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JP2007287743A - 配線基板及びこれを用いた半導体装置並びに配線基板の製造方法 - Google Patents

配線基板及びこれを用いた半導体装置並びに配線基板の製造方法 Download PDF

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嘉文 中村
Nozomi Shimoishizaka
望 下石坂
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Abstract

【課題】基板に設けられた接合用突起電極の高さのばらつきを軽減できる配線基板及びこれを用いた半導体装置並びに配線基板の製造方法を提供する。
【解決手段】絶縁性基材(10)と、絶縁性基材(10)上に設けられ、かつ半導体チップが実装される半導体実装領域(11)に整列して配置された複数本の導体配線(12)と、それぞれの導体配線(12)に設けられた突起電極(13)とを含み、突起電極(13)は、半導体チップを実装するための第1突起電極(13a)と、第1突起電極(13a)の高さを調整するための第2突起電極(13b)とを含み、第2突起電極(13b)は、少なくとも1つの導体配線(12)における半導体実装領域(11)を除く領域に設けられている配線基板(1)とする。
【選択図】図1

Description

本発明は、配線基板及びこれを用いた半導体装置並びに配線基板の製造方法に関する。
テープ配線基板を使用したパッケージモジュールの一種として、COF(Chip On Film)が知られている。COFは、柔軟な絶縁性のテープ配線基板の上に半導体チップが実装され、この半導体チップを樹脂で封止することにより実装部が保護された構造を有する。テープ配線基板は、主たる要素として、絶縁性のフィルム基材とその面上に形成された複数本の導体配線とを含む。フィルム基材としては一般的にポリイミドフィルムが、導体配線としては銅配線が使用される。必要に応じて導体配線上には、金属めっき被膜やソルダーレジスト膜が形成される。
COFの主な用途は、液晶パネル等の表示パネルを駆動するための駆動用ドライバの実装である。例えば特許文献1には、COFに使用される配線基板の一例が記載されている。特許文献1に記載されたテープ配線基板の一例を図8に示す。図8は、テープ配線基板における半導体実装領域を含む要部領域を示す平面図である。図8において、101はインナーリード、102は突起電極、103は半導体実装領域を示す。
特開2004−327936号公報
上記構成の配線基板においては、配線基板に半導体チップを実装する際に、加熱・加圧、又は超音波振動を印加して半導体チップ側の電極(図示せず)と突起電極102との接合を行う。この接合に用いる突起電極102は電解めっき法などにより形成され、その高さは、通常ばらつきが生じやすい。これは、電解めっき時において、電極形成部の電流供給源からの距離のばらつきや、導体配線幅や突起電極サイズ等のばらつきに起因するものと考えられる。突起電極102の高さがばらつくと、半導体チップとの接合時に接合できない突起電極102が発生し、オープン不良を発生させてしまう。
本発明は、基板に設けられた接合用突起電極の高さのばらつきを軽減できる配線基板及びこれを用いた半導体装置並びに配線基板の製造方法を提供する。
本発明の配線基板は、絶縁性基材と、前記絶縁性基材上に設けられ、かつ半導体チップが実装される半導体実装領域に整列して配置された複数本の導体配線と、それぞれの前記導体配線に設けられた突起電極とを含む配線基板であって、
前記突起電極は、前記半導体チップを実装するための第1突起電極と、前記第1突起電極の高さを調整するための第2突起電極とを含み、
前記第2突起電極は、少なくとも1つの前記導体配線における前記半導体実装領域を除く領域に設けられていることを特徴とする。
本発明の半導体装置は、上述した本発明の配線基板と、この配線基板の半導体実装領域に実装された半導体チップとを含む半導体装置である。
本発明の配線基板の製造方法は、
(i)絶縁性基材上における半導体チップが実装される半導体実装領域に整列して配置されるように複数本の導体配線を形成する工程と、
(ii)前記絶縁性基材上の前記導体配線が設けられた領域にフォトレジスト膜を形成する工程と、
(iii)前記フォトレジスト膜に開口部を形成することによって、前記開口部中に前記導体配線の一部を露出させる工程と、
(iV)露出した前記導体配線の一部に金属めっきを施して突起電極を形成する工程と、
(V)前記フォトレジスト膜を除去する工程とを含む配線基板の製造方法であって、
前記突起電極は、前記半導体チップを実装するための第1突起電極と、前記第1突起電極の高さを調整するための第2突起電極とを含み、
少なくとも1つの前記導体配線における前記半導体実装領域を除く領域に、前記第2突起電極を設けることを特徴とする。
本発明の配線基板及びその製造方法によれば、接合用の突起電極(第1突起電極)の高さのばらつきを調整するための第2突起電極を含むため、半導体チップと第1突起電極との接合を確実に行うことができる。また、本発明の半導体装置によれば、上述した本発明の配線基板を使用しているため、半導体チップと第1突起電極との間の電気接続信頼性を向上させることができる。
本発明の配線基板は、絶縁性基材と、この絶縁性基材上に設けられ、かつ半導体チップが実装される半導体実装領域に整列して配置された複数本の導体配線と、これら各導体配線に設けられた突起電極とを含む。
絶縁性基材は特に限定されないが、ポリイミドフィルム等の可撓性の材料からなるテープ基材を使用すると、本発明の配線基板を折り曲げ可能な配線基板として使用することができる。なお、上記絶縁性基材の厚みは、例えば15〜100μm程度である。
導体配線は、例えば銅や銅合金等の金属から形成されている。導体配線のピッチは、例えば25〜100μm程度である。また、導体配線の高さ及び幅は、例えばそれぞれ6〜35μm及び8〜50μm程度である。
各導体配線に設けられた突起電極は、半導体チップを実装するための第1突起電極と、この第1突起電極の高さを調整するための第2突起電極とを含む。そして、この第2突起電極は、少なくとも1つの導体配線における半導体実装領域を除く領域に設けられている。
第1及び第2突起電極は、例えば銅や金等の金属からなり、めっき等の手段により形成される。第1突起電極の高さは、通常5〜20μm程度である。第2突起電極は、突起電極を形成する工程において相対的に高くなりやすい第1突起電極が配置される導体配線に設ければよい。例えば電解めっきにより突起電極を形成する場合は、電流が集中しやすい導体配線に設ければよい。これにより、第1突起電極と第2突起電極とに電流が分散されるため、第2突起電極が設けられた導体配線上の第1突起電極の成長スピードが低下し、この第1突起電極の高さをその他の導体配線上の第1突起電極の高さに合わせることができる。なお、第2突起電極の高さは、第1突起電極の高さのばらつきを軽減できる限り特に限定されないが、例えば5〜20μm程度である。
本発明の半導体装置は、上述した本発明の配線基板と、この配線基板の半導体実装領域に実装された半導体チップとを含む半導体装置である。本発明の半導体装置によれば、上述した本発明の配線基板を使用しているため、半導体チップを接合するための第1突起電極の高さを合わせることができる。これにより、半導体チップと第1突起電極との間の電気接続信頼性を向上させることができる。
本発明の配線基板の製造方法は、(i)絶縁性基材上における半導体チップが実装される半導体実装領域に整列して配置されるように複数本の導体配線を形成する工程と、(ii)絶縁性基材上の導体配線が設けられた領域にフォトレジスト膜を形成する工程と、(iii)フォトレジスト膜に開口部を形成することによって、この開口部中に導体配線の一部を露出させる工程と、(iV)露出した導体配線の一部に金属めっきを施して突起電極を形成する工程と、(V)フォトレジスト膜を除去する工程とを含む配線基板の製造方法であって、上記突起電極は、半導体チップを実装するための第1突起電極と、この第1突起電極の高さを調整するための第2突起電極とを含み、少なくとも1つの導体配線における半導体実装領域を除く領域に、第2突起電極を設けることを特徴とする。これにより、半導体チップを接合するための第1突起電極の高さを合わせることができるため、半導体チップと第1突起電極との接合を確実に行うことができる。
以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。なお、参照する図面においては、実質的に同一の機能を有する構成要素を同一の符号で示し、重複する説明を省略する場合がある。
(第1実施形態)
まず、本発明の第1実施形態に係る配線基板について図1A,Bを参照して説明する。図1Aは、本発明の第1実施形態に係る配線基板の断面図である。また、図1Bは、図1Aの配線基板における半導体実装領域を含む要部領域を示す平面図である。
図1A,Bに示すように、配線基板1は、絶縁性基材10と、絶縁性基材10上に設けられ、かつ半導体実装領域11に整列して配置された複数本の導体配線12と、各導体配線12に設けられた突起電極13とを含む。
突起電極13は、半導体チップ(図示せず)を実装するための第1突起電極13aと、第1突起電極13aの高さを調整するための第2突起電極13bとを含む。そして、図1Bに示すように、第2突起電極13bは、一部の導体配線12における半導体実装領域11を除く領域に設けられている。これにより、例えば電解めっきにより突起電極13を形成する際に、第1突起電極13aと第2突起電極13bとに電流が分散される。よって、第2突起電極13bが設けられた導体配線12が電流の集中しやすい導体配線である場合は、この導体配線12上の第1突起電極13aの成長スピードが従来よりも低下する。これにより、この第1突起電極13aの高さをその他の導体配線12上の第1突起電極13aの高さに合わせることができる。また、第2突起電極13bが半導体実装領域11を除く領域に設けられているため、半導体チップを実装する際に、第2突起電極13bが接合の妨げとなることはない。
次に、上述した配線基板1の製造方法について、図2A〜Eを参照して説明する。図2A〜Eは、配線基板1の好適な製造方法を示す工程別断面図である。
まず、図2Aに示すように、絶縁性基材10上に導体材料からなる導体配線12を形成する。導体配線12の形成方法としては、例えばエッチング法やセミアディティブ法等の手段が使用できる。導体配線12の材料としては、銅、銀、アルミニウム、錫、パラジウム、ニッケル、金等を主成分とする材料を用いることが好ましい。
次に、図2Bに示すように、絶縁性基材10上の導体配線12が設けられた領域にフォトレジスト膜15を形成する。フォトレジスト膜15の形成方法としては、シート状のフォトレジスト膜15を熱圧着する方法や、液状のフォトレジストを塗布してフォトレジスト膜15を形成する方法等が一般的である。フォトレジスト膜15の材料は特に限定されず、ネガ型であってもポジ型であってもよい。フォトレジスト膜15の厚みは、第1突起電極13aの厚み(高さ)より厚い方が望ましい。例えば第1突起電極13aの厚みより2〜10μm程度厚ければよい。
次に、図2Cに示すように、フォトリソグラフィー法により突起電極13を形成する領域に開口部15aを形成する。このとき、導体配線12の一部が露出するように開口部15aを形成する。この際、第1突起電極13aを形成する領域に相当する開口部15aのパターンについては、隣接する導体配線12を跨ぐように連続して開口してもかまわない。また、第2突起電極13bを形成する領域に相当する開口部15aにおいては、半導体実装領域11(図1B参照)の外に形成している。フォトリソグラフィー法により開口部15aを形成する際のフォトマスクの位置合わせ精度を考慮すると、第2突起電極13bを形成する領域に相当する開口部15aと、これに隣接する導体配線12との間隔を広くとっておくことが望ましい。
次に、図2Dに示すように、電解めっき法によって、開口部15a(図2C参照)内に突起電極13(第1及び第2突起電極13a,13b)を形成する。電解めっきを行う場合は、電気を供給するための配線が必要となるが、その配線の位置などによっても第1突起電極13aの高さに影響を及ぼす可能性があるので、第2突起電極13bのサイズ(即ち、第2突起電極13bを形成する領域に相当する開口部15aのサイズ)については、上記影響を考慮して調整する必要がある。なお、従来の配線基板では、突起電極の高さの標準偏差(σ)は1.4μm程度であったが、本発明によれば、標準偏差(σ)を例えば0.8μm程度にまで改善することができる。
次に、例えばアルカリ系や有機系の薬液を用いてフォトレジスト膜15を除去して、図2Eに示す配線基板1が得られる。なお、図示はしていないが、この後に所定の領域を保護するソルダーレジスト膜を形成してもよい。また、導体配線12の最表面を保護するために、金めっき膜を導体配線12上に形成してもよい。
(第2実施形態)
次に、本発明の第2実施形態に係る配線基板について図3を参照して説明する。図3は、第2実施形態に係る配線基板における半導体実装領域を含む要部領域を示す平面図である。
図3に示すように、配線基板2では導体配線12のピッチが疎な領域と密な領域とが存在しており、疎な領域に配置された導体配線12aには第2突起電極13bが設けられている。電解めっきで突起電極13を形成する際、ピッチが疎な領域においては、めっき液の流動の差により他の領域より新しいめっき液が届きやすくなる。そのため、ピッチが疎な領域の第1突起電極13aの高さは高くなる傾向がある。このような場合に、上述のように第2突起電極13bを疎な領域に配置された導体配線12aに設けると、第1突起電極13aと第2突起電極13bとにめっき液が分散される。これにより、ピッチが疎な領域の第1突起電極13aの高さをその他の領域の第1突起電極13aの高さに合わせることができる。
また、配線基板2の一部の導体配線12には、第2突起電極13bが2個設けられている。このように、本発明では、導体配線12のデザインによって第2突起電極13bを配置できる領域のサイズ等に制約がある場合、第2突起電極13bを分割して配置することもできる。なお、配線基板2の製造方法については、上述した図2A〜Eに示す製造方法において、図2Aの導体配線12の配置パターンと、図2Cの開口部15aの配置パターンが異なるだけで同様の手順により製造できるため、その説明を省略する。
(第3実施形態)
次に、本発明の第3実施形態に係る配線基板について図4を参照して説明する。図4は、第3実施形態に係る配線基板における半導体実装領域を含む要部領域を示す平面図である。
図4に示すように、配線基板3では、一部の導体配線12(導体配線12b)に2つの第1突起電極13aが設けられている。このように、半導体接続用の第1突起電極13aを2つ以上有する導体配線12が存在する場合、この導体配線12上の第1突起電極13aは、他の導体配線12上の第1突起電極13aより高さが低くなる傾向がある。その場合の第1突起電極13aの高さを補正するために、配線基板3では、導体配線12のそれぞれに突起電極13(第1及び第2突起電極13a,13b)を同じ数だけ設けている。これにより第1突起電極13aの高さを揃えることが可能となる。なお、配線基板3の製造方法については、上述した図2A〜Eに示す製造方法において、図2Aの導体配線12の配置パターンと、図2Cの開口部15aの配置パターンが異なるだけで同様の手順により製造できるため、その説明を省略する。
(第4実施形態)
次に、本発明の第4実施形態に係る配線基板について図5を参照して説明する。図5は、第4実施形態に係る配線基板における半導体実装領域を含む要部領域を示す平面図である。
図5に示すように、配線基板4では、第2突起電極13bが、半導体チップを含むパッケージ(図示せず)が配置される領域40の外側の領域に設けられている。上記構成を有することによって、第2突起電極13bが、パッケージを配置する際の妨げとならない。なお、配線基板4の製造方法については、上述した図2A〜Eに示す製造方法と同様の手順により製造できるため、その説明を省略する。
(第5実施形態)
次に、本発明の第5実施形態に係る配線基板について図6を参照して説明する。図6は、第5実施形態に係る配線基板における半導体実装領域を含む要部領域を示す平面図である。
図6に示すように、配線基板5では、第2突起電極13bがソルダーレジスト膜(図示せず)で被覆される領域50に設けられている。上記構成を有することによって、配線基板5を用いて半導体装置を形成した際に第2突起電極13bが露出しないので、第2突起電極13bが、上記半導体装置をガラス基板等に実装する際の妨げとならない。なお、配線基板5の製造方法については、上述した図2A〜Eに示す製造方法と同様の手順により製造できるため、その説明を省略する。
(第6実施形態)
次に、本発明の第6実施形態に係る半導体装置について図7を参照して説明する。図7は、第6実施形態に係る半導体装置の断面図である。なお、第6実施形態に係る半導体装置は、上述した配線基板1(図1A,B参照)を用いた半導体装置である。
図7に示すように、半導体装置6は、配線基板1と、配線基板1の第1突起電極13a上に実装された半導体チップ60とを含む。半導体装置6は、本発明の一実施形態に係る配線基板1を使用しているため、半導体チップ60を接合するための第1突起電極13aの高さを合わせることができる。これにより、半導体チップ60と第1突起電極13aとの間の電気接続信頼性を向上させることができる。なお、図7において、61は半導体チップ60の電極パッド、62はソルダーレジスト膜、63は半導体チップ60の表面を保護する表面保護膜、64は保護用の封止樹脂をそれぞれ示す。
本発明は、例えばCOF等の半導体パッケージモジュール等に有用である。
Aは本発明の第1実施形態に係る配線基板の断面図であり、BはAの配線基板における半導体実装領域を含む要部領域を示す平面図である。 A〜Eは、本発明の第1実施形態に係る配線基板の好適な製造方法を示す工程別断面図である。 本発明の第2実施形態に係る配線基板における半導体実装領域を含む要部領域を示す平面図である。 本発明の第3実施形態に係る配線基板における半導体実装領域を含む要部領域を示す平面図である。 本発明の第4実施形態に係る配線基板における半導体実装領域を含む要部領域を示す平面図である。 本発明の第5実施形態に係る配線基板における半導体実装領域を含む要部領域を示す平面図である。 本発明の第6実施形態に係る半導体装置の断面図である。 従来のテープ配線基板における半導体実装領域を含む要部領域を示す平面図である。
符号の説明
1,2,3,4,5 配線基板
6 半導体装置
10 絶縁性基材
11 半導体実装領域
12,12a,12b 導体配線
13 突起電極
13a 第1突起電極
13b 第2突起電極
15 フォトレジスト膜
15a 開口部
40 半導体チップを含むパッケージが配置される領域
50 ソルダーレジスト膜で被覆される領域
60 半導体チップ
61 電極パッド
62 ソルダーレジスト膜
63 表面保護膜
64 封止樹脂

Claims (16)

  1. 絶縁性基材と、前記絶縁性基材上に設けられ、かつ半導体チップが実装される半導体実装領域に整列して配置された複数本の導体配線と、それぞれの前記導体配線に設けられた突起電極とを含む配線基板であって、
    前記突起電極は、前記半導体チップを実装するための第1突起電極と、前記第1突起電極の高さを調整するための第2突起電極とを含み、
    前記第2突起電極は、少なくとも1つの前記導体配線における前記半導体実装領域を除く領域に設けられていることを特徴とする配線基板。
  2. 前記絶縁性基材上には、前記導体配線のピッチが疎な領域と密な領域とが存在し、
    前記第2突起電極は、前記疎な領域に配置された少なくとも1つの前記導体配線に設けられている請求項1に記載の配線基板。
  3. 前記突起電極は、前記導体配線のそれぞれに同じ数だけ設けられている請求項1に記載の配線基板。
  4. 前記第2突起電極は、前記半導体チップを含むパッケージが配置される領域を除く領域に設けられている請求項1に記載の配線基板。
  5. 少なくとも1つの前記導体配線には、前記第2突起電極が複数個設けられている請求項1に記載の配線基板。
  6. 前記第2突起電極は、ソルダーレジスト膜で被覆される領域に設けられている請求項1に記載の配線基板。
  7. 前記絶縁性基材は、可撓性の材料からなるテープ基材である請求項1に記載の配線基板。
  8. 請求項1〜7のいずれか1項に記載の配線基板と、前記配線基板の半導体実装領域に実装された半導体チップとを含む半導体装置。
  9. (i)絶縁性基材上における半導体チップが実装される半導体実装領域に整列して配置されるように複数本の導体配線を形成する工程と、
    (ii)前記絶縁性基材上の前記導体配線が設けられた領域にフォトレジスト膜を形成する工程と、
    (iii)前記フォトレジスト膜に開口部を形成することによって、前記開口部中に前記導体配線の一部を露出させる工程と、
    (iV)露出した前記導体配線の一部に金属めっきを施して突起電極を形成する工程と、
    (V)前記フォトレジスト膜を除去する工程とを含む配線基板の製造方法であって、
    前記突起電極は、前記半導体チップを実装するための第1突起電極と、前記第1突起電極の高さを調整するための第2突起電極とを含み、
    少なくとも1つの前記導体配線における前記半導体実装領域を除く領域に、前記第2突起電極を設けることを特徴とする配線基板の製造方法。
  10. 前記(V)工程の後、前記絶縁性基材上の所定の領域を保護するソルダーレジスト膜を形成する請求項9に記載の配線基板の製造方法。
  11. 前記(iV)工程において、電解めっき法で前記突起電極を設ける請求項9に記載の配線基板の製造方法。
  12. 前記導体配線のそれぞれに前記突起電極を同じ数だけ設ける請求項9に記載の配線基板の製造方法。
  13. 前記半導体チップを含むパッケージが配置される領域を除く領域に、前記第2突起電極を設ける請求項9に記載の配線基板の製造方法。
  14. 少なくとも1つの前記導体配線に、前記第2突起電極を複数個設ける請求項9に記載の配線基板の製造方法。
  15. ソルダーレジスト膜で被覆される領域に前記第2突起電極を設ける請求項9に記載の配線基板の製造方法。
  16. 前記絶縁性基材は、可撓性の材料からなるテープ基材である請求項9に記載の配線基板の製造方法。

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