(57)【要約】【課題】半導体素子接続パッドに半導体素子の電極端子をフリップチップ接続した後、半導体素子と配線基板との間に封止樹脂を充填する際に、封止樹脂内にボイドが発生することを有効に防止することが可能な配線基板を提供すること。【解決手段】絶縁層１ｂ上に半導体素子接続パッド７を含む配線導体６が配設されており、かつ絶縁層１ｂ上および配線導体６に、半導体素子接続パッド７の上端部を露出させるとともに半導体素子接続パッド７に隣接する絶縁層１ｂ上を半導体素子接続パッド７の上面より低い高さで覆うソルダーレジスト層３ａが被着されて成る配線基板１００であって、ソルダーレジスト層３ａは、半導体素子接続パッ７の側面と絶縁層１ｂの上面との間に凹面状のメニスカス部Ｂを有する。【選択図】図２
2015207676.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶縁層上に半導体素子接続パッドを含む配線導体が配設されており、かつ前記絶縁層上および前記配線導体上に、前記半導体素子接続パッドの上端部を露出させるとともに該半導体素子接続パッドに隣接する前記絶縁層上を前記半導体素子接続パッドの上面より低い高さで覆うソルダーレジスト層が被着されて成る配線基板であって、前記ソルダーレジスト層は、前記半導体素子接続パッドの側面と前記絶縁層の上面との間に凹面状のメニスカス部を有することを特徴とする配線基板。
【請求項２】
絶縁層上に半導体素子接続パッドを含む配線導体を形成する工程と、前記絶縁層上および前記配線導体上の全面にソルダーレジスト用の感光性熱硬化性樹脂層を被着する工程と、前記感光性熱硬化性樹脂層における前記半導体素子接続パッド上および該半導体素子接続パッドに隣接する前記絶縁層上が未露光部として残るように露光する工程と、前記半導体素子接続パッドの上面を露出させるとともに前記未露光部が前記半導体素子接続パッドの上面より低い高さで前記絶縁層上に残るように現像する工程と、前記感光性熱硬化性樹脂層を加熱して前記未露光部の感光性熱硬化性樹脂を選択的に軟化溶融させるとともに、該軟化溶融した感光性熱硬化性樹脂により前記半導体素子接続パッドの側面と前記絶縁層の上面との間に表面張力による凹面状のメニスカス部を形成する工程と、引き続き加熱して前記感光性熱硬化性樹脂を熱硬化させる工程と、を行うことを特徴とす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、半導体素子を搭載するために用いられる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】
従来、下面外周部に電極端子がペリフェラル配置された半導体素子をフリップチップ接続により搭載する配線基板が知られている。このような配線基板における要部を図７および図８に示す。図７および図８に示すように、絶縁層２１上に半導体素子接続用の複数の帯状配線導体２６とソルダーレジスト層２３とを有している。帯状配線導体２６は、それぞれ厚みが１０〜２０μｍ程度、幅が１０〜２０μｍ程度であり、互いに１０〜３０μｍ程度の間隔で並設されている。各帯状配線導体２６は、その一部に半導体素子接続パッド２７を有している。各半導体素子接続パッド２７は、互いに隣接する帯状配線導体２６同士で互いに横に並ばないように千鳥状に配置されている。ソルダーレジスト層２３は、半導体素子接続パッド２７を個別に露出させる開口２９を有している。開口２９は、半導体素子接続パッド２７の上面と側面における上端側とを露出させている。なお、開口２９は、半導体素子接続パッド２７に隣接する帯状配線導体２６との間にその開口縁を有している。そして、半導体素子Ｓの電極端子Ｔを半導体素子接続パッド２７上に当接させるとともに、両者を例えば半田等の導電性接合材を介して接合することにより半導体素子Ｓの電極端子Ｔと帯状配線導体２６とが電気的に接続される。なお、半導体素子Ｓの電極端子Ｔと半導体素子接続パッド２７とを接合した後には、半導体素子Ｓを保護するために、半導体素子Ｓの下面とソルダーレジスト層２３上面との隙間にアンダーフィルと呼ばれる封止樹脂が充填される。
【０００３】
ここで、このような配線基板におけるソルダーレジスト層２３の形成方法について説明する。まず、図９（ａ）に示すように、絶縁層２１の上面に帯状配線導体２６を形成する。帯状配線導体２６は、その一部に半導体素子接続パッド２７を有している。次に、図９（ｂ）に示すように、絶縁層２１上にソルダーレジスト層２３用の感光性熱硬化性樹脂層２３Ｐを被着する。感光性熱硬化性樹脂層２３Ｐは、感光性熱硬化性樹脂のペーストをスクリーン印刷法により塗布した後、乾燥することにより形成される。次に、図９（ｃ）に示すように、開口２９に対応する部分に遮光パターンを有する露光用マスクＭを感光性熱硬化性樹脂層２３Ｐ上に配置するとともに上方から紫外線を照射して露光する。これにより、感光性熱硬化性樹脂層２３Ｐにおける開口２９となる部分が未露光部Ｎとして残り、残部が感光される。次に、図１０（ｄ）に示すように、現像により未露光部Ｎを薄膜化する。これにより半導体素子接続パッド２７の上面が露出するとともに半導体素子接続パッド２７に隣接する絶縁層２１上に半導体素子接続パッド２７の上面より低い高さの未露光部Ｎが残る。次に図１０（ｅ）に示すように、上方から紫外線を照射して感光性熱硬化性樹脂層２３Ｐを全面露光する。最後に図１０（ｆ）に示すように、感光性熱硬化性樹脂層２３Ｐを加熱して熱硬化させることによりソルダーレジスト層２３が形成される。
【０００４】
ところで、この従来の配線基板においては、ソルダーレジスト層２３の開口２９は、その側壁が略垂直に切り立った形状をしている。そのため、半導体素子Ｓを実装する際に封止樹脂を配線基板と半導体素子Ｓとの間に注入すると、開口２９の切り立った側壁において封止樹脂の流動が阻害されて開口２９内の封止樹脂にボイドが発生しやすいという問題点を有していた。封止樹脂にボイドが発生すると、そのボイドを起点に封止樹脂に剥がれやクラックが発生しやすくなる。封止樹脂に剥がれやクラックが発生すると、半導体素子Ｓを長期間にわたり正常に作動させることができなくなる危険がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１１−１９２６９２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の課題は、半導体素子接続パッドに半導体素子の電極端子をフリップチップ接続した後、半導体素子と配線基板との間に封止樹脂を充填する際に、封止樹脂内にボイドが発生することを有効に防止することが可能な配線基板を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の配線基板は、絶縁層上に半導体素子接続パッドを含む配線導体が配設されており、かつ前記絶縁層上および前記配線導体上に、前記半導体素子接続パッドの上端部を露出させるとともに該半導体素子接続パッドに隣接する前記絶縁層上を前記半導体素子接続パッドの上面より低い高さで覆うソルダーレジスト層が被着されて成る配線基板であって、前記ソルダーレジスト層は、前記半導体素子接続パッドの側面と前記絶縁層の上面との間に凹面状のメニスカス部を有することを特徴とするものである。
【０００８】
本発明の配線基板の製造方法は、絶縁層上に半導体素子接続パッドを含む配線導体を形成する工程と、前記絶縁層上および前記配線導体上の全面にソルダーレジスト用の感光性熱硬化性樹脂層を被着する工程と、前記感光性熱硬化性樹脂層における前記半導体素子接続パッド上および該半導体素子接続パッドに隣接する前記絶縁層上が未露光部として残るように露光する工程と、前記半導体素子接続パッドの上面を露出させるとともに前記未露光部が前記半導体素子接続パッドの上面より低い高さで前記絶縁層上に残るように現像する工程と、前記感光性熱硬化性樹脂層を加熱して前記未露光部の感光性熱硬化性樹脂を選択的に軟化溶融させるとともに、該軟化溶融した感光性熱硬化性樹脂により前記半導体素子接続パッドの側面と前記絶縁層の上面との間に表面張力による凹面状のメニスカス部を形成する工程と、引き続き加熱して前記感光性熱硬化性樹脂層を熱硬化させる工程と、を行うことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の配線基板によれば、半導体素子接続パッドを露出させるとともに、半導体素子接続パッドに隣接する絶縁層上を半導体素子接続パッドの上面より低い高さで覆うソルダーレジスト層は、半導体素子接続パッドの側面と絶縁層の上面との間に凹面状のメニスカス部を有することから、半導体素子接続パッドに半導体素子の電極端子をフリップチップ接続した後、半導体素子と配線基板との間に封止樹脂を充填する際に、封止樹脂がメニスカス部に沿って良好に流動するので、ボイドを発生させることなく封止樹脂を充填することができる。
【００１０】
また、本発明の配線基板の製造方法によれば、絶縁層上および配線導体上の全面に被着させたソルダーレジスト用の感光性熱硬化性樹脂層を、半導体素子接続パッド上とこれに隣接する絶縁層上とが未露光部として残るように露光した後、半導体素子接続パッドの上面を露出させるとともに未露光部が半導体素子接続パッドの上面より低い高さで絶縁層上に残るように現像し、しかる後、加熱して未露光部の感光性熱硬化性樹脂を軟化溶融させることにより、半導体素子接続パッドの側面とこれに隣接する絶縁層上面との間に感光性熱硬化性樹脂の表面張力による凹面状のメニスカス部を形成し、引き続き加熱することにより感光性熱硬化性樹脂層を熱硬化させることから、半導体素子接続パッドに半導体素子の電極端子をフリップチップ接続した後、半導体素子と配線基板との間に封止樹脂を充填する際に、封止樹脂がメニスカス部に沿って良好に流動して封止樹脂内にボイドが発生することを有効に防止することが可能な配線基板を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】図１（ａ）は、本発明の配線基板における実施形態の一例を示す概略断面図であり、図１（ｂ）は、その概略上面図である。
【図２】図２（ａ）は、図１に示す配線基板の要部拡大上面図であり、図２（ｂ）は、その断面図である。
【図３】図３は、図１に示す配線基板の要部拡大斜視図である。
【図４】図４（ａ）〜（ｃ）は、図１に示す配線基板の製造方法を説明するための要部拡大概略断面図である。
【図５】図５（ｄ）〜（ｆ）は、図１に示す配線基板の製造方法を説明するための要部拡大概略断面図である。
【図６】図６（ａ）は、本発明の配線基板の実施形態の他の例を示す要部拡大上面図であり、図６（ｂ）は、その断面図である。
【図７】図７（ａ）は、従来の配線基板の要部拡大上面図であり、図７（ｂ）は、その断面図である。
【図８】図８は、従来の配線基板の要部拡大斜視図である。
【図９】図９（ａ）〜（ｃ）は、従来の配線基板の製造方法を説明するための要部拡大断面図である。
【図１０】図１０（ｄ）〜（ｆ）は、従来の配線基板の製造方法を説明するための要部拡大断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
次に、本発明の配線基板について、図１〜図３を基にして説明する。図１（ａ），（ｂ）に本発明の配線基板１００の実施形態の一例を示す。本例の配線基板１００は、主として絶縁基板１と配線導体２とソルダーレジスト層３とから構成されている。配線基板１００の上面中央部は、半導体素子Ｓが搭載される搭載部Ａとなっている。なお、図１（ｂ）においては、絶縁基板１上面の配線導体２のうち、ソルダーレジスト層３で覆われている部分を破線で示している。
【００１３】
絶縁基板１は、コア用の絶縁層１ａの上下にビルドアップ用の絶縁層１ｂが積層されて成る。コア用の絶縁層１ａは、例えばガラスクロス基材にエポキシ樹脂やビスマレイミドトリアジン樹脂等の熱硬化性樹脂を含浸させた厚みが３０〜２００μｍ程度の電気絶縁材料から成る。絶縁層１ａには、その上面から下面にかけて直径が５０〜２５０μｍ程度の複数のスルーホール４が形成されている。絶縁層１ａの上下面およびスルーホール４の内壁には、配線導体２の一部が被着されている。他方、ビルドアップ用の絶縁層１ｂは、エポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂に酸化ケイ素等の無機絶縁物フィラーを分散させた厚みが１０〜５０μｍ程度の電気絶縁材料から成る。絶縁層１ｂには、その上面から下面にかけて直径が３０〜１００μｍ程度の複数のビアホール５が形成されている。絶縁層１ｂの表面およびビアホール５の内部には、配線導体２の一部が被着されている。
【００１４】
配線導体２は、銅箔や銅めっき層等の良導電性材料から成り、絶縁基板１の上面からビアホール５およびスルーホール４を介して絶縁基板１の下面に導出している。配線導体２の厚みは、１０〜２０μｍ程度である。絶縁層１ａ上下面の配線導体２は銅箔およびその上の銅めっき層から成り、周知のサブトラクティブ法により所定のパターンに形成されている。スルーホール４内の配線導体２は銅めっき層から成り、スルーホール４の内壁の全面に被着されている。なお、配線導体２が被着されたスルーホール４の内部は熱硬化性樹脂により充填されている。絶縁層１ｂの表面およびビアホール４内の配線導体２は銅めっき層から成り、周知のセミアディティブ法により所定のパターンに形成されている。
【００１５】
絶縁基板１の上面に被着された配線導体２の一部は、半導体素子Ｓと接続するための多数の帯状配線導体６を形成している。帯状配線導体６は、搭載部Ａの各外周辺を直角な方向に横切るようにして搭載部Ａの中央部側から搭載部Ａの外側にかけて延在するように並設されている。帯状配線導体６は、それぞれの厚みが１０〜２０μｍ程度、幅が１０〜２０μｍ程度であり、搭載部Ａの外周部を横切る部分において互いに１０〜３０μｍ程度の間隔で並設されている。各帯状配線導体６には、搭載部Ａの外周部において半導体素子Ｓの電極端子Ｔと接続するための半導体素子接続パッド７が形成されている。半導体素子接続パッド７は、帯状配線導体６と同じ厚みおよび幅であり、互いに隣接する帯状配線導体６同士で互いに横に並ばないように千鳥状に配置されている。なお、半導体素子接続パッド７の長さは、２０〜６０μｍ程度である。
【００１６】
また、絶縁基板１の下面に被着された配線導体２の一部は、外部の電気回路基板に接続するための外部接続パッド８を形成している。外部接続パッド８は、直径が２００〜１０００μｍ程度の円形であり、絶縁基板１の下面に格子状の並びに配置されている。
【００１７】
ソルダーレジスト層３は、アクリル変性エポキシ樹脂等の感光性の熱硬化性樹脂に酸化ケイ素等の無機絶縁フィラーを分散させた電気絶縁材料から成り、絶縁基板１の上下面にそれぞれ被着されている。なお、この配線基板１００においては、絶縁基板１の上面側に被着されたソルダーレジスト層３は、絶縁基板１および配線導体２上に直接被着された第１のソルダーレジスト層３ａと、その上に被着された第２のソルダーレジスト層３ｂとの２層で構成されている。
【００１８】
絶縁基板１の上面側に被着されたソルダーレジスト層３のうち、第１のソルダーレジスト層３ａは、帯状配線導体６上の厚みが３〜１０μｍ程度であり、各半導体素子接続パッド７を個別に露出させる開口９を有している。なお、各開口９は、半導体素子接続パッド７に隣接する帯状配線導体６との間にその開口縁を有している。そして、半導体素子Ｓの電極端子Ｔを半導体素子接続パッド７上に当接させるとともに両者を例えば半田等の導電性接合材を介して接合することにより半導体素子Ｓの電極端子Ｔと帯状配線導体６とが電気的に接続される。
【００１９】
第１のソルダーレジスト層３ａ上に被着された第２のソルダーレジスト層３ｂは、搭載部Ａを囲繞する開口１０を有している。この第２のソルダーレジスト層３ｂは、搭載部Ａ上に半導体素子Ｓを搭載した後、半導体素子Ｓと配線基板１００との間に封止樹脂を注入する際に、その封止樹脂が配線基板１００の外周部に流れ出るのを防止するためのダムとして機能する。
【００２０】
絶縁基板１の下面側に被着されたソルダーレジスト層３は、各外部接続パッド８を露出させる開口１１を有している。そして、開口１１から露出した外部接続パッド８を外部の電気回路基板の配線導体に半田等の導電性接合材を介して接合することにより、配線基板１００に搭載した半導体素子Ｓが外部の電気回路基板に電気的に接続されることとなる。
【００２１】
ところで、本発明の配線基板１００においては、図２および図３に示すように、第１のソルダーレジスト層３ａは、開口９において半導体素子接続パッド７の上端部を露出させているとともに半導体素子接続パッド７に隣接する絶縁層１ｂ上を半導体素子接続パッド７の上面より低い高さで覆っている。このように第１のソルダーレジスト層３ａが開口９において半導体素子接続パッド７の上端部を露出させていることから、半導体素子Ｓの電極端子Ｔと半導体素子接続パッド７とを良好に接続させることが可能となる。また、第１のソルダーレジスト層３ａは、開口９において半導体素子接続パッド７に隣接する絶縁層１ｂ上を半導体素子接続パッド７の上面より低い高さで覆っていることから、開口９内に半田等の導電性接合材が過剰に入り込むのを有効に防止するとともに半導体素子接続パッド７の電気的な絶縁性を高いものとしている。
【００２２】
さらに、本発明の配線基板１００においては、第１のソルダーレジスト層３ａは、開口９内の半導体素子接続パッド７の側面と、これに隣接する絶縁層１ｂの上面との間に凹面状のメニスカス部Ｂを有している。このようなメニスカス部Ｂを有することにより、半導体素子接続パッド７に半導体素子Ｓの電極端子Ｔをフリップチップ接続した後、半導体素子Ｓと配線基板１００との間に封止樹脂を充填する際に、封止樹脂がメニスカス部Ｂに沿って良好に流動するので、ボイドを発生させることなく封止樹脂を充填することができる。
なお、メニスカス部Ｂの曲率半径は、１〜１０μｍの範囲が好ましい。メニスカス部Ｂの曲率半径が１μｍ未満では、半導体素子接続パッド７に半導体素子Ｓの電極端子Ｔをフリップチップ接続した後、半導体素子Ｓと配線基板１００との間に封止樹脂を充填する際に、封止樹脂がメニスカス部Ｂに沿って良好に流動せずに、ボイドを発生させる危険性が大きくなり、１０μｍを超えると、そのような大きさのメニスカス部Ｂを形成することが困難となる。
【００２３】
次に、上述した配線基板１００におけるソルダーレジスト層３ａの形成方法について、図４，５を基に説明する。
【００２４】
まず、図４（ａ）に示すように、絶縁層１ｂの上面に帯状配線導体６を形成する。帯状配線導体６は、周知のセミアディティブ法により形成する。なお、帯状配線導体６の一部には、半導体素子接続パッド７となる部分が含まれている。
【００２５】
次に、図４（ｂ）に示すように、ソルダーレジスト層３ａ用の感光性熱硬化性樹脂層３ａＰを絶縁層１ｂ上および帯状配線導体６上の全面に形成する。感光性熱硬化性樹脂層３ａＰを形成するには、帯状配線導体６が形成された絶縁層１ｂ上に、感光性熱硬化性樹脂を含有する樹脂ペーストをスクリーン印刷法により塗布した後、乾燥する方法が採用される。
【００２６】
次に、図４（ｃ）に示すように、開口９に対応する部分に遮光パターンを有する露光用マスクＭを感光性熱硬化性樹脂層３ａＰ上に配置するとともに上方から紫外線を照射して露光する。これにより、開口９となる部分が未露光部Ｎとして選択的に露光されずに残り、残部が感光される。
【００２７】
次に、図５（ｄ）に示すように、半導体素子接続パッド７の上面が露出するとともにその周囲の未露光部Ｎが半導体素子接続パッド７の上面より５〜１５μｍ低い高さで残るように現像して開口９を形成する。このとき開口９は、その側壁が略垂直に切り立った状態となる。
【００２８】
次に、図５（ｅ）に示すように、感光性熱硬化性樹脂３ａＰを加熱して未露光部Ｎの感光性熱硬化性樹脂を選択的に軟化溶融させる。このとき、軟化溶融した感光性熱硬化性樹脂の表面張力によりメニスカス部Ｂが形成される。なお、未露光部Ｎ以外の部分は、露光により感光されて架橋反応が進んでいるため、加熱により軟化溶融することはない。したがって、極めて容易かつ確実にメニスカス部Ｂを形成することができる。そして、未露光部Ｎの感光性熱硬化性樹脂を一旦軟化溶融させた後、さらに加熱を続けて感光性熱硬化性樹脂３ａＰを熱硬化させる。
【００２９】
次に、図５（ｆ）に示すように、感光性熱硬化性樹脂層３ａＰに紫外線を照射して紫外線硬化させることにより、最終的に紫外線硬化および熱硬化した第１のソルダーレジスト層３ａを形成する。
【００３０】
このように、本発明の配線基板１００の製造方法によれば、絶縁層１ｂ上および配線導体６上の全面に被着させたソルダーレジスト用の感光性熱硬化性樹脂層３ａＰを、半導体素子接続パッド７上とこれに隣接する絶縁層１ｂ上とが未露光部Ｎとして残るように露光した後、半導体素子接続パッド７の上面を露出させるとともに未露光部Ｎが半導体素子接続パッド７の上面より低い高さで絶縁層１ｂ上に残るように現像し、しかる後、加熱して未露光部Ｎの感光性熱硬化性樹脂を軟化溶融させることにより、半導体素子接続パッド７の側面とこれに隣接する絶縁層１ｂ上面との間に感光性熱硬化性樹脂の表面張力による凹面状のメニスカス部Ｂを形成し、引き続き加熱することにより感光性熱硬化性樹脂３ａＰを熱硬化させることから、半導体素子接続パッド７に半導体素子Ｓの電極端子Ｔをフリップチップ接続した後、半導体素子Ｓと配線基板１００との間に封止樹脂を充填する際に、封止樹脂がメニスカス部Ｂに沿って良好に流動して封止樹脂内にボイドが発生することを有効に防止することが可能な配線基板１００を提供することができる。
【００３１】
なお、本発明は上述の実施形態例に特定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲であれば、種々の変更は可能であり、例えば上述の実施形態例では、半導体素子接続パッド７が互いに隣接する帯状配線導体６同士で互いに横に並ばないように千鳥状に配置されているとともに、ソルダーレジスト層３ａに半導体素子接続パッド７を個別に露出させる開口９が形成されていたが、図６に示すように、半導体素子接続パッド７が互いに隣接する帯状配線導体６同士で互いに横に並ぶように配置されているとともに、ソルダーレジスト層３ａに複数の半導体素子接続パッド７をまとめて露出させる開口９を形成されていても良い。さらには、例えば上述の実施形態例では、半導体素子接続パッド７は帯状配線導体６の一部として形成されていたが、半導体素子接続パッド７は、例えば円形や方形の独立したパターンとして形成されていても良い。また上述の実施形態例では、ソルダーレジスト層３ａは、感光性熱硬化性樹脂ペーストを塗布した後、乾燥させることにより形成したが、感光性熱硬化性の樹脂フィルムを熱圧着することにより形成しても良い。
【符号の説明】
【００３２】
１ａ，１ｂ    絶縁層
２    配線導体
３，３ａ，３ｂ    ソルダーレジスト層
６    帯状配線導体
７    半導体素子接続パッド
Ｂ    メニスカス部
Ｓ    半導体素子
Ｔ    半導体素子の電極端子
【図１】
2015207676.tif 000003
【図２】
2015207676.tif 000004
【図３】
2015207676.tif 000005
【図４】
2015207676.tif 000006
【図５】
2015207676.tif 000007
【図６】
2015207676.tif 000008
【図７】
2015207676.tif 000009
【図８】
2015207676.tif 000010
【図９】
2015207676.tif 000011
【図１０】
2015207676.tif 000012