(57)【要約】【課題】配線基板と半導体チップの熱膨張差を吸収することができ、かつ、ハンダ内にボイドが形成されにくい配線基板を提供する。【解決手段】半導体チップ２００をフリップチップ実装するための配線基板１である。基材１０がガラスまたはセラミックで構成されている。導体で構成され、前記配線基板１の表面において露出している基板端子２０と、前記配線基板１の表面１ｔｓにおいて前記基板端子２０に隣接して配され、前記配線基板１の前記表面１ｔｓの側の前記基板端子２０の端部２０ｔｓに比べて前記配線基板１の裏面１ｂｓに近い位置に底部３２を有する凹部３０と、を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体チップをフリップチップ実装するための配線基板であって、
基材がガラスまたはセラミックで構成され、
導体で構成され、前記配線基板の表面において露出している基板端子と、
前記配線基板の表面において前記基板端子に隣接して配され、前記配線基板の前記表面の側の前記基板端子の端部に比べて前記配線基板の裏面に近い位置に底部を有する凹部と、を備える、配線基板。
【請求項２】
請求項１記載の配線基板であって、さらに、
前記基材と、前記基板端子の間に、前記基材および前記基板端子と密着する密着層を備える、配線基板。
【請求項３】
請求項２記載の配線基板であって、
前記基板端子は、金属で構成されており、
前記密着層は、金属酸化物で構成されている、配線基板。
【請求項４】
請求項２記載の配線基板であって、
前記基板端子は、金属で構成されており、
前記密着層は、有機物からなるカップリング剤で構成されている、配線基板。
【請求項５】
半導体チップをフリップチップ実装するための配線基板を製造する方法であって、
（ａ）ガラスまたはセラミックで構成された基材の表面に加工用凹部を形成する工程と、
（ｂ）前記加工用凹部内に、前記表面の側に開放された空隙を囲むように第１の金属部を形成する工程と、
（ｃ）前記空隙内において前記第１の金属部の少なくとも一部と接するように第２の金属部を形成する工程と、
（ｄ）前記第２の金属部に隣接する前記第１の金属部の少なくとも一部を除去して、前記第２の金属部の前記表面の側の端部に比べて前記配線基板の裏面に近い位置に底部を有する凹部を形成する工程と、を備え、
前記工程（ｂ）は、前記第２の金属部よりも前記工程（ｄ）において除去されやすい構成で前記第１の金属部を形成する工程である、配線基板の製造方法。
【請求項６】
請求項５記載の配線基板の製造方法であって、
前記工程（ｂ）は、無電解メッキにより前記第１の金属部を形成する工程であり、
前記工程（ｃ）は、電解メッキにより前記第２の金属部を形成する工程であり、
前記工程（ｄ）は、エッチングにより、前記第１の金属部の一部を除去する工程である、
配線基板の製造方法。
【請求項７】
請求項５または６記載の配線基板の製造方法であって、さらに、
（ｅ）前記工程（ａ）の後かつ前記工程（ｂ）の前に、前記基材および前記第１の金属部と密着する密着層を形成する工程を備える、
配線基板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体チップをフリップチップ実装するための接続端子を備えた配線基板、およびその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
プリント配線基板上に半導体チップをフリップチップ実装する構成が知られている。また、基板や絶縁層の材料として有機材料（樹脂）が使用されている基板が一般に使用されている。そのような基板においては、空気中の水分を樹脂が吸収することにより、また、使用環境の温度の変化により、樹脂が膨張または収縮して、基板や絶縁層の寸法が変化しやすい。このため、基板上に配線が高密度にプリントされ、半導体チップがフリップチップ実装される基板としては、そのような有機材料が使用されている基板は適さない。
【０００３】
一方、水分や温度変化に起因する寸法変化が少ないガラスを、基板の材料として用いる技術が存在する。しかし、基板上の配線に用いられる銅とガラスとは密着しにくい。このため、ガラス基板においては、配線が基板から剥離しやすいという問題があった。このような問題は、配線が微細なものであるほど、より顕著となる。
【０００４】
ある技術においては、配線基板は、基材であるガラスの表面に第一層目の配線およびランドが埋め込まれて、形成される（特許文献１）。このような態様においては、ガラス基板を採用しつつ、基板から配線が剥離してしまう可能性を低減できる。このような配線基板に対しては、配線やランドが埋め込まれた基板表面（平面）上に、半導体チップの端子とハンダが配され、ハンダが溶融されて、半導体チップの端子と基板の配線やランドとが接続される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１４−２３６１０２号公報
【特許文献２】特開平６−５３６３２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、特許文献１の技術においては、たとえば、ペリフェラル型接続端子の半導体チップが実装される、隣接する配線同士の間隔が狭い高密度の配線基板においては、以下のような問題が生じうる。すなわち、隣接する配線をそれぞれ対応する半導体チップの端子と接続するためのハンダが、接続時に互いに接触してしまう可能性がある。そのような可能性は、配線が高密度になるほど高くなる。
【０００７】
一方、そのような問題を回避するため、配線と半導体チップの端子と接続するハンダの量を少なくすると、次のような問題が生じる。プリント配線基板が温度変化にさらされると、基板の膨張や収縮が生じる。その結果、基板と半導体チップとの間に熱膨張率の違いに起因する寸法差が生じ得る。配線と半導体チップの端子と接続するハンダが十分な量である態様においては、温度変化にさらされて基板と半導体チップとの間に寸法差が生じても、ハンダの弾性変形により、基板と半導体チップの間の多少の寸法差は吸収され、基板と半導体チップの間の接続は維持される。
【０００８】
しかし、配線と半導体チップの端子と接続するハンダの量が少ない場合には、基板と半導体チップが互いに強固に拘束されていない。そして、ハンダが可逆的な弾性変形をすることができる変形量も小さくなる。このため、配線と半導体チップの端子とを接続するハンダの量が少ない態様が温度変化にさらされると、基板と半導体チップの間の熱膨張率差に起因して生じる寸法差を吸収緩和できず、ハンダが破断し、回路が動作不良を起こす可能性がある。また、繰り返し温度変化にさらされると、歪みによりハンダが破断しやすくなり、配線と半導体チップの端子との接続が失われる可能性がある。
【０００９】
一方、他の従来技術においては、ガラス基板の上面に形成されたストライプ状の溝の内面に金属酸化膜が所定の厚みをもって形成され、その金属酸化膜の表面に導電材料が所定の厚みをもって形成されている（特許文献２）。このような基板の溝内の導電材料に半導体チップの端子を接続する態様においては、接続時に溶融したハンダが溝内に収容されるため、溝外へのハンダの広がりを防止することができる。その結果、十分な量のハンダによる接続を行いつつ、隣接する溝をそれぞれ対応する半導体チップの端子と接続するためのハンダが、接続時に互いに接触してしまう可能性を低減することができる。
【００１０】
しかし、特許文献２の技術においては、溝内の導電材料に半導体チップの端子を接続する工程において、溶融したハンダが溝内に収容される際に、ハンダが溝内に気泡を巻き込んでしまう可能性がある。その結果、溝内の導電材料と半導体チップの端子とを接続するハンダ内にボイド（空隙）が生じる。そのような態様においては、温度変化、すなわち膨張と収縮が繰り返されると、溝内の導電材料と半導体チップの端子との接続が断絶する可能性がある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態又は適用例として実現することが可能である。
【００１２】
（１）本発明の一形態によれば、半導体チップをフリップチップ実装するための配線基板が提供される。この配線基板は：基材がガラスまたはセラミックで構成され；導体で構成され、前記配線基板の表面において露出している基板端子と；前記配線基板の表面において前記基板端子に隣接して配され、前記配線基板の前記表面の側の前記基板端子の端部に比べて前記配線基板の裏面に近い位置に底部を有する凹部と、を備える。
【００１３】
このような態様とすれば、配線基板に半導体チップをフリップチップ実装する工程において、基板端子に半導体チップのチップ端子をハンダで接続する際に、溶融した余分なハンダは凹部に収容される。このため、そのような凹部を備えない態様に比べて、配線基板と半導体チップの熱膨張差を吸収するのに十分な量のはんだを使用しても、基板端子の周辺にハンダが広がって周囲に配された他の導体構造にハンダが接触してしまう可能性が、低い。また、ハンダを収容する凹部は、基板端子の端部よりも配線基板の裏面に近い位置に底部を有する。このため、基板端子の端部とチップ端子を接続する際には、溶融したハンダは、基板端子の端部とチップ端子に挟まれ、そこから押し出された余分なハンダが基板端子の端部とチップ端子の間から凹部に向かって流動し凹部に収容される。このため、基板端子の端部とチップ端子に気泡が巻き込まれてボイドになる可能性が低い。
【００１４】
（２）上記の配線基板において、さらに、前記基材と、前記基板端子の間に、前記基材および前記基板端子と密着する密着層を備える、態様とすることもできる。このような態様とすれば、基板端子の素材がガラスまたはセラミックと密着しにくい素材である場合にも、基板端子の素材とも、基材の素材とも密着しうる密着層を適切に選択することにより、基板端子を配線基板の基材上に強固に固定することができる。
【００１５】
（３）上記の配線基板において；前記基板端子は、金属で構成されており；前記密着層は、金属酸化物で構成されている、態様とすることもできる。このような態様とすれば、密着層の素材を適切に選択することにより、金属製の基板端子を、ガラスまたはセラミックの基材上に強固に固定することができる。
【００１６】
（４）上記の配線基板において；前記基板端子は、金属で構成されており；前記密着層は、有機物からなるカップリング剤で構成されている、態様とすることもできる。このような態様とすれば、密着層の素材を適切に選択することにより、金属製の基板端子を、ガラスまたはセラミックの基材上に強固に固定することができる。
【００１７】
（５）本発明の他の形態によれば、半導体チップをフリップチップ実装するための配線基板を製造する方法が提供される。この方法は：（ａ）ガラスまたはセラミックで構成された基材の表面に加工用凹部を形成する工程と；（ｂ）前記加工用凹部内に、前記表面の側に開放された空隙を囲むように第１の金属部を形成する工程と；（ｃ）前記空隙内において前記第１の金属部の少なくとも一部と接するように第２の金属部を形成する工程と；（ｄ）前記第２の金属部に隣接する前記第１の金属部の少なくとも一部を除去して、前記第２の金属部の前記表面の側の端部に比べて前記配線基板の裏面に近い位置に底部を有する凹部を形成する工程と、を備える。そして、前記工程（ｂ）は、前記第２の金属部よりも前記工程（ｄ）において除去されやすい構成で前記第１の金属部を形成する工程である。
【００１８】
このような態様とすれば、配線基板の基板端子として使用される第２の金属部と、第２の金属部に隣接する凹部とを、形成することができる。その結果、半導体チップのチップ端子と基板端子との接続の際に、周囲に配された他の導体構造にハンダが接触してしまう可能性が低く、かつ、繰り返される温度変化に対して半導体チップのチップ端子と基板端子との接続が破壊されにくい、配線基板を製造することができる。
【００１９】
（６）上記の方法において、前記工程（ｂ）は、無電解メッキにより前記第１の金属部を形成する工程であり；前記工程（ｃ）は、電解メッキにより前記第２の金属部を形成する工程であり；前記工程（ｄ）は、エッチングにより、前記第１の金属部の一部を除去する工程である、態様とすることができる。このような態様とすれば、工程（ｄ）において、第２の金属部をマスクすることなく、エッチングにより、第１の金属部の一部を優先的に除去することができる。
【００２０】
（７）上記の方法において、さらに、（ｅ）前記工程（ａ）の後かつ前記工程（ｂ）の前に、前記基材および前記第１の金属部と密着する密着層を形成する工程を備える、態様とすることもできる。このような態様とすれば、第１の金属部の素材がガラスまたはセラミックと密着しにくい素材である場合にも、基板端子としての第１の金属部の素材とも、基材の素材とも密着しうる密着層を適切に選択することにより、基板端子を配線基板の基材上に強固に固定することができる。
【００２１】
本発明は、配線基板やその製造方法以外の種々の形態で実現することも可能である。例えば、配線基板を用いた装置、その装置の製造方法、その製造方法を実現するコンピュータプログラム、そのコンピュータプログラムを記録した一時的でない記録媒体等の形態で実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の実施形態である配線基板１と、配線基板１上にフリップチップ実装される半導体チップ２００を示す断面図である。
【図２】配線基板１と、配線基板１上にフリップチップ実装された半導体チップ２００を示す断面図である。
【図３】配線基板１の製造方法を示すフローチャートである。
【図４】図３のステップＳ１０において、基材１０が準備された状態を示す断面図である。
【図５】図３のステップＳ２０の結果、基材１０の表面１０ｔｓに加工用凹部１２が形成された状態を示す断面図である。
【図６】図３のステップＳ３０の結果、基材１０の表面１０ｔｓおよび加工用凹部１２の内面に、密着層５０が形成された状態を示す断面図である。
【図７】図３のステップＳ４０の結果、加工用凹部１２内に、基材１０の表面１０ｔｓの側に開放された空隙１６を囲むように、第１の金属部４０が形成された状態を示す断面図である。
【図８】図３のステップＳ５０の結果、空隙１６内において第１の金属部４０と接するように第２の金属部２２が形成された状態を示す断面図である。
【図９】図３のステップＳ６０の結果、基材１０の表面１０ｔｓが露出した状態を示す断面図である。
【図１０】図３のステップＳ７０の結果、基板端子２０に隣接する第１の金属部４０の一部および密着層５０の一部が除去されて、凹部３０が形成された状態を示す断面図である。
【図１１】実施形態２の配線基板１ｂを示す断面図である。
【図１２】図３のステップＳ７０における処理を示す平面図である。
【図１３】実施形態２における図３のステップＳ７０の後に、図１２のＡ−Ａ面において仮想的に部材を切断した場合の部材の斜視図を示す図である。
【図１４】エッチング後の、図１２の構成のＢ−Ｂ面における断面図である。
【図１５】図３のステップＳ７０において、図１３の状態からソルダーレジストＳＲが除去された状態を示す斜視図である。
【図１６】実施形態３の配線基板１ｃの構成を示す断面図である。
【図１７】実施形態４の配線基板１ｄの構成を示す断面図である。
【図１８】実施形態５の配線基板１ｅの構成を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
Ａ．実施形態１：
図１は、本発明の実施形態である配線基板１と、配線基板１上にフリップチップ実装される半導体チップ２００を示す断面図である。なお、図１は、配線基板１および半導体チップ２００の概略構成を示すための図であり、配線基板１および半導体チップ２００の各部の正確な寸法を反映するものではない。また、配線基板１上の構成としては、同じ構造を有する複数の構成が並んで配される。しかし、各図においては、技術の理解を容易にするため、そのうちの一部（２個〜４個）のみを示す。本願の明細書に添付する他の図における各部の寸法についても、同様である。
【００２４】
配線基板１は、基材１０と、基板端子２０と、凹部３０と、支持層４０と、密着層５０と、を備える。基材１０は、ガラスで構成される板状の部材である。基材１０の表面１０ｔｓには、略直方体の断面形状を有する加工用凹部１２が設けられている。
【００２５】
基板端子２０は、基材１０の加工用凹部１２内に配され、配線基板１の表面１ｔｓにおいて露出している。基板端子２０は、略直方体の断面を有する。配線基板１の表面１ｔｓの側の基板端子２０の端部２０ｔｓは、配線基板１の厚み方向Ｄｔについて、基材１０の表面１０ｔｓと略同一の位置にある。基板端子２０は、銅で構成される。
【００２６】
凹部３０は、配線基板１の表面１ｔｓにおいて基板端子２０に隣接して配されている凹部である。凹部３０は、配線基板１の表面１ｔｓの側の基板端子２０の端部２０ｔｓに比べて配線基板１の裏面１ｂｓに近い位置に底部３２を有する。凹部３０は、加工用凹部１２のうち、基板端子２０、支持層４０などの部材によって占められていない部分である。
【００２７】
なお、本明細書において、配線基板の「表面」および「裏面」は、相対的な名称である。すなわち、配線基板の「表面」とは、配線基板の２面のうち、着目している基板端子およびその基板端子に隣接する凹部が設けられている方の面であり、「裏面」とは、配線基板の２面のうち他方の面である。配線基板の２面の両方に基板端子およびその基板端子に隣接する凹部が設けられている態様においては、配線基板の２面のいずれの面の基板端子およびその基板端子に隣接する凹部に着目するかに応じて、「表面」および「裏面」の名称は変化する。
【００２８】
支持層４０は、加工用凹部１２内において、基材１０と基板端子２０との間にあって、基板端子２０を支持している。支持層４０は、銅で構成される。
【００２９】
密着層５０は、加工用凹部１２内において、基材１０と支持層４０との間にあって、支持層４０および基板端子２０を支持している。密着層５０は、金属酸化物で構成される。本実施形態においては、密着層５０は、ＺｎＯで構成される。密着層５０は、銅製の支持層４０とガラス製の基材１０とを密着させる機能を奏する。このため、本実施形態においては、密着層５０を備えず他の点については同じ構成を備える態様に比べて、銅製の支持層４０および基板端子２０がガラス製の基材１０から剥離する可能性を低減することができる。支持層４０の配線基板１の表面１ｔｓ側の端部と、密着層５０の配線基板１の表面１ｔｓ側の端部とは、加工用凹部１２内の基板端子２０に隣接する位置において、凹部３０の底部３２を形成する。
【００３０】
半導体チップ２００は、チップ本体２１０と、チップ本体２１０の表面に形成されたチップ端子２２０と、を備える。半導体チップ２００のチップ端子２２０と、配線基板１の基板端子２０とは、向かい合わせに配されて、溶融されたハンダ２３０によって接続される。
【００３１】
図２は、配線基板１と、配線基板１上にフリップチップ実装された半導体チップ２００を示す断面図である。図１の状態から半導体チップ２００が配線基板１に近づけられ、半導体チップ２００のチップ端子２２０と、配線基板１の基板端子２０とが、溶融されたハンダ２３０によって接続される。その際、溶融されたハンダ２３０は、まず、基板端子２０の配線基板１の表面１ｔｓの側の基板端子２０の端部２０ｔｓに接触する（図１参照）。
【００３２】
さらに、半導体チップ２００が配線基板１に近づけられると、半導体チップ２００のチップ端子２２０と基板端子２０の端部２０ｔｓとの間から溶融されたハンダ２３０が押し出され、基板端子２０に隣接する凹部３０内に収容される。この状態で、ハンダ２３０が冷却され、固化されて、半導体チップ２００のチップ端子２２０と、配線基板１の基板端子２０とが接続される（図２参照）。
【００３３】
このような処理が行われるため、本実施形態においては、ハンダ２３０が溶融している間に、ハンダ２３０の流動によって基板端子２０の端部２０ｔｓとチップ端子２２０との間に気泡が巻き込まれて、ハンダ２３０内でボイドになる可能性が低い。なお、凹部３０内において、基板端子２０の側面と向かい合う基材１０の側面は、ガラスで構成されている。このため、基板端子２０の側面と向かい合う基材１０の側面には、金属であるハンダは接着しにくい。よって、チップ端子２２０と基板端子２０の端部２０ｔｓとの間から押し出されたハンダ２３０は、凹部３０内において、基板端子２０の側面の側に付着しつつ流動する。その結果、凹部３０内においても、ハンダ２３０内でボイドが形成される可能性は低い。
【００３４】
また、本実施形態においては、基板端子２０とチップ端子２２０とを接続するためのハンダ２３０のうち、溶融した余分なハンダ２３０は、基板端子２０に隣接する凹部３０に収容される。このため、使用時における配線基板１と半導体チップ２００の熱膨張差を吸収するのに十分な量のハンダ２３０を使用しても、配線基板１と半導体チップ２００を接続する際に基板端子２０の周辺にハンダ２３０が広がって周囲に配された他の導体構造にハンダ２３０が接触してしまう可能性が、低い。
【００３５】
さらに、本実施形態においては、固化後のハンダ２３０は、基板端子２０を、その端部２０ｔｓに加えて、側面からも保持することとなる。このため、本実施形態の配線基板１は、繰り返し温度変化に曝され、配線基板１と半導体チップ２００の熱膨張差に起因する力をハンダ２３０と基板端子２０の接続部分に受けても、ハンダ２３０と基板端子２０との接続が破壊されにくい。
【００３６】
図３は、配線基板１の製造方法を示すフローチャートである。ステップＳ１０では、ガラス製の板状の部材である基材１０を準備する。
【００３７】
図４は、図３のステップＳ１０において、基材１０が準備された状態を示す断面図である。
【００３８】
図３のステップＳ２０では、基材１０の表面１０ｔｓに加工用凹部１２を形成する。具体的には、まず、基材１０の表面１０ｔｓにレジストが形成され、所定のパターンを有し光を遮るマスクを使用しつつ、露光および現像が行われる。その結果、基材１０の表面１０ｔｓに、所定のパターンを有するレジストマスクが形成される。
【００３９】
その後、基材１０の表面１０ｔｓに対してエッチングが行われ、レジストマスクで保護されていない部分が所定の深さまで除去される。その結果、基材１０の表面１０ｔｓに加工用凹部１２が形成される。その後、レジストマスクは、除去される。
【００４０】
図５は、図３のステップＳ２０の結果、基材１０の表面１０ｔｓに加工用凹部１２が形成された状態を示す断面図である。加工用凹部１２は、略直方体の断面形状を有する凹部である。加工用凹部１２の深さは、２０μｍである。
【００４１】
図３のステップＳ３０では、基材１０の表面１０ｔｓおよび加工用凹部１２の内面に、蒸着により、密着層５０が形成される。密着層５０は、ＺｎＯで構成される。密着層５０の厚みは、５０ｎｍである。
【００４２】
図６は、図３のステップＳ３０の結果、基材１０の表面１０ｔｓおよび加工用凹部１２の内面に、密着層５０が形成された状態を示す断面図である。
【００４３】
図３のステップＳ４０では、密着層５０の上に第１の金属部４０が形成される。より具体的には、第１の金属部４０は、加工用凹部１２の内面および基材１０の表面１０ｔｓに形成された密着層５０の上に形成される。その結果、加工用凹部１２内に、基材１０の表面１０ｔｓの側に開放された空隙１６を囲むように、第１の金属部４０が形成される。第１の金属部４０は、無電解メッキにより銅の層として形成される。第１の金属部４０の厚みは、１μｍである。
【００４４】
図７は、図３のステップＳ４０の結果、加工用凹部１２内に、基材１０の表面１０ｔｓの側に開放された空隙１６を囲むように、第１の金属部４０が形成された状態を示す断面図である。
【００４５】
図３のステップＳ５０では、第１の金属部４０の上に第２の金属部２２が形成される。より具体的には、電解メッキにより、第１の金属部４０上に銅が積層され、第２の金属部２２が形成される。その結果、第１の金属部４０は、電解メッキにより形成された第２の金属部２２に覆われ、空隙１６（図７参照）が第２の金属部２２によって埋められる。第２の金属部２２は、空隙１６であった部分において、第１の金属部４０と接して形成される。
【００４６】
図８は、図３のステップＳ５０の結果、空隙１６内において第１の金属部４０と接するように第２の金属部２２が形成された状態を示す断面図である。第２の金属部２２の表面２２ｔｓは略平坦である。
【００４７】
図３のステップＳ６０では、基材１０の表面１０ｔｓ側に位置する第２の金属部２２の表面２２ｔｓ、第１の金属部４０および密着層５０が、基材１０の表面１０ｔｓが露出するまで研磨されて、除去される。なお、図３のステップＳ６０において、基材１０の表面１０ｔｓの最表層側の一部が除去されてもよい。
【００４８】
図９は、図３のステップＳ６０の結果、基材１０の表面１０ｔｓが露出した状態を示す断面図である。第２の金属部２２の表面２２ｔｓが所定の深さまで除去された結果、第２の金属部２２の残りの部分によって、基板端子２０が形成される。基板端子２０の両側に隣接する位置に、第１の金属部４０が形成されている。
【００４９】
図３のステップＳ７０では、基材１０の表面１０ｔｓ側の面に対して、エッチングが行われる。ＺｎＯで構成される密着層５０は、銅の基板端子２０（第２の金属部２２）に比べて、エッチングされやすい。また、無電解メッキで形成される第１の金属部４０は、基板端子２０と同じく銅で形成されているが、電解メッキで形成される基板端子２０（第２の金属部２２）に比べて、エッチングされやすい。このため、エッチングによって、第１の金属部４０および密着層５０が、基板端子２０（第２の金属部２２）にくらべてより多く、除去される。言い換えれば、エッチングによって、第１の金属部４０および密着層５０が、選択的に、除去される。その結果、第１の金属部４０および密着層５０の一部が除去されて、凹部３０が形成される。
【００５０】
図１０は、図３のステップＳ７０の結果、基板端子２０（第２の金属部２２）に隣接する第１の金属部４０の一部および密着層５０の一部が除去されて、凹部３０が形成された状態を示す断面図である。凹部３０は、基板端子２０の表面の側の端部２０ｔｓに比べて配線基板１の裏面１ｂｓに近い位置に底部３２を有する。
【００５１】
本実施形態においては、第１の金属部４０が無電解メッキで形成され（図７参照）、基板端子２０（第２の金属部２２）が電解メッキで形成される（図８参照）。同じ物質で構成されていても、無電解メッキで形成されている層の方が、電解メッキで形成されている層よりも、エッチングされやすい。このため、本実施形態によれば、第１の金属部４０の端部を露出させた後（図９参照）、基板端子２０を形成する部分をマスクすることなく、エッチングにより、第１の金属部４０を選択的に除去することができる。その結果、基板端子２０に隣接する凹部３０を容易に形成することができる。
【００５２】
なお、本実施形態におけるステップＳ２０が、課題を解決するための手段における工程（ａ）に相当する。ステップＳ４０が、工程（ｂ）に相当する。ステップＳ５０が、工程（ｃ）に相当する。ステップＳ６０およびＳ７０が、工程（ｄ）に相当する。
【００５３】
Ｂ．実施形態２：
図１１は、実施形態２の配線基板１ｂを示す断面図である。実施形態２の配線基板１ｂは、密着層５０（図１参照）を備えない。また、配線基板１ｂの表面１ｔｓｂの側の基板端子２０ｂの端部２０ｔｓｂは、配線基板１ｂの厚み方向Ｄｔについて、基材１０ｂの表面１０ｔｓｂよりも配線基板１ｂの裏面１ｂｓｂ側にある。そして、実施形態２の配線基板１ｂの製造方法においては、図３のステップＳ３０の処理（密着層５０の形成）に代えて、第１の金属部４０ｂの形成に先立って、基材１０に対して所定の処理が行われる。また、第１の金属部４０ｂを除去するためのエッチング（図３のＳ７０参照）における単位時間当たりのエッチングの能力（除去量）が、実施形態１よりも多い。実施形態２の配線基板１ｂの他の点は、実施形態１の配線基板１と同じである。
【００５４】
なお、本明細書においては、実施形態１の構成要素と対応する構成要素については、実施形態１の構成要素に付された符号の末尾にアルファベットを付した符号を付与する。実施形態２〜５において、それぞれ末尾に付される符号として、ｂ，ｃ，ｄ，ｅが使用される。
【００５５】
実施形態２においては、図３のステップＳ４０の第１の金属部４０ｂの形成（図７参照）に先立って、Ｓ３０の処理に代えて、基材１０ｂに対してエッチングが行われ、基材１０ｂの表面１０ｔｓｂに微小な凹凸が形成される。そして、微小な凹凸を有する基材１０ｂの表面１０ｔｓｂに、図３のステップＳ４０で、無電解メッキにより第１の金属部４０ｂが形成される。このような態様とすれば、密着層５０を備えなくとも、アンカー効果により、銅製の第１の金属部４０ｂをガラス製の基材１０ｂ上に、強固に固定することができる。
【００５６】
図１２は、図３のステップＳ７０における処理を示す平面図である。実施形態１では説明を省略したが、研磨の結果、基材１０ｂの表面１０ｔｓｂが露出した状態となった後（図３のＳ６０および図９参照）、図３のステップＳ７０では、基材１０ｂの表面、基板端子２０ｂの表面、および第１の金属部４０ｂの露出している端面には、一部の領域Ａｅを除いて、ソルダーレジストＳＲが形成される。そして、その状態でエッチングが行われる。
【００５７】
エッチングの結果、ソルダーレジストＳＲで覆われている部分においては、基材１０ｂ、基板端子２０ｂ、および第１の金属部４０ｂは、除去されない。一方、露出している領域Ａｅにおいては、基板端子２０ｂの表面が若干除去され、基板端子２０ｂと基材１０ｂの間に位置する第１の金属部４０ｂが、加工用凹部１２の底面に至るまで、すべて除去される。無電解メッキで形成される第１の金属部４０ｂは、電解メッキで形成される基板端子２０ｂ（第２の金属部２２ｂ）に比べて、エッチングされやすいためである。
【００５８】
図１３は、実施形態２における図３のステップＳ７０の後に、図１２のＡ−Ａ面において仮想的に部材（基材１０ｂ、基板端子２０ｂ、および第１の金属部４０ｂ）を切断した場合の部材の斜視図を示す図である。図１３の左下の切断面の構成は、図１１に示した断面図の構成に等しい。
【００５９】
図１４は、エッチング後の、図１２の構成のＢ−Ｂ面における断面図である。図１１、図１３および図１４から分かるように、図１２の露出部分Ａｅに相当する部分の第２の金属部２２ｂが、配線基板１ｂの表面１ｔｓｂにおいて露出することとなり、基板端子２０ｂとなる。基板端子２０ｂの両側の隣接する部分には、凹部３０ｂが形成される（図１１および図１３参照）。一方、図１２の露出部分Ａｅに相当する部分以外の部分の第２の金属部２２ｂの両側には、凹部３０ｂは形成されない（図１４参照）。
【００６０】
図１５は、図３のステップＳ７０において、図１３の状態からソルダーレジストＳＲが除去された状態を示す斜視図である。図１５に示す配線基板１ｂにおいては、第２の金属部２２ｂの一部のみが、隣接する部位に凹部３０ｂが設けられた基板端子２０ｂとなっている。そして、他の部位においては、第２の金属部２２ｂの両側には、凹部３０ｂは設けられず、第１の金属部４０ｂが配されている。
【００６１】
以上で説明した処理を行うことにより、第２の金属部２２ｂの一部から、隣接する部位に凹部３０ｂが設けられた基板端子２０ｂを、容易に形成することができる。
【００６２】
Ｃ．実施形態３：
図１６は、実施形態３の配線基板１ｃの構成を示す断面図である。実施形態３の配線基板１ｃは、支持層４０ｃ、密着層５０ｃ、および凹部３０ｃの形状が実施形態１の配線基板１とは異なる。配線基板１ｃの構成の他の点は、配線基板１と同じである。
【００６３】
実施形態３の配線基板１ｃにおいては、支持層４０ｃおよび密着層５０ｃは、基板端子２０ｃに対して配線基板１ｃの裏面１ｂｓｃ側において、狭い幅で設けられている。そして、凹部３０ｃは、加工用凹部１２ｃ内において、基板端子２０ｃの裏面（表面２０ｔｓｃとは逆の側）と基材１０との間に及んでいる。配線基板１ｃによれば、配線基板１に比べて、より多くの溶融したハンダ２３０を収容することができる（図２参照）。このため、配線基板１ｃと半導体チップ２００を接続する際に基板端子２０ｃの周辺にハンダ２３０が広がって周囲に配された他の導体構造にハンダ２３０が接触してしまう可能性を、より低くすることができる。
【００６４】
さらに、本実施形態においては、固化後のハンダ２３０は、基板端子２０を、その端部２０ｔｓおよび属面に加えて、裏面からも保持することとなる。このため、本実施形態の配線基板１ｃは、繰り返し温度変化に曝されても、配線基板１に比べてさらに、ハンダ２３０と基板端子２０との接続が破壊されにくい。
【００６５】
Ｄ．実施形態４：
図１７は、実施形態４の配線基板１ｄの構成を示す断面図である。実施形態４の配線基板１ｄにおいては、表面１ｔｓｄの側の基板端子２０ｄの端部２０ｔｓｄは、配線基板１ｄの厚み方向Ｄｔについて、基材１０ｄの表面１０ｔｓｄよりも配線基板１ｄの裏面１ｂｓｄ側にある。このような構成は、たとえば、アニール処理などにより、実施形態１の基板端子２０よりもエッチング速度が支持層４０ｄおよび密着層５０ｄに近くなるように、基板端子２０ｄを構成することにより、生産することができる。
【００６６】
また、実施形態４の配線基板１ｄにおいては、表面１ｔｓｄ側の支持層４０ｄの端部と密着層５０ｄの端部とによって構成される凹部３０ｄの底部３２ｄは、略平坦である。このような構成は、たとえば、支持層４０ｄと密着層５０ｄのエッチング速度が同程度となるように、支持層４０ｄと密着層５０ｄの素材を選択することにより、生産することができる。配線基板１ｄの構成の他の点は、配線基板１と同じである。
【００６７】
このような態様としても、凹部３０ｄが溶融したハンダ２３０を収容することができるため、配線基板１ｄと半導体チップ２００を接続する際に基板端子２０ｄの周辺にハンダ２３０が広がって周囲に配された他の導体構造にハンダ２３０が接触してしまう可能性を、低くすることができる。また、基板端子２０ｄの端部２０ｔｓｄとチップ端子２２０（図２参照）との間に気泡が巻き込まれて、ハンダ２３０内でボイドになる可能性が低い。
【００６８】
Ｅ．実施形態５：
図１８は、実施形態５の配線基板１ｅの構成を示す断面図である。実施形態５の配線基板１ｅにおいては、表面１ｔｓｅの側の基板端子２０ｅの端部２０ｔｓｅは、配線基板１ｅの厚み方向Ｄｔについて、基材１０ｅの表面１０ｔｓｅよりも配線基板１ｅの表面１ｔｓｅ側に突出している。このような構成は、たとえば、支持層４０ｄと密着層５０ｄとを一部除去する工程（図３のＳ６０参照）において、基板端子２０ｄに相当する部分を除去しないように、選択的な除去を行うことにより、生産することができる。
【００６９】
また、表面１ｔｓｅ側の支持層４０ｅの端部と密着層５０ｅの端部とによって構成される凹部３０ｅの底部３２ｅは、略平坦である。配線基板１ｅの構成の他の点は、配線基板１と同じである。
【００７０】
このような態様としても、凹部３０ｅが溶融したハンダ２３０を収容することができるため、配線基板１ｅと半導体チップ２００を接続する際に基板端子２０ｅの周辺にハンダ２３０が広がって周囲に配された他の導体構造にハンダ２３０が接触してしまう可能性を、低くすることができる。また、基板端子２０ｅの端部２０ｔｓｅとチップ端子２２０（図２参照）との間に気泡が巻き込まれて、ハンダ２３０内でボイドになる可能性が低い。
【００７１】
Ｆ．変形例：
この発明は上記の実施例や実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様において実施することが可能であり、例えば次のような変形も可能である。
【００７２】
Ｆ１．変形例１：
上記実施形態においては、基材１０，１０ｂ〜１０ｅは、ガラスで構成されている。しかし、基板端子をその上に構成する基材は、セラミックとすることもできる。そのような態様も、水分や温度変化に起因する寸法変化が少ないことから、基板上に配線が高密度にプリントされ、半導体チップがフリップチップ実装される基板として好適である。
【００７３】
Ｆ２．変形例２：
上記実施形態１においては、加工用凹部１２の深さは、２０μｍである（図１、図２および図５参照）。しかし、加工用凹部の深さは、他の値とすることもできる。ただし、加工用凹部の深さは、５〜３０μｍとすることが好ましい。
【００７４】
加工用凹部の深さが５μｍより小さい態様においては、溶融されたハンダ（図２参照）の流動性が想定値よりも大きかった場合や、量が想定値よりも多かった場合に、加工用凹部の一部である凹部（図１および図２の凹部３０参照）内から外部にハンダが流出し、周囲に配された他の導体構造に接触してしまう可能性が高くなる。また、加工用凹部の深さが５μｍより小さい態様においては、加工用凹部内に形成される基板端子の体積も小さくなる（図１および図２の基板端子２０参照）。その結果、接合時に基板端子を形成する金属がすべて溶融されて、はんだと合金を形成してしまう、いわゆる「ハンダ食われ」が生じ得る。
【００７５】
一方、加工用凹部の深さが３０μｍより大きい態様においては、加工用凹部の底部において基材が薄くなり、また、基材の断面における凹凸が大きくなる。その結果、配線基板が衝撃を受けた場合に基材が破壊される可能性が高くなる。
【００７６】
Ｆ３．変形例３：
上記実施形態においては、基板端子２０（第２の金属部２２）は銅で構成される。しかし、導体で構成され配線基板の表面において露出している基板端子は、金やアルミニウムなどの他の導体で構成することもできる。
【００７７】
Ｆ４．変形例４：
上記実施形態１においては、密着層５０の厚みは、５０ｎｍである（図６参照）。しかし、密着層の厚みは、他の値とすることもできる。ただし、密着層の厚みは、１０〜１００ｎｍとすることが好ましい。
【００７８】
密着層の厚みが１０ｎｍ未満の態様においては、密着層において、基材および第１の金属部と密着する作用が十分に発揮されない可能性がある。また、密着層は脆い素材で構成される場合が多い。このため、密着層の厚みが１００ｎｍより大きい態様においては、配線基板が衝撃を受けた際に、基材と第１の金属部とを固定している密着層が破壊されて、第１の金属部が基材から剥離してしまう可能性が大きくなる。
【００７９】
Ｆ５．変形例５：
上記実施形態１においては、密着層５０はＺｎＯで構成される。しかし、基材および基板端子と密着する密着層は、他の構成とすることもできる。密着層は、たとえば、ＳｎＯ２、ＩＴＯ（酸化インジウムスズ）、ＴｉＯ、ＣｒＯなどの金属酸化物とすることができる。そのような態様とすれば、ガラスやセラミックで構成された基材と、金属で構成された基板端子とに強固に密着し、基板端子を基材に強固に固定することができる。
【００８０】
また、密着層は、たとえば、シランカップリング剤などの、有機物からなるカップリング剤とすることもできる。そのような態様としても、ガラスやセラミックで構成された基材と、金属で構成された基板端子とに強固に密着し、基板端子を基材に強固に固定することができる。
【００８１】
さらに、密着層は樹脂による層とすることもできる。具体的には、基材に加工用凹部を形成した後、スピンコートやスプレーコートなどで加工用凹部表面に樹脂層を成膜する。そして、デスミア等の処理で樹脂層の表面を粗化する。その樹脂層の上に基板端子を形成することにより、基材と基板端子とを密着させることができる。
【００８２】
Ｆ６．変形例６：
上記実施形態１においては、金属酸化物であるＺｎＯが、密着層５０として設けられる（図３のＳ３０、および図６参照）。しかし、密着層は、積層当初は酸化物ではない金属の層であり、その後、配線基板の完成時までにその金属層が酸化して金属酸化ぶつん層となるような態様で生成することもできる。とのような態様で生成することができる金属酸化物層としては、酸化クロム、酸化チタンの層が挙げられる。なお、そのような金属層の形成は、スパッタリングや蒸着により、行うことができる。
【００８３】
Ｆ７．変形例７：
上記実施形態１においては、第１の金属部４０の厚みは、１μｍである（図７参照）。しかし、第１の金属部の厚みは、他の値とすることもできる。ただし、第１の金属部の厚みは、２μｍ以下とすることが好ましい。第１の金属部の厚みが２μｍより大きい態様においては、内部応力によって第１の金属部が基材から剥離する可能性が高くなる。
【００８４】
Ｆ８．変形例８：
上記実施形態１においては、第１の金属部４０（支持層４０）は、銅の層として形成される。また、第２の金属部２２（基板端子２０）も、銅で構成される（図８および図９参照）。しかし、第１の金属部と第２の金属部は、他の素材で構成することもできる。また、第１の金属部と第２の金属部は、同じ素材（たとえば、同じ金属）で構成することもでき、異なる素材（たとえば、異なる金属）で構成することもできる。
【００８５】
たとえば、第１の金属部をニッケルで構成し、第２の金属部を銅で構成することができる。そのような態様においては、たとえば、第１の金属部を無電解ニッケルメッキで生成し、第２の金属部を電解銅メッキで生成することができる。そのような態様においても、第１の金属部を選択的にエッチングすることができ、好ましい。
【００８６】
Ｆ９．変形例９：
上記実施形態１においては、第１の金属部４０は、無電解メッキにより形成される（図３のＳ４０、および図７参照）。しかし、加工用凹部内に、表面の側に開放された空隙を囲むように形成される第１の金属部は、他の態様で形成することもできる。たとえば、第１の金属部は、ペーストを印刷することにより、形成されることもできる。また、第１の金属部は、スパッタリングや蒸着成膜法により、形成されることもできる。
【００８７】
Ｆ１０．変形例１０：
上記実施形態１においては、電解メッキにより、第２の金属部２２が形成される（図３のＳ５０、および図８参照）。しかし、第１の金属部の少なくとも一部と接するように形成される第２の金属部は、他の態様で形成されることもできる。たとえば、第２の金属部は、ペーストを印刷することにより、形成されることもできる。
【００８８】
また、第２の金属部は、無電解メッキにより形成されることもできる。ただし、凹部の形成において、無電解メッキによって形成された部分を優先的にエッチングすることができることから、第２の金属部は、電解メッキにより形成することが望ましい。また、メッキ金属の残留応力が低く、メッキを形成するための速度が速い点からも、電解メッキにより第２の金属部を形成することが望ましい。
【００８９】
Ｆ１１．変形例１１：
上記実施形態においては、基板端子２０の両側に、凹部３０が形成される（図１、図１０、図１１、図１５〜図１８参照）。しかし、凹部は、基板端子の少なくとも一部に隣接して設けられていればよい。たとえば、平面視した際に基板端子が四角形の形状を有している場合には、凹部は、四角形の基板端子の１辺のみに隣接して形成されることができ、四角形の基板端子の２辺のみに隣接して形成されることもでき、四角形の基板端子の３辺のみに隣接して形成されることができる。そして、凹部は、四角形の基板端子の４辺に隣接して形成されることもできる。
【００９０】
また、凹部が、配線基板の表面において、基板端子の周囲の少なくとも一部を残して形成されている態様とすることもできる。そのような態様においては、配線基板の表面において、凹部が形成されていない部位を介して、基板端子を配線などの他の導体の構成に電気的に接続することができる。なお、基板端子の全周にわたって凹部が設けられている場合には、基板端子は、配線基板のビアに接続されていることが好ましい。
【００９１】
Ｆ１２．変形例１２：
上記実施形態においては、基板端子２０，２０ｂ〜２０ｅの側面は、凹部３０，３０ｂ〜３０ｅに露出している。しかし、基板端子は、隣接する凹部に露出していなくてもよい。
たとえば、基板端子の側面は、他の層に覆われていてもよい。すなわち、凹部が「基板端子に隣接して配される」とは、その凹部と、その基板端子の間に、その基板端子に接続されておらず、その基板端子以外の回路構成に接続されている導体が存在しないことを意味する。
【００９２】
このような構成の凹部によれば、基板端子と半導体チップの端子とをハンダで接続する際に、凹部に余分なハンダが流入する。その結果、接続対象の基板端子に接続されておらず、その基板端子以外の回路構成に接続されている導体にハンダが接触してしまう事態の発生を、抑制できる。
【００９３】
本発明は、上述の実施形態や実施例、変形例に限られるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において種々の構成で実現することができる。例えば、発明の概要の欄に記載した各形態中の技術的特徴に対応する実施形態、実施例、変形例中の技術的特徴は、上述の課題の一部又は全部を解決するために、あるいは、上述の効果の一部又は全部を達成するために、適宜、差し替えや、組み合わせを行うことが可能である。また、その技術的特徴が本明細書中に必須なものとして説明されていなければ、適宜、削除することが可能である。
【符号の説明】
【００９４】
１，１ｂ〜１ｅ…配線基板
１ｂｓ，１ｂｓｂ〜１ｂｓｅ…裏面
１ｔｓ，１ｔｓｂ〜１ｔｓｅ…表面
１０，１０ｂ〜１０ｅ…基材
１０ｔｓ，１０ｔｓｂ，１０ｔｓｄ，１０ｔｓｅ…基材の表面
１２，１２ｃ…加工用凹部
１６…空隙
２０，２０ｂ〜２０ｅ…基板端子
２０ｔｓ，２０ｔｓｂ〜２０ｔｓｅ…基板端子の表面側の端部
２２，２２ｂ…第２の金属部
２２ｔｓ…第２の金属部の表面
３０，３０ｂ〜３０ｅ…凹部
３２，３２ｄ，３２ｅ…底部
４０，４０ｂ〜４０ｅ…支持層（第１の金属部）
５０，５０ｃ〜５０ｅ…密着層
２００…半導体チップ
２１０…チップ本体
２２０…チップ端子
２３０…ハンダ
Ａｅ…露出部分
Ｄｔ…配線基板の厚み方向
ＳＲ…ソルダーレジスト
【図１】
2018006397.tif 000003
【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】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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