(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
インターポーザ（１）と、
前記インターポーザ（１）の一面（１ａ）側に設けられた表面電極（５）上に配置され、厚膜抵抗体（４）を含む各電気素子（２〜４）と、
前記インターポーザ（１）の他面（１ｂ）側に設けられ、前記各電気素子（２〜４）と電気的に接続されたパッド電極（９）とを備え、
前記パッド電極（９）と接合されたはんだバンプ（１０）によって外部との電気的接続を行う電子部品の製造方法において、
複数枚のグリーンシート（２０〜２２）に各々貫通孔（２４）を設け、前記各貫通孔（２４）にタングステンまたはモリブデンを主とする材料からなるペースト（２５）を充填し、
前記各グリーンシート（２０〜２２）の各面に前記ペースト（２５）と導通するように、タングステンまたはモリブデンを主とする材料からなるペースト（２６）を印刷した後、前記各グリーンシート（２０〜２２）を積層して焼成することにより前記インターポーザ（１）を形成し、
続いて、前記インターポーザ（１）の前記他面（１ｂ）および前記インターポーザ（１）の前記一面（１ａ）に露出するタングステンまたはモリブデンを主とする材料の上に銅をめっきして銅めっき層（２７）を形成することにより、前記パッド電極（９）および前記表面電極（５）を形成し、
続いて、前記インターポーザ（１）の前記一面（１ａ）に前記厚膜抵抗体（４）を前記表面電極（５）の前記銅めっき層（２７）に接触する形で形成し、
この後、前記パッド電極（９）の前記銅めっき層（２７）に前記はんだバンプ（１０）を接合することを特徴とするバンプを有する電子部品の製造方法。
【請求項２】
前記厚膜抵抗体（４）を保護ガラス（７）にて被覆することを特徴とする請求項１に記載のバンプを有する電子部品の製造方法。
【請求項３】
前記各電気素子（２〜４）は、前記インターポーザ（１）の一面（１ａ）に搭載されたＩＣチップ（２）及び部品（３）を含み、このＩＣチップ（２）及び部品（３）を、Ａｇペーストを用いて前記表面電極（５）の前記銅めっき層（２７）に接着することを特徴とする請求項１または２に記載のバンプを有する電子部品の製造方法。
【請求項４】
インターポーザ（１）と、
前記インターポーザ（１）の一面（１ａ）側に設けられた表面電極（５）上に配置されて、前記インターポーザ（１）の一面（１ａ）に搭載された各電気素子（２、３）と、
前記インターポーザ（１）の他面（１ｂ）側に設けられ、前記各電気素子（２、３）と電気的に接続されたパッド電極（９）とを備え、
前記パッド電極（９）と接合されたはんだバンプ（１０）によって外部との電気的接続を行う電子部品の製造方法において、
複数枚のグリーンシート（２０〜２２）に各々貫通孔（２４）を設け、前記各貫通孔（２４）にタングステンまたはモリブデンを主とする材料からなるペースト（２５）を充填し、
前記各グリーンシート（２０〜２２）の各面に前記ペースト（２５）と導通するように、タングステンまたはモリブデンを主とする材料からなるペースト（２６）を印刷した後、前記各グリーンシート（２０〜２２）を積層して焼成することにより前記インターポーザ（１）を形成し、
続いて、前記インターポーザ（１）の前記他面（１ｂ）および前記インターポーザ（１）の前記一面（１ａ）に露出するタングステンまたはモリブデンを主とする材料の上に銅をめっきして銅めっき層（２７）を形成することにより、前記パッド電極（９）および前記表面電極（５）を形成し、
続いて、前記各電気素子（２、３）を、Ａｇペーストを用いて前記表面電極（５）の前記銅めっき層（２７）に接着し、
この後、前記パッド電極（９）の前記銅めっき層（２７）に前記はんだバンプ（１０）を接合することを特徴とするバンプを有する電子部品の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、はんだボール用の電極を持つボールグリッドアレイ（以下ＢＧＡという）やマルチチップモジュール（以下ＭＣＭという）等、バンプを有する電子部品の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、ＢＧＡ、ＭＣＭ等の電子部品は、インターポーザであるセラミック基板等の表面側に半導体チップを配し、裏面側にはんだボールを用いて形成されたバンプ（はんだバンプ）が配置されている。はんだバンプは、インターポーザの裏面に露出して形成されたパッド電極と接続されていて、これによりマザーボードであるプリント基板等に実装される。
【０００３】
このような電子部品の従来構造（ＭＣＭ）を、図７に示す。図７において、（ａ）は、セラミック基板１の表面１ａ側に、コンデンサ、抵抗等からなる部品３及び半導体チップ２を搭載したもの（第１従来構造）であり、（ｂ）は、（ａ）においてセラミック基板１の表面１ａ側に、さらに、例えばＬａＢ6 （ホウ化ランタン）系の材料等からなる厚膜抵抗体４を搭載したもの（第２従来構造）である。つまり、厚膜抵抗体４の無いものが（ａ）であり、あるものが（ｂ）である。
【０００４】
ここで、通常、セラミック基板１裏面１ｂ側のパッド電極９０は、第１従来構造においては、タングステン（Ｗ）又はモリブデン（Ｍｏ）を主とする材料を印刷した第１層９１の上にＮｉめっき９２を行なった２層構造としている。また、第２従来構造においては、同じく印刷された第１層９１上に、Ｃｕ厚膜、Ａｇ厚膜といった厚膜の導体９３を、ペースト状態で印刷し、焼成することにより形成した２層構造としたものが用いられる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記第１従来構造では、後の部品実装において接着剤（例えばＡｇペースト）による部品硬化、Ａｕ線によるチップ等のワイヤボンディング等の加熱工程を通るために、Ｎｉめっき９２が容易に酸化をし、はんだボール（はんだバンプ）１０が接合しないという問題が生じてしまう。
【０００６】
このため、Ｎｉめっき９２の上からＡｕめっきを追加するＮｉ−Ａｕめっき、Ｎｉ−フラッシュＡｕめっきをする必要があるが、Ａｕめっきを追加によるめっき工程の倍増、及び、Ａｕめっき自体が高価であるため、全体として非常にコスト高になってしまうという更なる問題が生じる。
一方、上記第２従来構造では、マザーボードであるプリント基板に実装した場合、使用環境下において、低温、高温の繰り返しストレスを受けると、セラミック基板の熱膨張率とプリント基板の熱膨張率とに差があるため、はんだボール１０および厚膜の導体９３にクラックが生じ、十分なはんだ接合寿命が得られないという問題がある。
【０００７】
これは、ペーストから形成された厚膜の導体９３が上記ストレスに対して脆いためである。そこで本発明者等は、上記第２従来構造において、厚膜の導体９３の代わりに、上記第１従来構造と同様に、ＮｉめっきあるいはＮｉ−Ａｕめっきを用いたものについて検討した。しかし、上記第２従来構造では、厚膜抵抗体４は高温（例えば約９００℃）で焼成されるため、焼成時に、ＮｉやＡｕが第１層９１であるタングステン（Ｗ）或いはモリブデン（Ｍｏ）を主とする材料へ拡散してしまい、はんだ濡れ性やワイヤボンディング性が悪くなる。
【０００８】
そこで、厚膜抵抗体４焼成後に、再度、めっきをする必要があるが、めっき前処理液やめっき液により、厚膜抵抗体４の信頼性が著しく損なわれるため、塩化ビニル系の樹脂等にて、厚膜抵抗体４を保護する必要がある。そのため、工程が複雑になり、コストも上昇する。しかも、ＮｉめっきあるいはＮｉ−Ａｕめっきを用いた場合、上記第１従来構造と同様の問題もある。
【０００９】
本発明は上記点に鑑みてなされたものであり、インターポーザの表面に電気素子、裏面にパッド電極を備え、このパッド電極に接合されたはんだバンプによって外部との電気的接続を行う電子部品において、はんだ接合寿命を確保しつつ、酸化しにくい安価なパッド電極構成を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明者等は、パッド電極においてタングステン（Ｗ）またはモリブデン（Ｍｏ）を主とする材料からなる第１層の上に形成する第２層を工夫することに着目してなされたものである。すなわち、本発明は、特許請求の範囲の各請求項に記載した特徴を有するものであって、パッド電極（９）を、タングステンまたはモリブデンを主とする材料からなる第１層（９ａ）と、この第１層（９ａ）にめっきにより形成された銅からなる第２層（９ｂ）とから構成した電子部品を製造する製造方法を特徴としている。
【００１１】
本発明では、パッド電極（９）の第２層（９ｂ）をＣｕめっき層とすることで、厚膜の導体に比べて、熱ストレスに対して強固な層となるため、はんだ接合寿命が確保される。また、ＣｕめっきはＮｉめっきと比べて、酸化しにくく、もし酸化しても容易にフラックスで酸化膜を除去でき、良好なはんだ付け性が得られ、且つコストも安い。よって、本発明によれば、はんだ接合寿命を確保しつつ、酸化しにくい安価なパッド電極構成を提供することができる。
【００１２】
また、本発明は、インターポーザ（１）が積層された複数の層（２０〜２２）から構成される場合、互いに反対の面に位置するパッド電極（９）と電気素子（２〜４）との具体的な電気的接続構造を提供するもので、インターポーザ（１）の各層（２０〜２２）に形成され、タングステンまたはモリブデンを主とする材料からなるペースト（２５）が充填された貫通孔（２４）に接続された配線層（２３）を介する接続構造とした電子部品を製造する製造方法を特徴としている。
【００１３】
なお、上記した括弧内の符号は、後述する実施形態記載の具体的手段との対応関係を示すものである。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図に示す実施形態について説明する。
本実施形態は、本発明のバンプを有する電子部品を、半導体チップ等の半導体素子を搭載したインターポーザをはんだバンプを介してマザーボード（外部電気回路）に実装するＭＣＭに適用したものである。図１は本実施形態に係るＭＣＭ１００の構造を模式的に示す図であり、側方からみた図である。なお、図中、パッド電極、厚膜抵抗体及びはんだバンプは断面として表してある。
【００１５】
１はインターポーザであり、アルミナ等の絶縁性セラミック材料により作られたグリーンシート２０〜２２（後述の図３参照）を複数層積層し焼成したセラミック基板からなる。ここで、インターポーザ１において、ＭＣＭ１００の表面（図１において上方）となる面を表面（一面）１ａ、表面１ａとは反対側のＭＣＭ１００の裏面（図１において下方）となる面を裏面（他面）１ｂとする。
【００１６】
インターポーザ１の表面１ａには、電気素子として、ＩＣチップ（半導体チップ）２、コンデンサや抵抗等からなる部品３が搭載され、ＬａＢ6 系の厚膜抵抗体４が形成されている。また、表面１ａにはＣｕめっきからなる複数の表面電極（配線ランド）５が形成されている。上記各電気素子２〜４は、これら表面電極５上に配置され、回路を構成している。
【００１７】
ここで、表面電極５に対して、ＩＣチップ２及び部品３はＡｇペースト等の接着剤６を介して接続されており、また、厚膜抵抗体４は印刷、焼成により形成され、更に保護ガラス７にて被覆されている。また、ＩＣチップ２に備えられた複数の電極（図示せず）は、各々、対応する複数の表面電極５に、ワイヤボンディングにより形成されたＡｕまたはＡｌのワイヤ８によりに電気的に接続されている。
【００１８】
インターポーザ１の裏面１ｂには、表面１ａ側の複数の表面電極５と対応して、パッド電極９が、裏面１ｂから露出して形成されている。パッド電極９は、タングステン（Ｗ）またはモリブデン（Ｍｏ）を主材料とした導体からなる第１層９ａと、この第１層９ａ上にめっきにより形成された銅（Ｃｕ）からなる第２層９ｂとから構成されている。なお、本実施形態では、表面電極５も同様の２層構造となっている。
【００１９】
また、表面電極５とパッド電極９とは、インターポーザ１内部に設けられた配線部としてのメタライズ配線層２３（図３（ｆ）参照）等によって電気的に接続され、結果としてパッド電極９はＩＣチップ２と電気的に接続した状態となっている。そして、各パッド電極９には、外部のマザーボードと電気的接続を行うためのはんだバンプ１０が電気的に接続されている。はんだバンプ１０は、共晶はんだ（例えばＳｎ：Ｐｂ＝６３：３７）から形成されている。
【００２０】
ここで、パッド電極９において第２層９ｂの膜厚は、設計上、最適化を図るために種々の値とするが、薄い方が好ましく、例えば２μｍ〜２０μｍ程度である。そして、第２層９ｂを、Ａｕめっきに比べて安価で、Ｎｉめっきに比べて熱等によって酸化しにくく、且つペーストから形成された厚膜の導体に比べてはんだ接合性の良いＣｕめっき層としたことが、本実施形態の主たる特徴である。
【００２１】
また、図１に示す様に、インターポーザ１の表面１ａ上の各電気素子２〜４および表面電極５等は、封止樹脂１１により封止され、外部の埃、湿気等から保護されるようになっている。かかる構成のＭＣＭ１００は、はんだバンプ１０を介して、外部のマザーボード（外部電気回路）であるプリント基板に実装されようになっている。
【００２２】
次に、本実施形態のＭＣＭ１００の製造方法について述べる。図２は本実施形態に係る製造工程の流れ図、図３〜図６は同製造工程の説明図である。
まず、グリーンシート作成工程Ｓ１では、酸化アルミニウム（アルミナ）を用いて、周知の方法（ドクターブレード法、カレンダーロール法等）によりグリーンシート２０〜２２を複数枚（本例では３枚）作製する（図３（ａ）参照）。なお、窒化アルミニウム（ＡｌＮ系）、ムライト、ガラスセラミック等を用いて、同様にグリーンシートを作製してもよい。ただし、これら他の材料においては、焼成温度等を変更する必要がある。
【００２３】
次に、スルーホール形成工程Ｓ２では、焼成後のグリーンシート（例えば厚み０．２５ｍｍ）２０〜２２に対して、例えばφ０．２ｍｍ円形状のスルーホール（貫通する孔）２４を、パンチングにて打ち抜く（図３（ｂ）参照）。次に、配線部注入工程Ｓ３では、スルーホール２４に、モリブデン（Ｍｏ）を主成分とするモリブデン（Ｍｏ）ペースト２５を注入し、充填する（図３（ｃ）参照）。
【００２４】
そして、配線パターン印刷工程Ｓ４では、グリーンシート２０〜２２の各面において、モリブデン（Ｍｏ）ペースト２５と導通するように、タングステン（Ｗ）を主成分とするタングステン（Ｗ）ペースト２６を、所望の部分に印刷する（図３（ｄ）参照）。なお、本工程Ｓ４のペーストをモリブデン（Ｍｏ）を主成分とするものとし、上記工程Ｓ３のペーストをタングステン（Ｗ）を主成分とするものとしてもよい。
【００２５】
続いて、グリーンシート積層工程Ｓ５では、各々のグリーンシート２０〜２２を積層し、加圧することで一体化する（図３（ｅ）参照）。次に、焼成工程Ｓ６では、例えば、約１６００℃、還元雰囲気にて、グリーンシート２０〜２２の積層体を、焼成する。このとき、積層体は２０％程度収縮する（図３（ｆ）参照）。
【００２６】
こうして、インターポーザ１が形成される。ここでペースト２６のうち積層体内部（つまりグリーンシート２０〜２２の各界面）に形成されたものがメタライズ配線層２３を構成し、ペースト２６のうち表裏面に露出したものが表面及びパッド電極５、９の第１層を構成する。そして、表面及びパッド電極５、９の第１層は、スルーホール２４に充填されたペースト２５と接続されたメタライズ配線層２３を介して、電気的に接続されている。
【００２７】
その後、Ｃｕめっき工程Ｓ７では、Ｗ（表面及びパッド電極５、９の第１層）が露出した部位に、浸積めっき法等によりＣｕめっき（例えば厚さ４μｍ）を施し、Ｃｕめっき層２７を形成する（図４（ａ）参照）。
ここでＣｕめっき層２７は、表面及びパッド電極５、９の第２層となる。こうして、表面電極５及びパッド電極９が形成される。続いて、厚膜抵抗体形成工程Ｓ８では、ＬａＢ6 を主成分とした抵抗ペーストを印刷し、９００℃の中性雰囲気で焼成し、厚膜抵抗体４を形成する（図４（ｂ）参照）。
【００２８】
さらに、保護ガラス形成工程Ｓ９では、厚膜抵抗体４上に、ソルダレジストとしてガラスペーストを印刷し、約６５０℃のの中性雰囲気で焼成し、保護ガラス７を形成する。以上の工程Ｓ１〜Ｓ９（セラミック基板製造工程）を行うことにより、各電極５、９及びメタライズ配線層２３が形成されたインターポーザ１が完成する。続いて、表面実装工程Ｓ１０〜Ｓ１２を順次行う。
【００２９】
まず、部品実装工程Ｓ１０では、上記セラミック基板製造工程Ｓ１〜Ｓ９によって作成されたインターポーザ１の表面１ａに、ＩＣチップ２及び部品３を、例えばＡｇペースト等の接着剤６を用い、接着する（図５（ａ）参照）。その後、ワイヤボンディング工程Ｓ１１では、ワイヤボンディングしてＡｕまたはＡｌのワイヤ８を形成し、ＩＣチップ２と表面電極５とを電気的に接続する（図５（ｂ）参照）。
【００３０】
その後、樹脂封止工程Ｓ１２では、熱硬化性の樹脂等からなる封止樹脂１１を用いて、ＩＣチップ２、部品３、厚膜抵抗体４およびワイヤボンディング部全体をポッティングし、封止体とする（図５（ｃ）参照）。続いて、この封止体にはんだバンプ１０となるはんだボールを搭載するが、その手順は、以下のはんだボール取付工程Ｓ１３〜Ｓ１６により行われる。
【００３１】
まず、ボール吸着工程Ｓ１３では、容器３０内に、はんだバンプ１０と同程度の大きさの多数のはんだボール３１を用意し、吸引穴３２を有する吸引器３３にて、減圧吸引等により、はんだボール３１を吸着する（図６（ａ）参照）。続いて、フラックス転写工程Ｓ１４では、吸引器３３をフラックス３４の入った容器３５上に位置させ、吸着されたはんだボール３１の先端とフラックス３４とを接触させることによりフラックス３４を転写する（図６（ｂ）参照）。
【００３２】
次に、ボール搭載工程Ｓ１５では、上記封止体において、吸引器３３とインターポーザ１の裏面１ｂとを対向させ、フラックス３４付きのはんだボール３１を、パッド電極９上に搭載する（図６（ｃ）参照）。続いて、リフロー工程Ｓ１６では、はんだボール３１をリフロー（再溶融）させることにより、はんだバンプ１０を形成する（図６（ｄ）参照）。こうして、図１に示すＭＣＭ１００が完成する。
【００３３】
ところで、本実施形態によれば、パッド電極９の第２層９ｂをＣｕめっき層とすることで、同じＣｕを用いた厚膜の導体に比べて、熱ストレスに対して強固な層となるため、はんだ接合寿命が確保される。また、ＣｕめっきはＮｉめっきと比べて、酸化しにくく、もし酸化しても容易にフラックスで酸化膜を除去でき、良好なはんだ付け性が得られ、且つコストも安い。従って、はんだ接合寿命を確保しつつ、酸化しにくい安価なパッド電極構成を製造し、提供できる。
【００３４】
なお、本実施形態は、ＭＣＭに限定されることなく、ＢＧＭ等、バンプを有する電子部品に適用できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係るＭＣＭ構造を示す説明図である。
【図２】上記実施形態に係る製造工程の流れ図である。
【図３】上記製造工程を説明する説明図である。
【図４】図３に続く製造工程を説明する説明図である。
【図５】図４に続く製造工程を説明する説明図である。
【図６】図５に続く製造工程を説明する説明図である。
【図７】従来のＭＣＭ構造を示す説明図である。
【符号の説明】
１…インターポーザ、１ａ…インターポーザの表面、
１ｂ…インターポーザの裏面、２…半導体チップ、３…部品、４…厚膜抵抗体、
９…パッド電極、９ａ…パッド電極の第１層、９ｂ…パッド電極の第２層、
１０…はんだバンプ、２０、２１、２２…グリーンシート、
２３…メタライズ配線層、２４…貫通孔。
【図１】
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【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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【図７】
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