JP4498404B2 - 素子搭載用基板およびその製造方法、半導体モジュールならびに携帯機器 - Google Patents
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Description
は、パッケージ用基板の上に半導体チップを実装し、それを樹脂モールディングした後、反対側の面に外部端子としてハンダボールをエリア状に形成したものである。
図1は第1実施形態に係るパッド電極を備えた半導体モジュールの概略断面図である。また、図2は図1に示した半導体モジュールのパッド電極部(図1のXで示した断面部分)を拡大した断面図であり、図3は図1に示した半導体モジュールのパッド電極部を上面側からみた概略平面図である。なお、図2は図3中のA−A線に沿った断面図である。
図4〜図6は、図2に示した素子搭載用基板に係るパッド電極部の製造プロセスを説明するための概略断面図である。次に、図2、図4〜図6を参照して、第1実施形態による素子搭載用基板のパッド電極部の製造プロセスについて説明する。
導電部材8をワイヤボンディング接続する。ここで、導電部材8には金線などが採用される。その後、これら全体を封止するための封止樹脂層12を形成する。封止樹脂層12は、ソルダーレジスト6の上に形成され、半導体素子7(図1参照)および配線パターン2の電極領域4c(金めっき層5)を覆うように全面に形成される。この封止樹脂層12は、半導体素子7を外界からの影響から保護している。封止樹脂層12の材料は、たとえば、エポキシ樹脂などの熱硬化性の絶縁性の樹脂である。なお、封止樹脂層12中には熱伝導性を高めるためのフィラーが添加されていてもよい。
(1)金めっき層5との境界領域4bに段差部2bを設けたことで、金めっき層5とソルダーレジスト6の界面を介して浸入する水分が配線パターン2の表面上を拡散していく距離に関して、その拡散距離が従来のように段差部を設けない場合に比べて長くなる。このため、配線領域4aにおける配線パターン2への水分の供給(拡散)が抑制され、配線パターン間でイオンマイグレーションが発生しにくくなる。この結果、素子搭載用基板ひいては半導体モジュールの信頼性を向上させることができる。
(2)境界領域4bにおける配線パターン2の上面が配線領域4aにおける配線パターン2の上面よりも窪むように段差部2bを形成したことで、段差部2bの底部側に水分が留まりやすくなり、段差部2bが浸入した水分の障壁として作用するため、配線パターン2の境界領域4bから配線領域4aへの水分の拡散がさらに抑制される。この結果、素子搭載用基板ひいては半導体モジュールの信頼性をさらに向上させることができる。
(3)配線パターン2の表面に境界領域4bの段差部2bを含む凹状の窪みを設けたことで、ソルダーレジスト6との間にアンカー効果が生じ、配線パターン2とソルダーレジスト6との間の密着性が向上する。このため、浸入する水分が境界領域4bにおける配線パターン2の表面上をより拡散しにくくなる。この結果、素子搭載用基板ひいては半導体モジュールの信頼性をさらに向上させることができる。
(4)金めっき層5との境界領域4bに段差部2bを設けたことで、段差部2bが水分の浸入源に隣接して確実に水分の拡散を抑制するので、配線領域4a内に段差部が設けられている場合に比べて、素子搭載用基板ひいては半導体モジュールの信頼性をより効果的に向上させることができる。
図7は図3中のB−B線に沿った断面図に相当し、図7(A)は第1実施形態に係る半導体モジュールの断面図であり、図7(B)は第2実施形態に係る半導体モジュールの断面図である。
な効果を得ることができるようになる。
(5)配線パターン2に絶縁基板1と接する側の縁部に沿って絶縁基板1との間に隙間1bを設け、ソルダーレジスト6がこの隙間1bを埋め込むように形成したことで、隙間1bに埋め込まれたソルダーレジスト6のアンカー効果により配線パターン2とソルダーレジスト6との密着性が向上するので、浸入する水分が配線領域4aにおける配線パターン2の表面上をより拡散しにくくなる。この結果、半導体モジュールの信頼性をさらに向上させることができる。
(6)配線パターン2の底部を裾引き状態にし、その下部に隙間1bを設けたことで、配線パターン2の側面を絶縁基板1側に移動していく水分の拡散距離が、それらが設けられていない場合に比べて長くなるので、水分の供給が抑制され、その分、配線パターン間でイオンマイグレーションが発生しにくくなる。この結果、半導体モジュールの信頼性を向上する。
図8は第3実施形態に係る半導体モジュールのパッド電極部の断面図である。第1実施形態と異なる箇所は、境界領域4bおよび配線領域4aにおける配線パターン2の表面が粗面加工が施されていることである。それ以外については、先の第1実施形態と同様である。
(7)境界領域4bにおいてソルダーレジスト6と接する配線パターン2の表面を粗面加工したことで、境界領域4bにおける配線パターン2の表面に微細な凹凸が設けられるので、浸入する水分の配線パターン2の表面上の拡散距離が長くなりその拡散が制限される。また、配線パターン2の表面に微細な凹凸が設けられると、その部分ではソルダーレジスト6との密着性が向上するので、浸入する水分が境界領域4bにおける配線パターン2とソルダーレジスト6との界面をより拡散しにくくなる。これらの結果、配線パターン2の境界領域4bから配線領域4aへの水分の拡散がさらに抑制され、半導体モジュールの信頼性をさらに向上させることができる。
図9は、第4実施形態に係るパッド電極を備えた半導体モジュールの構成を示す概略断面図である。図10は、図9に示した半導体モジュールのパッド電極部を拡大した断面図である。第1実施形態に係る半導体モジュールでは、半導体素子7が配線パターン2の電極領域4cにおける金めっき層5に導電部材8がワイヤボンディング接続されている。これに対して、第4実施形態に係る半導体モジュールでは、半導体素子7が素子搭載用基板20にフリップチップ接続されている。具体的には、バンプ90が形成された半導体素子7の電極形成面がフェイスダウンされ、バンプ90がはんだ92を介して配線パターン2の電極領域4cにおける金めっき層5に接続されている。また、半導体素子7とソルダーレジスト6との間には、アンダーフィル94が充填されている。
(8)アンダーフィル94により、バンプ90、はんだ92および金めっき層5が保護されるため、バンプ90と金めっき層5との接続信頼性が向上する。また、アンダーフィル94により、配線領域4aにおける配線パターン2への水分の供給(拡散)がさらに抑制され、配線パターン間でイオンマイグレーションがより一層発生しにくくなる。
次に、上述したの半導体モジュールを備えた携帯機器について説明する。なお、携帯機器として携帯電話に搭載する例を示すが、たとえば、個人用携帯情報端末(PDA)、デジタルビデオカメラ(DVC)、及びデジタルスチルカメラ(DSC)といった電子機器であってもよい。
(10)パッド電極部において、配線パターン2への水分の供給(拡散)が抑制され、配線パターン間でイオンマイグレーションが発生しにくくなり、半導体モジュール130の接続信頼性が向上するので、こうした半導体モジュール130を搭載した携帯機器の信頼性が向上する。
(11)上記実施形態で示したウエハレベルCSP(Chip Size Package)プロセスにより製造された半導体モジュール130は薄型化・小型化されるので、こうした半導体モジュール130を搭載した携帯機器の薄型化・小型化を図ることができる。
Claims (12)
- 配線領域、電極領域および前記配線領域と前記電極領域との間に設けられた境界領域を有し、銅からなる配線層と、
前記電極領域における配線層の表面に形成されためっき層と、
前記配線領域と前記境界領域との間に設けられ、前記境界領域の上面を前記配線領域の上面よりも窪ませることにより形成した第1の段差部と、
前記めっき層の一部と、前記境界領域および前記配線領域の配線層とを被覆するとともに、前記めっき層の残りの部分を露出させる絶縁層と、
を備えたことを特徴とする素子搭載用基板。 - 前記境界領域の表面は粗面加工が施されていることを特徴とする請求項1に記載の素子搭載用基板。
- 前記電極領域と前記境界領域との間に第2の段差部が設けられていることを特徴とする請求項1または2に記載の素子搭載用基板。
- 請求項1乃至3のいずれか1項に記載の素子搭載用基板と、
前記素子搭載用基板に実装された半導体素子と、
を備えることを特徴とする半導体モジュール。 - 前記半導体素子が前記素子搭載用基板にワイヤボンディング接続またはフリップチップ接続されていることを特徴とする請求項4に記載の半導体モジュール。
- 請求項4または5に記載の半導体モジュールを搭載したことを特徴とする携帯機器。
- 基板の上に第1の金属層を形成する工程と、
前記第1の金属層をパターニングして、電極領域、配線領域、および前記電極領域と前記配線領域の間に設けられた境界領域を有する配線層を形成する工程と、
前記配線層および前記基板の表面に第2の金属層を形成する工程と、
前記電極領域、前記境界領域、ならびに前記電極領域および前記境界領域の周囲の所定領域において前記第2の金属層の一部が露出するように、前記基板の上に第1のマスクを形成する工程と、
前記第1のマスクを用いて、前記電極領域、前記境界領域、ならびに前記電極領域および前記境界領域の周囲の所定領域の前記第2の金属層を選択的に除去した後、前記電極領域および前記境界領域の前記配線層を掘り下げて、前記境界領域の表面を前記配線領域の表面より低くする工程と、
前記第1のマスクを除去する工程と、
前記電極領域の前記配線層および前記電極領域の周囲の所定領域の前記基板が露出するように、前記基板の上に第2のマスクを形成する工程と、
前記第2の金属層をめっきリードとして用いて前記電極領域にめっき層を形成する工程と、
前記第2のマスクおよび前記第2の金属層を除去する工程と、
前記電極領域の一部、前記境界領域および前記配線領域の配線層とを絶縁層で被覆する工程と、
を備えることを特徴とする素子搭載用基板の製造方法。 - 前記第1の金属層を無電解めっき、および電解めっきを用いて形成することを特徴とする請求項7に記載の素子搭載用基板の製造方法。
- 前記第2の金属層を無電解めっきを用いて形成することを特徴とする請求項7または8に記載の素子搭載用基板の製造方法。
- 前記めっき層がAu/Ni層、またはAu/Pd/Ni層であることを特徴とする請求項7乃至9のいずれか1項に記載の素子搭載用基板の製造方法。
- 前記配線層を形成した後、前記配線層の表面を粗化させる工程を、
さらに備えることを特徴とする請求項7乃至10のいずれか1項に記載の素子搭載用基板の製造方法。 - 前記絶縁層が被覆される領域にある前記配線の底部の縁部に沿って、当該配線層と前記基板との間に隙間を設けた後、前記絶縁層を形成することを特徴とする請求項7乃至11のいずれか1項に記載の素子搭載用基板の製造方法。
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