JP2012074660A - 半導体パッケージ基板およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】半導体パッケージ基板に対する半導体チップの実装時のアンダーフィルの流動性が向上し、アンダーフィルボイドが解消され、半導体チップと半導体パッケージ基板が良好に接続される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】未硬化ソルダーレジスト７ｅの表面に対向して配置したガラスマスク７ａの遮光部７ｃを、未硬化ソルダーレジスト７ｅのソルダーレジスト開口部７ｄに対応する箇所に配置し、遮光部７ｃよりも遮光度が低いグレートーンもしくはハーフトーン部７ｂを、未硬化ソルダーレジスト７ｅのソルダーレジスト開口部７ｄに対応する箇所の周縁であって、かつ、未硬化ソルダーレジスト７ｅの半田接続端子７ｆを被覆した部分に対応する箇所に配置し、ガラスマスク７ａを介して未硬化ソルダーレジスト７ｅの露光、現像を実施することにより、半導体パッケージ基板Ａを形成している。
【選択図】図６

Description

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 Cgip-Ball Grid Array）、ＣＳＰ基板（CSP： Chi 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。

半導体パッケージ基板の製造の際には、導体回路上を被覆する絶縁樹脂をロールコーター等により塗布し、露光、現像をすることで、絶縁樹脂膜を形成する。更に、露光、現像により設けた絶縁樹脂膜の開口部に半田を印刷等により形成することで半導体パッケージ基板となる。近年、高性能化、軽薄短小化の要求が進み、導体回路の細線化、半田接続端子（ランド、パッド等）の微細化に伴い、層間を電気的に接続するビアの小径化が進み、それらが多数存在する複雑な基板が形成されている。更に、ワイヤボンディング端子のないＦＣ−ＢＧＡやＣＳＰが開発され、高密度化に対応する為、急速に細線化、微細化が進んできている。

半導体パッケージ基板における実装工程は、半導体パッケージ基板上の絶縁樹脂層の開口部と半導体チップ側の電極パッドを半田により接続し、半導体パッケージ基板と半導体チップの間隙をアンダーフィルにより充填する。アンダーフィルは毛細管現象により半導体パッケージ基板と半導体チップの間隙を流動するので、高密度化が進んだ半導体パッケージ基板では、回路、端子の細線化、微細化に伴いアンダーフィルが流動する間隙が狭くなる。このため、半導体チップ実装エリアの絶縁樹脂表面を平坦にしなくてはならない。

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回路を被覆する絶縁樹脂層の形成方法において、第一の絶縁樹脂層と第二の絶縁樹脂層からなり前記第一の樹脂層の表面を平坦にし、第二の絶縁樹脂層を形成する対策が提案されている。

また、特許文献２では、半導体パッケージ基板上に形成された絶縁樹脂を未硬化のまま過熱プレスして、その表面を平坦化し、露光・現像により開口部を形成することで、平坦な絶縁樹脂表面を得る対策が提案されている。

特開２００４−１２８４０５号公報 特開２００１−２３７５４３号公報

上述した特許文献１に記載の発明では、第一の絶縁樹脂層を塗布、乾燥し、プレスにより平坦化した後に第二の絶縁樹脂層することで、平坦な樹脂表面を形成する。そして、第一、第二の絶縁樹脂層の形成後に露光、現像と硬化処理を実施する。

また、特許文献２に記載の発明では、半導体パッケージ基板上に絶縁樹脂を形成した後に、金属板もしくは金属ロールを用いて、絶縁樹脂を押圧して平坦にする。

特許文献１の第一の絶縁樹脂層や特許文献２の絶縁樹脂層に対して、絶縁樹脂が未硬化のまま平坦化処置を施すと、導体回路部を被覆した絶縁樹脂部と導体回路部以外を被覆した絶縁樹脂部の絶縁樹脂層とが異なる厚みとなる。そのため、完全硬化後の絶縁樹脂層の硬化収縮量に差が生じ、導体回路部を被覆した絶縁樹脂部の高さが、導体回路部以外を被覆した絶縁樹脂部の高さより高くなる。これにより、硬化樹脂層の表面に凸部が複数形成される。凸部間のピッチは、半導体パッケージ基板に形成された導体回路の多層化やファインピッチ化に伴い、狭いものとなる。このように狭いピッチの凸部が硬化樹脂層の表面に多数形成されると、半導体チップを半導体パッケージ基板に実装し、アンダーフィルを充填する際に、アンダーフィルの毛細管現象による流動を絶縁樹脂表面の凸部が阻害する問題がある。

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、その目的は、半導体パッケージ基板に対する半導体チップの実装時のアンダーフィルの流動性が向上し、アンダーフィルボイドが解消され、半導体チップと半導体パッケージ基板が良好に接続される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を目的とする。

前記課題を解決する為の手段として、請求項１に記載の発明は、基板上に形成された導体配線および複数の半田接続端子からなる導体回路を被覆し前記複数の半田接続端子を露出させる開口部が表面側から形成された絶縁樹脂層と、前記開口部に半田を充填して形成した半導体チップ実装用の複数の半田バンプとを有する半導体パッケージ基板において、前記絶縁樹脂層の前記半田接続端子を被覆した部分の表面高さが前記半田接続端子以外を被覆した部分の高さより０〜５μｍ低い位置にあることを特徴とする。

上記発明は、少なくとも半導体実装エリアに位置する前記半田接続端子を被覆した絶縁樹脂表面高さが前記半田接続端子以外を被覆した絶縁樹脂表面高さより０〜５μｍ低い位置であることを特徴とする半導体パッケージ基板である。絶縁樹脂とは半導体パッケージ基板上もしくは基板内に形成された導体回路を被覆する樹脂のことである。また、半導体実装エリアとは半導体パッケージ基板上に半導体チップを実装した際の半導体チップで覆われる領域のことである。
なお、前記各開口部は、前記半田接続端子側から前記絶縁樹脂層の表面側に向かうにつれて開口径が徐々に大きく広がる形状に形成されていてもよい。

また、請求項３に記載の発明は、基板上に形成された導体配線および複数の半田接続端子からなる導体回路を被覆し前記複数の半田接続端子を露出させる開口部が表面側から形成された絶縁樹脂層と、前記開口部に半田を充填して形成した半導体チップ実装用の複数の半田バンプとを有する半導体パッケージ基板の製造方法であって、前記絶縁樹脂層の表面に対向して配置したマスク部材の遮光部を、前記絶縁樹脂層の前記開口部に対応する箇所に配置し、前記遮光部よりも遮光度が低い半遮光部を、前記絶縁樹脂層の前記開口部に対応する箇所の周縁であって、かつ、前記絶縁樹脂層の前記半田接続端子を被覆した部分に対応する箇所に配置し、前記マスク部材を介して前記絶縁樹脂層の露光、現像を実施することにより形成したことを特徴とする半導体パッケージ基板の製造方法である。遮光部はクロム、エマルジョンを用いて形成することができる。ここで、クロム、エマルジョンとはガラスマスク上に形成するパターンの材質の種類のことであり、一般的にクロムのほうが、寸法精度が高い。また、グレートーンもしくはハーフトーン部によって半遮光部を構成することができる。ここで、グレートーンもしくはハーフトーンとは光を数〜数十％遮光するパターンを意味する。

また、請求項４に記載の発明は、基板上に形成された導体配線および複数の半田接続端子からなる導体回路を被覆し前記複数の半田接続端子を露出させる開口部が表面側から形成された絶縁樹脂層と、前記開口部に半田を充填して形成した半導体チップ実装用の複数の半田バンプとを有する半導体パッケージ基板の製造方法であって、前記絶縁樹脂層の表面を加熱プレスするプレス板に、突出高さが１〜４μｍの凸部を形成し、該凸部により、前記絶縁樹脂層の前記開口部に対応する箇所の周縁であって、かつ、前記絶縁樹脂層の前記半田接続端子を被覆した部分に対応する箇所を加熱プレスすると共に、前記プレス板の前記凸部以外の部分により、前記絶縁樹脂層の前記開口部に対応する箇所を加熱プレスすることにより形成したことを特徴とする半導体パッケージ基板の製造方法である。プレス板による加熱プレスの際には絶縁樹脂層の表面を保護フィルムにより予め被覆しておくことができる。保護フィルムとは、絶縁樹脂層の未硬化時に絶縁樹脂層表面にタック性がある場合の表面保護や露光による光硬化反応の酸素阻害防止のために設置されるもので、一般的にはポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）にアクリル系の接着剤を設けた粘着ＰＥＴが用いられる。また、１〜４μｍの塗布部パターンを有するプレス板とは例えば、ＳＵＳ板を所望のパターンにフォトリソおよびエッチングを用いてパターニングしたものである。

また、請求項５記載の発明は、請求項３又は４記載の発明において、前記絶縁樹脂層の表面を熱処理しながら平坦化処理し、硬化させた後に、前記開口部を形成したことを特徴とする半導体パッケージ基板の製造方法である。例えば、熱による硬化収縮が顕著に進む１００℃〜１５０℃の間の温度域のみ加熱プレスを実施し、硬化させながら、平坦化を実施し、硬化収縮による凹凸の発生を抑えることが可能となる。

また、請求項６記載の発明は、基板上に形成された導体配線および複数の半田接続端子からなる導体回路を被覆し前記複数の半田接続端子を露出させる開口部が表面側から形成された絶縁樹脂層と、前記開口部に半田を充填して形成した半導体チップ実装用の複数の半田バンプとを有する半導体パッケージ基板の製造方法であって、前記絶縁樹脂層の表面を熱処理しながら平坦化処理し、硬化させた後に、前記開口部を形成したことを特徴とする半導体パッケージ基板の製造方法である。請求項６記載の発明では、請求項５記載の発明と同様の効果を得ることができる。

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絶縁樹脂層と半導体接続端子上を被覆した絶縁樹脂層の一部が開口し、半導体接続端子が露出した開口部からなり、半導体接続端子上に存在する絶縁樹脂層が半田接続端子以外を被覆した絶縁樹脂表面高さより０〜５μｍの位置である平坦部もしくは凹部の構造を有する絶縁樹脂表面を形成する。

その結果として、従来半導体接続端子上を被覆した絶縁樹脂層の硬化収縮の差による凸部分が平坦ないしは凹み構造となり、半導体チップ実装でのアンダーフィルの充填性が向上し、半導体パッケージ基板と半導体チップの実装歩留まりとか、その実装後の接続信頼性の向上とか微細化に伴う実装歩留まり、あるいは接続信頼性の低下を抑制できる絶縁樹脂層の表面形状の形成を実現できる。
また本発明によると、従来の設備での生産も可能となる。

本発明に係る絶縁樹脂層の表面形状の平坦部もしくは凹部は、加熱プレスの実施もしくは露光の実施により簡単に形成可能であり、絶縁樹脂層の表面を制御し、アンダーフィルの流動性を制御することで半導体パッケージ基板と半導体チップの接続信頼性を向上させるものである。

また本発明は、半導体パッケージ基板だけに限って適用できるものではなく、絶縁樹脂材料を用いる部材を形成する際の表面形状の制御にも適用できる。

一般的な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を、従来の構造の要部拡大断面図と共に模式的な断面図で示す説明図である。 一般的な半導体パッケージ基板のコア層の一例を、模式的な断面図で示す説明図である。 一般的な半導体パッケージ基板のビルドアップ層の製造方法の一例を、模式的な断面図で示す説明図である。 一般的な半導体パッケージ基板の一例を、模式的な断面図で示す説明図である。 一般的な半導体パッケージ基板の絶縁樹脂層と半田による半導体接続端子の製造方法の一例を、模式的な断面図で示す説明図である。 本発明の一実施形態に係る半導体パッケージ基板の製造方法を、模式的な断面図で示す説明図である。 本発明の他の実施形態に係る半導体パッケージ基板の製造方法を、模式的な断面図で示す説明図である。 一般的な製造方法により製造した半導体実装基板の不適切な構造の一例を、模式的な断面図で示す説明図である。 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の製造方法を、模式的な断面図で示す説明図である。 本発明の実施形態に係る製造方法により製造した半導体パッケージ基板を、要部拡大断面図と共に模式的な断面図で示す説明図である。 本発明の実施形態に係る製造方法により製造した半導体パッケージ基板を、要部拡大断面図と共に模式的な断面図で示す説明図である。

本発明の実施の形態について、以下に図面を参照しながら説明する。
まず、本発明の実施形態の前提となる、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半田接続構造を図１に示す。半導体パッケージ基板Ａは内層回路２ａ（導体配線）と層間を電気的に接続するビアホール２ｂと半田接続端子２ｃと半田接続端子２ｃの一部以外を被覆した絶縁樹脂層２ｄおよび、絶縁樹脂層２ｄより露出した半田接続端子２ｃ上に半田バンプ２ｅを設けた構造である。実装時は半導体パッケージ基板Ａ側と半導体チップＢ側に半田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、半田バンプ２ｅを溶融させて半導体パッケージ基板Ａと半導体チップＢを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Ａと半導体チップＢとを接続する。また、上記工程を経て形成された、半導体パッケージ基板Ａと半導体チップＢとの間隙はアンダーフィル２ｆを充填することにより、半導体実装基板を得る。

一般的な製造工程により製造された従来の半導体パッケージ基板Ａと半導体チップＢとの接続部の拡大図を図１中に示す。従来の半導体パッケージ基板Ａの構造では、半導体パッケージ基板Ａ上に半田接続端子２ｃが存在する部分と存在しない部分とがあるために、後述する理由により、図１中の拡大図に示すように、半田接続端子２ｃ′の上に設けられた絶縁樹脂層２ｄ′の表面に凸の段差が形成される。そして、凸の段差が、アンダーフィル充填時の流動の妨げになる。よって、本発明では、予めこの段差を予想し、半田接続端子２ｃ′上の絶縁樹脂層２ｄ′の表面に凹構造を施し、意図的に完全硬化の硬化収縮により絶縁樹脂層２ｄの表面に平坦ないしは凹部を形成する。

本発明では、平坦もしくは凹部の形成方法として、プレスによる形成と露光・現像による形成を提案する。
形成する凹みの量としては、絶縁樹脂層２ｄの硬化収縮量を考慮し、半田接続端子２ｃの導体厚みに対して５〜３０％の凹みを形成する。好ましくは絶縁樹脂層２ｄの硬化収縮率を予め測定し、完全硬化後に所望の平坦性、凹みを有するように形成する。
本発明の実施の形態の具体的な内容は、以下の、一般的な半導体パッケージ基板Ａの製造工程を説明した後で、詳細に説明する。

次に、一般的な半導体パッケージ基板Ａの製造工程について図を用いて説明する。半導体パッケージ基板Ａのコア層の構造を図２に示す。コア層３ａには、ガラスクロスにエポキシ樹脂等を含浸させた両面銅張り基板を用いており、ドリルによりスルーホール３ｂを形成し、パネルメッキとエッチングにより配線パターン３ｃを形成する。両面の導通はスルーホール形成後のパネルめっきにより確保する。

次いで、図３（ａ）にあるように、コア層４ａの両面に真空プレス機等を用いて、層間絶縁樹脂４ｂをラミネートする。次いで、図３（ｂ）に示すように、層間絶縁樹脂４ｂに埋め込まれた配線パターン４ｃをレーザーにより露出させビアホール４ｄを形成する。ここで、レーザーは炭酸ガスレーザー、ＵＶレーザー等が用いられる。次いで、図３（ｃ）に示すように、露出した配線パターン４ｃと層間絶縁樹脂４ｂ上に形成する半田接続端子４ｃ′（図３（ｅ）参照）とを電気的に接続する為に、無電解銅メッキ４ｅを形成し、感光性ドライフィルムレジスト４ｆを、層間絶縁樹脂４ｂの表面のうち半田接続端子４ｃ′（図３（ｅ）参照）が形成されない領域に設ける。

次いで、図３（ｄ）に示すように、各ビアホール４ｄと、隣り合う感光性ドライフィルムレジスト４ｆ、４ｆの間の空間とに、それぞれパターンメッキ４ｇを施して、半田接続端子４ｃ′を形成した後に、図３（ｅ）に示すように、感光性ドライフィルムレジスト４ｆを苛性ソーダ４ｈにより剥離する。次いで、図３（ｆ）に示すように、半田接続端子４ｃ′を形成しない領域の無電解銅メッキ４ｅをエッチングにより除去し、ビルドアップ層の１層分が完成する。この工程を所望の層数分繰り返し行い、図４に示す３次元配線基板Ｃを形成する。

次いで、ソルダーレジスト層の形成を図５を用いて説明する。図４の３次元配線基板Ｃによって構成される半導体パッケージ基板Ａの最外層にロールコーターもしくはスクリーン印刷によりソルダーレジストを塗工し、乾燥することで、図５（ａ）に示すように、未硬化ソルダーレジスト６ａを形成する。また、ソルダーレジストが半硬化樹脂の場合は真空ラミネータ等により、ラミネートにて未硬化ソルダーレジスト６ａを形成する。次いで、図５（ｂ）に示すように、乾燥した未硬化ソルダーレジスト６ａ上に絶縁樹脂保護用フィルム６ｂを、ロールラミネーター等を用いて貼付する。

次いで、図５（ｃ）に示すように、半導体チップＢ用の接続端子を露出する為に、所望の露出部分をガラスマスク等の遮光パターン６ｃにてマスキングし、露光によりマスキング部以外の未硬化ソルダーレジスト６ａを光硬化させ、露光後に、図５（ｄ）に示すように、絶縁樹脂保護用フィルム６ｂを剥離して現像を行い、ソルダーレジスト開口部６ｄを形成する。現像に使用する現像液６ｆは通常１ｗｔ％のＮａ_２ ＣＯ_３ を用いる。

なお、未硬化ソルダーレジスト６ａを構成する絶縁樹脂としては熱硬化性樹脂か光硬化性樹脂もしくは両方の特性を有した樹脂を用いる。熱硬化性の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、光硬化性樹脂としてはアクリル樹脂が用いることができる。あるいは、両方の特性を保持させる為に例えば、熱硬化樹脂の熱硬化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Ａを被覆する絶縁樹脂としては、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。

乾燥後の未硬化ソルダーレジスト６ａの表面にはタックがある為、通常、図５（ｂ）に示す絶縁樹脂保護用フィルム６ｂを未硬化ソルダーレジスト６ａの表面に設ける。絶縁樹脂保護用フィルム６ｂは光透過性に優れたものであれば良く、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６ｂの基材フィルムの厚みは２〜５０μｍ、好ましくは４〜２０μｍが光透過性の観点から適している。

次いで、図５（ｄ）の絶縁樹脂保護用フィルム６ｂが表面に形成された未硬化ソルダーレジスト６ａを完全硬化させるために、熱と光の２次処理を実施する。次いで、図５（ｅ）に示すように、ソルダーレジスト開口部６ｄに、印刷により半田インキを印刷し、リフローを実施することにより、図５（ｅ）に示す半田バンプ６ｅを形成する。これにより、半導体パッケージ基板Ａとなる。

半導体パッケージ基板Ａ上に絶縁樹脂による未硬化ソルダーレジスト６ａの層を形成する方法としては、絶縁樹脂が液状の場合、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。半導体パッケージ基板Ａ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、シート状のフィルムをラミネート法により形成しても良い。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ある。

インク塗布後の乾燥は５０〜１００℃の温度域で行われ、インクにより適宜乾燥温度と時間を設定する。

図５で説明した製造方法の場合、半導体パッケージ基板Ａの半導体接続端子４ｃ′（図３（ｆ）参照）の存在する所と存在しない所とによる凹凸形状が存在する為、液状の絶縁樹脂を塗布する工程による未硬化ソルダーレジスト６ａの表面に凹凸が生じる。そのため、未硬化ソルダーレジスト６ａに対する熱と光の２次処理をする工程により、半導体接続端子４ｃ′（図３（ｆ）参照）を覆う未硬化ソルダーレジスト６ａの領域と半導体接続端子４ｃ′（図３（ｆ）参照）を覆っていない未硬化ソルダーレジスト６ａの領域とで、絶縁樹脂層４ｂの硬化収縮量の差が発生し、半導体接続端子４ｃ′（図３（ｆ）参照）の表面よりも更に凹凸が大きくなる。この凹凸が未硬化ソルダーレジスト６ａの表面に存在することは、半導体チップＢの実装に伴うアンダーフィルの充填時の流動性を低下させる要因となる。

よって、以下に説明する本発明の実施形態では、未硬化ソルダーレジスト６ａを図５（ｃ）のように露光する場合、図６（ａ）に示すように、露光に使用するガラスマスク７ａの所望の位置を遮光部７ｃではなく、グレートーンもしくはハーフトーン７ｂとしている。ここでは、未硬化ソルダーレジスト６ａにソルダーレジスト開口部６ｄ（図５（ｄ）参照）を開口させるための遮光部７ｃの周囲、つまり遮光部７ｃを除いたガラスマスク７ａ上の領域が、光を数〜数十％遮光するグレートーンもしくはハーフトーン部７ｂとなっており、上記ガラスマスク７ａを用いて露光、現像することにより、図６（ｂ）に示すように、グレートーンもしくはハーフトーン部７ｂの領域で露光された部分が直接露光部分よりも凹んだ形状のソルダーレジスト開口部７ｄを形成することができる。次いで、半田接続端子７ｆを露出させるためのソルダーレジスト開口部７ｄに、印刷により半田インキを印刷し、リフローを実施することにより、半田バンプ（図示せず）を形成する。これにより、半導体パッケージ基板Ａとなる。
即ち、本実施形態では、未硬化ソルダーレジスト７ｅ（絶縁樹脂層）の表面に対向して配置したガラスマスク７ａ（マスク部材）の遮光部７ｃを、未硬化ソルダーレジスト７ｅのソルダーレジスト開口部７ｄ（開口部）に対応する箇所に配置し、遮光部７ｃよりも遮光度が低いグレートーンもしくはハーフトーン部７ｂ（半遮光部）を、未硬化ソルダーレジスト７ｅのソルダーレジスト開口部７ｄに対応する箇所の周縁であって、かつ、未硬化ソルダーレジスト７ｅの半田接続端子７ｆを被覆した部分に対応する箇所に配置し、ガラスマスク７ａを介して未硬化ソルダーレジスト７ｅの露光、現像を実施することにより、半導体パッケージ基板Ａを形成している。なお、現像に使用する現像液７ｇ（図６（ｂ）参照）は通常１ｗｔ％Ｎａ_２ ＣＯ_３ を用いる。

また、ガラスマスク７ａによる露光に代えてプレスにより上記の形状のようなソルダーレジスト開口部８ｆ（図７（ｄ）参照）を形成する場合、図７（ａ）に示すように、絶縁樹脂保護用フィルム８ｄを介して、金属板８ａにより未硬化ソルダーレジスト８ｃをプレスするが、半田接続端子８ｂの上に設けられた未硬化ソルダーレジスト８ｃがプレスの際に凹形状に転写されるように、金属板８ａ上の所望の位置に凸部８ａ´を設ける。凸部８ａ´の形成方法としては、金型もしくはめっきにより作成する。コスト、生産性や精度を考慮するとめっきにより数μｍの凸部８ａ´を設けることが好ましい。次いで、図７（ｂ）に示すように、金属板８ａの凸部８ａ´により凹部８ｃ´が形成された乾燥した未硬化ソルダーレジスト８ｃ上に絶縁樹脂保護用フィルム８ｄを、ロールラミネーター等を用いて貼付する。
次いで、図７（ｃ）に示すように、半導体チップＢ用の接続端子を露出する為に、所望の露出部分をガラスマスク等の遮光パターン８ｅにてマスキングし、露光によりマスキング部以外の未硬化ソルダーレジスト８ｃを光硬化させ、露光後に、図７（ｄ）に示すように、絶縁樹脂保護用フィルム８ｄを剥離して現像を行い、半田接続端子８ｂを露出させるためのソルダーレジスト開口部８ｆを形成する。現像に使用する現像液８ｇは通常１ｗｔ％Ｎａ_２ ＣＯ_３ を用いる。
次いで、図７（ｅ）に示すように、ソルダーレジスト開口部８ｆに、印刷により半田インキを印刷し、リフローを実施することにより、図７（ｅ）に示す半田バンプ８ｈを形成する。これにより、半導体パッケージ基板Ａとなる。
即ち、本実施形態では、未硬化ソルダーレジスト８ｃ（絶縁樹脂層）の表面を加熱プレスする金属板８ａ（プレス板）に、突出高さが１〜４μｍの凸部８ａ´を形成し、この凸部８ａ´により、未硬化ソルダーレジスト８ｃのソルダーレジスト開口部８ｆに対応する箇所の周縁であって、かつ、未硬化ソルダーレジスト８ｃの半田接続端子８ｂを被覆した部分に対応する箇所を加熱プレスすると共に、金属板８ａの凸部８ａ´以外の部分により、未硬化ソルダーレジスト８ｃのソルダーレジスト開口部８ｆ（開口部）に対応する箇所を加熱プレスすることにより、半導体パッケージ基板Ａを形成している。

このプレスを実施することで、半導体パッケージ基板全体の絶縁樹脂層の厚みバラツキが抑制される効果もある。図８に示すように、半導体パッケージ基板Ａ内で配線パターン９ａの疎密が発生している為、絶縁樹脂層９ｂ（未硬化ソルダーレジスト）を塗布した際に、図中左側の配線パターン９ａが疎の部分は回路パターンがない隙間が多くあるため樹脂が流れ、膜厚が薄くなり、図中右側の配線パターン９ａが密の部分は樹脂が流れる隙間が少ない為、膜厚が厚くなる。そのため、アンダーフィル９ｃが充填される半導体パッケージ基板Ａと半導体チップＢの間隙にバラツキが生じ、アンダーフィル９ｃの充填性が低下し、実装信頼性が悪化することが懸念される。
図７に示す実施形態のようなプレスを実施することにより、半導体接続端子４ｃ′（図３（ｆ）参照）を覆う領域の未硬化ソルダーレジスト８ｃへの凹形状形成と同時に、半導体パッケージ基板Ａの絶縁樹脂層の回路パターン（半田接続端子４ｃ′のレイアウトパターン）により未硬化ソルダーレジスト８ｃの表面に図８のような凹凸が形成されるのを抑制することができる。これにより、半導体パッケージ基板Ａに半導体チップＢを実装する際に用いるアンダーフィルの充填時における流動性低下を抑制し、実装信頼性の更なる向上が期待できる。

また、絶縁樹脂層（未硬化ソルダーレジスト）の硬化と同時に平坦化する方法においては、半導体パッケージ基板Ａの絶縁樹脂層の現像後の硬化を実施する際に平板プレスにより熱をかけながら、プレスを実施する。図９に示すように、現像液１０ｆを用いて現像し、半田接続端子１０ｅを露出させるためのソルダーレジスト開口部１０ａを未硬化ソルダーレジスト１０ｄに設けた後に、平板熱プレス１０ｂにより未硬化ソルダーレジスト１０ｄの表面に対する加圧・加熱処理を行い、平坦な絶縁樹脂表面１０ｃを得る。次いで、ソルダーレジスト開口部１０ａに、印刷により半田インキを印刷し、リフローを実施することにより、半田接続端子１０ｅと電気的に導通する半田バンプ（図示せず）を形成する。これにより、半導体パッケージ基板Ａとなる。なお、現像に使用する現像液１０ｆ（図９（ａ）参照）は通常１ｗｔ％Ｎａ_２ ＣＯ_３ を用いる。

プレス時の温度は樹脂が硬化し始める１００℃以上で実施し、好ましくは、硬化が顕著に進む１００〜１５０℃の間でプレスを実施し、１５０℃以上では、圧力を開放し、温度上昇させ硬化する。最高到達温度は使用する絶縁樹脂により異なるが、１６０〜２００℃の間で行う。この際のプレス圧力は樹脂の特性により違う為、各々条件出しを実施する必要がある。
このような加圧・加熱処理は、図６や図７の製造方法によりソルダーレジスト開口部７ｄ、８ｆを形成した後の未硬化ソルダーレジスト７ｅ、８ｃの表面に対して行ってもよい。

上記の図６や図７の製造方法によりソルダーレジスト開口部７ｄ、８ｆを形成した未硬化ソルダーレジスト７ｅ、８ｃの表面は、図１０の拡大図に示すように、半導体チップＢを接続する半田バンプ１ｄを形成する部分の周囲において、凹形状の絶縁樹脂表面１ｃを有する。また、図９の製造方法によりソルダーレジスト開口部１０ａを形成した未硬化ソルダーレジスト１０ｄの表面は、図１１の拡大図に示すように、半導体チップＢを実装する半田バンプ１ｄを形成する部分の周囲において、平坦な絶縁樹脂表面１ｃ´を有する。そこで、本発明の実施形態では、これらの製造方法により製造した半導体パッケージ基板Ａと半導体チップＢを、半田バンプ１ｄのマウント工程と半田接続のリフロー工程、アンダーフィルの充填工程を経て、図１０及び図１１に示す絶縁樹脂表面１ｃ、１ｃ´がそれぞれ凹形状および平坦に形成された半導体実装基板を得る。
本実施形態において、図１０や図１１の拡大図に示す絶縁樹脂表面１ｃ、１ｃ´は、半田接続端子１ｂを被覆した部分の高さ（厚み）が、半田接続端子１ｂ以外を被覆した部分の高さ（厚み）よりも０〜５μｍ低い位置にあるように形成される。５μｍを超えて低い位置にあるように形成されると、半田バンプが実装時に変形する恐れがあり実装信頼性の点で不利であること、また、半田接続端子上の絶縁樹脂層が薄いと硬化の際に内層回路が酸化されやすくなり、密着性、絶縁性の点で不利である。絶縁樹脂層の厚みは少なくとも５μｍ以上を必要とし、半田接続端子上の絶縁樹脂層の厚みは１０〜２０μｍ程度である。
また、図７の製造方法により未硬化ソルダーレジスト８ｃの表面にソルダーレジスト開口部８ｆを形成する際に用いる金属板８ａ上の所望の位置に形成する凸部８ａ´の高さは、この凸部８ａによって絶縁樹脂表面１ｃに形成する凹部が０〜５μｍの深さである場合、１〜４μｍとするのが好ましい。凸部８ａ´を１μｍ未満や４μｍを超える高さにすると、絶縁樹脂の硬化収縮率が最大で5%程度あり、硬化収縮後の凹部が５μｍを超える可能性がある為、実装信頼性の点で不利である。
絶縁樹脂表面１ｃ、１ｃ´の、半田接続端子１ｂを被覆した部分の高さ（厚み）を、半田接続端子１ｂ以外を被覆した部分の高さ（厚み）よりも０〜５μｍ低い位置とする結果、従来半導体接続端子上を被覆した絶縁樹脂層の硬化収縮の差による凸部分となっていたのが、平坦ないしは凹み構造となる。したがって、半導体チップＢを半導体パッケージ基板Ａに実装する際のアンダーフィル１ｅ（図１０、図１１）の充填性が向上し、半導体パッケージ基板Ａと半導体チップＢの実装歩留まりとか、その実装後の接続信頼性の向上とか微細化に伴う実装歩留まり、あるいは接続信頼性の低下を抑制できる絶縁樹脂層の表面形状の形成を実現できる。
また、上述した実施形態によると、従来の設備での生産も可能となる。
なお、図６や図７、あるいは、図９の製造方法により未硬化ソルダーレジスト７ｅ、８ｃ、１０ｄの表面に形成したソルダーレジスト開口部７ｄ、８ｆ、１０ａは、いずれも、半田接続端子７ｆ、８ｂ、１０ｅ側から未硬化ソルダーレジスト７ｅ、８ｃ、１０ｄの表面側に向かうにつれて開口径が徐々に大きく広がる形状とすることができる。これにより、ソルダーレジスト開口部７ｄ、８ｆ、１０ａに半田バンプを形成する際の半田ペーストの充填効率を良くすることができる。

本発明に使用する半導体パッケージ基板は上記工程により作成し、効果の確認をしたものである。効果の確認のため、露光、プレスそれぞれの製造方法により絶縁樹脂の凹部構造を形成した。

半導体パッケージ基板に、ロールコーターにて絶縁樹脂（太陽インキ製造（株）製、ＰＳＲ−４０００）を接続端子上の乾燥膜厚が１５〜２０μｍとなるように塗布し、８０℃で乾燥させた。次いで、絶縁樹脂保護用テープをロールラミネーターによりラミネートし、絶縁樹脂を開口させる遮光部周辺にハーフトーンを有したガラスマスクを用いて露光、現像を実施することで、所望の凹部を形成した。光重合反応を収束させる為、露光後に絶縁樹脂保護用テープを剥離するまで、１時間エージングを行い、剥離後、現像を実施した。開口させるためのガラスマスクの遮光部はφ８０μｍのドットパターンにて評価を実施した。

効果の確認方法としては、絶縁樹脂の硬化後に、断面を観察することにより、開口部の凹部深さを確認し、深さが０〜５μｍの範囲であることを確認した。

実施例１の場合と同様にして、半導体パッケージ基板に絶縁樹脂層を形成し、絶縁樹脂保護用テープをロールラミネーターによりラミネートした。絶縁樹脂を開口させる遮光部を有したガラスマスクを用いて露光、現像を実施することで、開口部を形成した。

次いで、加圧・加熱プレスを行い、絶縁樹脂層の平坦化と硬化を同時に実施した。温度は１２０℃、３０分で処理した後、１７０℃まで昇温後６０分間保持し、時間経過後に自然冷却を実施した。圧力は０．５ＭＰａで実施し、温度が１００〜１５０℃の間加圧、１５０℃以上では圧力を開放し硬化した。

効果の確認方法としては、絶縁樹脂の硬化後に、断面を観察することにより、開口部の平坦度を確認し、凸形状が０．５μｍ以下もしくは平坦であることを確認した。

比較例

半導体パッケージ基板において、本発明での製造方法を使用することなく、絶縁樹脂層を形成した基板を作製し、実施例１、２で作製した基板と絶縁樹脂表面の凹凸の高さおよび深さを測定した。

実施例１、実施例２、及び比較例の結果を表１に示す。
表１から明らかなように、比較例では絶縁樹脂表面が凸形状で２．０μｍの段差を有しているのに対し、実施例１では絶縁樹脂表面に３μｍの凹形状が形成され、実施例２で得られた絶縁樹脂表面に０〜０．５μｍの凸形状が形成されている。それに対して、比較例では絶縁樹脂表面が凸形状で3３．０μｍの段差を有している。
つまり、実施例１、２の様に露光時もしくはプレス処理を施すことにより、半田接続端子上の絶縁樹脂表面を平坦ないしは凹形状に制御することが出来るため、従来、半田接続端子等の影響により絶縁樹脂表面が凸となり、実装時のアンダーフィルの充填性の低下を抑制することができ、実装時の接続性に有利に働くことが判る。

１ａ、２ｄ、２ｄ′、９ｂ ・・・絶縁樹脂層
１ｂ、２ｃ、２ｃ′、４ｃ′、７ｆ、８ｂ、１０ｅ ・・・半田接続端子
１ｃ、１ｃ′、１０ｃ ・・・絶縁樹脂表面
２ａ ・・・内層回路
２ｂ、４ｄ ・・・ビアホール
１ｄ、２ｅ、６ｅ、８ｈ ・・・半田バンプ
１ｅ、２ｆ、９ｃ ・・・アンダーフィル
３ａ、４ａ ・・・コア層
３ｂ ・・・スルーホール
３ｃ、９ａ ・・・配線パターン
４ｂ ・・・層間絶縁樹脂
４ｃ ・・・配線パターン
４ｅ ・・・無電解銅メッキ
４ｆ ・・・感光性ドライフィルムレジスト
４ｇ ・・・パターンメッキ
４ｈ ・・・苛性ソーダ
６ａ、７ｅ、８ｃ、１０ｄ ・・・未硬化ソルダーレジスト
６ｂ、８ｄ ・・・絶縁樹脂保護用フィルム
６ｃ、８ｅ ・・・遮光パターン
６ｄ、７ｄ、８ｆ、１０ａ ・・・ソルダーレジスト開口部
６ｆ、７ｇ、８ｇ、１０ｆ ・・・現像液
７ａ ・・・ガラスマスク
７ｂ ・・・グレートーンもしくはハーフトーン部
７ｃ ・・・遮光部
８ａ ・・・金属板
８ａ′ ・・・金属板の凸部
８ｃ′ ・・・凹部
１０ｂ ・・・平板熱プレス
Ａ ・・・半導体パッケージ基板
Ｂ ・・・半導体チップ
Ｃ ・・・３次元配線基板

Claims (6)

1. 基板上に形成された導体配線および複数の半田接続端子からなる導体回路を被覆し前記複数の半田接続端子を露出させる開口部が表面側から形成された絶縁樹脂層と、前記開口部に半田を充填して形成した半導体チップ実装用の複数の半田バンプとを有する半導体パッケージ基板において、
   前記絶縁樹脂層の前記半田接続端子を被覆した部分の表面高さが前記半田接続端子以外を被覆した部分の高さより０〜５μｍ低い位置にある、
   ことを特徴とする半導体パッケージ基板。
2. 前記各開口部は、前記半田接続端子側から前記絶縁樹脂層の表面側に向かうにつれて開口径が徐々に大きく広がる形状に形成されていることを特徴とする請求項１記載の半導体パッケージ基板。
3. 基板上に形成された導体配線および複数の半田接続端子からなる導体回路を被覆し前記複数の半田接続端子を露出させる開口部が表面側から形成された絶縁樹脂層と、前記開口部に半田を充填して形成した半導体チップ実装用の複数の半田バンプとを有する半導体パッケージ基板の製造方法であって、
   前記絶縁樹脂層の表面に対向して配置したマスク部材の遮光部を、前記絶縁樹脂層の前記開口部に対応する箇所に配置し、前記遮光部よりも遮光度が低い半遮光部を、前記絶縁樹脂層の前記開口部に対応する箇所の周縁であって、かつ、前記絶縁樹脂層の前記半田接続端子を被覆した部分に対応する箇所に配置し、
   前記マスク部材を介して前記絶縁樹脂層の露光、現像を実施することにより形成した、
   ことを特徴とする半導体パッケージ基板の製造方法。
4. 基板上に形成された導体配線および複数の半田接続端子からなる導体回路を被覆し前記複数の半田接続端子を露出させる開口部が表面側から形成された絶縁樹脂層と、前記開口部に半田を充填して形成した半導体チップ実装用の複数の半田バンプとを有する半導体パッケージ基板の製造方法であって、
   前記絶縁樹脂層の表面を加熱プレスするプレス板に、突出高さが１〜４μｍの凸部を形成し、該凸部により、前記絶縁樹脂層の前記開口部に対応する箇所の周縁であって、かつ、前記絶縁樹脂層の前記半田接続端子を被覆した部分に対応する箇所を加熱プレスすると共に、前記プレス板の前記凸部以外の部分により、前記絶縁樹脂層の前記開口部に対応する箇所を加熱プレスすることにより形成した、
   ことを特徴とする半導体パッケージ基板の製造方法。
5. 前記絶縁樹脂層の表面を熱処理しながら平坦化処理し、硬化させた後に、前記開口部を形成した、
   ことを特徴とする請求項３又は４記載の半導体パッケージ基板の製造方法。
6. 基板上に形成された導体配線および複数の半田接続端子からなる導体回路を被覆し前記複数の半田接続端子を露出させる開口部が表面側から形成された絶縁樹脂層と、前記開口部に半田を充填して形成した半導体チップ実装用の複数の半田バンプとを有する半導体パッケージ基板の製造方法であって、
   前記絶縁樹脂層の表面を熱処理しながら平坦化処理し、硬化させた後に、前記開口部を形成した、
   ことを特徴とする半導体パッケージ基板の製造方法。

Images