(57)【要約】【課題】ＣＳＰタイプのＩＣパッケージのコストを削減を図り、実装についても簡略化を図ることにより、トータルでＩＣ実装コストを大幅に低減すること。【解決手段】半導体チップ３１の片面に形成される中間絶縁層１２、再配線層１５によるインタポーザ側に、電気絶縁性と接着性とを有する絶縁接着層１７が形成され、絶縁接着層１７の表面１７Ａに電極部材２１が露呈した構造とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体チップの片面に形成される中間絶縁層と再配線層によるインタポーザ側に電気絶縁性と接着性とを有する絶縁接着層が形成され、前記絶縁接着層の表面に電極部材が露呈している半導体パッケージ。
【請求項２】
前記電極部材の先端面が前記絶縁接着層の表面に面一に露呈あるいは前記絶縁接着層の表面より外方に突出している請求項１記載の半導体パッケージ。
【請求項３】
前記絶縁接着層は熱可塑性樹脂によって構成されている請求項１または２記載の半導体パッケージ。
【請求項４】
前記絶縁接着層は熱可塑性ポリイミドによって構成されている請求項１または２記載の半導体パッケージ。
【請求項５】
電極部材は導電性組成物によって構成されている請求項１〜４の何れか１項記載の半導体パッケージ。
【請求項６】
請求項１〜５の何れか１項記載の半導体パッケージが前記絶縁接着層によってプリント配線板に貼り合わせされているプリント回路基板。
【請求項７】
半導体の片面に形成された中間絶縁層と再配線層によるインタポーザ側に、熱可塑性樹脂による絶縁接着層を形成する工程と、
前記再配線層に前記絶縁接着層の所定位置に前記再配線層に通ずる穴を形成する工程と、
前記穴に電極部材をなす導電性材を充填する工程と、
を含む半導体パッケージの製造方法。
【請求項８】
半導体の片面に形成された中間絶縁層と再配線層によるインタポーザ側に電気絶縁性と接着性とを有する絶縁接着層が形成され、前記絶縁接着層の表面に電極部材が露呈している半導体パッケージを、加熱加圧することにより、前記絶縁接着層によってプリント配線板に貼り合わせる工程を含む表面実装方法。
【請求項９】
前記電極部材が熱硬化型の導電性組成物により構成され、前記絶縁接着層による前記半導体パッケージの前記プリント配線板への接着と、前記導電性組成の硬化を一括の加熱加圧で行う請求項８記載の表面実装方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、表面実装型の半導体パッケージおよびその製造方法、プリント回路基板、表面実装方法に関し、特に、ＣＳＰ型の半導体パッケージおよびその製造方法、プリント回路基板、表面実装方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、半導体装置の小型化が促進されており、これに伴って半導体ＩＣパッケージの小型化が注目されている。その中でも、特に、ＣＳＰ（Ｃｈｉｐ  Ｓｃａｌｅ  Ｐａｃｋａｇｅ）と呼ばれる半導体パッケージは、半導体パッケージの小型化、コストの削減に高い効果を示す（非特許文献１）。
【０００３】
図６は、従来のＣＳＰとその実装構造を示している。従来のＣＳＰは、半導体チップ１０１、チップ電極１０２、絶縁層１０３と再配線層１０４と封止樹脂１０５よるインタポーザ１０６によりパッケージ（ＣＳＰ）１００を、マザーボード（プリント配線板）１１０上に載置した上で、はんだバンプ１０７を溶融させ、絶縁層１１１上の基板回路部１１２との導通接合を得るのが一般的である。
【０００４】
このような表面実装構造の場合、パッケージ１００とマザーボート１１０との間に隙間が発生するため、機械的な衝撃や、熱的な衝撃に対する耐性が低い。その解決方法として、基板上にパッケージを形成した後に、基板とパッケージとの間の隙間を封止樹脂によって埋めるのが一般的である。
【０００５】
しかしながら、樹脂による封止をディスペンスによって実施する必要があるため、製造工程の増加と製造タクトタイムの増加を招き、ＩＣパッケージのコストを高騰す原因になる。
【非特許文献１】高木  清著  「ビルドアップ多層プリント基板配線板技術」日刊工業新聞社出版、２００１年６月１５日、初版２刷、３２頁、３６頁
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
この発明が解決しようとする課題は、ＣＳＰタイプのＩＣパッケージのコストを削減を図り、実装についても簡略化を図ることにより、トータルでＩＣ実装コストを大幅に低減することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明による半導体パッケージは、半導体チップの片面に形成される中間絶縁層と再配線層によるインタポーザ側に電気絶縁性と接着性とを有する絶縁接着層が形成され、前記絶縁接着層の表面に電極部材が露呈している。
【０００８】
この場合、前記電極部材の先端面が、前記絶縁接着層の表面に面一に露呈していても、前記絶縁接着層の表面より少し外方に突出していてもよい。
【０００９】
この発明による半導体パッケージは、前記絶縁接着層が熱可塑性ポリイミド等の熱可塑性樹脂によって構成されている。
【００１０】
この発明による半導体パッケージは、電極部材が導電性組成物によって構成されている。
【００１１】
この発明によるプリント回路基板は、上述の発明による半導体パッケージが前記絶縁接着層によってプリント配線板に貼り合わせされている。
【００１２】
この発明による半導体パッケージの製造方法は、半導体の片面に形成されたた中間絶縁層と再配線層によるインタポーザ側に、熱可塑性樹脂による絶縁接着層を形成する工程と、前記再配線層に前記絶縁接着層の所定位置に前記再配線層に通ずる穴を形成する工程と、前記穴に電極部材をなす導電性材を充填する工程とを含む。
【００１３】
この発明による表面実装方法は、半導体の片面に形成された中間絶縁層と再配線層によるインタポーザ側に、電極部材と熱可塑性樹脂による絶縁接着層とが面一に露呈している半導体パッケージを、加熱加圧することにより、前記絶縁接着層によってプリント配線板に貼り合わせる工程を含む。
【００１４】
この発明による半導体パッケージの製造方法は、前記電極部材が熱硬化型の導電性組成物により構成され、前記絶縁接着層による前記半導体パッケージの前記プリント配線板への接着と、前記導電性組成の硬化を一括の加熱加圧で行う。
【発明の効果】
【００１５】
この発明による半導体パッケージ、プリント回路基板は、半導体パッケージと配線基板との間に隙間がなく、半導体パッケージの絶縁層（絶縁接着層）をそのまま接着層として使用することにより、工程を増やすことなく、半導体パッケージと配線基板との間の隙間をなくすことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
この発明による半導体パッケージの一つの実施形態を、図１を参照して説明する。
【００１７】
半導体パッケージ３０は、半導体チップ３１の一方の面にチップ電極１１を形成され、このチップ電極形成面１０Ａに、中間絶縁層１２、再配線層１５を形成され、この再配線層１５側に、熱可塑性樹脂等、たとえば、熱可塑性ポリイミド（ＴＰＩ）等、接着性を有する電気絶縁材製の絶縁接着層１７を形成されている。絶縁接着層１７には、再配線層１５の接続電極部１５Ａに通ずるインナビアホール状の穴１９が明けられている。穴１９には、熱硬化性の導電性組成物、はんだ等の導電性材料が充填され、導電性材料による電極部材２１が形成されている。
【００１８】
これにより、半導体パッケージ３０は、半導体チップ３１の片面に形成される中間絶縁層１２、再配線層１５によるインタポーザ側に、電気絶縁性と接着性とを有する絶縁接着層１７が形成され、絶縁接着層１７の表面１７Ａに電極部材２１が露呈したＣＳＰとなる。
【００１９】
電極部材２１の先端面２１Ａは、図１に示されているように、絶縁接着層１７の表面１７Ａに面一に露呈していても、図２に示されているように、絶縁接着層１７の表面１７Ａより少し外方に突出していても、少しへこんでいてもよい。
【００２０】
半導体パッケージ３０は、図３に示されているように、絶縁接着層１７によってプリント配線板１１０に接着され、電極部材２１によってプリント配線板１１０の基板回路部１１２と導通接続されている。
【００２１】
半導体パッケージ３０の電極部材２１とプリント配線板１１０の基板回路部１１２と導通接続の信頼性を高めるためには、電極部材２１の先端面２１Ａが絶縁接着層１７の表面１７Ａに面一に露呈、あるいは絶縁接着層１７の表面１７Ａより少し外方に突出していることが好ましい。
【００２２】
上述した構造のプリント回路基板４０は、半導体パッケージ３０とプリント配線板１１０との間に隙間がなく、半導体パッケージ３０の絶縁層１７をそのまま接着層１７として使用することにより、工程を増やすことなく、半導体パッケージ３０とプリント配線板１１０との間の隙間を確実になくすことができ、当該間隙を埋める封止樹脂のディスペンスが不要になる。
【００２３】
また、熱可塑性ポリイミド等の熱可塑性樹脂の接着性は、複数回の貼り合せによっても低下しないため、貼り合わせ後のリペアも可能である。
【００２４】
また、しばしば、絶縁層にはポリイミド（全芳香族ポリイミドＡＰＩ）が使用されるが、絶縁接着層１７を熱可塑性ポリイミド（ＴＰＩ）とすることで、耐熱性や絶縁性、誘電特性といった高速高周波信号に対応するための特性を損なうことなく、さらに、熱可塑性ポリイミドは、一般に、ポリイミドに比べて弾性率が低いことにより、半導体チップ３１とプリント配線板１１０との線膨張係数の違いによる応力を緩和することができる。
【００２５】
また、プリント配線板１１０と半導体チップ３１の再配線層１５を、銅ペーストによる電極部材２１によって接続することで、パッケージの貼り合せ時の圧力と熱によって、同時に層間接続部を形成することが可能となる。
【００２６】
この発明による半導体パッケージの製造方法の一つの実施形態を、図４（ａ）〜（ｇ）を参照して説明する。
【００２７】
図４（ａ）に示されているように、チップ電極１１を形成された半導体ウェハ１０の電極形成面１０Ａに、図４（ｂ）に示されているように、感光性ポリイミドを塗布して中間絶縁層１２を有する基材１３を得る。中間絶縁層１２は、非感光性のポリイミドによって形成してもかまわないが、その場合には、チップ電極１１からの再配線のために、レーザビーム照射によって中間絶縁層１２の穴あれを行う必要がある。
【００２８】
こうして得られた基材１３に、図示省略のマスクを介してＵＶ光を照射し、現像することで、チップ電極１１からの再配線のための穴１４を形成し、当該穴側面も含め中間絶縁層１２の表面１２Ａに、図示省略のＣｒ−Ｃｕのスパッタ層（シード層）を設け、その後、電解めっき法により再配線層１５を形成し、シード層をエッチングすることで、図４（ｃ）に示されているような基材１６を得た。
【００２９】
このようにして得られた基材１６の再配線面１６Ａ上に、熱可塑性ポリイミドフィルムを加熱圧着によって貼り合わせて絶縁接着層１７を形成し、図４（ｄ）に示されているような基材１８を得た。
【００３０】
絶縁接着層が熱硬化性樹脂製の場合には、この貼り合わせ時の加熱によって絶縁接着層の硬化が進み、支障を来すが、絶縁接着層１７が熱可塑性ポリイミドフィルムであることにより、実装時の基板との貼り合わせに支障を来すことがない。
【００３１】
なお、絶縁接着層１７は、テトラヒドロフラン（ＴＨＦ）を溶媒とする熱可塑性樹脂ワニスを、印刷法やスピンコート、カーテンコートによって塗布することにより形成することもできる。ただし、絶縁接着層１７として、熱可塑性樹脂を塗布すると、熱可塑性樹脂フィルムを加熱加圧することで貼り合せる場合に比してタクトタイムが大きく可能性がある。
【００３２】
熱可塑性樹脂フィルムの貼り合せは、チップ単位で貼り合わせてもまわないが、よりタクトタイムを小さくするには、この実施形態のように、半導体ウェハ１０の状態で貼り合わせし、その後ダイシングすることが好ましい。
【００３３】
つぎに、基材１８の所定の部分（再配線層１５の接続電極部１５Ａに対応する部位）に、レーザビーム照射やエッチングによって穴１９の穴あけを行う。つまり、再配線層１５の接続電極部１５Ａに通ずるインナビアホール状の穴１９を再配線層１５に明ける。これにより、図４（ｅ）に示されているような基材２０を得た。
【００３４】
レーザ穴あけ加工には、ＵＶ・ＹＡＧレーザー使用し、直径４０μｍの穴１９を形成した。絶縁接着層１７を構成する熱可塑性ポリイミドには、融点が存在しないため、レーザビーム照射による発熱に起因する穴の溶融を避けることができ、側面、表面の平滑性の高い穴を形成することが可能である。なお、信頼性の点でポリイミドに劣るが、絶縁接着層１７を半硬化のエポキシ樹脂で構成することもできる。
【００３５】
このようにして得られた基材２０の穴１９部分にペースト状の銅ペーストをスクリーン印刷法によって充填して電極部材２１を形成し、その後、加熱することで電極部材２１を半硬化状態とし、図４（ｆ）に示されているような基材２２を得た。
【００３６】
この実施形態では、電極部材２１の先端面２１Ａは絶縁接着層１７の表面１７Ａに面一に露呈しているが、カバーフィルム等を使用したスクリーン印刷法により、電極部材２１の先端面２１Ａを絶縁接着層１７の表面１７Ａより少し外方に突出されることも可能である。
【００３７】
また、電極部材２１には熱硬化性の銅ペーストを使用したが、これ以外にも、銀ペーストやカーボンペースト等を使用することができる。電極部材２１を形成する導電性ペーストのバインダはエポキシ樹脂であるが、加熱し、半硬化状態とすることで、後工程に支障なく製造が可能であった。また、はんだペーストも使用可能であり、はんだペースト場合には、ペースト充填後、リフローを施した。
【００３８】
このようにして得られた基材２２をダイシングすることで、図４（ｇ）に示されているように、個々の半導体チップ３１による半導体パッケージ（ＣＳＰ)３０に分割した。
【００３９】
ダイシングを行うストリート部の樹脂をレーザビームやエッチングなどの方法を用いて除去しておくことにより、ダイシングの負荷を軽減することもできる。  このようにして得られた半導体パッケージ３０を、図５に示されているように、チップボンダ（図示省略）によってプリント配線板１１０上に位置合わせした上で、加熱加圧することで、半導体パッケージ３０を表面実装されたプリント回路基板４０を得た。
【００４０】
このプリント回路基板４０では、熱可塑性ポリイミドによる絶縁接着層１７による半導体パッケージ３０のプリント配線板１１０への接着と、熱硬化性の銅ペースト（電極部材２１）の硬化を両立し、一括で加熱加圧することで製造することができる。すなわち、熱可塑性ポリイミドによる絶縁接着層１７による半導体パッケージ３０のプリント配線板１１０への接着と、熱硬化性の銅ペースト（電極部材２１）の硬化とを同一の加熱加圧工程によって一括して行うことができる。
【００４１】
プリント配線板１１０に実装された半導体パッケージ３０は、加熱しながら引き剥がすことができる。引き剥がした半導体パッケージ３０を、再度、チップボンダによってプリント配線板１１０上に位置合わせを施した上で、再度、加熱加圧することにより、電気特性、引き剥がし強度を損なうことなく、プリント配線板１１０上に半導体パッケージ３０を実装したプリント回路基板４０を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】この発明による半導体パッケージの一つの実施形態を示す断面図である。
【図２】この発明による半導体パッケージの他の実施形態を示す断面図である。
【図３】この発明による半導体パッケージを実装されたプリント回路基板の一つの実施形態を示す断面図である。
【図４】（ａ）〜（ｇ）はこの発明による半導体パッケージの製造方法の一つの実施形態を示す工程図である。
【図５】この発明による半導体パッケージのプリント配線板に対する貼り合わせ工程を示す工程図である。
【図６】従来のＣＳＰ型半導体パッケージおよびＣＳＰ型半導体パッケージ実装されるプリント配線板を示す断面図である。
【符号の説明】
【００４３】
１０  半導体ウェハ
１１  チップ電極
１２  中間絶縁層
１５  再配線層
１７  絶縁接着層
２１  電極部材
３１  半導体チップ
３０  半導体パッケージ
４０  プリント回路基板
１１０  プリント配線板
【図１】
2005197273.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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