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JP2001015650A - ボールグリッドアレイパッケージとその製造方法 - Google Patents

ボールグリッドアレイパッケージとその製造方法

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JP2001015650A
JP2001015650A JP11183977A JP18397799A JP2001015650A JP 2001015650 A JP2001015650 A JP 2001015650A JP 11183977 A JP11183977 A JP 11183977A JP 18397799 A JP18397799 A JP 18397799A JP 2001015650 A JP2001015650 A JP 2001015650A
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forming
chip
metal
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plating
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進 森内
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 アンダーフィル樹脂、および金属ステイフナ
を使用せずにICチップを固定でき、IC側実装用パッ
ドがはんだバンプを用いないで配線導体と接続されるボ
ールグリッドアレイパッケージとその製造方法を提供す
る。 【解決手段】 金属放熱板1にICチップ3のベース面
が金属ペースト2で接合され、金属放熱板1に接合され
たICチップ3の周囲ならびに上部には複数層の絶縁層
樹脂層4a、4b、4cが形成され、ICチップ3の実
装用パッド31は最下層の絶縁層樹脂層4aの貫通孔に
めっきによって形成された配線導体7と接合され、絶縁
層樹脂の表面と貫通孔の内部とにめっきによって形成さ
れた配線導体7を経由して最上層の絶縁層樹脂4cの表
面に形成されたBGA実装パッド8に接続されている。
BGA実装パッド8上にはBGAはんだバンプ9が形成
されている。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明はIC用のボールグリ
ッドアレイパッケージとその製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】従来用いられていたボールグリッドアレ
イ(BGA)パッケージには、一般に図5にて示す構成
のものが採用されていた。即ち配線導体57が形成され
た絶縁層樹脂層54a、54bと補強用金属スティフナ
62とから構成される既に公知であるボールグリッドア
レイ用インターポーザ基板が用いられ、インターポーザ
基板の基板側実装用パッド64上に形成されたはんだバ
ンプ61が溶融されてICチップ53のIC側実装用パ
ッド531と基板側実装用パッド64とが接合されてい
る。そのはんだバンプ61の間には応力を緩和させるこ
とを目的としてエポキシ樹脂等のアンダーフィル63が
充填され、ICチップ53のベース面に金属ペースト5
2により金属放熱板51が接着されている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかし、ボールグリッ
ドアレイ用インターポーザ基板の基板側実装用パッド6
4上に形成されたはんだバンプ61を溶融してICチッ
プ53のIC側実装用パッド531とを接合していたた
め、はんだバンプ61間でブリッジが発生しやすく、I
Cチップ53の実装用パッド531の狭パッドピッチ化
が困難であり、また、はんだバンプ接合部は機械的な応
力が弱くクラックを生じ易いという問題点があった。
【0004】アンダーフィル63の注入には高度な技術
が必要であり。さらには金属製のステイフナ62でパッ
ケージを補強する必要があるためパッケージが大きく重
くなり、高価なはんだバンプ61やアンダーフィル63
や金属スティフナ62を使用するためパッケージの製造
コストが高くなるという問題点があった。
【0005】本発明の主な目的は上記問題を解決すべ
く、アンダーフィル樹脂、および金属ステイフナを使用
せずにICチップを固定でき、IC側実装用パッドがは
んだバンプを用いないで配線導体と接続されるボールグ
リッドアレイパッケージとその製造方法を提供すること
にある。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明のボールグリッド
アレイパッケージは、ICチップのベースと接合してそ
のICチップを固定する金属放熱板と、外部にBGA実
装パッドが形成され内部にICチップの実装用パットと
そのBGA実装パッドとを接続する配線導体が形成され
た絶縁層樹脂層と、BGA実装パッドに接合されたBG
Aはんだバンプとを備え、内部にICチップを格納した
ボールグリッドアレイパッケージであって、ICチップ
は絶縁層樹脂層に埋め込まれ、そのICチップの実装用
パッドははんだを介することなく直接配線導体に接合さ
れている。
【0007】配線導体が、絶縁層樹脂層に形成された穴
の内部とその絶縁層樹脂層の上面の所望の領域に形成さ
れた金属めっきであり、ICチップの実装用パッドはそ
の金属めっきにより配線導体に接合されていてもよく、
配線導体が、絶縁層樹脂層に形成された穴の内部に充填
された導電ペーストとその絶縁層樹脂層の上面の所望の
領域に形成された金属めっきであり、ICチップの実装
用パッドはその導電ペーストにより配線導体に接合され
ていてもよい。
【0008】絶縁層樹脂層は単層であてもよく、複数の
絶縁層樹脂層の多層化により形成されていてもよい。
【0009】本発明のボールグリッドアレイパッケージ
の製造方法は、金属製放熱板上に金属ペーストを用いて
ICチップのベース面を接着する工程と、ICチップの
実装用パッド側から絶縁層樹脂を塗布し、金属ペースト
およびそのICチップを封止する工程と、実装用パッド
上の絶縁層樹脂に穴を形成する工程と、配線導体形成用
のめっきレジストを形成する工程と、金属めっき処理に
より穴の内部と絶縁層樹脂の所望の領域の表面に配線導
体を金属めっきで形成する工程と、めっきレジストを除
去する工程と、必要に応じ、絶縁層樹脂を塗布する工程
と穴を形成する工程とめっきレジストを形成する工程と
金属めっきを形成する工程とめっきレジストを除去する
工程とを必要回数繰り返して、多層化した絶縁層樹脂層
を形成する工程と、最上層にBGA実装パッドを形成
し、そのBGA実装パッド上にBGAはんだバンプを形
成する工程とを有する 他の態様では、金属製放熱板上に金属ペーストを用いて
ICチップのベース面を接着する工程と、ICチップの
実装用パッド側から絶縁層樹脂を塗布し、金属ペースト
およびそのICチップを封止する工程と、実装用パッド
上の絶縁層樹脂に穴を形成する工程と、穴に導電ペース
トを充填する工程と、配線導体形成用のめっきレジスト
を形成する工程と、金属めっき処理により絶縁層樹脂の
所望の領域の表面に配線導体を金属めっきで形成する工
程と、めっきレジストを除去する工程と、必要に応じ、
絶縁層樹脂を塗布する工程と穴を形成する工程と穴に導
電ペーストを充填する工程とめっきレジストを形成する
工程と金属めっきを形成する工程とめっきレジストを除
去する工程とを必要回数繰り返して、多層化した絶縁層
樹脂層を形成する工程と、最上層にBGA実装パッドを
形成し、そのBGA実装パッド上にBGAはんだバンプ
を形成する工程とを有する。
【0010】本発明のボールグリッドアレイパッケージ
では、ICチップが絶縁層樹脂でビルドアップ基板内に
埋め込まれ、かつICチップの実装用パッドがビルドア
ップ基板内に形成された配線導体と金属めっきや金属ペ
ーストで接続されている。
【0011】そのため、アンダーフィル樹脂の注入や金
属スティフナの装着は不要となり、厚みの薄いパッケー
ジの製造が可能となる。また実装用パッドと導体との接
続にははんだバンプは使用せず金属めっきや金属ペース
トで行われるため、電気的な接続信頼性が向上する。
【0012】
【発明の実施の形態】次に、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して説明する。図1は本発明の第1の実施
の形態のボールグリッドアレイパッケージの模式的断面
図である。本発明の実施の形態のボールグリッドアレイ
パッケージはビルトアップ基板型となっている。
【0013】本発明の第1の実施の形態のボールグリッ
ドアレイパッケージは金属放熱板1にICチップ3のベ
ース面が金属ペースト2で接合され、金属放熱板1に接
合されたICチップ3の周囲ならびに上部には複数層の
絶縁層樹脂層4a、4b、4cが形成され、ICチップ
3の実装用パッド31は最下層の絶縁層樹脂層4aの貫
通孔にめっきによって形成された配線導体7と接合さ
れ、絶縁層樹脂層4aの表面にめっきによって形成され
た配線導体7、上層の絶縁層樹脂層4b、4cの貫通孔
にめっきによって形成された配線導体7、上層の絶縁層
樹脂層4b、4cの表面にめっきによって形成された配
線導体7を経由して最上層の絶縁層樹脂層4cの表面に
形成されたBGA実装パッド8に接続されている。BG
A実装パッド8上にはBGAはんだバンプ9が形成され
ている。
【0014】このように、本発明のボールグリッドアレ
イパッケージでは、ICチップ3がビルドアップ基板内
の絶縁層樹脂層内に埋め込まれ、かつICチップ3のベ
ース面とビルドアップ基板の導体である金属放熱板1と
が金属ペースト2で接合され、ICチップ3の実装用パ
ッド31と配線導体7とは金属めっきで接合されてい
る。
【0015】次に本発明の第1の実施の形態のボールグ
リッドアレイパッケージの製造方法を図面を参照して説
明する。図2は本発明の第1の実施の形態のボールグリ
ッドアレイパッケージの製造方法を説明するための模式
的断面図であり、(a)は金属放熱板にICチップを接
着する工程、(b)は絶縁層樹脂を充填し配線接続用の
穴を形成する工程、(c)はめっきレジストを形成する
工程、(d)はめっきにより配線導体7を形成する工
程、(e)は(b)〜(d)の工程を繰り返し最上層に
BGA実装パッドとBGAはんだバンプを形成する工程
を示す。
【0016】まず図2(a)に示すように、厚み0.3
〜1.0mmのCu板にNiめっき処理でCu板の腐食
防止処理を施した金属製放熱板1上に、金属ペースト2
を用いてICチップ3のベース面を接着する。金属ペー
ストとしては導電成分としてAgを用い、そのバインダ
ーとしてエポキシ系樹脂、あるいはシリコンが含有され
たものを使用する。接着条件としては150℃の雰囲気
中で30〜50分乾燥する。
【0017】次に図2(b)に示すようにICチップ3
の実装用パッド31側から絶縁層樹脂4を塗布し、金属
ペースト2およびICチップ3を封止後、実装用パッド
31上の絶縁層樹脂4にレーザ、あるいは薬品現像で穴
5を形成する。穴5はICチップ3の実装用パッド31
と接続する金属めっき層形成のための穴である。絶縁層
樹脂4は液状のものをスピンコーター、スクリーン印刷
機、あるいはカーテンコーター等の設備を用いて塗布す
る。また、ドライフィルムタイプを使用する場合はドラ
イフィルムラミネーターを用いる。
【0018】次に図2(c)に示す通り、配線導体形成
用のめっきレジスト6を形成する。めっきレジスト6の
塗布方法としては絶縁層樹脂4の塗布方法と同様であ
る。
【0019】次に図2(d)に示す通り、金属めっき処
理により金属めっきで形成された配線導体7を得る。こ
れによりICチップ3の実装用パッド31は金属めっき
で形成された配線導体7とめっきで接続されることにな
る。その後めっきレジスト6を薬品現像で除去すること
で配線導体7の形成された絶縁層樹脂4の第1層が形成
されたボールグリッドアレイパッケージが得られる。
【0020】その後、上述の図2(b)〜(d)の絶縁
層樹脂塗布〜穴形成〜めっきレジスト形成〜金属めっき
処理〜めっきレジスト除去の工程を所定回数繰り返すこ
とで必要に応じて基板の多層化が進められる。図2
(e)は符号4a、4b、4cで示す絶縁層樹脂層を3
層形成した一例である。この多層化(ビルドアップ)技
術は印刷配線板業界では広く知られているため、その詳
細の説明は省略する。次に最上層にBGA実装パッド8
を形成し、BGA実装パッド8上にBGAはんだバンプ
9を形成してボールグリッドアレイパッケージが完成す
る。
【0021】次に本発明の第2の実施の形態のボールグ
リッドアレイパッケージを図面を参照して説明する。図
3は本発明の第2の実施の形態のボールグリッドアレイ
パッケージの模式的断面図である。図1と同じ構成につ
いては同じ符号を用いて説明する。
【0022】本発明の第2の実施の形態のボールグリッ
ドアレイパッケージは金属放熱板1にICチップ3のベ
ース面が金属ペースト2で接合され、金属放熱板1に接
合されたICチップ3の周囲ならびに上部には複数層の
絶縁層樹脂層4a、4b、4cが形成され、ICチップ
3の実装用パッド31は最下層の絶縁層樹脂層4aの貫
通孔に充填された導電ペースト10と接合され、絶縁層
樹脂層4aの表面にめっき層で形成された配線導体7、
上層の絶縁層樹脂層4b、4cの貫通孔に充填された導
電ペースト10、上層の絶縁層樹脂層4b、4cの表面
にめっき層で形成された配線導体7を経由して最上層の
絶縁層樹脂層4cの表面に形成されたBGA実装パッド
8に接続されている。BGA実装パッド8上にはBGA
はんだバンプ9が形成されている。
【0023】このように、本発明のボールグリッドアレ
イパッケージでは、ICチップ3がビルドアップ基板内
に埋め込まれ、かつICチップ3のベース面とビルドア
ップ基板の導体である金属放熱板1とが金属ペースト2
で接合され、ICチップ3の実装用パッド31と配線導
体7とは導電ペースト10で接合されている。
【0024】第1の実施の形態では、絶縁層樹脂層4
a、4b、4cに形成された穴5の内部の導体層も絶縁
層樹脂層4a、4b、4cの上面の配線導体も金属めっ
きで形成されていたが、第2の実施の形態では、絶縁層
樹脂層4a、4b、4cに形成された穴5の内部の導体
層は導体ペースト10で形成され、絶縁層樹脂層4a、
4b、4cの上面の配線導体は金属めっきで形成されて
いる。
【0025】図4は本発明の第2の実施の形態のボール
グリッドアレイパッケージの製造方法を説明するための
模式的断面図であり、(a)は金属放熱板にICチップ
を接着する工程、(b)は絶縁層樹脂を充填し接続用の
穴を形成する工程、(c)は導電ペーストを穴に充填す
る工程、(d)はめっきレジストを形成する工程、
(e)はめっきにより配線導体を形成する工程、(f)
は(b)〜(e)の工程を繰り返し最上層にBGA実装
パッドとBGAはんだバンプを形成する工程を示す。
【0026】まず図4(a)に示すように、厚み0.3
〜1.0mmのCu板にNiめっき処理でCu板の腐食
防止処理を施した金属製放熱板1上に金属ペースト2を
用いてICチップ3のベース面を接着する。金属ペース
トとしては導電成分としてAgを用い、そのバインダー
としてエポキシ系樹脂、あるいはシリコンが含有された
ものを使用する。接着条件としては150℃の雰囲気中
で30〜50分乾燥する。
【0027】次に図4(b)に示すようにICチップ3
の実装用パッド31側から絶縁層樹脂4を塗布し、金属
ペースト2およびICチップ3を封止後、実装用パッド
31上の絶縁層樹脂4にレーザ、あるいは薬品現像で穴
5を形成する。穴5はICチップ3の実装用パッド31
と接続する導電ペースト層形成のための穴である。絶縁
層樹脂4は液状のものをスピンコーター、スクリーン印
刷機、あるいはカーテンコーター等の設備を用いて塗布
する。また、ドライフィルムタイプを使用する場合はド
ライフィルムラミネーターを用いる。
【0028】次に図4(c)に示す通り、導電ペースト
10を絶縁層樹脂4のレーザあるいは薬品現像で形成さ
れた穴5にスクリーン印刷法により充填後、乾燥させる
ことでICチップ3の実装用パッド31と接続させる。
【0029】次に図4(d)に示す通り、配線導体形成
用のめっきレジスト6を形成する。めっきレジスト6の
塗布方法としては絶縁層樹脂4の塗布方法と同様であ
る。
【0030】次に図4(e)に示す通り、金属めっき処
理により金属めっきで形成された配線導体7を得る。こ
れにより絶縁層樹脂4に形成された穴5に充填された導
電ペースト10と配線導体7とがめっきで接続されるこ
とになる。その後めっきレジスト6を薬品現像で除去す
ることで導電ペースト10と配線導体7の形成された絶
縁層樹脂4の第1層が形成されたボールグリッドアレイ
パッケージが得られる。
【0031】その後、上述の図4(b)〜(e)の絶縁
層樹脂塗布〜穴形成〜導電ペースト充填〜めっきレジス
ト形成〜金属めっき処理〜めっきレジスト除去の工程を
所定回数繰り返すことで必要に応じて基板の多層化が進
められる。図(f)は符号4a、4b、4cで示す絶縁
層樹脂層を3層形成した一例である。この多層化(ビル
ドアップ)技術は印刷配線板業界では広く知られている
ため、その詳細の説明は省略する。次に最上層にBGA
実装パッド8を形成し、BGA実装パッド8上にBGA
はんだバンプ9を形成してボールグリッドアレイパッケ
ージが完成する。
【0032】第2の実施の形態は、第1に実施の形態と
その基本的構成は同様であるが、ICチップの実装用パ
ッドと導体との接続方法についてさらに工夫が行われて
いる。本構成においては、レーザあるいは薬品現像で形
成された穴5内に導電ペースト10を短時間に確実に充
填させることができるため製造のリードタイムの短縮が
可能である
【0033】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によるボー
ルグリッドアレイパッケージはICチップが絶縁層樹脂
に埋め込まれるため厚さの薄いパッケージの製造が可能
となる。
【0034】また、ICチップの実装用パッドと配線導
体との接続は直接金属めっきや導電ペーストで行われる
ため、電気的な接続信頼性を向上させることができ、さ
らにレーザ加工あるいは薬品現像処理により加工された
穴を経由して接続が行われるのでICチップの狭ピッチ
な実装用パッドへの接続も可能である。
【0035】また、はんだバンプ形成前までの製造工程
について多数のパッケージを大型な製造サイズに編集し
一括製造することができるので作業工数の削減が可能で
ある。
【0036】さらには従来のパッケージに必要であった
アンダーフィル用の樹脂、ステイフナー、およびICチ
ップの実装パッドとインターポーザ基板の接続に使用し
ていたはんだバンプが不要となるため大幅な製造コスト
ダウンが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施の形態のボールグリッドア
レイパッケージの模式的断面図である。
【図2】本発明の第1の実施の形態のボールグリッドア
レイパッケージの製造方法を説明するための模式的断面
図である。(a)は金属放熱板にICチップを接着する
工程を示す。(b)は絶縁層樹脂を充填し配線接続用の
穴を形成する工程を示す。(c)はめっきレジストを形
成する工程を示す。(d)はめっきにより配線導体7を
形成する工程を示す。(e)は(b)〜(d)の工程を
繰り返し最上層にBGA実装パッドとBGAはんだバン
プを形成する工程を示す。
【図3】本発明の第2の実施の形態のボールグリッドア
レイパッケージの模式的断面図である。
【図4】本発明の第2の実施の形態のボールグリッドア
レイパッケージの製造方法を説明するための模式的断面
図である。(a)は金属放熱板にICチップを接着する
工程を示す。(b)は絶縁層樹脂を充填し接続用の穴を
形成する工程を示す。(c)は導電ペーストを穴に充填
する工程を示す。(d)はめっきレジストを形成する工
程を示す。(e)はめっきにより配線導体を形成する工
程を示す。(f)は(b)〜(e)の工程を繰り返し最
上層にBGA実装パッドとBGAはんだバンプを形成す
る工程を示す。
【図5】従来例のボールグリッドアレイパッケージの模
式的断面図である。
【符号の説明】
1、51 金属製放熱板 2、52 金属ペースト 3、53 ICチップ 4 絶縁層樹脂 4a、4b、4c、54a、54b 絶縁層樹脂層 5 穴 6 めっきレジスト 7、57 配線導体(めっき) 8、58 BGA実装パッド 9、59 BGAはんだバンプ 10 導電ペースト 31、531 IC側実装用パッド 61 はんだバンプ 62 金属スティフナ 63 アンダーフィル 64 基板側実装用パッド

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ICチップのベースと接合して該ICチ
    ップを固定する金属放熱板と、外部にBGA実装パッド
    が形成され内部に前記ICチップの実装用パットと該B
    GA実装パッドとを接続する配線導体が形成された絶縁
    層樹脂層と、前記BGA実装パッドに接合されたBGA
    はんだバンプとを備え、内部にICチップを格納したボ
    ールグリッドアレイパッケージであって、 前記ICチップは前記絶縁層樹脂層に埋め込まれ、該I
    Cチップの前記実装用パッドははんだを介することなく
    直接前記配線導体に接合されていることを特徴とするボ
    ールグリッドアレイパッケージ。
  2. 【請求項2】 前記配線導体が前記絶縁層樹脂層に形成
    された穴の内部と該絶縁層樹脂層の上面の所望の領域に
    形成された金属めっきであり、前記ICチップの前記実
    装用パッドは該金属めっきにより前記配線導体に接合さ
    れている請求項1に記載のボールグリッドアレイパッケ
    ージ。
  3. 【請求項3】 前記配線導体が前記絶縁層樹脂層に形成
    された穴の内部に充填された導電ペーストと該絶縁層樹
    脂層の上面の所望の領域に形成された金属めっきであ
    り、前記ICチップの前記実装用パッドは該導電ペース
    トにより前記配線導体に接合されている請求項1に記載
    のボールグリッドアレイパッケージ。
  4. 【請求項4】 前記絶縁層樹脂層が単層である請求項1
    から請求項3のいずれか1項に記載のボールグリッドア
    レイパッケージ。
  5. 【請求項5】 前記絶縁層樹脂層が複数の絶縁層樹脂層
    の多層化により形成されている請求項1から請求項3の
    いずれか1項に記載のボールグリッドアレイパッケー
    ジ。
  6. 【請求項6】 金属製放熱板上に金属ペーストを用いて
    ICチップのベース面を接着する工程と、 前記ICチップの実装用パッド側から絶縁層樹脂を塗布
    し、前記金属ペーストおよび該ICチップを封止する工
    程と、 前記実装用パッド上の前記絶縁層樹脂に穴を形成する工
    程と、 配線導体形成用のめっきレジストを形成する工程と、 金属めっき処理により前記穴の内部と前記絶縁層樹脂の
    所望の領域の表面に配線導体を金属めっきで形成する工
    程と、 前記めっきレジストを除去する工程と、 必要に応じ、前記絶縁層樹脂を塗布する工程と、前記穴
    を形成する工程と、前記めっきレジストを形成する工程
    と、前記金属めっきを形成する工程と、前記めっきレジ
    ストを除去する工程とを必要回数繰り返して、多層化し
    た絶縁層樹脂層を形成する工程と、 最上層にBGA実装パッドを形成し、該BGA実装パッ
    ド上にBGAはんだバンプを形成する工程と、を有する
    ことを特徴とするボールグリッドアレイパッケージの製
    造方法
  7. 【請求項7】 金属製放熱板上に金属ペーストを用いて
    ICチップのベース面を接着する工程と、 前記ICチップの実装用パッド側から絶縁層樹脂を塗布
    し、前記金属ペーストおよび該ICチップを封止する工
    程と、 前記実装用パッド上の前記絶縁層樹脂に穴を形成する工
    程と、 前記穴に導電ペーストを充填する工程と、 配線導体形成用のめっきレジストを形成する工程と、 金属めっき処理により前記絶縁層樹脂の所望の領域の表
    面に配線導体を金属めっきで形成する工程と、 前記めっきレジストを除去する工程と、 必要に応じ、前記絶縁層樹脂を塗布する工程と、前記穴
    を形成する工程と、前記穴に導電ペーストを充填する工
    程と、前記めっきレジストを形成する工程と、前記金属
    めっきを形成する工程と、前記めっきレジストを除去す
    る工程とを必要回数繰り返して、多層化した絶縁層樹脂
    層を形成する工程と、 最上層にBGA実装パッドを形成し、該BGA実装パッ
    ド上にBGAはんだバンプを形成する工程と、を有する
    ことを特徴とするボールグリッドアレイパッケージの製
    造方法
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