(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体実装のためのワイヤボンディング部とバンプ部、及び外部部品との結合のための半田付け部を含み、一定の回路パターンが形成されたパッケージ用プリント基板において、
前記ワイヤボンディング部、前記バンプ部及び前記半田付け部のうちの少なくともバンプ部が、
銅または銅合金層と、
前記銅または銅合金層上に形成された電解錫メッキまたは錫合金メッキ層とを含み、
前記バンプ部の前記電解錫メッキまたは錫合金メッキ層はフラックスが塗布された状態でのリフロー工程を通じて熱処理されプリ半田で形成されることを特徴とするパッケージ用プリント基板。
【請求項２】
半導体実装のためのワイヤボンディング部とバンプ部、及び外部部品との結合のための半田付け部を含み、一定の回路パターンが形成されたパッケージ用プリント基板において、
前記ワイヤボンディング部、前記バンプ部及び前記半田付け部が、
銅または銅合金層と、
前記銅または銅合金層上に形成された電解錫メッキまたは錫合金メッキ層とを含み、
前記バンプ部の前記電解錫メッキまたは錫合金メッキ層はフラックスが塗布された状態でのリフロー工程を通じて熱処理されプリ半田で形成されることを特徴とするパッケージ用プリント基板。
【請求項３】
半導体実装のためのワイヤボンディング部とバンプ部、及び外部部品との結合のための半田付け部を含み、一定の回路パターンが形成されたパッケージ用プリント基板において、
前記ワイヤボンディング部及び前記半田付け部が、
銅または銅合金層と、
前記銅または銅合金層上に形成された電解ニッケルメッキまたはニッケル合金メッキ層と、
前記ニッケルメッキまたはニッケル合金メッキ層上に形成された電解金メッキまたは金合金メッキ層とを含み、
前記バンプ部が、
銅または銅合金層と、
前記銅または銅合金層上に形成された錫または錫合金からなるプリ半田と、
を含み、
前記プリ半田は前記銅または銅合金層上に電解錫メッキまたは錫合金メッキ層を形成した後、前記電解錫メッキまたは錫合金メッキ層をフラックスが塗布された状態でのリフロー工程を通じて熱処理して形成されることを特徴とするパッケージ用プリント基板。
【請求項４】
半導体実装のためのワイヤボンディング部とバンプ部、及び外部部品との結合のための半田付け部を含み、一定の回路パターンが形成されたパッケージ用プリント基板において、
前記ワイヤボンディング部及び前記半田付け部が、
銅または銅合金層と、
前記銅または銅合金層上に形成された電解ニッケルメッキまたはニッケル合金メッキ層と、
前記ニッケルメッキまたはニッケル合金メッキ層上に形成された電解金メッキまたは金合金メッキ層とを含み、
前記バンプ部が、
銅または銅合金層と、
前記銅または銅合金層上に形成された電解ニッケルメッキまたはニッケル合金メッキ層と、
前記ニッケルメッキまたはニッケル合金メッキ層上に形成された電解金メッキまたは金合金メッキ層と、
前記金メッキまたは金合金メッキ層上に形成された錫または錫合金からなるプリ半田と、
を含み、
前記プリ半田は前記銅または銅合金層上に電解錫メッキまたは錫合金メッキ層を形成した後、前記電解錫メッキまたは錫合金メッキ層をフラックスが塗布された状態でのリフロー工程を通じて熱処理して形成されることを特徴とするパッケージ用プリント基板。
【請求項５】
前記錫合金メッキ層は、錫、銀、銅、亜鉛、ビスマスまたはこれらの組み合わせ物からなることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか１項に記載のパッケージ用プリント基板。
【請求項６】
前記錫合金メッキ層がＳｎ−Ａｇ、Ｓｎ−Ｃｕ、Ｓｎ−ＺｎまたはＳｎ−Ｂｉからなり、前記各錫合金メッキ層中のＡｇ、Ｃｕ、Ｚｎ及びＢｉの含量がそれぞれ０．０５〜５重量％、０．０５〜１０重量％、０．０５〜１０重量％及び０．０５〜５重量％であることを特徴とする、請求項５に記載のパッケージ用プリント基板。
【請求項７】
半導体実装のためのワイヤボンディング部とバンプ部、及び外部部品との結合のための半田付け部を含み、一定の回路パターンが形成されたパッケージ用プリント基板を提供する段階と、
前記プリント基板の前記ワイヤボンディング部、前記バンプ部及び前記半田付け部のうち少なくとも前記バンプ部を除いた部分にフォト半田マスク層を形成する段階と、
前記ワイヤボンディング部、前記バンプ部及び前記半田付け部のうち前記フォト半田マスク層が塗布されていない部位に電解錫メッキまたは錫合金メッキ層を形成する段階と、
前記電解錫メッキまたは錫合金メッキ層が形成されたバンプ部を除いた部分に金属マスクを塗布する段階と、
前記金属マスクが塗布されていない前記バンプ部上にフラックスを塗布し、前記金属マスクを除去する段階と、
前記フラックスが塗布された状態でリフロー工程を行う段階とを含むことを特徴とするパッケージ用プリント基板の製造方法。
【請求項８】
半導体実装のためのワイヤボンディング部とバンプ部、及び外部部品との結合のための半田付け部を含み、一定の回路パターンが形成されたパッケージ用プリント基板を提供する段階と、
前記プリント基板の前記ワイヤボンディング部、前記バンプ部及び前記半田付け部を除いた部分にフォト半田マスク層を形成する段階と、
前記ワイヤボンディング部、前記バンプ部及び前記半田付け部に電解錫メッキまたは錫合金メッキ層を形成する段階と、
前記電解錫メッキまたは錫合金メッキ層が形成されたバンプ部を除いた部分に金属マスクを塗布する段階と、
前記金属マスクが塗布されていない前記バンプ部上にフラックスを塗布し、前記金属マスクを除去する段階と、
前記フラックスが塗布された状態でリフロー工程を行う段階とを含むことを特徴とするパッケージ用プリント基板の製造方法。
【請求項９】
半導体実装のためのワイヤボンディング部とバンプ部、及び外部部品との結合のための半田付け部を含み、一定の回路パターンが形成されたパッケージ用プリント基板を提供する段階と、
前記プリント基板の前記ワイヤボンディング部、前記バンプ部及び前記半田付け部を除いた部分にフォト半田マスク層を形成する段階と、
前記ワイヤボンディング部及び前記半田付け部を除いた部分にドライフィルムを塗布する段階と、
前記ワイヤボンディング部及び前記半田付け部に電解ニッケルメッキまたはニッケル合金メッキ層を形成する段階と、
前記ニッケルメッキまたはニッケル合金メッキ層上に電解金メッキまたは金合金メッキ層を形成する段階と、
前記ドライフィルムを除去する段階と、
前記バンプ部を除いた部分にドライフィルムを塗布する段階と、
前記バンプ部に電解錫メッキまたは錫合金メッキ層を形成する段階と、
前記ドライフィルムを除去する段階と、
前記電解錫メッキまたは錫合金メッキ層が形成されたバンプ部を除いた部分に金属マスクを塗布する段階と、
前記金属マスクが塗布されていない前記バンプ部上にフラックスを塗布し、前記金属マスクを除去する段階と、
前記フラックスが塗布された状態でリフロー工程を行う段階とを含むことを特徴とするパッケージ用プリント基板の製造方法。
【請求項１０】
半導体実装のためのワイヤボンディング部とバンプ部、及び外部部品との結合のための半田付け部を含み、一定の回路パターンが形成されたパッケージ用プリント基板を提供する段階と、
前記プリント基板の前記ワイヤボンディング部、前記バンプ部及び前記半田付け部を除いた部分にフォト半田マスク層を形成する段階と、
前記ワイヤボンディング部、前記バンプ部及び前記半田付け部に電解ニッケルメッキまたはニッケル合金メッキ層を形成する段階と、
前記ニッケルメッキまたはニッケル合金メッキ層上に電解金メッキまたは金合金メッキ層を形成する段階と、
前記バンプ部を除いた部分にドライフィルムを塗布する段階と、
前記バンプ部に電解錫メッキまたは錫合金メッキ層を形成する段階と、
前記ドライフィルムを除去する段階と、
前記電解錫メッキまたは錫合金メッキ層が形成されたバンプ部を除いた部分に金属マスクを塗布する段階と、
前記金属マスクが塗布されていない前記バンプ部上にフラックスを塗布し、前記金属マスクを除去する段階と、
前記フラックスが塗布された状態でリフロー工程を行う段階とを含むことを特徴とするパッケージ用プリント基板の製造方法。
【請求項１１】
前記錫合金メッキ層が、錫、銀、銅、亜鉛、ビスマスまたはこれらの組み合わせ物からなることを特徴とする請求項７〜１０のいずれか１項に記載のパッケージ用プリント基板の製造方法。
【請求項１２】
前記錫合金メッキ層がＳｎ−Ａｇ、Ｓｎ−Ｃｕ、Ｓｎ−ＺｎまたはＳｎ−Ｂｉからなり、前記各錫合金メッキ層中のＡｇ、Ｃｕ、Ｚｎ及びＢｉの含量がそれぞれ０．０５〜５重量％、０．０５〜１０重量％、０．０５〜１０重量％及び０．０５〜５重量％であることを特徴とする請求項１１に記載のパッケージング用プリント基板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体パッケージ用プリント基板及びその製造方法に係り、より具体的には、錫または錫合金電解メッキ法を用いてバンプ部にプリ半田を形成させて接合性及びアンダーフィル性を高めることができ、メッキ厚さの調節によって所望の厚さを得ることができ、微細ピッチを実現することができる半導体パッケージ用プリント基板及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＩＣパッケージの高集積化に伴い、パッケージタイプが一般なデュアル・イン・ライン・パッケージ（ＤＩＰ）タイプから鉛密度の高いクワッド・フラッド・パッケージ（ＱＦＰ）、ボールグリッドアレイ（ＢＧＡ）、チップスケールパッケージ（ＣＳＰ）、フリップチップパッケージタイプに転じてきている。このようなパッケージの変化趨勢は、最終プリント基板アセンブリ製品の小型化、軽量化に対する要求を満足させるための最善の方案として認識され、さらに加速化されつつある。
【０００３】
従来では、ダイを接合する方法として、Ａｕワイヤを用いたワイヤボンディングタイプが主に適用されたが、低プロファイル、高スピードの要求を充足させることが可能なフリップチップタイプに変化している。
【０００４】
特に、既存のフリップチップタイプの実装技術は、図１に示すように、ウエハー、すなわちチップダイ１０のバンプ部１１に形成された半田１２によるバンプ形成技術に焦点が合わせられており、またダイ１０のバンプ部１１とプリント基板２０のバンプ部２１との接合後の半田１２について主に言及されている（特許文献１、２及び３参照）。また、図２を参照すると、フリップチップサイズパッケージ（ＦＣＣＳＰ）においてダイ１０をプリント基板２０に接合するためには、ダイ１０のバンプ１１との接合力と信頼性を高める目的で、ダイ１０と接合させることが可能なプリント基板２０のバンプ面２１にプリ半田２２を形成させることもある。
【０００５】
フリップチップ技術は、チップの設計方式によってエリアアレイ方式とペリフェラルアレイ方式に分けられる。中でも、ペリフェラルアレイ方式は、既存のワイヤボンディングタイプにおいて再分配層（ＲＤＬ）を必要としない。また、アレイ方式に転換するためにはＲＤＬが必要であるが、このような場合、狭い回路形成によって回路相互干渉によるノイズ発生率が高く、これによりシミュレーション及び性能テストなどによる検証作業が必要であって最終デザインが出るまで多くの時間がかかる。したがって、ペリフェラルタイプは、図３に示すように、ダイ３０のバンプ部３１に既存のワイヤボンディング機を用いてＡｕスタッド３２を形成させる。また、図４を参照すると、ＦＣＣＳＰにおいてダイ３０をプリント基板４０に接合するためには、ダイ３０のＡｕスタッドバンプ３２との接合力及び信頼性を高める目的で、ダイ３０と接合させることが可能なプリント基板４０のバンプ面４１にプリ半田４２を形成させることもある。
【０００６】
このようにプリント基板のバンプ部にプリ半田を形成させる従来の技術としては、スクリーン印刷、スーパー半田方式、スーパージャフィット方式などがある。
【０００７】
これと関連し、従来の技術のスーパージャフィット方式によってパッケージ用基板のダイと半田接合を行う面にプリ半田を処理する技術の工程流れを示す順序図及び断面図を図５Ａおよび図５Ｂにそれぞれ示す。
【０００８】
図５Ａ及び図５Ｂを参照すると、まず、半田マスク５０のオープニング工程によって露出されたプリント基板のバンプ部５１、すなわち銅層５１の表面にソフトエッチング及び化学処理によって一定水準の粗度を与えて接着層５２を形成させ、その後半田パウダー５３を塗布し、フラックス５４を塗布した後、リフロー工程及び洗浄工程によってプリ半田５５を形成させる。ここで、場合によっては、半田パウダー塗布の後、固定のためのリフロー工程とクリーニング工程をさらに加えることができる。
【０００９】
ところが、このような従来の技術のプリ半田形成技術において、スクリーン印刷の技術は、１２０μｍピッチ以下のプリ半田を実現することが難しく、スーパージャフィット、スーパー半田などの技術は、１００μｍピッチ以下の微細ピッチにも対応が可能であるが、高価の技術である。したがって、低コストで微細ピッチにも対応可能なプリ半田形成技術を用いてパッケージ用プリント基板を製造することが可能な工程技術が至急要求されている実情である。
【特許文献１】米国特許第６，６４２，０７９号明細書
【特許文献２】米国特許第６，７４４，１４２号明細書
【特許文献３】米国特許第６，８７７，６５３号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
そこで、本発明者らは、上述した問題点を解決するために広範囲な研究を重ねた結果、プリント基板のバンプ部に錫または錫合金電解メッキ方式を用いてプリ半田を形成することにより、低コストで微細ピッチにも対応可能なパッケージ用プリント基板を製作することができるのを見出し、本発明を完成するに至った。
【００１１】
したがって、本発明の目的は、経済的な工程によって微細ピッチの実現が可能な半導体パッケージ用プリント基板及びその製造方法を提供することにある。
【００１２】
本発明の他の目的は、プリ半田の高さを高めるのに有利であって接合性及びアンダーフィル性を高めることが可能な半導体パッケージ用プリント基板及びその製造方法を提供することにある。
【００１３】
本発明の別の目的は、メッキ厚さの調節によって所望の高さのプリ半田を得ることが可能な半導体パッケージ用プリント基板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】
【００１４】
上記課題を解決するために、本発明のある観点によるパッケージ用プリント基板は、半導体実装のためのワイヤボンディング部とバンプ部、及び外部部品との結合のための半田付け部を含み、一定の回路パターンが形成されたパッケージ用プリント基板において、ワイヤボンディング部、バンプ部及び半田付け部のうちの少なくともバンプ部は、銅または銅合金層、および銅または銅合金層上に形成された電解錫メッキまたは錫合金メッキ層を含むことを特徴とする。
【００１５】
本発明の他の観点によるパッケージ用プリント基板は、半導体実装のためのワイヤボンディング部とバンプ部、及び外部部品との結合のための半田付け部を含み、一定の回路パターンが形成されたパッケージ用プリント基板において、ワイヤボンディング部、バンプ部及び半田付け部が、銅または銅合金層、および銅または銅合金層上に形成された電解錫メッキまたは錫合金メッキ層を含むことを特徴とする。
【００１６】
本発明の別の観点によるパッケージ用プリント基板は、半導体実装のためのワイヤボンディング部とバンプ部、及び外部部品との結合のための半田付け部を含み、一定の回路パターンが形成されたパッケージ用プリント基板において、ワイヤボンディング部及び半田付け部が、銅または銅合金層と、銅または銅合金層上に形成された電解ニッケルメッキまたはニッケル合金メッキ層と、ニッケルメッキまたはニッケル合金メッキ層上に形成された電解金メッキまたは金合金メッキ層とを含み、バンプ部が、銅または銅合金層、及び銅または銅合金層上に形成された電解錫メッキまたは錫合金メッキ層とを含むことを特徴とする。
【００１７】
本発明の別の観点によるパッケージ用プリント基板は、半導体実装のためのワイヤボンディング部とバンプ部、及び外部部品との結合のための半田付け部を含み、一定の回路パターンが形成されたパッケージ用プリント基板において、ワイヤボンディング部及び半田付け部が、銅または銅合金層と、銅または銅合金層上に形成された電解ニッケルメッキまたはニッケル合金メッキ層と、ニッケルメッキまたはニッケル合金メッキ層上に形成された電解金メッキまたは金合金メッキ層とを含み、バンプ部が、銅または銅合金層、及び銅または銅合金層上に形成された電解ニッケルメッキまたはニッケル合金メッキ層と、ニッケルメッキまたはニッケル合金メッキ層上に形成された電解金メッキまたは金合金メッキ層と、金メッキまたは金合金メッキ層上に形成された電解錫メッキまたは錫合金メッキ層とを含むことを特徴とする。
【００１８】
ここで、錫合金メッキ層は、好ましくは錫（Ｓｎ）、銀（Ａｇ）、銅（Ｃｕ）、亜鉛（Ｚｎ）、ビスマス（Ｂｉ）またはこれらの組み合わせ物から構成される。
【００１９】
さらに好ましくは、錫合金メッキ層がＳｎ−Ａｇ、Ｓｎ−Ｃｕ、Ｓｎ−ＺｎまたはＳｎ−Ｂｉからなり、各錫合金メッキ層中のＡｇ、Ｃｕ、Ｚｎ及びＢｉの含量はそれぞれ０．０５〜５重量％、０．０５〜１０重量％、０．０５〜１０重量％及び０．０５〜５重量％であってもよい。
【００２０】
本発明のある観点によるパッケージ用プリント基板の製造方法は、（ａ）半導体実装のためのワイヤボンディング部とバンプ部、及び外部部品との結合のための半田付け部を含み、一定の回路パターンが形成されたパッケージ用プリント基板を提供する段階と、（ｂ）プリント基板のワイヤボンディング部、バンプ部及び半田付け部のうち少なくともバンプを除いた部分にフォト半田マスク層を形成する段階と、（ｃ）ワイヤボンディング部、バンプ部及び半田付け部のうちのフォト半田マスク層が塗布されていない部位に電解錫メッキまたは錫合金メッキ層を形成する段階とを含むことを特徴とする。
【００２１】
本発明の他の観点によるパッケージ用プリント基板の製造方法は、（ａ）半導体実装のためのワイヤボンディング部とバンプ部、及び外部部品との結合のための半田付け部を含み、一定の回路パターンが形成されたパッケージ用プリント基板を提供する段階と、（ｂ）プリント基板のワイヤボンディング部、バンプ部及び半田付け部を除いた部分にフォト半田マスク層を形成する段階と、（ｃ）ワイヤボンディング部、バンプ部及び半田付け部に電解錫メッキまたは錫合金メッキ層を形成する段階とを含むことを特徴とする。
【００２２】
本発明の別の観点によるパッケージ用プリント基板の製造方法は、（ａ）半導体実装のためのワイヤボンディング部とバンプ部、及び外部部品との結合のための半田付け部を含み、一定の回路パターンが形成されたパッケージ用プリント基板を提供する段階と、（ｂ）プリント基板のワイヤボンディング部、バンプ部、及び半田付け部を除いた部分にフォト半田マスク層を形成する段階と、（ｃ）ワイヤボンディング部及び半田付け部を除いた部分にドライフィルムを塗布する段階と、（ｄ）ワイヤボンディング部及び半田付け部に電解ニッケルメッキまたはニッケル合金メッキ層を形成する段階と、（ｅ）ニッケルメッキまたはニッケル合金メッキ層上に電解金メッキまたは金合金メッキ層を形成する段階と、（ｆ）ドライフィルムを除去する段階と、（ｇ）バンプ部を除いた部分にドライフィルムを塗布する段階と、（ｈ）バンプ部に電解錫メッキまたは錫合金メッキ層を形成する段階と、（ｉ）ドライフィルムを除去する段階とを含むことを特徴とする。
【００２３】
本発明の別の観点によるパッケージ用プリント基板の製造方法は、（ａ）半導体実装のためのワイヤボンディング部とバンプ部、及び外部部品との結合のための半田付け部を含み、一定の回路パターンが形成されたパッケージ用プリント基板を提供する段階と、（ｂ）プリント基板のワイヤボンディング部、バンプ部及び半田付け部を除いた部分にフォト半田マスク層を形成する段階と、（ｃ）ワイヤボンディング部、バンプ部、及び半田付け部に電解ニッケルメッキまたはニッケル合金メッキ層を形成する段階と、（ｄ）ニッケルメッキまたはニッケル合金メッキ層上に電解金メッキまたは金合金メッキ層を形成する段階と、（ｅ）バンプ部を除いた部分にドライフィルムを塗布する段階と、（ｆ）バンプ部に電解錫メッキまたは錫合金メッキ層を形成する段階と、（ｇ）ドライフィルムを除去する段階とを含むことを特徴とする。
【００２４】
ここで、方法は、バンプ部を除いた部分に金属マスクを塗布する段階と、バンプ部上にフラックスを塗し、金属マスクを除去する段階と、フラックスが塗布された状態でリフロー工程を行う段階と、フラックスを除去する段階とをさらに含むことができる。
【発明の効果】
【００２５】
前述したように、既存のプリ半田を形成する技術のうち、スクリーン印刷方式は、１２０μｍピッチ以下のプリ半田（バンプ）ピッチに対しては適用することができず、スーパージャピット、スーパー半田方式は、半田ペースト、半田パウダーなどの材料が入るうえ、高価であり、プリ半田の高さを制御することが難しい。
【００２６】
ところが、本発明に係る電解メッキ技術を用いてリフローによるプリ半田を形成させる場合、プリント基板に電解メッキを施すとき、バスラインのみがあれば、メッキの厚さ調節によって所望の厚さにすることができる。また、マスク作業などによって微細ピッチにも適用可能である。
【００２７】
しかも、本発明の好適な一具体例によって通常のＮｉ／Ａｕ層に錫または錫合金電解メッキを施す場合、Ｎｉの厚さを低く管理することにより、錫メッキ後のリフローによる金属間化合物（ＩＭＣ）層の形成の際にＮｉ層のバリアの役割によるバンプパッドの急激なＣｕ損失を防ぐことができるとともに微細バンプピッチに対するプリ半田の対応を行うことができる。また、本発明の好適な他の具体例によってバンプ部に直ちに錫または錫合金電解メッキ層を形成する場合、工程が短くなって作業及びコストの面で有利である。
【００２８】
本発明に係る工程は、また錫または錫合金メッキによってプリ半田を形成する際、プリ半田の高さを高めるのに有利であり、一定の厚さ管理が容易である。したがって、ＦＣＣＳＰ製品に錫メッキによってバンプパッドにプリ半田を形成させることにより、Ａｕスタッドバンプのようなダイバンプとプリント基板間の接合性が良く、接合部位のアンダーフィル性を高める。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。
【００３０】
前述したように、既存の半導体実装技術、例えばフリップチップ技術において、バンプは、ダイとプリント基板との連結の際に、Ａｕワイヤを使用せず直接半田を用いて接合を行い、或いはダイ部分にＡｕスタッドに形成させてプリント基板と直接連結するが、これに対し、本発明によれば、プリント基板側にプリ半田を形成させることにより、ダイとプリント基板とを連結させるパッケージング技術によって次のような利点を持つ。
【００３１】
一つ目は、プリント基板側に半田を形成させることにより、半田量の確保に有利である。半田量は、プリント基板とダイ間の間隔を維持させる因子であって、プリント基板とダイとの間にアンダーフィルを充填するが、一定の領域の高さを維持しなければアンダーフィルに問題がない。従来の技術によって、ダイ側にのみ半田を形成させるか或いはアンダーバンプメタル（ＵＢＭ）を形成させることはできるが、体積の限界点があり、コストも高い。
【００３２】
二つ目は、特にダイ部分のＡｕスタッドを使用する場合には、従来の技術によってプリント基板側にプリ半田を形成させなければ接合力が弱い。また、高熱を用いて接合を行わなければならない。このような理由で、プリント基板におけるプリ半田形成技術はチップダイ、すなわちウエハーでのバンプ技術とは差別される。
【００３３】
特に、本発明では、上述した差別化に基づいてフリップチップ技術に電解メッキを用いてプリ半田を形成させる点に特徴がある。
【００３４】
図６は従来の技術に係るパッケージ用プリント基板の製造工程の好適な一具体例を概略的に示す工程流れ図、図７は本発明に係るパッケージ用プリント基板の製造工程の好適な一具体例を概略的に示す工程流れ図である。
【００３５】
図６を参照すると、通常のプリント基板１００のＣＳＰ製品工程によって、フォト半田マスク層１０１を、半導体実装のためのワイヤボンディング部１０２とバンプ部１０３、及び外部部品との結合のための半田付け部１０４を除いた部分に形成し、ワイヤボンディング部１０２、バンプ部１０３及び半田付け部１０４にそれぞれ通常のニッケル／金電解メッキ方法によって電解Ｎｉ／Ａｕメッキ層１０５を形成した状態である。
【００３６】
これに対し、図７を参照すると、プリント基板工程のＣＳＰ製品工程とほぼ同様であるが、ワイヤボンディング部１０２、バンプ部１０３及び半田付け部１０４にそれぞれ電解Ｎｉ／Ａｕメッキ層１０５の代わりに電解錫または錫合金メッキ層１０６を形成する。
【００３７】
錫合金メッキ層は、錫（Ｓｎ）、銀（Ａｇ）、銅（Ｃｕ）、亜鉛（Ｚｎ）、ビスマス（Ｂｉ）またはこれらの組み合わせ物からなってもよい。好ましくは、錫合金メッキ層がＳｎ−Ａｇ、Ｓｎ−Ｃｕ、Ｓｎ−ＺｎまたはＳｎ−Ｂｉからなり、各錫合金メッキ層中のＡｇ、Ｃｕ、Ｚｎ及びＢｉの含量がそれぞれ０．０５〜５重量％、０．０５〜１０重量％、０．０５〜１０重量％及び０．０５〜５重量％であるのが、メッキ液の管理が容易で電解メッキによる含量管理に有利であり、チップダイとプリント基板の接合の際に接合力が良い金属化合物（ＩＭＣ）層を形成するという面から適切である。
【００３８】
電解錫メッキまたは錫合金メッキ過程は、所定の厚さを得るために、好ましくは２０〜４５℃の温度で５〜６０分間行われることが典型的である。また、０．１〜５Ａ／ｄｍ２（ＡＳＤ）の電流密度で行われることが典型的である。
【００３９】
これから得られる錫メッキまたは錫合金メッキ層の厚さが０．０５〜２０μｍであることが、チップダイとプリント基板間の接合の際に適切な半田量を確保して接合力を高め、チップダイとプリント基板間の間隔を適切に維持させてチップダイと回路間の接合状態を保護するための樹脂封合の際にボイドが生じないようにすることにより、ボイドによる信頼性の不良を解決することができるという面から好ましい。
【００４０】
これから得られたパッケージ用プリント基板は、適用しようとする製品に応じて、ダイを接合させる前の適切な時期に、バンプ部を除いた部分に金属マスクを塗布し、金属マスクを除去した後、リフロー工程を行い、その後フラックスを順次除去してプリ半田を形成することができる。
【００４１】
ここで、金属マスク塗布厚さは、適用製品によって適切に調節でき、特に限定されるものではないが、約４０〜１５０μｍの厚さに形成することが典型的である。また、金属マスクによるバンプ部のオープンは、錫メッキされた部分から約１０００μｍ以内にオープンすることが良い。一方、リフロー工程は、好ましくは錫メッキ物質が十分溶融されて再結晶が起こるようにＮ２ガスファージを用いてＯ２濃度を３００ｐｐｍ以下に管理し、温度と時間を、プリヒーティングゾーンは８０〜１８０℃で６０〜１５０ｓｅｃ、ドウェルゾーンは２３１℃以上で４０〜８０ｓｅｃ、ピークゾーンは２５５±１５℃にして行うが、特にこれに限定されるものではない。
【００４２】
図８は本発明の他の具体例に係るパッケージ用プリント基板の製造工程を示す工程流れ図であって、ワイヤボンディングのための通常の電解Ｎｉ／Ａｕパッド部と、バンプ部のＣｕ上に直接錫または錫合金がメッキされた電解錫パッド部とが共存するＦＣＣＳＰデザインに対する工程図である。
【００４３】
図８を参照すると、まず、プリント基板１００のワイヤボンディング部１０２、バンプ部１０３及び半田付け部１０４を除いた部分にフォト半田マスク層１０１を形成した後、さらにワイヤボンディング部１０２及び半田付け部１０４を除いた部分にドライフィルムＤ／Ｆ１を塗布してマスキングする。
【００４４】
次に、通常のニッケル／金電解メッキ法によってワイヤボンディング部１０２及び半田付け部１０４に電解Ｎｉ／Ａｕメッキ層１０５を形成した後、ドライフィルムＤ／Ｆ１を除去する。
【００４５】
ここで、ニッケルメッキまたはニッケル合金メッキ層の厚さは２〜２０μｍであり、金メッキまたは金合金メッキ層の厚さは０．０３〜１．５μｍであることが典型的である。
【００４６】
次いで、バンプ部１０３を除いた部分にドライフィルムＤ／Ｆ２、Ｄ／Ｆ３を塗布してマスキングし、バンプ部１０３に錫または錫合金電解メッキ法によって電解錫メッキまたは錫合金メッキ層１０６を形成した後、ドライフィルムＤ／Ｆ２、Ｄ／Ｆ３を除去する。
【００４７】
ここで、錫合金メッキ層１０６の成分組成及び電解錫メッキまたは錫合金メッキ過程の工程条件は、図７の説明で述べたとおりである。
【００４８】
これから得られたパッケージ用プリント基板は、適用しようとする製品に応じてダイを接合させる前の適切な時期にバンプ部１０６を除いた部分に金属マスクＭＭを塗布した後、バンプ部１０３上にフラックスを塗布し、金属マスクＭＭを除去した後、リフローによる熱処理によって錫の再結晶と共にプリ半田１０７の高さを高める。リフロー工程の後、フラックスを除去する。
【００４９】
上述した工程は、半田付け部には電解Ｎｉ／Ａｕメッキ、ワイヤボンディング部の認識マーク及びワイヤボンディングパッドには電解Ｎｉ／Ａｕメッキ、バンプ面のバンプパッドにはＣｕ上に錫メッキを施した後、金属マスクを用いて錫メッキされた部分のみをオープンした状態でフラックスを塗布した後、適切な温度でリフローした後、クリーニング工程を経てＦＣＣＳＰ製品のダイのＡｕスタッドバンプに適用可能なプリ半田を形成させる工程である。
【００５０】
図９は本発明の別の具体例に係るパッケージ用プリント基板の製造工程を示す工程流れ図であって、図８に示した工程とは異なり、まずワイヤボンディング部、バンプ部及び半田付け部に通常の電解Ｎｉ／Ａｕメッキを施した後、バンプ部にのみさらに錫または錫合金メッキを施すＦＣＣＳＰデザインに対する工程図である。
【００５１】
図９を参照すると、まず、プリント基板１００のワイヤボンディング部１０２、バンプ部１０３及び半田付け部１０４を除いた部分にフォト半田マスク層１０１を形成した後、通常のニッケル／金電解メッキ法によってワイヤボンディング部１０２、バンプ部１０３及び半田付け部１０４に電解Ｎｉ／Ａｕメッキ層１０５を形成する。
【００５２】
ここで、ニッケルメッキまたはニッケル合金メッキ層の厚さは０．０５〜５μｍであり、金メッキまたは金合金メッキ層の厚さは０．０３〜１．５μｍであることが、チップダイとプリント基板間の接合の際にＩＭＣ層形成時のＣｕの急激な拡散による回路幅消失を防いで適切な回路幅を維持することができ、微細バンプを実現することができるという面から好ましいが、特にこれに限定されるのではない。
【００５３】
次いで、バンプ部１０３を除いた部分にドライフィルムＤ／Ｆ１、Ｄ／Ｆ２を塗布してマスキングし、バンプ部１０３に錫または錫合金電解メッキ法によって電解錫メッキまたは錫合金メッキ層１０６を形成した後、ドライフィルムＤ／Ｆ１、Ｄ／Ｆ２を除去する。
【００５４】
錫合金メッキ層１０６の成分組成及び電解錫メッキまたは錫合金メッキ過程の工程条件は、図７の説明で上述した通りである。
【００５５】
これから得られたパッケージ用プリント基板は、適用しようとする製品に応じて、ダイを接合させる前の適切な時期にバンプ１０３を除いた部分に金属マスクＭＭを塗布した後、バンプ部１０３上にフラックスを塗布し、金属マスクＭＭを除去した後、リフローによる熱処理によって錫の再結晶と共にプリ半田１０７の高さを高める。リフロー工程の後、フラックスを除去する。すなわち、金属マスクを用いて錫メッキされた部分１０３のみをオープンした状態でフラックスを塗布した後、適切な温度でリフローし、その後クリーニング工程を経てＦＣＣＳＰ製品のダイのＡｕスタッドバンプに適用することが可能なプリ半田を形成させる。
【００５６】
上述したように本発明の好適な具体例によって形成されたＦＣＣＳＰ製品のバンプ部のメッキ層構造を図１０に示した。
【００５７】
図７及び図８で説明した工程例によって製造されるプリント基板のバンプ部のメッキ層構造は、図１０の上端部に示すように、銅回路、すなわち銅または銅合金層１０３上に直接錫または錫合金電解メッキ層１０６が形成されてなる。
【００５８】
これに対し、図９で説明した工程例によって製造されるプリント基板のバンプ部のメッキ層構造は、図１０の下端部に示すように、銅または銅合金層１０３上にＮｉまたはＮｉ合金電解メッキ層１０５ａとＡｕまたはＡｕ合金電解メッキ層１０５ｂが順次形成された後、錫または錫合金電解メッキ層１０６が形成されてなる。
【００５９】
以下、下記実施例によって本発明をより具体的に説明するが、本発明の範疇は下記実施例に限定されるものではない。
【００６０】
実施例１
図７に示したような製品であって、半田付け部、バンプ部、およびカメラ認識のための認識マーク部と実装後にモールディングを行うモールドゲート部とを有するワイヤボンディング部のすべてに錫メッキを施した。特に、バンプ部のピッチは４０〜２００μｍと様々であり、ピッチによってメッキの厚さを異にする。本実験では、１００μｍピッチの場合、バンプ銅回路の間隔が３０μｍ程度と小さいため、錫メッキの厚さを１０μｍターゲットとしてメッキを施した。この際、使用されたメッキ液は韓国の仁川化学社製のＰＣ−ＭＴであり、このメッキ液を用いて２５℃で２５分間１．０ＡＳＤでメッキされた組成は純度９９％以上の純粋錫である。さらに、石原薬品株式会社製のＵＴＢ−ＴＳ１４０のメッキ液を用いて２５℃で１２分間３ＡＳＤでメッキされた組成は、Ｓｎ９７．５％、Ａｇ２．５％の割合である。このように作られたプリント基板とチップダイとの接合の際にスタッドバンプに対する一般なフリップチップ条件の工程に従い、チップダイとプリント基板との間を保護するためにＮＣＰ、ＮＣＦ、ＡＣＦ、ＡＣＰ、アンダーフィルペーストを使用するが、本実験ではアンダーフィルペーストを用いて実装した。
【００６１】
実施例２
図８に示したような製品であって、半田付け部、バンプ部、およびカメラ認識のための認識マーク部と実装後にモールディングを行うモールドゲート部とを有するワイヤボンディング部のうち、バンプ部のみに錫メッキを施した。バンプ部を除いた銅パッドにはニッケルと金メッキを施した。この際、バンプ部は、ドライフィルムＤ／Ｆでマスク処理をしてメッキされないようにした。次いで、バンプ部に錫メッキを施すときは、バンプ以外の部分をＤ／Ｆでマスク処理し、ニッケルと金メッキが施された部分は錫メッキされないようにした。ここで、ニッケルメッキの厚さは一般的な電解ニッケルメッキの厚さ、すなわち２〜２０μｍにした。特に、バンプ部のピッチは４０〜２００μｍと様々である。このピッチによってメッキの厚さを異にする。本実験では、１００μｍピッチの場合、バンプ銅回路の間隔が３０μｍ程度と小さいため、錫メッキの厚さを１０μｍターゲットにしてメッキを施した。この際、使用されたメッキ液は韓国の仁川化学社製のＰＣ−ＭＴであり、このメッキ液を用いて２５℃で２５分間１．０ＡＳＤでメッキされた組成は純度９９％以上の純粋錫である。さらに、石原薬品株式会社製のＵＴＢ−ＴＳ１４０のメッキ液を用いて２５℃で１２分間３ＡＳＤでメッキされた組成は、Ｓｎ９７．５％、Ａｇ２．５％の割合である。バンプ部に錫メッキを施した状態でニッケルまたはＳＵＳからなる金属マスクを用いて１２０μｍの厚さでバンプ部の大きさより７００μｍ大きく開いた状態でフラックスを塗布した後、Ｎ２ガスファージを用いてＯ２濃度を３００ｐｐｍ以下に管理し、温度と時間を、プリヒーティングゾーンは８０〜１８０℃で６０〜１５０ｓｅｃ、ドウェルゾーンは２３１℃以上で４０〜８０ｓｅｃ、ピークゾーンは２５５±１５℃にしてリフローを行い、メッキされた錫が再結晶されながらバンプのプリ半田の高さが２倍程度高くなる。この後、フラックス残渣を除去するフラックス除去工程を経てプリント基板を完成した後、プリント基板とチップダイとの接合の際にスタッドバンプに対する一般的なフリップチップ条件の工程を従い、チップダイとプリント基板との間を保護するためにアンダーフィルペーストを用いて実装した。
【００６２】
実施例３
図９に示したような製品であって、半田付け部、バンプ部、およびカメラ認識のための認識マーク部と実装後にモールディングを行うモールドゲート部とを有するワイヤボンディング部のうち、バンプ部のみに錫メッキを施した。銅パッドの全てにニッケルと金メッキを施した後、バンプ部に錫メッキを施すときは、バンプ以外の部分をＤ／Ｆでマスク処理し、バンプ部にのみニッケルと金メッキ上に錫メッキが施されるようにした。特に、バンプ部のピッチは４０〜２００μｍと様々であり、このピッチによってメッキの厚さを異にする。本実験では、１００μｍピッチの場合、バンプ銅回路の間隔が３０μｍ程度と小さいため、ニッケルメッキの厚さを一般的な電解ニッケルメッキの厚さより薄く、すなわち１．０μｍにしてメッキを施した。また、錫メッキの厚さを１０μｍターゲットにしてメッキを施した。この際、使用されたメッキ液は韓国の仁川化学社製のＰＣ−ＭＴであり、このメッキ液を用いて２５℃で２５分間１．０ＡＳＤでメッキされた組成は純度９９％以上の純水錫である。さらに、石原薬品株式会社製のＵＴＢ−ＴＳ１４０のメッキ液を用いて２５℃で１２分間３ＡＳＤでメッキされた組成はＳｎ９７．５％、Ａｇ２．５％の割合である。バンプ部に錫メッキを施した状態で、ニッケルまたはＳＵＳからなる金属マスクを用いて１２０μｍの厚さをもってバンプ部の大きさより７００μｍ大きく開いた状態でフラックスを塗布した後、Ｎ２ガスファージを用いてＯ２濃度を３００ｐｐｍ以下と管理し、温度と時間を、プリヒーティングゾーンは８０〜１８０℃で６０〜１５０ｓｅｃ、ドウェルゾーンは２３１℃以上で４０〜８０ｓｅｃ、ピークゾーンは２５５±１５℃にしてリフローを行い、メッキされた錫が再結晶されながらバンプのプリ半田の高さが２倍程度高くなる。その後、フラックス残渣を除去するフラックス除去工程を経てプリント基板を完成した後、プリント基板とチップダイとの接合の際にスタッドバンプに対する一般的なフリップチップ条件の工程を従い、チップダイとプリント基板との間を保護するためにアンダーフィルペーストを用いて実装した。
【００６３】
比較例１
図６に示したような製品であって、半田付け部、バンプ部、およびカメラ認識のための認識マーク部と実装後にモールディングを行うモールドゲート部とを有するワイヤボンディング部のすべてにニッケルと金メッキを施した。ここで、ニッケル金メッキの場合、厚さの管理が難しくて１００μｍピッチ以下の製品に対して適用することが難しいため、２００μｍピッチに対して適用する場合、バンプ銅回路の間隔を５０μｍ程度とし、ニッケルメッキの厚さを１０μｍターゲットとしてメッキを施した。この際、メッキ液としてニッケルの場合には日本化学社製のスルファミン酸ニッケルを用い、５０℃で２５分間１．２ＡＳＤでメッキした後、金の場合には日本高純度化学社製のＴＥＭＰＥＲＳＴ ＥＸメッキ液を用いて４０℃で１分間０．３ＡＳＤで０．０５μｍメッキを施した後、７０℃で７分間０．１７ＡＳＤで０．５μｍメッキを施した。こうして作られたプリント基板とチップダイとの接合の際にスタッドバンプに対する一般的なフリップチップ条件の工程を従い、アンダーフィルペーストを用いて実装した。
【００６４】
実施例１〜３及び比較例１からそれぞれ得られるＦＣＣＳＰ製品群のバンプ面とボール面のメッキ層の構成及びその表面のメッキ状態を表１にまとめて示す。
【表１】
0004767185.tif 000002
【００６５】
＊表１に示したＮｉ、Ａｕ、Ｓｎそれぞれは、合金メッキの場合にも、Ｎｉ、Ａｕ、Ｓｎで簡略に表す。
【００６６】
一方、チップダイとプリント基板間の接合時の接合性及びアンダーフィル性は、実装の後のプレコン（プレコンディショニング）、温度サイクル（ＴＣ）、プレッシャクッカ試験（ＰＣＴ）の信頼性評価の際に、接合性が悪ければ、接合部分のクラックによるオープン不良が発生し、アンダーフィル性が悪ければ、ボイドが発生する。このボイドは、信頼性の評価の際にボイドがさらに大きくなるかデラミネーションが発生してオープンまたはショーテージ不良が発生する。このような理由で、実施例と比較例の結果は表２のとおりである。信頼性の条件は、次のとおりである。    
プレコンの場合、温度サイクリング−４０℃（１５分）〜６０℃（１５分）５サイクル、ベーキング１２５℃（＋５／０）ｍｉｎ２４ｈｒ、モイスチャーソーク６０℃／６０％１２０ｈｒ、ＩＲリフロー２６０℃３サイクルであり、ＴＣの場合、−５５℃（１５分）〜１２５℃（１５分）１０００サイクルであり、ＰＣＴの場合、１２１℃、１００ＲＨ％、圧力２ａｔｍ、１６８ＨＲである。
【表２】
0004767185.tif 000003
【００６７】
以上、本発明を具体的な実施例によって詳細に説明したが、これら実施例は本発明を具体的に説明するためのものである。本発明に係るパッケージ用プリント基板及びその製造方法は、これらの実施例に限定されず、本発明の技術的思想内において、当分野における通常の知識を有する者によってその変形または改良が可能なのは明白である。
【００６８】
本発明の単純な変形ないし変更はいずれも本発明の領域に属するものであって、本発明の具体的な保護範囲は特許請求の範囲によって明確になるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００６９】
【図１】従来の技術の一具体例に係るフリップチップタイプの実装技術におけるダイとプリント基板のバンプ間の接合過程を概略的に示す断面図である。
【図２】従来の技術の他の具体例に係るフリップチップタイプの実装技術におけるダイとプリント基板のバンプ間の接合過程を概略的に示す断面図である。
【図３】従来の技術の別の具体例に係るフリップチップタイプの実装技術におけるダイとプリント基板のバンプ間の接合過程を概略的に示す断面図である。
【図４】従来の技術の別の具体例に係るフリップチップタイプの実装技術におけるダイとプリント基板のバンプ間の接合過程を概略的に示す断面図である。
【図５Ａ】従来の技術の一具体例に係るパッケージ用プリント基板の製造工程の工程流れを概略的に示す順序図である。
【図５Ｂ】従来の技術の一具体例に係るパッケージ用プリント基板の製造工程を概略的に示す工程流れ図である。
【図６】従来の技術に係るパッケージ用プリント基板の製造工程の一具体例を概略的に示す工程流れ図である。
【図７】本発明に係るパッケージ用プリント基板の製造工程の一具体例を概略的に示す工程流れ図である。
【図８】本発明に係るパッケージ用プリント基板の製造工程の他の具体例を概略的に示す工程流れ図である。
【図９】本発明に係るパッケージ用プリント基板の製造工程の別の具体例を概略的に示す工程流れ図である。
【図１０】本発明の好適な具体例によって形成されたフリップチップＣＳＰ製品のバンプ部のメッキ層構造を概略的に示す層断面図である。
【符号の説明】
【００７０】
１０    チップダイまたはウエハー
１１    アンダーバンプメタル（ＵＢＭ）
１２    半田バンプ
２０    プリント基板
２１    バンプ部
２２    プリ半田
３０    チップダイまたはウエハー
３１    アンダーバンプメタル（ＵＢＭ）
３２    Ａｕスタッド
４０    プリント基板
４１    バンプ部
４２    プリ半田
５０    フォト半田マスク
５１    バンプ部
５２    接着層
５３    半田パウダー
５４    フラックス
５５    プリ半田
１００    絶縁樹脂層（プリント基板）
１０１    フォト半田マスク
１０２    ワイヤボンディング部
１０３    バンプ部
１０４    半田付け部
１０５    Ｎｉ／Ａｕ電解メッキ層
１０５ａ    ニッケル（合金）電解メッキ層
１０５ｂ    金（合金）電解メッキ層
１０６    錫（合金）電解メッキ層
１０７    プリ半田
【図１】
0004767185.tif 000004
【図２】
0004767185.tif 000005
【図３】
0004767185.tif 000006
【図４】
0004767185.tif 000007
【図５Ａ】
0004767185.tif 000008
【図５Ｂ】
0004767185.tif 000009
【図６】
0004767185.tif 000010
【図７】
0004767185.tif 000011
【図８】
0004767185.tif 000012
【図９】
0004767185.tif 000013
【図１０】
0004767185.tif 000014