(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶縁基板の上下面に形成された銅箔に銅箔パターンを形成し、その銅箔パターンが形成された絶縁基板の中央部を切削して開口部を形成したパターン形成板と、前記銅箔パターン上に銅メッキ層を形成するとともに前記開口部に前記銅メッキ層を形成したパターン形成板とからなる複数のパターン形成板を製造する工程と、
前記各パターン形成板中、少なくとも一つのパターン形成板の開口部の周辺にボンディングパッド用パターンを形成するように、前記銅メッキ層が形成されている前記開口部と前記銅箔パターン上に前記銅メッキ層が形成されている前記開口部の周辺とに銅以外の他の金属材料により第１コーティング層を形成する工程と、
前記複数のパターン形成板を夫々積層して積層体を形成する工程と、
その積層体にスルーホールを切削形成し、前記スルーホール及び前記第１コーティング層に銅メッキを施して銅メッキ層を形成するスルーホール形成工程と、
前記第１コーティング層に形成された銅メッキ層を除去した後、前記開口部の周辺及び前記開口部に形成されている前記第１コーティング層上に銅以外の他の金属材料により前記第１コーティング層の厚さより厚く第２コーティング層を形成することにより、連結線で半導体チップを連結するためのボンディングパッドを形成するボンディングパッド形成工程と
を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】
前記第１コーティング層は、ニッケル金メッキ層であ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】
前記ニッケル金メッキ層は、厚さが１μｍ以下に形成されることを特徴とする請求項２記載の半導体パッケージの製造方法。
【請求項４】
前記第２コーティング層は、ニッケル金メッキ層であ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５】
絶縁基板の上下面に形成された銅箔に銅箔パターンを形成し、その銅箔パターンが形成された絶縁基板の中央部を切削除去してキャビティを形成するための開口部を形成したパターン形成板と、前記銅箔パターン上に銅メッキ層を形成するとともに前記開口部に前記銅メッキ層を形成したパターン形成板とからなる複数のパターン形成板を製造する工程と、
それらパターン形成板中、少なくとも一つのパターン形成板の開口部の周辺にボンディングパッド用パターンを形成するように、前記銅メッキ層が形成されている前記開口部と前記銅箔パターン上に前記銅メッキ層が形成されている前記開口部の周辺とに銅以外の他の金属材料により第１コーティング層を形成する工程と、
前記複数のパターン形成板を夫々積層して積層体を形成する工程と、
その積層体にスルーホールを切削形成し、そのスルーホールと前記第１コーティング層に銅メッキを施して銅メッキ層を形成するスルーホール形成工程と、
前記第１コーティング層に形成された銅メッキ層を除去した後、前記開口部の周辺及び前記開口部に形成されている前記第１コーティング層上に銅以外の他の金属材料により前記第１コーティング層の厚さより厚く第２コーティング層を形成することにより、連結線で半導体チップを連結するためのボンディングパッドを形成する工程と、
前記キャビティに半導体チップを装着して、前記半導体チップ及び前記ボンディングパッドを夫々連結線により連結した後、前記キャビティを充填材により充填する工程と
を備えることを特徴とする半導体パッケージの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体パッケージを製造する方法に係るもので、詳しくは、基板を多層に積層して形成するとき、半導体チップを収納するキャビティ内表面に銅メッキが行われないようにマスキングする作業を排除することで、簡単に廉価な半導体パッケージを製造し得る半導体パッケージの製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ＰＰＧＡ  ＰＫＧ（PLASTIC PIN GRID ARRAY PACKAGE）、ＰＢＧＡ  ＰＫＧ（PLASTIC BALL GRID ARRAY PACKAGE）及びＰＬＧＡ  ＰＫＧ（PLASTIC PIN LAND GRID ARRAY PACKAGE）のような半導体パッケージに利用される多層基板は、所定の回路パターンを有する基板が多層に絶縁されて積層され、それら積層された基板は、スルーホールを通って各基板の回路パターン間に電気的に連結されている。
【０００３】
例えば、ＰＰＧＡ  ＰＫＧを製造するために積層された多層基板（laminated multi-layer substrate）の製造方法である、特開平１０−２２３８００号（ＵＳＰ６，０７４，５６７）に記載された半導体パッケージの製造方法を図１４に示す。従来の多層基板の製造方法は、図１４に示したように、中央に開口部を有する複数の内層基板２２０Ａを製造し、その開口部２２０Ａに隣接して半導体チップに連結されるゴールドワイヤを付着するためのボディング部２１８を形成する。次いで、各内層基板２２０Ａを積層して各開口部によりキャビディ２１６が形成されるようにし、積層された内層基板のキャビティをシールするように最上層に外層基板２２０Ｂを積層する。すなわち、外層基板でキャビティを覆うマスクとしている。
【０００４】
次いで、このように製造された積層体にスルーホール２４５を穿孔形成し、そのスルーホールの内側面に無電解銅メッキ被膜２４６及び電気分解銅メッキ膜２４８を夫々形成した後、第１ニッケルメッキ膜２５８を形成する。この時、キャビティ２１６内の内層基板のボンディング部２１８には、外層基板でマスキングされているため、メッキが行われない。
【０００５】
このような状態で、積層体にエッチングにより配線パターン形成工程を実施して、ソルダレジストＳ／Ｒを塗布し、内層基板の開口部に対応する外層基板の所定部分をルータのような装備により切削除去することでキャビティ２１６及びボンディング部２１８を露出させた後、それらボンディング部２１８及びスルーホール２４５にニッケル金メッキ膜２５０を形成する。図中、符号２２２は、接着剤を示したものである。
【０００６】
【特許文献１】
特開平１０−２２３８００号
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
然るに、このような従来の半導体パッケージの製造方法は、工程中に外層基板を機械的に加工しなければならず工程が難しく、その工程過程中に発生する衝撃やその他の影響によって、予め形成された各回路パターンが損傷するおそれがあるという不都合な点があった。
【０００８】
又、スルーホールのような不必要な部分にもニッケル金メッキ膜を形成するため、原価が上昇するという不都合な点があった。
【０００９】
さらに、このような問題点を解決するために、半導体パッケージを上側に開放させてキャビティが形成されるように単位基板を夫々積層した後、マスキングのためにキャビティの内部を有機物質により充填し、スルーホールの形成及びパターニングをした後、有機物質を除去し、最終的に最下方側の単位基板を加工することで、キャビティ内部のボンディングパッドを保護しながらスルーホールを形成することもできる。しかし、これも最終的には最下位の基板を機械的に加工しなければならず、キャビティに充填された有機物質を除去しても、有機物質を完全に除去することが容易でないため、キャビティ内に各有機物質の一部が残留し、その残留した有機物質が、ボンディング部にニッケル金メッキ層を形成する時、異質物と作用するため半導体パッケージの品質に悪影響を及ぼすという不都合な点があった。
【００１０】
本発明は、このような従来の課題に鑑みてなされたもので、ボンディングパッドに最終的に形成されるニッケル金メッキ層を利用して銅メッキを行うときに、マスクとして利用する部材を形成させてそれを機械的加工したり、キャビティに有機物質を充填してそれを除去する工程を省くことができる半導体パッケージの製造方法を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
このような目的を達成するため、本発明に係る半導体パッケージの製造方法は、まず、絶縁基板の上／下面に形成された銅箔に銅箔パターンを形成し、銅箔パターンが形成された絶縁基板の中央部を切削除去して開口部を形成することで複数のパターン形成板を製造する。その際、各パターン形成板中、少なくとも一つの形成板開口部の周辺にボンディングパッド用パターンを形成する。そのボンディングパッド用パターンに銅以外の他の金属材料により第１コーティング層として形成する。その後、複数のパターン形成板を夫々積層して積層体を形成する。その積層体にスルーホールを切削形成し、形成したスルーホールと第１コーティング層に銅メッキを施して銅メッキ層を形成する。第１コーティング層に形成された銅メッキ層を切削除去した後、第１コーティング層に銅以外の他の金属材料により第２コーティング層としてボンディングパッドを形成する。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明実施形態に係る半導体パッケージの製造方法の実施の形態に対し、図面を用いて説明する。
先ず、本発明に係る銅箔パターン形成板の製造工程においては、図１に示したように、先ず、絶縁基板１の表面に銅箔２を形成する。この時、絶縁基板１の上下面に銅箔が付着された銅箔積層板（copper clad laminate；ＣＣＬ）を使用することができる。次いで、後述するキャビティを形成するために、絶縁基板１の中央部を切削除去して開口部１Ａを形成し、絶縁基板１の下面に形成された銅箔を通常のエッチングによりパターニングして銅箔パターン３を形成することで銅箔パターン形成板４を製造する。
【００１３】
この時、開口部１Ａは、銅箔２を除去した後に絶縁基板１を加工して除去するか、又は銅箔２と絶縁基板１とを同時に切削加工することで除去しても良い。又、絶縁基板１は、ガラスエポキシ、ガラスポリイミド及びＢＴ樹脂（Bismaleimide triazine resine）のような電気的に絶縁性の樹脂材から形成される。
【００１４】
上記した銅箔パターン形成板４の上面回路パターンを１層回路パターンと称し、下面回路パターンを２層回路パターンと称する。
【００１５】
図２は、本実施形態に係る内部回路パターン形成板１０の製造工程を示した断面図で、内部回路パターン形成板１０は、銅箔パターン形成板４とは別の基板により製作される。
【００１６】
即ち、図２に示したように、内部回路パターン形成板１０の製造工程は、絶縁基板１１の表面に銅箔を被着し、その銅箔が被着された絶縁基板１１の中央部を穿孔して開口部１１Ａを形成する。又、銅箔の表面に銅メッキを施した後、通常のエッチングを施してパターニングすることで、銅箔パターン１２に銅メッキ層１３が形成された内部回路パターン１４を形成する。
【００１７】
この内部回路パターン形成板１０の上面回路を３層回路パターンと称し、下面回路パターンを４層回路パターンと称す。
【００１８】
図３は、図２に示した内部回路パターン形成板に第１ニッケル金メッキを施す工程を示した断面図である。ニッケル金メッキはニッケルメッキ層と金メッキ層とからなる。図示したように、図２の状態に形成させた基板１１の上／下面に、メッキ防止用ソルダレジスト２１を塗布する。その際、内部回路パターン形成板１０開口部１１Ａの内側壁面と、基板上部面のボンディングパッド２３が形成される開口部１１Ａの周囲とには塗布しない。即ち、後述する積層工程において接着力を向上させるために、上面には熱硬化性のソルダレジストを塗布し、下面には光硬化性のソルダレジストを塗布する。
【００１９】
次いで、ソルダレジストが塗布されなかった残りの部分に第１コーティング層としての第１ニッケル金メッキ層２２を形成してボンディングパッド２３を形成する。第１ニッケル金メッキ層２２は、無電解ニッケル金メッキから形成される。即ち、ソルダレジストから露出されている銅箔のみにニッケル金メッキを施し、露出された絶縁材の表面及びソルダレジストが塗布された表面にはニッケル金メッキを行わない。又、ニッケル金メッキは、銅箔を保護するために形成するので、ニッケル金メッキ層２２の厚さは可能な限り薄くする。通常、このニッケルメッキ層は０．３〜０．７μｍ、金メッキ層は０．３μｍ以下に形成して総厚さを１μｍ以下に無電解ニッケル金メッキを施す。
【００２０】
本実施形態においては、ニッケル金メッキ層を形成したが、これに限定されず、表面に銅メッキが可能で、その銅メッキ後にそれを除去するためのエッチングの時に除去されない金属材料なら何でもよい。
【００２１】
次いで、他の一つの基板を準備し、内部回路パターン形成板１０と同様な工程を施して、図３に示したものを作成して、その後、図４に示したように、内部回路パターン形成板１０の下側面に塗布されたソルダレジスト２１を除去して、下部回路パターン形成板３０を製造する。
【００２２】
この時、下部回路パターン形成板３０の上面には熱硬化性のソルダレジストを塗布し、下面には光硬化性のソルダレジストを塗布して、光硬化性のソルダレジストを除去するようにすることもできる。この時、下部回路パターン形成板３０の上面回路を５層回路パターンと称し、下面回路パターンを６層回路パターンと称する。
【００２３】
次いで、このように製造された各銅箔パターン形成板４、内部回路パターン形成板１０及び下部回路パターン形成板３０を、各開口部１Ａ、１１Ａ、３０Ａの中心を一致させて順次積層する。このとき、それら層間にシート状態のプレプレグ材３１を介在させた後、熱を加えて加圧すると、プレプレグ材３１が溶融されて各板体が接着され、図５に示したように、内側にキャビティＣを有する積層体４０が形成される。
【００２４】
このとき、各板体４、１０、３０間のソルダレジスト２１を完全に除去することなく積層したが、ソルダレジスト２１を除去した後にプレプレグ材を介在して積層することもできる。又、各銅箔パターン形成板４、内部回路パターン形成板１０及び下部回路パターン形成板３０を夫々積層させるために、プレプレグ材の代りに接着テープを使用することもできる。
【００２５】
このような方法により積層される積層体４０の銅箔パターン形成板４、内部回路パターン形成板１０及び下部回路パターン形成板３０の各開口部１Ａ、１１Ａ、３０Ａは、その大きさがそれぞれ異なっており、上方側に位置する銅箔パターン形成板４の開口部１Ａの大きさを最大にし、最下方側に位置される下部回路パターン形成板３０の開口部３０Ａの大きさが最小になるようにする。
【００２６】
このように製造された積層体４０に、ドリルを利用して垂直方向にスルーホール４１を穿孔形成する。そのスルーホール４１は、各板体４、１０、３０の各内部回路パターン１４を貫通させて穿孔形成する。このように、スルーホール４１が形成された積層体４０に銅メッキを施すと、図６に示したように、銅箔パターン形成板４の上面、下部回路パターン形成板３０の下面及びそれぞれの開口部で露出されている表面に銅メッキ層４２が夫々形成されると共に、スルーホール４１の内側壁にも銅メッキ層４２が形成される。したがって、各内部回路パターン１４を電気的に連結したスルーホール４３が形成される。即ち、１層回路パターン、６層回路パターン、キャビティＣの内部の絶縁材１の表面、ニッケル金メッキ層２２の表面及びスルーホール４３の内部に全て銅メッキ層４２が形成される。その後、スルーホール４３の内側を導電性ペースト及び樹脂のような充填材４４により充填し、その後、１層回路パターン及び６層回路パターンから突出された充填材４４をブラッシュを利用して除去する。
【００２７】
そして、このように構成された積層体にソルダレジストを塗布するが、その工程においては、図７に示したように、積層体４０上面の１層回路パターン及び下面の６層回路パターンにソルダレジスト５１を塗布する。その際、後述するエッチング工程中、キャビティＣの内部の銅メッキ層４２を除去するために、キャビティＣの内部とキャビティ周縁部にはソルダレジスト５１を塗布しない。
【００２８】
次いで、積層体４０の下面（６層回路パターン）のソルダレジスト５１を部分的に除去してウィンドウ５２を形成する。このような状態で、積層体４０をエッチング液に漬して所定時間経過すると、ソルダレジスト５１が塗布されない部分の銅メッキ層４２は全て除去される。したがって、積層体４０の上下面の銅メッキ層４２にパターンが形成され、外部回路パターン６１となる。
【００２９】
次いで、ソルダレジスト５１を除去すると、図８に示したように、積層体４０の上／下面に夫々スルーホール４３に連結された外部回路パターン６１が外面に露出され、キャビティＣの内部には、ニッケル金メッキ層２２が露出される。
【００３０】
次いで、図９に示したように、積層体４０の上面に形成された外部回路パターン６１に金メッキレジスト６３を塗布し、外部回路パターン６１の一部が露出されるようにウィンドウ６２を形成する。この時、ウィンドウ６２は、後に別途の印刷回路基板と接続されるソルダボールを形成するためのボールパッドになる。
【００３１】
積層体４０の下面にも金メッキレジスト６４を形成させるが、このレジスト６４は、熱硬化性のレジスト６４を塗布する。この塗布される熱硬化性のレジスト６４は、後述するヒートシンクを付着する時の接着性を向上させるものを使用する。
【００３２】
次いで、図１０に示したように、ニッケル金メッキを施して積層体４０の上面に形成されたウィンドウ６２の部位及びキャビティＣの内側壁面の第１ニッケル金メッキ層２２から成るボンディングパッド２３の表面に第２コーティング層としての第２ニッケル金メッキ層６５を形成する。
【００３３】
次いで、図１１に示したように、積層体４０の上面に塗布されている金メッキレジスト６３を除去すると、後述の工程でソルダボールが付着されるボールパッド７１が形成される。これで多層基板８０の形成工程が終了する。
【００３４】
第２ニッケル金メッキ層６５の厚さは、第１ニッケル金メッキ層２２より厚く形成するか、又は半導体パッケージに要求されるニッケル金メッキ層の厚さによって適切に調整することができる。
【００３５】
このように製作された多層基板８０は、購買者の要求によって、図１２に示したように、多層基板８０上面の回路を保護するレジスト６６を塗布した後、ボールパッド７１の上面に外部と連結端子の役割を行うソルダボール８１を形成し、多層基板８０の下面に接着剤８２を利用して金属板チェーンヒートシンク８３を付着させる。これによって、パッケージを組立てるためのサブ組立体状の多層基板１００とすることができる。
【００３６】
又、このようにサブ組立体として購買者に供給された多層基板１００は、図１３に示したように、キャビティＣ内側のヒートシンク８３上面に半導体チップ１０１を取り付け、その半導体チップ１０１及び各ボンディングパッド２３をゴールドワイヤー１０２により夫々連結し、キャビティＣを充填材により充填することで、半導体パッケージＰの製造を終了する。
【００３７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係る半導体パッケージの製造方法は、最終にはボンディングパッドとされるニッケル金メッキ層を、銅メッキを施す時のマスクに使用することで、従来マスクに利用される基板の機械的加工と有機物質の除去工程とが省かれるため、機械的加工の困難性及び異質物の発生により発生する不良品を解消し得るという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明実施形態に係る銅箔パターン形成板の製造工程を示した断面図である。
【図２】  本実施形態に係る内部回路パターン形成板の製造工程を示した断面図である。
【図３】  図２に示した内部回路パターン形成板に第１ニッケル金メッキを施す工程を示した断面図である。
【図４】  本実施形態に係る下部回路パターン形成板の製造工程を示した断面図である。
【図５】  本実施形態に係る積層体を形成する工程を示した断面図である。
【図６】  本実施形態に係る積層体にソルダレジストを形成する工程を示した断面図である。
【図７】  本実施形態に係る積層体にソルダレジストを塗布する工程を示した断面図である。
【図８】  本実施形態に係る銅メッキ層を除去する工程を示した断面図である。
【図９】  本実施形態に係るボーリングパッドを形成する工程を示した断面図である。
【図１０】  本実施形態に係る第２ニッケル金メッキの工程を示した断面図である。
【図１１】  本実施形態に係るボールパッドを形成する工程を示した断面図である。
【図１２】  本実施形態に係るソルダレジストを塗布する工程及びヒートシンクを付着する工程を示した断面図である。
【図１３】  本実施形態の製造工程によって完成された半導体パッケージを示したを示した断面図である。
【図１４】  従来の半導体パッケージを示した部分断面図である。
【符号の説明】
１、１１：絶縁基板              ２：銅箔
３、１２：銅箔パターン          ４：銅箔パターン形成板
１０：内部回路形成板            １３：銅メッキ層
１４：内部回路パターン          ２１：ソルダレジスト
２２：第１ニッケル金メッキ層    ２３：ボンディングパッド
３０：下部回路パターン形成板    ３１：プリプレッグ
４０：積層体                    ４１、４３：スルーホール
４２：銅メッキ層                ６１：外部回路パターン
６５：第２ニッケル金メッキ層    ７１：ボールパッド
８１：ソルダボール              ８３：ヒートシンク
１０１：半導体チップ            Ｃ：キャビティ
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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