JP2005108939A - 印刷配線板、半導体装置、及びそれらの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】
半導体素子を印刷配線板にフリップチップ実装したときの信頼性が高い印刷配線板、半導体装置、及びそれらの製造方法を提供すること。
【解決手段】
複数の配線層及び絶縁層が交互に積層されるとともに配線層間がビア接続された多層配線層２１と、多層配線層の第１の面に形成されるとともに半導体素子を搭載するための複数の第１の導電性パッド１３と、第１の面の反対側の第２の面に形成された複数の第２の導電性パッド１９と、を備え、第１の導電性パッド１３と配線層１５との間に、第１の導電性パッドと配線層とが直接接合するときよりも密着性を高める導電層１４が介在し、第２の導電性パッドは、少なくとも配線層及び導電層を介して対応する第１の導電性パッドと電気的に接続することを特徴とする。
【選択図】
図１

Description

本発明は、印刷配線板、半導体装置、及びそれらの製造方法に関し、特に、半導体素子用パッドと導体配線との密着性がよく、半導体素子を印刷配線板にフリップチップ実装したときの信頼性が高い印刷配線板、半導体装置、及びそれらの製造方法に関する。

従来の印刷配線板（半導体装置用パッケージ）において、導体配線が絶縁性樹脂層を介して多層に形成されて成る多層基板本体の一面側が、搭載される半導体素子の電極端子と接続される半導体素子用パッドが形成された半導体素子搭載面であり、且つ多層基板本体の他面側が、外部接続端子用パッドが形成された外部接続端子装着面である半導体装置用パッケージにおいて、該外部接続端子装着面には、外部接続端子用パッドの各々に対応するように形成された貫通孔の内壁面を含む全表面に絶縁処理が施された絶縁性金属板が接着され、前記半導体素子搭載面には、金属製の枠体が接合されているものがある（特許文献１参照）。このような構成によれば、半導体素子が搭載される搭載面が可及的に平坦で且つ厚さも可及的に薄くでき、構成部材間の熱膨張差に起因する反りを防止できるというものである。

特開２００３−１４２６１７号公報

しかしながら、従来の印刷配線板は、半導体素子用パッドとなる半田と導体配線となる銅めっきとの密着性が不十分であった。そのため、印刷配線板に半導体素子と搭載した際、半導体素子と印刷配線板との熱膨張に差があった場合、熱膨張の差により生じた応力が半導体素子用パッドに伝わり、半導体素子用パッドと配線との間にクラックが生じやすかった。

また、印刷配線板の半導体素子用パッドの間隔がファインピッチ（２００μｍ未満）になるにつれ、各半導体素子用パッド間でのショートが生じやすく、各半導体素子用パッドへのバンプの形成（スクリーン印刷等）が困難になってきた。

さらに、印刷配線板の反り等を防止するために、印刷配線板に接合された金属製の枠体（金属板）をそのまま補強板（スティフナー）として残すと、半導体素子が収納される部分が凹部となり、当該凹部の領域内の正確な位置にバンプを形成（スクリーン印刷等）することが困難であった。

本発明の第１の目的は、半導体素子用パッドと導体配線との密着性がよく、半導体素子を印刷配線板にフリップチップ実装したときの信頼性が高い印刷配線板、半導体装置、及びそれらの製造方法を提供することである。

本発明の第２の目的は、各半導体素子用パッドの正確な位置にバンプが形成された印刷配線板、半導体装置、及びそれらの製造方法を提供することである。

本発明の第１の視点においては、印刷配線板において、複数の配線層及び絶縁層が交互に積層されるとともに前記配線層間がビア接続された多層配線層と、前記多層配線層の第１の面に形成されるとともに半導体素子を搭載するための複数の第１の導電性パッドと、前記第１の面の反対側の第２の面に形成された複数の第２の導電性パッドと、を備え、前記第１の導電性パッドと、該第１の導電性パッドと接続される配線層との間に、前記第１の導電性パッドと配線層とが直接接合するときよりも密着性を高める導電層が介在することを特徴とする。そして、前記第２の導電性パッドは、少なくとも前記配線層及び前記導電層を介して対応する前記第１の導電性パッドと電気的に接続する。

本発明の第２の視点においては、印刷配線板において、複数の配線層及び絶縁層が交互に積層されるとともに前記配線層間がビア接続された多層配線層と、前記多層配線層の第１の面に形成されるとともに半導体素子を搭載するための複数の第１の導電性パッドと、前記第１の面の反対側の第２の面に形成された複数の第２の導電性パッドと、を備え、前記第１の導電性パッドと、該第１の導電性パッドと接続される配線層との間に、前記第１の導電性パッドと配線層とが直接接合するときよりも密着性を高める導電層が介在し、前記第１の導電性パッドは、前記第１の面から突出した突起状パッドであることを特徴とする。そして、前記第２の導電性パッドは、少なくとも前記配線層及び前記導電層を介して対応する前記第１の導電性パッドと電気的に接続する。

本発明の前記印刷配線板において、前記導電層は、導電性銅ペーストよりなることが好ましい。

本発明の前記印刷配線板において、前記第１の導電性パッドは、金、錫及び半田よりなる群から選択された少なくとも１種の金属又はその合金よりなることが好ましい。

本発明の前記印刷配線板において、前記第２の導電性パッドは、前記配線層側から順に、ニッケルめっき層及び金めっき層の２層よりなることが好ましい。

本発明の前記印刷配線板において、前記第１の面に積層されるとともに、前記半導体素子を収納するための貫通した開口部を有する金属板を備えることが好ましい。

本発明の前記印刷配線板において、前記金属板は、ステンレス、鉄、ニッケル、銅及びアルミニウムよりなる群から選択された少なくとも１種の金属又はその合金よりなることが好ましい。

本発明の第３の視点においては、半導体装置において、前記印刷配線板と、前記第１の導電性パッドに接続された半導体素子と、を備えることを特徴とする。

本発明の第４の視点においては、印刷配線板の製造方法において、金属板の表面に、複数の開口部を有する第１の絶縁層を形成する工程と、前記第１の絶縁層の開口部に、半導体素子を搭載するための第１の導電性パッドを形成する工程と、前記第１の導電性パッドの表面に導電層を形成する工程と、前記導電層を含む前記第１の絶縁層の表面に、複数の配線層及び絶縁層が交互に積層され、前記配線層間がビア接続された多層配線層を形成する工程と、を含み、前記導電層は、前記第１の導電性パッドと配線層とが直接接合するときよりも密着性を高めることを特徴とする。そして、前記多層配線層における最上部の絶縁層に形成された開口部から露出する配線層の表面に、少なくとも前記導電層及び前記配線層を介して対応する前記第１の導電性パッドと電気的に接続される第２の導電性パッドを形成する工程を含む。

本発明の第５の視点においては、印刷配線板の製造方法において、金属板の表面に第１の絶縁層を成膜する工程と、前記第１の絶縁層に、前記金属板を露出する複数の開口部を形成する工程と、前記開口部より露出した前記金属板の部位に凹状部を形成する工程と、前記凹状部に、半導体素子を搭載するための第１の導電性パッドを形成する工程と、前記第１の導電性パッドの表面に導電層を形成する工程と、前記導電層を含む前記第１の絶縁層の表面に、複数の配線層及び絶縁層が交互に積層され、前記配線層間がビア接続された多層配線層を形成する工程と、を含み、前記導電層は、前記第１の導電性パッドと配線層とが直接接合するときよりも密着性を高めることを特徴とする。そして、前記多層配線層における最上部の絶縁層に形成された開口部から露出する配線層の表面に、少なくとも前記導電層及び前記配線層を介して対応する前記第１の導電性パッドと電気的に接続される第２の導電性パッドを形成する工程を含む。

本発明の前記印刷配線板の製造方法において、前記第２の導電性パッドを形成する工程では、前記配線層側から順に、ニッケルめっき層及び金めっき層を形成することが好ましい。

本発明の前記印刷配線板の製造方法において、前記金属板に、前記第１の導電性パッドが形成されている領域を含むように、半導体素子を収納するための開口部を形成し、前記第１の導電性パッド及び前記第１の絶縁層を露出させる工程を含むことが好ましい。

本発明の第６の視点においては、半導体装置の製造方法において、前記印刷配線板の製造方法により製造された印刷配線板の第１の導電性パッドに半導体素子を接続することを特徴とする。

本発明によれば、第１の導電性パッドと配線層との間に導電性ペースト等の密着性を高める導電層が介在しているので、第１の導電性パッド（半導体素子用パッド）と配線層（導体配線）との密着性がよくなり、半導体素子を印刷配線板にフリップチップ実装したときの信頼性が高くなる。また、半導体素子と印刷配線板に熱膨張率の差がある場合であっても、導電層が、熱膨張率の差によって生じる応力を吸収し、第１の導電性パッドと配線層との間や印刷配線板の他の部位でのクラックの発生を防止することができる。これにより、半導体装置の歩留まりの低下を抑えることができる。

また、本発明によれば、多層配線層（の第１の面）から突出した第１の導電性パッド（半導体素子用パッド）をバンプ（はんだボール）とすることができるため、各半導体素子用パッドの正確な位置にバンプ（はんだボール）を形成しているといえる。

（実施形態１）
本発明の実施形態１に係る半導体装置及び印刷配線板について図面を用いて説明する。図１は、本発明の実施形態１に係る半導体装置の構成を模式的に示した（Ａ）表面側からの斜視図、（Ｂ）裏面側からの斜視図、及び（Ｃ）部分断面図である。実施形態１に係る半導体装置は、フリップチップボールグリッドアレイ（ＦＣＢＧＡ）を適用したものである。

図１（Ａ）を参照すると、半導体装置１は、印刷配線板１０、半導体素子３０、を有する。印刷配線板１０は、金属板１１、多層配線層２１、を有する。金属板１１は、多層配線層２１上に積層され、半導体素子３０を収納するための貫通した開口部１１ａを有する。多層配線層２１は、コアになる基板のないビルドアップ層であり、複数の配線層及び絶縁層が交互に積層され、配線層間がビア接続されている。多層配線層２１は、公知のサブトラクティブ法、セミアディティブ法又はフルアディティブ法等のビルドアップ工法によって形成することができる。半導体素子３０は、金属板１１の開口部１１ａに収納され、多層配線層２１に実装されている。

図１（Ｂ）を参照すると、多層配線層２１における金属板１１が配置されている面（表面）の反対側の面（裏面）には、第１のバンプ２０が搭載されている。

図１（Ｃ）を参照すると、半導体装置１は、金属板１１、第１の絶縁層１２、第１の導電性パッド１３、導電層１４、第１の配線層１５、第２の絶縁層１６、第２の配線層１７、第３の絶縁層１８、第２の導電性パッド１９、第１のバンプ２０、半導体素子３０、第２のバンプ３１、封止樹脂４０、を有する。第１の絶縁層１２、第１の配線層１５、第２の絶縁層１６、第２の配線層１７、第３の絶縁層１８が積層した層は、図１（Ａ）の多層配線層２１に対応する。

金属板１１は、その中央に貫通する開口部１１ａが形成された枠状の補強板（スティフナー）である。また、金属板１１は金属から構成されているため、最表層のグランドとしての機能をもたせることも可能である。金属板１１の開口部１１ａ内には、半導体素子３０が収納されている。金属板１１には、例えば、ステンレス、鉄、ニッケル、銅及びアルミニウムよりなる群から選択された少なくとも１種の金属を用いることができ、また、その合金を用いることができるが、取り扱いの面からすれば、銅が最適である。また、金属板１１の厚さは、例えば、０．１〜１．５ｍｍとすることができる。

第１の絶縁層１２は、金属板１１と接合する絶縁性の樹脂層である。第１の絶縁層１２は、半導体素子３０の電極端子と対応する位置に開口部を有する。第１の絶縁層１２の開口部内には、少なくとも第１の導電性パッド１３及び導電層１４が配されている。第１の絶縁層１２として、例えば、エポキシ樹脂、エポキシアクリレート樹脂、ウレタンアクリレート樹脂、ポリエステル樹脂、フェノール樹脂、ポリイミド樹脂、ビスマレイミドトリアジン樹脂、ポリフェニレンエーテル樹脂、フッ素樹脂、ベンゾシクロブテン樹脂、液晶ポリマー等の絶縁性樹脂から選択された１種又は２種以上の絶縁性樹脂を用いることができ、熱硬化性樹脂や感光性樹脂であってもよく、例えば、感光性ソルダーレジスト（太陽インキ製造社製 ＰＳＲ４０００ ＮＡＳ−９０−ＴＹ、タムラ化研社製 ＤＳＲ ２２００ ＢＧＸ−８等）等を用いることができる。また、基板強度を上げるため、絶縁性樹脂に、補強材としてガラスクロス、ガラス不織布、アラミド不織布、アラミドフィルム、ポリイミドフィルム等を積層してもよい。また、第１の絶縁層１２には、樹脂フィルムや樹脂付き銅箔（ＲＣＣ）を用いることもでき、ビルドアップの観点から、樹脂付き銅箔が最適である。

第１の導電性パッド１３は、半導体素子３０の電極端子と電気的に接続するための導電性媒体である。第１の導電性パッド１３は、第１の絶縁層１２の開口部ごとに配されている。第１の導電性パッド１３には、例えば、金、錫及び半田から選択された少なくとも１種の金属や、その合金を用いることができ、また、導電性ペーストや、半田粉が混入した導電性ペーストも用いることができる。導電性ペーストや、半田粉が混入した導電性ペーストを用いる場合は、半導体素子３０の第２のバンプ３１はＡｕのスタッドバンプであることが好ましい。なお、第１の導電性パッド１３は、取り扱いの面からすれば、半田が最適である。

導電層１４は、第１の導電性パッド１３と第１の配線層１５とが直接接合するときよりも密着性を高める導電性媒体であり、第１の絶縁層１２の開口部ごとに、第１の導電性パッド１３と第１の配線層１５の間に介在している。導電層１４には、第１の導電性パッド１３と第１の配線層１５とが直接接合するときよりも密着性を高める材料が選択され、例えば、エポキシ樹脂、シリコン樹脂などの絶縁樹脂に金属（銅、銀、金、半田等）、カーボンなどの導電性微粒子を分散させた１種又は２種以上の導電性ペーストや、ポリピロール、ポリアセチレン、ポリアニリン、ポリアリレーン、ポリアリレーンビニレン、ポリチオフェン、ポリ−３−アルキルチオフェン等の導電性高分子を用いることができ、コストの観点から、導電性銅ペーストが最適である。導電層１４は、第１の導電性パッド１３を介して印刷配線板に伝わる応力を吸収するクッションとなる。

第１の配線層１５は、導電層１４を含む第１の絶縁層１２の表面に配線パターンが形成された導電層である。第１の配線層１５には、例えば、無電解めっき、電解めっき等による金、銀、銅、ニッケル等から選択された少なくとも１種の金属又はその合金を用いることができ、コストの観点から、銅が最適である。

第２の絶縁層１６は、第１の配線層１５を含む第１の絶縁層１２の表面に形成された絶縁性の樹脂層である。第２の絶縁層１６は、第１の配線層１５に通じる開口部（ビア）を有する。第２の絶縁層１６には、第１の絶縁層１２と同様の材料を用いることができ、第１の絶縁層１２と異なる材料を用いてもよいが、ビルドアップの観点から、樹脂付き銅箔が最適である。

第２の配線層１７は、第２の絶縁層１６の表面にパターン形成された導電層であり、第２の絶縁層１６の開口部を通じて第１の配線層１５と電気的に接続（ビア接続）する。第２の配線層１７は、さらに第２の絶縁層１６を介して多層に形成して層間をビア接続させてもよい。第２の配線層１７には、第１の配線層１５と同様の材料を用いることができ、コストの観点から、銅が最適である。

第３の絶縁層１８は、第２の配線層１７を含む第２の絶縁層１６の表面に形成された絶縁性の樹脂層である。第３の絶縁層１８は、第２の配線層１７に通じる開口部を有する。第３の絶縁層１８の開口部内には、第２の導電性パッド１９が配されている。第３の絶縁層１８には、第１の絶縁層１２と同様の材料を用いることができ、第１の絶縁層１２及び第２の絶縁層１６と異なる材料を用いてもよいが、多層配線層の表層であることを考慮すると、ソルダーレジストが最適である。

第２の導電性パッド１９は、第３の絶縁層１８の開口部における第２の配線層１７の表面に形成された導電性媒体である。第２の導電性パッド１９は、少なくとも第２の配線層１７、第１の配線層１５及び導電層１４を介して対応する第１の導電性パッド１３と電気的に接続している。第２の導電性パッド１９には、例えば、無電解めっき、電解めっき等による金、錫、ニッケル及び半田から選択された少なくとも１種の金属を用いることができ、また、その合金を用いることができる。第２の導電性パッド１９は、１層構造だけでなく２層以上であってもよく、第２の導電性パッド１９と第２の配線層１７の密着性等を考慮すれば、第２の配線層１７側から順に、ニッケルめっき層及び金めっき層の２層構造が最適である。

第１のバンプ２０は、第２の導電性パッド１９の表面に形成された、外部の電子部品（図示せず）と電気的に接続するための導電性突起媒体である。第１のバンプ２０には、金、銀、銅、半田（Ｓｎ−Ｐｂ共晶はんだ、Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕはんだ等）などの金属材料、導電性樹脂、樹脂部材の表面に金属材料を被覆した複合材料を用いることができ、取り扱い等の観点から、半田ボールが最適である。

半導体素子３０は、例えば、ＬＳＩ等の半導体チップであり、半導体素子３０の電極端子は、対応する第２のバンプ３１を介して第１の導電性パッド１３と接続される。第２のバンプ３１には、第１のバンプ２０と同様の材料を用いることができ、取り扱い等の観点から、半田が最適である。

封止樹脂４０は、半導体素子３０と第１の絶縁層１２の間の隙間を封止する絶縁性樹脂である。封止樹脂４０には、求められる特性に応じて、公知の封止材料（例えば、エポキシ樹脂等）を選択して用いることができる。

次に、本発明の実施形態１に係る半導体装置及び印刷配線板の製造方法について図面を用いて説明する。図２及び図３は、本発明の実施形態１に係る印刷配線板の断面を主たる製造工程について工程順に模式的に示した部分断面図である。なお、図２及び図３は、単に、図面作成の都合で分図されている。

まず、金属板１１の表面の片側に第１の絶縁層１２を成膜した後、第１の絶縁層１２の所定の位置に金属板１１を露出する開口部１２ａを形成する（ステップＡ１；図２（Ａ）参照）。ここで、第１の絶縁層１２の形成方法には、例えば、（１）樹脂フィルムを貼り付けて、ＹＡＧレーザ、炭酸ガスレーザ等のレーザ光によって開口部１２ａを形成する方法、（２）樹脂付き銅箔（ＲＣＣ）を貼り付けて、開口部１２ａの銅箔をエッチングし、プラズマにより開口部１２ａを形成し、不要な銅箔を除去する方法、（３）熱硬化性樹脂を印刷、塗布等して硬化させ、ＹＡＧレーザ、炭酸ガスレーザ等のレーザ光によって開口部１２ａを形成する方法、（４）第１の絶縁層１２として、感光性樹脂を印刷、塗布等して硬化させ、フォトリソグラフィ法によって開口部１２ａを形成する方法等があり、ビルドアップの観点から、樹脂付き銅箔を用いる方法が最適である。ここでは、金属板１１には孔を形成していない。また、レーザ光によって開口部１２ａを形成した場合、開口部１２ａの壁面に付着したコンタミネーションを除去するために、過マンガン酸液で洗浄することが好ましい。

次に、第１の絶縁層１２の開口部１２ａの底面に第１の導電性パッド１３を形成する（ステップＡ２；図２（Ｂ）参照）。ここで、第１の導電性パッド１３（例えば、半田）の形成方法は、例えば、（１）電解半田めっきにより形成する方法、（２）ソルダーペーストを充填（印刷など）してリフローすることによって形成する方法がある。

次に、第１の導電性パッド１３の表面に導電層１４を形成する（ステップＡ３；図２（Ｃ）参照）。ここで、導電層１４（例えば、導電性銅ペースト）は、インクジェット方式又はスクリーン方式などの印刷により形成することができる。

次に、導電層１４を含む第１の絶縁層１２の表面に、第１の配線層１５、第２の絶縁層１６、第２の配線層１７、第３の絶縁層１８がこの順に形成され、配線層間がビア接続された多層配線層２１を形成する（ステップＡ４；図２（Ｄ）参照）。ここで、第１の配線層１５（例えば、銅めっき）は、例えば、第１の絶縁層１２の表面の化学粗化（デスミア、樹脂粗化処理等）を行ない、その後、組立体表面（ビア底も含む）に無電解銅めっきでシード層を形成し、その後、回路形成用のドライフィルムを基板にラミネートしてからマスク露光、現像工程を経て、所望の配線パターンを形成した後、電解めっき法で配線パターンを形成し、ドライフィルムを剥がし、その後、エッチングによりシード層を除去することにより形成することができる。第２の配線層１７（例えば、銅めっき）も、第１の配線層１５と同様の方法により形成することができる。第２の絶縁層１６（例えば、樹脂付き銅箔）は、第１の絶縁層１２と同様の方法（例えば、樹脂付き銅箔を用いる方法）により形成することができる。なお、第２の配線層１７上に配線層、絶縁層を多層に形成して層間をビア接続させてもよい。第３の絶縁層１８は、第１の絶縁層１２と同様の方法（例えば、感光性樹脂（ソルダーレジスト）を用いる方法）により形成することができる。第３の絶縁層１８の所定の位置に、第２の配線層１７を露出する開口部１８ａが形成されている。

次に、第３の絶縁層１８に形成された開口部から露出する第２の配線層１７の表面に第２の導電性パッド１９を形成する（ステップＡ５；図３（Ａ）参照）。ここで、第２の導電性パッド１９（例えば、ニッケルめっき層、金めっき層の積層構造）は、例えば、電解めっき法によって形成することができる。

次に、金属板１１に、第１の導電性パッド１３が形成されている領域を含むように、半導体素子を収納するための開口部１１ａを形成し、第１の導電性パッド１３及び第１の絶縁層１２を露出させる（ステップＡ６；図３（Ｂ）参照）。ここで、開口部１１ａは、少なくとも多層配線層が配された面とは反対側の面の金属板１１の表面に開口部を有するエッチングレジスト２２を形成し、その後、このエッチングレジスト２２をマスクとして、エッチングレジスト２２の開口部より露出した金属板１１の部位を第１の導電性パッド１３及び第１の絶縁層１２が露出するまでエッチングすることにより形成することができる。なお、エッチングに際し、第２の導電性パッド１９を含む第３の絶縁層１８の表面にもエッチングレジストを形成して、第２の導電性パッド１９を保護してもよい。エッチングレジスト２２の形成方法には、（１）エッチングレジスト２２が液状の場合はスピンコート法、ダイコート法、カーテンコート法又は印刷法等によりエッチングレジスト２２を積層する方法、（２）エッチングレジスト２２がドライフィルムの場合はラミネート法等でエッチングレジスト２２を積層した後、乾燥等の処理を施してエッチングレジスト２２を固める方法、（３）エッチングレジスト２２が感光性の場合はフォトリソグラフィ法等によりエッチングレジスト２２をパターニングする方法、（４）エッチングレジスト２２が非感光性の場合はレーザ加工法等によりエッチングレジスト２２をパターニングする方法などがある。また、エッチングには、金属板１１（例えば、銅）が溶出し、かつ、第１の導電性パッド（例えば、半田）が溶出しない、例えば、アルカリエッチング液等のエッチング液が用いられる。開口部１１ａを形成した後は、エッチングレジスト２２を除去する。

次に、半導体素子３０を第２のバンプ３１により第１の導電性パッド１３にフリップチップ接続し、封止樹脂４０を半導体素子３０と第１の絶縁層１２との間の空間に流し込み、硬化させる（ステップＡ７；図３（Ｃ）参照）。

最後に、第２の導電性パッド１９に第１のバンプ２０を装着する（ステップＡ８；図３（Ｄ）参照）。

以上のように構成された印刷配線板によれば、平坦な金属板１１上に多層配線層２１を設けているため、多層配線層２１の平坦性が良好である。また、半導体装置は、半導体素子３０が金属板１１の開口部内に収納され、反りがなく平坦な多層配線層２１の最表面に接続されているため、多層配線層２１と半導体素子３０との接続部が安定し信頼性が高い。さらに、第１の導電性パッド１３と第１の配線層１５との間に導電層１４が介在するので、第１の導電性パッド１３と第１の配線層１５との密着性がよくなる。また、印刷配線板１０に半導体素子３０を搭載した場合に、半導体素子３０と印刷配線板１０との間に熱膨張率の差による応力が生じたとしても、半導体素子３０に連結した第１の導電性パッド１３により伝わる応力が導電層１４にて吸収され、第１の導電性パッド１３と第１の配線層１５との間でのクラックの発生を防止することができ、半導体素子３０を印刷配線板１０にフリップチップ実装したときの信頼性がさらに高くなる。

（実施形態２）
本発明の実施形態２に係る半導体装置及び印刷配線板について図面を用いて説明する。図４は、本発明の実施形態２に係る半導体装置の構成を模式的に示した（Ａ）表面側からの斜視図、（Ｂ）裏面側からの斜視図、及び（Ｃ）部分断面図である。実施形態２に係る半導体装置も、フリップチップボールグリッドアレイ（ＦＣＢＧＡ）を適用したものである。実施形態２に係る半導体装置と実施形態１に係る半導体装置とは、第１の導電性パッド以外の構成についてほぼ同様であるが、第１の導電性パッドについてはその形状が異なる。

図４（Ｃ）を参照すると、第１の導電性パッド１３は、半導体素子３０の電極端子と電気的に接続するための導電性媒体であり、第１の絶縁層の表面から突出した突起状パッドである。第１の導電性パッド１３は、第１の絶縁層１２の開口部ごとに配されており、半導体素子３０と第２のバンプ３１を介してフリップチップ接続されている。第１の導電性パッド１３には、例えば、金、錫及び半田から選択された少なくとも１種の金属を用いることができ、また、その合金を用いることができるが、取り扱いの面からすれば、半田が最適である。なお、半田にて第１の導電性パッド１３を形成すれば、第１の導電性パッド１３をバンプ（半田ボール）とすることができる。また、第１の導電性パッド１３をバンプ（半田ボール）とすると、第２のバンプ３１は形成しなくてもよい場合もある。

次に、本発明の実施形態２に係る半導体装置及び印刷配線板の製造方法について図面を用いて説明する。図５及び図６は、本発明の実施形態２に係る印刷配線板の断面を主たる製造工程について工程順に模式的に示した部分断面図である。なお、図５及び図６は、単に、図面作成の都合で分図されている。

まず、金属板１１の表面の片側に第１の絶縁層１２を成膜した後、第１の絶縁層１２に、金属板１１を露出する複数の開口部を形成し、しかる後に、開口部より露出した金属板１１の部位に凹状部１１ｂを形成する（ステップＢ１；図５（Ａ）参照）。ここで、凹状部１１ｂの形成方法には、例えば、（１）樹脂フィルムを貼り付けて、ＹＡＧレーザ、炭酸ガスレーザ等のレーザ光によって第１の絶縁層１２に開口部を形成し、第１の絶縁層１２の開口部から露出した金属板１１をエッチングして凹状部１１ｂを形成する方法、（２）樹脂付き銅箔（ＲＣＣ）を貼り付けて、第１の絶縁層１２の開口部の銅箔をエッチングし、プラズマにより第１の絶縁層１２に開口部を形成し、不要な銅箔を除去し、第１の絶縁層１２の開口部から露出した金属板１１をエッチングして凹状部１１ｂを形成する方法、（３）熱硬化性樹脂を印刷、塗布等して硬化させ、ＹＡＧレーザ、炭酸ガスレーザ等のレーザ光によって第１の絶縁層１２に開口部を形成し、不要な銅箔を除去し、第１の絶縁層１２の開口部から露出した金属板１１をエッチングして凹状部１１ｂを形成する方法、（４）第１の絶縁層１２は、感光性樹脂を印刷、塗布等して硬化させ、フォトリソグラフィ法によって第１の絶縁層１２に開口部を形成し、不要な銅箔を除去し、第１の絶縁層１２の開口部から露出した金属板１１をエッチングして凹状部１１ｂを形成する方法等があり、ビルドアップの観点から、樹脂付き銅箔を用いる方法が最適である。また、レーザ光によって第１の絶縁層１２に開口部を形成した場合、開口部の壁面に付着したコンタミネーションを除去するために、過マンガン酸液で洗浄することが好ましい。

次に、金属板１１の凹状部１１ｂ、及び第１の絶縁層１２の開口部内に第１の導電性パッド１３を形成する（ステップＢ２；図５（Ｂ）参照）。ここで、第１の導電性パッド１３（例えば、半田）の形成方法は、例えば、（１）電解半田めっきにより形成する方法、（２）ソルダーペーストを充填（印刷など）してリフローすることによって形成する方法がある。

ステップＢ２の後に行われる、導電層１４を形成する工程（ステップＢ３；図５（Ｃ）参照）、多層配線層２１を形成する工程（ステップＢ４；図５（Ｄ）参照）、第２の導電性パッド１９を形成する工程（ステップＢ５；図６（Ａ）参照）、金属板１１に開口部１１ａを形成する工程（ステップＢ６；図６（Ｂ）参照）、半導体素子３０をフリップチップ接続し、封止樹脂４０を流し込み、硬化させる工程（ステップＢ７；図６（Ｃ）参照）、第１のバンプ２０を装着する工程（ステップＢ８；図６（Ｄ）参照）の各工程は、実施形態１に係るステップＡ３〜Ａ８と同様である。

以上のように構成された印刷配線板によれば、実施形態１と同様、平坦な金属板１１上に多層配線層２１を設けているため、多層配線層２１の平坦性が良好である。また、半導体装置は、半導体素子３０が金属板１１の開口部内に収納され、反りがなく平坦な多層配線層２１の最表面に接続されているため、多層配線層２１と半導体素子３０との接続部が安定し信頼性が高い。さらに、第１の導電性パッド１３と第１の配線層１５との間に導電層１４が介在するので、第１の導電性パッド１３と第１の配線層１５との密着性がよくなり、半導体素子３０を印刷配線板１０にフリップチップ実装したときの信頼性がさらに高くなる。加えて、金属板１１に形成した凹状部１１ｂにより予め第１の絶縁層１２から突出した第１の導電性パッド１３を形成することにより、半導体素子３０の第２のバンプ３１と対応する正確な位置にバンプ（はんだボール）を形成することができる。

本発明の実施形態１に係る半導体装置の構成を模式的に示した（Ａ）表面側からの斜視図、（Ｂ）裏面側からの斜視図、及び（Ｃ）部分断面図である。 本発明の実施形態１に係る印刷配線板の断面を主たる製造工程について工程順に模式的に示した第１の部分断面図である。 本発明の実施形態１に係る印刷配線板の断面を主たる製造工程について工程順に模式的に示した第２の部分断面図である。 本発明の実施形態２に係る半導体装置の構成を模式的に示した（Ａ）表面側からの斜視図、（Ｂ）裏面側からの斜視図、及び（Ｃ）部分断面図である。 本発明の実施形態２に係る印刷配線板の断面を主たる製造工程について工程順に模式的に示した第１の部分断面図である。 本発明の実施形態２に係る印刷配線板の断面を主たる製造工程について工程順に模式的に示した第２の部分断面図である。

符号の説明

１ 半導体装置
１０ 印刷配線板
１１ 金属板
１１ａ 開口部
１１ｂ 凹状部
１２ 第１の絶縁層
１２ａ 開口部
１３ 第１の導電性パッド
１４ 導電層
１５ 第１の配線層
１６ 第２の絶縁層
１７ 第２の配線層
１８ 第３の絶縁層
１８ａ 開口部
１９ 第２の導電性パッド
２０ 第１のバンプ
２１ 多層配線層
２２ エッチングレジスト
３０ 半導体素子
３１ 第２のバンプ
４０ 封止樹脂

Claims (13)

1. 複数の配線層及び絶縁層が交互に積層されるとともに前記配線層間がビア接続された多層配線層と、
   前記多層配線層の第１の面に形成されるとともに半導体素子を搭載するための複数の第１の導電性パッドと、
   前記第１の面の反対側の第２の面に形成された複数の第２の導電性パッドと、
   を備え、
   前記第１の導電性パッドと、該第１の導電性パッドと接続される配線層との間に、前記第１の導電性パッドと配線層とが直接接合するときよりも密着性を高める導電層が介在し、
   前記第２の導電性パッドは、少なくとも前記配線層及び前記導電層を介して対応する前記第１の導電性パッドと電気的に接続することを特徴とする印刷配線板。
2. 複数の配線層及び絶縁層が交互に積層されるとともに前記配線層間がビア接続された多層配線層と、
   前記多層配線層の第１の面に形成されるとともに半導体素子を搭載するための複数の第１の導電性パッドと、
   前記第１の面の反対側の第２の面に形成された複数の第２の導電性パッドと、
   を備え、
   前記第１の導電性パッドと、該第１の導電性パッドと接続される配線層との間に、前記第１の導電性パッドと配線層とが直接接合するときよりも密着性を高める導電層が介在し、
   前記第１の導電性パッドは、前記第１の面から突出した突起状パッドであり、
   前記第２の導電性パッドは、少なくとも前記配線層及び前記導電層を介して対応する前記第１の導電性パッドと電気的に接続することを特徴とする印刷配線板。
3. 前記導電層は、導電性銅ペーストよりなることを特徴とする請求項１又は２記載の印刷配線板。
4. 前記第１の導電性パッドは、金、錫及び半田よりなる群から選択された少なくとも１種の金属又はその合金よりなることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の印刷配線板。
5. 前記第２の導電性パッドは、前記配線層側から順に、ニッケルめっき層及び金めっき層の２層よりなることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の印刷配線板。
6. 前記第１の面に積層されるとともに、前記半導体素子を収納するための貫通した開口部を有する金属板を備えることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載の印刷配線板。
7. 前記金属板は、ステンレス、鉄、ニッケル、銅及びアルミニウムよりなる群から選択された少なくとも１種の金属又はその合金よりなることを特徴とする請求項６記載の印刷配線板。
8. 請求項１乃至７のいずれか一項に記載の印刷配線板と、
   前記第１の導電性パッドに接続された半導体素子と、
   を備えることを特徴とする半導体装置。
9. 金属板の表面に、複数の開口部を有する第１の絶縁層を形成する工程と、
   前記第１の絶縁層の開口部に、半導体素子を搭載するための第１の導電性パッドを形成する工程と、
   前記第１の導電性パッドの表面に導電層を形成する工程と、
   前記導電層を含む前記第１の絶縁層の表面に、複数の配線層及び絶縁層が交互に積層され、前記配線層間がビア接続された多層配線層を形成する工程と、
   前記多層配線層における最上部の絶縁層に形成された開口部から露出する配線層の表面に、少なくとも前記導電層及び前記配線層を介して対応する前記第１の導電性パッドと電気的に接続される第２の導電性パッドを形成する工程と、
   を含み、
   前記導電層は、前記第１の導電性パッドと配線層とが直接接合するときよりも密着性を高めることを特徴とする印刷配線板の製造方法。
10. 金属板の表面に第１の絶縁層を成膜する工程と、
    前記第１の絶縁層に、前記金属板を露出する複数の開口部を形成する工程と、
    前記開口部より露出した前記金属板の部位に凹状部を形成する工程と、
    前記凹状部に、半導体素子を搭載するための第１の導電性パッドを形成する工程と、
    前記第１の導電性パッドの表面に導電層を形成する工程と、
    前記導電層を含む前記第１の絶縁層の表面に、複数の配線層及び絶縁層が交互に積層され、前記配線層間がビア接続された多層配線層を形成する工程と、
    前記多層配線層における最上部の絶縁層に形成された開口部から露出する配線層の表面に、少なくとも前記導電層及び前記配線層を介して対応する前記第１の導電性パッドと電気的に接続される第２の導電性パッドを形成する工程と、
    を含み、
    前記導電層は、前記第１の導電性パッドと配線層とが直接接合するときよりも密着性を高めることを特徴とする印刷配線板の製造方法。
11. 前記第２の導電性パッドを形成する工程では、前記配線層側から順に、ニッケルめっき層及び金めっき層を形成することを特徴とする請求項９又は１０記載の印刷配線板の製造方法。
12. 前記金属板に、前記第１の導電性パットが形成されている領域を含むように、半導体素子を収納するための開口部を形成し、前記第１の導電性パッド及び前記第１の絶縁層を露出させる工程を含むことを特徴とする請求項９乃至１１のいずれか一項に記載の印刷配線板の製造方法。
13. 請求項９乃至１２のいずれか一項に記載の方法により製造された印刷配線板の第１の導電性パッドに半導体素子を接続することを特徴とする半導体装置の製造方法。

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