(57)【要約】【課題】半導体基板と半導体パッケージ間の距離を確保することが出来、ポスト間ではんだがブリッジ現象をせず、絶縁信頼性が高い半導体パッケージの製造方法を提供する。【解決手段】基板上のパッドの周縁部に永久レジスト層を形成する工程と、前記永久レジスト上に給電層を形成する工程と、前記給電層上に、感光性樹脂を用いて前記パッド上を開口させたパターンを形成する工程と、前記パッド上に導電性ポストを形成する工程と、前記導電性ポスト上にはんだボールを搭載する工程と、前記はんだボールを含めた前記導電性ポスト上にフラックスを塗布する工程と、前記搭載されたはんだボールをパッドに接合させ、はんだバンプを形成する工程と、前記感光性樹脂パターンを除去する工程と、前記給電層を除去する工程を順次備えることを特徴とする半導体パッケージの製造方法である。【選択図】図１
2012195340.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に、接続端子となるパッドと、パッドの周縁部を覆うように形成される永久レジストと、該パッド上に導電性ポストを形成した上にはんだバンプを備える半導体パッケージの製造方法であって、
前記基板上のパッドの周縁部に永久レジスト層を形成する工程と、
前記永久レジスト上に給電層を形成する工程と、
前記給電層上に、感光性樹脂を用いて前記パッド上を開口させたパターンを形成する工程と、
前記パッド上に導電性ポストを形成する工程と、
前記導電性ポスト上にはんだボールを搭載する工程と、
前記はんだボールを含めた前記導電性ポスト上にフラックスを塗布する工程と、
前記搭載されたはんだボールをパッドに接合させ、はんだバンプを形成する工程と、
前記感光性樹脂パターンを除去する工程と
前記給電層を除去する工程
を順次備えることを特徴とする半導体パッケージの製造方法。
【請求項２】
前記給電層上に形成される感光性樹脂のパターンが、はんだボールの搭載用マスク及びフラックスの塗布用マスクとなることを特徴とする請求項１記載の半導体パッケージの製造方法。
【請求項３】
前記感光性樹脂により形成されるパターンの膜厚（Ｔ）が、下記式（１）を満たすことを特徴とする請求項１または請求項２の半導体パッケージの製造方法。
２Ｒ＋Ｈ＜Ｔ＜３Ｒ＋Ｈ            （１）
但し、前記はんだボールの半径をＲ、導電性ポストの高さをＨとする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、半導体パッケージ等の回路基板の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、電子機器は小型化、薄型化が急速に進んでおり、電子機器に搭載される半導体パッケージ基板も小型化、薄型化が要求されている。一方、電子部品は高密度化が進んでおり、接続端子数が増大し、パッドは狭小化する傾向にある。
【０００３】
図３（ａ）〜（ｄ）及び図４（ｅ）〜（ｇ）は、従来の導電性ポスト方法による製造方法に係る工程手順を示す断面図である。
【０００４】
図３（ａ）は、永久レジスト形成まで完了した図である。（ｂ）は永久レジスト２０２上に給電層２０６を施し、ドライフィルム状の感光性樹脂２０４をラミネートさせ、フォトリソ方等でパターンを形成した状態である。観光性樹脂２０４は液状でも良く、塗布した後にプリベークが必要となる。
【０００５】
図３（ｃ）は、給電層２０６を経て電解めっきにより導電性ポスト２０７を形成した状態である。図３（ｄ）は感光性樹脂２０４の除去と給電層２０６を除去した状態である。
【０００６】
図４（ｅ）は、フラックス２１０をスキージ２０９とメタルマスク２１２を介して印刷し、接続端子である開口にはんだフラックス２１０を充填させた状態である。メタルマスク２１２はパッド２０１と対向する位置に開口が形成されている。フラックス塗布が終わるとメタルマスク２１２は取り外される。
【０００７】
図４（ｆ）は、はんだボール２０８を低弱バネ力や繊維束、高速流攪拌、自然落下等のボール搭載方式によるボール振込みでボール振込みマスク２１３を介して搭載させた状態である。ボール振込みマスク２１３はパッド２０１と対向する位置に開口が形成されている。はんだボール２０８搭載が終わるとボール振込みマスク２１３は取り外される。
【０００８】
図４（ｇ）は、はんだボール２０８がリフローで加熱されることによってはんだボール２０８が溶融されパッド２０１と合金層を形成し接合され、バンプ２１１形成がされる。次にフラックス残渣を洗浄して半導体パッケージが完成する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００９−１７７１１８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、従来の導電性ポスト上にはんだボール搭載する工法では、振込みマスクを外した際に、基板からはんだボールがズレることで、隣のはんだボールとくっついてダブルボールとなり、その結果、ズレたポスト上面にはんだボールが無くなるミッシングの問題が生じる。また、ポストの壁面にはんだボールが濡れ広がることでバンプ間が狭くなり、絶縁信頼性が低下する。その対策として、はんだペーストをスキージングする提案がされているが（特許文献１）、はんだが均一に充墳されず、はんだ量にばらつきが見られ問題解決に至っていない。
【００１１】
近年、電子機器は小型化、薄型化が急速に進み、電子部品は高密度化が進んでおり、接
続端子数の増大、パッドの狭小化が進む中、パッド開口も小さくなりはんだバンプだけではスタンドオフの確保が難しくなっている。そこで、導電性ポストを形成してその上にはんだバンプを形成する従来の方式では、導電性ポスト壁面にまではんだが濡れ広がってしまうため、隣同士のバンプがくっついてしまうブリッジ現象やバンプ間が狭くなり絶縁信頼性が低下する問題があった。
【００１２】
本発明は上記課題を解決すべくなされたものであり、その目的とするところは、半導体基板と半導体パッケージ間の距離を確保することが出来、ポスト間ではんだがブリッジ現象をせず、絶縁信頼性が高い半導体パッケージの製造方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明の請求項１に係る発明は、基板上に、接続端子となるパッドと、パッドの周縁部を覆うように形成される永久レジストと、該パッド上に導電性ポストを形成した上にはんだバンプを備える半導体パッケージの製造方法であって、
前記基板上のパッドの周縁部に永久レジスト層を形成する工程と、
前記永久レジスト上に給電層を形成する工程と、
前記給電層上に、感光性樹脂を用いて前記パッド上を開口させたパターンを形成する工程と、
前記パッド上に導電性ポストを形成する工程と、
前記導電性ポスト上にはんだボールを搭載する工程と、
前記はんだボールを含めた前記導電性ポスト上にフラックスを塗布する工程と、
前記搭載されたはんだボールをパッドに接合させ、はんだバンプを形成する工程と、
前記感光性樹脂パターンを除去する工程と
前記給電層を除去する工程
を順次備えることを特徴とする半導体パッケージの製造方法である。
【００１４】
また、本発明の請求項２に係る発明は、前記給電層上に形成される感光性樹脂のパターンが、はんだボールの搭載用マスク及びフラックスの塗布用マスクとなることを特徴とする請求項１記載の半導体パッケージの製造方法である。
【００１５】
また、本発明の請求項３に係る発明は、前記感光性樹脂により形成されるパターンの膜厚（Ｔ）が、下記式（１）を満たすことを特徴とする請求項１または請求項２の半導体パッケージの製造方法である。
２Ｒ＋Ｈ＜Ｔ＜３Ｒ＋Ｈ            （１）
但し、前記はんだボールの半径をＲ、導電性ポストの高さをＨとする。
【発明の効果】
【００１６】
以上のように本発明によれば、従来の導電性ポスト上へのバンプ形成方法の半導体パッケージ基板と比較して、以下に示す利点がある。導電性ポストを形成したときの感光性樹脂で形成されたパターンをボール振込みマスク及びフラックス塗布マスクとしてはんだボールを搭載、フラックス塗布した後に接合させることにより、ポスト上面のみにはんだバンプが形成でき、ポスト壁面には濡れ広がらないのでポスト間ではんだバンプがブリッジしない。また、感光性樹脂で形成されたパターンをマスクとすることで、はんだボールがズレることなくポスト上面へ確実に搭載することが出来き、リフローをすることで確実にバンプを形成することが出来る。
【００１７】
さらに、感光性樹脂パターンをマスクとして使用するので、振込みマスク及びフラックス用メタルマスクが不要となり、費用がかからなくなるので、コスト削減になる。
感光性樹脂の厚みをはんだボール直径と導電性ポスト高さを足した高さよりも大きく、はんだボール直径と導電性ポスト高さとはんだボール半径を足した高さ以下とすることでは
んだボールが複数個入らなくなり、バンプ体積及び高さが均一となる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明による導電性ポスト上にバンプを形成する第１の実施形態を示す工程手順の説明図である。
【図２】本発明による導電性ポスト上にバンプを形成する第１の実施形態を示す工程手順の説明図である。
【図３】従来の導電性ポスト上にバンプ形成を示す工程手順の説明図である。
【図４】従来の導電性ポスト上にバンプ形成を示す工程手順の説明図である。
【図５】本発明による導電性ポスト上にバンプを形成する第２の実施形態を示す工程手順の説明図である。
【図６】本発明による導電性ポスト上にパンプを形成する第３の実施形態を示す工程手順の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、図面を用いて本発明の具体的な説明をする。
【００２０】
[第１の実施形態]
図１（ａ）〜（ｄ）及び図２（ｅ）〜（ｇ）は、本発明による半導体パッケージの製造方法の一形態に係る工程手順を示す断面図である。説明を簡略するため、図は片面基板とし、パッドは4孔のみを図示するものとする。
【００２１】
図１（ａ）は、基板１００上にパッド１０１をセミアディティブ法等で形成し、永久レジスト１０２を塗布やラミネート等し、パッド１０１と対向するところをフォトリソ方やレーザーで永久レジスト開口部１０３を形成した状態である。永久レジスト１０２としては、ソルダーレジストや絶縁樹脂等が望ましい。
【００２２】
図１（ｂ）は、パッド１０１と永久レジスト１０２上に給電層１０６を施す。給電層１０６としては無電解銅めっきや導電性物質を蒸着することで形成できる。給電層１０６上に感光性樹脂１０４をラミネートもしくは塗布し、フォトリソ方等で感光性樹脂開口部１０５を形成した状態である。感光性樹脂１０４としては耐熱性ドライフィルムレジスト等が望ましい。感光性樹脂開口部１０５はパッド１０１と対向する位置に形成されている。
【００２３】
図１（ｃ）は、永久レジスト開口部１０３及び感光性樹脂開口部１０５に導電性ポスト１０７を形成する。導電性ポスト１０７としては、電解銅めっき等で形成することが望ましい。導電性ポスト１０７の高さは、必要とされる高さに応じて電解銅めっき条件の時間や電流密度によって調節可能である。導電性ポスト１０７上面に表面処理として、Ｎｉ／Ａｕめっき、Ｎｉ／Ｐｄ／Ａｕめっき、ＯＳＰ（Ｏｒｇａｎｉｃ  Ｓｏｌｄｅｒａｂｉｌｉｔｙ  Ｐｒｅｓｅｒｖａｔｉｖｅ）等を施してもよい。
【００２４】
図１（ｄ）は、感光性樹脂１０４で形成したパターンを介してはんだボール１０８を振り込んだ状態である。はんだボール１０８の振込み方式は低弱バネ力や繊維束、高速流攪拌、自然落下方式等がある。はんだボール１０８の振込みに関してはどの方式でも良い。
【００２５】
感光性樹脂１０４で形成したパターンがあるため、搭載されたはんだボール１０８は導電性ポスト１０７上からズレることはない。
【００２６】
図２（ｅ）は、感光性樹脂１０４で形成したパターンを介して（マスクとして）、スキージ１０９でフラックス１１０塗布した状態である。フラックス１１０は印刷や転写、噴霧などの方法で塗布することが出来る。
【００２７】
図２（ｆ）は、リフローをすることにより、フラックス１１０が導電性ポスト１０７とはんだボール１０８の酸化膜を除去し、はんだボール１０８と導電性ポスト１０７を接合させることが出来る。
【００２８】
感光性樹脂１０４のパターンがあることにより、導電性ポスト１０７の上面のみにはんだボール１０８が溶融してバンプ１１１が形成される。この状態ではんだボール１０８が溶融しても、感光性樹脂１０４のパターンがあることにより、導電性ポスト１０７の壁面にははんだボール１０８は濡れ広がらない。
【００２９】
図２（ｇ）は、はんだバンプ１１１が接合されると、続いてフラックス１１０の洗浄処理が実施されたあと、感光性樹脂１０４のパターンをアルカリ系剥離液やアミン系剥離液等で剥離できる。その後、給電層１０６を過酸化水素/硫酸系や過硫酸ソーダ・過硫酸アンモニウムでエッチングして剥離した状態である。
【００３０】
以上のように第１の実施の形態によれば、導電性ポスト１０７を形成したときの感光性樹脂１０４で形成されたパターンをマスクとしてはんだボール１０８を搭載、フラックス１１０を塗布や転写した後に接合させることにより、導電性ポスト１０７上面のみにはんだバンプ１１１が形成でき、導電性ポスト１０７壁面には濡れ広がらないので、導電性ポスト１０７間でのはんだバンプ１１１のブリッジを防止できる。また、感光性樹脂１０４で形成されたパターンをマスクとすることで、はんだボール１０８がズレることなく、導電性ポスト１０７上面へ確実に搭載することが出来る。
【００３１】
さらに、感光性樹脂１０４パターンをマスクと使用するので、振込みマスク及びフラックス用メタルマスクが不要となり、費用がかからなくなるので、コスト削減になる。感光性樹脂１０４で形成されたパターンの膜厚（Ｔ）が、下記式（１）を満たすことで、はんだボール１０８が複数個入らなくなり、バンプ１１１体積及び高さを均一にすることが出来る。
２Ｒ＋Ｈ＜Ｔ＜３Ｒ＋Ｈ            （１）
但し、前記はんだボールの半径をＲ、導電性ポストの高さをＨとする。
【００３２】
[第２の実施形態]
図５は本発明による半導体パッケージの製造方法の第２の形態を示す部分工程手順である。図５においては、説明の簡略化のため、前記の第１の実施形態の図１（ｄ）及び図２（ｅ）の工程における他の形成方法を、図５（ａ）及び（ｂ）順次記号を付した各図によって示す工程手順である。図５（ａ）及び（ｂ）においては全て断面図を示したものである。説明を簡略するため、図は片面基板とし、パッドは一部のみを図示するものとする。
【００３３】
図５（ａ）は感光性樹脂開口部３０５内の導電性ポスト３０７上面に転写治具３１４を使用してフラックス３１０を転写した状態である。フラックス３１０をはんだボール３０８より先に転写する場合は、感光性樹脂３０４上にフラックス３１０を付着させないようにする。フラックス３１０が付着するとはんだボール３０８が感光性樹脂３０４上に残ってしまい、リフロー等の熱処理によって他の感光性樹脂開口部３０５へ濡れ広がってしまい、バンプ高さや体積が変わってしまう。
【００３４】
図５（ｂ）は感光性樹脂３０４で形成したパターンを介して（マスクとして）はんだボール３０８を振り込んだ状態である。はんだボール３０８の振込み方式は低弱バネ力や繊維束、高速流攪拌、自然落下方式等がある。はんだボール３０８の振込みに関してはどの方式でも良い。
【００３５】
感光性樹脂３０４で形成したパターンと導電性ポスト３０７上に転写されたフラックス３１０によって、搭載されたはんだボール３０８は導電性ポスト３０７上からズレることはない。
【００３６】
以上のように第２の実施形態によれば、はんだボール搭載とフラックス塗布工程の順番を入れ替えても第１の実施形態と同様作用及び効果を奏することが出来る。
【００３７】
[第３の実施形態]
図６は本発明による半導体パッケージの製造方法の第３の形態を示す部分工程手順である。図６においては、説明の簡略化のため、前記の第１の実施形態の図１（ｄ）もしくは図２（ｅ）の工程後に追加することで不良を低減することが出来る方法を図６（ａ）〜（ｃ）順次記号を付した各図によって示す工程手順である。図６において（ａ）〜（ｃ）は全て断面図を示したものである。説明を簡略するため、図は片面基板とし、パッドは一部のみを図示するものとする。
【００３８】
図６（ａ）ははんだボール４０８を搭載した後、導電性ポスト４０７上にはんだボール４０８が搭載されない（ミッシングボール）状態である。検査機４１５でミッシング箇所を検査し、座標を確認する。
【００３９】
図６（ｂ）は転写治具４１４によってフラックス４０８を転写した状態である。
【００４０】
図６（ｃ）はリペア治具４１６によってはんだボール４０８を搭載して、リペアをした状態である。ミッシングボールは、確率の問題でもあり、僅かであるが発生してしまうので、リペアを実施することにより、収率向上することが出来る。
【００４１】
以上のように第３の実施形態によれば、はんだボール搭載とフラックス塗布工程が終わった後にリペアすることで第１の実施形態より高収率で半導体パッケージ基板を作製することが出来る。
【符号の説明】
【００４２】
１００、２００、３００、４００  基板
１０１、２０１、３０１、４０１  パッド
１０２、２０２                  永久レジスト
１０３、２０３、３０３、４０３  永久レジスト開口部
１０４、３０４、３０４、４０４  感光性樹脂  
１０５、２０５、３０５、４０５  感光性樹脂開口部
１０６、２０６、３０６、４０６  給電層
１０７、２０７、３０７、４０７  導電性ポスト
１０８、２０８、３０８、４０８  はんだボール
１０９、２０９                  スキージ
１１０、２１０、３１０、４１０  フラックス
１１１、２１１                  バンプ
２１２                          メタルマスク
２１３                          振込みマスク
３１４                          転写治具
４１５                          検査機
４１６                          リペア治具
【図１】
2012195340.tif 000003
【図２】
2012195340.tif 000004
【図３】
2012195340.tif 000005
【図４】
2012195340.tif 000006
【図５】
2012195340.tif 000007
【図６】
2012195340.tif 000008