JP4477213B2 - Circuit board and circuit board manufacturing method - Google Patents

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JP4477213B2
JP4477213B2 JP2000305143A JP2000305143A JP4477213B2 JP 4477213 B2 JP4477213 B2 JP 4477213B2 JP 2000305143 A JP2000305143 A JP 2000305143A JP 2000305143 A JP2000305143 A JP 2000305143A JP 4477213 B2 JP4477213 B2 JP 4477213B2
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俊昭 天野
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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、回路基板及び回路基板の製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
一般に、回路基板への半導体チップのフリップチップ実装は、以下の方法で行われる。まず、実装装置において、チャッキングされた半導体チップの電極パッドの位置をカメラで捉え、画像処理を行うことにより、半導体チップの位置座標を求める。これとともに、回路基板上のアライメントマークを別のカメラで捉え、同様の画像処理を行うことにより、回路基板に形成された回路パターンの位置座標を求める。その後、得られた半導体チップの位置座標及び回路パターンの位置座標に基づいて半導体チップの位置及び配向などを補正して、半導体チップを回路パターン上の設計位置に搭載する。なお、半導体チップを回路基板上にフリップチップ実装する場合、回路パターン上や半導体チップの電極パッド上には、接合材料である金属バンプを形成する。
【0003】
上述のように、この方法では、アライメントマークを利用して回路パターンの位置座標を求めている。これらアライメントマーク及び回路パターンは、それらの双方に対応したパターンを有する単一のフォトマスクを利用して銅箔上にレジストパターンを形成し、このレジストパターンをエッチングマスクとして用いて銅箔をエッチングすることにより形成している。そのため、アライメントマークと回路パターンとの相対位置の精度は極めて高く、位置ズレ量は2μm以下に過ぎない。したがって、回路パターンの位置座標を高い精度で求めることは可能である。
【0004】
しかしながら、金属バンプに関しては、高い位置精度は実現されていない。そのため、半導体チップの電極パッドと回路基板の回路パターンとの間に接続不良を生ずることがある。これについては、図5を参照しながら説明する。
【0005】
図5は、従来の回路基板100の一部を概略的に示す平面図である。金属バンプ103は、アライメントマークや回路パターン102と同一の工程で形成される訳ではないので、実際に形成した金属バンプ103の位置と設計位置104との間に比較的大きな位置ズレを生ずる。
【0006】
例えば、回路パターン102上にレジストパターンを形成し、その開口部に半田ペーストを印刷し、これを加熱溶融することにより金属バンプ103を形成した場合、金属バンプ103の設計位置104からのズレには、回路パターン102及び金属バンプ103の形成に用いるそれぞれのフォトマスクの精度に加え、金属バンプ103の形成に用いるフォトマスクと回路パターン102との位置合わせ精度が影響を与える。その結果、金属バンプ103の位置の設計位置104からの位置ズレ量は約20μm程度に達することもある。
【0007】
このように金属バンプ103の位置ズレ量が大きい場合に半導体チップを回路基板100の設計位置に搭載すると、半導体チップの電極パッドと金属バンプ103との位置合わせが不完全となるため、半導体チップの電極パッドと回路基板100の回路パターン102との接続が不安定となる。そのような理由から、従来技術によると、半導体チップの電極パッドと回路基板の回路パターンとの間に接続不良を生ずるのである。
【0008】
このような接続不良は、例えば、金属バンプの想定される位置ズレ量に対応して金属バンプの直径を大きくすることにより回避することができる。しかしながら、この場合、金属バンプ間のピッチを狭めることが困難となる。そのため、電極パッドのピッチが狭い半導体チップをフリップチップ実装することが不可能となるという問題を生ずる。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記事情を考慮してなされたものであり、信頼性の高いフリップチップ実装を可能とすることを目的とする。
また、本発明は、電極パッドのピッチが狭い半導体チップを高い信頼性でフリップチップ実装可能とすることを目的とする。
さらに、本発明は、半導体チップを高い信頼性でフリップチップ実装することが可能な回路基板及びその製造方法を提供することを目的とする。
加えて、本発明は、電極パッドのピッチが狭い半導体チップを高い信頼性でフリップチップ実装することが可能な回路基板及びその製造方法を提供することを目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明は、一方の主面に電極パッドが設けられた半導体チップをフリップチップ実装する回路基板であって、絶縁基板と、前記絶縁基板の一方の主面に形成された回路パターンと、無光沢半田メッキからなり、前記電極パッドと前記回路パターンとを接合すべく前記回路パターン上に形成された接合用金属バンプと、前記接合用バンプを構成している前記無光沢半田メッキと同一の無光沢半田メッキからなり、前記絶縁基板の一方の主面に形成され前記半導体チップを前記回路基板にフリップチップ実装する際に位置合わせに利用するアライメントマークと、前記回路パターンを構成している材料と同一の材料からなり、前記アライメントマークと比較して反射率がより高く、前記絶縁基板と前記アライメントマークとの間で前記アライメントマークの周囲に延在して前記アライメントマークの背景を構成した金属パターンとを具備しことを特徴とする回路基板を提供する。
【0011】
また、本発明は、絶縁基板と、前記絶縁基板の一方の主面に形成された回路パターンと、半導体チップの一方の主面に設けられた電極パッドと前記回路パターンとを接合すべく前記回路パターン上に形成された接合用金属バンプと、前記絶縁基板の一方の主面に形成され前記半導体チップをフリップチップ実装する際に位置合わせに利用するアライメントマークとを具備する回路基板の製造方法であって、前記接合用金属バンプ及び前記アライメントマークの双方に対応したパターンを有する単一のフォトマスクを用いたフォトリソグラフィ技術により、前記絶縁基板の一方の主面に設けられた金属層上にレジストパターンを形成する工程と、前記レジストパターンを利用した電解メッキ法により前記接合用金属バンプ及び前記アライメントマークの双方を同時に形成する工程と、前記接合用金属バンプ及び前記アライメントマークを形成する工程の後に、前記金属層をフォトリソグラフィ技術とエッチング技術とを用いてパターニングして前記回路パターンを形成する工程とを具備することを特徴とする回路基板の製造方法を提供する。
【0012】
上述のように、本発明では、接合用金属バンプとアライメントマークとを、単一のフォトマスクを利用して同時に形成している。このような方法で形成した金属バンプとアライメントマークとの間の相対位置に位置合わせ精度は関与しておらず、それゆえ、その誤差は極めて少ない。そのため、本発明によると、半導体チップの電極パッドと金属バンプとの位置合わせを高精度に行うことができ、接続不良を防止することが可能となる。すなわち、本発明によると、金属バンプの直径を大きくすることなく接続不良を回避することができるため、電極パッドのピッチが狭い半導体チップを高い信頼性でフリップチップ実装することが可能となる。
【0013】
なお、接合用金属バンプとアライメントマークとを、単一のフォトマスクを利用して同時に形成した場合、通常、接合用金属バンプとアライメントマークとは同一の材料で構成されることとなる。換言すれば、接合用金属バンプを構成する材料とアライメントマークを構成する材料とが同一であることは、本発明の方法を適用した場合に見出される顕著な特徴であると言える。
【0014】
本発明において、接合用金属バンプ及びアライメントマークは、例えば、電解メッキ法を用いて形成することができる。また、それらを構成する材料としては、例えば、金及び半田を挙げることができる。
【0015】
本発明においては、通常、絶縁基板とアライメントマークとの間に、回路パターンを構成する材料と同一の材料からなる金属パターンが介在している。アライメントマークと絶縁基板との間のコントラストが不十分である場合は、この金属パターンをアライメントマークの周囲に延在するように形成して、アライメントマークの背景として利用することにより、十分なコントラストを実現することができる。
【0016】
本発明において、接合用金属バンプ及びアライメントマークを形成するのに利用するレジストパターンは、通常、絶縁基板の一方の主面に設けられた金属層上に形成する。すなわち、金属層をパターニングして回路パターンを形成する工程は、通常、接合用金属バンプ及びアライメントマークを形成する工程の後に行う。この場合、回路パターンの位置が設計位置から多少ズレたとしても、金属バンプの直下の金属層のエッチングは殆ど進行しないため、金属バンプと回路パターンとの間に接続不良を生ずることはない。したがって、半導体チップをより高い信頼性でフリップチップ実装することが可能となる。
【0017】
【発明の実施の形態】
以下、本発明について、図面を参照しながらより詳細に説明する。なお、各図において、同一の或いは類似した部材には同一の参照符号を付し、重複する説明は省略する。
図1〜図3は、本発明の第1の実施形態に係る回路基板の製造プロセスを概略的に示しており、図1(a)及び(c)、図2(d)〜(f)、並びに図3(g)及び(h)は本発明の第1の実施形態に係る回路基板の製造プロセスを概略的に示す平面図であり、図1(b)は図1(a)に示す構造のA−A線に沿った断面図である。第1の実施形態では、図3(h)に示す回路基板10を以下の方法により製造する。
【0018】
まず、図1(a)及び(b)に示すように、例えば、ポリイミドフィルムやガラスクロスにエポキシを含浸させた構造のガラスエポキシ層のような絶縁基板11の一方の主面に金属層12として銅箔を有する材料を準備する。次いで、銅箔12上に、厚さ50μmのネガタイプ感光性ドライフィルム13をラミネートする。
【0019】
次に、図1(c)に示すように、この感光性ドライフィルム13を、その金属バンプ及びアライメントマークを形成する領域を遮光するフォトマスクを介して露光する。ここでは、露光光源としては、超高圧水銀ランプを用い、照射量は160mJ/cm2とした。さらに、感光性ドライフィルム13を液温が30℃であり濃度が1質量%のNa2CO3水溶液を現像液として用いて現像することにより、金属バンプ及びアライメントマークに対応する領域に開口部14及び15を有するパターンメッキレジストパターン16を得る。
【0020】
その後、図2(d)に示すように、レジストパターン16をマスクとして用いて、銅箔12の露出部に半田を電気メッキして、接合用金属バンプとして高さ10μmの半田バンプ17を形成するのとともに、半田からなる十字型のアライメントマーク18を形成する。この電気メッキに際しては、半田メッキ液として、AS513系浴(商品名:石原薬品社製)を使用した。
【0021】
次いで、図2(e)に示すように、剥離液として液温45℃の3%NaOH水溶液を用いてレジストパターン16を剥離する。次に、図2(f)に示すように、銅箔12上に、感光性ドライフィルム19をラミネートする。さらに、この感光性ドライフィルム19を、回路パターンを形成する領域20以外の領域を遮光するフォトマスクを介して露光する。露光光源としては、超高圧水銀ランプからの平行光を用い、照射量は100mJ/cm2とした。
【0022】
その後、図3(g)に示すように、感光性ドライフィルム19を液温が30℃であり濃度が1質量%のNa2CO3水溶液を現像液として用いて現像することにより、回路パターンに対応する領域20のみが残置し且つそれ以外の領域が開口したエッチングレジストパターン21を得る。
【0023】
次に、図3(h)に示すように、レジストパターン21をエッチングマスクとして用いて、銅箔12の露出部をアルカリエッチング液によりエッチングして回路パターン22を形成する。次いで、剥離液として液温45℃の3%NaOH水溶液を用いてレジストパターン21を剥離する。以上のようにして、図3(h)に示す回路基板10を得る。
【0024】
次に、本発明の第2の実施形態について説明する。上述した第1の実施形態では、絶縁基板11の表面でアライメントマーク18の背景を構成したが、アライメントマーク18を無光沢半田メッキによって形成した場合には、それらの間のコントラストが不十分となり、画像認識が困難となることがある。以下に説明する第2の実施形態は、そのような場合に有用である。
【0025】
図4は、本発明の第2の実施形態に係る回路基板を概略的に示す平面図である。図4に示す第2の実施形態に係る回路基板10は、図3(h)に示す第1の実施形態に係る回路基板10とほぼ同様の構造を有しているが、絶縁基板11とアライメントマーク18との間に介在する金属パターン23がアライメントマーク18の周囲に延在するように設けられている点で異なっている。すなわち、第2の実施形態では、第1の実施形態とは異なり、金属パターン23の表面がアライメントマーク18の背景を構成している。アライメントマーク18の反射率が低い場合、このように、その背景を反射率の高い金属パターン23で構成することにより、高いコントラストが得られ、画像認識が容易になる。
【0026】
図4に示す回路基板10は、例えば、以下の方法により製造することができる。まず、第1の実施形態において図1(a)〜(c)並びに図2(d)及び(e)を参照しながら説明した工程を実施する。
【0027】
次に、第1の実施形態において図2(f)を参照しながら説明したのと同様の工程を実施する。但し、本実施形態では、回路パターン22を形成する領域20に加え、金属パターン23を形成する領域も露光するように設計されたフォトマスクを使用する。
【0028】
その後、上述したのと同様の現像を行うことにより、回路パターン22及び金属パターン23に対応する領域のみが残置し且つそれ以外の領域が開口したエッチングレジストパターンを得る。さらに、第1の実施形態において図3(g)及び(h)を参照しながら説明した工程を実施することにより、図4に示す回路基板10を得る。
【0029】
以上説明した第1及び第2の実施形態に係る方法では、上述のように半田バンプ17とアライメントマーク18とを単一のフォトマスクを用いて同時に形成している。そのため、アライメントマーク18に対する半田バンプ17の位置ズレ量は2μm程度と少なく、極めて高い相対位置精度を実現することができる。したがって、電極パッド上に直径αの金属バンプが形成されている半導体チップを回路基板10に実装する場合を想定すると、アライメントマーク18に対する半田バンプ17の位置ズレを補償して接続不良を回避するためには、半田バンプ17の直径をα+4μmとすればよい。
【0030】
一方、従来技術では、半田バンプとアライメントマークとを別々の工程で形成しているため、それらの相対位置精度には、各々を形成するのに使用するフォトマスクの寸法精度と半田バンプを形成するのに使用するフォトマスクの位置合わせ精度とが影響を与える。その結果、アライメントマークに対する半田バンプの位置ズレ量は20μm程度に達する。したがって、従来技術では、電極パッド上に直径αの金属バンプが形成されている半導体チップを回路基板に実装する場合を想定すると、アライメントマークに対する半田バンプの位置ズレを補償して接続不良を回避するためには、半田バンプの直径をα+40μmとしなければならない。
【0031】
このように、本発明の第1及び第2の実施形態に係る方法によると、接続不良を防止しながらも、従来技術に比べて半田バンプ17の直径を極めて小さくすることができる。したがって、第1及び第2の実施形態に係る方法によると、金属バンプ間のピッチを狭めることができ、電極パッドのピッチがより狭い半導体チップを電気的短絡を生ずることなく高い信頼性でフリップチップ実装することが可能となる。
【0032】
なお、上述した第1及び第2の実施形態では、十字型のアライメントマーク18を形成したが、アライメントマーク18は、実装装置が認識可能であれば他の形状であっても良い。例えば、アライメントマーク18は、丸型やリング型などのようにアライメントマークとして一般的に使用されている形状とすることができる。
【0033】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明では、接合用金属バンプとアライメントマークとを、単一のフォトマスクを利用して同時に形成している。このような方法で形成した金属バンプとアライメントマークとの間の相対位置に位置合わせ精度は関与しておらず、それゆえ、その誤差は極めて少ない。そのため、本発明によると、半導体チップの電極パッドと金属バンプとの位置合わせを高精度に行うことができ、接続不良を防止することが可能となる。したがって、本発明によると、金属バンプの直径を大きくすることなく接続不良を回避することができ、電極パッドのピッチが狭い半導体チップを高い信頼性でフリップチップ実装することが可能となる。すなわち、本発明によると、電極パッドのピッチが狭い半導体チップを高い信頼性でフリップチップ実装することが可能な回路基板及びその製造方法が提供される。
【図面の簡単な説明】
【図1】(a)及び(c)は本発明の第1の実施形態に係る回路基板の製造プロセスを概略的に示す平面図、(b)は(a)のA−A線に沿った断面図。
【図2】(d)〜(f)は本発明の第1の実施形態に係る回路基板の製造プロセスを概略的に示す平面図。
【図3】(g)及び(h)は本発明の第1の実施形態に係る回路基板の製造プロセスを概略的に示す平面図。
【図4】本発明の第2の実施形態に係る回路基板を概略的に示す平面図。
【図5】従来の回路基板の一部を概略的に示す平面図。
【符号の説明】
10,100…回路基板; 11…絶縁基板; 12…金属層;
13,19…感光性ドライフィルム; 14,15…開口部;
16,21…レジストパターン; 17,103…金属バンプ;
18…アライメントマーク; 20…領域; 22,102…回路パターン;
23…金属パターン; 104…設計位置
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a circuit board and a method for manufacturing the circuit board.
[0002]
[Prior art]
Generally, flip chip mounting of a semiconductor chip on a circuit board is performed by the following method. First, in the mounting apparatus, the position of the electrode pad of the chucked semiconductor chip is captured by a camera, and image processing is performed to obtain the position coordinates of the semiconductor chip. At the same time, the alignment mark on the circuit board is captured by another camera, and the same image processing is performed to obtain the position coordinates of the circuit pattern formed on the circuit board. Thereafter, the position and orientation of the semiconductor chip are corrected based on the obtained position coordinates of the semiconductor chip and the position coordinates of the circuit pattern, and the semiconductor chip is mounted at the design position on the circuit pattern. When the semiconductor chip is flip-chip mounted on the circuit board, metal bumps, which are bonding materials, are formed on the circuit pattern and on the electrode pads of the semiconductor chip.
[0003]
As described above, in this method, the position coordinates of the circuit pattern are obtained using alignment marks. For these alignment marks and circuit patterns, a resist pattern is formed on the copper foil using a single photomask having a pattern corresponding to both, and the copper foil is etched using the resist pattern as an etching mask. It is formed by. Therefore, the accuracy of the relative position between the alignment mark and the circuit pattern is extremely high, and the positional deviation amount is only 2 μm or less. Therefore, it is possible to obtain the position coordinates of the circuit pattern with high accuracy.
[0004]
However, high positional accuracy has not been realized for metal bumps. Therefore, a connection failure may occur between the electrode pad of the semiconductor chip and the circuit pattern of the circuit board. This will be described with reference to FIG.
[0005]
FIG. 5 is a plan view schematically showing a part of a conventional circuit board 100. Since the metal bump 103 is not formed in the same process as the alignment mark or the circuit pattern 102, a relatively large positional deviation occurs between the position of the actually formed metal bump 103 and the design position 104.
[0006]
For example, when a metal bump 103 is formed by forming a resist pattern on the circuit pattern 102, printing a solder paste in the opening, and heating and melting the paste, the deviation of the metal bump 103 from the design position 104 is In addition to the accuracy of each photomask used to form the circuit pattern 102 and the metal bump 103, the alignment accuracy between the photomask used to form the metal bump 103 and the circuit pattern 102 affects. As a result, the positional deviation amount of the position of the metal bump 103 from the design position 104 may reach about 20 μm.
[0007]
As described above, when the semiconductor chip is mounted at the design position of the circuit board 100 when the displacement amount of the metal bump 103 is large, the alignment between the electrode pad of the semiconductor chip and the metal bump 103 becomes incomplete. The connection between the electrode pad and the circuit pattern 102 of the circuit board 100 becomes unstable. For this reason, according to the prior art, a connection failure occurs between the electrode pad of the semiconductor chip and the circuit pattern of the circuit board.
[0008]
Such a connection failure can be avoided, for example, by increasing the diameter of the metal bump corresponding to the assumed positional deviation amount of the metal bump. However, in this case, it is difficult to narrow the pitch between the metal bumps. Therefore, there arises a problem that it becomes impossible to flip-chip mount a semiconductor chip having a narrow electrode pad pitch.
[0009]
[Problems to be solved by the invention]
The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object thereof is to enable flip chip mounting with high reliability.
It is another object of the present invention to enable flip chip mounting of a semiconductor chip having a narrow electrode pad pitch with high reliability.
Another object of the present invention is to provide a circuit board capable of flip-chip mounting a semiconductor chip with high reliability and a method for manufacturing the circuit board.
In addition, an object of the present invention is to provide a circuit board capable of flip-chip mounting a semiconductor chip having a narrow electrode pad pitch with high reliability, and a manufacturing method thereof.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above problems, the present invention provides a circuit board for flip-chip mounting a semiconductor chip provided with an electrode pad on one main surface, and is formed on one main surface of the insulating substrate and the insulating substrate. a circuit pattern made of a matte solder plating, the electrode pad and the circuit pattern and the bonding metal bumps formed on the circuit pattern so as to bond the said matte constituting the bonding bump An alignment mark made of the same matte solder plating as the solder plating , formed on one main surface of the insulating substrate and used for alignment when the semiconductor chip is flip-chip mounted on the circuit board, and the circuit pattern It is made of the same material as the constituent material, has a higher reflectance than the alignment mark, and the insulating substrate and the alignment marker. Providing a circuit board, characterized by comprising a metal pattern constituting the background of the alignment mark extends around the alignment mark with the.
[0011]
The present invention also provides an insulating substrate, a circuit pattern formed on one main surface of the insulating substrate, an electrode pad provided on one main surface of a semiconductor chip, and the circuit pattern for bonding the circuit pattern. A method of manufacturing a circuit board, comprising: a metal bump for bonding formed on a pattern; and an alignment mark formed on one main surface of the insulating substrate and used for alignment when the semiconductor chip is flip-chip mounted. A resist is formed on a metal layer provided on one main surface of the insulating substrate by a photolithography technique using a single photomask having a pattern corresponding to both the bonding metal bump and the alignment mark. forming a pattern, the resist pattern wherein the bonding metal bumps and said alignment by an electrolytic plating method using a A step of simultaneously forming both over click, after the step of forming the metal bumps and the alignment mark the junction, and patterned to form the circuit pattern using a photolithography and etching said metal layer A method for manufacturing a circuit board comprising the steps of:
[0012]
As described above, in the present invention, the bonding metal bump and the alignment mark are simultaneously formed using a single photomask. The alignment accuracy is not involved in the relative position between the metal bump formed by such a method and the alignment mark, and therefore the error is extremely small. Therefore, according to the present invention, the alignment of the electrode pads of the semiconductor chip and the metal bumps can be performed with high accuracy, and connection failure can be prevented. That is, according to the present invention, it is possible to avoid a connection failure without increasing the diameter of the metal bump, so that it is possible to flip-chip mount a semiconductor chip having a narrow electrode pad pitch with high reliability.
[0013]
When the bonding metal bump and the alignment mark are simultaneously formed using a single photomask, the bonding metal bump and the alignment mark are usually made of the same material. In other words, it can be said that the material constituting the bonding metal bump and the material constituting the alignment mark are the same as a remarkable feature found when the method of the present invention is applied.
[0014]
In the present invention, the bonding metal bump and the alignment mark can be formed by using, for example, an electrolytic plating method. Moreover, as a material which comprises them, gold | metal | money and solder can be mentioned, for example.
[0015]
In the present invention, usually, a metal pattern made of the same material as that constituting the circuit pattern is interposed between the insulating substrate and the alignment mark. When the contrast between the alignment mark and the insulating substrate is insufficient, this metal pattern is formed to extend around the alignment mark and used as the background of the alignment mark, thereby providing sufficient contrast. Can be realized.
[0016]
In the present invention, the resist pattern used for forming the bonding metal bump and the alignment mark is usually formed on a metal layer provided on one main surface of the insulating substrate. That is, the step of forming the circuit pattern by patterning the metal layer is usually performed after the step of forming the bonding metal bump and the alignment mark. In this case, even if the position of the circuit pattern is slightly deviated from the design position, the etching of the metal layer immediately below the metal bump hardly proceeds, so that no connection failure occurs between the metal bump and the circuit pattern. Therefore, the semiconductor chip can be flip-chip mounted with higher reliability.
[0017]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to the drawings. In the drawings, the same or similar members are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted.
1 to 3 schematically show a manufacturing process of a circuit board according to the first embodiment of the present invention, and FIGS. 1 (a) and 1 (c), FIGS. 2 (d) to (f), 3 (g) and 3 (h) are plan views schematically showing a circuit board manufacturing process according to the first embodiment of the present invention, and FIG. 1 (b) is a structure shown in FIG. 1 (a). It is sectional drawing along the AA of. In the first embodiment, the circuit board 10 shown in FIG. 3H is manufactured by the following method.
[0018]
First, as shown in FIGS. 1A and 1B, a metal layer 12 is formed on one main surface of an insulating substrate 11 such as a glass epoxy layer having a structure in which a polyimide film or glass cloth is impregnated with epoxy. A material having a copper foil is prepared. Next, a negative photosensitive dry film 13 having a thickness of 50 μm is laminated on the copper foil 12.
[0019]
Next, as shown in FIG.1 (c), this photosensitive dry film 13 is exposed through the photomask which light-shields the area | region which forms the metal bump and alignment mark. Here, an ultra-high pressure mercury lamp was used as the exposure light source, and the irradiation amount was 160 mJ / cm 2 . Further, the photosensitive dry film 13 is developed using a Na 2 CO 3 aqueous solution having a liquid temperature of 30 ° C. and a concentration of 1% by mass as a developing solution, so that openings 14 are formed in regions corresponding to the metal bumps and alignment marks. And a pattern plating resist pattern 16 having 15.
[0020]
Thereafter, as shown in FIG. 2D, using the resist pattern 16 as a mask, the exposed portion of the copper foil 12 is electroplated with solder to form a solder bump 17 having a height of 10 μm as a bonding metal bump. At the same time, a cross-shaped alignment mark 18 made of solder is formed. In this electroplating, an AS513 bath (trade name: manufactured by Ishihara Pharmaceutical Co., Ltd.) was used as a solder plating solution.
[0021]
Next, as shown in FIG. 2E, the resist pattern 16 is stripped using a 3% NaOH aqueous solution having a liquid temperature of 45 ° C. as the stripping solution. Next, as shown in FIG. 2 (f), a photosensitive dry film 19 is laminated on the copper foil 12. Further, the photosensitive dry film 19 is exposed through a photomask that shields light from areas other than the area 20 where the circuit pattern is formed. As an exposure light source, parallel light from an ultrahigh pressure mercury lamp was used, and an irradiation amount was set to 100 mJ / cm 2 .
[0022]
Thereafter, as shown in FIG. 3 (g), the photosensitive dry film 19 is developed using a Na 2 CO 3 aqueous solution having a liquid temperature of 30 ° C. and a concentration of 1% by mass as a developer to obtain a circuit pattern. An etching resist pattern 21 in which only the corresponding region 20 is left and the other regions are opened is obtained.
[0023]
Next, as shown in FIG. 3H, using the resist pattern 21 as an etching mask, the exposed portion of the copper foil 12 is etched with an alkaline etchant to form a circuit pattern 22. Next, the resist pattern 21 is stripped using a 3% NaOH aqueous solution having a liquid temperature of 45 ° C. as the stripping solution. As described above, the circuit board 10 shown in FIG.
[0024]
Next, a second embodiment of the present invention will be described. In the first embodiment described above, the background of the alignment mark 18 is configured on the surface of the insulating substrate 11, but when the alignment mark 18 is formed by matte solder plating, the contrast between them becomes insufficient, Image recognition may be difficult. The second embodiment described below is useful in such a case.
[0025]
FIG. 4 is a plan view schematically showing a circuit board according to the second embodiment of the present invention. The circuit board 10 according to the second embodiment shown in FIG. 4 has substantially the same structure as the circuit board 10 according to the first embodiment shown in FIG. The difference is that a metal pattern 23 interposed between the marks 18 is provided so as to extend around the alignment marks 18. That is, in the second embodiment, unlike the first embodiment, the surface of the metal pattern 23 constitutes the background of the alignment mark 18. When the reflectance of the alignment mark 18 is low, a high contrast can be obtained and the image can be easily recognized by configuring the background with the metal pattern 23 having a high reflectance.
[0026]
The circuit board 10 shown in FIG. 4 can be manufactured by the following method, for example. First, the steps described in the first embodiment with reference to FIGS. 1A to 1C and FIGS. 2D and 2E are performed.
[0027]
Next, the same process as described in the first embodiment with reference to FIG. However, in this embodiment, a photomask designed to expose not only the region 20 where the circuit pattern 22 is formed but also the region where the metal pattern 23 is formed is used.
[0028]
Thereafter, development similar to that described above is performed to obtain an etching resist pattern in which only the regions corresponding to the circuit pattern 22 and the metal pattern 23 are left and the other regions are opened. Furthermore, the circuit board 10 shown in FIG. 4 is obtained by carrying out the steps described with reference to FIGS. 3G and 3H in the first embodiment.
[0029]
In the methods according to the first and second embodiments described above, the solder bumps 17 and the alignment marks 18 are simultaneously formed using a single photomask as described above. Therefore, the amount of positional deviation of the solder bump 17 with respect to the alignment mark 18 is as small as about 2 μm, and extremely high relative positional accuracy can be realized. Therefore, assuming that a semiconductor chip in which metal bumps having a diameter α are formed on the electrode pads is mounted on the circuit board 10, the misalignment of the solder bumps 17 with respect to the alignment marks 18 is compensated to avoid poor connection. For this, the diameter of the solder bump 17 may be α + 4 μm.
[0030]
On the other hand, in the prior art, since the solder bump and the alignment mark are formed in separate steps, the relative positional accuracy of the photomask is used to form each of the dimensional accuracy and the solder bump. The alignment accuracy of the photomask used in the process is affected. As a result, the positional deviation amount of the solder bump with respect to the alignment mark reaches about 20 μm. Therefore, in the prior art, assuming that a semiconductor chip having a metal bump having a diameter α formed on an electrode pad is mounted on a circuit board, the positional deviation of the solder bump with respect to the alignment mark is compensated to avoid poor connection. For this purpose, the solder bump diameter must be α + 40 μm.
[0031]
As described above, according to the methods according to the first and second embodiments of the present invention, the diameter of the solder bump 17 can be made extremely small as compared with the prior art while preventing connection failure. Therefore, according to the method according to the first and second embodiments, the pitch between the metal bumps can be reduced, and a semiconductor chip with a narrower electrode pad pitch can be flip-chip with high reliability without causing an electrical short circuit. It can be implemented.
[0032]
In the first and second embodiments described above, the cross-shaped alignment mark 18 is formed, but the alignment mark 18 may have another shape as long as the mounting apparatus can recognize it. For example, the alignment mark 18 may have a shape generally used as an alignment mark, such as a round shape or a ring shape.
[0033]
【The invention's effect】
As described above, in the present invention, the bonding metal bump and the alignment mark are formed simultaneously using a single photomask. The alignment accuracy is not involved in the relative position between the metal bump formed by such a method and the alignment mark, and therefore the error is extremely small. Therefore, according to the present invention, the alignment of the electrode pads of the semiconductor chip and the metal bumps can be performed with high accuracy, and connection failure can be prevented. Therefore, according to the present invention, poor connection can be avoided without increasing the diameter of the metal bump, and a semiconductor chip with a narrow electrode pad pitch can be flip-chip mounted with high reliability. That is, according to the present invention, a circuit board capable of flip-chip mounting a semiconductor chip having a narrow electrode pad pitch with high reliability and a manufacturing method thereof are provided.
[Brief description of the drawings]
FIGS. 1A and 1C are plan views schematically showing a manufacturing process of a circuit board according to a first embodiment of the present invention, and FIG. 1B is taken along line AA in FIG. Sectional drawing.
FIGS. 2D to 2F are plan views schematically showing a circuit board manufacturing process according to the first embodiment of the present invention. FIGS.
FIGS. 3G and 3H are plan views schematically showing a circuit board manufacturing process according to the first embodiment of the present invention. FIGS.
FIG. 4 is a plan view schematically showing a circuit board according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a plan view schematically showing a part of a conventional circuit board.
[Explanation of symbols]
10, 100 ... circuit board; 11 ... insulating substrate; 12 ... metal layer;
13, 19 ... photosensitive dry film; 14, 15 ... opening;
16, 21 ... resist pattern; 17, 103 ... metal bump;
18 ... Alignment mark; 20 ... Area; 22, 102 ... Circuit pattern;
23 ... Metal pattern; 104 ... Design position

Claims (3)

絶縁基板と、前記絶縁基板の一方の主面に形成された回路パターンと、半導体チップの一方の主面に設けられた電極パッドと前記回路パターンとを接合すべく前記回路パターン上に形成された接合用金属バンプと、前記絶縁基板の一方の主面に形成され前記半導体チップをフリップチップ実装する際に位置合わせに利用するアライメントマークとを具備する回路基板の製造方法であって、
前記接合用金属バンプ及び前記アライメントマークの双方に対応したパターンを有する単一のフォトマスクを用いたフォトリソグラフィ技術により、前記絶縁基板の一方の主面に設けられた金属層上にレジストパターンを形成する工程と、
前記レジストパターンを利用した電解メッキ法により前記接合用金属バンプ及び前記アライメントマークの双方を同時に形成する工程と
前記接合用金属バンプ及び前記アライメントマークを形成する工程の後に、前記金属層をフォトリソグラフィ技術とエッチング技術とを用いてパターニングして前記回路パターンを形成する工程と
を具備することを特徴とする回路基板の製造方法。
An insulating substrate, a circuit pattern formed on one main surface of the insulating substrate, and an electrode pad provided on one main surface of a semiconductor chip and the circuit pattern are formed on the circuit pattern so as to be bonded to each other. A method of manufacturing a circuit board comprising: a bonding metal bump; and an alignment mark formed on one main surface of the insulating substrate and used for alignment when flip-chip mounting the semiconductor chip,
A resist pattern is formed on a metal layer provided on one main surface of the insulating substrate by a photolithography technique using a single photomask having a pattern corresponding to both the bonding metal bump and the alignment mark. And a process of
Simultaneously forming both the bonding metal bump and the alignment mark by an electrolytic plating method using the resist pattern ;
After the step of forming the bonding metal bump and the alignment mark, the step of patterning the metal layer using a photolithography technique and an etching technique to form the circuit pattern. A method of manufacturing a circuit board.
前記回路基板は、前記絶縁基板と前記アライメントマークとの間に前記回路パターンを構成している材料と同一の材料からなる金属パターンをさらに具備し、前記金属パターンは、前記アライメントマークと比較して反射率がより高く、前記アライメントマークの周囲に延在して前記アライメントマークの背景を構成し、The circuit board further includes a metal pattern made of the same material as that constituting the circuit pattern between the insulating substrate and the alignment mark, and the metal pattern is compared with the alignment mark. The reflectance is higher and extends around the alignment mark to constitute the background of the alignment mark;
前記接合用金属バンプ及び前記アライメントマークは無光沢半田メッキにより形成し、The bonding metal bump and the alignment mark are formed by matte solder plating,
前記金属層は、前記回路パターンに加えて前記金属パターンが形成されるようにパターニングするThe metal layer is patterned so that the metal pattern is formed in addition to the circuit pattern.
ことを特徴とする請求項1に記載の回路基板の製造方法。The method for manufacturing a circuit board according to claim 1.
一方の主面に電極パッドが設けられた半導体チップをフリップチップ実装する回路基板であって、
絶縁基板と、
前記絶縁基板の一方の主面に形成された回路パターンと、
無光沢半田メッキからなり、前記電極パッドと前記回路パターンとを接合すべく前記回路パターン上に形成された接合用金属バンプと、
前記接合用バンプを構成している前記無光沢半田メッキと同一の無光沢半田メッキからなり、前記絶縁基板の一方の主面に形成され前記半導体チップを前記回路基板にフリップチップ実装する際に位置合わせに利用するアライメントマークと
前記回路パターンを構成している材料と同一の材料からなり、前記アライメントマークと比較して反射率がより高く、前記絶縁基板と前記アライメントマークとの間で前記アライメントマークの周囲に延在して前記アライメントマークの背景を構成した金属パターンと
を具備しことを特徴とする回路基板。
A circuit board for flip-chip mounting a semiconductor chip provided with an electrode pad on one main surface,
An insulating substrate;
A circuit pattern formed on one main surface of the insulating substrate;
Metal bumps for bonding formed on the circuit pattern in order to bond the electrode pad and the circuit pattern , made of matte solder plating ,
It is made of the same matte solder plating as the matte solder plating constituting the bonding bump, and is formed when one of the main surfaces of the insulating substrate is flip-chip mounted on the circuit board. Alignment marks used for alignment ,
It is made of the same material as that constituting the circuit pattern, has a higher reflectance than the alignment mark, and extends around the alignment mark between the insulating substrate and the alignment mark. circuit board, characterized by comprising the <br/> metal pattern constituting the background of the alignment mark.
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