JP2006165592A

JP2006165592A - エッチングバンプ群を有する部材の製造法

Info

Publication number: JP2006165592A
Application number: JP2006013969A
Authority: JP
Inventors: Hidehiro Nakamura; 英博中村; Akio Yamazaki; 聡夫山崎; Shigeki Ichimura; 茂樹市村
Original assignee: Hitachi Chemical Co Ltd
Current assignee: Showa Denko Materials Co Ltd
Priority date: 2006-01-23
Filing date: 2006-01-23
Publication date: 2006-06-22

Abstract

【課題】外部端子用の穴を基材に予めドリル穴明けしておき、これに銅箔を貼り付けて、銅箔にチップ接続用端子と外部端子への接続配線回路を形成するＣＳＰ基板において、微細配線、外部接続端子の小径化、多端子化を可能とする。
【解決手段】第１の金属層上に該金属層と選択エッチング可能な第２の金属層が形成され、さらに第２の金属層上に第１の金属層と同じ組成の金属で、厚さが第１の金属層と異なる第３の金属層が形成された３層金属箔の、第１金属層に所定の大きさのエッチングバンプ群をエッチングにより形成し、該エッチングバンプをマスクとして、第２金属をエッチングし、この部材のエッチングバンプ側に絶縁樹脂を介して、表面が平坦な部材を加圧せしめた後、エッチングバンプ上の絶縁樹脂を除去し、この部材において、エッチングバンプ群と該エッチングバンプ群と接触する第２金属層をエッチングにより除去する。
【選択図】図３

Description

本発明は、エッチングによるエッチングバンプ群を有する部材及びそれを使用した小径穴明けされたＣＳＰ用基材の製造法に関する。

電子機器の小形化、高速化に伴い、プリント配線板上に半導体チップを高密度に実装する必要性が増大している。このため、ＱＦＰ（ＱｕａｄＦｌａｔＰａｃｋａｇｅ）をはじめとするリードパッケージが、プリント配線板に実装される場合が多い。しかし、入出力端子の増大に伴い、半導体チップの周辺に二次元的に入出力端子を設けるピン挿入型のＰＧＡ（ＰｉｎＧｒｉｄＡｒｒａｙ）が開発されている。このＰＧＡでは、表面実装に適しないことから、入出力端子にはんだボールを形成する表面実装型のＢＧＡ（ＢａｌｌＧｒｉｄＡｒｒａｙ）が開発されている。

さらにパッケージを小型化するため、半導体チップの周辺に、半導体チップとの接続端子を設け、その端子と接続して実装領域内に配線と入出力端子を設けるＣＳＰ（ＣｈｉｐＳｉｚｅＰａｃｋａｇｅ）が開発されている。これらは、チップキャリアパッケージとして知られ、半導体チップをセラミックやプラスチック基板あるいはフィルムからなるインターポーザに実装し、封止材でトランスファモールドする形態をとる。このような、パッケージでセラミック基板をインターポーザとした場合、有機基材からなるプリント配線板への実装は、熱膨張係数の不整合から接続部での信頼性が低下し不利である。また、セラミック基板は誘電率が高く伝搬遅延を減らすには不利である。

これに対して、プラスチックの基板あるいはフィルムをインターポーザとした場合が有利であり比較的安価である。このような背景から、外部端子用の穴を基材に予めドリル穴あけしておき、これに銅箔を貼り付けて、銅箔にチップ接続用端子と外部端子への接続配線回路を形成することを特徴とするＣＳＰ用基板が製造されている。これにより、銅箔表面でワイヤボンディングが可能になり、同時に銅箔裏面にドリル径を有する外部接続端子を有する安価なＣＳＰ基板が実現する。このような基板においては、さらなる微細配線、外部接続端子の小径化、多端子化が望まれている。

本発明は、外部端子用の穴を基材に予めドリル穴明けしておき、これを銅箔を貼り付けて、銅箔にチップ接続用端子と外部端子への接続配線回路を形成するＣＳＰ基板において、微細配線、外部接続端子の小径化、多端子化を可能とするものである。

本発明のエッチングバンプ群を有する部材の製造法は、第１の金属層上に、該金属層と選択エッチング可能な第２の金属層が形成され、さらに第２の金属層上に、第１の金属層と同じ組成の金属で厚さが第１の金属層と異なる第３の金属層が形成された３層からなる金属箔の、第１金属層に、所定の大きさのエッチングバンプ群をエッチングにより形成する工程を含み、エッチングバンプをマスクとして、第２金属をエッチングすることを特徴とするものである。

請求項１の部材のエッチングバンプ側に絶縁樹脂を介して、表面が平坦な部材を加圧せしめ、絶縁層の厚さがエッチングバンプの高さより１μｍ以下になるようにし、エッチングバンプ上の被覆した絶縁樹脂を除去しエッチングバンプ群を有する部材を製造する。

本発明の発明部材により、穴底部がコンタミのない銅表面で小径の穴を有し、かつ微細な回路が形成できる銅箔がついたＣＳＰ用基板が安価に得られる。

本願では、第１の金属層上に該金属層と選択エッチング可能な第２の金属層が形成され、さらに第２の金属層上に第１の金属層と同じ組成の金属で、厚さが第１の金属層と異なる第３の金属層が形成された該３層からなる金属箔（以下３層箔）において、第１金属層に所定の大きさのエッチングバンプ群をエッチングにより形成する工程を含み、エッチングバンプをマスクとして、第２金属をエッチングすることを特徴とする工程及び部材が提供される。

又本願では、上記の部材のエッチングバンプ側に絶縁樹脂を介して、表面が平坦な部材を加圧せしめ、絶縁層の厚さがエッチングバンプの高さより１μｍ以下とすることを特徴とする工程を含み、エッチングバンプ上を被覆した絶縁樹脂を除去することを特徴とする工程及び部材が提供される。

更に本願では、上記からなる部材において、エッチングバンプ群を形成する第１金属と該エッチングバンプ群と接触する第２金属層をエッチングにより除去する工程及び部材が提供される。

図１に、３層箔の第１金属にエッチングバンプ群を形成するための工程断面を示す。図１（ａ）に示す３層箔において、図中２で示す第２金属層は、第１金属層と選択エッチング可能であり、また第１金属層よりイオン化傾向が低い。構造諸元は、第１金属層の厚さが１８〜７０μｍであり、第２金属層の厚さは、１μｍ以下である。第３金属層の厚さは、５〜１８μｍである。

この３層箔両面に例えば感光性レジストＨＮ６４０（日立化成製、商品名）をラミネートし、第１金属層に、後述のエッチングバンプイメージを図１（ｂ）に示すように、像形成する。この時のエッチングバンプ形状は角状より円状が望ましい。この後、図１（ｃ）に示すように第１金属層を選択エッチングする。

次に図１（ｄ）に示すようにエッチングレジストを剥離し、２で示す金属層を１で示す第１金属のエッチングバンプをマスクにしてエッチングする。この時、該レジストを第２金属層エッチング後に剥離してもよい。これにより、図１（ｅ）に示すように、高さが均一なエッチングバンプ群を有する部材を得る。

図２は、図１の発明部材と表面が平坦な部材を加圧接触させる工程を示す。図２（ａ）は、図１の発明部材である。図２（ｂ）は、この部材のエッチングバンプ群側を熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂を介して、６で示す表面が平滑な部材（平坦化部材）を構成した構成断面を示す。この構成で、真空熱プレスにより、エッチングバンプ群を樹脂に埋設させると共に、平坦化部材に接触せしめる。また、図２（ｂ）において、エッチングバンプ側に、紫外線硬化樹脂あるいは、印刷後硬化可能な絶縁樹脂をスクリーンまたはメタルマスク印刷により印刷後、平坦化部材として、ガラス板を接触せしめ、紫外線硬化あるいは熱硬化させることも可能である。これにより、図２（ｃ）に示す部材が得られる。この際、エッチングバンプと６の間に、最大１μｍ以下の厚さで５で示す樹脂が残る。図２（ｄ）で平坦化部材が銅箔であればエッチングし、ガラス板である場合は、機械的に除去する。この時もやはり、エッチングバンプと６の間に最大１μｍ以下の厚さで、５で示す樹脂が残る場合がある。この後、図２（ｅ）に示すように、樹脂層がポリイミドやエポキシ樹脂であれば、過マンガン酸処理等、適宜行う。０．１μｍ以下の残渣であればプラズマ処理、オゾン処理等を行い、エッチングバンプの頭出しを行う。

図３は、図２の発明による部材を用いて、埋設されたエッチングバンプの第１金属及び第２金属を、順次エッチングする工程を示す。図３（ａ）は、図２の発明部材である。図３（ｂ）では、３で示す第３金属層側にレジスト形成する。この後、図３（ｃ）、図３（ｄ）で、埋設されたエッチングバンプをエッチングし、レジスト除去する。以上により、図３（ｅ）に示す所定の外部接続用穴（はんだボール接続用電極）が形成された部材が得られる。

図４は、図３で得られた部材の穴断面形状を示す。これにより、先端径が最小１００μｍのエッチングバンプが得られる。また、径の異なる均一な高さのエッチングバンプ群が高精度の位置に形成できる。エッチングを用いるため、テーパ形状となる。また、第２金属がエッチバックされた構造になる。このため、図４に示すような、穴断面図形状が得られる。この穴断面により、はんだボールをリフローで接続したとき、基材の接触面積が小さくなり、剪断応力強度が上昇する。

図５に、従来の工法による穴断面形状を示す。まず７で示すコア材の両面に、８で示す接着材を塗布したボンディングシート（図５（ａ））にドリル穴明けする（図５（ｂ））。この時の、外部接続用の最小径は直径０．３ｍｍである。これに、銅箔をプレスし、図５（ｃ）に示すＣＳＰ用基材を得る。しかし、図５（ｄ）に示すように、直径０．３ｍｍ以下の穴明けでは、プレス時に８で示す接着材が銅箔側で位置ずれし、安全な穴形状にならない。また、９で示す外部接続用穴の銅箔面に、８の接着材の未硬化成分がしみだし、後の金めっき工程で付着等の原因や不良となる。

本発明の工程を説明する断面図。本発明の工程を説明する断面図。本発明の工程を説明する断面図。図３で得られた部材の穴断面形状従来の工程を説明する断面図。

符号の説明

１第１金属層
２第２金属層
３第３金属層
４レジスト
５絶縁層
６平坦化部材
７コア絶縁層
８接着材
９外部接続用端子穴

Claims

第１の金属層上に、該金属層と選択エッチング可能な第２の金属層が形成され、さらに第２の金属層上に、第１の金属層と同じ組成の金属で厚さが第１の金属層と異なる第３の金属層が形成された３層からなる金属箔の、前記第１の金属層をエッチングして所定の大きさのエッチングバンプを形成し、該エッチングバンプをマスクとして前記第２の金属層をエッチングしてなることを特徴とする半導体チップの高密度実装用部材。
前記エッチングバンプの形状がテーパ形状であることを特徴とする請求項１に記載の半導体チップの高密度実装用部材。
前記エッチングバンプの高さが１８〜７０μｍであることを特徴とする請求項１または２に記載の半導体チップの高密度実装用部材。
前記エッチングバンプの先端径が０．１ｍｍ〜０．３ｍｍの範囲であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の半導体チップの高密度実装用部材。
請求項１〜４のいずれかに記載の部材のエッチングバンプを絶縁樹脂で埋め込んだ後、前記エッチングバンプ上の絶縁樹脂を除去してなることを特徴とする半導体チップの高密度実装用部材。
前記絶縁樹脂が熱可塑性樹脂であることを特徴とする請求項５に記載の半導体チップの高密度実装用部材。