説明

半導体パッケージ基板

【課題】半導体素子接続用の長手形状の接続端子の一部に凸形状を設けることにより、高密度化にも対応可能で、かつ接続に必要なボリュームと高さを有するはんだバンプを、接続端子の長手方向の所定の位置に形成可能な半導体パッケージ基板を提供する。
【解決手段】半導体素子接続用の長手形状の複数の接続端子を有し、これらの複数の接続端子が短手方向に並んで配置され、前記前記複数の接続端子の長手方向の一部に凸形状が形成されることを特徴とする半導体パッケージ基板。また、上記において、凸形状が、短手方向に並んで形成される複数の接続端子の長手方向の所定の位置に形成されることを特徴とする半導体パッケージ基板。また、上記の何れかにおいて、接続端子の長手方向における凸形状の長さが、接続端子の長さの1/5〜1/3の大きさであることを特徴とする半導体パッケージ基板。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、半導体パッケージ基板に関するものであり、特には、半導体素子実装用の接続端子上に設けるはんだバンプを、所定の位置に安定して形成することにより、接続信頼性を向上することができる半導体パッケージ基板に関するものである。
【背景技術】
【0002】
従来、半導体パッケージ基板を用いて半導体素子を接続するには、半導体パッケージ基板の接続端子側にはんだバンプを形成し、半導体素子側には金バンプ等を形成して、両者を圧着し、さらに熱を加えてはんだバンプを溶融することにより行っている。その際、接続端子上に形成したはんだバンプの頂上の位置と、半導体素子側の金バンプ等の位置を合わすことが必要である。また、このはんだバンプは、半導体素子側の金バンプ等と安定して接続させるには、ある程度のボリュームと高さが必要である。
【0003】
このはんだバンプの形成は、表面が銅のままの接続端子に対して行うこともあるが、通常は、半導体パッケージ基板に形成した接続端子の表面に、Ni/Auめっきを行い、このNi/Auめっきした接続端子に対して行うことが多い。具体的には、接続端子の表面に、フラックスを含有させたはんだペーストを印刷し、リフロー炉を通して加熱溶融させた後、不要なフラックス分を薬液洗浄して除去することによって、接続端子の表面にはんだバンプを形成する。
【0004】
はんだペーストが接続端子の表面上で溶融する際、はんだははんだ自身の表面張力で丸くなろうとする。その時、短手方向に並んだ複数の各接続端子上で、接続端子の長手方向に対して所定の箇所にはんだが凝集して丸くなり、凝固してはんだバンプを形成すれば問題無いが、実際には様々な位置で凝集するため、はんだバンプが形成される位置を制御しにくい問題がある。所定の箇所にはんだバンプが形成されないと、半導体素子を実装する際に半導体素子側のバンプ位置と半導体パッケージ基板側のはんだバンプの位置が合わずに接合不具合を発生する可能性がある。
【0005】
この不具合を解消する方法として、接続端子の一部を平面側に太らせる方法が開示されている(特許文献1)。これは、接続端子の長手方向の一部の幅を、幅方向の両側に太らせることにより、その部分に印刷等で転写するはんだペーストの量を多くしたものである。これによると、リフロー時に多く転写された箇所の溶融したはんだが、表面張力により他の部分のはんだを引き寄せるので、所定の箇所に大きなはんだバンプを形成することができる。
【0006】
同様に、接続端子の長手方向の一部の幅を、幅方向の片側に太らせる方法も開示されている(特許文献2)。これも、特許文献1と同様に、太らせた箇所へのはんだペーストの転写量が増えるため、リフロー時に多く転写された箇所の溶融したはんだが、表面張力により他の部分のはんだを引き寄せるので、所定の箇所に大きなはんだバンプを形成することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0007】
【特許文献1】特開2002−329744号公報
【特許文献2】特開2005−11902号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0008】
しかしながら、特許文献1の方法は、接続端子の長手方向の一部に接続端子を太らせた部分を設けるため、接続端子を太らせた部分では隣接した接続端子間の間隙が部分的に狭くなる。このため、接続端子の配置が狭ピッチになるにつれて、回路加工時にエッチング残りが生じたり、無電解Ni/Auめっきなどの表面処理の加工時に接続端子の間隙にも無電解Ni/Auめっきが析出することがあり、接続端子の配置ピッチをあまり狭くすることができないことから、高密度化の障害となる問題がある。特許文献2の方法は、接続端子の長手方向の一部の幅を、幅方向の片側にだけ太らせるため、特許文献1に比べれば接続端子の間隙に対する制約は緩和されるが、接続端子の配置が狭ピッチになるにつれて、やはり特許文献1と同様の問題がある。このように、従来技術においては、接続端子上の所定の箇所に、接続に必要なボリュームと高さを有するはんだバンプを形成するためには、接続端子の配置ピッチが制約を受け、高密度化への対応が困難であった。
【0009】
本発明は、上記問題に鑑みなされたものであり、高密度化にも対応可能で、かつ接続に必要なボリュームと高さを有するはんだバンプを、接続端子の長手方向の所定の位置に形成可能な半導体パッケージ基板を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0010】
上記課題を解決するために本発明は、以下に示す構成を備える。
(1) 半導体素子接続用の長手形状の複数の接続端子を有し、これらの複数の接続端子が短手方向に並んで形成され、前記複数の接続端子の一部に凸形状が形成されることを特徴とする半導体パッケージ基板。
(2) 上記(1)において、凸形状が、短手方向に並んで形成される複数の接続端子の長手方向の所定の位置に形成されることを特徴とする半導体パッケージ基板。
(3) 上記(1)または(2)において、接続端子の長手方向における凸形状の長さが、前記接続端子の長さの1/5〜1/3の大きさであることを特徴とする半導体パッケージ基板。
(4) 上記(1)から(3)の何れかにおいて、接続端子の長さが、前記接続端子の長手方向の両側もしくは片側を覆って形成されるソルダーレジストの開口幅で規定されることを特徴とする半導体パッケージ基板。
(5) 上記(1)から(4)の何れかにおいて、凸形状が形成された接続端子上にはんだを供給することにより、前記接続端子上の長手方向の所定の位置にはんだバンプが形成されることを特徴とする半導体パッケージ基板。
【発明の効果】
【0011】
本発明によれば、高密度化にも対応可能で、かつ接続に必要なボリュームと高さを有するはんだバンプを、接続端子の長手方向の所定の位置に形成可能な半導体パッケージ基板を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【0012】
【図1】本発明の実施例の半導体パッケージ基板の平面図である。
【図2】本発明の実施例の半導体パッケージ基板の図1におけるA−A’断面図で ある。
【図3】本発明の実施例の半導体パッケージ基板を用いてはんだバンプを形成した 時の平面図である。
【図4】本発明の実施例の半導体パッケージ基板の図3におけるA−A’断面図で ある。
【図5】従来(比較例)の半導体パッケージ基板の平面図である。
【図6】従来(比較例)の半導体パッケージ基板の図5におけるA−A’断面図で ある。
【図7】従来(比較例)の半導体パッケージ基板を用いてはんだバンプを形成した 時の平面図である。
【発明を実施するための形態】
【0013】
本発明の半導体パッケージ基板の構造を、図1〜図4に示す例を用いて説明する。
【0014】
本発明の半導体パッケージ基板6は、図1〜図4に示すように、半導体素子接続用の長手形状の複数の接続端子7を有し、これらの複数の接続端子7が短手方向に並んで配置され、前記複数の接続端子7の長手方向の一部に凸形状2が形成される。
【0015】
本発明の半導体パッケージ基板6とは、半導体素子である半導体素子(図示しない。)を直接搭載するための接続端子7を有する配線基板をいう。また、本発明の接続端子7とは、半導体パッケージ基板6上に設けられた配線パターン1のうち、半導体素子と電気的に接続するための部分をいう。
【0016】
本発明の半導体パッケージ基板6は、一般的な半導体パッケージ基板6に用いられる材料・製法によって形成することができる。例えば、まず、エポキシ樹脂系やポリイミド樹脂系の基材4を準備し、表面に形成された銅箔や銅めっきに対してサブトラクト法等で回路加工し、接続端子7を含めた配線パターン1を形成する。基材4には、必要な層数の内層パターンを有した多層基板(図示しない。)を用いてもよい。
【0017】
次に、接続端子7の一部に、少なくとも接続端子7の他の部分よりは高さが高い凸形状2を形成する。この凸形状2は、配線パターン1を形成後、接続端子7上の一部にだけ部分的にめっきをつけて作製したり、または、配線パターン1を形成後、接続端子7上の凸形状2になる部分のみをエッチングレジスト等で保護した後、エッチングにて、凸形状2となる部分を除く、周りの接続端子7全体を薄くして形成してもよい。
【0018】
次に、ソルダーレジスト3を形成する。ソルダーレジスト3は、接続端子7の長手方向の両側もしくは片側を覆って形成される。つまり、接続端子7の長さは、ソルダーレジスト3の開口幅8で規定されることになる。ソルダーレジスト3には、液状タイプ、フィルムタイプのいずれも使用できる。また、感光性タイプ、印刷タイプの何れも使用できるが、ソルダーレジスト3の開口幅8の寸法精度が優れる点で、感光性タイプのソルダーレジストが望ましい。
【0019】
図1は、本発明の半導体パッケージ基板の平面図を、図2は、図1のA−A’部分に示す箇所の断面構造である。凸形状2は、短手方向に並んで形成される複数の接続端子7の長手方向の所定の位置に形成される。ここで、長手方向の所定の位置とは、接続端子7の短手方向に並んだ複数の接続端子7において、接続端子7の長さ方向における位置が同じであることをいう。凸形状2の影響により、凸形状2の近傍には、はんだペーストが厚くなり、はんだペースト量が多いので、リフロー時には、多く転写された箇所の溶融したはんだが、表面張力により他の部分のはんだを引き寄せるので、図4に示すように、この凸形状2の位置に大きなはんだバンプ5を形成することができる。つまり、凸形状2は、他の部分のはんだ11を引き寄せるきっかけとなり、はんだ11は、凸形状2を中心として凝集するので、凸形状2を接続端子7の長手方向の所定の位置に設けることで、はんだバンプ5を接続端子7の長手方向の所定の位置に形成することができる。
【0020】
凸形状2は、少なくとも他の部分の接続端子7より高い構造となっており、その高さは、望ましくは接続端子7の表面から凸形状2の上までが、1〜10μm程度である。3〜5μmが特に好ましい。凸形状2の高さが1μm未満では、凸形状2近傍のはんだペーストの量が他の部分と比べてあまり差がないので、他の部分のはんだ11を引き寄せるきっかけとなる作用が弱い。一方、凸形状2の高さが10μmを超えると、はんだバンプ5の高さが、ソルダーレジスト3の高さを大きく超えることがあり、接触傷の原因となる場合がある。
【0021】
接続端子7の長手方向における凸形状2の長さは、望ましくは、接続端子7の長さの1/5〜1/3である。凸形状2の長さが接続端子7の長手方向の長さの1/3より大きいと、凸形状2上での溶融したはんだの移動が大きくなり、結果的にははんだバンプ5の位置が安定しなくなる。また1/5より小さいと凸形状2上に凝集するはんだ11の量が少なく、他の部分のはんだ11を引き寄せるきっかけとなる作用が弱く、はんだバンプ5のボリュームや高さの確保ができなくなる。
【0022】
図3は、本発明の図1、図2の半導体パッケージ基板6に、半導体素子と接続するためのはんだバンプ5を形成した状態を示す。また、図4は、図3のA−A’部分に示す箇所の断面図である。凸形状2が形成された接続端子7上にはんだペーストを供給することにより、接続端子7上の長手方向の所定の位置にはんだバンプ5が形成される。つまり、図1の接続端子7および凸形状2に、接続端子7上の他の部分のはんだ11が凝集したものがはんだバンプ5になる。このはんだバンプ5は、接続端子7上に凸形状2を設けることで、この部分にはんだ11が集まりやすくなるので、安定的に高さとボリュームを確保することができ、また安定的に所定の位置に形成することができる。この結果、凸形状2によって、安定した位置に、安定した高さとボリュームのフリップチップ接続用のはんだバンプ5を形成することが可能となる。
【0023】
はんだバンプ5は、フラックスを含有したはんだペーストを、接続端子7上に塗布した後、半導体パッケージ基板6をリフロー炉に通過させて、塗布したはんだペーストが溶融することにより形成される。リフロー後、はんだバンプ5の周囲にはフラックスが析出するため、フラックス洗浄機により薬液処理を行い、フラックスの除去を行う。
【実施例】
【0024】
以下、本発明を実施例により説明するが,本発明はこれに限定されない。
【0025】
(実施例)
図1から図4を用いて本発明の実施例を説明する。まず、基材4として、エポキシ系の絶縁樹脂を用いた両面銅張積層板であるMCL−E−679FG(日立化成工業株式会社製、商品名)を準備し、表面の銅箔(厚さ18μm)をサブトラクト法で回路加工し、接続端子7を含めた配線パターン1を形成した。このとき、形成された接続端子7を含む配線パターン1の厚みは18μm、幅は20μmであった。
【0026】
次に、図1、図2に示すように、接続端子7上の凸形状2になる部分のみをエッチングレジストで覆った後、エッチングにて、凸形状2となる部分を除いて、周りの接続端子7全体を含む配線パターンが薄くなるようにした。このとき、周りの接続端子7の表面に対する凸形状2の高さは、3μm〜5μm、長さは20μm〜33μm(接続端子7の長さに対して1/3〜1/5の長さに相当。)に設定した。
【0027】
次に、図1、図2に示すように、ソルダーレジスト3を接続端子7の長手方向の両側を覆うように形成した。つまり、接続端子7の長さは、ソルダーレジスト3の開口幅8(100μm)で規定され、その長さは100μmであった。
【0028】
その後、図1、図2に示すように、ソルダーレジスト3から露出した接続端子7上には、凸形状2も含めて、無電解Ni/Auメッキを行った。ソルダーレジスト3の厚みは、接続端子7上で、15μmで、無電解Niめっきの厚みは3μm、Auめっきの厚みは0.05μmとした。
【0029】
図3、図4に示すように、上記無電解Ni/Auめっきを施した半導体パッケージ基板6の凸形状2を含む接続端子7上に、はんだペーストを印刷法により塗布した。その後、引き続き、リフローを用いてはんだペーストを溶融させ、フラックス洗浄機にてフラックスの除去を行った。形成されたはんだバンプ5は、ソルダーレジスト3の開口9から露出した接続端子7の凸形状2の位置に形成させることができた。また、はんだバンプ5の高さは、凸形状2以外の部分のはんだ11の高さに対して、約10μmの高さを確保することができた。
【0030】
(比較例)
図5から図7を用いて比較例について説明する。平面図を図5に、図5のA−A’断面図を図6に示す。比較例では、接続端子7に凸形状2を設けなかった。それ以外は実施例と同様である。
【0031】
実施例と同様に、図5、図6の半導体パッケージ基板6に対して、はんだペーストを接続端子7上に塗布した。その後、引き続きリフローを行い、はんだペーストを溶融させ、フラックス洗浄を行って、フラックスの除去を行い、図7に示すように、はんだバンプ5を形成した。観察を行ったところ、はんだバンプ5が接続端子7上の様々な位置に形成され、安定した位置に形成されなかった。
【符号の説明】
【0032】
1…配線パターン
2…凸形状
3…ソルダーレジスト
4…基材
5…はんだバンプ
6…半導体パッケージ基板
7…接続端子
8…(ソルダーレジストの)開口幅
9…(ソルダーレジストの)開口
10…Ni/Auめっき
11…はんだ

【特許請求の範囲】
【請求項1】
半導体素子接続用の長手形状の複数の接続端子を有し、これらの複数の接続端子が短手方向に並んで配置され、前記複数の接続端子の長手方向の一部に凸形状が形成されることを特徴とする半導体パッケージ基板。
【請求項2】
請求項1において、凸形状が、短手方向に並んで形成される複数の接続端子の長手方向の所定の位置に形成されることを特徴とする半導体パッケージ基板。
【請求項3】
請求項1または2において、接続端子の長手方向における凸形状の長さが、前記接続端子の長さの1/5〜1/3の大きさであることを特徴とする半導体パッケージ基板。
【請求項4】
請求項1から3の何れかにおいて、接続端子の長さが、前記接続端子の長手方向の両側もしくは片側を覆って形成されるソルダーレジストの開口幅で規定されることを特徴とする半導体パッケージ基板。
【請求項5】
請求項1から4の何れかにおいて、凸形状が形成された接続端子上にはんだを供給することにより、前記接続端子上の長手方向の所定の位置にはんだバンプが形成されることを特徴とする半導体パッケージ基板。

【図1】
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【図2】
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【図3】
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【図4】
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【図5】
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【図6】
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【図7】
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【公開番号】特開2012−74575(P2012−74575A)
【公開日】平成24年4月12日(2012.4.12)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2010−218899(P2010−218899)
【出願日】平成22年9月29日(2010.9.29)
【出願人】(000004455)日立化成工業株式会社 (4,649)
【Fターム(参考)】