專利名稱：元件搭載用基板、半導體模塊及便攜式設備的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種用于搭載半導體元件的元件搭載用基板、半導體模塊及便攜式設 備。
背景技術：
近年來，隨著電子設備的小型化和高性能化，謀求使電子設備所使用的半導體裝 置進一步小型化、高密度化。為了滿足這樣的需求，已知在封裝上搭載封裝的稱之為層疊封 裝(Package on Package, PoP)的三維封裝技術等半導體模塊層疊技術。在層疊半導體模塊時，采用使用焊球等接合部件將設置在下側半導體模塊的基板 上的電極焊盤和設置在上側半導體模塊的背面上的電極焊盤連接的方法。作為使用焊球的 連接結構，已知在平坦的電極焊盤上連接焊球的結構以及在有高度差的電極焊盤上連接焊 球的結構。此外，已知在電極焊盤和焊接掩模(絕緣層)之間具有間隙的NSMD (Non Solder Mask Defined，非阻焊層限定)型的電極結構。在平坦的電極焊盤(電極部)上搭載焊球等接合部件的結構中，存在承受橫向施 加的力的接合強度弱的問題，另外，在電極焊盤上設置有高度差的結構中，存在應力集中于 電極焊盤角部，并且在焊球和電極焊盤之間容易產生裂縫的問題。在已有的NSMD型電極結構中，連接在電極焊盤上的引出線露出，當應力施加在引 出線上時，存在引出線容易斷開的問題。
發(fā)明內容
鑒于上述問題，本發(fā)明的目的在于提供一種能夠提高在元件搭載用基板中與焊料 等接合部件連接的可靠性的技術。本發(fā)明的一實施方式為元件搭載用基板。該元件搭載用基板具有基體材料、設置 在基體材料的一個主表面上且具有開口部的第一絕緣膜、設置在開口部中且凸狀的頂部比 第一絕緣膜的上表面還向上突出的電極部，以及從電極部的頂部離開而在電極部的頂部的 周圍設置于第一絕緣膜上的第二絕緣膜，該元件搭載用基板的特征在于，電極部的頂部的 形狀由曲面或曲面及與該曲面平滑地連接的平面形成。根據該一實施方式，由于電極部的頂部沒有應力容易集中的角部，因此，在將焊球 等接合部件與電極部接合的情況下，應力難以集中在電極部的頂部。其結果，當在電極部上 接合接合部件時，能夠提高電極部和接合部件的連接可靠性。上述一實施方式的電極部的頂部的形狀也可以是半球狀。此外，電極部的頂部的 形狀也可以是具有平坦的最上部的拱頂狀。電極部的頂部的最上部可以比第二絕緣膜的上 表面低。此外，電極部的頂部的最上部也可以比第二絕緣膜的上表面高。上述一實施方式 的元件搭載用基板可以使用于具有層疊封裝結構的半導體裝置。本發(fā)明的其他實施方式為半導體模塊。該半導體模塊的特征在于，具有上述任意 實施方式的元件搭載用基板及搭載在基體材料的一個主表面?zhèn)鹊陌雽w元件。
本發(fā)明的又一個實施方式為便攜式設備。該便攜式設備的特征在于，安裝有上述 實施方式的半導體模塊。本發(fā)明的又一個其他實施方式為元件搭載用基板。該元件搭載用基板的特征在 于，具有基體材料、設置在基體材料的一個主表面上的配線層、以覆蓋配線層的方式設置 且具有使配線層的引出區(qū)域露出的開口部的第一絕緣層、設置在開口部中且與配線層電連 接的引出部、在開口部的上方比第一絕緣層的上表面還向上突出且與引出部電連接的電極 部，以及從電極部離開而在電極部的周圍設置于第一絕緣層上的第二絕緣層。根據該實施方式，在電極部的下部，能夠經由引出部與配線層電連接，并且，由于 引出部不露出，因此，能夠抑制引出部的斷線，提高與焊料等接合部件的連接可靠性。在上述實施方式的元件搭載用基板中，可以使電極部的直徑大于開口部的直徑， 并且使電極部的周邊緣下部與第一絕緣層的上表面相接。此外，可以將電極部用作外部連 接端子。此外，第一絕緣層可以具有使配線層的電極區(qū)域露出的其他開口部，電極區(qū)域可以 被用作搭載在基體材料的一個主表面?zhèn)鹊碾娮恿慵玫倪B接端子。此外，上述實施方式的 元件搭載用基板可以被用于具有層疊封裝結構的半導體裝置。本發(fā)明的其他實施方式為半導體模塊。該半導體模塊的特征在于，具有上述實施 方式的元件搭載用基板及搭載在基體材料的一個主表面?zhèn)鹊陌雽w元件。本發(fā)明的其他實施方式為便攜式設備。該便攜式設備的特征在于，安裝有上述實 施方式的半導體模塊。
圖1為示出實施方式1的半導體裝置的結構的示意剖面圖；圖2為示出實施方式1的半導體裝置具有的第一電極部及其周圍的結構的部分放 大圖；圖3(A) 圖3(D)為示出實施方式1的半導體裝置的制造方法的工序剖面圖；圖4(A) 圖4(D)為示出實施方式1的半導體裝置的制造方法的工序剖面圖；圖5(A) 圖5(C)為示出實施方式1的半導體裝置的制造方法的工序剖面；圖6為示出實施方式2的半導體裝置的結構的示意剖面圖；圖7為示出實施方式3的半導體裝置的結構的示意剖面圖；圖8為示出實施方式4的半導體裝置的結構的示意剖面圖；圖9為示出實施方式4的半導體裝置具有的電極部及其周圍的結構的部分放大圖；圖10(A) 圖10(D)為示出實施方式4的半導體裝置的制造方法的工序剖面圖；圖11 (A) 圖11 (D)為示出實施方式4的半導體裝置的制造方法的工序剖面圖；圖12(A) 圖12(C)為示出實施方式4的半導體裝置的制造方法的工序剖面圖；圖13為示出實施方式5的半導體裝置的結構的示意剖面圖；圖14為示出實施方式6的便攜式電話的結構的圖；圖15為便攜式電話的部分剖面圖。
具體實施例方式本發(fā)明將參考優(yōu)選實施例進行說明。本發(fā)明并非僅限于此，這些實施例是示例性的。以下，參照附圖對本發(fā)明的實施方式進行說明。在所有的附圖中，對于同樣的結構 要素賦予同樣的附圖標記，酌情省略說明。(實施方式1)圖1為示出實施方式1的半導體裝置10的結構的示意剖面圖。圖2為示出半導 體裝置10具有的第一電極部160及其周圍的結構的部分放大圖。半導體裝置10具有在第 一半導體模塊100上層疊第二半導體模塊200的PoP (lockage on Package)結構。第一半導體模塊100具有在第一元件搭載用基板110上安裝第一半導體元件120 的結構。第一元件搭載用基板110包括構成基體材料的絕緣樹脂層130、形成在絕緣樹脂 層130的一個主表面上的配線層140、形成在絕緣樹脂層130的另一個主表面上的第三電極 部142，以及形成在絕緣樹脂層130的一個主表面上的第一絕緣層150和第二絕緣層152。作為絕緣樹脂層130，例如可以由BT樹脂等三聚氰胺衍生物、液晶聚合物、環(huán)氧樹 脂、PPE樹脂、聚酰亞胺樹脂、氟樹脂、酚醛樹脂、聚酰胺雙馬來酰亞胺等熱固性樹脂形成。在絕緣樹脂層130的一個主表面(在本實施方式中，為半導體元件搭載面)上設 置有規(guī)定圖案的配線層140。該配線層140的焊接區(qū)域由鍍金層141覆蓋。此外，在絕緣樹 脂層130的一個主表面上設置有用于接合封裝搭載用的焊料的第一電極部160。關于第一 電極部160，將在后面詳述。此外，在絕緣樹脂層130的另一個主表面上設置有規(guī)定圖案的 第三電極部142。在第三電極部142的表面上設置有鍍金層144。作為構成配線層140和第 三電極部142的材料，例如可以為銅。配線層140和第三電極部142的厚度例如為20 μ m。 雖未特別圖示，但在絕緣樹脂層130的另一個主表面上設置有與第三電極部142同層且相 同高度的配線層。在絕緣樹脂130的規(guī)定位置設置有貫通絕緣樹脂層130的通孔導體(未圖示)。 通孔導體例如通過鍍銅形成。第一電極部160和第三電極部142通過通孔導體電連接。在絕緣樹脂層130的一個主表面上設置有第一絕緣層150。第一絕緣層150分為 第一電極部160周邊的第一絕緣層150a和半導體元件搭載區(qū)域的第一絕緣層150b。第一絕緣層150a覆蓋構成第一電極部160的第一導體部162的周圍以及第一導 體部162的上表面周邊緣部。換言之，在第一絕緣層150a上設置有使第一導體部162的中 央區(qū)域露出的開口部。第二絕緣層152以使設置在第一絕緣層150a上的開口部周邊緣的第一絕緣層 150a的上表面露出的方式層疊在第一絕緣層150a上。在本實施方式中，不僅在第一電極部 160的周圍，還沿著絕緣樹脂層130的邊周緣，以提壩狀設置有第二絕緣層152。S卩，由第二 絕緣層152圍繞的區(qū)域形成為凹部(凹處)，在該凹部搭載后述的第一半導體元件120。此外，第一絕緣層150和第二絕緣層152例如由光阻焊劑形成。第一絕緣層150a 的厚度例如為約20 μ m 約30 μ m。此外，第二絕緣層152的厚度例如為約50 μ m。如圖2所示，第一電極部160包括第一導體部162、第二導體部164及鍍金層166。第一導體部162與配線層140同層，形成在絕緣樹脂層130的一個主表面上。進 一步，第一導體部162具有與配線層140相同的厚度(例如20 μ m)。第一導體部162的直 徑例如為350 μ m。
第二導體部164設置在第一導體部162的上表面上，第一電極部160的頂部比第 一絕緣層的上表面還向上以凸狀突出。第二導體部164的厚度例如為約80 μ m。進一步， 在第二導體部164的表面上形成有Ni/Au層等鍍金層166。通過鍍金層166，能夠抑制第二 導體部164的氧化。在作為鍍金層166形成Ni/Au層時，Ni層的厚度例如為約1 μ m 約 15 μ m，Au層的厚度例如為約0.03 μ m 約1 μ m。此外，第二絕緣層152從第一電極部160 的頂部離開而在第一電極部160的頂部的周圍設置于第一絕緣層150a上。S卩，在第二絕緣 層152的開口部，在第一電極部160的頂部和第二絕緣層152的側壁之間設置有間隙。在 本實施方式中，第一電極部160的頂部的形狀形成為曲面，更具體而言，第一電極部160的 頂部的形狀為半球狀。此外，在本實施方式中，第一電極部160的頂部的最上部比第二絕緣 層152的上表面更低。回到圖1，在絕緣樹脂層130的另一主表面上設置有第三絕緣層154。在第三絕緣 層巧4上設置有用于在第三電極部142上搭載焊球80的開口部。焊球80在設置于第三絕 緣層154上的開口內與第三電極部142連接。在形成于以上說明的第一元件搭載用基板110上的第一絕緣層150b上搭載有第 一半導體元件120。設置在第一半導體元件1200上的元件電極(未圖示)和規(guī)定區(qū)域的配 線層140上的鍍金層141通過金線121引線連接。作為第一半導體元件120的具體例子， 可以舉出集成電路(IC)、大規(guī)模集成電路(LSI)等半導體芯片。密封樹脂層180將第一半導體元件120、與該第一半導體元件120連接的配線層 140、鍍金層141密封。密封樹脂層180使用例如環(huán)氧樹脂，通過傳遞模塑法形成。第二半導體模塊200具有在第二元件搭載用基板210上搭載第二半導體元件220 的結構。第二元件搭載用基板210包括構成基體材料的絕緣樹脂層230、形成在絕緣樹脂 層230的一個主表面上的配線層M0、形成在絕緣樹脂層230的另一個主表面上的第二電極 部M2、形成在絕緣樹脂層230的一個主表面上的第四絕緣層250，以及形成在絕緣樹脂層 230的另一個主表面上的第五絕緣層252。作為絕緣樹脂層230，例如可以由BT樹脂等三聚氰胺衍生物、液晶聚合物、環(huán)氧樹 脂、PPE樹脂、聚酰亞胺樹脂、氟樹脂、酚醛樹脂、聚酰胺雙馬來酰亞胺等熱固性樹脂形成。在絕緣樹脂層230的一個主表面(半導體元件搭載面)上設置有規(guī)定圖案的配線 層對0。在配線層240上形成有鍍金層對6。此外，在絕緣樹脂層230的另一個主表面上設 置有第二電極部對2。作為構成配線層240和第二電極部242的材料，例如可以為銅。配線 層240和第二電極部242通過在絕緣樹脂層230的規(guī)定位置貫通絕緣樹脂層230的通孔導 體(未圖示)電連接。雖未特別圖示，但在絕緣樹脂層230的另一個主表面上設置有與第 二電極部M2同層且相同高度的配線層。在絕緣樹脂層230的一個主表面上設置有由光阻焊劑等形成的第四絕緣層250。 此外，在絕緣樹脂層230的另一個主表面上設置有由光阻焊劑等形成的第五絕緣層252。在 第五絕緣層252上設置有用于在第二電極部242上搭載焊球270的開口。焊球270在設置 于第五絕緣層252上的開口內與第二電極部242連接。在以上說明的第二元件搭載用基板210上搭載有第二半導體元件220。具體而言， 在第四絕緣層250的半導體元件搭載區(qū)域上搭載有第二半導體元件220。設置在第二半導體元件220上的元件電極(未圖示)與規(guī)定區(qū)域的配線層240上的鍍金層246通過金線 221引線連接。作為第二半導體元件220的具體例子，可以舉出集成電路(IC)、大規(guī)模集成 電路(LSI)等半導體芯片。密封樹脂層280將第二半導體元件220、與該第二半導體元件220連接的配線層 240密封。密封樹脂層280使用例如環(huán)氧樹脂，通過傳遞模塑法形成。第一半導體模塊100的第一電極部160與第二半導體模塊200的第二電極部242 通過焊球270接合，由此實現(xiàn)第二半導體模塊200搭載在第一半導體模塊100上方(密封 樹脂層180的上方)的PoP結構。焊球270填充在設置于第二絕緣層152上的開口部中， 在設置于第二絕緣層152上的開口部內，在第一電極部160的頂部和第二絕緣層152的側 壁之間的間隙被構成焊球270的焊料部件填埋。根據實施方式1的半導體裝置10至少獲得以下例舉的效果。(1)由于第一電極部160的頂部不具有應力容易集中的角部，因此應力難以集中 在第一電極部160的頂部。其結果，在將焊球270接合在第一電極部160上時，提高第一電 極部160和焊球270的連接可靠性，在第一電極部160和焊球270之間難以產生裂縫。(2)通過在第一電極部160和第二絕緣層152的開口部分的側壁之間的間隙中填 入焊料部件，使焊球270和第一電極部160的接觸面積增大。由此，能夠謀求進一步提高第 一電極部160和焊球270的連接可靠性。(3)由于第一電極部160和焊球270的接合界面位于第二絕緣層152的層內，因 此，在第一電極部160和焊球270的接合界面產生應力時，第二絕緣層152作為應力緩沖層 起作用。由此，能夠謀求提高第一電極部160和焊球270的連接可靠性。(4)由于第一電極部160的頂部的最上部低于第二絕緣層152的上表面，因此，焊 球易于嵌在第二絕緣層152的開口部分中，能夠容易地進行焊球的對位。(半導體裝置的制造方法)參照圖3至圖5說明包括實施方式1的第一元件搭載用基板110和第一半導體模 塊100的半導體裝置10的制造方法。圖3㈧ 圖3(D)、圖4㈧ 圖4(D)以及圖5㈧ 圖5(C)為示出實施方式1的半導體裝置10的制造方法的工序剖面圖。首先，如圖3(A)所示，制備絕緣樹脂層130，在絕緣樹脂層130的一個主表面上形 成規(guī)定圖案的配線層140和與其連接的第一電極部160的第一導體部162，而在另一個主表 面上形成規(guī)定圖案的下面?zhèn)扰渚€層(未圖示)和與其連接的第三電極部142。由于各配線 層和各電極部使用眾所周知的光刻法和蝕刻法等形成，故省略說明。其次，如圖3(B)所示，在絕緣樹脂層130的一個主表面上，覆蓋配線層140和第一 導體部162而層疊第一絕緣層150。此外，在絕緣樹脂層130的另一個主表面上，覆蓋下側 配線層和第三電極部142而層疊第三絕緣層154。下一步，如圖3(C)所示，在第一絕緣層150的主表面上配置玻璃掩模500，該玻璃 掩模500具有與配線層140的規(guī)定區(qū)域和第一導體部162的存在區(qū)域對應的開口圖案，在 第三絕緣層巧4的主表面上配置具有與下側配線層和第三電極部142對應的開口圖案的玻 璃掩模的狀態(tài)下，對第一絕緣層150和第三絕緣層巧4進行曝光。這里，第一絕緣層150的 曝光和第三絕緣層154的曝光同時進行(圖3(C)中的箭頭示出用于曝光的光)。第一絕 緣層150由負型光阻焊劑形成。由此，經過該曝光而感光的部分相對溶劑具有不溶性。因此，如圖3(D)所示，在對第一絕緣層150進行曝光后，通過顯像，被曝光的部分的第一絕緣 層150殘留下來。其結果，在第一絕緣層150a上形成開口部151，使第一導體部162露出。 此外，使配線層140露出。此外，形成與元件搭載區(qū)域對應的第一絕緣層150b。同樣地，在 第三絕緣層巧4上也形成開口部143。下一步，如圖4 (A)所示，在第一絕緣層150上，覆蓋配線層140、第一導體部162而 層疊第二絕緣層152。下一步，如圖4 (B)所示，在第二絕緣層152的主表面上配置玻璃掩模，該玻璃掩模 具有開口部151的周邊成為開口的圖案，對第二絕緣層152進行曝光(圖4 (B)中的箭頭示 出用于曝光的光)。第二絕緣層152由負型光阻焊劑形成。因此，經過該曝光而感光的部分 相對溶劑具有不溶性。因此，圖4(C)所示，在對第二絕緣層152進行曝光后，通過顯像，被 曝光的部分的第二絕緣層152殘留下來。第二絕緣層152有選擇地形成在第一絕緣層150a 上，在第二絕緣層152上設置大于開口部151的開口部153，通過開口部151和開口部153 使第一導體部162露出。此外，使位于第一半導體元件120的搭載預定區(qū)域的第一絕緣層 150b和配線層140露出。下一步，如圖4(D)所示，通過光刻法，在絕緣樹脂層130的一個主表面?zhèn)壬嫌羞x擇 地形成抗蝕層520以使第一半導體162露出且覆蓋配線層140。此外，在絕緣樹脂層130的 另一個主表面?zhèn)壬希采w第三電極部142而形成抗蝕層530。在該狀態(tài)下，如圖4(D)所示， 在設置于第一絕緣層150a上的開口部151中，通過電鍍，在第一導體部162上沉積銅。在 電鍍過程中，首先，從第一導體部162的表面，向設置于第一絕緣層150a上的開口部151內 緩慢地填充銅，開口部151被銅填埋。通過繼續(xù)進行電鍍增加，銅向上方增長，從而在第二 絕緣層152的開口部153中隆起。由此，在第一導體部162上形成第二導體部164。比第 一絕緣層150a的上表面高的第二導體部164的頂部形狀為由曲面構成的半球狀。此外，第 二導體部164的頂部的最上部低于第二絕緣層152的上表面。此外，在第二導體部164的 頂部和開口部153內的第二絕緣層152的側壁之間產生間隙。具有這種形狀的第二導體部 164能夠結合第二絕緣層152的厚度、開口部153的大小等設計條件，并通過調節(jié)電鍍增加 時間來實現(xiàn)。下一步，如圖5(A)所示，在去除抗蝕層520和抗蝕層530之后，通過例如電解鍍 法，在配線層140的表面、第二導體部164的表面和第三電極部142的表面上，分別形成鍍 金層141、鍍金層166和鍍金層144。通過以上的工序，形成由第一導體部162、第二導體部 164、鍍金層166構成的第一電極部160，同時形成本實施方式的第一元件搭載用基板110。下一步，如圖5(B)所示，在設置于絕緣樹脂層130的中央區(qū)域上的第一絕緣層 150b上搭載第一半導體元件120。而后，使用引線連接法，將設置在第一半導體元件120的 上表面周邊緣上的元件電極(未圖示)與配線層140的規(guī)定區(qū)域的鍍金層141通過金線121 連接。接著，使用傳遞模塑法，通過密封樹脂層180將第一半導體元件120密封。此外，將在 設置焊球270的位置形成有開口部的掩模，設置在形成有開口部153的第二絕緣層152上， 在掩模的開口部上配置(搭載)球狀的焊球，在第一電極部160上搭載焊球270。其后，去 除掩模。此外，同樣地，在第三絕緣層154的開口部143中，在第三電極部142上搭載焊球 80。此外，通過例如絲網印刷法，與第二絕緣層152的開口部153內的第一電極部160相對 應而搭載焊球270。具體地，在期望的位置上，通過引網掩模印刷由樹脂和焊料以膏狀形成的焊膏，形成焊球270。此外，同樣地，與第三絕緣層154的開口部143內的第三電極部142 相對應而搭載焊球80。通過以上工序，形成本實施方式的第一半導體模塊100。下一步，如圖5(C)所示，制備圖1所示結構的第二半導體模塊200。而后，在第一 半導體模塊100上搭載第二半導體模塊200的狀態(tài)下，通過反流工序熔解焊球270，使第一 電極部160和第二電極部242接合。由此，經由焊球270將第一半導體模塊100和第二半 導體模塊200電連接。通過以上的工序，形成實施方式1的半導體裝置10。(實施方式2)圖6為示出實施方式2的半導體裝置的結構的示意剖面圖。除了第一電極部160 的結構之外，實施方式2的半導體裝置的基本結構與實施方式1相同。以下，在實施方式2 的半導體裝置中，酌情省略與實施方式1相同結構的說明，重點說明與實施方式1不同的結 構。在本實施方式的半導體裝置10中，第一電極部160的頂部的形狀由曲面及與該曲 面平滑地連接的平面構成。更具體而言，第一電極部160的頂部的形狀形成為具有平坦的 最上部的拱頂狀。在圖4(D)所示的電鍍增加工序中，這樣的第一電極部160的頂部的形狀 能夠通過調節(jié)第二導體部164的電鍍處理條件中的電流密度來實現(xiàn)。在本實施方式的半導體裝置10中，與實施方式1的半導體裝置10同樣，也可以獲 得上述⑴至⑷的效果。(實施方式3)圖7是示出實施方式3的半導體裝置的結構的示意剖面圖。除了第一電極部160 的結構之外，實施方式3的半導體裝置的基本結構與實施方式1相同。以下，在實施方式3 的半導體裝置中酌情省略與實施方式1相同結構的說明，重點說明與實施方式1不同的結 構。在本實施方式的半導體裝置10中，第一電極部160的頂部的最上部高于第二絕緣 層152的上表面。根據本實施方式的半導體裝置10，除了上述⑴和⑵的效果之外，至少還可以獲 得以下效果。(5)由于第一電極部160和焊球270的接觸面積增大，因此提高第一電極部160和 焊球270的連接可靠性。(實施方式4)圖8為示出實施方式4的半導體裝置10的結構的示意剖面圖。圖9為示出半導 體裝置10具有的電極部1160及其周圍的結構的部分放大圖。半導體裝置10具有在第一 半導體模塊100上層疊第二半導體模塊200的PoP (lockage on Package)結構。第一半導體模塊100具有在第一元件搭載用基板110上安裝第一半導體元件120 的結構。第一元件搭載用基板110包括構成基體材料的絕緣樹脂層130、形成在絕緣樹脂 層130的一個主表面上的第一配線層1140、電極部1160、第一絕緣層150、第二絕緣層152、 形成在絕緣樹脂層130的另一個主表面上的第二配線層1142和第三絕緣層154。作為絕緣樹脂層130，例如可以由BT樹脂等的三聚氰胺衍生物、液晶聚合物、環(huán)氧 樹脂、PPE樹脂、聚酰亞胺樹脂、氟樹脂、酚醛樹脂、聚酰胺雙馬來酰亞胺等熱固性樹脂形成。
在絕緣樹脂層130的一個主表面(在本實施方式中，為半導體元件搭載面)上設 置有規(guī)定圖案的第一配線層1140。第一配線層1140具有外部連接端子用的引出區(qū)域148 及搭載在第一元件搭載用基板110上的電子零件的連接端子用的電極區(qū)域149。引出區(qū)域 148主要設置在第一配線層1140的引回處(引t回L·先)的端部。在第一配線層1140的 引出區(qū)域148的上方設置有作為外部連接端子的電極部1160。關于電極部1160，將在后面 詳述。在絕緣樹脂130的規(guī)定位置設置有貫通絕緣樹脂層130的通孔導體(未圖示)。 通孔導體由例如鍍銅形成。第一配線層1140的規(guī)定部分和第二配線層1142通過通孔導體 電連接。在絕緣樹脂層130的一個主表面上設置有第一絕緣層150。第一絕緣層150以覆蓋 第一配線層1140的方式設置，具有使第一配線層1140的引出區(qū)域148露出的開口部151。 此外，第一絕緣層150具有使第一配線層1140的電極區(qū)域149露出的開口部153。在該開 口部153中，在第一配線層1140的電極區(qū)域149上形成有Ni/Au層等鍍金層141。第一配 線層1140的電極區(qū)域149被鍍金層141覆蓋，由此抑制氧化。在作為鍍金層141形成Ni/ Au層時，Ni層的厚度例如為約Ιμπι 約15 4 111^11層的厚度例如為約0. 03 μ m 約1 μ m。第二絕緣層152以使設置在第一絕緣層150上的開口部151周邊緣的第一絕緣層 150的上表面露出的方式層疊在第一絕緣層150上。在本實施方式中，不僅在電極部1160 的周圍，還沿著絕緣樹脂層130的周邊緣，以提壩狀地設置第二絕緣層152。S卩，由第二絕緣 層152圍繞的區(qū)域形成為凹部(凹處)，在該凹部搭載有后述的第一半導體元件120。第一絕緣層150和第二絕緣層152由例如光阻焊劑形成。第一絕緣層150的厚度 例如為約20 μ m 約30 μ m。第二絕緣層152的厚度例如為約50 μ m 100 μ m。如圖9所示，在設置于第一絕緣層150上的開口部151內設置有引出部1162，引出 部1162與第一配線層1140的引出區(qū)域148電連接。電極部1160設置在引出區(qū)域148的上方，比第一絕緣層150的上表面還向上突 出。電極部1160包括導體部1164和鍍金層166。導體部1164與引出部1162電連接。導體部1164的直徑大于第一絕緣層150的 開口部151的直徑即引出部1162的直徑，導體部1164的周邊緣下部與第一絕緣層150的 上表面相接。弓丨出部1162的直徑和導體部1164的直徑例如分別為200μπι和250μπι。導 體部1164的厚度例如為約80 μ m。進一步，在導體部1164的表面上形成有Ni/Au層等鍍金 層166。通過鍍金層166能夠抑制導體部1164的氧化。在作為鍍金層166形成Ni/Au層 時，Ni層的厚度例如為約Ιμπι 約15 μ m，Au層的厚度例如為約0.03 μ m 約1 μ m。此 外，第二絕緣層152從電極部1160離開而在電極部1160的周圍設置于第一絕緣層150上。 即，在第二絕緣層152的開口部中，在電極部1160和第二絕緣層152的側壁之間設置有間 隙。這樣，電極部1160構成為NSMD型電極結構。在本實施方式中，電極部1160的最上部 比第二絕緣層152的上表面低。作為第一配線層1140、引出部1162、導體部1164的材料，例如可以為銅。優(yōu)選將 引出部1162和導體部1164—體地形成。由此，能夠提高引出部1162和導體部1164的連
接可靠性?；氐綀D8，在絕緣樹脂層130的另一主表面上設置有規(guī)定圖案的第二配線層1142。在第二配線層1142的電極區(qū)域的表面上設置有鍍金層144。作為構成第一配線層1140和 第二配線層1142的材料，例如可以為銅。第一配線層1140和第二配線層1142的厚度例如 為 20 μ m。此外，在絕緣樹脂層130的另一主表面上設置有第三絕緣層154。在第三絕緣層 154上設置有用于在第二配線層1142上搭載焊球80的開口部。焊球80在設置于第三絕緣 層巧4上的開口內與第二配線層1142連接。在形成于以上說明的第一元件搭載用基板110上的第一絕緣層150的半導體元件 搭載區(qū)域上搭載有第一半導體元件120。設置在第一半導體元件120上的元件電極(未圖 示)和第一配線層1140的電極區(qū)域149上的鍍金層141通過金線121引線連接。作為第 一半導體元件120的具體例子，例舉出集成電路(IC)、大規(guī)模集成電路(LSI)等半導體芯 片。密封樹脂層180將第一半導體元件120及與其連接的鍍金層141密封。密封樹脂 層180使用例如環(huán)氧樹脂，通過傳遞模塑法形成。第二半導體模塊200具有在第二元件搭載用基板210上搭載第二半導體元件220 的結構。第二元件搭載用基板210包括構成基體材料的絕緣樹脂層230、形成在絕緣樹脂 層230的一個主表面上的第三配線層1M0、形成在絕緣樹脂層230的另一個主表面上的第 四配線層1M2、形成在絕緣樹脂層230的一個主表面上的第四絕緣層250，以及形成在絕緣 樹脂層230的另一個主表面上的第五絕緣層252。作為絕緣樹脂層230，例如可以由BT樹脂等的三聚氰胺衍生物、液晶聚合物、環(huán)氧 樹脂、PPE樹脂、聚酰亞胺樹脂、氟樹脂、酚醛樹脂、聚酰胺雙馬來酰亞胺等熱固性樹脂形成。在絕緣樹脂層230的一個主表面(半導體元件搭載面)上設置有規(guī)定圖案的第三 配線層1240。在第三配線層1240的電極區(qū)域上形成有鍍金層246覆蓋。此外，在絕緣樹 脂層230的另一個主表面上設置有第四配線層1242。作為構成第三配線層1240和第四配 線層1242的材料，例如可以為銅。第三配線層1240和第四配線層1242通過在絕緣樹脂層 230的規(guī)定位置貫通絕緣樹脂層230的通孔導體(未圖示)電連接。在絕緣樹脂層230的一個主表面上設置有由光阻焊劑等形成的第四絕緣層250。 此外，在絕緣樹脂層230的另一個主表面上設置有由光阻焊劑等形成的第五絕緣層252。在 第五絕緣層252上設置有用于在第四配線層1242上搭載焊球270的開口。焊球270在設 置于第五絕緣層252上的開口內與第四配線層1242連接。在以上說明的第二元件搭載用基板210上搭載有第二半導體元件220。具體而言， 在第四絕緣層250的半導體元件搭載區(qū)域上搭載有第二半導體元件220。設置在第二半導 體元件220上的元件電極(未圖示)與第三配線層1240的電極區(qū)域上的鍍金層246通過 金線221引線連接。作為第二半導體元件220的具體例子，例舉出集成電路(IC)、大規(guī)模集 成電路(LSI)等半導體芯片。密封樹脂層280將第二半導體元件220及與其連接的第三配線層1240密封。密 封樹脂層280使用例如環(huán)氧樹脂，通過傳遞模塑法形成。第一半導體模塊100的電極部1160和第二半導體模塊200的第四配線層1242通 過與焊球270接合來實現(xiàn)第二半導體模塊200搭載在第一半導體模塊100的上方(密封樹脂層180的上方)的PoP結構。焊球270被填充在設置于第二絕緣層152上的開口部內， 在設置于第二絕緣層152上的開口部內，電極部1160的頂部和第二絕緣層152的側壁之間 的間隙被構成焊球270的焊料部件填埋。根據實施方式4的半導體裝置10至少獲得以下例舉的效果。(1)電極部1160的下部經由引出部1162和第一配線層1140電連接，由于引出部 1162不露出，因此引出部1162難以斷線，能夠提高與焊球270的連接可靠性。( 通過在電極部1160和第二絕緣層152的開口部分的側壁之間的間隙中填入焊 料部件，使焊球270和電極部1160的接觸面積進一步增大。由此，能夠謀求進一步提高電 極部1160和焊球270的連接可靠性。(3)由于電極部1160和焊球270的接合界面位于第二絕緣層152的層內，因此，在 電極部1160和焊球270的接合界面產生應力時，第二絕緣層152作為應力緩沖層起作用。 由此，能夠謀求提高電極部1160和焊球270的連接可靠性。(4)通過在第一配線層1140的引出區(qū)域的上方設置電極部1160，除了第一配線層 1140的區(qū)域以外，由于不必確保電極部1160的區(qū)域，因此，能夠謀求配線的高密度化。此 外，由于能夠使電極部1160的直徑縮小，因此，能夠謀求配線的高密度化。此外，第一絕緣層150的開口部151的側壁可以形成為上方部分向開口部151的 內側傾斜的倒錐形狀。由此，由于引出部1162難于從開口部151中拔出，因此，能夠進一步 提高半導體裝置10的連接可靠性。(半導體裝置的制造方法)參照圖10至圖12進行說明包括實施方式4的第一元件搭載用基板110和第一半 導體模塊100的半導體裝置10的制造方法。圖10(A) 圖10(D)、圖Il(A) 圖Il(D)以 及圖12(A) 圖12(C)為示出實施方式4的半導體裝置10的制造方法的工序剖面圖。首先，如圖10(A)所示，制備絕緣樹脂層130，該絕緣樹脂層130在一個主表面上形 成有規(guī)定圖案的第一配線層1140，在另一個主表面上形成有規(guī)定圖案的下面?zhèn)扰渚€層(未 圖示)和與其連接的第二配線層1142。由于各配線層采用眾所周知的光刻法和蝕刻法等形 成，故省略對其的說明。其次，如圖10(B)所示，在絕緣樹脂層130的一個主表面上，以覆蓋第一配線層 1140的方式層疊第一絕緣層150。此外，在絕緣樹脂層130的另一個主表面上，以覆蓋第二 配線層1142的方式層疊第三絕緣層154。下一步，如圖10(C)所示，在第一絕緣層150的主表面上，配置具有與配線層1140 的引出區(qū)域148和電極區(qū)域149對應的開口圖案的玻璃掩模500，在第三絕緣層巧4的主表 面上，在配置具有與下側配線層和第三電極部1142對應的開口圖案的玻璃掩模500的狀態(tài) 下，對第一絕緣層150和第三絕緣層巧4進行曝光。第一絕緣層150的曝光和第三絕緣層 154的曝光同時進行(圖10(C)中的箭頭示出用于曝光的光)。第一絕緣層150由負型光 阻焊劑形成。因此，經過該曝光而感光的部分相對溶劑具有不溶性。因此，在對第一絕緣層 150進行曝光后，通過顯像，如圖10 (D)所示，曝光的部分的第一絕緣層150殘留下來。其結 果，在第一絕緣層150上形成開口部151，使第一配線層1140的引出區(qū)域148露出。此外， 在第一絕緣層150上形成開口部153，使第一配線層1140的電極區(qū)域149露出。同樣地，在 第三絕緣層巧4上也形成開口部143。開口部151的直徑與引出區(qū)域148的直徑相等，與之相對，開口部153的直徑大于電極區(qū)域149的直徑，在電極區(qū)域149的周圍使絕緣樹脂層 130露出。下一步，如圖11㈧所示，在第一絕緣層150上，以覆蓋第一配線層1140的引出區(qū) 域148和電極區(qū)域149的方式層疊第二絕緣層152。下一步，如圖Il(B)所示，在第二絕緣層152的主表面上，在配置具有與配線層 1140的引出區(qū)域148和電極區(qū)域149對應的開口圖案的玻璃掩模510的狀態(tài)下，對第二絕 緣層152進行曝光(圖11 (B)中的箭頭示出用于曝光的光)。第二絕緣層152由負型光阻焊 劑形成。因此，經過該曝光而感光的部分相對溶劑具有不溶性。因此，在對第二絕緣層152 進行曝光后，通過顯像，如圖Il(C)所示，曝光的部分的第二絕緣層152殘留下來。第二絕 緣層152有選擇地形成在第一絕緣層150上，在第二絕緣層152上設置大于開口部151的 開口部155，通過開口部151和開口部155露出第一配線層1140的引出區(qū)域148。此外，使 位于第一半導體元件120的搭載預定區(qū)域的第一絕緣層150和第一配線層1140的電極區(qū) 域149露出。下一步，如圖Il(D)所示，通過光刻法，在絕緣樹脂層130的一個主表面?zhèn)?，使第?配線層1140的引出區(qū)域148露出，以覆蓋第一配線層1140的電極區(qū)域149的方式有選擇地 形成抗蝕層520。此外，在絕緣樹脂層130的另一個主表面?zhèn)?，以覆蓋第二配線層1142的方 式形成抗蝕層530。在此狀態(tài)下，如圖Il(D)所示，在設置于第一絕緣層150的開口部151， 通過電鍍，在第一配線層1140的引出區(qū)域148上沉積銅。在電鍍過程中，首先，從第一配線 層1140的引出區(qū)域148的表面，向設置在第一絕緣層150的開口部151內緩慢地填充銅， 將開口部151用銅充分填埋。由此，在開口部151中形成引出部1162。通過繼續(xù)進行電鍍 增加，銅向上方增長，在第二絕緣層152的開口部155中隆起。由此，在引出部1162上形成 導體部1164。在本實施方式中，導體部1164為角部被圓倒角且頂部平坦的形狀，但是，導體 部1164的形狀不限于此，可以是由曲面構成的半球狀。此外，導體部1164的最上部低于第 二絕緣層152的上表面。此外，在導體部1164和開口部155內的第二絕緣層152的側壁之 間產生間隙。具有這種形狀的導體部1164結合第二絕緣層152的厚度、開口部155的大小 等設計條件，能夠通過調節(jié)電鍍增加的時間來實現(xiàn)。下一步，如圖12(A)所示，在去除抗蝕層520和抗蝕層530之后，通過例如電解鍍 法，在第一配線層1140的電極區(qū)域149的表面、導體部1164的表面和第二配線層1142的表 面上，分別形成鍍金層141、鍍金層166和鍍金層144。通過以上的工序，形成導體部1164、 由鍍金層166構成的電極部1160，同時形成本實施方式的第一元件搭載用基板110。下一步，如圖12(B)所示，在設置于絕緣樹脂層130的中央區(qū)域上的第一絕緣層 150上搭載第一半導體元件120。而后，使用引線連接法，將設置在第一半導體元件120的 上表面周邊緣上的元件電極(未圖示)和第一配線層1140的規(guī)定區(qū)域的鍍金層141通過 金線121連接。然后，使用傳遞模塑法，通過密封樹脂層180將第一半導體元件120密封。 此外，將在設置焊球270的位置形成有開口部的掩模，設置在形成有開口部155的第二絕緣 層152上，在掩模的開口部配置(搭載)球狀的焊球，在電極部1160上搭載焊球270。其 后，去除掩模。此外，同樣地，在第三絕緣層154的開口部143中的第二配線層1142上搭載 焊球80。此外，通過例如絲網印刷法，與第二絕緣層152的開口部155內的電極部1160相 對應而搭載焊球270。具體而言，在期望的位置上，通過印網掩模印刷由樹脂和焊料以膏狀形成的焊錫膏而形成焊球270。此外，同樣地，與第三絕緣層154的開口部143內的第二配 線層1142相對應而搭載焊球80。通過以上工序，形成本實施方式的第一半導體模塊100。下一步，如圖12(C)所示，制備圖8所示結構的第二半導體模塊200。而后，以在第 一半導體模塊100上搭載第二半導體模塊200的狀態(tài)，通過反流工序熔解焊球270，使電極 部1160和第四配線層1242接合。由此，經由焊球270將第一半導體模塊100和第二半導 體模塊200電連接。通過以上的工序，形成實施方式4的半導體裝置10。(實施方式5)圖13為示出實施方式5的半導體裝置10的結構的示意剖面圖。實施方式5的半 導體裝置10的基本結構與實施方式4相同。由此，酌情省略對于與實施方式4相同結構的 說明。在本實施方式中，示例出搭載電阻、電容等電子零件(芯片部件)430的搭載方式。 具體而言，與第一配線層1140的電極區(qū)域400對應，在第一絕緣層150上設置開口部440。 在開口部440中，規(guī)定有第一配線層1140的電極區(qū)域400上的鍍金層410的區(qū)域，電極區(qū) 域400和鍍金層410構成為SMD (Solder Mask Defined)型電極結構。設置在電子零件430 上的外部端子(未圖示)通過焊料部件420與電極區(qū)域400上的鍍金層410電連接。根據實施方式5的半導體裝置10，除了實施方式4的半導體裝置10所獲得的效果 之外，至少還能獲得以下效果。(5)通過使電子零件430搭載用的電極結構構成為SMD型，在第一絕緣層150的開 口部440的開口直徑為一定的條件下，能夠將開口部440整體作為電極區(qū)域，能夠增加電極 區(qū)域的殘銅率。其結果，能夠使大電流流過電子零件430。此外，能夠提高電子零件430搭 載用的電極部分中的散熱性。(實施方式6)接下來，說明具有上述實施方式的半導體裝置10的便攜式設備。雖然舉出搭載在 作為便攜式設備的便攜式電話的例子，但是，也可以是例如個人便攜式信息終端(PDA)、數 字攝像機(DVC)及數字照相機(DSC)等電子設備。圖14為示出實施方式6的便攜式電話的結構的圖。便攜式電話1111具有通過可 動部1120將第一殼體1112和第二殼體1114連接的結構。第一殼體1112和第二殼體1114 能夠以可動部1120為軸而轉動。在第一殼體1112中設置有顯示文字、圖像等信息的顯示部 1118和揚聲器11M。在第二殼體1114中設置有操作用按鈕等操作部1122和話筒部11沈。 實施方式1至5的半導體裝置10搭載在這樣的便攜式電話1111的內部。圖15為圖14所示的便攜式電話的部分剖面圖(第一殼體1112的剖面圖)。上述 實施方式4至6的半導體裝置10經由焊球80搭載在印刷基板11 上，經由這樣的印刷基 板11 與顯示部1118等電連接。此外，在半導體裝置10的背面?zhèn)?焊球80的相反側的 面)上設置金屬基板等散熱基板1116，例如，不使從半導體裝置10中產生的熱量聚集在第 一殼體1112中，能夠高效率地向第一殼體1112的外部散熱。根據實施方式1至5的半導體裝置10，能夠提高第一元件搭載用基板110的連接 可靠性，從而能夠提高半導體裝置10的安裝可靠性。由此，對于搭載有這樣的半導體裝置 10的本實施方式的便攜式設備，能夠謀求提高動作可靠性。本發(fā)明不限定在上述各實施方式，基于本領域技術人員的知識，能夠進行各種設 計變更等變形，施加有這樣的變形的實施方式也包含在本發(fā)明的范圍內。
權利要求
1.一種元件搭載用基板，具有 基體材料；第一絕緣層，其設置在所述基體材料的一個主表面上，具有開口部； 電極部，其設置在所述開口部中，凸狀的頂部比第一絕緣層的上表面還向上突出；以及 第二絕緣層，其從所述電極部的頂部離開而在所述電極部的頂部的周圍設置于所述第 一絕緣層上；該元件搭載用基板的特征在于，所述電極部的頂部形狀由曲面或曲面及與該曲面平滑地連接的平面形成。
2.如權利要求1所述的元件搭載用基板，其特征在于， 所述電極部的頂部形狀為半球狀。
3.如權利要求1所述的元件搭載用基板，其特征在于， 所述電極部的頂部形狀為具有平坦的最上部的拱頂狀。
4.如權利要求1至3中的任一項所述的元件搭載用基板，其特征在于， 所述電極部的頂部的最上部比所述第二絕緣層的上表面低。
5.如權利要求1至3中的任一項所述的元件搭載用基板，其特征在于， 所述電極部的頂部的最上部比所述第二絕緣層的上表面高。
6.一種半導體模塊，其特征在于，具有權利要求1至5中任一項所述的元件搭載用基板，以及 搭載在所述基體材料的一個主表面?zhèn)鹊陌雽w元件。
7.一種便攜式設備，其特征在于，安裝有權利要求6所述的半導體模塊。
8.—種元件搭載用基板，其特征在于，具有 基體材料；配線層，其設置在所述基體材料的一個主表面上；第一絕緣層，其以覆蓋所述配線層的方式設置，具有使所述配線層的引出區(qū)域露出的 開口部；引出部，其設置在所述開口部中，與所述配線層電連接；電極部，其在所述開口部的上方比所述第一絕緣層的上表面還向上突出，與所述引出 部電連接；以及第二絕緣層，其從所述電極部離開而在所述電極部的周圍設置于所述第一絕緣層上。
9.如權利要求8所述的元件搭載用基板，其特征在于，所述電極部的直徑大于所述開口部的直徑，所述電極部的周邊緣下部與所述第一絕緣 層的上表面相接。
10.如權利要求8所述的元件搭載用基板，其特征在于， 所述電極部被用作外部連接端子。
11.如權利要求9所述的元件搭載用基板，其特征在于， 所述電極部被用作外部連接端子。
12.如權利要求8所述的元件搭載用基板，其特征在于，所述第一絕緣層具有使所述配線層的電極區(qū)域露出的其他開口部。
13.如權利要求9所述的元件搭載用基板，其特征在于，所述第一絕緣層具有使所述配線層的電極區(qū)域露出的其他開口部。
14.如權利要求12所述的元件搭載用基板，其特征在于，所述電極區(qū)域被用作搭載在所述基體材料的一個主表面?zhèn)鹊碾娮恿慵玫倪B接端子。
15.一種半導體模塊，其特征在于，具有 權利要求8所述的元件搭載用基板，以及搭載在所述基體材料的一個主表面?zhèn)壬系陌雽w元件。
16.一種半導體模塊，其特征在于，具有 權利要求9所述的元件搭載用基板，以及搭載在所述基體材料的一個主表面?zhèn)壬系陌雽w元件。
17.一種便攜式設備，其特征在于，安裝有權利要求15或16所述的半導體模塊。
全文摘要
本發(fā)明提供一種元件搭載用基板、半導體模塊及便攜式設備，該半導體裝置具有將設置在構成第一半導體模塊的第一元件搭載用基板上的第一電極部和設置在第二半導體模塊上的第二電極部通過焊球接合的PoP結構。在構成基體材料的絕緣樹脂層的一個主表面上設置有具有開口部的第一絕緣層，在該開口部中形成有凸狀的頂部比第一絕緣層的上表面還向上突出的第一電極部。此外，從第一電極部的頂部離開而在第一電極部的頂部的周圍形成有設置于所述第一絕緣層上的第二絕緣層。第一電極部的頂部的形狀由曲面或者曲面及與該曲面平滑地連接的平面形成。
文檔編號H01L21/768GK102142416SQ20101061083
公開日2011年8月3日 申請日期2010年11月1日 優(yōu)先權日2009年10月30日
發(fā)明者林崇紀, 柴田清司, 長松正幸 申請人:三洋電機株式會社