JP3037603B2 - 半導体パッケージ用プリント回路基板 - Google Patents

半導体パッケージ用プリント回路基板

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    • H01L2224/15Structure, shape, material or disposition of the bump connectors after the connecting process
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    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • H05K3/46Manufacturing multilayer circuits
    • H05K3/4644Manufacturing multilayer circuits by building the multilayer layer by layer, i.e. build-up multilayer circuits

Landscapes

  • Production Of Multi-Layered Print Wiring Board (AREA)
  • Printing Elements For Providing Electric Connections Between Printed Circuits (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は二層の導電体よりな
プリント回路基板およびその製造方法に係わり、特に
レーザーによるビアホールを有する層と感光性樹脂を用
いたフォトビアホールを有する層との二層からなる半導
体パッケージ用プリント回路基板およびその製造方法に
関すものである。
【0002】
【従来の技術】近年、電子技術の進歩に伴い、パーソナ
ルコンピュータ、携帯電話等をはじめとする電子機器に
対する高密度実装化が進んでいる。このような状況の下
で表面実装用として開発されてきたQFP、TSOPな
どの小型パッケージでさえ多ピン化、狭ピッチ化の動向
の中で限界に直面している。小サイズ化の究極の形とし
てはベアチップ実装が注目されているが、ベアチップで
はパッケージにかかるコストなども削減できる反面、K
GD(known-good-die)の補償方法およびその検査コス
トやベアチップのリペア性(修復性)、ハンドリング性
の面からなかなか加速されない。そこで、チップをチッ
プとほぼ同じ大きさにパッケージ化するチップスケール
パッケージ(以下、CSPと呼ぶ)の研究・開発が特に
活発化し、注目を浴びている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】CSPの実現にはフリ
ップチップの電極バンプからマザーボードの基板実装面
までの配線をいかに短縮化して引き出し、かつ、マザー
ボードへ一括リフロー接続できる格子ピッチを確保する
必要がある。すなわち、フリップチップで実現された極
小サイズ化された格子ピッチをプリント配線板に実装で
きるまでに最も効率的な配線で拡大させるための技術が
求められている。また、実装されるマザーボードとして
ガラス基材エポキシ樹脂プリント配線板などを使用でき
ることが一般民生機器への適用を考えれば必須条件であ
る。
【0004】フリップチップのバンプ電極とパッケージ
側電極とを接続する際に、従来QFPやTSOPなどで
用いられてきた金細線をワイヤーボンディングする手法
と異なり、前述したように配線長を短くするためにフリ
ップチップ側電極から垂直配線でパッケージ側に配線す
ることが必要である。そのためにはフリップチップの実
装信頼性を考えねばならず、フリップチップの電極バン
プに対してパッケージ側電極が平行かつ同じ高さである
こと、すなわちコプラナリティーが必要である。しかし
ながら、これまでに提案されているような半田やインジ
ウム合金、銀、金などのバンプを用いる方法では高歩留
まりで均一なバンプを作るのは難しく、また、隣接電極
とのショートや位置ずれ、コストアップなどの問題も多
々ある。その他、この接合部はフリップチップとマザー
ボードの熱膨張係数の違いから温度や湿度の条件による
熱応力を受け、歪みを発生、クラック、断線を引き起こ
すことがある。本発明ではこのパッケージ側電極をコア
材となる電解銅箔等の銅箔をエッチングして作成するた
めに、図1に示したようにエッチングファクターより起
こるフィレット形状が熱的応力を吸収できる。また、銅
箔そのものが電極となるために厚みが非常に均一であり
コプラナリティーをも十分に満足できる。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明は、レーザーによ
るビアホールを形成し該ビアホールに電解めっきを施し
た絶縁性樹脂層と金属箔とからなり、該金属箔が半導体
チップを接続するために電極となる第一層と、感光性絶
縁性樹脂層にフォトビアホールを形成し、前記感光性絶
縁性樹脂層表面と前記ビアホールとに第一層の電解めっ
きされたビアホールと導通する導体回路を無電解めっき
により形成した第二層とが一体的に積層されてなり、前
記金属箔が一方の表面を、前記導体回路が他方の表面を
構成することを特徴とする半導体パッケージ用プリント
回路基板、およびその製造方法に関するものである。
【0006】まず、金属箔に厚さ10〜200μmにな
るようにレーザーによるビアホール成形可能な絶縁性樹
脂を塗布し、レーザーによってビアホールを作製する。
金属箔には電解銅箔をはじめ、アルミ箔等電気伝導性の
良いものが使用でき、厚みは10〜100μm、好まし
くは35〜70μmである。10μm以下であると、強
度的に弱い他、絶縁性樹脂を成形する際にシワが入りや
すいなどハンドリングに欠点がある。100μm以上で
は薄小化ができない。また、ビアホール形成のためのレ
ーザーとしてはエキシマレーザー、炭酸ガスレーザー、
プラズマなどが使用可能である。このように、レーザー
方式を用いることにより、第一層の絶縁性樹脂材料はエ
ポキシ樹脂をはじめとして耐熱性樹脂の材質選択肢が幅
広くなる。
【0007】次にメッキレジストを金属箔側に貼り付
け、電解メッキによって先ほど作製したレーザービア中
に銅を絶縁層厚まで成長させる。この場合も銅に限ら
ず、金、半田合金、錫等可能ではあるが、コスト、電気
的信頼性の面から電解銅メッキが好ましい。
【0008】そして、この絶縁層上に第二の層となる感
光性樹脂層を形成する。この密着力を高めるために、第
一層の絶縁性樹脂層の表面を研磨する。研磨する方法と
してはバフロール研磨、ベルトサンダー等、機械的な方
法あるいは化学薬品によるミクロ粗化のいずれでもよ
い。
【0009】感光性樹脂の形成方法はスクリーン印刷、
カーテンコーター、ロールコーター、ディップコーター
等が使用可能である。または、フィルム状感光性樹脂を
ラミネート方式で形成することも可能である。但し、本
発明に用いられる感光性樹脂はアルカリ水溶液で現像可
能であり、無電解めっきのための過マンガン酸による粗
化、さらには無電解メッキ可能なものが好ましい。この
ような素材は特願平06−291729号明細書、特願
平06−293517号明細書などに記載されている。
【0010】次に、その感光性樹脂層にパターンフィル
ムを用いて感光し、現像することによってビアホールを
形成する。次いで、表面を粗化後、無電解めっきによっ
て導電体を形成し、これにより第一層と電気的接続が得
られる。このめっきは無電解めっきのみに限らず、電解
めっきを組み合わせることによって効率化を図ることが
可能である。ここで、第一層の金属箔に貼り付けためっ
きレジストを剥離し、両面に回路パターンを形成すべく
エッチングレジストを形成する。そして、エッチングに
より回路を形成する。最後に、金属箔から形成された第
一層の回路には半田プリコートを、第二層側にはソルダ
ーレジストをスクリーン印刷し、所定の位置に半田ボー
ルを形成する。このようにして得られた半導体パッケー
ジ基板は構造がシンプルであり各プロセスが単純であ
る。また、第二層をアディティブ方式で形成するため高
多層化が可能である。
【0011】
【発明の実施の形態】図2は本発明における半導体パッ
ケージ用プリント回路基板の概念的な断面構成図であ
り、1は第一層の金属箔をエッチングして得られた電極
である。2はその上に形成された絶縁性樹脂である。5
は電解メッキ銅、6はフォトビアが形成された第二層の
感光性樹脂、8は無電解めっき銅、10はソルダーレジ
スト、11はプリコートされた半田、12は半田ボール
である。
【0012】図3の(1)〜(11)は上記半導体パッ
ケージ用プリント回路基板の製造工程図である。本発明
をこの製造工程を順に追って説明する。(1)金属箔に
35μm電解銅箔を用い、その反光沢面にエポキシ系熱
硬化タイプの絶縁性樹脂ワニスをコンマコーターを用い
て乾燥後の厚みが50μmとなるように塗布し乾燥、硬
化した。(2)エキシマレーザーによって50μmのビ
アホールを形成した。その後、電解銅箔の光沢面に電解
めっき用の電極となる部分だけを残してドライフィルム
状のメッキレジストを貼り付けた。(3)電解めっきに
より絶縁性樹脂層の厚み分の銅を付着成長させた。
(4)表面を一度バフロールで研磨した後、感光性樹脂
をスクリーン印刷にて厚みが30μmとなるように印刷
し、80℃、15分間加熱してでタックフリー状態とし
た。(5)次にパターンフィルムを用いて1000mJ
のUV光を照射して露光した。次いで1%水酸化ナトリ
ウム水溶液にて現像して直径75μmのビアホールを形
成した。(6)このようにビアホールが形成された感光
性樹脂層の表面を2.5%水酸化ナトリウムでアルカリ
性に調整した5%過マンガン酸塩水溶液にディップして
化学的粗化を行った。このときの液温は60℃とした。
水洗後、パラジウム触媒を付着し、アクセラレーターで
活性後、無電解銅めっきを行い3μm厚の回路を得、そ
の上に電解銅めっきによって18μmの導体を得た。
(7)ここで、(2)の工程で貼り付けたメッキレジス
トを剥離した。(8)次に光硬化性の液状タイプのエッ
チングレジストを両面に形成し、パターンフィルムを用
いて露光、現像、エッチングによって回路を作成した。
第一層側電極は0.5mmピッチで第二層側電極は1.
0mmピッチで配線した。(9)エッチングレジストを
剥離し、推薦乾燥し、(10)その後スクリーン印刷に
よって片面ずつ熱硬化性のソルダーレジストを印刷、硬
化して両面にレジスト層を形成した。(11)最後に第
一層側に得られた電極部を半導体チップとの接続をとる
ために半田プリコート処理をした。反対面の第二層側は
所定の位置に既存の方法で半田ボール192個のバンプ
を形成した。
【0013】このようにして得られた半導体パッケージ
用プリント回路基板は0.5mmピッチ、192ピンの
電極を有する7mm角の半導体チップを14mm角のパ
ッケージとして提供することが可能となった。
【0014】
【発明の効果】QFP、TSOPなどの小型パッケージ
でさえ多ピン化、狭ピッチ化の動向の中で限界に直面し
ている。小サイズ化の究極の形としてはベアチップ実装
が注目されているが、ベアチップではパッケージにかか
るコストなども削減できる反面、KGDの補償方法およ
びその検査コストやベアチップのリペア性、ハンドリン
グ性の面からベアチップへの転換はなかなか進まない。
本発明によれば、チップをチップとほぼ同じ大きさにパ
ッケージ化するCSPが可能となる。本発明による半導
体パッケージ用プリント回路基板およびその製造方法に
よれば、14mm角で192ピンの小サイズ化パッケー
ジが可能となる。レーザービア方式とフォトビア方式を
併用することにより、第一層の絶縁性樹脂材料はエポキ
シ樹脂をはじめとして耐熱性樹脂の材質選択肢が幅広く
なる。また、本発明ではこのパッケージ側電極をコア材
となる銅張積層板の銅箔をエッチングして作成するため
に、エッチングファクターより起こるフィレット形状が
熱的応力を吸収できる。また、銅張積層板の銅箔そのも
のが電極となるために厚みが非常に均一であり、コプラ
ナリティーをも十分に満足する。
【図面の簡単な説明】
【図1】 半導体パッケージ用プリント回路基板の使用
状態を示す概略断面図
【図2】 本発明の半導体パッケージ用プリント回路基
板の概略断面図
【図3】 上記半導体パッケージ用プリント回路基板の
製造工程を示す概略断面図
【符号の説明】
1 銅箔 2 絶縁性樹脂 3 レーザービア 4 メッキレジスト 5 電解めっき銅 6 感光性樹脂 7 フォトビア 8 無電解めっき銅 9 エッチングレジスト 10 ソルダーレジスト 11 半田フロート 12 半田ボール 20 ソルダーレジスト 21 フィレット状電極 22 絶縁性樹脂 23 バンプ 25 電解めっき銅 26 感光性樹脂 28 無電解めっき銅
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H05K 1/11 H05K 3/40

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 レーザーによるビアホールを形成し該ビ
    アホールに電解めっきを施した絶縁性樹脂層と金属箔と
    からなり、該金属箔が半導体チップを接続するために電
    極となる第一層と、感光性絶縁性樹脂層にフォトビアホ
    ールを形成し、前記感光性絶縁性樹脂層表面と前記ビア
    ホールとに第一層の電解めっきされたビアホールと導通
    する導体回路を無電解めっきにより形成した第二層と
    一体的に積層されてなり、前記金属箔が一方の表面を、
    前記導体回路が他方の表面を構成することを特徴とする
    半導体パッケージ用プリント回路基板。
  2. 【請求項2】 (1)金属箔上に形成された絶縁樹脂層
    をレーザーによりビアホールを形成する工程、 (2)金属箔の樹脂層が形成されていない面にメッキレ
    ジストを貼る工程、 (3)前記(1)で形成されたビアホール内にメッキに
    よって導電体を形成する工程、 (4)前記工程により形成された第一層上に第二層とな
    るフォトビア可能な感光性絶縁性樹脂を形成する工程、 (5)前記感光性樹脂層にフォトビアホールを形成する
    工程、 (6)前記感光性樹脂層を粗化する工程、 (7)前記感光性樹脂層にめっきによる導電体層を
    (3)の工程で形成された導電体と接続して形成する工
    程、 (8)前記(3)の工程で形成されたメッキレジスト層
    を剥離する工程、 (9)このようにして形成された構成物の両面にエッチ
    ングレジストを形成する工程、 (10)両面にエッチングにより回路を形成する工程、 (11)エッチングにより形成した第一層の回路に半田
    プリコートする工程、 (12)エッチングにより回路形成した第二層にソルダ
    ーレジスト層を形成する工程、及び (13)エッチングにより形成した第二層の回路に半田
    ボールを形成する工程、からなることを特徴とする半導
    体パッケージ用プリント回路基板の製造方法。
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