JP2015222741A

JP2015222741A - 多数個取り配線基板およびその製造方法

Info

Publication number: JP2015222741A
Application number: JP2014105770A
Authority: JP
Inventors: 知治土田; Tomoharu Tsuchida; 大地大前; Daichi Omae
Original assignee: Kyocera Circuit Solutions Inc
Current assignee: Kyocera Circuit Solutions Inc
Priority date: 2014-05-22
Filing date: 2014-05-22
Publication date: 2015-12-10
Also published as: US20150342049A1; TW201603664A

Abstract

【課題】ダイシングする際に配線基板に割れや欠けが発生しにくい多数個取り配線基板を提供すること。さらに、ダイシングにより分割された後、角の丸い四角形や四角形以外の他の形状を有する配線基板を形成することが可能な多数個取り配線基板を提供すること。
【解決手段】平板状の底板４の上面に、エッチング可能な金属箔６を少なくともその中央部が底板４から剥離可能な状態で積層して成る支持基板１と、金属箔６上に被着されたエッチング可能なめっき金属層から成り、金属箔６の中央部の上面を、互いに間隔を空けて配置された複数の製品形成領Ｘに仕切る複数の開口部３ａを有する枠部３と、各製品形成領域Ｘ上に、その外周側面が開口部３ａ内壁に密着するようにして被着された絶縁層７および該絶縁層７上に被着された配線導体８を含む配線基板２と、を具備して成る配線基板である。
【選択図】図１

Description

本発明は、一つの支持基板上に多数の小型の配線基板を配列形成して成る多数個取り配線基板およびその製造方法に関するものである。

従来、ＣＳＰ（チップサイズパッケージ）用の多数個取り配線基板として、金属から成る支持基板上に、絶縁層と金属層とを積層して成る多数の小型の配線基板を縦横の並びに一体的に形成して成る多数個取り配線基板が知られている。

このような多数個取り配線基板では、支持基板上に一体的に形成された各小型の配線基板上に半導体素子を実装するとともに、上面の略全面に半導体素子を覆うように封止樹脂層を形成し、次に支持基板をエッチング除去した後、各小型の配線基板の境界に沿ってダイシングにより切断して分割することにより、配線基板上に実装された半導体素子が封止樹脂により封止された小型の半導体装置が多数個同時集約的に製造される。

しかしながら、上述した従来の多数個取り配線基板においては、配線基板を形成する樹脂層が薄く機械的な強度が低いことから、支持基板をエッチング除去した後にダイシングすると、ダイシングの際に加わる応力により配線基板に割れや欠けが発生しやすい。また、多数個取り配線基板およびその上の封止樹脂をダイシングすることにより小型の半導体装置に分割することから、分割された配線基板の形状は角が立った四角形状に限定されてしまう。そのため、配線基板に半導体素子が実装された半導体装置が収容される電子機器の筐体のデザインに応じて角の丸い四角形状や四角形以外の形状を有する配線基板が要求される場合にその要求に応えることが困難である。

特開２００４−１１１６４１号公報

本発明は、ダイシングする際に配線基板に割れや欠けが発生しにくい多数個取り配線基板を提供することを目的とする。さらに本発明は、ダイシングにより分割された後、角の丸い四角形や四角形以外の他の形状を有する配線基板を形成することが可能な多数個取り配線基板を提供することを目的とする。

本発明の多数個取り配線基板は、平板状の底板の上面に、エッチング可能な金属箔を少なくともその中央部が前記底板から剥離可能な状態で積層して成る支持基板と、前記金属箔上に被着されたエッチング可能なめっき金属層から成り、前記金属箔の前記中央部の上面を、互いに間隔を空けて配置された複数の製品形成領域に仕切る複数の開口部を有する枠部と、前記各製品形成領域上に、その外周側面が前記開口部内壁に密着するようにして被着された絶縁層および該絶縁層上に被着された配線導体を含む配線基板と、を具備して成ることを特徴とするものである。

また、本発明の多数個取り配線基板の製造方法は、平板状の底板上に、互いに間隔を空けて配置された複数の製品形成領域をその中央部の上面に有するエッチング可能な金属箔を、少なくとも前記中央部が前記底板から剥離可能な状態で被着する第１の工程と、前記金属箔上の少なくとも前記中央部の全面に絶縁層を被着する第２の工程と、前記各製品形成領域上の前記絶縁層上に配線導体を被着する第３の工程と、前記各製品形成領域周囲の前記絶縁層を除去し、前記各製品形成領域をそれぞれ枠状に取り囲むように前記金属箔の上面を露出させる溝部を形成する第４の工程と、露出した前記金属箔の上面にエッチング可能なめっき導体層を析出させることにより、前記各製品形成領域上の前記絶縁層の側面に密着する前記めっき導体層から成る枠部を前記溝部内に形成する第５の工程と、を行うことを特徴とするものである。

本発明の多数個取り配線基板によれば、平板状の底板上に剥離可能に被着されたエッチング可能な金属箔上に、この金属箔の上面を互いに間隔を空けて配置された複数の製品形成領域に仕切る複数の開口部を有するエッチング可能な枠部が被着されており、各製品形成領域上に、その外周側面が枠部の開口部内壁に密着するようにして被着された絶縁層およびその上に被着された配線導体を含む配線基板が形成されていることから、各配線基板上に半導体素子を実装するとともに、その上面の略全面に半導体素子を覆う封止樹脂層を形成し、次に底板を剥離除去するとともに金属箔および枠部をエッチング除去すると、各配線基板の境界は、枠部が除去された段差により形成され、配線基板自体は存在しない。したがって、各配線基板の境界に沿ってダイシングにより切断して分割する際、封止樹脂層のみを切断すればよく、配線基板に割れや欠けが発生することはない。

さらに、本発明の多数個取り配線基板によれば、枠部の開口部内周の形状を例えば角の丸い四角形状や四角形以外の形状とすることで、各配線基板上に半導体素子を実装するとともに、その上面の略全面に半導体素子を覆う封止樹脂層を形成し、次に底板を剥離除去するとともに金属箔および枠部をエッチング除去した後、各配線基板の境界に沿ってダイシングにより封止樹脂層のみを切断すると、封止樹脂は角の立った四角形状であるものの、配線基板自体は角の丸い四角形状や四角形以外の形状とすることができる。

また、本発明の多数個取り配線基板の製造方法によれば、平板状の底板上に剥離可能に被着されており、上面の中央部に複数の製品形成領域を互いに間隔を空けて有するエッチング可能な金属箔上の少なくとも上面中央部の全面に絶縁層を形成し、次に各製品形成領域上の絶縁層上に配線導体を形成し、次に各製品形成領域周囲の絶縁層を除去し、各製品形成領域をそれぞれ枠状に取り囲むように金属箔の上面を露出させる溝部を形成し、次に露出した金属箔の上面にエッチング可能なめっき導体層を析出させて各製品形成領域上の絶縁層の側面に密着する枠部を形成することにより、ダイシングする際に配線基板に割れや欠けが発生しにくい多数個取り配線基板を提供することができる。

さらに、製品形成領域の周囲の絶縁層を除去する際に、金属箔上に形成される配線基板の形状が角の丸い四角形や四角以外の形状となるように絶縁層を除去すると、ダイシングにより分割された後、角の丸い四角形や四角形以外の他の形状を有する配線基板を形成することが可能な多数個取り配線基板を提供することができる。

図１（ａ），（ｂ）は、本発明の多数個取り配線基板の実施形態の一例を示す概略断面図および上面側から見た斜視図である。図２（ａ），（ｂ）は、図１（ａ），（ｂ）に示す多数個取り配線基板に半導体素子を実装した状態を示す概略断面図および上面側から見た斜視図である。図３（ａ），（ｂ）は、図２（ａ），（ｂ）に示した半導体素子が実装された多数個取り配線基板上に封止樹脂層を形成した状態を示す概略断面図および上面側から見た斜視図である。図４（ａ），（ｂ）は、図３（ａ），（ｂ）に示した封止樹脂層が形成された多数個取り配線基板に半田バンプを形成した状態を示す概略断面図および上面側から見た斜視図である。図５（ａ），（ｂ）は、図４（ａ），（ｂ）に示した多数個取り配線基板における外周部を切断した状態を示す概略断面図および上面側から見た斜視図である。図６（ａ），（ｂ）は、図５（ａ），（ｂ）に示した外周部が切断された多数個取り配線基板における底板を剥離除去した状態を示す概略断面図および上面側から見た斜視図である。図７（ａ），（ｂ）は、図６（ａ），（ｂ）に示した多数個取り配線基板から金属箔および枠部をエッチング除去した状態を示す概略断面図および下面側から見た斜視図である。図８（ａ），（ｂ）は、本発明の多数個取り配線基板の製造方法を説明するための概略断面図および上面側から見た斜視図である。図９（ａ），（ｂ）は、本発明の多数個取り配線基板の製造方法を説明するための概略断面図および上面側から見た斜視図である。図１０（ａ），（ｂ）は、本発明の多数個取り配線基板の製造方法を説明するための概略断面図および上面側から見た斜視図である。図１１（ａ），（ｂ）は、本発明の多数個取り配線基板の製造方法を説明するための概略断面図および上面側から見た斜視図である。図１２（ａ），（ｂ）は、本発明の多数個取り配線基板の製造方法を説明するための概略断面図および上面側から見た斜視図である。図１３（ａ），（ｂ）は、本発明の多数個取り配線基板の製造方法を説明するための概略断面図および上面側から見た斜視図である。図１４（ａ），（ｂ）は、本発明の多数個取り配線基板の製造方法を説明するための概略断面図および上面側から見た斜視図である。図１５（ａ），（ｂ）は、本発明の多数個取り配線基板の製造方法を説明するための概略断面図および上面側から見た斜視図である。

次に、本発明の多数個取り配線基板の実施形態の一例を添付の図面を基に説明する。図１（ａ），（ｂ）に示すように、本例の多数個取り配線基板１００は、支持基板１と、支持基板１の上に形成された配線基板２と、枠部３とを備えている。なお、図１（ｂ）では、多数個取り配線基板１００の理解を容易とするために、図１（ａ）における支持基板１および枠部３と、その他の部分とを分離して示している。

支持基板１は、平板状の底板４と、底板４上に被着された第１の金属箔５と、第１の金属箔５の上に積層された第２の金属箔６とから成る。底板４は、例えばガラスクロス入りのエポキシ樹脂板から成る。底板４の厚みは、１００〜１０００μｍ程度である。

第１の金属箔５は、好適には厚みが３〜１８μｍ程度の銅箔から成る。第１の金属箔５は、底板４よりも小さいサイズである。第１の金属箔５は、その外周辺が底板４の外周辺よりも２〜２０ｍｍ程度内側に位置している。第１の金属箔５は、その下面の全面が底板４の上面に固着されている。

第２の金属箔６は、エッチング可能な金属箔から成り、好適には厚みが３〜１８μｍ程度の銅箔から成る。第２の金属箔６は、第１の金属箔５よりも大きいサイズであり、かつ底板４よりも小さいサイズである。第２の金属箔６は、その外周辺が第１の金属箔５の外周辺よりも１〜１０ｍｍ程度外側に位置するとともに底板４の外周辺よりも１〜１０ｍｍ程度内側に位置している。第２の金属箔６は、第１の金属箔５の外周辺よりも外側の下面が底板４の上面に固着されている。

第１の金属箔５と第２の金属箔６とは、互いに剥離可能な状態で密着している。これにより、第２の金属箔６は、第１の金属箔５からはみ出した外周部では底板４に固着されているものの、第１の金属箔５と密着する中央部においては、第１の金属箔５との間で底板４から剥離可能となっている。

第２の金属箔６は、その上面に複数の製品形成領域Ｘを有している。製品形成領域Ｘは、第２の金属箔６における底板４から剥離可能に積層された中央部に互いに所定の間隔を空けて配置されている。製品領域Ｘは、その上面に配線基板２が形成された領域である。

第２の金属箔６上には、各製品形成領域Ｘを仕切る開口部３ａを有する枠部３が形成されている。この例では、開口部３ａの内周は角の丸い四角形状をしている。枠部３は、エッチング可能な金属めっき層から成り、好適には厚みが２０〜４０μｍ程度の電解銅めっき層から成る。なお、この例では、簡略のため４つの製品形成領域Ｘを有する場合を示しているが、実際にはもっと多数の製品形成領域Ｘが配列される。

配線基板２は、第２の金属箔６の各製品形成領域Ｘ上に枠部３の開口部３ａ内周面と密着するようにして形成されている。したがって配線基板２の外周形状は、開口部３ａの内周形状と一致する。配線基板２は、製品形成領域Ｘ上に被着された絶縁層７と、その上に被着された配線導体８と、その上に形成されたソルダーレジスト層９とを備えている。

絶縁層７は、例えばエポキシ樹脂やポリイミド樹脂等の熱硬化性樹脂にシリカ等の無機絶縁物フィラーを分散させた電気絶縁材料から成る。絶縁層７の厚みは、例えば１０〜３０μｍ程度である。配線導体８は、例えば銅めっき層から成る。配線導体８の厚みは例えば５〜１５μｍ程度である。

配線導体８は、その一部に半導体素子接続パッド１０と外部接続パッド１１とを有している。これらの半導体素子接続パッド１０および外部接続パッド１１は、ソルダーレジスト層９に設けた開口部から外部に露出している。

ソルダーレジスト層９は、例えばアクリル変性エポキシ樹脂等の感光性の熱硬化性樹脂から成る。ソルダーレジスト層９の厚みは、配線導体８の上で５〜１５μｍ程度である。

ここで、本例の多数個取り配線基板１００を用いて、各配線基板２上に半導体素子を実装するとともに樹脂封止して成る半導体装置の製造方法を説明する。

先ず、図２（ａ），（ｂ）に示すように、多数個取り配線基板１００の各配線基板２上に半導体素子Ｓを実装する。半導体素子Ｓの実装は、半導体素子Ｓの電極端子Ｔを配線基板２の半導体素子接続パッド１０に半田を介してフリップチップ接続することにより行われる。

次に、図３（ａ），（ｂ）に示すように、半導体素子Ｓが実装された多数個取り配線基板１００の上面に半導体素子Ｓを覆うとともに外部接続パッド１１を露出させる封止樹脂層Ｍをトランスファーモールド法により形成する。封止樹脂Ｍには外部接続パッド１１に対応する位置に開口部Ｍａを設けておく。

次に、図４（ａ），（ｂ）に示すように、開口部Ｍａ内に露出する外部接続パッド１１に半田バンプＢを形成する。半田バンプＢは、開口部Ｍａ内にフラックスを塗布した後、その上に半田ボールを載置してリフロー処理するとこにより形成される。

次に、図５（ａ），（ｂ）に示すように、支持基板１と絶縁層７とソルダーレジスト層９と封止樹脂Ｍとを含む積層体の外周部を切断除去する。このとき、第１の金属箔５と第２の金属箔６とが互いに剥離可能な状態で密着している部分を境界にして切断する。これにより、第２の金属箔６と底板４に固着された第１の金属箔５との剥離が容易となる。

次に、図６（ａ），（ｂ）に示すように、第１の金属箔５と第２の金属箔６との間を剥離する。これにより配線基板２の下面には、厚みが３〜１８μｍと薄い第２の金属箔６のみが被着された状態になる。

次に、図７（ａ），（ｂ）に示すように、配線基板２の下面の第２の金属箔６および配線基板２の側面に密着する枠部３をエッチングにより除去する。第２の金属箔６および枠部３は銅から成るので、例えば塩化第二鉄や塩化第二銅等を含有するエッチング液により容易にエッチングすることができる。このとき、各配線基板２の境界は、枠部３が除去された跡の段差により形成される。段差部には、配線基板２を構成する絶縁層７や配線導体８やソルダーレジスト層９は存在しておらず、封止樹脂層Ｍのみが存在している。

次に、図８（ａ），（ｂ）に示すように、各配線基板２の境界に沿ってダイシングすることにより配線基板２に実装された半導体素子Ｓが封止樹脂層Ｍにより樹脂封止された半導体装置が形成される。このとき、配線基板２の境界に位置する封止樹脂層Ｍのみを切断すればよいので、配線基板２にダイシングの応力による割れや欠けが発生することはない。

また、本発明の多数個取り配線基板１００によれば、枠部３の開口部３ａの内周は角の丸い四角形状をしており、配線基板２は、製品形成領域Ｘ上に開口部３ａの内周面と密着するようにして形成されていることから、上述したように、各配線基板２上に半導体素子Ｓを実装するとともに上面の略全面に半導体素子Ｓを覆う封止樹脂層Ｍを形成した後、外周部を切断除去し、次に第２の金属箔および枠部をエッチング除去した後、各配線基板２の境界に沿ってダイシングにより封止樹脂層Ｍのみを切断する。すると、得られる半導体装置においては、封止樹脂層Ｍは角の立った四角形状であるものの、配線基板２自体は角の丸い四角形状とすることができる。さらに、枠部３の開口部３ａの形状を四角形以外の形状とし、その開口部３ａ内周面に密着するように配線基板２を形成することにより、四角形以外の形状の配線基板２を得ることができる。

次に、上述した多数個取り配線基板１００の製造方法について説明する。先ず図９（ａ），（ｂ）に示すように、底板４用のプリプレグ４Ｐと第１の金属箔５および第２金属箔６とを準備する。プリプレグ４Ｐは、例えばガラスクロスから成るシート状の基材にエポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂の未硬化状態の液状樹脂を含浸および塗布した後、乾燥させたものである。第１の金属箔５および第２の金属箔６は、上述したように例えば銅箔から成り、互いに剥離可能な状態で積層されている。第２の金属箔は、その上面に複数の製品形成領域Ｘを有している。

次に、図１０（ａ），（ｂ）に示すように、底板４の上面に第１の金属箔５および第２の金属箔６の積層体を被着する。底板４の上面に第１の金属箔５および第２の金属箔６の積層体を被着するには、プリプレグ４Ｐの上面に第１の金属箔５および第２の金属箔６の積層体を載置するとともに、加熱しながら上下から真空プレスする方法が採用される。これにより、第１の金属箔５の下面の全面が底板４の上面に固着されるとともに、第１の金属箔５からはみ出した第２の金属箔６の下面が底板４の上面に固着される。

次に、図１１（ａ），（ｂ）に示すように、第２の金属箔６の上面の全面を覆うように絶縁層７を形成させる。絶縁層７は、上述したように、エポキシ樹脂やポリイミド樹脂等の熱硬化性樹脂にシリカ等の無機絶縁物フィラーを分散させた電気絶縁材料から成り、１０〜３０μｍ程度の厚みである。絶縁層７の形成は、例えば未硬化の電気絶縁材料のフィルムを第２の金属箔６上に熱プレスにより圧着した後、熱硬化させることにより行われる。

次に、図１２（ａ），（ｂ）に示すように、各製品形成領域Ｘ上の絶縁層７の上面に配線導体８を形成する。配線導体８は、５〜１５μｍ程度の厚みの銅めっき層から成り、周知のセミアディティブ法により形成される。

次に、図１３（ａ），（ｂ）に示すように、配線導体８が形成された絶縁層７の上面に配線導体８の一部を半導体素子接続パッド１０および外部接続パッド１１として露出させる開口部を有するソルダーレジスト層９を形成する。ソルダーレジスト層９は、アクリル変性エポキシ樹脂等の感光性の熱硬化性樹脂から成り、配線導体８の上での厚みが５〜１５μｍ程度である。ソルダーレジスト層９の形成は、感光性の熱硬化性樹脂ペーストを配線導体８が形成された絶縁層７の上面に配線導体８を完全に覆うように塗布するとともに乾燥させた後、周知のフォトリソグラフィー技術により半導体素子接続パッド１０および外部接続パッド１１を露出させる開口部を有するよう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。

次に、図１４（ａ），（ｂ）に示すように、各製品形成領域Ｘの周囲のソルダーレジスト層９および絶縁層７を選択的に除去して、各製品形成領域Ｘの周囲の第２の金属箔６の上面を枠状に露出させる溝部Ｇを形成する。ソルダーレジスト層９および絶縁層７の除去には、例えばサンドブラスト法やレーザースクラブ法が採用される。これにより、角の丸い四角形状の配線基板２が各々所定の隣接間隔を持って第２の金属箔６上に形成される。

次に、図１５（ａ），（ｂ）に示すように、製品形成領域Ｘの周囲の溝部Ｇ内に露出した第２の金属箔６上面に枠部３を形成する。枠部３は、第２の金属箔６の露出面に電解銅めっき層を析出させることにより形成される。このとき、枠部３は各配線基板２の側面に密着する。

かくして、本発明の多数個取り配線基板１００の製造方法によれば、平板状の底板４上に剥離可能に被着されており、上面の中央部に複数の製品形成領域Ｘを互いに間隔を空けて有するエッチング可能な第２の金属箔６上に絶縁層７を形成し、次に各製品形成領域Ｘ上の絶縁層７上に配線導体８を形成し、次に各製品形成領域Ｘ周囲の絶縁層７を除去し、各製品形成領域Ｘをそれぞれ枠状に取り囲むように第２の金属箔６の上面を露出させる溝部Ｇを形成し、次に露出した第２の金属箔６の上面にエッチング可能なめっき導体層を析出させて各製品形成領域Ｘ上の絶縁層７の側面に密着する枠部３を形成することにより、ダイシングする際に配線基板２に割れや欠けが発生しにくい多数個取り配線基板１００を提供することができる。

さらに、本発明の多数個取り配線基板の製造方法によれば、各製品形成領域Ｘの周囲のソルダーレジスト層９および絶縁層７を選択的に除去して、各製品形成領域Ｘの周囲の第２の金属箔６の上面を露出させる際に、各製品形成領域Ｘ上に形成される配線基板２の形状が角の丸い四角形状や四角以外の形状となるようにソルダーレジスト層９および絶縁層７を除去すると、ダイシングにより分割された後、角の丸い四角形状や四角形以外形状の配線基板２を形成することが可能な多数個取り配線基板１００を提供することができる。

なお、本発明は、上述の実施形態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り、例えば上述の実施形態例では、配線導体８はセミアディティブ法により形成されたが、周知のサブトラクティブ法により形成されても良い。この場合、配線導体８として銅箔を用いることもできる。また、上述の実施形態例では、配線基板２は、絶縁層７および配線導体８がそれぞれ１層ずつで形成されたが、複数の絶縁層７および配線導体８を積層した多層構造により形成されても良い。

１支持基板
２配線基板
３枠部
４底板
６第２の金属箔
７絶縁層
８配線導体
９ソルダーレジスト層
Ｇ溝部
Ｘ製品形成領域

Claims

平板状の底板の上面に、エッチング可能な金属箔を少なくともその中央部が前記底板から剥離可能な状態で積層して成る支持基板と、前記金属箔上に被着されたエッチング可能なめっき金属層から成り、前記金属箔の前記中央部の上面を、互いに間隔を空けて配置された複数の製品形成領域に仕切る複数の開口部を有する枠部と、前記各製品形成領域上に、その外周側面が前記開口部内壁に密着するようにして被着された絶縁層および該絶縁層上に被着された配線導体を含む配線基板と、を具備して成ることを特徴とする多数個取り配線基板。
前記開口部の内周が、角の丸い四角形状、または四角形と異なる形状であることを特徴とする請求項１記載の多数個取り配線基板。
平板状の底板上に、互いに間隔を空けて配置された複数の製品形成領域をその中央部の上面に有するエッチング可能な金属箔を、少なくとも前記中央部が前記底板から剥離可能な状態で被着する第１の工程と、前記金属箔上の少なくとも前記中央部の全面に絶縁層を被着する第２の工程と、前記各製品形成領域上の前記絶縁層上に配線導体を被着する第３の工程と、前記各製品形成領域周囲の前記絶縁層を除去し、前記各製品形成領域をそれぞれ枠状に取り囲むように前記金属箔の上面を露出させる溝部を形成する第４の工程と、露出した前記金属箔の上面にエッチング可能なめっき導体層を析出させることにより、前記各製品形成領域上の前記絶縁層の側面に密着する前記めっき導体層から成る枠部を前記溝部内に形成する第５の工程と、を行うことを特徴とする多数個取り配線基板の製造方法。
前記開口部の内周が、角の丸い四角形状、または四角形と異なる形状であることを特徴とする請求項３記載の多数個取り配線基板の製造方法。