(57)【要約】【課題】半導体パッケージ用基板の作製プロセスを簡略化でき、また基板コストを抑える。【解決手段】ベース板２ａと、ベース板２ａの面上に構成されたＣｕ配線２ｂと、Ｃｕ配線２ｂの少なくとも一部を露出して複数の電気接合部（半田ボール搭載部６、ステッチ部７）を形成するようにベース板２ａの面に塗布されたソルダーレジスト２ｃと、半田ボール搭載部６やステッチ部７におけるＣｕ配線２の表面に形成された酸化防止皮膜１０と、を有する半導体パッケージ用基板である。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ベース板と、
前記ベース板の面上に形成されたＣｕ配線と、
前記Ｃｕ配線の少なくとも一部を露出して電気接合部を形成するように前記ベース板上に形成されたソルダーレジストと、
前記電気接合部上に形成された酸化防止皮膜と、を備えることを特徴とする半導体パッケージ用基板。
【請求項２】
前記酸化防止皮膜は、前記電気接合部の酸化を防止する厚さに形成されていると共に前記電気接合部へのワイヤーボンディング時にワイヤーと前記電気接合部との接続を妨げない厚さに形成されていることを特徴とする請求項１記載の半導体パッケージ用基板。
【請求項３】
前記複数の電気接合部は、Ａｕワイヤーの端部がボンディングされるワイヤーボンディング・ステッチ部と、半田ボールが取り付けられる半田ボール搭載部とを含むことを特徴とする請求項１または２に記載の半導体パッケージ用基板。
【請求項４】
前記酸化防止皮膜は、パルミチン酸、ステアリン酸、オイレン酸、ミリスチン酸、ラウリン酸のいずれかのカルボン酸を含む膜材で形成されていることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の半導体パッケージ用基板。
【請求項５】
前記酸化防止皮膜は、脂肪族チオールを水に乳化して、あるいは有機媒体に溶かして作った膜材で形成されていることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の半導体パッケージ用基板。
【請求項６】
前記酸化防止皮膜は、ＳｉＯ2またはＴｉＯ2で形成されていることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の半導体パッケージ用基板。
【請求項７】
請求項３から６のいずれかに記載の半導体パッケージ用基板と、
前記半導体パッケージ用基板に接着された半導体チップと、
前記半導体チップの表面電極と前記半導体パッケージ用基板の前記ステッチ部とを電気的に接続するワイヤーと、
前記半田ボール搭載部に電気的に接続された半田ボールと、
半導体パッケージ用基板、前記半導体チップおよび前記ワイヤーを封止する成形樹脂と、
を有する半導体パッケージ。
【請求項８】
ＢＧＡパッケージである請求項６に記載の半導体パッケージ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＢＧＡパッケージのような半導体パッケージを作製する際に用いられる基板、即ち半導体パッケージ用基板に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＢＧＡパッケージの作製に用いられる基板の表面には、外部端子としての半田ボールが搭載される部分（以下、半田ボール搭載部と呼ぶ。）とＡｕワイヤーの端がボンディングされる部分（即ちワイヤーボンディング・ステッチ部、以下、ステッチ部と呼ぶ。）の両方が必要とされる。
【０００３】
半田ボール搭載部やステッチ部は、回路配線材であるＣｕをレジスト開口より露出して構成される。そして、Ｃｕ材上には、その上にワイヤーボンディングが実施できるとともに半田ボールも取り付けられるように、酸化しない金属（例えばＡｕやＰｄ）でめっきが行われている。特に従来のＢＧＡパッケージ用やＣＳＰ用の基板では、Ｃｕの上にＮｉ/Ａｕめっきが行われていた。すなわち、Ｃｕの上にＮｉめっき膜が形成され、この上にＡｕめっき膜が形成されていた。
【０００４】
また、Ｃｕ配線の酸化防止処理として、Ｎｉ/Ａｕめっきの代わりにプレフラックス処理(ＯＳＰ:Organic Solderbility Preservative)を行って、Ｃｕ上に有機膜を形成する方法も知られている（例えば特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００４−２２８１２９号公報（段落[０００２]）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記背景技術のように、ワイヤーボンディングと半田ボール実装の両方を可能にするように回路配線材であるＣｕの上にＮｉ/Ａｕめっきを実施する方法は、基板作製のプロセスが複雑になり、かつＡｕを使用するために作製コストが高くなる。また、めっき処理のための引き出し線が必要になり、基板の設計を制限していた。
【０００７】
そこで、ＯＳＰを基板上のＣｕに塗布して作製コストを削減することが検討された。
【０００８】
ＯＳＰを基板上のＣｕ全部に対して塗布した場合、半田ボール搭載部ではＯＳＰ処理によるフラックスによって、半田ボールとＣｕ配線との半田付け性が良くなる。しかし、ＯＳＰ処理でＣｕ表面に形成されるフラックスの膜厚は０．１μｍ以上になり、これ以下の膜厚には出来ない。このような膜厚のフラックスがステッチ部のＣｕ上に存在していると、ワイヤーボンディングにおいてＡｕワイヤーの接合不良が発生する虞がある。したがって、ステッチ部のＣｕにおいては電気的接続の信頼性を確保するためにはＮｉＡｕめっきが必要である。
【０００９】
要するに、半田ボール搭載部とステッチ部を有する基板では、基板全面へのＯＳＰ処理は接続信頼性の観点で実施できず、基板上のＣｕに対してＮｉＡｕめっきを選択的に行うこととなるので、半導体パッケージ用基板の作製プロセスがより複雑になる。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、上記のような課題を解決することができる半導体パッケージ用基板を提供しようとするものである。
【００１１】
本発明の一態様は、ベース板と、該ベース板の面上に形成されたＣｕ配線と、該Ｃｕ配線の少なくとも一部を露出して電気接合部を形成するようにベース板上に形成されたソルダーレジストと、を備える半導体パッケージ用基板である。そして上記課題を解決すべく、電気接合部上に酸化防止皮膜が形成されている。
【００１２】
この酸化防止皮膜は、電気接合部の酸化を防止する厚さに形成されていると共に電気接合部へのワイヤーボンディング時にワイヤーと電気接合部との接続を妨げない厚さに形成されている。
【００１３】
本発明では、電気接合部のＣｕ材上に、従来技術のようなＮｉ/Ａｕめっきの代わりに、上記の膜厚の酸化防止皮膜を形成することで、Ｎｉ/Ａｕめっき膜と同じように基板上のＣｕ材の酸化を抑えることができるだけでなく、ワイヤーボンディング（もしくはＴＡＢ接合時）や半田ボール搭載時には皮膜が破れるので金属接合が可能になる。
【００１４】
また、基板上の半田ボール搭載部のＣｕ材のみならずステッチ部のＣｕ材にも同じ酸化防止皮膜を形成することができる。したがって、めっき処理のように半導体パッケージ用基板の製造プロセスが複雑になることが無く、結果、基板コストを抑えることが出来る。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、半導体パッケージ用基板の作製プロセスを簡略化でき、また基板コストを抑えることが出来る。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の半導体パッケージ用基板を適用した一例として、ＢＯＣタイプのＢＧＡパッケージを示す断面図。
【図２】本発明の実施例１による半導体パッケージ用基板の構造を示す断面図。
【図３】図２のＡ部を拡大した図。
【図４】図３に示した例を変更した図。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の実施例について図面を参照して説明する。
【００１８】
(実施例１)
図１は本発明の半導体パッケージ用基板を適用した一例として、ＢＯＣ（ボード・オン・チップ）タイプのＢＧＡパッケージを断面図で示している。また図２は本実施例の半導体パッケージ用基板の構造を断面図で示している。
【００１９】
図１に示すようにＢＧＡパッケージは、半導体回路素子であるＳｉダイ１と、Ｓｉダイ１が実装されている基板２と、基板２に取り付けられた外部端子である半田ボール３と、Ｓｉダイ１および基板２の周囲を覆って所定のパッケージ形状を構成する成形樹脂４と、備えている。また、本例はＢＯＣタイプであるため、Ｓｉダイ１の表面１ａ（電極が形成されている面）側を基板２に向け、両者をダイボンド・ペースト材５（接着剤）によって接着している。
【００２０】
基板２は、ＢＴレジン基材、ＦＲ-４基材、ポリイミドテープ等のような絶縁性のベース板２ａ上にＣｕの配線回路２ｂを設け、その上にソルダーレジスト２ｃを形成したものである。ソルダーレジスト２ｃは、半田ボール搭載部６やステッチ部７を構成するように所定の位置にＣｕ配線２ｂを露出する開口を有している（図２参照）。また、ベース板２ａ側にＳｉダイ１表面が接着されている。
【００２１】
Ｓｉダイ１は本例の場合、ＤＲＡＭチップを構成するものであり、表面電極の列がチップの中央部と周辺部に存在する。このため、基板２には図１に示すように、チップ中央部とチップ周辺部の夫々の表面電極列に対応する部分に貫通穴２ｄが設けられている。
【００２２】
そして、チップ中央部とチップ周辺部の各表面電極に一端が接続されたＡｕワイヤー８における他端が、基板２の貫通穴２ｄを通って、基板２のステッチ部７にボンディングされる。また、基板２の半田ボール搭載部６に半田ボール９が取り付けられる。
【００２３】
図３は図２のＡ部を拡大した図である。
【００２４】
従来技術では、ＢＧＡボール搭載部６もステッチ部７もＣｕ配線の表面にＮｉＡｕめっき膜が形成されていた。これに対し、本実施例ではＢＧＡボール搭載部６とステッチ部７におけるＣｕ配線２ｂの表面に、厚さ数百ｎｍ未満の酸化防止皮膜（以下、極薄い酸化防止皮膜と記す。）１０が形成されている。
【００２５】
図３に示された例では極薄い酸化防止皮膜１０はＣｕ上にのみ塗布されているため、従来技術と同じパッケージ組立プロセスがそのまま適用できるメリットがある。ただし、このようなパッケージ用基板を作製するためには、酸化防止皮膜１０の材料として、Ｃｕ上にのみ付着する膜剤（処理剤）を選択する必要がある。
【００２６】
次に、本実施例の半導体パッケージ用基板の作製方法の一例を説明する。特に、ＢＧＡボール搭載部６やステッチ部７の露出したＣｕ配線２ｂ表面に極薄い酸化防止皮膜１０を形成する方法例について述べる。絶縁性のベース板２ａを用意し、ベース板２ａ上にＣｕの配線回路２ｂを設け、その上にソルダーレジスト２ｃを形成するまでの製造工程は従来技術と同じである。
【００２７】
極薄い酸化防止皮膜１０を成膜するには、パルミチン酸、ステアリン酸、オイレン酸、ミリスチン酸、ラウリン酸のいずれかの脂肪族カルボン酸を主成分とする液（特開2004-76030号公報参照）を、その液が高温活性状態となる所定温度にして、そこに成膜前の基板２を浸す。この事により、露出したＣｕ配線２ｂ上に極薄い酸化防止皮膜１０を形成することができ、半導体パッケージ用基板として機能する。
【００２８】
なお、上記のカルボン酸を含む液においては、活性温度は１２０〜３００℃の範囲にあるものが用いられると工業化しやすく実用性が高い。例えば、パルミチン酸が用いられるときには、より好適な温度は約２００〜３００℃の範囲にある。露出したＣｕ配線を有する基板を処理対象として、パルミチン酸を容器内で２３０℃に保持して、そこにその処理対象を３０秒〜１分の時間浸漬することにより、数十ｎｍ厚の極薄い酸化防止皮膜１０を形成することができた。
【００２９】
その他の有機皮膜としては、脂肪族チオール（Ｒ−ＳＨ）を水に乳化して、あるいは有機媒体に溶かして作った膜剤（特開2006-111957号公報参照）からなるものでもよい。水の代わりに用いる有機媒体としては、フロン系溶剤、炭化水素系溶剤、またはアルコール系溶剤を用いることができる。このような膜剤を容器に入れ、それに成膜前の基板２を浸すことにより、露出したＣｕ配線２ｂ上に極薄い酸化防止皮膜１０を形成することができる。
【００３０】
これらの液を用いると、極薄い酸化防止皮膜１０はＣｕ材の上のみに形成されるため、作製された基板に対し、従来技術と同じパッケージ製造プロセスを適用できる。
【００３１】
図４は、図３に示した例を変更したものである。これは、ＢＧＡボール搭載部６とステッチ部７とを含む基板２の面全体に極薄い酸化防止皮膜１０を配した例である。この場合、極薄い酸化防止皮膜１０の材料が非導電性であることが要求される。また、パッケージ組立プロセスで基板２上に付けられる部材（成形樹脂４やペースト材５）との密着性が強いことが要求される。また、成膜プロセスを選べば、基板２の片面全面だけに極薄い酸化防止皮膜１０を塗布することも可能である。成膜方法としてはＣＶＤ、ＰＶＤ、液体への浸漬などによる方法がある。
【００３２】
（その他の実施例）
［極薄い酸化防止皮膜１０の膜材について］
上記の実施例１では、極薄い酸化防止皮膜１０として有機膜を、ＢＧＡボール搭載部６やステッチ部７に適用する例を挙げた。しかし本発明の構成要素である極薄い酸化防止皮膜１０は有機膜である必要は無く、ＳｉＯ2やＴｉＯ2などの極薄い酸化防止皮膜が適用可能である。つまり、極薄い酸化防止皮膜１０は、ワイヤーボンディング時にＡｕワイヤボールの超音波熱圧着で破れるものであり、かつ半田ボール搭載時に半田の濡れ性に影響を与えないものであれば何でも良い。ＳｉＯ2やＴｉＯ2などからなる膜はＣＶＤ法で形成することが可能である。
【００３３】
［極薄い酸化防止皮膜１０の厚さについて］
極薄い酸化防止皮膜１０の厚さは、酸化防止が可能で、かつワイヤーボンディング時に膜材が破れる厚さであればよい。つまり、膜厚が薄過ぎた場合Ｃｕの酸化が進行してしまい、厚過ぎた場合はワイヤーボンディングや半田ボール搭載時に接合不良が発生するので、数ｎｍ以上数百ｎｍ未満の膜厚が良い。
【００３４】
上記の実施例１の有機膜の場合、２ｎｍ〜１００ｎｍ程度の膜厚であれば、Ａｕワイヤーも半田ボールも有機膜に妨げられずに良好にＣｕ上に接合できることが確認されている。
【００３５】
［本発明を適用可能な半導体パッケージについて］
上記の実施例１ではＢＯＣタイプのＢＧＡパッケージで説明したが、一般的なＦＢＧＡ（Fine pitch Ball Grid Array）でも、極薄い酸化防止皮膜１０がＣｕ表面に形成されているＢＧＡボール搭載部６とステッチ部７を持つ基板２と同じものが適用可能である。
【００３６】
また、テープタイプＢＧＡやｕＢＧＡ（Ultra Fine Line BGA）などでも、それらの基板に本発明を適用できる。これらのパッケージでは一般に、テープ基板におけるＴＡＢ接合部や半田ボール搭載部のＣｕ配線（ＩＬＢリード）にＮｉ/Ａｕめっき膜やＡｕめっき膜が施されている。そして、このＣｕ配線の最上に形成されたＡｕめっき膜が、Ｓｉダイ１の表面電極であるＡｌパッドとの接合材であり、また半田ボールとの接合材にもなっている。
【００３７】
したがって、テープタイプＢＧＡまたはｕＢＧＡ用のテープ基板では、Ｃｕ配線上のＮｉ/Ａｕめっき膜またはＡｕめっき膜を、本発明の極薄い酸化防止皮膜１０に置き換えることが可能である。
【００３８】
以上説明したとおり、本発明では、半田ボール搭載部やステッチ部などの電気接合部のＣｕ配線に酸化防止の機能と金属接合性を持たせるために、Ｎｉ/Ａｕめっき処理を行う代わりに、上記実施例に開示した膜材で数百ｎｍ未満の膜厚の酸化防止皮膜を形成した。これにより本発明は、電気接合部のＣｕ表面に酸化防止機能を持たせ、かつワイヤーボンディング時には物理的に「皮膜」を破って電気接合を可能にし、また従来のＢＧＡパッケージ組立方法と同じようにＢＧＡボールをフラックスで取り付けることを可能にしている。
【符号の説明】
【００３９】
１    Ｓｉダイ
２    基板
２ａ    ベース板
２ｂ    配線回路
２ｃ    ソルダーレジスト
２ｄ    貫通穴
３    半田ボール
４    成形樹脂
５    ダイボンド・ペースト材
６    半田ボール搭載部
７    ステッチ部
８    Ａｕワイヤー
９    半田ボール
１０    極薄い酸化防止皮膜
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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