JP2014195124A - 部品内蔵配線板の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】半導体チップ接続の信頼性および配線板としての機能性を保全した上で、低コストで製造が可能な部品内蔵配線板を製造する方法を提供すること。
【解決手段】第１の絶縁板上の金属箔をパターニングして、複数のランド領域を含む配線パターンを形成し、複数のランド領域に連続する第１の絶縁板上の一面にまとめてベタに、少なくともすずを含むはんだのペーストを印刷、付着させ、第１の絶縁板を加熱してペーストに含有されたはんだを溶融し、はんだが複数のランド領域上の濡れ性により複数のランド領域上へ移動し凝集、再凝固することを利用して、複数のランド領域上にのみすず含有金属皮膜を形成し、すず含有金属皮膜に対して、半導体チップ部品の複数の金バンプを当接させ半導体チップ部品をフリップ接続し、別の絶縁板である第２の絶縁板中に半導体チップ部品を埋め込むように第１の絶縁板に積層状に第２の絶縁板を一体化する。
【選択図】図２Ｂ

Description

本発明は、絶縁板中に部品が埋設された部品内蔵配線板を製造する方法に係り、特に、半導体チップが埋設された部品内蔵配線板を製造する方法に関する。

半導体チップが埋設された部品内蔵配線板の例として、下記特開２００３−１９７８４９号公報に記載のものがある。半導体チップ（ベアチップ）を埋設するには、この開示にあるようにフリップ接続を用いることができる。

フリップ接続は、例えば、半導体チップ上に形成された端子パッド上にさらにＡｕ（金）バンプを形成し、これを接着剤（アンダーフィル樹脂）を介して配線板上に形成された配線パターンに圧接することでなすことができる。ここで考慮点は、Ａｕバンプと配線パターンとの低抵抗接続およびその接続信頼性の確保である。このため配線パターン表面には高い洗浄度が求められ、よく行われる方法として、配線パターンの表層にもＡｕ（金）めっき層（比較的薄い）を形成しておく。

または、フリップ接続は、表層にＡｕめっき層（上記のものより厚い）の形成された配線パターン上に、Ａｕバンプの形設された端子パッドを有する半導体チップを当接させ、さらに熱および超音波を加えてＡｕ−Ａｕの金属接合部位を形成するようにして行う方法もある。金属接合部位を形成することで機械的に堅牢な接続が可能である。

いずれの場合も、一般に、配線板の主面上に半導体チップをフリップ接続する場合には、あらかじめ配線パターンのうち接続に供する部位のみを残してはんだレジストのような保護層を形成し、そのあと、接続に供する部位にＡｕめっき層を形成している。これにより、安価とは言えないＡｕめっきを最小限の面積に留めて施すことができる。

半導体チップを配線板中に埋設する場合であって、これをフリップ接続する場合には、上記のような主面上への半導体チップのフリップ接続とはいくつか事情が異なってくる。まず、はんだレジストが内層の絶縁層の一部になってしまうことの影響である。一般的に、はんだレジストと配線板で使用される絶縁板材料との密着性は、絶縁板材料同士のそれほどには強くない。そこで、内層としてのはんだレジストを省略した構成を採用すると、Ａｕめっきを広い面積で施すことになってしまい製造コストに影響する。Ａｕめっき層と絶縁板材料との接着性も強いとは言えず、この点でも課題が残る。

特開２００３−１９７８４９号公報

本発明は、上記した事情を考慮してなされたもので、絶縁板中に半導体チップが埋設された部品内蔵配線板を製造する方法において、半導体チップ接続の信頼性および配線板としての機能性を保全した上で、低コストで製造が可能な部品内蔵配線板を製造する方法を提供することを目的とする。

上記の課題を解決するため、本発明の一態様である部品内蔵配線板の製造方法は、第１の絶縁板上に積層された金属箔をパターニングして、複数のランド領域を含む配線パターンを、該複数のランド領域どうしの間に前記第１の絶縁板の露出面が現れるように形成する工程と、前記複数のランド領域上を含めて該複数のランド領域に連続する前記第１の絶縁板の前記露出面上の一面にまとめてベタに、少なくともすずを含むはんだのペーストを印刷、付着させる工程と、前記ペーストが印刷、付着された前記第１の絶縁板を加熱して該ペーストに含有された前記はんだを溶融し、溶融された該はんだが、前記複数のランド領域上の濡れ性により前記複数のランド領域上へ移動し凝集、再凝固することを利用して、前記複数のランド領域上にのみすず含有金属皮膜を形成する工程と、前記複数のランド領域の前記すず含有金属皮膜に対して、複数の金バンプが形設されている半導体チップ部品の該複数の金バンプを当接させ該半導体チップ部品を前記第１の絶縁板上にフリップ接続する工程と、前記第１の絶縁板とは別の絶縁板である第２の絶縁板中に、前記第１の絶縁板上にフリップ接続された前記半導体チップ部品を埋め込むように、前記第１の絶縁板に積層状に前記第２の絶縁板を一体化する工程とを具備する。

すなわち、半導体チップ部品をその金バンプを介して配線板のランド上に信頼性高く接続するため、ランド表層にはすずが含有される金属の皮膜が形成され、加えて金バンプは絶縁物により封止される。皮膜は、ランド表層を除いては形成されない。したがって、金バンプとの接続のため金めっきを必要とせず低コストである。また、内層となるようなはんだレジストを省略し得るので、絶縁層との密着性が問題となることもない。よって、半導体チップ接続の信頼性および配線板としての機能性を保全した上で、低コストで製造が可能な部品内蔵配線板の製造方法を提供できる。

本発明によれば、半導体チップ接続の信頼性および配線板としての機能性を保全した上で、低コストで製造が可能な部品内蔵配線板の製造方法を提供するができる。

本発明の一実施形態に係る部品内蔵配線板の製造方法によるその構成を模式的に示す断面図。 図１に示した部品内蔵配線板の製造過程の一部を断面（一部平面）で模式的に示す工程図。 図２Ａの続図であって、図１に示した部品内蔵配線板の製造過程の一部を断面（一部平面）で模式的に示す工程図。 図２Ｂの続図であって、図１に示した部品内蔵配線板の製造過程の一部を断面で模式的に示す工程図。 図２Ａから図２Ｃで示した工程に代えて代用され得る変形例の主要な過程を断面で模式的に示す工程図。 図１に示した部品内蔵配線板の製造過程の別の一部を断面で模式的に示す工程図。 図１に示した部品内蔵配線板の製造過程のさらに別の一部を断面で模式的に示す工程図。 本発明の別の実施形態に係る部品内蔵配線板の製造方法によるその構成を模式的に示す断面図。 本発明のさらに別の実施形態に係る部品内蔵配線板の製造方法によるその構成を模式的に示す断面図。 なお、以下の説明においては、各図を説明するときに上記とは異なる説明がされる場合があるが、その場合には上記の説明を準用して読み替えるものとする。

本発明の実施態様として、前記半導体チップ部品が前記前記第１の絶縁板上にフリップ接続された後、前記第１の絶縁板に積層状に前記第２の絶縁板を一体化する前に、該半導体チップ部品と前記第１の絶縁板との間に液状の樹脂を注入して該樹脂を加熱し硬化させる工程をさらに具備する、とすることができる。このようなアンダーフィルの樹脂を設けることで、半導体チップと配線パターンとの接続の信頼性向上を図ることができる。

また、実施態様として、前記第１の絶縁板に積層状に前記第２の絶縁板を一体化する前記工程が、前記半導体チップ部品と前記第１の絶縁板との間に前記第２の絶縁板を構成する材料の一部が加熱により流動して入り込み該半導体チップ部品と該第１の絶縁板との間を満たすようになされる、とすることができる。この場合、半導体チップと第１の絶縁層との間に、別途、アンダーフィル樹脂を設けるに及ばないので、製造が効率的になる。半導体チップと配線パターンとの接続の信頼性も確保できる。

また、実施態様として、前記半導体チップ部品が前記前記第１の絶縁板上にフリップ接続された後、前記第１の絶縁板に積層状に前記第２の絶縁板を一体化する前に、前記配線パターンのうちの前記すず含有金属皮膜が形成されていない領域の表面を粗化する工程をさらに具備する、とすることができる。このような表面の粗化により、配線パターンと第２の絶縁層との密着性、接着性がより増し、構造的な信頼性の向上を図ることができる。

また、実施態様として、前記配線パターンの前記複数のランド領域上にのみすず含有金属皮膜を形成した後、前記半導体チップ部品を前記前記第１の絶縁板上にフリップ接続する前に、前記配線パターンのうちの前記すず含有金属皮膜が形成されていない領域の表面を粗化する工程をさらに具備する、とすることができる。このような配線パターンの表面粗化により、樹脂がある場合にはそれとの密着性も向上し好ましい。または、前記半導体チップ部品と前記第１の絶縁板との間に液状の樹脂を注入して該樹脂を加熱し硬化させた後、前記第１の絶縁板に積層状に前記第２の絶縁板を一体化する前に、前記配線パターンのうちの該樹脂に覆われていない領域の表面を粗化する工程をさらに具備する、とすることもできる。これは、製造途上において、半導体チップおよびアンダーフィル樹脂を設けた後に配線パターンの表面を粗化した場合である。この場合、粗化の処理が、配線パターンと第２の絶縁層との積層直前になされるので、積層時において粗化状態が保持されやすく好ましい。

また、実施態様として、前記半導体チップ部品を前記前記第１の絶縁板上にフリップ接続する前記工程が、前記複数の金バンプと前記複数のランド領域の前記すず含有金属皮膜との当接部分にＳｎ-Ａｕ金属間化合物が形成されるようになされる、とすることができる。このような金属間化合物は、金バンプを伴っている半導体チップの、配線パターンへの例えば、熱および超音波を伴うフリップ接続工程により形成され得る。金属間化合物が形成されることで、より強固な接続状態になる。

以上を踏まえ、以下では本発明の実施形態を図面を参照しながら説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る部品内蔵配線板の構成を模式的に示す断面図である。図１に示すように、この部品内蔵配線板は、絶縁層１１（第１の絶縁層）、同１２、同１３、同１４、同１５（１２、１３、１４、１５で第２の絶縁層）、配線層２１（第２の配線パターン）、同２２（第１の配線パターン）、同２３、同２４、同２５、同２６（＝合計６層）、層間接続体３１、同３２、同３４、同３５、スルーホール導電体３３、半導体チップ部品４１（半導体チップ）、導電性バンプ４２、アンダーフィル樹脂５１（樹脂部）を有する。

半導体チップ部品４１は、フリップ接続により導電性バンプ４２を介して内層の配線層２２に電気的、機械的に接続されている。この接続のため、半導体チップ部品４１が有する端子パッド（不図示）上にあらかじめ導電性バンプ４２が形設され、この導電性バンプ４２に位置を合わせて配線層２２には、部品接続用のランド（表層として皮膜２２ｂを含む）がパターン形成されている。導電性バンプ４２は、材質として例えば金（Ａｕ）であり、あらかじめ端子パッド上にスタッド状に形成されたものである。半導体チップ部品４１と配線層２２および絶縁層１１との間には、フリップ接続部分の機械的および化学的な保護のためアンダーフィル樹脂５１が満たされている。

配線層２２の上記ランドは、その表層がすずを含有する金属の皮膜２２ｂになっている。皮膜２２ｂは、厚さ例えば０．５μｍから１０μｍである。これを形成するには、例えば、通常のクリームはんだより粒径が小さいはんだ粒子（例えば粒径５μｍ程度）を含むはんだペーストを用い次のように行う。すなわち、このようなはんだペーストを、例えばスクリーン印刷で、はんだマスクが形成された配線層２２のランドの領域を含むこれより大きな面積を覆うようにベタに印刷、付着させ、続いてこれを加熱、溶融の後、再凝固させ、さらにそのフラックス分を洗浄、除去する（詳細を後述する）。

結果として形成される皮膜２２ｂは、ランドの領域上を除いては形成されない。ランドの領域を除く配線層２２上へのはんだの広がりははんだマスクで阻止され、絶縁層１１上に付着、印刷されたはんだペーストは、そのはんだ成分がランドの方へ移動するように凝集し再凝固するためである。換言すると、はんだ粒子が小さいため凝集性が高く、ランドどうし間にはんだブリッジは生じない。そのため、ランドの配置ピッチが半導体チップ部品４１に対応して狭ピッチであっても、それらの位置に個々に対応することなく、ベタにはんだペーストを印刷することができる。個々に付着、印刷させるよりも効率が大きく向上した形成方法である。

なお、使用可能なはんだペーストが含むはんだの組成は、例えば、次のものが挙げられる。Ｓｎ−３．０Ａｇ−０．５Ｃｕ、Ｓｎ−３．５Ａｇ−０．７５Ｃｕ、Ｓｎ−０．７Ｃｕ−０．３Ａｇ、Ｓｎ−１．０Ａｇ−０．７Ｃｕ、Ｓｎ−５．０Ｓｂ、Ｓｎ−１０Ｓｂ、Ｓｎ−０．７５Ｃｕ、Ｓｎ−３．５Ａｇ、Ｓｎ−１．０Ａｇ−０．５Ｃｕ、Ｓｎ−４．０Ａｇ−０．９Ｃｕ、Ｓｎ−２．０Ａｇ−０．７５Ｃｕ−３．０Ｂｉ、Ｓｎ−２．０Ａｇ−０．５Ｃｕ、Ｓｎ−３．８Ａｇ−０．７Ｃｕ、Ｓｎ−３．９Ａｇ−０．６Ｃｕ、Ｓｎ−３．５Ａｇ−０．５Ｂｉ−８．０Ｉｎ、Ｓｎ−３．９Ａｇ−０．８Ｃｕ−３．０Ｓｂ、Ｓｎ−５８Ｂｉ、Ｓｎ−５７Ｂｉ−１．０Ａｇなどである。また、これらの合金のほか、すず単体も挙げられる。

すずを含有する金属の皮膜２２ｂを形成するため、次のような方法も採用可能である。すなわち、金属のイオン化傾向の差を利用して化学反応を生じさせ、これにより、すずを含有するはんだ合金の層を形成する方法である。この方法は、例えば、ハリマ化成（株）が提供するスーパーソルダー技術として知られている。この方法では、皮膜２２ｂの原料となる当初のペースト中に、イオン化傾向が低い側の金属がイオン性化合物として混ぜられており、加熱でこの化合物の金属イオンが還元され金属として析出すると、これがイオン化傾向の高い側の金属（少なくともすずを含有）の中に拡散し、合金となる。

図１に戻り、配線層２２については、その絶縁層１２に接触する表面が、表面粗さが適度に大きくなるように処理がされた粗化表面２２ａになっている。これは、配線層２２と絶縁層１２との接着性を改善するための構成である。粗化表面２２ａは、さらに、配線層２２と層間接続体３２との電気的接続の信頼性の向上にも貢献している。

部品内蔵配線板としてのほかの構造について述べると、配線層２１、２６は、配線板としての両主面上の配線層であり、その上に各種の部品（不図示）が実装され得る。実装ではんだ（不図示）が載るべき配線層２１、２６のランド部分を除いて両主面上には、はんだ接続時に溶融したはんだをランド部分に留めかつその後は保護層として機能するはんだレジスト６１、６２が形成されている（厚さはそれぞれ例えば２０μｍ程度）。ランド部分の表層には、耐腐食性の高いＮｉ／Ａｕのめっき層（不図示）を形成するようにしてもよい。

また、配線層２２、２３、２４、２５は、それぞれ、内層の配線層であり、順に、配線層２１と配線層２２の間に絶縁層１１が、配線層２２と配線層２３の間に絶縁層１２が、配線層２３と配線層２４との間に絶縁層１３が、配線層２４と配線層２５との間に絶縁層１４が、配線層２５と配線層２６との間に絶縁層１５が、それぞれ位置しこれらの配線層２１〜２６を隔てている。各配線層２１〜２６は、例えばそれぞれ厚さ１８μｍの金属（銅）箔からなっている。

各絶縁層１１〜１５は、絶縁層１３を除き例えばそれぞれ厚さ１００μｍ、絶縁層１３のみ例えば厚さ３００μｍで、それぞれ例えばガラスエポキシ樹脂からなるリジッドな素材である。特に絶縁層１３は、内蔵された半導体チップ部品４１に相当する位置部分が開口部となっており、半導体チップ部品４１を内蔵するための空間を提供する。絶縁層１２、１４は、内蔵された半導体チップ部品４１のための絶縁層１３の上記開口部および絶縁層１３のスルーホール導電体３３内部の空間を埋めるように変形進入しており内部に空隙となる空間は存在しない。

配線層２１と配線層２２とは、それらのパターンの面の間に挟設されかつ絶縁層１１を貫通する層間接続体３１により導通し得る。同様に、配線層２２と配線層２３とは、それらのパターンの面の間に挟設されかつ絶縁層１２を貫通する層間接続体３２により導通し得る。配線層２３と配線層２４とは、絶縁層１３を貫通して設けられたスルーホール導電体３３により導通し得る。配線層２４と配線層２５とは、それらのパターンの面の間に挟設されかつ絶縁層１４を貫通する層間接続体３４により導通し得る。配線層２５と配線層２６とは、それらのパターンの面の間に挟設されかつ絶縁層１５を貫通する層間接続体３５により導通し得る。

層間接続体３１、３２、３４、３５は、それぞれ、導電性組成物のスクリーン印刷により形成される導電性バンプを由来とするものであり、その製造工程に依拠して軸方向（図１の図示で上下の積層方向）に径が変化している。その直径は、太い側で例えば２００μｍである。

この部品内蔵配線板は、ランドの表層としてすず含有金属皮膜２２ｂを形成することで、導電性バンプ４２との接続のため金めっきを必要とせず低コストである。導電性バンプ４２と配線層２２上の皮膜２２ｂとは、Ａｕ−Ｓｎの接続になり、低抵抗でかつ接続の信頼性がよい。また、内層となるようなはんだレジストの形成を省略し得るので、絶縁層との密着性が問題となることもない。よって、半導体チップ部品接続の信頼性および配線板としての機能性を保全した上で、低コストで製造が可能である。

次に、図１に示した部品内蔵配線板の製造工程を図２Ａないし図５を参照して説明する。図２Ａないし図２Ｃ、図４、図５は、それぞれ、図１に示した部品内蔵配線板の製造過程の一部を断面で模式的に示す工程図である。図３は、図２Ａから図２Ｃで示した工程に代えて代用される変形例の主要な過程を断面で模式的に示す工程図である。これらの図において図１中に示した構成要素と同一または同一相当のものには同一符号を付してある。

まず、図２Ａないし図２Ｃから説明する。図２Ａないし図２Ｃは、図１中に示した各構成のうち絶縁層１１を中心とした部分の製造工程を示している。まず、図２Ａ（ａ）に示すように、厚さ例えば１８μｍの金属箔（電解銅箔）２２Ａ上に例えばスクリーン印刷によりペースト状の導電性組成物で、層間接続体３１となるほぼ円錐形のバンプ（底面径例えば２００μｍ、高さ例えば１６０μｍ）を形成する。

導電性組成物の導電性バンプをスクリーン印刷で形成することにより、ごく小さな領域内に収まる導電性バンプを生産性よく効率的に形成することができる。このような小さな領域に収まる導電性バンプは、配線板としてのパターンの高密度化に向いている。ここでの導電性組成物は、ペースト状の樹脂中に銀、金、銅などの金属微細粒または炭素微細粒を分散させたものである。説明の都合で金属箔２２Ａの下面に印刷しているが上面でもよい。層間接続体３１の印刷後これを乾燥させて硬化させる。

次に、図２Ａ（ｂ）に示すように、金属箔２２Ａ上に厚さ例えば公称１００μｍのＦＲ−４のプリプレグ１１Ａを積層して層間接続体３１を貫通させ、その頭部が露出するようにする。露出に際してあるいはその後その先端を塑性変形でつぶしてもよい（いずれにしても層間接続体３１の形状は、積層方向に一致する軸を有しその軸方向に径が変化する形状である。）。続いて、図２Ａ（ｃ）に示すように、プリプレグ１１Ａ上に金属箔（電解銅箔）２１Ａを積層配置して加圧、加熱し全体を一体化する。このとき、金属箔２１Ａは層間接続体３１と電気的導通状態となり、プリプレグ１１Ａは完全に硬化して絶縁層１１になる。

次に、図２Ａ（ｄ）に示すように、片側の金属箔２２Ａに例えば周知のフォトリソグラフィによるパターニングを施し、これを、部品接続用のランドの領域を含む配線層２２に加工する。ランドの領域には、半導体チップ部品上に形設された金バンプがフリップ接続で対向されるべきパッド形状の領域が少なくとも含まれる（平面図として図示）。

次に、上記形成された、金バンプが対向されるべき領域上に、ランドの表層としての皮膜２２ｂを形成する。このため、まず、図２Ｂ（ｅ）に示すように、はんだマスク５６の形成、およびはんだペースト５５の印刷、付着を行う。はんだマスク５６は、はんだペースト５５がこの後加熱されることによる、配線層２２上への不必要なはんだの広がりを阻止するようなパターンに、あらかじめ形成しておく。このようなパターン形成は、例えば、露光、現像によるレジスト膜への加工によるか、または、ペースト状のマスク材をスクリーン印刷しその後固化するなどにより、なすことができる。

はんだマスク５６の形成後は、例えば、スクリーン印刷により、はんだペースト５５を、図示するように、複数のランドの領域上で連続する一面にまとめてベタに印刷、付着させる。はんだペースト５５が含むはんだの組成やその粒径についてはすでに説明したとおりである。はんだペースト５５のこのようなベタ印刷は、その形成位置精度や形状制御精度の点で、個々のランド領域に対応して個別にはんだペーストを付着させるよりも格段に容易な工程である。例えば、ランドの領域の配置ピッチが１００μｍ未満（数十μｍピッチ）の場合もあり、このような場合、個別の印刷では精度が要求されるため非常にコスト高になる。

図２Ｂ（ｅ）に示すようにはんだペースト５５が印刷されたら、例えばオーブンを用い、その含有のはんだ成分が溶融する温度に加熱する。このような加熱で溶融させ再凝固させると、図２（ｆ）に示すように、ランドの領域上のみに、表層としてすず含有金属皮膜２２ｂが形成される。これは、はんだペースト５５のはんだ成分が、濡れ性のあるランドの方へ移動するように凝集し再凝固するためである。はんだ粒子が小さいため凝集性が高く、ランドどうし間にはんだブリッジは生じない。また、ランドの領域を除く配線層２２上へのはんだの広がりははんだマスク５６で阻止される。

すず含有金属皮膜２２ｂが形成されたら、はんだペースト５５が含んでいたフラックス分を除去すべく絶縁層１１の表面の洗浄を行う。また、はんだマスク５６は取り去る。はんだマスク５６は、ごく小面積なので、その後その上に接触する材料との密着性の問題が小さければ、コスト減を考慮して残しておくようにすることも考えられる。

図２Ｂ（ｆ）に示すように配線層２２の必要な領域上に皮膜２２ｂが形成されたら、次に、導電性バンプ４２を介して半導体チップ部品４１をフリップ接続する（図２Ｃ（ｇ））。より具体的には、例えば、まず、フリップチップボンダを用いて、導電性バンプ４２を伴った半導体チップ部品４１を、配線層２２のランド（皮膜２２ｂ）に位置合わせし、導電性バンプ４２と皮膜２２ｂとを当接させてその状態で熱および超音波を加え、当接部位にＳｎ-Ａｕ金属間化合物を形成する。金属接合部位を形成することで機械的に堅牢な接続ができる。続いて、アンダーフィル樹脂５１とすべき液状の樹脂を半導体素子４１と絶縁層１１との間に例えばディスペンサを用いて注入し、その後加熱して液状樹脂を硬化させアンダーフィル樹脂５１を形成する。

このようなフリップ接続は、より簡易には、次のような方法も採用できる。すなわち、まず、絶縁層１１上に、ペースト状またはフィルム状の接着剤（アンダーフィル樹脂５１とすべき樹脂）を位置させ、次に、この接着材を介して、導電性バンプ４２を伴った半導体チップ部品４１を配線層２２のランド（皮膜２２ｂ）に位置合わせし、導電性バンプ４２を皮膜２２ｂに圧接させる。そしてその状態を保つべく接着剤を例えば熱で硬化させる。

半導体チップ部品４１のフリップ接続が終わったら、次に、図２Ｃ（ｈ）に示すように、この時点で露出している配線層２２の表面を粗化処理して粗化表面２２ａにする。これには、具体的に、例えば、黒化還元処理やマイクロエッチング処理を採用することができる。マイクロエッチング処理としては、例えば、ＣＺ処理（メック社商品名）やボンドフィルム処理（アトテック社商品名）がある。この粗化処理は、配線層２２とこの上に積層される絶縁層１２（図１参照）との密着性、接着性を向上するため行われる。

以上により、導電性バンプ４２を介して半導体チップ部品４１が配線層２２のランド（皮膜２２ｂ）上に接続され、かつ半導体チップ部品４１と配線層２２および絶縁層１１との間にアンダーフィル樹脂５１が満たされた状態の積層部材１が得られる。この積層部材１を用いる、全体の積層工程については図５で後述する。この積層部材１は、配線層２２の粗化処理のあと、すぐに、全体の積層工程に供せられ得る。よって、全体積層工程における粗化状態の保持の点で好ましい。

次に、図２Ｂを参照して説明したすず含有金属皮膜２２ｂの形成方法について、その変形例を図３を参照しながら補足する。図３は、図２Ａから図２Ｃで示した工程に代えて代用され得る変形例の主要な過程を断面で模式的に示す工程図である。

この変形例では、すず含有金属皮膜２２ｂの形成を電解めっきにより行う。まず、図３（ａ）に示すような段階のもの（すでに説明した図２Ａ（ｃ）の段階のもの）対して、その有する金属箔２２Ａの必要な領域上に、すず含有金属皮膜２２ｂを電解めっきで形成する（図３（ｂ））。金属箔２２Ａは電解めっき工程において給電路となる。

すず含有金属皮膜２２ｂを必要な領域上に形成するには、あらかじめ、その領域が抜けたパターンのレジスト膜（不図示）を金属箔２２Ａ上に設ける。パターン化されたレジスト膜は、電解めっき工程のあと除去する。形成される皮膜２２ｂの組成は、電解めっき工程で２元系のものとすることは可能であり、例えばＳｎとＣｕ、ＳｎとＡｇのような、少なくともすずを含む２元系組成とする。

電解めっき工程により皮膜２２ｂを形成したら、次に、図３（ｃ）に示すように、金属箔２２Ａに例えば周知のフォトリソグラフィによるパターニングを施し、これを、部品接続用のランドの領域（皮膜２２ｂがすでに形成されている）を含む配線層２２に加工する。ランドの領域には、半導体チップ部品上に形設された金バンプがフリップ接続で対向されるべきパッド形状の領域が少なくとも含まれる。図３（ｃ）に示す部材は、その構成として、図２Ｂ（ｆ）に示したものと同等であり、その後は、すでに説明した過程を経ることにより、図２Ｃ（ｈ）に示したような積層部材１を得ることができる。

すず含有金属皮膜２２ｂの形成方法については、さらに、以下のような簡易的な方法も採用し得る。この方法は、配線層２２のランドの領域上に結果として皮膜が形成されるとも言い得る。具体的に、半導体チップ部品４１の端子パッドの配置ピッチが比較的大きい場合（例えば１００μｍ以上、数百μｍの場合）には、導電性バンプ４２が形設された半導体チップ部品４１を、表面実装工程と同様の工程により、配線層２２の対応するランド上にはんだ接続する（すなわち通常のクリームはんだをリフローする）。

このような粗ピッチの場合には、個々のランド上に個別にクリームはんだを印刷することは容易であり、さらに、そのようなランド上に、導電性バンプ４２が形設された半導体チップ部品４１を載置することもフリップチップボンダではなく、通常の表面実装用のマウンタで行うことができる。半導体チップ部品４１の載置後、クリームはんだをリフローして半導体チップ部品４１を配線層２２に接続することにより、配線層２２のランド上には、クリームはんだに由来してすず含有金属の皮膜が形成された状態になる。

次に、図４を参照して説明する。図４は、図１中に示した各構成のうち絶縁層１３および同１２を中心とした部分の製造工程を示している。まず、図４（ａ）に示すように、両面に例えば厚さ１８μｍの金属箔（電解銅箔）２３Ａ、２４Ａが積層された例えば厚さ３００μｍのＦＲ−４の絶縁層１３を用意し、その所定位置にスルーホール導電体を形成するための貫通孔７２をあけ、かつ内蔵する半導体チップ部品４１に相当する部分に開口部７１を形成する。

次に、無電解めっきおよび電解めっきを行い、図４（ｂ）に示すように、貫通孔７２の内壁にスルーホール導電体３３を形成する。このとき開口部７１の内壁にも導電体が形成される。さらに、図４（ｃ）に示すように、金属箔２３Ａ、２４Ａを周知のフォトリソグラフィを利用して所定にパターニングして配線層２３、２４を形成する。配線層２３、２４のパターニング形成により、開口部７１の内壁に形成された導電体も除去される。

次に、図４（ｄ）に示すように、配線層２３上の所定の位置に層間接続体３２となる導電性バンプ（底面径例えば２００μｍ、高さ例えば１６０μｍ）をペースト状導電性組成物のスクリーン印刷により形成する。続いて、図４（ｅ）に示すように、絶縁層１２とすべきＦＲ−４のプリプレグ１２Ａ（公称厚さ例えば１００μｍ）を配線層２３側にプレス機を用い積層する。プリプレグ１２Ａには、絶縁層１３と同様の、内蔵する半導体チップ部品４１に相当する部分の開口部をあらかじめ設けておく。

この積層工程では、層間接続体３２の頭部をプリプレグ１２Ａに貫通させる。なお、図４（ｅ）における層間接続体３２の頭部の破線は、この段階でその頭部を塑性変形させてつぶしておく場合と塑性変形させない場合の両者あり得ることを示す。この工程により、配線層２３はプリプレグ１２Ａ側に沈み込んで位置する。以上により得られた積層部材を積層部材２とする。

なお、以上の図４に示した工程は、以下のような手順とすることも可能である。図４（ａ）の段階では、貫通孔７２のみ形成し内蔵部品用の開口部７１を形成せずに続く図４（ｂ）から図４（ｄ）までの工程を行う。次に、図４（ｅ）に相当する工程として、プリプレグ１２Ａ（開口のないもの）の積層を行う。そして、絶縁層１３およびプリプレグ１２Ａに部品内蔵用の開口部を同時に形成する、という工程である。

次に、図５を参照して説明する。図５は、上記で得られた積層部材１、２などを積層する配置関係を示す図である。

図５において、図示上側の積層部材３は、下側の積層部材１と同様な工程を適用し、かつそのあと層間接続体３４およびプリプレグ１４Ａを図示中間の積層部材２における層間接続体３２およびプリプレグ１２Ａと同様にして形成し得られたものである。ただし、部品（半導体チップ部品４１）およびこれを接続するための部位（ランド）のない構成であり、さらにプリプレグ１４Ａには半導体チップ部品４１用の開口部も設けない。そのほかは、金属箔（電解銅箔）２６Ａ、絶縁層１５、層間接続体３５、配線層２５、プリプレグ１４Ａ、層間接続体３４とも、それぞれ積層部材１の金属箔２１Ａ、絶縁層１１、層間接続体３１、配線層２２、積層部材２のプリプレグ１２Ａ、層間接続体３２と同じである。

図５に示すような配置で各積層部材１、２、３を積層配置してプレス機で加圧、加熱する。これにより、プリプレグ１２Ａ、１４Ａが完全に硬化し全体が積層、一体化する。このとき、加熱により得られるプリプレグ１２Ａ、１４Ａの流動性により、半導体チップ部品４１の周りの空間およびスルーホール導電体３３内部の空間にはプリプレグ１２Ａ、１４Ａが変形進入し空隙は発生しない。また、配線層２２、２４は、層間接続体３２、３４にそれぞれ電気的に接続される。この積層工程では、配線層２２の表面に粗化表面２２ａが設けられていることにより、絶縁層１２と配線層２２の密着性、接着性が向上し、また層間接続体３２と配線層２２との電気的接続の信頼性が向上している。

図５に示す積層工程の後、上下両面の金属箔２６Ａ、２１Ａを周知のフォトリソグラフィを利用して所定にパターニングし、さらにはんだレジスト６１、６２の層を形成することにより、図１に示したような部品内蔵配線板を得ることができる。

変形例として、中間の絶縁層１３に設けられたスルーホール導電体３３については、層間接続体３１や同３２と同様なものとする構成も当然ながらあり得る。また、外側の配線層２１、２６は、最後の積層工程のあとにパターニングして得る以外に、例えば図２Ａ（ｄ）に示した段階またはこれに相当する段階で形成するようにしてもよい。

次に、本発明の別の実施形態について図６を参照して説明する。図６は、別の実施形態に係る部品内蔵配線板の構成を模式的に示す断面図である。図６において、すでに説明した図中に登場の構成要素と同一または同一相当のものには同一符号を付してある。その説明は、加えて説明するべき事項がない限り省略する。

この実施形態は、配線層２２上に形成される粗化表面２２ａがアンダーフィル樹脂５１に接して埋もれた部位上を含めて形成されている。このような配線パターン２２表面の粗化により、配線パターン２２とアンダーフィル樹脂５１との密着性、接着性も向上し好ましい。そのほかの構成については図１に示した部品内蔵配線板と同様である。

この実施形態の部品内蔵配線板を製造するには、次のようにすればよい。すなわち、図２Ｂ（ｆ）に示した状態のものが得られたらこれに続いて配線層２２の粗化処理を行い粗化表面２２ａを形成する。この粗化処理では、すでに皮膜２２ｂが形成された表面は粗化されない。そして、そのあとに、配線層２２のランド（皮膜２２ｂ）上に、導電性バンプ４２を介して半導体チップ部品４１をフリップ接続する。そのほかの工程については、図２Ａないし図５を参照し説明した要領で行えばよい。

次に、本発明のさらに別の実施形態について図７を参照して説明する。図７は、さらに別の実施形態に係る部品内蔵配線板の構成を模式的に示す断面図である。図７において、すでに説明した図中に登場の構成要素と同一または同一相当のものには同一符号を付してある。その説明は、加えて説明するべき事項がない限り省略する。

この実施形態は、図６に示した実施形態と比較して、ちょうどアンダーフィル樹脂５１が省略された構成のものである。アンダーフィル樹脂５１が位置していた領域には、絶縁層１２が入り込んでいる。すなわち、絶縁層１２に変性される前のプリプレグ１２Ａが、積層時に流動して半導体チップ部品４１と絶縁層１１との間を満たして得られた構造であり、絶縁層１２が封止樹脂としての機能も担っている。この実施形態は、アンダーフィル樹脂５１を別途形成しないため、その分効率のよい製造が可能である。

この実施形態の製造方法としては、すでに説明した図２Ｂ（ｆ）から図２Ｃ（ｇ）に至る過程において、アンダーフィル樹脂５１とすべき液状の樹脂の注入を省略する。その後は、図６に示した実施形態についてすでに説明した要領で工程を進めればよい。図５に示した積層工程においては、加熱により得られるプリプレグ１２Ａ、１４Ａの流動性により、半導体チップ部品４１の周りの空間およびスルーホール導電体３３内部の空間のほか、半導体チップ部品４１と絶縁層１１との間にもプリプレグ１２Ａ、１４Ａ（半導体チップ部品４１と絶縁層１１との間は、その位置から考えてほぼプリプレグ１２Ａのみ）が変形進入し空隙は発生しない。

なお、配線層２２上に粗化表面２２ａを形成するのは、図２Ｂ（ｆ）に示した状態において行う以外に、図２Ｃ（ｈ）に示した状態（ただし、この実施形態では、アンダーフィル樹脂５１はない）において行うことができる。

１…積層部材、２…積層部材、３…積層部材、１１…絶縁層、１１Ａ…プリプレグ、１２…絶縁層、１２Ａ…プリプレグ、１３…絶縁層、１４…絶縁層、１４Ａ…プリプレグ、１５…絶縁層、２１…配線層（第２の配線パターン）、２１Ａ…金属箔（銅箔）、２２…配線層（第１の配線パターン）、２２ａ…粗化表面、２２ｂ…すず含有金属皮膜、２２Ａ…金属箔（銅箔）、２３…配線層（配線パターン）、２３Ａ…金属箔（銅箔）、２４…配線層（配線パターン）、２４Ａ…金属箔（銅箔）、２５…配線層（配線パターン）、２６…配線層（配線パターン）、２６Ａ…金属箔（銅箔）、３１，３２，３４，３５…層間接続体（導電性組成物印刷による導電性バンプを由来とする）、３３…スルーホール導電体、４１…半導体チップ部品、４２…導電性バンプ（Ａｕスタッドバンプ）、５１…アンダーフィル樹脂、５５…はんだペースト、５６…はんだマスク、６１，６２…はんだレジスト、７１…部品用開口部、７２…貫通孔。

Claims (10)

1. 第１の絶縁板上に積層された金属箔をパターニングして、複数のランド領域を含む配線パターンを、該複数のランド領域どうしの間に前記第１の絶縁板の露出面が現れるように形成する工程と、
   前記複数のランド領域上を含めて該複数のランド領域に連続する前記第１の絶縁板の前記露出面上の一面にまとめてベタに、少なくともすずを含むはんだのペーストを印刷、付着させる工程と、
   前記ペーストが印刷、付着された前記第１の絶縁板を加熱して該ペーストに含有された前記はんだを溶融し、溶融された該はんだが、前記複数のランド領域上の濡れ性により前記複数のランド領域上へ移動し凝集、再凝固することを利用して、前記複数のランド領域上にのみすず含有金属皮膜を形成する工程と、
   前記複数のランド領域の前記すず含有金属皮膜に対して、複数の金バンプが形設されている半導体チップ部品の該複数の金バンプを当接させ該半導体チップ部品を前記第１の絶縁板上にフリップ接続する工程と、
   前記第１の絶縁板とは別の絶縁板である第２の絶縁板中に、前記第１の絶縁板上にフリップ接続された前記半導体チップ部品を埋め込むように、前記第１の絶縁板に積層状に前記第２の絶縁板を一体化する工程と
   を具備する部品内蔵配線板の製造方法。
2. 前記複数のランド領域を除く前記配線パターンの領域上にすず含有金属皮膜が形成されないように、前記第１の絶縁板上に前記ペーストを印刷、付着させるのに先立ちあらかじめ、前記第１の絶縁板上にはんだマスクを形成する工程をさらに具備する請求項１記載の製造方法。
3. 前記配線パターンの前記複数のランド領域上に前記すず含有金属皮膜が形成された後、前記はんだマスクを除去する工程をさらに具備する請求項２記載の製造方法。
4. 前記半導体チップ部品が前記前記第１の絶縁板上にフリップ接続された後、前記第１の絶縁板に積層状に前記第２の絶縁板を一体化する前に、該半導体チップ部品と前記第１の絶縁板との間に液状の樹脂を注入して該樹脂を加熱し硬化させる工程をさらに具備する請求項１記載の製造方法。
5. 前記第１の絶縁板に積層状に前記第２の絶縁板を一体化する前記工程が、前記半導体チップ部品と前記第１の絶縁板との間に前記第２の絶縁板を構成する材料の一部が加熱により流動して入り込み該半導体チップ部品と該第１の絶縁板との間を満たすようになされる請求項１記載の製造方法。
6. 前記半導体チップ部品と前記第１の絶縁板との間に液状の樹脂を注入して該樹脂を加熱し硬化させた後、前記第１の絶縁板に積層状に前記第２の絶縁板を一体化する前に、前記配線パターンのうちの該樹脂に覆われていない領域の表面を粗化する工程をさらに具備する請求項４記載の製造方法。
7. 前記配線パターンの前記複数のランド領域上にのみすず含有金属皮膜を形成した後、前記半導体チップ部品を前記前記第１の絶縁板上にフリップ接続する前に、前記配線パターンのうちの前記すず含有金属皮膜が形成されていない領域の表面を粗化する工程をさらに具備する請求項４記載の製造方法。
8. 前記配線パターンの前記複数のランド領域上にのみすず含有金属皮膜を形成した後、前記半導体チップ部品を前記前記第１の絶縁板上にフリップ接続する前に、前記配線パターンのうちの前記すず含有金属皮膜が形成されていない領域の表面を粗化する工程をさらに具備する請求項５記載の製造方法。
9. 前記半導体チップ部品が前記前記第１の絶縁板上にフリップ接続された後、前記第１の絶縁板に積層状に前記第２の絶縁板を一体化する前に、前記配線パターンのうちの前記すず含有金属皮膜が形成されていない領域の表面を粗化する工程をさらに具備する請求項５記載の製造方法。
10. 前記半導体チップ部品を前記前記第１の絶縁板上にフリップ接続する前記工程が、前記複数の金バンプと前記複数のランド領域の前記すず含有金属皮膜との当接部分にＳｎ-Ａｕ金属間化合物が形成されるようになされる請求項１記載の製造方法。

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