專利名稱：金屬布線基板和半導(dǎo)體裝置及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及具備載片的金屬布線基板和半導(dǎo)體裝置及其制造方法。
這些現(xiàn)有技術(shù)能夠期待在IC芯片的有源元件上形成端子電極，即使在其上面形成突出電極，也不會造成對于IC芯片的有源元件的損傷。
另一方面，在包括與這些突起電極接合的基板一側(cè)的端子電極的布線圖形上，還同時要求鍍Au等表面處理。上述電鍍凸點或者布線圖形使用由電鍍或者無電鍍生成的Au、Ni等構(gòu)成的材料。另外，在接合層中使用焊錫或者導(dǎo)電性粘接劑(各向同性)的情況下，雖然在實際安裝時幾乎不需要加載，但是在使用各向異性導(dǎo)電膜(ACF各向異性導(dǎo)電膜)，絕緣性膜(NCF非導(dǎo)電膜)或者各向異性導(dǎo)電膏的情況下，為了確保連接的穩(wěn)定性或者可靠性，有時需要最大200g/引腳左右的載荷。
圖示5A-B中，示出使用了各向異性導(dǎo)電膜(ACF)時的現(xiàn)有的安裝方法。第1基板401的第1電極402經(jīng)過各向異性導(dǎo)電膜(ACF)407安裝在第2基板406的第2電極405上。包含在各向異性導(dǎo)電膜(ACF)407中的導(dǎo)電粒子403例如能夠使用涂敷了Au(或者Ni-Au)的小球。在粘接劑404中例如使用環(huán)氧系列樹脂。使熱與載荷同時作用，使得在第1電極402與第2電極403之間夾入導(dǎo)電粒子406那樣地進(jìn)行連接?；蛘?，在把由Au構(gòu)成的突出電極Au-Au接合到Au的輸入輸出端子電極上的情況下，也可以同時使用安裝載荷和超聲波。
另一方面，在把半導(dǎo)體芯片等有源部件安裝到電路基板表層上的方法中，由于在進(jìn)行高密度化方面顯然是有限制的，因此提出了在基板上設(shè)置凹部并且在其內(nèi)部收入并安裝半導(dǎo)體芯片的方法(特開平5-259372號，特開平11-103147號公報，特開平11-163249號公報)。這種情況下，在凹部內(nèi)安裝了半導(dǎo)體芯片以后，涂敷用于保護(hù)連接部分以及半導(dǎo)體芯片的密封樹脂以便進(jìn)行密封。
但是，在內(nèi)通孔連接法中使用的基板由于用樹脂系列的材料構(gòu)成，因此熱傳導(dǎo)率低，需要大量散發(fā)從內(nèi)部安裝部件發(fā)生的熱，但是在以往的基板中不能夠充分散熱，存在著電路部件內(nèi)部模塊的可靠性低的問題。
作為用于解決該問題的一個例子，提出把半導(dǎo)體芯片等電路部件安裝在具有高熱傳導(dǎo)率的基板內(nèi)(特開平11-220262號公報，特開2001-244638號公報)。
如以上所述，實際的封裝形態(tài)越來越追求小型化，薄型化，另一方面，端子引腳數(shù)今后也進(jìn)一步增加，要求更高的高性能化。另外，為了降低成本，需要在以往的基礎(chǔ)上提高安裝工序中的生產(chǎn)性，為了提高流水作業(yè)，更著眼于以ACF、NCF等為代表的熱壓工序安裝。
但是，在考慮了進(jìn)一步提高生產(chǎn)率及降低成本時，包括端子電極的基板一側(cè)的布線圖形希望仍然用銅電極構(gòu)成。但是，由于銅易于氧化，因此通常加上了防銹處理膜。防銹處理膜由硅烷耦聯(lián)材料層、鉻酸鹽防銹處理層和鍍Ni-Zn處理層等構(gòu)成，以預(yù)防銅箔被氧化。
但是，由于這些防銹處理膜，通常，如果使用熱壓工序在銅箔上安裝半導(dǎo)體元件，則由于具有高電阻的防銹處理膜的影響，安裝后的每一引腳的初始連接電阻顯示出很高的值。另一方面，在沒有防銹處理膜的狀態(tài)下形成布線圖形并使用熱壓工序進(jìn)行安裝的結(jié)果，將發(fā)生布線部分的氧化，使初始連接電阻產(chǎn)生很大的分散性。從而，通常如果不是始終把包括端子電極的銅箔布線部分上形成鍍Au層，則不能得到穩(wěn)定的低電阻連接。
另一方面，鍍Au處理如果考慮到提高生產(chǎn)性和降低成本則并不理想。
另外，如果考慮特開2001-244638號公報示出的使半導(dǎo)體芯片等有源部件安裝在電路基板內(nèi)部以謀求小型、高密度化的情況，則依據(jù)上述考慮，除了多層布線部分的布線部分以外，需要在2層以上的多層中形成鍍Au了的布線圖形，有時會帶來成本的進(jìn)一步升高。
另一方面，在多層地安裝電路部件的情況下，在考慮了可靠性時，必須經(jīng)過用于各個電路部件安裝的多次回流。這種情況下，在形成鍍Au時，還要考慮形成在基底上的鍍Ni層析出的問題等。
為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明的金屬布線基板的特征在于把埋置在電絕緣基板的表層中的金屬布線與用于覆蓋上述金屬布線并能以機(jī)械方式進(jìn)行剝離和可防止上述金屬布線氧化的載片貼合在一起。
本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置包括下述結(jié)構(gòu)把埋置在電絕緣基板中的金屬端子電極與半導(dǎo)體元件上的突出電極電連接起來，上述突出電極具有通過把上述半導(dǎo)體元件安裝在上述基板上來擠壓其前端的結(jié)構(gòu)，并且用絕緣樹脂體增強(qiáng)上述基板與上述半導(dǎo)體元件的連接部分并使其形成為一體。
本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置的制造方法包括使用在載片上形成了金屬布線圖形的轉(zhuǎn)移材料、使該轉(zhuǎn)移材料與電絕緣基板相接觸和把上述金屬布線圖形埋入到上述基板內(nèi)的工序；把增強(qiáng)上述金屬布線圖形與形成在半導(dǎo)體元件上的突出電極的連接部分的絕緣樹脂體準(zhǔn)備成預(yù)定形狀的工序；剝離上述載片的剝離工序；以及在通過由上述剝離工序露出的上述金屬布線圖形上進(jìn)行加熱加壓、一邊經(jīng)過絕緣樹脂體、一邊使上述突出電極的前端接觸上述金屬布線圖形以及以擠壓上述前端的方式把上述金屬布線圖形與上述突出電極加熱加壓進(jìn)行連接的半導(dǎo)體安裝工序。


圖1A-圖1B是示出本發(fā)明第1實施形態(tài)中的半導(dǎo)體裝置的各個制造工序的剖面圖，圖1C-圖1E是示出本發(fā)明第2實施形態(tài)中的半導(dǎo)體裝置的各個制造工序的剖面圖。
圖2A-圖2B是示出本發(fā)明第2實施形態(tài)中的其它的半導(dǎo)體裝置的各個制造工序的剖面圖。
圖3A-圖3B是示出本發(fā)明第3實施形態(tài)中的半導(dǎo)體裝置的制造工序的剖面圖。
圖4是本發(fā)明第4實施形態(tài)中的部件內(nèi)部安裝基板的布線層的剖面圖。
圖5A-圖5B是以往的使用各向異性導(dǎo)電膜(ACF)的半導(dǎo)體裝置的實際安裝方法的概略剖面圖。
另一方面，由于半導(dǎo)體元件的熱壓工序在去除了載片以后進(jìn)行，因此金屬布線圖形多少被氧化。從而，在本實施形態(tài)中理想的是通過充分的安裝載荷連接突出電極與布線圖形的NCF、ACF等膜增強(qiáng)連接部分的安裝方法。從而，理想的是通過上述突出電極破壞形成為很薄的上述氧化膜從而在安裝后擠壓前端的結(jié)構(gòu)。
另外，如果依據(jù)上述半導(dǎo)體裝置的結(jié)構(gòu)，則由于連接部分僅在金屬端子電極與凸點的接合處形成，因此由于回流等的反復(fù)熱沖擊產(chǎn)生的隨時間的變化很少。從而，在形成把上述半導(dǎo)體埋置在基板內(nèi)的結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體裝置方面也很理想。
如果依據(jù)把半導(dǎo)體元件安裝在基板內(nèi)部的半導(dǎo)體裝置的結(jié)構(gòu)，則由于通過形成在電絕緣性基板內(nèi)的內(nèi)通孔進(jìn)行內(nèi)通孔連接，因此能夠高密度地安裝電路部件。另外，由于通過無機(jī)填料迅速地散發(fā)從電路部件發(fā)出的熱，因此能夠?qū)崿F(xiàn)可靠性高的內(nèi)部安裝電路部件的半導(dǎo)體裝置。另外，再次布線也很容易，能夠構(gòu)成設(shè)計上制約少的多種多樣的LGA(接合區(qū)柵格陣列)電極。
另一方面，在考慮了生產(chǎn)性的情況下，形成在上述半導(dǎo)體的突出電極理想的是能夠通過使用引線鍵合法形成的方法一起大量地形成的電鍍法。
如果依據(jù)本發(fā)明，則能夠使用成本低的布線圖形，可提供具備能進(jìn)行低電阻且可靠性高的凸點連接的載片的金屬布線基板和半導(dǎo)體裝置及其制造方法。
以下，使用實施形態(tài)更具體地說明本發(fā)明。
第1實施形態(tài)本實施形態(tài)是本發(fā)明的帶載片的基板的一個例子，圖1A-B中示出其概要。
如圖1A所示，作為轉(zhuǎn)移材料，具備載片101和上述載片的一個表面上的銅箔布線圖形105。在上述銅箔布線圖形中，載片101與布線圖形105的接觸面是部件安裝側(cè)102，埋置到基板內(nèi)的面是埋置側(cè)表面103。另外，在以下的各實施形態(tài)中，所謂布線圖形105是端子電極、布線等的總稱。
如圖1B所示，帶載片的基板把電絕緣性基板104、埋置在電絕緣性基板104的一個主面中形成的銅箔布線105和覆蓋上述銅箔布線圖形105的可剝離的載片101包含在內(nèi)形成為一體。
在本實施形態(tài)中使用的電絕緣性基板104沒有任何限定，F(xiàn)R4等玻璃環(huán)氧基板(使環(huán)氧樹脂含浸在玻璃纖維織物中的基板)、通過無機(jī)填料與樹脂混合構(gòu)成的合成基板、進(jìn)而是能夠與銅同時燒結(jié)成的陶瓷基板(例如玻璃陶瓷基板等)都在該范疇以內(nèi)。
另外，在銅箔布線圖形105中，在基板埋置一側(cè)表面103上，最好形成所需要的最小限度的防銹處理膜等。在防銹處理膜的一個例子中，利用鉻酸鹽處理、鍍Zn處理、硅烷耦聯(lián)處理等都以每單位面積重量0.05～0.5mg/dm2形成。部件安裝一側(cè)102最好是未處理面的銅箔表面。
如果依據(jù)本實施形態(tài)，則由于原本作為表面狀態(tài)不穩(wěn)定的未處理銅箔面的安裝部件一側(cè)102被能夠剝離的載片覆蓋，因此也不會被氧化，能夠維持穩(wěn)定的狀態(tài)。
而且，由于在需要安裝部件等時，能夠以機(jī)械方式剝離載片，因此十分方便。在載片的剝離方法是腐蝕等化學(xué)方法的情況下，在洗凈、干燥工序時，萬一作為未處理銅箔面的安裝部件一側(cè)102被氧化，則將產(chǎn)生不理想狀況。
作為在銅箔布線圖形105中使用的銅箔，例如，能夠使用通過電解電鍍制作的厚度9μm～35μm左右的銅箔。為了使銅箔與電絕緣性基板104的粘接性提高，最好把與電絕緣性基板104的接觸面粗糙化成均勻粗糙度為Ra1μm以上。另外，作為銅箔，為了使粘接性以及耐氧化性提高，最好用硅烷耦聯(lián)材料層、鉻酸鹽防銹處理層、鍍Ni-Zn處理層構(gòu)成銅箔表面。另外，另一方面，還可以使用在銅箔表面上實施了由Sn-Pb合金等構(gòu)成的鍍錫或者Sn-Ag-Bi系列的無Pb的鍍錫的材料。
形成在本發(fā)明的主面的布線圖形由于通過轉(zhuǎn)移形成，因此埋置在基板內(nèi)。
作為能夠剝離的載片101，能夠使用合成樹脂薄膜，例如，聚酰亞胺，聚對苯二甲酸乙脂，聚乙烯萘，聚苯撐硫，聚乙烯，聚丙烯，氟樹脂等，作為剝離層，能夠使用涂敷了適宜的有機(jī)膜的材料。載片的理想厚度是30～100μm。氟樹脂例如是聚四氟乙烯(PTFE)，四氟乙烯-全氟烷基乙烯醚(PFA)聚合物，四氟乙烯-環(huán)氟丙烯(FEP)聚合物，聚氟乙烯，聚偏氟乙烯等。
另外，在載片101中使用具有30μm以上厚度的金屬箔，例如在使用銅箔等的情況下，可以經(jīng)過鍍金屬層，例如，鍍Cr層、鍍Ni層形成銅箔布線圖形。
布線圖形105例如在載片101上粘接了銅箔以后，能夠經(jīng)過光刻工序或者腐蝕工序形成。如果這樣做，則與在載片中使用了樹脂膜的情況相比較，能夠把載片剝離后的銅箔表面清洗得更干凈。即，由于直接使電鍍邊界面露出，因此能夠使沒有被氧化的具有更亮光澤的銅箔界面露出。
在本實施形態(tài)中所示的帶載片的基板中，由于用載片覆蓋布線層，因此能夠防止布線層表面的氧化，能夠作為保存穩(wěn)定性良好的多層基板。從而，能夠使電路部件、特別是作為半導(dǎo)體安裝用基板流通，非常有用。
第2實施形態(tài)本實施形態(tài)是本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置的一個例子，圖1C-E是示出本實施形態(tài)中的半導(dǎo)體裝置的剖面圖。
如圖1E所示，本實施形態(tài)的半導(dǎo)體裝置包括電絕緣性基板104、埋置在電絕緣性基板104的一個主面上形成的銅箔布線圖形105、與布線圖形105形成為一體的樹脂膜108、配置在電絕緣性基板104的表層的半導(dǎo)體元件106和把布線圖形105與半導(dǎo)體元件106電連接的凸點107。
本實施形態(tài)的半導(dǎo)體裝置如圖1C所示，在把載片101從電絕緣性基板104剝離了以后，如圖1D所示，在電絕緣性基板104的銅箔布線圖形105一側(cè)，配置包含樹脂成分的薄膜108，在其上面配置電連接了半導(dǎo)體元件106的凸點107，使銅箔布線圖形105與凸點107位置重合，從上下方向加熱、加壓進(jìn)行結(jié)合。加熱、加壓的條件，最好例如是80℃～200℃的溫度，1.47×106Pa(15kg/cm2)～9.8×106Pa(15～100kg/cm2)的壓力。
上述包含樹脂成分的薄膜108是NCF(非導(dǎo)電膜)，可以是基本上以熱硬化性樹脂為主要成分的薄膜，也可以是無機(jī)填料與熱硬化性樹脂的混合物，而最好是使熱和壓力同時作用，把凸點107與銅箔布線圖形105緊密地連接固定。作為熱硬化性樹脂，例如是環(huán)氧樹脂，酚醛樹脂等。
作為無機(jī)填料，例如能夠使用Al2O3，MgO，BN，AlN或者SiO2等。無機(jī)填料最好在50體積％～75體積％的范圍內(nèi)高密度地充填。無機(jī)填料的平均粒子最好是在0.1μm～40μm的范圍內(nèi)。熱硬化性樹脂例如最好是耐熱性高的環(huán)氧樹脂，酚醛樹脂，氰酸鹽樹脂或者聚亞苯基醚樹脂。環(huán)氧樹脂由于耐熱性高因此特別理想。另外，混合物還可以包括分散劑，著色劑，耦聯(lián)劑或者脫模劑。
另一方面，上述包含樹脂成分的薄膜108也可以是圖5A所示的稱為ACF(各向異性導(dǎo)電膜)的各向異性導(dǎo)電膜407。作為各向異性導(dǎo)電粒子，例如，能夠使用Ni粒子，涂敷了Au(或者Ni，Au)的樹脂球等。這種情況下，在粘接薄膜中，例如也能夠使用環(huán)氧系列樹脂，使熱和壓力同時作用，能夠把導(dǎo)電粒子夾入到凸點107與銅箔布線圖形105之間獲得連接。
另外，本發(fā)明不限定于包含絕緣樹脂的薄膜，只要是絕緣樹脂體即可，例如，也可以使用把絕緣樹脂不做成薄膜形而是做成膏形的材料。進(jìn)而，包含樹脂成分的薄膜108為了防止表面污染，可以在使用之前一直用脫模薄膜覆蓋，直到即將在把半導(dǎo)體元件106與布線圖形105構(gòu)成為一體時去除剝離薄膜使用。
凸點107由于要求貫通上述薄膜的功能，因此最好是具有突起的結(jié)構(gòu)。例如，是金屬凸點，作為其一個例子，通過使用了Au引線的引線鍵合法，能夠形成Au柱狀凸點。另一方面，考慮到生產(chǎn)性，作為能夠一并地制作大量凸點的方法是電鍍凸點法，例如，能夠構(gòu)成用Cu-Ni-Au構(gòu)成的凸點。其中，用通常的電鍍法構(gòu)成的凸點由突起起的程度小，因此貫通上述包含樹脂成分的薄膜108的功能稍差。從而，通過使用把導(dǎo)電性粒子作為填料的ACF，能夠經(jīng)過導(dǎo)電粒子更可靠地得到電鍍凸點與無處理銅箔端子電極的接合。
另一方面，在凸點107是兩段突出電極的情況下，由于前端的突出尖銳，因此能夠容易地貫通包含樹脂成分的薄膜108，從而在薄膜內(nèi)也可以包含無機(jī)填料。另外，如果依據(jù)本結(jié)構(gòu)，則由于安裝時突出電極由布線圖形105擠壓，因此能夠容易地貫通在無處理薄膜表面上由安裝加熱形成的很薄的氧化膜，能夠得到凸點107與布線105的良好的連接。
另外，圖1A-E示出了布線圖形105的表面與電絕緣性基板104的表面是平坦的金屬布線基板的例子，而如圖2A所示，布線圖形105也可以從電絕緣性基板104的表面突出。如圖2B所示，由于在半導(dǎo)體元件106與電絕緣性基板104之間存在包含樹脂成分的薄膜108構(gòu)成為一體，因此能夠得到凸點107與布線圖形105的良好的連接。
另外，在本實施形態(tài)中，說明了凸點107與布線圖形105直接接合的情況，而凸點107與布線圖形也可以經(jīng)過導(dǎo)電性膏接合。經(jīng)過該導(dǎo)電性膏的接合方法稱為柱狀凸點鍵合法(SBB法)。如果采用該方法，則由于減少凸點107與布線圖形105的接合所需要的載荷，因此能夠進(jìn)一步降低在半導(dǎo)體元件中產(chǎn)生的損傷。
另外，作為半導(dǎo)體元件，例如能夠使用晶體管，IC，LSC等。
第3實施形態(tài)本實施形態(tài)是半導(dǎo)體裝置的一個例子，圖3A-B是示出本實施形態(tài)中的半導(dǎo)體裝置的剖面圖。
本實施形態(tài)的半導(dǎo)體裝置把電絕緣性基板205，埋置在電絕緣性基板205的一個主面以及另一個主面中形成的銅箔布線圖形204，與布線圖形204構(gòu)成一體的包含樹脂成分的絕緣樹脂部分203，配置在電絕緣性基板205的表層的半導(dǎo)體元件201，電連接布線圖形204與半導(dǎo)體元件201的凸點202構(gòu)成為一體(圖3A)。進(jìn)而，上述包含安裝部分的半導(dǎo)體元件201埋置到電絕緣性基板206內(nèi)，與內(nèi)部安裝的半導(dǎo)元件201連接的布線圖形204經(jīng)過內(nèi)通孔207取出到其它的表層(圖3B)。
另外，在把上述半導(dǎo)體元件埋置到電絕緣性基板內(nèi)時，由于不是像在以往技術(shù)的欄目中說明過的以往技術(shù)那樣，設(shè)置凹部安裝半導(dǎo)體元件，因此在半導(dǎo)體元件與基板之間不存在空隙。
從而，在本實施形態(tài)的半導(dǎo)體裝置中，能夠以高密度安裝電路部件，例如半導(dǎo)體元件201。
本實施形態(tài)的各結(jié)構(gòu)除去電絕緣性基板206、內(nèi)通孔207以外，由于與第1以及第2實施形態(tài)相同，因此省略其說明。
內(nèi)通孔207例如由熱硬化性的導(dǎo)電性物質(zhì)構(gòu)成。作為熱硬化性的導(dǎo)電性物質(zhì)，例如，能夠使用把金屬粒子與熱硬化性樹脂混合了的導(dǎo)電性樹脂組合物。作為金屬粒子，能夠使用金、銀、銅或者鎳等。金、銀、銅或者鎳由于導(dǎo)電性高因此很理想，銅由于導(dǎo)電性高，而且遷移少，因此最理想。作為熱硬化性樹脂，例如，能夠使用環(huán)氧樹脂，酚醛樹脂，氰酸鹽樹脂，或者聚亞苯基醚樹脂。環(huán)氧樹脂由于耐熱性高因此最理想。
另一方面，電絕緣性基板206由包括無機(jī)填料與熱硬化樹脂的混合物構(gòu)成。
作為無機(jī)填料，例如能夠使用Al2O3，MgO，BN，AlN或者SiO2等。無機(jī)填料最好例如在60體積％～90體積％的范圍內(nèi)高密度地充填。無機(jī)填料的平均粒子最好是在0.1μm～40μm的范圍內(nèi)。熱硬化性樹脂例如最好是耐熱性高的環(huán)氧樹脂，酚醛樹脂，氰酸鹽樹脂或者聚亞苯基醚樹脂。環(huán)氧樹脂由于耐熱性高因此特別理想。另外，混合物還可以包括分散劑，著色劑，耦聯(lián)劑或者脫模劑。
如果依據(jù)該實施形態(tài)，則由于電絕緣性基板206不包含玻璃纖維等增強(qiáng)材料，因此能夠容易地埋入電路部件。
另外，埋入到電絕緣性基板206中的半導(dǎo)體元件201成為內(nèi)置電路部件模塊，在上述內(nèi)置電路部件模塊中，由包含在電絕緣性基板206中的無機(jī)填料迅速地傳導(dǎo)在電路部件中發(fā)生的熱。從而，能夠?qū)崿F(xiàn)可靠性高的內(nèi)置電路部件模塊。
另外，在電絕緣性基板206中，通過選擇無機(jī)填料，能夠容易地控制電絕緣性基板206的線性膨脹系數(shù)，熱傳導(dǎo)率，介電率等。如果使電絕緣性基板206的線性膨脹系數(shù)接近于半導(dǎo)體元件，則由于能夠防止發(fā)生由溫度變化引起的斷裂等，因此能夠?qū)崿F(xiàn)可靠性高的電路模塊。另外，如果使電絕緣性基板206的熱傳導(dǎo)性提高，則即使在以高密度安裝了電路部件的情況下，也能夠?qū)崿F(xiàn)可靠性高的內(nèi)置電路部件模塊。進(jìn)而，通過降低電絕緣性基板206的介電率，能夠?qū)崿F(xiàn)介電率小的高頻電路用模塊。進(jìn)而，由于能夠用電絕緣性基板206從外部遮擋作為電路部件的半導(dǎo)體元件201，因此能夠防止由于濕度引起的可靠性下降。
另外，如果依據(jù)本實施形態(tài)，則由于采用層疊了電絕緣性基板205與206的結(jié)構(gòu)，因此考慮到翹曲、變形，電絕緣性基板205也能夠采用與電絕緣性基板206相同的成分。
第4實施形態(tài)其次，圖4中示出第3實施形態(tài)的變形例。
圖4中，與圖3相同的部分使用相同的符號。在本變形例中，在電絕緣層206上還安裝了其它的半導(dǎo)體元件311或者電子部件310。另外，在電絕緣層內(nèi)部安裝了其它的電子部件310。也可以像這些元件那樣，安裝其它的電子部件，或者安裝在內(nèi)部。
另外，在該變形例中，作為電絕緣性基板205，示出了多層布線基板的一例，而在上述各實施形態(tài)中，也可以使用多層布線基板作為電絕緣層。
另外，在上述各實施形態(tài)中，作為電子部件，例如使用電容器或者電感器，電阻等片狀部件，或者二極管，熱敏電阻，開關(guān)等。
另外，在上述各實施形態(tài)中，上述轉(zhuǎn)移材料的膜可由銅箔構(gòu)成，載片與銅箔布線圖形之間的剝離層可由鍍鉻層形成。由此，具有更易于剝離的優(yōu)點。
另外，在上述各實施形態(tài)中，作為布線圖形示出了使用銅箔的例子，而本發(fā)明不限定于此，也可以是鋁，鎳等金屬箔。
實施例以下，舉出具體的實施例，進(jìn)一步詳細(xì)地說明本發(fā)明。
實施例1在本實施例中，說明制作與第1～第3實施形態(tài)相對應(yīng)的半導(dǎo)體裝置時的由包含無機(jī)填料與熱硬化性樹脂的2種混合物構(gòu)成的電絕緣性基板的制作方法的一個例子。
本實施例的制作方法按照以下的順序形成。從電絕緣性基板的制作方法開始，按照圖1A所示轉(zhuǎn)移形成材料的制作方法，圖1B所示帶載片的基板的制作方法，圖1C-E所示表面安裝狀態(tài)的半導(dǎo)體裝置的制作方法，最后，把上述半導(dǎo)體元件安裝在基板內(nèi)部圖3所示的基板內(nèi)置型半導(dǎo)體裝置的制造方法，結(jié)束制作。從而，按照上述的順序進(jìn)行說明。
在本實施例中，作為液態(tài)環(huán)氧樹脂，使用了日本ペルノツクス公司制造的環(huán)氧樹脂“WE-2025”(商品名)。另外，作為酚醛樹脂，使用了大日本インキ公司制造的”フエノライトVH-4150”(商品名)。另外，作為シアネ-ト樹脂，使用了旭チバ公司制造的氰酸鹽樹脂“AroCy，M30”(商品名)。另外，作為添加物，添加了碳黑或者分散劑。在下邊的表1中示出條件，在表2中示出結(jié)果。
表1(備注)Al2O3昭和電工公司制造的商品名“SA-40”SiO2關(guān)東化學(xué)公司制造試劑1級AINダウコニングクス公司制造BN電化學(xué)工業(yè)公司制造MgO關(guān)東化學(xué)公司制造試劑1級液態(tài)環(huán)氧樹脂日本ペルノツクス公司制造商品名“WE-2025”酚醛樹脂大日本インキ公司制造商品名“フエノライトVH-4150”氰酸鹽樹脂旭チバ公司制造商品名“AroCy M-30”碳黑東亞カ—ボン公司制造商品名“R-930”
分散劑第一工業(yè)制藥公司制造商品名“プライサ—フS-208F”表2在制作構(gòu)成電絕緣性基板的第1混合物時，首先，將按照上述(表1)的成分混合的膏狀的混合物以預(yù)定的量滴落在脫模型薄膜上。使用攪拌混合機(jī)把無機(jī)填料和液態(tài)的熱硬化性樹脂混合10分鐘左右制作該膏狀的混合物。所使用的混合攪拌機(jī)是在預(yù)定容量的容器中投入無機(jī)填料和液態(tài)的熱硬化性樹脂、使容器自身旋轉(zhuǎn)的同時進(jìn)行公轉(zhuǎn)的設(shè)備，可以得到混合物的粘度比較高而且充分地分散的狀態(tài)。作為脫模薄膜，使用了在厚度75μm的聚對苯二甲酸乙脂薄膜的表面上實施了由硅進(jìn)行的脫模處理的薄膜。
接著，在脫模薄膜上的膏狀的混合物上進(jìn)而重疊脫模薄膜，使用加壓壓力機(jī)進(jìn)行加壓使得成為厚度200μm，從而得到板形的混合物。另外，在脫模薄膜上載置使粘度進(jìn)一步降低了的漿形的混合物，即使使用刮槳刀法成形為片形，也能夠得到良好的板形的混合物。
另外，作為無機(jī)填料使用了非晶質(zhì)SiO2的情況下，線性膨脹系數(shù)是12ppm/℃，更接近于硅半導(dǎo)體(線性膨脹系數(shù)是3ppm/℃)。從而，希望將作為無機(jī)填料使用了非晶質(zhì)SiO2的電絕緣性基板用作為直接安裝半導(dǎo)體的倒裝片用基板。
另外，作為無機(jī)填料在使用了SiO2的情況下，可以得到相對介電率為3.4～3.8的低的電絕緣性基板。SiO2還具有比重小的優(yōu)點。希望將作為無機(jī)填料使用了SiO2的內(nèi)置電路部件模塊用作為便攜電話等的高頻用模塊。
其次，在圖1A所示的轉(zhuǎn)移形成材料的制作方法中，準(zhǔn)備了層疊了的作為剝離層把鍍鉻層夾在中間的厚度70μm的電銅箔和厚度9μm的電銅箔的銅箔。9μm的銅箔的表面處理在剝離層一側(cè)以未處理面在表面層一側(cè)以防銹處理為目的，用硅烷耦聯(lián)材料層，鉻酸鹽防銹處理層，鍍Ni-Zn處理層構(gòu)成。然后，從9μm銅箔一側(cè)進(jìn)行光刻法(干膜抗蝕劑(DFR))的剝離，圖形曝光，顯像，由氯化亞鐵水溶液進(jìn)行的腐蝕，由氫氧化鈉水溶液進(jìn)行的DFR的剝離，進(jìn)行銅箔布線圖形形成，制作轉(zhuǎn)移形成材料。另外，在本實施例中，作為能夠剝離的載片，使用了銅箔薄膜，而也可以使用聚酯等的樹脂薄膜。
其次，在圖1B所示的帶載片的基板的制作方法中，準(zhǔn)備B級(半硬化或者部分硬化)狀態(tài)的環(huán)氧樹脂制電絕緣片，以120℃加熱以后，通過以30kg/cm2加載，粘貼上述轉(zhuǎn)移形成材料而獲得。
其次，在圖1E所示的半導(dǎo)體裝置的制造方法中，準(zhǔn)備PEG(試驗元件組)的半導(dǎo)體元件對，使用Au引線，形成50μm的柱狀凸點。同時，作為NCF，準(zhǔn)備由硅填料和環(huán)氧樹脂構(gòu)成的流動性出色的混合片。
把布線圖形的電絕緣性基板放置在加熱臺上，在完成了與半導(dǎo)體元件的對準(zhǔn)的階段，如圖1C所示，以機(jī)械方式剝離載片，即，加熱、加載(150℃，80g/凸點)，進(jìn)行凸點與銅端子電極的接合。同時，薄膜106硬化，以機(jī)械方式增強(qiáng)凸點連接部分。
評價了這樣得到的半導(dǎo)體裝置凸點的初始連接電阻。為了比較，在形成于基板的布線圖形方面，準(zhǔn)備了(1)形成了防銹處理膜的銅箔布線，(2)用精制法形成的無處理銅箔布線，(3)在形成于基板的銅箔布線圖形上實施了電場鍍Ni-Au處理的材料。
凸點連接電阻如下所述。
(1)帶防銹處理膜的銅箔布線100～500mΩ(2)基于精制法的未處理銅箔布線100～1000mΩ(3)無電鍍Ni-Au處理銅箔布線20～25mΩ(4)本實施例(剛剛剝離了載片以后的無處理銅箔)15～20mΩ根據(jù)上述結(jié)果可知，如果依據(jù)本實施例的結(jié)構(gòu)，則能夠確認(rèn)可以得到與鍍Au了的銅端子電極同等以上的初始連接電阻值。
另一方面，在只是使用無處理銅箔布線進(jìn)行安裝的情況下，根據(jù)(2)的結(jié)果可知，連接電阻高而且分散性大。
另外，該凸點連接電阻值在把半導(dǎo)體元件201埋置到電絕緣性基板206中以后，也可以得到同樣的趨勢和電阻值。
接著，為了評價所制作的半導(dǎo)體裝置的可靠性，進(jìn)行了焊錫回流試驗以及溫度循環(huán)試驗。焊錫回流試驗通過使用皮帶式的回流試驗機(jī)，在最高溫度260℃下以10秒的周期反復(fù)10次進(jìn)行。溫度循環(huán)試驗通過把在125℃的溫度下保持了3分鐘以后在-60℃的溫度下保持3分鐘的工序反復(fù)200個循環(huán)進(jìn)行。
即使在焊劑回流試驗以及溫度循環(huán)試驗的任一個試驗中，在本實施例的內(nèi)置電路部件模塊中都不發(fā)生破裂，即使使用超聲波探傷裝置也沒有特別地發(fā)現(xiàn)異常。其結(jié)果，能夠確認(rèn)半導(dǎo)體元件的凸點連接部分被緊固地粘接。
權(quán)利要求
1.一種金屬布線基板，其特征在于把埋置在電絕緣基板的表層中的金屬布線與用于覆蓋上述金屬布線并能以機(jī)械方式剝離和可防止上述金屬布線氧化的載片貼合在一起。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的金屬布線基板，其特征在于與上述載片相接的上述金屬布線的表面沒有進(jìn)行防銹處理。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的金屬布線基板，其特征在于在埋置于上述電絕緣基板表層中的上述金屬布線的表面進(jìn)行了防銹處理。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的金屬布線基板，其特征在于上述載片是金屬片或者樹脂片。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的金屬布線基板，其特征在于上述樹脂片是從聚酰亞胺，聚對苯二甲酸乙脂，聚乙烯萘，聚苯撐硫，聚乙烯，聚丙烯以及氟樹脂中選擇出的至少一種樹脂薄膜，金屬片是銅箔。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的金屬布線基板，其特征在于上述載片的厚度是30～100μm的范圍。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的金屬布線基板，其特征在于上述金屬布線是銅箔，形成上述載片與上述布線圖形之間的剝離層，上述剝離層是鍍鉻層。
8.一種半導(dǎo)體裝置，其特征在于把埋置在電絕緣基板內(nèi)的金屬端子電極與半導(dǎo)體元件上的突出電極電連接起來，上述突出電極具有通過把上述半導(dǎo)體元件安裝在上述基板上來擠壓其前端的結(jié)構(gòu)，包括用絕緣樹脂體增強(qiáng)上述基板與上述半導(dǎo)體元件的連接部分并使其構(gòu)成為一體。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于上述金屬端子電極的表面沒有進(jìn)行防銹處理。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于上述絕緣樹脂體是樹脂薄膜。
11.根據(jù)權(quán)利要求8所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于上述絕緣樹脂體由無機(jī)填料和至少包含環(huán)氧樹脂的樹脂成分構(gòu)成。
12.根據(jù)權(quán)利要求8所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于上述半導(dǎo)體埋置在其它的基板內(nèi)。
13.根據(jù)權(quán)利要求8所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于在把上述半導(dǎo)體埋置在基板內(nèi)時，在上述半導(dǎo)體與上述基板之間不存在空隙。
14.根據(jù)權(quán)利要求8所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于上述埋置絕緣樹脂體和半導(dǎo)體的基板每一個都由無機(jī)填料和包含樹脂的成分構(gòu)成。
15.根據(jù)權(quán)利要求8所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于形成于上述半導(dǎo)體上的突出電極用電鍍形成。
16.根據(jù)權(quán)利要求8所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于上述金屬端子電極是銅箔，形成上述載片與上述金屬端子電極之間的剝離層，上述剝離層是鍍鉻層。
17.一種半導(dǎo)體裝置的制造方法，其特征在于包括使用在載片上形成了金屬布線圖形的轉(zhuǎn)移材料、使該轉(zhuǎn)移材料與電絕緣基板相接觸和把上述金屬布線圖形埋入到上述基板內(nèi)的工序；準(zhǔn)備增強(qiáng)上述金屬布線圖形與形成在半導(dǎo)體元件上的突出電極的連接部分的絕緣樹脂體的工序；剝離上述載片的剝離工序；以及在通過上述剝離工序露出的上述金屬布線圖形上加熱加壓、經(jīng)過絕緣樹脂體使上述突出電極的前端接觸上述金屬布線圖形和把上述布線圖形與上述突出電極加熱加壓進(jìn)行連接來擠壓上述前端的半導(dǎo)體安裝工序。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其特征在于上述載片是金屬片或者樹脂片。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其特征在于上述樹脂片是從聚酰亞胺，聚對苯二甲酸乙脂，聚乙烯萘，聚苯撐硫，聚乙烯，聚丙烯以及氟樹脂中選擇出的至少一種樹脂薄膜，金屬片是銅箔。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其特征在于上述載片是銅箔，金屬布線圖形是銅箔，上述載片與上述金屬布線圖形之間的剝離層用鍍鉻層形成。
21.根據(jù)權(quán)利要求17所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其特征在于包括在上述半導(dǎo)體安裝工序以后把上述半導(dǎo)體元件埋置在以包含無機(jī)填料和樹脂的組成構(gòu)成的基板上的工序。
22.根據(jù)權(quán)利要求17所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其特征在于突出電極用電鍍形成。
全文摘要
制作把埋置在電絕緣基板(104)的表層的金屬布線(105)與覆蓋金屬布線(105)能夠以機(jī)械方式剝離而且防止氧化的載片(101)貼合在一起的金屬布線基板，使用了該基板的半導(dǎo)體裝置把埋置在電絕緣基板(104)中的金屬端子電極(105)與半導(dǎo)體元件(106)上的突出電極(107)電連接，突出電極(107)具有通過把基板(104)加熱、加壓安裝半導(dǎo)體元件(107)來擠壓前端的結(jié)構(gòu)，是用絕緣樹脂體(108)增強(qiáng)基板(104)與半導(dǎo)體元件(106)的連接部分，并且構(gòu)成為一體的結(jié)構(gòu)，由此，使用低成本的布線圖形，提供具備低電阻而且能夠與高可靠性的凸點連接的載片的金屬布線基板和半導(dǎo)體裝置及其制造方法。
文檔編號H01L23/498GK1424756SQ02156318
公開日2003年6月18日 申請日期2002年12月13日 優(yōu)先權(quán)日2001年12月13日
發(fā)明者菅谷康博, 朝日俊行, 祐伯圣, 中谷誠一 申請人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會社