(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
銅メッキされたスルーホールを有する回路基板において、
１）  ソルダーレジストパターンの形成工程
２）  ソルダーレジストの表面粗化工程
３）  基板の全面に無電解銅メッキ皮膜の形成を行う工程
４）  半導体素子搭載面にはメッキレジストを形成せず、半田ボール搭載面に形成するメッキレジストのパターンが、半田ボール搭載面の半田パッド部の面に部分的に覆い被さるように被覆するように半田パッド部が開口したメッキレジストを形成する工程
５）  半導体素子搭載面の無電解銅および半田ボール搭載面のメッキレジストに覆われた以外の部分の無電解銅のエッチング工程
６）  半田ボール搭載面の無電解銅を部分電解メッキ用の導通体として使用する部分電解メッキ工程
７）  半田ボール搭載面のメッキレジストの剥離工程
８）  半田ボール搭載面の無電解銅のエッチング工程
を行うことを特徴とする部分電解メッキ処理されたパッドを有する半導体パッケージ用基板の製造法
【請求項２】
ソルダーレジストの表面粗化工程を、過マンガン酸カリウム、クロム酸カリウムの内、少なくとも1つを含有する溶液で処理する事を特徴とする請求項１に記載の部分電解メッキ処理されたパッドを有する半導体パッケージ用基板の製造法
【請求項３】
メッキレジストのパターンが、半田パッド部の面積の０．２〜２０％覆い被さることを特徴とする請求項１に記載の部分電解メッキ処理されたパッドを有する半導体パッケージ用基板の製造法
【請求項４】
部分電解メッキが、ニッケル、パラジウム、金、銀から選ばれる少なくとも1つである事を特徴とする請求項１に記載の部分電解メッキ処理されたパッドを有する半導体パッケージ用基板の製造法
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
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プリント基板に係る。更には、半導体を搭載する半導体パッケージ用基板に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般には、基板に回路パターンを形成後、ソルダーレジストパターン形成を行って後、部分電解メッキ用導通線で半導体素子搭載面（以下、部品面と略記する）、半田ボール搭載面（以下、半田面と略記する）に部分電解メッキを施して、電解メッキ処理されたパッドを有する半導体パッケージ用基板を製造している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
基板の軽薄短小化の要請に対して、細線化、多層化、高密度化で対応してきてはいるが、この方法では、部分電解メッキ用導通線の引き廻しのスペースを確保することは非常に厳しくなっている。その対応策として、導通線が不要な無電解メッキが試みられてきているが、製品の品質的にも、製造コスト的にも問題が多いのが現状である。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
ＢＧＡ基板製造において、部分電解メッキ用のリード線を有しない独立銅回路パターンを形成し、ソルダーレジストパターンの形成後、ソルダーレジスト表面を粗化した基板の全面に無電解銅を析出させ、半田面にはメッキレジストパターンで被覆して、部品面及び半田面の露出している無電解銅をエッチングにより溶解除去する。部品面のパッド・銅メッキされたスルーホール・半田面のボールパッド・半田面の無電解銅を導通体として使用して、露出している銅パッドに電解メッキを析出させる。半田面のメッキレジストを剥離して後、半田面の無電解銅をエッチング溶解して、部品面、半田面のパッドに電解メッキ処理されたパッドを有する半導体パッケージ用基板を形成する。従来の方法では、部分電解メッキ用導通線は、回路パターン形成時に同時に形成していたが、本発明の方法では、回路パターン形成時には、部分電解メッキ用導通線を形成する必要がなく、無電解銅メッキを仮設の電解メッキ用導通体として使用し、部分電解メッキ皮膜を形成して後、エッチング除去することにより、部分電解メッキ用導通線のスペースを有しない半導体パッケージ用基板を形成する方法である。その結果、部分電解メッキ用導通線をなくすことにより、そのスペースを高密度化に使用することができ、軽薄短小化にも対応できる。
【０００５】
本発明は、部分電解メッキ用導通線のスペースを有しないで、部品面、半田面に電解メッキ皮膜を形成した半導体パッケージ用基板及びその製造法である。
本発明は、銅メッキされたスルーホールを有する回路基板において、
１）ソルダーレジストパターンの形成工程
２）ソルダーレジストの表面粗化工程
３）無電解銅メッキの工程
４）半田面の半田パッド部が開口したメッキレジストパターンを形成する工程
５）部品面の無電解銅のエッチング工程
６）部分電解メッキ工程
７）半田面のメッキレジストの剥離工程
８）半田面の無電解銅のエッチング工程
を行うことによる、部分電解メッキ処理されたパッドを有する半導体パッケージ用基板及びその製造法である。
本発明は、無電解銅メッキを、部分電解メッキ用導通体として使用して後、エッチング除去することを特徴とする請求項１の部分電解メッキ処理されたパッドを有する半導体パッケージ用基板の製造法である。
本発明は、メッキレジストのパターンが、半田パッド部の面に覆い被さるように被覆させる方法で、部分電解メッキ皮膜を形成したパッドを有する半導体パッケージ用基板の製造法である。
本発明は、メッキレジストのパターンが半田パッド部の面積の０．２〜２０％覆い被さるようにすることにより、部分電解メッキ皮膜を形成したパッドを有する半導体パッケージ用基板の製造法である。
【０００６】
【発明の実施の形態】
本発明の実施形態について以下に詳述する。
本発明に使用するプリント回路基板は、市販の銅箔５〜７０μｍと絶縁基材として、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、ビスマレインイミドトリアジン（ＢＴ）樹脂、ＰＰＥ樹脂を、或いは、該樹脂をガラス繊維、ガラス布或いは紙に含浸させたプリプレーグを重ね合せて銅箔両面基板あるいは多層基板を作成した。その基板の厚さは、０．０５〜２．４ｍｍの基板である。
【０００７】
次に、銅箔面にドリルあるいはレーザーにより穴を形成し、メッキにより導通を確保して後、印刷法あるいはフォトレジストシート法を使用して銅をエッチングにより回路パターンを形成した。
本発明に使用するＢＧＡ基板、ＣＳＰ基板は、“プリント回路技術便覧”（プリント回路学会編）を参考にして作成した。プリント回路基板の中でも、特に、半導体パッケージ用のＢＧＡ基板、ＣＳＰ基板において、本発明は優れた効果を発揮する。
以下、基板の半導体素子を搭載する面を部品面、半田ボールを搭載する面を半田面と言う。
【０００８】
本発明は、半導体パッケージ用の銅メッキされたスルーホールを有する回路基板において、以下の処理工程を順次行う。
【０００９】
１）ソルダーレジストパターンの形成工程
回路基板の部分電解メッキすべき個所以外の部分にソルダーレジストパターンを形成する。ソルダーレジストは、光硬化型のレジストが用いられる。例えば、太陽インキ製造（株）ＰＳＲ−４０００等が挙げられる。塗布の方法は、一般に用いられている塗布の方法、例えば、スクリーン印刷法、ロールコーター法、スプレーコーター法、カーテンコーター法、ディップコーター法等が用いられる。
２）ソルダーレジストの表面粗化工程
無電解メッキ前に、硬化したソルダーレジスト面を、過マンガン酸カリウムやクロム酸カリウムを含有する溶液でエッチング処理して粗化し、無電解メッキ銅の密着性を向上する。
【００１０】
以下に述べる無電解銅メッキ液，ソフトエッチング液，電解メッキ液については、一般に用いられている薬液が用いられる。
【００１１】
３）無電解銅メッキの工程
ソルダーレジストの全面は勿論の事、基板の全面に無電解銅メッキ皮膜の形成を行う。これにより、部分電解メッキの導通性を確保する。
液浴としては、ロッシェル塩浴、ＥＤＴＡ浴等が用いられる。銅の膜厚としては、０．２〜１．０μｍで、全面が金属銅皮膜で覆われている。
【００１２】
４）  半田面の半田パッド部が開口したメッキレジストパターンを形成する工程
半田面には、レジストインクを塗布して、あるいは、ドライフィルムを貼りつけて露光して、パターンを形成する。半田面のパッドは開口させて、電解メッキが析出する構造にする。半田パッド部の開口したメッキレジストパターンは、パッドの一部を覆う構造のパターン形成を行う。即ち、開口部におけるレジストインクあるいはドライフィルムあるいはドライフィルムのパターンの形状が、半田パッド部の面に部分的に覆い被さるような覆う構造にする。このような構造にする事により、エッチング後においても、半田パッドへの導通が確保され部分電解メッキ被膜が施される。そのメッキレジストのパターンが半田パッド部の面積の０．２〜２０％覆い被さる事により、効率的な部分電解メッキ被膜のパッドを有する半導体パッケージ用基板の製造法にする事が出来る。本発明に使用するメッキレジストとしては、例えば、旭化成（株）製のサンフォート等が用いられる。メッキレジストは、無電解メッキや電解メッキに対しても変形したり、溶解したり、剥離することのない安定なレジストを使用する。
【００１３】
５）無電解銅のエッチング工程
この工程は、部品面、半田面の無電解銅をエッチングにより除去する工程である。メッキレジスト以外の部分無電解銅を、エッチングにより溶解除去する。エッチング溶液は、硫酸−過酸化水素溶液、過硫酸塩水溶液等が用いられる。この方法で、回路パターン銅を粗化した状態にすることにより、電解メッキ皮膜の密着性を向上させる効果も有る。
【００１４】
６）部分電解メッキ工程
半田面の無電解銅を部分電解メッキ用の導通体として使用して、半田面のボールパッド・銅メッキされたスルーホール・部品面のパッド間の導通を介して電解メッキを行い、露出している銅パッド面に部分電解メッキ皮膜を析出させる。電解メッキとしては、例えば、ニッケルメッキとしては、ワット浴，スルファミン酸浴、パラジウムメッキとしては、例えば、日本高純度化学（株）パラブライト，エヌ・イー・ケムキャット（株）Ｐｄ−ＬＦ等、金メッキとしては、例えば、メルテックス（株）オウロベル、上村工業（株）オールナ、日本高純度化学（株）テンペレジストＥＸ等、銀メッキとしては、例えば、エヌ・イー・ケムキャット（株）Ｓ−９００，日本高純度化学（株）テンペレジストＡＧＲ等を使用する。
【００１５】
７）半田面のメッキレジストの剥離工程
続いて、半田面のメッキレジストを剥離して、無電解銅メッキされた基板面を露出させる。剥離の方法は、アルカリ溶液が使用される。
【００１６】
８）無電解銅のエッチング工程
５）の無電解銅のエッチング工程と同じ方法で、無電解銅をエッチング溶解除去する。部品面及び半田面のパッドの電解メッキ皮膜は、このエッチング工程では溶解の影響は受けない。
【００１７】
以上、１）から８）の工程を行うことにより、部品面、半田面に部分電解メッキ皮膜のパッドを有する半導体パッケージ用基板を製造することができる。この方法により部分電解メッキ用リード線のスペースを省くことができるので、従来の方法の製品より更に微細な独立銅回路パターンを有する半導体パッケージ用基板を製造することができ、その方法を確立した。
【００１８】
【実施例】
以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。使用したＢＧＡ基板は、“プリント回路技術便覧”（プリント回路学会編）を参考にして、部分電解メッキ用リード線を有しない独立した銅回路パターンの基板を作成して使用した。
１）ソルダーレジストパターンの形成工程
本発明で使用したソルダーレジストは、太陽インキ製造（株）製のＰＳＲ−４０００である。ＢＧＡ基板の両面にソルダーレジストをスクリーン印刷法で塗布し、紫外線露光後、アルカリ現像し、パターンを形成した。
２）ソルダーレジストの表面粗化工程
アルカリ性過マンガン酸カリウム（過マンガン酸カリウム：２０ｇ／Ｌ，水酸化カリウム：２００ｇ／Ｌ）にてソルダーレジスト表面の粗化処理（７０℃＊１分）を行った。【図１】。
３）無電解銅メッキの工程
ロッシェル塩浴で全面に無電解銅皮膜を析出させる。銅の膜厚は、０．３μｍであった。外観検査で無電解銅メッキの膜の状態を観察したが、銅メタルが全面に均一に密着性良く析出していた【図２】。
４）半田面の半田パッド部を開口したメッキレジストを形成する工程
半田面に光硬化性ドライフイルムを貼りつけ、紫外線露光・現像を行って半田パッド部が開口したメッキレジストパターンを形成した【図３】。開口されたメッキレジストの構造は、凸部を４箇所有するものである。メッキレジストの円周線は銅パッドの円周に一致させ，凸部は円周内、即ち、銅パッドの円内に円中心に向かって伸び出している【図４】。本発明に使用したドライフイルムは、旭化成工業社製のサンフォートである。
５）無電解銅のエッチング工程
基板を硫酸−過酸化水素溶液に浸漬し、部品面の無電解銅と半田面のメッキレジスト開口部の無電解銅をエッチングにより除去する。そのエッチング条件は、３０℃×１分であった。回路パターンの銅表面は粗化された状態になっていた。半田面のメッキレジストは、変形したり、剥離したりは全く起っていなかった。半田面の無電解銅と部品面の銅パッドとの導電性を調べ、スルーホールを介して完全に導通していることを確認した【図５】。
６）部分電解メッキ工程
ワット浴（ＮｉＳＯ４−ＮｉＣｌ２−Ｈ３ＢＯ４溶液）に基板をセットして、半田面の無電解銅を電気メッキの陰極と接続し、電解ニッケルメッキ（１Ａ／ｄｍ２×２０分）を実施した。ニッケルのメッキ厚は、５μｍであった。続いて、日本高純度化学（株）のテンペレジストＥＸ浴に基板を移して、電解金メッキ（０．３Ａ／ｄｍ２×３分）を行い、ニッケル面上に金を析出させた。その金メッキ厚は、０．５μｍであった。パッド上以外には、ニッケル・金の金属の析出は認められなかった【図６】。
７）半田面のメッキレジストの除去工程
アルカリ溶液に基板を漬けて、半田面のドライフイルムを溶解除去し、無電解銅メッキされた基板面を露出させた。この操作により部品面の電解ニッケル・金メッキ面は全く変質していなかった【図７】。
８）半田面の無電解銅のエッチング工程
５）の部品面の無電解銅のエッチング工程と同じ方法で、硫酸−過酸化水素溶液を用いて、半田面のソルダーレジスト上の無電解銅をエッチング除去した。無電解銅が完全に溶解したソルダーレジスト面と半田を搭載するニッケル・金メッキされた銅パッド面が確認出来た【図８】。得られたパッドの銅凸部は円内に向かって０．２μｍ伸び出した構造で銅パッド部面積の５％となっていた。
以上の結果から、部品面、半田面にニッケル・金皮膜のパッドを有し、メッキ用リード線を有しない半導体パッケージ用基板の生成を確認した。
部品面のニッケル・金皮膜のパッドに、金ワイヤボンディングをし、ワイヤボンディングのプル（Ｐｕｌｌ）強度を調べた。叉、半田面のニッケル・金皮膜のパッドに、半田ボールを搭載して、半田ボールのシアー（Ｓｈｅａｒ）強度について試験した。その結果、ワイヤボンディングのプル強度も、半田ボールのシアー強度も非常に優れていた。
0004155434.tif 000002
【比較例】
実施例で使用した基板について、６）の電解ニッケル・金皮膜をつけない（銅素地のまま）パッドで金ワイヤボンディングを行ったが接続できなかった。また、ハンダボールシアー強度は電解ニッケル・金に比べて劣っていた。無電解ニッケル・金皮膜をつけたパッドでは、ハンダボールシアー強度，金ワイヤボンディングプル強度共に電解ニッケル・金に比べて劣っていた。
【００１９】
【発明の効果】
部品面及び半田面に、部分電解メッキ皮膜のパッドを有する半導体パッケージ用基板は、部品面での半導体との金ワイヤボンディング密着性、及び、半田面での半田ボールの密着性及び濡れ性において共に非常に優れた効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】両面にソルダーレジストパターンを形成した基板
【図２】全面に無電解銅皮膜を析出させた基板
【図３】半田面にドライフイルムを貼りつけ、紫外線露光・現像を行って半田パッド部を開口したメッキレジストパターンを形成した基板
【図４】メッキレジストパターン開口部の構造
【図５】無電解銅をエッチング溶解した基板
【図６】部分電解ニッケル・金メッキされた基板
【図７】半田面のメッキレジストが除去された基板
【図８】半田面の無電解銅をエッチング溶解した基板
【図９】無電解銅をエッチング溶解した開口部の構造
【符号の説明】
１：絶縁層
２：銅パターン
３：銅メッキされたスルーホール
４：ソルダーレジスト
５：無電解銅メッキ面
６：半田面に形成されたメッキレジスト
７：メッキレジストの円周線
８：メッキレジストの円周線の位置（直径）
９：溶解された無電解銅メッキ面
１０電解ニッケル・金メッキ層
【図１】
0004155434.tif 000003
【図２】
0004155434.tif 000004
【図３】
0004155434.tif 000005
【図４】
0004155434.tif 000006
【図５】
0004155434.tif 000007
【図６】
0004155434.tif 000008
【図７】
0004155434.tif 000009
【図８】
0004155434.tif 000010
【図９】
0004155434.tif 000011