(57)【要約】【課題】突起状電極部の屈曲部に加わる応力を軽減し、導体層にクラックが発生することを防止できる半導体パッケージ基板を提供すること。【解決手段】半導体パッケージ基板１０は、絶縁性樹脂層２と、絶縁性樹脂層２の第１の面２ａ上に形成され、絶縁性樹脂層２の第１の面２ａとは反対の第２の面２ｂから露出して外部端子と接合するための突起状電極部５を有する回路導体層４とを備え、突起状電極部５の内部が、絶縁性樹脂層２を構成する樹脂組成物と同一の樹脂組成物、もしくは、絶縁性樹脂層２を構成する樹脂組成物の物性値（線膨張係数）の±５０％以内の物性値を有する樹脂組成物で充填されている。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶縁性樹脂層と、
前記絶縁性樹脂層の第１の面上に形成され、前記絶縁性樹脂層の該第１の面とは反対の第２の面から露出して外部端子と接合するための突起状電極部を有する回路導体層と
を備えた半導体パッケージ基板であって、
前記突起状電極部の内部が、前記絶縁性樹脂層を構成する樹脂組成物と同一の樹脂組成物、もしくは、前記絶縁性樹脂層を構成する樹脂組成物と近い物性を有する樹脂組成物で充填されていることを特徴とする半導体パッケージ基板。
【請求項２】
前記突起状電極部の内部から前記第１の面側に突出するように、前記絶縁性樹脂層を構成する樹脂組成物と同一の樹脂組成物、もしくは、前記絶縁性樹脂層を構成する樹脂組成物と近い物性を有する樹脂組成物からなる柱状部を設けたことを特徴とする請求項１に記載の半導体パッケージ基板。
【請求項３】
前記柱状部の絶縁樹脂層の第１の面と平行な断面積は、前記突起状電極部の内部に充填された樹脂層の断面積よりも大きいことを特徴とする請求項２に記載の半導体パッケージ基板。
【請求項４】
前記回路導体層上、及び／又は、前記回路導体層の存在しない前記絶縁性樹脂層の前記第１の面上に、前記絶縁性樹脂層を構成する樹脂組成物と同一の樹脂組成物、もしくは、前記絶縁性樹脂層を構成する樹脂組成物と近い物性を有する樹脂組成物からなる柱状部を設けたことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の半導体パッケージ基板。
【請求項５】
前記絶縁性樹脂層を構成する樹脂組成物と近い物性を有する樹脂組成物の線膨張係数は、前記絶縁性樹脂層を構成する樹脂組成物の線膨張係数の±５０％以内であることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の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、突起状電極部を有する半導体パッケージ基板に関し、特に、突起状電極部に加わる応力を軽減できる半導体パッケージ基板に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、集積回路等の半導体素子の実装技術として、ダイシング前のウエハ状態のまま再配線、電極形成、樹脂封止などの実装を行うＷＬ−ＣＳＰ（Ｗａｆｅｒ  Ｌｅｖｅｌ  Ｃｈｉｐ  Ｓｉｚｅ  Ｐａｃｋａｇｅ）の実用化が進んでいる。ＷＬ−ＣＳＰは、ベアチップとほぼ同サイズで配線長が短いことから、小型・薄型・高速という特徴を有しており、例えば携帯電話向けのＣＳＰとして採用されている。
【０００３】
ＷＬ−ＣＳＰとしては、テープ基板を半導体パッケージ基板（再配線、あるいはＩｎｔｅｒｐｏｓｅｒともいう）として用い、半導体ウエハ側の外部接続端子と、半導体パッケージ基板に形成された電極とを接続するフリップチップ接続方式のＣＳＰが知られている。このＣＳＰにおいては、半導体ウエハは半導体パッケージ基板上に接着固定された後に、パッケージ基板とともにチップ単位にダイシングされ、半導体パッケージ基板の接合電極に設けられた半田ボールを介して、実装基板であるマザーボードに接続され、実装される。
【０００４】
しかしながら、このような半導体パッケージ基板を用いた場合、半導体チップと実装基板の線膨張率の差が大きいことから、半田接合部に熱応力が加わり、半田クラックや断線不良が発生しやすいという問題があった。
【０００５】
上記問題の対策として、半導体パッケージ基板の実装基板との接続電極を、突起状電極とすることによって、半田接合部に生じる応力を緩和することが行われている。突起状電極としては、例えば１００μｍ程度の高さを有するＣｕ等の金属ポストで構成されたものや、表面の金属メッキ層内部に樹脂が充填されたものが提案されている（特許文献１及び２）。これら突起状電極においては、熱応力が加わった際に突起部が撓むことにより、半田接合部に加わる応力を軽減することができる。
近時では、製造コスト及び熱応力に対する耐久性の面から、金属ポストよりも内部に樹脂が充填された構成が種々提案されている。
【０００６】
図９を参照して、内部に樹脂が充填された突起状電極部を有する従来の半導体パッケージ基板９０の製造方法を説明する。
図９（ａ）に示すように、キャリア材料としてのＣｕ箔１上に、絶縁性樹脂層２を形成し、次いで、図９（ｂ）に示すように、レーザー加工技術を用いて、絶縁性樹脂層２に孔３を形成する。
【０００７】
次に、図９（ｃ）に示すように、無電解めっき法により、絶縁性樹脂層２表面と孔３内に導体層４を形成した後、図９（ｄ）に示すように、導体層４をパターニングする。これにより、絶縁性樹脂層２の第１の面２ａとは反対の第２の面２ｂから露出した突起状電極部５を有する回路導体層４が形成される。次いで、回路導体層４上に、半導体ウエハ側のスタッドバンプと接合するためのバンプ７を形成する。
【０００８】
次に、図９（ｅ）に示すように、有機系樹脂接着剤を用いて、孔３内への樹脂接着剤の充填と、半導体ウエハを接着するための接着剤層８の形成を連続して行う。これにより、突起状電極部５内に、樹脂接着剤（絶縁性樹脂）が充填される。
以上の工程により、内部に樹脂接着剤が充填された突起状電極部を有する従来の半導体パッケージ基板９０が完成する。
【０００９】
その後、図９（ｅ）に示すように、半導体パッケージ基板９０のバンプ７と、半導体ウエハＷに形成されたスタッドバンプ１１とが接合（フリップチップ接合）するように、半導体ウエハＷを半導体パッケージ基板９０の接着剤層８に加熱押圧し、接着固定する。
【００１０】
さらに、図１０に示すように、キャリア材料であるＣｕ箔１を剥離した後、半導体パッケージ基板とともに半導体ウエハをチップ単位にダイシングし、突起状電極部５の露出面に形成された半田ボール２０を介してマザーボード等の実装基板３０に接続される。
【特許文献１】特許第３４４５４４１号公報
【特許文献２】特許第３６５１５９７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、上記構成の半導体パッケージにおいては、突起状電極部の内部に充填された接着剤樹脂と突起状電極部の周辺の絶縁性樹脂層２が、温度環境の変化によって伸び縮みすることから、図１０に示す突起状電極部の屈曲部Ｃに応力が集中し、導体層にクラックが発生するという問題がある。特に近年では、導体層の配線パターンの微細化に伴って、導体層の厚さも薄くなってきていることから、このような問題が深刻化している。
【００１２】
そこで、本発明の目的は、突起状電極部の屈曲部に加わる応力を軽減し、導体層にクラックが発生することを防止できる半導体パッケージ基板を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記の課題を解決するための本発明の第１の態様は、絶縁性樹脂層と、前記絶縁性樹脂層の第１の面上に形成され、前記絶縁性樹脂層の該第１の面とは反対の第２の面から露出して外部端子と接合するための突起状電極部を有する回路導体層とを備えた半導体パッケージ基板であって、前記突起状電極部の内部が、前記絶縁性樹脂層を構成する樹脂組成物と同一の樹脂組成物、もしくは、前記絶縁性樹脂層を構成する樹脂組成物と近い物性を有する樹脂組成物で充填されていることを特徴とする半導体パッケージ基板である。
【００１４】
本発明の第２の態様は、第１の態様に係る半導体パッケージ基板において、前記突起状電極部の内部から前記第１の面側に突出するように、前記絶縁性樹脂層を構成する樹脂組成物と同一の樹脂組成物、もしくは、前記絶縁性樹脂層を構成する樹脂組成物と近い物性を有する樹脂組成物からなる柱状部を設けたことを特徴とする。
【００１５】
本発明の第３の態様は、前記第２の態様に係る半導体パッケージ基板において、前記柱状部の絶縁樹脂層の第１の面と平行な断面積は、前記突起状電極部の内部に充填された樹脂層の断面積よりも大きいことを特徴とする。
【００１６】
本発明の第４の態様は、前記第１から第３のいずれかの態様に係る半導体パッケージ基板において、前記回路導体層上、及び／又は、前記回路導体層の存在しない前記絶縁性樹脂層の前記第１の面上に、前記絶縁性樹脂層を構成する樹脂組成物と同一の樹脂組成物、もしくは、前記絶縁性樹脂層を構成する樹脂組成物と近い物性を有する樹脂組成物からなる柱状部を設けたことを特徴とする。
【００１７】
本発明の第５の態様は、前記第１から第４のいずれかの態様に係る半導体パッケージ基板において、前記絶縁性樹脂層を構成する樹脂組成物と近い物性を有する樹脂組成物の線膨張係数は、前記絶縁性樹脂層を構成する樹脂組成物の線膨張係数の±５０％以内であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、突起状電極部の内部が、突起状電極部の露出面以外を覆うように形成された絶縁性樹脂層と同一の樹脂組成物、もしくは物性の近い樹脂組成物で充填されているので、両者の熱膨張差に起因する突起状電極部の屈曲部にかかる応力を減少させることができ、回路導体層にクラックが発生することを防止できる。このため、半導体パッケージ基板の実装信頼性を向上させることが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
（第１の実施の形態）
以下に本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
図１及び図２は、本発明の第１の実施形態に係る半導体パッケージ基板の製造工程を示す断面図である。
【００２０】
まず、図１（ａ）に示すように、キャリア材料としてのＣｕ箔１上に、絶縁性樹脂層２を形成する。絶縁性樹脂層２を構成する樹脂組成物としては、エポキシ系樹脂、フェノール系樹脂、アクリル系樹脂、ウレタン系樹脂、ＡＢＳ系樹脂、ポリイミド系樹脂、アラミド系樹脂、ＬＣＰ系樹脂から選択される少なくとも一種からなる樹脂またはそれらの混合物を用いることができる。
【００２１】
次に、図１（ｂ）に示すように、レーザー加工技術を用いて、絶縁性樹脂層２の突起状電極部となる部分の樹脂を除去して孔３を形成する。
【００２２】
次に、図１（ｃ）に示すように、絶縁性樹脂層２表面と孔３内に、無電解めっき法によりＣｕを主体とする金属導体層を形成し、パターニングする。これにより、絶縁性樹脂層２の第２の面２ｂから露出した突起状電極部５を有する回路導体層４が形成される。次いで、回路導体層４上に、半導体ウエハ側のスタッドバンプと接合するための例えばＳｎ系金属からなるバンプ７を形成する。
【００２３】
次に、図２（ａ）に示すように、絶縁性樹脂層２を構成する樹脂組成物と同一の樹脂組成物からなる樹脂６を真空下で印刷することにより、突起状電極部５内部に、絶縁性樹脂層２を構成する樹脂組成物と同一の樹脂組成物からなる樹脂を充填して充填樹脂層６ａを形成するとともに、突起状電極部５の内部から絶縁性樹脂層２の第１の面２ａ側に突出する柱状部６ｂとを形成する。
【００２４】
次に、図２（ｂ）に示すように、絶縁性の接着剤シート８をラミネートする。接着剤としては、例えば、エポキシ系樹脂接着剤、アクリル系樹脂接着剤、及びこれらの混合物など、公知の有機系樹脂接着剤を用いることができる。
以上の工程により、本実施形態の半導体パッケージ基板１０を得ることができる。
【００２５】
その後、図３に示すように、半導体パッケージ基板１０のバンプ７と、半導体ウエハＷに形成された例えばＡｕからなるスタッドバンプ１１とが接合（フリップチップ接合）するように、半導体ウエハＷを半導体パッケージ基板の接着剤層８に加熱押圧し、接着固定する。
【００２６】
さらに、図４に示すように、キャリア材料であるＣｕ箔１を剥離した後、半導体パッケージ基板とともに半導体ウエハをチップ単位にダイシングし、突起状電極部５の露出面に形成された半田ボール２０を介してマザーボード等の実装基板３０に接続される。
【００２７】
以上のように形成された本実施形態の半導体パッケージ基板１０は、図４に示すように、突起状電極部５の内部が、突起状電極部の露出面以外を覆うように形成された絶縁性樹脂層２と同一の樹脂材料で充填されているので、両者の熱膨張差に起因する突起状電極部５の屈曲部にかかる応力を減少させることができ、回路導体層４にクラックが発生することを防止できる。このため、半導体パッケージ基板の実装信頼性を向上させることができる。
【００２８】
また、本実施形態の半導体パッケージ１０は、突起状電極部５内の充填樹脂層６ａから絶縁性樹脂層２の第１の面２ａ側に突出するように、充填樹脂層６ａと同一の樹脂組成物からなる柱状部６ｂを有している。この柱状部６ｂは、半導体ウエハＷと回路導体層４との間の距離、すなわち絶縁距離を確保するスペーサーとしての機能を有するので、両者間の絶縁を確実に保つことができる。柱状部６ｂの形状は、円柱や角柱だけでなく、錐状であってもよい。また、柱状部６ｂの高さを調整することで、接着剤層（絶縁層）８の厚さを任意にコントロールすることができ、絶縁距離を任意に設定することができる。
【００２９】
なお、本実施形態では、充填樹脂層６ａ及び柱状部６ｂを、絶縁性樹脂層２を構成する樹脂組成物と同一の樹脂組成物を用いて形成したが、絶縁性樹脂層２を構成する樹脂組成物と近い物性を有する樹脂組成物で形成してもよい。具体的には、充填樹脂層６ａ及び柱状部６ｂを、絶縁性樹脂層２を構成する樹脂組成物の線膨張係数の±５０％以内にある線膨張係数を有する樹脂組成物を用いて形成すればよい。このように、突起状電極部の側面を覆うように形成された絶縁性樹脂層２と物性の近い樹脂組成物を用いることで、同一の樹脂組成物を用いた場合と同様に、突起状電極部５の屈曲部にかかる応力を減少させることができ、回路導体層４にクラックが発生することを防止できる。
【００３０】
（第２の実施形態）
図５に、本発明の他の実施形態にかかる半導体パッケージ基板５０の断面図を示す。上記第１の実施形態の半導体パッケージ基板１０は、充填樹脂層６ａの断面積と同じ断面積を有する柱状部６ｂを有するのに対し、本実施形態の半導体パッケージ基板５０は、図５に示すように、充填樹脂層６ａの断面積よりも大きい柱状部６ｃを有する。このような構成によれば、より確実に、半導体ウエハと回路導体層４との間の絶縁を保つことができる。また、図６に突起状電極部５及び柱状部６ｃが円柱形状である場合を例示するが、充填樹脂層６ａの半径Ｒａと柱状部６ｃの半径Ｒｃとの差Ｄが、回路導体層４の厚さの２倍以上となるように、柱状部６ｃの断面積を大きくすることが好ましい。これにより、回路導電層４の屈曲部において、めっき時の電流密度の違いにより生じる、回路導電層４の厚さの不均一部分が柱状部により覆われるため、突起状電極部５の屈曲部にかかる応力を減少させることができるとともに、スペーサーとしての機能を十分に発揮することができる。
【００３１】
（第３の実施形態）
図７に、本発明のさらに他の実施形態にかかる半導体パッケージ基板６０の断面図を示す。本実施形態の半導体パッケージ基板６０は、実施形態１の半導体パッケージ基板１０の構成に加えて、さらに回路導体層４上の任意の位置に、スペーサー機能を有する柱状部９を有する。柱状部６ｃの形状は、円柱や角柱だけでなく、錐状であってもよい。柱状部９は、絶縁性樹脂層２を構成する樹脂組成物と同一の樹脂組成物、もしくは、絶縁性樹脂層２を構成する樹脂組成物の線膨張係数±５０％以内の線膨張係数を有する樹脂組成物を用いて形成される。このような柱状部９は、印刷技術を用いて、柱状部６ｂの形成と同時に形成することができる。
【００３２】
また、柱状部９は、回路導体層４上に限らず、図８に示すように、回路導体層２の存在しない絶縁性樹脂層２の第１の面２ａ上の任意の位置に設けてもよい。また、図５で示した半導体パッケージ基板５０に適用してもよい。
【００３３】
このような柱状部９を設けることは、突起状電極部５の数が少ない場合や、突起状電極部５の配置に疎密がある場合に特に有効である。例えば、回路導体層４上、及び／又は、絶縁性樹脂層２の第１の面２ａ上に、直径０．２ｍｍの円柱形状の柱状部９を、０．８ｍｍピッチの格子状に配置することで、接着剤層８の厚さが安定し、半導体ウエハと回路導体層４との絶縁距離を全領域にわたって確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明の実施形態に係る半導体パッケージ基板の製造工程（その１）を示す断面図である。
【図２】本発明の実施形態に係る半導体パッケージ基板の製造工程（その２）を示す断面図である。
【図３】本発明の実施形態に係る半導体パッケージ基板に、半導体ウエハが接着される状態を示す断面図である。
【図４】本発明の実施形態に係る半導体パッケージ基板が、実装基板に実装された状態を示す断面図である。
【図５】本発明の他の実施形態に係る半導体パッケージ基板を示す断面図である。
【図６】図５に示す充填樹脂層及び柱状部の断面を示す拡大図である。
【図７】本発明のさらに他の実施形態に係る半導体パッケージ基板を示す断面図である。
【図８】図７に示す半導体パッケージ基板の変形例を示す断面図である。
【図９】従来の半導体パッケージ基板の製造工程を示す断面図である。
【図１０】従来の半導体パッケージ基板が、実装基板に実装された状態を示す断面図である。
【符号の説明】
【００３５】
１：キャリア材料（Ｃｕ箔）
２：絶縁性樹脂層
２ａ：第１の面
２ｂ：第２の面
３：孔
４：回路導体層
５：突起状電極部
６ａ：充填樹脂層
６ｂ：柱状部
７：バンプ
８：接着剤層
１０：半導体パッケージ基板
１１：スタッドバンプ
２０：半田ボール
３０：マザーボード（実装基板）
【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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