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    本發明之課題在於提供與半導體晶片之連接可靠度佳的配線基板。在有機配線基板10之基板主面11側係形成有積層樹脂絕緣層21~23與導體層24之第一堆積層31。第一堆積層31之最表層的導體層24係包含用以將半導體晶片以倒裝晶片的方式裝配之複數個連接端子部41。複數個連接端子部41係透過阻焊層25之開口部43而露出。各連接端子部41係具有半導體晶片之連接區域51與從連接區域51延伸於平面方向上且寬度形成為較連接區域51之寬度還窄的配線區域52。配線區域52之表面之焊料潤濕性係低於連接區域51之表面之焊料潤濕性。
    公开号:TW201322837A
    申请号:TW101136442
    申请日:2012-10-03
    公开日:2013-06-01
    发明作者:Takahiro Hayashi；Tatsuya Ito；Seiji Mori
    申请人:Ngk Spark Plug Co；
    IPC主号:H05K3-00
    专利说明:
    配線基板及其製造方法
    本發明有關於具備將半導體晶片以倒裝晶片的方式裝配用之複數個連接端子部的配線基板及其製造方法。
    作為電腦之微處理器等而使用之半導體積體電路元件(半導體晶片)近幾年日趨高速化、高功能化，端子數隨著增加，端子間之間距亦有傾向窄化。通常於半導體晶片之底面係配置有多數的連接端子，半導體晶片之各連接端子係以倒裝晶片的形式連接於在配線基板所形成之複數個連接端子部(例如參照專利文獻1)。
    更具體而言，配線基板之連接端子部係由銅構成為主體之導體層所成，在保持裸露該銅之表面下，透過焊料凸塊等而連接半導體晶片側之連接端子。
    此外，專利文獻1之配線基板方面，作為連接部導體圖案(連接端子部)，具備配線圖案(配線區域)、及寬度形成為較該配線圖案之寬度還廣之連接墊(連接區域)。而且，焊接時係在配線圖案與連接墊之表面塗布焊膏，加熱該焊膏而使其熔化。此時，熔化而成為液狀之焊料會因為該焊料的表面張力而集聚於連接墊側，故可將連接墊確實焊接於半導體晶片之連接端子。 [先前技術文獻] [專利文獻]
    [專利文獻1]日本特許第3420076號公報
    但是，在半導體晶片之基板裝配後所進行之可靠度評估中，在加載焊料的熔點以上之熱歷程的情況，會發生如以下之問題。亦即，在專利文獻1之配線基板中，雖然焊料會因為熔化之焊料的表面張力而聚集於連接墊側，惟在配線圖案之表面亦會殘留薄膜狀之焊料。因此，配線圖案之焊料潤濕性成為與連接墊之焊料潤濕性相等。為此，若在焊接後加載熱歷程，則聚集於連接墊側之焊料恐會流出至配線圖案側。於此情況下，連接墊側之焊料會變少，半導體晶片恐發生開路故障。尤其，在將端子間之間距窄化而圖求配線基板之高密度化的情況中，因為焊料的使用量隨著端子尺寸變小而變少，故熱歷程所造成之開路故障之發生機率恐變高。
    本發明係有鑑於上述課題而作成，其目的在於提供一種配線基板即使在加載熱歷程之情況下亦可防止在連接區域中之焊料的流出，與半導體晶片之連接可靠度佳。此外，另一個目的在於提供一種配線基板之製造方法，可製造與半導體晶片之連接可靠度佳的配線基板。
    於是，作為解決上述課題用之手段(手段1)，存在一種配線基板，具有絕緣層及導體層各積層一層以上之積層體，前述積層體之最表層的前述導體層係為了將半導體晶片以倒裝晶片的方式裝配而包含沿著前述半導體晶片之搭載區域的外周所排列之複數個連接端子部，並於在前述積層體之最表層的前述絕緣層所形成的開口部內形成有前述複數個連接端子部，特徵在於：前述連接端子部係具有一連接區域與一配線區域，該連接區域係前述半導體晶片之連接端子應透過焊料而連接之區域，該配線區域係從前述連接區域延伸於平面方向上且寬度形成為較前述連接區域之寬度還窄之區域，前述配線區域之表面的焊料潤濕性低於前述連接區域之表面之焊料潤濕性。
    依照手段1之發明，因為在連接端子部中半導體晶片之連接區域之寬度形成為較配線區域之寬度還寬，故可充分確保焊料的連接面積。此外，因為配線區域之表面低於連接區域之表面的焊料潤濕性，故即使在半導體晶片之裝配後加載熱歷程的情況下，亦無連接區域之焊料流出至配線區域的問題，可確實保持連接區域之焊料。據此，可充分確保與半導體晶片之連接可靠度。另外，「表面之焊料潤濕性」係藉由下述方法測定。首先，進行金屬分析、有機物分析而特定配線區域之表面及連接區域之表面的組成。於此，作為金屬分析、有機物分析之手法可舉例如EPMA、XPS、AES、FE-AES、FTIR、SIMS、TOF-SIMS等。其次，製作將依照此等手法的分析所特定之組成按比例放大而重現之評估用基板，並藉由按照JISZ3197之測定法以評估配線區域之表面及連接區域之表面之焊料潤濕性。
    另外，在配線基板之連接端子部，可為配線區域延伸於連接區域之平面方向的兩側，亦可為配線區域僅延伸於連接區域之平面方向的單側。此外，連接區域只要寬度形成為較配線區域之寬度還寬，則並不特別限定其形狀。具體而言，例如，連接區域之俯視形狀可作成菱形、圓形(正圓或橢圓狀)、將方形(正方形或長方形)之四邊的角圓化之形狀、將方形之四邊的角削成直線狀之形狀、或具有三個以上的角之多角形(三角形、四角形、五角形、六角形等)等。亦即，連接區域之俯視形狀可因應配線基板之設計圖案或半導體晶片之端子形狀等而酌情變更。於此，在連接區域中沿著配線區域延伸之方向的方向之尺寸定義為「長度」、與配線區域延伸之方向垂直之方向的尺寸定義為「寬度」。於此情況下，除了可將連接區域之長度設定為大於寬度，亦可將連接區域之寬度設定為大於長度。另外，將連接區域之寬度最大的部分之長度定義為「最大寬度尺寸」時，因為最大寬度尺寸較短者較可確保焊料凸塊之高度，故較佳。
    在連接區域及配線區域之表面上係形成有第一金屬層。第一金屬層係在配線區域之表面上露出，在連接區域之表面上係第二金屬層透過第一金屬層在露出之狀態下形成，第一金屬層之表面之焊料潤濕性係低於第二金屬層之表面之焊料潤濕性較佳。依照此種方式，焊料潤濕性高之第二金屬層會在連接區域之表面上露出，焊料潤濕性低之第一金屬層會在配線區域之表面上露出。因此，即使在半導體晶片之裝配後加載熱歷程之情況下，亦無連接區域之焊料流出至配線區域的問題，可充分確保與半導體晶片之連接可靠度。
    較佳為第一金屬層係包含構成前述連接端子部之金屬與構成前述第二金屬層之金屬而形成之金屬間化合物層。於此情況下，在連接端子部上形成第二金屬層之後藉由進行熱處理等而可易於在連接端子部之表面上形成作為第一金屬層之金屬間化合物層。
    構成連接端子部之金屬係銅或銅合金，構成第二金屬層之金屬係銅以外之可作為焊接材料而使用之焊接材料構成金屬，金屬間化合物層係銅與焊接材料構成金屬之合金層較佳。於此情況下，因為連接端子部由銅或銅合金構成，故可將與半導體晶片之連接阻抗抑制為低阻抗。此外，藉由使用可作為焊接材料而使用之焊接材料構成金屬(低熔點金屬)，可藉由比較低溫之熱處理而易於形成合金層。
    具體而言，構成第二金屬層之金屬係錫，作為第一金屬層之金屬間化合物層係銅與錫之合金層較佳。再者，第二金屬層係使熔化之錫聚集而形成之錫聚合體層較佳。依照此種方式時，錫聚合體層露出之連接區域之焊料潤濕性變高，銅與錫之合金層露出之配線區域之焊料潤濕性變低。因此，可確實迴避熱歷程造成連接區域之焊料流出至配線區域之問題，可充分確保與半導體晶片之連接可靠度。此外，因為構成連接端子部之銅或銅合金及構成第二金屬層之錫係較廉價之金屬，故可將配線基板之製造成本壓低。
    配線基板中，較佳為連接端子部之側面係由絕緣層所被覆。依照此種方式時，在連接區域與配線區域中僅上面露出，可加大連接區域之露出面相對於配線區域之露出面的面積比。為此，可確實使熔化之焊接材料構成金屬(具體而言，錫)聚集在面積大之連接區域之表面。
    較佳為第一金屬層之表面粗糙度大於第二金屬層之表面粗糙度。一般而言，於半導體晶片之裝配後，半導體晶片與配線基板之間隙係使用底部填充材料而密封。於此情況下，藉由加大第一金屬層之表面粗糙度，配線區域之表面與底部填充材料之附著性提高，可充分確保密封性。此外，因為配線區域之表面與底部填充材料之間難以產生間隙，故可確實迴避熱歷程造成連接區域之焊料流出至配線區域的問題。
    此外，較佳為第二金屬層之厚度係形成為較第一金屬層之厚度還厚。依照此種方式時，可確實將連接端子部之連接區域與半導體晶片之連接端子焊接。
    在配線基板所形成之複數個連接端子部的端子間距較佳為80μm以下，更佳為40μm以下。依照此種方式將端子間距窄化而圖求配線基板之高密度化的情況，連接區域之面積變小，焊料的使用量變少。於此情況下，藉由依照本發明的方式將連接區域的焊料潤濕性提高成高於配線區域，因為可確實將焊料保持於連接區域，故可充分確保與半導體晶片之連接可靠度。
    再者，在配線基板中，較佳為以配線區域之延伸方向成為互相平行的方式排列複數個連接端子部。於此情況下，亦可在排列方向上相鄰之連接端子部中，將連接區域以連接區域之位置不在排列方向上重疊的方式配置在朝向與該排列方向正交之方向(配線區域之延伸方向)偏離的位置。依照此種方式時，能以較少之空間設置包含寬度寬之連接區域而構成的複數個連接端子部，可圖求配線基板之高密度化。
    手段1之配線基板可為使用陶瓷絕緣層作為絕緣層之陶瓷配線基板，但較佳為使用樹脂絕緣層作為絕緣層之有機配線基板。以有機配線基板作為配線基板時，可圖求配線之高密度化。
    較佳為樹脂絕緣層係使用以熱固性樹脂為主體之堆積材料而形成。作為樹脂絕緣層之形成材料的具體例，可舉例如環氧樹脂、酚醛樹脂、聚氨酯樹脂、矽樹脂、聚醯亞胺樹脂等之熱固性樹脂。另外，亦可使用此等樹脂與玻璃纖維(玻璃織造布或玻璃非織造布)或聚醯胺纖維等之有機纖維之複合材料、或使環氧樹脂等之熱固性樹脂浸漬於連續多孔介質PTFE等之三維網狀氟系樹脂基材的樹脂-樹脂複合材料等。
    較佳為有機配線基板之導體層係以銅為主體而構成。於此情況下，藉由減去法、部分加成法、完全加成法等之眾所皆知的方法而形成。具體而言，例如，可應用銅箔之蝕刻、無電解鍍銅或電解鍍銅等之方法。另外，可在藉由濺鍍或CVD等之方法形成薄膜之後進行蝕刻以形成導體層，亦可藉由導電性糊等之印刷而形成導體層。
    此外，作為半導體晶片，可舉例如作為電腦之微處理器而使用之IC晶片、DRAM(Dynamic Random Access Memory)或SRAM(Static Random Access Memory)等之IC晶片。
    此外，作為解決上述課題用之另一個手段(手段2)，存在一種配線基板之製法方法，其係製造前述配線基板之製造方法，特徵在於包含：預備金屬層形成步驟，在前述連接區域及前述配線區域之表面上，形成包含前述焊接材料構成金屬與助焊劑之預備金屬層，或形成在前述焊接材料構成金屬上塗布了助焊劑之預備金屬層；以及加熱步驟，在前述預備金屬層形成步驟之後，藉由加熱至較前述焊接材料構成金屬之熔點還高的溫度，以在前述連接區域及前述配線區域之表面上形成銅與前述焊接材料構成金屬之合金層，同時在前述配線區域之表面上使熔化之前述焊接材料構成金屬聚集於前述連接區域之表面上而形成前述第二金屬層。
    依照手段2之發明，於預備金屬層形成步驟中在連接區域及配線區域之表面上形成預備金屬層後，於加熱步驟中以成為較焊接材料構成金屬之熔點還高的溫度之方式加熱而使預備金屬層之焊接材料構成金屬熔化。此時，在連接區域及配線區域之表面上，作為銅與焊接材料構成金屬之金屬間化合物層的合金層作為第一金屬層而形成。而且，熔化之焊接材料構成金屬係因其表面張力而聚集於寬度為寬之連接區域而形成了第二金屬層。此外，熔化之焊接材料構成金屬從配線區域流至連接區域，使得在配線區域之表面有合金層露出。依此種方式，藉由進行加熱步驟，在連接區域之表面上有焊料潤濕性高之焊接材料構成金屬露出，在配線區域之表面上有焊料潤濕性低之合金層露出。因此，即使在半導體晶片之基板裝配後加載熱歷程之情況下亦可確實迴避連接區域之焊料流出至配線區域的問題，可獲得與半導體晶片之連接可靠度佳之配線基板。
    再者，作為解決上述課題用之另一個手段(手段3)，存在一種配線基板之製法方法，其係製造前述配線基板之製造方法，特徵在於包含：預備金屬層形成步驟，在前述連接區域及前述配線區域之表面上，形成在鍍錫層上塗布了助焊劑之預備金屬層；以及加熱步驟，在前述預備金屬層形成步驟之後，藉由加熱至較錫之熔點還高的溫度，以在前述連接區域及前述配線區域之表面上形成銅與錫之合金層，同時在前述配線區域之表面上使熔化之錫聚集於前述連接區域之表面上而形成作為前述第二金屬層之錫聚合體層。
    依照手段3之發明，於預備金屬層形成步驟中在連接區域及配線區域之表面上形成在鍍錫層上塗布了助焊劑之預備金屬層後，在加熱步驟中以成為較錫之熔點還高的溫度之方式加熱而使錫熔化。此時，在連接區域及配線區域之表面上，形成銅與錫之合金層。而且，熔化之錫係因為其表面張力而聚集於寬度為寬之連接區域而形成錫聚合體層。此外，熔化之錫從配線區域流至連接區域，使得在配線區域之表面有合金層露出。依此方式，藉由進行加熱步驟，在連接區域之表面上有焊料潤濕性高之錫聚合體層露出，在配線區域之表面上有焊料潤濕性低之合金層露出。因此，即使在半導體晶片之基板裝配後加載熱歷程之情況下亦可確實迴避連接區域之焊料流出至配線區域的問題，可獲得與半導體晶片之連接可靠度佳之配線基板。
    配線基板亦可具有形成有連接端子部之基板主面與設置於該基板主面之相反側且形成有配設焊料凸塊用之複數個外部連接端子的基板背面。於此情況下，較佳為加熱步驟係兼有在外部連接端上設置焊料凸塊用之回流焊接步驟。依照此種方式時，不需要將在以往的基板製造時所進行之回流步驟、加熱步驟以分別的熱處理步驟進行，可將多層配線基板之製造成本壓低。[實施發明之形態]
    以下，根據圖面詳細說明將本發明具體化於作為配線基板之有機配線基板的一實施形態。圖1係本實施形態之有機配線基板之俯視圖，圖2係顯示有機配線基板之要部的放大剖面圖。
    如圖1及圖2所示，本實施形態之有機配線基板10係具有periphery構造之配線基板，具有作為半導體晶片搭載面的基板主面11與其相反側的基板背面12。詳言之，有機配線基板10係由矩形板狀之核心基板13、在核心基板13之核心主面14(圖2中為上面)上所形成之第一堆積層31、在核心基板13之核心背面15(圖2中為下面)上所形成之第二堆積層32所構成。
    本實施形態之核心基板13係以樹脂絕緣材(玻璃環氧樹脂材)所構成，該樹脂絕緣材係例如使環氧樹脂浸漬於作為補強材料之玻璃布而形成。於核心基板13中，以貫通核心主面14及核心背面15的方式形成複數個通孔導體16。另外，通孔導體16之內部係以例如環氧樹脂等之閉塞體17埋住。此外，於核心基板13之核心主面14及核心背面15上係圖案化形成有由銅形成之導體層19，各導體層19係電性連接於通孔導體16。
    在核心基板13之核心主面14上所形成之第一堆積層31係一積層體，其具有積層由熱固性樹脂(環氧樹脂)形成之複數個樹脂絕緣層21、22、23(絕緣層)、及由銅形成之複數個導體層24的構造。第一堆積層31方面，最表層的導體層24係包含複數個連接端子部41，此等連接端子部41係為了將半導體晶片(圖示略)以倒裝晶片的形式裝配而沿著半導體晶片之搭載區域R1的外周所配置者。此外，設有阻焊層25作為第一堆積層31之最表層的絕緣層。於阻焊層25，在與半導體晶片之搭載區域R1之四邊對應的位置上形成有複數個切口(slit)狀之開口部43。而且，在阻焊層25之開口部43內形成有複數個連接端子部41。
    本實施形態中，複數個連接端子部41係設置於樹脂絕緣層22之上面，以覆蓋此等連接端子部41之側面的方式設有樹脂絕緣層23。此外，於樹脂絕緣層21、22係分別形成有導孔33及填充導孔導體34。各導孔導體34係與各導體層19、24、連接端子部41電性連接。
    在本實施形態之配線基板10所裝配之半導體晶片係採用具有例如Cu柱構造之連接端子者。另外，除了Cu柱構造以外，亦可以倒裝晶片的形式裝配具有鍍Au凸塊構造或Au螺栓構造之連接端子的半導體晶片。
    在核心基板13之核心背面15上所形成之第二堆積層32係具有與上述之第一堆積層31大致相同之構造。亦即，第二堆積層32係具有積層樹脂絕緣層26、27及導體層24之構造。第二堆積層32方面，作為最表層的導體層24，形成有與母板(圖示略)連接用之複數個外部連接端子45。此外，在樹脂絕緣層26、27中亦形成有導孔33及導孔導體34。各導孔導體34係與導體層19、24、外部連接端子45電性連接。再者，設有阻焊層28作為第二堆積層32之最表層的絕緣層。於阻焊層28之既定處係設有使外部連接端子45露出用之開口部47。此外，外部連接端子45方面，在開口部47內露出之下面由電鍍層48(例如鍍錫層)所覆蓋。在該外部連接端子45之下面係設有可與未圖示之母板電性連接之複數個焊料凸塊49。而且，有機配線基板10係藉由各焊料凸塊49而裝配於未圖示之母板上。
    其次，利用圖15針對在基板主面11側之第一堆積層31所形成之連接端子部41的具體構成作詳述。
    如圖15所示，各連接端子部41係具有連接區域51及配線區域52，該連接區域51係半導體晶片之連接端子應透過焊料而連接之區域，該配線區域52係從連接區域51朝平面方向延伸且寬度形成為較連接區域51還窄之區域。各連接端子部41(連接區域51及配線區域52)係以銅為主體而構成，在其等之表面上係形成有由錫與銅構成之Sn-Cu合金層53(作為第一金屬層之金屬間化合物層)(參照圖2)。此合金層53係於配線區域52之表面上露出。此外，在連接區域51之表面上係透過Sn-Cu合金層53而在露出之狀態下形成有錫聚合體層54(第二金屬層)。
    如圖2所示，錫聚合體層54係熔化之錫(焊接材料構成金屬)在連接區域51聚集而形成為圓頂型，其厚度為較Sn-Cu合金層53之厚度還厚。此外，於Sn-Cu合金層53之表面係形成有微細之凹凸，Sn-Cu合金層53之表面粗糙度係大於錫聚合體層54之表面粗糙度。
    在阻焊層25之開口部43內所排列之複數個連接端子部41方面，各配線區域52係以延伸方向互相平行的方式設置，各連接區域51係配置於偏移為千鳥狀之位置。亦即，排列方向上相鄰之連接端子部41方面，各連接區域51以連接區域51之位置不在排列方向上重疊的方式配置於朝與排列方向正交之方向(配線區域52之延伸方向)偏移的位置。此外，配線區域52從連接區域51之單側延伸之連接端子部41與配線區域52從連接區域51之兩側延伸之連接端子部41在該排列方向上交互配置。依此方式形成連接端子部41時，可使各連接端子部41之端子間距變窄。另外，本實施形態之端子間距係例如40μm。
    其次，敘述關於本實施形態之有機配線基板10之製造方法。
    首先，準備在由環氧玻璃形成之基材的兩面黏貼銅箔之覆銅積層板。而且，利用鑽孔機進行鑽孔加工，於既定位置預先形成貫通覆銅積層板61之表背面的貫通孔62(參照圖3)。而且，藉由對覆銅積層板61之貫通孔62的內面所進行之無電解鍍銅及電解鍍銅，以在貫通孔62內形成通孔導體16。
    隨後，將通孔導體16之空洞部以絕緣樹脂材料(環氧樹脂)埋洞，形成閉塞體17。再者，將覆銅積層板61之銅箔與在該銅箔上所形成之鍍銅層藉由例如減去法而圖案化。此結果，如圖4所示，獲得形成有導體層19及通孔導體16之核心基板13。
    而且，藉由進行堆積步驟，在核心基板13之核心主面14之上形成第一堆積層31，同時在核心基板13之核心背面15之上亦形成第二堆積層32。
    詳言之，在核心基板13之核心主面14及核心背面15之上，配置由環氧樹脂形成之薄片狀的樹膜絕緣層21、26，黏貼樹脂絕緣層21、26。而且，藉由利用例如準分子雷射、UV雷射或CO2雷射等而實施雷射加工以在樹脂絕緣層21、26之既定位置形成導孔33(參照圖5)。其次，利用過錳酸鉀溶液等之蝕刻液而進行將各導孔33內之膠渣除去的除膠渣步驟。另外，作為除膠渣步驟，除了利用了蝕刻液之處理以外，亦可進行例如應用O2電漿之電漿灰化的處理。
    除膠渣步驟之後，藉由根據以往周知的手法而進行無電解鍍銅及電解鍍銅，以在各導孔33內形成導孔導體34。再者，藉由以往周知的手法(例如部分加成法)而進行蝕刻，以在樹脂絕緣層21、26上圖案化形成導體層24(參照圖6)。
    關於其他的樹脂絕緣層22、27及導體層24，亦藉由與上述之樹脂絕緣層21、26及導體層24同樣的手法形成，在樹脂絕緣層21、26上積層下去。此外於此，作為樹脂絕緣層22上之導體層24，形成有複數個連接端子部41，作為樹脂絕緣層27上之導體層24，形成有複數個外部連接端子45(參照圖7)。
    再者，在樹脂絕緣層22上形成將各連接端子部41之側面覆蓋的樹脂絕緣層23。具體而言，例如在樹脂絕緣層22之表面將熱硬化性之樹脂絕緣層23薄薄地塗布而予以熱硬化後，藉由研磨至各連接端子部41之上面露出為止，形成樹脂絕緣層23。
    其次，藉由在樹脂層間絕緣層23、27上塗布感光性環氧樹脂而予以硬化，形成阻焊層25、28。隨後，在配置了既定之遮罩的狀態下進行曝光及顯影，在阻焊層25、28圖案化形成開口部43、47(參照圖8及圖9)。而且，藉由對於從開口部43所露出之連接端子部41之表面(上面)實施無電解鍍錫，形成鍍錫層65(參照圖10及圖11)。此外，藉由此無電解鍍錫，在從開口部47露出之外部連接端子45之表面(下面)形成電鍍層48。再者，如圖12及圖13所示，藉由在鍍錫層65上塗布助焊劑66，以在連接端子部41(連接區域51及配線區域52)之表面上形成包含鍍錫層65與助焊劑66之預備金屬層67(預備金屬層形成步驟)。
    隨後，進行作為加熱步驟之回流焊接步驟。此種情況下，加熱至較錫之熔點及焊料凸塊49之熔點還高的溫度(例如240℃左右)。結果，在連接區域51及配線區域52之表面上形成銅與錫之Sn-Cu合金層53。又此時，熔化之錫係因其表面張力而從寬度窄之配線區域52流至寬度廣之連接區域51。而且，因為配線區域52之表面上之錫聚集於連接區域51之表面，使得在連接區域51之表面上形成錫聚合體層54(參照圖14及圖15)。此外於此，熔化之錫係因表面張力而湧起為圓頂型，故錫聚合體層54係形成為厚度較Sn-Cu合金層53還厚。此外，於Sn-Cu合金層53之表面係形成有微細之凹凸。
    此外於此回流步驟中，藉由利用未圖示之焊球搭載裝置而在各外部連接端子45上配置焊球之狀態下加熱焊球，以在各外部連接端子45上形成焊料凸塊49。藉由經過以上之步驟而製造圖1及圖2所示之有機配線基板10。
    因此，依照本實施形態時可獲得以下之效果。
    (1)本實施形態之有機配線基板10係在連接端子部41方面將半導體晶片之連接區域51形成為寬度較配線區域52還寬，故可充分確保焊料的連接面積。此外，銅與錫之合金層53於配線區域52之表面露出，錫聚合體層54於連接區域51之表面露出。依照此種方式時，可將配線區域52之焊料潤濕性作成較連接區域51之焊料潤濕性還低。為此，即使在半導體晶片之基板裝配後加載焊料的熔點以上之熱歷程的情況，亦無連接區域51之焊料流出至配線區域52之問題，可確實保持連接區域51之焊料。據此，可充分確保與半導體晶片之連接可靠度。再者，構成連接端子部41之銅或錫係較廉價之金屬，故可壓低配線基板10之製造成本。
    (2)本實施形態之有機配線基板10係在連接端子部41之配線區域52之表面形成有凹凸，其表面粗糙度為大的狀態。依照此種方式時，在半導體晶片之裝配後以底部填充材料密封配線基板10與半導體晶片之間隙的情況，可提高配線區域52與底部填充材料之附著性。另於此情況下，因為配線區域52之表面與底部填充材料之間難以產生間隙，故可確實迴避熱歷程造成連接區域51之焊料流出至配線區域52。
    (3)本實施形態之有機配線基板10係在各連接端子部41方面，在連接區域51之表面所形成之錫聚合體層54之厚度較在連接區域51及配線區域52之表面所形成之合金層53之厚度還厚。依照此種方式時，可在連接端子部41之連接區域51確實焊接半導體晶片之連接端子。
    (4)本實施形態之有機配線基板10係以配線區域52之延伸方向互相平行的方式排列複數個連接端子部41。此外，在排列方向相鄰之連接端子部41方面，以連接區域51之位置在各連接端子部41之排列方向上不重疊的方式在與該排列方向正交之方向(配線區域52之延伸方向)上偏移的位置設有連接區域51。依照此種方式時，可將包含寬度為寬之連接區域51而構成之複數個連接端子部41以較少的空間設置，可圖求有機配線基板10之高密度化。
    (5)本實施形態係在預備金屬層形成步驟中在將於鍍錫層65上塗布了助焊劑66之預備金屬層67形成後，進行加熱步驟(回流焊接步驟)。此時，在連接區域51及配線區域52之表面上形成銅與錫之Sn-Cu合金層53，同時熔化之錫係因其表面張力而聚集於寬度較寬之連接區域51。結果，可於配線區域52之表面使焊料潤濕性低之Sn-Cu合金層53露出，於連接區域51之表面可將焊料潤濕性高之錫聚合體層54在露出之狀態下形成。
    (6)本實施形態之有機配線基板10中，連接端子部41之側面係由樹脂絕緣層23所覆蓋。依照此種方式時，連接區域51與配線區域52中僅上面露出，可將此等露出面之面積比加大。為此，可在面積為大之連接區域51之表面確實收集熔化之錫。
    (7)本實施形態係於預備金屬層形成步驟中藉由在各連接端子部41之表面上進行無電解鍍錫，以可將鍍錫層65以均勻的厚度形成。因此，可確實抑制經歷加熱步驟而在各連接區域51上所形成之錫聚合體層54之厚度不均。
    (8)本實施形態中，在連接區域51用以形成錫聚合體層54之加熱步驟係兼作為在外部連接端子45上設置焊料凸塊49用之回流焊接步驟。於此情況下，無需將在以往之基板製造時所進行之回流步驟與加熱步驟以個別的熱處理步驟之方式進行，可壓低配線基板10之製造成本。
    另外，本發明之實施形態亦可變更為如下方式。
    上述實施形態係形成銅與錫之合金層53作為第一金屬層，惟並不限定於此。具體而言，亦可例如在連接端子部41之表面形成鍍金層或鍍銀層等之後進行預備金屬層形成步驟及加熱步驟，此情況下係包含金或銀之合金層形成於連接端子部41之表面上。
    上述實施形態雖使用錫作為構成第二金屬層之焊接材料構成金屬，惟除了錫以外亦可使用可作為鉛或鉍等之焊接材料而使用的焊接材料構成金屬(低熔點金屬)。此外，構成預備金屬層67之鍍錫層65雖係藉由進行無電解鍍錫而形成，惟亦可藉電解鍍錫而形成。
    上述實施形態之有機配線基板10係經歷預備金屬層形成步驟及加熱步驟而將連接端子部41之配線區域52之焊料潤濕性作成較連接區域51之焊料潤濕性還低，惟並不限定於此。例如，亦可藉由以物理或化學性的方法進行表面處理，以使連接端子部41表面的焊料潤濕性變化，而將配線區域52之焊料潤濕性作成較連接區域51之焊料潤濕性還低。具體而言，在連接端子部41之連接區域51及配線區域52之表面上，形成焊料潤濕性佳之金屬層後，對配線區域52之表面照射雷射。結果，在配線區域52之表面形成金屬氧化物層，將配線區域52的焊料潤濕性作成較連接區域51之焊料潤濕性還低。又例如，在連接區域51及配線區域52之表面上，在形成焊料潤濕性低之金屬層與焊料潤濕性高之金屬層後，對配線區域52之表面照射雷射。結果，在配線區域52之表面使潤濕性低之金屬層露出，將配線區域52之焊料潤濕性作成較連接區域51的焊料潤濕性還低。依照此種方式亦可迴避連接區域51之焊料流出至配線區域52之問題，可充分確保與半導體晶片之連接可靠度。
    上述實施形態中，在樹脂絕緣層22之表面薄薄地塗布熱硬化性之樹脂絕緣層23而予以熱硬化之後，研磨至各連接端子部41露出為止，以形成覆蓋連接端子部41之側面的樹脂絕緣層23，惟此樹脂絕緣層23之形成方法亦可酌情變更。例如，亦可在樹脂絕緣層22之表面薄薄地塗布熱硬化性之樹脂絕緣層後，藉由利用溶劑除去覆蓋各連接端子部41之上面的樹脂絕緣層後，予以熱硬化而形成覆蓋連接端子部41之側面的樹脂絕緣層。再者，亦可在樹脂絕緣層22之表面厚厚地塗布熱硬化性之樹脂絕緣層而予以熱硬化後，藉由乾式蝕刻而除去在連接端子部41之上面的樹脂絕緣層，以形成覆蓋連接端子部41之側面的樹脂絕緣層。又此種情況下，變成樹脂絕緣層與阻焊層25係形成為一體。
    上述實施形態之有機配線基板10雖係以樹脂絕緣層23覆蓋各連接端子部41之側面的構成，但亦可為各連接端子部41之側面從樹脂絕緣層23露出之構成。
    上述實施形態之有機配線基板10係具有核心基板13之配線基板，但並不限定於此，亦可將本發明應用於不具有核心之無核心配線基板。
    上述實施形態之有機配線基板10之形態雖係BGA(球柵陣列)，但並不僅限定於BGA，亦可將本發明應用於例如PGA(插針網格陣列)或LGA(地柵陣列)等之配線基板。
    上述實施形態係將在連接區域51用以形成錫聚合體層54之加熱步驟兼作為在外部連接端子45上設置焊料凸塊49用之回流焊接步驟而進行，惟並不限定於此，亦可將加熱步驟與回流步驟以個別的熱處理步驟之方式進行。
    上述實施形態雖例示具備具有俯視形狀下為長方形狀之連接區域51的連接端子部41者，但並不限定於此。例如，圖16所示之另一個實施形態之連接端子部41A係具有俯視形狀下為菱形之連接區域51A。另外，此等連接端子部41A因為最大寬度尺寸短，故有容易確保焊料凸塊之高度的優點。圖17所示之另一個實施形態之連接端子部41B係在俯視形狀下具有橢圓狀之連接區域51B。此等連接區域51B之長度係大於寬度。圖18所示之另一個實施形態之連接端子部41C係具有將長方形之四邊的角圓化之(即設有R部之)俯視形狀的連接區域51C。此等連接區域51C之長度亦大於寬度。圖19所示之另一個實施形態之連接端子部41D係具有將長方形之四邊的角削成直線狀之(即設有C部之)俯視形狀的連接區域51D。此等連接區域51D之長度亦大於寬度。圖20所示之另一個實施形態之連接端子部41E係具有俯視形狀下為正六角形狀之連接區域51E。
    其次，除了申請專利範圍所記載之技術思想以外，以下列舉可由前述之實施形態所掌握的技術思想。
    (1)如手段1之配線基板，其中使用樹脂絕緣層作為前述絕緣層。
    (2)如手段1之配線基板，其中在前述連接區域及前述配線區域之表面上係形成有第一金屬層，同時前述第一金屬層係在前述配線區域之表面上露出，在前述連接區域之表面上，第二金屬層透過前述第一金屬層以露出狀態而形成，前述第一金屬層之表面的焊料潤濕性係較前述第二金屬層之表面之焊料潤濕性還低，前述第二金屬層之厚度係較前述第一金屬層之厚度還厚。
    (3)如手段1之配線基板，其中前述配線區域係延伸於前述連接區域之兩側或單側。
    (4)如手段1之配線基板，其中前述複數個連接端子部之端子間距係80μm以下。
    (5)如手段1之配線基板，其中以前述配線區域之延伸方向成為互相平行的方式排列複數個前述連接端子部，於排列方向上相鄰之連接端子部方面，以前述連接區域之位置在前述排列方向上不重疊的方式在與該排列方向正交之方向上偏移的位置上設置前述連接區域。
    (6)一種配線基板之製法方法，其係製造如手段1之配線基板的製造方法，特徵在於包含表面處理步驟，其係以前述配線區域的焊料潤濕性成為低於前述連接區域的焊料潤濕性的方式進行表面處理。
    (7)如手段2或3之配線基板之製造方法，其中前述配線基板係具有基板主面及基板背面，該基板主面係形成有前述連接端子部，該基板背面係設置於該基板主面之相反側，並形成有配設焊料凸塊用之複數個外部連接端子，前述加熱步驟係兼作為在前述外部連接端上設置前述焊料凸塊用之回流焊接步驟。
    10‧‧‧作為配線基板之有機配線基板
    11‧‧‧基板主面
    12‧‧‧基板背面
    13‧‧‧核心基板
    14‧‧‧核心主面
    15‧‧‧核心背面
    16‧‧‧通孔導體
    17‧‧‧閉塞體
    19‧‧‧導體層
    21~23‧‧‧作為絕緣層之樹脂絕緣層
    24‧‧‧導體層
    25、28‧‧‧作為絕緣層之阻焊層
    26、27‧‧‧作為絕緣層之樹脂絕緣層
    31‧‧‧作為積層體之第一堆積層
    32‧‧‧第二堆積層
    33‧‧‧導孔
    34‧‧‧導孔導體
    41、41A、41B‧‧‧連接端子部
    41C、41D、41E‧‧‧連接端子部
    43‧‧‧開口部
    45‧‧‧外部連接端子
    47‧‧‧開口部
    48‧‧‧電鍍層
    49‧‧‧焊料凸塊
    51、51A、51B‧‧‧連接區域
    51C、51D、51E‧‧‧連接區域
    52‧‧‧配線區域
    53‧‧‧作為第一金屬層及金屬間化合物層之合金層
    54‧‧‧作為第二金屬層之錫聚合體層
    61‧‧‧覆銅積層板
    62‧‧‧貫通孔
    65‧‧‧鍍錫層
    66‧‧‧助焊劑
    67‧‧‧預備金屬層
    R1‧‧‧半導體晶片之搭載區域
    圖1係顯示一實施形態之有機配線基板的俯視圖。
    圖2係顯示一實施形態之有機配線基板的放大剖面圖。
    圖3係顯示一實施形態之有機配線基板之製造方法的說明圖。
    圖4係顯示一實施形態之有機配線基板之製造方法的說明圖。
    圖5係顯示-實施形態之有機配線基板之製造方法的說明圖。
    圖6係顯示一實施形態之有機配線基板之製造方法的說明圖。
    圖7係顯示一實施形態之有機配線基板之製造方法的說明圖。
    圖8係顯示-實施形態之有機配線基板之製造方法的說明圖。
    圖9係顯示一實施形態之有機配線基板之製造方法的說明圖。
    圖10係顯示一實施形態之有機配線基板之製造方法的說明圖。
    圖11係顯示一實施形態之有機配線基板之製造方法的說明圖。
    圖12係顯示一實施形態之有機配線基板之製造方法的說明圖。
    圖13係顯示一實施形態之有機配線基板之製造方法的說明圖。
    圖14係顯示一實施形態之有機配線基板之製造方法的說明圖。
    圖15係顯示一實施形態之有機配線基板之製造方法的說明圖。
    圖16係顯示另一個實施形態之各連接端子部的放大俯視圖。
    圖17係顯示另一個實施形態之各連接端子部的放大俯視圖。
    圖18係顯示另一個實施形態之各連接端子部的放大俯視圖。
    圖19係顯示另一個實施形態之各連接端子部的放大俯視圖。
    圖20係顯示另一個實施形態之各連接端子部的放大俯視圖。
    10‧‧‧作為配線基板之有機配線基板
    11‧‧‧基板主面
    12‧‧‧基板背面
    13‧‧‧核心基板
    14‧‧‧核心主面
    15‧‧‧核心背面
    16‧‧‧通孔導體
    17‧‧‧閉塞體
    19‧‧‧導體層
    21~23‧‧‧作為絕緣層之樹脂絕緣層
    24‧‧‧導體層
    25、28‧‧‧作為絕緣層之阻焊層
    26、27‧‧‧作為絕緣層之樹脂絕緣層
    31‧‧‧作為積層體之第一堆積層
    32‧‧‧第二堆積層
    33‧‧‧導孔
    34‧‧‧導孔導體
    41‧‧‧連接端子部
    43‧‧‧開口部
    45‧‧‧外部連接端子
    47‧‧‧開口部
    48‧‧‧電鍍層
    49‧‧‧焊料凸塊
    51‧‧‧連接區域
    52‧‧‧配線區域
    53‧‧‧作為第一金屬層及金屬間化合物層之合金層
    54‧‧‧作為第二金屬層之錫聚合體層
    权利要求:
    Claims (10)
    [1] 一種配線基板，具有絕緣層及導體層各積層一層以上之積層體，前述積層體之最表層的前述導體層係為了將半導體晶片以倒裝晶片的方式裝配而包含沿著前述半導體晶片之搭載區域的外周所排列之複數個連接端子部，並於在前述積層體之最表層的前述絕緣層所形成的開口部內形成有前述複數個連接端子部，特徵在於：前述連接端子部係具有一連接區域與一配線區域，該連接區域係前述半導體晶片之連接端子應透過焊料而連接之區域，該配線區域係從前述連接區域延伸於平面方向上且寬度形成為較前述連接區域之寬度還窄之區域，前述配線區域之表面的焊料潤濕性低於前述連接區域之表面之焊料潤濕性。
    [2] 如申請專利範圍第1項之配線基板，其中，在前述連接區域及前述配線區域之表面上係形成有第一金屬層，同時前述第一金屬層係在前述配線區域之表面上露出，在前述連接區域之表面上係第二金屬層透過前述第一金屬層在露出的狀態下形成，前述第一金屬層之表面之焊料潤濕性係低於前述第二金屬層之表面的焊料潤濕性。
    [3] 如申請專利範圍第2項之配線基板，其中，前述第一金屬層係包含構成前述連接端子部之金屬與構成前述第二金屬層之金屬而形成之金屬間化合物層。
    [4] 如申請專利範圍第3項之配線基板，其中，構成前述連接端子部之金屬係銅或銅合金，構成前述第二金屬層之金屬係銅以外之可作為焊接材料而使用的焊接材料構成金屬，前述金屬間化合物層係銅與焊接材料構成金屬之合金層。
    [5] 如申請專利範圍第3項之配線基板，其中，構成前述連接端子部之金屬係銅或銅合金，構成前述第二金屬層之金屬係錫，前述金屬間化合物層係銅與錫之合金層。
    [6] 如申請專利範圍第1至5項中任一項之配線基板，其中，前述連接端子部之側面係由前述絕緣層所被覆。
    [7] 如申請專利範圍第2至6項中任一項之配線基板，其中，前述第一金屬層之表面粗糙度係大於前述第二金屬層之表面粗糙度。
    [8] 如申請專利範圍第1至7項中任一項之配線基板，其中，前述連接區域之俯視形狀係菱形、圓形、將方形之四邊的角圓化之形狀、方形之四邊的角削成直線狀之形狀、或具有三個以上的角之多角形。
    [9] 一種配線基板之製法方法，其係製造如申請專利範圍第4至8項中任一項之配線基板者，特徵在於包含：預備金屬層形成步驟，在前述連接區域及前述配線區域之表面上，形成包含前述焊接材料構成金屬與助焊劑之預備金屬層，或形成在前述焊接材料構成金屬上塗布了助焊劑之預備金屬層；以及加熱步驟，在前述預備金屬層形成步驟之後，藉由加熱至較前述焊接材料構成金屬之熔點還高的溫度，以在前述連接區域及前述配線區域之表面上形成銅與前述焊接材料構成金屬之合金層，同時在前述配線區域之表面上使熔化之前述焊接材料構成金屬聚集於前述連接區域之表面上而形成前述第二金屬層。
    [10] 一種配線基板之製法方法，其係製造如申請專利範圍第5至8項中任一項之配線基板者，特徵在於包含：預備金屬層形成步驟，在前述連接區域及前述配線區域之表面上，形成在鍍錫層上塗布了助焊劑之預備金屬層；以及加熱步驟，在前述預備金屬層形成步驟之後，藉由加熱至較錫之熔點還高的溫度，以在前述連接區域及前述配線區域之表面上形成銅與錫之合金層，同時在前述配線區域之表面上使熔化之錫聚集於前述連接區域之表面上而形成作為前述第二金屬層之錫聚合體層。
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    申请号 | 申请日 | 专利标题
    JP2011220208||2011-10-04||
    JP2012055808A|JP2013093538A|2011-10-04|2012-03-13|配線基板及びその製造方法|
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