JP4682477B2 - Electronic component mounting substrate and manufacturing method thereof - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は超高周波領域で動作させる半導体チップを実装した高周波対応の実装基板に適用して好適な電子部品実装基板及びその製造方法に関する。
詳しくは、絶縁性の担持部材に担持された所定の回路配線電極及び端子電極を備え、しかも、所定の厚みでサイドエッジが垂直に切り立った電極を構成して、当該回路配線電極及び端子電極のインピーダンス特性(表皮効果)を改善できるようにすると共に、薄型の実装に優れ、かつ、高周波特性に優れた電子部品実装基板等を提供できるようにしたものである。
【0002】
【従来の技術】
近年、情報通信分野ではマルチメディアの発達に伴い通信機能に加えて多種多様な機能を備えた携帯電話機や携帯ゲーム機等が使用される場合が多くなってきた。これらの携帯端末装置等には通信機能や情報検索機能などを実現する多数の電子部品や配線パターンを実装したモールド樹脂封止基板が使用される場合が多い。モールド樹脂封止基板に実装される半導体チップにはクロック信号で動作するデジタル回路が多く適用され、その動作の高速化が進んでいる。
【0003】
この種のデジタル回路搭載のモールド樹脂封止基板には軽量化及び小型化に加えて高周波対応性が要求されるが、従来から両面銅箔を有した有機基板が使用されている。有機基板はガラスエポキシプリプレイグと呼ばれるガラス繊維布に半硬化状態のエポキシ樹脂を塗布したものである。
【0004】
図9は従来例に係るCSP(チップ・サイズ・パッケージ)タイプのモールド樹脂封止基板10の構成例を示す断面図である。図9に示すモールド樹脂封止基板10はワイヤーボンディング可能な半導体チップ1を実装したものであり、チップ実装用の有機基板8を有している。この有機基板8の表面には所定の回路電極パターン3が設けられており、この回路電極パターン3上には半導体チップ1が実装されている。半導体チップ1は一方で端子電極5Aに金線4Aにより接続され、他方で端子電極5Bに金線4Bにより接続されている。
【0005】
有機基板8の裏面には複数の端子電極5C,5D等が設けられており、上述の端子電極5Aと端子電極5Cとがスルーホール7Aにより電気的に接続されており、同様にして端子電極5Bと端子電極5Dとがスルーホール7Bにより電気的に接続されている。
【0006】
この回路電極パターン3、半導体チップ1の全部及び端子電極5A,5Bの一部を覆うように封止部材2により絶縁封止されている。これらの回路電極パターン3、端子電極5A,5B及び端子電極5C,5Dは両面銅箔付きの有機基板8を使用して形成されたものである。
【0007】
この製造方法によれば、図10Aにおいて、まず、両面銅箔付きの有機基板8の上下銅箔で導通を取るために、レーザ光あるいはドリルを使用してビアホール(Via Hole)が開孔され、その後、ビアホール内に銅メッキ(スルーホールメッキ)が施される。
【0008】
そして、有機基板8の一方の面の銅箔5にレジストのパターニング処理をした後に、図10Bにおいて、レジスト膜6をマスクにして不要な銅箔5をエッチング除去することにより端子電極5A〜5Bや、マウント部を含む回路電極パターン3を形成(素子分離)する。
【0009】
その後、有機基板8の他方の面の銅箔5にレジストのパターニング処理をした後に、レジスト膜をマスクにして不要な銅箔5をエッチング除去することにより端子電極5Cや5Dを形成する。その後、半導体チップ1がマウントされてワイヤボンディングされる。完成後のモールド樹脂封止基板10は、外部のプリント配線基板に対して半導体チップ1の搭載面と反対側の端子電極5C,5D等で接続するようになされる。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、従来方式のモールド樹脂封止基板10の製造方法によれば、両面銅箔付きの有機基板8の一方の面に回路電極パターン3や、マウント部、複数の端子電極5A,5Bなどを形成し、その裏面に端子電極5C,5D等を形成していた。このため、次のような問題がある。
【0011】
▲1▼ 有機基板8の表裏の端子電極5Aと端子電極5Cとを電気的に接続するスルーホール7Aや、端子電極5Bと端子電極5Dとを接続するためのスルーホール7Bが必要となる。
【0012】
▲2▼ 図10Bの波線円内図に示すように、レジスト膜6下がオーバーエッチングによって銅箔5の側面(エッチング面)が垂直に切り立つことなく、その側面が内部にえぐれた鼓状にラインエッジが仕上がってしまうおそれがある。これは配線パターンが微細化するほど著しい。因みに40μmのパターン幅に対して約5μmのオーバーエッチが生じることが確認されている。
【0013】
▲3▼ 銅箔をエッチングして配線パターン等を作成する方法では、サイドエッチの量をコントロールすることが困難なことから、加工精度の高いCSPタイプのモールド樹脂封止基板等の製造に妨げとなる。因みにファインパターンの作成要求に対して銅箔エッチングでは限界があり、ライン&スペース(L/S)で30μmは困難な状況である。
【0014】
▲4▼ 銅箔をエッチングして得た配線パターンは、その残りしろが安定せず、表皮効果の点でインピーダンス特性にばらつきを生ずるおそれがある。これを改善するために整合回路などを別途設けなくてはならなくなる。
【0015】
そこで、この発明はこのような従来の課題を解決したものであって、回路配線電極及び端子電極のインピーダンス特性(表皮効果)を改善できるようにすると共に、高周波対応の電子部品を高密度に実装できるようにした電子部品実装基板及びその製造方法を提供することを目的とする。
【0016】
【課題を解決するための手段】
上述した課題は、メッキ及びエッチング可能な導電性の基材の両面に非メッキ部材を形成する工程と、所定の回路電極をパターニングした第1のマスク部材を前記導電性の基材の一方の面に位置合わせする工程と、所定数の端子電極をパターニングした第2のマスク部材を前記導電性の基材の他方の面に位置合わせする工程と、前記導電性の基材の一方の面の非メッキ部材に前記第1のマスク部材を通して、ダイパッド部と配線電極を含む回路配線電極のパターンを露光し、同時に、前記導電性の基材の他方の面の非メッキ部材に前記第2のマスク部材を通して端子電極のパターンを露光する工程と、前記回路配線電極と前記端子電極の各パターンを開口する非メッキ部材をマスクにして電解メッキ法により前記導電性の基材に導電部材をメッキし、該メッキ電流を調整して前記回路電極及び端子電極の厚みを制御して、前記導電性の基材の両面に所定の回路配線電極及び端子電極を形成する工程と、前記基材の回路配線電極形成面側の全面に絶縁樹脂シートからなる担持部材を接合する工程と、前記担持部材及び回路配線電極を有する回路電極基板から前記導電性の基材を、当該基材の前記担持部材が接合された面と反対側の面から、当該面の一部の領域を当該基材の厚さ方向全域でエッチングにより除去して前記ダイパッド部に接合される電子部品の実装空間を形成するとともに、当該エッチング時に、前記配線電極を外部リード端子としての前記端子電極に連結する前記導電性の基材の一部を前記実装空間の周囲に残す工程とを含む電子部品実装基板の製造方法によって解決される。
【0017】
本発明に係る電子部品実装基板の製造方法によれば、銅箔をエッチングして形成された配線パターンに比べて所定の厚みでサイドエッジが垂直に切り立った回路配線電極及び端子電極を形成することができ、当該回路配線電極及び端子電極のインピーダンス特性(表皮効果)を改善することができる。これと共に、高周波対応の電子部品を高密度に実装することができる。従って、薄型の実装に優れ、かつ、高周波特性に優れた電子部品実装基板を提供することができる。
【0019】
また、銅箔をエッチングして配線パターンを形成する場合に比べて所定の厚みでパターンエッジの整った回路配線電極や端子電極などを再現性良く形成することができる。特に回路配線電極のサイドエッジを垂直に切り立つように形成できることからインピーダンス特性(表皮効果)を改善することができる。
【0020】
しかも、安定した回路配線電極及び端子電極の形状が得られるので、容易に回路設計を行うことができる。回路配線電極及び端子電極のインピーダンス特性が優れているので、高精度のインダクタンスや静電容量を作成することもできる。従来方式のようなスルーホールメッキ無しに端子電極を作成することができる。これにより、高周波特性に優れた電子部品実装基板を製造することができる。
【0021】
【発明の実施の形態】
続いて、この発明に係る電子部品実装基板及びその製造方法の一実施の形態について、図面を参照しながら説明をする。
【0022】
(1)第1の実施形態
図1は本発明に係る第1の実施形態としての電子部品実装基板100の構成例を示す断面図である。
この実施形態では絶縁性の担持部材に担持された所定の回路配線電極及び端子電極を備え、しかも、所定の厚みでサイドエッジが垂直に切り立った電極を構成して、当該回路配線電極及び端子電極のインピーダンス特性(表皮効果)を改善できるようにすると共に、薄型の実装に優れ、かつ、高周波特性に優れた電子部品実装基板等を提供できるようにしたものである。
【0023】
図1に示す電子部品実装基板100はUFPL(ウルトラ・ファインピッチ・リードフレーム)プロセス技術により作られた半導体(LSI)チップ等を実装する高周波対応の半導体チップ実装基板に適用して好適であり、少なくとも、支持補強材を兼ねた絶縁性の担持部材22を有している。
【0024】
担持部材22には少なくとも有機絶縁材料が使用される。この例で担持部材22は熱硬化型PPE(ポリフェニレンエーテル)をシート化して接着硬化したものである。この他に、耐熱性が必要な時はポリイミド系の担持部材22が使用される。動作周波数の低い電子部品実装基板100ではエポキシ系の担持部材22が使用される。高周波用の担持部材22と使い分けするようになされる。
【0025】
この担持部材22には回路配線電極13が担持されている。回路配線電極13は銅箔のエッチングによる配線パターンではなく、電気メッキによって形成された配線電極13A,13C及びダイパッド部13Bを有している。ダイパッド部13Bには電子部品の一例となるワイヤーボンディング可能な半導体チップが接着剤18を介在して接合されている。電子部品はこれに限られることはなく、面接合可能なフリップチップ方式の半導体チップであってもよい。
【0026】
この半導体チップ11又は/及び配線電極13A,13Cには複数の端子電極15A,15B等が接続されている。端子電極15A,15Bは外部のプリント配線基板等に接続する際に使用される。この半導体チップ11は一方の側で金線14Aを介在して端子電極(外部リード)15Aに接続されており、他方の側で金線14Bを介在して端子電極15Bに接続されている。電子部品実装基板100によっては数十〜数百本の端子電極15A,15Bが設けられる。
【0027】
この例で配線電極13A,13Cは半導体チップの接続方式によって、例えば、ワイヤボンディング方式の場合は金、ニッケル及び銅から構成され、フリップチップ方式の場合は金及び銅から構成される。
【0028】
この端子電極15A,15Bの一部、ダイパッド部13B及び配線電極13A,13Cの全部が電解メッキ法により形成されて成るものである。例えば、配線電極13A,13C及び端子電極15A,15Bはメッキ及びエッチング可能な導電性の基材の両面に選択的に形成された非メッキ部材をマスクにして該基材の両面に同時に導電部材をメッキした後、該基材を選択的にエッチング除去して形成されたものである。
【0029】
この高周波対応の電子部品実装基板100で半導体チップの実装領域は、封止部材が充填されず空間のまま使用される。空気は誘電率εr=1であることによる。もちろん、用途に応じて実装領域に絶縁性の封止部材を充填するようにしてもよい。その際にはモールド樹脂が使用される。
【0030】
続いて、半導体チップ実装基板100の製造方法について説明をする。図2〜図7は半導体チップ実装基板100の形成例(その1〜6)を示す工程図である。
この例ではメッキ及びエッチング可能な導電性の基材の両面に非メッキ部材を選択的に形成し、その後、非メッキ部材をマスクにして基材の両面に同時に導電部材をメッキし所定の配線電極13A,13C及び端子電極15A,15Bを形成する。そして、基材の配線電極形成面側に絶縁性の担持部材22を接合する場合を前提とする。電子部品はワイヤーボンド方式の半導体チップの場合を想定する。メッキは電解メッキでも無電解メッキでもよいが、無電解メッキは膜厚制御が難しいので、この例では電解メッキの場合を例に挙げる。
【0031】
これを製造条件にして、まず、メッキ及びエッチング可能な導電性の基材の一例となる、図2Aの断面図に示すような板厚tの銅合金板20を準備する。銅合金板20は通常のリードフレームと同様の素材のものを用いるとよい。銅合金板20の板厚tは100〜200μm程度であり、この例ではt=100μmの銅合金板20を使用する。この銅合金板20は電子部品実装基板100を製造する過程で仮の基板として使用されると共に、その銅合金板20の一部が端子電極15A,15Bの心材を構成するようになされる。
【0032】
このような銅合金板20が準備できたら、配線電極13A,13C、チップ用のダイパッド部13Bを含む回路配線電極13及び、所定数の端子電極15A,15Bを形成するために、銅合金板20の両面に非メッキ部材を選択的に形成する。例えば、図2Bにおいて、銅合金板20の両面及び端面に非メッキ部材の一例となる膜厚10μm〜40μm程度のレジスト16’を塗布する。写真法によりレジスト16’をパターニングするためである。
【0033】
ファインパターンの場合は、膜厚の薄いレジスト16’を使用する。均一な厚みが得やすいことから、レジスト16’にはドライフイルム化したものを使用するとよい。液状のレジストを使用しても同じ効果が得られる。配線電極13A,13Cや端子電極15A,15Bの幅形状はレジストパターンで決まる。この例ではドライフイルム化したレジスト16’を使用する。メッキ後のばらつきの少ない設計通りの配線電極13A,13Cや端子電極15A,15Bを得ることができる。
【0034】
その後、図2Cにおいて第1のマスク部材の一例となるレチクル(ガラス乾板)26を銅合金板20の一方の面に位置合わせする。レチクル26には所定の配線電極13A,13Cやダイパッド部13B等の回路配線電極パターンを焼き付けたものである。銅合金板20の他方の面には第2のマスク部材の一例となるレチクル27を位置合わせする。レチクル27には所定数の端子電極パターンを焼き付けたものである。
【0035】
そして、銅合金板20の一方の面のレジスト16’にレチクル26を通して回路配線電極パターンを露光し、同時に、この銅合金板20の他方の面のレジスト16’にレチクル27を通して端子電極パターンを露光する。これは銅合金板20の両面に同時に同じ金属がメッキされるようにするためである。このとき、両面露光機を使用してレジスト16’を露光する。
【0036】
銅合金板20の端面のレジスト16’も露光する。この端面にはメッキを施さないようにするためである。その後、レジスト16’を現像した後に不要なレジスト膜を除去する。この露光処理によって、銅合金板20の一方の面にレジストパターン16が形成され、他方の面にレジストパターン17が形成される。端面にもメッキ保護用のレジストパターン17’が形成される。
【0037】
このレジストパターン16を銅合金板20の上面から見ると例えば、図3Aに示すようになる。図3Aの平面図において、銅合金板20の一方の面に、配線電極パターンP1,P3、ダイパッドパターンP2を反転したレジストパターン16を形成することができる。
【0038】
なお、この例では端子電極15A,15Bとなる銅合金板20の側壁にもレジスト膜17’が形成される。これは端子電極15A,15Bとなる銅合金板20の側壁にはメッキを成長しないようにする。こうすることで、銅合金板エッチング時にエッチャントを端子電極15A、15Bの端面へ浸食するようになされる。
【0039】
図3Bは図3Aに示した銅合金板20のX1−X2矢視断面図である。図3Bにおいて、レジストパターン17は端子電極パターンP4,P5を反転したものである。端子電極パターンP4、P5によって数十〜数百本の端子電極15A,15Bを銅合金板20から電気的に素子分離するようになされる。
【0040】
図4Aは図3Aに示した銅合金板20のY1−Y2矢視断面図である。図4Aにおいて、レジストパターン16,17は配線電極パターンP3及び端子電極パターンP5を反転したものである。このようなレジストパターン16,17が形成できたら、図4Bに示す電気メッキ装置300に銅合金板20をセットし、レジストパターン16、17等の各々をマスクにして銅合金板20の両面に同時に導電部材をメッキし所定の配線電極13A,13C、ダイパッド部13B及び端子電極15A,15Bを形成する。
【0041】
電気メッキ装置300には周知の電解メッキ方法が適用される。電気メッキ装置300はメッキ容器201の中に電解液202、1組の陽極203A,203B、その外部に直流電源204及び電流計205を有している。陽極203A,203Bには所望の導電部材を用いてもよい。
【0042】
メッキ母材となる銅合金板20は直流電源204の−端子に接続され、陽極203A,203Bは電流計205を通じて直流電源204の+端子に接続して使用される。電解液202は導電部材によって取り替えるようになされる。例えば銅のメッキ時には電解液202として硫酸銅の水溶液が使用される。導電部材はエッチングマスク兼半田付け良好な金属材料が好ましい。この例で導電部材(メッキ部材)には金、ニッケル及び銅が使用される。
【0043】
この例で半導体チップ11がワイヤボンディング方式の場合はレジストパターン16、17をマスクにしてニッケル、金、ニッケル、銅の順に銅合金板20にメッキがなされる。フリップチップ方式の場合は金、銅の順にメッキがなされる。このメッキの多層化によって表皮効果の良い配線電極13A,13Cや端子電極15A,15Bを形成することができる。
【0044】
各々のメッキ部材におけるメッキ電流Iは電流計205を見ながら調整し、各々のメッキ部材の厚みを調整することにより、回路配線電極13の全体の厚みを制御するようになされる。各々のメッキ部材の厚みはメッキ電流Iを多くし、通電時間を長くするとメッキ量を多くすることができる。
【0045】
この例では、第1層目のNiメッキを5μm程度、Auメッキを0.5μm程度、第2層目のNiメッキを5μm程度、Cuメッキを30μm程度となるようにメッキ電流を調整するようになされる。これにより、有機基板の銅箔により配線パターンを形成する場合に比べて厚みのある回路配線電極13等を形成することができる。
【0046】
このようにメッキ電流Iを制御し、その後、レジスト膜16,17等を除去すると、図5Aに示すような銅合金板20の一方の面に配線電極13A,13C及びダイパッド部13Bを含む回路配線電極13を形成することができる。銅合金板20の他方の面には図5Bに示すように端子電極15A,15Bのみを形成することができる。この例では銅合金板20の側壁にはメッキが成長されない。
【0047】
この時点では回路配線電極13、端子電極15A,15Bは電気的な素子分離はなされていない。銅合金板20で短絡された状態となっている。なお、図6Aは図5Aに示した回路電極基板20’のZ1−Z2矢視断面図である。以後の形成例では電子部品実装基板100の断面の形成工程について説明する。
【0048】
つまり、図6Aに示す銅合金板20の一方の面にはその波線円内図に示すように、Ni/Au/Ni/Cuを積層した回路配線電極13を形成することができる。銅合金板20の他方の面にもNi/Au/Ni/Cuを積層した端子電極15A,15Bを形成することができる。
【0049】
この例ではドライフイルム化したレジスト16’を使用したので、メッキ後、ばらつきの少ない設計通りのパターン幅の配線電極13A,13Cや端子電極15A,15Bを得ることができた。しかも、配線電極13A,13C下の銅合金板20を所定の形状に残すことで端子電極15A,15Bを補強することができた。ここで回路配線電極13、端子電極15A,15Bに係るパターンをメッキされた銅合金板20を以後、回路電極基板20’ともいう。
【0050】
そして、図6Bにおいて回路電極基板20’の配線電極形成面側に絶縁性の担持部材22を形成する。ここでは担持部材22として膜厚15μm乃至30μm程度の長尺状の樹脂シート部材を接着する。樹脂シート部材は1パッケージ化する際に分離するようになされる。
【0051】
この担持部材22には樹脂部材だけのシートでもプリプレーグされたものでも、どちらを使用してもよい。耐熱性が必要な時はポリイミド系の樹脂部材を使用する。高周波用には熱硬化型PPE(ポリフェニレンエーテル)系の樹脂部材を使用する。一般用はエポキシ系と使い分けをし、シート化されたものを接着し、その後、樹脂部材を硬化する。
【0052】
このような担持部材22によって配線電極13A,13C及びダイパッド部13Bを含む回路配線電極13が裏打ちされるので、これらの回路配線電極13下(半導体チップ搭載側)の銅合金板20を除去しても担持姿勢を保つことができる。
【0053】
その後、図7Aにおいて、担持部材付きの回路電極基板20’から、仮の基板として使用していた銅合金板20の一部又は全部を回路配線電極13及び端子電極15A,15Bの各々をマスクにして選択的にエッチングし除去する。このとき、銅のエッチングにはニッケルが犯されない薬品としてpH(ペーハー)を調整した弱アルカリ水溶液を使用する。
【0054】
例えば、銅の専用エッチャントにはアンモニアのペーハーを8.0乃至8.5程度に調整した水溶液が使用される。この弱アルカリ水溶液を45℃にしてエッチングする。このエッチングにより、不要部分の銅合金板20が除去され、配線電極13A,13C及びダイパッド部13Bを含む回路配線電極13と、複数の端子電極15A,15Bとが電気的に同時に素子分離される。
【0055】
ニッケル層を有する電極構造のものは、ニッケルは弱アルカリ水溶液ではエッチングされないので、ニッケル面が現れたらエッチングを終了する。なお、回路配線電極13が金−ニッケル構造となるものは銅のエッチングだけになる。
【0056】
この素子分離によって回路配線電極13C下に空間部28が生ずる。これと共に回路配線電極13が露出する。この銅合金板20のエッチング終了後、ニッケルをエッチングして金面が現れるようにするとよい。回路電極基板形成後も、配線電極13A,13Cや端子電極15A,15Bにおいて同じ金面(層)を有するようになる。金面は半田ボンディングがし易くなるからである。ニッケルのエッチング液には専用酸性エッチャントを温度35℃にして使用する。この際に金面が現れたらエッチングを終了する。
【0057】
その後、回路電極基板20’のダイパッド部13B下に半導体チップ11を実装する。この時点で回路配線電極13を露出した回路電極基板20’を天地反転させ、開口部分を上に向けるように姿勢を整えてもよい。ここでは接着剤18を使用して回路配線電極13のダイパッド部13Bに半導体チップ11をダイボンディングして接合される。
【0058】
半導体チップ11の一方のパッド電極19Aと配線電極13Aとの間は金線14Aにより例えば、熱圧着ボンディングし、半導体チップ11の他方のパッド電極19Bと配線電極13Cとを他の金線14Bにより熱圧着ボンディングする。その後、樹脂シート部材を切断して、担持部材付きのパッケージに分離する。
【0059】
このとき、樹脂シート部材をチップ・サイズ・パッケージ数個からなる集合体に切断することもできる。この例では個々に樹脂シート部材を切断することにより、図1に示したような高周波対応の電子部品実装基板100が完成する。
【0060】
もちろん、半導体チップ11の実装後の空間部28に絶縁性の封止部材を形成してもよい。その場合には、封止部材にはエポキシ系のモールド樹脂が使用される。この封止工程では金線14A,14Bが隠れる厚みを確保するように回路電極基板20’の内側にモールド樹脂が封止される。
【0061】
このようにして、本発明に係る第1の実施形態としての電子部品実装基板100によれば、銅箔をエッチングして形成された配線パターンに比べて所定の厚みでサイドエッジが垂直に切り立った配線電極13A,13C及び端子電極15A,15Bを構成することができ、当該配線電極13A,13C及び端子電極15A,15Bのインピーダンス特性(表皮効果)を改善にすることができる。しかも、メッキにより配線電極13A,13Cや端子電極15A,15B等を再現性良く形成できることから、ライン&スペース(L/S)で10μm以下のパターニングが正確に安価に提供できるようになる。これにより、高周波対応の半導体チップを高密度に実装することができる。
【0062】
また、電子部品実装基板100の製造方法によれば、安定した配線電極13A,13C及び端子電極15A,15Bの形状が得られるので、容易に回路設計を行うことができる。配線電極13A,13C及び端子電極15A,15Bのインピーダンス特性が優れているので、高精度のインダクタンスや静電容量を作成することもできる。従来方式のようなスルーホールメッキ工程無しに端子電極15A,15Bを作成することができる。これにより、薄型の実装に優れ、かつ、高周波特性に優れた半導体チップ実装基板を製造することができる。
【0063】
(2)第2の実施形態
図8は本発明に係る第2の実施形態としての電子部品実装基板200の構成例を示す断面図である。この実施形態では電子部品に関してワイヤーボンディング可能な半導体チップ11に代えて面接合可能なフリップチップ方式の半導体チップ31を適用したものである。
【0064】
図8に示す電子部品実装基板200は高周波対応実装基板に適用して好適であり、第1の実施形態と同様にして支持補強材を兼ねた絶縁性の担持部材22を有している。担持部材22には少なくとも有機絶縁材料が使用される。この例で担持部材22は熱硬化型PPE(ポリフェニレンエーテル)をシート化して接着硬化したものである。この他に、耐熱性が必要な時はポリイミド系の担持部材22が使用される。動作周波数の低い電子部品実装基板ではエポキシ系の担持部材22が使用される。高周波用の担持部材22と使い分けするようになされる。
【0065】
この担持部材22には所定数の端子電極15A,15B及び所定の回路配線電極33A〜33Gが担持されている。この回路配線電極33A〜33G下には電子部品の一例となるフリップチップ方式の半導体チップ31が実装されている。半導体チップ31は複数のバンプ電極(エリアバンプ)34A〜34G等を有している。
【0066】
この半導体チップ31のバンプ電極34Aは回路配線電極33Aに接続され、そのバンプ電極34Bは回路配線電極33Bに接続され、バンプ電極34Cは回路配線電極33Cに接続され、バンプ電極34Dは回路配線電極33Dに接続され、バンプ電極34Eは回路配線電極34Eに接続され、バンプ電極34Fは回路配線電極33Fに接続され、バンプ電極34Gは回路配線電極34Gに各々接続されている。各々の回路配線電極33A〜33Gは端子電極15A,15B等に接続されている。電子部品実装基板200によっては数十〜数百本の端子電極15A,15Bが設けられる。
【0067】
回路配線電極33A〜33Gは、端子電極15A,15Bと共にメッキ及びエッチング可能な導電性の基材の一例となる銅合金板20の一方の面に所望の導電部材がメッキにより形成され、その後、この銅合金板20を選択的にエッチング除去して同時に形成されたものである。回路配線電極33A〜33Gの全部、端子電極15A,15Bの一部は電解メッキ法により形成されている。
【0068】
この回路配線電極33A〜33Gは膜厚0.5μm程度の金及び膜厚30μm程度の銅が順にメッキされており、端子電極15A,15Bは銅合金板20のエッチング残留物を芯材となされ、この芯材の一方の面側には同様の膜厚の金及び銅の順にメッキされて成る。
【0069】
このように形成すると、銅合金板20を担持部材形成工程に至るまでの仮の基板として使用できる他に、その銅合金板20のエッチング残留部分を使用した端子電極15A,15Bを構成することができる。
【0070】
しかも、回路配線電極33A〜33Gのサイドエッジを垂直に切り立つように整形することができ、有機基板の銅箔をエッチングして配線パターン形成する場合に比べてラインエッジが整った高精度の回路配線電極33A〜33G及び、表皮効果に優れた配線電極33A〜33Gが得られ、超高周波動作に最適となる。端子電極15A,15Bも、ある程度の高さを確保することができ、内部抵抗に低い電極を得ることができる。
【0071】
この電子部品実装基板200で半導体チップ31の実装領域は空間のまま使用される。空気は誘電率εr=1であることによる。もちろん用途に応じて絶縁性の封止部材を充填してもよい。その際には封止部材にはモールド樹脂が使用される。
【0072】
このように、本発明に係る第2の実施形態としての電子部品実装基板200によれば、銅箔をエッチングして配線パターンを形成する場合に比べて所定の厚みでパターンエッジの整った回路配線電極33A〜33Gや端子電極15A、15Bなどを同時に形成することができる。特に回路配線電極33A〜33Gのサイドエッジを垂直に切り立つように形成できることから表皮効果を均一にすることができる。
【0073】
しかも、電子部品実装基板200によれば、有機絶縁材料から成る担持部材22が使用されるので、超高周波回路に適用して好適な高周波特性に優れた、フリップチップ方式の半導体チップ実装の高周波対応実装基板を製造することができる。
【0074】
【発明の効果】
以上説明したように本発明に係る電子部品実装基板によれば、絶縁性の担持部材に担持された所定の回路配線電極及び端子電極を備え、この回路配線電極及び端子電極はメッキ及びエッチング可能な導電性の基材の両面に選択的に形成された非メッキ部材をマスクにしてその基材の両面に同時に導電部材をメッキした後、その基材を選択的にエッチング除去して形成されたものである。
【0075】
この構成によって、銅箔をエッチングして形成された配線パターンに比べて所定の厚みでサイドエッジが垂直に切り立った回路配線電極及び端子電極構造を具現化ができ、当該回路配線電極及び端子電極のインピーダンス特性(表皮効果)を均一にすることができる。これと共に、高周波対応の電子部品を高密度に実装することができる。従って、薄型の実装に優れ、かつ、高周波特性に優れた電子部品実装基板を提供することができる。
【0076】
本発明に係る電子部品実装基板の製造方法によれば、導電性の基材の両面に非メッキ部材を選択的に形成し、その後、非メッキ部材をマスクにして基材の両面に同時に導電部材をメッキし所定の回路配線電極及び端子電極を形成し、更に、この基材の回路配線電極形成面側に絶縁性の担持部材を接合し、その後、担持部材及び回路配線電極を有する回路電極基板から導電性の基材をエッチングにより全部又は一部を除去するようになされる。
【0077】
この構成によって、銅箔をエッチングして配線パターンを形成する場合に比べて所定の厚みでパターンエッジの整った回路配線電極や端子電極などを再現性良く形成することができる。特に回路配線電極のサイドエッジを垂直に切り立つように形成できることからインピーダンス特性(表皮効果)を均一にすることができる。
【0078】
しかも、安定した回路配線電極及び端子電極の形状が得られるので、容易に回路設計を行うことができる。回路配線電極及び端子電極のインピーダンス特性が優れているので、高精度のインダクタンスや静電容量を作成することもできる。
【0079】
この発明は超高周波領域で動作させる半導体チップを実装した高周波対応実装基板に適用して極めて好適である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る第1の実施形態としての電子部品実装基板100の構成例を示す断面図である。
【図2】A〜Cは半導体チップ実装基板100の形成例(その1)を示す工程図である。
【図3】A及びBは半導体チップ実装基板100の形成例(その2)を示す工程図である。
【図4】A及びBは半導体チップ実装基板100の形成例(その3)を示す工程図である。
【図5】A及びBは半導体チップ実装基板100の形成例(その4)を示す工程図である。
【図6】A及びBは半導体チップ実装基板100の形成例(その5)を示す工程図である。
【図7】A及びBは半導体チップ実装基板100の形成例(その6)を示す工程図である。
【図8】本発明に係る第2の実施形態としての電子部品実装基板200の構成例を示す断面図である。
【図9】従来例に係るモールド樹脂封止基板10の構成例を示す断面図である。
【図10】A及びBはモールド樹脂封止基板10のエッチング時の形成例を示す工程図である。
【符号の説明】
11,31・・・半導体チップ(電子部品)、13・・・回路配線電極、13A,13C,33A〜33G・・・配線電極、13B・・・ダイパッド部、14A,14B・・・金線、15A,15B・・・端子電極、16,17・・・レジスト膜(非メッキ部材)、20・・・銅合金板(導電性の基材)、22・・・担持部材、26,27・・・レチクル(第1,第2のマスク部材)、34A〜34G・・・バンプ電極、100,200・・・電子部品実装基板、300・・・電気メッキ装置[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention is an electronic component mounting board suitable for application to a high-frequency mounting board on which a semiconductor chip that operates in an ultra-high frequency region is mounted. And its It relates to a manufacturing method.
Specifically, a predetermined circuit wiring electrode and a terminal electrode supported by an insulating supporting member are provided, and an electrode having a predetermined thickness and a side edge is vertically formed, and the circuit wiring electrode and the terminal electrode In addition to being able to improve impedance characteristics (skin effect), it is possible to provide an electronic component mounting board that is excellent in thin mounting and excellent in high frequency characteristics.
[0002]
[Prior art]
In recent years, with the development of multimedia in the information communication field, mobile phones and portable game machines having various functions in addition to communication functions have been increasingly used. In these portable terminal devices and the like, a mold resin encapsulated substrate on which a large number of electronic components and wiring patterns for realizing a communication function and an information search function are mounted is often used. Many digital circuits that operate with a clock signal are applied to a semiconductor chip mounted on a mold resin sealing substrate, and the operation speed is increasing.
[0003]
This type of digital circuit-mounted mold resin-encapsulated substrate is required to be compatible with high frequencies in addition to being reduced in weight and size, but conventionally an organic substrate having a double-sided copper foil has been used. The organic substrate is obtained by applying a semi-cured epoxy resin to a glass fiber cloth called glass epoxy prepreg.
[0004]
FIG. 9 is a cross-sectional view showing a configuration example of a CSP (chip size package) type mold
[0005]
A plurality of
[0006]
The
[0007]
According to this manufacturing method, in FIG. 10A, first, a via hole is opened using a laser beam or a drill in order to establish conduction between the upper and lower copper foils of the
[0008]
Then, after patterning the resist on the
[0009]
Then, after patterning a resist on the
[0010]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, according to the manufacturing method of the mold
[0011]
(1) A through
[0012]
(2) As shown in the wavy circle diagram of FIG. 10B, the side surface (etched surface) of the
[0013]
(3) In the method of etching a copper foil to create a wiring pattern or the like, it is difficult to control the amount of side etching, which hinders the production of CSP type mold resin encapsulated substrates with high processing accuracy. Become. Incidentally, there is a limit in copper foil etching for fine pattern creation requirements, and 30 μm is difficult in line and space (L / S).
[0014]
{Circle around (4)} The remaining wiring pattern obtained by etching the copper foil is not stable, and there is a possibility that the impedance characteristic varies in terms of the skin effect. In order to improve this, a matching circuit or the like must be provided separately.
[0015]
Therefore, the present invention solves such a conventional problem, and improves impedance characteristics (skin effect) of circuit wiring electrodes and terminal electrodes, and also mounts high frequency compatible electronic components at high density. Electronic component mounting board made possible And its An object is to provide a manufacturing method.
[0016]
[Means for Solving the Problems]
The above-described problems include a step of forming a non-plated member on both surfaces of a conductive substrate that can be plated and etched, and a first mask member patterned with a predetermined circuit electrode on one surface of the conductive substrate. , A step of aligning a second mask member patterned with a predetermined number of terminal electrodes with the other surface of the conductive substrate, and a non-surface of one surface of the conductive substrate. Through the first mask member through the plating member Including die pad and wiring electrode Circuit wiring electrode of A terminal electrode is exposed through the second mask member to the non-plated member on the other surface of the conductive substrate at the same time as the pattern is exposed. of A step of exposing a pattern, and the circuit wiring electrode And said Terminal electrode Each Pattern Open Using the non-plated member as a mask, the conductive substrate is formed by electrolytic plating. Conductive member Plating, adjusting the plating current to control the thickness of the circuit electrode and terminal electrode, On both sides of the conductive substrate A step of forming predetermined circuit wiring electrodes and terminal electrodes, and a circuit wiring electrode forming surface side of the substrate; The whole surface Isolated on Made of resin sheet A step of bonding a supporting member, and the conductive base material from a circuit electrode substrate having the supporting member and a circuit wiring electrode; From the surface of the substrate opposite to the surface to which the support member is bonded, a partial region of the surface is spread over the entire thickness direction of the substrate. Remove by etching In addition to forming a mounting space for electronic components to be bonded to the die pad portion, a part of the conductive base material that connects the wiring electrode to the terminal electrode as an external lead terminal is etched in the mounting space. Leave around And a manufacturing method of an electronic component mounting substrate including a process.
[0017]
Electronic component mounting substrate according to the present invention Manufacturing method According to the present invention, the circuit wiring electrode and the terminal electrode having a predetermined thickness and a side edge vertically vertical compared to a wiring pattern formed by etching a copper foil Formation The impedance characteristics (skin effect) of the circuit wiring electrode and the terminal electrode can be improved. At the same time, high-frequency electronic components can be mounted with high density. Therefore, it is possible to provide an electronic component mounting board that is excellent in thin mounting and excellent in high-frequency characteristics.
[0019]
Also, Compared with the case where a copper foil is etched to form a wiring pattern, circuit wiring electrodes and terminal electrodes having a predetermined pattern edge and a predetermined thickness can be formed with good reproducibility. In particular, the impedance characteristic (skin effect) can be improved because the side edges of the circuit wiring electrodes can be formed vertically.
[0020]
In addition, since stable circuit wiring electrodes and terminal electrode shapes can be obtained, circuit design can be easily performed. Since the impedance characteristics of the circuit wiring electrode and the terminal electrode are excellent, it is possible to create a highly accurate inductance and capacitance. Terminal electrodes can be formed without through-hole plating as in the conventional method. Thereby, the electronic component mounting board | substrate excellent in the high frequency characteristic can be manufactured.
[0021]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Subsequently, an embodiment of an electronic component mounting board and a manufacturing method thereof according to the present invention will be described with reference to the drawings.
[0022]
(1) First embodiment
FIG. 1 is a cross-sectional view showing a configuration example of an electronic
In this embodiment, a predetermined circuit wiring electrode and a terminal electrode supported by an insulating supporting member are provided, and an electrode with a predetermined thickness and a side edge is vertically formed, and the circuit wiring electrode and the terminal electrode are configured. In addition to improving the impedance characteristics (skin effect), it is possible to provide an electronic component mounting board or the like that is excellent in thin mounting and excellent in high-frequency characteristics.
[0023]
The electronic
[0024]
At least an organic insulating material is used for the
[0025]
A
[0026]
A plurality of
[0027]
In this example, the
[0028]
Part of the
[0029]
In the high-frequency compatible electronic
[0030]
Next, a method for manufacturing the semiconductor
In this example, a non-plated member is selectively formed on both surfaces of a conductive substrate that can be plated and etched, and then the conductive member is simultaneously plated on both surfaces of the substrate using the non-plated member as a mask. 13A and 13C and
[0031]
Using this as a manufacturing condition, first, a
[0032]
When such a
[0033]
In the case of a fine pattern, a thin resist 16 'is used. Since it is easy to obtain a uniform thickness, it is preferable to use a resist
[0034]
Thereafter, a reticle (glass dry plate) 26 as an example of the first mask member in FIG. 2C is aligned with one surface of the
[0035]
Then, the circuit wiring electrode pattern is exposed to the resist 16 'on one side of the
[0036]
The resist 16 ′ on the end surface of the
[0037]
When this resist
[0038]
In this example, a resist
[0039]
3B is a cross-sectional view of the
[0040]
4A is a cross-sectional view taken along arrow Y1-Y2 of the
[0041]
A known electrolytic plating method is applied to the
[0042]
The
[0043]
In this example, when the
[0044]
The plating current I in each plating member is adjusted while looking at the
[0045]
In this example, the plating current is adjusted so that the Ni plating of the first layer is about 5 μm, the Au plating is about 0.5 μm, the Ni plating of the second layer is about 5 μm, and the Cu plating is about 30 μm. Made. Thereby, compared with the case where a wiring pattern is formed with the copper foil of an organic substrate, the
[0046]
When the plating current I is controlled in this way and then the resist
[0047]
At this time, the
[0048]
That is, the
[0049]
In this example, since the resist 16 ′ formed into a dry film is used, the
[0050]
6B, an insulating
[0051]
The
[0052]
Since the
[0053]
Thereafter, in FIG. 7A, a part or all of the
[0054]
For example, an aqueous solution in which ammonia pH is adjusted to about 8.0 to 8.5 is used as a dedicated etchant for copper. This weak alkaline aqueous solution is etched at 45 ° C. By this etching, the unnecessary portion of the
[0055]
In the case of an electrode structure having a nickel layer, since nickel is not etched with a weak alkaline aqueous solution, the etching is terminated when a nickel surface appears. The
[0056]
By this element separation, a space 28 is generated under the
[0057]
Thereafter, the
[0058]
Between one
[0059]
At this time, the resin sheet member can be cut into an assembly composed of several chips, sizes, and packages. In this example, the resin sheet member is individually cut to complete the electronic
[0060]
Of course, an insulating sealing member may be formed in the space 28 after the
[0061]
Thus, according to the electronic
[0062]
In addition, according to the method for manufacturing the electronic
[0063]
(2) Second embodiment
FIG. 8 is a cross-sectional view showing a configuration example of an electronic
[0064]
The electronic
[0065]
A predetermined number of
[0066]
The
[0067]
The
[0068]
The
[0069]
If formed in this way, the
[0070]
In addition, the side edges of the
[0071]
In this electronic
[0072]
As described above, according to the electronic
[0073]
In addition, according to the electronic
[0074]
【The invention's effect】
As described above, the electronic component mounting substrate according to the present invention includes the predetermined circuit wiring electrode and the terminal electrode carried on the insulating carrier member, and the circuit wiring electrode and the terminal electrode can be plated and etched. Using a non-plated member selectively formed on both sides of a conductive base material as a mask, plating the conductive member on both sides of the base material at the same time, and then selectively removing the base material by etching It is.
[0075]
With this configuration, it is possible to embody a circuit wiring electrode and terminal electrode structure having a predetermined thickness and a side edge vertically vertical compared to a wiring pattern formed by etching a copper foil. Impedance characteristics (skin effect) can be made uniform. At the same time, high-frequency electronic components can be mounted with high density. Therefore, it is possible to provide an electronic component mounting board that is excellent in thin mounting and excellent in high-frequency characteristics.
[0076]
According to the method for manufacturing an electronic component mounting substrate according to the present invention, the non-plated member is selectively formed on both surfaces of the conductive base material, and then the conductive member is simultaneously formed on both surfaces of the base material using the non-plated member as a mask. To form a predetermined circuit wiring electrode and terminal electrode, and further, an insulating support member is joined to the circuit wiring electrode forming surface side of the base material, and then a circuit electrode substrate having the support member and the circuit wiring electrode All or a part of the conductive substrate is removed by etching.
[0077]
With this configuration, it is possible to form circuit wiring electrodes, terminal electrodes, and the like with a predetermined thickness and with a good pattern reproducibility with a high reproducibility compared with the case of forming a wiring pattern by etching a copper foil. In particular, since the side edges of the circuit wiring electrodes can be formed vertically, impedance characteristics (skin effect) can be made uniform.
[0078]
In addition, since stable circuit wiring electrodes and terminal electrode shapes can be obtained, circuit design can be easily performed. Since the impedance characteristics of the circuit wiring electrode and the terminal electrode are excellent, it is possible to create a highly accurate inductance and capacitance.
[0079]
The present invention is extremely suitable when applied to a high-frequency mounting substrate on which a semiconductor chip that operates in an ultra-high frequency region is mounted.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view showing a configuration example of an electronic
FIGS. 2A to 2C are process diagrams showing a first example of forming a semiconductor
FIGS. 3A and 3B are process diagrams showing a second example of forming a semiconductor
FIGS. 4A and 4B are process diagrams showing a formation example (part 3) of the semiconductor
FIGS. 5A and 5B are process diagrams showing a formation example (No. 4) of the semiconductor
FIGS. 6A and 6B are process diagrams showing a formation example (No. 5) of the semiconductor
FIGS. 7A and 7B are process diagrams showing a formation example (No. 6) of the semiconductor
FIG. 8 is a cross-sectional view showing a configuration example of an electronic
FIG. 9 is a cross-sectional view showing a configuration example of a mold
FIGS. 10A and 10B are process diagrams showing an example of forming a mold
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF
Claims (6)
所定の回路電極をパターニングした第1のマスク部材を前記導電性の基材の一方の面に位置合わせする工程と、
所定数の端子電極をパターニングした第2のマスク部材を前記導電性の基材の他方の面に位置合わせする工程と、
前記導電性の基材の一方の面の非メッキ部材に前記第1のマスク部材を通して、ダイパッド部と配線電極を含む回路配線電極のパターンを露光し、同時に、前記導電性の基材の他方の面の非メッキ部材に前記第2のマスク部材を通して端子電極のパターンを露光する工程と、
前記回路配線電極と前記端子電極の各パターンを開口する非メッキ部材をマスクにして電解メッキ法により前記導電性の基材に導電部材をメッキし、該メッキ電流を調整して前記回路電極及び端子電極の厚みを制御して、前記導電性の基材の両面に所定の回路配線電極及び端子電極を形成する工程と、
前記基材の回路配線電極形成面側の全面に絶縁樹脂シートからなる担持部材を接合する工程と、
前記担持部材及び回路配線電極を有する回路電極基板から前記導電性の基材を、当該基材の前記担持部材が接合された面と反対側の面から、当該面の一部の領域を当該基材の厚さ方向全域でエッチングにより除去して前記ダイパッド部に接合される電子部品の実装空間を形成するとともに、当該エッチング時に、前記配線電極を外部リード端子としての前記端子電極に連結する前記導電性の基材の一部を前記実装空間の周囲に残す工程と
を含む電子部品実装基板の製造方法。Forming a non-plated member on both sides of a conductive substrate that can be plated and etched;
Aligning a first mask member patterned with a predetermined circuit electrode with one surface of the conductive substrate;
Aligning a second mask member patterned with a predetermined number of terminal electrodes with the other surface of the conductive substrate;
A pattern of a circuit wiring electrode including a die pad portion and a wiring electrode is exposed through the first mask member to a non-plated member on one surface of the conductive base material, and at the same time, the other side of the conductive base material is exposed. a step of exposing a pattern of terminal electrodes through said second mask member to the non-plated member surface,
A conductive member is plated on the conductive substrate by electrolytic plating using a non-plated member opening each pattern of the circuit wiring electrode and the terminal electrode as a mask, and the plating current is adjusted to adjust the circuit electrode and the terminal. Controlling the thickness of the electrodes to form predetermined circuit wiring electrodes and terminal electrodes on both surfaces of the conductive substrate ; and
Bonding a supporting member made of an insulating resin sheet to the entire surface of the substrate on which the circuit wiring electrode is formed; and
The conductive base material from the circuit electrode substrate having the support member and the circuit wiring electrode, and a partial region of the surface from the surface of the base material opposite to the surface where the support member is bonded. The conductive material that is removed by etching in the entire thickness direction of the material to form a mounting space for the electronic component to be bonded to the die pad portion, and at the time of the etching, the wiring electrode is connected to the terminal electrode as an external lead terminal. And a step of leaving a part of the conductive substrate around the mounting space .
請求項1に記載の電子部品実装基板の製造方法。The manufacturing method of the electronic component mounting substrate according to claim 1, wherein an organic resin material is used for the supporting member.
請求項1または2に記載の電子部品実装基板の製造方法。The method of manufacturing an electronic component mounting substrate according to claim 1 , wherein an electronic component is mounted on the die pad portion of the circuit wiring electrode after the conductive base material is removed.
請求項3に記載の電子部品実装基板の製造方法。The manufacturing method of the electronic component mounting substrate according to claim 3, wherein the electronic component is a wire-bondable semiconductor chip.
請求項3に記載の電子部品実装基板の製造方法。The method of manufacturing an electronic component mounting board according to claim 3, wherein the electronic component is a flip chip type semiconductor chip capable of surface bonding.
前記担持部材の一方の面に担持された、ダイパッド部および複数の配線電極を含む回路配線電極と、A circuit wiring electrode supported on one surface of the supporting member, including a die pad portion and a plurality of wiring electrodes;
前記回路配線電極の前記ダイパッド部に接合され、各端子が前記複数の配線電極それぞれと電気的に接続された電子部品と、An electronic component bonded to the die pad portion of the circuit wiring electrode and each terminal electrically connected to each of the plurality of wiring electrodes;
前記複数の配線電極から前記電子部品の周囲に立設し、導電性の基材をウエットエッチングして分離されたときに残る湾曲側面、および、前記担持部材と反対の側に前記電子部品よりも突出した端面をそれぞれが有する複数のエッチング形成プラグと、Standing around the electronic component from the plurality of wiring electrodes, the curved side surface left when the conductive base material is separated by wet etching, and the side opposite to the supporting member than the electronic component A plurality of etched plugs each having a protruding end face;
前記複数のエッチング形成プラグの各端面に形成された外部リード電極としての複数の端子電極と、A plurality of terminal electrodes as external lead electrodes formed on each end face of the plurality of etching formed plugs;
を有する電子部品実装基板。An electronic component mounting board having:
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