JPH07302859A - 半導体チップ搭載用多層配線基板の製造方法及び半導体チップ搭載装置の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 十分な密着性を確保し、加工性に優れ且つボ
ンディングワイヤーとの接続を阻害することもない半導
体チップ搭載用多層配線基板の製造方法及びこの基板を
用いた半導体チップ搭載装置の製造方法を提供する。 【構成】 所定の配線パターン１３を表面に備え且つ裏
面にはエッチング未処理導電層１２Ａを備える第１配線
基板１の表面の所定箇所を覆うように、樹脂製マスク部
材（溶剤に可溶のもの又は剥奪可能なもの）２が配置さ
れ、マスク部材２上に加熱圧着前プリプレグ部材（ポリ
カーボネート等）３Ａを配置し、この上に所定の第２配
線基板（又は銅箔）を配置し、これらを一体的に加熱接
着する。その後貫通孔を開け、貫通孔の内周面等にめっ
き処理を施し、エッチング未処理導電層１２Ａ、４３Ａ
をエッチングし、開口部ａを形成し、マスク部材２を剥
離（溶解又は剥離）させ、開口部ｂを形成して、ボンデ
ィング部を露出させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、半導体チップ搭載用多
層配線基板の製造方法及び半導体チップ搭載装置の製造
方法に関し、更に詳しくは半導体チップの端子との接続
パッドが複数段に形成された所謂スタジアム構造を有す
る配線基板であって、配線基板の接着が良好で、加工性
に優れ且つワイヤーボンディング等の半導体チップとの
接続部位である配線基板上の接続パッドを確実に露出せ
しめることができる半導体チップ搭載用多層配線基板の
製造方法に関する。本発明は、種々の様式の配線基板及
びパッケージ（例えば、ピングリッドアレイ型、グリッ
ド・フラット・パッケージ型、リードレスチップキャリ
ア型等）、及びこれを用いた半導体装置の全てに利用で
きる。

【０００２】

【従来の技術】近年、半導体チップの多ピン、小型化に
伴い、半導体チップ搭載用基板においては、半導体チッ
プの端子とワイヤーボンディング等により電気的に接続
される配線基板上の接続パッドの狭ピッチ化（１６０μ
以下）が要求されている。かかる特性を得るために、配
線基板上の接続パッドを複数段に形成（所謂スタジアム
構造）して実効的に狭ピッチ化を図っていた。上記スタ
ジアム構造を形成する方法として、従来より種々の方法
が提案されている。例えば半導体実装用凹部のボンディ
ング部とダイ部をエッチングレジスト層で覆った基板Ａ
と、中抜きを施した回路基板Ｂを接着剤で積層し、両外
側の基材の外面パターンを形成した後、エッチングレジ
スト層を除去して製造する方法が知られている（特公平
５−６５０７８号公報）。また、プリント基板型ＰＧＡ
パッケージの製造方法において、両外側の基材の外面を
除く配線パターンは、両外側の基材によって密閉される
ように接着剤で積層し、両外側の基材の外面パターンを
形成した後、外側の基材を開口して製造する方法が知ら
れている（特公平２−５０１４号公報）。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記した従来
の方法では、積層して接着する際に、導電パターンのう
ちのボンディング部へ接着剤又はプリプレグ部材が流出
することとなり、ボンディングを阻害することとなる。
このため基板の接着にはノンフローの接着シート又はノ
ンフローのプリプレグ部材を使用する必要があり、この
場合は、これらを基板に仮接着した状態での加工性が悪
く、加工後の修正等が必要となってくるとともに、十分
な密着性がない。その対策として、例えば、ゴムのよう
な可撓性のある樹脂を接着剤に含有させる方法等がある
が、この場合は、耐熱性及び耐薬品性に欠けることとな
ってしまう。

【０００４】本発明は、上記問題点を解決するものであ
り、半導体チップとの接続パッドが狭ピッチであり、且
つ流動性のあるプリプレグ部材を使用することにより十
分な密着性を確保するとともに、加工性に優れ且つボン
ディングワイヤーとの接続を阻害することもない半導体
チップ搭載用多層配線基板の製造方法、及びこれを用い
た半導体チップ搭載装置の製造方法を提供することを目
的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本第１発明の多層配線基
板の製造方法は、積層された複数枚の基板に所定の配線
パターン及び貫通孔が形成され、該貫通孔には貫通孔め
っき層が形成され、且つ半導体実装用凹部を備える多層
配線基板の製造方法において、所定の配線パターンを表
面に備え且つ裏面にはエッチング未処理導電層を備える
第１配線基板の表面の所定の箇所を覆うように、樹脂製
マスク部材が配置され、該マスク部材上に、加熱圧着前
プリプレグ部材を配置し、該プリプレグ部材上に、少な
くとも表面にエッチング未処理導電層を備える第２配線
基板或いは銅箔を配置し、その後、上記マスク部材を上
記第１配線基板表面の所定の箇所に接着し次いで他の部
材を一体的に加熱接着させるか、又はこれらを一体的に
加熱接着して一体物を製造し、次いで、該一体物の所定
位置に上記貫通孔を形成し、その後、該貫通孔の内周面
及び一体物の表裏面にめっき処理を施してめっき層を形
成し、次いで、上記第１配線基板及び第２配線基板のエ
ッチング未処理導電層の各々をエッチング処理し、所定
の表裏面配線パターンを形成し、その後、上記第２配線
基板或いは上記銅箔側より上記マスク部材に達する第１
開口部を形成し、次いで、該マスク部材を剥離して、上
記第１配線基板上に第２開口部を形成するとともに、上
記第１配線基板の表面に形成される配線パターンの一部
であって搭載されるべき半導体チップと電気的に接続さ
れることとなる接続パッドが露出されることを特徴とす
る。

【０００６】本第２発明は半導体チップ搭載装置の製造
方法であり、上記第１発明により製造された多層配線基
板の上記貫通孔内にリード部材を嵌挿し、上記開口部内
に半導体チップを搭載し、その後、該半導体チップと少
なくとも上記接続パッドとを電気的に接続する工程、並
びに該半導体チップ及び該ボンディングワイヤーを樹脂
封止する工程を、適宜の順序にて行うことを特徴とす
る。

【０００７】本第３発明も半導体チップ搭載装置の製造
方法であり、上記第１発明により製造された多層配線基
板の表面配線パターンとリード部材を接続し、上記開口
部内に半導体チップを搭載し、その後、該半導体チップ
と少なくとも上記接続パッドとを電気的に接続し、次い
で、上記半導体チップ、上記ボンディングワイヤー及び
上記多層配線基板を樹脂封止することを特徴とする。

【０００８】

【実施例】以下、実施例により本発明を具体的に説明す
る。 実施例１ 本実施例は図６に示す２段スタジアム構造の４層多層配
線基板を形成するものであり、図１〜６に基づいて説明
する。まず、図１に示すように、第１配線基板１、第２
配線基板４、樹脂性マスク部材２及び加熱圧着前プリプ
レグ部材３Ａを準備する。この第１配線基板１及び第２
配線基板４、プリプレグ部材３Ａは、ガラス布／エポキ
シ樹脂からなり、その厚みはいずれも０．２ｍｍであ
る。尚、ガラス布／エポキシ樹脂の代わりに、ガラス布
とビスマレイミド・トリアジン樹脂若しくはポリイミド
等の耐熱性樹脂とからなる素材であってもよい。第２配
線基板４は、その裏面に配線パターンを設ける必要がな
い場合、銅箔を用いても構わない。

【０００９】そして、図１に示すように、この第１配線
基板１において、ワイヤーボンディング等の半導体チッ
プとの接続パッドを含む所定の配線パターン１３を表面
に備え、その裏面にはエッチング未処理導電層１２Ａが
形成されている。そして、第２配線基板４の裏面には所
定の配線パターン４２が形成され、その表面にはエッチ
ング未処理導電層４３Ａが形成されている。これらの導
電パターン１３、４２及びエッチング未処理導電層１２
Ａ、４３Ａは銅箔からなり、これらの導電パターン１
３、４２はそれぞれエッチング処理して形成されてい
る。

【００１０】更に、上記マスク部材２として厚み０．１
〜０．２ｍｍのポリカーボネートフィルムを用いた。マ
スク部材２としては、ポリカーボネート以外に例えばポ
リフェニレンオキシド又はポリスルホンからなる、いず
れも適当な溶剤（例えば塩化メチレン等）により溶解さ
れる可溶性樹脂、或いはシリコン系、アクリル系等の粘
着剤が塗布された耐熱性のあるポリイミドやガラス布等
のテープ等、しかる後、剥離できる材料が選択される。

【００１１】また、上記加熱圧着前プリプレグ部材３Ａ
としては、ガラス布に半硬化のエポキシ樹脂が含まれた
シート〔厚み０．１ｍｍ〕であり、この未硬化樹脂は１
００℃以下で融解する。従って、この加熱圧着前プリプ
レグ部材３Ａを用いて１５０〜２００℃の温度で加熱圧
着すれば容易に流動して所定の配線基板に接着する。
尚、この温度ではマスク部材２はほとんど変形されてお
らず、その下に形成された第１配線基板１の接続パッド
１４表面に、この樹脂が流入することはない。

【００１２】その後、図１に示すように、まず、第１配
線基板１の接続パッド１４の上にマスク部材２を接着す
る。接着方法としては、可溶性マスクの場合１５０〜２
００℃、１０〜３０ｋｇ／ｃｍ² の加熱加圧、耐熱テー
プの場合１〜１０ｋｇ／ｃｍ² の加圧にて接着される。
次いで、このマスク部材２上にプリプレグ部材３Ａを配
置し、更にその上に第２配線基板４を配置する。、その
後、これらを１５０〜２００℃にて加熱加圧（圧力；約
２０ｋｇ／ｃｍ² ）して、図２に示すように、これらを
一体的に積層接着して一体物を製造した。尚、図中、３
はプリプレグ部材（加熱圧着後）を示し、加熱圧着する
ことにより、樹脂がマスク部材２の周辺の空隙部に押し
やられて、同図に示すように空隙のない層３が形成され
る。

【００１３】次いで、図３に示すように、この一体物に
貫通孔５を形成し、各貫通孔５の内周面に銅めっきを施
して貫通孔めっき層６１を形成し、各導電層１２、１
３、４１、４２に必要な電気的導通を与える。尚、この
一体物の表裏面にも同様にめっき層６２が形成される。

【００１４】その後、第１配線基板１及び第２配線基板
４の各エッチング未処理導電層１２Ａ、４３Ａにエッチ
ング処理をして、図４に示すように、所定の配線パター
ン１２、４３を形成する。次いで、図５に示すように、
第２配線基板４及びプリプレグ部材３内であって且つマ
スク部材２上に第１開口部ａを形成する。この際、加工
の先端部により凹部３１が形成されるが、この凹部３１
が可溶性マスク４の厚み内におさまるように調整する。

【００１５】その後、マスク部材２を塩化メチレン溶剤
を用いて溶解除去させて、図６に示すように、第２開口
部ｂを形成させた。このマスク部材２は、２０℃、１０
分の処理により容易に溶解除去できた。次いで、貫通孔
めっき層６１及び表裏面めっき層６２上にニッケルめっ
き処理を施し、そのニッケルめっき層上に、更に金めっ
き層７を施して、スタジアム構造の多層配線基板を製造
した。この多層配線基板においては、ボンディング部を
覆っていたマスク部材の除去によりこのボンディング部
が確実に露出され、流動性プリプレグを用いてもこれに
より、その部分が汚染されることは全くなかった。流動
性プリプレグを用いて配線基板を接着するので、配線基
板の密着性に優れた。

【００１６】更に、上記多層配線基板を用いて、以下の
ようにして半導体チップ装置（図７）を製造した。即
ち、この多層配線基板の第２開口部ｂ内に、所定の半導
体チップ８１を接着・搭載し、更にボンディングワイヤ
ー８２を用いて所定のボンディングワイヤー部１３１、
１３２とこの半導体チップ８１とを電気的に接続した。
その後、半導体チップ８１及びボンディングワイヤー８
２を樹脂封止して樹脂封止部８３を形成した。尚、この
樹脂としてはエポキシ樹脂〔「Ｅペレット」、日東電工
（株）製〕を用いた。また、貫通孔内にはリード部材
（ピン）８４が嵌挿されており、半導体チップ搭載装置
が製作された。この装置においては、配線基板の密着性
に優れ、しかもボンディング部におけるボンディングワ
イヤーとの接続が確実になり、そのため装置の信頼性が
向上した。

【００１７】実施例２ 本実施例は図１５に示す３段スタジアム構造の６層配線
基板を形成するものであり、図８〜１５に基づいて説明
する。本実施例においては、図８に示すように、実施例
１にて示す第１配線基板１ａ、第１可溶性マスク部材２
ａ及び加熱圧着前第１プリプレグ部材３Ａａ、並びに第
２配線基板４を用いるとともに、この第１プリプレグ部
材３Ａａ上に第３配線基板１ｂを配置する。更に、この
第３配線基板１ｂの上で且つ第１マスク部材２ａの上方
延長上に、この第１マスク部材２ａよりも平面面積の大
きな第２マスク部材２ｂを配置する。

【００１８】そして、図９に示すように、実施例１と同
様にして、これらを一体・積層化させて一体物を製造す
る。その後、図１０に示すように、同様にして貫通孔５
を開け、各貫通孔５に電解銅めっきを施して、貫通孔め
っき層６１を形成する。更に、図１１に示すように、第
１配線基板１ａの裏面及び第２配線基板１ｂの表面をエ
ッチングして配線パターン４３、１２を形成する。

【００１９】その後、図１２に示すように第１開口部ａ
を形成し、更に、図１３に示すように、この開口部ａの
下の第２マスク材２ｂを溶解除去させて開口部ｂを形成
し、次いで、図１４に示すように、開口部ｂの下方に第
３配線基板１ｂ及び第１プリプレグ部材（加熱硬化後）
３ａ内に開口部を更に形成し、第１マスク部材２ａ上に
全体として開口部ｃを形成した。更に、図１５に示すよ
うに、第１マスク部材２ａを同様に溶解除去させて、全
体として開口部ｄを形成した。更に、実施例１と同様に
して、貫通孔めっき層及び表裏面の配線パターンめっき
層上にニッケルめっきを施し、更にその上に金めっきを
施してめっき層７を形成して、図１５に示す３段スタジ
アム構造の多層配線基板を製造した。尚、３段構造以外
にも、５段構造、７段構造等の多層構造とすることもで
きる。上記多層配線基板においても、実施例１のものと
同様に、ボンディング部が確実に露出され、流動性プリ
プレグを用いてもこれにより、その部分が汚染されるこ
とは全くなかったし、配線基板の密着性にも優れた。

【００２０】更に、上記多層配線基板を用いて、以下の
ようにして半導体チップ装置を製造した。即ち、６層配
線基板の表面に接着剤を用いてリード部材を接着し、更
にめっき層が施された貫通孔を用いて、半田等により、
リード部材と上記配線パターンとを接続した。また、上
記配線基板には該中央付近に半導体チップ搭載部となる
貫通孔を設けておき、配線基板裏面に放熱板を接着し
た。次いで、上記配線基板の開口部ｄ内に半導体チップ
８１を搭載し、その後、半導体チップ８１とボンディン
グ部１３１ａ、１３１ｂ、１３２とをボンディングワイ
ヤー８２にて接続する。更に、半導体チップ８１、ボン
ディングワイヤー８２及び多層配線基板の全体を、並び
に放熱板８７の側周部を樹脂モールド〔モールド樹脂；
「ＭＰ−７１００」、日東電工（株）製〕により封止し
て樹脂封止部８３を形成して、半導体チップ搭載装置を
製作した。この装置においても、配線基板の密着性に優
れ、しかもボンディング部におけるボンディングワイヤ
ーとの接続が確実になり、そのため装置の信頼性が向上
した。

【００２１】尚、本発明においては、前記具体的実施例
に示すものに限られず、目的、用途に応じて本発明の範
囲内で種々変更した実施例とすることができる。即ち、
使用する配線基板の大きさ、形状、この表裏面に形成さ
れる導電パターンの形状等は種々選択される。また、プ
リプレグ部材の材質、その厚さ等も特に限定されず、そ
の材質は加熱加圧により流動性を有するものであればよ
く、繊維で強化されていなくても、樹脂のみからなって
もよいし、セラミック粒子等により強化されていてもよ
い。上記マスク部材の材質も、第１凹部形成後に剥離で
きるものであり、且つ上記プリプレグ部材を加熱加圧す
る温度にて変形しないもの（流動しないもの）であれば
よく、その範囲において種々のものが選択される。ま
た、この形状、大きさも、所定の配線基板上に形成され
ている接続パッドの配列箇所を覆うものであればよい。
更に、上記半導体チップの種類、形状及び大きさ等も種
々選択使用されるし、リード部材の形状等も種々選択さ
れる。また、上記に示すピングリッドアレイ型及びリー
ドフレームと基板を接続される構造のクリッド・フラッ
ト・パッケージ型以外にも、リード部材を用いないリー
ドレスチップキャリア型、その他の構造型とすることも
できる。

【００２２】

【発明の効果】本発明の多層配線基板の製造方法によれ
ば、流動性のあるプリプレグ部材を使用するので配線基
板の十分な密着性を確保できるとともに、ボンディング
ワイヤーとの接続部であるボンディング部が接着剤等に
より占領されたり汚されたりされないので、確実に露出
され、そのためボンディングワイヤーとの確実な接続が
できる多層配線基板を製造できる。また、本製造方法に
よれば、加熱圧着前のプリプレグを加熱硬化した後、加
工するので、この加工性に優れる。

【００２３】本発明の半導体チップ搭載装置の製造方法
によれば、配線基板の十分な密着性を確保できるととも
にボンディングワイヤーとの確実な接続ができる、信頼
性の高い半導体チップ搭載装置を製造できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例１において第１配線基板、可溶性マスク
部材、加熱圧着前プリプレグ部材及び第２配線基板を順
次積層配置しようとする状態を示す説明図である。

【図２】実施例１において第１配線基板、可溶性マスク
部材、加熱圧着後プリプレグ部材及び第２配線基板を順
次一体積層化した一体物を示す説明図である。

【図３】図２に示す一体物に貫通孔を形成した状態を示
す説明図である。

【図４】図３に示す一体物の表裏面のエッチング未処理
導電層をエッチング処理した結果を示す説明図である。

【図５】図４に示す一体物の第２配線基板及びプリプレ
グ部材に第１開口部を形成した状態を示す説明図であ
る。

【図６】図５に示す一体物の可溶性マスク部材を溶解除
去して第２開口部を形成した状態を示す説明図である。

【図７】実施例１において製造された半導体チップ搭載
装置の説明断面図である。

【図８】実施例２において第１配線基板、第１可溶性マ
スク部材、加熱圧着前第１プリプレグ部材、第３配線基
板、第２可溶性マスク部材、加熱圧着前第２プリプレグ
部材及び第２配線基板を順次積層配置しようとする状態
を示す説明図である。

【図９】図８に示す各部材を順次一体積層化した一体物
を示す説明図である。

【図１０】図９に示す一体物に貫通孔を形成した状態を
示す説明図である。

【図１１】図１０に示す一体物の表裏面のエッチング未
処理導電層をエッチング処理した結果を示す説明図であ
る。

【図１２】図１１に示す一体物の第２配線基板及び第２
プリプレグ部材に開口部を形成した状態を示す説明図で
ある。

【図１３】図１２に示す一体物の第２可溶性マスク部材
を溶解除去して開口部を形成した状態を示す説明図であ
る。

【図１４】図１３に示す一体物の第３配線基板及び第１
プリプレグ部材に開口部を更に形成した状態を示す説明
図である。

【図１５】図１４に示す一体物の第１可溶性マスク部材
を溶解除去して開口部を形成した状態を示す説明図であ
る。

【図１６】実施例２において製造された半導体チップ搭
載装置の説明断面図である。

【符号の説明】

１；第１配線基板、１１；基材、１２、１３；導電パタ
ーン、１２Ａ、１３Ａ；エッチング未処理導電層、１３
１；ボンディング部、２；可溶性マスク部材、３Ａ；加
熱圧着前プリプレグ部材、３；プリプレグ部材、４；第
２配線基板、４１；基材、４２、４３；導電パターン、
４２Ａ、４３Ａ；エッチング未処理導電層、５；貫通
孔、６１、６２；めっき層、７；めっき層、８１；半導
体チップ、８２；ボンディングワイヤー、８３；樹脂封
止部、８４；リードピン、８６；リード部材、８７；放
熱板、ａ、ｂ、ｃ、ｄ；開口部。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 積層された複数枚の基板に所定の配線パ
   ターン及び貫通孔が形成され、該貫通孔には貫通孔めっ
   き層が形成され、且つ半導体実装用凹部を備える多層配
   線基板の製造方法において所定の配線パターンを表面に
   備え且つ裏面にはエッチング未処理導電層を備える第１
   配線基板の表面の所定の箇所を覆うように、樹脂製マス
   ク部材が配置され、該マスク部材上に、加熱圧着前プリ
   プレグ部材を配置し、該プリプレグ部材上に、少なくと
   も表面にエッチング未処理導電層を備える第２配線基板
   或いは銅箔を配置し、その後、上記マスク部材を上記第
   １配線基板表面の所定の箇所に接着し次いで他の部材を
   一体的に加熱接着させるか、又はこれらを一体的に加熱
   接着して一体物を製造し、 次いで、該一体物の所定位置に上記貫通孔を形成し、そ
   の後、該貫通孔の内周面及び一体物の表裏面にめっき処
   理を施してめっき層を形成し、次いで、上記第１配線基
   板及び第２配線基板のエッチング未処理導電層の各々を
   エッチング処理し、所定の表裏面配線パターンを形成
   し、 その後、上記第２配線基板或いは上記銅箔側より上記マ
   スク部材に達する第１開口部を形成し、次いで、該マス
   ク部材を剥離して、上記第１配線基板上に第２開口部を
   形成するとともに、上記第１配線基板の表面に形成され
   る配線パターンの一部であって搭載されるべき半導体チ
   ップと電気的に接続されることとなる接続パッドが露出
   されることを特徴とする半導体チップ搭載用多層配線基
   板の製造方法。
2. 【請求項２】 上記第１発明により製造された多層配線
   基板の第２開口部内に半導体チップを搭載し、その後、
   該半導体チップと少なくとも上記接続パッドとを電気的
   に接続する工程、該半導体チップ及び該ボンディングワ
   イヤーを樹脂封止する工程、及び上記貫通孔内にリード
   部材を嵌挿する工程を、適宜の順序にて行うことを特徴
   とする半導体チップ搭載装置の製造方法。
3. 【請求項３】 上記第１発明により製造された多層配線
   基板の開口部内に半導体チップを搭載し、その後、該半
   導体チップと少なくとも上記接続パッドとを電気的に接
   続し、次いで、上記貫通孔内に導体柱部を形成し、該導
   体柱部にリード部材を接続し、その後、上記半導体チッ
   プ、上記ボンディングワイヤー及び上記多層配線基板を
   樹脂封止することを特徴とする半導体チップ搭載装置の
   製造方法。