プリント配線基板及びその製造方法

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【発明の名称】	プリント配線基板及びその製造方法
【発明者】	【氏名】平林崇之
【要約】	【課題】本発明は、半導体チップを信頼性高くフリップチップ実装することができるプリント配線基板及びその製造方法を提供することを目的とする。【解決手段】プリント配線基板１０の絶縁基板１２上に導電性に優れたＣｕ電極１４が形成され、各Ｃｕ電極１４はＮｉ層１６によって被覆され、このＮｉ層１６は更にＡｕ層１８によって被覆されている。このような非酸化性金属層としてのＡｕ層１８による被覆により、Ｃｕ電極１４やＮｉ層１６が酸化されて絶縁性の酸化膜が形成されることが防止される。また、高硬度金属層としてのＮｉ層１６が介在していることにより、半導体チップをフリップチップ実装する際、半導体チップの各突起電極がプリント配線基板１０のＮｉ層１６によって被覆されている各Ｃｕ電極１４に沈み込まずに、Ｎｉ層１６によって被覆されている各Ｃｕ電極１４が絶縁基板１２に適度に沈み込むことになる。

【特許請求の範囲】
【請求項１】半導体チップをフリップチップ実装するプリント配線基板であって、前記半導体チップの突起電極に対応する前記プリント配線基板の電極が、良導電性材料からなり、前記良導電性材料からなる電極が、前記良導電性材料よりも硬い高硬度金属によって被覆されていることを特徴とするプリント配線基板。
【請求項２】請求項１記載のプリント配線基板において、前記良導電性材料からなる電極を被覆している前記高硬度金属層が、非酸化性金属層によって被覆されていることを特徴とするプリント配線基板。
【請求項３】請求項１記載のプリント配線基板において、前記良導電性材料からなる電極が、銅電極であることを特徴とするプリント配線基板。
【請求項４】請求項１記載のプリント配線基板において、前記高硬度金属層が、チタン層、タングステン層、タンタル層、モリブデン層、又はニッケル層であることを特徴とするプリント配線基板。
【請求項５】請求項２記載のプリント配線基板において、前記非酸化性金属層が、金層であることを特徴とするプリント配線基板。
【請求項６】半導体チップをフリップチップ実装するプリント配線基板の製造方法であって、絶縁基板上に、前記半導体チップの突起電極に対応して、良導電性材料からなる電極を形成する第１の工程と、前記絶縁基板上の前記良導電性材料からなる電極を、前記良導電性材料よりも硬い高硬度金属によって被覆する第２の工程とを有することを特徴とするプリン卜配線基板の製造方法。
【請求項７】請求項６記載のプリント配線基板において、前記良導電性材料からなる電極を被覆している前記高硬度金属層を、非酸化性金属層によって被覆する第３の工程を有することを特徴とするプリン卜配線基板の製造方法。
【請求項８】請求項６記載のプリント配線基板において、前記第２の工程が、前記良導電性材料からなる電極が形成されている前記絶縁基板上に、真空蒸着法、スパッタリング法、化学的気相成長法、又はめっき法を用いて、前記良導電性材料よりも硬い高硬度金属層を被着した後、ドライエッチング法、ウェットエッチング法、又はイオンミリング法を用いて、前記高硬度金属層を加工する工程であることを特徴とするプリント配線基板の製造方法。
【請求項９】請求項７記載のプリント配線基板において、前記第３の工程が、前記高硬度金属層によって被覆された前記良導電性材料からなる電極が形成されている前記絶縁基板上に、真空蒸着法、スパッタリング法、化学的気相成長法、又はめっき法を用いて、非酸化性金属層を被着した後、ドライエッチング法、ウェットエッチング法、又はイオンミリング法を用いて、前記非酸化性金属層を加工する工程であることを特徴とするプリント配線基板の製造方法。
【請求項１０】請求項７記載のプリント配線基板において、前記第２及び第３の工程が、無電解めっき法を用いて、前記良導電性材料からなる電極上に、前記良導電性材料よりも硬い高硬度金属層を被着し、続いて、前記高硬度金属層上に、非酸化性金属層を被着する工程であることを特徴とするプリント配線基板の製造方法。

【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、プリン卜配線基板及びその製造方法に係り、特に半導体チップをフリップチップ実装（flip chip bonding ）するプリント配線基板及びその製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】近年、エレクトロニクス機器は軽薄短小化傾向を強め、高機能集積化及び信号処理の高速化が進んできている。そして、これに伴い半導体チップの電極間ピッチも１００μｍ以下となることが要求されるようになってきている。この場合、このような電極間ピッチの狭い半導体チップをはんだを用いてプリント配線基板上に実装することは技術的に極めて困難であり、また耐環境性が全世界的に重要視されてきていることから、はんだを用いることなく半導体チップをプリント配線板上にフリップチップ実装する方法が最近盛んに検討され始めている。
【０００３】このようなはんだを用いないフリップチップ実装方法のうち、代表的なものとして、ＡＣＦ（異方性導電膜）を用いる方法がある。この場合、図１５に示されるように、プリント配線基板５０としては、例えばガラスエポキシ、紙フェノ一ル、又はセラミック等の絶縁材からなる絶縁基板５２上に、導電性に優れたＣｕ（銅）を電極材料とする電極、即ちＣｕ電極５４が形成されているものを用いる。そして、図１６に示されるように、このプリント配線基板５０に半導体チップをフリップチップ実装するのに用いるＡＣＦ５６は、絶縁性樹脂材からなるベースフィルム５８内に例えば直径５μｍ程度のニッケル粒子等からなる導電粒子６０が複数散りばめられているものである。
【０００４】このようなＡＣＦ５６を用いる従来のフリップチップ実装は、図１７に示されるように、プリント配線基板５０の実装領域上にＡＣＦ５６を配置し、続いて、このＡＣＦ５６を介してプリント配線基板５０上方に半導体チップ６２の位置決めを行い、半導体チップ６２の半導体基板６４上に形成された各突起電極６６がプリント配線基板５０の絶縁基板５２上の各Ｃｕ電極５４に対応するようにした後、この位置決めをした半導体チップ６２をＡＣＦ５６を介してプリント配線基板５０上に圧着することにより行われる。
【０００５】従って、このフリップチップ実装方法によれば、プリント配線基板５０と半導体チップ６２との間にＡＣＦ５６のベースフィルム５８が介在することにより、半導体チップ６２をプリント配線基板５０上に固定保持することができる。また、半導体チップ６２の各突起電極６６とプリント配線基板５０の対応する各Ｃｕ電極５４との間にＡＣＦ５６の導電粒子６０が挟まれることにより、このＡＣＦ５６の導電粒子６０を介して半導体チップ６２の突起電極６６とこれと対応するプリント配線基板５０のＣｕ電極５４との導通をとることができる。
【０００６】また、はんだを用いることなく半導体チップをプリント配線基板上にフリップチップ実装する方法としては、上記ＡＣＦを用いる方法の他に、光収縮性樹脂を用いる方法がある。この光収縮性樹脂を用いる従来のフリップチップ実装は、図１８に示されるように、プリント配線基板５０に対応させて半導体チップ６２の位置決めを行い、半導体チップ６２の半導体基板６４上に形成された各突起電極６６がプリント配線基板５０の絶縁基板５２上の各Ｃｕ電極５４に対応するようにした後、この位置決めをした半導体チップ６２をプリント配線基板５０上にマウン卜し、続いて半導体チップ６２とプリント配線基板５０との間隙に光収縮性樹脂６８を充填し、光照射することにより行われる。
【０００７】従って、このフリップチップ実装方法によれば、半導体チップ６２とプリント配線基板５０との間隙に充填した光収縮性樹脂６８が感光したときに生じる収縮力によって半導体チップ６２をプリント配線基板５０上に固定保持することができる。また、半導体チップ６２の各突起電極６６とプリント配線基板５０の対応する各Ｃｕ電極５４とが直接に接触していることにより、半導体チップ６２の各突起電極６６とこれと対応するプリント配線基板５０の各Ｃｕ電極５４との導通をとることができる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上記従来の半導体チップ６２をフリップチップ実装するプリント配線基板５０においては、上記図１５に示されるように、その電極材料として導電性に優れた金属であるＣｕを用いるのが一般的であるが、このＣｕは酸化によってその表面に絶縁性のＣｕＯ（酸化銅）が形成され易い金属である。従って、このような状況のもとで上記従来のＡＣＦを用いた半導体チップのフリップチップ実装方法を採用すると、上記図１７に示されるように、プリント配線基板５０のＣｕ電極５４表面に絶縁性のＣｕＯ膜７０が形成され、この絶縁性のＣｕＯ膜７０と半導体チップ６２の突起電極６６との間にＡＣＦ５６の導電粒子６０の一部が挟まれることになるため、これらの一部の導電粒子６０はプリント配線基板５０のＣｕ電極５４と半導体チップ６２の突起電極６６との導通に寄与しなくなり、結果としてＣｕ電極５４と突起電極６６との間の接続抵抗が上昇してしまう。
【０００９】また、上記従来の光収縮性樹脂６８を用いた半導体チップ６２のフリップチップ実装方法においても、上記図１８に示されるように、プリント配線基板５０のＣｕ電極５４表面に絶縁性のＣｕＯ膜７０が形成されることから、この絶縁性のＣｕＯ膜７０によってプリント配線基板５０のＣｕ電極５４と半導体チップ６２の突起電極６６との十分な接触が阻害され、結果としてＣｕ電極５４と突起電極６６との間の接続抵抗が上昇してしまう。
【００１０】更に、ＣｕＯは一般には水分子を吸着し易いため、図１９及び図２０に示されるように、プリント配線基板５０のＣｕ電極５４表面のＣｕＯ膜７０と半導体チップ６２の突起電極６６との接触部に水分子７２が侵入して吸着する場合があり、こうした状況において低温環境におかれると、この水分子７２が凍結して体積膨張を起こし、半導体チップ６２の突起電極６６とプリント配線基板５０のＣｕ電極５４との接触を引き離す方向に力が働き、結果として半導体チップ６２の突起電極６６とプリント配線基板５０のＣｕ電極５４との間の接続オープン不良が生じるなど、実装の信頼性の低下を引き起こす危険がある。
【００１１】こうしたことから、ＡＣＦ５６を用いてフリップチップ実装した場合における、図１５のプリント配線基板５０の各Ｃｕ電極５４と半導体チップ６２の各突起電極６６との接続抵抗の温度サイクルに対する変動を測定すると、図２１のグラフに示されるような結果となる。即ち、この図２１のグラフ中の上方に振幅の大きい線で示される－２５℃から＋１２５℃の範囲で周期的に変化する温度サイクルに対し、下方の振幅の小さい線で示されるプリント配線基板５０のＣｕ電極５４と半導体チップ６２の突起電極６６との接続抵抗は、この温度サイクルに応じた変動を生じるが、この変動が不規則な波形を示している。また、この接触抵抗が経時的に増大していく傾向を示している。（図２１において、上方の振幅の大きい線は温度サイクルを示し、下方の振幅の小さい線はこの温度サイクルに対するプリント配線基板５０の各Ｃｕ電極５４と半導体チップの各突起電極との接続抵抗の変化を示す。）
【００１２】このことは、プリント配線基板５０のＣｕ電極５４表面への絶縁性のＣｕＯ膜７０の形成や、このＣｕＯ膜７０に吸着された水分子の体積膨張などによって、ＡＣＦ５６の導電粒子６０を介した半導体チップ６２の突起電極６６とプリント配線基板５０のＣｕ電極５４との接続が良好かつ安定に維持されていないことを意味する。
【００１３】なお、このプリント配線基板５０のＣｕ電極５４表面に絶縁性のＣｕＯ膜７０が形成されたり、このＣｕＯ膜７０に吸着された水分子が体積膨張したりする問題に対し、その対策として、図２２に示されるように、プリント配線基板５０のＣｕ電極５４を非酸化性の金属であるＡｕ（金）層７４によって被覆することが考えられる。
【００１４】しかし、従来のプリント配線基板５０においては、そのＣｕ電極５４表面に絶縁性のＣｕＯ膜７０が形成されるという問題以外に、更にもうーつ問題がある。即ち、ＡＣＦ５６を用いるフリップチップ実装方法及び光収縮性樹脂６８を用いるフリップチップ実装方法のいずれも、基本的に熱圧着法であるため、その圧着の際にプリン卜配線基板５０のＣｕ電極５４が絶縁基板５２に適度に沈み込んだ状態で半導体チップ６２の突起電極６６とプリント配線基板５０のＣｕ電極５４の接続がなされることが望ましい。これは、Ｃｕ電極５４を絶縁基板５２に適度に沈み込ませることにより、沈み込んだ絶縁基板５２がその沈められた方向と逆方向に反発し、Ｃｕ電極５４を押し戻そうとする力が働き、結果としてＣｕ電極５４と突起電極６６との良好な接続を維持する効果があると考えられるからである。
【００１５】ところが、前述のように一般的なプリント配線基板５０においては電極材料としてＣｕを用いるが、Ｃｕは比較的やわらかい金属であることから、上記図１７及び図１８に示したように半導体チップ６２をプリント配線基板５０上に圧着する際に、半導体チップ６２の突起電極６６がプリント配線基板５０のＣｕ電極５４に沈み込んでしまう。このため、結果としてＣｕ電極５４の絶縁基板５２への沈み込みが減少してしまうことから、Ｃｕ電極５４と突起電極６６との良好な接続を維持する効果が妨げられてしまう。従って、実装の信頼性の低下を引き起こすという問題を生じる。
【００１６】また、上記図２２に示されるように、プリント配線基板５０のＣｕ電極５４表面を非酸化性のＡｕ層７４によって被覆した場合であっても、Ａｕも比較的やわらかい金属であることから、Ａｕ層によって被覆されていないＣｕ電極５４のみの場合と同様に、半導体チップ６２をプリント配線基板５０上に圧着する際に、半導体チップ６２の突起電極６６がプリント配線基板５０のＡｕ層７４によって被覆されているＣｕ電極５４に沈み込んでしまうため、Ｃｕ電極５４の絶縁基板５２への沈み込みが減少してしまい、Ｃｕ電極５４と突起電極６６との良好な接続を維持する効果が減少してしまう。従って、この場合も、実装の信頼性の低下を引き起こすという問題を生じる。
【００１７】そこで本発明は、上記問題点を考慮してなされたものであり、半導体チップを信頼性高くフリップチップ実装することができるプリント配線基板及びその製造方法を提供することを目的とする。
【００１８】
【課題を解決するための手段】上記課題は、以下の本発明に係るプリント配線基板及びその製造方法によって達成される。即ち、請求項１に係るプリント配線基板は、半導体チップをフリップチップ実装するプリント配線基板であって、半導体チップの突起電極に対応するプリント配線基板の電極が良導電性材料からなり、この良導電性材料からなる電極がこの良導電性材料よりも硬い高硬度金属によって被覆されていることを特徴とする。
【００１９】このように、請求項１に係るプリント配線基板においては、良導電性材料からなる電極が高硬度金属によって被覆されていることにより、このプリント基板上にＡＣＦ又は光収縮性樹脂を用いて半導体チップをフリップチップ実装する際に、半導体チップの突起電極がプリント配線基板の電極に沈みこんでプリン卜配線基板の電極の絶縁基板への沈み込みが減少してしまうこともなくなるため、半導体チップの突起電極とプリント配線基板の電極とが良好かつ安定に接続され、実装の信頼性が向上する。
【００２０】また、請求項２に係るプリント配線基板は、上記請求項１に係るプリント配線基板において、良導電性材料からなる電極を被覆している高硬度金属層が非酸化性金属層によって被覆されている構成とすることにより、この電極表面に良導電性材料の酸化膜が形成されることが防止されるため、プリント基板上にＡＣＦ又は光収縮性樹脂を用いて半導体チップをフリップチップ実装する際に、半導体チップの突起電極とプリント配線基板の電極の接続が電極表面の酸化膜によって阻害されることがなくなり、半導体チップの突起電極とプリント配線基板の電極とが良好かつ安定に接続され、実装の信頼性が向上する。
【００２１】なお、ここで、良導電性材料からなる電極としてはＣｕ電極が好適である。但し、必ずしもＣｕ電極に限定されるものではなく、例えばＡｇ（銀）電極など、良導電性材料を電極材料とするものであればよい。また、高硬度金属層としてはＮｉ（ニッケル）層、Ｔｉ（チタン）層、Ｗ（タングステン）層、Ｔａ（タンタル）層、又はＭｏ（モリブデン）層などが好適である。但し、必ずしもこれらの金属層に限定されるものではなく、例えばこれらの合金層など、Ｃｕ電極よりも硬度の高い金属層であればよい。また、非酸化性金属層としては、Ａｕ層が好適である。但し、必ずしもＡｕ層に限定されるものではなく、例えばＰｔ（白金）層など、通常の信頼性試験における諸条件の下で酸化し難い金属層であればよい。
【００２２】更に、請求項６に係るプリント配線基板の製造方法は、半導体チップをフリップチップ実装するプリント配線基板の製造方法であって、絶縁基板上に、半導体チップの突起電極に対応して良導電性材料からなる電極を形成する第１の工程と、この絶縁基板上の良導電性材料からなる電極を、この良導電性材料よりも硬い高硬度金属によって被覆する第２の工程とを有することを特徴とする。
【００２３】このように請求項６に係るプリント配線基板の製造方法においては、絶縁基板上に良導電性材料からなる電極を形成し、この電極を高硬度金属によって被覆することにより、上記請求項１に係るプリント配線基板を容易に作製することができる。従って、このプリント基板上にＡＣＦ又は光収縮性樹脂を用いて半導体チップをフリップチップ実装する際に、半導体チップの突起電極がプリント配線基板の電極に沈みこんでプリン卜配線基板の電極の絶縁基板への沈み込みが減少してしまうこともなくなるため、半導体チップの突起電極とプリント配線基板の電極とが良好かつ安定に接続され、実装の信頼性が向上する。
【００２４】また、請求項７に係るプリント配線基板の製造方法は、上記請求項６に係るプリント配線基板において、良導電性材料からなる電極を被覆している高硬度金属層を非酸化性金属層によって被覆する第３の工程を有する構成とすることにより、上記請求項２に係るプリント配線基板を容易に作製することができる。従って、このプリント基板上にＡＣＦ又は光収縮性樹脂を用いて半導体チップをフリップチップ実装する際に、半導体チップの突起電極とプリント配線基板の電極の接続が電極表面の酸化膜によって阻害されることがなくなるため、半導体チップの突起電極とプリント配線基板の電極とが良好かつ安定に接続され、実装の信頼性が向上する。
【００２５】なお、ここで、絶縁基板上の良導電性材料からなる電極を高硬度金属によって被覆する第２の工程においては、良導電性材料からなる電極が形成されている絶縁基板上に、真空蒸着法、スパッタリング法、ＣＶＤ（化学的気相成長）法、又はめっき法を用いて、良導電性材料よりも硬い高硬度金属層を被着した後、ドライエッチング法、ウェットエッチング法、又はイオンミリング法を用いて、高硬度金属層を加工することが好適である。
【００２６】また、良導電性材料からなる電極を被覆している高硬度金属層を非酸化性金属層によって被覆する第３の工程においては、高硬度金属層によって被覆された良導電性材料からなる電極が形成されている絶縁基板上に、真空蒸着法、スパッタリング法、化学的気相成長法、又はめっき法を用いて、非酸化性金属層を被着した後、ドライエッチング法、ウェットエッチング法、又はイオンミリング法を用いて、前記非酸化性金属層を加工することが好適である。
【００２７】或いはまた、前記第２及び第３の工程においては、無電解めっき法を用いて、良導電性材料からなる電極上にこの良導電性材料よりも硬い高硬度金属層を被着し、続いて、この記高硬度金属層上に非酸化性金属層を被着することが好適である。
【００２８】
【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照しながら、本発明の実施の形態を説明する。図１は本発明の一実施形態に係るプリント配線基板を示す断面図である。図１に示されるように、本実施形態に係るプリント配線基板１０においては、通常のプリント配線基板の絶縁基板の素材として用いられるガラスエポキシ、紙フェノ一ル、又はセラミック等の絶縁材からなる絶縁基板１２上に、導電性に優れたＣｕを電極材料とするＣｕ電極１４が形成されている。なお、これらのＣｕ電極１４は、プリント配線基板１０上にフリップチップ実装する半導体チップの各突起電極の配置に対応して配置されている。
【００２９】また、これらのＣｕ電極１４は、その表面をＣｕ電極１４よりも硬い高硬度金属層としてのＮｉ層１６によって被覆されている。更に、このＣｕ電極１４を被覆しているＮｉ層１６は、その表面を非酸化性金属層としてのＡｕ層１８によって被覆されている。なお、ここで、Ｎｉ層１６の代わりに、高硬度金属層として例えばＴｉ層、Ｗ層、Ｔａ層、Ｍｏ層などを用いてもよい。因みに、これらの金属の硬度を図２に示す。即ち、Ｃｕの硬度が４０Ｈ_RＢであるのに対して、Ｎｉの硬度は６０Ｈ_Vであり、Ｔｉの硬度は６０Ｈ_Vであり、Ｗの硬度は３６０Ｈ_Vであり、Ｍｏの硬度は１６０Ｈ_Vである。
【００３０】次に、図１に示すプリント配線基板１０の製造方法を、図３～図１１を用いて説明する。ここで、図３～図１１はそれぞれ図１のプリント配線基板１０の製造方法を説明するための工程断面図である。なお、図１のプリント配線基板１０の構成要素と同一の要素には同一の符号を付して説明を省略する。
【００３１】先ず、図３に示されるように、例えば無電解Ｃｕめっき法を用いて、絶縁基板１２上の全面に亘ってＣｕ層１４ａを１０～２０μｍ程度の厚さに形成する。続いて、このＣｕ層１４ａ上の全面に亘って感光性フィルムを貼り付け、この感光性フイルムを所望する配線パターンに応じて紫外線により露光し、現像する。こうして、図４に示されるように、所望する配線パターンの感光性フィルム２０を形成すると共に、感光性フイルムが除去されてＣｕ層１４ａが露出する開口部２２を形成する。
【００３２】次いで、この配線パターンの感光性フィルム２０をマスクとして、各開口部２２から露出するＣｕ層１４ａをエッチングにより除去した後、感光性フィルム２０を剥離する。こうして、図５に示されるように、所望する配線パターンに残存するＣｕ層からなる各Ｃｕ電極１４を形成する。
【００３３】次いで、図６に示されるように、例えばスパッタリング法を用いて、Ｃｕ電極１４が形成された絶縁基板１２上に、露出している絶縁基板１２表面及び各Ｃｕ電極１４表面を一体に覆うように、高硬度金属層としてのＮｉ層１６ａを５μｍ程度の厚さに被着する。なお、このＮｉ層１６ａを被着する際に、スパッタリング法の代わりに、例えば真空蒸着法、ＣＶＤ法、又はめっき法などを用いてもよい。また、Ｎｉ層１６ａの代わりに、同様の高硬度金属層として例えばＴｉ層、Ｗ層、Ｔａ層、Ｍｏ層などを被着してもよい。
【００３４】次いで、このＮｉ層１６ａ上の全面に亘って感光性フィルムを貼り付けた後、この感光性フイルムを所望する配線パターンに応じて紫外線により露光し、現像する。こうして、図７に示されるように、所望する配線パターンの感光性フィルム２４を形成すると共に、感光性フイルムが除去されてＮｉ層１６ａが露出する開口部２６を形成する。
【００３５】次いで、例えばドライエッチング法を用い、配線パターンの感光性フィルム２４をマスクとして、各開口部２６から露出するＮｉ層１６ａをエッチング除去した後、感光性フィルム２４を剥離する。こうして、図８に示されるように、所望する配線パターンに残存するＮｉ層１６を形成し、このＮｉ層１６によって覆われた各Ｃｕ電極１４が得られる。なお、配線パターンの感光性フィルム２４をマスクとして露出するＮｉ層１６ａをエッチング除去する際、ドライエッチング法の代わりに、例えばウェットエッチング法又はイオンミリング法などを用いてもよい。
【００３６】次いで、図９に示されるように、例えばスパッタリング法を用いて、Ｎｉ層１６によって覆われたＣｕ電極１４が形成された絶縁基板１２上に、露出している絶縁基板１２表面及び各Ｃｕ電極１４を被覆しているＮｉ層１６表面を一体に覆うように、非酸化性金属層としてのＡｕ層１８ａを厚さ０．１μｍ程度に被着する。なお、このＡｕ層１８ａを被着する際、スパッタリング法の代わりに、例えば真空蒸着法、ＣＶＤ法、又はめっき法などを用いてもよい。
【００３７】次いで、このＡｕ層１８ａ上の全面に亘って感光性フィルムを貼り付けた後、この感光性フイルムを所望する配線パターンに応じて紫外線により露光し、現像する。こうして、図１０に示されるように、所望する配線パターンの感光性フィルム２８を形成すると共に、感光性フイルムが除去されてＡｕ層１８ａが露出する開口部３０を形成する。
【００３８】次いで、例えばドライエッチング法を用い、配線パターンの感光性フィルム２８をマスクとして、各開口部３０から露出するＡｕ層１８ａをエッチング除去した後、感光性フィルム２８を剥離する。こうして、図１１に示されるように、所望する配線パターンに残存するＡｕ層１８を形成し、このＡｕ層１８及びＮｉ層１６によって覆われた各Ｃｕ電極１４が得られる。なお、配線パターンの感光性フィルム２８をマスクとして露出するＡｕ層１８ａをエッチング除去する際、ドライエッチング法の代わりに、例えばウェットエッチング法又はイオンミリング法などを用いてもよい。
【００３９】このようにして、上記図１に示されるような、絶縁基板１２上に導電性に優れたＣｕ電極１４が形成され、これらのＣｕ電極１４表面が高硬度金属層としてのＮｉ層１６によって被覆され、更に、このＣｕ電極１４を被覆しているＮｉ層１６が非酸化性金属層としてのＡｕ層１８によって被覆されている、即ちＣｕ電極１４表面が順に積層されたＮｉ層１６及びＡｕ層１８によって被覆されているプリント配線基板１０が作製される。
【００４０】次に、図１に示すプリント配線基板１０上にＡＣＦを用いて半導体チップをフリップフロップ実装する方法を、図１２の断面図を用いて説明する。なお、図１２において、図１のプリント配線基板１０の構成要素と同一の要素には同一の符号を付して説明を省略する。
【００４１】図１に示すプリント配線基板１０の実装領域上にＡＣＦ３２を配置する。なお、このＡＣＦ３２は、絶縁性樹脂材からなるベースフィルム３４内に例えば直径５μｍ程度のニッケル粒子等からなる導電粒子３６が複数散りばめられているものである。
【００４２】続いて、プリント配線基板１０上方において、ＡＣＦ３２を介した半導体チップ３８の位置決めを行う。即ち、半導体チップ３８の半導体基板４０上に形成された各突起電極４２が、プリント配線基板１０の絶縁基板１２上に形成され、Ｎｉ層１６及びＡｕ層１８によって被覆されている各Ｃｕ電極１４に対応するようにする。そして、この位置決めをした半導体チップ３８を、ＡＣＦ３２を介してプリント配線基板１０上に圧着する。こうして、図１２に示されるように、プリント配線基板１０と半導体チップ３８との間にはＡＣＦ３２のベースフイルム３４が介在することにより、半導体チップ３８はプリント配線基板１０上に固定保持される。また、半導体チップ３８の各突起電極４２とプリント配線基板１０の対応する各Ｃｕ電極１４を被覆しているＡｕ層１８との間にＡＣＦ３２の導電粒子３６が挟まれることにより、このＡＣＦ３２の導電粒子３６を介して半導体チップ３８の各突起電極４２とこれに対応するプリント配線基板１０のＮｉ層１６及びＡｕ層１８によって被覆されている各Ｃｕ電極１４との導通がとられる。
【００４３】次に、図１に示すプリント配線基板１０上に光収縮性樹脂を用いて半導体チップをフリップフロップ実装する方法を、図１３の断面図を用いて説明する。なお、図１３において、図１のプリント配線基板１０の構成要素と同一の要素には同一の符号を付して説明を省略する。
【００４４】図１に示すプリント配線基板１０上方において、半導体チップ３８の位置決めを行う。即ち、半導体チップ３８の半導体基板４０上に形成された各突起電極４２が、プリント配線基板１０の絶縁基板１２上に形成され、Ｎｉ層１６及びＡｕ層１８によって被覆されている各Ｃｕ電極１４に対応するようにする。そして、このような位置決めをした半導体チップ３８をプリント配線基板１０上にマウン卜した後、半導体チップ３８とプリント配線基板１０との間隙に光収縮性樹脂４４を充填し、光照射する。
【００４５】こうして、図１３に示されるように、半導体チップ３８とプリント配線基板１０との間隙に充填した光収縮性樹脂４４が感光したときに生じる収縮力により、半導体チップ３８はプリント配線基板１０上に固定保持される。また、半導体チップ３８の各突起電極４２とプリント配線基板１０の対応する各Ｃｕ電極１４を被覆しているＡｕ層１８とが直接に接触していると共に、半導体チップ３８とプリント配線基板１０との間隙に充填した光収縮性樹脂４４の収縮が加わることにより、半導体チップ３８の各突起電極４２とこれに対応するプリント配線基板１０のＮｉ層１６及びＡｕ層１８によって被覆されている各Ｃｕ電極１４との導通がとられる。
【００４６】次に、ＡＣＦを用いて半導体チップをフリップチップ実装した場合における、図１のプリント配線基板１０のＮｉ層１６及びＡｕ層１８によって被覆されているＣｕ電極１４と半導体チップの突起電極との接続抵抗の温度サイクルに対する変動を、図１４のグラフを用いて説明する。なお、この図１４のグラフにおいて、上方の振幅の大きい線は温度サイクルを示しており、下方の振幅の小さい線はこの温度サイクルに対するプリント配線基板１０のＮｉ層１６及びＡｕ層１８によって被覆されているＣｕ電極１４と半導体チップの突起電極との接続抵抗の変化を示している。
【００４７】この図１４のグラフに示されるように、プリント配線基板１０のＮｉ層１６及びＡｕ層１８によって被覆されている各Ｃｕ電極１４と半導体チップの各突起電極との接続抵抗は、－２５℃から＋１２５℃の範囲で変化する温度サイクルに対応して変動しているが、この変動は規則的な波形を示している。また、この接続抵抗の経時的な変動は観測されなかった。このことは、ＡＣＦ３２の導電粒子３６を介した半導体チップ３８の突起電極４２とプリント配線基板１０のＮｉ層１６及びＡｕ層１８によって被覆されているＣｕ電極１４との良好な接続が、その接触抵抗を経時的に増大させることなく、安定して維持されていることを意味する。
【００４８】以上のように、本実施形態によれば、プリント配線基板１０のＣｕ電極１４がＮｉ層１６によって被覆され、更にこのＮｉ層１６がＡｕ層１８によって被覆されていることにより、即ち、Ｃｕ電極１４を被覆しているＮｉ層１６が非酸化性金属層としてのＡｕ層１８によって被覆されていることにより、Ｃｕ電極１４やＮｉ層１６が酸化されてこれらの表面に絶縁性の酸化膜、例えばＣｕＯ膜やＮｉＯ（酸化ニッケル）膜が形成されることを防止することが可能となる。
【００４９】このため、例えば上記図１２に示すようにＡＣＦ３２を用いて半導体チップ３８をフリップチップ実装する場合において、半導体チップ３８の各突起電極４２とプリント配線基板１０の対応する各Ｃｕ電極１４を被覆しているＡｕ層１８との間に挟まれているＡＣＦ３２の導電粒子３６を介して、半導体チップ３８の各突起電極４２とこれに対応するプリント配線基板１０のＮｉ層１６及びＡｕ層１８によって被覆されている各Ｃｕ電極１４との導通をとる際に、Ｃｕ電極１４表面やＮｉ層１６表面の絶縁性の酸化膜によってこの導通が阻害されたり、接続抵抗が上昇したりすることを防止することができる。また、これらＣｕ電極１４表面やＮｉ層１６表面の酸化膜自体が形成されないため、酸化膜に吸着された水分子が体積膨張することによる接続オープン不良の発生も当然に防止することができる。
【００５０】従って、半導体チップ３８の各突起電極４２とプリント配線基板１０のＮｉ層１６及びＡｕ層１８によって被覆されている各Ｃｕ電極１４とのＡＣＦ３２の導電粒子３６を介した良好かつ安定な接続を維持することが可能となり、ＡＣＦ３２を用いたフリップチップ実装の信頼性を向上させることができる。
【００５１】同様に、例えば上記図１３に示すように光収縮性樹脂４４を用いて半導体チップ３８をフリップチップ実装する場合においても、半導体チップ３８の各突起電極４２とプリント配線基板１０の対応する各Ｃｕ電極１４を被覆しているＡｕ層１８とを直接に接触させ、更に半導体チップ３８とプリント配線基板１０との間の光収縮性樹脂４４を収縮させて、半導体チップ３８の各突起電極４２とこれに対応するプリント配線基板１０のＮｉ層１６及びＡｕ層１８によって被覆されている各Ｃｕ電極１４との導通をとる際に、この導通がＣｕ電極１４表面やＮｉ層１６表面の絶縁性の酸化膜によって阻害されたり、その接続抵抗が上昇したりすることを防止することができる。また、これらＣｕ電極１４表面やＮｉ層１６表面の酸化膜に吸着された水分子の体積膨張による接続オープン不良の発生も当然に防止することができる。
【００５２】従って、半導体チップ３８の各突起電極４２とプリント配線基板１０のＮｉ層１６及びＡｕ層１８によって被覆されている各Ｃｕ電極１４との直接接触による良好かつ安定な接続を維持することが可能となり、光収縮性樹脂４４を用いたフリップチップ実装の信頼性を向上させることができる。
【００５３】更に、本実施形態によれば、プリント配線基板１０のＣｕ電極１４がＮｉ層１６によって被覆され、更にこのＮｉ層１６がＡｕ層１８によって被覆されていることにより、即ちＣｕ電極１４とＡｕ層１８との間に高硬度金属層としてのＮｉ層１６が介在していることにより、例えば上記図１２に示すようにＡＣＦ３２を用いて半導体チップ３８をフリップチップ実装する場合や上記図１３に示すように光収縮性樹脂４４を用いて半導体チップ３８をフリップチップ実装する場合のいずれにおいても、半導体チップ３８の各突起電極４２はプリント配線基板１０のＮｉ層１６によって被覆されている各Ｃｕ電極１４に沈み込まず、Ｎｉ層１６によって被覆されている各Ｃｕ電極１４が絶縁基板１２に適度に沈み込むようになる。従って、適度に沈み込んだ絶縁基板１２がその沈められた方向と逆方向に反発し、Ｃｕ電極１４を押し戻そうとする力が働くため、半導体チップ３８の各突起電極４２とプリント配線基板１０のＮｉ層１６及びＡｕ層１８によって被覆されている各Ｃｕ電極１４との良好かつ安定な接続を維持することが可能となり、ＡＣＦ３２や光収縮性樹脂４４を用いたフリップチップ実装の信頼性を向上させることができる。
【００５４】なお、上記実施形態においては、上記図６～図１０に示されるように、Ｃｕ電極１４が形成された絶縁基板１２上に例えばスパッタリング法を用いてＮｉ層１６ａを被着した後、例えばドライエッチング法を用いてこのＮｉ層１６ａを所望する配線パターンにエッチングして各Ｃｕ電極１４を覆うＮｉ層１６を形成し、続いて、このＮｉ層１６によって覆われたＣｕ電極１４が形成された絶縁基板１２上に例えばスパッタリング法を用いてＡｕ層１８ａを被着した後、例えばドライエッチング法を用いてこのＡｕ層１８ａを所望する配線パターンにエッチングして各Ｃｕ電極１４を覆うＮｉ層１６を更に覆うＡｕ層１８を形成しているが、この製造方法の限定されるものではない。例えばこの製造方法の代わりに、スパッタリング法、真空蒸着法、又はＣＶＤ法などを用いて、Ｃｕ電極１４が形成された絶縁基板１２上にＮｉ層及びＡｕ層を連続して被着した後、ドライエッチング法、ウェットエッチング法、又はイオンミリング法などを用いて、これらのＡｕ層及びＮｉ層を所望する配線パターンに連続的にエッチングして、各Ｃｕ電極１４を覆うＮｉ層及びＡｕ層を形成してもよい。或いはまた、絶縁基板１２上に各Ｃｕ電極１４を形成した後、例えば無電解めっき法を用いて、各Ｃｕ電極１４上にのみ選択的にＮｉ層及びＡｕ層を連続して形成し、各Ｃｕ電極１４を覆うＮｉ層及びＡｕ層を形成してもよい。
【００５５】
【発明の効果】以上、詳細に説明した通り、本発明に係るプリント配線基板及びその製造方法によれば、次のような効果を奏することができる。即ち、請求項１に係るプリント配線基板によれば、良導電性材料からなる電極が高硬度金属によって被覆されていることにより、このプリント基板上にＡＣＦ又は光収縮性樹脂を用いて半導体チップをフリップチップ実装する際に、半導体チップの突起電極がプリント配線基板の高硬度金属によって被覆されている電極に沈み込まず、このプリン卜配線基板の電極が絶縁基板に適度に沈み込むようにすることが可能になるため、半導体チップの突起電極とプリント配線基板の電極とを良好かつ安定に接続することが可能になり、半導体チップのフリップチップ実装の信頼性を向上させることができる。
【００５６】また、請求項２に係るプリント配線基板によれば、良導電性材料からなる電極を被覆している高硬度金属層が更に非酸化性金属層によって被覆されていることにより、上記請求項１の場合と同じく半導体チップの突起電極がプリント配線基板の高硬度金属によって被覆されている電極に沈み込まずにプリン卜配線基板の電極が絶縁基板に適度に沈み込むようにすることが可能になると共に、プリン卜配線基板の電極表面に良導電性材料の酸化膜が形成されることが防止されるため、このプリント基板上にＡＣＦ又は光収縮性樹脂を用いて半導体チップをフリップチップ実装する際に、半導体チップの突起電極とプリント配線基板の電極の接続が電極表面や高硬度金属層表面の酸化膜によって阻害されることがなくなることから、半導体チップの突起電極とプリント配線基板の電極とを良好かつ安定に接続することが可能になり、半導体チップのフリップチップ実装の信頼性を向上させることができる。
【００５７】更に、請求項６に係るプリント配線基板の製造方法によれば、絶縁基板上に良導電性材料からなる電極を形成する第１の工程と、この絶縁基板上の良導電性材料からなる電極を、この良導電性材料よりも硬い高硬度金属によって被覆する第２の工程とを有することにより、上記請求項１に係るプリント配線基板を容易に作製することができる。従って、このプリント基板上にＡＣＦ又は光収縮性樹脂を用いて半導体チップをフリップチップ実装する際に、半導体チップの突起電極がプリント配線基板の高硬度金属によって被覆されている電極に沈み込まず、このプリン卜配線基板の電極が絶縁基板に適度に沈み込むようにすることが可能になるため、半導体チップの突起電極とプリント配線基板の電極とを良好かつ安定に接続することが可能になり、半導体チップのフリップチップ実装の信頼性を向上させることができる。
【００５８】また、請求項７に係るプリント配線基板の製造方法は、上記請求項６に係るプリント配線基板において、良導電性材料からなる電極を被覆している高硬度金属層を非酸化性金属層によって被覆する第３の工程を有することにより、上記請求項２に係るプリント配線基板を容易に作製することができる。従って、このプリント基板上にＡＣＦ又は光収縮性樹脂を用いて半導体チップをフリップチップ実装する際に、半導体チップの突起電極がプリント配線基板の高硬度金属によって被覆されている電極に沈み込まず、このプリン卜配線基板の電極が絶縁基板に適度に沈み込むようにすることが可能になると共に、半導体チップの突起電極とプリント配線基板の電極の接続が電極表面や高硬度金属層表面の酸化膜によって阻害されることがなくなるため、半導体チップの突起電極とプリント配線基板の電極とを良好かつ安定に接続することが可能になり、半導体チップのフリップチップ実装の信頼性を向上させることができる。

【出願人】	【識別番号】０００００２１８５【氏名又は名称】ソニー株式会社
【出願日】	平成９年（１９９７）６月１２日
【代理人】
【公開番号】	特開平１１－４０６５
【公開日】	平成１１年（１９９９）１月６日
【出願番号】	特願平９－１５５５４５