JP4027147B2 - パッケージ基板の製造方法 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体素子を搭載するためのパッケージ基板の技術分野に属するものである。
【0002】
【従来の技術】
近年、半導体の分野では、携帯情報機器の普及によりCSP(Chip Size Package 又は Chip Scale Package)と呼ばれる超小型パッケージの開発が進められており、例えば、QFN(Quad Flatpack Non-leaded package) 、BGA(Ball Grid Array package)、LGA(Land Grid Array package)のように外部端子がパッケージ内部に内蔵された表面実装型パッケージが急速に採用されている。
【0003】
このCSPと呼ばれる半導体パッケージは、材料構成及び構造上から様々なタイプがあり、パッケージ基板(またはインターポーザとも言う)としてポリイミドのテープ材、ガラスエポキシ基材、セラミック基材3タイプと従来のモールド成形タイプの4種類に分類され、さらに半導体素子実装基板に対する向きによりフエースアップ又はフェースダウンに分類される。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
上記のように種々のタイプのCSPの開発が行われているが、有機基板又はセラミック基板を用いたBGAやLGAなどのグリッドアレイ型の半導体パッケージは、多ピン化の要求に対して、2列以上の配列は容易に加工ができるものの、半導体素子搭載面と外部接続用端子面との導通をとるためにビアホール加工を施したり、電気的に接合せしめるためのめっき加工を施したりする必要があることから高価な部材となる。このため、リードフレームのようなメタル単体での外部端子の多列化多ピン化の要求が出てきている。
【0005】
この要求はいわゆるQFN構造における外部端子の多列化多ピン化である。QFNは安価であるものの、メタル単体での加工のため、外部端子はパッケージの外周に1列又は2列までの加工が限界とされており、リードフレームはその構造からして変形に充分留意しながら使用されなければならない。このように、安価でかつ多列化多ピン化の図れるQFNが求められてはいるが、変形の問題からQFN構造では多列化多ピン化の製造が困難であるという問題点がある。
【0006】
本発明は、上記のような事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、安価でかつ多列化多ピン化の図れるQFN構造のパッケージ基板の製造方法を提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、本発明に係るパッケージ基板の製造方法の第1のタイプは、グリッドアレイ型の半導体パッケージに用いられるパッケージ基板の製造方法であって、金属基材の片面にエッチングマスク兼ソルダーレジスト用の永久ドライフィルムレジストを、もう一方の面にエッチングマスク用の剥離型ドライフィルムレジストをそれぞれ積層した後、永久ドライフィルムレジストを外部接続用端子部のみがパターニングされるようなフォトマスクにより露光するとともに、剥離型ドライフィルムレジストを配線引回し用のネガパターンがパターニングされるようなフォトマスクにより露光し、次いで、それぞれを現像してから、永久ドライフィルムレジストに保護フィルムでマスキングをして金属基材にエッチング加工を施した後、その保護フィルムを剥離するとともに剥離型ドライフィルムを剥離し、次いで、金属基材面のボンディング部にボンディング用の貴金属めっきを施すことを特徴とする。
【0008】
また、同様の目的を達成するため、本発明に係るパッケージ基板の製造方法の第2のタイプは、グリッドアレイ型の半導体パッケージに用いられるパッケージ基板の製造方法であって、金属基材の片面にエッチングマスク兼ソルダーレジスト用の永久ドライフィルムレジストを、もう一方の面にめっきマスク用の剥離型ドライフィルムレジストをそれぞれ積層した後、永久ドライフィルムレジストを外部接続用端子部のみがパターニングされるようなフォトマスクにより露光するとともに、剥離型ドライフィルムレジストを配線引回し用のポジパターンがパターニングされるようなフォトマスクにより露光し、次いで、それぞれを現像してから、永久ドライフィルムレジストに保護フィルムでマスキングをして金属基材面のボンディング部にボンディング用の貴金属めっきを施した後、剥離型ドライフィルムレジストを剥離し、貴金属めっきをマスクとして金属基材にエッチング加工を施すことを特徴とする。
【0009】
【発明の実施の形態】
図1及び図2は本発明に係る第1のタイプのパッケージ基板の製造方法を説明するための工程図である。
【0010】
まず、図1(a)に示すように、板厚が0.005〜0.125mmの金属基材10を準備し、その片面にエッチングマスク兼ソルダーレジスト用の永久ドライフィルムレジスト11を、もう一方の片面にエッチングマスク用の剥離型ドライフィルムレジスト12をそれぞれラミネートすることで積層する。金属基材10としては通常のリードフレームと同様な銅合金が使用される。
【0011】
次に、図1(b)に示すように、永久ドライフィルムレジスト11を外部接続用端子部のみがパターニングされるようなフォトマスク21により露光するとともに、図1(c)に示すように、剥離型ドライフィルムレジスト12を配線引回し用のネガパターンがパターニングされるようなフォトマスク22により露光する。そして、図1(d)に示すように、永久ドライフィルムレジスト11を現像するとともに、図1(e)に示すように、剥離型ドライフィルムレジスト12を現像する。
【0012】
次いで、図2(a)に示すように、永久ドライフィルムレジスト11に保護フィルム13をラミネートすることでマスキングをしてから、図2(b)に示すように金属基材10にエッチング加工を施す。
【0013】
続いて、図2(c)に示すように保護フィルム13を剥離するとともに、図2(d)に示すように剥離型ドライフィルムレジスト12を剥離し、図2(e)に示すように、金属基材10にボンディング可能な貴金属めっき14を施す。このボンディング用の貴金属めっき14は、Pdめっき、Auめっき、Agめっきのうちのいずれかを用いる。
【0014】
図3及び図4は本発明に係る第2のタイプのパッケージ基板の製造方法を説明するための工程図である。
【0015】
まず、図3(a)に示すように、板厚が0.005〜0.125mmの金属基材10を準備し、その片面にエッチングマスク兼ソルダーレジスト用の永久ドライフィルムレジスト11を、もう一方の片面にめっきマスク用の剥離型ドライフィルムレジスト12をそれぞれラミネートすることで積層する。金属基材10としては通常のリードフレームと同様な銅合金が使用される。
【0016】
次に、図3(b)に示すように、永久ドライフィルムレジスト11を外部接続用端子部のみがパターニングされるようなフォトマスク23により露光するとともに、図3(c)に示すように、剥離型ドライフィルムレジスト12を配線引回し用のポジパターンがパターニングされるようなフォトマスク24により露光する。そして、図1(d)に示すように、永久ドライフィルムレジスト11を現像するとともに、図1(e)に示すように、剥離型ドライフィルムレジスト12を現像する。
【0017】
次いで、図4(a)に示すように、永久ドライフィルムレジスト11に保護フィルム13をラミネートすることでマスキングをしてから、図4(b)に示すように金属基材10にボンディング可能な貴金属めっき14を施す。このボンディング用の貴金属めっき14は、Pdめっき、Auめっき、Agめっきのうちのいずれかを用いる。
【0018】
続いて、図4(c)に示すように剥離型ドライフィルムレジスト12を剥離した後、図4(d)に示すように、貴金属めっき14をマスクとして金属基材10にエッチング加工を施す。そして、図4(e)に示すように、保護フィルム13を剥離する。
【0019】
上記したように製造されるパッケージ基板は、第1と第2のいずれのタイプの製造方法によっても、半導体素子搭載面と基板実装面との導通が取れたものとなる。そして、端子がパッケージから突出せずチップ表面内に格子配列ができ、かつ一括リフローはんだ付けができる。
【0020】
そして、上記の方法で製造されるパッケージ基板は、基板実装面側の永久ドライフィルムレジストが、外部接続用端子部の他にダイパッド部も開口されている形態を採ることが好ましい。このような形態にすることで、半導体素子の放熱作用が促進されることになる。
【0021】
上記のようにして得られたパッケージ基板用いた半導体パッケージの一例を図5に示す。
【0022】
図5において、1はパッケージ基板を構成する金属基材、2はパッケージ基板のダイパッドに搭載した半導体素子、3は半導体素子の電極とパッケージ基板の端子部を接続するボンディングワイヤー、4は封止樹脂である。そして、5は金属基材1を裏側から支持する永久ドライフィルムレジスト、6はその永久ドライフィルム5に開けられた外部接続用の端子部、7は金属基材面のボンディング部に施されたボンディング用のめっきである。
【0023】
この半導体パッケージPは、パッケージ基板のダイパッド上に半導体素子2を搭載した後、半導体素子2の電極と金属基材面のボンディング部に形成しためっき7との間にワイヤーボンディングを行ってから、封止樹脂4によりモールドを行い、次いで外装用の半田部分を形成した後、ダイシングにより個片化することで製造する。
【0024】
【実施例】
(実施例1)
この実施例では第1のタイプのパッケージ基板を製造し、それを用いて半導体パッケージを作製した。
【0025】
まず、金属基材として板厚が0.05mmの銅合金(ヤマハオーリンメタニクス製「OLIN7025材」)を準備し、その片面に厚さ0.05mmのエッチングマスク兼ソルダーレジスト用の永久ドライフィルムレジスト(太陽インキ製造製「PFR−800 AUS402」)を、もう一方の片面に厚さ0.015mmのエッチングマスク用の剥離型ドライフィルムレジスト(旭化成製「SUNFORTAQ1558」)をそれぞれラミネートすることで積層した。
【0026】
次に、永久ドライフィルムレジストを外部接続用端子部のみがパターニングされるようなフォトマスクにより露光し、対向面側は、剥離型ドライフィルムレジストを配線引回し用のネガパターンがパターニングされるようなフォトマスクにより露光した。そして、1%の炭酸ナトリウム水溶液で永久ドライフィルムレジストを現像するとともに、剥離型ドライフィルムレジストも現像した。
【0027】
次いで、永久ドライフィルムレジストに保護フィルム(日立化成製「ヒタレックス13」)をラミネートすることでマスキングをしてから、金属基材に対して塩化第二鉄液によりエッチング加工を施した。
【0028】
続いて、保護フィルムを物理的に剥離するとともに、剥離型ドライフィルムレジストを5%水酸化ナトリウム水溶液にて剥離し、金属基材にNi/Pd/Auをそれぞれ1.5μm、0.1μm、100Åとなるようにボンディング用のめっきを施した。
【0029】
上記のようにして得られたパッケージ基板におけるダイパッド上に銀ペーストをディスペンスし、半導体素子の搭載を行った。そして、150℃で30分間キュアーした後、金属表面のクリーニング及びソルダーレジストと樹脂の密着性向上のためプラズマ処理を施した後、金属細線を用いてワイヤーボンディングを行った。次いで、トランスファーモールドにより樹脂封止を行い、外装用半田めっきを電気的に行い、最後にダイシングにより個片化して半導体パッケージを作製した。
【0030】
(実施例2)
この実施例では第2のタイプのパッケージ基板を製造し、それを用いて半導体パッケージを作製した。
【0031】
まず、金属基材として板厚が0.07mmの銅合金(ヤマハオーリンメタニクス製「OLIN7025材」)を準備し、その片面に厚さ0.07mmのエッチングマスク兼ソルダーレジスト用の永久ドライフィルムレジスト(太陽インキ製造製「PFR−800 AUS402」)を、もう一方の片面に厚さ0.04mmのめっきマスク用の剥離型ドライフィルムレジスト(東京応化製「アルファー340」)をそれぞれラミネートすることで積層した。
【0032】
次に、永久ドライフィルムレジストを外部接続用端子部のみがパターニングされるようなフォトマスクにより露光し、対向面側は、剥離型ドライフィルムレジストを配線引回し用のポジパターンがパターニングされるようなフォトマスクにより露光した。この際、前のフォトマスクとはネガポジの関係にした。そして、1%の炭酸ナトリウム水溶液で永久ドライフィルムレジストを現像するとともに、剥離型ドライフィルムレジストも現像する。
【0033】
次いで、永久ドライフィルムレジストに保護フィルム13をラミネートすることでマスキングをしてから、金属基材にNi/Pd/Auをそれぞれ1.5μm、0.1μm、100Åとなるようにボンディング用のめっきを施した。
【0034】
続いて、剥離型ドライフィルムレジストを5%水酸化ナトリウム水溶液にて剥離した後、前記Ni/Pd/Auめっきをマスクとして金属基材に対して塩化第二鉄液でエッチング加工を施した。そして、保護フィルムを剥離した後、塩酸処理により洗浄を行い、所望のパッケージ基板を得た。
【0035】
上記のようにして得られたパッケージ基板におけるダイパッド上に銀ペーストをディスペンスし、半導体素子の搭載を行った。そして、150℃で30分間キュアーした後、金属表面のクリーニング及びソルダーレジストと樹脂の密着性向上のためプラズマ処理を施した後、金属細線を用いてワイヤーボンディングを行った。次いで、トランスファーモールドにより樹脂封止を行い、外装用半田ペーストを印刷法により塗工し、最後にダイシングにより個片化して半導体パッケージを作製した。
【0036】
この実施例2では、電気的に各端子が独立しているため、実施例1のように電気的な手法を用いることができなかった。また、実施例1で製造したパッケージ基板と異なり、ダイシング上には金属が残存しないため、効率よくダイシングを行えるようにパターンを構成することができる。すなわち、めっき後にエッチングを行うため、リードフレームの形状を完全に分離するようにデザインすることが可能である。
【0037】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明のパッケージ基板の製造方法によれば、金属基材のエッチング工程で、エッチングマスクとして、片面に永久ドライフィルムレジストを用い、もう一方の面に剥離型ドライフィルムレジスト又はボンディング用の貴金属めっきを用いることにより、エッチング加工後は永久ドライフィルムレジストにより金属基材が支持されることになるので、金属基材の変形等の心配がなくなる。また、エッチング及びボンディング用めっきを施すのみで半導体素子搭載面と基板実装面との導通が取れるため、多列化多ピン化を図ったQFN構造のパッケージ基板を安価に製造することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る第1のタイプのパッケージ基板の製造方法を説明するための前半の工程図である。
【図2】図1に続く後半の工程図である。
【図3】本発明に係る第2のタイプのパッケージ基板の製造方法を説明するための前半の工程図である。
【図4】図3に続く後半の工程図である。
【図5】本発明に係るパッケージ基板を用いた半導体パッケージの一例を示す断面図である。
【符号の説明】
1 金属基材
2 半導体素子
3 ボンディングワイヤー
4 封止樹脂
5 永久ドライフィルムレジスト
6 端子部
7 めっき
10 金属基材
11 永久ドライフィルムレジスト
12 剥離型ドライフィルムレジスト
13 保護フィルム
14 貴金属めっき
21〜24 フォトマスク
Claims (6)
- グリッドアレイ型の半導体パッケージに用いられるパッケージ基板の製造方法であって、金属基材の片面にエッチングマスク兼ソルダーレジスト用の永久ドライフィルムレジストを、もう一方の面にエッチングマスク用の剥離型ドライフィルムレジストをそれぞれ積層した後、永久ドライフィルムレジストを外部接続用端子部のみがパターニングされるようなフォトマスクにより露光するとともに、剥離型ドライフィルムレジストを配線引回し用のネガパターンがパターニングされるようなフォトマスクにより露光し、次いで、それぞれを現像してから、永久ドライフィルムレジストに保護フィルムでマスキングをして金属基材にエッチング加工を施した後、その保護フィルムを剥離するとともに剥離型ドライフィルムを剥離し、次いで、金属基材面のボンディング部にボンディング用の貴金属めっきを施すことを特徴とするパッケージ基板の製造方法。
- 金属基材が銅合金であることを特徴とする請求項1に記載のパッケージ基板の製造方法。
- ボンディング用の貴金属めっきが、Pdめっき、Auめっき、Agめっきのいずれかであることを特徴とする請求項1又は2に記載のパッケージ基板の製造方法。
- グリッドアレイ型の半導体パッケージに用いられるパッケージ基板の製造方法であって、金属基材の片面にエッチングマスク兼ソルダーレジスト用の永久ドライフィルムレジストを、もう一方の面にめっきマスク用の剥離型ドライフィルムレジストをそれぞれ積層した後、永久ドライフィルムレジストを外部接続用端子部のみがパターニングされるようなフォトマスクにより露光するとともに、剥離型ドライフィルムレジストを配線引回し用のポジパターンがパターニングされるようなフォトマスクにより露光し、次いで、それぞれを現像してから、永久ドライフィルムレジストに保護フィルムでマスキングをして金属基材面のボンディング部にボンディング用の貴金属めっきを施した後、剥離型ドライフィルムレジストを剥離し、貴金属めっきをマスクとして金属基材にエッチング加工を施すことを特徴とするパッケージ基板の製造方法。
- 金属基材が銅合金であることを特徴とする請求項4に記載のパッケージ基板の製造方法。
- ボンディング用の貴金属めっきが、Pdめっき、Auめっき、Agめっきのいずれかであることを特徴とする請求項4又は5に記載のパッケージ基板の製造方法。
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