JP3879724B2 - 印刷配線板、半導体装置、及びそれらの製造方法 - Google Patents

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、半導体素子搭載面から突出する複数の半導体素子用パッドの高さを均一にして、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。

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、半導体素子用パッドが、その先端部が多層基板本体の半導体素子搭載面から突出するバンプ状のものがある（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ともに、端面が平坦面に形成された半導体素子の電極端子を対応する半導体素子用パッドに直接接合できるというものである。

特開２００３−１４２６１７号公報

しかしながら、従来の印刷配線板は、半導体素子搭載面から突出する複数の半導体素子用パッドの高さが不均一になる場合があり、半導体素子からの熱により半導体素子用パッドと導体配線の熱伝導等の差が生じ、半導体素子用パッドに応力がかかりクラックが生じることがあった。

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（半田ボール）の形成（スクリーン印刷等）が困難になってきた。

また、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。

さらに、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が直接接合している。半導体素子と印刷配線板に熱膨張率の差があった場合、半導体素子などからの熱により応力が生じる。半導体素子と半導体素子用パッドは結合しているため、応力は半導体素子用パッドと導体配線との結合部に集中する。そのため、印刷配線板にクラックが生じやすく、半導体装置の信頼性を低下させていた。

本発明の第１の目的は、半導体素子搭載面から突出する複数の半導体素子用パッドの高さを均一にして、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。

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。

本発明の第３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。

本発明の第１の視点においては、印刷配線板において、半導体素子を収納するための開口部を有する金属板と、前記金属板上に積層されるとともに、複数の配線層及び絶縁層が交互に積層され、かつ、前記配線層間がビア接続された多層配線層と、前記金属板が配された前記多層配線層の第１の面における前記金属板の開口部内に形成されるとともに、前記第１の面から突出した突起状に形成され、かつ、前記半導体素子と接続される複数の第１の導電性パッドと、前記第１の面の反対側の第２の面に形成された複数の第２の導電性パッドと、を備え、前記多層配線層における前記第１の面側の前記絶縁層に形成された開口部内であって、前記第１の導電性パッドと、該第１の導電性パッドと接続される前記配線層との間に、絶縁樹脂に銅よりなる導電性微粒子を分散させた導電性銅ペーストからなる導電層を有し、前記金属板と前記多層配線層との間に、前記金属板側から順に、第１の金属めっき層及び第２の金属めっき層が介在し、前記第１の金属めっき層は、少なくとも前記金属板及び前記第２の金属めっき層に対してエッチングの際の選択比がとれる金属よりなり、前記第２の導電性パッドは、少なくとも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し、前記金属板及び前記第２の金属めっき層は、銅よりなり、前記第１の導電性パッドは、半田ボールよりなり、前記第１の導電性パッドは、突出部分の高さが前記第２の金属めっき層の厚さで均一であるとともに、前記突起の頂部が平坦であることを特徴とする。

本発明の前記印刷配線板において、前記第１の金属めっき層は、ニッケルよりなることが好ましい。

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。

本発明の第２の視点においては、半導体装置において、前記印刷配線板と、前記第１の導電性パッドに接続された半導体素子と、を備えることを特徴とする。

本発明の第３の視点においては、印刷配線板の製造方法において、銅よりなる金属板の表面に、前記金属板に対してエッチングの際の選択比がとれる金属よりなる第１の金属めっき層を形成する工程と、前記第１の金属めっき層の表面に、銅よりなる第２の金属めっき層を形成する工程と、前記第２の金属めっき層の表面に、第１の絶縁層に銅箔が貼り付けられた樹脂付き銅箔を貼り付けて、前記銅箔に複数の開口部を形成し、前記銅箔の前記開口部と対応する位置の前記第１の絶縁層に開口部を形成する工程と、銅のエッチングにより、前記銅箔をエッチング除去するとともに、前記第１の絶縁層の前記開口部から露出した前記第２の金属めっき層の部位をエッチング除去し、前記第１の金属めっき層が露出した凹状部を形成する工程と、少なくとも前記凹状部内に第１の導電性パッドを形成する工程と、前記第１の絶縁層の前記開口部内であって、前記第１の導電性パッドの表面に、絶縁樹脂に銅よりなる導電性微粒子を分散させた導電性銅ペーストから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の絶縁層上に、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、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、前記金属板の表面に形成されたエッチングマスクをマスクとして、前記金属板、前記第１の金属めっき、及び前記第２の金属めっきをこの順に選択的にエッチングすることで、前記金属板、前記第１の金属めっき、及び前記第２の金属めっきに、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２の金属めっき層の厚さで均一な高さの突起であるとともに前記突起の頂部が平坦な前記第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と、前記金属板の開口部を形成する工程の後に、少なくとも前記第１の導電性パッドの表面部を洗浄する工程と、を含むことを特徴とする。

本発明の第４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。

本発明によれば、半導体素子搭載面から突出する複数の第１の導電性パッド（半導体素子用パッド）の高さが均一であるので、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。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。

また、本発明によれば、金属板の開口部内に層配線層（の第１の面）から突出して形成された第１の導電性パッド（半導体素子用パッド）を有する。第１の導電性パッドをバンプ（はんだボール）とすることにより、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。

さらに、本発明によれば、第１の導電性パッドと配線層との間に導電性ペースト等の密着性を高める導電層を介在させている。導電層により、第１の導電性パッドと配線層との密着性が高まるとともに、印刷配線板にクラックが生じることを防止できる。すなわち、印刷配線板と半導体素子との熱膨張率の差により生じた応力は、半導体素子と結合した第１の導電性パッドを通じて印刷配線板に伝わるが、当該応力は、導電層に吸収される。そのため、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、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さらに高くなる。これにより、半導体装置の歩留まりの低下をさらに抑えることができる。

（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。

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２３、を有する。金属板１１は、多層配線層２３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２３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２３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２３に実装されている。

図１（Ｂ）を参照すると、多層配線層２３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２２が搭載されている。

図１（Ｃ）を参照すると、半導体装置１は、金属板１１、第１の金属めっき層１２、第２の金属めっき層１３、第１の絶縁層１４、第１の導電性パッド１５、導電層１６、第１の配線層１７、第２の絶縁層１８、第２の配線層１９、第３の絶縁層２０、第２の導電性パッド２１、第１のバンプ２２、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１４、第１の配線層１７、第２の絶縁層１８、第２の配線層１９、第３の絶縁層２０が積層した層は、図１（Ａ）の多層配線層２３に対応する。

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有する。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。

第１の金属めっき層１２は、少なくとも金属板１１及び第２の金属めっき層１３に対してエッチングの際の選択比がとれる金属よりなるめっき層であり、第１の導電性パッド１５に対してもエッチングの際の選択比がとれることが好ましい。第１の金属めっき層１２には、金属板１１の開口部１１ａと同様に貫通する開口部が形成されている。第１の金属めっき層１２に用いられる材料は、金属板１１に用いられる材料と関係によって選択されるが、例えば、金属板１１が銅である場合には、第１の金属めっき層１２はニッケルが選択される。

第２の金属めっき層１３は、第１の金属めっき層１２及び第１の導電性パッド１５に対してエッチングの際の選択比がとれる金属よりなるめっき層である。第２の金属めっき層１３には、金属板１１の開口部１１ａ及び第１の金属めっき層１２の開口部と同様に貫通する開口部が形成されている。第２の金属めっき層１３には、金属板１１と同様の材料を用いることができ、金属板１１と異なる材料を用いてよいが、取り扱いの面からすれば、銅が最適である。

第１の絶縁層１４は、第２の金属めっき層１３と接合する絶縁性の樹脂層である。第１の絶縁層１４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１４の開口部内には、少なくとも第１の導電性パッド１５及び導電層１６が配されている。第１の絶縁層１４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１４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。

第１の導電性パッド１５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１５は、第１の絶縁層１４の開口部ごとに配されている。第１の導電性パッド１５の突出部分の高さ（第１の絶縁層１４表面から先端部分までの高さ）は、概ね第２の金属めっき層１３の厚さで均一である。第１の導電性パッド１５の突起の頂部は、概ね第１の金属めっき層１２と第２の金属めっき層１３の境界面に沿って平坦である。第１の導電性パッド１５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。第１の導電性パッド１５は、取り扱いの面からすれば、半田が適しているが、この場合には、第２の金属めっき層１３をエッチング（開口部１１ａを形成）した後に、第１の金属めっき層１２をエッチングしたときに半田の表面にできた汚染部分（酸化膜）を洗浄（除去）することが好ましい。なお、半田にて第１の導電性パッド１５を形成すれば、第１の導電性パッド１５をバンプ（半田ボール）とすることができる。この場合、第２のバンプ３１を形成しなくてもよい場合もある。

導電層１６は、第１の導電性パッド１５と第１の配線層１７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１４の開口部ごとに、第１の導電性パッド１５と第１の配線層１７の間に介在している。導電層１６には、第１の導電性パッド１５と第１の配線層１７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１６は、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場合、第１の導電性パッド１５を介して伝わる応力を吸収するクッションともなる。

第１の配線層１７は、導電層１６を含む第１の絶縁層１４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１７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。

第２の絶縁層１８は、第１の配線層１７を含む第１の絶縁層１４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１８は、第１の配線層１７に通じる開口部（ビア）を有する。第２の絶縁層１８には、第１の絶縁層１４と同様の材料を用いることができ、第１の絶縁層１４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。

第２の配線層１９は、第２の絶縁層１８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１８の開口部を通じて第１の配線層１７と電気的に接続（ビア接続）する。第２の配線層１９は、さらに第２の絶縁層１８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１９には、第１の配線層１７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。

第３の絶縁層２０は、第２の配線層１９を含む第２の絶縁層１８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２０は、第２の配線層１９に通じる開口部を有する。第３の絶縁層２０の開口部内には、第２の導電性パッド２１が配されている。第３の絶縁層２０には、第１の絶縁層１４と同様の材料を用いることができ、第１の絶縁層１４及び第２の絶縁層１８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。

第２の導電性パッド２１は、第３の絶縁層２０の開口部における第２の配線層１９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２１は、少なくとも第２の配線層１９、第１の配線層１７及び導電層１６を介して対応する第１の導電性パッド１５と電気的に接続している。第２の導電性パッド２１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２１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２１と第２の配線層１９の密着性等を考慮すれば、第２の配線層１９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。

第１のバンプ２２は、第２の導電性パッド２１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２２には、金、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。

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１５と接続される。第２のバンプ３１には、第１のバンプ２２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。

封止樹脂４０は、半導体素子３０と第１の絶縁層１４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。

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。

まず、金属板１１（例えば、銅板）の表面の片側に、第１の金属めっき層１２、第２の金属めっき層１３、第１の絶縁層１４をこの順に形成した後、第１の絶縁層１４の所定の位置に第２の金属めっき層１３を露出する開口部１４ａを形成する（ステップＡ１；図２（Ａ）参照）。ここで、第１の金属めっき層１２（例えば、ニッケルめっき）、第２の金属めっき層１３（例えば、銅めっき）は、無電解めっき、電解めっき等により形成することができる。第１の絶縁層１４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１４ａを形成する方法、（２）樹脂付き銅箔（ＲＣＣ）を貼り付けて、開口部１４ａの銅箔をエッチングし、プラズマにより開口部１４ａ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１４ａを形成する方法、（４）第１の絶縁層１４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１４ａ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、レーザ光によって開口部１４ａを形成した場合、開口部１４ａ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。

次に、第１の絶縁層１４の開口部１４ａから露出した第２の金属めっき層１３の部位をエッチング除去して、第１の金属めっき層１２が露出した凹状部１３ａを形成する（ステップＡ２；図２（Ｂ）参照）。ここで、凹状部１３ａは、第１の絶縁層１４をマスクとして、第２の金属めっき層１３を第１の金属めっき層１２が露出するまでエッチング（ウェットエッチング）することにより形成することができる。この時のエッチング液は、第２の金属めっき層１３を溶解し、第１の金属めっき層１２を溶解しないものを用いる。また、凹状部１３ａの深さは、第２の金属めっき層１３の厚みと同一となるもので、複数の凹状部１３ａの深さは、第１の金属めっき層１２と第２の金属めっき層１３のエッチングの際の選択比の差異によって、第１の金属めっき層１２と第２の金属めっき層１３との境界面に沿って均一にすることができる。

次に、第２の金属めっき層１３の凹状部１３ａ及び第１の絶縁層１４の開口部１４ａ内に第１の導電性パッド１５を形成した後、第１の導電性パッド１５の表面に導電層１６を形成する（ステップＡ３；図２（Ｃ）参照）。ここで、第１の導電性パッド１５（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。導電層１６（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。

次に、導電層１６を含む第１の絶縁層１４の表面に、第１の配線層１７、第２の絶縁層１８、第２の配線層１９、第３の絶縁層２０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２３を形成する（ステップＡ４；図２（Ｄ）参照）。ここで、第１の配線層１７（例えば、銅めっき）は、例えば、第１の絶縁層１４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１９（例えば、銅めっき）も、第１の配線層１７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１８（例えば、樹脂付き銅箔）は、第１の絶縁層１４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１９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２０は、第１の絶縁層１４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２０の所定の位置に、第２の配線層１９が露出する開口部２０ａが形成されている。

次に、第３の絶縁層２０に形成された開口部から露出する第２の配線層１９の表面に第２の導電性パッド２１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２１（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。

次に、金属板１１、第１の金属めっき１２、及び第２の金属めっき１３に、第１の導電性パッド１５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１５及び第１の絶縁層１４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２４を形成し、その後、このエッチングレジスト２４をマスクとして、エッチングレジスト２４の開口部より露出した金属板１１、第１の金属めっき１２、及び第２の金属めっき１３の部位をこの順に選択的にエッチングする。つまり、エッチングレジスト２４をマスクとして金属板１１を第１の金属めっき１２が露出するまでエッチングし、エッチングレジスト２４及び金属板１１をマスクとして第２の金属めっき１３及び第１の導電性パッド１５が露出するまでエッチングし、エッチングレジスト２４、金属板１１及び第２の金属めっき１３をマスクとして第１の絶縁層１４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２１を含む第３の絶縁層２０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２１を保護してもよい。エッチングレジスト２４の形成方法には、（１）エッチングレジスト２４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２４を積層する方法、（２）エッチングレジスト２４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２４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２４を固める方法、（３）エッチングレジスト２４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２４をパターニングする方法、（４）エッチングレジスト２４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２４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、例えば、（ａ）金属板１１若しくは第２の金属めっき１３（例えば、銅）が溶出し、かつ、第２の金属めっき１３（例えば、ニッケル）及び第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第１のエッチング液、（ｂ）第２の金属めっき１３が溶出し、かつ、金属板１１、第２の金属めっき１３及び第１の導電性パッドが溶出しない第２のエッチング液、の少なくとも２種類のエッチング液が用いられる。開口部１１ａを形成した後は、第１の金属めっき層１２をエッチングしたときに第１の導電性パッド１５（例えば、半田）の表面にできた汚染部分（酸化膜）を洗浄（除去）し、その後、エッチングレジスト２４を除去する。汚染部分の洗浄（除去）は、例えば、フラックスを少なくとも第１の導電性パッド１５の表面に塗布し、リフローで半田を溶融させ、その後、洗浄剤を用いてフラックス洗浄することにより行うことができる。

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１５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１４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）。

最後に、第２の導電性パッド２１に第１のバンプ２２を装着する（ステップＡ８；図３（Ｄ）参照）。

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２３を設けているため、多層配線層２３の平坦性が良好である。また、第１の導電性パッド１５は、突起の頂部が平坦であるため、半導体素子３０を印刷配線板１０にフリップチップ実装することが容易である。また、第１の導電性パッド１５の突出部分の高さが均一であるため、多層配線層２３と半導体素子３０との接続部が均一であり、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高い。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２３の最表面に接続されているため、多層配線層２３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１５と第１の配線層１７との間に導電層１６が介在する場合は、第１の導電性パッド１５と第１の配線層１７との密着性がよくなる。また、第１の導電性パッド１５を介して印刷配線板１０に伝わる応力は、導電層１６に吸収され、第１の導電性パッド１５と第１の配線層１７との間や、印刷配線板１０の他の部位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。

（実施形態２）
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構成が異なる。

図４を参照すると、第１の導電性パッド１５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１５は、第１の絶縁層１４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１５は、第１の金属めっき層１２のエッチングの際にも選択比が取れるようにするため、表面に金めっきが形成された半田、又は金が拡散した半田を用いている。リフローする前は、表面に金めっき層１５ａが形成された半田１５ｂの状態にあり（図５（Ｂ）参照）、リフローした後は金を半田中に拡散させた状態（１５）にある（図５（Ｃ）参照）。半田１５ｂの表面に金めっき層１５ａを形成した状態では、第１の金属めっき層１２のエッチングの際にも、半田１５ｂの表面の粗化を防止することができ、各第１の導電性パッド１５の高さの均一性を向上させることができる。リフローして金を半田中に拡散させるのは、パッド表面に金が露出していると半導体素子３０の搭載時に接合しにくいからである。リフロー前の金めっきの厚さは、０．０１μｍ以上かつ１μｍ以下であることが好ましい。なお、リフローしたときに金を半田中に拡散させやすく、Ａｕの拡散量（含有量）が増加することにともなう半田の耐クラック性の劣化を抑えることができるからである。

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は、本発明の実施形態２に係る印刷配線板の主たる製造工程について模式的に示した（Ａ）第１の導電性パッドの形成時、（Ｂ）第１の導電性パッドのリフロー前、（Ｃ）第１の導電性パッドのリフロー後、の部分断面図である。

まず、金属板１１に第１の金属めっき層１２、第２の金属めっき層１３、第１の絶縁層１４を形成した後、第１の絶縁層１４に開口部１４ａを形成する工程（ステップＢ１）、第２の金属めっき層１３に凹状部１３ａを形成する工程（ステップＢ２）を行うが、ステップＢ１及びステップＢ２は、それぞれ実施形態１に係るステップＡ１（図２（Ａ）参照）及びステップＡ２（図２（Ｂ）参照）と同様である。

次に、第２の金属めっき層１３の凹状部１３ａの表面に金めっき層１５ａを形成し、金めっき層１５ａの表面であって凹状部１３ａ及び第１の絶縁層１４の開口部１４ａ内に半田１５ｂを充填（第１の導電性パッド１５を形成）した後、第１の導電性パッド１５の表面に導電層１６を形成する（ステップＢ３；図５（Ａ）参照）。

次に、多層配線層２３を形成する工程（ステップＢ４）、第２の導電性パッド２１を形成する工程（ステップＢ５）、半導体素子を収納するための開口部１１ａを形成する工程（ステップＢ６）を行うが、ステップＢ４、ステップＢ５及びステップＢ６は、それぞれ実施形態１に係るステップＡ４（図２（Ｄ）参照）、ステップＡ５（図３（Ａ）参照）及びステップＡ６（図３（Ｂ）参照）と同様である。ステップＢ６が終了した時点の印刷配線板は、図５（Ｂ）のようになる。なお、ここでは第１の導電性パッド１５の表面が金めっき層１５ａであるため、開口部１１ａを形成する際の第１の金属めっき１２及び第２の金属めっき１３のエッチングによって第１の導電性パッド１５が汚染されないことから、実施形態１と同様な洗浄を行わなくてもよい場合がある。

次に、第１の導電性パッド１５をリフローして、金を半田中に拡散させる（ステップＢ７；図５（Ｃ）参照）。

ステップＢ７の後は、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Ｂ８）、第１のバンプ２２を装着する工程（ステップＢ９）を行うが、ステップＢ８及びステップＢ９は、それぞれ実施形態１に係るステップＡ７（図３（Ｃ）参照）及びステップＡ８（図３（Ｄ）参照）と同様である。

以上のように構成された半導体装置及び印刷配線板によれば、実施形態１に係る半導体装置及び印刷配線板と同様の効果を奏する。

（実施形態３）
次に、本発明の実施形態３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６は、本発明の実施形態３に係る半導体装置の構成を模式的に示した部分断面図である。実施形態３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３に係る半導体装置は、導電層がない点で、実施形態１及び２に係る半導体装置と異なる。導電層以外の構成についてはほぼ同様である。ここで、第１の導電性パッド１５の表面にめっき層ができて第１の配線層１７と直接に接合しても、第１の導電性パッド１５と第１の配線層１７との密着性がある程度確保できる場合には、導電層を形成しなくてもよい場合がある。この場合の半導体装置の構成は、図６の通りである。以上のように構成された半導体装置及び印刷配線板によれば、実施形態１に係る半導体装置及び印刷配線板と同様の効果を奏する。

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。 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第１の部分断面図である。 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第２の部分断面図である。 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部分断面図である。 本発明の実施形態２に係る印刷配線板の主たる製造工程について模式的に示した（Ａ）第１の導電性パッドの形成時、（Ｂ）第１の導電性パッドのリフロー前、（Ｃ）第１の導電性パッドのリフロー後、の部分断面図である。 本発明の実施形態３に係る半導体装置の構成を模式的に示した部分断面図である。

符号の説明

１ 半導体装置
１０ 印刷配線板
１１ 金属板
１１ａ 開口部
１２ 第１の金属めっき層
１３ 第２の金属めっき層
１３ａ 凹状部
１４ 第１の絶縁層
１４ａ 開口部
１５ 第１の導電性パッド
１５ａ 金めっき層
１５ｂ 半田
１６ 導電層
１７ 第１の配線層
１８ 第２の絶縁層
１９ 第２の配線層
２０ 第３の絶縁層
２０ａ 開口部
２１ 第２の導電性パッド
２２ 第１のバンプ
２３ 多層配線層
２４ 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

Claims (6)

1. 半導体素子を収納するための開口部を有する金属板と、
   前記金属板上に積層されるとともに、複数の配線層及び絶縁層が交互に積層され、かつ、前記配線層間がビア接続された多層配線層と、
   前記金属板が配された前記多層配線層の第１の面における前記金属板の開口部内に形成されるとともに、前記第１の面から突出した突起状に形成され、かつ、前記半導体素子と接続される複数の第１の導電性パッドと、
   前記第１の面の反対側の第２の面に形成された複数の第２の導電性パッドと、
   を備え、
   前記多層配線層における前記第１の面側の前記絶縁層に形成された開口部内であって、前記第１の導電性パッドと、該第１の導電性パッドと接続される前記配線層との間に、絶縁樹脂に銅よりなる導電性微粒子を分散させた導電性銅ペーストからなる導電層を有し、
   前記金属板と前記多層配線層との間に、前記金属板側から順に、第１の金属めっき層及び第２の金属めっき層が介在し、
   前記第１の金属めっき層は、少なくとも前記金属板及び前記第２の金属めっき層に対してエッチングの際の選択比がとれる金属よりなり、
   前記第２の導電性パッドは、少なくとも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し、
   前記金属板及び前記第２の金属めっき層は、銅よりなり、
   前記第１の導電性パッドは、半田ボールよりなり、
   前記第１の導電性パッドは、突出部分の高さが前記第２の金属めっき層の厚さで均一であるとともに、前記突起の頂部が平坦であることを特徴とする印刷配線板。
2. 前記第１の金属めっき層は、ニッケルよりなることを特徴とする請求項１記載の印刷配線板。
3. 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層よりなることを特徴とする請求項１又は２記載の印刷配線板。
4. 請求項１乃至３のいずれか一項に記載の印刷配線板と、
   前記第１の導電性パッドに接続された半導体素子と、
   を備えることを特徴とする半導体装置。
5. 銅よりなる金属板の表面に、前記金属板に対してエッチングの際の選択比がとれる金属よりなる第１の金属めっき層を形成する工程と、
   前記第１の金属めっき層の表面に、銅よりなる第２の金属めっき層を形成する工程と、
   前記第２の金属めっき層の表面に、第１の絶縁層に銅箔が貼り付けられた樹脂付き銅箔を貼り付けて、前記銅箔に複数の開口部を形成し、前記銅箔の前記開口部と対応する位置の前記第１の絶縁層に開口部を形成する工程と、
   銅のエッチングにより、前記銅箔をエッチング除去するとともに、前記第１の絶縁層の前記開口部から露出した前記第２の金属めっき層の部位をエッチング除去し、前記第１の金属めっき層が露出した凹状部を形成する工程と、
   少なくとも前記凹状部内に第１の導電性パッドを形成する工程と、
   前記第１の絶縁層の前記開口部内であって、前記第１の導電性パッドの表面に、絶縁樹脂に銅よりなる導電性微粒子を分散させた導電性銅ペーストから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の絶縁層上に、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、
   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、
   前記金属板の表面に形成されたエッチングマスクをマスクとして、前記金属板、前記第１の金属めっき、及び前記第２の金属めっきをこの順に選択的にエッチングすることで、前記金属板、前記第１の金属めっき、及び前記第２の金属めっきに、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２の金属めっき層の厚さで均一な高さの突起であるとともに前記突起の頂部が平坦な前記第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と、
   前記金属板の開口部を形成する工程の後に、少なくとも前記第１の導電性パッドの表面部を洗浄する工程と、
   を含むことを特徴とする印刷配線板の製造方法。
6. 請求項５記載の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半導体装置の製造方法。

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