JP2001185653A - 半導体装置及び基板の製造方法 - Google Patents
半導体装置及び基板の製造方法Info
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Abstract
を有する半導体装置に関し、配線層及びビアの高密度
化,高信頼性化,及び低コスト化を図ることを課題とす
る。 【解決手段】有機絶縁基板層15A 〜15C とフィルム状接
着剤層16A 〜16C が交互に積層されると共に層内に形成
された配線層17A 〜17C をビア18A 〜18C を用いて層間
接続する構成とされた多層フレキシブル基板12A と、こ
れに搭載される半導体素子11とを有する半導体装置にお
いて、ビア18A 〜18C を有機絶縁基板層15A 〜15C 及び
フィルム状接着剤層16A 〜16C を貫通して形成されたビ
ア孔23と、このビア孔23内に配設された金属ビア材26と
により構成し、更にビア孔23内における金属ビア材26が
同一材質である構成とする。
Description
の製造方法に係り、特に基板上に半導体素子が搭載され
た構成を有する半導体装置及び基板の製造方法に関す
る。
で進み、これに伴い半導体素子に設けられる端子数も増
大する傾向にある。また、BGA(ボール・グリッド・
アレイ)タイプの半導体装置に代表されるように、半導
体素子を基板上に搭載する構造を有した半導体装置が広
く利用されるようになってきている。
ても、半導体素子の端子数の増大に対応できるよう高密
度化を図る必要がある。
造を有した基板としては、セラミック多層基板、或いは
プリント配線基板上にビルドアップ工法を使用してビル
ドアップ層を形成した多層基板が知られている。また、
半導体素子は、これらの基板上にフェイスダウンボンデ
ィング技術を用いて搭載される。
グリーンシートにビア孔を形成し、このビア孔内にタン
グステンペースト等の導電材を充填し、さらに印刷法を
用いて配線パターンを形成した上で、複数のグリーンシ
ートを積層しこれを一括プレスして焼成処理を行なう方
法が採られている。
使用してビルドアップ層を形成する多層基板の製造方法
としては、銅箔付のガラスエポキシにパターン形成を行
い、それらを複数枚重ねて接着した後にドリルで貫通孔
を設け、この貫通孔内に銅メッキを施し、層間の電気的
接続を行いコア基板を形成する。
し、その絶縁層上に配線パターンをサブトラクティブ,
セミアディティブ法等を使用して形成しこの工程を繰り
返し、ビルドアップ層を形成する方法が採られている。
も、半導体装置用の多層配線基板が開されている。同公
報に開示された多層配線基板は、スルーホールが形成さ
れたコア基板の上下両面それぞれに、フィルム状の片面
回路基板を複数積層した構造とされている。
面に形成される接着剤層とにより構成されている。絶縁
基材にはバイアホール及びこれと接続された配線層が形
成されており、またバイアホールの上部にはバイアホー
ルと別構成とされたバンプが絶縁基材から突出するよ
う、かつバイアホールと電気的に接続されるよう形成さ
れる。
配設され、よってバンプは、接着剤層内に位置する構成
となる。そして、上記構成とされた片面回路基板を積層
し、加圧加熱することにより、各片面回路基板は積層さ
れ、各バンプは配線層と接続することにより層間接続を
行なう構成とされている。
装置の基板としてセラミック多層基板を用いた場合に
は、配線パターンを印刷法により形成するため、微細パ
ターンの形成に限界があるという問題点がある。このた
め、半導体素子が高密度化し端子数が増大した場合、こ
れに対応することができなくなってしまう。
生するグリーンシートの収縮を考慮に入れる必要があ
り、層間のビアを受けるためのランド径をある程度大き
く設定しなければならず、この点からも配線ルールを微
細にできないという問題点がある。更に、セラミックは
材料コストが高く、よって基板のコストが上昇してしま
うという問題点もある。
し微細配線を作製する場合は、各層毎に露光,現像等の
薄膜形成技術を用いて配線及びビアを形成し、それらの
工程を繰り返すことにより多層化が可能となる。しか
し、このように薄膜形成技術を用いて各層を積層形成す
るには、高価な製造設備を要すると共に長い製造時間を
要し、また積層数にも限界があるという問題点がある。
示された多層配線基板では、片面回路基板は絶縁基板と
接着剤層とにより構成されており、絶縁基材にバイアホ
ールが形成され、接着剤層にバンプが形成された構成と
されている。しかるに、この構成の多層配線基板では、
バイアホールとバンプは絶縁基板と接着剤層との界面に
おいて接合されることとなる。
成とすると、その接合面(界面)における強度は弱くな
る。よって、半導体装置の実装時において熱印加され、
絶縁基板と接着剤層の熱膨張差に起因して発生する応力
が上記界面に印加されると、バイアホールとバンプとの
間にこの応力が印加され、バイアホールとバンプの接合
面において破損してしまうという問題点がある。
あり、配線及びビアの高密度化,高信頼性化,及び低コ
スト化を図りうる半導体装置及び基板の製造方法を提供
することを目的とする。
めに本発明では、次に述べる各手段を講じた事を特徴と
するものである。
接着剤層が交互に積層されると共に、ビアを用いて層内
に形成された配線を層間接続する構成とされた基板と、
該基板上に搭載される半導体素子とを有する半導体装置
において、前記ビアは、前記有機絶縁基板層及び前記接
着剤層を貫通して形成されたビア孔と該ビア孔内に配設
された金属ビア材とにより構成され、かつ、前記ビア孔
内における前記金属ビア材を同一材質としたことを特徴
とするものである。
接着剤層とが交互に積層された構造のものを用いること
により、微細なビア孔を安価に形成することができる。
即ち、有機絶縁基板層は、従来用いられていたセラミッ
クの焼成時に発生するグリーンシートの収縮を考慮する
必要はなく、微細なビア孔を所望する位置に高精度に形
成することができる。また、有機絶縁基板層の積層処理
は、接着剤層を交互に介在させて有機絶縁基板層を積み
上げればよく、容易かつ精度よく積層することができ
る。
を貫通して形成されたビア孔内に金属ビア材を配設した
構成とし、かつビア孔内における金属ビア材が同一材質
となるよう構成したことにより、半導体装置の実装時に
おける基板の信頼性を向上させることができる。即ち、
実装時において半導体装置に熱印加されると、有機絶縁
基板層と接着剤層の熱膨張差に起因して各層の界面に応
力が発生することが考えられる。この応力は、ビアに対
し剪断力として作用する。
を形成すると共に接着剤層に第2のビアを形成した構成
を想定すると、有機絶縁基板層と接着剤層との界面にお
いて第1のビアと第2のビアは接合することとなる。こ
のように、第1のビアと第2のビアを別構成とすると、
その接合面(界面)における強度は、金属ビア材料自体
の強度よりも小さくなる。従って、上記した応力が有機
絶縁基板層と接着剤層の界面に印加されると、第1のビ
アと第2のビアとの接合面が破損され、基板の信頼性が
低下してしまう。
貫通して形成されたビア孔内における金属ビア材が同一
材質となるよう構成したことにより、有機絶縁基板層と
接着剤層との界面に接合面は存在せず、よってビアの各
層界面における強度は強くなっている。このため、上記
の応力が発生し有機絶縁基板層と接着剤層との界面に応
力が作用しても、ビアが破損するようなことはなく、基
板の信頼性(即ち、半導体装置の信頼性)を向上させる
ことができる。
載の半導体装置において、前記基板の前記半導体素子と
対向する位置に開口部を形成し、前記半導体素子を前記
基板にフェイスダウンボンディングにより搭載し、か
つ、前記半導体素子と前記基板との間にアンダーフィル
レジンを介装した構成としたことを特徴とするものであ
る。
る位置に開口部を形成しているため、半導体素子を基板
にフェイスダウンボンディングにより搭載しアンダーフ
ィルレジンを配設する際、この開口部を介して半導体素
子と基板との間にアンダーフィルレジンを配設すること
が可能となる。
時に、アンダーフィルレジンを半導体素子の内側から外
側に向け流すことができる。よって、アンダーフィルレ
ジンの流れ抵抗が小さくなり、内部にボイドが発生する
こともなくなり、良質のアンダーフィルレジンを効率よ
くかつ確実にアンダーフィルレジンを配設することが可
能となる。
板層と接着剤層が交互に積層されると共に、ビア孔内に
金属ビア材を形成したビアを用いて各層内に形成された
配線を層間接続する構成とされた基板の製造方法であっ
て、前記有機絶縁基板層と前記接着剤層とを接合し、基
板本体を形成する接合工程と、前記基板本体に貫通した
ビア孔を形成するビア孔形成工程と、前記基板本体の一
方面に前記ビア孔を覆うよう導電性金属膜を形成する金
属膜形成工程と、前記金属膜を電極として電解メッキ法
を用いて前記ビア孔内に前記金属ビア材を形成する処理
と前記基板本体に前記配線を形成する処理とを同時に行
なう配線形成工程と、前記金属膜を除去する除去工程と
を有することを特徴とするものである。
解メッキ法を用いてビア孔内に金属ビア材を形成する処
理と、基板本体に配線を形成する処理を同時に行なうこ
とによっても、半導体装置の実装時における基板の信頼
性を向上させることができる。
に熱印加されると、有機絶縁基板層と接着剤層の熱膨張
差に起因して各層の界面に応力が発生し、この応力はビ
アに対し剪断力として作用する。
する処理と基板本体に配線を形成する処理とを別個に実
施する構成を想定すると、金属ビア材と配線との接合面
(界面)における強度は他の部位に比べて弱くなる。従
って、上記した応力が金属ビア材と配線との界面に印加
されると、この部位において接合面が破損され、基板の
信頼性が低下してしまうおそれがある。
線を形成する処理を同時に行なうことにより、金属ビア
材と配線とは連続した構成となり、両者の界面に接合面
は存在しない。これにより、ビアの各層界面における強
度は強くなり、よって上記の応力が発生し金属ビア材と
配線との界面に応力が作用しても、ビアが破損するよう
なことはなく、基板の信頼性(即ち、半導体装置の信頼
性)を向上させることができる。
載の基板の製造方法において、前記ビア孔形成工程で前
記ビア孔を形成する際、レーザーを用いて前記ビア孔を
形成することを特徴とするものである。
を形成することにより、機械加工によりビア孔を形成す
る構成に比べて小径のビア孔を精度良く形成することが
できる。また、レーザーを用いることにより、微細直径
のビア孔を効率よくかつ簡単に形成することができる。
は、 請求項1乃至3のいずれかに記載の基板の製造方
法において、前記ビア孔形成工程で前記ビア孔を形成す
る際、前記ビア孔の形状を円錐台形状となるよう形成し
たことを特徴とするものである。
とすることにより、配線形成工程において電解メッキを
行なう際、金属ビア材はビア孔の内面から順次堆積して
ゆく。よって、ビア孔内に金属ビア材を確実に形成する
ことができる。この際、請求項6記載に記載のように、
円錐台形状のビア孔の頂角を10°以上90°以下に設
定することにより、ビア孔内における金属ビア材の堆積
効率が良好となり、より確実に金属ビア材をビア孔内に
確実に形成することが可能となる。
いて図面と共に説明する。
装置10Aを示している。同図に示すように、半導体装
置10AはBGA(ボール・グリッド・アレイ)構造を
有しており、大略すると半導体素子11,多層フレキシ
ブル基板12A,及びはんだボール19等よりなる構成
とされている。
り、よって実装面11aには多数の端子が形成されてい
る。また、この各端子には、予めはんだよりなるバンプ
13が形成されている。この半導体装置10Aは、多層
フレキシブル基板12Aの上面にフリップチップボンデ
ィングにより搭載されている。また、半導体素子11と
多層フレキシブル基板12Aとの間には、アンダーフィ
ルレジン14Aが介装されており、よって半導体素子1
1と多層フレキシブル基板12Aの熱膨張差に起因して
発生する応力がバンプ13に集中印加されることを防止
している。
基板層15A〜15C,フィルム状接着剤層16A〜1
6C,配線層17A〜17C,及びビア18A〜18C
等により構成されている。
シ樹脂,ポリイミド樹脂等の有機系樹脂よりなる可撓性
を有した薄いフィルム状の基板層であり、その誘電率は
1.5〜5.0 のものが選定されている。このように、有機
絶縁基板層15A〜15Cとして低誘電率を有する薄い
樹脂フィルムを用いることにより、多層フレキシブル基
板12Aの電気的特性(特に、高周波特性)を良好とす
ることができる。また、各有機絶縁基板層15A〜15
Cの下面には配線層17A〜17Cが形成されている。
は、有機絶縁基板層15A〜15Cと同様に薄いフィル
ム状とされており、熱硬化型または光硬化型のエポキシ
樹脂,ポリイミド樹脂,シリコーン樹脂,或いはサイア
ネートエステル樹脂により形成されている。このフィル
ム状接着剤層16A〜16Cは、積層された状態におい
て各有機絶縁基板層15A〜15Cを接着する機能を奏
している。
ィルム状接着剤層16A〜16Cは交互に積層された構
成とされており、有機絶縁基板層15Aとフィルム状接
着剤層16A、有機絶縁基板層15Bとフィルム状接着
剤層16B、有機絶縁基板層15Cとフィルム状接着剤
層16Cがそれぞれ対を成す構成とされている。
5A〜15C及びフィルム状接着剤層16A〜16Cを
貫通して形成されたビア孔23と、このビア孔23内に
配設された金属ビア材26とにより構成されている(図
2参照)。具体的には、ビア18Aは有機絶縁基板層1
5A及びフィルム状接着剤層16Aを貫通するよう形成
されており、ビア18Bは有機絶縁基板層15B及びフ
ィルム状接着剤層16Bを貫通するよう形成されてお
り、更にビア18Cは有機絶縁基板層15C及びフィル
ム状接着剤層16Cを貫通するよう形成されている。
接続されており、また上端部には多層フレキシブル基板
12Aに搭載される半導体素子11のバンプ13が接合
される。また、ビア18Bの下端部は配線層17Bに接
続されており、また上端部は配線層17Aに接続されて
いる。また、ビア18Cの下端部は配線層17Cに接続
されており、また上端部は配線層17Bに接続されてい
る。よって、各配線層17A〜17Cは、各ビア18A
〜18Cにより層間接続された構成となっている。
部に位置する配線層17Cには、外部接続端子となるは
んだボール19が配設されている。これにより、半導体
素子11は、バンプ13,各配線層17A〜17C,各
ビア18A〜18Cを介してはんだボール19と電気的
に接続された構成となる。
成に注目すると、各ビア18A〜18Cを構成するビア
孔23は、円錐台形状を有した微細孔とされている。よ
って、ビア孔23の壁面は、図示されるように傾斜面と
されている。また、ビア孔23の直径R(図2(C)に
示す)は20μm〜70μmとされており、従来用いら
れていたセラミック多層基板のビア径に比べて微細化さ
れた構成とされている。
ー加工により形成される。このように、有機絶縁基板層
15A〜15C及びフィルム状接着剤層16A〜16C
の材料として有機樹脂材料を用い、かつビア孔23の形
成方法として微細加工が可能なレーザー加工を用いるこ
とにより、上記の微細直径Rを有するビア孔23を容易
かつ効率よく形成することが可能となる。
フィルム状接着剤層16A〜16Cの材料となるエポキ
シ,ポリイミド等の有機樹脂材料は、従来用いていたセ
ラミック多層基板のように基板形成時に焼成する必要は
なく、よってグリーンシート焼成時に発生していた熱収
縮を考慮する必要がなくなる。また、有機樹脂材料は、
加工性がよく容易に孔あけ加工を行なうことができる。
びフィルム状接着剤層16A〜16Cの材料として有機
樹脂材料を用いることにより、またビア孔23の形成方
法として微細加工が可能なレーザー加工を用いることに
より、微細直径Rを有するビア孔23を容易かつ効率よ
く形成することが可能となる。
u,Ni,はんだ等の導電性金属が選定されている。こ
の金属ビア材26は、後述するようにビア孔23内にメ
ッキ法を用いて形成される。
基板層15A〜15C及びフィルム状接着剤層16A〜
16Cを貫通して形成され、このビア孔23内に金属ビ
ア材26は形成されるが、この際に金属ビア材26はビ
ア孔23内において同一材質となるよう構成されてい
る。即ち、金属ビア材26は、各有機絶縁基板層15A
〜15Cとフィルム状接着剤層16A〜16Cとの界面
において、接合部や継ぎ目のない連続した構成とされて
いる。
ア材26が同一材質となるよう構成したことにより、半
導体装置10Aの実装時等における多層フレキシブル基
板12Aの信頼性を向上させることができる。
熱印加されると、有機絶縁基板層15A〜15Cとフィ
ルム状接着剤層16A〜16Cの熱膨張差に起因して各
層の界面に応力が発生することが考えられる。この熱応
力は、各ビア18A〜18Cに対し剪断力として作用す
る。よって、ビアのこの界面と対向する位置に強度が弱
い接合面や継ぎ目が存在すると、この位置においてビア
が破損するおそれがあることは前述した通りである。
材26が同一材質よりなる構成とすることにより、前記
のようにビア18A〜18Cの前記界面と対向する位置
に接合面や継ぎ目が存在することはなく、界面における
強度は強くなっている。このため、上記の応力が発生し
有機絶縁基板層15A〜15Cとフィルム状接着剤層1
6A〜16Cとの界面に応力が作用しても、ビア18A
〜18Cが破損するようなことはなく、多層フレキシブ
ル基板12Aの信頼性(即ち、半導体装置10Aの信頼
性)を向上させることができる。
基板12Aの半導体素子11が搭載される面には、枠材
20が配設されている。この枠材20は、可撓性を有す
る多層フレキシブル基板12Aを保持するために設けら
れるものであり、またその中央位置には半導体素子11
を搭載するための矩形開口37が形成されている。
i,AlSiC,42アロイ等の金属材料、またはアル
ミナ,ムライト,ガラスセラミック,窒化アルミ等の無
機材料、またはFR−4,FR−5,BTレジン等の有
機材料を用いることができる。また、この枠材20は、
例えばエポキシ,ポリイミド,サイアネートエステル,
シリコーン等の有機系接着剤により多層フレキシブル基
板12A上に固定されている。
シブル基板12Aの製造方法について説明する。図2
は、第1実施例である多層フレキシブル基板12Aの製
造方法を示している。
は、図2(A)に示すように、有機絶縁基板層15Aと
フィルム状接着剤層16Aを用意し、図2(B)に示す
ように、フィルム状接着剤層16Aを有機絶縁基板層1
5Aに接着する。
縁基板層15A側からレーザー光を照射して有機絶縁基
板層15Aとフィルム状接着剤層16Aを貫通するビア
孔23を形成する。
が短く大出力で微細加工に適したエキシマレーザー,炭
酸レーザーが適している。このレーザー加工を行なうこ
とにより、機械加工によりビア孔を形成する構成に比
べ、微細直径(R=20μm〜70μm)のビア孔23
を効率よくかつ簡単に形成することができる。尚、形成
されるビア孔23の形状は、図2(C)に示すように円
錐台形状となる。
次に図2(D)に示すように、フィルム状接着剤層16
A上に金属層25を接着する。この金属層25は導電性
金属膜(例えば、銅膜)であり、ビア孔23を覆うよう
配設される。
金属層25が接着された有機絶縁基板層15Aは、図示
しないメッキ槽に浸漬され、金属層25を電極として電
界メッキが実施される。これにより、ビア孔23内に金
属ビア材26をメッキ形成する。
A及びフィルム状接着剤層16Aを貫通して形成されて
いるため、メッキ形成される金属ビア材26は接合面や
継ぎ目等のない均一に連続した状態となる。また、メッ
キ法を用いてビア孔23内に金属ビア材26を形成する
ため、上記のようにビア孔23が微小直径であっても、
確実かつ簡単にビア孔23内に金属ビア材26を形成す
ることができる。
材26が形成されると、続いて図2(F)に示すように
金属膜25が除去され、これによりビア18Aが形成さ
れる。続いて図2(G)に示すように、有機絶縁基板層
15Aの下面に所定のパターンで配線層17Aが形成さ
れる。この配線層17Aは、ビア18Aに接続される。
この配線層17Aを形成する方法としては、サブトラク
ティブ法,セミアディティブ法,或いはアディティブ法
を用いることができる。
に配線層17Aが形成されると、続いて先に説明した図
2(A)〜(G)の工程を繰り返し実施することによ
り、有機絶縁基板層15B,フィルム状接着剤層16
B,ビア18B,配線層17Bを形成し、これを図2
(G)に示す有機絶縁基板層15Aの下面に接着する。
この状態を図2(H)に示す。
し実施することにより、有機絶縁基板層15C,フィル
ム状接着剤層16C,ビア18C,配線層17Cを形成
し、これを図2(H)に示す有機絶縁基板層15Bの下
面に接着する。以上の処理を実施することにより、図3
に示す多層フレキシブル基板12Aが形成される。
シブル基板12Aに半導体素子11をフリップチップボ
ンディングすると共に、多層フレキシブル基板12Aと
半導体素子11との間にアンダーフィルレジン14Aを
介装し、更に枠体20を配設することにより、図1に示
す半導体装置10Aを製造することができる。
ル基板12Aの変形例である多層フレキシブル基板12
B及びその製造方法を説明するための図である。
層フレキシブル基板12Bは、各ビア18A〜18Cの
先端部分に尖鋭部29を形成したことを特徴とするもの
である。このように、各ビア18A〜18Cの先端部分
に尖鋭部29を設けることにより、図2(G)に示す状
態から図2(H)に示す状態となるよう積層処理する
際、ビア18Bは配線層17Aに突き刺さる状態で接続
されるため、電気的接続性を向上させることができる。
同様に、図2(H)からに示す状態から図3に示す状態
となるよう積層処理する際においても、ビア18Cと配
線層17Bの電気的接続性を向上させることができる。
基板12Bに搭載する時には、ビア18Aの先端部に尖
鋭部29が設けられていることより、この尖鋭部29は
バンプ13に突き刺さる状態で接続される。よって、半
導体素子11と多層フレキシブル基板12Bとの電気的
接続性も向上させることができる。
9を形成するには、例えば図5に示す治具27を用い
る。この治具27は、例えば平坦性が確保されたシリコ
ン基板,金属板であり、そのビア18A〜18Cと対向
する位置に、例えばエキシマレーザー,炭酸レーザー等
の機械的加工,或いはエッチング等の化学的加工により
凹部28が形成されている。そして、この凹部28が形
成された治具27を、図2(G)で説明した処理の後に
ビア18A(18B,18C)に強く押圧することによ
り、ビア18A(18B,18C)の上端部に尖鋭部2
9を形成することができる。
装置10Bについて説明する。
Bを示す断面図である。尚、図6において、また以下説
明する各実施例に用いる図において、図1乃至図4に示
した構成と同一構成については同一符合を付して、その
説明を省略する。
20の上部にヒートスプレッダー30を設けたことを特
徴とするものである。このヒートスプレッダー30は、
Cu,Ni,AlSiC,42アロイ等の金属材料、ま
たはアルミナ,ムライト,ガラスセラミック,窒化アル
ミ等の無機材料、またはFR−4,FR−5,BTレジ
ン等の有機材料よりなる板状部材である。このヒートス
プレッダー30は、枠材20上に例えばエポキシ,ポリ
イミド,サイアネートエステル,シリコーン等の有機系
接着剤38により固定されている。更に、半導体素子1
1とヒートスプレッダー30との間には、熱伝導性の高
い熱伝導性接着剤31が介装されている。
素子11で発生した熱は熱伝導性接着剤31を介してヒ
ートスプレッダー30に熱伝導し放熱される。また、図
示されるように、ヒートスプレッダー30は広い面積を
有しているため放熱効率がよく、よって半導体素子11
で発生する熱を効率よく放熱することが可能となる。更
に、本実施例の構成によれば、半導体素子11は多層フ
レキシブル基板12A,枠体20,及びヒートスプレッ
ダー30の内部に封止された構成となり、半導体素子1
1の保護を確実に図ることができる。
装置10Cについて説明する。
Cを示す断面図である。本実施例に係る半導体装置10
Cは、図6に示した第2実施例に係る半導体装置10B
に対し、更にヒートスプレッダー30の上部に放熱フィ
ン33を設けたことを特徴とするものである。
属或いは無機材料により形成されており、また放熱面積
を増大させるため、櫛歯状のフィンが多数設けられてい
る。また、放熱フィン33は、ヒートスプレッダー30
の上部に熱伝導性接着剤31により固定されている。こ
のように、ヒートスプレッダー30の上部に放熱フィン
33を設けることにより、更に半導体素子11の放熱特
性を更に向上させることができる。
を熱伝導性接着剤31を用いてヒートスプレッダー30
の上部に固定した構成を示したが、螺子,ソケット等を
用いることにより、放熱フィン33をヒートスプレッダ
ー30の上部に機械的手法により固定する構成としても
よい。
装置10Dについて説明する。
を示す断面図であり、また図9は半導体装置10Dに用
いる多層フレキシブル基板12Cを示す断面図である。
に示した第1実施例に係る半導体装置10Aに対し、多
層フレキシブル基板12Cの半導体素子11と対向する
位置に開口部35を形成したことを特徴とするものであ
る。また、開口部35の内部には、半導体素子11を保
護する封止樹脂36が形成されている。この封止樹脂3
6は、例えばエポキシ樹脂であり、ポッティングにより
配設されている。
ると、この開口部35の面積は半導体素子11の面積よ
りも小さく設定されている。より詳細には、開口部35
の大きさ及び形成位置は、半導体素子11に設けられて
いるバンプ13の形成領域より内側位置で開口するよう
設定されている。
1を多層フレキシブル基板12Cにフェイスダウンボン
ディングし、その後にアンダーフィルレジン14Bを配
設する際、開口部35を介してアンダーフィルレジン1
4Bを半導体素子11と多層フレキシブル基板12Cと
の間に介装することが可能となる。
は、半導体素子11の内側から外側に向け充填されるこ
ととなり、他の実施例のように半導体素子11の外周側
からアンダーフィルレジン14Aを介装する構成に比べ
て充填に要する時間を短くでき、またボイドの発生を抑
制することができる。従って、上記構成とされた開口部
35を設けることにより、アンダーフィルレジン14B
を効率よくかつ確実に配設することが可能となる。
2Dのように、尖鋭部29を有したビア18A〜18C
を有した構成の基板に開口部35を設ける構成とするこ
ともでき、上記と同様の効果を実現することができる。
フレキシブル基板12A〜12Dに設けられたビア18
A〜18Cは、ビア孔23内における金属ビア材26が
同一材質で形成されているため、ビア18A〜18C内
に接合面や継ぎ目は存在しない。このため、応力が有機
絶縁基板層15A〜15Cとフィルム状接着剤層16A
〜16Cとの界面に作用しても、ビア18A〜18Cが
破損するようなことはなく、多層フレキシブル基板12
A〜12Dの信頼性を向上させることができる。 この
各多層フレキシブル基板12A〜12Dは、金属ビア材
26をビア孔23に形成した後、別工程として配線層1
7A〜17Cを形成する方法が用いられている。
工程と、配線層17A〜17Cを別工程で行なうと、ビ
ア18A〜18Cと配線層17A〜17Cの接合は行な
われるものの、その界面における接合力は連続的に形成
されている金属ビア材26に比べて小さくなる。よっ
て、応力がビア18A〜18Cと配線層17A〜17C
との界面に作用した場合、この界面に損傷が発生するお
それがある。また、金属ビア材26をビア孔23に形成
した後に、別工程として配線層17A〜17Cを形成す
る方法では製造工程が複雑になるこれらの問題点を解決
しうる多層フレキシブル基板12E及びその製造方法に
ついて、図11を用いて以下説明する。尚、図11にお
いて、先に説明した図2の構成と同一構成については、
同一符号を付してその説明を省略する。
Eは、配線層17D,17Eと、ビア18D,18Eを
構成する金属ビア材38,39とを同時に形成すること
により、配線層17D,17Eと金属ビア材38,39
とを一体的に形成したことを特徴とするものである。
Eを製造するには、図11(A)に示すように、有機絶
縁基板層15Aとフィルム状接着剤層16Aを用意し、
図11(B)に示すように、フィルム状接着剤層16A
を有機絶縁基板層15Aに接着する。以下、フィルム状
接着剤層16Aと有機絶縁基板層15Aとを接着したも
のを基板本体40Aという。
縁基板層15A側からレーザー光を照射して基板本体4
0Aを貫通するビア孔23を形成する。この時用いるレ
ーザーは、前記と同様に発振波長が短く大出力で微細加
工に適したエキシマレーザー,炭酸レーザーが適してい
る。このレーザー加工を行なうことによりビア孔23の
形状は、図11(C)に示すように円錐台形状となる。
この際、円錐台形状のビア孔23の頂角(図11(C)
に矢印θで示す)は、10°以上90°以下となるよう
構成されている。この頂角θの設定は、レーザーの出力
及び照射角度を制御することにより実現することが可能
である。
次に図11(D)に示すように、フィルム状接着剤層1
6A上に金属層25を接着する。この金属層25は導電
性金属膜(例えば、銅膜)であり、ビア孔23を覆うよ
う配設される。また、有機絶縁基板層15A側には、レ
ジスト37が配設される。このレジスト37は、配線層
17Aが形成される既定位置以外の位置に形成される。
尚、このレジスト37はホトレジストであり、周知のホ
トリソグラフィー技術を用いて形成される。
属層25が接着された基板本体40Aは、図示しないメ
ッキ槽に浸漬され、金属層25を電極として電界メッキ
が実施される。これにより、ビア孔23内に金属ビア材
38が形成されると共に、連続的に配線層17Dが形成
される。即ち、電解メッキを開始すると、先ず金属ビア
材38はビア孔23の内壁に沿って析出され、その後基
板本体40A(有機絶縁基板層15A)のレジスト37
が形成されてない部分に析出して配線層17Dが形成さ
れる。
ビア材38が形成され、これと連続して配線層17Dが
形成された状態を示している。この状態では、まだ金属
ビア材38はビア孔23の全体を埋めるほど析出してお
らず、ビア孔23内には凹部が形成された状態となって
いる。その後、更に電解メッキを続けることにより、こ
の凹部内に金属ビア材38が析出してゆき、図11
(F)に示すようにビア孔23は金属ビア材38で埋め
られた状態となる。
材38が形成されると、続いて図11(G)に示すよう
に金属膜25が除去され、これによりビア18Dが形成
される。上記のようにビア18Dを形成することによ
り、ビア孔23は有機絶縁基板層15A及びフィルム状
接着剤層16Aを貫通して形成されているため、メッキ
形成される金属ビア材26は接合面や継ぎ目等のない均
一に連続した状態となる。
する処理と、配線層17Dを形成する処理を同時に行な
っているため、金属ビア材38と配線層17Dとは連続
した構成となり、金属ビア材38と配線層17Dとの間
にも接合面は存在しない。これにより、ビア18Dの強
度は強くなり、有機絶縁基板層15Aとフィルム状接着
剤層16Aとの界面に応力が印加された場合、及び金属
ビア材38と配線層17Dとの界面部分に応力が印加さ
れた場合であっても、ビア18Dが破損するようなこと
はなく、基板の信頼性(即ち、半導体装置の信頼性)を
向上させることができる。
を連続的に形成するには、ビア孔23の形状は円錐台形
状とする必要がある。本発明者は、基板本体に種々の形
状を有するビア孔を形成し、そのときの金属ビア材及び
配線層の形成される様子を調べる実験を行なった。
場合、またビア孔の形状がフィルム状接着剤層16A側
で大径を有し、有機絶縁基板層15A側で小径を有する
形状(即ち、図11に示すビア孔23と上下が逆となっ
た形状)では、金属ビア材38と配線層17Dは連続的
に形成されなかった。また、円錐台形状のビア孔23の
頂角(図11(C)に矢印で示す角度)を10°以上9
0°以下に設定した場合、ビア孔23内における金属ビ
ア材38の堆積効率が良好となり、より確実に金属ビア
材38をビア孔23内に形成することができた。
及び配線層17Dが同時形成されると、続いて先に説明
した図11(A)〜(G)の工程を繰り返し実施するこ
とにより、有機絶縁基板層15B,フィルム状接着剤層
16B,ビア18E,配線層17Dを有する基板本体4
0Bを形成し、これを図11(G)に示す有機絶縁基板
層15Aの下面に接着する。これにより、図11(H)
に示す多層フレキシブル基板12Eが製造される。尚、
図11(H)には2層構造の多層フレキシブル基板12
Eを示したが、3層以上の多層フレキシブル基板も、上
記した工程を繰り返し実施することにより、容易に製造
することができる。
種々の効果を実現することができる。
板層及び接着剤層を貫通して形成されたビア孔内におけ
る金属ビア材が同一材質となるよう構成したことによ
り、有機絶縁基板層と接着剤層との界面に接合面は存在
せず、よってビアの各層界面における強度は強くなる。
これにより、有機絶縁基板層と接着剤層との界面に応力
が作用してもビアが破損するようなことはなく、基板の
信頼性(即ち、半導体装置の信頼性)を向上させること
ができる。
ダーフィルレジンの配設時に、アンダーフィルレジンを
半導体素子の内側から外側に向け流すことができる。よ
って、アンダーフィルレジンの流れ抵抗が小さくなり、
内部にボイドが発生することもなくなり、良質のアンダ
ーフィルレジンを効率よくかつ確実にアンダーフィルレ
ジンを配設することが可能となる。
ビア材を形成する処理と配線を形成する処理を同時に行
なうことにより、金属ビア材と配線とは連続した構成と
なり、両者の界面に接合面は存在しない。これにより、
ビアの各層界面における強度は強くなり、よって上記の
応力が発生し金属ビア材と配線との界面に応力が作用し
てもビアが破損するようなことはなく、基板の信頼性
(即ち、半導体装置の信頼性)を向上させることができ
る。
ザーを用いてビア孔を形成するため、機械加工によりビ
ア孔を形成する構成に比べて小径のビア孔を精度良く形
成することができる。また、レーザーを用いることによ
り、微細直径のビア孔を効率よくかつ簡単に形成するこ
とができる。
よれば、ビア孔の形状を円錐台形状とすることにより、
配線形成工程において電解メッキを行なう際に金属ビア
材はビア孔の内面から順次堆積してゆくため、ビア孔内
に金属ビア材を確実に形成することができる。
である。
レキシブル基板の製造方法を説明するための図である。
レキシブル基板を拡大して示す断面図である。
る多層フレキシブル基板の断面図である。
る多層フレキシブル基板の製造方法を説明するための図
である。
である。
である。
である。
レキシブル基板を拡大して示す断面図である。
ある多層フレキシブル基板の断面図である。
ブル基板及びその製造方法を説明するための図である。
Claims (6)
- 【請求項1】 有機絶縁基板層と接着剤層が交互に積層
されると共に、ビアを用いて層内に形成された配線を層
間接続する構成とされた基板と、 該基板に搭載される半導体素子とを有する半導体装置に
おいて、 前記ビアは、前記有機絶縁基板層及び前記接着剤層を貫
通して形成されたビア孔と、該ビア孔内に配設された金
属ビア材とにより構成され、 かつ、前記ビア孔内における前記金属ビア材は、同一材
質であることを特徴とする半導体装置。 - 【請求項2】 請求項1記載の半導体装置において、 前記基板の前記半導体素子と対向する位置に開口部を形
成し、 前記半導体素子を前記基板にフェイスダウンボンディン
グにより搭載し、 かつ、前記半導体素子と前記基板との間にアンダーフィ
ルレジンを介装してなる構成としたことを特徴とする半
導体装置。 - 【請求項3】 有機絶縁基板層と接着剤層が交互に積層
されると共に、ビア孔内に金属ビア材を形成したビアを
用いて各層内に形成された配線を層間接続する構成とさ
れた基板の製造方法であって、 前記有機絶縁基板層と前記接着剤層とを接合し、基板本
体を形成する接合工程と、 前記基板本体に貫通したビア孔を形成するビア孔形成工
程と、 前記基板本体の一方面に前記ビア孔を覆うよう導電性金
属膜を形成する金属膜形成工程と、 前記金属膜を電極とし、電解メッキ法を用いて前記ビア
孔内に前記金属ビア材を形成する処理と、前記基板本体
に前記配線を形成する処理とを同時に行なう配線形成工
程と、 前記金属膜を除去する除去工程と、を有することを特徴
とする基板の製造方法。 - 【請求項4】 請求項3記載の基板の製造方法におい
て、 前記ビア孔形成工程で前記ビア孔を形成する際、レーザ
ーを用いて前記ビア孔を形成することを特徴とする基板
の製造方法。 - 【請求項5】 請求項1乃至3のいずれかに記載の基板
の製造方法において、 前記ビア孔形成工程で前記ビア孔を形成する際、前記ビ
ア孔の形状を円錐台形状となるよう形成したことを特徴
とする基板の製造方法。 - 【請求項6】 請求項5記載の基板の製造方法におい
て、 前記円錐台形状のビア孔の頂角を10°以上90°以下
に設定したことを特徴とする基板の製造方法。
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