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JP3554763B2 - Chip package and manufacturing method thereof - Google Patents
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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明はチップパッケージ及びその製造方法に関し、より詳細にはBGAパッケージ、あるいはフリップチップパッケージ等と呼称されるパッケージを含み、主にLSIチップ等のチップ搭載用パッケージとして用いられ、樹脂基板の片面あるいは両面に金属層をエッチング処理して形成された配線パターン及びボールパッドを有するタイプのチップパッケージ及びその製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
半導体装置における高密度化、高速化の要請を受けて多端子化が可能なBGA(Ball Grid Array)やフリップチップパッケージ等が最近では注目を集めている。BGAはマイクロプロセッサーやASIC等のように多端子化が要求されているICの実装に最適であり、下記のような特徴を備えている。
【0003】
(a)ボールが面的に配置されるため、QFP(Quad Flat Package)など、リードフレームを用いた実装技術よりはるかに多端子化が可能であり、PGA(Pin Grid Array) に比べてもさらなる多端子化が可能。
【0004】
(b)リードピッチがQFPより大きく、このためマウンタなどの精度が甘くてもよく、実装歩留りが向上する。
【0005】
(c)コストが比較的安い。
【0006】
(d)熱放散性に優れ、低インピーダンス化が可能。
【0007】
最近まではBGAのなかでも信頼性の点からセラミック製BGAが注目を浴びていたが、低コスト化の点からプラスチックアレイパッケージにその重点が移行してきている。この種プラスチックアレイパッケージを広く解釈するとPBGA(Plastic BGA),TBGA(Tape BGA),μ−BGA,CSP(Chip Size Package,Chip Scale Package) 等が存在する。
【0008】
PBGAの一例を図に示す。樹脂基板12のICチップ11搭載面には配線パターン13が形成され、他面にはボールパッド14が多数形成され、これらボールパッド14と配線パターン13とは配線用のスルーホール16を介して接続され、またICチップ11の下面は放熱用のスルーホール17を介してボールパッド14に接続され、これらボールパッド14上にはハンダボール15が溶着されている。配線パターン13はボンディング用パッド13a、ワイヤボンダ18を介してICチップ11上に形成されたパッド(図示せず)に接続されている。そしてICチップ11、ワイヤボンダ18、配線パターン13の大部分を含む部分はモールド樹脂19により被覆されている。
【0009】
また、ボンディング用パッド13a及びボールパッド14にはボンディング性及びハンダボール15の溶着性を高めるために通常Ni/Auめっき(図示せず)が施されており、そのための電解めっき用の配線が例えば図に示したように形成されている。各ボンディング用パッド13a及びボールパッド14(図)はめっき用引き出し線20を介してタイバー21に接続され、めっき終了後、カット線22においてカットされ、各デバイスを構成するようになっており、めっきが不必要な部分はソルダマスク23によりめっき処理の前にあらかじめ被覆されている。
【0010】
及び図に放熱板付BGAの一例を示す。テープ状の薄い樹脂基板32の形成にはBT(Bismaleimide Triazine) が使用されている。BT樹脂はポリイミド樹脂とほぼ同等の熱変形温度(300℃)と、ポリイミド樹脂よりも優れた銅箔との接着力及び加工性を持つためLSIパッケージに広く使用されている。樹脂基板32の下面には銅箔をエッチング処理することにより形成された配線パターン(図示せず)とボールパッド34とが形成され、ボールパッド34にはハンダボール15が溶着されている。樹脂基板32の上面にはICチップ11の収容空間となるキャビティ35を有する銅リング33が貼着され、銅リング33のさらに上面には銅製のヒートスプレッダ38が接着シート38aを介して貼着されている。また樹脂基板32の中央部にはキャビティ35を囲むようにダム36が形成され、ワイヤボンダ18の接続の後、キャビティ35に注形樹脂39が注入固化されるようになっている。ボールパッド34やボンディングパッド(図示せず)は図に示したように銅層34a、Ni/Au層34bからなっており、Ni/Au層34bの周囲にはソルダマスク43が形成されている。
【0011】
に示したタイプの放熱板付BGAの場合、スペ−ス的に図に示したようなめっき用引き出し線20の配置が困難であるため、Ni/Au層34bの形成は無電解めっき法により行われており、図に示したようなめっき用引き出し線20やタイバー21は製造過程中にも形成されていない。
【0012】
また、フリップチップボンディングにより半導体素子が搭載された従来のフリップチップパッケージの一例を図10及び図11に示す。樹脂基板12のチップ11の搭載面には配線パターン13とボ−ルパッド14aとが形成され、他面にはボ−ルパッド14bが多数形成され、これらボ−ルパッド14bと配線パターン13とは配線用のスルーホール16を介して接続され、またチップ11の下面のボ−ルパッド14aは放熱用のスルーホール17を介してボ−ルパッド14bに接続され、これらボ−ルパッド14b上にはハンダボール15が溶着されている。配線パターン13はボ−ルパッド14a上に溶着されたハンダボール15を介してチップ11に接続されている。チップ11と樹脂基板12との間のスペ−スには、モ−ルド樹脂19が充填されている。またボ−ルパッド14a、14bを除いた配線パターン13の部分にはソルダマスク23が形成され、ボ−ルパッド14a、14bは、図11に示したように銅層34a、Ni/Au層34bからなっており、Ni/Au層34bの周囲にソルダマスク23が形成されている。
【0013】
10及び図11に示したようなフリップチップパッケージのNi/Au層34bの形成は電解めっき法ではなく、無電解めっき法により行なわれている。これはフリップチップパッケージでは、高密度配線となることが多く、該高密度配線間に電解めっき用の引き出し線を形成することは困難なためである。
【0014】
【発明が解決しようとする課題】
及び図に示したタイプのPBGAの場合、電解めっきを施すために各ボンディング用パッド13aやボールパッド14に接続された多くのめっき用引き出し線20やタイバー21を形成しなければならず、配線パターン13及びボールパッド14の高密度化の妨げとなっていた。まためっき後もカット線22内側のめっき用引き出し線20は残り、これらが反射ノイズの発生源となり電気特性に悪影響を及ぼす虞があった。
【0015】
他方、図及び図に示したタイプの放熱板付BGAの場合、無電解めっき法によるため、めっき用引き出し線20やタイバー21の形成は不要であり、上記した配線の高密度化等に関する問題はなくなったが、ボールパッド34へのハンダボール15の接着強度が低く、不安定となり易いといった課題があった。
【0016】
また図10及び図11に示したタイプのフリップチップパッケージの場合も、図及び図に示したタイプの放熱板付BGAの場合と同様、無電解めっき法によるため、めっき用引き出し線20やタイバー21の形成は不要であり、上記した配線の高密度化等に関する問題はなくなったが、ボールパッド14a、14bへのハンダボール15の接着強度が低く、不安定となり易いといった課題があった。
【0017】
本発明は上記課題に鑑みなされたものであって、電解めっき法によりめっきを施し、ハンダボールのパッドへの接着強度を確保しながら、しかもめっき用引き出し線の形成を不要として高密度化の実現及び電気特性の改善を可能とするチップパッケージ及びその製造方法を提供することを目的としている。
【0018】
【課題を解決するための手段及びその効果】
上記目的を達成するために、本発明に係るチップパッケージの製造方法(1)は、片面又は両面に銅箔が接合された樹脂基板を用いて、該樹脂基板の片面又は両面に配線パターン、外部端子接続用パッド、及び半導体素子接続用パッドを形成するチップパッケージの製造方法において、
前記樹脂基板の表面に形成された前記銅箔をエッチング処理して除去する工程と、
前記樹脂基板の表面に無電解銅めっき被膜を形成する工程と、
前記無電解銅めっき被膜の表面に配線パターンと逆のめっきレジストパターンを形成する工程と、
前記無電解銅めっき被膜に通電して前記配線パターンと逆のめっきレジストパターンで被覆されていない前記無電解銅めっき被膜の表面に電解銅めっき被膜を形成する工程と、
前記配線パターンとなる前記無電解銅めっき被膜に通電して前記配線パターンと逆のめっきレジストパターンで被覆されていない前記電解銅めっき被膜の表面に、電解めっき法によるNi及びAuめっき被膜を形成して前記外部端子接続用パッド及び前記半導体素子接続用パッドを形成する工程と、
前記配線パターンと逆のめっきレジストパターンを除去し、前記Ni及びAuめっき被膜と前記電解銅めっき被膜で被覆されていない前記無電解銅めっき被膜をエッチング処理して除去する工程とを
含んでいることを特徴としている。
【0019】
上記チップパッケージの製造方法(1)によれば、前記無電解銅めっき層を形成することにより、配線パターン及びボールパッドのための金属層と前記スル−ホ−ル部分のための金属層とを同時に形成することができ、チップパッケージの製造工程を簡略化することができる。また前記無電解銅めっき層はその厚さを1ミクロン程度にまで薄く形成することが可能であり、その後の金属層としての前記無電解銅めっき層のエッチングは容易であり、前記無電解銅めっき層のエッチングの際のオ−バ−ハング量を極力抑えて配線パタ−ンの高密度化を容易に達成することができる。
【0020】
また本発明に係るチップパッケージの製造方法()は、上記チップパッケージの製造方法()において、前記樹脂基板にスルーホールを形成した後、該スルーホールの側壁面に銅の無電解めっき処理及び電解めっき処理を施す工程を含んでいることを特徴としている。
【0021】
上記チップパッケージの製造方法(2)によれば、電解めっき法によるNi/Auめっき処理の前にスルーホールの側壁面に良導体である銅のめっき膜が形成されているので、前記スルーホールの側壁面にも電解めっき法によるNi/Auめっき被膜を形成することができる。従ってチップパッケージの信頼性を高めることができる。
【0022】
また本発明に係るチップパッケージの製造方法(3)は、上記チップパッケージの製造方法(1)において、前記配線パターンと逆のめっきレジストパターンを形成する前に、前記無電解銅めっき被膜表面に整面処理を施しておくことを特徴としている。
【0023】
前記整面処理を施しておくことにより、前記めっきレジストパターンの前記金属層表面への密着性が良くなり、電解めっき中にもめっき液が前記めっきレジストパターンの下面に浸透することを防止して、配線パタ−ンのショートの発生を抑制することができる。
【0024】
また本発明に係るチップパッケージの製造方法(4)は、上記チップパッケージの製造方法(1)〜(3)のいずれかにおいて、前記樹脂基板表面に形成された前記銅箔をエッチング処理して除去した後の前記樹脂基板の表面に、粗化処理を施しておくことを特徴としている。
【0025】
上記チップパッケージの製造方法(4)によれば、無電解銅めっき処理の際の無電解銅の付着を良くすることができる。
【0026】
また、本発明に係るチップパッケージの製造方法(5)は、上記チップパッケージの製造方法(1)〜(4)のいずれかにおいて、前記無電解銅めっき被膜のエッチャントとして銅アンミン錯体、あるいは塩化テトラアンミン銅(II)を主成分とするアルカリ液を用いることを特徴としている。
【0027】
上記銅アンミン錯体あるいは、塩化テトラアンミン銅(II)を主成分とするアルカリ液はNi及びAu被膜を溶解することなく、銅層のみを効率的にエッチングすることができる。従ってNi/Auの電解めっき被膜をエッチングマスクとして効率的に前記銅層をエッチングすることができる。
【0028】
また、本発明に係るチップパッケージの製造方法(6)は、上記チップパッケージの製造方法(1)〜(5)のいずれかにおいて、前記無電解銅めっき被膜のエッチャントとして過硫酸ソーダ、あるいは過酸化水素と硫酸との混合液を主成分とするソフトエッチング液を用いることを特徴としている。
【0029】
上記過硫酸ソ−ダ、あるいは過酸化水素と硫酸との混合液を主成分とするソフトエッチング液はAu被膜を溶解することなく、銅層を効率的に、前記銅アンミン錯体、あるいは塩化テトラアンミン銅(II)を主成分とするアルカリ液よりもよりマイルドにエッチングすることができる。従ってNi/Auの電解めっき被膜をエッチングマスクとして前記無電解銅めっき層にほとんどオ−バ−ハングを生じることなく効率的に前記無電解銅めっき層を正確にエッチングすることができる。
【0030】
また、本発明に係るチップパッケージは、上記チップパッケージの製造方法(1)〜(6)のいずれかの製造方法を使用して得られた電気めっき用の引出し線が形成されていないことを特徴としている。
【0031】
上記チップパッケージによれば、電解めっき時の通電が前記無電解銅めっき被膜に行われるため、通常必要とされる電解めっき用の引き出し線が不要となり、これら引き出し線の存在による高密度化阻害、電気特性の劣化を防止することができる。また、Ni被膜及びAu被膜形成のためのめっきは電解めっき法によるため、ハンダボールの接着強度も十分な値を得ることができる。
【0032】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係るチップパッケージ及びその製造方法を図面に基づいて説明する。
〜図は実施の形態()に係るフリップチップパッケージの製造工程の一部を示す模式的断面図であり、図中1は銅張積層板を示している。銅張積層板1は樹脂基板2の両主面に銅箔3が貼着されて構成されており(図(a)、図(a))、この銅張積層板1にスルーホール4の孔あけ加工を施す(図(a))。次に銅箔3を剥離除去するためにFeCl溶液を用いたエッチング処理を施す。さらに後の無電解銅めっき処理の際の無電解銅の付着を良くするために、銅箔3が除去された樹脂基板2の表面に表面粗化のための過マンガン酸溶液を用いた粗化処理を施しておく(図(b)、図(b))。
【0033】
次にスルーホール4の側壁面を含む樹脂基板2の両主面全面に無電解銅めっきによるパネルめっき処理を施して銅箔3の厚さの10分の1程度の厚さの無電解銅めっき層6aを形成し、樹脂基板2の上面と下面とに形成される無電解銅めっき層6aをスルーホール4を介して電気的に接続しておく((図(c)、図(c))。
【0034】
次に無電解銅めっき層6aの表面に整面処理を施す。該整面処理は後に貼着するDFR8の密着性を高めるために施しておく処理で、より具体的にはジェットスクラブ(バフ研磨による機械研磨)、硫酸による酸洗、ジェットスクラブ処理等を行う。前記整面処理を施した無電解銅めっき層6a上にアクリル樹脂を主成分とするDFR(ドライフィルムレジスト)8を貼り付ける。次いでこのDFR8に配線パターンと逆パターンが現像される露光処理を施し、次に露光による光硬化反応を促進させて密着力を向上させるために現像前にPEB(Post Exposure Bake)処理を行う。次いでDFR8の現像を行い、前記逆パターンのDFR8を残し、次いで熱硬化反応を促進させて密着力を向上させておくことを目的としてポストベーク処理を施しておく(図(d)、図(d))。
【0035】
次にDFR8で覆われていない無電解銅めっき層6aの表面部分に電解銅めっき層6bを形成するために樹脂基板2をめっき液中に浸漬して通電を行い、電解めっき処理を施す(図(a)、図(a))。続いてDFR8で覆われていない電解銅めっき層6bの表面部分にNi/Au層9を形成するために樹脂基板2をめっき液中に浸漬して通電を行い、電解めっき処理を施す(図(b)、図(b))。めっき液をよく水洗した後、DFR8を剥離除去するために50℃、3%程度のNaOH水溶液中に浸漬する。DFR8の除去完了後(図(c)、図(c))、形成されたNi/Au層9をマスクとして無電解銅めっき層6aのエッチングを行う。エッチング液としてはNi/Au層9をエッチングせずに、無電解銅めっき層6aのみをエッチングするものが好ましいが、無電解銅めっき層6aは銅箔3に比べて一桁程度薄くできるため、銅アンミン錯体あるいは塩化テトラアンミン銅(II)を主成分とするアルカリ液を用いなくてもエッチングすることができ、例えば、過硫酸ソ−ダや、過酸化水素と硫酸との混合液等のソフトエッチング液をエッチング液として用いることができる。このエッチング処理により、無電解銅めっき層6a及び電解銅めっき層6bからなるCu配線上にNi/Au層9の電解めっき被膜が形成されたパッド部を含む配線パターン30が形成される(図(d)、図(d))。
【0036】
本実施の形態()に係るフリップチップパッケージの製造方法によれば、無電解銅めっき層6a自体が従来のめっき用引き出し線20(図)の役目を果たしており、めっき用引き出し線20を形成することなく、配線パターン30に電解めっき法によるNi/Au層9を形成することができる。しかも無電解銅めっき層6aは銅箔3に比べて一桁程度薄くできるため、パタ−ン形成のための無電解銅めっき層6aのエッチング処理は非常に容易なものとなり、オ−バ−ハング量をほとんどなくすことができ(銅箔3を使用した場合のおよそ10分の1程度)、配線パターン30の高密度化を図ることが容易となる。また、部分的に残存するめっき用引き出し線20による反射もなくなり、電気特性を向上させることができる。しかもNi/Au層9は電解めっき法により形成されるため、ワイヤボンディングやハンダボール15(図)の接着強度も十分大きな値を確保することができる。
【0037】
また、スルーホール4の側壁面にも電解めっき法によるNi/Au層9が形成されるため、信頼性を向上させることができる。
【0038】
また、アクリル樹脂を主成分とするDFR8は電解めっき法によるNi/Au層9の形成の際に使用されるめっき液に対する耐性が高く、しかもNaOH水溶液等の剥離液による剥離性も良好であり、剥離残りも生じにくい。従って正確に配線パターン30を形成することが容易であり、配線間ショートも生じにくくなる。また、前記整面処理やベーク処理により、DFR8の無電解銅めっき層6aへの密着性を高めておくことができ、めっき液のDFR8下面への侵入をより確実に阻止することができる。
【0039】
また、無電解銅めっき層6aのエッチャントとして過硫酸ソ−ダや、過酸化水素と硫酸との混合液を主成分とするソフトエッチング液を用いているので、電解めっき法によるAu層9を溶解することなく、無電解銅めっき層6aのオ−バ−ハング量を抑えて、無電解銅めっき層6aを効率的にエッチングすることができながら、しかも取扱いが容易で、廃液処理も容易となる。
【0040】
上記実施の形態()ではフリップチップパッケージの製造方法を例に挙げて説明したが、本発明に係る製造方法はフリップチップパッケージの製造方法に限定されるものではなく、本発明に係る製造方法では電解めっき法によりNi/Au層9を形成するため、無電解めっき法による場合と相違してNi/Au層9の厚さを容易に調整することができ、Ni/Au層9の厚さを厚くすることによりワイヤボンディングタイプのBGAパッケージの製造方法にも同様に適用することができる。また上記実施の形態()では、銅張積層板1から銅箔3を剥離除去した樹脂基板2を用いたが、別の実施の形態では何ら銅張積層板1を使用する必要はなく、樹脂基板2を出発材料としてスルーホール4の孔あけ加工等を施していっても差し支えない。また、上記実施の形態(1)では、めっきマスクとしてDFR8を用いたが、めっきマスクは何らDFR8に限定されるものではなく、別の実施の形態では液状のレジストを用いてレジストパタ−ンを形成しても差し支えない。
【0041】
【実施例】
以下、本発明に係るチップパッケージ、及びチップパッケージの製造方法の実施例を説明する。
実施例1
〜図に示した方法によりフリップチップパッケージを作製した。具体的製造条件を下記に示す。

Figure 0003554763
ボールパッド及びスルーホール部分には図に示した Ni/Au層9が形成されていた。
【0042】
Ni/Au層9の剥離試験:市販セロテープ(R)によるピールテストにて剥れなきと良好な値を得ることができた。
【図面の簡単な説明】
【図】(a)〜(d)は本発明の実施の形態(3)に係るフリップチップパッケージ
の製造工程の一部を示す断面図である。
【図】(a)〜(d)は本発明の実施の形態(3)に係るフリップチップパッケージ
の製造工程の一部を示す断面図である。
【図】(a)〜(d)は本発明の実施の形態(3)に係るフリップチップパッケージ
の製造工程の一部を示す断面図である。
【図】(a)〜(d)は本発明の実施の形態(3)に係るフリップチップパッケージ
の製造工程の一部を示す断面図である。
【図】実施例に係る接合パッドに形成されたNi/Au層を示す拡大断面図である。
【図】従来のPBGAの一例を示す断面図である。
【図】(a)は従来のめっき用引き出し線が形成されたBT基板を示す平面図、(b
)は断面図である。
【図】従来の2層形放熱板付BGAの一例を示す断面図である。
【図】ボールパッド近傍を拡大して示した断面図である。
【図10】従来のフリップチップパッケージの一例を示す断面図である。
【図11】ボールパッド近傍を拡大して示した断面図である。
【符号の説明】
1、1a 銅張積層板
2 樹脂基板
3、3a 銅箔
4 スルーホール
6 Cu層
7 Cu板
7a 接着シート
8 DFR
9 Ni/Au層
10 配線パターン(パッド含む)
43 ソルダマスク[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a chip package and a method of manufacturing the same. More specifically, the present invention includes a package called a BGA package or a flip chip package, and is mainly used as a chip mounting package such as an LSI chip. The present invention relates to a type of chip package having a wiring pattern and a ball pad formed by etching a metal layer on both surfaces, and a method of manufacturing the same.
[0002]
[Prior art]
In response to demands for higher density and higher speed in semiconductor devices, BGAs (Ball Grid Arrays), flip chip packages, and the like, which can have multiple terminals, have recently attracted attention. The BGA is most suitable for mounting an IC such as a microprocessor or an ASIC that requires a large number of terminals, and has the following features.
[0003]
(A) Since the balls are arranged two-dimensionally, the number of terminals can be significantly increased compared to a mounting technology using a lead frame such as a QFP (Quad Flat Package), and the number of terminals is further increased compared to a PGA (Pin Grid Array). Multiple terminals are possible.
[0004]
(B) The lead pitch is larger than the QFP, so that the accuracy of the mounter or the like may be low, and the mounting yield is improved.
[0005]
(C) The cost is relatively low.
[0006]
(D) Excellent heat dissipation and low impedance.
[0007]
Until recently, ceramic BGAs have attracted attention from the viewpoint of reliability among BGAs, but the focus has shifted to plastic array packages from the viewpoint of cost reduction. If this kind of plastic array package is widely interpreted, there are PBGA (Plastic BGA), TBGA (Tape BGA), μ-BGA, CSP (Chip Size Package, Chip Scale Package) and the like.
[0008]
FIG. 6 shows an example of the PBGA. A wiring pattern 13 is formed on the surface of the resin substrate 12 on which the IC chip 11 is mounted, and a large number of ball pads 14 are formed on the other surface. These ball pads 14 and the wiring pattern 13 are connected via through holes 16 for wiring. The lower surface of the IC chip 11 is connected to ball pads 14 via through holes 17 for heat radiation, and solder balls 15 are welded onto the ball pads 14. The wiring pattern 13 is connected to a pad (not shown) formed on the IC chip 11 via a bonding pad 13a and a wire bonder 18. Then, a portion including the IC chip 11, the wire bonder 18, and most of the wiring pattern 13 is covered with a mold resin 19.
[0009]
The bonding pad 13a and the ball pad 14 are usually subjected to Ni / Au plating (not shown) in order to improve the bonding property and the welding property of the solder ball 15, and a wiring for electrolytic plating for this purpose is provided, for example. It is formed as shown in FIG. Each bonding pad 13a and ball pad 14 (FIG. 6 ) are connected to a tie bar 21 via a lead wire 20 for plating, and after plating, are cut at a cut line 22 to constitute each device. Portions that do not require plating are covered with a solder mask 23 before plating.
[0010]
8 and 9 show an example of a BGA with a heat sink. BT (Bismaleimide Triazine) is used for forming the thin tape-shaped resin substrate 32. BT resin is widely used in LSI packages because it has a heat distortion temperature (300 ° C.) substantially equal to that of polyimide resin, and has better adhesiveness to copper foil and processability than polyimide resin. A wiring pattern (not shown) formed by etching a copper foil and a ball pad 34 are formed on the lower surface of the resin substrate 32, and the solder balls 15 are welded to the ball pad 34. A copper ring 33 having a cavity 35 for accommodating the IC chip 11 is attached to the upper surface of the resin substrate 32, and a copper heat spreader 38 is attached to the upper surface of the copper ring 33 via an adhesive sheet 38a. I have. A dam 36 is formed at the center of the resin substrate 32 so as to surround the cavity 35. After the wire bonder 18 is connected, a casting resin 39 is injected into the cavity 35 and solidified. The ball pad 34 and the bonding pad (not shown) are composed of a copper layer 34a and a Ni / Au layer 34b as shown in FIG. 9 , and a solder mask 43 is formed around the Ni / Au layer 34b.
[0011]
In the case of the BGA with a heat sink of the type shown in FIG. 8, it is difficult to arrange the lead wires 20 for plating as shown in FIG. 7 from the viewpoint of space. Therefore, the Ni / Au layer 34b is formed by an electroless plating method. The plating lead wire 20 and the tie bar 21 as shown in FIG. 7 are not formed during the manufacturing process.
[0012]
FIGS. 10 and 11 show an example of a conventional flip chip package in which a semiconductor element is mounted by flip chip bonding. A wiring pattern 13 and ball pads 14a are formed on the mounting surface of the chip 11 of the resin substrate 12, and a large number of ball pads 14b are formed on the other surface. These ball pads 14b and wiring patterns 13 are used for wiring. The ball pad 14a on the lower surface of the chip 11 is connected to a ball pad 14b through a heat dissipation through hole 17, and a solder ball 15 is placed on the ball pad 14b. Welded. The wiring pattern 13 is connected to the chip 11 via a solder ball 15 welded on the ball pad 14a. A space between the chip 11 and the resin substrate 12 is filled with a mold resin 19. Matabo - Le Pad 14a, solder mask 23 is formed in a portion of the wiring patterns 13 excluding 14b, ball - Le Pad 14a, 14b is copper layer 34a as shown in FIG. 11, taken from the Ni / Au layer 34b The solder mask 23 is formed around the Ni / Au layer 34b.
[0013]
The formation of the Ni / Au layer 34b of the flip chip package as shown in FIGS. 10 and 11 is performed not by electrolytic plating but by electroless plating. This is because flip-chip packages often have high-density wiring, and it is difficult to form lead wires for electrolytic plating between the high-density wiring.
[0014]
[Problems to be solved by the invention]
In the case of a PBGA of the type shown in FIGS. 6 and 7 , many plating lead wires 20 and tie bars 21 connected to each bonding pad 13a and ball pad 14 must be formed in order to perform electrolytic plating. And the wiring patterns 13 and the ball pads 14 are hindered from increasing in density. Also, after plating, the plating lead 20 inside the cut line 22 remains, and these may become sources of reflection noise and adversely affect the electrical characteristics.
[0015]
On the other hand, in the case of the BGA with a heat sink of the type shown in FIGS. 8 and 9 , since the electroless plating method is used, the formation of the lead wire 20 for the plating and the tie bar 21 is unnecessary, and the above-described problems related to the increase in the density of the wiring and the like. However, there was a problem that the bonding strength of the solder ball 15 to the ball pad 34 was low, and the solder ball 15 was likely to be unstable.
[0016]
Also in the case of the type of flip-chip package shown in FIGS. 10 and 11, as in the case of the type of radiating fitted with BGA shown in FIGS. 8 and 9, since by electroless plating, for plating lead wire 20 and the tie bar The formation of 21 is unnecessary, and the above-mentioned problems related to the increase in the wiring density and the like have been eliminated, but there has been a problem that the bonding strength of the solder balls 15 to the ball pads 14a and 14b is low and the solder balls 15 tend to be unstable.
[0017]
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above problems, and achieves high density by performing plating by an electrolytic plating method to secure the bonding strength of a solder ball to a pad and eliminate the need for forming a lead wire for plating. It is another object of the present invention to provide a chip package capable of improving electrical characteristics and a method of manufacturing the same.
[0018]
Means for Solving the Problems and Their Effects
In order to achieve the above object, a method (1) for manufacturing a chip package according to the present invention uses a resin substrate having copper foil bonded to one or both surfaces thereof, and forms a wiring pattern on one or both surfaces of the resin substrate. In a method of manufacturing a chip package for forming a terminal connection pad and a semiconductor element connection pad,
A step of etching and removing the copper foil formed on the surface of the resin substrate,
Forming an electroless copper plating film on the surface of the resin substrate,
Forming a plating resist pattern opposite to the wiring pattern on the surface of the electroless copper plating film,
Energizing the electroless copper plating film and forming an electrolytic copper plating film on the surface of the electroless copper plating film that is not covered with a plating resist pattern opposite to the wiring pattern,
An electric current is applied to the electroless copper plating film serving as the wiring pattern, and a Ni and Au plating film is formed by electrolytic plating on the surface of the electrolytic copper plating film that is not covered with the plating resist pattern opposite to the wiring pattern. Forming the external terminal connection pad and the semiconductor element connection pad by:
Removing the plating resist pattern opposite to the wiring pattern, and etching and removing the Ni and Au plating films and the electroless copper plating film not covered with the electrolytic copper plating film.
It is characterized by containing .
[0019]
According to the chip package manufacturing method (1), the metal layer for the wiring pattern and the ball pad and the metal layer for the through hole portion are formed by forming the electroless copper plating layer. Since they can be formed simultaneously, the manufacturing process of the chip package can be simplified. Further, the electroless copper plating layer can be formed as thin as about 1 micron, and the subsequent etching of the electroless copper plating layer as a metal layer is easy. It is possible to easily achieve a high-density wiring pattern by minimizing the amount of overhang at the time of etching the layer.
[0020]
Further, in the method ( 2 ) for manufacturing a chip package according to the present invention, in the method ( 1 ) for manufacturing a chip package described above, after forming a through hole in the resin substrate, an electroless copper plating process is performed on a side wall surface of the through hole. And a step of performing an electrolytic plating process.
[0021]
According to the chip package manufacturing method (2), the copper plating film, which is a good conductor, is formed on the side wall surface of the through hole before the Ni / Au plating process by the electrolytic plating method. A Ni / Au plating film can also be formed on the wall surface by electrolytic plating. Therefore, the reliability of the chip package can be improved.
[0022]
Also, in the chip package manufacturing method (3) according to the present invention, in the chip package manufacturing method (1), before forming the plating resist pattern opposite to the wiring pattern, the surface of the electroless copper plating film is adjusted. It is characterized in that surface treatment is performed.
[0023]
By performing the surface conditioning treatment, the adhesion of the plating resist pattern to the metal layer surface is improved, and the plating solution is prevented from penetrating into the lower surface of the plating resist pattern even during electrolytic plating. In addition, the occurrence of a short circuit pattern can be suppressed.
[0024]
Further, the method (4) for manufacturing a chip package according to the present invention is the method according to any one of the methods (1) to (3) for manufacturing a chip package, wherein the copper foil formed on the surface of the resin substrate is removed by etching. The surface of the resin substrate after the roughening is subjected to a roughening treatment .
[0025]
According to the chip package manufacturing method (4), the adhesion of the electroless copper during the electroless copper plating treatment can be improved.
[0026]
The chip package manufacturing method (5) according to the present invention is the chip package manufacturing method according to any one of (1) to (4), wherein a copper ammine complex or a tetraammine chloride is used as an etchant for the electroless copper plating film. It is characterized in that an alkaline liquid containing copper (II) as a main component is used.
[0027]
The above-mentioned alkali liquid containing copper ammine complex or tetraammine copper (II) chloride as a main component can efficiently etch only the copper layer without dissolving the Ni and Au coatings. Therefore, the copper layer can be efficiently etched using the Ni / Au electrolytic plating film as an etching mask.
[0028]
Further, the method (6) for manufacturing a chip package according to the present invention is the method for manufacturing a chip package according to any one of the above-described methods (1) to (5), wherein sodium persulfate or peroxide is used as an etchant for the electroless copper plating film. It is characterized in that a soft etching solution containing a mixture of hydrogen and sulfuric acid as a main component is used.
[0029]
The above-described soft etching solution containing soda persulfate or a mixture of hydrogen peroxide and sulfuric acid as a main component can efficiently form a copper layer without dissolving an Au film by using the copper ammine complex or tetraammine copper chloride. Etching can be performed more mildly than an alkaline solution containing (II) as a main component. Therefore, the electroless copper plating layer can be accurately and efficiently etched using the Ni / Au electrolytic plating film as an etching mask, with almost no overhang on the electroless copper plating layer.
[0030]
Further, the chip package according to the present invention is characterized in that the lead wire for electroplating obtained by using any one of the above-described chip package manufacturing methods (1) to (6) is not formed. And
[0031]
According to the above-mentioned chip package, since the energization at the time of electrolytic plating is performed on the electroless copper plating film, lead wires for electrolytic plating, which are normally required, are not required, and high density hindrance due to the presence of these lead wires, Deterioration of electrical characteristics can be prevented. Further, since the plating for forming the Ni film and the Au film is performed by the electrolytic plating method, a sufficient value of the adhesive strength of the solder ball can be obtained.
[0032]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, a chip package and a method of manufacturing the same according to the present invention will be described with reference to the drawings.
1 to 4 are schematic cross-sectional views showing a part of a manufacturing process of the flip chip package according to the embodiment ( 1 ), wherein 1 shows a copper-clad laminate. Copper-clad laminate 1 is composed is adhered copper foil 3 on both main surfaces of the resin substrate 2 (FIG. 1 (a), FIG. 3 (a)), the through-hole 4 in the copper clad laminate 1 subjected to a boring (Figure 3 (a)). Next, an etching process using a FeCl 3 solution is performed to peel and remove the copper foil 3. Further, in order to improve the adhesion of the electroless copper during the subsequent electroless copper plating treatment, the surface of the resin substrate 2 from which the copper foil 3 has been removed is roughened using a permanganic acid solution for surface roughening. previously subjected to a treatment (FIG. 1 (b), the Figure 3 (b)).
[0033]
Next, the entire surface of both main surfaces of the resin substrate 2 including the side wall surface of the through hole 4 is subjected to panel plating by electroless copper plating, so that the electroless copper plating has a thickness of about 1/10 of the thickness of the copper foil 3. forming a layer 6a, an electroless copper plating layer 6a formed on the upper surface and the lower surface of the resin substrate 2 through a through-hole 4 keep electrically connected ((FIG. 1 (c), the FIG. 3 (c )).
[0034]
Next, the surface of the electroless copper plating layer 6a is subjected to surface smoothing. The surface conditioning treatment is a treatment performed to enhance the adhesion of the DFR 8 to be adhered later, and more specifically, a jet scrub (mechanical polishing by buffing), pickling with sulfuric acid, a jet scrub treatment, or the like. A DFR (dry film resist) 8 containing an acrylic resin as a main component is adhered on the electroless copper plating layer 6a that has been subjected to the above-mentioned surface conditioning. Next, the DFR 8 is subjected to an exposure process for developing a pattern reverse to the wiring pattern, and then a PEB (Post Exposure Bake) process is performed before the development in order to promote a photocuring reaction due to the exposure and improve the adhesion. Next, DFR8 is developed to leave the DFR8 of the reverse pattern, and then post-baked for the purpose of promoting the thermosetting reaction and improving the adhesion (FIG. 1 (d), FIG. 3 ). (D)).
[0035]
Next, in order to form the electrolytic copper plating layer 6b on the surface portion of the electroless copper plating layer 6a not covered with the DFR 8, the resin substrate 2 is immersed in a plating solution, energized, and subjected to electrolytic plating treatment (FIG. 2 (a), FIG. 4 (a)). Subsequently, in order to form the Ni / Au layer 9 on the surface portion of the electrolytic copper plating layer 6b not covered with the DFR 8, the resin substrate 2 is immersed in a plating solution and energized to perform an electrolytic plating process (FIG. 2 ). (B), FIG. 4 (b)). After the plating solution is thoroughly washed with water, it is immersed in a 3% NaOH aqueous solution at 50 ° C. to peel off and remove DFR8. After removal completion of DFR8 (FIG. 2 (c), the FIG. 4 (c)), to etch the electroless copper plating layer 6a of the Ni / Au layer 9 formed as a mask. As the etchant, it is preferable to etch only the electroless copper plating layer 6a without etching the Ni / Au layer 9, but since the electroless copper plating layer 6a can be made thinner by about one digit as compared with the copper foil 3, Etching can be performed without using an alkaline solution containing copper ammine complex or tetraammine copper (II) chloride as a main component. For example, soft etching of soda persulfate or a mixed solution of hydrogen peroxide and sulfuric acid can be used. A liquid can be used as an etchant. By this etching process, a wiring pattern 30 including a pad portion in which the electrolytic plating film of the Ni / Au layer 9 is formed on the Cu wiring composed of the electroless copper plating layer 6a and the electrolytic copper plating layer 6b is formed (FIG. 2 ). (D), FIG. 4 (d)).
[0036]
According to the method of manufacturing the flip chip package according to the present embodiment ( 1 ), the electroless copper plating layer 6a itself serves as the conventional lead wire 20 for plating (FIG. 6 ). Without formation, the Ni / Au layer 9 can be formed on the wiring pattern 30 by the electrolytic plating method. Moreover, since the electroless copper plating layer 6a can be made thinner by about one digit as compared with the copper foil 3, the etching of the electroless copper plating layer 6a for forming a pattern becomes very easy, and the overhang occurs. The amount can be almost eliminated (about 1/10 of the case where the copper foil 3 is used), and it is easy to increase the density of the wiring pattern 30. In addition, there is no reflection due to the plating lead wire 20 which remains partially, and the electrical characteristics can be improved. In addition, since the Ni / Au layer 9 is formed by the electrolytic plating method, a sufficiently large value of the wire bonding and the bonding strength of the solder ball 15 (FIG. 7 ) can be secured.
[0037]
Further, since the Ni / Au layer 9 is formed also on the side wall surface of the through hole 4 by the electrolytic plating method, the reliability can be improved.
[0038]
The DFR 8 containing an acrylic resin as a main component has a high resistance to a plating solution used when the Ni / Au layer 9 is formed by the electrolytic plating method, and has good releasability with a stripping solution such as an aqueous NaOH solution. Peeling residue hardly occurs. Therefore, it is easy to accurately form the wiring pattern 30, and a short circuit between wirings is less likely to occur. Further, the adhesion of the DFR 8 to the electroless copper plating layer 6a can be increased by the surface conditioning treatment and the baking treatment, and the intrusion of the plating solution into the lower surface of the DFR 8 can be more reliably prevented.
[0039]
Further, since an etchant of the electroless copper plating layer 6a is made of soda persulfate or a soft etching solution containing a mixture of hydrogen peroxide and sulfuric acid as a main component, the Au layer 9 formed by electrolytic plating is dissolved. Without overheating, the amount of overhang of the electroless copper plating layer 6a can be suppressed and the electroless copper plating layer 6a can be efficiently etched, and the handling is easy, and the waste liquid treatment is easy. .
[0040]
In the above embodiment ( 1 ), the manufacturing method of the flip chip package has been described as an example. However, the manufacturing method according to the present invention is not limited to the manufacturing method of the flip chip package, and the manufacturing method according to the present invention. Since the Ni / Au layer 9 is formed by the electrolytic plating method, the thickness of the Ni / Au layer 9 can be easily adjusted unlike the case of the electroless plating method. By increasing the thickness, the present invention can be similarly applied to a method of manufacturing a BGA package of a wire bonding type. Further, in the above embodiment ( 1 ), the resin substrate 2 obtained by peeling and removing the copper foil 3 from the copper-clad laminate 1 was used, but in another embodiment, it is not necessary to use the copper-clad laminate 1 at all. The resin substrate 2 may be used as a starting material to form a through hole 4 or the like. In the first embodiment, DFR8 is used as a plating mask. However, the plating mask is not limited to DFR8. In another embodiment, a resist pattern is formed using a liquid resist. No problem.
[0041]
【Example】
Hereinafter, embodiments of a chip package and a method of manufacturing the chip package according to the present invention will be described.
Example 1
To prepare a flip chip package by the method shown in FIGS. Specific production conditions are shown below.
Figure 0003554763
The Ni / Au layer 9 shown in FIG. 5 was formed on the ball pad and the through hole.
[0042]
Peeling test of Ni / Au layer 9: A good value could be obtained without peeling in a peel test using a commercial cellotape (R).
[Brief description of the drawings]
[1] (a) ~ (d) are sectional views showing a part of the manufacturing process of a flip-chip package according to an embodiment of the present invention (3).
[2] (a) ~ (d) are sectional views showing a part of the manufacturing process of a flip-chip package according to an embodiment of the present invention (3).
3 (a) to 3 (d) are cross-sectional views showing a part of a manufacturing process of a flip chip package according to Embodiment (3) of the present invention.
[4] (a) ~ (d) are sectional views showing a part of the manufacturing process of a flip-chip package according to an embodiment of the present invention (3).
FIG. 5 is an enlarged cross-sectional view showing a Ni / Au layer formed on a bonding pad according to an example.
FIG. 6 is a sectional view showing an example of a conventional PBGA.
7 (a) is a plan view showing a BT substrate conventional plating lead wire is formed, (b
() Is a sectional view.
FIG. 8 is a cross-sectional view showing an example of a conventional BGA with a two-layer heat sink.
FIG. 9 is an enlarged sectional view showing the vicinity of a ball pad.
FIG. 10 is a sectional view showing an example of a conventional flip chip package.
FIG. 11 is an enlarged sectional view showing the vicinity of a ball pad.
[Explanation of symbols]
1, 1a Copper clad laminate 2 Resin substrate 3, 3a Copper foil 4 Through hole 6 Cu layer 7 Cu plate 7a Adhesive sheet 8 DFR
9 Ni / Au layer 10 Wiring pattern (including pad)
43 Solder Mask

Claims (7)

片面又は両面に銅箔が接合された樹脂基板を用いて、該樹脂基板の片面又は両面に配線パターン、外部端子接続用パッド、及び半導体素子接続用パッドを形成するチップパッケージの製造方法において、
前記樹脂基板の表面に形成された前記銅箔をエッチング処理して除去する工程と、
前記樹脂基板の表面に無電解銅めっき被膜を形成する工程と、
前記無電解銅めっき被膜の表面に配線パターンと逆のめっきレジストパターンを形成する工程と、
前記無電解銅めっき被膜に通電して前記配線パターンと逆のめっきレジストパターンで被覆されていない前記無電解銅めっき被膜の表面に電解銅めっき被膜を形成する工程と、
前記配線パターンとなる前記無電解銅めっき被膜に通電して前記配線パターンと逆のめっきレジストパターンで被覆されていない前記電解銅めっき被膜の表面に、電解めっき法によるNi及びAuめっき被膜を形成して前記外部端子接続用パッド及び前記半導体素子接続用パッドを形成する工程と、
前記配線パターンと逆のめっきレジストパターンを除去し、前記Ni及びAuめっき被膜と前記電解銅めっき被膜で被覆されていない前記無電解銅めっき被膜をエッチング処理して除去する工程とを
含んでいることを特徴とするチップパッケージの製造方法
Using a resin substrate having a copper foil bonded to one or both sides thereof, a wiring pattern on one or both sides of the resin substrate, an external terminal connection pad, and a method of manufacturing a chip package for forming a semiconductor element connection pad,
A step of etching and removing the copper foil formed on the surface of the resin substrate,
Forming an electroless copper plating film on the surface of the resin substrate,
Forming a plating resist pattern opposite to the wiring pattern on the surface of the electroless copper plating film,
Energizing the electroless copper plating film and forming an electrolytic copper plating film on the surface of the electroless copper plating film that is not covered with a plating resist pattern opposite to the wiring pattern,
An electric current is applied to the electroless copper plating film serving as the wiring pattern, and a Ni and Au plating film is formed by electrolytic plating on the surface of the electrolytic copper plating film that is not covered with the plating resist pattern opposite to the wiring pattern. Forming the external terminal connection pad and the semiconductor element connection pad by:
Removing the plating resist pattern opposite to the wiring pattern, and etching and removing the Ni and Au plating films and the electroless copper plating film not covered with the electrolytic copper plating film.
A method for manufacturing a chip package, comprising:
前記樹脂基板にスルーホールを形成した後、該スルーホールの側壁面に銅の無電解めっき処理及び電解めっき処理を施す工程を含んでいることを特徴とする請求項記載のチップパッケージの製造方法。After forming a through hole in the resin substrate, a manufacturing method of claim 1, wherein the chip package, characterized in that it includes the step of electroless plating process and the electrolytic plating copper on the side wall surface of the through hole . 前記配線パターンと逆のめっきレジストパターンを形成する前に、前記無電解銅めっき被膜表面に整面処理を施しておくことを特徴とする請求項1又は請求項2記載のチップパッケージの製造方法。 3. The method for manufacturing a chip package according to claim 1, wherein the surface of the electroless copper plating film is subjected to a surface treatment before forming a plating resist pattern opposite to the wiring pattern . 前記樹脂基板表面に形成された前記銅箔をエッチング処理して除去した後の前記樹脂基板の表面に、粗化処理を施しておくことを特徴とする請求項1〜3のいずれかの項に記載のチップパッケージの製造方法。The surface according to any one of claims 1 to 3, wherein the surface of the resin substrate after the copper foil formed on the surface of the resin substrate is removed by etching. The manufacturing method of the chip package described in the above. 前記無電解銅めっき被膜のエッチャントとして銅アンミン錯体、あるいは塩化テトラアンミン銅(II)を主成分とするアルカリ液を用いることを特徴とする請求項1〜4のいずれかの項に記載のチップパッケージの製造方法。The chip package according to any one of claims 1 to 4, wherein a copper ammine complex or an alkaline solution containing copper (II) tetraammine chloride as a main component is used as an etchant of the electroless copper plating film . Production method. 前記無電解銅めっき被膜のエッチャントとして過硫酸ソーダ、あるいは過酸化水素と硫酸との混合液を主成分とするソフトエッチング液を用いることを特徴とする請求項1〜4のいずれかの項に記載のチップパッケージの製造方法。According to any one of claims 1 to 4, characterized by using a soft etching solution mainly composed of a mixed solution of sodium persulfate or hydrogen peroxide and sulfuric acid, as an etchant of the electroless copper plating film Manufacturing method of chip package. 請求項1〜6のいずれかの項に記載の製造方法を使用して得られた電気めっき用の引出し線が形成されていないことを特徴とするチップパッケージ。A chip package, wherein a lead wire for electroplating obtained by using the manufacturing method according to any one of claims 1 to 6 is not formed.
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