JPWO2002027787A1

JPWO2002027787A1 - Semiconductor mounting substrate, method of manufacturing the same, semiconductor package using the same, and method of manufacturing the same

Info

Publication number: JPWO2002027787A1
Application number: JP2002531483A
Authority: JP
Inventors: 井上　文男; 山口　玲子; 阿波野　康彦; 坪松　良明; 岩崎　順雄; 大畑　洋人; 森池　教夫
Original assignee: Resonac Corporation; Hitachi Chemical Co Ltd; Showa Denko Materials Co Ltd
Current assignee: Resonac Corporation; Showa Denko Materials Co Ltd
Priority date: 2000-09-27
Filing date: 2001-09-27
Publication date: 2004-02-05
Anticipated expiration: 2021-09-27
Also published as: JP3852405B2; AU2001290294A1; WO2002027787A1

Abstract

可とう性の絶縁基材と配線導体からなる基板であって、絶縁基材が高透湿性である半導体搭載用基板を提供する。小型化、高密度化に優れ、かつ、パッケージクラックの防止及び温度サイクル性の向上等の信頼性に優れ、また、ベントホール数を低減または削除できる安価な小型の半導体パッケージ並びに、それに用いる半導体搭載用基板並びに、生産効率に優れたその半導体搭載用基板の製造方法並びに半導体パッケージを製造することができる。Provided is a substrate comprising a flexible insulating base material and a wiring conductor, wherein the insulating base material has high moisture permeability. Inexpensive small semiconductor package that is excellent in miniaturization and high density, has excellent reliability such as prevention of package cracking and improvement of temperature cyclability, and can reduce or eliminate the number of vent holes, and semiconductor mounting used for it. , A method for manufacturing a semiconductor mounting substrate having excellent production efficiency, and a semiconductor package.

Description

技術分野
本発明は、半導体搭載用基板、半導体パッケージおよびそれらの製造方法に関する。
背景技術
半導体の集積度が向上するに従い、入出力端子数が増加している。従って、多くの入出力端子数を有する半導体パッケージが必要になった。一般に、入出力端子には、パッケージの周辺に一列配置するタイプと、パッケージ周辺だけでなく内部まで多列に配置するタイプ（アレイタイプ）とがある。
前者としては、ＱＦＰ（Ｑｕａｄ　Ｆｌａｔ　Ｐａｃｋａｇｅ）が代表的である。これを多端子化するためには、端子ピッチを縮小することが必要である。特に０．５ｍｍピッチ以下の領域では、配線板との接続に高度な技術が必要とされる。
後者のアレイタイプは、比較的大きなピッチで端子配列が可能である。そのため、多ピン化に適している。従来のアレイタイプとしては、接続ピンを有するＰＧＡ（Ｐｉｎ　Ｇｒｉｄ　Ａｒｒａｙ）が一般的である。しかし、配線板との接続は挿入型であり、表面実装には適していない。このため、表面実装可能なＢＧＡ（Ｂａｌｌ　Ｇｒｉｄ　Ａｒｒａｙ）と称するパッケージが開発されている。
一方、電子機器の小型化に伴って、パッケージサイズの更なる小型化の要求が強くなってきた。この要求に対応するため、半導体チップとほぼ同等サイズの、いわゆるＣＳＰ（Ｃｈｉｐ　Ｓｉｚｅ　Ｐａｃｋａｇｅ）が提案されている。このパッケージは、半導体チップの周辺部でなく、実装領域内に、外部配線基板との接続部を有する。例えば、ＮＩＫＫＥＩ　ＭＡＴＥＲＩＡＬＳ　＆　ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ　９４．４，Ｎｏ．１４０，ｐ１８−１９には、バンプ付きポリイミドフィルムを半導体チップの表面に接着し、チップと金リード線により電気的接続を図った後、エポキシ樹脂などをポッティングして封止したパッケージが開示されている。また、Ｔｈｅ　Ｓｅｃｏｎｄ　ＶＬＳＩ　Ｐａｃｋａｇｉｎｇ　Ｗｏｒｋｓｈｏｐ　ｏｆ　Ｊａｐａｎ，ｐ４６−５０，１９９４には、仮基板上に半導体チップ及び外部配線基板との接続部に相当する位置に金属バンプを形成し、半導体チップをフェースダウンボンディング後、仮基板上でトランスファモールドしたＳｍａｌｌｅｓｔ　Ｆｌｉｐ−Ｃｈｉｐ−Ｌｉｋｅ　Ｐａｃｋａｇｅが開示されている。
また、本発明者らは、特開平１０−１８９８２０号において、絶縁性支持基板の前記半導体チップ搭載領域内の前記配線相互間にベントホールが設けら半導体パッケージ用チップ支持基板とその製造方法を提案した。これにより、パッケージクラックを防止し、信頼性に優れる小型の半導体パッケージの製造を可能とする。しかしながら、半導体パッケージの小型化および高密度化をあまりにも重視すると、ベントホールを形成する箇所を確保するのが困難になる。また、ベントホールを構成する工程が複雑であったためコスト高になる傾向があった。
発明の開示
本発明は、小型化および高密度化に優れ、パッケージクラック性や温度サイクル性等の信頼性に優れ、安価で生産効率の優れた、半導体搭載用基板および半導体パッケージおよびそれらの製造方法を提供する。
本発明は、以下のことを特徴とする。
本発明は、可とう性の絶縁基材と配線導体とを備える基板であって、前記絶縁基材が高透湿性である半導体搭載用基板に関する。
絶縁基材は、好ましくは、イミド基、アミド基、フェノール基、フェニレン基、エステル基、エーテル基、サルホン基、カーボネート基、カルボニル基またはシリコーン結合を少なくとも１つ以上含む樹脂；液晶ポリマ；含フッ素樹脂；またはエポキシ樹脂からなる群から選択される樹脂を含む。
絶縁基材は、複数の層から成っていてもよい。
絶縁基材と配線導体とは積層されており、絶縁基材は配線導体に達する貫通穴を有していてもよい。
貫通穴内に導電性物質を充填してもよい。
充填された導電性物質が、配線導体が張り合わせられていない側の貫通穴の外にまで突出して接続用導体を形成していてもよい。
配線導体の必要な部分に金めっきが施されていてもよい。
また、本発明は、高透湿性である可とう性の絶縁基材と、配線導体となる金属箔とを貼り合わせる工程を有する半導体搭載用基板の製造方法に関する。
配線導体となる金属箔に、高透湿性である可とう性の絶縁基材となる樹脂ワニスをキャスティングする工程を有していてもよい。
高透湿性である可とう性の絶縁基材に、配線導体となる金属を蒸着またはめっきする工程を有していてもよい。
金属のうち不要な部分をエッチング除去して配線導体を形成する工程を有していてもよい。
絶縁基材の必要な箇所にのみ無電解めっきを行い、配線導体を形成する工程を有していてもよい。
絶縁基材に形成した前記配線導体の必要な部分に、金めっきを施す工程を有していてもよい。
絶縁基材に、前記配線導体の裏面に達する貫通穴を設ける工程を有していてもよい。
貫通穴に、導電性物質を充填する工程を有していてもよい。
貫通穴内に充填した前記導電性物質が、貫通穴の外にまで突出され接続用導体を形成する工程を有していてもよい。
さらに、本発明は、これらの半導体搭載用基板または製造方法により製造された半導体搭載用基板に半導体チップが搭載された半導体パッケージに関する。
半導体チップと配線導体とが電気的に接続されていてもよい。
電気的な接続が、ボンディングワイヤによる接続であってもよい。
半導体チップは、半導体搭載基板に接着剤により接着されて搭載されていてもよい。
接着剤は、ダイボンディングフィルムであってもよい。
接着剤は、高透湿性であってもよい。
半導体チップが、封止樹脂によって封止されていてもよい。
貫通穴にはんだボールを搭載または前記貫通穴内に充填された導電性物質にはんだボールを搭載してもよい。
さらに、本発明は、これらの半導体搭載用基板または製造方法により製造した半導体搭載用基板の配線導体の上に、半導体チップを搭載する工程を備える半導体パッケージの製造方法に関する。
配線導体の上に、接着剤を塗布または接着して半導体チップを搭載する工程を有していてもよい。
配線導体の上に、裏面に接着剤を塗布または接着した半導体チップを搭載する工程を有していてもよい。
接着剤としてダイボンディングフィルムを使用してもよい。
接着剤として高透湿性の接着剤を使用してもよい。
半導体チップと前記配線導体とを電気的に接続する工程を有していてもよい。
電気的な接続にワイヤボンディングが使用されてもよい。
半導体チップを樹脂で封止する工程を有していてもよい。
絶縁基材に形成された貫通穴にはんだボールを搭載または貫通穴内に充填された導電性物質にはんだボールを搭載する工程を有していてもよい。
さらに、本発明は、可とう性の絶縁基材とその少なくとも一方の面に形成された配線導体とを備える半導体搭載用基板に対してフィルム状接着剤を用いて半導体チップを実装する工程、および前記絶縁基材の少なくとも前記半導体チップ搭載側を樹脂封止する工程を有する半導体パッケージの製造方法であって、前記絶縁基材として透湿度が１（ｇ／ｍ^２・２４ｈ）以上の基材を用い、前記フィルム状接着剤が半硬化の状態で前記樹脂封止を行う工程を有する半導体パッケージの製造方法に関する。
さらに、本発明は、可とう性の絶縁基材とその少なくとも一方の面に形成された配線導体とを備える半導体搭載用基板に対してフィルム状接着剤を用いて半導体チップを実装する工程、および前記絶縁基材の少なくとも前記半導体チップ搭載側を樹脂封止する工程を有する半導体パッケージの製造方法であって、実装後における前記フィルム状接着剤が前記半導体チップの少なくとも１辺以上からはみ出るように実装する工程、および前記フィルム状接着剤が半硬化の状態で前記樹脂封止を行う工程を有する半導体パッケージの製造方法に関する。
さらに、本発明は、可とう性の絶縁基材とその少なくとも一方の面に形成された配線導体とを備える半導体搭載用基板に対して、フィルム状接着剤を用いて半導体チップを実装する工程、および前記絶縁基材の少なくとも前記半導体チップ搭載側を樹脂封止する工程を有する半導体パッケージの製造方法であって、前記絶縁基材として透湿度が１（ｇ／ｍ^２・２４ｈ）以上の基材を用い、実装後における前記フィルム状接着剤が前記半導体チップの少なくとも１辺以上からはみ出るように実装する工程を有する半導体パッケージの製造方法に関する。
さらに、本発明は、可とう性の絶縁基材とその少なくとも一方の面に形成された配線導体とを備える半導体搭載用基板に対して、フィルム状接着剤を用いて半導体チップを実装する工程、および前記絶縁基材の少なくとも前記半導体チップ搭載側を樹脂封止する工程を有する半導体パッケージの製造方法であって、前記絶縁基材として透湿度が１（ｇ／ｍ^２・２４ｈ）以上の基材を用い、実装後における前記フィルム状接着剤が前記半導体チップの少なくとも１辺以上からはみ出るように実装する工程、および前記フィルム状接着剤が半硬化の状態で前記樹脂封止を行う工程を有する半導体パッケージの製造方法に関する。
さらに、本発明は、配線導体が、絶縁基材の半導体チップを搭載する領域に少なくとも１本以上形成する工程を有していてもよい。
さらに、本発明は、可とう性の絶縁基材とその少なくとも一方の面に形成された配線導体とを有する半導体搭載用基板と、半導体チップを実装するためのフィルム状接着剤とを備え、前記絶縁基材の前記半導体チップ搭載側を樹脂封止してなる半導体パッケージであって、前記絶縁基材の透湿度が１（ｇ／ｍ^２・２４ｈ）以上であって、前記半導体チップと前記半導体搭載用基板の空隙が前記フィルム状接着剤で充填されている半導体パッケージに関する。
さらに、本発明は、可とう性の絶縁基材とその少なくとも一方の面に形成された配線導体とを有する半導体搭載用基板と、半導体チップを実装するためのフィルム状接着剤とを有し、前記絶縁基材の前記半導体チップ搭載側を樹脂封止してなる半導体パッケージであって、前記フィルム状接着剤が前記半導体チップの少なくとも１辺以上からはみ出しており、前記半導体チップと前記半導体搭載用基板との空隙が前記フィルム状接着剤で充填されている半導体パッケージに関する。
さらに、本発明は、可とう性の絶縁基材とその少なくとも一方の面に形成された配線導体とを有する半導体搭載用基板と、半導体チップを実装するためのフィルム状接着剤とを備え、前記絶縁基材の前記半導体チップ搭載側を樹脂封止してなる半導体パッケージであって、前記絶縁基材の透湿度が１（ｇ／ｍ^２・２４ｈ）以上であって、前記フィルム状接着剤が前記半導体チップの少なくとも１辺以上からはみ出している半導体パッケージに関する。
さらに、本発明は、可とう性の絶縁基材とその少なくとも一方の面に形成された配線導体とを有する半導体搭載用基板と、半導体チップを実装するためのフィルム状接着剤とを備え、前記絶縁基材の前記半導体チップ搭載側を樹脂封止してなる半導体パッケージであって、前記絶縁基材の透湿度が１（ｇ／ｍ^２・２４ｈ）以上であって、前記フィルム状接着剤が前記半導体チップの少なくとも１辺以上からはみ出しており、前記半導体チップと前記半導体搭載用基板の空隙が前記フィルム状接着剤で充填されている半導体パッケージに関する。
可とう性の絶縁基材の少なくとも一方の面に形成された配線導体が、半導体チップを搭載する領域に少なくとも１本以上形成されていてもよい。
本発明者らは、鋭意検討の結果、封止された半導体チップを支持する半導体搭載用基板が、高透湿性である可とう性の絶縁基材であれば、ベントホール数の低減または削除を行っても、パッケージクラックを起こさないという知見を得た結果、本発明をなすに至った。
本発明において、透湿性とは水分の透過性を示し、具体的には、透湿度（測定方法：ＪＩＳ　Ｚ０２０８）によって示すことができる。可とう性の絶縁基材として、高透湿度のものを用いる。
より具体的には、透湿度（Ｑ）とは、可とう性の絶縁基材の材質や構造に依存する透湿率（Ｐ）と、その厚み（ｄ）とを考慮したものであり、これらは下記一般式（１）で表される関係にある（新・包装技術便覧、日本生産性本部（財）発行、１９７１）。
ｑ／（ａ×ｔ）＝Ｐ（ｐ１−ｐ２）／ｄ＝Ｑ　　　式（１）
ここで、ａ；絶縁基材の表面積、ｐ１；絶縁基材の高湿度側の水蒸気分圧、ｐ２；絶縁基材の低湿度側の水蒸気分圧、ｄ；絶縁基材の厚さ、ｔ；透過時間、ｑ；定常状態における時間ｔに透過する水蒸気の量である。
したがって、同一材質・同質構造の基材であれば、厚さ（ｄ）を薄くすることによって透湿度（Ｑ）は大きくなる。逆に、厚さ（ｄ）を厚くすることによって、透湿度（Ｑ）が小さくなる。例えば、透湿率（Ｐ）が１×１０^−３（ｇ・ｍ／ｍ^２・２４ｈ）であり、厚み（ｄ）が１００μｍの基材と、透湿率（Ｐ）が１×１０^−４（ｇ・ｍ／ｍ^２・２４ｈ）であり、厚み（ｄ）が１０μｍの基材とは、同等の透湿度（Ｑ）を有すると考えられる。
また、本発明者らは、可とう性の絶縁基材の透湿度（Ｑ）が１（ｇ／ｍ^２・２４ｈ）以上であると、リフロー時の熱によってパッケージ内の水分が蒸発した時に、蒸気が外部に逃げやすく、パッケージにクラックを発生しにくいという知見を得て、本発明をなすことができた。
さらに、本発明者らは、ａ）半導体チップを実装するためのフィルム状接着剤を半導体チップの少なくとも一辺以上からはみ出させること、かつ、ｂ）半導体チップと半導体搭載用基板の空隙をフィルム状接着剤で充填することを満たした半導体パッケージにおいて、ベントホール数の低減または削減を行ってもパッケージクラックを発生することなく良好な温度サイクル性を維持するという知見を得て、本発明をなすことができた。この発明によると、半導体チップを実装するためのフィルム状接着剤を半導体チップの少なくとも一辺以上からはみ出させることによって、半導体チップの下に封止樹脂が侵入することを防ぐことを可能とする。また、半導体チップと半導体搭載用基板の空隙をフィルム状接着剤で充填することにより、気泡を排除することを可能とする。それゆえ、パッケージ内部の気密性と配線導体の保護作用を高めることが可能となり、優れた耐リフロー性および温度サイクル性が得られると考えられる。
さらに、本発明者らは、上記ａ）かつｃ）高透湿度の絶縁基材を用いること、を満たす半導体パッケージであっても同様の効果を示すという知見を得て、本発明をなすことができた。この発明によると、半導体チップを実装するためのフィルム状接着剤を半導体チップの少なくとも一辺以上からはみ出させることによって、半導体チップの下に封止樹脂の侵入を防ぐことを可能とする。また、高透湿度の絶縁基材を用いることによって、フィルム状接着剤或いは絶縁基材中に残存する水分をパッケージの外部に容易に放出することを可能とする。そのゆえ、優れた耐リフロー性および温度サイクル性が得られるものと考えられる。
さらに、本発明者らは、上記ｂ）かつ上記ｃ）を満たす半導体パッケージであっても同様の効果を示すという知見を得て、本発明をなすことができた。この発明によると、半導体チップと半導体搭載用基板の空隙をフィルム状接着剤で充填することにより、気泡を排除し、パッケージ内部の気密性と配線導体の保護作用を高めることを可能とする。また、高透湿度の絶縁基材を用いることによって、フィルム状接着剤或いは絶縁基材中に残存する水分をパッケージの外部に容易に放出することができる。それゆえ、優れた、耐リフロー性および温度サイクル性が得られるものと考えられる。したがって、ａ）及びｂ）及びｃ）を満たす半導体パッケージであっても同様の効果を示す。
さらに、本発明者らは、半導体チップと半導体搭載用基板の空隙をフィルム状接着剤で充填することを満たした半導体パッケージは、フィルム状接着剤が半硬化の状態で前記樹脂封止を行う工程を有するという知見を得て、本発明をなすことができた。即ち、本発明は、半導体チップを搭載する工程において、フィルム状接着剤を半硬化の状態で止めておく。次に、樹脂封止の工程において、封止時の熱と圧力によって半導体チップと半導体搭載用基板の空隙部分をフィルム状接着剤でほぼ完全に充填する。その次に、フィルム状接着剤を本硬化する。これにより、半導体チップと半導体搭載用基板の空隙部分に気泡のない半導体パッケージを得ることを可能とする。
本発明の、フィルム状接着剤が半硬化の状態で樹脂封止を行う工程を有する半導体パッケージの製造方法によれば、可とう性の絶縁基材とその少なくとも一方の面に形成された配線導体とが、半導体チップを搭載する領域に少なくとも１本以上形成されたファン−インタイプの半導体パッケージに対して、半導体チップと半導体搭載用基板の空隙部分にフィルム状接着剤を効果的に充填することが可能となる。それゆえ、本発明は、優れた耐リフロー性および温度サイクル性を得ることができる。
本出願に開示の内容は、２０００年９月２７日に出願された日本国出願　特許出願番号２０００−２９４３４７に包含された発明に関するものであって、この日本国出願を全体的に本明細書に組み込む。
発明の詳細な説明
可とう性の絶縁基材には、上記したように透湿度が高いものを用いる。絶縁基材の透湿度としては、好ましくは、１（ｇ／ｍ^２・２４ｈ）以上であり、さらに好ましくは、１０（ｇ／ｍ^２・２４ｈ）以上である。透湿度が１（ｇ／ｍ^２・２４ｈ）未満では、リフロー時の熱によってパッケージ内の水分が蒸発したときに、蒸気が外部に逃げにくい。そのため、その圧力でパッケージにクラック発生するおそれがある。なお、絶縁基材の入手が容易であることから、７００（ｇ／ｍ^２・２４ｈ）以下が一般に用いられる。
透湿度は、可とう性の絶縁基材の材質、厚み、構造によって変化するため、これらを変化させることにより必要に応じた透湿度を得ることができる。
可とう性の絶縁基材の材質としては、以下の例には限定されないが、例えば、イミド基、アミド基、フェノール基、フェニレン基、エステル基、エーテル基、サルホン基、カーボネート基、カルボニル基またはシリコーン結合を少なくとも１つ以上含む樹脂、液晶ポリマ、含フッ素樹脂、およびエポキシ樹脂のいずれかを含むことができる。
具体的には、以下の例には限定されないが、イミド基を少なくとも１つ以上含む樹脂としては、ポリイミドやポリアミドイミドがあり、アミド基を少なくとも１つ以上含む樹脂としては、ポリアミドやアラミドがあり、フェニレン基を少なくとも１つ以上含む樹脂としては、ポリフェニレンサルファイドがあり、エステル基を少なくとも１つ以上含む樹脂としては、ポリエチレンナフタレートやポリアリレートがあり、エーテル基を少なくとも１つ以上含む樹脂としては、ポリエーテルエーテルケトンやポリエーテルイミドがあり、サルホン基を少なくとも１つ以上含む樹脂としては、ポリサルホンやポリエーテルサルホンがあり、カーボネート基を少なくとも１つ以上含む樹脂としては、ポリカーボネートがあり、シリコーン結合を少なくとも１つ以上含む樹脂としては、シロキサン変性ポリアミドイミドが挙げられる。
可とう性の絶縁基材の厚みについては、厚みを薄くすることによって透湿性を上げることができる。例えば、透湿率が７．５×１０^−５（ｇ・ｍ／ｍ^２・２４ｈ）のポリイミドを用いた場合に、厚みが７５μｍ以下であれば、透湿度が１（ｇ／ｍ^２・２４ｈ）以上となり好ましい。ただし、基材の熱膨張率やその厚みにおける強度を考慮して、厚みを適宜選択する。
可とう性の絶縁基材の構造については、透湿率の比較的低い基材、例えば、アラミド、を多孔質状にすることによっても透湿度を高めることができる。このような多孔質状のフィルムの作製方法は特に制限するものではなく、相転換法、延伸法、溶融法および燒結法など公知の分離膜の製造法を用いることができる。また、繊維状の樹脂を漉いた不織布および織った織布を、多孔質状フィルムとして利用することも可能である。このように多孔質状にすることによって透湿度を５００（ｇ／ｍ^２・２４ｈ）程度まで高めることが可能である。
また、可とう性の絶縁基材は、材質、構造および厚みの異なる複数の層から構成されていてもよい。絶縁基材トータルの透湿度としては、前記の通り、好ましくは、１（ｇ／ｍ^２・２４ｈ）以上、さらに好ましくは、１０（ｇ／ｍ^２・２４ｈ）以上である。なお、透湿度は高ければ高い程よいが、入手容易性の観点からトータルで７００（ｇ／ｍ^２・２４ｈ）以下が一般的である。
可とう性の絶縁基材は、吸水性の低いものであることが好ましい。具体的には、ＪＩＳ　Ｋ７２０９による吸水率が０．５ｗｔ％未満であることが好ましい。吸水率が０．５ｗｔ％を超えると透過した水分が基材中に残り、リフロー時の熱によって一瞬に蒸発してその圧力でパッケージにクラックを発生するおそれがある。
これらの樹脂を可とう性を有する絶縁基材とするには、絶縁樹脂ワニスを、支持フィルムや支持金属に対して、キスコータ、ロールコータまたはコンマコータなどを用いて塗布する。次に、これらを、１２０℃〜３５０℃で２０〜１８０分間程度加熱し、完全に硬化させて形成する方法がある。加熱は、使用する樹脂によって、それぞれ適切な条件で行うことが好ましい。
（半導体搭載用基板の製造）
半導体搭載用基板を製造するには、このような高透湿性である可とう性の絶縁基材層と金属層とを有する積層材のうち、不要な箇所の金属層をエッチング除去して配線導体を形成する方法によって行うことができる。この他にも、高透湿性である可とう性の絶縁基材の必要な箇所にのみ、無電解めっきにより配線導体を形成する方法によって行うことができる。
（接着材による貼り合わせ）
高透湿性である可とう性の絶縁基材層と金属層とを備える積層材を製造するために、絶縁基材に金属箔を貼り合わせることができる。この場合には、基材と金属箔とを接着剤で貼り合わせる方法や、半硬化した基材を直接金属箔と貼り合わせる方法がある。
接着剤を使用する場合は、透湿性の高いものを用いるのが好ましい。具体的には、絶縁基材と接着剤とのトータルでの透湿度が１（ｇ／ｍ^２・２４ｈ）以上であることが好ましく、さらに好ましくは１０（ｇ／ｍ^２・２４ｈ）以上である。
接着剤の中に、可とう性を有する絶縁基材に含まれる樹脂と同様の樹脂を、含ませることができる。
これらの樹脂としては、以下の例には限定されないが、前記と同様に、例えば、イミド基、アミド基、フェノール基、フェニレン基、エステル基、エーテル基、サルホン基、カーボネート基、カルボニル基またはシリコーン結合を少なくとも１つ以上含む樹脂、または、液晶ポリマ、含フッ素樹脂またはエポキシ樹脂が挙げられる。これらの中でも、ポリイミド系接着剤は、耐熱性が高く好ましい。
具体的に接着剤として、例えば、厚み５〜１５μｍのポリイミド系接着剤であるＮ４（日立化成工業株式会社製、商品名）が挙げられる。この接着剤は、透湿度が１５０〜６００（ｇ／ｍ^２・２４ｈ）であるため、本発明の透湿度に適合する。また、この接着剤は、耐熱性が高い等の配線板としての他の特性も備えているので、好ましい。
さらに、接着剤は、吸水性が低いことが好ましい。具体的には、ＪＩＳ　Ｋ７２０９による吸水率が、０．５ｗｔ％未満であることが好ましい。吸水率が０．５ｗｔ％を超えると、透過した水分が基材中に残るおそれがある。残留した水が、リフロー時の熱によって一瞬のうちに蒸発すると、この時の圧力でパッケージにクラックが発生するおそれがある。
また、接着剤の特性としては、接着力、特に熱衝撃下での接着力が重要である。具体的には、接着力が３００（Ｎ／ｍ）以下であると、配線導体を接着する力が弱く、実用的でない傾向がある。
接着剤とするには、上記の樹脂をワニスとし、これを、支持フィルム、支持金属または被接着体に対して、キスコータ、ロールコータまたはコンマコータなどを用いて塗布し、５０〜２００℃で１０〜１００分間、加熱および乾燥し、半硬化状態の接着フィルムを形成する方法がある。加熱条件は、使用する樹脂によって、適宜選択して適切に行う。
配線導体を形成するために、絶縁基材上の接着剤に、金属箔を貼り合わせた後、金属箔の不要な箇所をエッチング除去する。金属箔の厚みは５〜５０μｍの範囲であることが好ましい。金属箔の厚みが５μｍ未満の場合は、貼り合わせることが困難な傾向にある。また、金属箔の厚みが５０μｍを超えると、回路をエッチング形成する時に微細な形状に形成することが困難になるおそれがある。
金属箔の種類としては、限定はされないが、銅箔を用いるのが一般的である。
金属箔と可とう性の絶縁基材を張り合わせるのに、可とう性の絶縁基材の少なくとも一方の面に接着剤を塗布した後、加熱および乾燥して半硬化状にする工程を有することが好ましい。もしくは、可とう性の絶縁基材の少なくとも一方の面に、予め半硬化フィルム状に形成された接着剤を加熱および加圧接着する工程を有することが好ましい。これらの工程によると、前述の銅箔を貼り合わせるのに、半硬化状の接着剤の上に銅箔を重ねて、加熱・加圧して積層一体化することにより、貼り合わせを効率的に行うことができる。
可とう性の絶縁基材の他方の面、すなわち、外層側にも接着剤を形成することができる。可とう性の絶縁基材の両面に接着剤を用いることによって、熱膨張や加工による寸法変化を表裏で調整でき、基板のそりを少なくできる。
この外層側に形成する接着剤も、前述と同様に、透湿性の高い接着剤を用いることが好ましい。可とう性絶縁基材と接着剤とのトータルの透湿度が１（ｇ／ｍ^２・２４ｈ）以上であることが好ましく、さらに１０（ｇ／ｍ^２・２４ｈ）以上であることがより好ましい。なお、透湿度は高ければ高い程よいが、入手容易性の観点から７００（ｇ／ｍ^２・２４ｈ）以下が一般的である。
可とう性の絶縁基材の両面に接着剤を塗布する場合には、同時に両方の面に接着剤を塗布するのではなく、一方の面に接着剤を塗布し、加熱および乾燥した後で、他面に接着剤を塗布し、加熱および乾燥する。配線導体を接着する側の接着剤を半硬化状にする工程を、後に有することが好ましい。これにより、外側の接着剤、すなわち、配線導体を接着しない側の接着剤は、２度の加熱および乾燥で完全に硬化することができる。そのため、その後の工程で、穴をあけてから金属箔を貼り合わせても、穴の縁の接着剤が穴の内部に崩れ込むことがなく、はんだボールなどの外部接続端子の配置させる際にじゃまにならない。さらに、基材の両面に同じ性質の接着剤を使用した場合は、基材がそりにくく、加工が容易となる。
（キャスティングによる金属層の形成）
金属箔に対して、高透湿度である可とう性の絶縁基材となる絶縁ワニスをキャスティングして製造することもできる。この場合、金属箔の表面が適切な粗さを持つように調整されていれば、接着剤を用いる必要がないので経済的である。
例えば、銅箔に、絶縁ワニスとしてポリイミドをキャスティングする場合、銅箔の表面粗さは、２〜１５μｍであることが好ましい。そのような粗さに調整するために一般に知られている酸化剤による表面処理をすることができる。具体的には、以下の例には限定されないが、例えば、亜塩素酸ナトリウム、過硫酸アルカリ、塩素酸カリウム、過塩素酸カリウム又はペルオキソ硫酸アルカリのアルカリ性水溶液等の酸化剤を含む処理液に、金属箔を浸漬するか又は金属箔にその処理液を吹き付ける。
（表面処理液の組成）
この銅の酸化処理液の組成は、例えば以下の通りである。
ＮａＣｌＯ_２：３０〜１５０ｇ／ｌ
Ｎａ_３ＰＯ_４・１２Ｈ_２Ｏ：１０〜６０ｇ／ｌ
ＮａＯＨ：５〜３０ｇ／ｌ
その処理条件は、液温が５５〜９５℃である。
酸化銅を形成するための銅表面の前処理として脱脂を行い、過硫酸アンモニウム水溶液又は塩化第二銅と塩酸とを含む水溶液等に接触させて銅表面を粗化することが好ましい。この様に酸化処理することによって、銅箔の表面に２〜１５μｍの粗化表面を形成することができる。この後に、酸化銅を還元剤で還元して、凹凸を残したまま粗化された表面を有する金属銅を得ることもできる。
還元剤として、例えば、水素化ホウ素アルカリが挙げられる。水素化ホウ素アルカリとしては、以下の例には限定されないが、例えば、水酸化ホウ素ナトリウムおよび水素化ホウ素カリウムが挙げられる。
還元剤の濃度は、酸化処理した銅表面の電位の変化する速度と、還元後の外観の均一性とに影響を及ぼす。還元剤の濃度は、好ましくは０．１ｇ／ｌ以上、より好ましくは０．２〜５ｇ／ｌである。
還元剤として水素化ホウ素アルカリを用いる場合は、自然分解し易い。これを抑制するために酢酸鉛、塩化鉛、硫酸鉛又はチオグリコール酸を添加するか、もしくは、ｐＨを１０〜１３．５に維持することが好ましい。
酸化処理した銅表面と水素化ホウ素アルカリとの接触時間は極めて重要である。両者を接触させると、酸化銅が還元され始め、酸化処理した銅表面の電位が負の方へ変化していく。電位が−１０００ｍＶ以下になる程度、長時間接触させると、外観的に不均一を発生し、接着強度が大きくならないことがある。このような問題の発生しない電位の範囲は、−１０００ｍＶ以上、−４００ｍＶ以下である。実際には、常に電位の監視をする必要はなく、水素化ホウ素アルカリを含む水溶液の組成と温度によって、望ましい接触時間が決定できる。例えば、水素化ホウ素ナトリウムの濃度；１ｇ／ｌ、ｐＨ；１２．５、温度；４０℃の場合、望ましい接触時間は３〜１８０秒である。
さらに、ホルムアルデヒドと接触させて金属銅に還元する処理を完成することができる。ホルムアルデヒドとして３６％ホルマリンを使用した場合、ホルムアルデヒド水溶液の濃度は、０．５ｍｌ／ｌ以上、２〜１５ｍｌ／ｌが好ましい範囲である。このとき、ホルムアルデヒド水溶液の濃度が０．５ｍｌ／ｌ未満の場合は、十分に金属銅を還元できないおそれがある。
ホルムアルデヒドの水溶液のｐＨは、好ましくは９以上、より好ましくは１０．５以上である。このｐＨを調整するには、水酸化アルカリ等を用いる。この水溶液のｐＨが９未満の場合は、ホルマリンの還元力が低下する傾向にある。
ホルムアルデヒドの水溶液に、塩類を添加してもよい。塩類としては、例えば、Ｎａ_２ＳＯ_４、Ｋ_２ＳＯ_４、ＨＣＯＯＮａおよびＮａＣｌ等の溶解度の高いものが挙げられる。これらの塩は、単独で用いても組み合わせて用いてもよい。
塩類の添加量は、上記還元剤またはその塩と合わせて、好ましくは０．０１モル／ｌ以上、より好ましくは０．１モル／ｌ以上である。０．０１モル／ｌ以下の場合は、ホルマリンの還元力が低下する傾向にある。
このホルムアルデヒドと還元剤またはその塩を含む水溶液を酸化処理した後、水素化ホウ素アルカリによる還元処理をした銅表面を接触させると、初期の銅の電位は−１０００ｍＶ〜−４００ｍＶの範囲にあり、接触を継続すると金属銅の電位である−１０００ｍＶ以下に変化する。この接触時間は、少なくとも金属銅の電位に変化するまでである。
このようにして表面を粗化した銅箔に、樹脂ワニスをキャスティングする。例えば、銅箔の上にポリイミド層を形成する場合、まず、ポリイミド前駆体を有機溶媒に溶解してワニスを調整し、このワニスを銅箔にキャスティングする。次に、これに加熱処理を行いイミド化し、ポリイミド層を形成することができる。
加熱処理してイミド化させる時の温度は、１００〜４００℃の範囲内で、材料に応じた温度を適宜選択する。
ポリイミドを溶媒に溶解する場合には、まず、ポリイミド前駆体をイミド化し、得られたポリイミドを有機溶媒に溶解してワニスを調整する。次に、得られたワニスを銅箔にキャスティングしてもよい。このイミド化の温度は、１００℃〜３５０℃が好ましい。その後、キャスティングした後に加熱処理し、溶媒を揮発させて銅箔上にポリイミド層を形成させる。この加熱処理の温度は、８０〜１５０℃程度であるが、溶媒に応じた温度を適宜選択することが好ましい。
ポリイミド前駆体を得るためには、ピロメリット酸などのテトラカルボン酸誘導体またはこれらの二無水物と、ヘキサメチレンジアミンなどのジアミンとを反応および重合させる。テトラカルボン酸誘導体としては、テトラカルボン酸二無水物を用いるのが一般的である。この場合の、テトラカルボン酸二無水物とジアミンのモル数比は０．８から１．２であることが好ましい。通常の重縮合反応と同様に、このモル比が１に近いほど生成する重合体の重合度は大きくなる。
ポリイミドワニスを構成する溶媒は、ポリイミドやポリイミド前駆体を溶解するものであれば、特に限定されない。これらの溶媒として、例えば、乳酸エチルエステルなどの乳酸誘導体、Ｎ−メチルピロリドンおよびＮ，Ｎ−ジメチルアセトアミドなどが挙げられる。
最終的に形成されたポリイミド塗膜と銅箔との密着性を向上させる目的で、ポリイミドワニスの成分の１つとして、カップリング剤などの添加剤を加えることも可能である。
ポリイミドワニスのキャスティング方法は、特に限定させるものではないが、スピンコート、ロールコート、オフセット印刷、グラビア印刷などが一般的である。
ポリイミド層を形成させるための加熱処理温度は、ポリイミドワニスがポリイミド前駆体溶液である場合は、ポリイミド前駆体をポリイミドに転化させるための温度が必要である。具体的には、１００℃から３５０℃の任意の温度を選択できる。また、ポリイミドワニスがポリイミド溶液である場合の加熱処理温度は、溶媒が蒸発する温度であればよいため、通常は８０℃〜２５０℃で充分である。
キャスティングの条件は、使用する樹脂ワニスによって異なるが、反り等が発生しないような条件を選択する必要がある。
（蒸着またはめっきによる金属層の形成）
高透湿性である可とう性の絶縁基材に、蒸着またはめっきによって金属層を形成してもよい。
例えば、ポリイミド樹脂フィルムに銅を蒸着する場合には、まず、接着金属となるニッケルやクロムを５〜１００ｎｍ蒸着し、その上に銅を１０〜６００ｎｍ蒸着する。さらに、銅を電気めっきすることによって、総厚み５〜５０μｍの銅層を形成することができる。また、高透湿性である可とう性の絶縁基材に銅を０．５〜３μｍ無電解めっきし、さらに銅を電気めっきすることによって、総厚み５〜５０μｍの銅層を形成することもできる。
（エッチングによる配線導体の形成）
このようにして作製した積層材の、金属層の配線導体となる箇所にエッチングレジストを形成し、エッチングレジストから露出した箇所に、化学エッチング液をスプレー噴霧して、不要な金属箔をエッチング除去し、配線導体を形成することができる。
金属箔として銅箔を用いる場合は、エッチングレジストは、通常のプリント配線板に用いられるエッチングレジスト材料を用いることができる。配線導体を形成するためには、まず、レジストインクを銅箔の上にシルクスクリーン印刷するか、または、エッチングレジスト用感光性ドライフィルムを銅箔の上にラミネートする。次に、その上に配線導体の形状に光を透過するフォトマスクを重ね、紫外線を露光する。その次に、露光しなかった箇所を現像液で除去して形成する。
化学エッチング液としては、通常のプリント配線板に用いる化学エッチング液であればよい。具体的には、以下の例には限定されないが、例えば、塩化第二銅と塩酸の溶液、塩化第二鉄溶液、硫酸と過酸化水素の溶液および過硫酸アンモニウム溶液を挙げることができる。
（めっきによる配線導体の形成）
配線導体は、前記したように、前記の高透湿性である可とう性の絶縁基材の必要な箇所にのみ無電解めっきを行うことで形成することができる。通常の無電解めっきの技術を、配線導体の形成に用いることができる。
配線導体の形成は、例えば、まず、可とう性の絶縁基材に無電解用めっき用触媒を付着させ、めっきが行われない表面部分にめっきレジストを形成する。次に、これを無電解めっき液に浸漬し、めっきレジストに覆われていない箇所にのみ無電解めっきを行う。その次に、必要があればめっきレジストを除去して半導体搭載用基板とする。
このときの無電解めっき用触媒として、通常は、パラジウムを用いることが多い。可とう性の絶縁基材に無電解用めっき用触媒を付着させるには、パラジウムを錯体の状態で水溶液に含ませ、これに可とう性の絶縁基材を浸漬して表面にパラジウム錯体を付着させ、そのまま還元剤を用いて金属パラジウムに還元することによって可とう性の絶縁基材表面に、めっきを開始するための核を形成することができる。通常は、このような操作をするために、被めっき物をアルコールや酸で洗浄して、表面に付着した人体の指からの脂肪分や加工機械からの油分を除去し、可とう性の絶縁基材表面にめっき用触媒を付着させやすくするクリーナーコンディショナー工程、可とう性の絶縁基材表面に金属パラジウムを付着させる増感工程、めっき金属の密着力を高めあるいはめっきを促進する密着促進工程、めっき金属を析出させる無電解めっき工程、および必要な場合には中和などの後処理工程を行う。
前記した方法で形成した配線導体表面の必要な部分に、ニッケル、金めっきを順次施すことができる。これらのめっきが施されるのは、一般的には、半導体チップと電気的に接続される１次接続端子（ワイヤボンド端子等）と、マザーボードと電気的に接続される２次接続端子（はんだボール等が搭載される外部接続端子）である。このめっきは、無電解めっき、または電解めっきのどちらを用いてもよい。また、必要に応じてパラジウムを併用してもよい。
（貫通穴）
可とう性の絶縁基材には、その配線導体の裏面に達する貫通穴を設けることができる。貫通穴は、パッケージ内部の配線導体と、はんだボールのような接続導体であって、他のプリント配線板の接続ランドとの電気的な接続を行うための接続端子とを、電気的に接続するために設けられたものである。
貫通穴を設ける方法としては、パンチやドリルなどの機械加工、レーザ加工、薬液による化学エッチング加工およびプラズマを用いたドライエッチング法などがある。
レーザー加工、化学エッチング加工およびドライエッチング法を用いた場合は、貫通穴はテーパーがつく。そのため、絶縁基材として高透湿性のものを用いた場合には、外部接続端子との間に隙間を作ることが可能になり、貫通穴からの水蒸気放出性がさらによくなり、より好ましい。
接続端子を設けるための貫通穴をあける工程と、金属箔を重ね積層一体化する工程とは、必要に応じてどちらを先に行ってもよい。
また、貫通穴の金属箔が露出した部分には、金属めっきや導電性ペーストなどの導電性物質を充填させることもできる。これは、パッケージを組み立てる際に、はんだボールを搭載させやすいことや、外部接続端子の接続信頼性を向上させるなどの効果がある。さらに、必要に応じて導電性物質を貫通穴の外にまで形成し、導電性物質を直接外部接続端子として用いることもできる。
金属箔を重ね積層一体化するときの加熱・加圧の条件は、用いる接着剤の種類によっても適宜選択する。
例えば、好ましいポリイミド系の接着剤を用いるときには、加熱温度を１２０〜２８０℃、圧力を０．５〜５ＭＰａ、加熱・加圧時間を２０〜１８０分くらいとするのが好ましい。この場合に、加熱温度が１２０℃未満では硬化速度が極端に遅くなるおそれがある。また、加熱時間を１８０分以上にしても完全に硬化しない場合がある。さらに、圧力が０．５ＭＰａ未満では、接着剤と金属箔の密着が不足し、気泡が残り、接着しない箇所が発生するおそれがある。さらに、加熱および加圧の時間が２０分未満では硬化が不足し、未硬化の部分があると、後の工程での加熱により配線導体との位置精度が低下し、またはリフローなどの加熱により変形するおそれがある。加熱温度が２８０℃を超えると、金属箔の酸化が激しくなる場合があり、後の工程で酸化物を除去するなどの手間がかかることがある。圧力が５ＭＰａを超える場合、または加熱および加圧の時間が１８０分を超える場合は特性に大きく影響することはない。しかしながら、生産にかかるコストが大きくなり、生産効率が低下するおそれがある。また、接着剤によってはラミネートによって積層することもできるが、効率的で好ましい。
このようにして、高透湿性であって可とう性の絶縁基材と配線導体とを備える半導体搭載用基板と、配線導体の裏面に達する貫通穴を有する半導体搭載用基板と、その貫通穴内に導電性物質を充填した半導体搭載用基板と、その貫通穴内に充填した導電性物質が貫通穴の外にまで延長され、すなわち、突出して接続用導体を形成している半導体搭載用基板と、配線導体の必要な部分に金めっきを施した半導体搭載用基板とを作製することができる。
（半導体チップ搭載）
このように作製された半導体搭載用基板の配線導体の上に、半導体チップを搭載することができる。
半導体チップと配線導体との接着剤には、ダイボンディング用接着剤を用いる。ダイボンディング用接着剤は、特にどんなものを用いてもよいが、絶縁性で接着力の強いものであることが好ましい。この様な接着剤としては、以下の例には限定されないが、例えば、ＤＦ−１００（日立化成工業株式会社製、商品名）等のダイボンディングフィルムが好ましい。
また、ダイボンディング用接着剤も、高透湿性であることが好ましい。この様な接着剤の透湿度は、１（ｇ／ｍ^２・２４ｈ）以上が好ましく、さらに好ましくは１０（ｇ／ｍ^２・２４ｈ）以上である。なお、透湿度は高ければ高い程よいが、入手困難性の観点から２０００（ｇ／ｍ^２・２４ｈ）以下が一般的に用いられる。
この半導体チップと金めっきを施した配線導体との電気的な接続は、ボンディングワイヤで行うことができる。この場合は、半導体チップの固定に前述のダイボンディング用接着剤を用いることができる。
ボンディングワイヤとしては、金線を用いるのが一般的である。また、異方導電性フィルム、またはチップまたは配線導体上に設けたバンプを用いて、配線導体に対向するように半導体チップを重ねて、加熱および加圧することにより搭載することもできる。
フィルム状接着剤が半硬化の状態で樹脂封止を行う工程を有する場合における半硬化の程度については、フィルム状接着剤としてダイボンディングフィルムまたは異方導電性フィルムを用いる場合は、樹脂封止時にこれらが流動して配線導体と半導体チップの空隙部分のほぼ全域を埋める程度であればよい。半導体チップに貼り付け時または半導体チップ搭載時に、多少硬化が進んでもよい。実際の硬化状態はものによって異なるので、実験によって適当な条件を求めて使用すればよい。
フィルム状接着剤は、半導体搭載用基板にフィルム状接着剤を仮固定した後、半導体チップをさらにフィルム状接着剤に搭載してもよい。
フィルム状接着剤としてダイボンディングフィルムまたは異方導電性フィルムを用いる場合であって、これらが半導体チップの少なくとも１辺以上からはみ出るように実装する場合には、これらの端部の辺が半導体チップ端部の辺から少なくとも５μｍ以上はみ出ることが好ましい。また、半導体チップの全辺ではみ出るように実装することがより好ましい。
（半導体パッケージ）
半導体チップは、封止樹脂によって封止されていることが耐湿性の点で好ましい。
このような封止樹脂としては、以下の例には限定されないが、例えば、熱硬化性樹脂である、フェノール樹脂、メラミン樹脂、エポキシ樹脂およびポリエステル樹脂を挙げることができる。
封止方法としては、例えば、半導体チップを包み込むように樹脂ワニスで固めるポッティング、およびコンパウンドによるトランスファモールドなどが挙げられる。
半導体チップを配線導体と対向するように搭載したフリップチップ実装の場合は、チップと半導体搭載用基板の間にアンダーフィル材などを用いて封止することもできる。また、封止樹脂に熱硬化性樹脂を用いた場合は、トランスファモールド後またはポッティング後に、樹脂を完全硬化させるための熱処理を行うのが一般的である。
熱処理条件は使用する封止樹脂により異なるが、１４０〜２００℃で３〜６時間程度である。
フィルム状接着剤を半硬化状態で封止した場合は、封止樹脂とフィルム状接着剤を同時に完全硬化することも可能であり、効率的である。
半導体搭載用基板の配線導体裏面に設けられた貫通穴は、外部接続端子として使用でき、はんだボール等を搭載できる。使用するはんだボールは、鉛・錫の共晶はんだが一般的である。それ以外にも、接続信頼性を向上させるために、銀、アンチモン等を添加した高強度はんだや、環境対応として、錫・銀系、錫・ビスマス系などの脱鉛はんだを使用することもできる。脱鉛はんだを使用した場合は、リフロー温度を従来と比較して２０℃程度高温にする必要があり、リフロー時のパッケージクラックは、より一層発生しやすくなる傾向にある。
このようにして、前述の製造方法で作製された半導体搭載用基板に半導体チップを搭載した半導体パッケージと、配線導体と半導体チップとを電気的に接続した半導体パッケージと、半導体チップの搭載にダイボンディング用接着剤を用いた半導体パッケージと、半導体チップを封止樹脂で封止した半導体パッケージと貫通穴にはんだボールを搭載した半導体パッケージとを製造することができる。
実施例
以下、本発明の具体的実施例及び比較例を説明する。
なお、可とう性の絶縁基材１と接着剤２のトータル透湿度測定用サンプルの作製方法は、まず、基材１に接着剤２を所望の厚さとなるように塗布し、次に銅箔を重ねた、さらに、温度１２０〜２８０℃、圧力０．５〜５ＭＰａ、時間２０〜１８０分の範囲から適当な条件を接着剤によって適宜選択して加熱加圧した。その後、エッチングによって銅箔を除去して、測定に供した。
実施例１
基材１として、厚み５０μｍのポリアミドイミドフィルムを用いた。
図１（ａ）に示すように、基材１の一方の面に、接着剤２であるポリイミド系接着剤を１０μｍの厚みに塗布し、２００℃で１０分間、加熱および乾燥して、半硬化状にした。次に、図１（ｂ）に示すように、接続端子３となる箇所に（図１（ｈ）参照）ドリルを用いて直径０．４ｍｍの貫通穴４をあけた。次に、図１（ｃ）に示すように厚み１８μｍの銅箔５を重ね、２５０℃で、２ＭＰａの条件で加熱・加圧して、６０分間保持することで積層一体化した。更に、図１（ｄ）に示すように、不要な銅箔の箇所をエッチング除去して配線導体６を形成し、配線導体表面に無電解のニッケル、金めっきを施した。
基材１と接着剤２のトータルの透湿度は、４０±０．５℃、９０±２％ＲＨで５０（ｇ／ｍ^２・２４ｈ）であった。
次に、配線導体６の上に、図１（ｅ）に示すような、半導体チップ７の裏面にダイボンディングフィルム８を貼ったものを、図１（ｆ）に示すように接着固定した。使用したダイボンディングフィルムの透湿度は、４０±０．５℃、９０±２％ＲＨで１５０（ｇ／ｍ^２・２４ｈ）であった。
次に、図１（ｇ）に示すように、ワイヤボンダーＵＴＣ２３０（株式会社新川製、商品名）により、半導体チップ上の端子と半導体搭載用基板の配線導体６とを、直径２５μｍの金ワイヤ９でワイヤボンドして接続した。さらに、図１（ｈ）に示すように、半導体チップ７を封止樹脂１０であるＣＥＬ９２００（日立化成工業株式会社製、商品名）を用いて、１８０℃、圧力１０ＭＰａ、９０ｓの条件下にてトランスファモールドして封止した。最後に、接続端子３に鉛・錫の共晶はんだボールの一部を溶融して配線導体６に融着した。
このようにして作製した半導体パッケージを、吸湿処理を行った後、到達温度２４０℃、長さ２ｍのリフロー炉に０．５ｍ／分の条件で流し、サンプル数２２をリフローし、クラックの発生を調べた。その結果を表１に示す。
実施例２
基材１として厚み５０μｍのポリサルホンフィルムを用いた以外は、実施例１と同様にして、半導体パッケージを作製し試験を行った。その結果を表１に示す。
なお、基材１と接着剤２のトータルの透湿度は、４０±０．５℃、９０±２％ＲＨで１００（ｇ／ｍ^２・２４ｈ）であった。
実施例３
接着剤２にエポキシ系接着剤を用いた以外は、実施例１と同様にして、半導体パッケージを作製し試験を行った。その結果を表１に示す。
なお、接着剤２と可とう性絶縁基材１のトータルの透湿度は、４０±０．５℃、９０±２％ＲＨで１０（ｇ／ｍ^２・２４ｈ）であった。
実施例４
図２（ａ）に示すように、厚み１８μｍの銅箔５に、可とう性の絶縁基材１としてポリイミドの絶縁ワニスを厚み５０μｍになるようにキャスティングし、２００℃、１２０分の条件で加熱および乾燥して、銅箔とポリイミドの積層材を作製した。次に、絶縁基材１の接続端子となる箇所をレーザによって穴あけし、図２（ｂ）に示すような銅箔の裏面に達する直径０．４ｍｍの貫通穴４を形成した。更に図２（ｃ）に示すように、銅箔の不要な箇所をエッチング除去して配線導体６を形成した。更に配線導体６表面に無電解のニッケル、金めっきを施した。
この可とう性の絶縁基材１の透湿度は４０±０．５℃、９０±２％ＲＨで２５（ｇ／ｍ^２・２４ｈ）であった。
次に、導体６の上に、実施例１と同様に、図２（ｄ）に示すような半導体チップ７の裏面にダイボンディングフィルム８を貼ったものを、図２（ｅ）に示すように搭載した。さらに、半導体チップ７と配線導体６とを、金ワイヤ９で図２（ｆ）に示すようにワイヤボンドして接続した。次に、半導体チップを封止樹脂１０で図２（ｇ）のように、１８０℃、圧力１０ＭＰａ、９０ｓの条件下にてトランスファモールドして封止し、最後に接続端子３に鉛・錫共晶はんだボールの一部を溶融して配線導体６に融着した。
このようにして作製した半導体パッケージを、実施例１と同様にして試験を行った。その結果を表１に示す。
実施例５
基材１として、厚み５０μｍのポリエーテルエーテルケトンを用いた。図３（ａ）に示すように、基材１の一方の面に、接着金属１２としてニッケルを１０ｎｍ蒸着し、その上に銅を２００ｎｍ蒸着した。この銅の上に更に銅を電気めっきし、図３（ｂ）のように総厚み１８μｍの銅箔５を形成した。絶縁基材１の接続端子となる箇所をレーザによって穴あけし、直径０．４ｍｍの銅箔５の裏面に達する貫通穴４を図３（ｃ）に示すように形成した。次に、銅箔５の不要な箇所をエッチング除去して配線導体６を図３（ｄ）に示すように形成した。更に配線導体６表面に無電解のニッケルおよび金めっきを施した。
この絶縁基材の透湿度は、４０±０．５℃、９０±２％ＲＨで１０（ｇ／ｍ^２・２４ｈ）であった。
次に、導体６の上に、実施例１と同様に図３（ｅ）に示すような裏面にダイボンディングフィルム８を貼った半導体チップ７を、図３（ｆ）に示すように接着固定した。次に、半導体チップ７と配線導体６とを、金ワイヤ９を用いて図３（ｇ）に示すようにワイヤボンドして接続した。次に、半導体チップ７を封止樹脂１０によって、１８０℃、圧力１０ＭＰａ、９０ｓの条件下にてトランスファモールドして図３（ｈ）のように封止し、最後に接続端子３に鉛・錫共晶はんだボールの一部を溶融して、配線導体６に融着した。
このようにして作製した半導体パッケージを、実施例１と同様にして試験を行った。その結果を表１に示す。
実施例６
図２（ａ）に示すように、厚み１８μｍの銅箔５に、基材１となるポリアミドイミドの絶縁ワニスを、厚み５０μｍになるようにキャスティングし、２００℃、１２０分の条件で加熱および乾燥して銅箔とポリアミドイミドの積層材を作製した。次に、絶縁基材１の接続端子となる箇所を、レーザによって穴あけし、図２（ｂ）に示すように、直径０．４ｍｍの銅箔の裏面に達する貫通穴４を形成した。更に図２（ｃ）に示すように、銅箔の不要な箇所をエッチング除去して配線導体６を形成した。更に配線導体６表面に無電解のニッケル、金めっきを施した。
この可とう性の絶縁基材１の透湿度は、４０±０．５℃、９０±２％ＲＨで２５（ｇ／ｍ^２・２４ｈ）であった。
次に、導体６の上に、図２（ｄ）に示すような半導体チップ７の裏面にダイボンディングフィルム８を貼ったものを、図２（ｅ）に示すように接着固定した。
２２のサンプルの中から、１つを抜き取って、超音波探査装置ＨＹＥ−ＦＯＣＵＳ（日立建機（株）製、製品名）を用いて、導体６間へのダイボンディングフィルム８の充填具合を観察した。その結果、未充填箇所が多く残っていた。使用したダイボンディングフィルムの透湿度は、４０±０．５℃、９０±２％ＲＨで１５０（ｇ／ｍ^２・２４ｈ）であった。
次に、図２（ｆ）に示すように、ワイヤボンダーＵＴＣ２３０（株式会社新川製、商品名）を用いて、半導体チップ上の端子と導体６とを、直径２５μｍの金ワイヤ９でワイヤボンドして接続した。さらに、図２（ｇ）に示すように、半導体チップ７を、封止樹脂１０であるＣＥＬ９２００（日立化成工業株式会社製、商品名）を用いて、１８０℃、圧力１０ＭＰａ、９０ｓの条件下にてトランスファモールドして封止した後、１８０℃／５時間の熱処理を行い、封止樹脂とダイボンディングフィルムを完全硬化させた。最後に、接続端子３に鉛・錫の共晶はんだボールの一部を溶融して配線導体６に融着した。
このようにして作製した半導体パッケージを、実施例１と同様にしてリフロー試験を行った。その結果を表１に示す。
また、作製した半導体パッケージ２２個を、−６５℃／１５０℃　各３０分の条件で温度サイクル試験１０００サイクルを行った。結果を表２に示す。
なお、評価後のパッケージサンプルを前述の超音波探査装置を用いて観察した。その結果は、半導体搭載用基板の配線導体６間はダイボンディングフィルム８によってほぼ完全に充填されていた。
実施例７
基材１として、厚み５０μｍのアラミドを用いた。図４（ａ）に示すように、基材１の一方の面に、接着剤２であるポリイミド系接着剤を１０μｍの厚みに塗布し、２００℃で１０分間、加熱・乾燥して、半硬化状にした。次に、図４（ｂ）に示すように、接続端子３となる箇所に（図４（３）参照）、ドリルを用いて直径０．４ｍｍの貫通穴４をあけた。次に、図４（ｃ）に示すように、厚み１８μｍの銅箔５を重ね、２５０℃で、２ＭＰａの条件で加熱・加圧して、６０分間保持することで積層一体化した後、貫通穴４に電解銅めっきを行った。更に、図４（ｄ）に示すように、不要な銅箔の箇所をエッチング除去して配線導体６を形成した後、配線導体表面に無電解のニッケル、金めっきを施した。
この可とう性の絶縁基材１と接着剤２のトータルの透湿度は、４０±０．５℃、９０±２％ＲＨで０．３（ｇ／ｍ^２・２４ｈ）であった。
導体６の上に、１０ｍｍ角の半導体チップ７の裏面に１１ｍｍ角のダイボンディングフィルム８を図４（ｅ）に示すようにダイボンディングフィルム８が半導体チップ７の全辺から５μｍ以上はみ出るように貼ったものを、図４（ｆ）に示すように、接着固定した。サンプルを１つ抜き取って、超音波探査装置ＨＹＥ−ＦＯＣＵＳ（日立建機（株）製、製品名）を用いて半導体搭載用基板の配線導体６間へのダイボンディングフィルム８の充填具合を観察した結果、未充填箇所が多く残っていた。使用したダイボンディングフィルム８の透湿度は、１５０（ｇ／ｍ^２・２４ｈ）であった。次に、図４（ｇ）に示すように、ワイヤボンダーＵＴＣ２３０（株式会社新川製、商品名）で、半導体チップ上の端子と半導体搭載用基板の配線導体６とを、直径２５μｍの金ワイヤ９でワイヤボンドして接続し、さらに図５（ｈ）に示すように、半導体チップ７を封止樹脂１０であるＣＥＬ９２００（日立化成工業株式会社製、商品名）を用いて、１８０℃、圧力１０ＭＰａ、９０ｓの条件下にてトランスファモールドして封止した後、１８０℃／５時間の熱処理を行い、封止樹脂とダイボンディングフィルムを完全硬化させた。最後に、銅めっき１３に鉛・錫の共晶はんだボールの一部を溶融して融着した。
このようにして作製した半導体パッケージを、実施例１と同様にしてリフロー試験を行った。結果を表１に示す。
さらに、作製した半導体パッケージを実施例６と同様にして温度サイクル試験を行った。結果を表２に示す。
また、評価後のパッケージサンプルを前述の超音波探査装置を用いて観察した結果、半導体搭載用基板の配線導体６間はダイボンディングフィルム８によってほぼ完全に充填されていた。
実施例８
可とう性の絶縁基材１として、厚み５０μｍのポリエーテルサルホンを用い、図５（ａ）に示すように、その一方の面に接着剤２であるポリイミド系接着剤を１０μｍの厚みに塗布し、２００℃で１０分間、加熱・乾燥して、半硬化状にした。次に、図５（ｂ）に示すように、接続端子３となる箇所に、ドリルを用いて直径０．４ｍｍの貫通穴４をあけ、図５（ｃ）に示すように、厚み１８μｍの銅箔５を重ね、２５０℃で、２ＭＰａの条件で加熱・加圧して、６０分間保持することで積層一体化し、貫通穴４に電解銅めっきを行った。更に、図５（ｄ）に示すように、不要な銅箔の箇所をエッチング除去して配線導体６を形成し、配線導体表面に無電解のニッケル、パラジウム、金めっきを施した。
この可とう性の絶縁基材１と接着剤２のトータルの透湿度は、４０±０．５℃、９０±２％ＲＨで１５０（ｇ／ｍ^２・２４ｈ）であった。
次に配線導体６の上に、１０ｍｍ角の半導体チップ７の裏面に１１ｍｍ角のダイボンディングフィルム８を、図５（ｅ）に示すようにダイボンディングフィルム８が半導体チップ７の全辺から５μｍ以上はみ出るように貼ったものを、図５（ｆ）に示すように接着固定した。これを、加熱処理（１８０℃／１時間）して硬化した。使用したダイボンディングフィルム８の透湿度は、１５０（ｇ／ｍ^２・２４ｈ）であった。
次に、図５（ｇ）に示すように、ワイヤボンダーＵＴＣ２３０（株式会社新川製、商品名）を用いて、半導体チップ上の端子と半導体搭載用基板の配線導体６とを、直径２５μｍの金ワイヤ９でワイヤボンドして接続した。さらに図５（ｈ）に示すように、半導体チップ７を封止樹脂１０であるＣＥＬ９２００（日立化成工工業株式会社製、商品名）を用いて、１８０℃、圧力１０ＭＰａ、９０ｓの条件下にてトランスファモールドして封止した後、１８０℃／５時間の熱処理を行い、封止樹脂を完全硬化させた。最後に、銅めっき１３に鉛・錫の共晶はんだボールの一部を溶融して融着した。
このようにして作製した半導体パッケージについて、実施例１と同様にしてリフロー試験を行った。結果を表１に示す。
さらに、作製した半導体パッケージを実施例６と同様にして温度サイクル試験を行った。結果を表２に示す。
実施例９
図６（ａ）に示すように、厚み１８μｍの銅箔５に、基材１となるポリイミドの絶縁ワニスを厚み５０μｍになるようにキャスティングし、２００℃、１２０分の条件で加熱・乾燥して銅箔とポリイミドの積層材を作製した。次に、接続端子となる箇所の絶縁基材１に、薬液による化学エッチング法によって、図６（ｂ）に示す様なテーパーのついた貫通穴４をあけた。貫通穴４の銅箔と接する側の直径は、０．４ｍｍであった。更に図６（ｃ）に示すように、銅箔の不要な箇所をエッチング除去して配線導体６を形成した。更に配線導体６表面に無電解のニッケル、金めっきを施した。
この可とう性の絶縁基材１の透湿度は、４０±０．５℃、９０±２％ＲＨで２５（ｇ／ｍ^２・２４ｈ）であった。
次に導体６の上に、１０ｍｍ角の半導体チップ７の裏面に、１１ｍｍ角のダイボンディングフィルム８を、図６（ｄ）に示すようにダイボンディングフィルム８が半導体チップ７の全辺から５μｍ以上はみ出るように貼った。それを、図６（ｅ）に示すように接着固定した。サンプルを１つ抜き取って、超音波探査装置ＨＹＥ−ＦＯＣＵＳ（日立建機（株）製、製品名）を用いて、半導体搭載用基板の配線導体６間へのダイボンディングフィルム８の充填具合を観察した。その結果は、未充填箇所が多く残っていた。使用したダイボンディングフィルム８の透湿度は、１５０（ｇ／ｍ^２・２４ｈ）であった。
次に、図６（ｆ）に示すように、ワイヤボンダーＵＴＣ２３０（株式会社新川製、商品名）を用いて、半導体チップ上の端子と半導体搭載用基板の配線導体６とを、直径２５μｍの金ワイヤ９でワイヤボンドして接続した。さらに図７（ｇ）に示すように、半導体チップ７を封止樹脂１０であるＣＥＬ９２００（日立化成工業株式会社製、商品名）を用いて、１８０℃、圧力１０ＭＰａ、９０ｓの条件下にてトランスファモールドして封止した。その後、１８０℃／５時間の熱処理を行い、封止樹脂とダイボンディングフィルムを完全硬化させた。最後に、接続端子３に鉛・錫の共晶はんだボールの一部を溶融して配線導体６に融着した。
このようにして作製した半導体パッケージを、実施例１と同様にしてリフロー試験を行った。結果を表１に示す。
さらに、作製した半導体パッケージを実施例６と同様にして温度サイクル試験を行った。結果を表２に示す。
また、評価後のパッケージサンプルを前述の超音波探査装置を用いて観察した。その結果、半導体搭載用基板の配線導体６間はほぼ完全に充填されていた。
比較例１
比較として、図６に示すように、ベントホール１１が形成された従来の半導体パッケージを用いて、実施例１と同じ試験を行った。結果を表１に示す。
なお、基材１と接着剤２のトータルでの透湿度は、４０±０．５℃、９０±２％ＲＨで０．５（ｇ／ｍ^２・２４ｈ）であった。
さらに、作製した半導体パッケージを実施例６と同様にして温度サイクル試験を行った。結果を表２に示す。
比較例２
基材１に、厚み５０μｍのアラミドを用い、１０ｍｍ角の半導体チップの裏面に９ｍｍ角のダイボンディングフィルムをチップからはみ出さないように接着固定した以外は、実施例１と同様にして、半導体基板を作製し、試験を行った。結果を表１に示す。
なお、基材１と接着剤２のトータルでの透湿度は、４０±０．５℃、９０±２％ＲＨで０．３（ｇ／ｍ^２・２４ｈ）であった。
さらに、作製した半導体パッケージを実施例６と同様にして温度サイクル試験を行った。結果を表２に示す。

産業上の利用可能性
以上に説明したとおり、本発明は、小型化、高密度化に優れ、かつ、パッケージクラックの防止及び温度サイクル性の向上等の信頼性に優れ、ベントホール数を低減または削除することができる半導体搭載用基板、半導体パッケージを製造するのに適している。
【図面の簡単な説明】
第１〜３図は、本発明の実施例を説明するための各工程における断面図である。
第２図は、本発明の第４並びに第６の実施例を説明するための各工程における断面図である。
第３図は、本発明の第５の実施例を説明するための各工程における断面図である。
第４図は、本発明の第７の実施例を説明するための各工程における断面図である。
第５図は、本発明の第８の実施例を説明するための各工程における断面図である。
第６図は、本発明の第９の実施例を説明するための各工程における断面図である。
第７図は、比較例で用いた、ベントホールを有する従来の半導体パッケージの断面図である。Technical field
The present invention relates to a semiconductor mounting substrate, a semiconductor package, and a method for manufacturing the same.
Background art
As the degree of integration of semiconductors increases, the number of input / output terminals increases. Therefore, a semiconductor package having a large number of input / output terminals is required. In general, there are two types of input / output terminals: a type in which the input / output terminals are arranged in a row around the package; and a type in which the input / output terminals are arranged in multiple rows not only around the package but also inside.
As the former, a QFP (Quad Flat Package) is typical. In order to increase the number of terminals, it is necessary to reduce the terminal pitch. In particular, in a region of 0.5 mm pitch or less, a high technology is required for connection with a wiring board.
In the latter array type, terminals can be arranged at a relatively large pitch. Therefore, it is suitable for increasing the number of pins. As a conventional array type, a PGA (Pin Grid Array) having connection pins is general. However, the connection with the wiring board is of an insertion type and is not suitable for surface mounting. For this reason, a package called a surface mountable BGA (Ball Grid Array) has been developed.
On the other hand, with the miniaturization of electronic devices, demands for further miniaturization of package sizes have increased. In order to meet this demand, a so-called CSP (Chip Size Package) having a size substantially equal to that of a semiconductor chip has been proposed. This package has a connection portion with an external wiring board in a mounting area, not in a peripheral portion of the semiconductor chip. For example, NIKKEI MATERIALS & TECHNOLOGY 94.4, No. 140, pp. 18-19, discloses a package in which a polyimide film with bumps is adhered to the surface of a semiconductor chip, an electrical connection is made between the chip and gold leads, and then an epoxy resin or the like is potted and sealed. I have. In the Second VLSI Packaging Works of Japan, p46-50, 1994, a metal bump is formed on a temporary substrate at a position corresponding to a connection portion between a semiconductor chip and an external wiring substrate, and the semiconductor chip is subjected to face-down bonding. And Smallest Flip-Chip-Like Package which is transfer-molded on a temporary substrate.
In addition, the present inventors have proposed in Japanese Patent Laid-Open No. Hei 10-189820 a semiconductor package chip supporting substrate having a vent hole provided between the wirings in the semiconductor chip mounting region of an insulating supporting substrate and a method of manufacturing the same. did. As a result, a package crack is prevented, and a small semiconductor package having excellent reliability can be manufactured. However, if too much emphasis is placed on miniaturization and high-density of the semiconductor package, it becomes difficult to secure a place where a vent hole is formed. In addition, the process of forming the vent hole was complicated, and the cost tended to increase.
Disclosure of the invention
The present invention provides a semiconductor mounting substrate and a semiconductor package which are excellent in miniaturization and high density, are excellent in reliability such as package cracking property and temperature cycling property, are inexpensive and have excellent production efficiency, and a method of manufacturing them. .
The present invention is characterized by the following.
The present invention relates to a substrate provided with a flexible insulating base and a wiring conductor, wherein the insulating base has high moisture permeability.
The insulating base material is preferably a resin containing at least one imide group, amide group, phenol group, phenylene group, ester group, ether group, sulfone group, carbonate group, carbonyl group or silicone bond; liquid crystal polymer; Resin; or a resin selected from the group consisting of epoxy resins.
The insulating substrate may be composed of a plurality of layers.
The insulating base and the wiring conductor are laminated, and the insulating base may have a through hole reaching the wiring conductor.
A conductive substance may be filled in the through hole.
The filled conductive material may protrude to the outside of the through-hole on the side where the wiring conductor is not bonded to form a connection conductor.
A necessary portion of the wiring conductor may be plated with gold.
The present invention also relates to a method for manufacturing a semiconductor mounting substrate, which includes a step of bonding a flexible insulating base material having high moisture permeability and a metal foil to be a wiring conductor.
The method may include a step of casting a resin varnish serving as a flexible insulating base material having high moisture permeability on a metal foil serving as a wiring conductor.
A step of depositing or plating a metal to be a wiring conductor on a flexible insulating base material having high moisture permeability may be provided.
A step of forming a wiring conductor by removing unnecessary portions of the metal by etching may be provided.
There may be a step of forming a wiring conductor by performing electroless plating only on a necessary portion of the insulating base material.
A step of applying gold plating to a necessary portion of the wiring conductor formed on the insulating base material may be included.
The method may include a step of providing a through-hole reaching the back surface of the wiring conductor in the insulating base material.
A step of filling the through hole with a conductive substance may be provided.
The method may further include a step of forming the connection conductor by projecting the conductive substance filled in the through hole to the outside of the through hole.
Further, the present invention relates to a semiconductor package in which a semiconductor chip is mounted on the semiconductor mounting substrate or the semiconductor mounting substrate manufactured by the manufacturing method.
The semiconductor chip and the wiring conductor may be electrically connected.
The electrical connection may be a connection by a bonding wire.
The semiconductor chip may be mounted on the semiconductor mounting substrate by bonding with an adhesive.
The adhesive may be a die bonding film.
The adhesive may be highly moisture permeable.
The semiconductor chip may be sealed with a sealing resin.
A solder ball may be mounted on the through-hole, or a solder ball may be mounted on the conductive material filled in the through-hole.
Further, the present invention relates to a method of manufacturing a semiconductor package including a step of mounting a semiconductor chip on a wiring conductor of a semiconductor mounting substrate or a semiconductor mounting substrate manufactured by the manufacturing method.
A step of applying or bonding an adhesive onto the wiring conductor to mount the semiconductor chip may be provided.
The method may include a step of mounting a semiconductor chip having an adhesive applied or bonded to the back surface on the wiring conductor.
A die bonding film may be used as the adhesive.
A highly moisture-permeable adhesive may be used as the adhesive.
The method may further include a step of electrically connecting the semiconductor chip and the wiring conductor.
Wire bonding may be used for electrical connection.
The method may include a step of sealing the semiconductor chip with a resin.
The method may include a step of mounting a solder ball in a through hole formed in the insulating base material or mounting the solder ball on a conductive substance filled in the through hole.
Furthermore, the present invention provides a step of mounting a semiconductor chip using a film adhesive on a semiconductor mounting substrate including a flexible insulating base material and a wiring conductor formed on at least one surface thereof, and A method of manufacturing a semiconductor package, comprising a step of resin-sealing at least the semiconductor chip mounting side of the insulating base material, wherein the insulating base material has a moisture permeability of 1 (g / m2). ² 24h) The present invention relates to a method of manufacturing a semiconductor package including the step of performing the resin sealing in a state where the film adhesive is semi-cured using the above base material.
Furthermore, the present invention provides a step of mounting a semiconductor chip using a film adhesive on a semiconductor mounting substrate including a flexible insulating base material and a wiring conductor formed on at least one surface thereof, and A method for manufacturing a semiconductor package, comprising a step of resin-sealing at least the semiconductor chip mounting side of the insulating base material, wherein the mounting is performed so that the film adhesive after mounting protrudes from at least one side of the semiconductor chip. And a method of manufacturing a semiconductor package having a step of performing the resin sealing in a state where the film adhesive is semi-cured.
Further, the present invention, for a semiconductor mounting substrate comprising a flexible insulating substrate and a wiring conductor formed on at least one surface thereof, a step of mounting a semiconductor chip using a film adhesive, And a method of manufacturing a semiconductor package having a step of resin-sealing at least the semiconductor chip mounting side of the insulating base material, wherein the insulating base material has a moisture permeability of 1 (g / m2). ² 24h) The present invention relates to a method of manufacturing a semiconductor package including a step of mounting the above-mentioned base material so that the film adhesive after mounting protrudes from at least one side of the semiconductor chip.
Further, the present invention, for a semiconductor mounting substrate comprising a flexible insulating substrate and a wiring conductor formed on at least one surface thereof, a step of mounting a semiconductor chip using a film adhesive, And a method of manufacturing a semiconductor package having a step of resin-sealing at least the semiconductor chip mounting side of the insulating base material, wherein the insulating base material has a moisture permeability of 1 (g / m2). ² 24h) using the above base material, mounting the film adhesive so that it protrudes from at least one side of the semiconductor chip after mounting, and sealing the resin in a state where the film adhesive is semi-cured. The present invention relates to a method of manufacturing a semiconductor package having a step of stopping.
Further, the present invention may include a step of forming at least one or more wiring conductors in a region of the insulating base on which the semiconductor chip is mounted.
Further, the present invention includes a semiconductor mounting substrate having a flexible insulating base material and a wiring conductor formed on at least one surface thereof, and a film-like adhesive for mounting a semiconductor chip, A semiconductor package in which the semiconductor chip mounting side of an insulating base is resin-sealed, wherein the insulating base has a moisture permeability of 1 (g / m2). ² 24h) The present invention relates to a semiconductor package wherein the gap between the semiconductor chip and the semiconductor mounting substrate is filled with the film adhesive.
Further, the present invention has a semiconductor mounting substrate having a flexible insulating base and a wiring conductor formed on at least one surface thereof, and a film-like adhesive for mounting a semiconductor chip, A semiconductor package obtained by resin-sealing the semiconductor chip mounting side of the insulating base material, wherein the film-like adhesive protrudes from at least one side of the semiconductor chip, and the semiconductor chip and the semiconductor mounting The present invention relates to a semiconductor package in which a gap with a substrate is filled with the film adhesive.
Further, the present invention includes a semiconductor mounting substrate having a flexible insulating base material and a wiring conductor formed on at least one surface thereof, and a film-like adhesive for mounting a semiconductor chip, A semiconductor package in which the semiconductor chip mounting side of an insulating base is resin-sealed, wherein the insulating base has a moisture permeability of 1 (g / m2). ² 24h) or more, and relates to a semiconductor package in which the film adhesive protrudes from at least one side of the semiconductor chip.
Further, the present invention includes a semiconductor mounting substrate having a flexible insulating base material and a wiring conductor formed on at least one surface thereof, and a film-like adhesive for mounting a semiconductor chip, A semiconductor package in which the semiconductor chip mounting side of an insulating base is resin-sealed, wherein the insulating base has a moisture permeability of 1 (g / m2). ² 24h) or more, wherein the film adhesive protrudes from at least one side of the semiconductor chip, and a gap between the semiconductor chip and the semiconductor mounting substrate is filled with the film adhesive. Regarding the package.
At least one or more wiring conductors formed on at least one surface of the flexible insulating base material may be formed in a region where the semiconductor chip is mounted.
The present inventors have conducted intensive studies and found that if the semiconductor mounting substrate supporting the sealed semiconductor chip is a flexible insulating base material having high moisture permeability, the number of vent holes should be reduced or eliminated. As a result of the finding that package cracking does not occur even if it is performed, the present invention has been accomplished.
In the present invention, the term “moisture permeability” refers to the permeability of moisture, and can be specifically shown by moisture permeability (measurement method: JIS Z0208). A flexible insulating base material having high moisture permeability is used.
More specifically, the moisture permeability (Q) takes into account the moisture permeability (P) depending on the material and structure of the flexible insulating base material and the thickness (d) thereof. Is represented by the following general formula (1) (New Packaging Technology Handbook, published by Japan Productivity Center (goods), 1971).
q / (a × t) = P (p1−p2) / d = Q Equation (1)
Here, a: surface area of the insulating base, p1: partial pressure of steam on the high humidity side of the insulating base, p2: partial pressure of steam on the low humidity side of the insulating base, d: thickness of the insulating base, t; Permeation time, q; amount of water vapor permeating at time t in the steady state.
Therefore, in the case of substrates having the same material and the same structure, the moisture permeability (Q) is increased by reducing the thickness (d). Conversely, by increasing the thickness (d), the moisture permeability (Q) decreases. For example, the moisture permeability (P) is 1 × 10 ^-3 (G ・ m / m ² 24h), a base material having a thickness (d) of 100 μm, and a moisture permeability (P) of 1 × 10 ^-4 (G ・ m / m ² 24h) and a base material having a thickness (d) of 10 μm is considered to have the same moisture permeability (Q).
In addition, the present inventors have found that the moisture permeability (Q) of the flexible insulating base material is 1 (g / m ² 24h) When it is not less than 24 hours, it has been found that when moisture in the package evaporates due to heat at the time of reflow, steam easily escapes to the outside and cracks are hardly generated in the package, and the present invention can be achieved. .
Further, the present inventors have proposed that a) a film-like adhesive for mounting a semiconductor chip protrudes from at least one side of the semiconductor chip, and b) a film-like adhesive between the semiconductor chip and the semiconductor mounting substrate. It has been found that, in a semiconductor package satisfying filling with an agent, it has been found that the present invention maintains good temperature cycling properties without generating a package crack even if the number of vent holes is reduced or reduced. did it. According to the present invention, it is possible to prevent the sealing resin from entering below the semiconductor chip by projecting the film-like adhesive for mounting the semiconductor chip from at least one side of the semiconductor chip. Further, by filling the gap between the semiconductor chip and the semiconductor mounting substrate with a film adhesive, it is possible to eliminate bubbles. Therefore, it is considered that the hermeticity inside the package and the protective effect of the wiring conductor can be improved, and excellent reflow resistance and temperature cycle property can be obtained.
Further, the present inventors have obtained the knowledge that the same effect can be obtained even with a semiconductor package that satisfies the above a) and c) using an insulating base material having high moisture permeability, and can make the present invention. did it. According to the present invention, it is possible to prevent the encapsulation resin from entering under the semiconductor chip by projecting the film adhesive for mounting the semiconductor chip from at least one side of the semiconductor chip. Further, by using an insulating base material having high moisture permeability, it is possible to easily discharge moisture remaining in the film adhesive or the insulating base material to the outside of the package. Therefore, it is considered that excellent reflow resistance and temperature cycle property can be obtained.
Furthermore, the present inventors have found that a semiconductor package that satisfies the above-mentioned b) and c) exhibits the same effect, and has made the present invention. According to the present invention, by filling the gap between the semiconductor chip and the semiconductor mounting substrate with the film-like adhesive, air bubbles can be eliminated, and the airtightness inside the package and the protective effect of the wiring conductor can be enhanced. Further, by using the insulating base material having high moisture permeability, the moisture remaining in the film adhesive or the insulating base material can be easily discharged to the outside of the package. Therefore, it is considered that excellent reflow resistance and temperature cycle property can be obtained. Therefore, the same effect is exhibited even in a semiconductor package satisfying a), b) and c).
Furthermore, the present inventors fill the gap between the semiconductor chip and the semiconductor mounting substrate with a film-like adhesive, and the semiconductor package is filled with a resin in a state where the film-like adhesive is semi-cured. Thus, the present invention was able to be achieved. That is, in the present invention, in the step of mounting the semiconductor chip, the film adhesive is stopped in a semi-cured state. Next, in the resin sealing step, the gap between the semiconductor chip and the semiconductor mounting substrate is almost completely filled with the film adhesive by heat and pressure at the time of sealing. Next, the film adhesive is fully cured. This makes it possible to obtain a semiconductor package having no air bubbles in the gap between the semiconductor chip and the semiconductor mounting substrate.
According to the method of the present invention for manufacturing a semiconductor package having a step of performing resin sealing in a state where a film adhesive is semi-cured, a flexible insulating base material and a wiring conductor formed on at least one surface thereof Effectively filling a film-like adhesive into a gap between a semiconductor chip and a semiconductor mounting substrate in a fan-in type semiconductor package having at least one or more formed in a region where a semiconductor chip is mounted. Becomes possible. Therefore, the present invention can obtain excellent reflow resistance and temperature cycle property.
The contents disclosed in the present application relate to the invention encompassed in Japanese Patent Application No. 2000-294347 filed on Sep. 27, 2000, and this Japanese application is incorporated herein in its entirety. Incorporate.
Detailed description of the invention
As described above, a flexible insulating substrate having a high moisture permeability is used. The moisture permeability of the insulating base material is preferably 1 (g / m ² 24 h) or more, more preferably 10 (g / m ² ・ 24h) or more. Moisture permeability 1 (g / m ² If it is less than 24 h), when moisture in the package evaporates due to heat during reflow, it is difficult for steam to escape to the outside. Therefore, cracks may occur in the package due to the pressure. In addition, since it is easy to obtain an insulating base material, 700 (g / m ² 24h) The following are commonly used:
Since the moisture permeability changes depending on the material, thickness and structure of the flexible insulating base material, it is possible to obtain the necessary moisture permeability by changing these.
The material of the flexible insulating base material is not limited to the following examples, for example, imide group, amide group, phenol group, phenylene group, ester group, ether group, sulfone group, carbonate group, carbonyl group or Any of a resin containing at least one silicone bond, a liquid crystal polymer, a fluorine-containing resin, and an epoxy resin can be included.
Specifically, although not limited to the following examples, examples of the resin containing at least one imide group include polyimide and polyamide imide, and examples of the resin containing at least one amide group include polyamide and aramid. Examples of the resin containing at least one phenylene group include polyphenylene sulfide, and resins containing at least one ester group include polyethylene naphthalate and polyarylate, and resins containing at least one ether group include , Polyetheretherketone and polyetherimide, and resins containing at least one sulfone group include polysulfone and polyethersulfone, and resins containing at least one carbonate group include polycarbonate and silicone. Less coupling The resin also include one or more include siloxane-modified polyamideimide.
As for the thickness of the flexible insulating base material, the moisture permeability can be increased by reducing the thickness. For example, the moisture permeability is 7.5 × 10 ^-5 (G ・ m / m ² When the thickness of the polyimide is less than 75 μm, the moisture permeability is 1 (g / m). ² ・ 24h) or more is preferable. However, the thickness is appropriately selected in consideration of the coefficient of thermal expansion of the substrate and the strength of the thickness.
With regard to the structure of the flexible insulating base material, the moisture permeability can also be increased by making the base material having a relatively low moisture permeability, for example, aramid, porous. The method for producing such a porous film is not particularly limited, and a known method for producing a separation membrane such as a phase inversion method, a stretching method, a melting method, and a sintering method can be used. In addition, a nonwoven fabric and a woven fabric made of a fibrous resin can be used as the porous film. By making it porous, the moisture permeability is 500 (g / m2). ² ・ It can be increased to about 24h).
Further, the flexible insulating base material may be composed of a plurality of layers having different materials, structures and thicknesses. As described above, the total moisture permeability of the insulating base material is preferably 1 (g / m2). ² 24 h) or more, more preferably 10 (g / m ² ・ 24h) or more. The higher the moisture permeability, the better. However, from the viewpoint of availability, a total of 700 (g / m ² ・ 24h) The following is common.
The flexible insulating base material preferably has low water absorption. Specifically, the water absorption according to JIS K7209 is preferably less than 0.5 wt%. If the water absorption exceeds 0.5% by weight, the permeated water remains in the base material, and may evaporate instantaneously due to the heat during reflow, causing a crack in the package due to the pressure.
In order to make these resins flexible insulating base materials, an insulating resin varnish is applied to a supporting film or a supporting metal using a kiss coater, a roll coater, a comma coater, or the like. Next, there is a method in which these are heated at 120 ° C. to 350 ° C. for about 20 to 180 minutes to be completely cured to form them. The heating is preferably performed under appropriate conditions depending on the resin used.
(Manufacture of substrates for mounting semiconductors)
In order to manufacture a semiconductor mounting substrate, an unnecessary portion of a metal layer in a laminated material having a flexible insulating base layer having high moisture permeability and a metal layer is removed by etching. Can be performed by a method of forming In addition, it can be performed by a method of forming a wiring conductor by electroless plating only at a necessary portion of a flexible insulating base material having high moisture permeability.
(Lamination with adhesive)
In order to manufacture a laminate comprising a highly insulating moisture-permeable insulating base material layer and a metal layer, a metal foil can be bonded to the insulating base material. In this case, there are a method of bonding the base material and the metal foil with an adhesive, and a method of bonding the semi-cured base material directly to the metal foil.
When an adhesive is used, it is preferable to use one having high moisture permeability. Specifically, the total moisture permeability of the insulating base material and the adhesive is 1 (g / m ² 24 h) or more, and more preferably 10 (g / m ² ・ 24h) or more.
A resin similar to the resin contained in the flexible insulating base material can be included in the adhesive.
These resins are not limited to the following examples, but may be, for example, imide groups, amide groups, phenol groups, phenylene groups, ester groups, ether groups, sulfone groups, carbonate groups, carbonyl groups, or silicones, as described above. Examples include a resin containing at least one bond, a liquid crystal polymer, a fluorine-containing resin, or an epoxy resin. Among these, a polyimide adhesive is preferable because of its high heat resistance.
Specific examples of the adhesive include N4 (trade name, manufactured by Hitachi Chemical Co., Ltd.), which is a polyimide adhesive having a thickness of 5 to 15 μm. This adhesive has a moisture permeability of 150 to 600 (g / m ² 24h), so that it conforms to the moisture permeability of the present invention. Further, this adhesive is preferable because it has other characteristics as a wiring board such as high heat resistance.
Further, the adhesive preferably has low water absorption. Specifically, the water absorption according to JIS K7209 is preferably less than 0.5 wt%. If the water absorption exceeds 0.5% by weight, the permeated moisture may remain in the substrate. If the remaining water evaporates instantaneously due to heat at the time of reflow, cracks may occur in the package due to the pressure at this time.
Further, as the properties of the adhesive, the adhesive force, particularly the adhesive force under thermal shock, is important. Specifically, when the adhesive strength is 300 (N / m) or less, the adhesive strength of the wiring conductor is weak, and it tends to be impractical.
To make an adhesive, the above resin is used as a varnish, and the varnish is applied to a supporting film, a supporting metal, or an adherend using a kiss coater, a roll coater, a comma coater, or the like. There is a method of heating and drying for 100 minutes to form a semi-cured adhesive film. The heating conditions are appropriately selected and appropriately performed depending on the resin used.
In order to form a wiring conductor, after bonding a metal foil to the adhesive on the insulating base material, unnecessary portions of the metal foil are removed by etching. The thickness of the metal foil is preferably in the range of 5 to 50 μm. If the thickness of the metal foil is less than 5 μm, it tends to be difficult to bond. If the thickness of the metal foil exceeds 50 μm, it may be difficult to form a fine shape when etching a circuit.
The type of metal foil is not limited, but copper foil is generally used.
Having a step of heating and drying to a semi-cured state after applying an adhesive to at least one surface of the flexible insulating base material for laminating the metal foil and the flexible insulating base material. Is preferred. Alternatively, it is preferable to include a step of heating and pressure-bonding an adhesive previously formed in a semi-cured film shape to at least one surface of the flexible insulating base material. According to these steps, in order to bond the above-mentioned copper foil, the copper foil is superimposed on the semi-cured adhesive, and the laminate is integrated by heating and pressing, whereby the bonding is efficiently performed. be able to.
An adhesive can be formed on the other surface of the flexible insulating base material, that is, on the outer layer side. By using an adhesive on both sides of the flexible insulating base material, dimensional changes due to thermal expansion and processing can be adjusted on the front and back, and warpage of the substrate can be reduced.
As for the adhesive formed on the outer layer side, it is preferable to use an adhesive having high moisture permeability similarly to the above. The total moisture permeability of the flexible insulating base material and the adhesive is 1 (g / m ² 24 h) or more, and more preferably 10 (g / m ² 24 h) or more. The higher the moisture permeability, the better. However, from the viewpoint of availability, 700 (g / m ² ・ 24h) The following is common.
When applying the adhesive to both sides of the flexible insulating base material, instead of applying the adhesive to both sides at the same time, apply the adhesive to one side, and after heating and drying, Apply adhesive on the other side, heat and dry. It is preferable to include a step of semi-curing the adhesive on the side to which the wiring conductor is bonded later. Thus, the adhesive on the outside, that is, the adhesive on the side to which the wiring conductor is not bonded can be completely cured by heating and drying twice. Therefore, even if a hole is made in the subsequent process and the metal foil is bonded, the adhesive on the edge of the hole does not fall into the inside of the hole, which is a hindrance when arranging external connection terminals such as solder balls. do not become. Furthermore, when adhesives having the same properties are used on both surfaces of the base material, the base material is less likely to warp, and processing is facilitated.
(Formation of metal layer by casting)
It can also be manufactured by casting an insulating varnish, which is a flexible insulating substrate having high moisture permeability, on a metal foil. In this case, if the surface of the metal foil is adjusted to have an appropriate roughness, it is economical because there is no need to use an adhesive.
For example, when a polyimide is cast as an insulating varnish on a copper foil, the copper foil preferably has a surface roughness of 2 to 15 μm. In order to adjust such roughness, a surface treatment with a generally known oxidizing agent can be performed. Specifically, although not limited to the following examples, for example, sodium chlorite, alkali persulfate, potassium chlorate, a treatment solution containing an oxidizing agent such as an alkaline aqueous solution of potassium perchlorate or alkali peroxosulfate, The metal foil is immersed or the treatment liquid is sprayed on the metal foil.
(Composition of surface treatment liquid)
The composition of the copper oxidation treatment liquid is, for example, as follows.
NaClO ₂ ： 30-150g / l
Na ₃ PO ₄ ・ 12H ₂ O: 10 to 60 g / l
NaOH: 5 to 30 g / l
The processing conditions are a liquid temperature of 55 to 95 ° C.
It is preferable to perform degreasing as a pretreatment of the copper surface for forming copper oxide and roughen the copper surface by contact with an aqueous solution of ammonium persulfate or an aqueous solution containing cupric chloride and hydrochloric acid. By performing the oxidation treatment in this manner, a roughened surface of 2 to 15 μm can be formed on the surface of the copper foil. Thereafter, the copper oxide can be reduced with a reducing agent to obtain metallic copper having a roughened surface while retaining irregularities.
Examples of the reducing agent include alkali borohydride. Examples of the alkali borohydride include, but are not limited to, sodium borohydride and potassium borohydride.
The concentration of the reducing agent affects the rate at which the potential of the oxidized copper surface changes and the uniformity of the appearance after reduction. The concentration of the reducing agent is preferably 0.1 g / l or more, more preferably 0.2 to 5 g / l.
When alkali borohydride is used as the reducing agent, it is easily decomposed naturally. In order to suppress this, it is preferable to add lead acetate, lead chloride, lead sulfate or thioglycolic acid, or to maintain the pH at 10 to 13.5.
The contact time between the oxidized copper surface and the alkali borohydride is extremely important. When both are brought into contact, the copper oxide starts to be reduced, and the potential of the oxidized copper surface changes to the negative side. If the contact is carried out for a long time so that the potential becomes -1000 mV or less, the appearance may become non-uniform and the adhesive strength may not be increased. The range of potential where such a problem does not occur is from -1000 mV to -400 mV. In practice, it is not necessary to constantly monitor the potential, and the desired contact time can be determined by the composition and temperature of the aqueous solution containing alkali borohydride. For example, for a concentration of sodium borohydride of 1 g / l, pH of 12.5, temperature of 40 ° C., a desirable contact time is 3 to 180 seconds.
Further, a treatment for reducing the metal copper by contacting with formaldehyde can be completed. When 36% formalin is used as formaldehyde, the concentration of the aqueous formaldehyde solution is preferably 0.5 ml / l or more and 2 to 15 ml / l. At this time, if the concentration of the aqueous formaldehyde solution is less than 0.5 ml / l, there is a possibility that metallic copper cannot be sufficiently reduced.
The pH of the aqueous solution of formaldehyde is preferably 9 or more, more preferably 10.5 or more. To adjust the pH, an alkali hydroxide or the like is used. When the pH of this aqueous solution is less than 9, the reducing power of formalin tends to decrease.
Salts may be added to the aqueous solution of formaldehyde. As the salts, for example, Na ₂ SO ₄ , K ₂ SO ₄ , HCOONa and NaCl having high solubility. These salts may be used alone or in combination.
The amount of the salt added is preferably 0.01 mol / l or more, more preferably 0.1 mol / l or more, in combination with the reducing agent or a salt thereof. When the amount is 0.01 mol / l or less, the reducing power of formalin tends to decrease.
After oxidizing the aqueous solution containing this formaldehyde and a reducing agent or a salt thereof, and bringing the copper surface subjected to reduction treatment with alkali borohydride into contact, the initial potential of copper is in the range of -1000 mV to -400 mV. Is continued, the potential changes to -1000 mV or less, which is the potential of metallic copper. This contact time is at least until it changes to the potential of metallic copper.
A resin varnish is cast on the copper foil whose surface has been roughened in this way. For example, when forming a polyimide layer on a copper foil, first, a polyimide precursor is dissolved in an organic solvent to prepare a varnish, and the varnish is cast on the copper foil. Next, this is subjected to a heat treatment to be imidized to form a polyimide layer.
The temperature for imidization by heat treatment is appropriately selected from the range of 100 to 400 ° C. according to the material.
When dissolving polyimide in a solvent, first, a polyimide precursor is imidized, and the obtained polyimide is dissolved in an organic solvent to prepare a varnish. Next, the obtained varnish may be cast on a copper foil. The temperature of this imidization is preferably from 100C to 350C. Thereafter, after the casting, a heat treatment is performed to evaporate the solvent to form a polyimide layer on the copper foil. The temperature of this heat treatment is about 80 to 150 ° C., but it is preferable to appropriately select a temperature according to the solvent.
In order to obtain a polyimide precursor, a tetracarboxylic acid derivative such as pyromellitic acid or a dianhydride thereof is reacted with a diamine such as hexamethylenediamine and polymerized. Generally, tetracarboxylic dianhydride is used as the tetracarboxylic acid derivative. In this case, the molar ratio of the tetracarboxylic dianhydride to the diamine is preferably from 0.8 to 1.2. As in the ordinary polycondensation reaction, the degree of polymerization of the produced polymer increases as the molar ratio approaches 1.
The solvent constituting the polyimide varnish is not particularly limited as long as it dissolves the polyimide and the polyimide precursor. These solvents include, for example, lactic acid derivatives such as lactate ethyl ester, N-methylpyrrolidone and N, N-dimethylacetamide.
For the purpose of improving the adhesion between the finally formed polyimide coating film and the copper foil, it is possible to add an additive such as a coupling agent as one of the components of the polyimide varnish.
The method of casting the polyimide varnish is not particularly limited, but spin coating, roll coating, offset printing, gravure printing, and the like are common.
When the polyimide varnish is a polyimide precursor solution, the heat treatment temperature for forming the polyimide layer requires a temperature for converting the polyimide precursor into polyimide. Specifically, any temperature from 100 ° C. to 350 ° C. can be selected. In addition, when the polyimide varnish is a polyimide solution, the heat treatment temperature may be a temperature at which the solvent evaporates, and thus usually 80 ° C. to 250 ° C. is sufficient.
The casting conditions vary depending on the resin varnish used, but it is necessary to select conditions that do not cause warpage or the like.
(Formation of metal layer by vapor deposition or plating)
A metal layer may be formed on a flexible insulating base material having high moisture permeability by vapor deposition or plating.
For example, when depositing copper on a polyimide resin film, first, nickel or chromium serving as an adhesive metal is deposited in a thickness of 5 to 100 nm, and copper is deposited thereon in a thickness of 10 to 600 nm. Further, a copper layer having a total thickness of 5 to 50 μm can be formed by electroplating copper. Alternatively, a copper layer having a total thickness of 5 to 50 μm can be formed by electrolessly plating copper with 0.5 to 3 μm on a flexible insulating base material having high moisture permeability and further electroplating copper. .
(Formation of wiring conductor by etching)
An etching resist is formed on a portion of the laminated material thus formed, which is to be a wiring conductor of the metal layer, and a chemical etching solution is sprayed on a portion exposed from the etching resist to remove unnecessary metal foil by etching. And a wiring conductor can be formed.
When a copper foil is used as the metal foil, an etching resist material used for an ordinary printed wiring board can be used as the etching resist. In order to form the wiring conductor, first, a resist ink is silk-screen printed on a copper foil, or a photosensitive dry film for an etching resist is laminated on the copper foil. Next, a photomask that transmits light in the shape of the wiring conductor is superposed thereon, and is exposed to ultraviolet light. Next, portions that are not exposed are removed by a developing solution to form a portion.
The chemical etchant may be any chemical etchant used for ordinary printed wiring boards. Specific examples include, but are not limited to, a solution of cupric chloride and hydrochloric acid, a solution of ferric chloride, a solution of sulfuric acid and hydrogen peroxide, and an ammonium persulfate solution.
(Formation of wiring conductor by plating)
As described above, the wiring conductor can be formed by performing electroless plating only on a necessary portion of the flexible insulating base material having high moisture permeability. Conventional electroless plating techniques can be used to form the wiring conductor.
For forming the wiring conductor, for example, first, a catalyst for electroless plating is attached to a flexible insulating base material, and a plating resist is formed on a surface portion where plating is not performed. Next, this is immersed in an electroless plating solution, and electroless plating is performed only on portions not covered with the plating resist. Next, if necessary, the plating resist is removed to obtain a semiconductor mounting substrate.
Usually, palladium is often used as a catalyst for electroless plating at this time. To attach the electroless plating catalyst to a flexible insulating substrate, palladium is included in the aqueous solution in the form of a complex, and the flexible insulating substrate is immersed in the aqueous solution to attach the palladium complex to the surface. Then, by directly reducing the metal palladium with a reducing agent, a nucleus for starting plating can be formed on the surface of the flexible insulating base material. Normally, in order to perform such an operation, the object to be plated is washed with alcohol or acid to remove fat from a human finger or oil from a processing machine attached to the surface, and to provide a flexible insulating material. A cleaner conditioner step for making the plating catalyst easily adhere to the substrate surface, a sensitizing step for attaching metal palladium to the flexible insulating substrate surface, an adhesion promoting step for increasing the adhesion of the plating metal or promoting plating, An electroless plating step for depositing a plating metal and, if necessary, a post-treatment step such as neutralization are performed.
A necessary portion of the surface of the wiring conductor formed by the above-described method can be sequentially plated with nickel and gold. These platings are generally applied to a primary connection terminal (wire bond terminal or the like) electrically connected to the semiconductor chip and a secondary connection terminal (solder connection) electrically connected to the motherboard. External connection terminals on which balls and the like are mounted). This plating may be either electroless plating or electrolytic plating. Further, palladium may be used in combination as needed.
(Through hole)
The flexible insulating base material can be provided with a through hole reaching the back surface of the wiring conductor. The through hole electrically connects a wiring conductor inside the package and a connection terminal for making an electrical connection with a connection land of another printed wiring board, which is a connection conductor such as a solder ball. It is provided for the purpose.
Examples of a method of providing a through hole include mechanical processing such as punching and drilling, laser processing, chemical etching using a chemical solution, and dry etching using plasma.
When laser processing, chemical etching, and dry etching are used, the through holes are tapered. Therefore, when a material having high moisture permeability is used as the insulating base material, a gap can be formed between the insulating base material and the external connection terminal, and the water vapor release from the through hole is further improved, which is more preferable.
Either the step of forming a through hole for providing a connection terminal or the step of stacking and laminating metal foils may be performed first as necessary.
In addition, a portion where the metal foil of the through hole is exposed can be filled with a conductive material such as metal plating or a conductive paste. This has the effects of making it easier to mount the solder balls when assembling the package and improving the connection reliability of the external connection terminals. Further, if necessary, a conductive substance can be formed outside the through hole, and the conductive substance can be directly used as an external connection terminal.
The conditions for heating and pressing when the metal foils are laminated and integrated are appropriately selected depending on the type of the adhesive used.
For example, when using a preferable polyimide-based adhesive, it is preferable that the heating temperature is 120 to 280 ° C., the pressure is 0.5 to 5 MPa, and the heating / pressing time is about 20 to 180 minutes. In this case, if the heating temperature is lower than 120 ° C., the curing speed may be extremely slow. Further, even if the heating time is set to 180 minutes or more, the resin may not be completely cured. Further, when the pressure is less than 0.5 MPa, the adhesion between the adhesive and the metal foil is insufficient, bubbles remain, and there is a possibility that a portion where the adhesive does not adhere is generated. Further, if the heating and pressurizing time is less than 20 minutes, curing is insufficient, and if there is an uncured portion, the positional accuracy with the wiring conductor is reduced by heating in a later step, or deformation due to heating such as reflow. There is a possibility that. When the heating temperature exceeds 280 ° C., the oxidation of the metal foil may become severe, and it may take time and effort to remove the oxide in a later step. When the pressure exceeds 5 MPa, or when the time of heating and pressurizing exceeds 180 minutes, there is no significant effect on the characteristics. However, the cost for production increases, and there is a possibility that production efficiency will decrease. In addition, depending on the adhesive, lamination can be performed by lamination, but it is efficient and preferable.
In this way, a semiconductor mounting substrate having a highly moisture-permeable and flexible insulating base and a wiring conductor, a semiconductor mounting substrate having a through hole reaching the back surface of the wiring conductor, and A semiconductor mounting substrate filled with a conductive substance, the conductive substance filled in the through hole extends to the outside of the through hole, that is, a semiconductor mounting substrate protruding to form a connection conductor, and wiring A semiconductor mounting substrate in which a necessary portion of a conductor is plated with gold can be manufactured.
(Semiconductor chip mounted)
A semiconductor chip can be mounted on the wiring conductor of the semiconductor mounting substrate thus manufactured.
An adhesive for die bonding is used as an adhesive between the semiconductor chip and the wiring conductor. As the die bonding adhesive, any adhesive may be used, but it is preferable that the adhesive has an insulating property and a strong adhesive strength. Such an adhesive is not limited to the following examples, but for example, a die bonding film such as DF-100 (trade name, manufactured by Hitachi Chemical Co., Ltd.) is preferable.
It is also preferable that the die bonding adhesive has high moisture permeability. The moisture permeability of such an adhesive is 1 (g / m ² .24h) or more, more preferably 10 (g / m) ² ・ 24h) or more. Note that the higher the moisture permeability, the better. ² 24h) The following are commonly used:
The electrical connection between the semiconductor chip and the gold-plated wiring conductor can be made by a bonding wire. In this case, the above-described die bonding adhesive can be used for fixing the semiconductor chip.
In general, a gold wire is used as the bonding wire. Alternatively, the semiconductor chip can be mounted on the semiconductor chip by using an anisotropic conductive film or a bump provided on the chip or the wiring conductor so as to face the wiring conductor and heating and pressing the semiconductor chip.
For the degree of semi-curing when the film adhesive has a step of performing resin sealing in a semi-cured state, when using a die bonding film or an anisotropic conductive film as a film adhesive, It suffices if these flow rates are such that they flow and substantially fill the entire gap between the wiring conductor and the semiconductor chip. When the semiconductor chip is attached to the semiconductor chip or mounted on the semiconductor chip, the curing may be slightly advanced. The actual curing state differs depending on the type, so that appropriate conditions may be determined by experiments and used.
As the film adhesive, the semiconductor chip may be further mounted on the film adhesive after the film adhesive is temporarily fixed to the semiconductor mounting substrate.
In the case where a die bonding film or an anisotropic conductive film is used as the film adhesive, and these are mounted so as to protrude from at least one side of the semiconductor chip, the sides of these end portions are set to the ends of the semiconductor chip. It is preferable that at least 5 μm protrude from the side of the part. It is more preferable that the semiconductor chip is mounted so as to protrude on all sides of the semiconductor chip.
(Semiconductor package)
The semiconductor chip is preferably sealed with a sealing resin from the viewpoint of moisture resistance.
Examples of such a sealing resin are not limited to the following examples, but include, for example, a phenol resin, a melamine resin, an epoxy resin, and a polyester resin, which are thermosetting resins.
Examples of the sealing method include potting in which a semiconductor chip is wrapped with a resin varnish so as to enclose the semiconductor chip, transfer molding using a compound, and the like.
In the case of flip-chip mounting in which a semiconductor chip is mounted so as to face a wiring conductor, the chip and the semiconductor mounting substrate can be sealed with an underfill material or the like. Further, when a thermosetting resin is used as the sealing resin, heat treatment for completely curing the resin is generally performed after transfer molding or potting.
Although the heat treatment conditions vary depending on the sealing resin used, the heat treatment is performed at 140 to 200 ° C. for about 3 to 6 hours.
When the film adhesive is sealed in a semi-cured state, the sealing resin and the film adhesive can be completely cured at the same time, which is efficient.
The through hole provided on the back surface of the wiring conductor of the semiconductor mounting substrate can be used as an external connection terminal, and can mount a solder ball or the like. The solder balls used are generally eutectic solders of lead and tin. In addition, in order to improve connection reliability, high-strength solder to which silver, antimony, or the like is added, or a lead-free solder such as tin-silver or tin-bismuth can be used for environmental protection. . When a lead-free solder is used, the reflow temperature needs to be set to about 20 ° C. higher than in the past, and package cracks during reflow tend to occur more easily.
In this manner, a semiconductor package in which a semiconductor chip is mounted on the semiconductor mounting substrate manufactured by the above-described manufacturing method, a semiconductor package in which wiring conductors and the semiconductor chip are electrically connected, and die bonding for mounting the semiconductor chip. A semiconductor package using a bonding adhesive, a semiconductor package in which a semiconductor chip is sealed with a sealing resin, and a semiconductor package in which solder balls are mounted in through holes can be manufactured.
Example
Hereinafter, specific examples and comparative examples of the present invention will be described.
The method for preparing a sample for measuring the total moisture permeability of the flexible insulating base material 1 and the adhesive 2 is as follows. First, the adhesive 2 is applied to the base material 1 so as to have a desired thickness. Further, appropriate conditions were appropriately selected from a range of a temperature of 120 to 280 ° C., a pressure of 0.5 to 5 MPa, and a time of 20 to 180 minutes using an adhesive, and the mixture was heated and pressed. Thereafter, the copper foil was removed by etching and used for measurement.
Example 1
As the substrate 1, a 50 μm-thick polyamide-imide film was used.
As shown in FIG. 1A, a polyimide-based adhesive as an adhesive 2 is applied to one surface of a substrate 1 to a thickness of 10 μm, heated and dried at 200 ° C. for 10 minutes, and semi-cured. I made it. Next, as shown in FIG. 1 (b), a through hole 4 having a diameter of 0.4 mm was drilled at a location to be the connection terminal 3 (see FIG. 1 (h)) using a drill. Next, as shown in FIG. 1 (c), a copper foil 5 having a thickness of 18 μm was laminated, heated and pressed at 250 ° C. under the conditions of 2 MPa, and held for 60 minutes to perform lamination and integration. Further, as shown in FIG. 1D, unnecessary portions of the copper foil were removed by etching to form a wiring conductor 6, and electroless nickel and gold plating were applied to the surface of the wiring conductor.
The total moisture permeability of the base material 1 and the adhesive 2 is 50 (g / m) at 40 ± 0.5 ° C. and 90 ± 2% RH. ² 24h).
Next, on the wiring conductor 6, as shown in FIG. 1E, a semiconductor chip 7 having a die bonding film 8 stuck on the back surface was adhered and fixed as shown in FIG. 1F. The moisture permeability of the die bonding film used is 150 (g / m) at 40 ± 0.5 ° C. and 90 ± 2% RH. ² 24h).
Next, as shown in FIG. 1 (g), the terminals on the semiconductor chip and the wiring conductors 6 of the semiconductor mounting substrate are connected to the gold wires 9 having a diameter of 25 μm by a wire bonder UTC230 (trade name, manufactured by Shinkawa Corporation). And connected by wire bonding. Further, as shown in FIG. 1 (h), the semiconductor chip 7 is sealed with CEL9200 (trade name, manufactured by Hitachi Chemical Co., Ltd.) as a sealing resin 10 under the conditions of 180 ° C., 10 MPa, 90 s. It was sealed by transfer molding. Finally, a part of the lead / tin eutectic solder ball was melted in the connection terminal 3 and fused to the wiring conductor 6.
After the semiconductor package thus manufactured is subjected to a moisture absorption process, the semiconductor package is allowed to flow in a reflow furnace having an ultimate temperature of 240 ° C. and a length of 2 m at a rate of 0.5 m / min. Examined. Table 1 shows the results.
Example 2
A semiconductor package was prepared and tested in the same manner as in Example 1 except that a polysulfone film having a thickness of 50 μm was used as the substrate 1. Table 1 shows the results.
The total moisture permeability of the base material 1 and the adhesive 2 was 100 (g / m 2) at 40 ± 0.5 ° C. and 90 ± 2% RH. ² 24h).
Example 3
A semiconductor package was prepared and tested in the same manner as in Example 1 except that an epoxy-based adhesive was used as the adhesive 2. Table 1 shows the results.
The total moisture permeability of the adhesive 2 and the flexible insulating substrate 1 is 10 (g / m 2) at 40 ± 0.5 ° C. and 90 ± 2% RH. ² 24h).
Example 4
As shown in FIG. 2A, an insulating varnish of polyimide is cast as a flexible insulating substrate 1 on a copper foil 5 having a thickness of 18 μm to a thickness of 50 μm, and heated at 200 ° C. for 120 minutes. After drying, a laminate of copper foil and polyimide was prepared. Next, a portion to be a connection terminal of the insulating base material 1 was drilled by a laser to form a through-hole 4 having a diameter of 0.4 mm reaching the rear surface of the copper foil as shown in FIG. 2B. Further, as shown in FIG. 2C, an unnecessary portion of the copper foil was removed by etching to form a wiring conductor 6. Furthermore, electroless nickel and gold plating were applied to the surface of the wiring conductor 6.
The moisture permeability of this flexible insulating substrate 1 is 25 (g / m 2) at 40 ± 0.5 ° C. and 90 ± 2% RH. ² 24h).
Next, as shown in FIG. 2D, a semiconductor chip 7 having a die bonding film 8 adhered to the back surface of the semiconductor chip 7 as shown in FIG. equipped. Further, the semiconductor chip 7 and the wiring conductor 6 were connected by wire bonding with gold wires 9 as shown in FIG. Next, as shown in FIG. 2 (g), the semiconductor chip is transfer-molded and sealed at 180 ° C. under a pressure of 10 MPa and 90 s as shown in FIG. A portion of the crystal solder ball was melted and fused to the wiring conductor 6.
The semiconductor package manufactured as described above was tested in the same manner as in Example 1. Table 1 shows the results.
Example 5
As the substrate 1, a polyetheretherketone having a thickness of 50 μm was used. As shown in FIG. 3A, nickel was deposited on one surface of the substrate 1 as an adhesive metal 12 to a thickness of 10 nm, and copper was deposited thereon to a thickness of 200 nm. Copper was further electroplated on the copper to form a copper foil 5 having a total thickness of 18 μm as shown in FIG. A portion to be a connection terminal of the insulating base material 1 was drilled by a laser, and a through hole 4 reaching the rear surface of the copper foil 5 having a diameter of 0.4 mm was formed as shown in FIG. Next, unnecessary portions of the copper foil 5 were removed by etching to form a wiring conductor 6 as shown in FIG. Further, the surface of the wiring conductor 6 was plated with electroless nickel and gold.
The moisture permeability of this insulating base material is 10 (g / m 2) at 40 ± 0.5 ° C. and 90 ± 2% RH. ² 24h).
Next, as shown in FIG. 3E, a semiconductor chip 7 having a die bonding film 8 adhered to the back surface as shown in FIG. 3E was fixed on the conductor 6 as shown in FIG. . Next, the semiconductor chip 7 and the wiring conductor 6 were connected by wire bonding using gold wires 9 as shown in FIG. Next, the semiconductor chip 7 is transfer-molded with the sealing resin 10 under the conditions of 180 ° C., a pressure of 10 MPa and 90 s, and sealed as shown in FIG. A part of the eutectic solder ball was melted and fused to the wiring conductor 6.
The semiconductor package manufactured as described above was tested in the same manner as in Example 1. Table 1 shows the results.
Example 6
As shown in FIG. 2A, an insulating varnish of polyamideimide serving as the base material 1 is cast on a copper foil 5 having a thickness of 18 μm to a thickness of 50 μm, and heated and dried at 200 ° C. for 120 minutes. Thus, a laminate of a copper foil and a polyamideimide was prepared. Next, a portion to be a connection terminal of the insulating base material 1 was drilled with a laser to form a through hole 4 reaching the rear surface of the copper foil having a diameter of 0.4 mm as shown in FIG. 2B. Further, as shown in FIG. 2C, an unnecessary portion of the copper foil was removed by etching to form a wiring conductor 6. Furthermore, electroless nickel and gold plating were applied to the surface of the wiring conductor 6.
The moisture permeability of this flexible insulating substrate 1 is 25 (g / m 2) at 40 ± 0.5 ° C. and 90 ± 2% RH. ² 24h).
Next, a semiconductor chip 7 having a die bonding film 8 adhered to the back surface of the semiconductor chip 7 as shown in FIG. 2D was fixed on the conductor 6 as shown in FIG. 2E.
One sample was taken out of the 22 samples, and the filling condition of the die bonding film 8 between the conductors 6 was observed using an ultrasonic probe HYE-FOCUS (product name, manufactured by Hitachi Construction Machinery Co., Ltd.). did. As a result, many unfilled portions remained. The moisture permeability of the die bonding film used is 150 (g / m) at 40 ± 0.5 ° C. and 90 ± 2% RH. ² 24h).
Next, as shown in FIG. 2 (f), using a wire bonder UTC230 (trade name, manufactured by Shinkawa Corporation), the terminal on the semiconductor chip and the conductor 6 are wire-bonded with a gold wire 9 having a diameter of 25 μm. Connected. Further, as shown in FIG. 2 (g), the semiconductor chip 7 was sealed at 180 ° C. under a pressure of 10 MPa for 90 seconds by using CEL9200 (trade name, manufactured by Hitachi Chemical Co., Ltd.) as the sealing resin 10. After transfer molding and sealing, heat treatment was performed at 180 ° C. for 5 hours to completely cure the sealing resin and the die bonding film. Finally, a part of the lead / tin eutectic solder ball was melted in the connection terminal 3 and fused to the wiring conductor 6.
A reflow test was performed on the semiconductor package thus manufactured in the same manner as in Example 1. Table 1 shows the results.
In addition, a temperature cycle test of 1000 cycles was performed on 22 manufactured semiconductor packages under the conditions of −65 ° C./150° C. for 30 minutes each. Table 2 shows the results.
The package sample after the evaluation was observed using the above-described ultrasonic probe. As a result, the space between the wiring conductors 6 of the semiconductor mounting substrate was almost completely filled with the die bonding film 8.
Example 7
Aramid having a thickness of 50 μm was used as the substrate 1. As shown in FIG. 4 (a), a polyimide-based adhesive as an adhesive 2 is applied to one surface of the base material 1 to a thickness of 10 μm, and heated and dried at 200 ° C. for 10 minutes to be semi-cured. I made it. Next, as shown in FIG. 4 (b), a through hole 4 having a diameter of 0.4 mm was drilled at a location to be the connection terminal 3 (see FIG. 4 (3)) using a drill. Next, as shown in FIG. 4 (c), a copper foil 5 having a thickness of 18 μm is laminated, heated and pressed at 250 ° C. under the conditions of 2 MPa, and held for 60 minutes to perform lamination and integration. 4 was subjected to electrolytic copper plating. Further, as shown in FIG. 4D, unnecessary portions of the copper foil were removed by etching to form the wiring conductor 6, and then the surface of the wiring conductor was plated with electroless nickel and gold.
The total moisture permeability of the flexible insulating base material 1 and the adhesive 2 is 0.3 g / m at 40 ± 0.5 ° C. and 90 ± 2% RH. ² 24h).
An 11 mm square die bonding film 8 is stuck on the back surface of the 10 mm square semiconductor chip 7 on the conductor 6 such that the die bonding film 8 protrudes 5 μm or more from all sides of the semiconductor chip 7 as shown in FIG. Then, as shown in FIG. 4 (f), it was bonded and fixed. One sample was taken out, and the filling state of the die bonding film 8 between the wiring conductors 6 of the semiconductor mounting substrate was observed using an ultrasonic probe HYE-FOCUS (product name, manufactured by Hitachi Construction Machinery Co., Ltd.). As a result, many unfilled portions remained. The moisture permeability of the used die bonding film 8 is 150 (g / m ² 24h). Next, as shown in FIG. 4 (g), a wire bonder UTC230 (trade name, manufactured by Shinkawa Co., Ltd.) connects the terminals on the semiconductor chip and the wiring conductors 6 of the semiconductor mounting substrate to gold wires 9 having a diameter of 25 μm. Then, as shown in FIG. 5 (h), the semiconductor chip 7 is sealed at 180 ° C. and a pressure of 10 MPa using a sealing resin CEL9200 (trade name, manufactured by Hitachi Chemical Co., Ltd.). After transfer molding and sealing under the conditions of 90 s and 90 s, heat treatment was performed at 180 ° C./5 hours to completely cure the sealing resin and the die bonding film. Finally, a part of the lead / tin eutectic solder ball was melted and fused to the copper plating 13.
A reflow test was performed on the semiconductor package thus manufactured in the same manner as in Example 1. Table 1 shows the results.
Further, the manufactured semiconductor package was subjected to a temperature cycle test in the same manner as in Example 6. Table 2 shows the results.
In addition, as a result of observing the package sample after the evaluation using the above-described ultrasonic probe, the space between the wiring conductors 6 of the semiconductor mounting substrate was almost completely filled with the die bonding film 8.
Example 8
As shown in FIG. 5 (a), a polyethersulfone having a thickness of 50 μm is used as a flexible insulating base material 1 and a polyimide-based adhesive as an adhesive 2 is applied to one surface thereof to a thickness of 10 μm. Then, it was heated and dried at 200 ° C. for 10 minutes to obtain a semi-cured state. Next, as shown in FIG. 5 (b), a through hole 4 having a diameter of 0.4 mm is formed using a drill at a position to be the connection terminal 3, and as shown in FIG. The foils 5 were stacked, heated and pressurized at 250 ° C. under the conditions of 2 MPa, and held for 60 minutes to be laminated and integrated, and the through holes 4 were subjected to electrolytic copper plating. Further, as shown in FIG. 5D, unnecessary portions of the copper foil were removed by etching to form a wiring conductor 6, and electroless nickel, palladium and gold plating were applied to the surface of the wiring conductor.
The total moisture permeability of the flexible insulating base material 1 and the adhesive 2 is 150 (g / m) at 40 ± 0.5 ° C. and 90 ± 2% RH. ² 24h).
Next, an 11 mm square die bonding film 8 is provided on the back surface of the 10 mm square semiconductor chip 7 on the wiring conductor 6, and the die bonding film 8 is at least 5 μm from all sides of the semiconductor chip 7 as shown in FIG. The thing sticking so as to protrude was adhesively fixed as shown in FIG. This was cured by heat treatment (180 ° C./1 hour). The moisture permeability of the used die bonding film 8 is 150 (g / m ² 24h).
Next, as shown in FIG. 5 (g), using a wire bonder UTC230 (trade name, manufactured by Shinkawa Co., Ltd.), the terminals on the semiconductor chip and the wiring conductors 6 on the semiconductor mounting substrate are connected to a metal having a diameter of 25 μm. The wire 9 was connected by wire bonding. Further, as shown in FIG. 5 (h), the semiconductor chip 7 is sealed at 180 ° C. under a pressure of 10 MPa for 90 seconds by using CEL9200 (trade name, manufactured by Hitachi Chemical Co., Ltd.) which is a sealing resin 10. After transfer molding and sealing, heat treatment was performed at 180 ° C./5 hours to completely cure the sealing resin. Finally, a part of the lead / tin eutectic solder ball was melted and fused to the copper plating 13.
A reflow test was performed on the semiconductor package manufactured in the same manner as in Example 1. Table 1 shows the results.
Further, the manufactured semiconductor package was subjected to a temperature cycle test in the same manner as in Example 6. Table 2 shows the results.
Example 9
As shown in FIG. 6A, a polyimide insulating varnish serving as the base material 1 is cast on a copper foil 5 having a thickness of 18 μm to a thickness of 50 μm, and heated and dried at 200 ° C. for 120 minutes. A laminate of copper foil and polyimide was produced. Next, a tapered through-hole 4 as shown in FIG. 6B was formed in the insulating base material 1 at a location to be a connection terminal by a chemical etching method using a chemical solution. The diameter of the through hole 4 on the side in contact with the copper foil was 0.4 mm. Further, as shown in FIG. 6C, an unnecessary portion of the copper foil was removed by etching to form a wiring conductor 6. Furthermore, electroless nickel and gold plating were applied to the surface of the wiring conductor 6.
The moisture permeability of this flexible insulating substrate 1 is 25 (g / m 2) at 40 ± 0.5 ° C. and 90 ± 2% RH. ² 24h).
Next, an 11 mm square die bonding film 8 is provided on the back surface of the 10 mm square semiconductor chip 7 on the conductor 6, and the die bonding film 8 is at least 5 μm from all sides of the semiconductor chip 7 as shown in FIG. I stuck it out. It was adhesively fixed as shown in FIG. One sample is taken out, and the filling state of the die bonding film 8 between the wiring conductors 6 of the semiconductor mounting substrate is observed using an ultrasonic probe HYE-FOCUS (product name, manufactured by Hitachi Construction Machinery Co., Ltd.). did. As a result, many unfilled portions remained. The moisture permeability of the used die bonding film 8 is 150 (g / m ² 24h).
Next, as shown in FIG. 6 (f), using a wire bonder UTC230 (trade name, manufactured by Shinkawa Co., Ltd.), the terminals on the semiconductor chip and the wiring conductors 6 on the semiconductor mounting substrate are connected to a metal having a diameter of 25 μm. The wire 9 was connected by wire bonding. Further, as shown in FIG. 7 (g), the semiconductor chip 7 is transferred using a sealing resin CEL9200 (trade name, manufactured by Hitachi Chemical Co., Ltd.) under the conditions of 180 ° C., 10 MPa, 90 s. It was molded and sealed. Thereafter, heat treatment was performed at 180 ° C. for 5 hours to completely cure the sealing resin and the die bonding film. Finally, a part of the lead / tin eutectic solder ball was melted in the connection terminal 3 and fused to the wiring conductor 6.
A reflow test was performed on the semiconductor package thus manufactured in the same manner as in Example 1. Table 1 shows the results.
Further, the manufactured semiconductor package was subjected to a temperature cycle test in the same manner as in Example 6. Table 2 shows the results.
Further, the package sample after the evaluation was observed using the above-described ultrasonic probe. As a result, the space between the wiring conductors 6 of the semiconductor mounting substrate was almost completely filled.
Comparative Example 1
As a comparison, as shown in FIG. 6, the same test as in Example 1 was performed using a conventional semiconductor package in which a vent hole 11 was formed. Table 1 shows the results.
The total moisture permeability of the base material 1 and the adhesive 2 is 0.5 g / m at 40 ± 0.5 ° C. and 90 ± 2% RH. ² 24h).
Further, the manufactured semiconductor package was subjected to a temperature cycle test in the same manner as in Example 6. Table 2 shows the results.
Comparative Example 2
A semiconductor substrate was prepared in the same manner as in Example 1, except that aramid having a thickness of 50 μm was used as the base material 1 and a 9 mm square die bonding film was adhered and fixed to the back surface of a 10 mm square semiconductor chip so as not to protrude from the chip. Were prepared and tested. Table 1 shows the results.
The total moisture permeability of the substrate 1 and the adhesive 2 is 0.3 (g / m) at 40 ± 0.5 ° C. and 90 ± 2% RH. ² 24h).
Further, the manufactured semiconductor package was subjected to a temperature cycle test in the same manner as in Example 6. Table 2 shows the results.

Industrial applicability
As described above, the present invention is a semiconductor that is excellent in miniaturization, high density, and excellent in reliability such as prevention of package cracking and improvement in temperature cycle property, and capable of reducing or eliminating the number of vent holes. It is suitable for manufacturing mounting substrates and semiconductor packages.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 to FIG. 3 are cross-sectional views in each step for explaining an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a sectional view in each step for explaining the fourth and sixth embodiments of the present invention.
FIG. 3 is a sectional view in each step for explaining the fifth embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a sectional view in each step for explaining the seventh embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a cross-sectional view in each step for explaining the eighth embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a sectional view in each step for explaining the ninth embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a cross-sectional view of a conventional semiconductor package having a vent hole used in a comparative example.

Claims

A substrate provided with a flexible insulating base material and a wiring conductor, wherein the insulating base material has high moisture permeability.

A resin containing at least one of an imide group, an amide group, a phenol group, a phenylene group, an ester group, an ether group, a sulfone group, a carbonate group, a carbonyl group, and a silicone bond; a liquid crystal polymer; 2. The semiconductor mounting substrate according to claim 1, further comprising a resin selected from the group consisting of an epoxy resin.

The substrate for mounting a semiconductor according to claim 1, wherein the insulating base comprises a plurality of layers.

The semiconductor mounting substrate according to any one of claims 1 to 3, wherein the insulating base material and the wiring conductor are laminated, and the insulating base material has a through hole reaching the wiring conductor.

5. The semiconductor mounting substrate according to claim 4, wherein a conductive substance is filled in the through hole.

6. The semiconductor mounting substrate according to claim 5, wherein the filled conductive material protrudes to the outside of the through-hole on a side where the wiring conductor is not bonded to form a connection conductor.

The semiconductor mounting substrate according to claim 1, wherein a necessary portion of the wiring conductor is plated with gold.

A method for manufacturing a semiconductor mounting substrate, comprising a step of bonding a flexible insulating base material having high moisture permeability and a metal foil to be a wiring conductor.

A method for manufacturing a substrate for mounting a semiconductor, comprising a step of casting a resin varnish serving as a flexible insulating base material having high moisture permeability on a metal foil serving as a wiring conductor.

A method for manufacturing a semiconductor mounting substrate, comprising a step of depositing or plating a metal to be a wiring conductor on a flexible insulating base material having high moisture permeability.

The method for manufacturing a semiconductor mounting substrate according to claim 8, further comprising a step of forming a wiring conductor by etching and removing an unnecessary portion of the metal.

The method for manufacturing a substrate for mounting a semiconductor according to any one of claims 8 to 10, further comprising a step of forming a wiring conductor by performing electroless plating only on a necessary portion of the insulating base material.

The method for manufacturing a semiconductor mounting substrate according to claim 11 or 12, further comprising a step of applying gold plating to a necessary portion of the wiring conductor formed on the insulating base material.

14. The method for manufacturing a semiconductor mounting substrate according to claim 13, further comprising a step of providing a through hole reaching the back surface of the wiring conductor in the insulating base material.

The method for manufacturing a semiconductor mounting substrate according to claim 14, further comprising a step of filling the through hole with a conductive substance.

16. The method of manufacturing a semiconductor mounting substrate according to claim 15, further comprising a step of forming the connection conductor by projecting the conductive substance filled in the through hole to the outside of the through hole.

A semiconductor package having a semiconductor chip mounted on the semiconductor mounting substrate according to any one of claims 1 to 7 or a semiconductor mounting substrate manufactured by the manufacturing method according to any one of claims 8 to 16.

The semiconductor package according to claim 17, wherein the semiconductor chip and the wiring conductor are electrically connected.

19. The semiconductor package according to claim 18, wherein the electrical connection is a connection by a bonding wire.

The semiconductor package according to any one of claims 17 to 19, wherein the semiconductor chip is mounted on a semiconductor mounting substrate by bonding with an adhesive.

The semiconductor package according to claim 20, wherein the adhesive is a die bonding film.

22. The semiconductor package according to claim 20, wherein the adhesive has high moisture permeability.

The semiconductor package according to claim 17, wherein the semiconductor chip is sealed with a sealing resin.

24. The semiconductor package according to claim 17, wherein a solder ball is mounted on the through hole or a solder ball is mounted on a conductive material filled in the through hole.

A semiconductor package comprising a step of mounting a semiconductor chip on a substrate for mounting a semiconductor according to any one of claims 1 to 7 or a substrate for mounting a semiconductor manufactured by a manufacturing method according to any one of claims 8 to 16. Manufacturing method.

The method of manufacturing a semiconductor package according to claim 25, further comprising a step of applying or bonding an adhesive on the wiring conductor to mount the semiconductor chip.

26. The method of manufacturing a semiconductor package according to claim 25, further comprising a step of mounting a semiconductor chip having an adhesive applied or bonded to a back surface on the wiring conductor.

The method for manufacturing a semiconductor package according to claim 26, wherein a die bonding film is used as the adhesive.

The method for manufacturing a semiconductor package according to claim 26, wherein a highly moisture-permeable adhesive is used as the adhesive.

30. The method of manufacturing a semiconductor package according to claim 25, further comprising a step of electrically connecting the semiconductor chip and the wiring conductor.

31. The method of claim 30, wherein wire bonding is used for the electrical connection.

32. The method of manufacturing a semiconductor package according to claim 25, further comprising a step of sealing the semiconductor chip with a resin.

33. The method of manufacturing a semiconductor package according to claim 25, further comprising a step of mounting a solder ball in a through hole formed in the insulating base material or mounting a solder ball on a conductive substance filled in the through hole. .

Mounting a semiconductor chip on a semiconductor mounting substrate having a flexible insulating base and a wiring conductor formed on at least one surface of the insulating base using a film adhesive; and A method of manufacturing a semiconductor package having a step of resin sealing at least the semiconductor chip mounting side of a base material,
The moisture permeability with ^{1 (g / m 2 · 24h} ) or more substrate as an insulating substrate,
A method of manufacturing a semiconductor package, comprising a step of performing the resin sealing in a state where the film adhesive is semi-cured.

Mounting a semiconductor chip on a semiconductor mounting substrate having a flexible insulating base and a wiring conductor formed on at least one surface of the insulating base using a film adhesive; and A method of manufacturing a semiconductor package having a step of resin sealing at least the semiconductor chip mounting side of a base material,
Manufacturing a semiconductor package having a step of mounting the film-like adhesive after mounting so as to protrude from at least one side of the semiconductor chip and a step of performing the resin sealing in a state where the film-like adhesive is semi-cured Method.

A step of mounting a semiconductor chip using a film-like adhesive on a semiconductor mounting substrate including a flexible insulating base and a wiring conductor formed on at least one surface of the insulating base, and A method of manufacturing a semiconductor package comprising a step of resin sealing at least the semiconductor chip mounting side of an insulating base material,
The moisture permeability with ^{1 (g / m 2 · 24h} ) or more substrate as an insulating substrate,
A method of manufacturing a semiconductor package, comprising a step of mounting such that the film adhesive after mounting protrudes from at least one side of the semiconductor chip.

A step of mounting a semiconductor chip using a film-like adhesive on a semiconductor mounting substrate including a flexible insulating base and a wiring conductor formed on at least one surface of the insulating base, and A method of manufacturing a semiconductor package comprising a step of resin sealing at least the semiconductor chip mounting side of an insulating base material,
The moisture permeability with ^{1 (g / m 2 · 24h} ) or more substrate as an insulating substrate,
Manufacturing a semiconductor package having a step of mounting the film-like adhesive after mounting so as to protrude from at least one side of the semiconductor chip and a step of performing the resin sealing in a state where the film-like adhesive is semi-cured Method.

38. The method of manufacturing a semiconductor package according to claim 34, further comprising a step of forming at least one wiring conductor in a region of the insulating base on which the semiconductor chip is mounted.

A semiconductor mounting substrate having a flexible insulating base material and a wiring conductor formed on at least one surface of the insulating base material; and a film adhesive for mounting a semiconductor chip, wherein the insulating base A semiconductor package formed by resin sealing the semiconductor chip mounting side of the material,
The moisture permeability of the insulating base material is not more ^{1 (g / m 2 · 24h} ) or more,
A semiconductor package in which a gap between the semiconductor chip and the semiconductor mounting substrate is filled with the film adhesive.

A semiconductor mounting substrate having a flexible insulating base material and a wiring conductor formed on at least one surface of the insulating base material, and a film-like adhesive for mounting a semiconductor chip; A semiconductor package formed by resin-sealing the semiconductor chip mounting side of a base material,
The film adhesive is protruding from at least one side of the semiconductor chip,
A semiconductor package in which a gap between the semiconductor chip and the semiconductor mounting substrate is filled with the film adhesive.

A semiconductor mounting substrate having a flexible insulating base material and a wiring conductor formed on at least one surface of the insulating base material; and a film adhesive for mounting a semiconductor chip, wherein the insulating base A semiconductor package formed by resin sealing the semiconductor chip mounting side of the material,
The moisture permeability of the insulating base material is not more ^{1 (g / m 2 · 24h} ) or more,
A semiconductor package in which the film adhesive protrudes from at least one side of the semiconductor chip.

A semiconductor mounting substrate having a flexible insulating base material and a wiring conductor formed on at least one surface of the insulating base material; and a film adhesive for mounting a semiconductor chip, wherein the insulating base A semiconductor package formed by resin sealing the semiconductor chip mounting side of the material,
The moisture permeability of the insulating base material is not more ^{1 (g / m 2 · 24h} ) or more,
The film adhesive is protruding from at least one side of the semiconductor chip,
A semiconductor package in which a gap between the semiconductor chip and the semiconductor mounting substrate is filled with the film adhesive.

43. The semiconductor package according to claim 39, wherein at least one or more wiring conductors formed on at least one surface of the flexible insulating base material are formed in a region where the semiconductor chip is mounted. .