(57)【要約】【課題】半導体と半導体パッケージ基板とを接続するはんだ径が多重露光部で小さくならない半導体パッケージ基板およびその製造方法を提供すること。【解決手段】半導体パッケージ基板１０の最表面に形成するフォトソルダーレジストパターンの形成方法であって、未架橋のフォトソルダーレジスト層１３の表面層を熱架橋する工程と、前記フォトソルダーレジスト層を除去する部位を除いてダイレクトイメージ露光装置を用いて直描露光する工程と、前記絶縁樹脂保護用フィルム１４を剥離後に現像処理を行うことにより、開口部が形成されたフォトソルダーレジスト層を形成する工程と、前記開口部が形成されたフォトソルダーレジスト層を加熱後、全面露光処理する工程とを備えていることを特徴とするフォトソルダーレジストの形成方法。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体パッケージ基板の最表面に形成するフォトソルダーレジストの形成方法であって、
絶縁性基材上に導体配線を形成する工程と、
前記導体配線を形成した前記絶縁性基材上に絶縁層を形成する工程と、
前記絶縁層に各層間を電気的に接続するための層間接続部を形成する工程と、
最表面の導体配線が形成された表面にフォトソルダーレジスト層を形成する工程と、
前記フォトソルダーレジスト層の表面に絶縁樹脂保護用フィルムをラミネートする工程と、
前記フォトソルダーレジスト層の表面層を熱架橋する工程と、
前記フォトソルダーレジスト層を除去する部位を除いてダイレクトイメージ露光装置を用いて露光する工程と、
前記絶縁樹脂保護用フィルムを剥離後に現像処理を行うことにより、開口部が形成されたフォトソルダーレジスト層を形成する工程と、
前記開口部が形成されたフォトソルダーレジスト層を加熱後、全面露光処理する工程とを備えていることを特徴とするフォトソルダーレジストの形成方法。
【請求項２】
半導体パッケージ基板の最表面に形成するフォトソルダーレジストの形成方法であって、
絶縁性基材上に導体配線を形成する工程と、
前記導体配線を形成した前記絶縁性基材上に絶縁層を形成する工程と、
前記絶縁層に各層間を電気的に接続するための層間接続部を形成する工程と、
最表面の導体配線が形成された表面にフォトソルダーレジスト層を形成する工程と、
前記フォトソルダーレジスト層に純水をスプレーする工程と、
前記フォトソルダーレジスト層の表面に絶縁樹脂保護用フィルムをラミネートする工程と、
前記フォトソルダーレジスト層の表面層を熱架橋する工程と、
前記フォトソルダーレジスト層を除去する部位を除いてダイレクトイメージ露光装置を用いて露光する工程と、
前記絶縁樹脂保護用フィルムを剥離後に現像処理を行うことにより、開口部が形成されたフォトソルダーレジスト層を形成する工程と、
前記開口部が形成されたフォトソルダーレジスト層を加熱後、全面露光処理する工程とを備えていることを特徴とするフォトソルダーレジストの形成方法。
【請求項３】
前記フォトソルダーレジスト層の表面層を熱架橋する工程が、加熱したホットローラーに通す工程であることを特徴とする請求項１に記載のフォトソルダーレジストの形成方法。
【請求項４】
前記フォトソルダーレジスト層の表面層を熱架橋する工程が、２．４５ＧＨｚのマイクロ波を照射する工程であることを特徴とする請求項２に記載のフォトソルダーレジストの形成方法。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれかに記載のフォトソルダーレジストの形成方法を使用して作製した半導体パッケージ基板であって、
前記フォトソルダーレジスト層の表面に近い部位の熱架橋度が表面から離れた部位より高いことを特徴とする半導体パッケージ基板。
【請求項６】
請求項２または４に記載のフォトソルダーレジストの形成方法を使用して作製した半導体パッケージ基板であって、
前記フォトソルダーレジスト層の表面に近い部位の水分含有量が表面から離れた部位より多いことを特徴とする半導体パッケージ基板。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子機器、電気機器、コンピューター、通信機器等に用いられる半導体パッケージ基板、特に、ＦＣ−ＢＧＡ基板（ＦＣ−ＢＧＡ：Ｆｌｉｐ  Ｃｈｉｐ−Ｂａｌｌ  Ｇｒｉｄ  Ａｒｒａｙ）、ＣＳＰ基板（ＣＳＰ：Ｃｈｉｐ  Ｓｉｚｅ  Ｐａｃｋａｇｅ）に用いる半導体パッケージ基板およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的な半導体パッケージ基板と半導体チップの実装後のはんだ接続構造を図５に示す。半導体パッケージ基板１０は、導体配線１１と半導体チップ１５とを電気的に接続するはんだバンプ１２と、はんだバンプ１２を形成するための開口部を有するフォトソルダーレジスト層１３などからなる構造である。実装時は半導体パッケージ基板１０側と半導体チップ１５側にはんだ（半導体チップのはんだバンプ１６）が設けられているため、位置合わせによるマウント工程と、半導体パッケージ基板１０のはんだバンプ１２と、半導体チップのはんだバンプ１６とを溶融させて接続させるリフロー工程とにより、半導体パッケージ基板１０と半導体チップ１５とを接続する。
【０００３】
更に詳細には、半導体パッケージ基板１０の製造の際に、半導体パッケージ基板１０上を被覆するフォトソルダーレジスト層１３となる塗液をロールコーター等により塗布し、露光、現像することで、フォトソルダーレジスト層１３を形成する。更に、露光、現像により設けたフォトソルダーレジスト層１３の開口部に、はんだバンプを印刷等により形成することで半導体パッケージ基板１０となる。近年、高性能化、軽薄短小化の要求が進み、導体配線１１の細線化や、はんだ接続端子であるランドやパッド等の微細化に伴い、層間を電気的に接続する層間接続部１８の小径化など高密度化に対応するため、急速に細線化、微細化が進んできている。
【０００４】
半導体パッケージ基板１０における実装工程は、半導体パッケージ基板１０表面のフォトソルダーレジスト層１３の開口部と半導体チップ１５側の電極パッドをはんだバンプにより接続する。高密度化が進んだ半導体パッケージ基板１０では、導体配線の細線化、はんだ端子の微細化、及びその高い位置精度が求められている。また、半導体パッケージ基板１０の価格低減も求められている。それらの解決策として、フォトソルダーレジストのパターン形成方式の検討が進んでいる。
【０００５】
例えば、特許文献１では、半導体パッケージ基板上に形成された導体配線を被覆するフォトソルダーレジストのパターン形成方法において、フォトマスクを使った露光装置では対応不能なはんだ接続端子の位置ずれ問題に対して、ダイレクトイメージ露光装置では対応して描画できるなど、描画位置精度が良く、かつフォトマスクを製造する必要がないためリードタイムを短縮できるなど、生産性を高くできることが提案されている。
【０００６】
上述した特許文献１に記載されているように、ダイレクトイメージ露光装置では、一度に露光できる領域が、露光すべき半導体パッケージ基板サイズより小さいために、機械的にステージを移動して、複数回露光を繰り返している。
【０００７】
このような領域毎に複数回露光する場合は、各境界領域の処理が問題となる。境界領域を露光精度と同等の精度で隙間なく位置合わせできればよいのだが、描画位置精度とスループットはトレードオフの関係であり、なおかつ、熱による基板変形や露光光線の広がりなどの問題があるため、隙間のない境界領域は不可能である。そこで、現在ではほとんどの場合、境界領域は重複露光によりパターン形成している。
【０００８】
この場合、単純に境界領域を重複露光すると、露光量過多となって感光性レジストの寸法が通常領域と異なるため、重複露光領域では露光量を通常領域より絞っている。ただし、重複露光領域では、開口寸法が狭くなりやすく、年々パターンの微細化が要求されており、この寸法変動が問題となってくる。
【０００９】
フォトソルダーレジストの重複露光領域で、円形開口部の断面が、底層側の開口径より表面層側が小さくなっていると、はんだボールを形成するリフロー工程において、はんだが半田接続用端子に未着となる不良が多発する。また、このように重複露光領域において底層側の開口径より表面層側が小さくなっていると、開口部体積が異なるため、はんだ印刷などで通常部と同じはんだ量を形成されると、はんだ高さの異なるはんだボールとなってしまい、半導体チップとの接続不良になってしまう問題があった。
【００１０】
このような問題の解決方法として、特許文献１に記載の発明では、重複露光領域を細かく制御することにより寸法変動を抑制しようとしている。
【００１１】
サブトラクティブ工法に用いられる感光性レジストは、製造工程で一時的に使用するものであり、エッチング、剥離工程によって回路の形成を行うため、底層部で所望する開口寸法があれば問題なく、特許文献１に記載の方法で寸法変動抑制が可能である。
【００１２】
しかしながら、アディティブ工法やセミアディティブ工法で一時的に用いられる感光性レジストや、永久的に使用されるフォトソルダーレジストにおいて、例えば円形の開口パターンをダイレクトイメージ露光し現像すると、重複露光部と通常露光部において、表面層側では開口寸法の差異は見られないが、底層側では重複露光部の開口寸法が小さくなるため、表面層側と底層側での開口寸法を立体的に制御する必要があるという問題点がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１３】
【特許文献１】特許第４９３４４５９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
本発明は、かかる従来技術の問題点に鑑み発明されたものであり、その課題は、半導体と半導体パッケージ基板とを接続するフォトソルダーレジスト層開口部について、底層側の開口寸法が重複露光部で小さくならない半導体パッケージ基板およびその製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上記課題を解決するための手段として、請求項１に記載の発明は、半導体パッケージ基板の最表面に形成するフォトソルダーレジストの形成方法であって、
絶縁性基材上に導体配線を形成する工程と、
前記導体配線を形成した前記絶縁性基材上に絶縁層を形成する工程と、
前記絶縁層に各層間を電気的に接続するための層間接続部を形成する工程と、
最表面の導体配線が形成された表面にフォトソルダーレジスト層を形成する工程と、
前記フォトソルダーレジスト層の表面に絶縁樹脂保護用フィルムをラミネートする工程と、
前記フォトソルダーレジスト層の表面層を熱架橋する工程と、
前記フォトソルダーレジスト層を除去する部位を除いてダイレクトイメージ露光装置を用いて露光する工程と、
前記絶縁樹脂保護用フィルムを剥離後に現像処理を行うことにより、開口部が形成されたフォトソルダーレジスト層を形成する工程と、
前記開口部が形成されたフォトソルダーレジスト層を加熱後、全面露光処理する工程とを備えていることを特徴とするフォトソルダーレジストの形成方法である。
【００１６】
また、請求項２に記載の発明は、半導体パッケージ基板の最表面に形成するフォトソルダーレジストの形成方法であって、
絶縁性基材上に導体配線を形成する工程と、
前記導体配線を形成した前記絶縁性基材上に絶縁層を形成する工程と、
前記絶縁層に各層間を電気的に接続するための層間接続部を形成する工程と、
最表面の導体配線が形成された表面にフォトソルダーレジスト層を形成する工程と、
前記フォトソルダーレジスト層に純水をスプレーする工程と、
前記フォトソルダーレジスト層の表面に絶縁樹脂保護用フィルムをラミネートする工程と、
前記フォトソルダーレジスト層の表面層を熱架橋する工程と、
前記フォトソルダーレジスト層を除去する部位を除いてダイレクトイメージ露光装置を用いて露光する工程と、
前記絶縁樹脂保護用フィルムを剥離後に現像処理を行うことにより、開口部が形成されたフォトソルダーレジスト層を形成する工程と、
前記開口部が形成されたフォトソルダーレジスト層を加熱後、全面露光処理する工程とを備えていることを特徴とするフォトソルダーレジストの形成方法である。
【００１７】
また、請求項３に記載の発明は、前記フォトソルダーレジスト層の表面層を熱架橋する工程が、加熱したホットローラに通す工程であることを特徴とする請求項１に記載のフォトソルダーレジストの形成方法である。
【００１８】
また、請求項４に記載の発明は、前記フォトソルダーレジスト層の表面層を熱架橋する工程が、２．４５ＧＨｚのマイクロ波を照射する工程であることを特徴とする請求項２に記載のフォトソルダーレジストの形成方法である。
【００１９】
また、請求項５に記載の発明は、請求項１〜４のいずれかに記載のフォトソルダーレジストの形成方法を使用して作製した半導体パッケージ基板であって、
前記フォトソルダーレジスト層の表面に近い部位の熱架橋度が表面から離れた部位より高いことを特徴とする半導体パッケージ基板である。
【００２０】
また、請求項６に記載の発明は、請求項２または４に記載のフォトソルダーレジストの形成方法を使用して作製した半導体パッケージ基板であって、
前記フォトソルダーレジスト層の表面に近い部位の水分含有量が表面から離れた部位より多いことを特徴とする半導体パッケージ基板である。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によると、半導体パッケージ基板の表面を被覆するフォトソルダーレジスト層の半導体接続端子部が開口し、半導体接続端子が露出した開口部において、フォトソルダーレジスト層の底層側の開口寸法が、通常露光部と重複露光部との寸法差のないフォトソルダーレジスト層の開口部を形成することが可能となる。
【００２２】
その結果として、半導体チップと半導体パッケージ基板とを接続するはんだバンプ径が重複露光部で小さくならず、半導体パッケージ基板と半導体チップの実装歩留まりの向上や、実装後の接続信頼性の向上をもたらし、更なる微細化に伴ってフォトソルダーレジスト層の開口寸法が微細化しても実装歩留まりが低下する事無く、また接続信頼性の低下を
抑制できるフォトソルダーレジスト層の開口部を形成できる。
【００２３】
また、本発明は半導体パッケージ基板のフォトソルダーレジストだけに限定したものではなく、絶縁樹脂を何層も重ねて製造する多層半導体パッケージ基板の絶縁樹脂材料に感光性絶縁樹脂を用いる場合にも適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の半導体パッケージ基板の最外配線層の一例を、模式的な鳥瞰図で示す概略説明図である。
【図２】本発明の半導体パッケージ基板のフォトソルダーレジスト層の露光工程前の断面の一例を示す概略説明図である。
【図３】本発明の半導体パッケージ基板のフォトソルダーレジスト層の露光工程における露光エリアの状況の一例を断面で示した概略説明図である。
【図４】本発明の半導体パッケージ基板のフォトソルダーレジスト層の現像工程後の断面の一例を示す概略説明図である。
【図５】従来の半導体実装基板の半導体パッケージ基板と半導体チップの接続部の断面の一例を示す概略説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
本発明は、フォトソルダーレジストのダイレクトイメージ露光方式によって半導体パッケージ基板のフォトソルダーレジストの重複露光部の底層側の開口寸法が、通常露光部と比較して小さくならないようにするものである。
【００２６】
そのことを実現する方法として、未架橋のフォトソルダーレジスト層の表面層側を優先的に熱架橋させることで、フォトソルダーレジスト層の表面に近い部位の熱架橋度が、表面から離れた部位の熱架橋度より高くすることで、その熱架橋部分に光を吸収させ、底層部へ光を透過しづらくして、重複露光部での過剰な積算露光量を抑えることで、光架橋が進まないようにして、底層部の開口寸法の縮小を防ぐことが可能となることに基づいている。
本発明の実施の形態の具体的な内容を実施例で詳細に説明する。
【実施例】
【００２７】
＜実施例１＞
フォトソルダーレジスト層の形成例を説明する。図１には、銅パッド１７や導体配線１１が露出している製造途中（最上層のフォトソルダーレジスト層が形成されパターニングされていない段階）の多層配線を有する半導体パッケージ基板１０の鳥瞰断面図を図示した。この半導体パッケージ基板１０の上に、ロールコーターもしくはスクリーン印刷により液状のフォトソルダーレジストを塗工、溶剤乾燥後、純水をスプレーし、ブロアーでフォトソルダーレジスト層表面に付着する水滴を水切りし、未架橋のフォトソルダーレジスト層１３を形成した。これは、未架橋のフォトソルダーレジスト層１３の表面に近い部位で含有する水分濃度を高めるためである。次いで図２に示すように、未架橋のフォトソルダーレジスト層１３上に絶縁樹脂保護用フィルム１４を、ロールラミネーター等を用いて貼付した。
【００２８】
次いで、マイクロ波が漏れないように電磁波シールドされたコンベア搬送装置内でマイクロ波（２．４５０ＭＨｚ）を半導体パッケージ基板１０に照射することで、フォトソルダーレジスト層１３の最表面を熱架橋させた。これは、表面層に含有させた水分を誘電加熱するための手段であるが、電気的な絶縁体であるフォトソルダーレジスト層１３の最表面を選択的に加熱できる方法であればどのような手段であっても良い。マイクロ波の周波数が高いほど、フォトソルダーレジスト層１３の表面から浅い部位が加熱されることにな
るが、２．４５０ＭＨｚのマイクロ波に限定する理由は無い。
【００２９】
次いで、図３に示すように、半導体チップの端子と接続できる電極の位置を除いた所望の露光パターンを、ダイレクトイメージ露光機により、露光エリアを直描露光することにより、フォトソルダーレジスト層１３の露光エリアを光架橋させた後、絶縁樹脂保護用フィルム１４を剥離して現像を行い、図４に示すように、フォトソルダーレジスト開口部５１を形成した。現像に使用する現像液には通常１ｗｔ％のＮａ２ＣＯ３水溶液を用いた。
【００３０】
なお、未架橋のフォトソルダーレジスト層１３を構成する樹脂には、光架橋性または熱架橋性を有した樹脂またはその両者を含有する材料を使用することができる。本実施例では、その両者を含有する混合樹脂を用いた。光架橋性樹脂としてはアクリル樹脂を用いることができ、熱架橋性樹脂としてはエポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、フェノール樹脂、ポリエステル樹脂等を用いることができる。また両方の特性を有効にさせるために例えば、熱架橋樹脂の熱架橋機能を有する官能基をアクリル酸や、メタクリル酸などと反応させてアクリレート化する。即ち、半導体パッケージ基板１０を被覆するフォトソルダーレジストとしては、エポキシ樹脂もしくはポリイミド樹脂のアクリル化したものが好ましい。本実施例では、アクリル化したエポキシ樹脂を用いた。
【００３１】
また、液状フォトソルダーレジストはプリベークしても表面にタック性があるため、通常、図２に示すように絶縁樹脂保護用フィルム１４を未架橋のフォトソルダーレジスト層１３の表面にラミネートした。絶縁樹脂保護用フィルム１４は光透過性に優れたものであれば良く、使用可能なフィルムの材料としては例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリブテン等のポリオレフィン、エチレン−ビニルアルコール共重合体、ポリスチレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリエステル、ポリブチレンテレフタレート、ポリイミド等の樹脂からなるもの等が挙げられる。特に、透明性の高いフィルムである汎用のポリエチレンテレフタレート、ポリエチレン、ポリエチレンテレフタレート等が好ましい。絶縁樹脂保護用フィルム１４の厚さは、光透過性の観点から好ましくは２〜５０μｍの範囲がよく、更に好ましくは４〜２０μｍの範囲がよい。本実施例では、１０μｍの厚さのポリエチレンテレフタレートフィルムを使用した。
【００３２】
次いで、図４に示したように光架橋まで完了したフォトソルダーレジスト層１３を完全架橋させるために、クリーンオーブンでの８０℃、３０分間の加熱後、更に露光エリアを光架橋させたのと同じ条件で全面露光処理を実施した。次いで、フォトソルダーレジスト開口部５１に、印刷によってはんだインキを印刷し、リフローを実施することにより、図１に示したようなはんだバンプ１２を形成した。このようにして作製した半導体パッケージ基板１０においては、通常露光した領域と多重露光した領域のフォトソルダーレジスト開口部５１の底層側の開口寸法に差が生じず、重露光した領域のフォトソルダーレジスト開口部５１の底層側が閉鎖することは無かった。
【００３３】
なお、半導体パッケージ基板１０の外層に未架橋のフォトソルダーレジスト層１３を形成する方法としては、液状フォトソルダーレジストの場合、スクリーン印刷法、スプレイコート法、ロールコート法等により塗布することができる。半導体パッケージ基板１０においては、基板の両面に同時塗布可能なロールコート法が好ましい。また、ドライフィルム状のフォトソルダーレジストをラミネート法により貼り合わせても良い。この場合、真空ロールラミネート法、真空プレス法等での形成方法が可能である。
【００３４】
液状フォトソルダーレジストインク塗布後の溶剤乾燥は、５０から１００℃の温度域で行われ、インクの仕様により適宜乾燥温度と時間を設定する。
【００３５】
＜実施例２＞
実施例１と異なるフォトソルダーレジスト層の形成例を説明する。図１に示した、銅パッド１７や導体配線１１が露出している製造途中の半導体パッケージ基板の上に、ロールコーターもしくはスクリーン印刷により液状フォトソルダーレジストを塗工し、乾燥することで、図２に示すように、未架橋のフォトソルダーレジスト層１３を形成した。次いで、未架橋のフォトソルダーレジスト層１３上に絶縁樹脂保護用フィルム１４を、ロールラミネーター等を用いて貼付した。また、フォトソルダーレジスト層１３がドライフィルムタイプの場合は真空ラミネータ等により、フォトソルダーレジスト層１３と絶縁樹脂保護用フィルム１４を同時にラミネートしても問題ない。
【００３６】
次いで、このようにして作製した基板と厚さが同じギャップ（間隔）を開けた上下のシリコーンゴム製のホットローラを１００℃に加熱し、０．０５ＭＰａで加圧プレスすることにより、半導体パッケージ基板の表面に塗工されたフォトソルダーレジスト層１３に短時間で直接熱伝導することで、フォトソルダーレジスト層１３の最表面を熱架橋させた。図３に示すように、半導体チップの端子と接続できる位置を除いて露光する所望の露光パターンを、ダイレクトイメージ露光機により直描露光することにより、フォトソルダーレジスト層１３を光架橋させ、絶縁樹脂保護用フィルム１４を剥離して現像を行い、図４に示すように、フォトソルダーレジスト開口部５１を形成した。現像に使用する現像液には通常１ｗｔ％のＮａ２ＣＯ３水溶液を用いた。
【００３７】
次いで、図４に示したように光架橋まで完了したフォトソルダーレジスト層１３を完全架橋させるために、加熱後、更に全面露光処理を実施した。次いで、フォトソルダーレジスト開口部５１に、印刷によってはんだインキを印刷し、リフローを実施することにより、図１に示すはんだバンプ１２を形成した。このようにして作製した半導体パッケージ基板１０においては、通常露光した領域と重複露光した領域のフォトソルダーレジスト開口部５１の底層側の開口寸法に差が生じず、重複露光した領域のフォトソルダーレジスト開口部５１の底層側に未露光のソルダーレジスト部が残存することは無かった。
【符号の説明】
【００３８】
１０・・・半導体パッケージ基板
１１・・・導体配線
１２・・・はんだバンプ
１３・・・フォトソルダーレジスト層
１４・・・絶縁樹脂保護用フィルム
１５・・・半導体チップ
１６・・・半導体チップのはんだバンプ
１７・・・銅パッド
１８・・・層間接続部
１９・・・露光エリア
２０・・・露光光
５１・・・フォトソルダーレジスト開口部
【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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