JP2008182163A - 配線基板及びその製造方法と半導体装置 - Google Patents

Abstract

【課題】配線パターンの積層数が多くなっても短手番でかつ高歩留りで製造される信頼性の高い配線基板を提供する。
【解決手段】積層された多層構造の配線パターン２２ａ〜２２ｄは、その一部が垂直方向に屈曲して設けられた層間接続部２３を備え、上下側の配線パターン２２ａ〜２２ｄが層間接続部２３によって相互接続されており、多層構造の配線パターン２２ａ〜２２ｄの間にそれらを一体化する樹脂部５０が充填されている。各配線パターン２２ａ〜２２ｄはリードフレームから形成される。
【選択図】図１０

Description

本発明は配線基板及びその製造方法と半導体装置に係り、さらに詳しくは、半導体チップが実装される多層配線を有する配線基板及びその製造方法と半導体装置に関する。

従来、ＣＰＵなどの半導体チップが配線基板の上に実装されて構成される半導体装置がある。半導体チップを実装するための配線基板としては、配線が多層化されて形成されたビルドアップ配線板が一般的に使用されている。

図１に示すように、従来技術の配線基板の一例では、コア基板１００にスルーホールＴＨが設けられており、そのスルーホールＴＨの内面にスルーホールめっき層１２０が形成されている。コア基板１００の両面にはスルーホールめっき層１２０を介して相互接続された第１配線パターン２００がそれぞれ形成されている。スルーホールＴＨの孔は樹脂１４０で埋め込まれている。

また、コア基板１００の両面側には、第１配線パターン２００を被覆する層間絶縁層３００がそれぞれ形成されており、層間絶縁層３００には第１配線パターン２００に到達する深さのビアホールＶＨがそれぞれ形成されている。

さらに、コア基板１００の両面側の層間絶縁層３００の上には、ビアホールＶＨを介して第１配線パターン２００に接続される第２配線パターン２２０がそれぞれ形成されている。

従来技術の配線基板では、コア基板１００の両面側にセミアディティブ法などによって配線パターンが繰り返し形成されて相互接続された所要の多層配線が形成される。

そのような配線基板に関連する技術として、特許文献１には、コア基板の両面に設けられた配線パターンが電気的に接続された多層配線板において、コア基板に設けられた貫通孔にコア基板の材料と熱膨張係数が略一致する充填材を充填することが記載されている。

また、特許文献２には、絶縁シート上の粘着材層の上に回路導体を配置して底部導体配置シート及び中間導体配置シートを作製し、中間導体配置シートの上に熱溶融性接着剤層を有する部品接続シートを重ねて加熱することにより、積層した絶縁シートの間に回路導体を接着して配線板を形成することが記載されている。
特開２０００−２６１１４７号公報 特開平９−１６３５１６号公報

近年では、半導体チップの高性能化に伴って配線基板の配線パターンのさらなるファインピッチ化や多層化が要求されている。図１で示した従来技術の配線基板では、コア基板１００の両面側に配線パターンを繰り返し形成して多層配線を構成するので、多層配線の積層数が多くなるにつれて製造時間（ＴＡＴ）が長くなって生産効率が低下する問題がある。しかも、配線パターンの積層数が多くなるにつれて製造歩留りが低下する傾向があり、製造コストの上昇を招くおそれがある。

本発明は以上の課題を鑑みて創作されたものであり、配線パターンの積層数が多くなっても短手番でかつ高歩留りで製造される信頼性の高い配線基板及びその製造方法と半導体装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明は配線基板に係り、積層された多層構造の配線パターンであって、前記配線パターンはその一部が垂直方向に屈曲して設けられた層間接続部を備え、上下側の前記配線パターンが前記層間接続部によって相互接続された前記多層構造の配線パターンと、前記多層構造の配線パターンの間に充填され、前記配線パターンを一体化する樹脂部とを有することを特徴とする。

本発明では、多層配線の上下側の配線パターンは、配線パターンの一部が屈曲して設けられた層間接続部を介して相互接続されている。例えば、下側の配線パターンに上側に立設する層間接続部が設けられており、層間接続部がはんだを介して上側の配線パターンの下面に接合される。あるいは、層間接続部が上側の配線パターンに設けられた開口部にはめ込まれてかしめ接続されていてもよい。

さらに、多層構造の配線パターンの間には、トランスファモールド法によって形成された樹脂部が充填されている、樹脂部は複数の配線パターンを一体化する基板として機能すると共に、上下側の配線パターンを絶縁する層間絶縁部として機能する。

本発明では、層間接続部が設けられた配線パターンを備えたリードフレームをユニット配線部としてそれぞれ使用し、それらを積層することにより配線基板を構成している。このため、従来技術のコア基板の両面に配線パターンを繰り返し形成してビルドアップ配線板を製造する方法と違って、配線パターンの積層数が多くなる場合であっても短手番で配線基板を製造することができ、製造効率を向上させることができる。

さらには、各配線パターンを積層する際に、良品の配線パターンを備えたリードフレームを選別して多層化できるので、従来技術（ビルドアップ配線板）よりも製造歩留りを格段に向上させることができる。

また、樹脂部として、フィラーが８５〜９０％含有された樹脂を使用することにより、半導体チップ（シリコンＬＳＩ）の熱膨張係数に近似させることができると共に、基板の強度を向上させることができる。これにより、配線基板に半導体チップを実装して半導体装置を構成する際に、高い信頼性が得られるようになる。

また、上記した課題を解決するため、本発明は配線基板の製造方法に係り、枠部に繋がる配線パターンを備えたリードフレームを複数用意する工程であって、前記複数のリードフレームは、前記配線パターンの一部が垂直方向に屈曲されて設けられた層間接続部を有する前記リードフレームを含み、前記複数のリードフレームを重ねて積層し、上下側の前記リードフレームの配線パターンを前記層間接続部によって接続する工程と、トランスファモールド法によって、前記リードフレームの間に樹脂を充填することにより、前記複数のリードフレームを一体化する樹脂部を形成する工程と、前記積層されたリードフレームの前記枠部に対応する部分を切断する工程とを有することを特徴とする。

本発明の配線基板の製造方法を使用することにより、上記した発明の配線基板を容易に製造することができる。トランスファモールド法によってリードフレームの間に樹脂を充填するので、上下側のリードフレームの間（層間絶縁部になる部分）が狭い場合であってもフィラーを多量に含む樹脂を信頼性よく充填することができる。

以上説明したように、本発明の配線基板は、短手番でかつ高歩留りで形成され、信頼性の高い半導体装置を構成できる。

以下、本発明の実施の形態について、添付の図面を参照して説明する。

（第１の実施の形態）
図２〜図８は本発明の第１実施形態の配線基板の製造方法を示す断面図、図９は本発明の第１実施形態の配線基板を示す断面図である。

第１実施形態の配線基板の製造方法では、図２に示すように、まず、厚みが５０〜１００μｍの金属薄板１０をプレス加工又はエッチングで加工することにより、所要の配線パターン２２を備えたリードフレーム２０を得る。配線パターン２２はリング状の枠部２１に繋がって支持された状態で形成される。金属薄板１０の材料としては銅（Ｃｕ）又は銅合金が好適に使用される。金属薄板１０は長尺状に引き出された状態で加工され、金属薄板１０に配線パターン２２を備えたリードフレーム２０が順次形成される。

次いで、図３（ａ）に示すように、支持部材３２と押え部材３４とポンチ３６から構成される金型３０を用意する。支持部材３２及び押え部材３４にはポンチ３６が挿入される開口部３２ｘ，３４ｘがそれぞれ設けられている。

そして、支持部材３２の上に上記した配線パターン２２を備えたリードフレーム２０を配置し、押え部材３４によってリードフレーム２０を押さえる。このとき、リードフレーム２０は、配線パターン２２の層間接続部になる部分が支持部材３２の開口部３２ｘの上に位置合わせされて配置される。

次いで、図３（ｂ）に示すように、ポンチ３６を下側に移動させて、リードフレーム２０の配線パターン２２を下側に押圧して屈曲させる。その後に、リードフレーム２０から金型３０が取り外される。

これより、図３（ｃ）に示すように、リードフレーム２０の配線パターン２２に層間接続部２３が立設して形成される。配線パターン２２の層間接続部２３はポンチ３６の形状に対応する凹部２３ｘが内部に設けられた状態で屈曲されて形成される。

その後に、個々のリードフレーム２０が得られるように金属薄板１０を切断することにより、層間接続部２３が立設する配線パターン２２を備えたリードフレーム２０を得る。なお、複数の繋がったリードフレーム２０を個々のリードフレーム２０に分割した後に、同様なプレス加工によって配線パターン２２に層間接続部２３を設けてもよい。

図４には、本実施形態のリードフレーム２０の一例を平面からみた様子が示されている。図４に示すように、複数の配線パターン２２が枠部２１から内側に延在して形成されており、配線パターン２２の所要部に上側に屈曲して形成された層間接続部２３が形成されている。

後述するように、このリードフレーム２０は、配線基板の多層配線を構成するための１層の配線パターンとなり、配線パターン２２の層間接続部２３は上下側の配線パターンを接続するビアポストとして機能する。つまり、配線パターン２２の層間接続部２３によって多層配線の層間の厚みが決定される。配線パターン２２の層間接続部２３の高さは、例えば３０〜５０μｍに設定される。

以上のような方法により、上記したような配線パターン２２を備えたリードフレーム２０を複数枚用意する。各リードフレーム２０は多層配線を構成するユニット配線部であり、設計仕様に応じた配線パターン２２及び層間接続部２３をそれぞれ備えている。

図５に示すように、本実施形態では４層配線を備えた配線基板を製造する例を示すので、層間接続部２３が設けられた配線パターン２２を備えた第１、第２、第３リードフレーム２０ａ、２０ｂ、２０ｃと、層間接続部をもたないフラットな配線パターン２２を備えた第４リードフレーム２０ｄとが用意される。配線基板の設計仕様に合わせて、そのような配線パターン２２を備えたリードフレーム２０を任意の枚数で用意すればよい。

続いて、同じく図５に示すように、第２〜第４リードフレーム２０ｂ〜２０ｄにおける層間接続部２３が接合される部分にはんだ１２をそれぞれ印刷する。あるいは、第１〜第３リードフレーム２０ａ〜２０ｃの層間接続部２３の先端部にはんだを形成してもよい。

さらに、第１〜第４リードフレーム２０ａ〜２０ｄを重ね合わせて熱処理することにより、第１〜第３リードフレーム２０ａ〜２０ｃの各層間接続部２３をはんだ１２を介して上側の第２〜第４リードフレーム２０ｂ〜２０ｄの配線パターン２２の下面にそれぞれ接合する。これにより、図６に示すように、第１〜第４リードフレーム２０ａ〜２０ｄの各配線パターン２２が層間接続部２３を介して電気的に相互接続された配線立体構造体５が得られる。

なお、第１〜第３リードフレーム２０ａ〜２０ｃの各層間接続部２３が接合される上側の第２〜第４リードフレーム２０ｂ〜２０ｄの各配線パターン２２の部分に、他の配線パターン部より幅広のパッドを設けるようにしてもよい。

また、第１〜第４リードフレーム２０ａ〜２０ｄをはんだ１２で接合する代わりに、配線パターンの両方の接続部に金めっきを施すか、あるいは、配線パターンの一方の接続部に金めっきを施し、他方の接続部に錫めっきを施し、加熱・加圧による熱圧着により接合してもよい。

次いで、図７に示すように、下型４２及び上型４４から基本構成されるモールド金型４０を用意する。そして、下型４２の上に図６の配線立体構造体５を配置する。さらに、下面側に凹部４４ｘを備えた上型４４を配線立体構造体５の上に配置する。上型４４の下面にはリリースフィルム４６が設けられており、配線立体構造体５の上面はリリースフィルム４６で押えられた状態となる。リリースフィルム４６は、配線立体構造体５を保護すると共に、樹脂を充填した後に上型４４を樹脂から容易に分離するための剥離層として機能する。

また、下型４２の周縁部上には配線立体構造体５を取り囲むようにスペーサ４８が配置されており、配線立体構造体５の一辺の領域にはスペーサ４８と上型４４によって樹脂流入部Ｒが構成されている。また、樹脂流入部Ｒ以外の領域に配置されるスペーサ４８は上型４４の下に配置されたリリースフィルム４６に接触しており、樹脂流入がそこでストップするようになっている。

このようにして、配線立体構造体５を下型４２と上型４４とによって挟むことにより、樹脂流入部Ｒとそれに繋がって樹脂が充填される空間Ａが構成される。樹脂が充填される空間Ａは、各リードフレーム２０ａ〜２０ｄの隙間Ａ１と、第１〜第３リードフレーム２０ａ〜２０ｃの層間接続部２３の凹部２３ｘである。

次いで、同じく図７に示すように、溶融された樹脂を樹脂流入部Ｒを通してモールド金型４０によって構成される空間Ａに流し込む。このとき、空間Ａを減圧して（又は真空にして）エアを排気した状態で樹脂が流入される。このようにして、樹脂が樹脂流入部Ｒからモールド金型４０の中の空間Ａに流入し、第１〜第４リードフレーム２０ａ〜２０ｄの隙間Ａ１と、第１〜第３リードフレーム２０ａ〜２０ｃの各層間接続部２３の凹部２３ｘに樹脂が充填される。

さらに、空間Ａに押し込まれた樹脂を熱処理して硬化させた後に、配線立体構造体５からモールド金型４０を取り外して樹脂を露出させる。このとき、上型４４の下面にはリリースフィルム４６が存在するので、上型４４を樹脂から容易に取り外すことができる。その後に、樹脂流入部Ｒに形成された樹脂を折り取って廃棄する。

これにより、図８に示すように、第１〜第４リードフレーム２０ａ〜２０ｄの隙間Ａ１と各層間接続部２３の凹部２３ｘに樹脂が充填されて、第１〜第４リードフレーム２０ａ〜２０ｄを一体化する樹脂部５０が形成される。なお、第１〜第４リードフレーム２０ａ〜２０ｄの隙間Ａ１が比較的広い（１００μｍ程度）場合は、空間Ａを減圧することなく大気の状態で樹脂を充填することも可能である。

樹脂部５０の材料としては、径が３０μｍ程度以下のシリカフィラーが８５〜９０％含有されたエポキシ樹脂（モールドコンパウンド樹脂）が好適に使用され、その熱膨張係数は７〜２０ｐｐｍ／℃であり、弾性率は１５〜２５ＧＰａである。樹脂部５０は第１〜第４リードフレーム２０ａ〜２０ｄを一体化する基板として機能し、上記した特性の樹脂材料を採用することにより、十分な剛性を有すると共に、後述するように反りの発生を抑制することができる。

また、一般的に、毛細管現象を利用して液状樹脂を隙間に充填する方法では、フィラーを多量に含む樹脂を狭い隙間に充填することは困難を極める。本実施形態では、第１〜第４リードフレーム２０ａ〜２０ｄの隙間Ａ１がかなり狭い（例えば３０μｍ）場合であっても、真空トランスファモールド法によって樹脂を充填するので、フィラーを多量に含む樹脂を狭い隙間に信頼性よく充填することが可能である。

次いで、図８の構造体は周縁部にリードフレーム２０の枠部２１が残ったままになっているので、図８の構造体の枠部２１に対応する周縁部を切断して除去する。

これにより、図９に示すように、リードフレーム２０の枠部２１が配線パターン２２から切り離されて、第１〜第４配線パターン２２ａ〜２２ｄが正規の配線として基板内に残される。さらに、基板の両面側のソルダレジスト形成面を粗化処理する。リードフレーム２０が銅系からなる場合は、最上の第４配線パターン２２ｄと最下の第１配線パターン２２ａの露出面を黒化処理（酸化膜形成）によって粗化する。また、上下に露出する樹脂部５０の表面を過マンガン酸処理によって粗化する。

その後に、最上の第４配線パターン２２ｄと最下の第１配線パターン２２ａの接続部上に開口部３８ｘが設けられたソルダレジスト３８を形成した後に、その開口部３８ｘ内にＮｉ／Ａｕめっきを施す。

以上により、本実施形態の配線基板６が得られる。図９に示すように、本実施形態の配線基板６では、第１〜第４リードフレーム２０ａ〜２０ｄから形成された４層の第１〜第４配線パターン２２ａ〜２２ｄが積層されており、それらの上下接続は第１〜第３配線パターン２２ａ〜２２ｃの一部が上側に屈曲して設けられた層間接続部２３によって行われる。第１〜第３配線パターン２２ａ，２２ｂ、２２ｃの各層間接続部２３は、はんだ１２を介して上側の第２〜第４配線パターン２２ｂ〜２２ｄの下面にそれぞれ接合されている。各層間接続部２３はその内側に凹部２３ｘが設けられるように各配線パターン２２ａ〜２２ｃが屈曲して形成されている。

さらに、第１〜第４配線パターン２２ａ〜２２ｄの隙間Ａ１には真空トランスファモールド法によって形成された樹脂部５０が充填されている。第１〜第３配線パターン２２ａ〜２２ｃの各層間接続部２３の凹部２３ｘにも樹脂部５０が充填されている。樹脂部５０は第１〜第４配線パターン２２ａ〜２２ｄを一体化する基板として機能すると共に、積層された各配線パターン２２ａ〜２２ｄを絶縁する層間絶縁部としても機能する。

また、最上の第４配線パターン２２ｄ及び最下の第１配線パターン２２ａの上には接続部上に開口部３８ｘが設けられたソルダレジスト３８がそれぞれ形成されている。さらに、図１０に示すように、図９の配線基板６の上面の第４配線パターン２２ｄの接続部に半導体チップ６０のバンプ６０ａがフリップチップ接続される。また、最下の第１配線パターン２２ａの接続部にはんだボールなどが搭載されて外部接続端子６２が設けられる。これにより、本実施形態の半導体装置７が得られる。

なお、配線基板６の下面の第１配線パターン２２ａの接続部に半導体チップがさらにフリップチップ接続された形態としてもよい。この場合、外部接続端子６２の高さが半導体チップの厚みよりも高く設定される。

また、半導体装置７の外部接続方式として、ＢＧＡ（Ball Grid Array）型を例示したが、ＬＧＡ（Land Grid Array）型とする場合は配線基板６の下面の第１配線パターン２２ａの接続部がランドとして使用される。あるいは、ＰＧＡ（Pin Grid Array）型として使用する場合は、配線基板６の下面側の第１配線パターン２２ａの接続部にリードピンが設けられる。

本実施形態では、配線基板６の基板として機能する樹脂部５０の材料として、前述したように、反りの発生を防止するために熱膨張係数が７〜２０ｐｐｍ／℃の樹脂が使用される。配線基板６に実装される半導体チップ６０（シリコンＬＳＩ）の熱膨張係数が３ｐｐｍ／℃程度であり、一般的な樹脂材料（熱膨張係数：４０〜１００ｐｐｍ／℃）を使用する場合よりも、半導体チップ６０と配線基板６との間で熱膨張係数を近似させることができる。

これにより、半導体チップを配線基板に実装する際に反りの発生を抑制できるので、半導体装置の信頼性を向上させることができる。

また、真空トランスファモールド法によって、第１〜第４配線パターン２２ａ〜２２ｄの隙間Ａ１に樹脂が信頼性よく充填されて樹脂部５０が形成される。しかも、樹脂部５０は、高い弾性率を有する樹脂材料から形成されるので、第１〜第４配線パターン２２ａ〜２２ｄを一体的に支持する剛性の高い基板として機能する。

さらには、本実施形態では、層間接続部２３が設けられた配線パターン２２を備えたリードフレーム２０を１ユニット配線部としてそれぞれ使用し、それらを積層することにより配線基板６を構成している。このため、従来技術のコア基板の両面に配線パターンを繰り返し形成してビルドアップ配線板を製造する方法と違って、配線パターンの積層数が多くなる場合であっても短手番で配線基板を製造することができ、製造効率を向上させることができる。

しかも、各配線パターンを積層する際に、良品の配線パターンを備えたリードフレームを選別して多層化できるので、従来技術（ビルドアップ配線板）よりも製造歩留りを格段に向上させることができる。

なお、本実施形態では、設計仕様に合わせてｎ枚（ｎは２以上の整数）の配線パターンを備えたリードフレームを使用することにより、ｎ層の多層配線を任意に形成することができる。

（第２の実施の形態）
図１１〜図１２は本発明の第２実施形態の配線基板の製造方法を示す断面図、図１３は本発明の第２実施形態の配線基板を示す断面図である。

第２実施形態の特徴は、従来技術で使用されるスタックビア（複数のビアを垂直方向に積み上げる）を１つの積層貫通接続部で形成することにある。第２実施形態では、第１実施形態と同一工程についてはその詳しい説明を省略する。

図１１に示すように、まず、第１実施形態と同様な方法により、金属薄板１０を加工することにより、枠部２１に繋がる配線パターン２２を備えたリードフレーム２０を複数枚用意する。第２実施形態では、第１実施形態と同様な層間接続部２３とそれよりも高さが高い積層貫通接続部２５とが設けられた配線パターン２２を備えた第１リードフレーム２０ａと、第１実施形態と同様な層間接続部２３が設けられた配線パターン２２を備えた第２、第３リードフレーム２０ｂ，２０ｃと、層間接続部２３をもたないフラットな配線パターン２２を備えた第４リードフレーム２０ｄとが用意される。

第１リードフレーム２０ａの積層貫通接続部２５は複数の層間絶縁部を貫通して上下接続するものであり、層間接続部２３よりもその高さが高く設定されている。また、第１リードフレーム２０ａの積層貫通接続部２５が複数の層間絶縁部を貫通するため、第２、第３リードフレーム２０ｂ、２０ｃでは第１リードフレーム２０ａの積層貫通接続部２５が配置される領域に配線パターン２２が配置されていないパターン設計になっている。

そして、図１２に示すように、第１実施形態と同様に、はんだ１２によって第１〜第３リードフレーム２０ａ〜２０ｃの各層間接続部２３を上側の第２〜第４リードフレーム２０ｂ〜２０ｄの配線パターン２２に下面にそれぞれ接合する。このとき同時に、第１リードフレーム２０ａの積層貫通接続部２５が第２、第３リードフレーム２０ｂ，２０ｃの配線パターン２２が存在しない領域を貫通して第４リードフレーム２０ｄの下面にはんだ１２によって接合される。

これにより、配線パターン２２を備えた４枚のリードフレーム２０ａ〜２０ｄが層間接続部２３及び積層貫通接続部２５を介して相互接続された配線立体構造体５が得られる。このように、第２実施形態の配線パターンに設けられる層間接続部は、１つの層間絶縁部を貫通して上下接続する層間接続部２３だけではなく、ｎ層（ｎは２以上の整数）の層間絶縁部を貫通して上下接続する積層貫通接続部２５を含み、様々な形態の層間接続を構成することができる。

次いで、同じく図１２に示すように、第１実施形態と同様な真空トランスファモールド法により、第１〜第４リードフレーム２０ａ〜２０ｄの隙間Ａ１と、第１リードフレーム２０ａの層間接続部２３の凹部２３ｘ及び積層貫通接続部２５の凹部２５ｘと、第２及び第３リードフレーム２０ｂ，２０ｃの各層間接続部２３の凹部２３ｘとに樹脂が充填される。これによって、第１〜第４リードフレーム２０ａ〜２０ｄを一体化する基板として機能する樹脂部５０が形成される。

さらに、図１３に示すように、図１２の構造体のリードフレーム２０ａ〜２０ｄの枠部２１に対応する部分を切断することにより、正規な配線として機能する第１〜第４配線パターン２２ａ〜２２ｄが基板内に残される。その後に、第１実施形態と同様に、両面側の第１、第４配線パターン２２ａ、２２ｄ及び樹脂部５０が粗化された後に、最上の第１配線パターン２２ａ及び最下の第４配線パターン２２ｄの接続部上に開口部３８ｘが設けられたソルダレジスト３８がそれぞれ形成される。

以上により、第２実施形態の配線基板６ａが得られる。そして、第１実施形態と同様に、第４配線パターン２２ｄに半導体チップが実装され、第１配線パターン２２ａに外部接続端子が設けられて半導体装置となる。

第２実施形態は第１実施形態と同様な効果を奏する。これに加えて、図１３に示すように、第２実施形態の配線基板６ａでは、第１配線パターン２２ａに、１つの層間絶縁部を貫通して上下の配線パターンを接続する層間接続部２３の他に、複数の層間絶縁部（図１２の例では３層）を貫通して上下の配線パターン接続する積層貫通接続部２５が設けられている。これにより、従来技術のような複数のビアを垂直方向に積み上げてスタックビアを構成する場合と違って、１つの積層貫通接続部２５によって１層目の第１配線パターン２２ａと４層目の第４配線パターン２２ｄとを電気的に接続することができる。

従来技術では、複数のビアを垂直方向に電気的に接続しながら順次作り込んでいくので、工程が煩雑になってコスト上昇を招くと共に、ビアホールの信頼性が問題になる場合が多い。しかしながら、本実施形態では、配線パターン２２を屈曲させて積層貫通接続部２５を形成するので、複数の層間を容易に接続することができる。しかも、積層貫通接続部２５は配線パターン２２に繋がって形成されるので、膜みの厚い層間を接続する場合であっても多層配線の高い信頼性が得られる。

（第３の実施の形態）
図１４〜図１７は本発明の第３実施形態の配線基板の製造方法を示す断面図、図１８は本発明の第３実施形態の配線基板を示す断面図である。

第３実施形態の特徴は、リードフレームの配線パターンに層間接続部を設ける代わりに、リードフレームの上に導電性ボールなどを配置して層間接続を行うことにある。第３実施形態では、第１実施形態と同一工程についてはその詳しい説明を省略する。

第３実施形態では、図１４（ａ）に示すように、まず、第１実施形態と同様に金属薄板１０を加工することにより所要の配線パターン２２を備えたリードフレーム２０を用意する。図１４（ａ）には配線パターン２２の一部が示されている。その後に、同じく図１４（ａ）に示すように、支持部材３２と押え部材３４とポンチ３６から構成される金型３０を用意する。支持部材３２及び押え部材３４にはポンチ３６が挿入される開口部３２ｘ，３４ｘがそれぞれ設けられている。

そして、配線パターン２２を備えたリードフレーム２０を支持部材３２の上に配置し、押え部材３４でリードフレーム２０を押える。このとき、配線パターン２２の接続部になる部分が支持部材３２の開口部３２ｘ上に配置される。さらに、図１４（ｂ）に示すように、ポンチ３６を下側に移動し、配線パターン２２を押圧することにより、配線パターン２２に凹部２２ｘを形成する。その後に、リードフレーム２０から金型３０が取り外される。

これにより、図１４（ｃ）に示すように、凹部２２ｘが設けられた配線パターン２２を備えたリードフレーム２０が得られる。リードフレーム２０の配線パターン２２の凹部２２ｘは接続部となり、後で説明するように層間接続用の導電性ボールが位置決めされて配置される。

図１５には、配線パターン２２に凹部２２ｘを設ける別の方法が示されている。図１５（ａ）に示すように、まず、リードフレーム２０の配線パターン２２の下面に、配線パターン２２の接続部になる部分に開口部１４ｘが設けられたレジスト１４を形成する。さらに、リードフレーム２０の配線パターン２２の上面の接続部になる部分にレジスト１４をパターン化して形成する。

続いて、図１５（ｂ）に示すように、レジスト１４をマスクにしてリードフレーム２０の配線パターン２２を両面側からウェットエッチングする。その後に、レジスト１４が除去される。これにより、図１５（ｃ）に示すように、接続部に凹部２２ｘが設けられた配線パターン２２を備えたリードフレーム２０が同様に得られる。

第３実施形態では、以上のような方法により、凹部２２ｘが設けられた配線パターン２２を備えたリードフレーム２０が複数枚用意される。図１６に示すように、本実施形態では、凹部２２ｘが設けられた配線パターン２２を備えた第１〜第３リードフレーム２０ａ〜２０ｃと、凹部２２ｘをもたないフラットな配線パターン２２を備えた第４リードフレーム２０ｄとが用意される。

そして、同じく図１６に示すように、銅（Ｃｕ）ボール７０ａの表面にはんだ層７０ｂが被覆された構造の導電性ボール７０を用意し、第１〜第３リードフレーム２０ａ〜２０ｃの各配線パターン２２の凹部２２ｘに導電性ボール７０を配置する。さらに、熱処理することにより、導電性ボール７０のはんだ層７０ａを配線パターン２２に接合させる。各リードフレーム２０ａ〜２０ｃの配線パターン２２の接続部に凹部２２ｘを設けることにより、導電性ボール７０を所望の位置に固定することができる。

導電性ボール７０によって層間絶縁部の厚みが決定され、導電性ボール７０の径は例えば３０〜８０μｍに設定される。配線パターン２２の凹部２２ｘは導電性ボール７０が安定して配置される大きさに設定され、好適には導電性ボール７０の１／４〜１／３が凹部２２ｘにはめ込まれるように設定される。

なお、導電性ボール７０としては、単体のはんだボールなどを使用してもよく、配線パターン２２に接合できる材料であれば使用可能である。

次いで、図１７に示すように、第１〜第４リードフレーム２０ａ〜２０ｄを重ね合わせて配置し、３００℃程度でリフロー加熱することにより、第１〜第３リードフレーム２０ａ〜２０ｃに設けられた導電性ボール７０のはんだ層７０ｂを上側の第２〜第４リードフレーム２０ｂ〜２０ｄの配線パターン２２の下面にそれぞれ接合する。これにより、導電性ボール７０によって第１〜第４配線パターン２２ａ〜２２ｄが相互接続された構造の配線立体構造体５が得られる。

なお、導電性ボール７０を使用する代わりに、リードフレーム２０の配線パターン２２の凹部２２ｘに導電性ボール７０と同等の高さのはんだハンプを印刷して形成してもよい。そして、各リードフレーム２０ａ〜２０ｄを重ね合わせて配置し、リフロー加熱することにより、各リードフレーム２０ａ〜２０ｄの配線パターン２２をはんだバンプを介して相互接続する。

次いで、同じく図１７に示すように、第１実施形態と同様な真空トランスファモールド法によって第１〜第４リードフレーム２０ａ〜２０ｄの隙間Ａ１に樹脂部５０が充填される。

次いで、図１８に示すように、図１７の構造体のリードフレーム２０ａ〜２０ｄの枠部２１に対応する部分を切断することにより、正規の配線として機能する第１〜第４配線パターン２２ａ〜２２ｄが基板内に残される。さらに、第１実施形態と同様に、基板の両面側が粗化された後に、第１配線パターン２２ａ及び第４配線パターン２２ｄの接続部上に開口部３８ｘが設けられたソルダレジスト３８がそれぞれ形成される。

以上により、第３実施形態の配線基板６ｂが得られる。そして、第１実施形態と同様に、第４配線パターン２２ｄに半導体チップが実装され、第１配線パターン２２ａに外部接続端子が設けられて半導体装置となる。

第３実施形態では、配線パターン２２が設けられた複数枚のリードフレーム２０ａ〜２０ｄが導電性ボール７０を介して積層される。さらに、リードフレーム２０ａ〜２０ｄの隙間Ａ１に樹脂部５０が充填された後に、リードフレーム２０ａ〜２０ｄの枠部２１が切断されて配線基板６ｂが得られる。

第３実施形態においても、従来技術（ビルドアップ配線板）よりも短手番でかつ高歩留りで多層配線を有する配線基板が製造され、第１実施形態と同様な効果を奏する。

（第４の実施の形態）
図１９は本発明の第４実施形態の配線基板の製造方法を示す断面図、図２０は本発明の第４実施形態の配線基板を示す断面図である。第４実施形態の特徴は、リードフレームの配線パターンの層間接続部をはんだを使用することなく配線パターンの開口部にはめ込んでかしめ接続することにある。本実施形態では、第２実施形態においてかしめ接続を行う形態を説明する。

図１９（ａ）に示すように、まず、第２実施形態の図１１と同様に、層間接続部２３と積層貫通接続部２５とが設けられた配線パターン２２を備えた第１リードフレーム２０ａと、層間接続部２３が設けられた配線パターン２２を備えた第２、第３リードフレーム２０ｂ，２０ｃと、フラットな配線パターン２２を備えた第４リードフレーム２０ｄとが用意される。

第４実施形態では、第２〜第４リードフレーム２０ｂ〜２０ｄの各配線パターン２２に、層間接続部２３や積層貫通接続部２５の先端部がはめ込まれるかしめ用開口部Ｂがそれぞれ設けられている。

そして、第１〜第４リードフレーム２０ａ〜２０ｄを重ね合せて積層することにより、第１〜第３リードフレーム２０ａ〜２０ｃの各層間接続部２３の先端部を第２〜第４リードフレーム２０ｂ〜２０ｄの各かしめ用開口部Ｂにそれぞれはめ込む。このとき同時に、第１リードフレーム２０ａの積層貫通接続部２５が第４リードフレーム２０ｄのかしめ用開口部Ｂにはめ込まれる。

図１９（ｂ）には、第１リードフレーム２０ａの層間接続部２３が第２リードフレーム２０ｂの配線パターン２２のかしめ用開口部Ｂにはめ込まれた様子が示されている。かしめ用開口部Ｂは層間接続部２３の幅より小さく形成され、層間接続部２３の先端部がかしめ用開口部Ｂに食い込むように挿入され、両者のバネ作用（弾性）によって固定されて接続される。このようにして、積層された第１〜第４リードフレーム２０ａ〜２０ｄが層間接続部２３及び積層貫通接続部２５によって相互接続された配線立体構造体を得る。

次いで、図２０に示すように、第１〜第４リードフレーム２０ａ〜２０ｄの隙間Ａ１と各層間接続部２３の凹部２３ｘ及び積層貫通接続部２５の凹部２５ｘとに樹脂部５０が充填される。その後に、第１〜第４リードフレーム２０ａ〜２０ｄの枠部２１に対応する部分が切断されて、正規な配線として機能する第１〜第４配線パターン２２ａ〜２２ｄが基板内に残される。

さらに、基板の両面側が粗化された後に、第１配線パターン２２ａ及び第４配線パターン２２ｄの接続部上に開口部３８ｘが設けられたソルダレジスト３８がそれぞれ形成される。これにより、第４実施形態の配線基板６ｃが得られる。そして、第１実施形態と同様に、第４配線パターン２２ｄに半導体チップが実装され、第１配線パターン２２ａに外部接続端子が設けられて半導体装置となる。

第４実施形態の配線基板６ｃは、第１及び第２実施形態と同様な効果を奏する。さらには、第４実施形態では、はんだを使用することなく、かしめ接続によって層間接続部２３や積層貫通接続部２５を上側の配線パターン２２に容易に接続することができる。

図１は従来技術の配線基板の一例を示す断面図である。 図２は本発明の第１実施形態の配線基板の製造方法を示す断面図（その１）である。 図３（ａ）〜（ｃ）は本発明の第１実施形態の配線基板の製造方法を示す断面図（その２）である。 図４は本発明の第１実施形態の配線基板の製造方法を示す断面図（その３）である。 図５は本発明の第１実施形態の配線基板の製造方法を示す断面図（その４）である。 図６は本発明の第１実施形態の配線基板の製造方法を示す断面図（その５）である。 図７は本発明の第１実施形態の配線基板の製造方法を示す断面図（その６）である。 図８は本発明の第１実施形態の配線基板の製造方法を示す断面図（その７）である。 図９は本発明の第１実施形態の配線基板を示す断面図である。 図１０は本発明の第１実施形態の半導体装置を示す断面図である。 図１１は本発明の第２実施形態の配線基板の製造方法を示す断面図（その１）である。 図１２は本発明の第２実施形態の配線基板の製造方法を示す断面図（その２）である。 図１３は本発明の第２実施形態の配線基板を示す断面図である。 図１４（ａ）〜（ｃ）は本発明の第３実施形態の配線基板の製造方法を示す断面図（その１）である。 図１５（ａ）〜（ｃ）は本発明の第３実施形態の配線基板の製造方法を示す断面図（その２）である。 図１６は本発明の第３実施形態の配線基板の製造方法を示す断面図（その３）である。 図１７は本発明の第３実施形態の配線基板の製造方法を示す断面図（その４）である。 図１８は本発明の第３実施形態の配線基板を示す断面図である。 図１９（ａ）及び（ｂ）は本発明の第４実施形態の配線基板の製造方法を示す断面図である。 図２０は本発明の第４実施形態の配線基板を示す断面図である。

符号の説明

５…配線立体構造体、６〜６ｃ…配線基板、７…半導体装置、１０…金属薄板、１２…はんだ、１４…レジスト、１４ｘ，３２ｘ，３４ｘ…開口部、２０，２０ａ〜２０ｄ…リードフレーム、２１…枠部、２２，２２ａ〜２２ｄ…配線パターン、２３…層間接続部、２２ｘ，２３ｘ，２５ｘ，４４ｘ…凹部、２５…積層貫通接続部、３０…金型、３２…支持部材、３４…押え部材、３６…ポンチ、３８…ソルダレジスト、４０…モールド型、４２…下型、４４…上型、４６…リリースフィルム、４８…スペーサ、５０…樹脂部、６０…半導体チップ、６０ａ…バンプ、６２…外部接続端子、７０…導電性ボール、７０ａ…銅ボール、７０ｂ…はんだ層、Ａ…空間、Ａ１…隙間、Ｂ…かしめ用開口部、Ｒ…樹脂流入部。

Claims (10)

1. 積層された多層構造の配線パターンであって、前記配線パターンはその一部が垂直方向に屈曲して設けられた層間接続部を備え、上下側の前記配線パターンが前記層間接続部によって相互接続された前記多層構造の配線パターンと、
   前記多層構造の配線パターンの間に充填され、前記配線パターンを一体化する樹脂部とを有することを特徴とする配線基板。
2. 前記配線パターンの前記層間接続部の先端部がはんだを介して他の前記配線パターンに接続されていることを特徴とする請求項１に記載の配線基板。
3. 前記配線パターンの前記層間接続部の先端部が他の前記配線パターンの開口部にはめ込まれてかしめ接続されていることを特徴とする請求項１に記載の配線基板。
4. 前記配線パターンは３層以上の多層配線パターンであって２層以上の前記樹脂部からなる層間絶縁部を有し、前記配線パターンの層間接続部は、２層以上の前記層間絶縁部を貫通して上下側の前記配線パターンを相互接続する積層貫通接続部を含む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配線基板。
5. 請求項１乃至４のいずれか一項の配線基板と、
   前記配線基板の外面の前記配線パターンに接続されて実装された半導体チップとを有することを特徴とする半導体装置。
6. 枠部に繋がる配線パターンを備えたリードフレームを複数用意する工程であって、前記複数のリードフレームは、前記配線パターンの一部が垂直方向に屈曲されて設けられた層間接続部を有する前記リードフレームを含み、
   前記複数のリードフレームを重ねて積層し、上下側の前記リードフレームの配線パターンを前記層間接続部によって接続する工程と、
   トランスファモールド法によって、前記リードフレームの間に樹脂を充填することにより、前記複数のリードフレームを一体化する樹脂部を形成する工程と、
   前記積層されたリードフレームの前記枠部に対応する部分を切断する工程とを有することを特徴とする配線基板の製造方法。
7. 前記層間接続部を有する前記配線パターンを備えたリードフレームは、
   金属薄板を加工することにより、前記枠部に繋がる前記配線パターン形成する工程と、
   前記配線パターンの一部を金型によって加工することにより、前記層間接続部を形成する工程とによって形成されることを特徴とする請求項６に記載の配線基板の製造方法。
8. 前記上下側のリードフレームの配線パターンを層間接続部によって接続する工程において、
   前記層間接続部の先端部をはんだを介して他の前記配線パターンに接続するか、あるいは、前記層間接続部の先端部を他の前記配線パターンの開口部にはめ込んでかしめ接続することを特徴とする請求項６又は７に記載の配線基板の製造方法。
9. 枠部に繋がる配線パターンを備えたリードフレームを複数用意する工程と、
   前記複数のリードフレームの配線パターンの間に導電性ボールを配置した状態で、前記複数のリードフレームを重ねて積層し、上下側の前記リードフレームの前記配線パターンを前記導電性ボールで接続する工程と、
   トランスファモールド法によって、前記リードフレームの間に樹脂を充填することにより、前記複数のリードフレームを一体化する樹脂部を形成する工程と、
   前記積層されたリードフレームの前記枠部に対応する部分を切断する工程とを有することを特徴とする配線基板の製造方法。
10. 前記配線パターンの間に導電性ボールを配置する際に、前記配線パターンに設けられた凹部に前記導電性ボールを接合して配置することを特徴とする請求項９に記載の配線基板の製造方法。

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