JP2006024889A - Ｂｇａパッケージおよびその製造方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】ボンディングパッドとはんだ間の接着面積を増加させ、ボンディングパッドに対する優れた表面特性および良好なドロップ特性を実現することが可能なＢＧＡパッケージおよびその製作方法を提供する。
【解決手段】本発明のＢＧＡパッケージ基板の製作方法は、ボンディングパッドの形成されたＢＧＡパッケージ基板を製作する第１段階と、前記ＢＧＡパッケージ基板上に絶縁部材を塗布し、前記ボンディングパッドより小さいサイズの開口部を形成して前記ボンディングパッドを露出させる第２段階と、前記ボンディングパッドを露出領域から前記絶縁部材に被覆された一部領域までエッチング処理して凹状形状のエッチング部を形成させる第３段階とを含む。
【選択図】図７

Description

本発明は、ＢＧＡパッケージおよびその製造方法に係り、より詳しくは、ボンディングパッドを露出領域からはんだマスクに被覆された一部領域までエッチングし、側面は一定程度の勾配を持ち底は平らな形状のエッチング部を形成することにより、ボンディングパッドとはんだ間の接着面積を増加させ、ボンディングパッドに対する優れた表面特性および良好なトラップテスト特性を実現することが可能なＢＧＡパッケージおよびその製造方法に関するものである。
最近、集積回路の軽薄短小化にも拘らず、集積回路パッケージから出るリード（lead）の数はむしろ増加している。小型パッケージ用キャリア上に多くのリードを設置する問題を解決する方法の一つが、ピングリッドアレイ（Pin Grid Array；ＰＧＡ）からなるキャリアを持たせることである。ところが、ＰＧＡキャリアは、小型キャリア上に多くのリードを設置することはできるが、ピンまたはリードが脆弱であって折れ易くあるいは高密度の集積に限界がある。
このようなＰＧＡによる欠点を補完するために、最近、ＢＧＡパッケージ基板の使用が一般化されているが、このようなＢＧＡパッケージ基板が使用される理由は、ピンより微細なはんだボール（solder ball）を使用することにより、基板の高密度化が容易であるためで、ＢＧＡパッケージ基板は、通常、半導体チップを実装するパッケージ基板として用いられている。
このような従来のＢＧＡパッケージ基板を簡略に説明すると、図１に示すように、従来のピンの代わりにはんだ（はんだボール）６０が形成される構造をもつ。
図１は半導体チップが実装された従来のＢＧＡパッケージの構成断面図である。
まず、銅張積層板（以下、「ＣＣＬ」という）１０を多数個準備し、それぞれのＣＣＬ（Copper Clad Laminate）１０上に通常のフォトエッチング工程によって所定形状の回路パターンを形成させる。
その後、所定形状の回路パターンの形成されたそれぞれのＣＣＬ１０を加圧して積層させ、前記積層されたそれぞれのＣＣＬ１０上に形成された回路パターンをお互い導通させるためのビアホール２０を加工した後、銅箔３０のメッキ作業でビアホール２０を導通させる。
次に、前記積層されたＣＣＬ１０構造の一面上に形成された銅箔３０に半導体チップ４０が接続されるボンディングパッド、すなわちボンドフィンガー（bond finger）５０用回路パターンを一定程度のフォトエッチング工程によって形成させ、前記積層されたＣＣＬ１０構造の他面上に形成された銅箔３０にはんだ６０が付着するボンディングパッド、すなわちはんだパッド７０用回路パターンをも形成させる。
上述したようにＣＣＬ１０の銅箔３０に所定形状のボンディングパッド５０、７０を形成するための回路パターンを形成した後、前記銅箔３０に形成された回路パターンを保護し且つはんだ工程で回路パターン間のはんだブリッジ現象を防止するために、ＰＳＲインク（Photo Imageable Solder Resist Mask ink）を塗布させてはんだマスク８０を形成する。
その後、前記ボンディングパッドをオープンさせるための回路パターン付きジアゾフィルムを用いて前記はんだマスク８０に対する硬化処理を行い、ボンドフィンガー５０またははんだパッド７０などのボンディングパッドが形成されるべき領域に塗布されたはんだマスク８０を除去することにより、ボンドフィンガー５０またははんだパッド７０を形成させる。
上述したようにボンドフィンガー５０またははんだパッド７０などのボンディングパッドを形成させた後、ボンディングパッドに対して無電解銅メッキを施してＮｉ／Ａｕメッキ層９０を形成させてボンディングパッドの酸化を防止する表面処理（finishing）を行う。
これをより具体的に説明すると、ボンドフィンガー５０またははんだパッド７０などのボンディングパッドに所定の厚さ、より具体的には３〜５μｍ程度のニッケルメッキを施してニッケルメッキ層９１を形成する。
ここで、前記ボンディングパッド５０、７０にニッケルメッキを先に施す理由は、前記ボンディングパッド５０、７０を構成するメッキ層に直接金メッキを施す場合、金が銅組織に拡散してメッキ層に対する表面処理を行うことができないので、ニッケルメッキを施して金の銅組織への染み込みを防止させるためである。
その後、ニッケルメッキによって形成されたニッケルメッキ層９１に、はんだ６０との親和力を確保するために所定の厚さ、より具体的には０．０３〜０．０７μｍ程度の金メッキを施して金メッキ層９２を形成することにより、半導体素子の実装されるボンドフィンガーおよびはんだの付着するはんだパッドが表面処理された最終的なＢＧＡパッケージを完成させた。
ところが、 特開平１５−３０３８４２号公報のように、このような従来のＢＧＡパッケージにおいては、銅（Ｃｕ）などの導電性金属で形成されたボンディングパッド、より具体的にははんだパッド７０に対する酸化防止およびはんだ６０の接着力を硬化させるためにＮｉ／Ａｕメッキ層９０を塗布する場合、前記メッキ層９０を構成するニッケルとはんだ６０に含有されている錫とが相互作用して金属間の化合物（intermetallic compound）を形成する。
この際、前記Ｎｉ／Ａｕメッキ層とはんだとが結合して生成されるＡｕ含有金属間の化合物は、ドロップテストのような高速衝撃テストの際にＡｕの脆性特性によりＮｉ／Ａｕメッキ層９０とはんだ６０の界面にクラックが発生し易く、これによりはんだ６０がはんだパッド７０から容易に離れるという問題点があった。
従来のかかる問題点を解決するためのＢＧＡパッケージ方法として、図２に示すように、半導体チップの実装されるボンディングパッドまたははんだの付着するはんだパッドに対する表面処理過程にＮｉ／Ａｕメッキ層９０の代わりに有機はんだ保存剤（ＯＳＰ：Organic Solderability Preservatives）を用いる方法が使用されてきた。
すなわち、はんだの付着するはんだパッド上にＮｉ／Ａｕメッキ層９０を形成する代わりに、有機はんだ保存剤ＯＳＰを塗布し、前記オープンされたはんだパッドに対する表面処理を行う。
その後、前記有機はんだ保存剤（ＯＳＰ）の塗布されたＢＧＡパッケージ基板に対し一定程度のインライン工程、より具体的にはプリベーク、ダイアタッチ、ダイアタッチ硬化、プラズマおよびワイヤボンディングからなるインライン工程を行い、前記ＢＧＡ基板の一面上に形成されたボンディングパッド上に半導体素子を接続させる。
上述したようにインライン工程によって半導体素子をボンディングパッド上に付着させた後、前記ＢＧＡパッケージ基板に対して一定程度のバックエンド工程、より具体的にはプリベーク（pre bake）、プラズマ、予備硬化（pre mold curing）、完全硬化（post mold curing）、はんだアタッチおよびＩＲリフローからなるバックエンド工程を行い、前記ＢＧＡパッケージ基板の他面上に形成されたはんだパッドにはんだを付着させる。
ところが、上述したような有機はんだ保存剤（ＯＳＰ）を用いたＢＧＡパッケージ工程において、はんだパッドが形成されるメッキ層上に塗布される有機はんだ保存剤（ＯＳＰ）は、図３に示すように、インライン工程またはバックエンド工程を経る過程で熱的ダメージを被り、特に１７５℃以上の高温で行われるバックエンド工程の完全硬化（ＰＭＣ）過程で致命的な熱的ダメージを被る。
すなわち、ＢＧＡパッケージ基板のボンディングフィンガーまたははんだパッドが形成されるメッキ層上には、図４のボールシェアテスト（ball shear test）に示すように、前記インライン工程またはバックエンド工程の間に熱的ダメージを受けた有機はんだ保存剤（ＯＳＰ）が残留する。
この際、図５に示すように、垂直方向に所定の深さエッチングされていない平面形状のメッキ層１７０に、熱的ダメージを受けた有機はんだ保存剤（ＯＳＰ）２００が残留した状態ではんだが接合される場合、残留した有機はんだ保存剤２００によってメッキ層１７０とはんだ６００間の接着面積が減少し、かつメッキ層１７０を構成する銅とはんだ６００に含有されている錫との金属間相互作用が防止されて金属間化合物７００の形成に妨害を受ける。
したがって、図６に示すようにはんだ６００がメッキ層１７０に接着されないかあるいは外部衝撃によって離れ易いなどのはんだ面ノンウェッティングゾーン（non-wetting zone）形成、界面特性減少など信頼性を低下させる問題点が発生した。
特開平１５−３０３８４２号公報
そこで、本発明はこのような問題点に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、ボンディングパッドとはんだ間の接着面積を増加させ、ボンディングパッドに対する優れた表面特性および良好なドロップ特性を実現することが可能なＢＧＡパッケージおよびその製作方法を提供することにある。
上記課題を解決するために、本発明に係るＢＧＡパッケージ基板の製作方法は、ボンディングパッドの形成されたＢＧＡパッケージ基板を製作する第１段階と、前記ＢＧＡパッケージ基板上に絶縁部材を塗布し、前記ボンディングパッドより小さいサイズの開口部を形成して前記ボンディングパッドを露出させる第２段階と、前記ボンディングパッドを露出領域から前記絶縁部材に被覆された一部領域までエッチング処理して凹状形状のエッチング部を形成させる第３段階とを含むことを特徴とする。
また、前記課題を解決するために、本発明に係るＢＧＡパッケージ製作方法は、ボンディングパッドが形成されたＢＧＡパッケージ基板を製作する第１段階と、前記ＢＧＡパッケージ基板上に絶縁部材を塗布し、前記ボンディングパッドより小さいサイズの開口部を形成して前記ボンディングパッドを露出させる第２段階と、前記ボンディングパッドを露出領域から前記絶縁部材に被覆された一部領域までエッチング処理して凹状形状のエッチング部を形成させる第３段階と、前記ＢＧＡパッケージ基板上に半導体チップを実装しモールディングする第４段階とを含むことを特徴とする。
また、前記課題を解決するために、本発明に係るＢＧＡパッケージ基板は、第１絶縁層と、前記第１絶縁層上に形成され、ボンディングのために凹状形状の表面を有するボンディングパッドを含んだ外層回路層と、前記外層回路層上に形成され、前記ボンディングパッド上で前記ボンディングパッドの凹状面より小さいサイズの開口部を形成して前記ボンディングパッドの凹状面の一部分を被覆し、互いに隔たって隙間が形成された第２絶縁層とを含むことを特徴とする。
また、前記課題を解決するために、本発明に係るＢＧＡパッケージは、第１絶縁層と、前記第１絶縁層上に形成され、ボンディングのために凹状形状の表面を有するボンディングパッドを含んだ外層回路層と、前記外層回路層上に形成され、前記ボンディングパッド上で前記ボンディングパッドの凹状面より小さいサイズの開口部を形成して前記ボンディングパッドの凹状面の一部分を被覆し、互いに隔たって隙間が形成された第２絶縁層と、前記ボンディングパッドの凹状面と前記第２絶縁層との隙間および前記第２絶縁層の開口部内・外部に形成された接続部材層とを含むことを特徴とする。
本発明に係るＢＧＡパッケージおよびその製作方法によれば、ボンディングパッドをオープン領域からはんだマスクの下部に形成された一部領域までエッチングし、側面は一定程度の勾配を持ち底面は平らな形状のエッチング部を形成することにより、ボンディングパッドとはんだ間の接着面積を増加させ、優れた表面特性および良好なドロップテスト特性を有する信頼性のあるＢＧＡパッケージ基板を製作することができるという効果を提供する。
以下、図７および図８を参照して本発明に係るＢＧＡパッケージの製作方法を説明する。
図７は本発明に係るＢＧＡパッケージ製作方法を示す順序図、図８ａ〜図８ｐは本発明に係るＢＧＡパッケージの製作工程図である。
まず、ボンディングパッド１７０の形成されたＢＧＡパッケージ基板を製作する（Ｓ１００）。
図８ａ〜図８ｐを参照してより具体的に説明すると、ＢＧＡパッケージ基板のベース基板１００として用いられる銅張積層板の所定の位置に、層間接続を行うビアホール１３０を加工する（図８ａおよび図８ｂ参照）。
ここで、前記銅張積層板は、ガラス繊維にエポキシ樹脂（樹脂と硬化剤の配合物）を浸透させた補強基材１１０と銅箔層１２０で作られる。この際、銅張積層板は、ＢＴ（bismaleimide）またはＨｉｇｈ Ｔｇ ＦＲ４（ナショナル・エレクトリック・マニュファクチュア・アソシエーション（National Electric Manufacture Association）で定められた名称）のような基材と銅箔板がサンドイッチ構造でできているＣＣＬ（Copper Clad Laminate）の形になっている。
上述したように構成された銅張積層板の銅箔層１２０およびビアホール１３０に対して銅メッキを施して層間電気的接続を行ううえ、一定程度の回路パターンが形成されるメッキ層１４０を形成する（図８ｃ参照）。
この際、銅張積層板に形成されたビアホール１３０の内壁を構成する絶縁体１１０に対しては電気の必要な電解銅メッキを施すことができないため、前記メッキ層１４０は絶縁体１１０上に電解銅メッキに必要な導電性膜を形成させるための前処理であって、薄く無電解銅メッキを施した後、電解銅メッキを施して形成することが好ましい。
その後、銅張積層板上に形成されたメッキ層１４０に対するマスキング工程を行って所定形状の回路パターン１５０を形成する（図８ｄ参照）。
これをより具体的に説明すると、前記銅張積層板１００に形成されたメッキ層１４０に、紫外線によって硬化処理されるドライフィルム（Ｄ／Ｆ）を被覆させた後、所定形状の回路パターンが形成されたアートワークフィルムを整合させる。
その後、アートワークフィルムを介してドライフィルムに対する紫外線照射を行い、前記回路パターン１５０が形成されるべき部分のドライフィルムを硬化処理し、前記ドライフィルムに対する現像を行うことにより、硬化処理されていない部分のドライフィルムを除去してメッキ層をオープンさせる。
次に、一定程度のエッチング液を用いて、ドライフィルムが被覆されていない部分、すなわちオープンされたメッキ層部分に対するエッチングを行い、ドライフィルムの被覆された領域を除いた残り領域に形成されたメッキ層１４０を除去した後、前記ドライフィルムを剥離することにより、所定形状のボンディングパッド用回路パターン１５０を形成させる。
上述したようにメッキ層１４０に所定形状のボンディングパッド用回路パターン１５０を形成した後、前記メッキ層１４０に形成された回路パターン１５０を保護しかつはんだ工程で回路パターン１５０間のはんだブリッジ現象を防止するために、ＰＳＲインク（Photo Imageable Solder Resist Mask ink）１６０を塗布させる（図８ｅ参照）。
すなわち、所定形状の回路パターンが形成されたジアゾフィルム（Diazzo Film）を用いて、ＰＳＲインク１６０の中でも、はんだが付着されるボンディングパッド１７０が形成されるべきメッキ層部分を除いた残り部分に塗布されたＰＳＲインク１６０に対して紫外線露光を行って硬化処理した後、硬化処理されていないはんだが付着されるボンディングパッド１７０に塗布されたＰＳＲインクをエッチングしてボンディングパッド１７０を開口させる（図８ｆ参照）。ここで、ＰＳＲインク１６０の開口のサイズは、ボンディングパッド１７０のサイズより小さい。
上述したようにはんだが付着されるボンディングパッド１７０をオープンさせた後、前記オープンされたボンディングパッドを一定程度のエッチング方式、より具体的にはウェットエッチング方式を用いてエッチング処理することにより、ボンディングパッドを厚さ方向と周辺に向かう方向にエッチングして、ＢＧＡパッケージ基板を最終的に完成する（図８ｇ参照）。
上述したような製作工程によって完成された本発明に係るＢＧＡパッケージ基板に形成されたボンディングパッド１７０は、凹状形状、すなわち側面は一定程度の勾配を持ち底面は平らな形状のエッチング部Ａが形成され、前記ボンディングパッド１７０とはんだ６００間の接着面積が増加する。
また、上述したようなボンディングパッド１７０のエッチング部Ａにはんだ６００を接着させてＩＲ（赤外線）リフローを行う場合、図１０に示すように、ボンディングパッド１７０のエッチング部Ａと前記ボンディングパッド１７０に付着するはんだ６００との間に形成される金属間化合物７００は、はんだマスク１６０の被覆されたボンディングパッド１７０の所定の領域まで形成され、これによりボンディングパッド１７０とはんだ６００間の接着面積が増加して良好なドロップテスト特性を有する。
この際、前記ボンディングパッド１７０を被覆しているはんだマスク１６０は、ボンディングパッド１７０にはんだ付けされるはんだ６００を外部の衝撃から保護および支持する役割をも行う。
上述したようにボンディングパッドにエッチング部Ａが形成されたＢＧＡパッケージ基板を製作した後、図８ｈに示すように、前記ボンディングパッド１７０に対する酸化防止のために表面処理を行う（Ｓ２００）。
表面処理は、酸化防止だけでなく、実装される部品のはんだ付け性を向上させ、良好な導電性を与えるためのもので、基板に対する最終的な仕上げ処理である。
表面処理は、最近、いろいろの要求によって次の新しい工法が提示されている。
まず、ＨＡＳＬ（Hot Air Solder Levelling）は、はんだが溶融されている高温のタンクに基板を浸漬した後、高温、高圧の熱風を吹き込むことにより、はんだマスクが覆われていない部分に均一な厚さにはんだ付けを行う工程である。こうして露出した銅箔回路が酸化することを防止し、部品実装の際にはんだ付け性を高めることができるので、信頼性と耐熱性が要求される場合に多用される。
無電解ニッケル／金メッキ方法は、金の接着性を高めるために、まずニッケルをメッキした後、金をメッキする方式で表面処理を行う方法である。金メッキは基板の端子メッキ用に用いられてきたが、この工法を表面処理に使用することにより、耐熱性にも優れるし、親環境的な表面処理を実現することができる。
無電解パラジウム（Ｐｄ）メッキ方法は、銅箔上に直接メッキが可能なので、表面処理と端子メッキ用に同時に使用することが可能な表面処理方法である。
無電解銀（Ａｇ）メッキ方法は、最近開発された工法で、銅表面に厚さ０．０７〜０．１μｍの銀を化学反応によってコートさせる方法であって、耐熱性とはんだ付け性に非常に優れる。
有機はんだ保存剤（ＯＳＰ：Organic Solderability Preservative）工法またはプリフラックス（pre-flux）工法といって、有機溶剤型と水溶性に区分される。有機溶剤型はロールコーティングやスプレーなどを用いて基板全体に樹脂皮膜を塗布する方式で使用する。
本発明は、この中でも、有機はんだ保存剤（ＯＳＰ）工法を表面処理に用いて製造工程を説明しているが、他の表面処理工法も本発明に使用可能である。
上述したようにボンディングパッド１７０に対し、有機はんだ保存剤（ＯＳＰ）２００を用いた表面処理を行った後、図８ｉ〜図８ｋに示すように、ＢＧＡパッケージ基板の一面に半導体素子３００を実装させる（Ｓ３００）。
これをより具体的に説明すると、有機はんだ保存剤（ＯＳＰ）２００の塗布されたＢＧＡパッケージ基板に対して所定の条件、約１２０℃の温度で２時間程度プリベーク工程を行い、ＢＧＡパッケージ基板に含まれた湿気を除去する。
その後、図８ｉおよび図８ｊに示すように、Ａｇエポキシまたははんだバンプなどの一定程度の接着部材３１０を用いて半導体素子３００をＢＧＡパッケージ基板の一面上に付着させた後、前記接着部材３１０を約１５０℃の温度で３０分間硬化処理して前記半導体素子３００をＢＧＡパッケージ基板の一面上に固定させる。
その次、図８ｋに示すように、前記半導体素子３００から出力される電気信号を外部へ伝達するために、ＢＧＡパッケージ基板の一面上に形成されたワイヤボンディングパッドにワイヤ３２０でボンディングを行う。
ここで、ＢＧＡパッケージ基板の一面上に形成されたワイヤボンディング用パッド３３０に半導体素子３００をワイヤ３２０でボンディングさせる前に、半導体素子３００の実装されるＢＧＡパッケージ基板の一面に形成された汚染物を除去するプラズマ工程を行うこともできる。
上述したように、ＢＧＡパッケージ基板の一面上に半導体素子３００を実装させた後、図８ｌに示すように、前記実装された半伝い素子３００を外部環境から保護するために液状の密封部材４００、より具体的には液状のエポキシ樹脂を、半導体素子３００の実装されたＢＧＡパッケージの一面にカバーリングするＥＭＣモールディングを行う（Ｓ４００）。
その後、図８ｍに示すように、前記密封部材４００によってモールディング処理されたＢＧＡパッケージ基板に対して所定の条件、すなわち１７５℃〜２１５℃の温度で５〜７時間ＰＭＣ（Post Mold Curing）工程を行い、ＢＧＡパッケージ基板の一面をカバーしている密封部材４００を硬化処理する（Ｓ５００）。
上述したようにＢＧＡパッケージ基板に対する硬化処理を行った後、図８ｎに示すように、はんだパッド用ボンディングパッド１７０上に、一定程度の粘度を有する溶媒剤（post-flux）５００を塗布する（Ｓ６００）。
ここで、前記ポストフラックス５００は、アルコール成分と酸性成分を含んでおり、これに基づいてイミダゾールの有機はんだ保存剤（ＯＳＰ）２００を溶解させることにより、完全硬化（ＰＭＣ：Post Mold Curing）工程によって伴う高温に熱的ダメージを被った状態でボンディングパッド１７０に残留する有機はんだ保存剤２００を除去する役割をも行う。
その後、図８ｏに示すように、ＢＧＡパッケージ基板に対して約２３０〜２６０℃の温度で３０秒間赤外線リフロー（IR reflow）を行うことにより、図８ｐに示したような赤外線リフローで形成された金属間化合物７００によってはんだパッド１７０のエッチング部Ａにはんだ６００が接着されたＢＧＡパッケージを最終的に製作する（Ｓ７００）。
この際、上述したように、凹状形状、すなわち側面は一定程度の勾配を持ち底面は平らな形状のエッチング部Ａをボンディングパッド１７０に形成する場合、図９および図１０に示すように、ボンディングパッド１７０を構成する銅とはんだ６００に含有されている錫との金属間相互作用によって形成される金属間化合物７００は、ボンディングパッド１７０のエッチング部Ａだけでなく、前記ボンディングパッド１７０をカバーしているはんだマスク１６０の所定の領域まで拡大して形成される。
また、前記ボンディングパッドのエッチング部にはんだ付けされるはんだは、図８ｐの円形点線に示すように、前記エッチング部に充填されたはんだは上面の断面幅Ｌ１が開口部の断面幅Ｌ２より広くなるように茸状に形成され、外部衝撃によって前記ボンディングパッド１７０から容易に離れない良好なドロップテスト特性を形成する。
すなわち、本発明に係るＢＧＡパッケージ製作方法によれば、図１１に示すように、従来のＢＧＡパッケージ工程で製作されたボンディングパッド１７０のボンディングサイクルによって発生する破損率より著しく減少したボンディングサイクルに対する破損率を有するＢＧＡパッケージ基板を形成することができる。
また、本発明に係るＢＧＡパッケージ製作方法によれば、はんだ６００との接着面積を増加させるためにはんだ付けされるボンディングパッド１７０にエッチング部Ａを形成することにより、はんだ６００とボンディングパッド１７０が金属間化合物７００によって完璧に接着される。その結果、はんだ破断が発生する正常破壊モードを形成し、これにより界面特性が画期的に増強されたボンディングパッド１７０を形成することができる。
以上、好適な実施例によって本発明を説明したが、当該技術分野で通常の知識を有する者は、特許請求の範囲に記載された本発明の技術的思想および領域から逸脱することなく、本発明を様々に修正および変更することが可能なのを理解できるであろう。
従来のＢＧＡパッケージ基板の構成断面図である。 従来の有機はんだ保存剤（ＯＳＰ）を用いたＢＧＡパッケージ基板の工程ブロック図である。 従来のＢＧＡパッケージ工程中に伴う熱硬化処理によるボンディングパッドの熱的ダメージを順次示す図である。 従来のＢＧＡパッケージ工程中に伴う熱硬化処理によって熱的ダメージを被った有機はんだ保存剤によるはんだとボンディングパッド間の界面破壊を示す図である。 従来のＢＧＡパッケージ工程によって形成された１次元形状を有するボンディングパッドの断面図である。 従来のＢＧＡパッケージ工程によって形成された１次元形状を有するボンディングパッドに付着しているはんだの拡大図である。 本発明に係るＢＧＡパッケージの製作順序図である。 本発明に係るＢＧＡパッケージの製作過程を示す工程図である。 本発明に係るＢＧＡパッケージの製作過程を示す工程図である。 本発明に係るＢＧＡパッケージの製作過程を示す工程図である。 本発明に係るＢＧＡパッケージの製作過程を示す工程図である。 本発明に係るＢＧＡパッケージの製作過程を示す工程図である。 本発明に係るＢＧＡパッケージの製作過程を示す工程図である。 本発明に係るＢＧＡパッケージの製作過程を示す工程図である。 本発明に係るＢＧＡパッケージの製作過程を示す工程図である。 本発明に係るＢＧＡパッケージの製作過程を示す工程図である。 本発明に係るＢＧＡパッケージの製作過程を示す工程図である。 本発明に係るＢＧＡパッケージの製作過程を示す工程図である。 本発明に係るＢＧＡパッケージの製作過程を示す工程図である。 本発明に係るＢＧＡパッケージの製作過程を示す工程図である。 本発明に係るＢＧＡパッケージの製作過程を示す工程図である。 本発明に係るＢＧＡパッケージの製作過程を示す工程図である。 本発明に係るＢＧＡパッケージの製作過程を示す工程図である。 本発明に係る表面処理された凹状形状のボンディングパッドの構成断面図である。 本発明に係る表面処理された凹状形状のボンディングパッドとはんだとの間に形成された金属間化合物の拡大図である。 本発明に係る表面処理された凹状形状のボンディングパッドのボンディングサイクルに対する破損率の推移を示すグラフである。
符号の説明
１００ 銅張積層板
１１０ 絶縁体
１２０ 銅箔
１３０ ビアホール
１４０ メッキ層
１５０ 回路パターン
１６０ ＰＳＲ
１７０ ボンディングパッド
２００ 有機はんだ保存剤（ＯＳＰ）
３００ 半導体素子
３１０ 接着部材
３２０ ワイヤ
４００ 密封部材
５００ 溶媒剤（post flux）
６００ はんだ（solder）
７００ 金属間化合物（intermetallic compound）

Claims (24)

  1. ボンディングパッドの形成されたＢＧＡパッケージ基板を製作する第１段階と、
    前記ＢＧＡパッケージ基板上に絶縁部材を塗布し、前記ボンディングパッドより小さいサイズの開口部を形成して前記ボンディングパッドを露出させる第２段階と、
    前記ボンディングパッドを露出領域から前記絶縁部材に被覆された一部領域までエッチング処理して凹状形状のエッチング部を形成させる第３段階とを含むことを特徴とするＢＧＡパッケージ基板の製作方法。
  2. 第１段階のボンディングパッドが形成されたＢＧＡパッケージ基板の製作方法は、
    銅張積層板に層間電気的接続のための多数のビアホールを加工する第１−１段階と、
    前記銅張積層板および前記ビアホールに銅メッキを施してメッキ層を形成する第１−２段階と、
    前記メッキ層にフォトエッチング工程を行って回路用およびボンディングパッド用回路パターンを形成する第１−３段階とを含むことを特徴とする請求項１記載のＢＧＡパッケージ基板の製作方法。
  3. 前記第３段階の前記凹状形状のエッチング部は、側面が一定程度の勾配を持ち底面が平らな形状であることを特徴とする請求項１記載のＢＧＡパッケージ基板の製作方法。
  4. 前記ボンディングパッドに形成された前記開口部は、前記凹状形状のエッチング部によって茸状の係止部が形成されたことを特徴とする請求項１記載のＢＧＡパッケージ基板の製作方法。
  5. 前記第３段階後、前記エッチング部に表面処理する第４段階をさらに含むことを特徴とする請求項１記載のＢＧＡパッケージ基板の製作方法。
  6. 前記第４段階後、前記エッチング部と前記開口部に導電性接続部材を充填し、前記エッチング部に充填された前記導電性接続部材の上面の断面幅（Ｌ１）が前記開口部の断面幅（Ｌ２）より広い外部端子を形成する第５段階をさらに含むことを特徴とする請求項２記載のＢＧＡパッケージ基板の製作方法。
  7. 前記エッチング部に導電性接着部材を充填させる方法は、
    前記エッチング部に、一定程度の粘性を有する溶媒剤を塗布する第４−１段階と、
    前記溶媒剤を介して前記導電性接着部材を付着させる第４−２段階と、
    前記導電性接着部材が付着している前記ボンディングパッドに対する赤外線リフローを行って、前記エッチング部と前記導電性接着部材とを接着させる金属間化合物を形成する第４−３段階とを含んでなることを特徴とする請求項６記載のＢＧＡパッケージ基板の製作方法。
  8. 前記エッチング部と前記導電性接着部材との間に形成される前記金属間化合物は、前記絶縁部材の被覆された前記エッチング部の側面領域にまで形成されることを特徴とする請求項７記載のＢＧＡパッケージ基板の製作方法。
  9. 前記導電性接着部材ははんだであることを特徴とする請求項６記載のＢＧＡパッケージ製作方法。
  10. ボンディングパッドの形成されたＢＧＡパッケージ基板を製作する第１段階と、
    前記ＢＧＡパッケージ基板上に絶縁部材を塗布し、前記ボンディングパッドより小さいサイズの開口部を形成して前記ボンディングパッドを露出させる第２段階と、
    前記ボンディングパッドを露出領域から前記絶縁部材に被覆された一部領域までエッチング処理して凹状形状のエッチング部を形成させる第３段階と、
    前記ＢＧＡパッケージ基板上に半導体チップを実装しモールディングする第４段階とを含むことを特徴とするＢＧＡパッケージの製作方法。
  11. 第１段階のボンディングパッドが形成されたＢＧＡパッケージ基板の製作方法は、
    銅張積層板に層間電気的接続のための多数のビアホールを加工する第１−１段階と、
    前記銅張積層板および前記ビアホールに銅メッキを施してメッキ層を形成する第１−２段階と、
    前記メッキ層にフォトエッチング工程を行って回路用およびボンディングパッド用回路パターンを形成する第１−３段階とを含むことを特徴とする請求項１０記載のＢＧＡパッケージの製作方法。
  12. 前記第３段階の前記凹状形状のエッチング部は、側面が一定程度の勾配を持ち底面が平らな形状であることを特徴とする請求項１０記載のＢＧＡパッケージの製作方法。
  13. 前記第３段階後、前記エッチング部に表面処理する第５段階をさらに含むことを特徴とする請求項１０記載のＢＧＡパッケージの製作方法。
  14. 前記第４段階後、前記エッチング部と前記開口部に導電性接続部材を充填し、前記エッチング部に充填された前記導電性接続部材の上面の断面幅が前記開口部の断面幅より広い外部端子を形成する第６段階をさらに含むことを特徴とする請求項１０記載のＢＧＡパッケージの製作方法。
  15. 前記エッチング部に導電性接着部材を充填させる方法は、
    前記エッチング部に、一定程度の粘性を有する溶媒剤を塗布する第４−１段階と、
    前記溶媒剤を介して導電性接着部材を付着させる第４−２段階と、
    前記導電性接着部材が付着しているボンディングパッドに対する赤外線リフローを行い、前記エッチング部と前記導電性接着部材とを接着させる金属間化合物を形成する第４−３段階とを含んでなることを特徴とする請求項１４記載のＢＧＡパッケージの製作方法。
  16. 前記エッチング部と前記導電性接着部材との間に形成される前記金属間化合物は、前記絶縁部材の被覆された前記エッチング部の側面領域にまで形成されることを特徴とする請求項１５記載のＢＧＡパッケージの製作方法。
  17. 前記導電性接着部材ははんだであることを特徴とする請求項１４記載のＢＧＡパッケージの製作方法。
  18. 第１絶縁層と、
    前記第１絶縁層上に形成され、ボンディングのために凹状形状の表面を有するボンディングパッドを含んだ外層回路層と、
    前記外層回路層上に形成され、前記ボンディングパッド上で前記ボンディングパッドの凹状面より小さいサイズの開口部を形成して前記ボンディングパッドの凹状面の一部分を被覆し、互いに隔たって隙間が形成された第２絶縁層とを含むことを特徴とするＢＧＡパッケージ基板。
  19. 前記ボンディングパッドの凹状面と前記第２絶縁層間の隙間および前記第２絶縁層の開口部の内・外部に形成された接続部材層をさらに含むことを特徴とする請求項１８記載のＢＧＡパッケージ基板。
  20. 前記ボンディングパッド上に形成された表面処理層をさらに含むことを特徴とする請求項１８記載のＢＧＡパッケージ基板。
  21. 前記凹状形状は、側面が一定程度の勾配を持ち底面が平らな形状であることを特徴とする請求項１８記載のＢＧＡパッケージ基板。
  22. 第１絶縁層と、
    前記第１絶縁層上に形成され、ワイヤボンディングのために平らな形状の第１ボンディングパッドを含んだ第１外層回路層と、
    前記第１絶縁層の下部に形成され、ボンディングのために凹状形状の表面を有する第２ボンディングパッドを含んだ第２外層回路層と、
    前記第１外層回路層および前記第２外層回路層上に形成され、前記第１ボンディングパッド上で前記第１ボンディングパッドより小さい開口部を形成し、前記第２ボンディングパッド上で第２ボンディングパッドの凹状面より小さいサイズの開口部を形成して前記ボンディングパッドの凹状面の一部分を被覆し、互いに隔たって隙間が形成された第２絶縁層と、
    前記第１外層回路層上の前記第２絶縁層上に形成され、前記第１ボンディングパッドにワイヤによって連結されたチップと、
    前記第２ボンディングパッドの凹状面と前記第２絶縁層間の隙間および前記第２外層回路層上に形成された前記第２絶縁層の開口部の内・外部に形成された接続部材層とを含むことを特徴とするＢＧＡパッケージ。
  23. 前記第１ボンディングパッドおよび前記第２ボンディングパッド上に形成された表面処理層をさらに含むことを特徴とする請求項２２記載のＢＧＡパッケージ。
  24. 前記第２ボンディングパッドの凹状形状は、側面が一定程度の勾配を持ち底面が平らな形状であることを特徴とする請求項２２記載のＢＧＡパッケージ。
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