元件裝配用基板及其製造方法、半導體模塊及其製造方法

2023-04-26 13:33:16

專利名稱：元件裝配用基板及其製造方法、半導體模塊及其製造方法
技術領域：
本發明涉及元件裝配用基板及其製造方法、半導體模塊及其製造方法和攜帶式機 器。特別是涉及能夠利用倒裝片安裝方法來裝配半導體元件的元件裝配用基板及其製造方 法和包含該元件裝配用基板的半導體模塊等。
背景技術：
近年來，隨著電子機器的小型化和高功能化而電子設備所使用的半導體元件被要 求進一步小型化。為了實現這點，儘管半導體元件電極之間的窄間距化是必須的，但焊球自 身的大小和焊接時產生橋接等成為制約，使外部連接電極窄間距化進行的小型化有界限。 作為用於克服這種界限的結構是把用膏在金屬箔上形成的突起結構作為電極或過孔，經由 環氧樹脂等絕緣樹脂把半導體元件向金屬板安裝，把半導體元件的電極與突起結構連接， 這種結構被知曉。但現有結構中把前端呈尖銳的突起結構向半導體元件的電極壓接並把突起結構 的前端壓潰而把突起結構與半導體元件的電極接合。因此，在把突起結構向半導體元件的 電極壓接時對電極作用有壓力，有可能損傷半導體元件的電極。對此，為了減少對半導體元件電極的壓力而避免該電極的損傷，考慮使突起結構 的頂部面變平坦。但在使突起結構的頂部面變平坦的情況下，經由絕緣樹脂把突起結構與 半導體元件的電極接合時，有可能在突起結構與電極的接合面處殘留絕緣樹脂而降低兩者 的連接可靠性。

發明內容
本發明的優點之一在於，在把與配線層設置成一體的突起電極與設置在半導體元 件的元件電極連接的結構中，能夠提高突起電極與元件電極的連接可靠性。本發明的一形態是元件裝配用基板。該元件裝配用基板具備絕緣樹脂層、絕緣樹 脂層的一個主表面設置的配線層、與配線層電連接且從配線層向絕緣樹脂層側突出的突起 電極，突起電極具有大致凸狀的頂部面，且至少頂部面的周邊區域是曲面形狀。在上述形態中，優選的是，周邊區域是與配線層的突起電極突出側的面的距離朝 向周邊緣變小的曲面形狀。在上述形態中，優選的是，突起電極包括與配線層連接的突起部和向突起部的頂 部面層合的至少一層金屬層，處於最表層金屬層的與突起部相對側的面是大致凸狀，至少 該面的周邊區域是曲面形狀。在上述形態中，優選的是，包含兩層以上的金屬層，與突起部相接的金屬層的與突 起部相對側的面是大致凸狀，至少該面的周邊區域是曲面形狀。本發明的其他形態是半導體模塊。該半導體模塊包括元件裝配用基板，其具備絕 緣樹脂層、絕緣樹脂層的一個主表面設置的配線層、與配線層電連接且從配線層向絕緣樹 脂層側突出的突起電極；半導體元件，其設置有與突起電極接合的元件電極，突起電極與元件電極的接合部的周邊區域中兩電極之間的距離從接合部朝向外側逐漸變大。本發明的又其他形態是攜帶式機器。該攜帶式機器裝配著上述形態的半導體模 塊。本發明的又其他形態是元件裝配用基板的製造方法。該元件裝配用基板的製造方 法把絕緣樹脂層與配線層層合，其中，包括準備在一個主表面設置有突起部的配線層用金 屬板的工序；形成突起電極的工序，其使用在突起部的頂部面開口的掩模並在抑制該頂部 面的周邊區域鍍層反應的條件下對該頂部面實施鍍層處理，在頂部面設置具有周邊區域的 層厚度比中央區域的層厚度薄的曲面形狀的金屬層，以形成具有大致凸狀頂部面的突起電 極。本發明的又其他形態還是元件裝配用基板的製造方法。該元件裝配用基板的製造 方法把絕緣樹脂層與配線層層合，其中，包括形成突起電極的工序把向金屬板一個主表面 的規定位置層合的抗蝕劑作為掩模而把該一個主表面進行各向同性的過蝕刻，以形成具有 大致凸狀的頂部面且至少頂部面的周邊區域是曲面形狀的突起電極。本發明的又其他形態是半導體模塊的製造方法。該半導體模塊的製造方法包括 在金屬板的一個主表面形成具有大致凸狀的頂部面且至少頂部面的周邊區域是曲面形狀 的突起電極的工序、把金屬板和設置有與突起電極對應的元件電極的半導體元件經由絕緣 樹脂層壓接而把突起電極與元件電極接合的接合工序、有選擇地把金屬板除去以形成配線 層的工序。在上述形態的接合工序中，也可以使突起電極貫通絕緣樹脂層而到達元件電極的 表面，兩電極的接合部從中央區域向周邊區域擴展地來接合突起電極和元件電極。


圖1是表示實施例1元件裝配用基板和半導體模塊結構的概略剖視圖；圖2是圖1突起電極近旁的局部放大概略剖視圖；圖3A 圖3D是表示實施例1半導體模塊製造方法的工序剖視圖；圖4A 圖4D是表示實施例1半導體模塊製造方法的工序剖視圖；圖5A 圖5C是表示實施例1半導體模塊製造方法的工序剖視圖；圖6A、圖6B是表示實施例1半導體模塊製造方法的工序剖視圖；圖7A、圖7B是表示實施例1半導體模塊製造方法的工序剖視圖；圖8A 圖8D是表示實施例2半導體模塊製造方法的工序剖視圖；圖9A 圖9D是表示實施例3半導體模塊製造方法的工序剖視圖；圖10A 圖10D是表示實施例4半導體模塊製造方法的工序剖視圖；圖11A 圖11C是表示實施例4半導體模塊製造方法的工序剖視圖；圖12是表示實施例5手機結構的圖；圖13是圖12所示手機的局部剖視圖。
具體實施例方式本發明通過下述的優選實施例進行了說明。這些不是對本發明範圍的限定，只是 對本發明的例證。
以下一邊參照附圖一邊以合適的實施例為基礎來說明本發明。對於各附圖所示的 同一或同等的結構元件、部件、處理則付與同一符號而適當省略重複的說明。實施例並不限 定發明而是例示，實施例記述的所有特點及其組合也並不限於是發明的本質。(實施例1)圖1是表示實施例1元件裝配用基板100和半導體模塊1結構的概略剖視圖。半 導體模塊1具有把半導體元件300向元件裝配用基板100倒裝片連接的結構。半導體元件300包含半導體基板310、元件電極330和元件保護層340。半導體基板310例如是P型矽晶片。在半導體基板310的主表面S1側(圖1的 上面側)利用周知的技術而形成有集成電路(IC)或大規模集成電路(LSI)(未圖示)。在成為安裝面的主表面S1設置與集成電路連接的元件電極330。元件電極330包 含電極部331和向電極部331表面層合的金屬層332。作為電極部331的材料而使用鋁 (A1)和銅(Cu)等金屬。金屬層332包含與電極部331相接的由鎳(Ni)構成的Ni層334 和在Ni層334上層合的由金(Au)構成的Au層336，金屬層332成為是Ni/Au層。在半導體基板310的主表面S1上使金屬層332露出地形成元件保護層340。作為 元件保護層340以氧化矽膜(Si02)、氮化矽膜(SiN)和聚醯亞胺(PI)膜等為合適。元件裝配用基板100具備絕緣樹脂層10、絕緣樹脂層10的一個主表面設置配線 層(再配線層)20、與配線層20電連接並從配線層20向絕緣樹脂層10側突出的突起電極 30。絕緣樹脂層10由絕緣性樹脂構成，具有配線層20和半導體元件300的粘接層的 作用。作為絕緣樹脂層10例如使用通過加壓而引起塑性流動的絕緣材料。作為通過加壓而引起塑性流動的絕緣材料能夠舉出環氧類熱固化型樹脂。作為絕 緣樹脂層10所使用的環氧類熱固化型樹脂例如只要是在溫度160°C、壓力8Mpa的條件下 而具有粘度約lkPa s特性的材料便可。該環氧類熱固化型樹脂例如在溫度160°C的條件 下，以約5Mpa 約15Mpa進行加壓時，與不加壓的情況比較樹脂粘度約降低到1/8。相對 地，熱固化前的B級別環氧樹脂在玻璃化轉變溫度Tg以下的條件下，與不加壓樹脂的情況 同程度地沒有粘性，即使加壓也不產生粘性。絕緣樹脂層10的厚度例如是約45 u m。配線層20被設置在絕緣樹脂層10的與半導體元件300相對側的主表面，由導電 材料，優選由壓延金屬，更優選由壓延銅形成。壓延銅與由通過鍍層處理等形成的銅構成的 金屬膜比較，在機械強度的點上強，作為用於再配線的材料優良。配線層20也可以由電解 銅等形成。配線層20具有電極形成區域22和與它連續延伸的配線區域24。配線層20的 厚度例如是約20 u m。電極形成區域22與半導體元件300的元件電極330位置對應地突出設置有貫通 絕緣樹脂層10的突起電極30。本實施例中把配線層20和突起電極30形成為一體，由此， 配線層20與突起電極30的連接可靠。且通過把配線層20和突起電極30形成為一體而能 夠防止由半導體模塊1使用環境產生的熱應力而引起的配線層20與突起電極30界面的龜 裂(裂紋)產生等。且由於能夠把配線層20與元件電極330的電連接和突起電極30與元 件電極330的壓接同時進行，所以有工序數不增大的效果。在配線區域24的端部區域形成 配置後述焊球50的兼作配線的焊盤區域。突起電極30具有大致凸狀的頂部面，至少頂部面的周邊區域是曲面形狀。以下參
6照圖2詳細說明突起電極30的形狀。圖2是圖1突起電極30近旁的局部放大概略剖視圖。如圖2所示，從配線層20向絕緣樹脂層10側突出的突起電極30具有大致凸狀的 頂部面30a。頂部面30a至少是其周邊區域b與配線層20的突起電極30突出側的面的距 離(圖1的上面)朝向周邊緣變小的曲面形狀。即，突起電極30的頂部面30a從包含突起 電極30中心軸的截面看具有側方朝向配線層20側彎曲的曲面形狀，突起電極30的頂部成 為穹頂狀。因此，突起電極30與元件電極330的接合部(大體與頂部面30a的中央區域a 一致)的周邊區域(大體與頂部面30a的周邊區域b —致)中兩電極之間的距離c是從接 合部朝向外設逐漸變大。頂部面30a的中央區域a的至少中央部通過與後述的金屬層332 接合而成為與金屬層332平行的大致平面。本實施例中，突起電極30包括與配線層20形成一體的突起部31和向突起部31 的頂部面31a層合金屬層32。金屬層32包含與突起部31相接的由鎳(Ni)構成的Ni層 34和在Ni層34上層合的由金(Au)構成的Au層36，金屬層32成為是Ni/Au層。且與突 起部31相接的M層34其周邊區域的層厚度比中央區域的層厚度薄，因此，與突起部31相 對側的面是大致凸狀，至少該面的周邊區域是曲面形狀。因此，向Ni層34上層合的Au層 36也是其表面是大致凸狀，至少該面的周邊區域是曲面形狀。金屬層32的層數沒有特別限 定，至少具有一層便可。本實施例的突起電極30中向突起部31的頂部面31a層合金屬層32，向元件電極 330的電極部331層合金屬層332。通過金屬層32與金屬層332的金-金接合而使突起電 極30與元件電極330電連接。突起電極30與元件電極330也可以直接連接。突起電極30 前端(頂部面)的徑和基面的徑分別例如是約(j5 45iim和約(j5 60iim。突起電極30和突 起部31的高度分別例如是約45 y m和約40 y m。Ni層34和Au層36的厚度分別例如是約 1 u m 約15 y m禾口約0. 03 u m 約1 u m。返回到圖1，配線層20的與絕緣樹脂層10相對側的主表面設置有用於防止配線 層20氧化等的保護層40。作為保護層40能夠舉出焊料抗蝕劑層等。在保護層40的規定 區域形成有開口部42，利用開口部42來露出配線層20的焊盤區域。在開口部42內形成作 為外部連接電極的焊球50，焊球50與配線層20電連接。在形成焊球50的位置，即在開口 部42的形成區域，換言之配線層20的焊盤區域例如是利用再配線(配線層20)進行迂迴 的先頭的端部。保護層40的厚度例如是約30 u m。按照上述圖2對實施例的說明是說明了在突起電極30的突起部31的頂部面31a 整個面形成由鍍層膜構成的金屬層32的情況，但並不特別限定於此，也可以形成把突起部 31的頂部面31a和側壁覆蓋的金屬層32，也可以僅在突起部31的頂部面31a —部分形成 金屬層32。在這些情況下也有本申請特有的效果。(元件裝配用基板和半導體模塊的製造方法)參照圖3 圖7說明實施例1的半導體模塊的製造方法。圖3A 7B是表示實施 例1半導體模塊製造方法的工序剖視圖。首先如圖3A所示，準備作為金屬板的銅板200，其至少具有比圖1所示突起電極 30的突起部31的高度與配線層20的厚度的和大的厚度。作為銅板200而採用由被壓延的 銅構成的壓延金屬。接著如圖3B所示，利用光刻法在銅板200的一個主表面按照與突起電極30預定形成區域對應的圖形而有選擇地形成抗蝕劑210。在此，突起電極30形成區域的排列與由 多條刻劃線2 (以後用於把半導體基板310由刻劃而分斷的線)劃分成多個半導體模塊形 成區域4的半導體基板310的各元件電極330 (參照圖1、圖5A)的位置對應。具體說就是， 使用層合裝置向銅板200粘貼規定膜厚度的抗蝕劑膜，使用具有突起電極30圖形的光掩模 進行曝光後，通過顯影而在銅板200上有選擇地形成抗蝕劑210。為了提高與抗蝕劑的密接 性，在把抗蝕劑膜層疊之前對銅板200的表面優選按照需要實施磨削、洗淨等前處理。接著如圖3C所示，把抗蝕劑210作為掩模而進行使用氯化鐵溶液等藥液的溼蝕刻 處理，形成從銅板200表面突出的規定圓錐臺圖形的突起部31。這時，突起部31被形成具 有隨著靠近其前端部而徑(尺寸)變細的錐狀側面部。在形成了突起部31後，使用剝離劑 把抗蝕劑210剝離。按照以上說明的工序，把突起部31與銅板200形成一體。代替抗蝕劑210也可以 採用銀(Ag)等的金屬掩模。這時由於能夠充分確保與銅板200的蝕刻選擇比，所以能夠謀 求突起電極30布圖的更加微細化。接著如圖3D所示，在銅板200的形成有突起部31側的主表面把突起部31埋沒地 層合具有耐鍍層性的抗蝕劑212。且優選在設置有抗蝕劑210的面相對側(上面側)的面 整體形成抗蝕劑保護膜(未圖示)，以保護銅板200。接著如圖4A所示，利用光刻法形成開口 212a以把突起部31的頂部面31a露出。接著如圖4B所示，把抗蝕劑212作為掩模使用，例如通過電鍍法或非電解鍍層法 而在從開口 212a露出的頂部面31a形成作為金屬層的Ni層34。電鍍處理和非電解鍍層處 理是在突起部31的頂部面31a周邊區域抑制鍍層反應的條件下實施。具體說就是，在非電 解鍍層法的情況下，為了抑制過度的鍍層反應而向鍍層液添加的穩定劑成分容易向開口的 周邊區域附著，因此利用周邊區域的反應性比中央區域的反應性低的情況，而且在穩定劑 成分的量比通常多而使周邊區域的反應性更降低的條件下進行實施。在電鍍法的情況下， 鍍層液難於在開口的周邊區域循環，因此利用周邊區域的反應性比中央區域的反應性低的 情況，而且在使縱向的成膜速度快的電流密度的條件下來實施。由此，把具有周邊區域的層 厚度比中央區域的層厚度薄的曲面形狀的Ni層34形成在突起部31的頂部面31a。接著如圖4C所示，把抗蝕劑212作為掩模使用，例如通過電鍍法或非電解鍍層法 而在從開口 212a露出的Ni層34表面形成作為金屬層的Au層36。這時的電鍍處理和非電 解鍍層處理是在通常的反應條件下，即在中央區域和周邊區域使起大致同等鍍層反應的條 件下來實施。因此，向Ni層34的表面層合從中央區域到周邊區域具有大致均等厚度的Au 層36。由此，在突起部31上形成由Ni/Au層構成的金屬層32，其結果是成為具有大致凸狀 頂部面的突起電極30。接著如圖4D所示，使用剝離劑把抗蝕劑212剝離。通過以上說明的工序就把突起 電極30與銅板200形成為一體。且按照需要通過使用氯化鐵溶液等藥液的溼蝕刻處理等， 把與設置有突起電極30側相對側的銅板200表面進行回蝕刻、工，午」 )，把銅板200 薄膜化。這時，在銅板200的形成有突起電極30側的主表面形成抗蝕劑保護膜(未圖示) 以保護突起電極30和銅板200，在蝕刻處理後把該抗蝕劑保護膜除去。由此，能夠把銅板 200的厚度調整到規定的厚度(配線層20的厚度)。接著如圖5A所示，準備在主表面S1形成有由刻劃線2劃分的具有元件電極330
8和元件保護層340的半導體模塊形成區域4的半導體基板310 (6英寸半導體晶片)。圖5A 表示了兩個半導體元件。具體說就是，對於P型矽基板等半導體基板310內的各個半導體 模塊形成區域4，使用組合周知的光刻法技術、蝕刻技術、離子注入技術、成膜技術和熱處理 技術等的半導體製造處理，在主表面S1形成規定的集成電路和在其外周邊緣部形成元件 電極330的電極部331。在除了這些電極部331的半導體基板310的主表面S1上形成絕緣 性的元件保護層340，在電極部331上層合由Ni層334和Au層336構成的金屬層332，形 成元件電極330。且如圖5A所示，在構成衝壓裝置的一對平板(平板>—卜)(未圖示)之間配 置銅板200、絕緣樹脂層10和半導體基板310 (半導體元件300。)銅板200是把突起電極 30朝向絕緣樹脂層10側地配置在絕緣樹脂層10的一個主表面側，半導體基板310則被配 置在絕緣樹脂層10的另一個主表面側。這時，把對應的金屬層32與金屬層332進行對準 位置。平板工作檯例如由SiC形成。然後使用衝壓裝置把銅板200和半導體基板310經由 絕緣樹脂層10壓接。衝壓加工時的壓力和溫度分別是約5Mpa和約200°C。通過衝壓加工而使絕緣樹脂層10產生塑性流動，突起電極30貫通絕緣樹脂層10。 且突起電極30的頂部面30a前端到達元件電極330的表面(Au層36的表面)，兩者被接 合，而且兩者被壓接使突起電極30的頂部面30a向元件電極330按壓而變形。由此，使兩 者的接合部從中央區域向周邊區域擴展。其結果如圖5B所示，銅板200、絕緣樹脂層10和 半導體基板310 (半導體元件300)被一體化，突起電極30與元件電極330被電連接。由於絕緣樹脂層10由通過加壓而引起塑性流動的絕緣材料構成，且突起電極30 是其側面形狀隨著靠近前端而徑變細的形狀，所以突起電極30順利地貫通絕緣樹脂層10。 且由於突起電極30的頂部面30a是大致凸狀而周邊區域是曲面形狀，所以處於突起電極30 與元件電極330之間的絕緣樹脂層10從接合部的中央區域向周邊區域擴展，並且被從接合 部的中央區域向周邊區域擠出。其結果是在把元件裝配用基板100、絕緣樹脂層10和半導 體元件300按該順序一體化的狀態下，抑制在介於突起電極30與元件電極330之間存有絕 緣樹脂層10殘渣的情況，能夠謀求提高連接可靠性。本實施例通過把銅板200向絕緣樹脂 層10壓接而把絕緣樹脂層10層合在形成有突起電極30側的銅板200的主表面。接著如圖5C所示，使用光刻法技術在與銅板200的絕緣樹脂層10相對側的表面 有選擇地形成與配線層20的預定形成區域對應圖形的抗蝕劑214。接著如圖6A所示，把抗蝕劑214作為掩模而使用蝕刻技術把銅板200加工成規定 圖形，以形成配線層20 (再配線)。該配線層20具有設置有突起電極30的電極形成區域 22和與之連續延伸的配線區域24。在形成了配線層20後把抗蝕劑214剝離。接著如圖6B所示，在配線層20和絕緣樹脂層10之上層合保護層40 (光焊料抗蝕 劑層)，然後利用光刻法在保護層40的規定區域(焊球的裝配區域)形成開口部42。接著如圖7A所示，利用絲網印刷法向保護層40的開口部42裝配焊球50。具體說 就是把樹脂和焊料調成膏狀的焊膏通過網板掩模向希望的部位印刷，通過加熱到焊料熔化 溫度而形成焊球50。接著如圖7B所示，沿多條劃分半導體模塊形成區域4的刻劃線2而從半導體基板 310的反面(下面側)來切割半導體基板310，形成一個一個的多個半導體模塊1。之後，對 一個一個的半導體模塊1進行藥液的洗淨處理，除去切割時產生的殘渣等。利用以上說明的工序就能夠製造半導體模塊1。且在不裝配半導體基板310 (半導體元件300)的情況下 能夠得到元件裝配用基板100。總括一下以上說明的結構的作用效果，在實施例1的元件裝配用基板100中，元件 裝配用基板100具備具有大致凸狀的頂部面30a且至少頂部面30a的周邊區域b是曲面 形狀的突起電極30。因此，在把元件裝配用基板100和半導體基板310 (半導體元件300) 經由絕緣樹脂層10壓接而突起電極30貫通絕緣樹脂層10與元件電極330接合的情況下， 抑制在介於突起電極30與元件電極330之間存有絕緣樹脂層10殘渣的情況。因此能夠謀 求提高突起電極30與元件電極330的連接可靠性。且由此能夠提高元件裝配用基板100 與半導體元件300的連接可靠性。由於突起電極30的頂部面30a是大致凸狀且至少周邊區域是曲面形狀，所以在把 突起電極30與元件電極330壓接時能夠減少向元件電極330作用的壓力。由此，能夠避免 元件電極330的損傷，因此能夠提高元件裝配用基板100與半導體元件300的連接可靠性。 且由於能夠防止半導體元件300的破壞，所以能夠提高半導體模塊1的製造合格品率，能夠 降低半導體模塊1的製造成本。(實施例2)在上述實施例1中是通過把銅板200和半導體基板310 (半導體元件300)經由絕 緣樹脂層10壓接而形成半導體模塊1，但也可以如下地形成半導體模塊1。以下說明本實施 例。關於半導體模塊1的基本結構和突起電極30的製造工序則與實施例1基本相同。因 此，對與實施例1相同的結構則付與相同的符號而適當省略其說明，以與實施例1不同的結 構為中心進行說明。圖8A 8D是表示實施例2半導體模塊製造方法的工序剖視圖。首先如圖8A所示，按照與圖3A 圖3D和圖4A 圖4D所示的製造工序相同的工 序來準備覆蓋金屬層32的與突起電極30成為一體的銅板200。且向設置有突起電極30側 的銅板200表面層合絕緣樹脂層10。接著如圖8B所示，使用02等離子蝕刻等而把絕緣樹脂層10薄膜化，以使設置在 突起電極30的頂部面的金屬層32露出。在本實施例中，作為金屬層32的表面而使構成Au 層36的Au露出。接著如圖8C所示，把層合有絕緣樹脂層10的銅板200和半導體基板310配置成 使突起電極30與元件電極330相對，使用衝壓裝置把銅板200和半導體基板310壓接。由 此如圖8D所示，銅板200、絕緣樹脂層10和半導體基板310被一體化，突起電極30與元件 電極330被壓接，突起電極30與元件電極330被電連接。然後以與實施例1同樣的方法形成配線層20，層合保護層40，設置焊球50，形成一 個一個的半導體模塊1。按照以上說明的工序就能夠製造半導體模塊1。以上，根據實施例2，在實施例1上述效果的基礎上還能夠得到下面的效果。即本 實施例中為了使金屬層32從絕緣樹脂層10露出，在把銅板200與半導體基板310 (半導體 元件300)進行壓接時能夠正確地進行定位。因此，突起電極30與元件電極330的連接可 靠性被提高，進而元件裝配用基板100與半導體元件300的連接可靠性被提高。(實施例3)在上述實施例1金屬層32由多層構成，與突起部31相接的Ni層34表面是大致凸狀且其周邊區域是曲面形狀，但金屬層32中其他層的表面也可以是大致凸狀。以下說明本 實施例。關於半導體模塊1的基本結構則與實施例1基本相同。因此，對與實施例1相同 的結構則付與相同的符號而適當省略其說明，以與實施例1不同的結構為中心進行說明。圖9A 圖9D是表示實施例3半導體模塊製造方法的工序剖視圖。如圖9D所示，本實施例的突起電極30包括突起部31和金屬層32，金屬層32由 Ni層34和Au層36構成。Ni層34具有從中央區域到周邊區域大致相同的層厚度，Ni層 34的與突起部31相對側的表面是與突起部31的頂部面31a大致平行的平面。另一方面， Au層36的周邊區域的層厚度比中央區域薄，Au層36的與M層34相對側的表面是大致凸 狀，至少該表面的周邊區域是曲面形狀。接著說明具備有上述形狀突起電極30的半導體模塊1的製造方法。首先如圖9A 所示，按照與圖3A 圖3D和圖4A所示的製造工序相同的工序來準備銅板200，該銅板200 形成有突起部31，且在突起部31側的表面層合著具有使突起部31的頂部面31a露出的開 口 212a的抗蝕劑212。接著如圖9B所示，把抗蝕劑212作為掩模使用，例如通過電鍍法或非電解鍍層法 而在從開口 212a露出的突起部31的頂部面31a形成Ni層34。電鍍處理和非電解鍍層處 理是在通常的反應條件下，即，在中央區域和周邊區域使起大致同等鍍層反應的條件下來 實施。因此，從中央區域到周邊區域形成具有大致均等厚度的Ni層34。接著如圖9C所示，把抗蝕劑212作為掩模使用，例如通過電鍍法或非電解鍍層法 而在從開口 212a露出的Ni層34表面形成Au層36。這時的電鍍處理和非電解鍍層處理是 在突起部31的頂部面31a周邊區域抑制鍍層反應的條件下實施。由此，在Ni層34上形成 具有周邊區域的層厚度比中央區域的層厚度薄的曲面形狀的Au層36。由此，在突起部31 上形成由M/Au層構成的金屬層32，其結果是成為具有大致凸狀頂部面的突起電極30。接著如圖9D所示，使用剝離劑把抗蝕劑212剝離。通過以上說明的工序就把突起 電極30與銅板200形成為一體。然後以與實施例1同樣的方法把銅板200、絕緣樹脂層10 和半導體基板310 —體化，形成配線層20，層合保護層40，設置焊球50，形成一個一個的半 導體模塊1。按照以上說明的工序就能夠製造半導體模塊1。以上，根據實施例3也能夠得到與實施例1同樣的效果。(實施例4)在上述實施例1中金屬層32由多層構成，與突起部31相接的Ni層34表面是大致 凸狀且其周邊區域是曲面形狀，但突起部31的頂部面31a也可以是大致凸狀。以下說明本 實施例。關於半導體模塊1的基本結構則與實施例1基本相同。因此，對與實施例1相同 的結構則付與相同的符號而適當省略其說明，以與實施例1不同的結構為中心進行說明。圖10A 圖10D和圖11A 圖11C是表示實施例4半導體模塊製造方法的工序剖 視圖。如圖11C所示，本實施例的突起電極30包括突起部31和金屬層32，金屬層32由 Ni層34和Au層36構成。且突起部31的頂部面31a是大致凸狀，至少該表面的周邊區域 是曲面形狀。接著說明具備有上述形狀突起電極30的半導體模塊1的製造方法。首先如圖10A 所示來準備作為金屬板的銅板200，該銅板200至少具有比突起電極30的突起部31的高度與配線層20的厚度的和大的厚度。接著如圖10B所示，利用光刻法在銅板200的一個主表面按照與突起電極30預定 形成區域對應的圖形而有選擇地形成抗蝕劑210。接著如圖10C所示，把抗蝕劑210作為掩模而進行溼蝕刻處理，形成從銅板200主 表面突出的規定圓錐臺圖形的突起部31。這時，對該一個主表面實施各向同性的過蝕刻處 理，在與銅板200的抗蝕劑210相接的區域中蝕刻到周邊區域。由此，形成具有大致凸狀的 頂部面31a且至少頂部面31a的周邊區域是曲面形狀的突起部31。按照以上說明的工序， 把突起部31與銅板200形成一體。接著如圖10D所示，使用剝離劑把抗蝕劑210剝離，在銅板200的形成有突起部31 側的主表面把突起部31埋沒地層合具有耐鍍層性的抗蝕劑212。且使用光刻法和02等離 子蝕刻等把抗蝕劑212的規定部分除去，形成把突起部31的頂部面31a露出的開口 212a。接著如圖11A所示，把抗蝕劑212作為掩模使用，例如通過電鍍法而在從開口 212a 露出的突起部31的頂部面31a形成作為金屬層的M層34。電鍍處理是在通常的反應條件 下，即在中央區域和周邊區域使起大致同等鍍層反應的條件下來實施，由此，向頂部面31a 形成從中央區域到周邊區域具有大致均等厚度的Ni層34。接著如圖11B所示，把抗蝕劑212作為掩模使用，例如通過電鍍法而在從開口 212a 露出的Ni層34表面形成作為金屬層的Au層36。電鍍處理是在通常的反應條件下，即，在 中央區域和周邊區域在發生大致同等鍍層反應的條件下來實施，由此，向Ni層34的表面層 合從中央區域到周邊區域具有大致均等厚度的Au層36。由此，在突起部31上形成由Ni/ Au層構成的金屬層32，其結果是成為具有大致凸狀頂部面的突起電極30。接著，如圖11C所示，使用剝離劑把抗蝕劑212剝離。通過以上說明的工序，把突 起電極30與銅板200形成為一體。也可以不向突起部31的頂部面31a層合金屬層32，這 時，突起部31就成為突起電極30。然後，以與實施例1同樣的方法把銅板200、絕緣樹脂層 10和半導體基板310 —體化，形成配線層20，層合保護層40，設置焊球50，形成一個一個的 半導體模塊1。按照以上說明的工序就能夠製造半導體模塊1。以上，根據實施例4也能夠得到與實施例1同樣的效果。(實施例5)下面說明具備上述各實施例半導體模塊1的攜帶式機器。作為攜帶式機器表示了 向手機裝配的例，但例如也可以是個人用攜帶信息終端(PDA)、數字攝像機(DVC)和數碼靜 止圖片相機(DSC)這樣的電子機器。圖12是表示實施例5手機結構例的圖。手機1111是利用可動部1120把第一框 體1112和第二框體1114連結的結構。第一框體1112和第二框體1114以可動部1120為 軸能夠轉動。第一框體1112設置顯示文字和圖像等信息的顯示部1118和揚聲器1124。第 二框體1114設置操作用按鈕等的操作部1122和麥克風1126。實施例1的半導體模塊1被 裝配在該手機1111的內部。圖13是圖12所示手機的局部剖視圖(第一框體1112的剖視圖)。上述各實施 例的半導體模塊1經由焊球50而向印刷基板1128裝配，並經由該印刷基板1128與顯示部 1118等電連接。在半導體模塊1的反面側(與焊球50相對側的面)設置金屬基板等的散 熱基板1116，例如能夠使半導體模塊1產生的熱不被第一框體1112內部收攏而有效地向第一框體1112的外部散熱。根據本發明各實施例的半導體模塊1，能夠提高元件裝配用基板100與半導體元 件300的連接可靠性。因此，對於裝配了該半導體模塊1的本實施例的攜帶式機器能夠謀 求提高動作的可靠性。本發明並不限定於上述各實施例，根據業內人士的知識而能夠加以各種設計變更 等變形，加有這種變形的實施例也包含在本發明的範圍。例如上述各實施例中突起電極30具有大致凸狀的頂部面30a，至少頂部面30a的 周邊區域是曲面形狀，但元件電極330或向元件電極330層合的金屬層332的表面也可以 是這種形狀。本發明要求於2008年11月28日提交的日本國專利申請第2008-305424號的優 先權，其整個內容引用在此處作為參考。
1權利要求
一種元件裝配用基板，其特徵在於，具備絕緣樹脂層、所述絕緣樹脂層的一個主表面設置的配線層、與所述配線層電連接且從所述配線層向所述絕緣樹脂層側突出的突起電極，所述突起電極具有大致凸狀的頂部面，且至少所述頂部面的周邊區域是曲面形狀。
2.如權利要求1所述的元件裝配用基板，其特徵在於，所述周邊區域是與所述配線層 的所述突起電極突出側的面的距離朝向周邊緣變小的曲面形狀。
3.如權利要求1所述的元件裝配用基板，其特徵在於，所述突起電極包括與所述配線 層連接的突起部和向所述突起部的頂部面層合的至少一層金屬層，處於最表層的所述金屬層的與所述突起部相對側的面是大致凸狀，至少該面的周邊區 域是曲面形狀。
4.如權利要求3所述的元件裝配用基板，其特徵在於，包含兩層以上的所述金屬層，與所述突起部相接的所述金屬層的與所述突起部相對側的面是大致凸狀，至少該面的周邊區域是曲面形狀。
5.一種半導體模塊，其特徵在於，包括元件裝配用基板，該元件裝配用基板具備絕緣樹脂層、所述絕緣樹脂層的一個主表面 設置的配線層、與所述配線層電連接且從所述配線層向所述絕緣樹脂層側突出的突起電 極；和半導體元件，其設置有與所述突起電極接合的元件電極，所述突起電極與所述元件電極的接合部的周邊區域中的兩電極之間的距離從所述接 合部朝向外側逐漸變大。
6.一種元件裝配用基板的製造方法，把絕緣樹脂層與配線層層合，其特徵在於，包括準備在一個主表面設置有突起部的配線層用金屬板的工序；形成突起電極的工序，其使用在所述突起部的頂部面開口的掩模並在抑制該頂部面的 周邊區域鍍層反應的條件下對該頂部面實施鍍層處理，在所述頂部面設置具有所述周邊區 域的層厚度比中央區域的層厚度薄的曲面形狀的金屬層，以形成具有大致凸狀頂部面的突 起電極。
7.一種半導體模塊的製造方法，其特徵在於，包括在金屬板的一個主表面形成具有 大致凸狀的頂部面且至少所述頂部面的周邊區域是曲面形狀的突起電極的工序、把所述金屬板和設置有與所述突起電極對應的元件電極的半導體元件經由絕緣樹脂 層進行壓接而把所述突起電極與所述元件電極接合的接合工序、有選擇地把所述金屬板除去以形成配線層的工序。
8.如權利要求7所述的半導體模塊的製造方法，其特徵在於，形成所述突起電極的工 序包括準備在一個主表面設置有突起部的金屬板，使用該突起部的頂部面有開口的掩模， 並在該頂部面的周邊區域抑制鍍層反應的條件下對該頂部面實施鍍層處理，在所述頂部面 設置具有所述周邊區域的層厚度比中央區域的層厚度薄的曲面形狀的金屬層，形成具有大 致凸狀頂部面的突起電極。
9.如權利要求7所述的半導體模塊的製造方法，其特徵在於，形成所述突起電極的工 序包括把向金屬板一個主表面的規定位置層合的抗蝕劑作為掩模來把該一個主表面進行 各向同性的過蝕刻，形成具有大致凸狀頂部面的突起電極。
10.如權利要求7所述的半導體模塊的製造方法，其特徵在於，在所述接合工序中，使 所述突起電極貫通所述絕緣樹脂層而到達所述元件電極的表面，兩電極的接合部從中央區 域向周邊區域擴展地來接合所述突起電極和所述元件電極。
全文摘要
一種元件裝配用基板，具備絕緣樹脂層、在絕緣樹脂層的一個主表面設置的配線層、與配線層電連接且從配線層向絕緣樹脂層側突出的突起電極。突起電極具有大致凸狀的頂部面，且至少頂部面的周邊區域是曲面形狀。
文檔編號H01L21/60GK101853841SQ20091024634
公開日2010年10月6日 申請日期2009年11月27日 優先權日2008年11月28日
發明者齋藤浩一, 柳瀬康行 申請人:三洋電機株式會社