(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
樹脂絶縁層と導体パターンとが交互に積層され、最外層の導体パターン上に形成されているバンプを有する配線板と、
前記バンプを介して前記配線板上に実装される半導体素子と、
前記半導体素子を封止する封止樹脂と、を有する電子部品であって：
前記配線板を形成する最外層の樹脂絶縁層は、前記バンプの形成領域の外側、かつ、前記半導体素子の縁部の直下から前記配線板の縁部に向かう領域の少なくとも一部に凹部を有し、
該凹部内に前記封止樹脂が充填されている。
【請求項２】
請求項１の電子部品であって：
前記凹部は、前記配線板の縁部まで設けられている。
【請求項３】
請求項１の電子部品であって：
前記半導体素子と前記配線板との間には、前記封止樹脂が充填されている。
【請求項４】
請求項１の電子部品であって：
前記封止樹脂の熱膨張係数は２０ｐｐｍ／℃以下である。
【請求項５】
請求項１の電子部品であって：
前記封止樹脂のヤング率は２０〜３０ＧＰａである。
【請求項６】
請求項１の電子部品であって：
前記凹部は、前記バンプの形成領域の外側の全周に亘って形成されている。
【請求項７】
請求項２の電子部品であって：
前記凹部は、前記バンプの形成領域の外側の周囲であって、前記半導体素子の縁部よりも内側まで延びている。
【請求項８】
請求項１の電子部品であって：
前記凹部により前記導体パターンが露出され、その露出された導体パターン上には被覆層が設けられている。
【請求項９】
請求項１の電子部品であって：
前記最外層の樹脂絶縁層はソルダーレジスト層である。
【請求項１０】
請求項１の電子部品であって：
前記配線板の厚みは１００μｍ以下である。
【請求項１１】
樹脂絶縁層と導体パターンとが交互に積層され、最外層の導体パターン上に形成されているバンプを有する配線板を準備することと、
前記バンプを介して前記配線板上に半導体素子を実装することと、
前記半導体素子を封止樹脂で封止することと、
を有する電子部品の製造方法であって：
前記配線板を形成する最外層の樹脂絶縁層のうち、前記バンプの形成領域の外側、かつ、前記半導体素子の縁部の直下から前記配線板の縁部に向かう領域の少なくとも一部に凹部を設け、
該凹部内に前記封止樹脂を充填する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、樹脂絶縁層と導体パターンと積層したコア基板を備えない配線板上に半導体素子を実装し、封止樹脂で封止した電子部品及びその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、コアレスの配線板と、配線板の上面に実装される半導体素子とからなる電子部品が開示されている。通常、このような電子部品は、配線板と半導体素子との間に充填されるアンダーフィル樹脂と、半導体素子を封止する封止樹脂とを有する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−１１８６３５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明者らは鋭意試験を行った結果、上述したような電子部品は熱履歴を受けることによって内層の導体パターンが断線しやすくなることを見出した。以下、詳細について説明する。
図１１は、上述の電子部品に生じる熱膨張、応力をシミュレーションした結果を示す説明図である。電子部品は、樹脂絶縁層５５０、６５０、７５０及び導体パターン５３４、５５８、６５８を備える配線板５３０と、該配線板５３０上に半田バンプ５７６を介して実装された半導体素子５９０とから成る。配線板５３０と半導体素子５９０との間、及び、半導体素子の側部にはアンダーフィル樹脂５９８が充填されている。半導体素子は封止樹脂５９４により封止されている。
【０００５】
図１１（Ａ１）（Ａ２）は電子部品に約２６０℃の熱が加わっている状態を示し、図１１（Ｂ１）（Ｂ２）は常温における電子部品を示している。
このような電子部品を構成する配線板に関しては、熱が加わった場合、半導体素子の直下の領域Ｒ１はバンプを介して半導体素子に拘束されるため、通常はほぼ水平方向に膨張する（図１１（Ａ１）参照）。一方、半導体素子の直下以外の領域Ｒ２においては、半導体素子による拘束が相対的に弱く、且つアンダーフィル樹脂が膨張し、その際に発生する矢印Ｙ方向の応力によってうねりやすくなる。
【０００６】
これにより、半導体素子の側面を含む仮想平面Ｋの近傍に熱応力が発生しやすくなる。その結果、仮想平面Ｋの近傍に位置する導体パターン５５８が断線したり、剥離しやすくなる。
こうした加熱状態から電子部品を常温に戻した場合にも、アンダーフィル樹脂の収縮に伴い、仮想平面Ｋの近傍に熱応力が発生しやすくなり、同様の課題が発生すると考えられる（図１１（Ｂ１）（Ｂ２）参照）。
【０００７】
本発明は、上述した課題を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、半導体素子の近傍で配線のクラックを抑止し得る電子部品及びその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
請求項１に記載の発明は、樹脂絶縁層と導体パターンとが交互に積層され、最外層の導体パターン上に形成されているバンプを有する配線板と、
前記バンプを介して前記配線板上に実装される半導体素子と、
前記半導体素子を封止する封止樹脂と、を有する電子部品であって：
前記配線板を形成する最外層の樹脂絶縁層は、前記バンプの形成領域の外側、かつ、前記半導体素子の縁部の直下から前記配線板の縁部に向かう領域の少なくとも一部に凹部を有し、
該凹部内に前記封止樹脂が充填されていることを技術的特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
請求項１の電子部品及び請求項１１の電子部品の製造方法では、アンダーフィル樹脂が存在しないため、上述した従来技術のようなアンダーフィル樹脂の熱膨張や熱収縮に起因した応力の発生が抑えられる。請求項１の電子部品においては、アンダーフィル樹脂よりも熱膨張係数の低い封止樹脂により配線板が覆われているため、配線板に加わり得る、封止樹脂に起因した熱応力は、上記従来技術に対して相対的に小さいものとなる。このため、配線板の端部が反り難くなり、導体パターンの断線や剥離が抑制される。さらに、配線板を形成する最外層の樹脂絶縁層には凹部が設けられており、その分、樹脂の総体積が低減されている。その結果、配線板の端部の反り量が一層低減され得る。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本願発明の第１実施形態の電子部品の製造工程図である。
【図２】第１実施形態の電子部品の製造工程図である。
【図３】第１実施形態の電子部品の製造工程図である。
【図４】第１実施形態の電子部品の製造工程図である。
【図５】第１実施形態の電子部品の製造工程図である。
【図６】第１実施形態の電子部品の製造工程図である。
【図７】第１実施形態の電子部品の断面図である。
【図８】図７の電子部品の拡大図である。
【図９】図７の電子部品の平面図である。
【図１０】第２実施形態の電子部品の断面図である。
【図１１】電子部品に生じる熱膨張、応力をシミュレーションした結果を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
[第１実施形態]
図７は、第１実施形態の電子部品１０の断面図である。
電子部品１０は、導体パターンと樹脂絶縁層とが積層されてなる配線板３０と、配線板３０上に実装されてなる半導体素子９０とからなる。
配線板３０は、第１面Ｆとその第１面とは反対側の第２面Ｓとを有し、第２面側の導体パターン３４と、その導体パターン３４を被覆する第１樹脂絶縁層５０と、第１樹脂絶縁層５０上に形成されている第１導体パターン５８と、第１樹脂絶縁層５０及び第１導体パターン５８上に形成されている第２樹脂絶縁層１５０と、第２樹脂絶縁層１５０上に形成されている第２導体パターン１５８と、第２樹脂絶縁層１５０及び第２導体パターン１５８上に形成されている第３樹脂絶縁層２５０とを有している。
【００１２】
第２面側導体パターン３４と第１導体パターン５８とは第１樹脂絶縁層５０に形成された第１ビア導体６０を介して接続されている。第１導体パターン５８と第２導体パターン１５８とは第２樹脂絶縁層１５０に形成された第２ビア導体１６０を介して接続されている。第３樹脂絶縁層２５０には、開口２５１が形成されており、該開口２５１内の第２導体パターン２５８上に半田バンプ７６が形成されている。該半田バンプ７６を介して半導体素子９０のパッド９２が接続されている。半導体素子９０は、封止樹脂９４により封止されている。そして、この封止樹脂９４は、配線板３０と半導体素子９０との間にも充填されている。
【００１３】
第１樹脂絶縁層５０、第２樹脂絶縁層１５０、第３樹脂絶縁層２５０は、熱硬化性樹脂、感光性樹脂、熱硬化性樹脂の一部に感光性基が付与された樹脂、熱可塑性樹脂、又は、これらの樹脂を含む樹脂複合体等からなる層である。
【００１４】
封止樹脂９４は、無機、有機フィラーを含むエポキシ系樹脂からなり、熱膨張係数が２０ｐｐｍ／℃以下、ヤング率が２０〜３０ＧＰａとなるように調整されている。
【００１５】
図８は図７中の電子部品の一部を拡大して示し、図９は平面図を示す。
第１実施形態の電子部品では、半導体素子９０が封止樹脂９４で封止されると同時に、半導体素子９０と配線板３０との間にも、同様の封止樹脂９４が充填されている。配線板３０の最外層の第３樹脂絶縁層２５０は、ソルダーレジスト層として機能する。
本実施形態の配線板３０の端部には、第１面Ｆに開口する凹部２５２が設けられている。図８に示すように、凹部２５２は、配線板３０の縁部から、半導体素子９０の側壁９０Ｗを含む仮想平面Ｈよりも内方まで延びている。すなわち、凹部２５２の側壁２５２Ｗは、仮想平面Ｈよりも内方に位置している。なおここでいう「内方」とは、配線板３０の第１面Ｆの中心方向を意味する。
【００１６】
凹部２５２の側壁９０Ｗは、半導体素子９０の側壁９０Ｗを含む仮想平面Ｈより間隔Ｇを置いて形成されている。この間隔Ｇは、配線板３０の反りを抑制する観点から適宜調整される。
図９に示すように、凹部２５２は、半導体素子９０を囲むようにして全周に亘って設けられている。
【００１７】
第１実施形態の電子部品では、封止樹脂９４が半導体素子９０と配線板３０との間に充填されているので、配線板３０に加わり得る、封止樹脂９４に起因した熱応力は上記従来技術に対して相対的に小さいものとなる。その結果、配線板３０の端部の反り量を低減することが可能となる。ひいては、配線板３０の端部に位置する導体パターンの断線や剥離などが抑制される。
【００１８】
また、最外層の第３樹脂絶縁層２５０には凹部２５２が形成されており、実質的に樹脂の割合が減少しているので、半導体素子や封止樹脂と、樹脂絶縁層との熱膨張率の違いによる凹凸変形が抑制される。凹部２５２が配線板３０の縁部まで設けられているので、配線板３０の端部の反り量をより一層低減することが可能となる。凹部により半導体素子下への封止樹脂９４の充填が容易に成る。
【００１９】
第１実施形態の電子部品では、封止樹脂９４の熱膨張係数は２０ｐｐｍ／℃以下と低いため、封止樹脂に起因した熱応力がより一層低減され、熱膨張率の違いによる凹凸変形が抑制される。また、封止樹脂９４のヤング率は２０〜３０ＧＰａであるため、配線板に加わる熱応力を抑制しつつ、封止樹脂９４へのクラックの発生も抑制することが可能となる。
【００２０】
第１実施形態の電子部品では、凹部２５２がバンプ７６の形成領域の外側の全周に形成されている。ここで、半導体素子の直下では、半導体素子の剛性により変形が生じ難く、半導体素子の外周で変形が生じ易い。この変形が生じ易い外周の領域で変形を防ぐことができる。すなわち、配線板３０の端部の反り量をより一層低減することが可能となる。
【００２１】
第１実施形態の電子部品では、凹部２５２が、バンプの形成領域の外側の周囲であって、半導体素子の縁部よりも内側に形成されている。半導体素子の縁部の直下は大きな応力を受けクラックが生じ易いが、この直下を避けて内側に形成されているため、配線板でのクラックの発生を防ぐことができる。配線板の端部の反り量をより一層低減することが可能となる。
【００２２】
第１実施形態の電子部品の製造方法について、図１〜図８を参照して説明する。
（１）まず、厚さ約１．１mmのガラス板２０が用意される（図１（Ａ））。
ガラス板は、実装するシリコン製ＩＣチップとの熱膨張係数差が小さくなるように、ＣＴＥが３．３（ｐｐｍ）以下で、且つ、後述する剥離工程において使用する３０８ｎｍのレーザ光に対して透過率が９割以上であることが望ましい。
【００２３】
（２）ガラス板２０の上に、主として熱可塑性ポリイミド樹脂からなる剥離層２２が設けられる（図１（Ｂ））。
【００２４】
（３）剥離層２２の上に、銅箔が積層されパターニングにより第２面側導体パターン３４が形成される（図１（Ｃ））。
【００２５】
（４）剥離層２２及び第２面側導体パターン３４上に、層間樹脂絶縁層用の樹脂フィルム（味の素社製：商品名；ＡＢＦ−４５ＳＨ）が真空圧着ラミネートされ、第１樹脂絶縁層５０が設けられる（図２（Ａ）参照）。層間樹脂絶縁層用樹脂フィルムは、粒径０．１μｍ以下の可溶性粒子と無機粒子とを含む。
【００２６】
（５）ＣＯ2ガスレーザにて、第１樹脂絶縁層５０を貫通し、剥離層２２に至る電極体用開口５１が設けられる（図２（Ｂ）参照）。
【００２７】
（６）予め第１樹脂絶縁層５０の表層にパラジウムなどの触媒を付与され、無電解めっき液に５〜６０分間浸漬されることにより、０．１〜５μｍの範囲で無電解めっき膜５２が設けられる（図２（Ｃ））。
【００２８】
（７）無電解めっき膜上５２に、市販の感光性ドライフィルムが貼り付けられ、フォトマスクフィルムが載置され露光された後、炭酸ナトリウムで現像処理され、厚さ約１５μｍのめっきレジスト５４が設けられる（図３（Ａ））。
【００２９】
（８）無電解めっき膜５２を給電層として用い、電解めっきが施され電解めっき膜５６が形成される（図３（Ｂ））。
【００３０】
（９）モノエタノールアミンを含む溶液でめっきレジスト５４が剥離除去される。そして、剥離しためっきレジスト下の無電解めっき膜５２がエッチングで溶解除去され、無電解めっき膜５２と電解めっき膜５６からなる第１導体パターン５８及び第１ビア導体６０が形成される（図３（Ｃ））。
【００３１】
（１０）上記（４）〜（９）と同様にして、第１樹脂絶縁層５０及び第１導体パターン５８上に第２樹脂絶縁層１５０及び第１導体パターン１５８、第２ビア導体１６０が形成される（図４（Ａ））。
【００３２】
（１１）上記（４）、（５）と同様に開口２５１を備える第３樹脂絶縁層２５０が形成される（図４（Ｂ））。
【００３３】
（１２）例えばレーザーにより第３樹脂絶縁層２５０の端部に凹部２５２を設ける（図４（Ｃ））。本実施形態における凹部２５２は、導体パターンが露出しない深さに設定される。
【００３４】
（１３）第３樹脂絶縁層２５０の開口２５１に半田バンプ７６が形成され、配線板３０が完成する（図５（Ａ））。
【００３５】
（１４）次いで、約２６０℃でリフローすることで配線板３０上に半田バンプ７６を介して半導体素子９０が実装される（図５（Ｂ））。このリフローの際に、ガラス板２０がＩＣチップ９０と熱膨張率が近いので、配線板３０に加わる応力が低減される。
【００３６】
（１５）モールド型内で、半導体素子９０が封止樹脂９４で封止される（図６（Ａ））。この際に、配線板３０と半導体素子９０との間に封止樹脂９４が充填される。
【００３７】
（１６）次いで、３０８ｎｍのレーザ光がガラス板２０を透過させて剥離層２２に照射され、剥離層２２が軟化される。そして、配線板３０に対してガラス板２０がスライドされ、ガラス板２０が剥離される（図６（Ｂ））。
【００３８】
（１７）アッシングにより剥離層２２が除去され、電子部品が完成される（図５（Ｄ））。
【００３９】
本実施形態では、熱可塑性のポリイミド樹脂からなる剥離層２２に、ガラス板２０を介してレーザが照射されガラス板２０が剥離される。このため、半導体素子９０を実装した配線板３０に機械的、熱的なストレスを加えることなく、ガラス板２０を剥離することができる。また、剥離層２２が熱可塑性のポリイミド樹脂からなるため、薬剤を用い容易に除去することができる。
【００４０】
[第２実施形態]
図１０は第２実施形態に係る電子部品の断面を示す。
図８を参照して上述した第１実施形態では、最外層の導体パターンを露出させないように凹部２５２が設けられた。これに対して、第２実施形態では、導体パターンの少なくとも一部が露出するように凹部２５２が設けられる。
【００４１】
第２実施形態の電子部品では、例えばレーザーを用いて配線板３０の端部の絶縁層２５０を全て除去することで凹部２５２が設けられる。そして、この凹部２５２により露出された第２樹脂絶縁層１５０上及び導体パターン１５８上には被覆層４８が設けられる。被覆層４８は、窒化珪素（ＳｉＮ）、二酸化珪素（ＳｉＯ２）、酸窒化珪素（ＳｉＯＮ）、炭化珪素（ＳｉＣ）、酸炭化珪素（ＳｉＯＣ）及び酸フッ化珪素（ＳｉＯＦ）の少なくともいずれか一種からなる。
【００４２】
本実施形態によれば、第１実施形態と同様の効果が得られる。さらに、凹部２５２により露出された第２樹脂絶縁層１５０上及び導体パターン１５８上に無機材料からなる被覆層が設けられることで、導体パターン間の絶縁信頼性が確保され、ファインパターンに適した構造が得られる。
【符号の説明】
【００４３】
１０  電子部品
３０  配線板
５０  第１樹脂絶縁層
５８  第１配線パターン
６０  第１ビア導体
９０  半導体素子
９４  封止樹脂
１５０  第２樹脂絶縁層
１５８  第２配線パターン
２５０  第３樹脂絶縁層
２５２  凹部
２５２Ｗ  側壁
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
0005541307.tif 000009
【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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