JP3800215B2 - Printed wiring board, semiconductor device, and manufacturing method thereof - Google Patents
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Description
本発明は、印刷配線板、半導体装置、及びそれらの製造方法に関し、特に、半導体素子用パッドと導体配線との密着性がよく、半導体素子を印刷配線板にフリップチップ実装したときの信頼性が高い印刷配線板、半導体装置、及びそれらの製造方法に関する。 The present invention relates to a printed wiring board, a semiconductor device, and a manufacturing method thereof, and particularly has good adhesion between a pad for a semiconductor element and a conductor wiring, and reliability when the semiconductor element is flip-chip mounted on the printed wiring board. The present invention relates to a high printed wiring board, a semiconductor device, and a manufacturing method thereof.
従来の印刷配線板(半導体装置用パッケージ)において、導体配線が絶縁性樹脂層を介して多層に形成されて成る多層基板本体の一面側が、搭載される半導体素子の電極端子と接続される半導体素子用パッドが形成された半導体素子搭載面であり、且つ多層基板本体の他面側が、外部接続端子用パッドが形成された外部接続端子装着面である半導体装置用パッケージにおいて、該外部接続端子装着面には、外部接続端子用パッドの各々に対応するように形成された貫通孔の内壁面を含む全表面に絶縁処理が施された絶縁性金属板が接着され、前記半導体素子搭載面には、金属製の枠体が接合されているものがある(特許文献1参照)。このような構成によれば、半導体素子が搭載される搭載面が可及的に平坦で且つ厚さも可及的に薄くでき、構成部材間の熱膨張差に起因する反りを防止できるというものである。 In a conventional printed wiring board (semiconductor device package), a semiconductor element in which one side of a multilayer substrate body in which conductor wiring is formed in multiple layers via an insulating resin layer is connected to an electrode terminal of the mounted semiconductor element In the package for a semiconductor device, which is a semiconductor element mounting surface on which a pad is formed and the other surface side of the multilayer substrate body is an external connection terminal mounting surface on which an external connection terminal pad is formed, the external connection terminal mounting surface Is bonded to an insulating metal plate subjected to insulation treatment on the entire surface including the inner wall surface of the through hole formed so as to correspond to each of the pads for external connection terminals, and on the semiconductor element mounting surface, There is one in which a metal frame is joined (see Patent Document 1). According to such a configuration, the mounting surface on which the semiconductor element is mounted can be made as flat as possible and the thickness can be made as thin as possible, and warpage due to a difference in thermal expansion between the constituent members can be prevented. is there.
しかしながら、従来の印刷配線板は、半導体素子用パッドとなる半田と導体配線となる銅めっきとの密着性が不十分であった。そのため、印刷配線板に半導体素子と搭載した際、半導体素子と印刷配線板との熱膨張に差があった場合、熱膨張の差により生じた応力が半導体素子用パッドに伝わり、半導体素子用パッドと配線との間にクラックが生じやすかった。 However, the conventional printed wiring board has insufficient adhesion between solder serving as a pad for a semiconductor element and copper plating serving as a conductor wiring. Therefore, when a semiconductor element is mounted on a printed wiring board, if there is a difference in thermal expansion between the semiconductor element and the printed wiring board, the stress generated by the difference in thermal expansion is transmitted to the semiconductor element pad, and the semiconductor element pad And cracks were likely to occur between the wiring and the wiring.
また、印刷配線板の半導体素子用パッドの間隔がファインピッチ(200μm未満)になるにつれ、各半導体素子用パッド間でのショートが生じやすく、各半導体素子用パッドへのバンプの形成(スクリーン印刷等)が困難になってきた。 Further, as the spacing between the semiconductor element pads on the printed wiring board becomes fine pitch (less than 200 μm), short-circuiting between the respective semiconductor element pads is likely to occur, and bump formation on each semiconductor element pad (screen printing, etc.) ) Has become difficult.
さらに、印刷配線板の反り等を防止するために、印刷配線板に接合された金属製の枠体(金属板)をそのまま補強板(スティフナー)として残すと、半導体素子が収納される部分が凹部となり、当該凹部の領域内の正確な位置にバンプを形成(スクリーン印刷等)することが困難であった。 Further, in order to prevent warping of the printed wiring board, if the metal frame (metal plate) joined to the printed wiring board is left as it is as a reinforcing plate (stiffener), the portion in which the semiconductor element is accommodated is recessed. Therefore, it is difficult to form a bump (screen printing or the like) at an accurate position in the region of the concave portion.
本発明の第1の目的は、半導体素子用パッドと導体配線との密着性がよく、半導体素子を印刷配線板にフリップチップ実装したときの信頼性が高い印刷配線板、半導体装置、及びそれらの製造方法を提供することである。 A first object of the present invention is to provide a printed wiring board, a semiconductor device, and a semiconductor device having good adhesion between a semiconductor element pad and a conductor wiring and having high reliability when the semiconductor element is flip-chip mounted on the printed wiring board. It is to provide a manufacturing method.
本発明の第2の目的は、各半導体素子用パッドの正確な位置にバンプが形成された印刷配線板、半導体装置、及びそれらの製造方法を提供することである。 A second object of the present invention is to provide a printed wiring board, a semiconductor device, and a manufacturing method thereof, in which bumps are formed at accurate positions of the pads for semiconductor elements.
本発明の前記印刷配線板において、前記導電層は、導電性銅ペーストよりなることが好ましい。 In the printed wiring board of the present invention, it is preferable that the conductive layer is made of a conductive copper paste.
本発明の前記印刷配線板において、前記第1の導電性パッドは、金、錫及び半田よりなる群から選択された少なくとも1種の金属又はその合金よりなることが好ましい。 In the printed wiring board of the present invention, it is preferable that the first conductive pad is made of at least one metal selected from the group consisting of gold, tin, and solder, or an alloy thereof.
本発明の前記印刷配線板において、前記第2の導電性パッドは、前記配線層側から順に、ニッケルめっき層及び金めっき層の2層よりなることが好ましい。 In the printed wiring board of the present invention, it is preferable that the second conductive pad includes two layers of a nickel plating layer and a gold plating layer in order from the wiring layer side.
本発明の前記印刷配線板において、前記第1の面に積層されるとともに、前記半導体素子を収納するための貫通した開口部を有する金属板を備えることが好ましい。 In the printed wiring board of the present invention, it is preferable that the printed wiring board includes a metal plate that is laminated on the first surface and has a through opening for housing the semiconductor element.
本発明の前記印刷配線板において、前記金属板は、ステンレス、鉄、ニッケル、銅及びアルミニウムよりなる群から選択された少なくとも1種の金属又はその合金よりなることが好ましい。 In the printed wiring board of the present invention, it is preferable that the metal plate is made of at least one metal selected from the group consisting of stainless steel, iron, nickel, copper, and aluminum, or an alloy thereof.
本発明の第1の視点においては、印刷配線板の製造方法において、金属板の表面の片側に樹脂付き銅箔を貼り付けることで第1の絶縁層を形成する工程と、次に、前記第1の絶縁層に、前記金属板を露出する複数の開口部を形成する工程と、次に、前記開口部より露出した前記金属板の部位をエッチングすることにより凹状部を形成する工程と、次に、前記凹状部に、電解半田めっきする方法、又はソルダーペーストを印刷してリフローする方法によって、半導体素子を搭載するための半田からなる第1の導電性パッドを形成する工程と、次に、前記第1の導電性パッドの表面に絶縁樹脂に銅微粒子を分散させた導電性銅ペーストにより応力を吸収するクッションとなる導電層を形成する工程と、前記導電層を含む前記第1の絶縁層の表面に、複数の配線層及び絶縁層が交互に積層され、前記配線層間がビア接続された多層配線層を形成する工程と、次に、前記多層配線層における最上部の絶縁層に形成された開口部から露出する配線層の表面に、少なくとも前記導電層及び前記配線層を介して対応する前記第1の導電性パッドと電気的に接続される第2の導電性パッドを形成する工程と、次に、前記金属板の少なくとも前記第1の導電性パッドが形成されている領域をエッチングすることにより、前記第1の導電性パッドを露出させる工程と、を含むことを特徴とする。 In the first view point of the present invention, in the method of manufacturing a printed wiring board, forming a first insulating layer by pasting the resin coated copper foil on one surface of the metal plate, then the Forming a plurality of openings exposing the metal plate in the first insulating layer, and then forming a concave portion by etching a portion of the metal plate exposed from the opening; Next, a step of forming a first conductive pad made of solder for mounting a semiconductor element on the concave portion by a method of electrolytic solder plating or a method of printing and reflowing a solder paste ; Forming a conductive layer serving as a cushion for absorbing stress with a conductive copper paste in which copper fine particles are dispersed in an insulating resin on the surface of the first conductive pad; and the first insulation including the conductive layer. On the surface of the layer A step of forming a multilayer wiring layer in which a plurality of wiring layers and insulating layers are alternately stacked and via connection is made between the wiring layers, and then from an opening formed in the uppermost insulating layer in the multilayer wiring layer Forming a second conductive pad electrically connected to the corresponding first conductive pad via at least the conductive layer and the wiring layer on the surface of the exposed wiring layer; And exposing the first conductive pad by etching at least a region where the first conductive pad is formed on the metal plate.
本発明の前記印刷配線板の製造方法において、前記第2の導電性パッドを形成する工程では、前記配線層側から順に、ニッケルめっき層及び金めっき層を形成することが好ましい。 In the method for manufacturing a printed wiring board of the present invention, it is preferable that in the step of forming the second conductive pad, a nickel plating layer and a gold plating layer are formed in order from the wiring layer side.
本発明の前記印刷配線板の製造方法において、前記金属板に、前記第1の導電性パッドが形成されている領域を含むように、半導体素子を収納するための開口部を形成し、前記第1の導電性パッド及び前記第1の絶縁層を露出させる工程を含むことが好ましい。 In the method for manufacturing a printed wiring board according to the present invention, an opening for housing a semiconductor element is formed in the metal plate so as to include a region where the first conductive pad is formed, Preferably, the method includes a step of exposing one conductive pad and the first insulating layer.
本発明の第2の視点においては、半導体装置の製造方法において、前記印刷配線板の製造方法により製造された印刷配線板の第1の導電性パッドに半導体素子を接続することを特徴とする。 According to a second aspect of the present invention, in the method for manufacturing a semiconductor device, a semiconductor element is connected to a first conductive pad of the printed wiring board manufactured by the method for manufacturing a printed wiring board.
本発明によれば、第1の導電性パッドと配線層との間に、絶縁樹脂に導電性微粒子を分散させた導電性ペースト又は導電性高分子からなる導電層が介在しているので、第1の導電性パッド(半導体素子用パッド)と配線層(導体配線)との密着性がよくなり、半導体素子を印刷配線板にフリップチップ実装したときの信頼性が高くなる。また、半導体素子と印刷配線板に熱膨張率の差がある場合であっても、導電層が、熱膨張率の差によって生じる応力を吸収し、第1の導電性パッドと配線層との間や印刷配線板の他の部位でのクラックの発生を防止することができる。これにより、半導体装置の歩留まりの低下を抑えることができる。
According to the present invention, the conductive layer made of conductive paste or conductive polymer in which conductive fine particles are dispersed in the insulating resin is interposed between the first conductive pad and the wiring layer. The adhesiveness between the conductive pad (semiconductor element pad) 1 and the wiring layer (conductor wiring) is improved, and the reliability when the semiconductor element is flip-chip mounted on the printed wiring board is increased. In addition, even when there is a difference in thermal expansion coefficient between the semiconductor element and the printed wiring board, the conductive layer absorbs stress caused by the difference in thermal expansion coefficient, and the first conductive pad and the wiring layer are And the occurrence of cracks at other parts of the printed wiring board can be prevented. Thereby, a decrease in the yield of the semiconductor device can be suppressed.
また、本発明によれば、多層配線層(の第1の面)から突出した第1の導電性パッド(半導体素子用パッド)をバンプ(はんだボール)とすることができるため、各半導体素子用パッドの正確な位置にバンプ(はんだボール)を形成しているといえる。 In addition, according to the present invention, the first conductive pad (semiconductor element pad) protruding from the multilayer wiring layer (the first surface thereof) can be used as a bump (solder ball). It can be said that bumps (solder balls) are formed at accurate positions of the pads.
(実施形態1)
本発明の実施形態1に係る半導体装置及び印刷配線板について図面を用いて説明する。図1は、本発明の実施形態1に係る半導体装置の構成を模式的に示した(A)表面側からの斜視図、(B)裏面側からの斜視図、及び(C)部分断面図である。実施形態1に係る半導体装置は、フリップチップボールグリッドアレイ(FCBGA)を適用したものである。
(Embodiment 1)
A semiconductor device and a printed wiring board according to
図1(A)を参照すると、半導体装置1は、印刷配線板10、半導体素子30、を有する。印刷配線板10は、金属板11、多層配線層21、を有する。金属板11は、多層配線層21上に積層され、半導体素子30を収納するための貫通した開口部11aを有する。多層配線層21は、コアになる基板のないビルドアップ層であり、複数の配線層及び絶縁層が交互に積層され、配線層間がビア接続されている。多層配線層21は、公知のサブトラクティブ法、セミアディティブ法又はフルアディティブ法等のビルドアップ工法によって形成することができる。半導体素子30は、金属板11の開口部11aに収納され、多層配線層21に実装されている。
Referring to FIG. 1A, the
図1(B)を参照すると、多層配線層21における金属板11が配置されている面(表面)の反対側の面(裏面)には、第1のバンプ20が搭載されている。
Referring to FIG. 1B, the
図1(C)を参照すると、半導体装置1は、金属板11、第1の絶縁層12、第1の導電性パッド13、導電層14、第1の配線層15、第2の絶縁層16、第2の配線層17、第3の絶縁層18、第2の導電性パッド19、第1のバンプ20、半導体素子30、第2のバンプ31、封止樹脂40、を有する。第1の絶縁層12、第1の配線層15、第2の絶縁層16、第2の配線層17、第3の絶縁層18が積層した層は、図1(A)の多層配線層21に対応する。
Referring to FIG. 1C, the
金属板11は、その中央に貫通する開口部11aが形成された枠状の補強板(スティフナー)である。また、金属板11は金属から構成されているため、最表層のグランドとしての機能をもたせることも可能である。金属板11の開口部11a内には、半導体素子30が収納されている。金属板11には、例えば、ステンレス、鉄、ニッケル、銅及びアルミニウムよりなる群から選択された少なくとも1種の金属を用いることができ、また、その合金を用いることができるが、取り扱いの面からすれば、銅が最適である。また、金属板11の厚さは、例えば、0.1〜1.5mmとすることができる。
The
第1の絶縁層12は、金属板11と接合する絶縁性の樹脂層である。第1の絶縁層12は、半導体素子30の電極端子と対応する位置に開口部を有する。第1の絶縁層12の開口部内には、少なくとも第1の導電性パッド13及び導電層14が配されている。第1の絶縁層12として、例えば、エポキシ樹脂、エポキシアクリレート樹脂、ウレタンアクリレート樹脂、ポリエステル樹脂、フェノール樹脂、ポリイミド樹脂、ビスマレイミドトリアジン樹脂、ポリフェニレンエーテル樹脂、フッ素樹脂、ベンゾシクロブテン樹脂、液晶ポリマー等の絶縁性樹脂から選択された1種又は2種以上の絶縁性樹脂を用いることができ、熱硬化性樹脂や感光性樹脂であってもよく、例えば、感光性ソルダーレジスト(太陽インキ製造社製 PSR4000 NAS−90−TY、タムラ化研社製 DSR 2200 BGX−8等)等を用いることができる。また、基板強度を上げるため、絶縁性樹脂に、補強材としてガラスクロス、ガラス不織布、アラミド不織布、アラミドフィルム、ポリイミドフィルム等を積層してもよい。また、第1の絶縁層12には、樹脂フィルムや樹脂付き銅箔(RCC)を用いることもでき、ビルドアップの観点から、樹脂付き銅箔が最適である。
The first
第1の導電性パッド13は、半導体素子30の電極端子と電気的に接続するための導電性媒体である。第1の導電性パッド13は、第1の絶縁層12の開口部ごとに配されている。第1の導電性パッド13には、例えば、金、錫及び半田から選択された少なくとも1種の金属や、その合金を用いることができ、また、導電性ペーストや、半田粉が混入した導電性ペーストも用いることができる。導電性ペーストや、半田粉が混入した導電性ペーストを用いる場合は、半導体素子30の第2のバンプ31はAuのスタッドバンプであることが好ましい。なお、第1の導電性パッド13は、取り扱いの面からすれば、半田が最適である。
The first
導電層14は、第1の導電性パッド13と第1の配線層15とが直接接合するときよりも密着性を高める導電性媒体であり、第1の絶縁層12の開口部ごとに、第1の導電性パッド13と第1の配線層15の間に介在している。導電層14には、第1の導電性パッド13と第1の配線層15とが直接接合するときよりも密着性を高める材料が選択され、例えば、エポキシ樹脂、シリコン樹脂などの絶縁樹脂に金属(銅、銀、金、半田等)、カーボンなどの導電性微粒子を分散させた1種又は2種以上の導電性ペーストや、ポリピロール、ポリアセチレン、ポリアニリン、ポリアリレーン、ポリアリレーンビニレン、ポリチオフェン、ポリ−3−アルキルチオフェン等の導電性高分子を用いることができ、コストの観点から、導電性銅ペーストが最適である。導電層14は、第1の導電性パッド13を介して印刷配線板に伝わる応力を吸収するクッションとなる。
The
第1の配線層15は、導電層14を含む第1の絶縁層12の表面に配線パターンが形成された導電層である。第1の配線層15には、例えば、無電解めっき、電解めっき等による金、銀、銅、ニッケル等から選択された少なくとも1種の金属又はその合金を用いることができ、コストの観点から、銅が最適である。
The
第2の絶縁層16は、第1の配線層15を含む第1の絶縁層12の表面に形成された絶縁性の樹脂層である。第2の絶縁層16は、第1の配線層15に通じる開口部(ビア)を有する。第2の絶縁層16には、第1の絶縁層12と同様の材料を用いることができ、第1の絶縁層12と異なる材料を用いてもよいが、ビルドアップの観点から、樹脂付き銅箔が最適である。
The second insulating
第2の配線層17は、第2の絶縁層16の表面にパターン形成された導電層であり、第2の絶縁層16の開口部を通じて第1の配線層15と電気的に接続(ビア接続)する。第2の配線層17は、さらに第2の絶縁層16を介して多層に形成して層間をビア接続させてもよい。第2の配線層17には、第1の配線層15と同様の材料を用いることができ、コストの観点から、銅が最適である。
The
第3の絶縁層18は、第2の配線層17を含む第2の絶縁層16の表面に形成された絶縁性の樹脂層である。第3の絶縁層18は、第2の配線層17に通じる開口部を有する。第3の絶縁層18の開口部内には、第2の導電性パッド19が配されている。第3の絶縁層18には、第1の絶縁層12と同様の材料を用いることができ、第1の絶縁層12及び第2の絶縁層16と異なる材料を用いてもよいが、多層配線層の表層であることを考慮すると、ソルダーレジストが最適である。
The third insulating
第2の導電性パッド19は、第3の絶縁層18の開口部における第2の配線層17の表面に形成された導電性媒体である。第2の導電性パッド19は、少なくとも第2の配線層17、第1の配線層15及び導電層14を介して対応する第1の導電性パッド13と電気的に接続している。第2の導電性パッド19には、例えば、無電解めっき、電解めっき等による金、錫、ニッケル及び半田から選択された少なくとも1種の金属を用いることができ、また、その合金を用いることができる。第2の導電性パッド19は、1層構造だけでなく2層以上であってもよく、第2の導電性パッド19と第2の配線層17の密着性等を考慮すれば、第2の配線層17側から順に、ニッケルめっき層及び金めっき層の2層構造が最適である。
The second
第1のバンプ20は、第2の導電性パッド19の表面に形成された、外部の電子部品(図示せず)と電気的に接続するための導電性突起媒体である。第1のバンプ20には、金、銀、銅、半田(Sn−Pb共晶はんだ、Sn−Ag−Cuはんだ等)などの金属材料、導電性樹脂、樹脂部材の表面に金属材料を被覆した複合材料を用いることができ、取り扱い等の観点から、半田ボールが最適である。
The
半導体素子30は、例えば、LSI等の半導体チップであり、半導体素子30の電極端子は、対応する第2のバンプ31を介して第1の導電性パッド13と接続される。第2のバンプ31には、第1のバンプ20と同様の材料を用いることができ、取り扱い等の観点から、半田が最適である。
The
封止樹脂40は、半導体素子30と第1の絶縁層12の間の隙間を封止する絶縁性樹脂である。封止樹脂40には、求められる特性に応じて、公知の封止材料(例えば、エポキシ樹脂等)を選択して用いることができる。
The sealing
次に、本発明の実施形態1に係る半導体装置及び印刷配線板の製造方法について図面を用いて説明する。図2及び図3は、本発明の実施形態1に係る印刷配線板の断面を主たる製造工程について工程順に模式的に示した部分断面図である。なお、図2及び図3は、単に、図面作成の都合で分図されている。
Next, a method for manufacturing a semiconductor device and a printed wiring board according to
まず、金属板11の表面の片側に第1の絶縁層12を成膜した後、第1の絶縁層12の所定の位置に金属板11を露出する開口部12aを形成する(ステップA1;図2(A)参照)。ここで、第1の絶縁層12の形成方法には、例えば、(1)樹脂フィルムを貼り付けて、YAGレーザ、炭酸ガスレーザ等のレーザ光によって開口部12aを形成する方法、(2)樹脂付き銅箔(RCC)を貼り付けて、開口部12aの銅箔をエッチングし、プラズマにより開口部12aを形成し、不要な銅箔を除去する方法、(3)熱硬化性樹脂を印刷、塗布等して硬化させ、YAGレーザ、炭酸ガスレーザ等のレーザ光によって開口部12aを形成する方法、(4)第1の絶縁層12として、感光性樹脂を印刷、塗布等して硬化させ、フォトリソグラフィ法によって開口部12aを形成する方法等があり、ビルドアップの観点から、樹脂付き銅箔を用いる方法が最適である。ここでは、金属板11には孔を形成していない。また、レーザ光によって開口部12aを形成した場合、開口部12aの壁面に付着したコンタミネーションを除去するために、過マンガン酸液で洗浄することが好ましい。
First, after forming the first insulating
次に、第1の絶縁層12の開口部12aの底面に第1の導電性パッド13を形成する(ステップA2;図2(B)参照)。ここで、第1の導電性パッド13(例えば、半田)の形成方法は、例えば、(1)電解半田めっきにより形成する方法、(2)ソルダーペーストを充填(印刷など)してリフローすることによって形成する方法がある。
Next, the first
次に、第1の導電性パッド13の表面に導電層14を形成する(ステップA3;図2(C)参照)。ここで、導電層14(例えば、導電性銅ペースト)は、インクジェット方式又はスクリーン方式などの印刷により形成することができる。
Next, the
次に、導電層14を含む第1の絶縁層12の表面に、第1の配線層15、第2の絶縁層16、第2の配線層17、第3の絶縁層18がこの順に形成され、配線層間がビア接続された多層配線層21を形成する(ステップA4;図2(D)参照)。ここで、第1の配線層15(例えば、銅めっき)は、例えば、第1の絶縁層12の表面の化学粗化(デスミア、樹脂粗化処理等)を行ない、その後、組立体表面(ビア底も含む)に無電解銅めっきでシード層を形成し、その後、回路形成用のドライフィルムを基板にラミネートしてからマスク露光、現像工程を経て、所望の配線パターンを形成した後、電解めっき法で配線パターンを形成し、ドライフィルムを剥がし、その後、エッチングによりシード層を除去することにより形成することができる。第2の配線層17(例えば、銅めっき)も、第1の配線層15と同様の方法により形成することができる。第2の絶縁層16(例えば、樹脂付き銅箔)は、第1の絶縁層12と同様の方法(例えば、樹脂付き銅箔を用いる方法)により形成することができる。なお、第2の配線層17上に配線層、絶縁層を多層に形成して層間をビア接続させてもよい。第3の絶縁層18は、第1の絶縁層12と同様の方法(例えば、感光性樹脂(ソルダーレジスト)を用いる方法)により形成することができる。第3の絶縁層18の所定の位置に、第2の配線層17を露出する開口部18aが形成されている。
Next, a
次に、第3の絶縁層18に形成された開口部から露出する第2の配線層17の表面に第2の導電性パッド19を形成する(ステップA5;図3(A)参照)。ここで、第2の導電性パッド19(例えば、ニッケルめっき層、金めっき層の積層構造)は、例えば、電解めっき法によって形成することができる。
Next, a second
次に、金属板11に、第1の導電性パッド13が形成されている領域を含むように、半導体素子を収納するための開口部11aを形成し、第1の導電性パッド13及び第1の絶縁層12を露出させる(ステップA6;図3(B)参照)。ここで、開口部11aは、少なくとも多層配線層が配された面とは反対側の面の金属板11の表面に開口部を有するエッチングレジスト22を形成し、その後、このエッチングレジスト22をマスクとして、エッチングレジスト22の開口部より露出した金属板11の部位を第1の導電性パッド13及び第1の絶縁層12が露出するまでエッチングすることにより形成することができる。なお、エッチングに際し、第2の導電性パッド19を含む第3の絶縁層18の表面にもエッチングレジストを形成して、第2の導電性パッド19を保護してもよい。エッチングレジスト22の形成方法には、(1)エッチングレジスト22が液状の場合はスピンコート法、ダイコート法、カーテンコート法又は印刷法等によりエッチングレジスト22を積層する方法、(2)エッチングレジスト22がドライフィルムの場合はラミネート法等でエッチングレジスト22を積層した後、乾燥等の処理を施してエッチングレジスト22を固める方法、(3)エッチングレジスト22が感光性の場合はフォトリソグラフィ法等によりエッチングレジスト22をパターニングする方法、(4)エッチングレジスト22が非感光性の場合はレーザ加工法等によりエッチングレジスト22をパターニングする方法などがある。また、エッチングには、金属板11(例えば、銅)が溶出し、かつ、第1の導電性パッド(例えば、半田)が溶出しない、例えば、アルカリエッチング液等のエッチング液が用いられる。開口部11aを形成した後は、エッチングレジスト22を除去する。
Next, an
次に、半導体素子30を第2のバンプ31により第1の導電性パッド13にフリップチップ接続し、封止樹脂40を半導体素子30と第1の絶縁層12との間の空間に流し込み、硬化させる(ステップA7;図3(C)参照)。
Next, the
最後に、第2の導電性パッド19に第1のバンプ20を装着する(ステップA8;図3(D)参照)。
Finally, the
以上のように構成された印刷配線板によれば、平坦な金属板11上に多層配線層21を設けているため、多層配線層21の平坦性が良好である。また、半導体装置は、半導体素子30が金属板11の開口部内に収納され、反りがなく平坦な多層配線層21の最表面に接続されているため、多層配線層21と半導体素子30との接続部が安定し信頼性が高い。さらに、第1の導電性パッド13と第1の配線層15との間に導電層14が介在するので、第1の導電性パッド13と第1の配線層15との密着性がよくなる。また、印刷配線板10に半導体素子30を搭載した場合に、半導体素子30と印刷配線板10との間に熱膨張率の差による応力が生じたとしても、半導体素子30に連結した第1の導電性パッド13により伝わる応力が導電層14にて吸収され、第1の導電性パッド13と第1の配線層15との間でのクラックの発生を防止することができ、半導体素子30を印刷配線板10にフリップチップ実装したときの信頼性がさらに高くなる。
According to the printed wiring board configured as described above, since the
(実施形態2)
本発明の実施形態2に係る半導体装置及び印刷配線板について図面を用いて説明する。図4は、本発明の実施形態2に係る半導体装置の構成を模式的に示した(A)表面側からの斜視図、(B)裏面側からの斜視図、及び(C)部分断面図である。実施形態2に係る半導体装置も、フリップチップボールグリッドアレイ(FCBGA)を適用したものである。実施形態2に係る半導体装置と実施形態1に係る半導体装置とは、第1の導電性パッド以外の構成についてほぼ同様であるが、第1の導電性パッドについてはその形状が異なる。
(Embodiment 2)
A semiconductor device and a printed wiring board according to Embodiment 2 of the present invention will be described with reference to the drawings. 4A is a perspective view from the front surface side, FIG. 4B is a perspective view from the back surface side, and FIG. 4C is a partial cross-sectional view schematically showing the configuration of the semiconductor device according to the second embodiment of the present invention. is there. The semiconductor device according to the second embodiment also uses a flip chip ball grid array (FCBGA). The semiconductor device according to the second embodiment and the semiconductor device according to the first embodiment are substantially the same except for the configuration of the first conductive pad, but the shape of the first conductive pad is different.
図4(C)を参照すると、第1の導電性パッド13は、半導体素子30の電極端子と電気的に接続するための導電性媒体であり、第1の絶縁層の表面から突出した突起状パッドである。第1の導電性パッド13は、第1の絶縁層12の開口部ごとに配されており、半導体素子30と第2のバンプ31を介してフリップチップ接続されている。第1の導電性パッド13には、例えば、金、錫及び半田から選択された少なくとも1種の金属を用いることができ、また、その合金を用いることができるが、取り扱いの面からすれば、半田が最適である。なお、半田にて第1の導電性パッド13を形成すれば、第1の導電性パッド13をバンプ(半田ボール)とすることができる。また、第1の導電性パッド13をバンプ(半田ボール)とすると、第2のバンプ31は形成しなくてもよい場合もある。
Referring to FIG. 4C, the first
次に、本発明の実施形態2に係る半導体装置及び印刷配線板の製造方法について図面を用いて説明する。図5及び図6は、本発明の実施形態2に係る印刷配線板の断面を主たる製造工程について工程順に模式的に示した部分断面図である。なお、図5及び図6は、単に、図面作成の都合で分図されている。 Next, a method for manufacturing a semiconductor device and a printed wiring board according to Embodiment 2 of the present invention will be described with reference to the drawings. 5 and 6 are partial cross-sectional views schematically showing the cross-section of the printed wiring board according to Embodiment 2 of the present invention in the order of the steps in the main manufacturing process. 5 and 6 are simply separated for convenience of drawing.
まず、金属板11の表面の片側に第1の絶縁層12を成膜した後、第1の絶縁層12に、金属板11を露出する複数の開口部を形成し、しかる後に、開口部より露出した金属板11の部位に凹状部11bを形成する(ステップB1;図5(A)参照)。ここで、凹状部11bの形成方法には、例えば、(1)樹脂フィルムを貼り付けて、YAGレーザ、炭酸ガスレーザ等のレーザ光によって第1の絶縁層12に開口部を形成し、第1の絶縁層12の開口部から露出した金属板11をエッチングして凹状部11bを形成する方法、(2)樹脂付き銅箔(RCC)を貼り付けて、第1の絶縁層12の開口部の銅箔をエッチングし、プラズマにより第1の絶縁層12に開口部を形成し、不要な銅箔を除去し、第1の絶縁層12の開口部から露出した金属板11をエッチングして凹状部11bを形成する方法、(3)熱硬化性樹脂を印刷、塗布等して硬化させ、YAGレーザ、炭酸ガスレーザ等のレーザ光によって第1の絶縁層12に開口部を形成し、不要な銅箔を除去し、第1の絶縁層12の開口部から露出した金属板11をエッチングして凹状部11bを形成する方法、(4)第1の絶縁層12は、感光性樹脂を印刷、塗布等して硬化させ、フォトリソグラフィ法によって第1の絶縁層12に開口部を形成し、不要な銅箔を除去し、第1の絶縁層12の開口部から露出した金属板11をエッチングして凹状部11bを形成する方法等があり、ビルドアップの観点から、樹脂付き銅箔を用いる方法が最適である。また、レーザ光によって第1の絶縁層12に開口部を形成した場合、開口部の壁面に付着したコンタミネーションを除去するために、過マンガン酸液で洗浄することが好ましい。
First, after the first insulating
次に、金属板11の凹状部11b、及び第1の絶縁層12の開口部内に第1の導電性パッド13を形成する(ステップB2;図5(B)参照)。ここで、第1の導電性パッド13(例えば、半田)の形成方法は、例えば、(1)電解半田めっきにより形成する方法、(2)ソルダーペーストを充填(印刷など)してリフローすることによって形成する方法がある。
Next, the first
ステップB2の後に行われる、導電層14を形成する工程(ステップB3;図5(C)参照)、多層配線層21を形成する工程(ステップB4;図5(D)参照)、第2の導電性パッド19を形成する工程(ステップB5;図6(A)参照)、金属板11に開口部11aを形成する工程(ステップB6;図6(B)参照)、半導体素子30をフリップチップ接続し、封止樹脂40を流し込み、硬化させる工程(ステップB7;図6(C)参照)、第1のバンプ20を装着する工程(ステップB8;図6(D)参照)の各工程は、実施形態1に係るステップA3〜A8と同様である。
The step of forming the
以上のように構成された印刷配線板によれば、実施形態1と同様、平坦な金属板11上に多層配線層21を設けているため、多層配線層21の平坦性が良好である。また、半導体装置は、半導体素子30が金属板11の開口部内に収納され、反りがなく平坦な多層配線層21の最表面に接続されているため、多層配線層21と半導体素子30との接続部が安定し信頼性が高い。さらに、第1の導電性パッド13と第1の配線層15との間に導電層14が介在するので、第1の導電性パッド13と第1の配線層15との密着性がよくなり、半導体素子30を印刷配線板10にフリップチップ実装したときの信頼性がさらに高くなる。加えて、金属板11に形成した凹状部11bにより予め第1の絶縁層12から突出した第1の導電性パッド13を形成することにより、半導体素子30の第2のバンプ31と対応する正確な位置にバンプ(はんだボール)を形成することができる。
According to the printed wiring board configured as described above, since the
1 半導体装置
10 印刷配線板
11 金属板
11a 開口部
11b 凹状部
12 第1の絶縁層
12a 開口部
13 第1の導電性パッド
14 導電層
15 第1の配線層
16 第2の絶縁層
17 第2の配線層
18 第3の絶縁層
18a 開口部
19 第2の導電性パッド
20 第1のバンプ
21 多層配線層
22 エッチングレジスト
30 半導体素子
31 第2のバンプ
40 封止樹脂
DESCRIPTION OF
Claims (4)
次に、前記第1の絶縁層に、前記金属板を露出する複数の開口部を形成する工程と、
次に、前記開口部より露出した前記金属板の部位をエッチングすることにより凹状部を形成する工程と、
次に、前記凹状部に、電解半田めっきする方法、又はソルダーペーストを印刷してリフローする方法によって、半導体素子を搭載するための半田からなる第1の導電性パッドを形成する工程と、
次に、前記第1の導電性パッドの表面に絶縁樹脂に銅微粒子を分散させた導電性銅ペーストにより応力を吸収するクッションとなる導電層を形成する工程と、
前記導電層を含む前記第1の絶縁層の表面に、複数の配線層及び絶縁層が交互に積層され、前記配線層間がビア接続された多層配線層を形成する工程と、
次に、前記多層配線層における最上部の絶縁層に形成された開口部から露出する配線層の表面に、少なくとも前記導電層及び前記配線層を介して対応する前記第1の導電性パッドと電気的に接続される第2の導電性パッドを形成する工程と、
次に、前記金属板の少なくとも前記第1の導電性パッドが形成されている領域をエッチングすることにより、前記第1の導電性パッドを露出させる工程と、
を含むことを特徴とする印刷配線板の製造方法。 Forming a first insulating layer by affixing a copper foil with resin on one side of the surface of the metal plate;
Next, forming a plurality of openings exposing the metal plate in the first insulating layer;
Next, a step of forming a concave portion by etching a portion of the metal plate exposed from the opening,
Next, a step of forming a first conductive pad made of solder for mounting a semiconductor element on the concave portion by a method of electrolytic solder plating or a method of printing and reflowing a solder paste ;
Next, forming a conductive layer serving as a cushion for absorbing stress with a conductive copper paste in which copper fine particles are dispersed in an insulating resin on the surface of the first conductive pad;
Forming a multilayer wiring layer in which a plurality of wiring layers and insulating layers are alternately stacked on the surface of the first insulating layer including the conductive layer, and the wiring layers are via-connected;
Next, on the surface of the wiring layer exposed from the opening formed in the uppermost insulating layer in the multilayer wiring layer, at least the first conductive pad and the electric corresponding to the surface through the wiring layer and the wiring layer. Forming a second conductive pad to be electrically connected;
Next, the step of exposing the first conductive pad by etching at least a region of the metal plate where the first conductive pad is formed;
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