(57)【要約】      （修正有）【課題】半導体集積回路素子の電極と導体柱とを半田を介して立体的に強固に接続することが可能であるとともに、両者を接続する半田の体積が小さいものであったとしても、半導体集積回路素子の下面と配線基板の上面との間隔を十分に保つことができ、両者の間に封止樹脂を良好に充填することが可能な配線基板およびその製造方法を提供する。【解決手段】絶縁基板３の上面に被着された半導体素子接続パッド１０と、半導体素子接続パッド１０上に形成された導体柱１２と、導体柱１２の側面を覆うとともに導体柱１２の上面を露出させるソルダーレジスト層６とを備えて成る配線基板であって、導体柱１２は、その上面の中央部にソルダーレジスト層６の上面から５〜２０μｍ上方に突出する突起部１２ａを有している配線基板である。【選択図】図２
2012054295.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶縁基板の上面に被着された半導体素子接続パッドと、該半導体素子接続パッド上に形成された導体柱と、前記導体柱の側面を覆うとともに該導体柱の上面を露出させるソルダーレジスト層とを備えて成る配線基板であって、前記導体柱は、その上面の中央部に前記ソルダーレジスト層の上面から５〜２０μｍ上方に突出する突起部を有していることを特徴とする配線基板。
【請求項２】
絶縁基板の上面に半導体素子接続パッドを形成する工程と、前記絶縁基板の上面に、前記半導体素子接続パッドの外周部を覆うとともに前記半導体素子接続パッドの上面中央部を露出させる第１の開口部を有するソルダーレジスト層を形成する工程と、前記ソルダーレジスト層の表面および前記第１の開口部内に露出する前記半導体素子接続パッドの上面に導体柱を形成するための下地金属層を被着させる工程と、前記下地金属層上に、前記第１の開口部の中央部に該第１の開口部よりも小さな径で開口する第２の開口部を有するめっきマスクを形成する工程と、前記第１の開口部内に被着された前記下地金属層上に、前記第１の開口部内を充填するとともに前記ソルダーレジスト層の上面から前記第２の開口部内に５〜２０μｍの高さで突出するめっき金属層を被着させる工程と、前記めっきマスクを除去するとともに前記めっき金属層から露出する前記下地金属層をエッチング除去して前記半導体素子接続パッド上に側面が前記ソルダーレジスト層で覆われているとともに、上面の中央部に前記ソルダーレジスト層の上面から５〜２０μｍ上方に突出する突起部を有する導体柱を形成する工程と、を行な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】
本発明は配線基板およびその製造方法に関し、より詳細には、例えば半導体素子をフリップチップ接続により搭載するのに好適な配線基板およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、半導体素子である半導体集積回路素子として、多数の電極を、その一方の主面の略全面に亘って格子状の並びに配設した、いわゆるエリアアレイ型の半導体集積回路素子がある。
このような半導体集積回路素子を配線基板に搭載する方法として、フリップチップ接続により接続する方法が採用されている。フリップチップ接続とは、配線基板上に設けた半導体素子接続パッドを半導体集積回路素子の電極の配置に対応した並びに露出させ、この半導体素子接続パッドと半導体集積回路素子の電極とを対向させ、これらの間を半田を介して電気的に接続する方法である。そして、搭載された半導体集積回路素子と配線基板との間には、アンダーフィルと呼ばれる封止樹脂が充填されて半導体集積回路素子が封止される。なお、近時は、配線基板の半導体素子接続パッド上に円柱状の導体柱を設け、この導体柱と半導体集積回路素子の電極とを半田を介して接続する方法も採用されている。
【０００３】
図４は、半導体素子としてのエリアアレイ型の半導体集積回路素子Ｓをフリップチップ接続により搭載する従来の配線基板１００を示す概略断面図である。
【０００４】
この図４に示すように、従来の配線基板１００は、コア用の絶縁板１０１の上下面に複数のビルドアップ用の絶縁樹脂層１０２が積層されて成る絶縁基板１０３の内部および表面にコア用の配線導体１０４およびビルドアップ用の配線導体１０５が被着されているとともに、その最表面には保護用のソルダーレジスト層１０６が被着されている。
【０００５】
コア用の絶縁板１０１の上面から下面にかけては複数のスルーホール１０７が形成されており、スルーホール１０７の内面にはコア用の配線導体１０４が被着されている。さらに、スルーホール１０７の内部には埋め込み樹脂１０８が充填されており、この埋め込み樹脂１０８上を含む絶縁板１０１の上下面にもコア用の配線導体１０４が被着されている。
【０００６】
また、ビルドアップ用の絶縁樹脂層１０２には、それぞれに複数のビアホール１０９が形成されており、各絶縁樹脂層１０２の表面およびビアホール１０９の内面には、ビルドアップ用の配線導体１０５が被着形成されている。そしてビルドアップ用の配線導体１０５はビアホール１０９を介してコア用の配線導体１０４に接続している。このビルドアップ用の配線導体１０５のうち、配線基板１００の上面側における最外層の絶縁樹脂層１０２上に被着された一部は、半導体集積回路素子Ｓの電極Ｔに電気的に接続される円形の半導体素子接続パッド１１０を形成している。これらの半導体素子接続パッド１１０は格子状の並びに複数並んで形成されている。さらに、各半導体素子接続パッド１１０の上には半導体集積回路素子Ｓの電極Ｔが半田を介して接続される導体柱１１１が形成されている。導体柱１１１は、半導体素子接続パッド１１０よりも小さい円柱状である。そして、これらの半導体素子接続パッド１１０および導体柱１１１は、導体柱１１１の上面を露出させるようにしてソルダーレジスト層１０６中に埋設されている。
【０００７】
他方、配線基板１００の下面側における最外層の絶縁樹脂層１０２上に被着された一部は、外部電気回路基板の配線導体に電気的に接続される円形の外部接続パッド１１２であり、この外部接続パッド１１２は格子状の並びに複数並んで形成されている。この外部接続パッド１１２はその外周部がソルダーレジスト層１０６により覆われているとともに、その下面中央部がソルダーレジスト層１０６から露出しており、外部接続パッド１１２の露出部に、図示しない外部電気回路基板の配線導体が半田ボールを介して電気的に接続される。
【０００８】
このような従来の配線基板１００における導体柱１１１の形成方法について図５を基にして説明する。まず、図５（ａ）に示すように、最上層の絶縁樹脂層１０２の上に半導体素子接続パッド１１０を従来周知のセミアディティブ法により形成するとともに、その上に導体柱１１１に対応する開口部を有するレジスト１２１を形成する。次に、図５（ｂ）に示すように、レジスト１２１の表面および開口部内に厚みが０．１〜１μｍ程度の無電解めっき層１２２を被着させる。次に、図５（ｃ）に示すように、無電解めっき層１２２の上に導体柱１１１に対応する開口部を有するめっきマスク１２３を形成する。次に、図５（ｄ）に示すように、めっきマスク１２３の開口部内に露出する無電解めっき層１２２の上に導体柱１１１を形成するための電解めっき層１２４を形成する。次に、図５（ｅ）に示すように、無電解銅めっき層１２２上からめっきマスク１２３を除去する。次に、図５（ｆ）に示すように、レジスト１２１上に露出する無電解めっき層１２２をエッチング除去する。これにより半導体素子接続パッド１１０上に導体柱１１１が形成される。次に、図５（ｇ）に示すように、レジスト１２１を除去する。次に、図５（ｈ）に示すように、最上層の絶縁樹脂層１０２の上にソルダーレジスト層１０６を半導体素子接続パッド１１０および導体柱１１１を完全に覆う厚みに被着させる。最後に、図５（ｉ）に示すように、導体柱１１１の上面が露出するまでソルダーレジスト層１０６の上面を研磨することにより、上面が露出するようにソルダーレジスト１０６内に埋設された導体柱１１１が形成される。
【０００９】
しかしながら、この従来の配線基板１００によると、導体柱１１１は、その上面のみがソルダーレジスト層１０６から露出しているため、半導体集積回路素子Ｓの電極Ｔを半田を介して導体柱１１１に接続すると、その接続が平面的な接続となり、半導体集積回路素子Ｓの電極Ｔと導体柱１１１とを立体的に強固に接続することができなかった。また、導体柱１１１の上面がソルダーレジスト層１０６の上面と同一高さとなるため、半導体集積回路素子Ｓの電極と導体柱１１１とを接続する半田の体積が小さいと、半導体集積回路素子Ｓの下面と配線基板１００の上面との隙間が狭いものとなり、その隙間にアンダーフィルと呼ばれる封止樹脂を良好に充填することが困難となるという問題を有していた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２００３−８２２８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明の課題は、半導体集積回路素子の電極と導体柱とを半田を介して立体的に強固に接続することが可能であるとともに、両者を接続する半田の体積が小さいものであったとしても、半導体集積回路素子の下面と配線基板の上面との間隔を十分に保つことができ、両者の間に封止樹脂を良好に充填することが可能な配線基板およ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】
【００１２】
本発明の配線基板は、絶縁基板の上面に被着された半導体素子接続パッドと、該半導体素子接続パッド上に形成された導体柱と、前記導体柱の側面を覆うとともに該導体柱の上面を露出させるソルダーレジスト層とを備えて成る配線基板であって、前記導体柱は、その上面の中央部に前記ソルダーレジスト層の上面から５〜２０μｍ上方に突出する突起部を有していることを特徴とするものである。
【００１３】
本発明の配線基板の製造方法は、絶縁基板の上面に半導体素子接続パッドを形成する工程と、前記絶縁基板の上面に、前記半導体素子接続パッドの外周部を覆うとともに前記半導体素子接続パッドの上面中央部を露出させる第１の開口部を有するソルダーレジスト層を形成する工程と、前記ソルダーレジスト層の表面および前記第１の開口部内に露出する前記半導体素子接続パッドの上面に導体柱を形成するための下地金属層を被着させる工程と、前記下地金属層上に、前記第１の開口部の中央部に該第１の開口部よりも小さな径で開口する第２の開口部を有するめっきマスクを形成する工程と、前記第１の開口部内に被着された前記下地金属層上に、前記第１の開口部内を充填するとともに前記ソルダーレジスト層の上面から前記第２の開口部内に５〜２０μｍの高さで突出するめっき金属層を被着させる工程と、前記めっきマスクを除去するとともに前記めっき金属層から露出する前記下地金属層をエッチング除去して前記半導体素子接続パッド上に、側面が前記ソルダーレジスト層で覆われているとともに、上面の中央部に前記ソルダーレジスト層の上面から５〜２０μｍ上方に突出する突起部を有する導体柱を形成する工程と、を行なうことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の配線基板によれば、半導体集積回路素子の電極に接続される導体柱の上面中央部にソルダーレジスト層の上面よりも５〜２０μｍ上方に突出する突起部を有していることから、半導体集積回路素子の電極と導体柱とを接続する際、この突起部により半導体集積回路素子の電極と導体柱とを半田を介して立体的に強固に接続することが可能な配線基板を提供できる。また、半導体集積回路素子の電極と導体柱とを接続する半田の体積が小さいものであったとしても、突起部により半導体集積回路素子の下面と配線基板の上面との間隔を十分に保つことができ、それにより両者間に封止樹脂を良好に充填することが可能な配線基板を提供することができる。
【００１５】
また本発明の配線基板の製造方法によれば、半導体集積回路素子の電極に接続される導体柱の中央部にソルダーレジスト層の上面よりも上方に突出する突起部を形成することから、半導体集積回路素子の電極と導体柱とを接続する際、この突起部により半導体集積回路素子の電極と導体柱とを半田を介して立体的に強固に接続することが可能な配線基板を提供できる。また、半導体集積回路素子の電極と導体柱とを接続する半田の体積が小さいものであったとしても、突起部により半導体集積回路素子の下面と配線基板の上面との間隔を十分に保つことができ、それにより両者間に封止樹脂を良好に充填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】
【００１６】
【図１】図１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る。
【図２】図２は、図１に示す配線基板の要部拡大断面図である。
【図３】（ａ）〜（ｆ）は、本発明の配線基板の製造方法における実施形態の一例を説明するための要部断面図である。
【図４】図４は、従来の配線基板を示す概略断面図である。
【図５】（ａ）〜（ｉ）は、従来の配線基板の製造方法を説明するための要部断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明にかかる配線基板およびその製造方法について、図面を参照して詳細に説明する。
図１は、本発明における配線基板５０の実施形態の一例を示す概略断面図であり、半導体素子としてのエリアアレイ型の半導体集積回路素子Ｓをフリップチップ接続により搭載する場合を示している。
【００１８】
図１に示すように、本例の配線基板５０は、コア用の絶縁板１の上下面に複数のビルドアップ用の絶縁樹脂層２が積層されて成る絶縁基板３の内部および表面にコア用の配線導体４とビルドアップ用の配線導体５とが被着されているとともに、その絶縁基板１の上下面にソルダーレジスト層６が被着されて成る。
【００１９】
コア用の絶縁板１は、厚みが４００〜８００μｍ程度であり、例えばガラス繊維束を縦横に織ったガラスクロスにビスマレイミドトリアジン樹脂やエポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂を含浸させた電気絶縁材料から成る。
【００２０】
コア用の絶縁板１の上面から下面にかけては直径が７５〜３００μｍ程度の複数のスルーホール７が形成されている。このようなスルーホール７は、絶縁板１にドリル加工やレーザ加工を施すことにより形成される。スルーホール７の内面にはコア用の配線導体４が被着されている。さらに、スルーホール７の内部には埋め込み樹脂８が充填されており、この埋め込み樹脂８上を含む絶縁板１の上下面にもコア用の配線導体４が被着されている。埋め込み樹脂８は、例えばエポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂から成る。スルーホール７内の配線導体４は、銅めっき等のめっき導体層から成る。また、絶縁板１上下面の配線導体４は、銅箔等の金属箔およびその上の銅めっき等のめっき導体層から成る。
【００２１】
ビルドアップ用の絶縁樹脂層２は、厚みが２０〜５０μｍ程度であり、例えばエポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂から成る。各絶縁樹脂層２には、それぞれに直径が３５〜１００μｍ程度の複数のビアホール９が形成されている。これらのビアホール９は、レーザ加工により形成される。各絶縁樹脂層２の表面およびビアホール９の内面には、ビルドアップ用の配線導体５が被着形成されている。配線導体５は、銅めっき等のめっき導体層からなり、１０〜３０μｍ程度の厚みである。これらの配線導体５は、周知のセミアディティブ法により形成されており、ビアホール９の一部を介してコア用の配線導体４に接続している。
【００２２】
ビルドアップ用の配線導体５のうち、配線基板５０の上面側における最外層の絶縁樹脂層２上に被着された一部は、半導体集積回路素子Ｓの電極Ｔに電気的に接続される円形の半導体素子接続パッド１０を形成している。これらの半導体素子接続パッド１０は格子状の並びに複数並んで形成されている。半導体素子接続パッド１０の直径は、５０〜２００μｍ程度ある。他方、配線基板５０の下面側における最外層の絶縁樹脂層２上に被着された一部は、外部電気回路基板の配線導体に電気的に接続される円形の外部接続パッド１１である。これらの外部接続パッド１１は格子状の並びに複数並んで形成されている。外部接続パッド１１の直径は２００〜７００μｍである。
【００２３】
絶縁基板３の上下面にはソルダーレジスト層６が被着されている。ソルダーレジスト層６は、例えばアクリル変性エポキシ樹脂等の感光性を有する熱硬化性樹脂から成る。上面側のソルダーレジスト層６は、半導体素子接続パッド１０の外周部を覆うとともに半導体素子接続パッド１０の上面中央部に対応する位置に開口部６ａを有している。下面側のソルダーレジスト層６は、外部接続パッド１１の外周部を覆うととともに外部接続パッドの中央部に対応する位置に開口部６ｂを有している。ソルダーレジスト層６の厚みは１０〜３５μｍである。
【００２４】
さらに、各半導体素子接続パッド１０の上には図２に要部拡大断面図で示すように、半導体集積回路素子Ｓの電極Ｔが半田を介して接続される導体柱１２が形成されている。導体柱１２は、半導体素子接続パッド１０よりも小さい円柱状である。この導体柱１２は、その側面がソルダーレジスト層６で覆われている。導体柱１２のソルダーレジスト層６で覆われている部分の直径は３０〜１５０μｍである。さらに導体柱１２の上面中央部には、ソルダーレジスト層６の上面から５〜２０μｍ上方に突出する突起部１２ａが一体的に形成されている。突起部１２ａの直径は１０〜１１０μｍ程度であり、高さは５〜２０μｍ程度である。そして、この導体柱１２の上面および突起部１２ａに半導体集積回路素子Ｓの電極Ｔが半田を介して接続される。この導体柱１２は半導体素子接続パッド１０と同じくめっき導体層により形成されている。なお、半導体集積回路素子Ｓが搭載された後は、半導体素子集積回路素子Ｓと配線基板５０との間にアンダーフィルと呼ばれる封止樹脂が充填される。
【００２５】
このように、本例の配線基板５０によれば、半導体集積回路素子Ｓの電極Ｔに接続される導体柱１２の上面中央部にソルダーレジスト層６の上面よりも５〜２０μｍ上方に突出する突起部１２ａを有していることから、半導体集積回路素子Ｓの電極Ｔと導体柱１２とを接続する際、この突起部１２ａにより半導体集積回路素子Ｓの電極Ｔと導体柱１２とを半田を介して立体的に強固に接続することができる。また、半導体集積回路素子Ｓの電極Ｔと導体柱１２を接続する半田の体積が小さいものであったとしても、突起部１２ａにより半導体集積回路素子Ｓの下面と配線基板５０の上面との間隔を十分に保つことができ、それにより両者間に封止樹脂を良好に充填することができる。
【００２６】
このような本発明の配線基板５０における導体柱１２の形成方法について、図３を基にして説明する。
【００２７】
まず、図３（ａ）に示すように、絶縁基板３を構成する最上層の絶縁樹脂層２の上面に半導体素子接続パッド１０を従来周知のセミアディティブ法により形成するとともに、この絶縁基板３の上面に、半導体素子接続パッド１０の外周部を覆うとともに半導体素子接続パッド１０の上面中央部を露出させる開口部６ａを有するソルダーレジスト層６を形成する。ソルダーレジスト層６は、絶縁基板３の上面の全面に感光性を有するソルダーレジスト用の樹脂ペーストを半導体素子接続パッド１０を覆うようにして印刷塗布するとともに開口部６ａを有するように露光および現像した後、熱硬化させることにより形成される。
【００２８】
次に、図３（ｂ）に示すように、ソルダーレジスト層６の表面および開口部６ａ内に露出する半導体素子接続パッド１０の上面に導体柱１２を形成するための下地金属層２１を被着させる。下地金属層２１の厚みは、０．１〜１μｍ程度である。下地金属層２１としては、例えば無電解銅めっきが好適に用いられる。
【００２９】
次に、図３（ｃ）に示すように、ソルダーレジスト層６の開口部６ａの中央部に開口部６ａよりも小さな径で開口する開口部２２ａを有するめっきマスク２２を形成する。めっきマスク２２の厚みは、２０〜５０μｍ程度である。また開口部２２ａの直径は１０〜１１０μｍ程度である。このようなめっきマスク２２は、厚みが２０〜５０μｍ程度の感光性のドライフィルムレジストを下地金属層２１上に貼着した後、開口部２２ａを有するように露光および現像することにより形成される。
【００３０】
次に、図３（ｄ）に示すように、ソルダーレジスト６の開口部６ａ内に被着された下地金属層２１上に、ソルダーレジスト層６の開口部６ａ内を充填するとともにソルダーレジスト層６の上面からめっきマスク２２の開口部２２ａ内に５〜２０μｍの高さで突出するめっき金属層２３を被着させる。このようなめっき金属層２３としては、電解銅めっきが好適に用いられる。このとき、ソルダーレジスト層６の開口部６ａ内へ被着されるめっき金属層２３に押されてめっきマスク２２の開口部２２ａ周辺が上方に最大で１０μｍ程度撓む。
【００３１】
次に、図３（ｅ）に示すように、めっきマスク２２を剥離して除去する。めっきマスク２２の剥離には、例えばアルカリ系の剥離液を用いる。
【００３２】
最後に、図３（ｆ）に示すように、めっき金属層２３から露出する下地金属層２１をエッチング除去して半導体素子接続パッド１０上に側面がソルダーレジスト層６で覆われているとともに、上面の中央部にソルダーレジスト層６の上面から５〜２０μｍ上方に突出する突起部１２ａを有する導体柱１２を形成する。
【００３３】
このように、本例の配線基板５０の製造方法によれば、半導体集積回路素子Ｓの電極Ｔに接続される導体柱１２の中央部にソルダーレジスト層６の上面よりも上方に突出する突起部１２ａを形成することから、半導体集積回路素子Ｓの電極Ｔと導体柱１２とを接続する際、この突起部１２ａにより半導体集積回路素子Ｓの電極Ｔと導体柱１２とを半田を介して立体的に強固に接続することが可能な配線基板５０を提供できる。また、半導体集積回路素子Ｓの電極Ｔと導体柱１２を接続する半田の体積が小さいものであったとしても、突起部１２ａにより半導体集積回路素子Ｓの下面と配線基板５０の上面との間隔を十分に保つことができ、それにより両者間に封止樹脂を良好に充填することが可能な配線基板５０を提供することができる。
【符号の説明】
【００３４】
３：絶縁基板
６：ソルダーレジスト層
６ａ：第１の開口部
１０：半導体素子接続パッド
１２：導体柱
１２ａ：突起部
２１：下地金属層
２２：めっきマスク
２２ａ：第２の開口部
【図１】
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【図２】
2012054295.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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