JP4576728B2 - 導電性ぺースト、プリント配線基板とその製造方法および半導体装置とその製造方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、導電性ぺースト、プリント配線基板とその製造方法および半導体装置とその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
サーフェイスマウントテクノロジー９１年春号「プラスチック多層基板による超薄型多層配線板技術」などに示されるように、熱可塑性樹脂基材と自己融着性のある導電性ペーストをプリント配線基板材料として用いることが報告されている。この方法によると、誘電率などの高周波対応特性や低吸水性に優れた熱可塑性樹脂を用い、ことにスルーホールの導通に関してはメッキなどに比べて遥かに容易に回路を構成することができる利点がある。
【０００３】
しかし、スルーホールヘの導電性ペースト充填は、場合に因ってはエア巻き込み等によるボイドが発生しやすく、信頼性の低下を招く虞がある。
また、プリント配線板への部品実装は、はんだ接続が一般的であるが、導電性ペーストは構造上樹脂を成分として含むので、一般に、はんだ付け性が金属の場合に比して乏しくなる。
ただし、熱可塑性樹脂溶媒型の導電性ペーストは、焼成時の溶媒揮発によって硬化後は焼成された熱可塑性樹脂が多孔性を示す。このため、樹脂網目構造中にはんだが入りこみ、樹脂網目の空隙にある導電粒子との接触表面積を稼ぐことが出来るため、熱硬化性樹脂の無溶媒型の導電性ペーストに比較すると、はんだ付けが良好であることが分かった。
【０００４】
一方、導電性ペースト導体上にはんだ接合で部品を搭載する場合は、この多孔性の樹脂網目構造が災いして、溶融状態のはんだが網目構造に吸われて接続不良になったり、接着剤など基板上に塗布した樹脂の染み込みにより実装不良が生じるという問題がある。
【０００５】
図４にこれらの不良のモデル図を示す。図４において、符号１は基板、符号２は硬化後の導電性ペースト、符号４はＩＣチップ、符号６はＩＣ固定用接着樹脂、符号７ははんだ、符号８はマザー基板、符号９はマザー基板８上のランドである。
【０００６】
図４において符号（ａ）は、樹脂染み出しのモデルを示している。例えば、基板１上に塗布された封止樹脂やレジスト、接着樹脂６等の粘性樹脂が、導電性ペースト２の樹脂網目構造中に吸われ、この樹脂６が電極面側（ランド９側）に染み出すようになると、その部分のはんだ付け性が悪化し、はんだ付け不良や接触不良などの実装不良を生じることになる。
図５は樹脂染み出しのモデル図である。図５において符号３は導電粒子、符号２−２は網目状の熱可塑性バインダー（多孔質）である。基板上に塗布された樹脂が電極面側に染み出すような条件では、はんだと導電粒子との接触も当然悪化する。
【０００７】
図６に、ＣＳＰ（Ｃｈｉｐ Ｓｉｚｅ Ｐａｃｋａｇｅ）半導体装置の製作途上のインターポーザ基板の断面図を示す。図６において、符号１はインターポーザ基板、符号２−３はスルーホール２ａ中の導電性ペースト、符号２−４は配線パターン中の導電性ペースト、符号６はＩＣ固定用接着樹脂、符号１０は裏面電極である。
図６に示すように、プリント配線基板をＩＣパッケージ基板として用いる場合の用途においては、ＩＣチップ封止用の接着剤６として液状接着剤を用いることがあるが、この接着剤６が導電性ペースト２−３内部に吸われて実装電極面に達し、裏面電極１０のはんだ付け面を覆う部分が生じ、マザー基板へのはんだ付け性が著しく低下したり、実装オープン不良が生じたりする。
【０００８】
一方、図４の符号（ｂ）は、はんだ吸われのモデルを示している。
導電性ペースト２上に直接はんだ接合を行ってマザー基板８上に半導体装置を搭載する場合、図４の符号（ｂ）のように溶融状態のはんだが焼結後の導電性ペースト２の樹脂網目構造の内部に吸われる現象が生じることがある。
調査の結果、はんだが吸われる量は、導電性ぺースト体積の５０％近くに及ぶ場合があることが分かった。例えば、φ４００μｍ程度の導電性ペースト充填スルーホールの場合、はんだ吸われ量は、実装時のクリームはんだ塗布量と同等程度に達する場合がある。
また、接着樹脂とはんだ粒子のみのはんだペーストは、樹脂染み出し、はんだ付げ性等の問題も解決できるが、形成される回路特性や高温時の形状不安定さなどの問題が多い。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
上述のごとく、導電性ペーストをプリント配線基板材料として用いる場合、充填時はエア巻き込み等でボイドを発生する虞があった。また、熱硬化性樹脂の無溶媒型の導電性ペーストははんだ付け性に劣る面があり、熱可塑性樹脂溶媒型の導電性ペーストははんだ付け性では優れているものの、焼結後の網目構造中に樹脂やはんだを多量に吸い込んで実装不良の原因となる虞があった。
本発明は、比較的簡単な方法でこの問題を解決して、はんだ付け性に優れ、実装不良や充填時のエア巻き込みがない導電性ぺーストと、この導電性ぺーストを配線材料に用いたプリント配線基板とその製造方法、およびこのプリント配線基板を用いた半導体装置とその製造方法の提供を課題とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記課題を達成するため、本発明は、導電性ペーストにおいて熱可塑性樹脂からなるバインダー中に低融点金属粒子と高融点金属粒子とが混在して含有され、前記低融点金属粒子の平均粒子径Ｒａと前記高融点金属粒子の平均粒子径Ｒｂとの間に０．１８Ｒａ≧Ｒｂなる関係があり、前記バインダーの融点が前記低融点金属粒子の融点と前記高融点金属粒子の融点との間にあることを特徴とする。これにより、はんだ付け性に優れ、実装不良や充填時のエア巻き込みがない導電性ペーストを実現することができる。
【００１１】
また、回路パターンおよびスルーホールを有するプリント配線基板において、熱可塑性樹脂からなるバインダー中に、低融点金属粒子と高融点金属粒子を混練した導電性ペーストを前記スルーホールの充填導体として用い、前記低融点金属粒子の平均粒子径Ｒａと前記高融点金属粒子の平均粒子径Ｒｂとの間に０．１８Ｒａ≧Ｒｂなる関係があり、前記バインダーの融点が前記低融点金属粒子の融点と前記高融点金属粒子の融点との間にあることを特徴とする。これにより、はんだ付け性に優れ、実装不良や充填時のエア巻き込みによる不良がない導電性ペーストを用い、はんだ付け、実装の面で信頼性の高いプリント配線基板を実現することができる。
【００１２】
さらに、プリント配線基板の製造方法において、絶縁基板のスルーホールに熱可塑性樹脂からなるバインダー中に高融点金属粒子と低融点金属粒子とが混在した導電性ペーストを充填する導電性ペースト充填工程と、熱処理を行って前記低融点金属粒子を前記バインダー中に拡散させる拡散工程とを有し、前記低融点金属粒子の平均粒子径Ｒａと前記高融点金属粒子の平均粒子径Ｒｂとの間に０．１８Ｒａ≧Ｒｂなる関係があり、前記バインダーの融点が前記低融点金属粒子の融点と前記高融点金属粒子の融点との間にあるすることを特徴とする。これにより、はんだ付け性に優れ、実装不良や充填時のエア巻き込みによる不良がない導電性ペーストを用い、はんだ付け、実装の面で信頼性の高いプリント配線基板を実現する製造方法を提供することができる。
【００１３】
さらに、半導体装置において、回路パターンおよびスルーホールを有するプリント配線基板の前記スルーホールの充填導体である導電性ペーストに半導体電子部品の接続用金属バンプを接続して実装した半導体装置であって、前記導電性ペーストは、熱可塑性樹脂からなるバインダー中に低融点金属粒子と高融点金属粒子を混練し、前記低融点金属粒子の平均粒子径Ｒａと前記高融点金属粒子の平均粒子径Ｒｂとの間に０．１８Ｒａ≧Ｒｂなる関係があり、前記バインダーの融点が前記低融点金属粒子の融点と前記高融点金属粒子の融点との間にあることを特徴とする。これにより、信頼性の高いＣＳＰ（Ｃｈｉｐ Ｓｉｚｅ Ｐａｃｋａｇｅ）半導体装置を実現することができる。
【００１４】
さらに、所定の製造方法で製造したプリント配線基板のスルーホールに充填された導電性ペーストに半導体電子部品の接続用金属バンプを接続して加熱により接合する半導体装置の製造方法であって、前記所定の製造方法は、絶縁基板のスルーホールに熱可塑性樹脂からなるバインダー中に低融点金属粒子と高融点金属粒子とが混在した導電性ペーストを充填する導電性ペースト充填工程と、熱処理を行って前記低融点金属粒子を前記バインダー中に拡散させる拡散工程とを有し、前記低融点金属粒子の平均粒子径Ｒａと前記高融点金属粒子の平均粒子径Ｒｂとの間に０．１８Ｒａ≧Ｒｂなる関係があり、前記バインダーの融点が前記低融点金属粒子の融点と前記高融点金属粒子の融点との間にあることを特徴とする。
【００１５】
さらに、所定の製造方法で製造したプリント配線基板のスルーホールに充填された導電性ペーストに半導体電子部品の接続用金属バンプを接続して加熱、加圧して接合する半導体装置の製造方法であって、前記所定の製造方法は、絶縁基板のスルーホールに熱可塑性樹脂からなるバインダー中に高融点金属粒子と低融点金属粒子とが混在した導電性ペーストを充填する導電性ペースト充填工程と、熱処理を行って前記低融点金属粒子を前記バインダー中に拡散させる拡散工程とを有し、前記低融点金属粒子の平均粒子径Ｒａと前記高融点金属粒子の平均粒子径Ｒｂとの間に０．１８Ｒａ≧Ｒｂなる関係があり、前記バインダーの融点が前記低融点金属粒子の融点と前記高融点金属粒子の融点との間にあることを特徴とする。
【００１６】
さらに、所定の製造方法で製造したプリント配線基板に半導体電子部品を接着剤にて固定し、さらにこの半導体電子部品の接続用金属バンプをスルーホールに充填された導電性ペーストに接続して加熱して接合する半導体装置の製造方法であって、前記所定の製造方法は、絶縁基板のスルーホールに熱可塑性樹脂からなるバインダー中に高融点金属粒子と低融点金属粒子とが混在した導電性ペーストを充填する導電性ペースト充填工程と、熱処理を行って前記低融点金属粒子を前記バインダー中に拡散させる拡散工程とを有し、前記低融点金属粒子の平均粒子径Ｒａと前記高融点金属粒子の平均粒子径Ｒｂとの間に０．１８Ｒａ≧Ｒｂなる関係があり、前記バインダーの融点が前記低融点金属粒子の融点と前記高融点金属粒子の融点との間にあることを特徴とする。これらにより、信頼性の高いＣＳＰ（Ｃｈｉｐ Ｓｉｚｅ Ｐａｃｋａｇｅ）半導体装置を実現することが可能な半導体装置の製造方法を提供することができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明にかかる導電性ぺースト、プリント配線基板とその製造方法および半導体装置とその製造方法を添付図面を参照にして詳細に説明する。
【００１８】
まず、本発明のプリント配線基板の製造方法について説明する。ここでのプリント配線基板はスルーホール付き片面インターポーザ基板用途としての実施例について示す。
高融点金属粒子にＡｇ（融点９６２℃）、低融点金属粒子に共晶はんだ（融点１８３℃）、また絶縁材料に高耐熱熱可塑性樹脂（融点２８０℃）をそれぞれ用いる。
実際には、市販の熱可塑性樹脂系導電性Ａｇペーストに、体積比で５０ｖｏｌ％の共晶はんだ粉体を混練した。Ａｇ粒子の平均粒子サイズは１０μｍであり、共晶はんだ粉体の平均粒子サイズは１００μｍである。
【００１９】
プリント配線基板製造にあたっては、まず、融点２８０℃を有する高耐熱熱可塑性樹脂基板を熱プレスすることにより、回路パターンに相当する溝（最小線幅６０μｍ、深さ６０μｍ）と位置認識マーク等の補助パターンを基板に成形する。また、スルーホールに相当する貫通孔は、通常プリント配線基板作製で用いられるタイプのドリルを用いてφ３００μｍとして形成する。
【００２０】
次に、前記導電性ペーストを、この基板のパターン溝およびスルーホール内に充填する。実験的には、このように粒径の異なる比較的大きな導電粒子を含有している導電性ペーストは、充填時のエア巻き込みの発生を抑制し、ボイドの発生を抑えることが確かめられている。実験データによると、導電性ぺーストに高融点金属粒子と低融点金属粒子が混練された導電性ペーストで、金属粒子のいずれか一方の径の大きい側の平均粒子径をＲａとし、他方の径の小さい側の平均粒子径をＲｂとしたとき、これらの径Ｒａ、Ｒｂとスルーホールの直径Ｒｔｈとの間に、
【００２１】
Ｒｔｈ＞０．１８Ｒａ≧Ｒｂ
なる関係が満足された場合に、充填時のエア巻き込みの発生が抑制されることが知られた。
今回の例では、Ｒｔｈ＝３００μｍ、共晶はんだ粉体の平均粒子サイズすなわちＲａ＝１００μｍ、Ａｇ粒子の平均粒子サイズすなわちＲｂ＝１０μｍであるから
３００＞１８（０．１８×１００）＞１０
となり、この条件を満足する。
【００２２】
さらに、導電性Ａｇペースト硬化条件（１５０℃〜１７０℃、３０分）で硬化する。この時、導電性ペーストの溶媒が揮発し、樹脂網目構造が残される。この時の基板の断面図を図１に示す。図１において、符号１は高耐熱熱可塑性樹脂基板、符号２は硬化した導電性ペースト（導電性Ａｇペースト）、符号３ははんだ粒子である。
【００２３】
次に、はんだ溶融温度以上で熱処理を行うことで、図２に示すように導電性ペースト内部の樹脂網目構造中の空隙に溶融したはんだが行き渡る。図２において符号１は高耐熱熱可塑性樹脂基板、符号２−１は硬化した導電性ペーストにはんだが拡散した層である。
ここで、パターン溝幅６０μｍに対して、低融点はんだ粒子は粒径１００μｍを超えるため、回路パターン部分では細線パターン内に低融点はんだ粒子を直接充填することは出来ないが、はんだ溶融温度で熱処理を行う時点で、細線パターン内にも溶融はんだが行き渡ることが実験的に確かめられている。
【００２４】
以上、本発明のプリント配線基板の製造方法について説明したが、この製造方法で得られるプリント配線基板および、以上で使用した導電性ペーストも本発明の対象とするものである。
【００２５】
次に、以上の製造方法により作製したインターボーザ基板を用いたＣＳＰ（Ｃｈｉｐ Ｓｉｚｅ Ｐａｃｋａｇｅ）タイプの半導体装置の製造方法について説明する。
図３が本発明のＣＳＰタイプの半導体装置の構成を示す断面図である。図３において、符号１は熱可塑性樹脂のインターボーザ基板、符号２−１ははんだが拡散した導電性ペースト、符号４はＩＣチップ、符号５はＩＣチップ４のＡｕバンプ、符号６はＩＣ固定用接着樹脂である。
【００２６】
インターボーザ基板１の表面に熱硬化性接着樹脂６を塗布し、基板接続用のＡｕバンプ５を形成したＩＣチップ４を、熱硬化性接着樹脂６を介してインターポーザ基板１に熱圧着する。熱圧着条件は、Ａｕバンプの導電性ペーストパターンヘのめり込み深さを考慮すると、温度は１８５℃〜２００℃、３０秒〜６０秒、圧力３０〜６０ｇ／１バンプが望ましい。
導電性ペースト２−１の樹脂分は熱可塑性樹脂としているので、ＩＣチップ４の熱圧着時に一旦軟化し、冷却後は導電性ペースト２−１中の接着樹脂により強固に固定される。
【００２７】
はんだ溶融温度以上の熱処理によって、インターボーザ基板の導電性ペースト２−１の多孔質部分がはんだの拡散によって塞がれているため、熱硬化性接着樹脂がスルーホールを通して基板裏面の接続電極表面に染み出ることを抑制する。このため、部品実装の障害とはならない。
また、このようにして生まれたＣＳＰ半導体装置のマザー基板への実装時においても、導電性ペーストが既に、はんだ飽和状態となっているため、はんだ吸われ現象も抑制され、実装オープン不良を誘発することはない。
図３に示すようにＩＣチップ４上に形成されているＡｕバンプ５とインターポーザ基板１上に形成されている導電性ペースト配線２−１は、マザー実装リフロー時に、含有しているはんだと合金接合を伴い、さらに強固な接続が可能となる。
【００２８】
以上の製造方法では、インターポーザ基板上に熱硬化性接着樹脂を塗布して熱圧着するよう説明しているが、場合によっては、熱硬化性接着樹脂を用いず、ＩＣのＡｕバンプとインターポーザ基板上に形成されている導電性ペースト配線に含有されているはんだと合金接合することだけでも接続を十分に行うことが可能である。さらに、合金接合の時に加圧することによって一層接続が安全強固になる。
以上、ＣＳＰ半導体装置の製造方法について説明したが、このようにして製造された半導体装置も本発明の対象とするものである。
【００２９】
【発明の効果】
以上説明したように本発明の請求項１の発明は、導電性ペーストにおいて、熱可塑性樹脂からなるバインダー中に低融点金属粒子と高融点金属粒子とが混在して含有されていることを特徴とする。これにより、はんだ付け性向上と樹脂染み出し抑制という、相反する要求をカバーできる導電性ペーストを実現することができる。また、前記低融点金属粒子の平均粒子径Ｒａと前記高融点金属粒子の平均粒子径Ｒｂとの間に０．１８Ｒａ≧Ｒｂなる関係があるため、スルーホールヘの導電性ペーストの完全充填が容易な導電性ペーストを実現することができる。しかも、前記バインダーの融点が前記低融点金属粒子の融点と前記高融点金属粒子の融点との間にあるため、バインダーの融点以下の熱処理によって、低融点金属粒子（はんだ粒子）を溶融して行き渡らせることができ、基板に充填したときの樹脂染み出しと接続時のはんだの吸い込みを防止可能な導電性ペーストを実現することができる。
【００３２】
本発明の請求項２の発明は、回路パターンおよびスルーホールを有するプリント配線基板において、上記の導電性ペーストをスルーホールの充填導体として用いたことを特徴とする。これにより、スルーホールヘの導電性ペーストの完全充填が容易であり、また、熱処理によりはんだが導電性ペーストの網目構造の空隙に入りこむため、導電性ペースト内部へのＩＣチップ固定用接着剤の染み込みを抑えることができ、かつはんだの吸い込みも防止することができ、実装不良を起こさず、ＩＣチップ電極上に形成するＡｕバンプとのはんだ接合が容易なプリント配線基板を実現することができる。また、前記低融点金属粒子の平均粒子径Ｒａと前記高融点金属粒子の平均粒子径Ｒｂとの間に０．１８Ｒａ≧Ｒｂなる関係があるため、スルーホールヘの導電性ペーストの完全充填が容易でボイドなどの発生が少なく、実装不良を起こさず、ＩＣチップ電極上に形成するＡｕバンプとのはんだ接合が容易なプリント配線基板を実現することができる。しかも、前記バインダーの融点が前記低融点金属粒子の融点と前記高融点金属粒子の融点との間にあるため、バインダーの融点以下の熱処理によって、低融点金属粒子（はんだ粒子）を溶融して行き渡らせることができ、基板に充填したときの樹脂染み出しと接続時のはんだの吸い込みを防止可能な導電性ペーストを実現することができる。
【００３４】
本発明の請求項３の発明は、プリント配線基板の製造方法において、絶縁基板のスルーホールに導電性ペーストを充填する工程と、熱処理を行って低融点金属粒子を拡散させる工程とを有することを特徴とする。これにより、スルーホールヘの導電性ペーストの完全充填が容易であり、また、熱処理によりはんだが導電性ペーストの網目構造の空隙に入りこむため、導電性ペースト内部へのＩＣチップ固定用接着剤の染み込みを抑えることができ、かつはんだの吸い込みも防止することができ、実装不良を起こさず、ＩＣチップ電極上に形成するＡｕバンプとのはんだ接合が容易なプリント配線基板を実現可能な、プリント配線基板の製造方法を提供することができる。また、前記低融点金属粒子の平均粒子径Ｒａと前記高融点金属粒子の平均粒子径Ｒｂとの間に０．１８Ｒａ≧Ｒｂなる関係があるため、スルーホールヘの導電性ペーストの完全充填が容易でボイドなどの発生が少なく、実装不良を起こさず、ＩＣチップ電極上に形成するＡｕバンプとのはんだ接合が容易なプリント配線基板を実現することができる。しかも、前記バインダーの融点が前記低融点金属粒子の融点と前記高融点金属粒子の融点との間にあるため、バインダーの融点以下の熱処理によって、低融点金属粒子（はんだ粒子）を溶融して行き渡らせることができ、基板に充填したときの樹脂染み出しと接続時のはんだの吸い込みを防止可能な導電性ペーストを実現することができる。
【００３５】
本発明の請求項４の発明は、プリント配線基板の製造方法において、導電性ペースト充填工程後、拡散工程に先立って、熱処理によってバインダーを硬化させるバインダー硬化工程と、バインダー硬化工程で硬化した前記バインダーの不要部分を除去する不要バインダー除去工程とを有することを特徴とする。これにより、はんだを拡散する前に導電性ペーストの網目構造を形成し、かつ導電性ペーストの不要部分を除去することで、配線の短絡や実装不良を起こさず、仕上がりに優れたプリント配線基板を実現可能な、プリント配線基板の製造方法を実現することができる。
【００３７】
本発明の請求項５の発明は、半導体装置において、回路パターンおよびスルーホールを有するプリント配線基板の前記スルーホールの充填導体である導電性ペーストに半導体電子部品の接続用金属バンプを接続して実装した半導体装置であって、前記導電性ペーストは、熱可塑性樹脂からなるバインダー中に低融点金属粒子と高融点金属粒子を混練したことを特徴とする。これにより、導電性ペースト内部へのＩＣチップ固定用接着剤の染み込みを抑え、実装不良を防止し、バンプとのはんだ接合に優れた半導体装置を実現することができる。また、前記低融点金属粒子の平均粒子径Ｒａと前記高融点金属粒子の平均粒子径Ｒｂとの間に０．１８Ｒａ≧Ｒｂなる関係があるため、スルーホールヘの導電性ペーストの完全充填が容易でボイドなどの発生が少なく、実装不良を起こさず、ＩＣチップ電極上に形成するＡｕバンプとのはんだ接合が容易なプリント配線基板を実現することができる。しかも、前記バインダーの融点が前記低融点金属粒子の融点と前記高融点金属粒子の融点との間にあるため、バインダーの融点以下の熱処理によって、低融点金属粒子（はんだ粒子）を溶融して行き渡らせることができ、基板に充填したときの樹脂染み出しと接続時のはんだの吸い込みを防止可能な導電性ペーストを実現することができる。
【００３８】
本発明の請求項６の発明は、半導体装置の製造方法において、所定の製造方法で製造したプリント配線基板のスルーホールに充填された導電性ペーストに半導体電子部品の接続用金属バンプを接続して加熱により接合する半導体装置の製造方法であって、前記所定の製造方法は、絶縁基板のスルーホールに熱可塑性樹脂からなるバインダー中に低融点金属粒子と高融点金属粒子とが混在した導電性ペーストを充填する導電性ペースト充填工程と、熱処理を行って前記低融点金属粒子を前記バインダー中に拡散させる拡散工程とを有することを特徴とする。これにより、実装不良が少なく、プリント配線基板と半導体電子部品の接続が容易な半導体装置を実現可能な、半導体装置の製造方法を提供することができる。また、前記低融点金属粒子の平均粒子径Ｒａと前記高融点金属粒子の平均粒子径Ｒｂとの間に０．１８Ｒａ≧Ｒｂなる関係があるため、スルーホールヘの導電性ペーストの完全充填が容易でボイドなどの発生が少なく、実装不良を起こさず、ＩＣチップ電極上に形成するＡｕバンプとのはんだ接合が容易なプリント配線基板を実現することができる。しかも、前記バインダーの融点が前記低融点金属粒子の融点と前記高融点金属粒子の融点との間にあるため、バインダーの融点以下の熱処理によって、低融点金属粒子（はんだ粒子）を溶融して行き渡らせることができ、基板に充填したときの樹脂染み出しと接続時のはんだの吸い込みを防止可能な導電性ペーストを実現することができる。
【００３９】
本発明の請求項７の発明は、半導体装置の製造方法において、所定の製造方法で製造したプリント配線基板のスルーホールに充填された導電性ペーストに半導体電子部品の接続用金属バンプを接続して加熱、加圧して接合する半導体装置の製造方法であって、前記所定の製造方法は、絶縁基板のスルーホールに熱可塑性樹脂からなるバインダー中に高融点金属粒子と低融点金属粒子とが混在した導電性ペーストを充填する導電性ペースト充填工程と、熱処理を行って前記低融点金属粒子を前記バインダー中に拡散させる拡散工程とを有することを特徴とする。これにより、実装不良が少なく、プリント配線基板と半導体電子部品の接続が容易で強固な半導体装置を実現可能な、半導体装置の製造方法を提供することができる。また、前記低融点金属粒子の平均粒子径Ｒａと前記高融点金属粒子の平均粒子径Ｒｂとの間に０．１８Ｒａ≧Ｒｂなる関係があるため、スルーホールヘの導電性ペーストの完全充填が容易でボイドなどの発生が少なく、実装不良を起こさず、ＩＣチップ電極上に形成するＡｕバンプとのはんだ接合が容易なプリント配線基板を実現することができる。しかも、前記バインダーの融点が前記低融点金属粒子の融点と前記高融点金属粒子の融点との間にあるため、バインダーの融点以下の熱処理によって、低融点金属粒子（はんだ粒子）を溶融して行き渡らせることができ、基板に充填したときの樹脂染み出しと接続時のはんだの吸い込みを防止可能な導電性ペーストを実現することができる。
【００４０】
本発明の請求項８の発明は、半導体装置の製造方法において、所定の製造方法で製造したプリント配線基板に半導体電子部品を接着剤にて固定し、さらにこの半導体電子部品の接続用金属バンプをスルーホールに充填された導電性ペーストに接続して加熱して接合する半導体装置の製造方法であって、前記所定の製造方法は、絶縁基板のスルーホールに熱可塑性樹脂からなるバインダー中に高融点金属粒子と低融点金属粒子とが混在した導電性ペーストを充填する導電性ペースト充填工程と、熱処理を行って前記低融点金属粒子を前記バインダー中に拡散させる拡散工程とを有することを特徴とする。これにより、実装不良が少なく、プリント配線基板と半導体電子部品の接続が強固な半導体装置を実現可能な、半導体装置の製造方法を提供することができる。また、前記低融点金属粒子の平均粒子径Ｒａと前記高融点金属粒子の平均粒子径Ｒｂとの間に０．１８Ｒａ≧Ｒｂなる関係があるため、スルーホールヘの導電性ペーストの完全充填が容易でボイドなどの発生が少なく、実装不良を起こさず、ＩＣチップ電極上に形成するＡｕバンプとのはんだ接合が容易なプリント配線基板を実現することができる。しかも、前記バインダーの融点が前記低融点金属粒子の融点と前記高融点金属粒子の融点との間にあるため、バインダーの融点以下の熱処理によって、低融点金属粒子（はんだ粒子）を溶融して行き渡らせることができ、基板に充填したときの樹脂染み出しと接続時のはんだの吸い込みを防止可能な導電性ペーストを実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のプリント配線基板の製造方法で導電性ペーストを硬化した後の基板の断面図。
【図２】本発明のプリント配線基板の製造方法ではんだ溶融温度以上で熱処理を行った後の基板の断面図。
【図３】本発明の半導体装置の構成を示す断面図。
【図４】導電性ペーストを硬化した後の多孔性の樹脂網目構造によって生じる不良の説明図。
【図５】導電性ペーストを硬化した後の多孔性の樹脂網目構造の樹脂染み出しのモデル図。
【図６】ＣＳＰ半導体装置の製作途上のインターポーザ基板の断面図。
【符号の説明】
１…基板、インターポーザ基板、高耐熱熱可塑性樹脂基板、２…硬化後の導電性ペースト、２ａ…スルーホール、２−１…はんだが拡散した導電性ペースト、２−２…網目状の熱可塑性バインダーー、２−３…スルーホール中の導電性ペースト、２−４…配線パターン中の導電性ペースト、３…導電粒子、はんだ粒子、４…ＩＣチップ、５…Ａｕバンプ、６…ＩＣ固定用接着樹脂、７…はんだ、８…マザー基板、９…ランド、１０…裏面電極。
【発明の属する技術分野】
本発明は、導電性ぺースト、プリント配線基板とその製造方法および半導体装置とその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
サーフェイスマウントテクノロジー９１年春号「プラスチック多層基板による超薄型多層配線板技術」などに示されるように、熱可塑性樹脂基材と自己融着性のある導電性ペーストをプリント配線基板材料として用いることが報告されている。この方法によると、誘電率などの高周波対応特性や低吸水性に優れた熱可塑性樹脂を用い、ことにスルーホールの導通に関してはメッキなどに比べて遥かに容易に回路を構成することができる利点がある。
【０００３】
しかし、スルーホールヘの導電性ペースト充填は、場合に因ってはエア巻き込み等によるボイドが発生しやすく、信頼性の低下を招く虞がある。
また、プリント配線板への部品実装は、はんだ接続が一般的であるが、導電性ペーストは構造上樹脂を成分として含むので、一般に、はんだ付け性が金属の場合に比して乏しくなる。
ただし、熱可塑性樹脂溶媒型の導電性ペーストは、焼成時の溶媒揮発によって硬化後は焼成された熱可塑性樹脂が多孔性を示す。このため、樹脂網目構造中にはんだが入りこみ、樹脂網目の空隙にある導電粒子との接触表面積を稼ぐことが出来るため、熱硬化性樹脂の無溶媒型の導電性ペーストに比較すると、はんだ付けが良好であることが分かった。
【０００４】
一方、導電性ペースト導体上にはんだ接合で部品を搭載する場合は、この多孔性の樹脂網目構造が災いして、溶融状態のはんだが網目構造に吸われて接続不良になったり、接着剤など基板上に塗布した樹脂の染み込みにより実装不良が生じるという問題がある。
【０００５】
図４にこれらの不良のモデル図を示す。図４において、符号１は基板、符号２は硬化後の導電性ペースト、符号４はＩＣチップ、符号６はＩＣ固定用接着樹脂、符号７ははんだ、符号８はマザー基板、符号９はマザー基板８上のランドである。
【０００６】
図４において符号（ａ）は、樹脂染み出しのモデルを示している。例えば、基板１上に塗布された封止樹脂やレジスト、接着樹脂６等の粘性樹脂が、導電性ペースト２の樹脂網目構造中に吸われ、この樹脂６が電極面側（ランド９側）に染み出すようになると、その部分のはんだ付け性が悪化し、はんだ付け不良や接触不良などの実装不良を生じることになる。
図５は樹脂染み出しのモデル図である。図５において符号３は導電粒子、符号２−２は網目状の熱可塑性バインダー（多孔質）である。基板上に塗布された樹脂が電極面側に染み出すような条件では、はんだと導電粒子との接触も当然悪化する。
【０００７】
図６に、ＣＳＰ（Ｃｈｉｐ Ｓｉｚｅ Ｐａｃｋａｇｅ）半導体装置の製作途上のインターポーザ基板の断面図を示す。図６において、符号１はインターポーザ基板、符号２−３はスルーホール２ａ中の導電性ペースト、符号２−４は配線パターン中の導電性ペースト、符号６はＩＣ固定用接着樹脂、符号１０は裏面電極である。
図６に示すように、プリント配線基板をＩＣパッケージ基板として用いる場合の用途においては、ＩＣチップ封止用の接着剤６として液状接着剤を用いることがあるが、この接着剤６が導電性ペースト２−３内部に吸われて実装電極面に達し、裏面電極１０のはんだ付け面を覆う部分が生じ、マザー基板へのはんだ付け性が著しく低下したり、実装オープン不良が生じたりする。
【０００８】
一方、図４の符号（ｂ）は、はんだ吸われのモデルを示している。
導電性ペースト２上に直接はんだ接合を行ってマザー基板８上に半導体装置を搭載する場合、図４の符号（ｂ）のように溶融状態のはんだが焼結後の導電性ペースト２の樹脂網目構造の内部に吸われる現象が生じることがある。
調査の結果、はんだが吸われる量は、導電性ぺースト体積の５０％近くに及ぶ場合があることが分かった。例えば、φ４００μｍ程度の導電性ペースト充填スルーホールの場合、はんだ吸われ量は、実装時のクリームはんだ塗布量と同等程度に達する場合がある。
また、接着樹脂とはんだ粒子のみのはんだペーストは、樹脂染み出し、はんだ付げ性等の問題も解決できるが、形成される回路特性や高温時の形状不安定さなどの問題が多い。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
上述のごとく、導電性ペーストをプリント配線基板材料として用いる場合、充填時はエア巻き込み等でボイドを発生する虞があった。また、熱硬化性樹脂の無溶媒型の導電性ペーストははんだ付け性に劣る面があり、熱可塑性樹脂溶媒型の導電性ペーストははんだ付け性では優れているものの、焼結後の網目構造中に樹脂やはんだを多量に吸い込んで実装不良の原因となる虞があった。
本発明は、比較的簡単な方法でこの問題を解決して、はんだ付け性に優れ、実装不良や充填時のエア巻き込みがない導電性ぺーストと、この導電性ぺーストを配線材料に用いたプリント配線基板とその製造方法、およびこのプリント配線基板を用いた半導体装置とその製造方法の提供を課題とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記課題を達成するため、本発明は、導電性ペーストにおいて熱可塑性樹脂からなるバインダー中に低融点金属粒子と高融点金属粒子とが混在して含有され、前記低融点金属粒子の平均粒子径Ｒａと前記高融点金属粒子の平均粒子径Ｒｂとの間に０．１８Ｒａ≧Ｒｂなる関係があり、前記バインダーの融点が前記低融点金属粒子の融点と前記高融点金属粒子の融点との間にあることを特徴とする。これにより、はんだ付け性に優れ、実装不良や充填時のエア巻き込みがない導電性ペーストを実現することができる。
【００１１】
また、回路パターンおよびスルーホールを有するプリント配線基板において、熱可塑性樹脂からなるバインダー中に、低融点金属粒子と高融点金属粒子を混練した導電性ペーストを前記スルーホールの充填導体として用い、前記低融点金属粒子の平均粒子径Ｒａと前記高融点金属粒子の平均粒子径Ｒｂとの間に０．１８Ｒａ≧Ｒｂなる関係があり、前記バインダーの融点が前記低融点金属粒子の融点と前記高融点金属粒子の融点との間にあることを特徴とする。これにより、はんだ付け性に優れ、実装不良や充填時のエア巻き込みによる不良がない導電性ペーストを用い、はんだ付け、実装の面で信頼性の高いプリント配線基板を実現することができる。
【００１２】
さらに、プリント配線基板の製造方法において、絶縁基板のスルーホールに熱可塑性樹脂からなるバインダー中に高融点金属粒子と低融点金属粒子とが混在した導電性ペーストを充填する導電性ペースト充填工程と、熱処理を行って前記低融点金属粒子を前記バインダー中に拡散させる拡散工程とを有し、前記低融点金属粒子の平均粒子径Ｒａと前記高融点金属粒子の平均粒子径Ｒｂとの間に０．１８Ｒａ≧Ｒｂなる関係があり、前記バインダーの融点が前記低融点金属粒子の融点と前記高融点金属粒子の融点との間にあるすることを特徴とする。これにより、はんだ付け性に優れ、実装不良や充填時のエア巻き込みによる不良がない導電性ペーストを用い、はんだ付け、実装の面で信頼性の高いプリント配線基板を実現する製造方法を提供することができる。
【００１３】
さらに、半導体装置において、回路パターンおよびスルーホールを有するプリント配線基板の前記スルーホールの充填導体である導電性ペーストに半導体電子部品の接続用金属バンプを接続して実装した半導体装置であって、前記導電性ペーストは、熱可塑性樹脂からなるバインダー中に低融点金属粒子と高融点金属粒子を混練し、前記低融点金属粒子の平均粒子径Ｒａと前記高融点金属粒子の平均粒子径Ｒｂとの間に０．１８Ｒａ≧Ｒｂなる関係があり、前記バインダーの融点が前記低融点金属粒子の融点と前記高融点金属粒子の融点との間にあることを特徴とする。これにより、信頼性の高いＣＳＰ（Ｃｈｉｐ Ｓｉｚｅ Ｐａｃｋａｇｅ）半導体装置を実現することができる。
【００１４】
さらに、所定の製造方法で製造したプリント配線基板のスルーホールに充填された導電性ペーストに半導体電子部品の接続用金属バンプを接続して加熱により接合する半導体装置の製造方法であって、前記所定の製造方法は、絶縁基板のスルーホールに熱可塑性樹脂からなるバインダー中に低融点金属粒子と高融点金属粒子とが混在した導電性ペーストを充填する導電性ペースト充填工程と、熱処理を行って前記低融点金属粒子を前記バインダー中に拡散させる拡散工程とを有し、前記低融点金属粒子の平均粒子径Ｒａと前記高融点金属粒子の平均粒子径Ｒｂとの間に０．１８Ｒａ≧Ｒｂなる関係があり、前記バインダーの融点が前記低融点金属粒子の融点と前記高融点金属粒子の融点との間にあることを特徴とする。
【００１５】
さらに、所定の製造方法で製造したプリント配線基板のスルーホールに充填された導電性ペーストに半導体電子部品の接続用金属バンプを接続して加熱、加圧して接合する半導体装置の製造方法であって、前記所定の製造方法は、絶縁基板のスルーホールに熱可塑性樹脂からなるバインダー中に高融点金属粒子と低融点金属粒子とが混在した導電性ペーストを充填する導電性ペースト充填工程と、熱処理を行って前記低融点金属粒子を前記バインダー中に拡散させる拡散工程とを有し、前記低融点金属粒子の平均粒子径Ｒａと前記高融点金属粒子の平均粒子径Ｒｂとの間に０．１８Ｒａ≧Ｒｂなる関係があり、前記バインダーの融点が前記低融点金属粒子の融点と前記高融点金属粒子の融点との間にあることを特徴とする。
【００１６】
さらに、所定の製造方法で製造したプリント配線基板に半導体電子部品を接着剤にて固定し、さらにこの半導体電子部品の接続用金属バンプをスルーホールに充填された導電性ペーストに接続して加熱して接合する半導体装置の製造方法であって、前記所定の製造方法は、絶縁基板のスルーホールに熱可塑性樹脂からなるバインダー中に高融点金属粒子と低融点金属粒子とが混在した導電性ペーストを充填する導電性ペースト充填工程と、熱処理を行って前記低融点金属粒子を前記バインダー中に拡散させる拡散工程とを有し、前記低融点金属粒子の平均粒子径Ｒａと前記高融点金属粒子の平均粒子径Ｒｂとの間に０．１８Ｒａ≧Ｒｂなる関係があり、前記バインダーの融点が前記低融点金属粒子の融点と前記高融点金属粒子の融点との間にあることを特徴とする。これらにより、信頼性の高いＣＳＰ（Ｃｈｉｐ Ｓｉｚｅ Ｐａｃｋａｇｅ）半導体装置を実現することが可能な半導体装置の製造方法を提供することができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明にかかる導電性ぺースト、プリント配線基板とその製造方法および半導体装置とその製造方法を添付図面を参照にして詳細に説明する。
【００１８】
まず、本発明のプリント配線基板の製造方法について説明する。ここでのプリント配線基板はスルーホール付き片面インターポーザ基板用途としての実施例について示す。
高融点金属粒子にＡｇ（融点９６２℃）、低融点金属粒子に共晶はんだ（融点１８３℃）、また絶縁材料に高耐熱熱可塑性樹脂（融点２８０℃）をそれぞれ用いる。
実際には、市販の熱可塑性樹脂系導電性Ａｇペーストに、体積比で５０ｖｏｌ％の共晶はんだ粉体を混練した。Ａｇ粒子の平均粒子サイズは１０μｍであり、共晶はんだ粉体の平均粒子サイズは１００μｍである。
【００１９】
プリント配線基板製造にあたっては、まず、融点２８０℃を有する高耐熱熱可塑性樹脂基板を熱プレスすることにより、回路パターンに相当する溝（最小線幅６０μｍ、深さ６０μｍ）と位置認識マーク等の補助パターンを基板に成形する。また、スルーホールに相当する貫通孔は、通常プリント配線基板作製で用いられるタイプのドリルを用いてφ３００μｍとして形成する。
【００２０】
次に、前記導電性ペーストを、この基板のパターン溝およびスルーホール内に充填する。実験的には、このように粒径の異なる比較的大きな導電粒子を含有している導電性ペーストは、充填時のエア巻き込みの発生を抑制し、ボイドの発生を抑えることが確かめられている。実験データによると、導電性ぺーストに高融点金属粒子と低融点金属粒子が混練された導電性ペーストで、金属粒子のいずれか一方の径の大きい側の平均粒子径をＲａとし、他方の径の小さい側の平均粒子径をＲｂとしたとき、これらの径Ｒａ、Ｒｂとスルーホールの直径Ｒｔｈとの間に、
【００２１】
Ｒｔｈ＞０．１８Ｒａ≧Ｒｂ
なる関係が満足された場合に、充填時のエア巻き込みの発生が抑制されることが知られた。
今回の例では、Ｒｔｈ＝３００μｍ、共晶はんだ粉体の平均粒子サイズすなわちＲａ＝１００μｍ、Ａｇ粒子の平均粒子サイズすなわちＲｂ＝１０μｍであるから
３００＞１８（０．１８×１００）＞１０
となり、この条件を満足する。
【００２２】
さらに、導電性Ａｇペースト硬化条件（１５０℃〜１７０℃、３０分）で硬化する。この時、導電性ペーストの溶媒が揮発し、樹脂網目構造が残される。この時の基板の断面図を図１に示す。図１において、符号１は高耐熱熱可塑性樹脂基板、符号２は硬化した導電性ペースト（導電性Ａｇペースト）、符号３ははんだ粒子である。
【００２３】
次に、はんだ溶融温度以上で熱処理を行うことで、図２に示すように導電性ペースト内部の樹脂網目構造中の空隙に溶融したはんだが行き渡る。図２において符号１は高耐熱熱可塑性樹脂基板、符号２−１は硬化した導電性ペーストにはんだが拡散した層である。
ここで、パターン溝幅６０μｍに対して、低融点はんだ粒子は粒径１００μｍを超えるため、回路パターン部分では細線パターン内に低融点はんだ粒子を直接充填することは出来ないが、はんだ溶融温度で熱処理を行う時点で、細線パターン内にも溶融はんだが行き渡ることが実験的に確かめられている。
【００２４】
以上、本発明のプリント配線基板の製造方法について説明したが、この製造方法で得られるプリント配線基板および、以上で使用した導電性ペーストも本発明の対象とするものである。
【００２５】
次に、以上の製造方法により作製したインターボーザ基板を用いたＣＳＰ（Ｃｈｉｐ Ｓｉｚｅ Ｐａｃｋａｇｅ）タイプの半導体装置の製造方法について説明する。
図３が本発明のＣＳＰタイプの半導体装置の構成を示す断面図である。図３において、符号１は熱可塑性樹脂のインターボーザ基板、符号２−１ははんだが拡散した導電性ペースト、符号４はＩＣチップ、符号５はＩＣチップ４のＡｕバンプ、符号６はＩＣ固定用接着樹脂である。
【００２６】
インターボーザ基板１の表面に熱硬化性接着樹脂６を塗布し、基板接続用のＡｕバンプ５を形成したＩＣチップ４を、熱硬化性接着樹脂６を介してインターポーザ基板１に熱圧着する。熱圧着条件は、Ａｕバンプの導電性ペーストパターンヘのめり込み深さを考慮すると、温度は１８５℃〜２００℃、３０秒〜６０秒、圧力３０〜６０ｇ／１バンプが望ましい。
導電性ペースト２−１の樹脂分は熱可塑性樹脂としているので、ＩＣチップ４の熱圧着時に一旦軟化し、冷却後は導電性ペースト２−１中の接着樹脂により強固に固定される。
【００２７】
はんだ溶融温度以上の熱処理によって、インターボーザ基板の導電性ペースト２−１の多孔質部分がはんだの拡散によって塞がれているため、熱硬化性接着樹脂がスルーホールを通して基板裏面の接続電極表面に染み出ることを抑制する。このため、部品実装の障害とはならない。
また、このようにして生まれたＣＳＰ半導体装置のマザー基板への実装時においても、導電性ペーストが既に、はんだ飽和状態となっているため、はんだ吸われ現象も抑制され、実装オープン不良を誘発することはない。
図３に示すようにＩＣチップ４上に形成されているＡｕバンプ５とインターポーザ基板１上に形成されている導電性ペースト配線２−１は、マザー実装リフロー時に、含有しているはんだと合金接合を伴い、さらに強固な接続が可能となる。
【００２８】
以上の製造方法では、インターポーザ基板上に熱硬化性接着樹脂を塗布して熱圧着するよう説明しているが、場合によっては、熱硬化性接着樹脂を用いず、ＩＣのＡｕバンプとインターポーザ基板上に形成されている導電性ペースト配線に含有されているはんだと合金接合することだけでも接続を十分に行うことが可能である。さらに、合金接合の時に加圧することによって一層接続が安全強固になる。
以上、ＣＳＰ半導体装置の製造方法について説明したが、このようにして製造された半導体装置も本発明の対象とするものである。
【００２９】
【発明の効果】
以上説明したように本発明の請求項１の発明は、導電性ペーストにおいて、熱可塑性樹脂からなるバインダー中に低融点金属粒子と高融点金属粒子とが混在して含有されていることを特徴とする。これにより、はんだ付け性向上と樹脂染み出し抑制という、相反する要求をカバーできる導電性ペーストを実現することができる。また、前記低融点金属粒子の平均粒子径Ｒａと前記高融点金属粒子の平均粒子径Ｒｂとの間に０．１８Ｒａ≧Ｒｂなる関係があるため、スルーホールヘの導電性ペーストの完全充填が容易な導電性ペーストを実現することができる。しかも、前記バインダーの融点が前記低融点金属粒子の融点と前記高融点金属粒子の融点との間にあるため、バインダーの融点以下の熱処理によって、低融点金属粒子（はんだ粒子）を溶融して行き渡らせることができ、基板に充填したときの樹脂染み出しと接続時のはんだの吸い込みを防止可能な導電性ペーストを実現することができる。
【００３２】
本発明の請求項２の発明は、回路パターンおよびスルーホールを有するプリント配線基板において、上記の導電性ペーストをスルーホールの充填導体として用いたことを特徴とする。これにより、スルーホールヘの導電性ペーストの完全充填が容易であり、また、熱処理によりはんだが導電性ペーストの網目構造の空隙に入りこむため、導電性ペースト内部へのＩＣチップ固定用接着剤の染み込みを抑えることができ、かつはんだの吸い込みも防止することができ、実装不良を起こさず、ＩＣチップ電極上に形成するＡｕバンプとのはんだ接合が容易なプリント配線基板を実現することができる。また、前記低融点金属粒子の平均粒子径Ｒａと前記高融点金属粒子の平均粒子径Ｒｂとの間に０．１８Ｒａ≧Ｒｂなる関係があるため、スルーホールヘの導電性ペーストの完全充填が容易でボイドなどの発生が少なく、実装不良を起こさず、ＩＣチップ電極上に形成するＡｕバンプとのはんだ接合が容易なプリント配線基板を実現することができる。しかも、前記バインダーの融点が前記低融点金属粒子の融点と前記高融点金属粒子の融点との間にあるため、バインダーの融点以下の熱処理によって、低融点金属粒子（はんだ粒子）を溶融して行き渡らせることができ、基板に充填したときの樹脂染み出しと接続時のはんだの吸い込みを防止可能な導電性ペーストを実現することができる。
【００３４】
本発明の請求項３の発明は、プリント配線基板の製造方法において、絶縁基板のスルーホールに導電性ペーストを充填する工程と、熱処理を行って低融点金属粒子を拡散させる工程とを有することを特徴とする。これにより、スルーホールヘの導電性ペーストの完全充填が容易であり、また、熱処理によりはんだが導電性ペーストの網目構造の空隙に入りこむため、導電性ペースト内部へのＩＣチップ固定用接着剤の染み込みを抑えることができ、かつはんだの吸い込みも防止することができ、実装不良を起こさず、ＩＣチップ電極上に形成するＡｕバンプとのはんだ接合が容易なプリント配線基板を実現可能な、プリント配線基板の製造方法を提供することができる。また、前記低融点金属粒子の平均粒子径Ｒａと前記高融点金属粒子の平均粒子径Ｒｂとの間に０．１８Ｒａ≧Ｒｂなる関係があるため、スルーホールヘの導電性ペーストの完全充填が容易でボイドなどの発生が少なく、実装不良を起こさず、ＩＣチップ電極上に形成するＡｕバンプとのはんだ接合が容易なプリント配線基板を実現することができる。しかも、前記バインダーの融点が前記低融点金属粒子の融点と前記高融点金属粒子の融点との間にあるため、バインダーの融点以下の熱処理によって、低融点金属粒子（はんだ粒子）を溶融して行き渡らせることができ、基板に充填したときの樹脂染み出しと接続時のはんだの吸い込みを防止可能な導電性ペーストを実現することができる。
【００３５】
本発明の請求項４の発明は、プリント配線基板の製造方法において、導電性ペースト充填工程後、拡散工程に先立って、熱処理によってバインダーを硬化させるバインダー硬化工程と、バインダー硬化工程で硬化した前記バインダーの不要部分を除去する不要バインダー除去工程とを有することを特徴とする。これにより、はんだを拡散する前に導電性ペーストの網目構造を形成し、かつ導電性ペーストの不要部分を除去することで、配線の短絡や実装不良を起こさず、仕上がりに優れたプリント配線基板を実現可能な、プリント配線基板の製造方法を実現することができる。
【００３７】
本発明の請求項５の発明は、半導体装置において、回路パターンおよびスルーホールを有するプリント配線基板の前記スルーホールの充填導体である導電性ペーストに半導体電子部品の接続用金属バンプを接続して実装した半導体装置であって、前記導電性ペーストは、熱可塑性樹脂からなるバインダー中に低融点金属粒子と高融点金属粒子を混練したことを特徴とする。これにより、導電性ペースト内部へのＩＣチップ固定用接着剤の染み込みを抑え、実装不良を防止し、バンプとのはんだ接合に優れた半導体装置を実現することができる。また、前記低融点金属粒子の平均粒子径Ｒａと前記高融点金属粒子の平均粒子径Ｒｂとの間に０．１８Ｒａ≧Ｒｂなる関係があるため、スルーホールヘの導電性ペーストの完全充填が容易でボイドなどの発生が少なく、実装不良を起こさず、ＩＣチップ電極上に形成するＡｕバンプとのはんだ接合が容易なプリント配線基板を実現することができる。しかも、前記バインダーの融点が前記低融点金属粒子の融点と前記高融点金属粒子の融点との間にあるため、バインダーの融点以下の熱処理によって、低融点金属粒子（はんだ粒子）を溶融して行き渡らせることができ、基板に充填したときの樹脂染み出しと接続時のはんだの吸い込みを防止可能な導電性ペーストを実現することができる。
【００３８】
本発明の請求項６の発明は、半導体装置の製造方法において、所定の製造方法で製造したプリント配線基板のスルーホールに充填された導電性ペーストに半導体電子部品の接続用金属バンプを接続して加熱により接合する半導体装置の製造方法であって、前記所定の製造方法は、絶縁基板のスルーホールに熱可塑性樹脂からなるバインダー中に低融点金属粒子と高融点金属粒子とが混在した導電性ペーストを充填する導電性ペースト充填工程と、熱処理を行って前記低融点金属粒子を前記バインダー中に拡散させる拡散工程とを有することを特徴とする。これにより、実装不良が少なく、プリント配線基板と半導体電子部品の接続が容易な半導体装置を実現可能な、半導体装置の製造方法を提供することができる。また、前記低融点金属粒子の平均粒子径Ｒａと前記高融点金属粒子の平均粒子径Ｒｂとの間に０．１８Ｒａ≧Ｒｂなる関係があるため、スルーホールヘの導電性ペーストの完全充填が容易でボイドなどの発生が少なく、実装不良を起こさず、ＩＣチップ電極上に形成するＡｕバンプとのはんだ接合が容易なプリント配線基板を実現することができる。しかも、前記バインダーの融点が前記低融点金属粒子の融点と前記高融点金属粒子の融点との間にあるため、バインダーの融点以下の熱処理によって、低融点金属粒子（はんだ粒子）を溶融して行き渡らせることができ、基板に充填したときの樹脂染み出しと接続時のはんだの吸い込みを防止可能な導電性ペーストを実現することができる。
【００３９】
本発明の請求項７の発明は、半導体装置の製造方法において、所定の製造方法で製造したプリント配線基板のスルーホールに充填された導電性ペーストに半導体電子部品の接続用金属バンプを接続して加熱、加圧して接合する半導体装置の製造方法であって、前記所定の製造方法は、絶縁基板のスルーホールに熱可塑性樹脂からなるバインダー中に高融点金属粒子と低融点金属粒子とが混在した導電性ペーストを充填する導電性ペースト充填工程と、熱処理を行って前記低融点金属粒子を前記バインダー中に拡散させる拡散工程とを有することを特徴とする。これにより、実装不良が少なく、プリント配線基板と半導体電子部品の接続が容易で強固な半導体装置を実現可能な、半導体装置の製造方法を提供することができる。また、前記低融点金属粒子の平均粒子径Ｒａと前記高融点金属粒子の平均粒子径Ｒｂとの間に０．１８Ｒａ≧Ｒｂなる関係があるため、スルーホールヘの導電性ペーストの完全充填が容易でボイドなどの発生が少なく、実装不良を起こさず、ＩＣチップ電極上に形成するＡｕバンプとのはんだ接合が容易なプリント配線基板を実現することができる。しかも、前記バインダーの融点が前記低融点金属粒子の融点と前記高融点金属粒子の融点との間にあるため、バインダーの融点以下の熱処理によって、低融点金属粒子（はんだ粒子）を溶融して行き渡らせることができ、基板に充填したときの樹脂染み出しと接続時のはんだの吸い込みを防止可能な導電性ペーストを実現することができる。
【００４０】
本発明の請求項８の発明は、半導体装置の製造方法において、所定の製造方法で製造したプリント配線基板に半導体電子部品を接着剤にて固定し、さらにこの半導体電子部品の接続用金属バンプをスルーホールに充填された導電性ペーストに接続して加熱して接合する半導体装置の製造方法であって、前記所定の製造方法は、絶縁基板のスルーホールに熱可塑性樹脂からなるバインダー中に高融点金属粒子と低融点金属粒子とが混在した導電性ペーストを充填する導電性ペースト充填工程と、熱処理を行って前記低融点金属粒子を前記バインダー中に拡散させる拡散工程とを有することを特徴とする。これにより、実装不良が少なく、プリント配線基板と半導体電子部品の接続が強固な半導体装置を実現可能な、半導体装置の製造方法を提供することができる。また、前記低融点金属粒子の平均粒子径Ｒａと前記高融点金属粒子の平均粒子径Ｒｂとの間に０．１８Ｒａ≧Ｒｂなる関係があるため、スルーホールヘの導電性ペーストの完全充填が容易でボイドなどの発生が少なく、実装不良を起こさず、ＩＣチップ電極上に形成するＡｕバンプとのはんだ接合が容易なプリント配線基板を実現することができる。しかも、前記バインダーの融点が前記低融点金属粒子の融点と前記高融点金属粒子の融点との間にあるため、バインダーの融点以下の熱処理によって、低融点金属粒子（はんだ粒子）を溶融して行き渡らせることができ、基板に充填したときの樹脂染み出しと接続時のはんだの吸い込みを防止可能な導電性ペーストを実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のプリント配線基板の製造方法で導電性ペーストを硬化した後の基板の断面図。
【図２】本発明のプリント配線基板の製造方法ではんだ溶融温度以上で熱処理を行った後の基板の断面図。
【図３】本発明の半導体装置の構成を示す断面図。
【図４】導電性ペーストを硬化した後の多孔性の樹脂網目構造によって生じる不良の説明図。
【図５】導電性ペーストを硬化した後の多孔性の樹脂網目構造の樹脂染み出しのモデル図。
【図６】ＣＳＰ半導体装置の製作途上のインターポーザ基板の断面図。
【符号の説明】
１…基板、インターポーザ基板、高耐熱熱可塑性樹脂基板、２…硬化後の導電性ペースト、２ａ…スルーホール、２−１…はんだが拡散した導電性ペースト、２−２…網目状の熱可塑性バインダーー、２−３…スルーホール中の導電性ペースト、２−４…配線パターン中の導電性ペースト、３…導電粒子、はんだ粒子、４…ＩＣチップ、５…Ａｕバンプ、６…ＩＣ固定用接着樹脂、７…はんだ、８…マザー基板、９…ランド、１０…裏面電極。
Claims (8)
- 熱可塑性樹脂からなるバインダー中に低融点金属粒子と高融点金属粒子とが混在して含有され、
前記低融点金属粒子の平均粒子径Ｒａと前記高融点金属粒子の平均粒子径Ｒｂとの間に０．１８Ｒａ≧Ｒｂなる関係があり、
前記バインダーの融点が前記低融点金属粒子の融点と前記高融点金属粒子の融点との間にある導電性ペースト。 - 回路パターンおよびスルーホールを有するプリント配線基板において、
熱可塑性樹脂からなるバインダー中に、低融点金属粒子と高融点金属粒子を混練した導電性ペーストを前記スルーホールの充填導体として用い、
前記低融点金属粒子の平均粒子径Ｒａと前記高融点金属粒子の平均粒子径Ｒｂとの間に０．１８Ｒａ≧Ｒｂなる関係があり、
前記バインダーの融点が前記低融点金属粒子の融点と前記高融点金属粒子の融点との間にあるプリント配線基板。 - 絶縁基板のスルーホールに熱可塑性樹脂からなるバインダー中に高融点金属粒子と低融点金属粒子とが混在した導電性ペーストを充填する導電性ペースト充填工程と、熱処理を行って前記低融点金属粒子を前記バインダー中に拡散させる拡散工程とを有し、
前記低融点金属粒子の平均粒子径Ｒａと前記高融点金属粒子の平均粒子径Ｒｂとの間に０．１８Ｒａ≧Ｒｂなる関係があり、
前記バインダーの融点が前記低融点金属粒子の融点と前記高融点金属粒子の融点との間にある配線基板の製造方法。 - 前記導電性ペースト充填工程後、前記拡散工程に先立って、熱処理によって前記バインダーを硬化させるバインダー硬化工程と、前記バインダー硬化工程で硬化した前記バインダーの不要部分を除去する不要バインダー除去工程とを有することを特徴とする請求項３に記載のプリント配線基板の製造方法。
- 回路パターンおよびスルーホールを有するプリント配線基板の前記スルーホールの充填導体である導電性ペーストに半導体電子部品の接続用金属バンプを接続して実装した半導体装置であって、
前記導電性ペーストは、熱可塑性樹脂からなるバインダー中に低融点金属粒子と高融点金属粒子を混練し、
前記低融点金属粒子の平均粒子径Ｒａと前記高融点金属粒子の平均粒子径Ｒｂとの間に０．１８Ｒａ≧Ｒｂなる関係があり、
前記バインダーの融点が前記低融点金属粒子の融点と前記高融点金属粒子の融点との間にある半導体装置。 - 所定の製造方法で製造したプリント配線基板のスルーホールに充填された導電性ペーストに半導体電子部品の接続用金属バンプを接続して加熱により接合する半導体装置の製造方法であって、
前記所定の製造方法は、
絶縁基板のスルーホールに熱可塑性樹脂からなるバインダー中に低融点金属粒子と高融点金属粒子とが混在した導電性ペーストを充填する導電性ペースト充填工程と、
熱処理を行って前記低融点金属粒子を前記バインダー中に拡散させる拡散工程と
を有し、
前記低融点金属粒子の平均粒子径Ｒａと前記高融点金属粒子の平均粒子径Ｒｂとの間に０．１８Ｒａ≧Ｒｂなる関係があり、
前記バインダーの融点が前記低融点金属粒子の融点と前記高融点金属粒子の融点との間にある半導体装置の製造方法。 - 所定の製造方法で製造したプリント配線基板のスルーホールに充填された導電性ペーストに半導体電子部品の接続用金属バンプを接続して加熱、加圧して接合する半導体装置の製造方法であって、
前記所定の製造方法は、
絶縁基板のスルーホールに熱可塑性樹脂からなるバインダー中に高融点金属粒子と低融点金属粒子とが混在した導電性ペーストを充填する導電性ペースト充填工程と、
熱処理を行って前記低融点金属粒子を前記バインダー中に拡散させる拡散工程と
を有し、
前記低融点金属粒子の平均粒子径Ｒａと前記高融点金属粒子の平均粒子径Ｒｂとの間に０．１８Ｒａ≧Ｒｂなる関係があり、
前記バインダーの融点が前記低融点金属粒子の融点と前記高融点金属粒子の融点との間にある半導体装置の製造方法。 - 所定の製造方法で製造したプリント配線基板に半導体電子部品を接着剤にて固定し、さらにこの半導体電子部品の接続用金属バンプをスルーホールに充填された導電性ペーストに接続して加熱して接合する半導体装置の製造方法であって、
前記所定の製造方法は、
絶縁基板のスルーホールに熱可塑性樹脂からなるバインダー中に高融点金属粒子と低融点金属粒子とが混在した導電性ペーストを充填する導電性ペースト充填工程と、
熱処理を行って前記低融点金属粒子を前記バインダー中に拡散させる拡散工程と
を有し、
前記低融点金属粒子の平均粒子径Ｒａと前記高融点金属粒子の平均粒子径Ｒｂとの間に０．１８Ｒａ≧Ｒｂなる関係があり、
前記バインダーの融点が前記低融点金属粒子の融点と前記高融点金属粒子の融点との間にある半導体装置の製造方法。
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