
(3)Ni及びAuめっき被膜が形成された配線パターンとソルダーレジストマスクとの接合は、Auめっき被膜に酸化膜が形成されないので、樹脂との接合面の接合強度が低く、半導体素子接合用パッドが形成される側の表面のように樹脂基板内でAuめっき被膜表面の面積の占める割合が大きくなるとソルダーレジストマスクとの接合面で剥離が発生しやすく、信頼性の低下となっている。
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、めっき引き出し線を不要としながら電解めっき法でめっき被膜を形成し、半導体素子接続用パッドにオーバーハングや、めっき被膜不着部がなく、しかもソルダーレジストマスクの接合強度の高いプラスチックパッケージ及びその製造方法を提供することを目的とする。
【0008】
【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パッケージは、樹脂基板の両面のCuからなる金属層の上面側の金属層をエッチング処理して上面側配線パターンと連接して形成された半導体素子と電気的に接続させるための半導体素子接続用パッドと、下面側の金属層をエッチング処理して下面側配線パターンと連接して形成された外部と電気的に接続させるための外部端子接続用パッドを有し、上面側配線パターンと下面側配線パターンを接続するビアを有するプラスチックパッケージにおいて、半導体素子接続用パッドの上表面、下面側配線パターンの上表面、及び半導体素子接続用パッドの側面が電解めっき法によるNi及びAuめっき被膜で覆われ、しかも、電解めっき法での通電が下面側の金属層に行われ、電解めっき法用のめっき引き出し線が形成されていないと共に、半導体素子接続用パッド以外の上面側配線パターンにはNi及びAuめっき被膜が施されていない。これにより、半導体素子接続用パッドの側面にCuからなる金属層の露出がないので、信頼性試験での評価が高い。また、Ni及びAuめっき被膜のオーバーハングの発生がないので、ワイヤボンドや、半導体素子を直接接合する場合の有効エリアを広くすることができる。更に、上面側は、半導体素子接続用パッド以外にNi及びAuめっき被膜が施されてないので、ソルダーレジストマスクとの密着性を向上することができる。
【0009】
ここで、ビアの中心部空洞に導電材又は絶縁材からなる樹脂ペーストを孔埋して形成された充填体を有するのがよい。これにより、エッチングレジストマスクや、ソルダーレジストマスク等のパターンをビア上に確実且つ正確に形成することができるので、エッチング時のエッチング液や、電解めっき時のめっき液の浸入による汚染を防止でき、信頼性を向上することができる。
【0010】
前記目的に沿う本発明に係るプラスチックパッケージは、樹脂基板の両面のCuからなる金属層の上面側の金属層をエッチング処理して上面側配線パターンと連接して形成された半導体素子と電気的に接続させるための半導体素子接続用パッドと、下面側の金属層をエッチング処理して下面側配線パターンと連接して形成された外部と電気的に接続させるための外部端子接続用パッドを有し、上面側配線パターンと下面側配線パターンを接続するビアを有するプラスチックパッケージにおいて、半導体素子接続用パッドの上表面、下面側配線パターンの上表面、ビアの壁面、及び半導体素子接続用パッドの側面が電解めっき法によるNi及びAuめっき被膜で覆われ、しかも、電解めっき法での通電が下面側の金属層に行われ、電解めっき法用のめっき引き出し線が形成されていないと共に、半導体素子接続用パッド以外の上面側配線パターンにはNi及びAuめっき被膜が施されていない。これにより、半導体素子接続用パッドの側面にCuからなる金属層の露出がないので、信頼性試験での評価が高い。また、Ni及びAuめっき被膜のオーバーハングの発生がないので、ワイヤボンドや、半導体素子を直接接合する場合の有効エリアを広くすることができる。また、上面側は、半導体素子接続用パッド以外にNi及びAuめっき被膜が施されてないので、ソルダーレジストマスクとの密着性を向上することができる。更に、ビアの壁面にもNi及びAuめっき被膜が施されるので、例えば、温度サイクル試験等の信頼性試験に対して、信頼性を向上することができる。
【0011】
前記目的に沿う本発明に係るプラスチックパッケージの製造方法は、樹脂基板の両面のCuからなる上面側金属層と下面側金属層をスルーホールの壁面に導体金属を備えるビアで接続し、上面側金属層をエッチング処理して形成する半導体素子接続用パッドと、下面側金属層をエッチング処理して形成する外部端子接続用パッドを設けるプラスチックパッケージの製造方法において、上面側及び下面側金属層の表面に第1のドライフィルムを展着し、上面側金属層に展着した第1のドライフィルムにフォトリソグラフィ法の処理を行い、上面側配線パターンの逆パターンを開口部とする上面側エッチングレジストマスクと、下面側金属層に展着した第1のドライフィルムにフォトリソグラフィ法の処理を行い、下面側金属層の全体面を被覆する下面側エッチングレジストマスクを形成する工程と、上面側エッチングレジストマスクの開口部から露出する上面側金属層をエッチング処理して除去し上面側配線パターンを形成した後、上面側及び下面側エッチングレジストマスクを剥離して除去する工程と、上面側配線パターンが形成された樹脂基板の上面に感光性のソルダーレジスト膜の形成と、ビアの中心部空洞にソルダーレジストを充填し、ソルダーレジスト膜及びソルダーレジストにフォトリソグラフィ法で半導体素子接続用パッドを含むエリアが開口部から露出する第1のソルダーレジストマスクを形成する工程と、下面側金属層の表面に第2のドライフィルムを展着し、第2のドライフィルムにフォトリソグラフィ法の処理を行い、下面側配線パターンを開口部とするめっきレジストマスクを形成する工程と、第1のソルダーレジストマスクの開口部から露出する半導体素子接続用パッド、及びめっきレジストマスクの開口部から露出する下面側配線パターンに、下面側金属層から通電する電解めっき法でNi及びAuめっき被膜を形成する工程と、めっきレジストマスクを剥離して除去した後、Ni及びAuめっき被膜をエッチングレジストマスクとして開口部の下面側金属層をエッチングして除去して下面側配線パターンを形成する工程と、下面側配線パターンが形成された樹脂基板の上面に感光性のソルダーレジスト膜を形成し、ソルダーレジスト膜にフォトリソグラフィ法で外部端子接続用パッドが開口部から露出する第2のソルダーレジストマスクを形成する工程を有する。
【0012】
これにより、半導体素子接続用パッドの側面にNi及びAuめっき被膜を容易に形成することができる。また、Ni及びAuめっき被膜のオーバーハングの発生を防止することができる。更に、上面側のNi及びAuめっき被膜の形成を半導体素子接続用パッド部のみにすることができる。
【0013】
ここで、ビアの中心部空洞には、第1のドライフィルムが展着される前に、導電材又は絶縁材からなる孔埋め用ペーストを印刷して充填する充填体を形成する工程を含むのがよい。これにより、ビア内部に孔埋め用ペーストを容易に充填することができる。
【0014】
前記目的に沿う本発明に係るプラスチックパッケージの他の製造方法は、樹脂基板の両面のCuからなる上面側金属層と下面側金属層をスルーホールの壁面に導体金属を備えるビアで接続し、上面側金属層をエッチング処理して形成する半導体素子接続用パッドと、下面側金属層をエッチング処理して形成する外部端子接続用パッドを設けるプラスチックパッケージの製造方法において、上面側及び下面側金属層の表面に第1のドライフィルムを展着し、上面側金属層に展着した第1のドライフィルムにフォトリソグラフィ法の処理を行い、上面側配線パターンの逆パターンを開口部とする上面側エッチングレジストマスクと、下面側金属層に展着した第1のドライフィルムにフォトリソグラフィ法の処理を行い、下面側金属層の全体面を被覆する下面側エッチングレジストマスクを形成する工程と、上面側エッチングレジストマスクの開口部から露出する上面側金属層をエッチング処理して除去し上面側配線パターンを形成した後、上面側及び下面側エッチングレジストマスクを剥離して除去する工程と、上面側配線パターンが形成された樹脂基板の上面、及び下面側金属層の表面に第2のドライフィルムを展着し、第2のドライフィルムにフォトリソグラフィ法の処理を行い、ビア部及び上面側配線パターンの内の半導体素子接続用パッドを含むエリアを開口部とするめっきレジストマスクを形成すると共に、下面側に下面側配線パターンを開口部とするめっきレジストマスクを形成する工程と、めっきレジストマスクの開口部から露出する半導体素子接続用パッドと、内壁面を含めたビア部及び下面側配線パターンに、下面側金属層から通電する電解めっき法でNi及びAuめっき被膜を形成する工程と、めっきレジストマスクを剥離して除去した後、上面側配線パターンを含めた上面側全面にエッチングレジスト用カバーフィルムを展着し、下面側のNi及びAuめっき被膜をエッチングレジストマスクとして開口部の下面側金属層をエッチングして除去して下面側配線パターンを形成する工程と、エッチングレジスト用カバーフィルムを剥離して除去した後、上面側配線パターン及び下面側配線パターンが形成された樹脂基板の両面に感光性のソルダーレジスト膜を形成すると同時に、ビアの中心部空洞に感光性のソルダーレジストを充填し、ソルダーレジストにフォトリソグラフィ法で上面側に半導体素子接続用パッドを含むエリアと、下面側に外部端子接続用パッドが開口部から露出するソルダーレジストマスクを形成する工程を有する。
【0015】
これにより、半導体素子接続用パッドの側面にNi及びAuめっき被膜を容易に形成することができる。また、Ni及びAuめっき被膜のオーバーハングの発生を防止することができる。また、上面側のNi及びAuめっき被膜の形成を半導体素子接続用パッド部のみにすることができる。更に、ビア内にNi及びAuめっき被膜を容易に形成することができる。
【0016】
【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パッケージの部分拡大断面図、図2は同プラスチックパッケージの変形例の部分拡大断面図、図3は同プラスチックパッケージの他の変形例の部分拡大断面図、図4(A)〜(D)はそれぞれ本発明の一実施の形態に係るプラスチックパッケージの製造方法の一部を示す部分拡大断面図、図5(A)〜(C)はそれぞれ同プラスチックパッケージの製造方法の一部を示す部分拡大断面図、図6(A)〜(D)はそれぞれ同プラスチックパッケージの変形例の製造方法の一部を示す部分拡大断面図、図7(A)〜(C)はそれぞれ本発明の他の実施の形態に係るプラスチックパッケージの製造方法の一部を示す部分拡大断面図、図8(A)〜(C)はそれぞれ同プラスチックパッケージの製造方法の一部を示す部分拡大断面図である。
【0017】
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パッケージ10は、コア基板が、例えば、BT樹脂や、ポリイミド樹脂等の高耐熱性、誘電特性、絶縁特性、加工性等に優れた樹脂を基材とする1層又は多層の樹脂基板11からなる。この樹脂基板11の上面と下面の両面には、それぞれCuからなる金属層12、12aを有し、上面側金属層12をエッチング処理して上面側配線パターン13と連接して形成された半導体素子と電気的に接続させるための半導体素子接続用パッド14と、下面側金属層12aをエッチング処理して下面側配線パターン13aと連接して形成された外部と電気的に接続させるための外部端子接続用パッド15を有している。そして、樹脂基板11には、上面側配線パターン13と下面側配線パターン13aを接続するための樹脂基板11を穿設して設けたスルーホール16の壁面にCuからなる導体金属を備えるビア17を有している。
【0018】
このプラスチックパッケージ10は、半導体素子接続用パッド14と下面側配線パターン13aの上表面と、半導体素子接続用パッド14の側面に電解めっき法で形成されたNi及びAuめっき被膜18を有している。しかも、このプラスチックパッケージ10は、電解めっき法の通電が下面側金属層12aから行われており、電解めっき法の通電を行うためのめっき引き出し線が形成されていない。また、このプラスチックパッケージ10は、半導体素子接続用パッド14以外の上面側配線パターン13にNi及びAuめっき被膜18が形成されていない。なお、このプラスチックパッケージ10は、上面側に半導体素子接続用パッド14を含むエリアを開口部から露出する第1のソルダーレジストマスク19と、下面側に外部端子接続用パッド15を開口部から露出する第2のソルダーレジストマスク20をそれぞれ別工程で形成して有している。また、下面側配線パターン13aには、Ni及びAuめっき被膜18が形成されているが、その面積は僅かであるので、ソルダーレジストマスク20との接合面で剥離が発生するまでには至らない。
【0019】
次いで、図2を参照しながら、本発明の一実施の形態に係るプラスチックパッケージ10の変形例のプラスチックパッケージ10aを説明する。このプラスチックパッケージ10aは、基本的にはプラスチックパッケージ10と同じであるが、ビア17の中心部空洞に導電材や、絶縁材からなる樹脂ペーストで穴埋めされて形成された充填体21を有している。なお、このプラスチックパッケージ10aは、プラスチックパッケージ10の場合と同様に、上面側に第1のソルダーレジストマスク19と、下面側に第2のソルダーレジストマスク20をそれぞれ別工程で形成して有している。
【0020】
次いで、図3を参照しながら、本発明の他の実施の形態に係るプラスチックパッケージ10bを説明する。このプラスチックパッケージ10bは、基本的にはプラスチックパッケージ10と同じであるが、ビア17の壁面に下面側金属層12aに通電する電解めっき法により形成されたNi及びAuめっき被膜18を有している。なお、このプラスチックパッケージ10bは、上面側に半導体素子接続用パッド14を含むエリアを開口部から露出し、下面側に外部端子接続用パッド15を開口部から露出するソルダーレジストマスク22を同じ工程で形成して有している。
【0021】
次いで、図4(A)〜(D)、図5(A)〜(C)を参照しながら、本発明の一実施の形態に係るプラスチックパッケージ10の製造方法を説明する。図4(A)に示すように、両面にCu箔が接合された、例えば、BT樹脂や、ポリイミド樹脂等の高耐熱性、誘電特性、絶縁特性、加工性等に優れた樹脂からなる1層又は多層の樹脂基板11には、ドリルマシーンや、パンチングマシーン等を用いてスルーホール16を穿設し、更に無電解Cuめっき及び電解Cuめっきを施してCuからなる上面側金属層12、下面側金属層12a、及び、スルーホール16の壁面にCuめっき被膜の導体金属を備えるビア17を形成する。次に、上面側金属層12及び下面側金属層12aの表面には、感光性のアクリル樹脂を主成分とする第1のドライフィルムをビア17の中心部空洞を塞ぎながら展着する。上面側金属層12に展着した第1のドライフィルムには、上面側配線パターン13が得られるように、パターンマスクを当接して露光し、現像して形成するフォトリソグラフィ法で、上面側配線パターン13の逆パターンを開口部とする上面側エッチングレジストマスク23を形成する。また、下面側金属層12aに展着した第1のドライフィルムには、全面を露光して硬化して形成するフォトリソグラフィ法で、下面側金属層12aの全体面を被覆する下面側エッチングレジストマスク24を形成する。
【0022】
次に、図4(B)に示すように、上面側エッチングレジストマスク23の開口部から露出する上面側金属層12には、例えば、塩化第二鉄溶液、塩化第二銅溶液、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噴射してエッチング処理を行う。これによって、上面側エッチングレジストマスク23の開口部から露出する上面側金属層12を除去して上面側配線パターン13を形成する。この後、第1のドライフィルムからなる上面側エッチングレジストマスク23及び下面側エッチングレジストマスク24は、例えば、ドライフィルムがアルカリ可溶タイプの場合の剥離液が50℃、3%程度の水酸化ナトリウム水溶液等であるような剥離液を用いて、スプレーで噴射したり、剥離液中に浸漬して第1のドライフィルムを膨潤させながら上面側金属層12及び下面側金属層12aから剥離させて除去する。
【0023】
次に、図4(C)に示すように、上面側配線パターン13が形成された樹脂基板11の上面には、樹脂からなる感光性のソルダーレジストペーストを用いてスクリーン印刷等でソルダーレジスト膜を形成したり、ビア17の中心部空洞にソルダーレジストを充填する。そして、更に、ソルダーレジスト膜の上には、パターンマスクを当接して露光し、現像して形成するフォトリソグラフィ法で、半導体素子接続用パッド14を含むエリアが開口部から露出する第1のソルダーレジストマスク25を形成する。
【0024】
次に、図4(D)に示すように、下面側金属層12aの表面には、第1のドライフィルムと同様の感光性のアクリル樹脂を主成分とする第2のドライフィルムを展着する。下面側金属層12aに展着した第2のドライフィルムには、下面側配線パターン13aが得られるように、パターンマスクを当接して露光し、現像して形成するフォトリソグラフィ法で、下面側配線パターン13aを開口部とするめっきレジストマスク26を形成する。
【0025】
次に、図5(A)に示すように、第1のソルダーレジストマスク25の開口部から露出する半導体素子接続用パッド14と、めっきレジストマスク26の開口部から露出する下面側配線パターン13aには、例えば、ワット浴や、スルファミン酸浴等のめっき浴中で下面側金属層12aから通電する電解めっき法によって電解Niめっきを施す。そして、続いて、例えば、Auめっき浴や、Au合金めっき浴等のめっき浴中で下面側金属層12aから通電する電解めっき法によって電解Auめっきを施す。これによって、上面側の半導体素子接続用パッド14の上表面及び側面と、下面側の下面側配線パターン13aの上表面には、Ni及びAuめっき被膜18が形成される。
【0026】
次に、図5(B)に示すように、第2のドライフィルムからなるめっきレジストマスク24は、剥離液をスプレーで噴射したり、剥離液中に浸漬したりして第2のドライフィルムを膨潤させながら下面側金属層12aから剥離させて除去する。この後、Ni及びAuめっき被膜18をエッチングレジストマスクとして開口部から露出する下面側金属層12aには、例えば、アルカリエッチャント等のエッチング液を噴射してエッチング処理を行う。これによって、樹脂基板11の下面側には、下面側配線パターン13aが形成される。
【0027】
次に、図5(C)に示すように、下面側配線パターン13aが形成され樹脂基板11の上面には、樹脂からなる感光性のソルダーレジストペーストを用いてスクリーン印刷等でソルダーレジスト膜を形成する。そして、更に、ソルダーレジスト膜の上には、パターンマスクを当接して露光し、現像して形成するフォトリソグラフィ法で、外部端子接続用パッド15が開口部から露出する第2のソルダーレジストマスク27を形成して、プラスチックパッケージ10を作製している。なお、外部端子接続用パッド15を形成する下面側配線パターン13aの外周部は、平面視して第2のソルダーレジストマスク27で被覆されているのがよい。
【0028】
次いで、図6(A)〜(D)を参照しながら、本発明の一実施の形態に係るプラスチックパッケージ10の変形例のプラスチックパッケージ10aの製造方法を説明する。図6(A)に示すように、両面にCu箔が接合された、例えば、BT樹脂や、ポリイミド樹脂等の高耐熱性、誘電特性、絶縁特性、加工性等に優れた樹脂からなる1層又は多層の樹脂基板11には、ドリルマシーンや、パンチングマシーン等を用いてスルーホール16を穿設する。更に、樹脂基板11には、無電解Cuめっき及び電解Cuめっきが施されてCuからなる上面側金属層12、下面側金属層12a、及び、スルーホール16の壁面にCuめっき被膜の導体金属を備えるビア17を形成する。
【0029】
次に、図6(B)に示すように、ビア17の中心部空洞には、Agや、Cu等の粉末と樹脂との混合物の導電材、又は樹脂等の絶縁材からなる孔埋め用ペーストを用いてスクリーン印刷し、乾燥して硬化させて充填体21を形成する。そして、図6(C)に示すように、樹脂基板11の上面側金属層12及び下面側金属層12aの表面には、感光性のアクリル樹脂を主成分とする第1のドライフィルムを展着する。
【0030】
次に、図6(D)に示すように、上面側金属層12に展着した第1のドライフィルムには、上面側配線パターン13が得られるように、パターンマスクを当接して露光し、現像して形成するフォトリソグラフィ法で、上面側配線パターン13の逆パターンを開口部とする上面側エッチングレジストマスク23を形成する。また、下面側金属層12aに展着した第1のドライフィルムには、全面を露光して硬化して形成するフォトリソグラフィ法で、下面側金属層12aの全体面を被覆する下面側エッチングレジストマスク24を形成する。
そして、この後の工程は、ビア17の中心部空洞に第1のソルダーレジストマスク25に変わって充填体21が充填されるている以外は前記プラスチックパッケージ10の製造方法と実質的に同じである。
【0031】
次いで、図7(A)〜(C)、図8(A)〜(C)を参照しながら、本発明の他の実施の形態に係るプラスチックパッケージ10bの製造方法を説明する。図7(A)に示すように、両面にCu箔が接合された、例えば、BT樹脂や、ポリイミド樹脂等の高耐熱性、誘電特性、絶縁特性、加工性等に優れた樹脂からなる1層又は多層の樹脂基板11には、ドリルマシーンや、パンチングマシーン等を用いてスルーホール16を穿設し、更に無電解Cuめっき及び電解Cuめっきを施してCuからなる上面側金属層12、下面側金属層12a、及び、スルーホール16の壁面にCuめっき被膜の導体金属を備えるビア17を形成する。次に、上面側金属層12及び下面側金属層12aの表面には、感光性のアクリル樹脂を主成分とする第1のドライフィルムをビア17の中心部空洞を塞ぎながら展着する。上面側金属層12に展着した第1のドライフィルムには、上面側配線パターン13が得られるように、パターンマスクを当接して露光し、現像して形成するフォトリソグラフィ法で、上面側配線パターン13の逆パターンを開口部とする上面側エッチングレジストマスク23を形成する。また、下面側金属層12aに展着した第1のドライフィルムには、全面を露光して硬化して形成するフォトリソグラフィ法で、下面側金属層12aの全体面を被覆する下面側エッチングレジストマスク24を形成する。
【0032】
次に、図7(B)に示すように、上面側エッチングレジストマスク23の開口部から露出する上面側金属層12には、例えば、塩化第二鉄溶液、塩化第二銅溶液、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噴射してエッチング処理を行う。これによって、上面側エッチングレジストマスク23の開口部から露出する上面側金属層12を除去して上面側配線パターン13を形成する。この後、第1のドライフィルムからなる上面側エッチングレジストマスク23及び下面側エッチングレジストマスク24は、例えば、ドライフィルムがアルカリ可溶タイプの場合の剥離液が50℃、3%程度の水酸化ナトリウム水溶液等であるような剥離液を用いて、スプレーで噴射したり、剥離液中に浸漬して第1のドライフィルムを膨潤させながら上面側金属層12及び下面側金属層12aから剥離させて除去する。
【0033】
次に、図7(C)に示すように、上面側配線パターン13が形成された樹脂基板11の上面と、下面側金属層12aの表面には、第1のドライフィルムと同様の感光性のアクリル樹脂を主成分とする第2のドライフィルムを展着する。上面側に形成した第2のドライフィルムには、パターンマスクを当接して露光し、現像して形成するフォトリソグラフィ法で、ビア17部及び上面側配線パターン13の内の半導体素子接続用パッド14を含むエリアを開口部とするめっきレジストマスク26aを形成する。また、下面側に形成した第2のドライフィルムには、下面側配線パターン13aが得られるように、パターンマスクを当接して露光し、現像して形成するフォトリソグラフィ法で、下面側配線パターン13aを開口部とするめっきレジストマスク26bを形成する。
【0034】
次に、図8(A)に示すように、めっきレジストマスク26a、26bの開口部から露出する半導体素子接続用パッド14、ビア17部、及び下面側配線パターン13aには、例えば、ワット浴や、スルファミン酸浴等のめっき浴中で下面側金属層12aから通電する電解めっき法によって電解Niめっきを施す。そして、続いて、例えば、Auめっき浴や、Au合金めっき浴等のめっき浴中で下面側金属層12aから通電する電解めっき法によって電解Auめっきを施す。これによって、上面側の半導体素子接続用パッド14の上表面及び側面と、ビア17の内壁面部、及び下面側の下面側配線パターン13aの上表面には、Ni及びAuめっき被膜18が形成される。
【0035】
次に、図8(B)に示すように、第2のドライフィルムからなるめっきレジストマスク26a、26bは、剥離液をスプレーで噴射したり、剥離液中に浸漬したりして第2のドライフィルムを膨潤させながら剥離させて除去する。この後、上面側配線パターン13を含めた上面側全面に樹脂フィルム等からなるエッチングレジスト用カバーフィルム28を展着する。そして、エッチングレジスト用カバーフィルム28と、Ni及びAuめっき被膜18をエッチングレジストマスクとして開口部から露出する下面側金属層12aには、例えば、アルカリエッチャント等のエッチング液を噴射してエッチング処理を行う。これによって、樹脂基板11の下面側には、下面側配線パターン13aが形成される。
【0036】
次に、図8(C)に示すように、上面側全面に展着されたエッチングレジスト用カバーフィルム28を剥離して除去した後、上面側配線パターン13、及び下面側配線パターン13aが形成され樹脂基板11の上面には、樹脂からなる感光性のソルダーレジストペーストを用いてスクリーン印刷等でソルダーレジスト膜を形成するのと同時に、ビア17の中心部空洞にも感光性のソルダーレジストを充填する。そして、ソルダーレジスト膜の上には、パターンマスクを当接して露光し、現像して形成するフォトリソグラフィ法で、上面側に半導体素子接続用パッド14を含むエリアが開口部から露出し、下面側に外部端子接続用パッド15が開口部から露出するソルダーレジストマスク22を形成して、プラスチックパッケージ10bを作製している。なお、外部端子接続用パッド15を形成する下面側配線パターン13aの外周部は、平面視してソルダーレジストマスク22で被覆されているのがよい。
【0037】
【発明の効果】
請求項1及びこれに従属する請求項2記載のプラスチックパッケージは、半導体素子接続用パッドの上、下面側配線パターンの上表面、及び半導体素子接続用パッドの側面が電解めっき法によるNi及びAuめっき被膜で覆われ、しかも、電解めっき法での通電が下面側の金属層に行われ、電解めっき法用のめっき引き出し線が形成されていないと共に、半導体素子接続用パッド以外の上面側配線パターンにはNi及びAuめっき被膜が施されていないので、半導体素子接続用パッドの側面にCuからなる金属層の露出がなく、信頼性試験での評価が高く、また、半導体素子接続用パッドにNi及びAuめっき被膜のオーバーハングの発生がなく、ワイヤボンドや、半導体素子を直接接合する場合の有効エリアを広くすることができる。更に、配線パターンの面積比率の高い上面側でもソルダーレジストマスクとの密着性を向上することができる。
【0038】
特に、請求項2記載のプラスチックパッケージは、ビアの中心部空洞に導電材又は絶縁材からなる樹脂ペーストを孔埋して形成された充填体を有するので、エッチングレジストマスクや、ソルダーレジストマスク等のパターンをビア上に確実且つ正確に形成することができ、エッチング時のエッチング液や、電解めっき時のめっき液の浸入による汚染を防止して、信頼性を向上することができる。
【0039】
請求項3記載のプラスチックパッケージは、半導体素子接続用パッドの上表面、下面側配線パターンの上表面、ビアの壁面、及び半導体素子接続用パッドの側面が電解めっき法によるNi及びAuめっき被膜で覆われ、しかも、めっきの通電が下面側の金属層に行われ、電解めっき法用のめっき引き出し線が形成されていないと共に、半導体素子接続用パッド以外の上面側配線パターンにはNi及びAuめっき被膜が施されていないので、半導体素子接続用パッドの側面にCuからなる金属層の露出がなく信頼性試験での評価が高い、また、半導体素子接続用パッドにNi及びAuめっき被膜のオーバーハングの発生がなくワイヤボンドや半導体素子を直接接合する場合の有効エリアを広くすることができる。また、上面側は、半導体素子接続用パッド以外にNi及びAuめっき被膜が施されてなく、ソルダーレジストマスクとの密着性を向上することができる。更に、ビアの壁面は、Ni及びAuめっき被膜で覆われ、例えば、温度サイクル試験等の信頼性試験に対して、信頼性を向上させることができる。
【0040】
請求項4及びこれに従属する請求項5記載のプラスチックパッケージの製造方法は、上、下面側金属層に第1のドライフィルムを展着し、上面側ドライフィルムにフォトリソグラフィ法で上面側配線パターンの逆パターンを開口部とする上面側エッチングレジストマスクと、下面側に下面側金属層の全体面を被覆する下面側エッチングレジストマスクを形成する工程と、上面側エッチングレジストマスクの開口部から露出する上面側金属層をエッチング処理して除去し上面側配線パターンを形成した後、上、下面側エッチングレジストマスクを剥離して除去する工程と、樹脂基板の上面及びビアの中心部空洞に感光性のソルダーレジスト膜を形成したり、ソルダーレジストを充填し、フォトリソグラフィ法で半導体素子接続用パッドを含むエリアが開口部から露出する第1のソルダーレジストマスクを形成する工程と、下面側金属層の表面に第2のドライフィルムを展着し、フォトリソグラフィ法で下面側配線パターンを開口部とするめっきレジストマスクを形成する工程と、半導体素子接続用パッド部、及び下面側配線パターンに、下面側金属層から通電する電解めっき法でNi及びAuめっき被膜を形成する工程と、めっきレジストマスクを剥離して除去した後、Ni及びAuめっき被膜をエッチングレジストマスクとして開口部の下面側金属層をエッチングして除去して下面側配線パターンを形成する工程と、下面側配線パターンが形成された樹脂基板の上面に感光性のソルダーレジスト膜を形成し、ソルダーレジスト膜にフォトリソグラフィ法で外部端子接続用パッドが開口部から露出する第2のソルダーレジストマスクを形成する工程を有するので、半導体素子接続用パッドの側面にNi及びAuめっき被膜を容易に形成することができる。また、Ni及びAuめっき被膜のオーバーハングの発生を防止することができる。更に、上面側のNi及びAuめっき被膜の形成を半導体素子接続用パッド部のみにすることができる。
【0041】
特に、請求項5記載のプラスチックパッケージの製造方法は、ビアの中心部空洞には、第1のドライフィルムが展着される前に、導電材又は絶縁材からなる孔埋め用ペーストを印刷して充填する充填体を形成する工程を含むので、ビア内部に孔埋め用ペーストを容易に充填することができる。
【0042】
請求項6記載のプラスチックパッケージの製造方法は、上、下面の金属層の表面に第1のドライフィルムを展着し、上面側の第1のドライフィルムにフォトリソグラフィ法の処理を行い、上面側配線パターンの逆パターンを開口部とする上面側エッチングレジストマスクと、下面側に下面側金属層の全体面を被覆する下面側エッチングレジストマスクを形成する工程と、上面側エッチングレジストマスクの開口部から露出する上面側金属層をエッチング処理して除去し上面側配線パターンを形成した後、両面のエッチングレジストマスクを剥離して除去する工程と、上面側配線パターンが形成された樹脂基板の上面側金属層及び下面側金属層の表面に第2のドライフィルムを展着し、フォトリソグラフィ法の処理で、ビア部及び上面側配線パターンの内の半導体素子接続用パッドを含むエリアを開口部とするめっきレジストマスクを形成すると共に、下面側に下面側配線パターンを開口部とするめっきレジストマスクを形成する工程と、めっきレジストマスクの開口部から露出する半導体素子接続用パッドと、内壁面を含めたビア部及び下面側配線パターンに、下面側金属層から通電する電解めっき法でNi及びAuめっき被膜を形成する工程と、めっきレジストマスクを剥離して除去した後、上面側全面にエッチングレジスト用カバーフィルムを展着し、下面側のNi及びAuめっき被膜をエッチングレジストマスクとして開口部の下面側金属層をエッチングして除去して下面側配線パターンを形成する工程と、エッチングレジスト用カバーフィルムを剥離して除去した後、上、下面の配線パターンが形成された樹脂基板の両面に感光性のソルダーレジスト膜を形成すると同時に、ビアの中心部空洞に感光性のソルダーレジストを充填し、フォトリソグラフィ法で上面側に半導体素子接続用パッドを含むエリアと、下面側に外部端子接続用パッド部が開口部から露出するソルダーレジストマスクを形成する工程を有するので、半導体素子接続用パッドの側面にNi及びAuめっき被膜を容易に形成し、Ni及びAuめっき被膜のオーバーハングの発生を防止することができる。また、上面側のNi及びAuめっき被膜の形成を半導体素子接続用パッドのみにすることができる。更に、ビア内にNi及びAuめっき被膜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パッケージの部分拡大断面図である。
【図2】同プラスチックパッケージの変形例の部分拡大断面図である。
【図3】同プラスチックパッケージの他の変形例の部分拡大断面図である。
【図4】(A)〜(D)はそれぞれ本発明の一実施の形態に係るプラスチックパッケージの製造方法の一部を示す部分拡大断面図である。
【図5】(A)〜(C)はそれぞれ同プラスチックパッケージの製造方法の一部を示す部分拡大断面図である。
【図6】(A)〜(D)はそれぞれ同プラスチックパッケージの変形例の製造方法の一部を示す部分拡大断面図である。
【図7】(A)〜(C)はそれぞれ本発明の他の実施の形態に係るプラスチックパッケージの製造方法の一部を示す部分拡大断面図である。
【図8】(A)〜(C)はそれぞれ同プラスチックパッケージの製造方法の一部を示す部分拡大断面図である。
【図9】従来のプラスチックパッケージの部分拡大断面図である。
【図10】(A)〜(D)はそれぞれ従来のプラスチックパッケージの製造方法を示す部分拡大断面図である。
【符号の説明】
10、10a、10b:プラスチックパッケージ、11:樹脂基板、12:上面側金属層、12a:下面側金属層、13:上面側配線パターン、13a:下面側配線パターン、14:半導体素子接続用パッド、15:外部端子接続用パッド、16:スルーホール、17:ビア、18:Ni及びAuめっき被膜、19:第1のソルダーレジストマスク、20:第2のソルダーレジストマスク、21:充填体、22:ソルダーレジストマスク、23:上面側エッチングレジストマスク、24:下面側エッチングレジストマスク、25:第1のソルダーレジストマスク、26、26a、26b:めっきレジストマスク、27:第2のソルダーレジストマスク、28:エッチングレジスト用カバーフィルム[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
BACKGROUND OF THE
[0002]
[Prior art]
With the recent increase in the performance and miniaturization of semiconductor devices, plastic packages for mounting semiconductor devices have increased the number of external terminals for connection to the outside, the mountability of semiconductor devices, lower cost, and higher heat dissipation. From the viewpoints of characteristics, low impedance, and the like, plastic packages such as a BGA (Ball Grid Array) type having external terminals formed of solder balls and the like and a flip-chip type having a size substantially the same as that of a semiconductor element are often used. This plastic package is a single-layer or multilayer high-heat-resistant resin made of a BT resin (a resin mainly composed of bismireimide triazine) having a conductor layer formed by bonding a Cu foil to the surface, or a polyimide resin. Using a copper-clad resin substrate as a substrate, there are a type in which a semiconductor element is mounted on the copper-clad resin substrate and directly molded, and a type in which the semiconductor element is directly connected. In addition, the plastic package, which forms a plating film by an electrolytic plating method and eliminates the need for wiring for lead-out plating, thereby increasing the density of wiring and improving electrical characteristics, and a plastic package as described below, A method has been proposed (for example, see Patent Document 1).
[0003]
As shown in FIG. 9, a plastic package 50 that does not require plating lead-out wiring is made of a Ni and Au plating film 53 formed on a metal layer 52 made of Cu on both surfaces of a resin substrate 51 in a desired pattern by electrolytic plating. , A
[0004]
With reference to FIGS. 10A to 10D, a method of manufacturing the plastic package 50 that does not require the wiring for plating lead-out will be described. As shown in FIG. 10A, a through hole 60 for making the front and back surfaces conductive is formed in the resin substrate 51 having the
[0005]
Next, as shown in FIG. 10C, the plating resist mask 62 made of a dry film formed on the metal layer 52 is removed by applying a peeling solution to swell the dry film and peeling it off. Next, as shown in FIG. 10D, the metal layer 52 exposed from the Ni and Au plating films 53 is dissolved and removed by performing an etching process using the Ni and Au plating films 53 as an etching resist mask. As a result, the
[0006]
[Patent Document 1]
JP-A-11-2977891 (pages 1-11, FIG. 1-3)
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
However, the above-mentioned conventional plastic package and its manufacturing method still have the following problems to be solved.
(1) When the etching process is performed using the Ni and Au plating films as an etching resist mask, Cu is exposed without covering the side surfaces of the metal layer made of Cu with the Ni and Au plating films, and furthermore, the semiconductor element connection is performed. Since the side surfaces of the pad are not covered with the solder resist mask, for example, when evaluated by a reliability test such as a high-temperature and high-humidity current test (HHBT), the side surfaces of the metal layer are covered with a Ni and Au plating film. In some cases, the evaluation result is inferior to that of the above-described embodiment, and a difference may occur in reliability.
(2) When the etching process is performed using the Ni and Au plating films as an etching resist mask, Cu on the side surface of the metal layer is cut off, and the Ni and Au plating films overhang. Since a wire bond for connecting the semiconductor element cannot be made in this overhang part, it is necessary to design a semiconductor element connection pad with an effective area that allows for the overhang part, and the insulation interval between patterns becomes narrow. A problem occurs in wiring design. In addition, since there is a difference in the degree of overhang of each wire, it is difficult to confirm the effective area of the wire bond 、, and there may be a case where connection reliability after wire bonding is lacking.
(3) The bonding between the wiring pattern on which the Ni and Au plating films are formed and the solder resist mask does not have an oxide film formed on the Au plating film, so that the bonding strength of the bonding surface with the resin is low, and the semiconductor element bonding pad is used. When the area occupied by the area of the Au plating film surface in the resin substrate becomes large as in the surface on which the is formed, peeling is likely to occur at the joint surface with the solder resist mask, and the reliability is reduced.
The present invention has been made in view of such circumstances, and a plating film is formed by an electrolytic plating method while eliminating the need for a plating lead wire, and an overhang or a plating film non-adhesion portion is formed on a semiconductor element connection pad. It is another object of the present invention to provide a plastic package having high bonding strength of a solder resist mask and a method of manufacturing the same.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
The plastic package according to the present invention, which meets the above object, is configured such that a metal layer on the upper surface side of a metal layer made of Cu on both surfaces of a resin substrate is etched and electrically connected to a semiconductor element formed in connection with an upper surface side wiring pattern. A semiconductor element connection pad for connection, and an external terminal connection pad for electrically connecting to the outside formed in connection with the lower surface side wiring pattern by etching the lower metal layer, In a plastic package having vias connecting an upper wiring pattern and a lower wiring pattern, the upper surface of the semiconductor element connecting pad, the upper surface of the lower wiring pattern, and the side surface of the semiconductor element connecting pad are made of Ni by electrolytic plating. And an Au plating film, and energization by the electrolytic plating method is performed on the metal layer on the lower surface side, so that plating for the electrolytic plating method is performed. With not out line forming, it is not subjected to Ni and Au plating film on the upper surface wiring patterns other than the semiconductor element connection pads. As a result, the metal layer made of Cu is not exposed on the side surface of the semiconductor element connection pad, so that the reliability test is highly evaluated. Further, since there is no overhang of the Ni and Au plating films, the effective area in the case of directly bonding a wire bond or a semiconductor element can be increased. Furthermore, since the Ni and Au plating films are not provided on the upper surface other than the semiconductor device connection pads, the adhesion with the solder resist mask can be improved.
[0009]
Here, it is preferable to have a filler formed by filling a resin paste made of a conductive material or an insulating material in the center cavity of the via. This makes it possible to reliably and accurately form a pattern such as an etching resist mask or a solder resist mask on the via, so that the etching solution at the time of etching or the plating solution at the time of electrolytic plating can be prevented from being contaminated by intrusion. Reliability can be improved.
[0010]
The plastic package according to the present invention, which meets the above object, is configured such that a metal layer on the upper surface side of a metal layer made of Cu on both surfaces of a resin substrate is etched and electrically connected to a semiconductor element formed in connection with an upper surface side wiring pattern. A semiconductor element connection pad for connection, and an external terminal connection pad for electrically connecting to the outside formed in connection with the lower surface side wiring pattern by etching the lower metal layer, In a plastic package having a via for connecting an upper wiring pattern and a lower wiring pattern, an upper surface of the semiconductor element connection pad, an upper surface of the lower wiring pattern, a wall surface of the via, and a side surface of the semiconductor element connection pad are electrolytic. It is covered with a Ni and Au plating film by a plating method, and energization by an electrolytic plating method is performed on a metal layer on a lower surface side. With plated lead is not formed, it is not subjected Ni and Au plating film on the upper surface wiring patterns other than the semiconductor element connection pads. As a result, the metal layer made of Cu is not exposed on the side surface of the semiconductor element connection pad, so that the reliability test is highly evaluated. Further, since there is no overhang of the Ni and Au plating films, the effective area in the case of directly bonding a wire bond or a semiconductor element can be increased. Further, since the upper surface side is not provided with the Ni and Au plating films other than the pads for connecting the semiconductor element, the adhesion with the solder resist mask can be improved. Furthermore, since the Ni and Au plating films are also applied to the wall surfaces of the vias, the reliability can be improved for a reliability test such as a temperature cycle test.
[0011]
According to the method for manufacturing a plastic package according to the present invention, the upper surface side metal layer and the lower surface side metal layer made of Cu on both surfaces of the resin substrate are connected to the wall surface of the through-hole by a via provided with a conductive metal. In a method of manufacturing a plastic package having a semiconductor element connection pad formed by etching a layer and an external terminal connection pad formed by etching a lower metal layer, a method for manufacturing a plastic package comprising the steps of: A first dry film is spread, and the first dry film spread on the upper surface side metal layer is subjected to a photolithography process, and an upper surface side etching resist mask having a reverse pattern of the upper surface side wiring pattern as an opening. Performing a photolithography process on the first dry film spread on the lower metal layer to cover the entire surface of the lower metal layer. A step of forming a lower surface side etching resist mask, and an upper surface side metal layer exposed from an opening of the upper surface side etching resist mask is removed by etching to form an upper surface side wiring pattern; Removing, removing, and forming a photosensitive solder resist film on the upper surface of the resin substrate on which the upper surface side wiring pattern is formed, filling the center cavity of the via with the solder resist, and forming the solder resist film and the solder resist. Forming a first solder resist mask in which an area including a semiconductor element connection pad is exposed from the opening by photolithography, and spreading a second dry film on the surface of the lower surface side metal layer, Photolithography is applied to the dry film of A step of forming a resist mask, and a step of applying an electric current from a lower surface side metal layer to a semiconductor element connection pad exposed from an opening of a first solder resist mask and a lower surface side wiring pattern exposed from an opening of a plating resist mask. Forming a Ni and Au plating film by a plating method, and removing and removing the plating resist mask, and then etching and removing the lower surface side metal layer of the opening using the Ni and Au plating film as an etching resist mask to obtain a lower surface. Forming a side wiring pattern and forming a photosensitive solder resist film on the upper surface of the resin substrate on which the lower side wiring pattern is formed, and external terminal connection pads are exposed from the opening by photolithography on the solder resist film Forming a second solder resist mask.
[0012]
Thereby, the Ni and Au plating films can be easily formed on the side surfaces of the semiconductor element connection pads. Further, it is possible to prevent the overhang of the Ni and Au plating films. Further, the Ni and Au plating films on the upper surface can be formed only in the semiconductor element connection pad portion.
[0013]
Here, before the first dry film is spread on the central cavity of the via, the method includes a step of printing a hole filling paste made of a conductive material or an insulating material to form a filler. Is good. Thereby, the via filling paste can be easily filled in the via.
[0014]
According to another method of manufacturing a plastic package according to the present invention, the upper surface-side metal layer and the lower surface-side metal layer made of Cu on both surfaces of a resin substrate are connected to a wall surface of a through-hole by a via having a conductive metal. In a method of manufacturing a plastic package having a semiconductor element connection pad formed by etching a side metal layer and an external terminal connection pad formed by etching a bottom metal layer, A first dry film is spread on the surface, a photolithography method is applied to the first dry film spread on the upper metal layer, and an upper surface etching resist having a reverse pattern of the upper wiring pattern as an opening. Photolithography is applied to the mask and the first dry film spread on the lower metal layer, and the entire surface of the lower metal layer is covered. Forming a lower-side etching resist mask to be etched, and removing the upper-side metal layer exposed from the opening of the upper-side etching resist mask by etching to form an upper-side wiring pattern; Removing the mask and removing the mask, spreading a second dry film on the upper surface of the resin substrate on which the upper surface side wiring pattern is formed, and the surface of the lower surface side metal layer, and applying a photolithography method to the second dry film To form a plating resist mask having an opening in an area including a semiconductor element connection pad in a via portion and an upper surface side wiring pattern, and a plating resist having an lower surface side wiring pattern as an opening on a lower surface side. A step of forming a mask, a semiconductor element connection pad exposed from an opening of the plating resist mask, and an inner wall surface A step of forming a Ni and Au plating film on the via portion and the lower side wiring pattern including the lower side metal layer by an electrolytic plating method in which a current flows from the lower side metal layer, and removing and removing the plating resist mask, and then including the upper side wiring pattern. Forming a cover film for an etching resist on the entire upper surface side and etching and removing the lower-side metal layer of the opening by using the Ni and Au plating films on the lower surface as an etching resist mask to form a lower-side wiring pattern. After removing and removing the etching resist cover film, a photosensitive solder resist film is formed on both surfaces of the resin substrate on which the upper side wiring pattern and the lower side wiring pattern are formed, and at the same time, the center cavity of the via is formed. Fill a photosensitive solder resist and connect the semiconductor element to the solder resist on the top side by photolithography Forming a solder resist mask on the lower surface side of the area including the pad for external terminals and the external terminal connection pad is exposed from the opening.
[0015]
Thereby, the Ni and Au plating films can be easily formed on the side surfaces of the semiconductor element connection pads. Further, it is possible to prevent the overhang of the Ni and Au plating films. Further, the Ni and Au plating films on the upper surface can be formed only in the semiconductor element connection pad portion. Further, a Ni and Au plating film can be easily formed in the via.
[0016]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings to provide an understanding of the present invention.
Here, FIG. 1 is a partially enlarged sectional view of a plastic package according to one embodiment of the present invention, FIG. 2 is a partially enlarged sectional view of a modified example of the plastic package, and FIG. 3 is another modified example of the plastic package. FIGS. 4A to 4D are partially enlarged cross-sectional views each showing a part of a method of manufacturing a plastic package according to an embodiment of the present invention, and FIGS. FIGS. 6A to 6D are partially enlarged cross-sectional views each showing a part of a method of manufacturing the plastic package, and FIGS. 8A to 8C are partially enlarged cross-sectional views each showing a part of a method of manufacturing a plastic package according to another embodiment of the present invention, and FIGS. Is an enlarged partial sectional view showing a part of a manufacturing process.
[0017]
As shown in FIG. 1, a
[0018]
The
[0019]
Next, a plastic package 10a as a modified example of the
[0020]
Next, a plastic package 10b according to another embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. This plastic package 10b is basically the same as the
[0021]
Next, a method for manufacturing the
[0022]
Next, as shown in FIG. 4 (B), the upper surface
[0023]
Next, as shown in FIG. 4C, a solder resist film is formed on the upper surface of the resin substrate 11 on which the upper surface
[0024]
Next, as shown in FIG. 4D, a second dry film mainly composed of the same photosensitive acrylic resin as the first dry film is spread on the surface of the lower surface side metal layer 12a. . The second dry film spread on the lower surface side metal layer 12a is exposed by a pattern mask and exposed and developed so as to obtain a lower surface side wiring pattern 13a. A plating resist
[0025]
Next, as shown in FIG. 5A, the semiconductor
[0026]
Next, as shown in FIG. 5B, the plating resist
[0027]
Next, as shown in FIG. 5C, a solder resist film is formed on the upper surface of the resin substrate 11 by screen printing or the like using a photosensitive solder resist paste made of a resin, on the lower surface side wiring pattern 13a. I do. Further, the second solder resist
[0028]
Next, a method for manufacturing a plastic package 10a as a modification of the
[0029]
Next, as shown in FIG. 6B, a hole filling paste made of a conductive material of a mixture of a powder such as Ag or Cu and a resin or an insulating material such as a resin is provided in a central cavity of the via 17. Is used to screen-print, and is dried and cured to form the
[0030]
Next, as shown in FIG. 6 (D), the first dry film spread on the upper surface
The subsequent steps are substantially the same as the method of manufacturing the
[0031]
Next, a method for manufacturing a plastic package 10b according to another embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 7 (A) to 7 (C) and FIGS. 8 (A) to 8 (C). As shown in FIG. 7A, a single layer made of a resin having excellent heat resistance, dielectric properties, insulation properties, workability, etc., such as BT resin or polyimide resin, for example, in which Cu foils are bonded on both sides. Alternatively, a through
[0032]
Next, as shown in FIG. 7B, the upper surface
[0033]
Next, as shown in FIG. 7 (C), the upper surface of the resin substrate 11 on which the upper surface
[0034]
Next, as shown in FIG. 8A, for example, a watt bath or the like is applied to the semiconductor
[0035]
Next, as shown in FIG. 8B, the plating resist masks 26a and 26b made of the second dry film are sprayed with a stripping solution or immersed in the stripping solution to form a second dry resist. The film is peeled and removed while swelling. Thereafter, an etching resist
[0036]
Next, as shown in FIG. 8C, after removing and removing the etching resist
[0037]
【The invention's effect】
According to a first aspect of the present invention, there is provided a plastic package, wherein the upper surface of the semiconductor element connection pad, the upper surface of the lower surface side wiring pattern, and the side surface of the semiconductor element connection pad are plated with Ni and Au by electrolytic plating. It is covered with a coating, and the energization by the electrolytic plating method is performed on the metal layer on the lower surface side, the plating lead wire for the electrolytic plating method is not formed, and the upper surface side wiring pattern other than the semiconductor element connection pad is not formed. Since the Ni and Au plating films are not applied, there is no exposure of the metal layer made of Cu on the side surface of the semiconductor element connection pad, the evaluation in a reliability test is high, and the semiconductor element connection pad has Ni and Au. There is no overhang of the Au plating film, and the effective area in the case of directly bonding a wire bond or a semiconductor element can be increased. Furthermore, even on the upper surface side where the area ratio of the wiring pattern is high, the adhesion with the solder resist mask can be improved.
[0038]
In particular, since the plastic package according to
[0039]
In the plastic package according to the third aspect, the upper surface of the semiconductor device connection pad, the upper surface of the lower surface side wiring pattern, the wall surface of the via, and the side surface of the semiconductor device connection pad are covered with a Ni and Au plating film formed by electrolytic plating. In addition, electric current for plating is applied to the metal layer on the lower surface side, no plating lead wire for electrolytic plating is formed, and Ni and Au plating films are formed on the upper surface side wiring patterns other than the pads for connecting semiconductor elements. Is not applied, there is no exposure of the metal layer made of Cu on the side surface of the semiconductor element connection pad, and the reliability test is highly evaluated. In addition, the overhang of the Ni and Au plating films on the semiconductor element connection pad An effective area in the case of directly bonding a wire bond or a semiconductor element without generation can be widened. Further, on the upper surface side, Ni and Au plating films are not provided except for the pads for connecting the semiconductor element, so that the adhesion with the solder resist mask can be improved. Furthermore, the wall surfaces of the vias are covered with a Ni and Au plating film, so that the reliability can be improved for a reliability test such as a temperature cycle test.
[0040]
According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a plastic package, wherein a first dry film is spread on upper and lower metal layers, and an upper wiring pattern is formed on the upper dry film by photolithography. Forming an upper surface side etching resist mask having an opening of a reverse pattern of the above, forming a lower surface side etching resist mask covering the entire lower surface side metal layer on the lower surface side, and exposing from the opening of the upper surface side etching resist mask. After removing the upper-side metal layer by etching to form an upper-side wiring pattern, removing the upper and lower-side etching resist masks and removing the same; Form a solder resist film or fill the solder resist, and use photolithography method Forming a first solder resist mask exposing an opening from the opening, and spreading a second dry film on the surface of the lower surface side metal layer, and plating the lower surface side wiring pattern with the opening by photolithography. A step of forming a resist mask, a step of forming a Ni and Au plating film on the semiconductor element connection pad portion and the lower side wiring pattern by an electrolytic plating method in which a current flows from the lower side metal layer, and peeling off the plating resist mask. Forming a lower wiring pattern by etching the lower metal layer of the opening by using the Ni and Au plating films as an etching resist mask, and forming a lower wiring pattern on the resin substrate on which the lower wiring pattern is formed. A photosensitive solder resist film is formed on the upper surface, and external terminal connection pads are opened on the solder resist film by photolithography. Since a step of forming a second solder resist mask to expose the part, it is possible to easily form the Ni and Au plating film on the side surface of the pad for semiconductor element connection. Further, it is possible to prevent the overhang of the Ni and Au plating films. Further, the Ni and Au plating films on the upper surface can be formed only in the semiconductor element connection pad portion.
[0041]
In particular, in the method for manufacturing a plastic package according to the fifth aspect, a hole filling paste made of a conductive material or an insulating material is printed in the center cavity of the via before the first dry film is spread. Since the step of forming a filling body to be filled is included, the inside of the via can be easily filled with the paste for filling holes.
[0042]
7. The method for manufacturing a plastic package according to
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a partially enlarged cross-sectional view of a plastic package according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a partially enlarged sectional view of a modified example of the plastic package.
FIG. 3 is a partially enlarged sectional view of another modified example of the plastic package.
FIGS. 4A to 4D are partially enlarged cross-sectional views each showing a part of a method of manufacturing a plastic package according to an embodiment of the present invention.
FIGS. 5A to 5C are partially enlarged cross-sectional views each showing a part of a method of manufacturing the plastic package.
6A to 6D are partially enlarged cross-sectional views each showing a part of a method of manufacturing a modification of the plastic package.
7A to 7C are partially enlarged cross-sectional views each showing a part of a method of manufacturing a plastic package according to another embodiment of the present invention.
FIGS. 8A to 8C are partially enlarged cross-sectional views each showing a part of a method of manufacturing the plastic package.
FIG. 9 is a partially enlarged sectional view of a conventional plastic package.
FIGS. 10A to 10D are partially enlarged cross-sectional views illustrating a conventional method of manufacturing a plastic package.
[Explanation of symbols]
10, 10a, 10b: plastic package, 11: resin substrate, 12: upper metal layer, 12a: lower metal layer, 13: upper wiring pattern, 13a: lower wiring pattern, 14: semiconductor element connection pad, 15: Pad for connecting external terminals, 16: Through hole, 17: Via, 18: Ni and Au plating film, 19: First solder resist mask, 20: Second solder resist mask, 21: Filler, 22: Solder resist mask, 23: Upper side etching resist mask, 24: Lower side etching resist mask, 25: First solder resist mask, 26, 26a, 26b: Plating resist mask, 27: Second solder resist mask, 28: Cover film for etching resist
Claims (6)
前記半導体素子接続用パッドの上表面、前記下面側配線パターンの上表面、及び前記半導体素子接続用パッドの側面が電解めっき法によるNi及びAuめっき被膜で覆われ、しかも、前記電解めっき法での通電が下面側の前記金属層に行われ、該電解めっき法用のめっき引き出し線が形成されていないと共に、前記半導体素子接続用パッド以外の前記上面側配線パターンには前記Ni及びAuめっき被膜が施されていないことを特徴とするプラスチックパッケージ。A semiconductor element connection pad for electrically connecting the semiconductor layer formed in connection with the upper surface side wiring pattern by etching the metal layer on the upper surface side of the metal layer made of Cu on both surfaces of the resin substrate, An external terminal connecting pad formed in connection with the lower surface side wiring pattern and electrically connected to the outside formed by etching the metal layer on the lower surface side and connecting the upper surface side wiring pattern and the lower surface side wiring In a plastic package having vias connecting patterns,
The upper surface of the semiconductor element connection pad, the upper surface of the lower surface side wiring pattern, and the side surface of the semiconductor element connection pad are covered with a Ni and Au plating film by an electrolytic plating method. The energization is performed on the metal layer on the lower surface side, the plating lead wire for the electrolytic plating method is not formed, and the Ni and Au plating films are formed on the upper surface side wiring pattern other than the semiconductor element connection pads. A plastic package characterized by not being applied.
前記半導体素子接続用パッドの上表面、前記下面側配線パターンの上表面、前記ビアの壁面、及び前記半導体素子接続用パッドの側面が電解めっき法によるNi及びAuめっき被膜で覆われ、しかも、前記電解めっき法での通電が下面側の前記金属層に行われ、該電解めっき法用のめっき引き出し線が形成されていないと共に、前記半導体素子接続用パッド以外の前記上面側配線パターンには前記Ni及びAuめっき被膜が施されていないことを特徴とするプラスチックパッケージ。A semiconductor element connection pad for electrically connecting the semiconductor layer formed in connection with the upper surface side wiring pattern by etching the metal layer on the upper surface side of the metal layer made of Cu on both surfaces of the resin substrate, An external terminal connecting pad formed in connection with the lower surface side wiring pattern and electrically connected to the outside formed by etching the metal layer on the lower surface side and connecting the upper surface side wiring pattern and the lower surface side wiring In a plastic package having vias connecting patterns,
The upper surface of the semiconductor element connection pad, the upper surface of the lower surface side wiring pattern, the wall surface of the via, and the side surface of the semiconductor element connection pad are covered with a Ni and Au plating film by an electrolytic plating method. The energization in the electrolytic plating method is performed on the metal layer on the lower surface side, the plating lead wire for the electrolytic plating method is not formed, and the Ni on the upper surface side wiring pattern other than the semiconductor element connection pad is formed. And a plastic package not provided with an Au plating film.
前記上面側及び下面側金属層の表面に第1のドライフィルムを展着し、前記上面側金属層に展着した前記第1のドライフィルムにフォトリソグラフィ法の処理を行い、上面側配線パターンの逆パターンを開口部とする上面側エッチングレジストマスクと、前記下面側金属層に展着した前記第1のドライフィルムにフォトリソグラフィ法の処理を行い、前記下面側金属層の全体面を被覆する下面側エッチングレジストマスクを形成する工程と、
前記上面側エッチングレジストマスクの開口部から露出する前記上面側金属層をエッチング処理して除去し前記上面側配線パターンを形成した後、前記上面側及び下面側エッチングレジストマスクを剥離して除去する工程と、
前記上面側配線パターンが形成された前記樹脂基板の上面に感光性のソルダーレジスト膜の形成と、前記ビアの中心部空洞にソルダーレジストを充填し、前記ソルダーレジスト膜及びソルダーレジストにフォトリソグラフィ法で前記半導体素子接続用パッドを含むエリアが開口部から露出する第1のソルダーレジストマスクを形成する工程と、
前記下面側金属層の表面に第2のドライフィルムを展着し、該第2のドライフィルムにフォトリソグラフィ法の処理を行い、下面側配線パターンを開口部とするめっきレジストマスクを形成する工程と、
前記第1のソルダーレジストマスクの開口部から露出する前記半導体素子接続用パッド、及び前記めっきレジストマスクの開口部から露出する前記下面側配線パターンに、前記下面側金属層から通電する電解めっき法でNi及びAuめっき被膜を形成する工程と、
前記めっきレジストマスクを剥離して除去した後、前記Ni及びAuめっき被膜をエッチングレジストマスクとして開口部の前記下面側金属層をエッチングして除去して前記下面側配線パターンを形成する工程と、
前記下面側配線パターンが形成された前記樹脂基板の上面に感光性のソルダーレジスト膜を形成し、該ソルダーレジスト膜にフォトリソグラフィ法で前記外部端子接続用パッドが開口部から露出する第2のソルダーレジストマスクを形成する工程を有することを特徴とするプラスチックパッケージの製造方法。A semiconductor element connection pad formed by connecting the upper surface side metal layer and the lower side metal layer made of Cu on both surfaces of the resin substrate to the wall surface of the through hole with a via having a conductive metal and etching the upper surface side metal layer; In a method of manufacturing a plastic package provided with external terminal connection pads formed by etching the lower surface side metal layer,
A first dry film is spread on the surfaces of the upper and lower metal layers, and a photolithography process is performed on the first dry film spread on the upper metal layer to form an upper wiring pattern. A photolithography method is applied to the upper surface side etching resist mask having the reverse pattern as an opening and the first dry film spread on the lower side metal layer, and the lower surface covering the entire surface of the lower side metal layer Forming a side etching resist mask;
Removing the upper surface side metal layer exposed from the opening of the upper surface side etching resist mask by etching to form the upper surface side wiring pattern, and then removing and removing the upper surface side and lower surface side etching resist masks; When,
Forming a photosensitive solder resist film on the upper surface of the resin substrate on which the upper surface side wiring pattern is formed, filling the center cavity of the via with a solder resist, and applying a photolithography method to the solder resist film and the solder resist. Forming a first solder resist mask in which an area including the semiconductor element connection pad is exposed from an opening;
Spreading a second dry film on the surface of the lower surface side metal layer, performing a photolithography process on the second dry film, and forming a plating resist mask having the lower surface side wiring pattern as an opening; ,
The semiconductor element connection pad exposed from the opening of the first solder resist mask and the lower surface side wiring pattern exposed from the opening of the plating resist mask are subjected to an electrolytic plating method in which current flows from the lower surface side metal layer. Forming a Ni and Au plating film;
Removing and removing the plating resist mask, forming the lower-side wiring pattern by etching and removing the lower-side metal layer of the opening using the Ni and Au plating films as an etching resist mask;
A second solder in which a photosensitive solder resist film is formed on the upper surface of the resin substrate on which the lower surface side wiring pattern is formed, and the external terminal connection pads are exposed from the opening in the solder resist film by photolithography. A method for manufacturing a plastic package, comprising a step of forming a resist mask.
前記上面側及び下面側金属層の表面に第1のドライフィルムを展着し、前記上面側金属層に展着した前記第1のドライフィルムにフォトリソグラフィ法の処理を行い、上面側配線パターンの逆パターンを開口部とする上面側エッチングレジストマスクと、前記下面側金属層に展着した前記第1のドライフィルムにフォトリソグラフィ法の処理を行い、前記下面側金属層の全体面を被覆する下面側エッチングレジストマスクを形成する工程と、
前記上面側エッチングレジストマスクの開口部から露出する前記上面側金属層をエッチング処理して除去し前記上面側配線パターンを形成した後、前記上面側及び下面側エッチングレジストマスクを剥離して除去する工程と、
前記上面側配線パターンが形成された前記樹脂基板の上面、及び前記下面側金属層の表面に第2のドライフィルムを展着し、該第2のドライフィルムにフォトリソグラフィ法の処理を行い、前記ビア部及び前記上面側配線パターンの内の前記半導体素子接続用パッドを含むエリアを開口部とするめっきレジストマスクを形成すると共に、下面側に下面側配線パターンを開口部とする前記めっきレジストマスクを形成する工程と、
前記めっきレジストマスクの開口部から露出する前記半導体素子接続用パッドと、内壁面を含めた前記ビア部及び前記下面側配線パターンに、前記下面側金属層から通電する電解めっき法でNi及びAuめっき被膜を形成する工程と、
前記めっきレジストマスクを剥離して除去した後、前記上面側配線パターンを含めた上面側全面にエッチングレジスト用カバーフィルムを展着し、下面側の前記Ni及びAuめっき被膜をエッチングレジストマスクとして開口部の前記下面側金属層をエッチングして除去して前記下面側配線パターンを形成する工程と、
前記エッチングレジスト用カバーフィルムを剥離して除去した後、前記上面側配線パターン及び前記下面側配線パターンが形成された前記樹脂基板の両面に感光性のソルダーレジスト膜を形成すると同時に、前記ビアの中心部空洞に感光性のソルダーレジストを充填し、該ソルダーレジストにフォトリソグラフィ法で上面側に前記半導体素子接続用パッドを含むエリアと、下面側に前記外部端子接続用パッドが開口部から露出するソルダーレジストマスクを形成する工程を有することを特徴とするプラスチックパッケージの製造方法。A semiconductor element connection pad formed by connecting the upper surface side metal layer and the lower side metal layer made of Cu on both surfaces of the resin substrate to the wall surface of the through hole with a via having a conductive metal and etching the upper surface side metal layer; In a method of manufacturing a plastic package provided with external terminal connection pads formed by etching the lower surface side metal layer,
A first dry film is spread on the surfaces of the upper and lower metal layers, and a photolithography process is performed on the first dry film spread on the upper metal layer to form an upper wiring pattern. A photolithography method is applied to the upper surface side etching resist mask having the reverse pattern as an opening and the first dry film spread on the lower side metal layer, and the lower surface covering the entire surface of the lower side metal layer Forming a side etching resist mask;
Removing the upper surface side metal layer exposed from the opening of the upper surface side etching resist mask by etching to form the upper surface side wiring pattern, and then removing and removing the upper surface side and lower surface side etching resist masks; When,
Spreading a second dry film on the upper surface of the resin substrate on which the upper surface side wiring pattern is formed, and the surface of the lower surface side metal layer, performing a photolithography process on the second dry film, A plating resist mask having an opening in the area including the semiconductor element connection pad in the via portion and the upper surface side wiring pattern is formed, and the plating resist mask having the lower surface side wiring pattern as an opening is formed on the lower surface side. Forming,
Ni and Au plating by an electrolytic plating method in which the semiconductor element connection pad exposed from the opening of the plating resist mask, the via portion including the inner wall surface, and the lower wiring pattern are energized from the lower metal layer. Forming a coating;
After peeling and removing the plating resist mask, a cover film for an etching resist is spread on the entire upper surface including the upper wiring pattern, and the opening is formed using the Ni and Au plating films on the lower surface as an etching resist mask. Forming the lower surface side wiring pattern by etching and removing the lower surface side metal layer,
After removing and removing the etching resist cover film, a photosensitive solder resist film is formed on both surfaces of the resin substrate on which the upper surface side wiring pattern and the lower surface side wiring pattern are formed. A cavity in which a photosensitive solder resist is filled into a cavity, and an area including the semiconductor element connection pad on the upper surface side and the external terminal connection pad is exposed from the opening on the lower surface side by photolithography in the solder resist; A method for manufacturing a plastic package, comprising a step of forming a resist mask.
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