JP4840390B2 - Semiconductor package and manufacturing method thereof - Google Patents

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Description

本発明は、半田ボールが搭載された半導体パッケージ、及び、その製造方法に関するものである。   The present invention relates to a semiconductor package on which solder balls are mounted, and a manufacturing method thereof.

近年の電子機器の高機能化並びに軽薄短小化の要求に伴い、電子部品の高密度集積化、さらには高密度実装化が進んできており、これらの電子機器に使用される半導体パッケージは、従来にも増して益々小型化かつ多ピン化が進んできている。   In recent years, with the demand for higher functionality and lighter, thinner and smaller electronic devices, high-density integration and further high-density mounting of electronic components have progressed. Semiconductor packages used in these electronic devices have been In addition, the size and number of pins are increasing.

半導体パッケージはその小型化に伴って、従来のようなリードフレームを使用した形態のパッケージでは、小型化に限界がきているため、最近では回路基板上にチップを実装したものとして、BGA(Ball Grid Array)や、CSP(Chip Scale Package)といった、エリア実装型の新しいパッケージ方式が提案されている。これらの半導体パッケージにおいて、半導体チップの電極と、従来型半導体パッケージのリードフレームの機能とを有
する、半導体搭載用基板と呼ばれるプラスチックやセラミックス等各種絶縁材料と、導体配線で構成される基板の端子との電気的接続方法として、ワイヤーボンディング方式やTAB(Tape Automated Bonding)方式、さらにはFC(Flip
Chip)方式などが知られているが、最近では、半導体パッケージの小型化に有利な、FC接続方式を用いたBGAやCSPの構造が盛んに提案されている。
With the miniaturization of semiconductor packages, the conventional package using a lead frame has a limit on miniaturization. Therefore, recently, it is assumed that a chip is mounted on a circuit board, and BGA (Ball Grid) is used. Array) and a new area mounting type packaging method such as CSP (Chip Scale Package) have been proposed. In these semiconductor packages, various insulating materials such as plastics and ceramics called semiconductor mounting substrates, which have the functions of the electrodes of the semiconductor chip and the lead frame of the conventional semiconductor package, and the terminals of the substrate composed of conductor wiring, As an electrical connection method, a wire bonding method, a TAB (Tape Automated Bonding) method, FC (Flip)
(Chip) method and the like are known, but recently, BGA and CSP structures using the FC connection method, which are advantageous for miniaturization of semiconductor packages, have been actively proposed.

BGAやCSPのプリント配線板への実装には、半田ボールで形成されたバンプによる、半田接合が採用されている。この半田接合には、フラックスが用いられ、ソルダーペーストが併用されることもある。特に半田ボールが使用される理由は、半田供給量を制御し易く、多量の半田を供給できるので、バンプが高くできるためである。また、BGAやCSPの作製工程における、半導体チップの電極と半導体搭載用基板の端子との電気的接続方法にも、半田接合が使われる場合が多い。   Solder bonding using bumps formed of solder balls is employed for mounting BGA and CSP on a printed wiring board. For this soldering, a flux is used, and a solder paste may be used in combination. The reason why the solder balls are used in particular is that the amount of solder supply can be easily controlled and a large amount of solder can be supplied, so that the bump can be made high. Also, solder bonding is often used for the electrical connection method between the electrodes of the semiconductor chip and the terminals of the semiconductor mounting substrate in the manufacturing process of the BGA or CSP.

一般に、半田接合のためには、半田表面と対する電極の、金属表面の酸化物などの汚れを除去すると共に、半田接合時の金属表面の再酸化を防止して、半田の表面張力を低下させ、金属表面に溶融半田が濡れ易くする、半田付け用フラックスが使用される。このフラックスとしては、ロジンなどの熱可塑性樹脂系フラックスに、酸化膜を除去する活性剤等を加えたフラックスが用いられている。   In general, for solder bonding, dirt on the surface of the electrode against the solder surface such as oxide on the metal surface is removed, and re-oxidation of the metal surface during solder bonding is prevented to reduce the surface tension of the solder. The soldering flux is used to make the molten solder wet easily on the metal surface. As this flux, a flux obtained by adding an activator for removing an oxide film to a thermoplastic resin flux such as rosin is used.

しかしながら、このフラックスが残存していると、高温、多湿時に熱可塑性樹脂が溶融し、活性剤中の活性イオンも遊離するなど、電気絶縁性の低下やプリント配線の腐食などの問題が生じる。そのため現在は、半田接合後の残存フラックスを洗浄除去し、上記問題を解決しているが、洗浄剤の環境問題や、洗浄工程によるコストアップなどの欠点がある。   However, if this flux remains, problems such as a decrease in electrical insulation and corrosion of printed wiring, such as melting of the thermoplastic resin at high temperature and high humidity, and liberation of active ions in the activator occur. For this reason, currently, the residual flux after soldering is removed by washing to solve the above problems, but there are disadvantages such as environmental problems of the cleaning agent and cost increase due to the cleaning process.

フラックスの機能は、前記の通り、半田と金属表面の酸化物除去、再酸化防止、そして半田濡れ性向上(表面張力を低下させる)などであり、フラックスが存在し、金属表面が露出していれば、半田は制限なく濡れてしまう。そこで、一般的に半導体パッケージやプリント配線板の回路表面には、半田接合部のみへの半田の導入と、導体配線パターンの保護とのため、ソルダーレジストが使用されている。しかし、このソルダーレジストが半田接合部に残存すると、接続信頼性が低下したり、半田接合ができなかったり、という問題が生じるため、ソルダーレジスト形成には細心の注意が必要である。   As described above, the flux functions include removal of oxides on the solder and metal surfaces, prevention of re-oxidation, and improvement of solder wettability (reducing surface tension). The flux is present and the metal surface is exposed. If so, the solder gets wet without any restrictions. Therefore, generally, a solder resist is used on the circuit surface of a semiconductor package or a printed wiring board in order to introduce solder only into the solder joint and to protect the conductor wiring pattern. However, if this solder resist remains in the solder joint, there arises a problem that connection reliability is lowered or solder joint cannot be performed. Therefore, careful attention is required for forming the solder resist.

また、半導体パッケージの小型化かつ多ピン化は、半田ボールの微細化を促し、接合強度、信頼性の低下が懸念されている。そこで、バンプ接続部分の信頼性を得るため、チップと基板との間隙に、アンダーフィルと呼ばれる絶縁樹脂を充填して、半田ボール接続部分を封止、補強する検討も盛んである。しかし、これには技術的難易度の高いアンダーフィルを充填し、硬化させる工程が必要となるため、製造工程が複雑で製造コストが高くなる問題がある。   In addition, downsizing and increasing the number of pins of a semiconductor package promotes miniaturization of solder balls, and there is a concern that bonding strength and reliability may be reduced. Therefore, in order to obtain the reliability of the bump connection part, studies are being made to seal and reinforce the solder ball connection part by filling the gap between the chip and the substrate with an insulating resin called underfill. However, this requires a process of filling and curing an underfill with a high technical difficulty, and thus has a problem that the manufacturing process is complicated and the manufacturing cost is increased.

本発明は、半導体パッケージの実装時における、半田接合の現状のこのような問題点に鑑み、半田接合後の残存フラックスの洗浄除去、そして、アンダーフィルの充填などが必要なく、高温、多湿雰囲気でも電気絶縁性を保持し、接合強度、信頼性の高い半田接合を可能とした半導体パッケージの製造方法及びその製造方法により得られる半導体パッケージを提供することを目的とする。   In view of such a current problem of solder bonding at the time of mounting a semiconductor package, the present invention does not require cleaning and removal of residual flux after solder bonding and filling with underfill, etc., even in a high temperature and high humidity atmosphere. It is an object of the present invention to provide a method for manufacturing a semiconductor package that retains electrical insulation and enables solder bonding with high bonding strength and reliability, and a semiconductor package obtained by the manufacturing method.

即ち、本発明は、露光、現像により、所定の位置にフラックスパターン形成を可能とする感光性フラックスを、半導体パッケージの半田ボールが搭載される面の回路パターン上の全面に塗布、乾燥し、感光性フラックス膜を形成する工程、前記感光性フラックス膜上に所定のパターンを載置し、露光、現像して、半導体パッケージの半田ボール搭載用のランド部にフラックスパターンを形成する工程、前記フラックスパターン上に半田ボールを載せて、半田リフローによって半田
ボールを半導体パッケージの半田ボール搭載用のランドと半田接合させる工程、及び前記半田ボール搭載半導体パッケージを熱処理して感光性フラックスを硬化させる工程とからなることを特徴とする半導体パッケージの製造方法、及び、その製造方法により得られる半導体パッケージである。
That is, in the present invention, a photosensitive flux capable of forming a flux pattern at a predetermined position by exposure and development is applied to the entire surface of the circuit pattern on the surface on which the solder balls of the semiconductor package are mounted, dried, and exposed. Forming a conductive flux film, placing a predetermined pattern on the photosensitive flux film, exposing and developing, and forming a flux pattern on a land portion for mounting a solder ball of a semiconductor package, the flux pattern The method includes a step of placing a solder ball on the surface and soldering the solder ball to a land for mounting a solder ball of a semiconductor package by solder reflow, and a step of heat-treating the solder ball-mounted semiconductor package to cure the photosensitive flux. Semiconductor package manufacturing method characterized by the above, and obtained by the manufacturing method It is a semiconductor package that.

本発明において、好ましい感光性フラックスは、少なくとも1つ以上のフェノール性水酸基を有する樹脂(A)、その硬化剤として作用する樹脂(B)、及びオルトキノンジアジド構造を有する感光剤(C)を必須成分とすることを特徴とするものである。   In the present invention, a preferable photosensitive flux includes a resin (A) having at least one phenolic hydroxyl group, a resin (B) that acts as a curing agent thereof, and a photosensitive agent (C) having an orthoquinonediazide structure as essential components. It is characterized by that.

本発明の製造方法は、これに用いる感光性フラックスが、半田接合後の残存フラックスの洗浄除去を必要とせず、高温、多湿雰囲気でも電気絶縁性を保持し、また、感光性フラックスが半田接合部周辺をリング状に補強する形で硬化するため、接合強度と信頼性の高い半田接合を可能にするので、半導体パッケージのプリント配線板への搭載における工程を簡素化して、製造コストを抑制し、また、半田接合の信頼性向上に極めて有用である。また、感光性を付与することで半田搭載部分のみに選択的に本フラックスを残すことが可能となり、半田ボールとの界面張力による半田ボールの凝集を防ぐことができる。   In the manufacturing method of the present invention, the photosensitive flux used for this does not require cleaning and removal of the residual flux after soldering, and maintains electrical insulation even in a high temperature and high humidity atmosphere. Since the periphery is cured in a form that reinforces it in a ring shape, it enables solder bonding with high bonding strength and reliability, simplifying the process of mounting a semiconductor package on a printed wiring board, and suppressing manufacturing costs, Also, it is extremely useful for improving the reliability of solder joints. Further, by imparting photosensitivity, this flux can be selectively left only in the solder mounting portion, and aggregation of the solder balls due to the interfacial tension with the solder balls can be prevented.

本発明に用いる感光性フラックスは、露光、現像により、所定の位置にフラッ
クスパターン形成が可能であれば良く、中でも、少なくとも1つ以上のフェノー
ル性水酸基を有する樹脂(A)、その硬化剤として作用する樹脂(B)、及びオ
ルトキノンジアジド構造を有する感光剤(C)を必須成分とする感光性フラック
スが好ましく、ここで挙げるのは、ポジ型の感光性フラックスである。
The photosensitive flux used in the present invention only needs to be able to form a flux pattern at a predetermined position by exposure and development. Among them, the photosensitive flux (A) having at least one phenolic hydroxyl group, and acting as a curing agent thereof. The photosensitive flux containing the resin (B) and the photosensitizer (C) having an orthoquinonediazide structure as essential components is preferable, and the positive type flux is mentioned here.

また、本発明に用いる少なくとも1つ以上のフェノール性水酸基を有する樹脂(A)の、フェノール性水酸基は、その還元作用により、半田および金属表面の酸化物などの汚れ
を除去し、半田接合のフラックスとして作用する。このフェノール性水酸基としては、何ら制約するところはないが、半田接合のフラックスとしての作用を高めるため、フェノール性水酸基を有する樹脂(A)は、フェノール性水酸基に対してのオルソ、パラ位に電子吸引基、メタ位に電子供与基を有するものが好ましい。
Further, the phenolic hydroxyl group of the resin (A) having at least one phenolic hydroxyl group used in the present invention removes dirt such as solder and oxide on the surface of the metal by its reducing action, and flux for soldering. Acts as This phenolic hydroxyl group is not restricted at all, but in order to enhance the action as a solder bonding flux, the resin (A) having a phenolic hydroxyl group has an electron at the ortho- and para-positions relative to the phenolic hydroxyl group. Those having an attractive group and an electron donating group at the meta position are preferred.

更に、その硬化剤として作用する樹脂(B)により、良好な硬化物を得ることができるため、半田接合後の洗浄除去が必要なく、高温、多湿雰囲気でも電気絶縁性を保持し、接合強度、信頼性の高い半田接合を可能とする。   Furthermore, since a good cured product can be obtained by the resin (B) that acts as the curing agent, there is no need for cleaning and removal after solder bonding, electrical insulation is maintained even in a high temperature and high humidity atmosphere, Enables highly reliable solder joints.

本発明において用いる、少なくとも1つ以上のフェノール性水酸基を有する樹脂(A)は、フェノールノボラック樹脂、アルキルフェノールノボラック樹脂、ビフェノールノボラック樹脂、ナフトールノボラック樹脂、レゾルシノールノボラック樹脂、レゾール樹脂、及び、ポリビニルフェノール樹脂の中から選ばれる、少なくとも1種が好ましく、これらの内、重量平均分子量20000以下のものが良い。分子量が大きすぎると、半田接合時における感光性フラックスの流動性が低下し、半田接合を阻害するため好ましくない。但し、その他の配合剤の使用により、半田接合時における溶融粘度を、50Pa・s以下に制御できれば何ら問題はない。この目的のために、液状の硬化剤を配合したり、溶剤を加えても良い。   The resin (A) having at least one phenolic hydroxyl group used in the present invention is a phenol novolak resin, an alkylphenol novolak resin, a biphenol novolak resin, a naphthol novolak resin, a resorcinol novolak resin, a resole resin, or a polyvinyl phenol resin. At least one selected from the above is preferred, and among these, those having a weight average molecular weight of 20000 or less are preferable. If the molecular weight is too large, the fluidity of the photosensitive flux at the time of solder bonding is lowered, which hinders solder bonding. However, there is no problem if the melt viscosity at the time of soldering can be controlled to 50 Pa · s or less by using other compounding agents. For this purpose, a liquid curing agent may be blended or a solvent may be added.

前記アルキルフェノールノボラック樹脂に関しては、アルキル基の炭素数が1〜4程度が好ましく、例えばメチル基、エチル基,n−ブチル基、sec−ブチル基、tert−ブチル基、さらにはアリル基等であり、炭素数がそれを越える場合は親油性が増しアルカリ現像性のために好ましくない。   Regarding the alkylphenol novolac resin, the alkyl group preferably has about 1 to 4 carbon atoms, such as a methyl group, an ethyl group, an n-butyl group, a sec-butyl group, a tert-butyl group, and an allyl group. When the number of carbons exceeds that, it is not preferred because of increased lipophilicity and alkali developability.

少なくとも1つ以上のフェノール性水酸基を有する樹脂(A)の配合量は、感光性フラックス全体の20〜80重量%が好ましい。20重量%未満であると、半田および金属表面の酸化物などの汚れを除去する作用が低下し、半田接合できなくなってしまう。また、80重量%より多いと、十分な硬化物が得られず、接合強度と信頼性が低下する。溶融粘度、酸化物除去性と硬化性のバランスが採れた配合による、本発明の感光性フラックスは、半田接合部周辺をリング状に補強する形で硬化するため、従来のフラックスによる半田接合と比較して、接合強度、信頼性を大幅に向上させることができる。   The blending amount of the resin (A) having at least one phenolic hydroxyl group is preferably 20 to 80% by weight of the entire photosensitive flux. If it is less than 20% by weight, the action of removing dirt such as solder and oxides on the metal surface is lowered, and solder bonding cannot be performed. On the other hand, if it is more than 80% by weight, a sufficient cured product cannot be obtained, and the bonding strength and reliability are lowered. The photosensitive flux of the present invention, which has a balance between melt viscosity, oxide removability and curability, is cured in a form that reinforces the periphery of the solder joint in a ring shape, so it is compared with conventional solder joints using flux. Thus, the bonding strength and reliability can be greatly improved.

本発明に用いるフェノール性水酸基を有する樹脂(A)の、硬化剤として作用する樹脂(B)としては、エポキシ樹脂やイソシアネート樹脂などが用いられる。具体的にはいずれも、ビスフェノール系、フェノールノボラック系、アルキルフェノールノボラック系、ビフェノール系、ナフトール系やレゾルシノール系などのフェノールベースのものや、脂肪族、環状脂肪族や不飽和脂肪族などの骨格をベースとして変性されたエポキシ化合物やイソシアネート化合物が挙げられる。また、本発明に用いる感光性フラックスの硬化促進をするために、更に公知の硬化触媒を用いることができる。   As resin (B) which acts as a hardening | curing agent of resin (A) which has a phenolic hydroxyl group used for this invention, an epoxy resin, an isocyanate resin, etc. are used. Specifically, all are based on phenol-based ones such as bisphenol, phenol novolac, alkylphenol novolac, biphenol, naphthol and resorcinol, and skeletons such as aliphatic, cycloaliphatic and unsaturated aliphatic And modified epoxy compounds and isocyanate compounds. Moreover, in order to accelerate the curing of the photosensitive flux used in the present invention, a known curing catalyst can be further used.

本発明に用いるオルトキノンジアジド構造を有する化合物からなる感光剤(C)は、ポジ型感光性樹脂に広く用いられている感光剤であり、ナフトキノンジアジドのスルホン酸エステルが一般的であるが何ら制約するところはない。フェノール性水酸基を有する樹脂(A)単独のアルカリ現像液に対する溶解性は、オルトキノンジアジド構造を有する感光剤(C)の添加で抑制されるが、露光部分は光反応によりインデンカルボン酸を生じるため溶解が促進されパターン形成を可能とする。   The photosensitizer (C) comprising a compound having an orthoquinonediazide structure used in the present invention is a photosensitizer widely used for positive photosensitive resins, and sulfonate esters of naphthoquinonediazide are commonly used but are not limited. There is no place. The solubility of the resin (A) having a phenolic hydroxyl group in an alkaline developer alone is suppressed by the addition of a photosensitizer (C) having an orthoquinonediazide structure, but the exposed portion is dissolved because an indenecarboxylic acid is generated by a photoreaction. Is promoted to enable pattern formation.

オルトキノンジアジド構造を有する感光剤(C)の配合量は、感光性フラックス全体の3〜30重量%が好ましい。感光剤(C)の配合量が多すぎると、単位体積あたりのジアゾの濃度が増え、また、着色のため光透過率も低下し、光分解するために、より多くの光
を必要とする。逆に、感光剤(C)の配合量が少なすぎると現像安定性が低下する。フェノール性水酸基を有する樹脂(A)の適切な選択と、オルトキノンジアジド構造を有する感光剤(C)の最適な配合量による
、本発明に用いる感光性フラックスは、所定の位置に、所望の量のフラックス供給が可能となるため、フラックス供給量の不足による半田接続不良や、過剰による半田ブリッジなどの問題を解決でき、特に微細な半田接続に好適である。
The blending amount of the photosensitive agent (C) having an orthoquinonediazide structure is preferably 3 to 30% by weight of the entire photosensitive flux. When the blending amount of the photosensitizer (C) is too large, the concentration of diazo per unit volume increases, the light transmittance decreases due to coloring, and more light is required for photolysis. On the contrary, if the blending amount of the photosensitizer (C) is too small, the development stability is lowered. The photosensitive flux used in the present invention based on the appropriate selection of the resin (A) having a phenolic hydroxyl group and the optimum blending amount of the photosensitive agent (C) having an orthoquinonediazide structure has a desired amount at a predetermined position. Since flux supply is possible, problems such as poor solder connection due to insufficient flux supply and excessive solder bridges can be solved, which is particularly suitable for fine solder connection.

本発明の半導体パッケージの製造方法としては、前記感光性フラックス成分をアルコール類、エーテル類、ケトン類などの有機溶媒で、感光性フラックスのワニスにして、これを半導体パッケージの半田ボールが搭載される面の回路パターン上全面に、スクリーン印刷やスピンコートなどの方法により塗布し、乾燥して、感光性フラックス層を形成する。次いで、感光性フラックス層上に、パターンを位置合わせして、積層し、高圧水銀灯やメタルハライドランプ等の活性光線を露光し、水酸化ナトリウムやテトラメチルアンモニウムハイドロキサイド等のアルカリ水溶液で現像することにより該回路パターンの半田ボール搭載用のランドの所定の位置にフラックスパターンを形成し、フラックスパターン上に、半田ボールを載せて、半田リフローによって半田ボールを半田ボール搭載用のランドに半田接合させた後、さらに加熱して、感光性フラックス層を硬化させて、半田接合部周辺を感光性フラックス樹脂でリング状に補強することができる。   As a method for producing a semiconductor package of the present invention, the photosensitive flux component is made into a varnish of a photosensitive flux with an organic solvent such as alcohols, ethers or ketones, and this is mounted on a solder ball of the semiconductor package. A photosensitive flux layer is formed on the entire surface of the circuit pattern by applying it by a method such as screen printing or spin coating, followed by drying. Next, the pattern is aligned and laminated on the photosensitive flux layer, exposed to an actinic ray such as a high-pressure mercury lamp or a metal halide lamp, and developed with an aqueous alkali solution such as sodium hydroxide or tetramethylammonium hydroxide. Then, a flux pattern is formed at a predetermined position of the solder ball mounting land of the circuit pattern, the solder ball is placed on the flux pattern, and the solder ball is soldered to the solder ball mounting land by solder reflow. Thereafter, the photosensitive flux layer is cured by further heating, and the periphery of the solder joint can be reinforced with a photosensitive flux resin in a ring shape.

以下、実施例により本発明について更に詳しく説明するが、本発明は何らこれらに限定されない。   EXAMPLES Hereinafter, although an Example demonstrates this invention further in detail, this invention is not limited to these at all.

実施例1.
m,p−クレゾールノボラック樹脂(日本化薬(株)製PAS−1、OH基当量120)100g、ビスフェノールF型エポキシ樹脂(日本化薬(株)製RE−404S、エポキシ基当量165)140g、及びジアゾナフトキノン(日本化薬(株)製NQD−1)20gを、シクロヘキサノン60gに溶解し、硬化触媒として2−フェニル−4,5−ジヒドロキシメチルイミダゾール0.2gを添加し、感光性フラックスワニスを作製した。得られた感光性フラックスワニスを125μm厚の銅板上に塗布し、80℃で10分乾燥して、厚さ20μmの感光性フラックス膜を形成した後、この感光性フラックス膜の解像性を評価したところ、高圧水銀灯による200mJ/cm2の露光量、2.5%テトラメチルアンモニウムハイドロキサイド(TMAH)による1分の現像で、ライン/スペース=20/20μmの解像度を有した。
Example 1.
100 g of m, p-cresol novolac resin (Nippon Kayaku Co., Ltd. PAS-1, OH group equivalent 120), bisphenol F type epoxy resin (Nippon Kayaku Co., Ltd. RE-404S, epoxy group equivalent 165) 140 g, And 20 g of diazonaphthoquinone (NQD-1 manufactured by Nippon Kayaku Co., Ltd.) are dissolved in 60 g of cyclohexanone, 0.2 g of 2-phenyl-4,5-dihydroxymethylimidazole is added as a curing catalyst, and a photosensitive flux varnish is prepared. Produced. The obtained photosensitive flux varnish was applied on a 125 μm thick copper plate, dried at 80 ° C. for 10 minutes to form a 20 μm thick photosensitive flux film, and then the resolution of the photosensitive flux film was evaluated. As a result, an exposure amount of 200 mJ / cm 2 with a high-pressure mercury lamp and development for 1 minute with 2.5% tetramethylammonium hydroxide (TMAH) had a resolution of line / space = 20/20 μm.

実施例2.
実施例1で用いたm,p−クレゾールノボラック樹脂100gに代えて、ビスフェノールA型ノボラック樹脂(大日本インキ化学工業(株)製LF4781、OH基当量120)100gを用いた以外は、実施例1と同様にして、感光性フラックスワニスを作製した。この感光性フラックス膜の解像度は、ライン/スペース=30/30μmであった。
Example 2
In place of 100 g of m, p-cresol novolak resin used in Example 1, 100 g of bisphenol A type novolak resin (LF 4781 manufactured by Dainippon Ink & Chemicals, Inc., OH group equivalent 120) was used. In the same manner as above, a photosensitive flux varnish was prepared. The resolution of this photosensitive flux film was line / space = 30/30 μm.

実施例3.
実施例1で用いたm,p−クレゾールノボラック樹脂100gとビスフェノールF型エポキシ樹脂140gに代えて、フェノールノボラック樹脂(住友デュレズ(株)製、PR−51470、OH基当量105)とジアリルビスフェノールA型エポキシ樹脂(日本化薬(株)製、RE−810NM、エポキシ基当量220)210gを用いた以外は、実施例1と同様にして、感光性フラックスワニスを作製した。この感光性フラックス膜の解像度は、ライン/スペース=30/30μmであった。
Example 3
Instead of 100 g of m, p-cresol novolak resin and 140 g of bisphenol F type epoxy resin used in Example 1, phenol novolak resin (manufactured by Sumitomo Durez Co., Ltd., PR-51470, OH group equivalent 105) and diallyl bisphenol A type A photosensitive flux varnish was prepared in the same manner as in Example 1 except that 210 g of epoxy resin (Nippon Kayaku Co., Ltd., RE-810NM, epoxy group equivalent 220) was used. The resolution of this photosensitive flux film was line / space = 30/30 μm.

比較例1.
実施例1において、ジアゾナフトキノンを配合しなかった以外は、実施例1と同様にして、硬化性フラックスワニスを作製した。
Comparative Example 1
A curable flux varnish was produced in the same manner as in Example 1 except that diazonaphthoquinone was not blended in Example 1.

上記で得られたフラックスワニスを用いて、それぞれについて、次の評価を行った。
1.半田ボールシェア強度試験
厚さ125μmの銅板(EFTEC64T、古川電気工業(株)製)を用いて、ランド径300μm、ランドピッチ0.5mmを含む評価用回路を形成し、そのリードフレームを
半導体封止材(住友ベークライト(株)製EME−7372)でモールド封止した後、片面から研磨して、前記の評価用回路を露出させ、10mm角の評価用パッケージを作製した。研磨の仕上げには、JIS−R6252に規定された、耐水研磨紙1000番を使用した。これをイソプロピルアルコールで洗浄した後、80℃で30分乾燥して、半田接合評価用パッケージとした。
The following evaluation was performed about each using the flux varnish obtained above.
1. Solder ball shear strength test Using a 125 μm thick copper plate (EFTEC64T, manufactured by Furukawa Electric Co., Ltd.), an evaluation circuit including a land diameter of 300 μm and a land pitch of 0.5 mm was formed, and the lead frame was sealed with a semiconductor After mold-sealing with a material (EME-7372 manufactured by Sumitomo Bakelite Co., Ltd.), polishing was performed from one side to expose the evaluation circuit, and a 10 mm square evaluation package was produced. For the polishing finish, water-resistant polishing paper No. 1000 specified in JIS-R6252 was used. This was washed with isopropyl alcohol and then dried at 80 ° C. for 30 minutes to obtain a solder joint evaluation package.

前記評価用パッケージの評価用回路露出面の全面に、実施例1〜3で得られた感光性フラックスワニスと比較例1で得られた硬化性フラックスを、それぞれ塗布し、80℃で10分乾燥して、厚さ20μmのフラックス膜を形成した。実施例1〜3については、感光性フラックス膜に所定のパターンを載置して、高圧水銀灯露光装置を用い照射量200mJ/cm2で露光した。次いで、2.5%TMAH水溶液により2Kg/m2のスプレー圧
で現像し、ランド上に400μm径
の感光性フラックスを形成した。比較例1の他の比較例として、市販の半田フラックス(九州松下電器株式会社製MSP511)を塗布した。それぞれの評価用パッケージ回路のランド上に、350μm径の半田ボール(Sn−Pb系共晶半田、千住金属鉱業(株)製)60個を搭載した後、ピーク温度を240℃に設定されたリフロー炉を通して、半田ボールを評価用パッケージに接合させた。その後、実施例1〜3、比較例1については、150℃で60分熱処理して、感光性フ
ラックス及び硬化性フラックスを硬化させた。市販のフラックスについては、ソルダーレジストの形成された評価用パッケージも準備した。
The photosensitive flux varnish obtained in Examples 1 to 3 and the curable flux obtained in Comparative Example 1 were applied to the entire surface of the evaluation circuit exposed surface of the evaluation package, and dried at 80 ° C. for 10 minutes. Thus, a flux film having a thickness of 20 μm was formed. In Examples 1 to 3, a predetermined pattern was placed on the photosensitive flux film, and exposure was performed at a dose of 200 mJ / cm 2 using a high-pressure mercury lamp exposure apparatus. Next, development was performed with a 2.5% TMAH aqueous solution at a spray pressure of 2 Kg / m 2 to form a photosensitive flux having a diameter of 400 μm on the land. As another comparative example of Comparative Example 1, a commercially available solder flux (MSP511 manufactured by Kyushu Matsushita Electric Co., Ltd.) was applied. Reflow with a peak temperature set to 240 ° C. after mounting 60 350 μm diameter solder balls (Sn—Pb eutectic solder, manufactured by Senju Metal Mining Co., Ltd.) on each evaluation circuit package land The solder balls were joined to the evaluation package through a furnace. Thereafter, Examples 1 to 3 and Comparative Example 1 were heat treated at 150 ° C. for 60 minutes to cure the photosensitive flux and the curable flux. For the commercial flux, an evaluation package on which a solder resist was formed was also prepared.

次に、得られた半田ボール付き評価用パッケージの、半田ボールシェア強度(デイジ社製万能型ボンドテスターPC2400Tによる)を測定した。それぞれ60個の平均値を求め、その結果をまとめて表1に示した。尚、市販の半田フラックスを用いた比較例として、ソルダーレジストの形成されていないものを比較例2、ソルダーレジストの形成された半田ボール付き評価用パッケージを比較例3とした。   Next, the solder ball shear strength (using a universal bond tester PC2400T manufactured by Daisy) of the obtained evaluation package with solder balls was measured. The average value of 60 was obtained for each, and the results are summarized in Table 1. In addition, as a comparative example using a commercially available solder flux, Comparative Example 2 was used when the solder resist was not formed, and Comparative Example 3 was an evaluation package with solder balls formed with the solder resist.

2.温度サイクル試験
温度サイクル(TC)試験用プリント配線板に、前記同様の市販のフラックスを塗布し、実施例、および比較例の前記半田ボール付き評価用パッケージを搭載して、ピーク温度240℃に設定されたリフロー炉を通して、評価用パッケージ実装基板をそれぞれ10個ずつ作製した。この評価用パッケージ実装基板は、評価用パッケージ、および試験用プリント配線板を介して、60個の半田ボール接合部が直列につながるように回路設計されている。
2. Temperature cycle test The same commercially available flux as described above was applied to a printed wiring board for temperature cycle (TC) test, and the evaluation package with solder balls of Examples and Comparative Examples was mounted, and the peak temperature was set to 240 ° C. Through the reflow furnace thus manufactured, 10 package mounting substrates for evaluation were produced. The evaluation package mounting board is designed so that 60 solder ball joints are connected in series via the evaluation package and the test printed wiring board.

得られた評価用パッケージ実装基板の導通を確認後、−50℃で10分、125℃で10分を1サイクルとするTC試験を実施した。TC試験1000サイクル後の断線不良数の結果をまとめて表1に示した。更に比較例としてソルダーレジストが形成されており、アンダーフィルを充填したものも準備して比較例4とした。比較例2〜4については、評価用パッケージ実装後、イソプロピルアルコールで洗浄して使用した。   After confirming the continuity of the obtained package mounting substrate for evaluation, a TC test was performed in which one cycle was 10 minutes at -50 ° C and 10 minutes at 125 ° C. The results of the number of disconnection failures after 1000 cycles of the TC test are summarized in Table 1. Further, a solder resist was formed as a comparative example, and a sample filled with underfill was also prepared as Comparative Example 4. About Comparative Examples 2-4, after mounting the package for evaluation, it was washed with isopropyl alcohol and used.

3.絶縁抵抗試験
半田メッキが施された導体間隔150μmのくし形パターンを有する、絶縁信頼性試験
用プリント配線板を使用し、このプリント配線板に実施例1〜3で得られた感光性フラックスワニス及び比較例1で得られた硬化性フラックスを、それぞれ塗布し、80℃で10分間乾燥して厚さ20μmのフラックス膜を形成した。実施例1〜3については、高圧水銀灯露光装置を用い照射量200mJ/cm2で露光もした。比較例1以外の比較例とし
て、前記同様の市販のフラックスを塗布した試験用プリント配線板も準備した。ピーク温度240℃に設定されたリフロー炉を通した後、実施例1〜3、比較例1については、150℃で60分間熱処理してフラックスを硬化させ、試験用プリント配線板とした。
3. Insulation resistance test Using a printed wiring board for insulation reliability test having a comb-shaped pattern with a conductor spacing of 150 μm subjected to solder plating, the photosensitive flux varnish obtained in Examples 1 to 3 and Each of the curable fluxes obtained in Comparative Example 1 was applied and dried at 80 ° C. for 10 minutes to form a 20 μm thick flux film. About Examples 1-3, it exposed also by the irradiation amount of 200 mJ / cm < 2 > using the high pressure mercury lamp exposure apparatus. As Comparative Examples other than Comparative Example 1, a test printed wiring board coated with the same commercially available flux as described above was also prepared. After passing through a reflow furnace set at a peak temperature of 240 ° C., Examples 1 to 3 and Comparative Example 1 were heat-treated at 150 ° C. for 60 minutes to cure the flux to obtain a test printed wiring board.

このプリント配線板の絶縁抵抗を測定した後、85℃/85%の雰囲気中で、直流電圧50Vを印加し、1000時間経過後の絶縁抵抗を測定した。測定時の印加電圧は100Vで1分とし、絶縁抵抗をまとめて表1にした。前記市販のフラックスを用いた比較例は、フラックスの洗浄を行わず、比較例5とした。   After measuring the insulation resistance of this printed wiring board, a DC voltage of 50 V was applied in an atmosphere of 85 ° C./85%, and the insulation resistance after 1000 hours was measured. The applied voltage at the time of measurement was 100 V for 1 minute, and the insulation resistance was summarized in Table 1. In the comparative example using the commercially available flux, the flux was not washed, and the comparative example 5 was used.

Figure 0004840390
Figure 0004840390

表1に示した評価結果から分かるように、本発明の感光性フラックスを用いた場合、従来のフラックスを用いた場合に比べて、半田ボールシェア強度では、約2倍という高い値を示し、また、TC試験では、断線不良の発生はほとんどなくなった。絶縁抵抗試験でもほとんど低下を示さず、本発明の感光性フラックスの効果が明白である。   As can be seen from the evaluation results shown in Table 1, when the photosensitive flux of the present invention is used, the solder ball shear strength is about twice as high as that of the conventional flux, In the TC test, the occurrence of disconnection failure was almost eliminated. The insulation resistance test shows almost no decrease, and the effect of the photosensitive flux of the present invention is clear.

Claims (4)

露光、現像により、所定の位置にフラックスパターン形成が可能である感光性フラックスを半導体パッケージの半田ボールが搭載される面の回路パターン上の全面に塗布、乾燥し、感光性フラックス膜を形成する工程、前記感光性フラックス膜上に所定のパターンを載置し、露光、現像して、選択的に前記感光性フラックス膜を残して半導体パッケージの半田ボール搭載用のランド部にフラックスパターンを形成する工程、前記フラックスパターン上に半田ボールを載せて、半田リフローによって半田ボールを半導体パッケージの半田ボール搭載用のランドと半田接合させる工程、及び前記半田ボール搭載半導体パッケージを熱処理して感光性フラックスを硬化させる工程とからなることを特徴とする半導体パッケージの製造方法。 A process of applying a photosensitive flux capable of forming a flux pattern at a predetermined position by exposure and development to the entire surface of the circuit pattern on the surface on which the solder balls of the semiconductor package are mounted, and drying to form a photosensitive flux film. A step of placing a predetermined pattern on the photosensitive flux film, exposing and developing, and selectively forming a flux pattern on a land for mounting solder balls of a semiconductor package, leaving the photosensitive flux film Mounting a solder ball on the flux pattern and soldering the solder ball to a solder ball mounting land of a semiconductor package by solder reflow; and heat-treating the solder ball mounting semiconductor package to cure the photosensitive flux A method of manufacturing a semiconductor package comprising the steps of: 感光性フラックスが、少なくとも1つ以上のフェノール性水酸基を有する樹脂(A)、その硬化剤として作用する樹脂(B)、及びオルトキノンジアジド構造を有する化合物からなる感光剤(C)を必須成分とすることを特徴とする請求項1記載の半導体パッケージの製造方法。 The photosensitive flux has as essential components a resin (A) having at least one phenolic hydroxyl group, a resin (B) acting as a curing agent thereof, and a photosensitive agent (C) comprising a compound having an orthoquinonediazide structure. The method of manufacturing a semiconductor package according to claim 1. 感光性フラックスを、半田ボール接合部を樹脂補強する形態で硬化させてなることを特徴とする請求項1または2のいずれかに記載の半導体パッケージの製造方法。 3. The method of manufacturing a semiconductor package according to claim 1, wherein the photosensitive flux is cured in a form in which the solder ball joint is reinforced with resin. 請求項1〜3のいずれかに記載の製造方法により得られる半導体パッケージ。
The semiconductor package obtained by the manufacturing method in any one of Claims 1-3.
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