JP3846948B2

JP3846948B2 - ベアチップ実装部品

Info

Publication number: JP3846948B2
Application number: JP31030596A
Authority: JP
Inventors: 鎗田　　聡明
Original assignee: Electroplating Engineers of Japan Ltd
Current assignee: EEJA Ltd
Priority date: 1996-11-21
Filing date: 1996-11-21
Publication date: 2006-11-15
Anticipated expiration: 2016-11-21
Also published as: JPH10150121A

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
この発明はベアチップ搭載用の樹脂基板及びそれを用いたベアチップ実装部品関する。
【０００２】
【従来の技術】
最近、限られた面積の基板上に多くの機能を詰め込みたいという要求に応じるため、半導体チップをパッケージに含まずに、そのまま基板に搭載する「フリップチップ」と称されたベアチップが知られている。このベアチップのパッド（電極）には、リードの代わりに、金属製のバンプ（突起）が形成され、そのバンプを基板の表面に形成したパッド（電極）へ加熱処理により接合している。
【０００３】
基板の表面にパッドを形成する方法としては、印刷法、蒸着法、めっき法などがあるが、近年の配線パターンの微細化に伴い、印刷法では微細なパターン精度が得られず、また蒸着法ではコストがかかるため、現在ではめっき法が用いられている。しかも、導通の引回しが不要な無電解めっき法が主流となっている。そして、従来の無電解めっきとしては、ベアチップ側のパンプとの接続強度を得るために、自己触媒型のハンダめっきが一般的に用いられている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような自己触媒型の無電解ハンダめっき法にしても、基板を樹脂で形成する場合は適用が困難である。すなわち、樹脂製の基板上にベアチップを搭載する場合は、樹脂製の基板の方が、半導体製のベアチップよりも、熱膨張率が大きく（約５倍）、ベアチップと基板の間で大きな応力が生じることとなるため、この応力を緩和すべく、ベアチップのバンプや基板のパッドを厚く形成して、ベアチップと基板との距離を十分に確保する必要があるが、従来のような自己触媒型のハンダめっきでは、微細なパターン精度を維持したたま、厚く形成することが困難である。ベアチップ側のバンプは電解めっきが可能なため、十分に厚く形成することが可能であるが、基板側のパッドを形成するための無電解めっきは、薄く形成する場合には微細パターンを精度良く維持できるものの、厚く形成する場合は、微細パターンの精度がどうしても低下してしまう。
【０００５】
この発明はこのような従来の技術に着目したもので、応力を確実に緩和できるベアチップ搭載用の樹脂基板及びそれを用いたベアチップ実装部品を提供するものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
この発明の樹脂基板は、表面に、銅、銅合金、ニッケル、ニッケル合金の群から選ばれた自己触媒型無電解めっき液にて２０μｍ以上の第１無電解めっき膜を形成し、この第１無電解めっき膜の上に、金、金合金、銀、銀合金、錫、錫合金の群から選ばれた置換型無電解めっき液により第２無電解めっき膜を形成したものである。
【０００７】
ここで「基板」とは、一般的な意味での基板の他に、パッケージ等、ベアチップが搭載され得る全ての物を総称する意味である。
【０００８】
銅、銅合金、ニッケル、ニッケル合金の群から選ばれた自己触媒型無電解めっき液を用いれば、基板が樹脂製であっても、「パッド」としての微細パターンを維持したまま、２０μｍ以上の厚い第１無電解めっき膜を形成することができる。これは、銅やニッケル等の無電解めっきにおける触媒活性が、従来の無電解ハンダめっきよりも高いためである。
【０００９】
また、第１無電解めっき膜の上に、金、金合金、銀、銀合金、錫、錫合金の群から選ばれた置換型の無電解めっき液による第２無電解めっき膜が形成されているため、前記第１無電解めっき膜（パッド）と、ベアチップのバンプとの必要な接合強度を得ることができる。
【００１０】
尚、第２無電解めっき膜の厚さは、ベアチップのバンプと、樹脂基板の第１無電解めっき膜とを確実に接合できる程度であれば良く、例えば０．１〜２０μｍ程度の厚さで良い。
【００１１】
第１無電解めっき膜を形成する「銅合金」の相手金属としてはニッケルが好適で、「ニッケル合金」の相手金属としては錫が好適である。
【００１２】
更に、第２無電解めっき膜を形成するための「金合金」の相手金属としては錫が好適で、「銀合金」の相手金属としてはビスマスが好適で、「錫合金」の相手金属としてはインジウムが好適である。
【００１３】
ベアチップのバンプは、金、銀、銅、白金、パラジウム、錫、インジウム、及びそれらの各合金の群から選ばれた一種の電解めっき液による電解めっきにより形成される。バンプを形成するための電解めっき膜は２０μｍ以上の厚さで形成される。電解めっきの場合は、基板側の無電解めっきに比べて、厚く形成することが容易である。バンプを形成する金属として、金、銀、銅、白金、パラジウム、錫、インジウム、及びそれらの各合金を用いたのは、電気的な特性に優れ、接合性も良いからである。
【００１４】
このようにして形成されたベアチップのバンプは、前記樹脂基板の第２無電解めっき膜上に載せられ、加熱処理により接合される。このようにしてベアチップが搭載された実装部品は、ベアチップと樹脂基板との間に十分な距離が確保されるため、樹脂基板とベアチップとの間に熱膨張率の差による応力が発生しても、その応力を確実に緩和することができる。
【００１５】
【実施例】
材質がエポキシである樹脂製の基板に、自己触媒型の無電解銅めっき液を用いて、該基板の表面に「パッド」としての無電解銅めっき膜（第１無電解めっき膜）を形成した。
【００１６】
使用した無電解銅めっき液は、荏原ユージライト社のインタープレートプロセスにおけるＰＢ−５７０（商品名）で、この無電解銅めっき液を利用して、レジストによりパターンニングされた基板上に微細パターンの無電解銅めっき膜を形成した。
【００１７】
無電解銅めっき膜の厚さは３０μｍで、「パッド」としての微細パターンの精度も保たれていた。
【００１８】
そして、この無電解銅めっきされた樹脂基板を置換型の錫めっきに浸漬して、無電解銅めっき膜の微細パターン上にのみ、「接合層」としての無電解錫めっき膜（第２無電解めっき膜）を形成した。得られた無電解錫めっき層の厚さは１２μｍであった。
【００１９】
また、この無電錫めっき液は、以下のような組成及び条件である。
・メタンスルホン酸 …………………………… １００ｍｌ／ｌ
・塩化第一錫 …………………………………… ４５ｇ／ｌ
・チオ尿素 ……………………………………… １００ｇ／ｌ
・浴温 …………………………………………… ７０℃
・時間 …………………………………………… ３時間
【００２０】
次に、「ベアチップ」としてのフリップチップの金属製のパッド上に、金の電解めっき液を利用して、「バンプ」としての電解金めっき膜を形成した。得られた、電解金めっき膜の厚さは２０μｍであった。
【００２１】
また、電解金めっき液は、日本エレクトロプレイテイング・エンジニヤース社製のミクロファブＡｕ１００（商品名）を用いた。
【００２２】
バンプを形成したフリップチップを、前記の樹脂基板上に搭載して、該フリップチップのバンプと、前記基板の無電解錫めっき膜とを、加熱処理により接合した。加熱は日本アルファメタルズ社製のフラックスＲ５００３（商品名）を使用して、大気中において、加熱温度２３０℃、加熱時間３分で行った。
【００２３】
このようにして接合されたフリップチップと基板との距離は４０μｍもあり、両者間の熱膨張率の差により生じる応力を確実に緩和することができる。
【００２４】
【発明の効果】
この発明によれば、ベアチップと樹脂基板との間に十分な距離を確保することができ、樹脂基板とベアチップとの間に熱膨張率の差による応力が発生しても、その応力を確実に緩和することができる。

Claims

ベアチップのパッド上に、金、銀、銅、白金、パラジウム、錫、インジウム、及びそれらの各合金の群から選ばれた一種の電解めっき液にて２０μｍ以上のバンプを形成し、該ベアチップを、
表面に、銅、銅合金、ニッケル、ニッケル合金の群から選ばれた自己触媒型無電解めっき液にて２０μｍ以上の第１無電解めっき膜を形成し、この第１無電解めっき膜の上に、金、金合金、銀、銀合金、錫、錫合金の群から選ばれた置換型無電解めっき液により第２無電解めっき膜を形成したベアチップ搭載用の樹脂基板上に搭載して、
樹脂基板の第２無電解めっき膜と、ベアチップのバンプとを加熱処理により接合し、
ベアチップと樹脂基板との熱膨張率の差により生じる応力を緩和できる距離が確保されたことを特徴とするベアチップ実装部品。