JP2013206995A - Method of manufacturing multilayer wiring board - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、半導体パッケージに使用される多層配線基板の製造方法に関し、さらに詳しくは、半導体素子の電極と接合するための半導体素子接続用端子の製造技術に関する。 The present invention relates to a method for manufacturing a multilayer wiring board used in a semiconductor package, and more particularly, to a manufacturing technique of a semiconductor element connection terminal for joining to an electrode of a semiconductor element.
従来、半導体素子が実装される多層配線基板の製造方法のひとつとして、仮基板上に、分離できる状態で所要の配線層と絶縁層を交互に積層形成した後、その多層配線層を仮基板から分離することで多層配線基板を得る方法がある。このような先行技術として特許文献1が知られている。
特許文献1に示す多層配線基板の製造方法について、図6〜図8を参照して説明する。多層配線基板の製造に際しては、図6(a)に示すように、半硬化状態プリプレグ71の表裏両面の配線形成領域に下地層72を積層配置し、さらに下地層72より大きさが一回り大きな金属箔73を重ね合わせた後、これらを加熱・加圧する。これにより、図6(b)に示す仮基板90を製造する。
Conventionally, as one method of manufacturing a multilayer wiring board on which a semiconductor element is mounted, after a required wiring layer and an insulating layer are alternately stacked on a temporary substrate in a separable state, the multilayer wiring layer is removed from the temporary substrate. There is a method of obtaining a multilayer wiring board by separating. Patent Document 1 is known as such a prior art.
The manufacturing method of the multilayer wiring board shown in patent document 1 is demonstrated with reference to FIGS. When manufacturing a multilayer wiring board, as shown in FIG. 6A, a
次いで、図6(c)及び図7(a)に示すように、金属箔73上に配線基板の構成に必要な所要の貴金属めっき層74、第一配線層75、絶縁層76、ビアホール77、配線層78を形成する。以下同様にして絶縁層76、ビアホール77、配線層78からなる配線層を図7(b)に示すように多段に積層する。そして、ソルダーレジスト層79を形成することにより仮基板を有した多層配線基板91を形成する。
Next, as shown in FIG. 6C and FIG. 7A, the required noble
次に、図7(c)に示すように、プリプレグ71と金属箔73が接着している外周領域よりも内側の箇所を破線で示す位置から仮基板91を切断することにより、仮基板91から最外層に金属箔73が密着している多層配線基板92を分離する(図8(a))。次いで、図8(b)に示すように最外層の金属箔73を全面エッチングし、最後に図8(c)に示すように貴金属めっき層74に半田バンプ81を形成する。半田バンプ81は、半導体素子の電極と接合するための半導体素子接続用端子である。これにより、多層配線基板93が完成する。
Next, as shown in FIG. 7C, the
しかしながら、上記した特許文献1では、図8(a)及び(b)に示したように、金属箔73を有した多層配線基板92を分離した後、最外層の金属箔73を全面エッチングする必要がある。そのため、エッチング液に耐性を持つ貴金属めっき層74を金属箔73と第一配線層75との界面に形成しておく必要がある。このことは、工程の増加によるコストアップにつながる。加えて、貴金属めっき層74の影響により第一配線層75と半田バンプ81との間の接続強度が低下する可能性がある。
However, in Patent Document 1 described above, as shown in FIGS. 8A and 8B, after separating the
また、このような可能性を低減するために、金属箔73と第一配線層75との界面に貴金属めっき層74を形成せずに金属箔73を全面エッチングを行う方法も考えられる。しかしながら、この方法では、金属箔73と共に、第一配線層75も同時にエッチングされてしまう可能性がある。そのため、エッチングばらつきにより絶縁層76の最外面から第一配線層75の最外面までの高さのばらつきが大きくなる可能性がある。また、上記のばらつきが大きくなると、その後の工程で形成される半田バンプ81の高さにばらつきが生じ、半導体素子と多層配線基板との間の実装信頼性が低下する可能性がある。
そこで、本発明は、上記のような課題を解決するために創作されたものであり、半導体素子接続用端子を低コスト且つ高品質に製造することを可能とし、結果として半導体素子の実装の信頼性を向上させることが可能な多層配線基板の製造方法を提供することを目的とする。
In order to reduce such a possibility, a method in which the
Therefore, the present invention was created to solve the above-described problems, and enables the semiconductor element connection terminals to be manufactured at low cost and high quality, and as a result, the reliability of mounting the semiconductor elements. An object of the present invention is to provide a method for manufacturing a multilayer wiring board capable of improving the performance.
上記の目的を達成するため、本発明に係る多層配線基板の製造方法は、絶縁層と配線層とが交互に複数積層された多層配線基板の製造方法であって、最外層となる前記配線層の外側の面に第一金属層を形成する工程と、前記第一金属層上に感光性樹脂層を形成する工程と、前記感光性樹脂層をパターニングして、前記最外層の配線層の配線パターンの直上の位置に前記第一金属層を底面とする開口部を形成する工程と、前記開口部内に導電性ボールを配置する工程と、前記導電性ボールを熱処理により溶融して第二金属層を形成する工程と、前記第二金属層を形成した後で前記感光性樹脂層を除去する工程と、前記感光性樹脂を除去した後で、前記第二金属層をマスクに用いて前記第一金属層をエッチングして除去することにより、前記第一金属層と前記第二金属層とからなる端子部を形成する工程と、を含むことを特徴とする。 In order to achieve the above object, a method for manufacturing a multilayer wiring board according to the present invention is a method for manufacturing a multilayer wiring board in which a plurality of insulating layers and wiring layers are alternately stacked, and the wiring layer serving as the outermost layer Forming a first metal layer on the outer surface of the substrate, forming a photosensitive resin layer on the first metal layer, patterning the photosensitive resin layer, and wiring the outermost wiring layer A step of forming an opening having the first metal layer as a bottom surface at a position immediately above the pattern; a step of disposing a conductive ball in the opening; and melting the conductive ball by heat treatment to form a second metal layer Forming the second metal layer, removing the photosensitive resin layer after forming the second metal layer, and after removing the photosensitive resin, using the second metal layer as a mask, The first metal layer is removed by etching the metal layer. Forming a terminal portion composed of the genus layer and the second metal layer, characterized in that it comprises a.
また、上記の多層配線基板の製造方法において、前記第一金属層の厚さは、1μm以上、50μm以下であることを特徴としてもよい。
また、上記の多層配線基板の製造方法において、前記第二金属層の厚さは、1μm以上、50μm以下であることを特徴としてもよい。
また、上記の多層配線基板の製造方法において、前記第一金属層と前記第二金属層の厚さの総和は、2μm以上、50μm以下であることを特徴としてもよい。
In the method for manufacturing a multilayer wiring board, the thickness of the first metal layer may be 1 μm or more and 50 μm or less.
In the method for manufacturing a multilayer wiring board, the second metal layer may have a thickness of 1 μm or more and 50 μm or less.
In the method for manufacturing a multilayer wiring board, the total thickness of the first metal layer and the second metal layer may be 2 μm or more and 50 μm or less.
また、上記の多層配線基板の製造方法において、前記第一金属層は、銅箔からなることを特徴としてもよい。
また、上記の多層配線基板の製造方法において、前記第2金属層は錫、或いは錫合金からなることを特徴としてもよい。
また、上記の多層配線基板の製造方法において、前記錫合金は、錫銀、錫銀銅、錫銅、錫ビスマス、錫鉛の何れか一からなることを特徴としてもよい。
In the method for manufacturing a multilayer wiring board, the first metal layer may be made of a copper foil.
In the method for manufacturing a multilayer wiring board, the second metal layer may be made of tin or a tin alloy.
In the method for manufacturing a multilayer wiring board, the tin alloy may be any one of tin silver, tin silver copper, tin copper, tin bismuth, and tin lead.
本発明によれば、従来の製造方法で行われていた第一金属層の全面エッチング工程、及び、第一金属層の全面エッチングから配線層を保護するための貴金属めっき工程が不要となる。このため、工程を削減することができ、結果として、多層配線基板の製造コストを低減することが可能となる。
また、本発明によれば、第一金属層と第二金属層とで半導体素子接続用端子を構成することができる。第一金属層と第二金属層との間や、第一金属層と配線層との間に貴金属めっき層を配置する必要がない。このため、半導体素子接続用端子と配線層との間の接続強度を高めることができ、結果として半導体素子と多層配線基板間の実装信頼性を向上させることが可能となる。
According to the present invention, the entire etching process of the first metal layer and the noble metal plating process for protecting the wiring layer from the entire etching of the first metal layer, which are performed by the conventional manufacturing method, are not required. For this reason, a process can be reduced and, as a result, it becomes possible to reduce the manufacturing cost of a multilayer wiring board.
Further, according to the present invention, a semiconductor element connecting terminal can be constituted by the first metal layer and the second metal layer. There is no need to arrange a noble metal plating layer between the first metal layer and the second metal layer or between the first metal layer and the wiring layer. For this reason, the connection strength between the semiconductor element connection terminal and the wiring layer can be increased, and as a result, the mounting reliability between the semiconductor element and the multilayer wiring board can be improved.
以下、本発明の実施の形態について、図1〜図5を参照して詳細に説明する。
(実施形態)
図1〜図5は、本発明の実施形態に係る多層配線基板の製造方法を工程順に示す断面図である。この実施形態では、図1(a)に示すように、まず、ガラスクロス、ガラス不織布などに熱硬化性樹脂などの樹脂を含浸させることにより形成されるプリプレグ11を用意する。その際、プリプレグ11は半硬化状態のものを使用する。このプリプレグの厚みとしては、400〜1000μmの範囲が望ましい。次に、プリプレグ11の両面側に、厚さが5〜100μmの金属箔12と、厚さが5〜35μmの第一金属層13とをそれぞれ用意する。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to FIGS.
(Embodiment)
1-5 is sectional drawing which shows the manufacturing method of the multilayer wiring board based on embodiment of this invention in order of a process. In this embodiment, as shown in FIG. 1A, first, a
この場合、金属箔12の大きさはプリプレグ11と同等の大きさであるが、第一金属層13の大きさはプリプレグ11、金属箔12よりも一回り小さい大きさとする。また第一金属層13と金属箔12は、同一種類の金属であることが望ましい。その中でも第一金属層13は、後述するように半導体素子接続用端子として機能するため、電気伝導性に優れる銅箔であることが望ましい。
In this case, the size of the
次に、プリプレグ11の両面側からそれぞれ上から順に第一金属層13、金属箔12を積層する。すなわち第一金属層13は金属箔12上で重なると共に、その外周部はプリプレグ11と接した状態で積層される。図1(a)に示す状態にて両面から真空雰囲気中にて150〜250℃の温度でプレスを行う。その結果、プリプレグ11中の熱硬化性樹脂が硬化することにより、プリプレグ11と金属箔12の全面、プリプレグ11と第一金属層13の外周部がそれぞれ接着される。すなわち図1(b)に示すような仮基板30が形成されることとなる。
Next, the
次に、図示省略するが、仮基板30の両面にめっき用レジストを形成する。このメッキ用レジストは、後述する第一配線層15の配線パターンに対応する所要部に、第一配線層形成用の開口部を有する。このめっき用レジストには、液状またはドライフィルムタイプのレジストが使用される。その後、図1(c)に示すように、第一金属層13をめっきの給電層として、電解めっきにより第一配線層15を形成する。その場合、第一配線層15の材料としては電解銅めっきが望ましい。第一配線層の厚みとしては、10〜20μmが望ましい。
Next, although not shown, a plating resist is formed on both surfaces of the
次いで、図2(a)に示すように、仮基板30の両面に第一配線層15を被覆する絶縁層16を形成する。絶縁層16の材料としては、エポキシ系樹脂、ポリイミド系樹脂などが使用される。絶縁層16の形成方法としては、仮基板30の両面に樹脂フィルムをそれぞれラミネートした後に、樹脂フィルムをプレスしながら80〜130℃の温度で仮硬化、その後160〜200℃のオーブンにて本硬化することにより絶縁層16を得る。絶縁層の厚みとしては、10〜50μmが望ましい。
Next, as shown in FIG. 2A, insulating
次いで、同じく図2(a)に示すように、仮基板30上の第一配線層15を狙って、レーザー加工等により絶縁層16に開口部としてのビアホール17を形成する。前記レーザーの種類としては、CO2レーザー、YAGレーザーが一般的である。またビアホール17の径としては30〜100μmが望ましい。これにより、ビアホール17の底面に第一配線層15を露出させる。その後、例えば、セミアディティブ法等により、ビアホール17の底面及び壁面を含む領域を覆う金属層として、ビア及び配線パターンからなる配線層18を形成する。
Next, as shown in FIG. 2A as well, a via
同様にして図2(b)に示すように、絶縁層16の積層、ビアホール17の形成、配線層18の形成の各工程を所要の多層配線基板を形成するのに必要な回数だけ繰り返し行う。そして、最外層(即ち、最上層)の絶縁層16及び配線層18を覆う、誘電体層としてのソルダーレジスト層19を形成し、これをパターニングする。ソルダーレジスト層19の厚みとしては、10〜30μmが望ましい。パターニングの方法としては、例えば、外部接続用パッド20に対応する位置に開口を有するマスク(図示せず)を利用して露光し、現像することにより、露光されていない部分のソルダーレジストを除去する。これにより、最外層の配線層18の一部を成している外部接続用パッド20が露出するように、開口部19aを形成する。このようにして、仮基板を有した多層配線基板31を形成する。
Similarly, as shown in FIG. 2B, the steps of laminating the insulating
次いで、図3(a)に示すように、多層配線基板31の金属箔12の周縁に対応する部分を破線に沿って切断する。これにより、金属箔12と第一金属層13とが単に接触する多層配線形成領域が得られ、金属箔12と第一金属層13とを容易に分離することができる。これによって、仮基板30の両面側から、図3(b)に示すように第一金属層13とその上に形成された多層配線層とを有した多層配線基板32がそれぞれ得られる。
その後に、図4(a)に示すように、仮基板30の第一金属層13上に感光性樹脂層51を形成する。その際使用するレジストはめっき耐性を有するレジストであり、液状、またはドライフィルムタイプのレジストが使用される。上記ドライフィルムレジストの厚みとしては、10〜50μmが望ましい。
Next, as shown in FIG. 3A, a portion corresponding to the periphery of the
Thereafter, as shown in FIG. 4A, a
次に、図4(b)に示すように、感光性樹脂層51をパターニングして開口部52を形成する。ここでは、感光性樹脂層51の、第一配線層15(配線層18)の配線パターンに対応する位置に、開口部52を形成する。このパターニングの方法としては、前述と同様、例えば、開口部52に対応する位置に開口を有するマスク(図示せず)を利用して露光、現像することにより、露光された部分の感光性樹脂層51を除去する。これにより、第一金属層13が露出するように、開口部52を形成する。この開口部52の開口径としては、50〜150μmが望ましい。
Next, as shown in FIG. 4B, the
次に、図4(c)に示すように、開口部52に導電性ボール搭載機により導電性ボール53を実装する。その後リフロー等の熱処理により導電性ボール53を溶融させ、第二金属層54を形成する。この場合、導電性ボール53の材料としては、錫、或いは錫銀、錫銀銅、錫銅、錫ビスマス、錫鉛等の錫合金が挙げられる。また、導電性ボール53のボール径としては、40〜100μmが望ましい。その後、図5(a)に示すように、感光性樹脂層51を除去する。
Next, as shown in FIG. 4C, the
最後に、第二金属層54の直下に位置する箇所の第一金属層13を除いて、他の箇所の第一金属層13を除去する。第一金属層13を選択的に除去する方法としては、第二金属層54をエッチングマスクとして、アルカリエッチャント液などを用いて第一金属層13をウェットエッチングする方法が挙げられる。その結果、図5(b)に示すように、第一金属層13と第二金属層54からなる半導体素子接続用端子55が形成される。以上の工程を経て、半導体素子接続用端子55を有した多層配線基板33が完成する。
Finally, except for the
なお、本発明の実施形態において、第一金属層13の厚さは1〜50μmであることが好ましい。その理由は、第一金属層13の厚さが1μm以下であると金属箔メーカーからの材料調達が非常に困難となり、且つ仮基板の製造の際に金属箔のハンドリングが非常に困難となるからである。また第一金属層13の厚さが50μmを超えると第二金属層54を加えた厚さの総和は50μmを超えることとなる。その結果、多層配線基板上に半導体素子を実装した際に、半導体素子と多層配線基板とのギャップが大きくなり、そのためアンダーフィルボイドが発生しやすくなり、結果として半導体素子の実装の信頼性が低下することとなるからである。
In the embodiment of the present invention, the thickness of the
また、本発明の実施形態において、第二金属層54の厚さは1〜50μmであることが好ましい。その理由は、第二金属層54の厚さが1μm以下であると半導体素子の電極と第二金属層54との濡れ性が低下し、半導体素子の電極との接続が不安定となる。その結果、半導体素子の実装の信頼性が低下することとなるからである。また第二金属層54の厚さが50μmを超えると第一金属層を加えた厚さの総和は50μmを超えることとなる。その結果、多層配線基板上に半導体素子を実装した際に、半導体素子と多層配線基板とのギャップが大きくなり、そのためアンダーフィルボイドが発生しやすくなり、結果として半導体素子の実装の信頼性が低下することとなるからである。
In the embodiment of the present invention, the thickness of the
また、本発明の実施形態において、第一金属層13と第二金属層54の厚さの総和は2〜50μmであるが好ましい。その理由は、第一金属層13と第二金属層54の厚さの総和が2μm以下であると、金属箔メーカーからの材料調達が非常に困難となり、且つ仮基板の製造の際に金属箔のハンドリングが非常に困難となるからである。加えて、半導体素子の電極と第二金属層54との濡れ性が低下し、半導体素子の電極との接続が不安定となり、結果として半導体素子の実装の信頼性が低下することとなるからである。また第一金属層13と第二金属層54の厚さの総和が50μm超えると、多層配線基板上に半導体素子を実装した際に、半導体素子と多層配線基板とのギャップが大きくなり、そのためアンダーフィルボイドが発生しやすくなり、結果として半導体素子の実装の信頼性が低下することとなるからである。
In the embodiment of the present invention, the total thickness of the
(実施形態の効果)
本発明の実施形態によれば、従来の製造方法で行われていた第一金属層の全面エッチング工程や、第一金属層の全面エッチングから配線層を保護するための貴金属めっき工程が不要となる。このため、工程を削減することができ、結果として、多層配線基板の製造コストを低減することが可能となる。
(Effect of embodiment)
According to the embodiment of the present invention, the entire etching process of the first metal layer and the noble metal plating process for protecting the wiring layer from the entire etching of the first metal layer, which are performed by the conventional manufacturing method, are not required. . For this reason, a process can be reduced and, as a result, it becomes possible to reduce the manufacturing cost of a multilayer wiring board.
また、本発明の実施形態によれば、図5(b)に示したように、第一金属層13と第二金属層54とで半導体素子接続用端子55を構成することができる。第一金属層13と第二金属層54との間や、第一金属層13と第一配線層15との間に貴金属めっき層を配置する必要がない。このため、半導体素子接続用端子55と第一配線層15との間の接続強度を高めることができ、結果として半導体素子と多層配線基板間の実装信頼性を大きく向上させることが可能となる。
Further, according to the embodiment of the present invention, as shown in FIG. 5B, the
また、本発明の実施形態によれば、図4(c)において、体積のばらつきの小さい導電性ボール53を用いることにより、より厚さばらつきの少ない第二金属層54を形成することが可能である。これにより、より高さばらつきの小さい半導体素子接続用端子55を形成することが可能となり、最終的に、半導体素子と多層配線基板間の接続信頼性を大きく向上させることが可能となる。
Further, according to the embodiment of the present invention, it is possible to form the
本発明の多層配線基板は、半導体素子と多層配線基板間の接続信頼性を向上させる。このような特徴を有する多層配線基板は、例えば、MPU、チップセット、メモリー等を含む半導体パッケージとして広く適用することができる。 The multilayer wiring board of the present invention improves the connection reliability between the semiconductor element and the multilayer wiring board. The multilayer wiring board having such characteristics can be widely applied as a semiconductor package including, for example, an MPU, a chip set, a memory, and the like.
11 プリプレグ
12 金属箔
13 第一金属層
14 貴金属めっき層
15 第一配線層
16 絶縁層
17 ビアホール
18 配線層
19 ソルダーレジスト層
20 外部接続用パッド
30 仮基板
31 (仮基板を有する)多層配線基板
32 (仮基板から分離した後の第一金属層を有する)多層配線基板
33 (半導体素子接続用端子を有する)多層配線基板
51 感光性樹脂層
52 開口部
53 導電性ボール
54 第二金属層
55 半導体素子接続用端子(端子部)
DESCRIPTION OF
Claims (7)
最外層となる前記配線層の外側の面に第一金属層を形成する工程と、
前記第一金属層上に感光性樹脂層を形成する工程と、
前記感光性樹脂層をパターニングして、前記最外層の配線層の配線パターンの直上の位置に前記第一金属層を底面とする開口部を形成する工程と、
前記開口部内に導電性ボールを配置する工程と、
前記導電性ボールを熱処理により溶融して第二金属層を形成する工程と、
前記第二金属層を形成した後で前記感光性樹脂層を除去する工程と、
前記感光性樹脂を除去した後で、前記第二金属層をマスクに用いて前記第一金属層をエッチングして除去することにより、前記第一金属層と前記第二金属層とからなる端子部を形成する工程と、を含むことを特徴とする多層配線基板の製造方法。 A method of manufacturing a multilayer wiring board in which a plurality of insulating layers and wiring layers are alternately laminated,
Forming a first metal layer on the outer surface of the wiring layer to be the outermost layer;
Forming a photosensitive resin layer on the first metal layer;
Patterning the photosensitive resin layer, and forming an opening having the first metal layer as a bottom surface at a position immediately above the wiring pattern of the outermost wiring layer;
Placing a conductive ball in the opening;
Melting the conductive ball by heat treatment to form a second metal layer;
Removing the photosensitive resin layer after forming the second metal layer;
After removing the photosensitive resin, the first metal layer and the second metal layer are removed by etching and removing the first metal layer using the second metal layer as a mask. And a step of forming the multilayer wiring board.
The method for manufacturing a multilayer wiring board according to claim 6, wherein the tin alloy is made of any one of tin silver, tin silver copper, tin copper, tin bismuth, and tin lead.
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