(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面に多数の電極が導出配置され、かつ半導体素子の搭載領域を有する支持基板に、所定の寸法および形状の開口部を前記電極に対応させて形設してなるマスクを、前記支持基板の電極に前記マスクの前記開口部を対応させて載置し、スクリーン印刷により前記電極面に導電性組成物の突起を形成する工程と、
前記形成した突起の先端側に、平坦面を有する板を前記支持基板と平行に載置し、前記形成したすべての突起の先端が前記平坦面に接触する程度に加圧する工程と、
前記加圧する工程を経た突起の外周面に無電解メッキ処理を施して金属バリア層を形成する工程と、
前記金属バリア層の外周面に半田層を形成する工程と
を有する導電性バンプの形成方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は導電性バンプの形成方法、半導体装置および実装回路装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
実装回路装置は、回路機構もしくは機器類のコンパクト化や高容量化など図ることができるため、各種の電子機器類に広く使用されている。そして、この種の実装回路装置においては、組み立て，製造工程の簡略化、さらにはコンパクト化など図り易いことから、半導体装置などの電子部品を搭載・実装した構成と成っている。
【０００３】
図３は、実装回路装置の構成に使用されている半導体装置の要部構成を断面的に示したもので、１は所要の導体パッドを一主面に有する支持基板（キャリア基板）、２は前記支持基板１の一主面の導体パッドに入出力端子を対応・位置合せして搭載された半導体素子、３は前記支持基板１の他主面に導出・配置された端子、４は前記端子３面に形成された接続用の半田バンプ、５は前記半導体素子２を封止する樹脂層である。
【０００４】
上記構成の半導体装置は、実装回路用配線基板（実装用配線板本体）に対する搭載・実装において、たとえばリード端子を側面から延設した構成の場合に比べて、接続端子が垂直方向に設定されているため、搭載・実装領域を低減できるという利点がある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記構成の半導体装置においては、次のような不都合な問題がある。すなわち、最終的には、構成した実装回路装置として、十分な実装・接続の信頼性が確保される必要がある。そのためには、半田バンプ４の高さや大きさなどにバラツキがあってはならない。しかし、実際的に、これらを一様に形成することは困難で、接続実装部が微細化するほど、接続不良の発生が起こっている。たとえば、図３に図示した半導体装置の場合、大きい半田バンプ４1 に隣接する比較的小さい半田バンプ４2 は、半田バンプ４1 の表面張力に押されて、対応する導電パッドと接触しないことがしばしば起こり、接続不良を招来する恐れが多分にある。
【０００６】
こうした問題を解決するため、図４に断面的に示すごとく、端子３面に半田層６を介して、予め、球状に形成された半田ボールやCuボールなどの金属ボール７を配置し、この金属ボール７によって高さや大きさをコントロールする方式が提案されている。この方式は、前記金属ボールが一定の寸法・形状であることが前提になり、金属ボール７の大きさにバラツキがあると、接続不良などが発生して、実装回路装置の信頼性が損なわれ易い。つまり、一定の寸法・形状の金属ボール７を安定的に形成することは、プロセスが煩雑で、量産性が劣るだけでなく、コスト面からも多くの問題があって、実用的な手段とはいい難い。
【０００７】
本発明は上記事情に対処してなされたもので、突起電極の高さのバラツキに起因する接続の信頼性を改善できる導電性バンプの形成方法の提供を目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、表面に多数の電極が導出配置され、かつ半導体素子の搭載領域を有する支持基板に、所定の寸法および形状の開口部を前記電極に対応させて形設してなるマスクを、前記支持基板の電極に前記マスクの前記開口部を対応させて載置し、スクリーン印刷により前記電極面に導電性組成物の突起を形成する工程と、前記形成した突起の先端側に、平坦面を有する板を前記支持基板と平行に載置し、前記形成したすべての突起の先端が前記平坦面に接触する程度に加圧する工程と、前記加圧する工程を経た突起の外周面に無電解メッキ処理を施して金属バリア層を形成する工程と、前記金属バリア層の外周面に半田層を形成する工程とを有する導電性バンプの形成方法である。
【００１２】
本発明は、半導体装置の入出力用端子面の接続用バンプが、所定寸法・形状に形成し易い導電性組成物を芯体とし、この芯体外周面をメッキ層で被覆した複層構造に形成した点で特徴付けられる。すなわち、支持基板の入出力用端子（電極）面に、たとえばスクリーン印刷で導電性組成物（導電ペースト）を印刷し、ほぼ一定高さ・形状の導電性組成物の突起（導電性バンプ）を形成してから、乾燥・硬化させて成る芯体と、この芯体を被覆する半田層とで形成されている。ここで、導電性バンプの高さをほぼ一定にする手段は、導電性バンプ群の形成面に、平坦面を有する板を支持基板面と平行に載置し加圧するなどの加工・調整が挙げられる。また、導電性組成物は、たとえばAg粉末などの導電性粉末およびエポキシ樹脂などのバインダー成分で調製されたものであり、さらに、半田層は無電解メッキ法や溶融塗布法などで形成される。
【００１３】
なお、実際的には、前記半田層の下地として、たとえば無電解Cuメッキ法などで、金属バリア層を形成しておくのが好ましい。すなわち、芯体を成す導電性組成物が半田付け性良好の場合は、金属バリア層の形成を省略でき、この金属バリア層の省略で、生産性などの向上を図ることができる。
【００１４】
本発明において、配線板本体は、たとえばアルミナなどのセラミックスを層間絶縁体として形成されたセラミックス系厚膜多層配線板、ポリイミド樹脂を層間絶縁体として形成されたポリイミド樹脂系薄膜多層配線板、もしくはこれらの複合型配線板やガラスクロスエポキシ樹脂を絶縁基材としたガラスエポキシ系多層配線板などが挙げられる。
【００１５】
本発明では、高さ・形状などのバラツキが大幅に低減・解消され、高品位な導電性バンプを安定的、かつ量産的に製造することが可能となる。すなわち、導電性バンプは、たとえば導電性組成物のスクリーン印刷などによって、所定寸法・形状に形成された芯体をベースとし、芯体を半田メッキ層で被覆した構成を採っているため、高さ・形状などのバラツキが大幅に低減・解消された導電性バンプが容易に、かつ再現性よく形成できる。
【００１６】
本発明を用いて半導体装置の接続用バンプを形成した場合には、配線板本体面に接続する入出力用端子面の導電性バンプが、その高さや大きさなどのバラツキが低減ないし解消されているため、隣接する端子同士間での短絡発生も回避され、かつ信頼性の高い電気的な接続・実装が容易に確保される。
【００１７】
本発明により形成した導電性バンプを用いて半導体装置を実装用配線板本体に接続した場合には、その実装用回路装置は、半導体装置における接続用導電性バンプのバラツキが低減ないし解消されているため、信頼性の高い接続・実装が容易に形成され、より安定した実装回路装置として機能する。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下図１ (a)， (b)および図２を参照して実施例を説明する。
【００１９】
図１ (a)は、この実施例に係る半導体装置の要部構成を示す断面図、図１ (b)は同じく半導体装置の要部構成を一部拡大して示す断面図である。
【００２０】
図１ (a)， (b)において、８は支持基板、９は前記支持基板８の一主面に搭載された半導体素子、10は前記支持基板８の他主面に導出配置された入出力用端子（電極）、11は前記入出力用端子（電極）10面に形成された接続用の導電性バンプである。ここで、接続用の導電性バンプ11は、図１ (b)に示すごとく、導電性組成物の突起 11aを芯体とし、外表面をメッキ形成したバリアメタル層 11b、溶融塗布した半田層 11cが順次被覆した構造と成っている。
【００２１】
次に、上記接続用導電性バンプ11の製造方法例を説明する。
【００２２】
先ず、一主面が半導体素子の搭載可能に形成され、他主面に入出力用の端子10が導出・配置された支持基板８を用意する一方、厚さ 300μm のステンレス鋼板に、径 400μm の開口を多数個形設して成るマスクを用意する。次に、前記支持基板８の端子10導出・配置面に、前記マスクを位置合せ・配置し、導電性ペースト（たとえばAgペースト、フジクラ化成社製）をスクリーン印刷する。すなわち、前記支持基板８の各端子10面に、導電性ペーストを３回スクリーン印刷して、高さ 250μm の円錐状の突起を形成し、その後、 150℃のオーブン中に約30分間放置して、導電性の突起を乾燥・硬化させる。
【００２３】
次いで、前記導電性バンプ 11aを形成した面に、所要のマスキングを行ってから、露出させてある各導電性バンプ 11aの外周面に、無電解Cuメッキによって、厚さ 3μm 程度の金属バリア層 11bを被覆・形成した。さらに、前記金属バリア層 11bの外周面に、ホットエアーレベラーを用いて厚さ15μm 程度の半田層 11cをコーティングした。なお、ホットエアーレベラーを用いる代りに、無電解めっき法やスーパージャフィト法など他の半田層を形成する手段であってもよい。
【００２４】
上記形成した各導電性バンプ11の高さ、形状などを光学的に測定評価したところ、それらの寸法・形状のバラツキは± 3％程度の範囲内にあり、全体的にほぼ一様な導電性バンプ11であった。
【００２５】
上記導電性バンプ11を端子10に形成した支持基板８に、半導体素子９を搭載し、さらに、要すれば封止用の樹脂12で封止することにより、図１ (a)に図示したような半導体装置13が構成される。
【００２６】
図２は、面実装用配線板14の所定領域面に、上記構成の半導体装置13を、搭載・実装して成る実装回路装置の要部構成例を断面的に示したもので、実装・製造工程は、通常実施されている手段である。
【００２７】
前記構成の実装回路装置について、常套的に行われている電気的な試験評価、たとえば熱（ 125℃，30分間）・冷（−65℃，30分間）を１サイクルとし、2000サイクルのテストなど行ったところ、接続抵抗の変化は±10％以内であり、不良の発生は認められず良好な結果が得られた。
【００２８】
なお、上記において、単一の支持基板８の端子10面に、導電性バンプ11を形成する例を示したが、支持基板８が多面取りに形成されている場合でも、同様に形成できる。また、導電性組成物からなる芯体 11aの形成は、スクリーン印刷法によることが好ましいけれど、制御によってはディスペンス方式でおこなうこともできる。
【００２９】
本発明は上記実施例に限定されるものでなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲でいろいろの変形を採ることができる。たとえば配線板は、アルミナ系の他、窒化アルミ系，窒化ケイ素系、ガラスエポキシに代表される樹脂系などでもよい。
【００３０】
【発明の効果】
本発明によれば、高さ・形状などのバラツキが大幅に低減・解消され、高品位な導電性バンプを備えた支持基板を量産的に提供できる。すなわち、スクリーン印刷などによって、所定寸法・形状に形成された芯体をベースとし、芯体を半田層で被覆した構成を採るため、高さ・形状などのバラツキが大幅に低減・解消された導電性バンプが容易に、かつ再現性よく提供できる。
【００３１】
本発明により形成した導電性バンプを半導体装置の接続用バンプとして用いた場合には、隣接する端子同士間での短絡発生も回避され、配線板本体面に搭載・実装した場合、信頼性の高い電気的な接続・実装が容易に確保されるので、高品質な実装回路装置などの提供が可能となる。
【００３２】
本発明により形成した導電性バンプを用いて半導体装置を接続した場合の実装用回路装置は、半導体装置における接続用導電性バンプのバラツキが低減ないし解消されているため、信頼性の高い接続・実装が容易に形成され、より安定した実装回路装置として機能する。
【図面の簡単な説明】
【図１】   (a)は実施例に係る半導体装置の要部構成を示す断面図、 (b)は半導体装置の導電性バンプの構成を拡大して示す断面図。
【図２】実施例に係る実装回路装置の要部構成を示す断面図。
【図３】従来の半導体装置の要部構成例を示す断面図。
【図４】従来の他の半導体装置の要部構成例を示す断面図。
【符号の説明】
１，８……支持基板
２，９……半導体素子
３，10……半導体装置の入出力用端子（電極）
４……半田バンプ
５，12……封止樹脂層
６……半田層
７……金属ボール
11……導電性バンプ
11a……芯体
11b……金属バリア層
11c……半田層
13……半導体装置
14……実装用配線板
【図１】
0003895020.tif 000002
【図２】
0003895020.tif 000003
【図３】
0003895020.tif 000004
【図４】
0003895020.tif 000005