JPH0982837A - 半導体パッケージの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 配線パターンのボンディング部の接続性を向
上させ、信頼性の高い半導体パッケージが確実に得られ
るようにする。 【解決手段】 キャビティ２６を形成する孔と前記孔の
周縁部にボンディング部を有する配線パターン１６とが
設けられた複数の回路基板１０ａを接着シート１４を用
いて積層するとともに、これらの回路基板の最外層にキ
ャビティを密閉する基板１０ｂを接着シートにより積層
することにより積層体を形成し、該積層体に前記配線パ
ターンと外部接続端子とを接続するための貫通孔を設
け、該貫通孔にめっきを施した後、前記キャビティ２６
の上面を密閉している基板１０ｂにキャビティを形成す
るための開口を形成する半導体パッケージの製造方法に
おいて、前記各回路基板１０ａに設けられた前記配線パ
ターン１６のボンディング部に保護被膜３０ａを被覆し
た後、前記回路基板１０ａを積層し、前記キャビティ２
６を開口した後、前記保護被膜３０ａを除去することを
特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は半導体パッケージの
製造方法に関し、とくに樹脂基板を複数枚積層して成る
半導体パッケージの製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】ＰＰＧＡ（Plastic Pin Grid Array) あ
るいはＰＢＧＡ（Plastic Ball GridArray)等の半導体
パッケージは、ガラスエポキシ、ガラスポリイミド、Ｂ
Ｔレジン等の電気的絶縁性を有する基板表面に銅箔等の
導体層を被着形成した樹脂基板を積層して形成される。
図９は多層の半導体パッケージを製造する従来方法を示
す（特公平２−５０１４号）。この製造方法は半導体素
子を収容するキャビティを形成するための基板と、積層
体を形成した時点においてはキャビティを密閉するため
の基板とを用いることを特徴とする。

【０００３】キャビティを形成するための基板とキャビ
ティを密閉するための基板はともに上記の導体層を被着
形成した樹脂基板によって形成される。図９(a) で１０
ａは積層体の内部に組み入れられキャビティを形成する
ための回路基板であり、１０ｂはキャビティを密閉する
ための基板である。回路基板１０ａはキャビティを形成
するための孔１２が設けられるとともに、上記の導体層
を被着形成した樹脂基板の導体層部分をエッチングして
所定の配線パターンが形成される。基板１０ｂは孔１２
が設けられず、導体層もエッチング等の処理が施されて
いない樹脂基板である。

【０００４】１４は複数枚の回路基板１０ａおよび基板
１０ｂを互いに貼り合わせて基板の積層体を形成するた
めの接着シートである。接着シートとしてはたとえば接
着剤を含浸させたガラス繊維によりフィルム状に形成し
たフィルム材（プリプレグ）が用いられる。この接着シ
ート１４を各回路基板１０ａの間および回路基板１０ａ
と基板１０ｂとの間に挟み、真空中で加圧加熱して一体
化した積層体が得られる（図９(b) ）。接着シート１４
には各回路基板１０ａに設けた孔１２の孔サイズに合わ
せてあらかじめ開口孔が設けられている。

【０００５】回路基板１０ａとなる両面銅張り樹脂基板
などに配線パターンを形成する方法は、導体層の表面に
レジストパターンを形成し、導体層をエッチングする通
常の方法が適用できる。接着シート１４を用いて回路基
板の積層体を形成した後、積層体に各層間の配線パター
ンを接続するための貫通孔２０をドリル加工等により形
成し、無電解めっきにより貫通孔２０の内面に導通用の
めっき層（例えば銅めっき層）２２を設け、めっき層２
２と基板１０ｂの外面の導体層に電解めっき（例えば銅
めっき）を施した後、積層体の外面の導体層をエッチン
グして外部接続端子を接合するランド２４等の配線パタ
ーンを形成する。

【０００６】次に、キャビティを開口する面側の基板１
０ｂに孔加工を施し、キャビティ２６を開口させた後、
内部の回路基板１０ａに形成された配線パターン１６の
露出部分にニッケルめっき、金めっき等のめっきを施
す。最後に、ランド２４にはんだボール等の外部接続端
子２８を接合して製品とする（図９(d) ）。また、貫通
孔内に直接リードピンを挿入して外部接続端子とするこ
ともできる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】上記の半導体パッケー
ジの製造方法はキャビティを形成する孔１２を設けた回
路基板１０ａを孔１２を設けていない基板１０ｂによっ
て挟むようにして積層体を形成し、この積層体に対して
貫通孔２０を設けたり無電解めっきを施したりすること
で、これらの無電解めっき等の処理から内層の回路基板
１０ａを隔離することができ、回路基板１０ａに設けた
配線パターン１６がこれらの処理の際にめっき液等で侵
されるといった問題を解消することができるという利点
がある。

【０００８】ところが、上述した従来の製造方法では回
路基板１０ａおよび基板１０ｂを貼り合わせるため接着
シート１４を使用していることから、これらの基板を積
層して一体化する際に接着シート１４から接着剤が流れ
出して配線パターン１６に付着してしまったり、接着シ
ート１４がガラス繊維を接着剤で固めたものであること
からガラス繊維の小片がシートから剥離してキャビティ
内で露出する配線パターン１６のボンディング部に付着
するといったことが生じる。

【０００９】接着シート１４は加圧および加熱して基板
を貼り合わせる際になるべく接着剤が流れ出ないものを
選んで使用するのであるが、接着剤が配線パターン１６
に付着してしまうと、配線パターン１６として所定のボ
ンディング面積が確保できなくなるといった問題が生
じ、不良品の発生原因となる。これを防止する方法とし
て、従来は基板１０ｂを孔あけしてキャビティ２６を開
口させた後、アルミナ粉末を吹きつけるジェットスクラ
ブ処理等で不要な接着剤を除去することが行われてい
る。

【００１０】しかしながら、このような処理を行っても
配線パターン１６に付着した接着剤をとり除くことは困
難で、ボンディング部での電気的接続の信頼性が十分で
なかったり、またジェットスクラブ処理等を施すことに
よって配線パターン１６が削られて細くなり、所要のボ
ンディング面積が得られなくなるという問題があった。

【００１１】本発明はこれらの問題点を解消すべくなさ
れたものであり、その目的とするところは、接着シート
を用いて樹脂基板を積層して多層の半導体パッケージを
作成する際に、配線パターンのボンディング部に不要な
接着剤が付着するといったことを防止し、配線パターン
として所要のボンディング面積を確保して信頼性の高い
半導体パッケージを確実に得ることができる半導体パッ
ケージの製造方法を提供しようとするものである。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するため次の構成を備える。すなわち、キャビティを形
成する孔と前記孔の周縁部にボンディング部を有する配
線パターンとが設けられた複数の回路基板を各回路基板
間に接着シートを介在させて積層するとともに、これら
の回路基板の最外層に前記複数層の回路基板によって形
成されたキャビティを密閉する基板を接着シートを介し
て積層することにより積層体を形成し、該積層体に前記
配線パターンと外部接続端子とを接続するための貫通孔
を設け、該貫通孔にめっきを施した後、前記キャビティ
の上面を密閉している基板にキャビティを形成するため
の開口を形成する半導体パッケージの製造方法におい
て、前記各回路基板に設けられた前記配線パターンのボ
ンディング部に保護被膜を被覆した後、前記回路基板を
積層し、前記キャビティを開口した後、前記保護被膜を
除去することを特徴とする。また、前記キャビティの上
面及び下面を密閉している基板にキャビティを形成する
ための開口を形成することを特徴とする。また、前記配
線パターンのボンディング部に保護被膜を被覆し、回路
基板の表面にレジストを塗布して回路基板の表面を平坦
面に形成した後、接着シートを用いて回路基板を積層す
ることを特徴とする。また、前記保護被覆は感光性レジ
ストであることを特徴とする。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の好適な実施の形態
につき添付図面に基づいて説明する。図１は導体層とし
て銅箔を両面に被着形成した樹脂基板から多層形成して
半導体パッケージを形成する際に使用する回路基板を作
製する方法を示す。図１(a) は銅箔１１を両面に被着形
成した樹脂基板１０の断面図を示す。１２はキャビティ
を形成するため樹脂基板１０に設けた孔である。樹脂基
板１０はガラスエポキシ、ガラスポリイミド、ＢＴレジ
ンといった電気的絶縁性を有する樹脂材を基材としてい
る。

【００１４】図１(b) はこの樹脂基板１０に対しエッチ
ング処理を施して、両面に配線パターン１６を形成した
回路基板１０ａを形成した状態を示す。配線パターン１
６は銅箔１１の表面にレジストを塗布し、形成すべきパ
ターンにしたがって露光してレジストパターンを形成
し、レジストが被覆された部位以外の銅箔１１をエッチ
ングして除去することによって形成される。

【００１５】ワイヤボンディングにより半導体素子と接
続する配線パターン１６のボンディング部はこの孔１２
の周縁部近傍に形成される。回路基板１０ａに設ける孔
１２は回路基板１０ａを積層して積層体を形成した際
に、各段の回路基板１０ａのボンディング部の領域が確
保されるように回路基板１０ａごとあらかじめ孔のサイ
ズを設定する。孔のサイズは回路基板１０ａを積層しキ
ャビティ２６を形成した際にキャビティの２６の上方に
位置するに従い大きくなる。

【００１６】銅箔１１をエッチングして配線パターン１
６を形成した後、配線パターン１６のボンディング部を
保護する保護被膜を形成する。この実施形態では回路基
板１０ａの上面に感光性レジスト３０を塗布し（図１
(c) ）、感光性レジスト３０を露光して配線パターン１
６のボンディング部以外の感光性レジスト３０を溶解除
去することにより保護被膜３０ａを形成する。図１(d)
は配線パターン１６のボンディング部に保護被膜３０ａ
が形成された状態を示す。

【００１７】回路基板１０ａは接着シート１４（プリプ
レグ）により下段の回路基板１０ａに接着されるから、
回路基板１０ａの下面にはとくに保護被膜３０ａを設け
る必要はない。なお、配線パターン１６を形成する場
合、回路基板１０ａの孔１２の内壁面に導体部を設けて
回路基板１０ａの上面と下面の配線パターン１６を電気
的に導通させるようにする場合がある。この場合には、
孔１２の内壁面に設けた導体部についても保護被膜３０
ａで被覆する必要がある。

【００１８】保護被膜３０ａは配線パターン１６のボン
ディング部を保護するとともに、最終的には除去して本
来の配線パターン１６の表面を露出させるためのもので
ある。したがって、ここで使用している感光性レジスト
３０はアルカリ溶剤等によって後工程で簡単に除去でき
るものを使用するのがよい。なお、保護被膜３０ａを形
成する材料としては、ボンディング部が保護できてかつ
後工程で溶剤等で容易に除去できる材料であればとくに
限定されるものではない。

【００１９】配線パターン１６のボンディング部を保護
被膜３０ａで被覆した後、回路基板１０ａの両面にレジ
スト１８を塗布し、回路基板１０ａの表面を平坦面にす
る（図１(e) ）。レジスト１８は配線パターン１６を形
成したことによって回路基板１０ａの両面に生じた凹凸
をならすように所定の厚さで塗布する。レジスト１８は
印刷法等で塗布するが、配線パターン１６のボンディン
グ部は保護被膜３０ａで被覆してあるから、レジスト１
８を塗布する際にボンディング部にレジストが付着した
りすることが防止できて好適である。レジスト１８には
ソルダーレジストなどが好適に用いられる。

【００２０】本実施形態で回路基板１０ａの表面にレジ
スト１８を塗布するのは、回路基板１０ａの表面を平坦
面にすることで接着シート１４による基板の接着が確実
になされるようにするためである。なお、接着シート１
４の材質によってはレジスト１８を塗布せずに基板を接
着することが可能である。したがって、回路基板１０ａ
にレジスト１８を塗布する工程は必須の工程ではない。

【００２１】次に、上記のようにして作製した回路基板
１０ａを基板の各層間に接着シート１４を挟んで複数枚
貼り合わせて積層体を形成する。図２は回路基板１０ａ
を２枚貼り合わせた状態を拡大して示す。図９に示す従
来例と同様に、基板の積層体を形成する場合は、積層体
の最外部の基板については孔１２を有しない基板１０ｂ
を使用し、基板１０ｂで回路基板１０ａを挟むようにし
て積層することによってキャビティ２６が密閉されるよ
うにする。

【００２２】本実施形態では接着シート１４としていわ
ゆるプリプレグと呼ばれるシート材を使用した。プリプ
レグはガラス繊維を接着剤でシート状に固めたもので、
プリプレグを回路基板１０ａの間および、回路基板１０
ａと基板１０ｂとの間に挟み、真空中で加圧しつつ一定
時間加熱することによって完全に接着剤が硬化し一体化
された積層体を得ることができる。

【００２３】配線パターン１６のボンディング部を被覆
する保護被膜３０ａはこの積層体を貼り合わせて一体形
成する工程において、接着シート１４から流れ出す接着
剤の流れ止めとして作用し、ボンディング部に接着剤が
付着することを防止する作用を奏する。また、接着シー
ト１４と回路基板１０ａを位置合わせして重ね合わせる
といった工程中に接着シート１４から微小な破片（ガラ
ス繊維片など）が配線パターン１６上に落ちるといった
場合があるが、このような場合でもボンディング部が保
護被膜３０ａで被覆されているからボンディング部が汚
れることを防止することができる。

【００２４】図３〜図５は半導体パッケージに配線パタ
ーン１６と外部接続端子とを接続する接続部を形成する
工程を示す。図３は接続部の形成位置に貫通孔２０を形
成した状態を示す。貫通孔２０は積層体にドリル加工を
施して穿設することができる。なお、回路基板１０の配
線パターン１６はこのスルーホールと導通をとるか否
か、あらかじめ設定されてパターンが形成されている。

【００２５】次に、無電解銅めっきを施し、貫通孔２０
の内壁面に無電解銅めっき被膜３２を形成し、さらに電
解銅めっきを施して、前記無電解銅めっき被膜３２およ
び基板１０ｂの外面の銅箔１１上に電解銅めっき被膜３
４を形成する。図４は無電解銅めっきおよび電解銅めっ
きを施した後の状態を示す。

【００２６】この状態から、次に、基板１０ｂの外面の
導体層である電解銅めっき被膜３４と銅箔１１とをエッ
チングして配線パターンを形成する（図５）。基板１０
ｂの外面に形成する配線パターンとしては外部接続端子
を接続するためのランド３６ａ、あるいはコンデンサや
抵抗体などの回路部品を接続するための導体部３６ｂ、
あるいはヒ−トシンク材を取り付けるための導体部３６
ｃ等がある。

【００２７】以上の如く、積層体に貫通孔２０を形成す
る工程、無電解銅めっきおよび電解銅めっきを施す工
程、電解銅めっき被膜３４と銅箔１１をエッチングして
配線パターンを形成する工程では、積層体の内部の回路
基板１０ａは完全に外部から遮断されている。したがっ
て、回路基板１０ａの配線パターン１６はめっき液やエ
ッチング液で侵されるといった心配がまったくない。

【００２８】積層体の外面にランド３６ａ等の配線パタ
ーンを形成した後、キャビティ２６を密閉していた基板
１０ｂ、１０ｂをルーター等を用いて孔あけし、キャビ
ティ２６を開口させる。図６は両外層の基板１０ｂ、１
０ｂを孔あけしてキャビティ２６を開口させた状態であ
る。

【００２９】基板１０ｂ、１０ｂを孔あけした状態で、
回路基板１０ａの配線パターン１６のボンディング部に
は保護被膜３０ａが形成されているから、アルカリ溶剤
等の溶剤を用いて保護被膜３０ａを除去し、ここではじ
めて配線パターン１６を露出させる。保護被膜３０ａは
溶剤で簡単に溶解除去することができ、回路基板１０ａ
の配線パターン１６や他の導体部等に悪影響を与えずに
取り除くことができる。こうして、配線パターン１６は
細幅化してしまって所要のボンディング面積が得られな
かったり、異物が付着したりすることなく露出させるこ
とができる。

【００３０】パッケージの外面にソルダーレジスト等の
保護膜３８を設けた後、ボンディング部と半導体素子と
の電気的接続を確実にするため、ボンディング部に下地
ニッケルめっきと金めっき３７を施す。なお、この下地
ニッケルめっきと金めっき３７は配線パターン１６と導
通するランド部３６ａその他の配線パターン部分にも形
成される。図７は、上記工程後、外部接続端子４０、ヒ
ートシンク４２、回路部品４４を取り付けた状態を示
す。こうして、回路基板１０ａを多層形成した半導体パ
ッケージが得られる。なお、キャビティ２６の底面とな
る基板１０ｂには孔あけ加工を施さず基板１０ｂの外表
面にヒートシンク（放熱体）を接合してもよい。また、
本実施形態はキャビティダウン型の製品であるが、キャ
ビティ２６の底面側に外部接続端子を接合するキャビテ
ィアップ型の形態とすることも可能である。

【００３１】上記実施形態では樹脂基板１０として基材
の両面に銅箔１１を被着したものを使用したが、片面に
のみ銅箔１１を被着した樹脂基板を使用してもまったく
同様な工程によって半導体パッケージを形成することが
できる。この片面に銅箔１１を設けた樹脂基板を使用す
る場合は、一方の面の銅箔１１をエッチングして配線パ
ターン１６を形成し、配線パターン１６のボンディング
部を保護被膜３０ａで被覆した後に、同様に接着シート
１４を用いて積層体を形成すればよい。

【００３２】また、上記実施形態ではキャビティ２６を
密閉する基板１０ｂとして回路基板１０ａ表面に樹脂基
板を積層して設けたが、樹脂基板を積層するかわりにキ
ャビティ２６の外面の開口部周縁に樹脂基板や絶縁フィ
ルムなどを接合してキャビティ２６を密閉し、キャビテ
ィ２６を開口する際には、それら樹脂基板やフィルムを
剥離するなどしてキャビティ２６を開口させてもよい。
キャビティ２６を密閉する基板としては、このようにキ
ャビティ２６を密閉する樹脂基板や絶縁フィルムを概念
として含むものである。また、キャビティを形成するた
めの開口を形成するという概念には、このようにキャビ
ティ２６の開口部周縁に接合してキャビティ２６を密閉
した樹脂基板やフィルムを剥離するといった方法も含む
ものとする。

【００３３】上記実施形態では外部接続端子４０として
はんだボールを使用したが、外部接続端子４０としてリ
ードピンを使用することもできる。図８にリードピンを
使用した例を示す。リードピンを挿入する貫通孔は回路
基板を貫通してもよいし、回路基板の中途まで開口する
形状でもよい。

【００３４】上記説明では、説明上、一つのパッケージ
部分の構成を取り上げて説明したが、樹脂基板を用いて
実際に半導体パッケージを製造する場合は、一度に複数
個の半導体パッケージが製造できるように大判の樹脂基
板を使用して多数個取りの形式で製造する。したがっ
て、配線パターンのパターニング等は大判の基板に対し
て行い、レジストの塗布、接着シートを用いた基板の貼
り合わせも大判の基板で作業することになる。

【００３５】

【発明の効果】本発明に係る半導体パッケージの製造方
法によれば、上述したように、配線パターンのボンディ
ング部をあらかじめ保護被膜３０ａで被覆することによ
って、基板に平坦化印刷を施したり基板を接着シートで
接着したりする際に、配線パターンに異物が付着すると
いったことが防止でき、後工程で保護被膜３０ａを溶解
除去することにより所要のボンディング面積を確保する
ことができ、確実な電気的接続を可能にして信頼性の高
い半導体パッケージを得ることができる等の著効を奏す
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】半導体パッケージの製造に用いる回路基板の製
法を示す説明図である。

【図２】基板を積層した積層体の断面図である。

【図３】基板の積層体に貫通孔を設けた状態の断面図で
ある。

【図４】貫通孔にめっきを施した状態の断面図である。

【図５】基板の電解銅めっき被膜および銅箔をパターン
形成した断面図である。

【図６】基板を孔あけ加工してキャビティを開口させた
状態の断面図である。

【図７】半導体パッケージの断面図である。

【図８】外部接続端子としてリードピンを用いた半導体
パッケージの断面図である。

【図９】多層半導体パッケージの従来の製法を示す説明
図である。

【符号の説明】

１０ａ 回路基板 １０ｂ 基板 １１ 銅箔 １２ 孔 １４ 接着シート １６ 配線パターン １８ レジスト ２０ 貫通孔 ２６ キャビティ ３０ 感光性レジスト ３０ａ 保護被膜 ３２ 無電解銅めっき被膜 ３４ 電解銅めっき被膜 ３７ 金めっき ３８ 保護膜 ４０ 外部接続端子 ４２ ヒートシンク

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 キャビティを形成する孔と前記孔の周縁
   部にボンディング部を有する配線パターンとが設けられ
   た複数の回路基板を各回路基板間に接着シートを介在さ
   せて積層するとともに、これらの回路基板の最外層に前
   記複数層の回路基板によって形成されたキャビティを密
   閉する基板を接着シートを介して積層することにより積
   層体を形成し、 該積層体に前記配線パターンと外部接続端子とを接続す
   るための貫通孔を設け、該貫通孔にめっきを施した後、 前記キャビティの上面を密閉している基板にキャビティ
   を形成するための開口を形成する半導体パッケージの製
   造方法において、 前記各回路基板に設けられた前記配線パターンのボンデ
   ィング部に保護被膜を被覆した後、前記回路基板を積層
   し、 前記キャビティを開口した後、前記保護被膜を除去する
   ことを特徴とする半導体パッケージの製造方法。
2. 【請求項２】 キャビティの上面及び下面を密閉してい
   る基板にキャビティを形成するための開口を形成するこ
   とを特徴とする請求項１記載の半導体パッケージの製造
   方法。
3. 【請求項３】 配線パターンのボンディング部に保護被
   膜を被覆し、回路基板の表面にレジストを塗布して回路
   基板の表面を平坦面に形成した後、接着シートを用いて
   回路基板を積層することを特徴とする請求項１または２
   記載の半導体パッケージの製造方法。
4. 【請求項４】 保護被覆は感光性レジストであることを
   特徴とする請求項１、２または３記載の半導体パッケー
   ジの製造方法。