JP2012015198A - Wiring board and manufacturing method of the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、配線基板およびその製造方法に関し、より詳細には例えば半導体集積回路素子等の半導体素子をフリップチップ接続により搭載するのに好適な配線基板およびその製造方法に関する。 The present invention relates to a wiring board and a manufacturing method thereof, and more particularly to a wiring board suitable for mounting a semiconductor element such as a semiconductor integrated circuit element by flip chip connection and a manufacturing method thereof.
従来から半導体集積回路素子として、多数の電極端子をその一方の主面の外周に沿って配設した、いわゆるペリフェラル型の半導体集積回路素子がある。このようなペリフェラル型の半導体集積回路素子を配線基板に搭載する方法として、フリップチップ接続により接続する方法がある。フリップチップ接続とは、配線基板に設けた配線導体の一部を半導体集積回路素子の電極端子に接続される半導体素子接続パッドとして半導体集積回路素子の電極端子の配置に対応した並びに露出させ、この半導体素子接続パッドと前記半導体集積回路素子の電極端子とを対向させ、これらを例えば半田バンプを介して電気的に接続する方法である。 2. Description of the Related Art Conventionally, as a semiconductor integrated circuit element, there is a so-called peripheral type semiconductor integrated circuit element in which a large number of electrode terminals are arranged along the outer periphery of one main surface. As a method of mounting such a peripheral type semiconductor integrated circuit element on a wiring board, there is a method of connecting by flip chip connection. In flip chip connection, a part of the wiring conductor provided on the wiring board is exposed as a semiconductor element connection pad connected to the electrode terminal of the semiconductor integrated circuit element, corresponding to the arrangement of the electrode terminal of the semiconductor integrated circuit element. In this method, the semiconductor element connection pad and the electrode terminal of the semiconductor integrated circuit element are opposed to each other, and these are electrically connected through, for example, solder bumps.
図9は、ペリフェラル型の半導体集積回路素子Sと、この半導体集積回路素子Sをフリップチップ接続により搭載する従来の配線基板20を示す概略断面図である。また図10は、図9に示す配線基板20の半田バンプ15を除く上面図である。
FIG. 9 is a schematic cross-sectional view showing a peripheral type semiconductor integrated circuit element S and a
図9および図10に示すように、従来の配線基板20は、絶縁基板11の上面に多数の帯状の配線導体12を有している。さらに絶縁基板11の上面には、帯状の配線導体12の一部を半導体集積回路素子Sの電極端子Tの配置に対応して細い短冊状に多数並んで露出させる開口部13aを有するソルダーレジスト層13が被着されている。帯状の配線導体12においてソルダーレジスト層13から露出する細い短冊状の部分は、半導体集積回路素子Sの電極端子Tに電気的に接続される半導体素子接続パッド14を形成している。さらに、各半導体素子接続パッド14上には、半田バンプ15が溶着されている。そして、半導体集積回路素子Sの電極端子Tと半導体素子接続パッド14とを対向させ、これらを半田バンプ15を介して接続することにより半導体集積回路素子Sが配線基板20上にフリップチップ接続される。
As shown in FIGS. 9 and 10, the
ところで、このようなフリップチップ接続に用いられる配線基板20おいては、半導体集積回路素子Sの電極端子Tと半導体素子接続パッド14との半田バンプ15を介した接続を容易なものとするために、通常、半導体素子接続パッド14上の所定位置に半田バンプ15を予め溶着させておく。半導体素子接続パッド14上に半田バンプ15を溶着するには、半導体素子接続パッド14の全面に半田ペーストを塗布した後、その半田ペースト中の半田を加熱溶融させて所定位置に凝集させる方法が採用されている。このとき、半導体素子接続パッド14における半田バンプ15が形成される位置の幅を他の部分よりも広く形成しておく。すると、半導体素子接続パッド14上に塗布した半田ペースト中の半田を加熱溶融させる際に、溶融した半田がその表面張力の影響により半導体素子接続パッド14の幅の広い部分に集まってきて、半導体素子接続パッド14の所定の位置に半田バンプ15を溶着することができる。
By the way, in the
しかしながら、この従来の配線基板によると、半導体素子接続パッド14における所定の位置に半田バンプ15を形成するために、半導体素子接続パッド14の幅を部分的に広げている。その結果、半導体素子接続パッド14のピッチがその分広くなり、半導体素子接続パッド14のファインピッチ化が困難であるという問題がある。
However, according to this conventional wiring substrate, in order to form the
本発明の課題は、半導体素子を搭載する配線基板において、絶縁基板の上面に配設された複数の短冊状の半導体素子接続パッドの幅を部分的に広げることなく短冊状の半導体素子接続パッドの上面に半田バンプを形成することにより、半導体素子接続パッドのファインピッチ化を実現することが可能な配線基板およびその製造方法を提供することにある。 SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a wiring board on which a semiconductor element is mounted. It is an object of the present invention to provide a wiring board capable of realizing fine pitch of semiconductor element connection pads by forming solder bumps on the upper surface and a method for manufacturing the same.
本発明の配線基板は、絶縁基板の上面に短冊状の半導体素子接続パッドを有するとともに半導体素子接続パッド上に半田を溶融および凝集させて半田バンプを形成して成る配線基板であって、半導体素子接続パッドは、半田バンプが形成された位置の上面に凹部が形成されているとともに、凹部を中心に凝集させた半田により半田バンプが形成されていることを特徴とするものである。 A wiring board according to the present invention is a wiring board having a strip-shaped semiconductor element connection pad on the upper surface of an insulating substrate and forming solder bumps by melting and aggregating solder on the semiconductor element connection pad. The connection pad is characterized in that a concave portion is formed on the upper surface of the position where the solder bump is formed, and the solder bump is formed by solder aggregated around the concave portion.
また本発明の配線基板の製造方法は、絶縁基板の上面に形成された短冊状の半導体素子接続パッドに半田を付着させるとともに半田を溶融および凝集させて半田バンプを形成する配線基板の製造方法であって、半導体素子接続パッドの半田バンプが形成される位置の上面に凹部を形成しておくとともに、凹部を中心に半田を凝集させることにより半田バンプを形成することを特徴とするものである。 The wiring board manufacturing method of the present invention is a wiring board manufacturing method in which solder is attached to a strip-shaped semiconductor element connection pad formed on the upper surface of an insulating substrate, and solder is melted and aggregated to form solder bumps. A recess is formed on the upper surface of the semiconductor element connection pad where the solder bump is formed, and the solder bump is formed by aggregating the solder around the recess.
本発明の配線基板によれば、半導体素子接続パッドにおける半田バンプが形成される上面に凹部が形成されているとともに、その凹部を中心に凝集させた半田により半田バンプが形成されていることから、半導体素子接続パッドの幅を部分的に広げることなく、半田バンプが所定の位置に形成されている。したがって、半導体素子接続パッドをファインピッチで配置することができる。 According to the wiring board of the present invention, the recess is formed on the upper surface of the semiconductor element connection pad where the solder bump is formed, and the solder bump is formed by the solder aggregated around the recess. Solder bumps are formed at predetermined positions without partially increasing the width of the semiconductor element connection pads. Therefore, the semiconductor element connection pads can be arranged at a fine pitch.
また、本発明の配線基板の製造方法によれば、半導体素子接続パッドにおける半田バンプが形成される上面に凹部を形成するとともに、その凹部を中心に半田を凝集させることにより半田バンプを形成することから、半導体素子接続パッドの幅を部分的に広げることなく、半田バンプを所定の位置に形成できる。したがって、半導体素子接続パッドをファインピッチで配置した配線基板を提供することができる。 Further, according to the method for manufacturing a wiring board of the present invention, the recess is formed on the upper surface of the semiconductor element connection pad where the solder bump is formed, and the solder bump is formed by aggregating the solder around the recess. Thus, the solder bumps can be formed at predetermined positions without partially increasing the width of the semiconductor element connection pads. Therefore, it is possible to provide a wiring board in which semiconductor element connection pads are arranged at a fine pitch.
以下に本発明にかかる配線基板およびその製造方法について添付の図面を参照して詳細に説明する。 Hereinafter, a wiring board and a manufacturing method thereof according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
図1は、本発明の配線基板の実施形態の一例を示す概略断面図である。図2は、図1に示す配線基板の半田バンプ5を除いた上面図である。
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing an example of an embodiment of a wiring board according to the present invention. FIG. 2 is a top view of the wiring board shown in FIG. 1 with the
図1および図2に示すように、本例の配線基板10は、絶縁基板1の上面に多数の帯状の配線導体2を有している。さらに絶縁基板1の上面には、帯状の配線導体2の一部を露出させる開口部3aを有するソルダーレジスト層3が被着されている。
As shown in FIGS. 1 and 2, the
絶縁基板1は、例えばエポキシ樹脂やビスマレイミドトリアジン樹脂等の熱硬化性樹脂を含む樹脂系の電気絶縁材料から成る。配線導体2は、例えば銅箔や銅めっき層から成る。ソルダーレジスト層3は、エポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂を含む樹脂系の電気絶縁材料から成る。
The
配線導体2においてソルダーレジスト層3の開口部3aから露出した部位は、半導体集積回路素子Sの電極端子Tに接続される半導体素子接続パッド4を形成している。この半導体素子接続パッド4は、半導体集積回路素子Sの電極端子Tの配置に対応して細長い短冊状に多数並んで配設されている。半導体素子接続パッド4は、その厚みが例えば5〜30μm程度、その幅が5〜250μm程度、その長さが100〜400μm程度である。
A portion of the
さらに、各半導体素子接続パッド4における半導体集積回路素子Sの電極端子Tに対応する位置には半田バンプ5が溶着されている。半田バンプ5は、半導体集積回路素子Sの電極端子Tと半導体素子接続パット4とを接続するための接続部材であり、例えば錫を含有する低融点の半田を半導体素子接続パッド4上に溶融させるとともに半導体集積回路素子Sの電極端子Tに対応する位置に凝集させることにより形成されている。
Further,
そして、半導体集積回路素子Sの電極端子Tと半田バンプ5とを当接させ、半田バンプ5を溶融させた後、冷却固化させることにより半導体集積回路素子Sが配線基板10にフリップチップ接続される。
Then, the electrode terminal T of the semiconductor integrated circuit element S and the
なお、本例の配線基板10においては、半田バンプ5が形成された位置の半導体素子接続パッド4の上面に凹部4aが形成されている。そして、この凹部4aを中心に凝集させた半田により半田バンプ5が形成されており、そのことが重要である。本例の配線基板10においては、半導体素子接続パッド4の上面に凹部4aが形成されており、この凹部4aを中心に凝集させた半田により半田バンプ5が形成されていることから、半導体素子接続パッド4の幅を部分的に広げることなく、半田バンプ5が所定の位置に形成されている。したがって、半導体素子接続パッド4をファインピッチで配置することができる。
In the
なお、凹部4aの幅Wが5μm未満である場合、凹部4aを中心とした半田の凝集が良好に起こらずに所定の位置に十分な大きさの半田バンプ5を形成することができなくなる危険性が大きくなり、250μmを超えると、凹部4aを中心にして形成される半田バンプ5の高さが低いものとなってしまう危険性が大きくなる。したがって、凹部4aの幅Wは、5〜250μmの範囲であることが好ましい。また、凹部4aの深さDが1μm未満である場合、凹部4aを中心とした半田の凝集が良好に起こらずに所定の位置に十分な大きさの半田バンプ5を形成することができなくなる危険性が大きくなる。したがって、凹部4aの深さDは、1μm以上であることが好ましい。ただし、凹部4aにおける半導体素子接続パット4の厚みが2μm未満となると、半田バンプ5を介した半導体素子接続パッド4と半導体素子Sの電極Tとの接続信頼性が低くなる。したがって、凹部4aにおける半導体素子接続パッド4の厚みは、2μm以上となるようにすることが好ましい。
If the width W of the
次に、上述した配線基板10を本発明の製造方法に従って製造する場合の実施形態の一例を説明する。
Next, an example of an embodiment in the case where the above-described
まず、図3に示すように、絶縁基板1の上面に帯状の配線導体2を多数並べて形成する。配線導体2は、例えば厚みが5〜30μm程度、幅が5〜250μm程度、ピッチが20〜400μm程度である。このような配線導体2は、銅箔や銅めっき層から成り、周知のサブトラクティブ法やセミアディティブ法等のパターン形成法を用いることにより形成される。なお、この配線導体2は半導体素子接続パッド4となる部分を含んでいる。
First, as shown in FIG. 3, a large number of strip-
次に、図4に示すように、配線導体2の半導体素子接続パッド4となる部分における半田バンプ5が形成される位置の上面に凹部4aを形成する。凹部4aは、その幅Wが5〜250μm程度、その深さDが1〜15μm程度である。このような凹部4aは、配線導体2における凹部4aと成る部分をエッチングやブラスト、レーザ加工等により選択的に除去することにより形成される。
Next, as shown in FIG. 4, a
次に、図5に示すように、絶縁基板1および配線導体2の上に、半導体素子接続パッド4を露出させる開口部3aを有するソルダーレジスト層3を被着形成する。このようなソルダーレジスト層3は、感光性を有する未硬化の熱硬化性樹脂層を絶縁基板1および配線導体2の全体を覆うように被着するとともに、その感光性を有する未硬化の熱硬化性樹脂層を所定のパターンに露光および現像した後、熱硬化させることにより形成される。
Next, as shown in FIG. 5, a solder resist
次に、図6に示すように、ソルダーレジスト層3の開口部3aから露出する半導体素子接続パッド4上の全面に半田ペースト5Pを印刷塗布する。半田ペースト5Pの印刷には周知のスクリーン印刷法を用いればよい。
Next, as shown in FIG. 6, a
次に、図7に示すように、半田ペースト5P中の半田を溶融させるとともにその表面張力により凹部4aを中心にして凝集させて半田バンプ5を形成する。このとき、半導体素子接続パッド4には、半田バンプ5が形成される位置の上面に凹部4aが形成されていることから、溶融した半田がその表面張力により凹部4aを中心にして集まってくるので、半導体素子接続パッド4の所定の位置に半田バンプ5を正確に形成することができる。したがって、本例の配線基板の製造方法によれば、半導体素子接続パッド4の幅を部分的に広げることなく、半導体素子接続パッド4がファインピッチで配置された配線基板10を提供することができる。
Next, as shown in FIG. 7, the solder in the
なお、凹部4aの幅Wが5μm未満である場合、凹部4aを中心とした半田の凝集が良好に起こらずに所定の位置に十分な大きさの半田バンプ5を形成することができなくなる危険性が大きくなり、250μmを超えると、凹部4aを中心にして形成される半田バンプ5の高さが低いものとなってしまう危険性が大きくなる。したがって、凹部4aの幅Wは、5〜250μmの範囲であることが好ましい。また、凹部4aの深さDが1μm未満である場合、凹部4aを中心とした半田の凝集が良好に起こらずに所定の位置に十分な大きさの半田バンプ5を形成することができなくなる危険性が大きくなる。したがって、凹部4aの深さDは、1μm以上であることが好ましい。ただし、凹部4aにおける半導体素子接続パット4の厚みが2μm未満となると、半田バンプ5を介した半導体素子接続パッド4と半導体素子Sの電極Tとの接続信頼性が低くなる。したがって、凹部4aにおける半導体素子接続パッド4の厚みは、2μm以上となるようにすることが好ましい。
If the width W of the
かくして、本発明の配線基板およびその製造方法によれば、絶縁基板の上面に配設された複数の短冊状の半導体素子接続パッドの幅を部分的に広げることなく短冊状の半導体素子接続パッドの上面に半田バンプを形成することにより、半導体素子接続パッドのファインピッチ化を実現することが可能な配線基板およびその製造方法を提供することができる。なお、本発明は上述の実施形態の一例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲であれば種々の変更は可能である。例えば上述の実施形態の一例では、半導体素子接続パッド4を横切るようにして凹部4aを形成したが、図8に示すように、半導体素子接続パッド4の幅の中央部のみに凹部4aを形成してもよい。さらに、上述の実施形態の一例では、半導体素子接続パッド4の上面に半田ペースト5Pを印刷塗布した後、半田ペースト5P中の半田を溶融させることにより半田バンプ5を形成したが、半導体素子接続パッド4の表面に半田めっきを施した後、その半田めっきを溶融させることにより半田バンプ5を形成するようにしても良い。
Thus, according to the wiring board and the manufacturing method thereof of the present invention, the strip-shaped semiconductor element connection pads can be formed without partially increasing the width of the plurality of strip-shaped semiconductor element connection pads disposed on the upper surface of the insulating substrate. By forming solder bumps on the upper surface, it is possible to provide a wiring board capable of realizing a fine pitch of the semiconductor element connection pads and a manufacturing method thereof. In addition, this invention is not limited to an example of above-mentioned embodiment, A various change is possible if it is a range which does not deviate from the summary of this invention. For example, in the example of the embodiment described above, the
1:絶縁基板
4:半導体素子接続パッド
4a:凹部
5:半田バンプ
1: Insulating substrate 4: Semiconductor
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