(57)【要約】      （修正有）【課題】工程増を伴うことなく、突出電極の接合面積を増加させる。【解決手段】電極パッド２を横切るように配置された保護膜４を電極パッド２上に設け、無電解メッキにより保護膜４の形状に対応した凹部７を突出電極６の表面に形成し、端子電極が突出電極６の凹部７に嵌め込まれた状態で、突出電極６を端子電極に接合させる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電極パッドと、
前記電極パッドを横切るように配置された保護膜と、
前記電極パッド上に形成され、前記保護膜の配置位置に対応した凹部が表面に設けられた突出電極とを備えることを特徴とする端子電極。
【請求項２】
絶縁層上に形成された電極パッドと、
前記電極パッドを分断する開口部と、
前記電極パッド上に形成され、前記開口部に対応した凹部が表面に設けられた突出電極とを備えることを特徴とする端子電極。
【請求項３】
半導体チップと、
前記半導体チップ上に形成された電極パッドと、
前記電極パッドを横切るように配置された保護膜と、
前記電極パッド上に形成され、前記保護膜の配置位置に対応した凹部が表面に設けられた突出電極とを備えることを特徴とする半導体装置。
【請求項４】
半導体チップと、
前記半導体チップ上に形成された電極パッドと、
前記電極パッドを横切るように配置された保護膜と、
前記電極パッド上に形成され、前記保護膜の配置位置に対応した凹部が表面に設けられた突出電極と、
前記凹部に嵌め込まれた状態で、前記突出電極と接合された端子電極と、
前記端子電極が設けられた配線基板とを備えることを特徴とする半導体モジュール。
【請求項５】
前記配線基板に設けられた端子電極の先端は先鋭化されていることを特徴とする請求項４記載の半導体モジュール。
【請求項６】
半導体チップと、
前記半導体チップ上に形成された電極パッドと、
前記電極パッドを横切るように配置された保護膜と、
前記電極パッド上に形成され、前記保護膜の配置位置に対応した凹部が表面に設けられた突出電極と、
前記凹部に嵌め込まれた状態で、前記突出電極と接合された端子電極と、
前記端子電極が設けられた配線基板と、
前記配線基板を介して前記半導体チップに接続された電子部品とを備えることを特徴とする電子機器。
【請求項７】
絶縁層上に電極パッドを形成する工程と、
前記電極パッド上に保護膜を形成する工程と、
前記保護膜をエッチング加工することにより、前記保護膜が前記電極パッドを横切るようにして、前記電極パッドの表面を露出させる工程と、
無電解メッキにより、前記電極パッド上に突出電極を形成する工程とを備えることを特徴とする端子電極の製造方法。
【請求項８】
保護膜の配置位置に対応した凹部が突出電極の表面に形成された半導体チップと配線基板との位置合わせを行う工程と、
前記突出電極の表面の凹部に前記配線基板の端子電極を嵌め合わせた状態で、前記配線基板の端子電極に前記突出電極を接合させる工程とを備えることを特徴とする半導体モジュールの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は端子電極、半導体装置、半導体モジュール、電子機器、端子電極の製造方法および半導体モジュールの製造方法の製造方法に関し、特に、端子電極の接合方法に適用して好適なものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の半導体装置では、無電解Ｎｉメッキを用いて電極パッド上に突出電極を形成する方法がある。そして、半田印刷または半田ディップを用いて半田層を突出電極上に形成し、半田層を介して突出電極をリード端子上に接合することが行われている。
また、例えば、特許文献１には、リードとバンプ電極とを接合させる際の位置ずれを防止するために、リードを嵌入させる凹陥部をバンプ電極の上面に形成する方法が開示されている。
【特許文献１】特開平２−１４０９３５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、無電解Ｎｉメッキを用いて突出電極を形成すると、突出電極が硬くなる。このため、接合時の荷重を突出電極で吸収し難くなり、電極パッド下にクラックが入り易くなるという問題があった。
また、特許文献１に開示された方法では、バンプ電極の周囲を盛り上げるためのレジストパターンを形成する必要があり、工程増を招くという問題があった。
【０００４】
そこで、本発明の目的は、製造工程の煩雑化を抑制しつつ、突出電極の接合面積を増加させることが可能な端子電極、半導体装置、半導体モジュール、電子機器、端子電極の製造方法および半導体モジュールの製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上述した課題を解決するために、本発明の一態様に係る端子電極によれば、電極パッドと、前記電極パッドを横切るように配置された保護膜と、前記電極パッド上に形成され、前記保護膜の配置位置に対応した凹部が表面に設けられた突出電極とを備えることを特徴とする。
これにより、無電解メッキを用いて突出電極を形成することで、保護膜上の成長を抑制することができ、突出電極の表面を横切るように配置された凹部を設けることが可能となる。このため、突出電極をリード端子に接合する際に、リード端子を突出電極の凹部に嵌め込むことが可能となり、製造工程の煩雑化を抑制しつつ、突出電極の接合面積を増加させることが可能となる。この結果、突出電極が硬い材料で構成されている場合においても、接合時の荷重を突出電極で吸収し易くすることが可能となり、電極パッド下にクラックが入り難くすることが可能となる。
【０００６】
また、本発明の一態様に係る端子電極によれば、絶縁層上に形成された電極パッドと、前記電極パッドを分断する開口部と、前記電極パッド上に形成され、前記開口部に対応した凹部が表面に設けられた突出電極とを備えることを特徴とする。
これにより、無電解メッキを用いて突出電極を形成することで、開口部上の成長を抑制することができ、突出電極の表面を横切るように配置された凹部を設けることが可能となる。このため、突出電極をリード端子に接合する際に、リード端子を突出電極の凹部に嵌め込むことが可能となり、製造工程の煩雑化を抑制しつつ、突出電極の接合面積を増加させることが可能となる。この結果、突出電極が硬い材料で構成されている場合においても、接合時の荷重を突出電極で吸収し易くすることが可能となり、電極パッド下にクラックが入り難くすることが可能となる。
【０００７】
また、本発明の一態様に係る半導体装置によれば、半導体チップと、前記半導体チップ上に形成された電極パッドと、前記電極パッドを横切るように配置された保護膜と、前記電極パッド上に形成され、前記保護膜の配置位置に対応した凹部が表面に設けられた突出電極とを備えることを特徴とする。
これにより、突出電極の形成時に、突出電極の表面を横切るように配置された凹部を設けることが可能となり、製造工程の煩雑化を抑制しつつ、突出電極の接合面積を増加させることが可能となる。このため、突出電極が硬い材料で構成されている場合においても、接合時の荷重を突出電極で吸収し易くすることが可能となり、電極パッド下にクラックが入り難くすることが可能となる。
【０００８】
また、本発明の一態様に係る半導体モジュールによれば、半導体チップと、前記半導体チップ上に形成された電極パッドと、前記電極パッドを横切るように配置された保護膜と、前記電極パッド上に形成され、前記保護膜の配置位置に対応した凹部が表面に設けられた突出電極と、前記凹部に嵌め込まれた状態で、前記突出電極と接合された端子電極と、前記端子電極が設けられた配線基板とを備えることを特徴とする。
【０００９】
これにより、突出電極を端子電極に接合する際に、端子電極を突出電極の凹部に嵌め込むことが可能となり、突出電極の接合面積を増加させることが可能となる。このため、突出電極が硬い材料で構成されている場合においても、接合時の荷重を突出電極で吸収し易くして、電極パッド下にクラックが入り難くすることが可能となる。
また、本発明の一態様に係る半導体モジュールによれば、前記配線基板に設けられた端子電極の先端は先鋭化されていることを特徴とする。
【００１０】
これにより、端子電極の先端の形状を突出電極の表面に設けられた凹部の形状に対応させることが可能となる。このため、端子電極の先端と突出電極の凹部との接触面積を増加させることが可能となり、接合時の荷重を突出電極で吸収し易くすることを可能として、電極パッド下にクラックが入り難くすることが可能となる。
また、本発明の一態様に係る電子機器によれば、半導体チップと、前記半導体チップ上に形成された電極パッドと、前記電極パッドを横切るように配置された保護膜と、前記電極パッド上に形成され、前記保護膜の配置位置に対応した凹部が表面に設けられた突出電極と、前記凹部に嵌め込まれた状態で、前記突出電極と接合された端子電極と、前記端子電極が設けられた配線基板と、前記配線基板を介して前記半導体チップに接続された電子部品とを備えることを特徴とする。
【００１１】
これにより、端子電極を突出電極の凹部に嵌め込みながら、突出電極を端子電極に接合させることが可能となる。このため、実装面積の増大を抑制しつつ、接合時の過重を突出電極に吸収させることが可能となり、電子機器の小型・軽量化を可能としつつ、電子機器の信頼性を向上させることができる。
また、本発明の一態様に係る端子電極の製造方法によれば、絶縁層上に電極パッドを形成する工程と、前記電極パッド上に保護膜を形成する工程と、前記保護膜をエッチング加工することにより、前記保護膜が前記電極パッドを横切るようにして、前記電極パッドの表面を露出させる工程と、無電解メッキにより、前記電極パッド上に突出電極を形成する工程とを備えることを特徴とする。
【００１２】
これにより、電極パッド上に形成される保護膜のパターンを変更することで、突出電極の表面を横切るように配置された凹部を形成することが可能となる。このため、工程増を伴うことなく、突出電極の接合面積を増加させることが可能となり、スループットの低下を抑制しつつ、接合時の荷重を突出電極で吸収し易くすることができる。
また、本発明の一態様に係る半導体モジュールの製造方法によれば、保護膜の配置位置に対応した凹部が突出電極の表面に形成された半導体チップと配線基板との位置合わせを行う工程と、前記突出電極の表面の凹部に前記配線基板の端子電極を嵌め合わせた状態で、前記配線基板の端子電極に前記突出電極を接合させる工程とを備えることを特徴とする。
【００１３】
これにより、工程増を伴うことなく、突出電極の接合面積を増加させることが可能となり、スループットの低下を抑制しつつ、接合時の荷重を突出電極で吸収し易くすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の実施形態に係る端子電極および半導体モジュールの製造方法について図面を参照しながら説明する。
図１（ａ）、（ｃ）、（ｄ）および図２は、本発明の第１実施形態に係る半導体モジュールの製造方法を示す断面図、図１（ｂ）は、電極パッド２上の保護膜３の構成を示す平面図である。
【００１５】
図１（ａ）において、半導体チップ１には電極パッド２が設けられ、電極パッド２が設けられた半導体チップ１の表面は保護膜３で被覆されている。なお、半導体チップ１には、トランジスタなどの能動素子またはキャパシタなどの受動素子を形成することができる。また、保護膜３としては、例えば、シリコン酸化膜、シリコン窒化膜またはポリイミド膜などを用いることができる。ここで、保護膜３には、例えば、図１（ｂ）に示すように、電極パッド２の表面を露出させる開口部３ａが形成されるとともに、電極パッド２上に、電極パッド２を横切るように配置された保護膜４が設けられている。
【００１６】
なお、電極パッド２を横切るように配置された保護膜４を形成する場合、保護膜３のエッチング加工時に、電極パッド２の表面を露出させる開口部３ａの形成と一括して行うことができる。
次に、図１（ｃ）に示すように、保護膜３、４が形成された半導体チップ１上に感光性樹脂層５を塗布する。なお、感光性樹脂層５は、例えば、スピンコート、カーテンコート、スクリーン印刷、インクジェット法などを用いて形成することができる。そして、感光性樹脂層５の露光・現像を行うことにより、電極パッド２の表面を露出させる開口部５ａを感光性樹脂層５に形成する。
【００１７】
次に、図１（ｄ）に示すように、無電解メッキを用いることにより、電極パッド２上に配置された突出電極６を開口部５ａ内に形成する。なお、突出電極６の材料としては、例えば、ニッケルＮｉ、金Ａｕ、銅Ｃｕなどを用いることができる。また、ニッケルＮｉで形成された突出電極６上には、銅Ｃｕ、錫Ｓｎまたは金Ａｕなどのキャップ層を形成してもよく、突出電極６上に形成されたキャップ層を介して半田層を形成するようにしてもよい。
【００１８】
ここで、無電解メッキでは、電極パッド２上で金属の成膜が進行し、保護膜４上では金属の成膜が抑制されるため、保護膜４上で突出電極６が窪むようになる。このため、無電解メッキを用いて電極パッド２上に突出電極６を形成することにより、電極パッド２上の保護膜４の形状に対応した凹部７を突出電極６の表面に形成することができる。なお、凹部７の深さは、図２（ａ）の端子電極１２の高さよりも小さくなるように設定することができる。
【００１９】
次に、図２（ａ）に示すように、感光性樹脂層５を半導体チップ１から除去することにより、電極パッド２上に形成された突出電極６の周囲を露出させる。そして、突出電極６と端子電極１２とが対向して配置されるように、半導体チップ１と配線基板１１とを位置合わせする。なお、配線基板１１としては、例えば、両面基板、多層配線基板、ビルドアップ基板、テープ基板またはフィルム基板などを用いることができ、配線基板１１の材質としては、例えば、ポリイミド樹脂、ガラスエポキシ樹脂、ＢＴレジン、アラミドとエポキシのコンポジットまたはセラミックなどを用いることができる。また、端子電極１２としては、例えば、金Ａｕや錫Ｓｎなどで被覆された銅Ｃｕなどを用いることができる。また、突出電極６の凹部７の形状に対応して端子電極１２の先端を先鋭化させるようにしてもよく、例えば、端子電極１２の断面形状を三角形状にすることができる。
【００２０】
次に、図２（ｂ）に示すように、端子電極１２が突出電極６の凹部７に嵌め込まれた状態で、突出電極６を端子電極１２に接合させることにより、半導体チップ１を配線基板１１上にフリップチップ実装する。そして、配線基板１１上に実装された半導体チップ１の表面に封止樹脂１３を注入することにより、半導体チップ１を樹脂封止する。
これにより、端子電極１２を突出電極６の凹部７に嵌め込むことで突出電極６の接合面積を増加させることが可能となる。このため、突出電極６がニッケルＮｉなどの硬い材料で構成されている場合においても、接合時の荷重を突出電極６で吸収し易くして、電極パッド２下の半導体チップ１にクラックが入り難くすることが可能となる。
【００２１】
なお、突出電極６を端子電極１２に接合させる場合、ＡＣＦ（Ａｎｉｓｏｔｒｏｐｉｃ  Ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ  Ｆｉｌｍ）接合、ＮＣＦ（Ｎｏｎｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ  Ｆｉｌｍ）接合、ＡＣＰ（Ａｎｉｓｏｔｒｏｐｉｃ  Ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ  Ｐａｓｔｅ）接合、ＮＣＰ（Ｎｏｎｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ  Ｐａｓｔｅ）接合などの圧接接合を用いるようにしてもよいし、半田接合や合金接合などの金属接合を用いるようにしてもよい。
【００２２】
図３（ａ）、（ｃ）、（ｄ）および図４は、本発明の第２実施形態に係る半導体モジュールの製造方法を示す断面図、図３（ｂ）は、電極パッド２２の構成を示す平面図である。
図３（ａ）において、半導体チップ２１には電極パッド２２が設けられ、電極パッド２２が設けられた半導体チップ２１の表面は保護膜２３で被覆されている。そして、保護膜２３には、電極パッド２２の表面を露出させる開口部２３ａが設けられている。ここで、電極パッド２２の中央には、例えば、図３（ｂ）に示すように、電極パッド２２を分断する開口部２４が設けられている。
【００２３】
なお、電極パッド２２を分断する開口部２４を形成する場合、電極パッド２２を形成するためのエッチング加工時に一括して行うことができる。
次に、図３（ｃ）に示すように、保護膜２３が形成された半導体チップ２１上に感光性樹脂層２５を塗布する。そして、感光性樹脂層２５の露光・現像を行うことにより、電極パッド２２の表面を露出させる開口部２５ａを感光性樹脂層２５に形成する。
【００２４】
次に、図３（ｄ）に示すように、無電解メッキを用いることにより、電極パッド２２上に配置された突出電極２６を開口部２５ａ内に形成する。なお、突出電極２６の材料としては、例えば、ニッケルＮｉ、金Ａｕ、銅Ｃｕなどを用いることができる。ここで、無電解メッキでは、電極パッド２２上で金属の成膜が進行し、電極パッド２２下の絶縁層上では金属の成膜が抑制されるため、電極パッド２２に設けられた開口部２４上で突出電極２６が窪むようになる。このため、無電解メッキを用いて電極パッド２２上に突出電極２６を形成することにより、開口部２４の形状に対応した凹部２７を突出電極２６の表面に形成することができる。なお、凹部２７の深さは、図４（ａ）の端子電極３２の高さよりも小さくなるように設定することができる。
【００２５】
次に、図４（ａ）に示すように、感光性樹脂層２５を半導体チップ２１から除去することにより、電極パッド２２上に形成された突出電極２６の周囲を露出させる。そして、突出電極２６と端子電極３２とが対向して配置されるように、半導体チップ２１と配線基板３１とを位置合わせする。
次に、図４（ｂ）に示すように、端子電極３２が突出電極２６の凹部２７に嵌め込まれた状態で、突出電極２６を端子電極３２に接合させることにより、半導体チップ２１を配線基板３１上にフリップチップ実装する。そして、配線基板３１上に実装された半導体チップ２１の表面に封止樹脂３３を注入することにより、半導体チップ２１を樹脂封止する。
【００２６】
これにより、端子電極３２を突出電極２６の凹部２７に嵌め込むことで突出電極２６の接合面積を増加させることが可能となる。このため、突出電極２６がニッケルＮｉなどの硬い材料で構成されている場合においても、接合時の荷重を突出電極２６で吸収し易くして、電極パッド２２下の半導体チップ２１にクラックが入り難くすることが可能となる。
図５は、本発明の第３実施形態に係る回路基板の製造方法を示す断面図である。
【００２７】
図５（ａ）において、銅Ｃｕなどからなる金属箔を配線基板４１上に貼り付けることにより、配線基板４１上に導電層４２を形成する。
次に、図５（ｂ）に示すように、導電層４２上にレジストを塗布する。そして導電層４２上に塗布されたレジストの露光・現像を行うことにより、所定間隔だけ隔てて配置されたレジスト層４３を導電層４２上に形成する。
【００２８】
次に、図５（ｃ）に示すように、レジスト層４３をマスクとして、導電層４２の等方性エッチングを行うことにより、配線基板４１の表面を露出させ、接合面が先鋭化された端子電極４４を配線基板４１上に形成する。なお、導電層４２の等方性エッチングとしては、ウエットエッチングまたはプラズマエッチングなどを用いることができる。そして、図５（ｄ）に示すように、端子電極４４上のレジスト層４３を除去する。
【００２９】
ここで、導電層４２の等方性エッチングを用いて配線基板４１の表面を露出させることにより、導電層４２の厚み方向におけるエッチング量を変化させることが可能となり、導電層４２の上面に近づくに従って横方向のエッチング量を増やすことが可能となる。このため、端子電極４４の先端を先鋭化させながら、端子電極４４を配線基板４１上に形成することが可能となり、製造工程の煩雑化を抑制しつつ、端子電極４４の接合面積を増加させて、接合時の荷重を吸収させ易くすることが可能となる。
【００３０】
図６は、本発明の第４実施形態に係る回路基板の製造方法を示す断面図である。
図６（ａ）において、端子電極５５の配置位置に対応してシード電極５２を配線基板５１上に形成する。
そして、図６（ｂ）に示すように、型枠５３には、先端が先鋭化された凹部５４が設けられている。そして、シード電極５２上に凹部５４が配置されるようにして、配線基板５１上に型枠５３を押し付ける。なお、型枠５３の材質としては、例えば、ガラスまたは樹脂を用いることができる。あるいは、凹部５４の表面に剥離剤が塗布された金型を用いるようにしてもよい。
【００３１】
次に、図６（ｃ）に示すように、配線基板５１上に型枠５３を押し付けながら、シード電極５２上に電解メッキを行うことにより、凹部５４の形状に対応した端子電極５５を配線基板５１上に形成する。そして、図６（ｄ）に示すように、配線基板５１上に端子電極５５が形成されると、配線基板５１上の型枠５３を除去する。
これにより、型枠５３に設けられた凹部５４の形状を変更することで、端子電極５４の先端を先鋭化させながら、端子電極５４を配線基板５１上に形成することが可能となる。このため、製造工程の煩雑化を抑制しつつ、端子電極５４の接合面積を増加させることが可能となり、接合時の荷重を吸収させ易くすることができる。
【００３２】
図７は、本発明の第５実施形態に係る回路基板の製造方法を示す断面図である。
図７（ａ）において、配線基板６１上にインクジェットヘッド６３を配置する。そして、図７（ｂ）に示すように、インクジェットヘッド６３の位置を制御しながら、インクジェットヘッド６３を介し、導電性材料からなる液滴６４を配線基板６１上に吐出させることで、接合面が先鋭化された端子電極６２を配線基板６１上に形成する。なお、液滴６３としては、例えば、ニッケルＮｉ、金Ａｕまたは銅Ｃｕなどの金属粉が溶媒に分散された金属スラリーあるいは金属ペーストなどを用いることができる。
【００３３】
これにより、液滴６４の吐出位置を制御することで、端子電極６２の形状を変化させることが可能となり、接合面が先鋭化された端子電極６２を配線基板６１上に容易に形成することが可能となる。
なお、上述した半導体モジュールは、例えば、液晶表示装置、携帯電話、携帯情報端末、ビデオカメラ、デジタルカメラ、ＭＤ（Ｍｉｎｉ  Ｄｉｓｃ）プレーヤ、ＩＣカード、ＩＣタグなどの電子機器に適用することができ、電子機器の小型・軽量化を可能としつつ、電子機器の信頼性を向上させることができる。
【００３４】
また、上述した実施形態では、半導体チップの実装方法を例にとって説明したが、本発明は、必ずしも半導体チップの実装方法に限定されることなく、例えば、弾性表面波（ＳＡＷ）素子などのセラミック素子、光変調器や光スイッチなどの光学素子、磁気センサやバイオセンサなどの各種センサ類などの実装方法に適用してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明の第１実施形態に係る半導体モジュールの製造方法を示す図。
【図２】本発明の第１実施形態に係る半導体モジュールの製造方法を示す断面図。
【図３】本発明の第２実施形態に係る半導体モジュールの製造方法を示す図。
【図４】本発明の第２実施形態に係る半導体モジュールの製造方法を示す断面図。
【図５】本発明の第３実施形態に係る回路基板の製造方法を示す断面図。
【図６】本発明の第４実施形態に係る回路基板の製造方法を示す断面図。
【図７】本発明の第５実施形態に係る回路基板の製造方法を示す断面図。
【符号の説明】
【００３６】
１、２１  半導体チップ、２、２２  電極パッド、３、４、２３、  保護膜、３ａ、２３ａ、２４  開口部、５、２５  感光性樹脂層、６、２６  突出電極、７、２７、５４  凹部、１１、３１、４１、５１、６１  配線基板、１２、３２、４４、５５、６２  端子電極、１３、３３  封止樹脂、４２  導電層、４３  レジスト、５２  シード電極、５３  型枠、６３  インクジェットヘッド、６４  液滴
【図１】
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【図２】
2005079379.tif 000004
【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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