TW201606950A - 附有樹脂的導線架基板及其製造方法 - Google Patents

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Abstract

提供一種附有樹脂的導線架基板及其製造方法，可提高與焊料之連接可靠度。本發明之附有樹脂的導線架基板(LFB)，其具備：導線架(25)，其具備配線圖案部，該配線圖案部係以使金屬基材(1)的板厚自金屬基材(1)之至少一面的一部分減少之方式除去金屬而形成；及絕緣樹脂部(9)，其藉由以絕緣樹脂替代除去該金屬後之部分而形成，絕緣樹脂部(9)之高度係較配線圖案部的高度高3μm以上。

Description

附有樹脂的導線架基板及其製造方法
本發明係關於附有樹脂的導線架基板及其製造方法。
例如，於將半導體元件安裝於印刷電路板時，有時使用被稱為中介層(Interposer)之中介用基板(半導體元件安裝用基板)。此外，此中介層有時可為例如將絕緣樹脂成型而製作之導線架型基板，即附有樹脂的導線架基板(參照專利文獻1)。
先前技術文獻 專利文獻
專利文獻1 日本特開2009-147117號公報
於使用該附有樹脂的導線架基板時，會有於其附有樹脂的導線架基板之背面具備的連接墊上配置焊料球，且經由迴焊步驟形成焊料凸塊的情況。此情況中，若連接墊與其周圍之樹脂位於相同平面上，則容易引起焊料球之脫落，增加損害連接可靠度之可能性。如此，於先前技術之附有樹脂的導線架基板中，存在有附有樹脂的導線架基板與焊料球之連接可靠度低的問題。
本發明係為了解決該問題者，其目的在於提供一種附有樹脂的導線架基板及其製造方法，可提高附有樹脂的導線架基板與焊料(焊料球)之連接可靠度。
為了達成上述目的，本發明之一態樣，提供一種附有樹脂的導線架基板，其特徵在於具備：導線架，其具備配線圖案部，該配線圖案部係以使該金屬基材的板厚自金屬基材之至少一面的一部分減少之方式除去金屬而形成；及絕緣樹脂部，其藉由以絕緣樹脂替代除去該金屬後之部分而形成，該絕緣樹脂部之高度係較該配線圖案部的高度高3μm以上。
根據本發明之一態樣，可於附有樹脂的導線架基板之至少一面即表面進行調節，以使配線圖案部之一部分即連接墊部的高度作成較周圍之絕緣樹脂部低、或者藉由鍍敷使連接墊部之高度較周圍的絕緣樹脂部高。因此，根據本發明之一態樣，可提供一種附有樹脂的導線架基板及其製造方法，其可提高與焊料之連接可靠度。
1‧‧‧金屬基材
2‧‧‧感光性阻劑
3‧‧‧阻劑圖案
4‧‧‧導線
5‧‧‧電極墊
6‧‧‧焊料球
7‧‧‧表面晶粒墊
8‧‧‧背面晶粒墊
9‧‧‧絕緣樹脂部
10‧‧‧鍍敷層
11‧‧‧半導體元件
12‧‧‧平坦部
13‧‧‧金屬線
14‧‧‧保持木材
15‧‧‧取出電極
16‧‧‧固定用樹脂
17‧‧‧封膠用樹脂
18‧‧‧導線架之背面
19‧‧‧懸吊導線
20‧‧‧聯結桿
21‧‧‧上模
22‧‧‧下模
23‧‧‧熔融之絕緣樹脂
24‧‧‧樹脂毛邊
25‧‧‧導線架
LFB‧‧‧附有樹脂的導線架基板
圖1為顯示本發明之第一實施形態之附有樹脂的導線架基板的構成之剖視圖。
圖2為對於本發明之第一實施形態之附有樹脂的導線架基板之鄰接的9塊份，顯示一面(主面)之俯視圖。
圖3為對於本發明之第一實施形態之附有樹脂的導線架基板之鄰接的9塊份，顯示另一面(與主面相反之面)之俯視圖。
圖4為顯示構成本發明之第一實施形態之附有樹脂的導線架基板之主面的單塊之俯視圖。
圖5為顯示構成與本發明之第一實施形態之附有樹脂的導線架基板之主面相反的面之單塊的俯視圖。
圖6為顯示連接端子附近之構造的剖視圖。
圖7為顯示配線圖案形成步驟之剖視圖。
圖8為顯示絕緣樹脂填充步驟之剖視圖。
圖9為顯示熔融絕緣樹脂固化步驟之剖視圖。
圖10為顯示圖案除去步驟之剖視圖。
圖11為顯示絕緣樹脂填充步驟之剖視圖。
圖12為顯示實施例1之附有樹脂的導線架基板具備之鍍敷層的位置關係之剖視圖。
圖13為顯示焊料凸塊附近之構造的剖視圖。
圖14為顯示比較例1之附有樹脂的導線架基板具備之鍍敷層的位置關係之剖視圖。
圖15為顯示比較例2之附有樹脂的導線架基板具備之鍍敷層的位置關係之剖視圖。
圖16為顯示比較例3之附有樹脂的導線架基板具備之鍍敷層的位置關係之剖視圖。
圖17為顯示先前技術之中介層的一例構造及其使用方法之剖視示意圖。
下面，一面參照圖式一面對本發明之實施形態進行說明。再者，於以下之詳細說明中，為了提供對本發明之實施形態完全地理解，記載有大量之特定細節部分。然而，即使無上述特定之細節部分，當然也能實施1個以上之實施形態。另外，為了使圖式簡潔明瞭，以概略圖顯示周知之構造及裝置。此外，於各圖中，對發揮同樣或類似之功能的構成要素，賦予相同之元件符號並省略重複的說明。
(第一實施形態)
以下，參照圖式對本發明之第一實施形態(以下稱為本實施形態)進行說明。
(附有樹脂的導線架基板之構成)
以下，使用圖1至圖5，對附有樹脂的導線架基板之構成進行說明。
如圖1中所示，附有樹脂的導線架基板LFB，具備金屬基材1、導線4、電極墊5、表面晶粒墊7、背面晶粒墊8、絕緣樹脂部9、及鍍敷層10。再者，圖1為本實施形態之附有樹脂的導線架基板LFB之剖視圖。
金屬基材1例如使用銅等形成。
導線4係於金屬基材1之一面(主面)，例如使用感光性阻劑或乾膜等形成。再者，以下也將上述主面簡稱為“表面”。
電極墊5例如使用感光性阻劑或乾膜等形成於金屬基材1之另一面(與主面相反的面)。再者，以下也將與上述主面相反之面簡稱為“背面”。
表面晶粒墊7例如使用感光性阻劑或乾膜等形成於金屬基材1之表面。
背面晶粒墊8例如使用感光性阻劑或乾膜等形成於金屬基材1之背面。
絕緣樹脂部9例如使用後述之轉移成型(transfer molding)技法形成。
鍍敷層10係形成於導線4、電極墊5、表面晶粒墊7、及背面晶粒墊8之表面(與金屬基材1對向之面的相反側之面)。
此外，如圖2及圖3中所示，附有樹脂的導線架基板LFB，具備複數塊(piece)(圖中所示之例中，為9塊)。再者，圖2為對於本實施形態之附有樹脂的導線架基板LFB之鄰接的9塊份，顯示表面之俯視圖。此外，圖3為對於本實施形態之附有樹脂的導線架基板LFB之鄰接的9塊份，顯示背面之俯視圖。
於鄰接之各塊間，例如使用感光性阻劑或乾膜等形成有聯結桿(tie bar)20之圖案。
如圖4中所示，構成附有樹脂的導線架基板LFB之表面的單塊，例如使用感光性阻劑或乾膜等，形成有表面晶粒墊7之圖案、懸吊導線19之圖案、導線4之圖案。再者，圖4為顯示構成本實施形態之附有樹脂的導線架基板LFB之表面的單塊之俯視圖。
如圖5中所示，構成附有樹脂的導線架基板LFB之背面的單塊，例如，使用感光性阻劑或乾膜等，形成有背面晶粒墊8之圖案、電極墊5之圖案。再者，圖5為 顯示構成本實施形態之附有樹脂的導線架基板LFB之背面的單塊之俯視圖。
形成於附有樹脂的導線架基板LFB之背面的背面晶粒墊8之圖案的位置，係作為附有樹脂的導線架基板LFB之表面的導線4之位置的背側之一部分，多數之情況係作為導線4之一端的背側。
再者，於像圖4及圖5中所示之附有樹脂的導線架基板LFB那樣，表面晶粒墊7之圖案位於金屬基材1的中央且導線4之圖案自其附近呈放射狀朝外側延伸的構造之情況，多數情況下，背面晶粒墊8之圖案形成於導線4之圖案的最外側之位置的背側。
只要為本實施形態之附有樹脂的導線架基板LFB，如圖6所示，於將焊料球6搭載於基板背面之連接墊時，就可防止焊料球6自此連接墊上脫落，可提高與焊料之連接可靠度。
(附有樹脂的導線架基板之製造方法)
以下，參照圖1至圖6，並使用圖7至圖10，對附有樹脂的導線架基板之製造方法進行說明。
附有樹脂的導線架基板之製造方法，包含配線圖案形成步驟及絕緣樹脂部形成步驟，絕緣樹脂部形成步驟，包含絕緣樹脂填充步驟、熔融絕緣樹脂固化步驟、及圖案除去步驟。
於配線圖案形成步驟中，首先，藉由蝕刻等除去金屬板之一部分。具體而言，如圖7(b)中所示，相對於圖7(a)中所示之金屬基材1，於金屬基材1之兩面，例如以 輥塗機塗布感光性阻劑2之後，進行預烘(prebake)。其次，經由具有後述之希望的圖案之圖案曝光用光罩，自兩面進行圖案曝光，然後進行顯影處理。最後，進行水洗及後烘(postbake)，如圖7(c)中所示，形成阻劑圖案3。再者，圖7為顯示配線圖案形成步驟之剖視圖。
於形成阻劑圖案3之後，例如使用氯化鐵溶液等，如圖7(d)中所示，自金屬基材1之兩面實施蝕刻加工。再者，不進行蝕刻加工後之阻劑剝離，以殘留阻劑圖案3之狀態，進入下一個步驟即絕緣樹脂部形成步驟。藉由此蝕刻處理，於金屬基材1之表面形成表面晶粒墊7、導線4、懸吊導線19(未圖示)、及聯結桿20(未圖示)，且於金屬基材1之背面形成背面晶粒墊8及電極墊5。
再者，於配線圖案形成步驟中，關鍵在於適當地設定蝕刻強度或蝕刻時間等。這是為了於配線圖案形成步驟中，對於導線4、懸吊導線19、聯結桿20等僅於一面具有阻劑圖案3而於反面不具有阻劑圖案3的部分，停留在藉由蝕刻能將金屬全部除去但不貫通之半蝕刻。
如此一來，於金屬基材1之至少一面形成有配線圖案形成的部分(區域)。再者，以後亦稱形成有此配線圖案之部分為“配線圖案部”。
於絕緣樹脂部形成步驟中，以絕緣樹脂對在配線圖案形成步驟中形成之金屬板(金屬基材1)的金屬除去部進行填埋，形成絕緣樹脂部9。
作為形成絕緣樹脂部9之方法，其最佳方法為所謂轉移成型技法。以下，對此轉移成型技法之步驟簡單地進行說明。首先，如圖8中所示，以上模21及下模22將在配線圖案形成步驟中形成之金屬板(金屬基材1)夾持，並進行合模。然後，於使固態樹脂過熱熔融之狀態(熔融之絕緣樹脂23)下注入模具內，將由金屬板(金屬基材1)之金屬除去部與上模21及下模22的內壁形成之模穴部填滿(絕緣樹脂填充步驟)。最後，使流入模具內之樹脂固化(熔融絕緣樹脂固化步驟)。
在此，於轉移成型技法中，理想上於模具(上模21及下模22)與金屬板(金屬基材1)密接之情況下，不使樹脂(熔融之絕緣樹脂23)滲入此等之間。然而，實際上，熔融之絕緣樹脂23通常仍有極少量會自該模具與該金屬板之間的微小間隙滲入，而形成毛邊。針對此部分，通常於將熔融之絕緣樹脂23填充及固化之後，藉由物理或者化學方法將其除去。於由此而獲得之附有樹脂的導線架基板之表面及背面，金屬板(金屬基材1)之表面與絕緣樹脂的表面為相同高度，形成相同的平面。
亦即，本實施形態中，於絕緣樹脂部9之形成中，將除去規定部分的金屬之後的金屬板(於配線圖案形成步驟中形成之金屬板：導線架)放入自其厚度方向進行合模的上模21與下模22之間，使熔融之絕緣樹脂注入於該合模之狀態下形成的模穴內之後，使之固化。
藉由使用該附有樹脂的導線架基板之製造方法，可以高確實性及高品質實現絕緣樹脂之對金屬框架(金屬基材1)的金屬除去部之取代。
若進行上述絕緣樹脂填充步驟及熔融絕緣樹脂固化步驟，如圖9中所示，即可於殘留阻劑圖案3之狀態，以絕緣樹脂部9取代金屬基材1中的除去了金屬之部分。
於圖案除去步驟中，於使以殘留阻劑圖案3之狀態注入於模穴內的熔融絕緣樹脂固化之後，如圖10中所示，除去阻劑圖案3。
如此，如圖10中所示，形成本實施形態之附有樹脂的導線架。藉由於此附有樹脂的導線架形成圖1所示之鍍敷層10，完成本實施形態之附有樹脂的導線架基板LFB。
[實施例]
以下，參照圖1至圖10並使用圖11至圖16，藉由實施例對本發明更詳細地進行說明。又，本發明不限以下說明之實施例。
(實施例1)
作為實施例1之附有樹脂的導線架基板之製造方法，以LGA(Land Grid Array)型之導線架基板的製造方法為例進行說明。
於實施例1製作之各個LGA，其大小為邊長10mm之方形，且具有64針腳的、俯視為陣列狀之外部連接端子。於一基板上進行多片式印刷，且經由以下的製造步驟之後進行切割、裁斷，獲得各個LGA型之附有樹脂的導線架基板(例如，參照圖7)。再者，於圖中省略而較少顯示針腳數。
首先，準備寬度為90mm，厚度為200μm之長條狀的金屬基材1(參照圖7(a))。其次，以輥塗機於金屬基材1之兩面以成為10μm之厚度的方式塗布感光性阻劑2(東京應化(股)製、OFPR4000)之後，以90℃進行預烘(參照圖7(b))。
其次，經由具有希望之圖案(後述)的圖案曝光用光罩，自金屬基材1之兩面進行圖案曝光，然後以1%氫氧化鈉溶液進行顯影處理。最後，進行水洗及後烘，獲得實施例1之阻劑圖案3(參照圖7(c))。再者，於金屬基材1之一面側(亦即，搭載有半導體元件之面即表面)形成用以形成半導體元件搭載用的表面晶粒墊7之阻劑圖案3、及用以形成配線圖案的阻劑圖案3。另一方面，於金屬基材1之另一面(亦即，位於搭載有半導體元件之面的相反側之面即背面)形成有用以形成電極墊5的阻劑圖案3、及用以形成以使來自安裝之半導體元件的熱散逸之背面晶粒墊8的阻劑圖案3。
在此，參照圖2至圖5對該阻劑圖案3詳細進行說明。
於表面之中央附近配置半導體元件搭載用的表面晶粒墊7之圖案。此外，由於表面晶粒墊7還擔負使半導體元件發出之熱散發至外部的作用，因此基本上貫通金屬基材1而到達背面。惟，為了略微改變外周的尺寸，於表面晶粒墊7之截面形成錐面，以增加與絕緣樹脂部9之接觸面積，提高密接性，於背面將尺寸設定為較表面略小且不改變中央的位置，形成阻劑圖案3作為背面 晶粒墊8。於表面晶粒墊7之四角分別配置朝基板1單塊之最近的四角之方向呈放射狀延伸的懸吊導線19之圖案。
懸吊導線19係將其厚度設定為至金屬基材1 之厚度方向途中為止的厚度，因此，於背面中的與懸吊導線19對應之位置沒有形成阻劑圖案3。此外，懸吊導線19之圖案，係於基板1單塊之外周的位置連接於聯結桿20。
聯結桿20係將其位置設為與基板1單塊之外周相同。此外，為了確保樹脂填充時的流路，聯結桿20之厚度係構成為至金屬基材1之厚度方向途中為止的厚度，不形成與背面對應之阻劑圖案3。此外，於表面以與聯結桿20相連的狀態，朝表面晶粒墊7之方向呈逆放射狀配置導線4之阻劑圖案3。
導線4雖朝表面晶粒墊7之方向延伸，但不與表面晶粒墊7連接。導線4之厚度係設定為較金屬基材1的厚度小，於背面之對應位置不形成導線4的阻劑圖案3。此外，導線4係相對於基板1單塊之4邊的各邊，各配置16條合計為64條。此外，於導線4之兩端中的連接於聯結桿20的端部配置電極墊5之阻劑圖案3。
電極墊5之厚度係設為與金屬基材1的厚度相同。此外，於表面側，導線4之阻劑圖案3還兼作電極墊5(之背面)。此外，於背面，以將角作成圓角的長方形形狀配置阻劑圖案3。
於阻劑圖案3形成之後，使用氯化鐵溶液自金屬基材1之兩面實施蝕刻加工(參照圖7(d))。
作為蝕刻的深度，於自金屬基材1之一面進行蝕刻的情況，於以金屬基材1之厚度為自200μm至90μm的方式設定條件之後，同時對兩面進行蝕刻。此時，將氯化鐵溶液之比重設定為1.38，溫度設定為50℃。此外，不進行蝕刻後之阻劑剝離，於留剩阻劑圖案3之狀態，進入下面之轉移成型技法的絕緣樹脂部形成步驟。
藉由該蝕刻處理，於金屬基材1之表面形成表面晶粒墊7、導線4、懸吊導線19、聯結桿20，於金屬基材1之背面形成背面晶粒墊8及電極墊5。
其次，為了藉由轉移成型技法進行絕緣樹脂之填充，以收容於模具之規定的位置之方式進行金屬基材1之裁斷。裁斷之結果，金屬基材1成為寬度90mm、長度300mm之狹條狀框架(導線架)。
其次，藉由以下所示作業順序對該導線架(金屬基材1)進行轉移成型加工(參照圖8)。
首先，於將導線架之表面面向下的狀態下，將導線架(金屬基材1)設定於下模22。於下模22以與導線架之厚度相同的深度形成俯視時之大小也大致相同(略大)的凹部、及連結於此凹部的樹脂導入用之槽部。
然後合上蓋上之構造的上模21並進行合模，該上模21係將經研磨之水平面作為與導線架接觸的面。
接著，於模具外部之柱塞部設定固態的環氧樹脂(絕緣樹脂)，一面進行加壓加溫一面填充於模具內部。模具 內之空隙的大小、厚度，係與導線架大致相同，熔融之絕緣樹脂23，以填埋導線架中的於前步驟之蝕刻中已除去金屬的部分之方式進行填充。
接著，待絕緣樹脂固化之後，打開上模21，自下模22取出填充有絕緣樹脂的導線架。於導線架上固化附著有殘留於用以將絕緣樹脂自模具外朝模具內部、朝模具內的凹部引導的流路內之絕緣樹脂，因此對此部分，以手工作業將之除去。
接著，為了使填充於導線架之絕緣樹脂完全固化，進行後烘。作為後烘之條件，於150℃之烤箱內加熱2小時。
於此狀態之導線架中，絕緣樹脂係以大致為於相同表面之狀態填埋導線架的金屬除去部，但模具內之朝基板表面的略微露出，則無法完全避免，如圖11中所示，於模具內略微露出之熔融的絕緣樹脂23成為樹脂毛邊24，極薄地附著於導線架上之阻劑圖案3的各部分。此樹脂毛邊24，於後續之鍍敷步驟、或完成附有樹脂的導線架基板且安裝半導體元件之後的連接中，成為不良之產生原因，必須加以除去。於實施例1中，此除去係藉由阻劑圖案3之剝離而進行。
因此，繼絕緣樹脂填充步驟、後烘之後，進行圖案除去步驟。
作為圖案除去步驟之加工方法，首先，於將鹼性溶液(以400g的NaOH/1L為主要成分)加溫為95℃的剝離液中進行搬送，且以其滯留時間為3分鐘之方式調整搬 送速度。剝離液不僅可用以阻劑圖案3之剝離，還有促使作為樹脂毛邊24而位於阻劑圖案3上的環氧樹脂之膨潤的功效。然後於線上(inline)裝置上持續1分種進行連續之水壓10MPa的高壓水洗，將阻劑圖案3與樹脂毛邊24一併沖洗除去。
如此，形成實施例1之各導線架(附有樹脂的導線架)。
然後，於各導線架之露出的金屬面，藉由無電解鎳/鈀/金鍍敷形成法實施表面處理，形成鍍敷層10。
朝導線架之鍍敷層10的形成，可應用電解鍍敷法。然而，於電解鍍敷法中，需要形成用以供給鍍敷電流的鍍敷電極，形成鍍敷電極又會相應地使配線區域變窄，使得線路的迴繞變得困難。因此，於實施例1中，採用不需要供給用電極的無電解鎳/鈀/金鍍敷形成法。
亦即，對露出之金屬面實施酸性脫脂、軟式蝕刻、酸清洗、鈀觸媒活性處理、預浸、無電解鎳鍍敷、無電解鈀鍍敷、無電解金鍍敷，形成鍍敷層10。
含於鍍敷層10之各層的厚度為，鎳的厚度為3μm，鈀的厚度為0.2μm，金的厚度為0.03μm，鍍敷層10之厚度為該各層的合計值。此外，使用之鍍敷液為，鎳為ENPLATE NI(Meltex Inc.製)、鈀為PAURO BOND EP(Rohm and Haas製)、金為PAURO BOND IG(Rohm and Haas製)。
此外，於使阻劑圖案3剝離之後的階段，由於附有樹脂的導線架之金屬部，僅阻劑膜之膜厚部分較 周圍的絕緣樹脂部9低，因此，於形成鍍敷層10之後的階段，成為自周圍的絕緣樹脂部9凹陷約7μm左右的狀態。
藉由以上說明之作業順序，可獲得希望之附有樹脂的導線架基板LFB。再者，於圖12中顯示，表示實施例1之附有樹脂的導線架基板LFB所具備之鍍敷層10的位置關係之剖視圖。
此外，於實施例1中，作為除去附有樹脂的導線架之規定的金屬部之手段，使用於除去之部分以外形成阻劑圖案之蝕刻，並於留下阻劑圖案3之狀態下進行形成絕緣樹脂部9的步驟。
根據此製造方法，如圖11所示，轉移成型技法中產生之樹脂毛邊24，雖爬上了該金屬部上之阻劑膜上，但於填充絕緣樹脂且使之硬化之後而進行的圖案除去步驟中，與阻劑圖案3一併被除去。
此外，於絕緣樹脂填充步驟中，絕緣樹脂部9係將其高度成型為與該金屬部上之阻劑膜的表面為相同高度。因此，絕緣樹脂部9於阻劑剝離之後，變為該金屬部之高度較絕緣樹脂部9降低了相當於此阻劑膜的厚度。
於實施例1中，阻劑圖案3之厚度係設定為3μm以上。這是因為若阻劑圖案3之厚度小於3μm，於蝕刻時，便不能發揮阻劑圖案3之作用。
此外，根據實施例1，由於以殘留金屬基材1之蝕刻加工時的阻劑圖案3之狀態，藉由轉移成型技法進行 絕緣樹脂填充加工，因此，即使產生之樹脂毛邊24爬上阻劑膜上的情況，也可於後面之圖案除去步驟中，與阻劑圖案3一併確實地除去。因此，只要為實施例1之附有樹脂的導線架基板LFB，即可防止因毛邊殘餘而引起的鍍敷不良等。亦即，只要為實施例1之附有樹脂的導線架基板LFB之製造方法，即可提供可將附有樹脂的導線架基板LFB之製造過程的樹脂毛邊24簡單且確實地除去之方法。
(實施例2)
於實施例2中，相對於實施例1之樣本，對在表面及其反面即背面露出之金屬部分實施鍍敷處理。其結果，於實施例2之附有樹脂的導線架基板LFB中，金屬部設成為相對於絕緣樹脂部9之上面變得較高。
藉此，如圖13中所示，焊料球6與連接墊之連接面積變寬，連接強度及共有強度提高。這點與實施例1之構造，雖在金屬部與絕緣樹脂部9之高度關係上變為相反，但為了獲得連接可靠度而要求之構造特徵，係根據基板之圖案、包含基板之封裝體整體的構造、元件之安裝條件、封裝體之使用環境等而異。因此，如上述，預先將金屬部作成較絕緣樹脂部9低，然後根據需要，可藉由鍍敷層10之厚度來調節金屬部之高度，採用此方式則相當有效。
(比較例1)
比較例1中，於朝金屬基材1之阻劑圖案3的形成中，將阻劑膜的厚度設定為5μm。並且，鍍敷層 10所包含之各層的厚度分別設定為，鎳的厚度為5μm，鈀的厚度為0.2μm，金的厚度為0.03μm，鍍敷層10之厚度為該各層的合計值。其結果，於附有樹脂的導線架之表面，金屬部之上面與絕緣樹脂部9的上面，成為大致相同的高度。除此以外，使用與實施例1完全相同之方法，獲得附有樹脂的導線架基板LFB。再者，圖14中顯示之剖視圖，表示比較例1之附有樹脂的導線架基板LFB所具備之鍍敷層10的位置關係。
(比較例2)
比較例2中，於朝金屬基材1之阻劑圖案3的形成中，將阻劑膜的厚度設定為5μm。並且，鍍敷層10所包含之各層的厚度分別設定為，鎳的厚度為8μm，鈀的厚度為0.2μm，金的厚度為0.03μm，鍍敷層10之厚度為該各層的合計值。其結果，於附有樹脂的導線架之表面，金屬部之上面成為自絕緣樹脂部9的上面略微突出之構造。除此以外，使用與實施例1完全相同之方法，獲得附有樹脂的導線架基板LFB。再者，圖15中顯示之剖視圖，表示比較例2之附有樹脂的導線架基板LFB所具備之鍍敷層10的位置關係。
(比較例3)
比較例3中，於金屬基材1之蝕刻步驟之後，進行了阻劑剝離。剝離之條件與實施例1同樣。然後，藉由轉移成型技法進行樹脂填充，且不進行此後之阻劑剝離步驟。除此以外，使用與實施例1完全相同之方法，獲得附有樹脂的導線架基板LFB。再者，圖16中顯示之 剖視圖，表示比較例3之附有樹脂的導線架基板LFB所具備之鍍敷層10的位置關係。
(評價) <毛邊除去之確實性>
對極薄之樹脂毛邊24的殘留，根據鍍敷阻礙之狀況進行識別之方法，更簡便且確實，因此，各實施例及各比較例，皆於形成鍍敷層10之步驟之後，以光學顯微鏡進行觀察。倍率為100倍，計算1個導線架中被認為是毛邊殘餘原因之鍍敷不良部的數量。其結果，於實施例1、實施例2、比較例1、比較例2中，皆未確認有鍍敷不良，但於比較例3中，觀察到15個部位之鍍敷不良。
<與元件之連接可靠度>
為了調查與元件之連接可靠度，於各實施例及各比較例之附有樹脂的導線架基板LFB上安裝評價用元件。此情況之評價，係與附有樹脂的導線架基板LFB與母板之間的藉由焊料球之連接相關者。因此，搭載於附有樹脂的導線架基板LFB之評價用元件，係作成僅將外形或材質與通常之元件設為相同，內部之配線僅連接於端子間者。
評價用元件係使用晶粒貼覆膜(die attach film)而被搭載於附有樹脂的導線架基板LFB之晶粒墊上，再以使用直徑25μm之金線的引線接合，取得與基板之電性連接。
再加上利用轉移成型技法，對評價用元件進行樹脂封裝後，獲得半導體封裝體。
並且，於露出於半導體封裝體之背面、即附有樹脂的導線架基板LFB之背面的連接墊上塗布助焊劑，將半徑為300μm之焊料球載於其上，然後通過迴焊爐，形成焊料凸塊。
於此階段，作為第一評價，對焊料凸塊是否正確地形成於連接墊上進行調查。對各實施例及各比較例，皆進行100樣本之觀察，調查脫落之墊的數量。表1顯示其結果。
然後，對於第一評價，僅對判斷為無焊料凸塊之脫落的基板，進行朝主基板之二次安裝。
於主基板上也以相同節距形成與附有樹脂的導線架基板LFB同樣之焊料凸塊，於使焊料凸塊彼此接觸之狀態下，再次通過迴焊爐，將焊料凸塊熔融後，取得電性導通。
然後，使液狀之環氧樹脂流入主基板與半導體封裝體的、散布有焊料凸塊之空隙內，且以高溫使之硬化，以加強連接。
藉由以上步驟，獲得評價用樣本。各實施例及各比較例皆準備10個樣本，進行了評價。
關於二次安裝後之導通的測試，係設計為藉由對主基板之端子的2點之間進行調查而進行，藉由選擇此2點，便可知與任意之焊料凸塊相關的導通及斷裂。
關於樣本之評價，首先，作為初期評價，對全部之焊料凸塊，確認是否有導通，僅將判斷為無初期不良之樣本投入TCT(溫度循環試驗)內。
作為TCT之條件，係設定為每隔10分鐘對-55℃與125℃進行切換且進行1000循環。於TCT結束之後，再次調查各凸塊的導通，對已斷線之部位，以環氧樹脂將樣本固定之後，進行剖面之研磨加工，觀察焊料之破壞與剝離等。
應評價之焊料凸塊，每個樣本有64個，將其中之不良數顯示於表2。
如表中所示，於一次安裝中，包含鍍敷層之金屬部變得較周圍的絕緣樹脂部9低的實施例1，可形成焊料球之確實的配置。
此外，於進行至二次安裝為止之樣本的評價中，如比較例2或比較例3，包含鍍敷層之金屬部自周圍的絕緣樹脂部9突出者，其連接可靠度增高。這是因為如圖13中所示，於形成焊料凸塊時，對突出之金屬部的側面也密接，因而有提高黏著面積。
於實施例1中，不良數雖也為零，但與上述之理由不同，其是因為位於電極周圍之絕緣樹脂的壁之存在，於本次之材料構成、基板構造中，對提高連接可靠度發揮了作用。
若為其他之材料構成、基板構造，金屬部的高度與連接可靠度的關係，可能與本次有變化，因此較佳方式為，可於鍍敷前之階段，預先將金屬部的高度設定為較絕緣樹脂部9低，然後可根據狀況，於後續之鍍敷步驟中調節高度。
以上，參照特定之實施形態對本發明進行了說明，但並非意味藉由這些說明以限制發明。藉由參照本發明之說明，孰悉該項技術者顯然能容易理解所揭示之實施形態及本發明之其他實施形態。藉此，應解釋為申請專利範圍還包括本發明之範圍及要旨所包含的這些變形例或實施形態。
如上述實施形態及上述實施例所作說明，只要為本發明之一形態的附有樹脂的導線架基板及其製造 方法，即可解決本發明所欲解決之問題。以下，對本發明之一形態的附有樹脂的導線架基板及其製造方法所解決之問題的詳細內容進行說明。
以晶圓製程製造之各種記憶體、CMOS、CPU、FPGA等的半導體元件，具有電性連接用端子。
電性連接用端子之節距、與裝設有半導體元件之印刷電路板側的連接部之節距，根據加工方法之差異，於規模上相差1~2位數。因此，使用有被稱為中介層之用以節距變換用的中介用基板(半導體元件安裝用基板)。
於中介層之一面安裝半導體元件，於中介層之另一面或基板的週邊部取得與印刷電路板的連接。
此外，中介層係於內部或表面具有金屬製之導線架。並且，藉由此導線架引繞電氣路徑進行與印刷電路板之連接，以擴大外部連接端子之節距。
圖17為顯示作為中介層之一例，QFN(Quad Flat Non-leaded)式導線架之構造的示意圖。
圖17中所示之QFN式導線架，首先以固定用樹脂16或固定用膠帶將半導體元件11固定於黏貼在由聚醯亞胺膠帶構成之保持材料14的導線架的既定部位。然後進行引線接合，再以轉移成型技法將複數個晶片(半導體元件11)一併進行樹脂模製。最後，實施封裝加工，切斷並裁斷成各個而製成成品。
亦即，如圖17(a)所示，QFN式導線架，係於由銅、鋁等之金屬構成的導線架之中央部設置搭載半導體元件11的平坦部12，且於外周部配置節距寬之導線 4(未圖示)者。並且，導線4與半導體元件11之電性連接用端子的連接，係使用金線等之金屬線13的接合法。
再者，圖17(a)及圖17(b)中所示之保持材料14，係保持導線架者，如圖17(c)中所示，於絕緣樹脂(成型用樹脂17)的成型後被除去。但是，於圖17中所示之中介層中，電性連接只於半導體元件之外周部與導線架的外周部進行，因此，對端子數較多之半導體基板並不適合。
印刷電路板與中介層之連接，於端子數少的情況，係於中介層之外延部的取出電極15裝設金屬針腳而進行。此外，於端子數多之情況，於外周部分之外部連接端子呈陣列狀配置焊料球(Ball Grid Array)。由於印刷電路板側之連接節距為500μm左右而較寬，焊料量也多，因此，Ball Grid Array可進行穩定之高可靠度的連接。
對於面積窄且端子數多之半導體元件，於電性路徑為一層的中介層中，節距變換困難，因此，以2層、3層及多層對具有電性路徑之層進行層積。
另一方面，於面積窄且端子數多的半導體元件的情況，半導體元件之連接端子大多呈陣列狀配置及形成於半導體元件之底面。因此，中介層側之外部連接端子，也作為同樣之陣列狀配置，對於中介層與印刷電路板之連接，採用使用微小之焊料球的覆晶連接方式。
中介層內之配線，係藉由自上部沿垂直方向以鑽頭或雷射鑽孔，且於孔內進行金屬鍍敷，形成上下之電性導通。於此方式之中介層中，外部連接端子之節 距可細分為150μm以上、200μm以下的範圍內，因此，雖可增加連接端子數，但接合可靠度或穩定性降低。因此，此方式之中介層，對要求高可靠度之車載用等並不適合。
此種之中介層，係根據使用之材料或構造，具有保持導線架部分之基材具有陶瓷者、或者如P-BGA(Plastic Ball Grid Array)、CSP(Chip Size Package)、LGA(Land Grid Array)等那樣基材為有機物等數種類，根據目的而區別使用。
無論是哪一種情況，皆對應於半導體元件之小型、多針腳及高速化，趨向於中介層之與半導體元件的連接部之細節距化及高速信號對應。若考慮到細微化之進程，端子部分之節距，需要在80μm以上、100μm以下的範圍內。
亦為導通部兼支撐構件之導線架，係以對薄金屬板進行蝕刻而製造的、所謂光蝕刻法形成。在此，為了容易進行穩定之蝕刻處理、及此後之加工中的基材的把持，以該金屬板具有200μm之厚度為較佳。
此外，為了於引線接合時獲得充分之接合強度，需要有一定之金屬層的厚度、及島面積。考慮到這兩點之因素，作為金屬板之厚度，最低需要200μm。此情況下，最好自金屬板之兩側進行蝕刻。
此外，由覆被導線架之背面18(與搭載半導體元件11之面相反側的面)的聚醯亞胺膠帶構成之保持材料14，係於導線架之背面18成為與印刷電路板的連接面之 情況下，為了於成型時不使成型用樹脂17繞至黏附於導線背面之連接端子面，而不可或缺。
然而，由於最終不需要由聚醯亞胺膠帶構成之保持材料14，因此於模製(mold)加工之後，會被取下扔掉。因此，將導線架黏貼於保持材料14而製造中介層之方法，具有成本高的問題。
作為解決該問題的技術，可例舉使用圖案蝕刻、半蝕刻等，於金屬板之兩面形成凹凸或貫通孔，且於形成之部分成型絕緣樹脂而製作的導線架型基板(例如，參照專利文獻1)。
只要為此構造之基板，由於絕緣樹脂具有支撐配線圖案之功能，因此不需要黏貼聚醯亞胺膠帶，可實現成本降低。
於如上述形成之電子基板上安裝元件之情況，像先前技術那樣，若金屬部(配線圖案)與絕緣樹脂部之高度一致，由連接可靠度等的觀點來看，很多情況下並不希望如此。例如，於在附有樹脂的導線架基板之背面的連接墊上配置焊料球，且經由迴焊步驟形成焊料凸塊之情況，若連接墊與其周圍之絕緣樹脂部處於相同平面，則容易引起焊料球的脫落，損害連接可靠度之可能性增大。
此外，為了根據基板或將其作為零件之半導體封裝體的構造或要求品質，獲得焊料球與連接墊之連接強度或對於來自橫向的應力的共有強度，也有連接墊與周圍之絕緣樹脂部處於相同平面上並不恰當的情況。
此外，對獲得此構造之附有樹脂的導線架基板之情況最困難且最重要的是，確實地以絕緣樹脂替代金屬除去部，於作為用於此目的之手段使用轉移成型技法之情況，如何除去此時產生之樹脂毛邊便成為問題。因此，需要有簡單廉價且確實的毛邊除去方法。
如上述，於先前技術之附有樹脂的導線架基板，存在附有樹脂的導線架基板與焊料球之連接可靠度低之問題。
(本實施形態之功效)
(1)相對於具有上述問題之先前技術的附有樹脂的導線架基板，本實施形態之附有樹脂的導線架基板LFB，具備：導線架25，其具備配線圖案部(例如，導線4、電極墊5、表面晶粒墊7、背面晶粒墊8)，該配線圖案部係以使該金屬基材1的板厚自金屬基材1之至少一面的一部分減少之方式除去金屬而形成；及絕緣樹脂部9，其藉由絕緣樹脂替代除去該金屬之部分而形成。並且，絕緣樹脂部9之高度係較配線圖案部的高度高3μm以上。
根據此種構成，可於附有樹脂的導線架基板LFB之表面，將配線圖案部之一部分即連接墊部(例如，電極墊5、表面晶粒墊7、背面晶粒墊8)的高度作成較周圍之絕緣樹脂部9低。因此，只要為本實施形態之附有樹脂的導線架基板LFB，即可提高與焊料之連接可靠度。
(2)此外，也可具備形成於本實施形態之配線圖案部上的鍍敷層10。
根據此種構成，可藉由鍍敷將連接墊部之高度調節為高於周圍的絕緣樹脂部9之高度。此種形態之附有樹脂的導線架基板LFB，也可提高與焊料之連接可靠度。
(3)此外，本實施形態之附有樹脂的導線架基板之製造方法，其包含：配線圖案形成步驟，以使金屬基材的板厚自金屬基材1之至少一面的一部分減少之方式除去金屬而形成既定之配線圖案；及絕緣樹脂部形成步驟，藉由絕緣樹脂替代除去該金屬之部分，形成較形成有金屬基材1之配線圖案的配線圖案部之高度高的絕緣樹脂部9。並且，絕緣樹脂部形成步驟包含：使熔融之絕緣樹脂23填充於模穴內之絕緣樹脂填充步驟，該模穴係於以上模21及下模22自厚度方向將除去金屬之後的金屬基材1合模後之狀態下而形成；及使於絕緣樹脂填充步驟中填充的絕緣樹脂23固化的熔融絕緣樹脂固化步驟。
根據此種構成，可於附有樹脂的導線架基板LFB之表面，將該連接墊部之高度設定為較周圍的絕緣樹脂部9低。因此，根據本實施形態之附有樹脂的導線架基板LFB的製造方法，可提供提高與焊料之連接可靠度的附有樹脂的導線架基板。
(4)此外，於本實施形態之配線圖案形成步驟中，也可藉由於除去金屬之部分以外形成阻劑圖案3而進行蝕刻，除去金屬基材1之至少一部分。此外，絕緣樹脂部形成步驟也可包含使於殘留阻劑圖案3之狀態下填充於模穴內的絕緣樹脂23固化之後，除去阻劑圖案3的圖案除去步驟。
根據此種構成，可於圖案除去步驟中，將絕緣樹脂部形成步驟時產生之樹脂毛邊24與阻劑圖案3一併確實地除去。因此，可防止因毛邊殘餘而引起的鍍敷不良等。
藉此，根據本實施形態之附有樹脂的導線架基板LFB之製造方法，可提供附有樹脂的導線架基板LFB之製造過程中的樹脂毛邊24之簡單確實的除去方法。
(5)此外，也可將本實施形態之阻劑圖案3的厚度(膜厚)，設定為3μm以上。
根據此種構成，阻劑圖案3可獲得作為蝕刻之遮罩的作用(功能)。再者，若阻劑圖案3之厚度小於3μm，則於蝕刻時，可能無法發揮作為阻劑圖案3之遮罩的功能。
此外，根據此種構成，於附有樹脂的導線架基板LFB之表面中，可將配線圖案部之一部分即連接墊部的高度設定為較周圍的絕緣樹脂部9低3μm以上。因此，根據本實施形態之附有樹脂的導線架基板LFB之的製造方法，可提供提高與焊料之連接可靠度的附有樹脂的導線架基板。
(6)此外，本實施形態之附有樹脂的導線架基板之製造方法，還可包含於絕緣樹脂部形成步驟之後，於配線圖案部上形成鍍敷層10之鍍敷層形成步驟。
根據此種構成，可藉由鍍敷將配線圖案之一部分即連接墊部之高度調節為高於周圍的絕緣樹脂部9之高度。即使於此種形態之附有樹脂的導線架基板LFB之製造方法中，也可提供提高與焊料之連接可靠度之附有樹脂的導線架基板。
[產業上之可利用性]
本發明係關於用以安裝半導體元件之半導體基板，尤其是可利用於導線架型基板及其製造方法。
1‧‧‧金屬基材
4‧‧‧導線
5‧‧‧電極墊
7‧‧‧表面晶粒墊
8‧‧‧背面晶粒墊
9‧‧‧絕緣樹脂部
10‧‧‧鍍敷層
LFB‧‧‧附有樹脂的導線架基板

Claims (6)

  1. 一種附有樹脂的導線架基板，其特徵在於具備：導線架，其具備配線圖案部，該配線圖案部係以使金屬基材的板厚自該金屬基材之至少一面的一部分減少之方式除去金屬而形成；及絕緣樹脂部，其藉由以絕緣樹脂替代除去該金屬後之部分而形成，該絕緣樹脂部之高度係較該配線圖案部的高度高3μm以上。
  2. 如請求項1之附有樹脂的導線架基板，其中具備形成於該配線圖案部上之鍍敷層。
  3. 一種附有樹脂的導線架基板之製造方法，其包含：配線圖案形成步驟，以使金屬基材的板厚自該金屬基材之至少一面的一部分減少之方式除去金屬而形成既定之配線圖案；及絕緣樹脂部形成步驟，藉由絕緣樹脂替代除去該金屬之部分，形成較形成有該金屬基材之該配線圖案的配線圖案部之高度高的絕緣樹脂部，並且，該絕緣樹脂部形成步驟包含：使熔融之該絕緣樹脂填充於模穴內之絕緣樹脂填充步驟，該模穴係於以上模及下模自厚度方向將除去該金屬之後的該金屬基材合模後之狀態下而形成；及使於該絕緣樹脂填充步驟中填充的該絕緣樹脂固化之熔融絕緣樹脂固化步驟。
  4. 如請求項3之附有樹脂的導線架基板之製造方法，其中於該配線圖案形成步驟中，藉由於除去該金屬之部分以外形成阻劑圖案而進行蝕刻，除去該金屬基材之至少一部分，該絕緣樹脂部形成步驟包含使於殘留該阻劑圖案之狀態下填充於該模穴內的該絕緣樹脂固化之後，除去該阻劑圖案的圖案除去步驟。
  5. 如請求項4之附有樹脂的導線架基板之製造方法，其中將該阻劑圖案之厚度設定為3μm以上。
  6. 如請求項3至5中任一項之附有樹脂的導線架基板之製造方法，其中包含於該絕緣樹脂部形成步驟之後，於該配線圖案部上形成鍍敷層之鍍敷層形成步驟。
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