JP2004356258A - 半導体製造方法および半導体装置 - Google Patents

Abstract

【課題】半導体装置を低コストで作製することができる半導体製造方法、およびこの方法によって作製された小型、高速動作の半導体装置を提供することを目的とする。
【解決手段】接続用電極２０１ａ、２０１ｂに対応する位置にろう材供給用開口部７ａ，７ｃが形成され、貫通孔３を囲むように樹脂供給用開口部７ｄが形成されたろう材・樹脂供給用マスク７を配線基板２上に載置するろう材・樹脂供給用マスク載置工程と、ろう材供給用開口部７ａ，７ｃを介して接続用電極２０１ａ，２０１ｂ上に接続用ろう材５を供給するろう材供給工程と、樹脂供給用開口部７ｄを介して貫通孔３を覆う封止樹脂材９を供給する樹脂供給工程とを有し、ろう材供給工程と樹脂供給工程の間は、ろう材・樹脂供給用マスク７は、配線基板上に載置された状態に保たれる。
【選択図】 図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は貫通孔を有する配線基板にはんだ等のろう材を用いて接続された電子部品を搭載してなる構成の半導体装置および半導体装置の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
貫通孔が設けられた電極にはんだ等のろう材を用いて電子部品を接合する場合、接合不良を防ぐためにろう材が貫通孔に流れ込むことを防止する必要がある。
このような場合、広く一般に、電極から少し離れた位置に耐熱性を有する封止樹脂材で形成されたソルダレジストをダムとして設置し、貫通孔へのろう材の流れ込みを防止する方法が用いられている。
【０００３】
また、貫通孔へのろう材の流れ込みを防止する方法としては、他に、貫通孔を導電性ペースト、金属線材、樹脂、あるいは金属ペーストで充填しておく方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
【特許文献１】
特開平４−４４２９３号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上述したようなソルダレジストをダムとして設置するためには、電極と貫通孔との距離を所定の大きさに広げなければならず、小型化・高密度化を妨げるものとして問題であった。さらに、電極と貫通穴との間の配線長が大きくなって配線の寄生成分が増大するため、高速動作化を妨げる問題もあった。一方、貫通孔を充填材で充填する方法に関して、貫通孔のアスペクト比（貫通孔深さ／貫通孔の直径）を大きくしなければ十分な充填ができないため、貫通孔の径を小さくすることができず、小型・高密度実装化を妨げる問題があった。さらに、貫通孔の充填に伴い、基板作製時の作業工程、管理項項目が増加するため、基板の製造コストが増大する問題もあった。
【０００６】
この発明は上記のような課題を解決するためになされたもので、貫通孔が設けられた電極を有する配線基板をもつ半導体装置を低コストで作製することができる半導体装置の製造方法、およびこの方法によって作製された小型、高速動作の半導体装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
この発明の半導体製造方法は、電子部品の電極と接続される接続用電極が実装面に形成され、接続用電極の少なくとも１つが内壁に金属層が形成された貫通孔によって実装面と反対側の面に形成された裏面電極と電気的に接続されている配線基板に、電子部品を実装する半導体製造方法において、接続用電極に対応する位置にろう材供給用開口部が形成され、貫通孔を囲むように樹脂供給用開口部が形成されたろう材・樹脂供給用マスクを配線基板上に載置するろう材・樹脂供給用マスク載置工程と、ろう材供給用開口部を介して接続用電極上に接続用ろう材を供給するろう材供給工程と、樹脂供給用開口部を介して貫通孔を覆う封止樹脂材を供給する樹脂供給工程とを有し、ろう材供給工程と樹脂供給工程の間は、ろう材・樹脂供給用マスクは、配線基板上に載置された状態に保たれる。
【０００８】
この発明の半導体装置は、電子部品の電極と配線基板の表面に形成された接続用電極とが接続用ろう材で接合された半導体装置において、配線基板は電子部品に対向する位置に貫通孔を有し、貫通孔の内壁に形成された金属層によって配線基板の表面の接合用電極と配線基板の裏面に形成された裏面電極とが電気的に接続され、かつ電子部品と配線基板との間に配置した封止樹脂材によって貫通孔の配線基板の表面側の開口部が覆われている。
【０００９】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１の半導体装置を示す、配線基板とろう材・樹脂供給用マスクとろう材供給用マスクとが位置合わせされた様子を示す斜視図である。図２は配線基板とろう材・樹脂供給用マスクとろう材供給用マスクとの位置を合わせて重ね合わせた状態を示す図１のＡ−Ａ線に沿う矢視断面図である。図３は図２の状態の半導体装置にろう材が塗布された様子を示す斜視図である。図４は図３の状態の半導体装置のＡ−Ａ線に沿う矢視断面図である。図５は図３の状態の半導体装置に封止樹脂材が供給された状態を示す断面図である。図６は図５の状態の半導体装置に電子部品が位置合わせされた状態の斜視図である。図７はキャリア基板の表面図である。図８はキャリア基板の裏面図である。図９は配線基板に電子部品が搭載された様子を示す斜視図である。図１０は図９の半導体装置のＡ−Ａ線に沿う矢視断面図である。図１１は図９の半導体装置のＢ−Ｂ線に沿う矢視断面図である。
【００１０】
これらの図において、配線基板２の所定の位置には、次のものが設けられている。すなわち、配線基板２の表面に形成された接地用電極２ａ、接地用電極２ａの周片部に突出して形成された電子部品１を実装するための接続用電極である電極パッド２０１ａ、配線基板２の表面の信号線路２ｂ、信号線路２ｂの端部に形成された電子部品１を実装するため接続用電極である電極パッド２０１ｂ、配線基板２の裏面に形成された裏面電極である接地電極２ｃ、配線基板２を貫通する貫通孔３、貫通孔３の内壁に形成された金属層３ａ、及び、信号線路２ｂ上に形成されたソルダレジスト６が設けられている。
【００１１】
ろう材・樹脂供給用マスク７の中央には、封止樹脂材供給用の大きな開口（樹脂供給用開口部）７ｂが穿孔されている。また、ろう材・樹脂供給用マスク７の開口７ｂの周囲の、電極パッド２０１ａに対応する位置には、ろう材供給用の小さな開口（ろう材供給用開口部）７ａが穿孔され、さらに、電極パッド２０１ｂに対応する位置には、ろう材供給用の小さな開口（ろう材供給用開口部）７ｃが穿孔さている。
一方、ろう材供給用マスク８の電極パッド２０１ａに対応する位置には、ろう材供給用の小さな開口（ろう材供給用開口部）８ａが穿孔され、電極パッド２０１ｂに対応する位置には、ろう材供給用の小さな開口（ろう材供給用開口部）８ｃが穿孔さている。
【００１２】
図１は配線基板２の表面に形成された電極パッド２０１ａ，２０１ｂと、ろう材・樹脂供給用マスク７の開口７ａ，７ｃと、ろう材供給用マスク８の開口８ａ，８ｃとの位置を合わせた状態を示す。また、図２は配線基板２とろう材・樹脂供給用マスク７とろう材供給用マスク８との位置を合わせて重ね合わせた状態を示す図１のＡ−Ａ線に沿う矢視断面図である（ろう材・樹脂供給用マスク載置工程、ろう材供給用マスク載置工程）。配線基板２の表面には接地用電極２ａが形成され、接地用電極２ａは内壁に金属層３ａを形成した８個の直径０．３ｍｍの貫通孔３によって配線基板２の裏面に形成された接地用の裏面電極２ｃと電気的に接続されている。また、配線基板２の表面には信号線路２ｂが形成され、信号線路２ｂ上にはろう材が流れ広がることを防止するためにエポキシ系樹脂のソルダレジスト６が形成されている。
【００１３】
この実施の形態では配線基板２としてビスマレイミド−トリアジン（以後、ＢＴとも言う）樹脂基板が用いられ、表裏面の電極は、銅（以後、Ｃｕとも言う）の上にニッケル（以後、Ｎｉとも言う）と金（以後、Ａｕとも言う）がめっきされて形成されており、貫通孔３の内壁には、めっきにより銅の層が形成されている。配線基板２の材料としては他にも紙フェノール、紙エポキシ、紙ポリエステル、ガラスエポキシ、テフロン（登録商標）、ポリイミド等の樹脂基板やアルミナ、窒化アルミ、ガラスセラミック等のセラミックス基板が用いられてもよい。
【００１４】
一方、ろう材・樹脂供給用マスク７は、厚さ０．１ｍｍのステンレスで作製され、配線基板２表面の８個の接地電極パッド２０１ａの位置に対応した０．７２×０．６０ｍｍの開口７ａ（ろう材供給用開口部）と、２個の信号電極パッド２０１ｂの位置に対応した０．９×０．６０ｍｍの開口７ｃ（ろう材供給用開口部）と、これらの開口７ａ，７ｃの内側に配線基板２の接地電極の８個の貫通孔３が内包される２．９×２．２ｍｍの開口７ｂ（樹脂供給用開口部）とが形成されている。
【００１５】
ろう材供給用マスク８は、厚さ０．０３ｍｍのステンレスで作製され、配線基板２表面の８個の接地電極パッド２０１ａの位置に対応した０．７２×０．６０ｍｍの開口８ａ（ろう材供給用開口部）と、２個の信号電極パッド２０１ｂの位置に対応した０．９×０．６０ｍｍの開口８ｃ（ろう材供給用開口部）とが形成されている。本実施の形態では、ろう材・樹脂供給用マスク７の開口７ａ，７ｃとろう材供給用マスク８の開口８ａ、８ｃの形状に関しては、寸法を同一のものとしたが、異なるものであってもよい。
【００１６】
図３は図２の状態の半導体装置に、スクリーン印刷法によって、接続用ろう材として例えばはんだ等のろう材５をろう材・樹脂供給用マスク７の開口７ａ，７ｃとろう材供給用マスク８の開口８ａ、８ｃに充填し（ろう材供給工程）、その後、ろう材供給用マスク８をろう材・樹脂供給用マスク７から分離した状態を示す斜視図である。図４は図３のＡ−Ａ線に沿う矢視断面図である。本実施の形態では、ろう材５として、錫（以後、Ｓｎとも言う）と鉛（以後、Ｐｂとも言う）からなるはんだペーストを用いたが、他にもＳｎと銀（以後、Ａｇとも言う）、インジウム（以後、Ｉｎとも言う）とＰｂ、ＳｎとＰｂとＡｇ、ＳｎとＰｂとＩｎ、ＳｎとＡｇとＣｕ、ＳｎとＡｇとＣｕとビスマス（以後、Ｂｉとも言う）等からなるろう材ペーストを用いることもできる。
【００１７】
図５は図４の状態の半導体装置において、ろう材・樹脂供給用マスク７の開口７ｂに封止樹脂材９を充填し（樹脂供給工程）、その後、ろう材・樹脂供給用マスク７を配線基板２から外した状態であり、図３のＡ−Ａ線に沿う矢視断面図である。配線基板２の接地用電極２ａに形成された８個の貫通孔３の表面の開口は封止樹脂材９によって塞がれている。本実施の形態では封止樹脂材９として導電性を有する接着材を用い、これをスクリーン印刷法によって供給したが、封止樹脂材９としては絶縁性樹脂でもよく、また、スクリーン印刷法ではなくディスペンサによっても供給することもできる。また、封止樹脂材９を供給する前に、ろう材５のろう材・樹脂供給用マスク７から突出した部分を取り除いておいてもよい。
【００１８】
図６はろう材５と封止樹脂材９が供給された配線基板２の電極パッド２０１ａ，２０１ｂと、電子部品１の電極との位置を合わせた状態を示す斜視図である。この本実施の形態で使用した電子部品について簡単に説明する。電子部品部１は、半導体素子１０を図示しないバンプによってキャリア基板１１に実装して構成されものであり、キャリア基板１１の表面（半導体素子１０を実装する面）には、図７に示すように接地線路１３ａと信号線路１４ａが形成され、それぞれろう材のぬれ広がりを防止するためのレジスト１５が形成されている。また、キャリア基板１１の裏面には図８に示すように接地用電極１３ｃと信号線路電極１４ｃが形成され、接地用電極１３ｃのろう材で接続される領域以外には表面にレジスト１６が形成されている。
【００１９】
キャリア基板１１表面の接地線路１３ａと基板裏面の接地用電極１３ｃ、および信号線路１４ａと信号線路電極１４ｃはそれぞれキャリア基板１１の周囲の半割り貫通孔１２の内壁に形成した金属層１２ａによって電気的に接続されている。
【００２０】
本実施の形態では、キャリア基板１１に搭載される半導体素子１０としておよそ３０ＧＨｚまでの周波数特性を有する外形０．５７×０．５６×ｔ０．１ｍｍのガリウムヒ素（以後、ＧａＡｓとも言う）製の電界効果型トランジスタ（以後、ＦＥＴとも言う）が用いられている。キャリア基板１１はアルミナ製で外形は３．５×２．８×厚さ０．２５ｍｍであり、表裏面の電極と半割り貫通孔の壁面の金属層はクロム（以後、Ｃｒとも言う）Ｃｒ／パラジウム（以後、Ｐｂとも言う）／Ｃｕ／Ｎｉ／Ａｕの多層構造となっている。また、電極上の所定の箇所にろう材のぬれ広がりを防止するためのＣｒのレジストが形成されている。
【００２１】
この半導体素子１０をキャリア基板１１に実装したもの、すなわち、電子部品１は、以下のように作製される。すなわち、φ２５μｍのＡｕワイヤの先端を溶融凝固させてφ７５μｍのＡｕボール１７を形成した後、２７０℃に加熱しながらＡｕボール１７を超音波熱圧着し、Ａｕボール１７からＡｕワイヤを切り離すことで、φ９７μｍのＡｕバンプ１７を作製し、これを電極１０ａとキャリア基板１１の電極パッド１３ｂ，１４ｂに合計６配設する。その後、３００℃に加熱しながらＧａＡｓのＦＥＴを６００ｇｆの荷重で１０秒間加圧することで、ＡｕバンプとＧａＡｓのＦＥＴに形成されたＡｕ電極とを固相接合する。
【００２２】
図９は配線基板２に、電子部品１を位置合わせて搭載し（電子部品載置工程）、その後、ろう材５を溶融・凝固させて配線基板２と電子部品１とを電気的に接続する（電子部品接合工程）とともに、封止樹脂材９を硬化させた（封止樹脂材硬化工程）状態を示す斜視図である。図１０は図９の半導体装置のＡ−Ａ線に沿う矢視断面図である。図１１は図９の半導体装置のＡ−Ａ線に沿う矢視断面図である。ろう材５は、リフロー炉で最高２４０℃に加熱して溶融・凝固され（電子部品接合工程）、その後、オーブン中で１５０℃、１時間加熱することで封止樹脂材９の熱硬化（封止樹脂材硬化工程）をさらに促進される。
【００２３】
以上のように、本実施の形態においては、電極パッド２０１ａに接続された貫通孔３を封止樹脂材９であらかじめ塞いでおくことで、ろう材５の溶融時に、ろう材５が貫通孔に流れ込まず、接合不良を防止することができる。
【００２４】
なお、本実施の形態で導電性を有する封止樹脂材９を用いたのは、キャリア基板１１と基板の接地用電極との電気的な接続を強化したほうが高周波特性上有利であるためである。さらに、貫通孔３はキャリア基板１１の直下に配置しているため、高密実装化が可能となっている。従来法であるソルダレジストによって貫通孔へのろう材の流れ込みを防止する場合、電極パッド端と貫通孔端との距離を０．４ｍｍ以上にしなければならかったが、本方法では印刷マスクによって封止樹脂材９を高精度に供給し、電極パッド端と貫通孔端との距離を０．１ｍｍに近づけることができ、これにより、配線基板２裏面の接地裏面電極２ｃまでの配線部の寄生成分を低減することができ、ソルダレジストを使用する場合に比べて使用周波数帯域を高周波数側に５ＧＨｚ改善することができる。
【００２５】
高周波で動作する部品は実装位置によって特性に差が生じてしまうが、ろう材を用いて配線基板に電子部品を実装する場合、ろう材溶融時の表面張力によって電子部品が配線基板に搭載した時の位置から若干ずれることがある。しかし、本実施の形態の方法においては、封止樹脂材９によって電子部品を固定しているため、ろう材溶融時の位置ずれが防止され、安定した特性で製造することが可能となる。また、本実施の形態の半導体装置の構造においては、封止樹脂材９がろう材接合部の周辺を覆っていないので、接合部が目視で確認できる。このため、接合不良の有無の検査とリペアが速やかに実行できる利点もある。さらに、本方法ではスクリーン印刷によって、ろう材５および封止樹脂材９を一括で供給できるため、特に配線基板２に複数の電子部品を実装する場合において生産性に優れる効果が発揮される。
【００２６】
なお、本実施の形態では、ろう材供給用マスク８には、ろう材５を供給するための開口８ａ，８ｃが形成されているが、ろう材５を供給するための開口ではなく、ろう材・樹脂供給用マスク７の封止樹脂材９を供給するための開口７ｂの位置に対応した、封止樹脂材９を供給するための開口を形成し、先に封止樹脂材９を配線基板２に供給して次にろう材を供給するよう、製造手順を変更してもよい。
【００２７】
実施の形態２．
図１２はこの発明の実施の形態２の半導体装置を示す、配線基板に重ねられたろう材・樹脂供給用マスクと樹脂供給用マスクとが位置合わせされた様子を示す斜視図である。図１３は配線基板とろう材・樹脂供給用マスクと樹脂供給用マスクとの位置を合わせて重ね合わせた状態を示す図１２のＡ−Ａ線に沿う矢視断面図である。図１４は図１２の状態の半導体装置に封止樹脂材が供給された状態を示すＡ−Ａ線に沿う矢視断面図である。図１から図１１に示した実施の形態１と同一または相当部分には同一符号を付し、その説明を省略する。本実施の形態においては、図１から図１１に示した方法とは別のろう材および封止樹脂材の供給方法を行う。図において、樹脂供給用マスク１８の中央には、封止樹脂材供給用の大きな開口（樹脂供給用開口部）１８ｂが穿孔されている。
【００２８】
図１２は実施の形態１で示した図４の状態の半導体装置において、ろう材・樹脂供給用マスク７の開口７ｂと、樹脂供給用マスク１８の開口１８ｂとの位置を合わせた状態を示す斜視図である。また、図１３はろう材・樹脂供給用マスク７に樹脂供給用マスク１８を位置を合わせて重ね合わせた状態（樹脂供給用マスク載置工程）を示す断面図であり、図１２のＡ−Ａ線に沿う矢視断面図である。
【００２９】
樹脂供給用マスク１８は、厚さ０．１ｍｍのステンレスで作製され、ろう材・樹脂供給用マスク７の開口７ｂの位置に対応した２．９×２．２ｍｍの開口１８ｂ（樹脂供給用開口部）が形成されている。本実施の形態では、ろう材・樹脂供給用マスク７の開口７ｂと樹脂供給用マスク１８の開口１８ｂとの形状に関しては、寸法を同一のものとしたが、異なるものであってもよい。
なお、樹脂供給用マスク１８を重ね合わせる前に、ろう材５のろう材・樹脂供給用マスク７から突出した部分を取り除いておいても良い。
【００３０】
図１４は図１３の状態の半導体装置に、ろう材・樹脂供給用マスク７の開口７ｂと樹脂供給用マスクの開口１８ｂに封止樹脂材９を充填し（樹脂供給工程）、その後、樹脂供給用マスク１８とろう材・樹脂供給用マスク７を配線基板２から外した状態であり、図１３に断面図で示した。配線基板２の接地用電極２ａに形成された８個の貫通孔３の表面の開口は封止樹脂材９によって塞がれている。本実施の形態では封止樹脂材９として導電性を有する接着材をスクリーン印刷法によって供給したが、封止樹脂材９としては絶縁性樹脂でもよく、また、スクリーン印刷法ではなくディスペンサによっても供給することもできる。
【００３１】
以上のように、本実施の形態においては、貫通孔３を囲むように開口１８ｂ（樹脂供給用開口部）が形成されるとともに、ろう材・樹脂供給用マスク７のろう材供給用の開口７ａ（ろう材供給用開口部）を塞ぐ樹脂供給用マスク１８をろう材・樹脂供給用マスク７上に重ねる樹脂供給用マスク載置工程をさらに有し、樹脂供給工程は、ろう材・樹脂供給用マスク７と樹脂供給用マスク１８の両開口部７ｂ，１８ｂ（両樹脂供給用開口部）を介して封止樹脂材を供給する。そのため、封止樹脂材９を供給する際、先に供給したろう材５の表面への封止樹脂材９の付着が防止でき、図１から図１１に示した実施の形態１の効果に加え、ろう材接合部のボイド等の発生を防止する効果も得ることができる。
【００３２】
実施の形態３．
図１５はこの発明の実施の形態３の半導体装置を示す、配線基板とろう材・樹脂供給用マスクと樹脂供給用マスクとが位置合わせされた様子を示す斜視図である。図１６は配線基板とろう材・樹脂供給用マスクと第３のマスクとの位置を合わせて重ね合わせた状態を示す図１５のＡ−Ａ線に沿う矢視断面図である。図１７は図１６の状態の半導体装置に封止樹脂材が供給された状態を示す断面図である。図１８は図１７の状態の半導体装置に第３のマスクが重ねられた状態を示す断面図である。図１９は図１８の状態の半導体装置にろう材が供給された状態を示す断面図である。図２０は図１９の状態の半導体装置に電子部品が搭載された様子を示す図１５のＡ−Ａ線に沿う矢視断面図である。図２１は図１９の状態の半導体装置に電子部品が搭載された様子を示す図１５のＢ−Ｂ線に沿う矢視断面図である。図１から図１１に示した実施の形態１と同一または相当部分には同一符号を付し、その説明を省略する。本実施の形態においては、図１から図１１に示した方法とは別のろう材および封止樹脂材の供給方法を行う。図において、樹脂供給用マスク１９の中央には、封止樹脂材供給用の大きな開口（樹脂供給用開口部）１９ｂが穿孔されている。ろう材・樹脂供給用マスク７は、実施の形態１と同様なものである。樹脂供給用マスク１９は、実施の形態２の樹脂供給用マスク１８と概略同様なものである。
【００３３】
図１５は配線基板２の表面に形成された電極パッド２０１ａ，２０１ｂとろう材・樹脂供給用マスク７の開口７ａ，７ｃとの位置と、ろう材・樹脂供給用マスク７の開口７ｂと樹脂供給用マスク１９の開口１９ｂとの位置を合わせた状態を示す斜視図である。また、図１６は配線基板２とろう材・樹脂供給用マスク７と樹脂供給用マスク１９との位置を合わせて重ね合わせた状態を示す図１５のＡ−Ａ線に沿う矢視断面図である。
【００３４】
図１７は図１６の状態の半導体装置に、スクリーン印刷法によって封止樹脂材９をろう材・樹脂供給用マスク７の開口７ｂと樹脂供給用マスク１９の開口１９ｂに充填し（樹脂供給工程）、その後、樹脂供給用マスク１９をろう材・樹脂供給用マスク７から外した状態の図１５のＡ−Ａ線に沿う矢視断面図である。本実施の形態では封止樹脂材９として導電性を有する接着材をスクリーン印刷法によって供給したが、絶縁性樹脂でもよい。
【００３５】
図１８は図１７の状態の半導体装置に、ろう材・樹脂供給用マスク７の開口７ａと、ろう材供給用マスク２０の開口２０ａとの位置を合わせて重ね合わせた状態（ろう材供給用マスク載置工程）を示す図１５のＡ−Ａに沿う矢視断面図である。
【００３６】
ろう材供給用マスク２０は、厚さ０．１ｍｍのステンレスで作製され、配線基板２表面の８個の接地電極パッド２０１ａの位置に対応した０．７２×０．６０ｍｍの開口２０ａ（ろう材供給用開口部）と、２個の信号電極パッド２０１ｂの位置に対応した０．９×０．６０ｍｍの図示しない開口８ｃ（ろう材供給用開口部）とが形成され、さらにろう材・樹脂供給用マスク７の開口７ｂに対応した位置に３．０×２．３ｍｍで深さ０．０５ｍｍの凹部２０ｃがエッチングで形成されている。
【００３７】
図１９は図１８の状態の半導体装置に、スクリーン印刷法によって、接続用ろう材として例えばはんだ等のろう材５をろう材・樹脂供給用マスク７の開口７ａとろう材供給用マスク２０の開口２０ａに充填し（ろう材供給工程）、その後、ろう材供給用マスク２０とろう材・樹脂供給用マスク７を配線基板２から外した状態であり、図１５のＡ−Ａに沿う矢視断面図である。本実施の形態では、ろう材にＳｎとＰｂからなるはんだペーストを用いたが、他にもＳｎとＡｇ、ＩｎとＰｂ、ＳｎとＰｂとＡｇ、ＳｎとＰｂとＩｎ、ＳｎとＡｇとＣｕ、ＳｎとＡｇとＣｕとＢｉ等からなるろう材ペーストを用いることもできる。
【００３８】
図２０と図２１は、それぞれ図１９の状態において、配線基板２に、電子部品１を位置合わせして搭載し（電子部品載置工程）、その後、ろう材５を溶融・凝固させて配線基板２と電子部品とを電気的に接続する（電子部品接合工程）とともに、封止樹脂材９を硬化させた（封止樹脂材硬化工程）状態の、図１５におけるのＡ−Ａ線とＢ−Ｂ線に沿う矢視断面図である。ろう材５はリフロー炉で最高２４０℃に加熱して溶融・凝固され（電子部品接合工程）、その後、オーブン中で１５０℃、１時間加熱することで封止樹脂材９の熱硬化（封止樹脂材硬化工程）をさらに促進される。
【００３９】
以上のように、本実施の形態においては、電極パッド２０１ａ，２０１ｂに対応する位置に開口２０ａ（ろう材供給用開口部）が形成されるとともに、ろう材・樹脂供給用マスク７の樹脂供給用の開口７ｂ（樹脂供給用開口部）を塞ぐろう材供給用マスク２０を、ろう材・樹脂供給用マスク７上に重ねるろう材供給用マスク載置工程をさらに有し、ろう材供給工程は、ろう材・樹脂供給用マスク７とろう材供給用マスク２０の両開口部７ａ，２０ａ（両ろう材供給用開口部）を介して接続用ろう材５を供給する。そのため、図１から図１１に示した実施の形態１よりろう材５を多量に供給して実装後のフィレットの断面形状を大きくすることが可能となるため、配線基板２と電子部品１との線膨張係数の差でろう材接合部に生じる応力を緩和できるとともに、ろう材接合部にクラックが生じた場合でも、クラックが接合部全体を貫通して破断に至るまでの時間を遅延できるため、半導体装置の熱疲労寿命を改善することが可能となる。
【００４０】
以上の実施の形態１から３では、ＧａＡｓのＦＥＴをアルミナのキャリア基板１１に実装したモジュールの電極と配線基板２の電極とを直接ろう材で接合したが、モジュールの電極にろう材や金属でバンプを形成しておき、バンプと配線基板２の電極とをろう材で接合してもよい。また、電子部品としては、実施の形態１から３で示したモジュールの他にも、抵抗やコンデンサ等のチップ部品や、スモール・アウトライン・パッケージ（ＳＯＰ： Ｓｍａｌｌ Ｏｕｔｌｉｎｅ Ｐａｃｋａｇｅ）、シン・スモール・アウトライン・パッケージ（ＴＯＰ： Ｔｈｉｎ Ｓｍａｌｌ Ｏｕｔｌｉｎｅ Ｐａｃｋａｇｅ）、スモール・アウトライン・ジェイリード・パッケージ（ＳＯＪ： Ｓｍａｌｌ Ｏｕｔｌｉｎｅ Ｊ−ｌｅａｄ Ｐａｃｋａｇｅ）、クアド・フラット・パッケージ（ＱＦＰ： Ｑｕａｄ Ｆｌａｔ Ｐａｃｋａｇｅ）、ボール・グリッド・アレイ（ＢＧＡ： Ｂａｌｌ Ｇｒｉｄ Ａｒｒａｙ）、チップ・スケール・パッケージ（ＣＳＰ： Ｃｈｉｐ Ｓｃａｌｅ Ｐａｃｋａｇｅ）、リード・グリッド・アレイ（ＬＧＡ： Ｌａｎｄ Ｇｒｉｄ Ａｒｒａｙ）等のパッケージ部品や様々なマルチチップモジュールを用いてもよい。
【００４１】
【発明の効果】
この発明の半導体製造方法は、電子部品の電極と接続される接続用電極が実装面に形成され、接続用電極の少なくとも１つが内壁に金属層が形成された貫通孔によって実装面と反対側の面に形成された裏面電極と電気的に接続されている配線基板に、電子部品を実装する半導体製造方法において、接続用電極に対応する位置にろう材供給用開口部が形成され、貫通孔を囲むように樹脂供給用開口部が形成されたろう材・樹脂供給用マスクを配線基板上に載置するろう材・樹脂供給用マスク載置工程と、ろう材供給用開口部を介して接続用電極上に接続用ろう材を供給するろう材供給工程と、樹脂供給用開口部を介して貫通孔を覆う封止樹脂材を供給する樹脂供給工程とを有し、ろう材供給工程と樹脂供給工程の間は、ろう材・樹脂供給用マスクは、配線基板上に載置された状態に保たれるので、小型、高速動作の半導体装置を低コストで作製することができる。
【００４２】
この発明の半導体装置は、電子部品の電極と配線基板の表面に形成された接続用電極とが接続用ろう材で接合された半導体装置において、配線基板は電子部品に対向する位置に貫通孔を有し、貫通孔の内壁に形成された金属層によって配線基板の表面の接合用電極と配線基板の裏面に形成された裏面電極とが電気的に接続され、かつ電子部品と配線基板との間に配置した封止樹脂材によって貫通孔の配線基板の表面側の開口部が覆われているので、小型、高速動作かつ低コストの半導体装置とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態１の半導体装置を示す、配線基板とろう材・樹脂供給用マスクとろう材供給用マスクとが位置合わせされた様子を示す斜視図である。
【図２】配線基板とろう材・樹脂供給用マスクとろう材供給用マスクとの位置を合わせて重ね合わせた状態を示す図１のＡ−Ａ線に沿う矢視断面図である。
【図３】図２の状態の半導体装置にろう材が塗布された様子を示す斜視図である。
【図４】図３の状態の半導体装置のＡ−Ａ線に沿う矢視断面図である。
【図５】図３の状態の半導体装置に封止樹脂材が供給された状態を示す断面図である。
【図６】図５の状態の半導体装置に電子部品が位置合わせされた状態の斜視図である。
【図７】キャリア基板の表面図である。
【図８】キャリア基板の裏面図である。
【図９】配線基板に電子部品が搭載された様子を示す斜視図である。
【図１０】図９の半導体装置のＡ−Ａ線に沿う矢視断面図である。
【図１１】図９の半導体装置のＢ−Ｂ線に沿う矢視断面図である。
【図１２】この発明の実施の形態２の半導体装置を示す、配線基板に重ねられたろう材・樹脂供給用マスクと樹脂供給用マスクとが位置合わせされた様子を示す斜視図である。
【図１３】配線基板とろう材・樹脂供給用マスクと樹脂供給用マスクとの位置を合わせて重ね合わせた状態を示す図１２のＡ−Ａ線に沿う矢視断面図である。
【図１４】図１２の状態の半導体装置に封止樹脂材が供給された状態を示すＡ−Ａ線に沿う矢視断面図である。
【図１５】この発明の実施の形態３の半導体装置を示す、配線基板とろう材・樹脂供給用マスクと樹脂供給用マスクとが位置合わせされた様子を示す斜視図である。
【図１６】配線基板とろう材・樹脂供給用マスクとろう材供給用マスクとの位置を合わせて重ね合わせた状態を示す図１５のＡ−Ａ線に沿う矢視断面図である。
【図１７】図１６の状態の半導体装置に封止樹脂材が供給された状態を示す断面図である。
【図１８】図１７の状態の半導体装置にろう材供給用マスクが重ねられた状態を示す断面図である。
【図１９】図１８の状態の半導体装置にろう材が供給された状態を示す断面図である。
【図２０】図１９の状態の半導体装置に電子部品が搭載された様子を示す図１５のＡ−Ａ線に沿う矢視断面図である。
【図２１】図１９の状態の半導体装置に電子部品が搭載された様子を示す図１５のＢ−Ｂ線に沿う矢視断面図である。
【符号の説明】
１ 電子部品、２ 配線基板、２ａ 接地用電極、２０１ａ 電極パッド（接続用電極）、２ｂ 信号線路、２０１ｂ 電極パッド（接続用電極）、３ 貫通孔、３ａ 金属層、７ ろう材・樹脂供給用マスク、７ａ，７ｃ 開口（ろう材供給用開口部）、７ｂ 開口（樹脂供給用開口部）、８ ろう材供給用マスク、８ａ，８ｃ 開口（ろう材供給用開口部）、２ｃ 接地電極（裏面電極）、５ ろう材（接続用ろう材）、９ 封止樹脂材、１０ 半導体素子、１８ 樹脂供給用マスク、１８ｂ 開口（樹脂供給用開口部）、１９ 樹脂供給用マスク、１９ｂ 開口（樹脂供給用開口部）、２０ ろう材供給用マスク、２０ａ 開口（ろう材供給用開口部）、２０ｃ 凹部。

Claims (6)

1. 電子部品の電極と接続される接続用電極が実装面に形成され、前記接続用電極の少なくとも１つが内壁に金属層が形成された貫通孔によって前記実装面と反対側の面に形成された裏面電極と電気的に接続されている配線基板に、前記電子部品を実装する半導体製造方法において、
   前記接続用電極に対応する位置にろう材供給用開口部が形成され、前記貫通孔を囲むように樹脂供給用開口部が形成されたろう材・樹脂供給用マスクを前記配線基板上に載置するろう材・樹脂供給用マスク載置工程と、
   前記ろう材供給用開口部を介して前記接続用電極上に接続用ろう材を供給するろう材供給工程と、
   前記樹脂供給用開口部を介して前記貫通孔を覆う封止樹脂材を供給する樹脂供給工程とを有し、
   前記ろう材供給工程と前記樹脂供給工程の間は、前記ろう材・樹脂供給用マスクは、前記配線基板上に載置された状態に保たれる
   ことを特徴とする半導体製造方法。
2. 前記接続用電極に対応する位置にろう材供給用開口部が形成されるとともに前記樹脂供給用開口部を塞ぐろう材供給用マスクを、前記ろう材・樹脂供給用マスク上に重ねるろう材供給用マスク載置工程をさらに有し、
   前記ろう材供給工程は、前記ろう材・樹脂供給用マスクと前記ろう材供給用マスクの両ろう材供給用開口部を介して前記接続用ろう材を供給する
   ことを特徴とする請求項１に記載の半導体製造方法。
3. 前記貫通孔を囲むように樹脂供給用開口部が形成されるとともに前記ろう材供給用開口部を塞ぐ樹脂供給用マスクを前記ろう材・樹脂供給用マスク上に重ねる樹脂供給用マスク載置工程をさらに有し、
   前記樹脂供給工程は、前記ろう材・樹脂供給用マスクと前記樹脂供給用マスクの両樹脂供給用開口部を介して前記封止樹脂材を供給する
   ことを特徴とする請求項１または２に記載の半導体製造方法。
4. 供給された前記封止樹脂材上に前記電子部品を載置する電子部品載置工程と、
   前記接続用ろう材を溶融・凝固させて前記電子部品の電極と前記配線基板の接続用電極とを接合する電子部品接合工程と、
   前記封止樹脂材を硬化させる封止樹脂材硬化工程とをさらに有する
   ことを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の半導体製造方法。
5. 電子部品の電極と配線基板の表面に形成された接続用電極とが接続用ろう材で接合された半導体装置において、
   前記配線基板は前記電子部品に対向する位置に貫通孔を有し、前記貫通孔の内壁に形成された金属層によって前記配線基板の表面の接合用電極と前記配線基板の裏面に形成された裏面電極とが電気的に接続され、かつ前記電子部品と前記配線基板との間に配置した封止樹脂材によって前記貫通孔の配線基板の表面側の開口部が覆われている
   ことを特徴とする半導体装置。
6. 前記封止樹脂材は導電性を有する
   ことを特徴とする請求項５に記載の半導体装置。

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