JP2001237337A - プラスチックパッケージ及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 スルーホールに導電性ペーストが充填され、
導電性ペーストの上に直接Ｎｉめっき及びＡｕめっきが
施されているプラスチックパッケージ及びその製造方法
を提供する。 【解決手段】 銅張り樹脂基板１１の孔埋めされたスル
ーホール２２の開口部位置に半田ボール接続パッド２８
が形成されたプラスチックパッケージであって、スルー
ホール２２の孔埋めは、壁面に無電解Ｃｕめっき２３及
び電解Ｃｕめっき２４からなるＣｕめっき層が形成され
たスルーホール２２の内部に導電性ペースト２５を充填
することによって行われ、しかも、半田ボール接続パッ
ド２８は、導電性ペースト２５の露出面及びその周囲に
形成された配線パターンの一部からなり、更に、半田ボ
ール接続パッド２８にはＮｉめっき２９及びＡｕめっき
３０が施されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、銅張り樹脂基板の
孔埋めしたスルーホールの開口部位置に半田ボール接続
パッドを形成するプラスチックパッケージ及びその製造
方法に係り、より詳細には、スルーホールに導電性ペー
ストを充填し、導電性ペーストの露出面及びその周囲に
直接金属膜を施して形成するプラスチックパッケージ及
びその製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年の半導体素子の高性能化、小型化に
ともない、半導体素子を搭載するためのプラスチックパ
ッケージには、外部接続端子の多端子化、半導体素子の
実装性、低コスト化、放熱特性、低インピーダンス化等
の観点から、ボールグリッドアレイタイプのプラスチッ
クパッケージ（ＰＢＧＡ）が多く用いられている。この
ＰＢＧＡは、両面にＣｕ箔を熱圧着して形成した導体層
を備えたＢＴ樹脂（ビスマイレイミドトリアジンを主成
分にした樹脂）やポリイミド樹脂等からなる１層又は多
層の高耐熱性の銅張り樹脂基板を基板として用いて、こ
の銅張り樹脂基板にヒートスラグを接合したキャビティ
ダウンタイプや、直接モールディングするタイプがあ
る。そして、表層にはエッチング等によって導体パター
ンが形成してあり、また、両面表層の導体パターンとに
導通を取るためのスルーホール導体を形成し、裏面には
半田ボール接続パッドを形成し、半田ボールを介して各
種配線板に接続する。なお、半田ボール接続パッドは表
面側に形成する場合もある。ここで、半田ボール接続パ
ッドを銅張り樹脂基板のスルーホールの開口部位置に形
成する場合があり、その形成方法としては、一般的に
は、先ず銅張り樹脂基板にスルーホールを複数軸ドリル
等で穿設し、パラジウム等の触媒付与後に無電解Ｃｕめ
っきを施し、この無電解Ｃｕめっきの上に電解Ｃｕめっ
きの厚付けめっきを行っている。そして、スルーホール
に絶縁性樹脂からなる孔埋めペーストを印刷で充填し、
硬化した後、スルーホールからはみ出している孔埋めペ
ーストを削除するために、ベルトサンダー等で平滑化し
ている。次いで、再度、絶縁性樹脂基板全体に無電解Ｃ
ｕめっき及び電解Ｃｕめっきを施した後、フォトリソグ
ラフィ法を用いたＣｕ層のエッチングで配線パターンと
半田ボール接続パッドを形成し、ソルダーレジストを印
刷形成した後に、Ｎｉめっき及びＡｕめっきを行ってい
る（図３参照）。また、他の形成方法としては、Ｃｕ箔
が貼られていない絶縁性樹脂基板を用い、スルーホール
の孔埋めペーストとして導電性ペーストを用いて充填
し、熱硬化して、次いで、スルーホールの孔埋めペース
トの部分も含めた絶縁性樹脂基板表面にＣｕ箔を熱圧着
し、フォトリソグラフィ法を用いてＣｕ箔をエッチング
して、配線パターンと半田ボール接続パッドを形成し、
ソルダーレジストを印刷形成した後に、Ｎｉめっき及び
Ａｕめっきを行っている（図４参照）。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述し
たような従来のスルーホールの上に半田ボール接続パッ
ドが形成されるプラスチックパッケージでは、未だ解決
すべき次のような問題があった。 （１）無電解Ｃｕめっき及び電解Ｃｕめっきを２回行う
場合には、Ｃｕ層の厚さが厚くなり過ぎ、Ｃｕ層のエッ
チングでの配線パターンと半田ボール接続パッドのパタ
ーン解像度を低下させて、精巧なパターンが得られな
い。従って、高密度配線パターンが要求される半導体素
子の高性能化、小型化に対応できない。 （２）また、Ｃｕ層の厚みが厚くなり過ぎると、精巧な
パターンが得られないので、配線パターンに断線や、シ
ョートが発生し歩留の低下をきたす。 （３）そこで、この対策として、パターン形成前にＣｕ
層を薄くすることで精巧なパターンを得ているが、この
Ｃｕ層を薄くする作業として、研磨を必要とし、生産効
率を低下させている。 （４）Ｃｕ箔が貼られていない絶縁性樹脂基板を使用す
る場合には、途中工程でＣｕ箔を貼る工程があるので、
その作業に技術を要する。本発明は、このような事情に
鑑みてなされたものであって、スルーホールに導電性ペ
ーストを充填し、熱硬化し、次いで、導電性ペーストの
上に金属膜例えば、Ｎｉめっき及びＡｕめっきを施すこ
とで、高密度配線パターンが要求される半導体素子の高
性能化、小型化に対応できるプラスチックパッケージ及
びその製造方法を提供することを目的とする。

【０００４】

【課題を解決するための手段】前記目的に沿う本発明に
係るプラスチックパッケージは、銅張り樹脂基板の孔埋
めされたスルーホールの開口部位置に半田ボール接続パ
ッドが形成されたプラスチックパッケージであって、ス
ルーホールの孔埋めは、壁面に無電解Ｃｕめっき及び電
解ＣｕめっきからなるＣｕめっき層が形成されたスルー
ホールの内部に導電性ペーストを充填することによって
行われ、しかも、半田ボール接続パッドは、導電性ペー
ストの露出面及びその周囲に形成された配線パターンの
一部からなり、更に、半田ボール接続パッドには金属膜
が施されている。これにより、無電解Ｃｕめっき及び、
電解Ｃｕめっきは１回のみ施すことで済み、Ｃｕ厚みを
薄く設定することができるので、エッチングする時に精
巧なパターンを得ることができる。従って、高密度配線
パターンが要求される半導体素子の高性能化、小型化に
対応できる。また、精巧なパターンが得られないことか
ら起因する、配線パターンの断線や、ショート等の不良
を発生させることがない。さらには、途中工程でＣｕ箔
を貼着する必要がないので、安価なプラスチックパッケ
ージを提供できる。

【０００５】前記目的に沿う本発明に係るプラスチック
パッケージの製造方法は、銅張り樹脂基板の孔埋めした
スルーホールの上に半田ボール接続パッドを形成するプ
ラスチックパッケージの製造方法において、銅張り樹脂
基板にスルーホールを穿設する工程と、銅張り樹脂基板
の表面及びスルーホールの壁面に無電解Ｃｕめっき及び
電解Ｃｕめっきを施す工程と、半田ボール接続パッド用
のスルーホールに導電性ペーストを充填し、硬化する工
程と、銅張り樹脂基板の表面に半田ボール接続パッドを
含む配線パターンを形成する工程と、半田ボール接続パ
ッドを除く必要箇所にソルダーレジストパターンを形成
する工程と、半田ボール接続パッドを含む必要箇所に金
属膜を施す工程とを有している。これにより、銅張り樹
脂基板への無電解Ｃｕめっき及び電解Ｃｕめっきは１回
で済むので、Ｃｕ層の厚さを厚くし過ぎることがなくな
り、Ｃｕ層のエッチングでの配線パターンと半田ボール
接続パッドのパターン解像度の低下をおこすことがな
い。従って、精巧なパターンを得ることができ、高密度
配線パターンが要求される半導体素子の高性能化、小型
化に対応できるプラスチックパッケージを製造すること
ができる。また、配線パターンの断線や、ショートも発
生しないので、歩留の低下をおこさせない。また、Ｃｕ
箔を途中工程で貼る必要がなく特別な技術も要すること
なくプラスチックパッケージを製造することができる。

【０００６】

【発明の実施の形態】続いて、添付した図面を参照しつ
つ、本発明を具体化した実施の形態につき説明し、本発
明の理解に供する。ここに、図１（Ａ）、（Ｂ）は本発
明の一実施の形態に係るプラスチックパッケージの側断
面図及び、半田ボール接続部の部分拡大側断面図、図２
は本発明の一実施の形態に係るプラスチックパッケージ
の製造方法を説明するための部分拡大側断面図である。

【０００７】先ず、図１（Ａ）、（Ｂ）を参照して、本
発明の一実施の形態に係るプラスチックパッケージ１０
の構造を説明する。プラスチックパッケージ１０の基板
として、銅張り樹脂基板１１は、両面にＣｕ箔２１を接
合して形成した導体層を備えたＢＴ樹脂（ビスマイレイ
ミドトリアジンを主成分にした樹脂）やポリイミド樹脂
等の高耐熱性、誘電特性、絶縁特性、加工性に優れた樹
脂を基材とする１層又は、多層の樹脂基板から形成され
ている。その両面には、Ｃｕ箔２１、無電解Ｃｕめっき
２３及び、電解Ｃｕめっき２４よりなる導体パターン
や、さらに金属膜の一例であるＮｉめっき２９及びＡｕ
めっき３０を施こしたワイヤボンドパッド、半田ボール
接続パッド２８等の配線パターンが形成されている。そ
して、この銅張り樹脂基板１１の下面には、半田ボール
接続パッド２８を介して、接続端子電極としての多数の
半田ボール１２が形成されている。

【０００８】ドリル形成及びＣｕめっき形成され、壁面
に無電解Ｃｕめっき２３、電解Ｃｕめっき２４のＣｕめ
っき層が施されたスルーホール２２内に導電性ペースト
２５が充填され、その導電性ペースト２５の露出面及び
その周囲に形成された配線パターンの一部からなる（す
なわち、孔埋めされたスルーホール２２の開口部位置に
形成された）半田ボール接続パッド２８と、その上に施
されたＮｉめっき２９、Ａｕめっき３０とを介して、銅
張り樹脂基板１１の上面表層の配線パターンと、銅張り
樹脂基板１１の下面の半田ボール１２とが電気的に接続
されている。銅張り樹脂基板１１の上面の配線パターン
領域のうちのボンディングワイヤ１５で接続するワイヤ
ボンディングパッド部分、封止樹脂１６を注入するとき
に使用する鋳込み口部分等には、Ｎｉめっき２９及びＡ
ｕめっき３０が施され、これらのパターン以外の部分に
は、ソルダーレジスト１７が形成されている。また、銅
張り樹脂基板１１の下面の半田ボール接続パッド２８以
外の露出面には、ソルダーレジスト１３が形成されてい
る。

【０００９】ダイボンディング領域に形成されたソルダ
ーレジスト１８の上には、半導体素子１４がＡｇペース
ト等で接着され、半導体素子１４の電極と、銅張り樹脂
基板１１のワイヤボンディングパッドとはＡｕ線等から
なるボンディングワイヤ１５で電気的に導通状態になっ
ている。そして、半導体素子１４やボンディングワイヤ
１５は、エポキシ樹脂等の封止樹脂１６でトランスファ
ーモールド成形で封止されている。

【００１０】本発明の一実施の形態に係るプラスチック
パッケージの製造方法は、図２に示すように、概略する
と、（１）銅張り樹脂基板にスルーホールを穿設するド
リル工程、（２）無電解Ｃｕめっき及び電解Ｃｕめっき
を施すＣｕめっき工程、（３）スルーホール内に導電性
ペーストを充填する孔埋め工程、（４）半田ボール接続
パッドを含む配線パターンを形成するパターンニング工
程、（５）ソルダーレジスト層を印刷形成する印刷工
程、（６）金属膜形成工程、の各工程を有している。以
下、各工程について詳細に説明する。

【００１１】（１）銅張り樹脂基板にスルーホールを穿
設するドリル工程 先ず、銅張り樹脂基板１１を準備する。この銅張り樹脂
基板１１は、両面にＣｕ箔２１を接合して形成した導体
層を備えたＢＴ樹脂（ビスマイレイミドトリアジンを主
成分にした樹脂）やポリイミド樹脂等からなる１層又は
多層の高耐熱性の樹脂基板から成る。Ｃｕ箔２１の厚み
は通常１８〜７０μｍのものがあり、Ｃｕの純度は９
９．８％以上のものを使用する。そして、銅張り樹脂基
板１１に、単軸のボール盤や単軸又は複数軸の数値制御
方式ボール盤（ＮＣドリルマシン）を使用して、超硬合
金等からなる孔あけドリルを高速回転（例えば、１５０
００ｒｐｍ程度〜１０００００ｒｐｍ程度）させてスル
ーホール２２を穿設する。

【００１２】（２）無電解Ｃｕめっき及び電解Ｃｕめっ
きを施すＣｕめっき工程 スルーホール２２を穿設した銅張り樹脂基板１１にパラ
ジウム等の触媒付与を行い、ホルマリンを還元剤とする
強アルカリ浴中で無電解Ｃｕめっき２３被膜を形成す
る。ここで、スルーホール２２の壁面に形成したＣｕ導
体膜を介して銅張り樹脂基板１１の両面表層は電気的に
導通状態となる。次に、無電解Ｃｕめっき２３を施した
銅張り樹脂基板１１に電解Ｃｕめっき２４を形成する。
めっき槽の中にめっき浴、例えば、硫酸銅浴、ピロリン
酸浴等を充たし、陽極（アノード）側に取付けられたＣ
ｕ板を、陰極（カソード）側に取付けられた被めっき物
である銅張り樹脂基板１１の両面それぞれに対向して２
枚配設する。そして、直流電源装置に電圧を印加するこ
とで、被めっき物である銅張り樹脂基板１１の無電解Ｃ
ｕめっき２３を施している表層及びスルーホール２２の
壁面に金属銅を析出させ、電解Ｃｕめっき２４被膜を形
成する。

【００１３】（３）スルーホール内に導電性ペーストを
充填する孔埋め工程 無電解Ｃｕめっき２３及び電解Ｃｕめっき２４を施した
銅張り樹脂基板１１のスルーホール２２に導電性ペース
ト２５をスクリーン印刷手法で充填し、加熱硬化する。
導電性ペースト２５は、例えば、Ｃｕ紛８０％とバイン
ダーとして熱硬化性樹脂を用いて混練したものを使用す
る。孔埋め後、必要に応じて、スルーホール２２の表面
から突出した導電性ペースト２５を研磨することで取り
除き、スルーホール２２の表面の平滑化を行なってもよ
い。

【００１４】（４）半田ボール接続パッドを含む配線パ
ターンを形成するパターンニング工程 エッチングレジスト２６となるドライフィルムを電解Ｃ
ｕめっき２４被膜及び導電性ペースト２５の露出部及び
その周囲に貼付する。このフォトレジストからなるドラ
イフィルムはカバーフィルム、フォトレジスト、キャリ
アフィルムの３層構造となっており、カバーフィルムを
剥がしながら銅張り樹脂基板１１の電解Ｃｕめっき２４
被膜及び導電性ペースト２５の上に形成していく。次い
で、半田ボール接続パッド２８を含む配線パターン形成
のためのパターンマスクを合わせ、紫外線露光を行い、
その後、キャリアフィルムを剥がし、現像を行って、半
田ボール接続パッド２８を含む配線パターン以外の部分
のドライフィルムを削除する。残されたドライフィルム
がエッチングレジスト２６となる。次に、塩化第二鉄溶
液、塩化第二銅溶液、アルカリエッチャント、過酸化水
素−硫酸系エッチャント等のエッチング液を使用して、
銅張り樹脂基板１１上のエッチングレジスト２６の開口
部２７のＣｕめっき層（無電解Ｃｕめっき２３及び電解
Ｃｕめっき２４）及び銅箔２１をエッチングする。ここ
で、Ｃｕめっき（無電解Ｃｕめっき２３及び電解Ｃｕめ
っき２４）及びＣｕ箔２１をエッチングするのに、Ｃｕ
めっきの厚みを薄くしておく（無電解Ｃｕめっき２３及
び電解Ｃｕめっき２４の回数を１回とする）ことで、エ
ッチングファクタの影響を少なくして、精巧なパターン
を形成する。そして、半田ボール接続パッド２８を含む
配線パターンを覆っているフォトレジストからなるエッ
チングレジスト２６は、表面に剥離液をスプレーで噴射
し、フォトレジストを膨潤させながら洗い流すことで、
剥離し、除去する。これによって、半田ボール接続パッ
ド２８を含む配線パターンを形成する。

【００１５】（５）ソルダーレジスト層を印刷形成する
印刷工程 銅張り樹脂基板１１の半田ボール接続パッド２８及び、
配線パターンの内の半導体素子とボンディングワイヤで
接続するワイヤボンディングパッドの部分等を除く露出
面にソルダーレジスト１３、１７をスクリーン印刷法、
例えば、ソルダーペーストの粘度を３００ポイズ、印刷
圧力を３．５ｋｇｆ、スクリーン版を１５０メッシュ、
印刷厚みを４０〜５０μｍで印刷形成（ソルダーレジス
トパターンの形成）する。ソルダーレジスト１３、１７
は、後工程の金属膜の一例であるＮｉめっき２９及びＡ
ｕめっき３０を施す時のめっきレジストとなる、半田付
け作業で半田を付けない、及び、Ｃｕ導体表面を外部環
境から保護するという役目を果たしている。また、ソル
ダーペーストのポリマーに加熱硬化型エポキシ樹脂や紫
外線硬化型アクリレート系樹脂を使用して、ソルダーレ
ジスト１３、１７が要求される永久マスクとしての各種
特性（密着性、半田耐熱性、耐湿性、耐薬品性、電気絶
縁特性等）を確保している。

【００１６】（６）金属膜形成工程 銅張り樹脂基板１１のソルダーレジスト１３、１７の開
口部である半田ボール接続パッド２８及び配線パターン
の内の半導体素子とボンディングワイヤで接続するワイ
ヤボンディングパッドの部分等には、めっき用引き回し
配線パターンに通電して電解のＮｉめっき２９及びＡｕ
めっき３０を施す。Ｎｉめっき２９はＡｕめっき３０の
下地めっきであり、約２〜５μｍ形成し、Ａｕめっき３
０はフラッシュめっきにより０．０５〜０．８μｍ程度
の厚さに形成する。めっき浴は、Ｎｉにスルファミン酸
浴を使用し、Ａｕに硬質金の各種めっき浴を使用する。
また、Ｎｉめっきが無電解Ｎｉめっきの場合には、次亜
燐酸によるＮｉ−Ｐめっきを用いる。金属膜として、Ｎ
ｉめっき、Ａｕめっき以外にＮｉＣｏめっき、Ｐｔめっ
き等種々の金属膜形成が可能である。また、半田ボール
接続パッド２８に半田めっきを行なうことも可能であ
る。

【００１７】

【発明の効果】請求項１記載のプラスチックパッケージ
においては、半田ボール接続パッドはスルーホールの壁
面に無電解Ｃｕめっき及び電解ＣｕめっきのＣｕめっき
層を施し、スルーホール内に導電性ペーストを充填し、
スルーホールの開口部位置に金属膜を施こしているの
で、無電解Ｃｕめっき及び電解Ｃｕめっきは１回で済
み、Ｃｕ厚みを薄く設定できる。従って、精巧なパター
ンを得ることができるので、高密度配線パターンが要求
される半導体素子の高性能化、小型化に対応できる。ま
た、配線パターンの断線や、ショート等の不良の発生が
ない。さらには、Ｃｕ層を薄くするための研磨作業の必
要がないので、安価なプラスチックパッケージを提供で
きる。

【００１８】請求項２記載のプラスチックパッケージの
製造方法においては、スルーホールの上に半田ボール接
続パッドを形成する方法として、銅張り樹脂基板にスル
ーホールを穿設する工程と、銅張り樹脂基板の表面及び
スルーホールの壁面に無電解Ｃｕめっき及び電解Ｃｕめ
っきを施す工程と、半田ボール接続パッド用のスルーホ
ールに導電性ペーストを充填し、硬化する工程と、銅張
り樹脂基板の表面に半田ボール接続パッドを含む配線パ
ターンを形成する工程と、半田ボール接続パッドを含む
必要箇所にソルダーレジストパターンを形成する工程
と、半田ボール接続パッドを除く必要箇所に金属膜を施
す工程とを有しているので、無電解Ｃｕめっき及び電解
Ｃｕめっきは１回で済み、Ｃｕ層の厚さを厚くせず、エ
ッチングでの配線パターンと半田ボール接続パッドのパ
ターン解像度の低下がない。従って、精巧なパターンを
得ることができ、高密度配線パターンが要求される半導
体素子の高性能化、小型化に対応できるプラスチックパ
ッケージを製造することができる。また、配線パターン
の断線や、ショートも発生しないので、歩留の低下はお
こらない。さらには、Ｃｕ層を研磨する必要がなく、生
産効率を低下させない。また、Ｃｕ箔を途中工程で貼る
必要がなく特別な技術も要さないプラスチックパッケー
ジの製造方法を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】（Ａ）、（Ｂ）はそれぞれ本発明の一実施の形
態に係るプラスチックパッケージの側断面図及び半田ボ
ール接続部の部分拡大側断面図である。

【図２】本発明の一実施の形態に係るプラスチックパッ
ケージの製造方法を説明するための部分拡大側断面図で
ある。

【図３】従来例のプラスチックパッケージの製造方法を
説明するための部分拡大側断面図である。

【図４】他の従来例のプラスチックパッケージの製造方
法を説明するための部分拡大側断面図である。

【符号の説明】

１０：プラスチックパッケージ、１１：銅張り樹脂基
板、１２：半田ボール、１３：ソルダーレジスト、１
４：半導体素子、１５：ボンディングワイヤ、１６：封
止樹脂、１７：ソルダーレジスト、１８：ソルダーレジ
スト、２１：Ｃｕ箔、２２：スルーホール、２３：無電
解Ｃｕめっき、２４：電解Ｃｕめっき、２５：導電性ペ
ースト、２６：エッチングレジスト、２７：開口部、２
８：半田ボール接続パッド、２９：Ｎｉめっき、３０：
Ａｕめっき

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 銅張り樹脂基板の孔埋めされたスルーホ
   ールの開口部位置に半田ボール接続パッドが形成された
   プラスチックパッケージであって、前記スルーホールの
   孔埋めは、壁面に無電解Ｃｕめっき及び電解Ｃｕめっき
   からなるＣｕめっき層が形成された前記スルーホールの
   内部に導電性ペーストを充填することによって行われ、
   しかも、前記半田ボール接続パッドは、前記導電性ペー
   ストの露出面及びその周囲に形成された配線パターンの
   一部からなり、更に、該半田ボール接続パッドには金属
   膜が施されていることを特徴とするプラスチックパッケ
   ージ。
2. 【請求項２】 銅張り樹脂基板の孔埋めしたスルーホー
   ルの上に半田ボール接続パッドを形成するプラスチック
   パッケージの製造方法において、前記銅張り樹脂基板に
   前記スルーホールを穿設する工程と、前記銅張り樹脂基
   板の表面及び前記スルーホールの壁面に無電解Ｃｕめっ
   き及び電解Ｃｕめっきを施す工程と、前記半田ボール接
   続パッド用の前記スルーホールに導電性ペーストを充填
   し、硬化する工程と、前記銅張り樹脂基板の表面に前記
   半田ボール接続パッドを含む配線パターンを形成する工
   程と、前記半田ボール接続パッドを除く必要箇所にソル
   ダーレジストパターンを形成する工程と、前記半田ボー
   ル接続パッドを含む必要箇所に金属膜を施す工程と、を
   有することを特徴とするプラスチックパッケージの製造
   方法。