JP2003218287A - Board for mounting semiconductor element and semiconductor device - Google Patents

Board for mounting semiconductor element and semiconductor device

Info

Publication number
JP2003218287A
JP2003218287A JP2002015327A JP2002015327A JP2003218287A JP 2003218287 A JP2003218287 A JP 2003218287A JP 2002015327 A JP2002015327 A JP 2002015327A JP 2002015327 A JP2002015327 A JP 2002015327A JP 2003218287 A JP2003218287 A JP 2003218287A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
semiconductor element
substrate
element mounting
mounting substrate
core substrate
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2002015327A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Tomoyuki Abe
知行 阿部
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Fujitsu Ltd filed Critical Fujitsu Ltd
Priority to JP2002015327A priority Critical patent/JP2003218287A/en
Priority to US10/340,744 priority patent/US7038142B2/en
Publication of JP2003218287A publication Critical patent/JP2003218287A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/10Bump connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/15Structure, shape, material or disposition of the bump connectors after the connecting process
    • H01L2224/16Structure, shape, material or disposition of the bump connectors after the connecting process of an individual bump connector
    • H01L2224/161Disposition
    • H01L2224/16151Disposition the bump connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive
    • H01L2224/16221Disposition the bump connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked
    • H01L2224/16225Disposition the bump connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being non-metallic, e.g. insulating substrate with or without metallisation
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/26Layer connectors, e.g. plate connectors, solder or adhesive layers; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/31Structure, shape, material or disposition of the layer connectors after the connecting process
    • H01L2224/32Structure, shape, material or disposition of the layer connectors after the connecting process of an individual layer connector
    • H01L2224/321Disposition
    • H01L2224/32151Disposition the layer connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive
    • H01L2224/32221Disposition the layer connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked
    • H01L2224/32225Disposition the layer connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being non-metallic, e.g. insulating substrate with or without metallisation
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/73Means for bonding being of different types provided for in two or more of groups H01L2224/10, H01L2224/18, H01L2224/26, H01L2224/34, H01L2224/42, H01L2224/50, H01L2224/63, H01L2224/71
    • H01L2224/732Location after the connecting process
    • H01L2224/73201Location after the connecting process on the same surface
    • H01L2224/73203Bump and layer connectors
    • H01L2224/73204Bump and layer connectors the bump connector being embedded into the layer connector
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/10Details of semiconductor or other solid state devices to be connected
    • H01L2924/102Material of the semiconductor or solid state bodies
    • H01L2924/1025Semiconducting materials
    • H01L2924/10251Elemental semiconductors, i.e. Group IV
    • H01L2924/10253Silicon [Si]
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/15Details of package parts other than the semiconductor or other solid state devices to be connected
    • H01L2924/151Die mounting substrate
    • H01L2924/1517Multilayer substrate
    • H01L2924/15192Resurf arrangement of the internal vias
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/15Details of package parts other than the semiconductor or other solid state devices to be connected
    • H01L2924/151Die mounting substrate
    • H01L2924/153Connection portion
    • H01L2924/1531Connection portion the connection portion being formed only on the surface of the substrate opposite to the die mounting surface
    • H01L2924/15311Connection portion the connection portion being formed only on the surface of the substrate opposite to the die mounting surface being a ball array, e.g. BGA

Landscapes

  • Insulated Metal Substrates For Printed Circuits (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a board for mounting a semiconductor element whose thermal expansion coefficient is close to that of silicon, and whose rigidity is high even when this board is light and thin, and to provide a method for manufacturing the board. <P>SOLUTION: This board for mounting a semiconductor comprises a core base board 10 configured of fiber strengthening metal, an insulating layer 14 formed on the core base board 10, and a wiring layer 20 formed on the insulating layer 14. Thus, it is possible to configure a board for mounting a semiconductor element whose thermal expansion coefficient is close to that of silicon, and whose rigidity is high even when this board is light and thin. <P>COPYRIGHT: (C)2003,JPO

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体素子搭載用
基板及びその製造方法に関し、特に、繊維強化型金属材
料をコア基板に適用した半導体素子搭載用基板及びその
製造方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor element mounting substrate and a manufacturing method thereof, and more particularly to a semiconductor element mounting substrate in which a fiber reinforced metal material is applied to a core substrate and a manufacturing method thereof.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年の電子機器の小型化,高性能化に伴
い、電子機器を構成する半導体装置及びこれを実装する
多層配線基板には、小型薄型化,高性能化,高信頼性が
要求されている。これらの要求を受けて、実装方法とし
ては半導体素子を直接プリント基板に実装するベアチッ
プ実装が採用されている。また、半導体素子の多ピン化
に伴い、これを搭載する基板の多層化の必要性が増加し
ている。この多層化の方法として、基体の片面若しくは
両面に、絶縁層と導体層とを交互に積み重ねたビルトア
ップ方式が採用されている。
2. Description of the Related Art With the recent trend toward miniaturization and high performance of electronic equipment, semiconductor devices constituting the electronic equipment and multilayer wiring boards on which the semiconductor equipment is mounted are required to be small, thin, high performance and highly reliable. Has been done. In response to these demands, bare chip mounting, in which a semiconductor element is directly mounted on a printed circuit board, is adopted as a mounting method. Further, as the number of pins of a semiconductor element increases, the necessity of increasing the number of layers of a board on which the semiconductor element is mounted increases. A built-up method in which an insulating layer and a conductor layer are alternately stacked on one or both surfaces of a substrate is adopted as a method for forming the multi-layer.

【0003】ベアチップ実装では、熱膨張係数が常温で
約3.5ppm/℃のシリコンチップを、熱膨張係数が
常温で10〜20ppm/℃程度のプリント基板上に直
接実装するため、アンダーフィルを施しても両者の熱膨
張の差により接続部に熱応力が発生し、接続信頼性が低
下する。そこで、このような応力を緩和するために、ア
ンダーフィルに用いる接着剤の弾性率を下げて応力緩和
を図る方法等も実施されているが、チップサイズの大型
化が進めばこの方法によっても接続信頼性を充分に確保
することができなくなる。このため、高い接続信頼性を
確保するために実装基板自体の熱膨張係数を下げること
が必要不可欠となっている。
In bare chip mounting, a silicon chip having a coefficient of thermal expansion of about 3.5 ppm / ° C. at room temperature is directly mounted on a printed circuit board having a coefficient of thermal expansion of about 10 to 20 ppm / ° C., so underfill is applied. However, thermal stress is generated in the connection portion due to the difference in thermal expansion between the two, and the connection reliability is reduced. Therefore, in order to relieve such stress, methods such as lowering the elastic modulus of the adhesive used for underfill to relieve the stress have been implemented. However, if the chip size becomes larger, this method will also be used. It becomes impossible to secure sufficient reliability. For this reason, it is essential to reduce the thermal expansion coefficient of the mounting substrate itself in order to secure high connection reliability.

【0004】また、ノイズを低減して装置の高性能化を
図るために、チップにはデカップリングキャパシタを接
続するのが一般的である。この際、実装方法によって
は、チップが実装された面側とは異なる基板の面側にキ
ャパシタを設けることがある。この場合、チップとキャ
パシタとの接続距離を短くしてインダクタンスを低減す
る観点から、実装用の基板はできる限り薄くすることが
望ましい。
In order to reduce noise and improve the performance of the device, it is common to connect a decoupling capacitor to the chip. At this time, depending on the mounting method, the capacitor may be provided on the surface side of the substrate different from the surface side on which the chip is mounted. In this case, from the viewpoint of shortening the connection distance between the chip and the capacitor to reduce the inductance, it is desirable to make the mounting substrate as thin as possible.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】このような背景から、
有機基板よりも熱膨張係数が小さい金属をベースとした
金属コア基板が提案されている。金属コア基板は、コア
となる金属板にスルーホール用の孔を空けた後、この両
面にプリプレグと銅箔とを順次ビルドアップし、金属板
に空けたスルーホール内を貫通するように外層から貫通
孔を空け、無電解銅めっき及び電解銅めっきを施し、外
層に回路パターンを形成することにより製造することが
できる。
From such a background,
A metal core substrate based on a metal having a smaller thermal expansion coefficient than an organic substrate has been proposed. The metal core substrate is made by forming holes for through holes in the metal plate to be the core, and then sequentially building up prepreg and copper foil on both sides of the core plate from the outer layer so as to penetrate the through holes formed in the metal plate. It can be manufactured by forming a through hole, performing electroless copper plating and electrolytic copper plating, and forming a circuit pattern on the outer layer.

【0006】ここで、金属コア基板に用いられていた金
属材料としては、アルミニウム、銅、ケイ素鋼、ニッケ
ル−鉄合金、CIC(銅/インバー/銅クラッド材)等
が一般的であった。
Here, as the metal material used for the metal core substrate, aluminum, copper, silicon steel, nickel-iron alloy, CIC (copper / invar / copper clad material) and the like are generally used.

【0007】しかしながら、これら材料のうちアルミニ
ウムなどは軽量であるがシリコンよりも熱膨張係数が大
きく、接続信頼性の観点からは好ましくない。一方、イ
ンバーやコバール、ケイ素鋼などの合金やCICのよう
なクラッド材は熱膨張係数がシリコンの熱膨張係数とほ
ぼマッチするが、比重が大きく重量物になるため、大型
の基板でプロセスを行うプリント板には不向きであっ
た。また、ヤング率も大きな材料でないため、大きな基
板になると反りやうねりが発生してしまい、ビルドアッ
ププロセスや半導体実装時に問題が生じてしまう。
However, among these materials, aluminum and the like are lightweight, but have a larger coefficient of thermal expansion than silicon, which is not preferable from the viewpoint of connection reliability. On the other hand, the coefficient of thermal expansion of Invar, Kovar, alloys such as silicon steel, and the clad material such as CIC almost match the coefficient of thermal expansion of silicon, but since it has a large specific gravity and becomes heavy, it is processed on a large substrate. It was not suitable for printed boards. In addition, since the material having a large Young's modulus is not a large material, warpage or undulation occurs in a large substrate, which causes a problem during a build-up process or semiconductor mounting.

【0008】また、シリコンの熱膨張係数に比較的近い
熱膨張係数を有するモリブデンやタングステンのような
比重の大きい高融点金属では、薄い板材を得ることが困
難であり、また、大きな板材ではやはり重量物となって
しまいハンドリング性に欠ける。
Further, it is difficult to obtain a thin plate material with a high melting point metal having a large specific gravity such as molybdenum or tungsten, which has a thermal expansion coefficient relatively close to that of silicon, and a large plate material still has a heavy weight. It becomes a thing and lacks handleability.

【0009】本発明の目的は、熱膨張係数がシリコンに
近く、軽量且つ薄くても高剛性を有する半導体素子搭載
用基板及びその製造方法を提供することにある。
It is an object of the present invention to provide a semiconductor element mounting substrate having a coefficient of thermal expansion close to that of silicon and having high rigidity even if it is lightweight and thin, and a method for manufacturing the same.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】上記目的は、繊維強化型
金属よりなるコア基板と、前記コア基板上に形成された
絶縁層と、前記絶縁層上に形成された配線層とを有する
ことを特徴とする半導体素子搭載用基板によって達成さ
れる。
The object is to have a core substrate made of fiber reinforced metal, an insulating layer formed on the core substrate, and a wiring layer formed on the insulating layer. This is achieved by a characteristic semiconductor element mounting substrate.

【0011】また、上記の半導体素子搭載用基板におい
て、前記コア基板を貫通するように設けられ、前記コア
基板の一方の面側に形成された前記配線層と、前記コア
基板の他方の面側に形成された前記配線層とを電気的に
接続するためのスルーホールを更に有するようにしても
よい。
Further, in the above-mentioned semiconductor element mounting substrate, the wiring layer provided so as to penetrate the core substrate and formed on one surface side of the core substrate and the other surface side of the core substrate. You may make it further have a through hole for electrically connecting with the said wiring layer formed in 1.

【0012】また、上記の半導体素子搭載用基板におい
て、前記配線層は、前記コア基板に電気的に接続されて
いるようにしてもよい。
In the above semiconductor element mounting substrate, the wiring layer may be electrically connected to the core substrate.

【0013】また、上記の半導体素子搭載用基板におい
て、前記コア基板は、マグネシウム、アルミニウム、チ
タン及びこれら金属の合金を含む群から選択される一の
金属材料と、カーボンファイバ及びSiCファイバを含
む群から選択される少なくとも一の繊維状素材とを複合
した複合材料によって構成されていることが望ましい。
Further, in the above semiconductor element mounting substrate, the core substrate is one metal material selected from the group containing magnesium, aluminum, titanium and alloys of these metals, and a group containing carbon fibers and SiC fibers. It is desirable to be composed of a composite material in which at least one fibrous material selected from the above is composited.

【0014】また、上記の半導体素子搭載用基板におい
て、前記繊維状素材は、クロス状若しくは織布状に成形
され又は不織布状の形態で複合されているようにしても
よい。
In the above semiconductor element mounting substrate, the fibrous material may be formed into a cloth shape, a woven cloth shape, or a composite in a non-woven cloth form.

【0015】また、上記の半導体素子搭載用基板におい
て、前記コア基板中における前記繊維状素材の含有量
は、30〜80体積%であることが望ましい。
Further, in the above semiconductor element mounting substrate, the content of the fibrous material in the core substrate is preferably 30 to 80% by volume.

【0016】また、上記目的は、繊維強化型金属よりな
るコア基板を有する半導体素子搭載用基板と、前記半導
体素子搭載用基板上に実装されたLSIチップとを有す
ることを特徴とする半導体装置によっても達成される。
Further, according to the above-mentioned object, a semiconductor device having a semiconductor element mounting substrate having a core substrate made of fiber reinforced metal and an LSI chip mounted on the semiconductor element mounting substrate is provided. Is also achieved.

【0017】また、上記の半導体装置において、前記半
導体素子搭載用基板の熱膨張係数は、常温において0.
5〜6.5ppm/℃であることが望ましい。
Further, in the above semiconductor device, the coefficient of thermal expansion of the semiconductor element mounting substrate is 0.
It is preferably 5 to 6.5 ppm / ° C.

【0018】また、上記目的は、マザーボードと、前記
マザーボード上に実装され、繊維強化型金属よりなるコ
ア基板を有する半導体素子搭載用基板と、前記半導体素
子搭載用基板上に実装されたLSIチップとを有するこ
とを特徴とする半導体装置によっても達成される。
Further, the above object is to provide a motherboard, a semiconductor element mounting board mounted on the motherboard and having a core board made of fiber reinforced metal, and an LSI chip mounted on the semiconductor element mounting board. It is also achieved by a semiconductor device characterized by having.

【0019】また、上記の半導体装置において、前記半
導体素子搭載用基板の熱膨張係数は、常温において6〜
17ppm/℃であることが望ましい。
Further, in the above semiconductor device, the coefficient of thermal expansion of the semiconductor element mounting substrate is 6 to 6 at room temperature.
It is preferably 17 ppm / ° C.

【0020】[0020]

【発明の実施の形態】[第1実施形態]本発明の第1実
施形態による半導体素子搭載用基板及びその製造方法に
ついて図1及び図2を用いて説明する。
[First Embodiment] A semiconductor element mounting substrate and a method of manufacturing the same according to a first embodiment of the present invention will be explained with reference to FIGS.

【0021】図1は本実施形態による半導体素子搭載用
基板の構造を示す概略断面図、図2は本実施形態による
半導体素子搭載用基板の製造方法を示す工程断面図であ
る。
FIG. 1 is a schematic sectional view showing the structure of the semiconductor element mounting substrate according to the present embodiment, and FIG. 2 is a process sectional view showing the method for manufacturing the semiconductor element mounting substrate according to the present embodiment.

【0022】はじめに、本実施形態による半導体素子搭
載用基板の構造について図1を用いて説明する。
First, the structure of the semiconductor element mounting substrate according to the present embodiment will be explained with reference to FIG.

【0023】繊維強化型金属(FRM:Fiber Reinforc
ed Metal)よりなるコア基板10には、コア基板10を
貫通する複数の貫通孔12が形成されている。コア基板
10の表面及び貫通孔12の内には、樹脂よりなる絶縁
層14が形成されている。絶縁層14により被覆された
コア基板10には、開口部12内の絶縁層14を貫通す
るスルーホール16が設けられている。絶縁層14に
は、また、コア基板10に達するビアホール18が設け
られている。
Fiber-reinforced metal (FRM: Fiber Reinforc
A plurality of through holes 12 penetrating the core substrate 10 are formed in the core substrate 10 made of ed metal). An insulating layer 14 made of resin is formed on the surface of the core substrate 10 and in the through holes 12. The core substrate 10 covered with the insulating layer 14 is provided with a through hole 16 penetrating the insulating layer 14 in the opening 12. The insulating layer 14 is also provided with a via hole 18 reaching the core substrate 10.

【0024】絶縁層14により被覆されたコア基板10
の両面上には、ビアホール16を介してコア基板10の
表裏に形成された配線を相互接続するための配線層20
aや、ビアホール18を介してコア基板10に電気的に
接続された配線層20bを含む配線層20が形成されて
いる。また、配線層20が形成されたコア基板10上に
は、絶縁層22,26と、配線層24,28とが繰り返
し積層されている。
Core substrate 10 covered with insulating layer 14
A wiring layer 20 for interconnecting the wirings formed on the front and back of the core substrate 10 via the via holes 16 on both sides of the wiring layer 20.
A wiring layer 20 including a wiring layer 20b electrically connected to the core substrate 10 via the via holes 18 is formed. Insulating layers 22 and 26 and wiring layers 24 and 28 are repeatedly laminated on the core substrate 10 on which the wiring layer 20 is formed.

【0025】配線層28には、バンプを介して図示しな
い半導体素子が電気的に接続される。半導体素子搭載面
の導体配線部のうち少なくとも信号線は、スルーホール
16を通じて裏面導体配線層へ、そして外部電極パッド
へと電気的接続を果している。また、半導体素子面のG
ND線(若しくは電源線)のすべて若しくは一部は、ビ
アホール18を通じてコア基板10と接続し、更に裏面
側のGND線(若しくは電源線)に接続している。
A semiconductor element (not shown) is electrically connected to the wiring layer 28 via a bump. At least the signal line of the conductor wiring portion on the semiconductor element mounting surface is electrically connected to the back conductor wiring layer through the through hole 16 and to the external electrode pad. Also, G on the semiconductor element surface
All or part of the ND line (or power supply line) is connected to the core substrate 10 through the via hole 18, and further connected to the GND line (or power supply line) on the back surface side.

【0026】また、少なくとも回路配線部の半導体素子
接続用電極及び外部回路接続用電極(配線層28)に
は、ニッケル下地の金、はんだ、パラジウム、銀、銀す
ず合金等の金属層がめっき若しくは印刷等の方法で形成
されている。また回路配線層の少なくとも一部分はソル
ダーレジスト等のオーバーコート層30によって被覆さ
れている。このオーバーコート層30には、エポキシ
系、ポリイミド系、アクリル系、BT系等の電気的、熱
的に優れている樹脂を用いることが可能である。
At least the semiconductor element connecting electrode and the external circuit connecting electrode (wiring layer 28) in the circuit wiring portion are plated with a metal layer of gold, solder, palladium, silver, silver-tin alloy or the like on a nickel base. It is formed by a method such as printing. At least a part of the circuit wiring layer is covered with an overcoat layer 30 such as a solder resist. For the overcoat layer 30, it is possible to use an electrically or thermally excellent resin such as an epoxy type, a polyimide type, an acrylic type, or a BT type.

【0027】こうして、コア基板10の両面に、多層配
線層を有する半導体素子搭載用基板が構成されている。
Thus, the semiconductor element mounting substrates having the multilayer wiring layers are formed on both surfaces of the core substrate 10.

【0028】ここで、本実施形態による半導体素子搭載
用基板は、コア基板10が、繊維強化型金属の平板によ
って構成されていることを主たる特徴としている。な
お、繊維強化型金属とは、繊維状の素材によって構成し
た基材に溶融した金属を含浸させることにより構成した
複合材料である。
Here, the semiconductor element mounting substrate according to the present embodiment is characterized mainly in that the core substrate 10 is constituted by a fiber-reinforced metal flat plate. The fiber-reinforced metal is a composite material formed by impregnating a base material made of a fibrous material with molten metal.

【0029】本発明に用いる繊維強化型金属には、繊維
状の素材としてカーボンファイバやSiCファイバを用
いる。こられファイバは高い強度を有することから、コ
ア基板10を薄膜化した場合にも十分な強度を確保する
ことができる。また、後述するように、カーボンファイ
バやSiCファイバは金属の熱膨張係数よりも小さい熱
膨張係数を有することから、金属材料と複合することに
よって複合材料の熱膨張係数を低減する効果がある。
For the fiber-reinforced metal used in the present invention, carbon fiber or SiC fiber is used as a fibrous material. Since these fibers have high strength, sufficient strength can be secured even when the core substrate 10 is made thin. Further, as will be described later, since the carbon fiber and the SiC fiber have a thermal expansion coefficient smaller than that of metal, the effect of reducing the thermal expansion coefficient of the composite material by compounding with the metal material is obtained.

【0030】繊維状素材に含浸させる金属材料として
は、マグネシウム(Mg)、アルミニウム(Al)、チ
タン(Ti)又はこれらを含む合金を用いることが望ま
しい。これら金属材料は軽量の材料であるため、コア基
板10の軽量化を図るうえで極めて有効だからである。
As the metallic material with which the fibrous material is impregnated, it is desirable to use magnesium (Mg), aluminum (Al), titanium (Ti) or an alloy containing these. This is because these metal materials are lightweight materials and are extremely effective in reducing the weight of the core substrate 10.

【0031】また、金属材料としては、導電率及び熱伝
導性の高い金属を使用することが望ましい。導電率の高
い金属材料をコア基板10に複合させることによりコア
基板10自体に十分な導電性を付与させることができる
ので、例えば図1に示す配線層20bのような配線層を
介して、コア基板10を、電気的ノイズ低減効果が期待
できるGNDプレーン或いは電源プレーンとして用いる
ことができる。また、熱伝導性の高い金属を使用すれ
ば、コア基板10に放熱板の役割を担わせることも可能
である。
Further, as the metal material, it is desirable to use a metal having high electric conductivity and high thermal conductivity. Since the core substrate 10 itself can be provided with sufficient conductivity by compounding a metal material having a high conductivity with the core substrate 10, the core substrate 10 can be provided with a wiring layer such as the wiring layer 20b shown in FIG. The substrate 10 can be used as a GND plane or a power plane that can be expected to reduce electrical noise. Further, if a metal having a high thermal conductivity is used, the core substrate 10 can also serve as a heat dissipation plate.

【0032】なお、コア基板10中における繊維状素材
の含有量は、30〜80体積%の範囲とすることが望ま
しい。30体積%以下では金属材料の熱膨張係数が支配
的となり繊維状素材による熱膨張係数の低減効果が十分
に得られず、80体積%以上では繊維状素材からなるプ
リフォームに金属材料を含浸させることが困難となるか
らである。
The content of the fibrous material in the core substrate 10 is preferably in the range of 30 to 80% by volume. If it is less than 30% by volume, the coefficient of thermal expansion of the metallic material becomes dominant, and the effect of reducing the coefficient of thermal expansion of the fibrous material cannot be sufficiently obtained. If it is more than 80% by volume, the preform made of the fibrous material is impregnated with the metallic material. Because it will be difficult.

【0033】表1は、繊維状素材及び金属材料の常温に
おける熱膨張係数をまとめたものである。表1中には、
比較としてポリイミド樹脂及びエポキシ樹脂の値も記載
している。
Table 1 summarizes the thermal expansion coefficients of fibrous materials and metallic materials at room temperature. In Table 1,
For comparison, the values of polyimide resin and epoxy resin are also shown.

【0034】[0034]

【表1】 [Table 1]

【0035】表1に示すように、金属材料の熱膨張係数
はシリコンの熱膨張係数である3.5ppm/℃よりも
大きいが、カーボンの熱膨張係数は0〜2ppm/℃と
シリコンの熱膨張係数よりも小さい。また、SiCの熱
膨張係数は4ppm/℃とシリコンの熱膨張係数とほぼ
等しい。したがって、金属材料とこれら繊維状素材との
複合材料を構成することにより、シリコンの熱膨張係数
に近い熱膨張係数を有するコア基板を形成できることが
判る。
As shown in Table 1, the coefficient of thermal expansion of the metal material is larger than the coefficient of thermal expansion of silicon which is 3.5 ppm / ° C., but the coefficient of thermal expansion of carbon is 0 to 2 ppm / ° C. Less than coefficient. The coefficient of thermal expansion of SiC is 4 ppm / ° C, which is almost equal to the coefficient of thermal expansion of silicon. Therefore, it can be seen that a core substrate having a coefficient of thermal expansion close to that of silicon can be formed by forming a composite material of a metal material and these fibrous materials.

【0036】繊維状素材によって複合材料の熱膨張係数
を低減する場合、その効果は、ファイバの延在する方向
において強く見られる。したがって、コア基板10を構
成する際には、ファイバが直交する2軸方向に延在する
ように、メッシュ、クロス或いは不織布の状態で複合さ
せることが望ましい。このようにすることにより、熱膨
張係数を低減する効果を更に高めることができる。
If the fibrous material reduces the coefficient of thermal expansion of the composite material, the effect is strongly seen in the direction of extension of the fiber. Therefore, when the core substrate 10 is formed, it is desirable that the fibers are combined in a mesh, a cloth, or a non-woven fabric so that the fibers extend in two orthogonal directions. By doing so, the effect of reducing the thermal expansion coefficient can be further enhanced.

【0037】表2に、繊維状素材としてカーボンファイ
バを、金属材料としてアルミニウムを用いた場合の複合
方法と熱膨張係数との関係を示す。
Table 2 shows the relationship between the composite method and the coefficient of thermal expansion when carbon fiber is used as the fibrous material and aluminum is used as the metal material.

【0038】[0038]

【表2】 [Table 2]

【0039】表2に示すように、複合材料の熱膨張係数
は、繊維状素材の含有量のみならず、繊維状素材の形状
によっても変化する。
As shown in Table 2, the coefficient of thermal expansion of the composite material changes not only with the content of the fibrous material but also with the shape of the fibrous material.

【0040】このように、所望の熱膨張係数を有するコ
ア基板を得るためには、材料、複合割合、繊維状素材の
形状を考慮して、適宜設定することが望ましい。
As described above, in order to obtain a core substrate having a desired coefficient of thermal expansion, it is desirable to appropriately set it in consideration of the material, the composite ratio, and the shape of the fibrous raw material.

【0041】次に、本実施形態による半導体素子搭載用
基板の製造方法について図2を用いて説明する。
Next, the method for manufacturing the semiconductor element mounting substrate according to the present embodiment will be explained with reference to FIGS.

【0042】まず、繊維状素材によるプリフォームを形
成する。繊維状素材としては、例えばカーボンファイバ
やSiCファイバを用い、クロス状、織布状或いは不織
布状に成形する。なお、クロス状とは、織布の状態とは
異なるものであり、異なる方向に延在するファイバの束
を交互に多数積層したものである。図2に示す工程断面
図は、メッシュ状の繊維状素材を用いた場合をイメージ
したものである。
First, a preform made of a fibrous material is formed. As the fibrous material, for example, carbon fiber or SiC fiber is used and is formed into a cloth shape, a woven cloth shape, or a non-woven cloth shape. Note that the cloth shape is different from the woven state, and is a plurality of fiber bundles extending in different directions alternately stacked. The process sectional view shown in FIG. 2 is an image of the case where a mesh fibrous material is used.

【0043】次いで、このように成形した繊維状素材の
プリフォームに、溶解した金属材料を含浸させる。こう
して、繊維状素材及び金属材料の複合材料よりなり、厚
さが例えば0.05〜0.5mm程度のコア基板10を
形成する(図2(a))。なお、金属材料としては、ア
ルミニウム、マグネシウム、チタン又はこれら金属を含
む合金等、軽量で導電率及び熱伝導率が高い材料を用い
ることが望ましい。
Next, the thus-formed fibrous material preform is impregnated with the molten metal material. Thus, the core substrate 10 made of the composite material of the fibrous material and the metal material and having a thickness of, for example, about 0.05 to 0.5 mm is formed (FIG. 2A). As the metal material, it is desirable to use a material that is lightweight and has high electrical conductivity and thermal conductivity, such as aluminum, magnesium, titanium, or an alloy containing these metals.

【0044】次いで、このように形成したコア基板10
に、例えばドリルにより、コア基板10を貫く貫通孔1
2を形成する(図2(b))。この貫通孔12は、後に
スルーホールを形成する領域に予め形成しておくもので
あり、スルーホールの開口径よりも例えば0.2〜1.
0mmの範囲で大きいものとする。
Next, the core substrate 10 thus formed
A through hole 1 that penetrates the core substrate 10 by, for example, a drill.
2 is formed (FIG. 2B). The through hole 12 is formed in advance in a region where a through hole will be formed later, and has a diameter of, for example, 0.2 to 1.
It shall be large in the range of 0 mm.

【0045】次いで、コア基板10に所定の脱脂・洗浄
処理を施した後、例えば真空プレスによりコア基板10
の両面を樹脂シートによってラミネートし、コア基板の
表面に樹脂シートよりなる絶縁層14を形成する。この
際、貫通孔12内も、絶縁層14によって充填される
(図2(c))。
Next, after the core substrate 10 is subjected to a predetermined degreasing / cleaning treatment, it is vacuum-pressed, for example.
Both surfaces are laminated with a resin sheet to form an insulating layer 14 made of a resin sheet on the surface of the core substrate. At this time, the inside of the through hole 12 is also filled with the insulating layer 14 (FIG. 2C).

【0046】なお、樹脂シートによるラミネートには、
真空プレスのほか、真空ラミネータや積層板プレス機を
用いることもできる。また、絶縁層を構成する樹脂材料
としては、ポリイミド系樹脂が好適であるが、これに限
定するものではなく、ポリエーテルイミド、ポリエーテ
ルサルフォン、エポキシ樹脂、テトラフルオロエチレン
樹脂、ポリウレタン樹脂、シリコーン樹脂、アクリル樹
脂、ビスマレイミド・トリアジン樹脂等、耐熱性、絶縁
性に優れた樹脂を用いることができる。
Incidentally, for the lamination with the resin sheet,
In addition to the vacuum press, a vacuum laminator or a laminated board press can be used. Further, as the resin material forming the insulating layer, a polyimide resin is preferable, but the resin material is not limited to this, and polyetherimide, polyether sulfone, epoxy resin, tetrafluoroethylene resin, polyurethane resin, silicone Resins having excellent heat resistance and insulating properties such as resins, acrylic resins, bismaleimide / triazine resins can be used.

【0047】次いで、貫通孔12を形成した領域の絶縁
層14に、コア基板10を貫くようにスルーホール16
を形成する(図2(d))。なお、絶縁層14へのスル
ーホール16の形成には、UV−YAGレーザ、炭酸ガ
スレーザ、エキシマレーザなどのレーザや、プラズマを
用いるドライエッチング、ドリル,パンチ等の方法を用
いることができる。スルーホール16を形成する方法に
は、適切な方法を孔の大きさに応じて適宜選択すること
が望ましい。
Next, through holes 16 are formed in the insulating layer 14 in the regions where the through holes 12 are formed so as to penetrate the core substrate 10.
Are formed (FIG. 2D). To form the through hole 16 in the insulating layer 14, a laser such as a UV-YAG laser, a carbon dioxide gas laser, an excimer laser, or dry etching using plasma, a drill, a punch, or the like can be used. As a method of forming the through hole 16, it is desirable to appropriately select an appropriate method according to the size of the hole.

【0048】次いで、コア基板10をGNDプレーンや
電源プレーンとして用いる場合には、絶縁層14に、コ
ア基板10に達するビアホール(図示せず)を形成す
る。
Next, when the core substrate 10 is used as a GND plane or a power plane, a via hole (not shown) reaching the core substrate 10 is formed in the insulating layer 14.

【0049】次いで、絶縁層14で被覆されたコア基板
10上に、配線層20を形成する。例えば、全面に、無
電解銅めっき膜を形成する。次いで、ドライフィルムレ
ジストをマスクとして及び無電解銅めっき膜をシードと
して電解銅めっきを行い、配線層形成予定領域に選択的
に銅膜を成長させる。次いで、ドライフィルムレジスト
を剥離し、無電界銅めっき膜をパネルエッチングするこ
とにより、銅膜よりなる配線層20を形成する。
Next, the wiring layer 20 is formed on the core substrate 10 covered with the insulating layer 14. For example, an electroless copper plating film is formed on the entire surface. Then, electrolytic copper plating is performed using the dry film resist as a mask and the electroless copper plating film as a seed to selectively grow the copper film in the wiring layer formation planned region. Then, the dry film resist is peeled off, and the electroless copper plating film is panel-etched to form the wiring layer 20 made of a copper film.

【0050】なお、スルーホール内に例えば銅ペースト
を充填した後に、同様の手法により配線層を形成するよ
うにしてもよい。また、配線層を構成する金属材料とし
ては銅が好適に用いられるが、これに限定するものでは
なく、金,銀、ニッケル等を用いてもよい。
The wiring layer may be formed by a similar method after filling the through holes with, for example, copper paste. Copper is preferably used as the metal material forming the wiring layer, but the material is not limited to this, and gold, silver, nickel or the like may be used.

【0051】次いで、必要に応じて絶縁層の形成及び配
線層の形成を繰り返し行い、コア基板10の両面に所定
の多層配線層を形成する。
Next, the formation of the insulating layer and the formation of the wiring layer are repeated as needed to form a predetermined multilayer wiring layer on both surfaces of the core substrate 10.

【0052】このように、本実施形態によれば、半導体
素子搭載用基板のコア基板を繊維強化型金属よりなる板
材によって構成するので、熱膨張係数がシリコンに近
く、軽量且つ薄くても高剛性を有する半導体素子搭載用
基板を構成することができる。
As described above, according to this embodiment, since the core substrate of the semiconductor element mounting substrate is made of the plate material made of fiber reinforced metal, the coefficient of thermal expansion is close to that of silicon, and the rigidity is high even if it is lightweight and thin. It is possible to configure a semiconductor element mounting substrate having

【0053】なお、上記実施形態では、コア基板10の
両面に多層配線層を形成したが、コア基板の片側のみに
多層配線層を形成してもよい。コア基板の両側に多層配
線層を形成する場合、コア基板と多層配線層との間の熱
膨張係数差に伴う応力は、表面側と裏面側とによってほ
ぼ相殺される。一方、コア基板の片側のみに多層配線層
を形成する場合、応力がそのままコア基板に加わること
となる。しかしながら、本実施形態によるコア基板は高
い剛性を有しているため、片側配線基板に適用する場合
においても好ましい特性を発揮する。
Although the multilayer wiring layers are formed on both sides of the core substrate 10 in the above embodiment, the multilayer wiring layers may be formed on only one side of the core substrate. When the multilayer wiring layers are formed on both sides of the core substrate, the stress due to the difference in thermal expansion coefficient between the core substrate and the multilayer wiring layer is almost canceled by the front surface side and the back surface side. On the other hand, when the multilayer wiring layer is formed only on one side of the core substrate, the stress is directly applied to the core substrate. However, since the core substrate according to the present embodiment has high rigidity, it exhibits preferable characteristics even when applied to a one-sided wiring substrate.

【0054】[第2実施形態]本発明の第2実施形態に
よる半導体装置について図3を用いて説明する。なお、
第1実施形態による半導体素子搭載用基板及びその製造
方法と同様の符号には同一の符号を付し説明を省略し或
いは簡略にする。
[A Second Embodiment] The semiconductor device according to a second embodiment of the present invention will be explained with reference to FIG. In addition,
The same reference numerals as those used in the semiconductor element mounting substrate and the method for manufacturing the same according to the first embodiment are designated by the same reference numerals to omit or simplify the description.

【0055】図3は本実施形態による半導体装置の構造
を示す概略断面図である。
FIG. 3 is a schematic sectional view showing the structure of the semiconductor device according to the present embodiment.

【0056】繊維強化型金属よりなるコア基板10の一
方の面上には、絶縁層と配線層とが繰り返し積層してな
る多層配線層32が形成されている。こうして、一方の
面側のみに配線層32が形成された半導体素子搭載用基
板40が構成されている。
On one surface of the core substrate 10 made of fiber reinforced metal, a multi-layer wiring layer 32 is formed by repeatedly laminating an insulating layer and a wiring layer. Thus, the semiconductor element mounting substrate 40 in which the wiring layer 32 is formed only on one surface side is configured.

【0057】半導体素子搭載用基板40上には、LSI
チップ50が、バンプ52を介して接続されている。半
導体素子搭載用基板40とLSIチップ50の間には、
アンダーフィル54が埋め込まれている。
LSI is mounted on the semiconductor element mounting substrate 40.
Chips 50 are connected via bumps 52. Between the semiconductor element mounting substrate 40 and the LSI chip 50,
The underfill 54 is embedded.

【0058】また、半導体素子搭載用基板40には、ま
た、外部電子回路58(或いはマザーボード)に接続す
るためのピン56やFPC(Flexible Printed Circui
t:フレキシブルプリント配線板)60が形成されてい
る。なお、FPC60とは、プリント基板のベース基材
にポリイミドフィルムなどを用いた、薄くて曲げられる
ようにした基板であり、ベースフィルム上に銅配線が形
成されたものである。
The semiconductor element mounting substrate 40 also has pins 56 and FPCs (Flexible Printed Circui) for connecting to an external electronic circuit 58 (or a mother board).
t: flexible printed wiring board) 60 is formed. The FPC 60 is a thin and bendable substrate that uses a polyimide film or the like as the base material of the printed circuit board, and has copper wiring formed on the base film.

【0059】このように、本実施形態による半導体装置
は、第1実施形態による半導体素子搭載用基板40上
に、LSIチップ50が実装されていることに特徴があ
る。
As described above, the semiconductor device according to the present embodiment is characterized in that the LSI chip 50 is mounted on the semiconductor element mounting substrate 40 according to the first embodiment.

【0060】このような態様で第1実施形態による半導
体素子搭載用基板40を用いる場合には、LSIチップ
40を構成するシリコンの常温における熱膨張係数であ
る約3.5ppm/℃の近傍、例えば0.5〜6.5p
pm/℃程度の熱膨張係数となるように、コア基板10
を設計することが望ましい。また、LGA(Land Grip
Array Package)やマザーボード等の実装構造体とし
て、本発明による半導体素子搭載用基板を適用する場合
も同様である。
When the semiconductor element mounting substrate 40 according to the first embodiment is used in this manner, the thermal expansion coefficient of silicon constituting the LSI chip 40 at room temperature is about 3.5 ppm / ° C., for example, 0.5-6.5p
The core substrate 10 has a thermal expansion coefficient of about pm / ° C.
It is desirable to design In addition, LGA (Land Grip
The same applies when the semiconductor element mounting substrate according to the present invention is applied as a mounting structure such as an Array Package) or a mother board.

【0061】このようにして半導体素子搭載用基板40
を構成することにより、半導体素子搭載用基板40とL
SIチップ50との間に加わる応力を低減することがで
き、半導体素子搭載用基板40とLSIチップ50との
接続信頼性を向上することができる。
In this way, the semiconductor element mounting substrate 40
By configuring the semiconductor element mounting substrate 40 and L
The stress applied to the SI chip 50 can be reduced, and the connection reliability between the semiconductor element mounting substrate 40 and the LSI chip 50 can be improved.

【0062】このように、本実施形態によれば、半導体
素子搭載用基板のコア基板を繊維強化型金属よりなる板
材によって構成し、基板の熱膨張係数をLSIチップの
熱膨張係数とほぼ等しくするので、半導体素子搭載用基
板40とLSIチップ50との間に加わる応力を低減す
ることができる。また、繊維強化型金属よりなる板材を
用いた基板は軽量且つ薄くても高剛性を有するため、半
導体装置の軽量化を図ることができる。
As described above, according to this embodiment, the core substrate of the semiconductor element mounting substrate is made of the plate material made of fiber reinforced metal, and the thermal expansion coefficient of the substrate is made substantially equal to the thermal expansion coefficient of the LSI chip. Therefore, the stress applied between the semiconductor element mounting substrate 40 and the LSI chip 50 can be reduced. In addition, since a substrate using a plate material made of fiber-reinforced metal has high rigidity even if it is lightweight and thin, the weight of the semiconductor device can be reduced.

【0063】なお、上記実施形態では、本発明による半
導体素子搭載用基板を片面配線基板とした場合を例にし
て説明したが、両面配線基板においても同様に適用する
ことができる。
In the above embodiment, the case where the semiconductor element mounting substrate according to the present invention is a single-sided wiring substrate has been described as an example, but the present invention is also applicable to a double-sided wiring substrate.

【0064】[第3実施形態]本発明の第3実施形態に
よる半導体装置について図4を用いて説明する。なお、
第1実施形態による半導体素子搭載用基板及びその製造
方法並びに第2実施形態による半導体装置と同様の符号
には同一の符号を付し説明を省略し或いは簡略にする。
[A Third Embodiment] The semiconductor device according to a third embodiment of the present invention will be explained with reference to FIG. In addition,
The same reference numerals as those used in the semiconductor element mounting substrate and the method for manufacturing the same according to the first embodiment and the semiconductor device according to the second embodiment are designated by the same reference numerals to omit or simplify the description.

【0065】図4は本実施形態による半導体装置の構造
を示す概略断面図である。
FIG. 4 is a schematic sectional view showing the structure of the semiconductor device according to the present embodiment.

【0066】繊維強化型金属よりなるコア基板10の両
面には、絶縁層と配線層とが繰り返し積層してなる多層
配線層32がそれぞれ形成されている。こうして、コア
基板10の両面に配線層32が形成された半導体素子搭
載用基板40が構成されている。
On both surfaces of the core substrate 10 made of fiber reinforced metal, there are formed multilayer wiring layers 32 each having an insulating layer and a wiring layer repeatedly laminated. Thus, the semiconductor element mounting substrate 40 in which the wiring layers 32 are formed on both surfaces of the core substrate 10 is configured.

【0067】半導体素子搭載用基板40上には、LSI
チップ50が、バンプ52を介して接続されている。半
導体素子搭載用基板40とLSIチップ50の間には、
アンダーフィル54が埋め込まれている。LSIチップ
50が搭載された側とは異なる半導体素子搭載用基板4
0の面側には、電源ノイズを除去するためのデカップリ
ングキャパシタ62が形成されている。
LSI is mounted on the semiconductor element mounting substrate 40.
Chips 50 are connected via bumps 52. Between the semiconductor element mounting substrate 40 and the LSI chip 50,
The underfill 54 is embedded. Semiconductor element mounting substrate 4 different from the side on which the LSI chip 50 is mounted
A decoupling capacitor 62 for removing power supply noise is formed on the 0 surface side.

【0068】LSIチップ50及びキャパシタ62が実
装された半導体素子搭載用基板40は、バンプ66を介
してマザーボード64に接続されている。
The semiconductor element mounting substrate 40 on which the LSI chip 50 and the capacitor 62 are mounted is connected to the mother board 64 via bumps 66.

【0069】このように、本実施形態による半導体装置
は、LSIチップ50が実装された第1実施形態による
半導体素子搭載用基板40が、マザーボード64上に実
装されていることに特徴がある。
As described above, the semiconductor device according to the present embodiment is characterized in that the semiconductor element mounting substrate 40 according to the first embodiment on which the LSI chip 50 is mounted is mounted on the mother board 64.

【0070】このように、BGA等の実装構造体として
第1実施形態による半導体素子搭載用基板40を適用す
る場合、LSIチップを構成するシリコンの常温におけ
る熱膨張係数である約3.5ppm/℃と、マザーボー
ドを構成する樹脂基板の常温における熱膨張係数である
約8〜30ppm/℃との中間程度、例えば6〜17p
pm/℃程度の熱膨張係数となるように、コア基板10
を設計することが望ましい。
As described above, when the semiconductor element mounting substrate 40 according to the first embodiment is applied as a mounting structure such as BGA, the thermal expansion coefficient of silicon constituting the LSI chip at room temperature is about 3.5 ppm / ° C. And about 8 to 30 ppm / ° C. which is the coefficient of thermal expansion of the resin substrate constituting the mother board at room temperature, for example, 6 to 17 p
The core substrate 10 has a thermal expansion coefficient of about pm / ° C.
It is desirable to design

【0071】このようにして半導体素子搭載用基板40
を構成することにより、半導体素子搭載用基板40とL
SIチップ50との間に加わる応力と、半導体素子搭載
用基板40とマザーボード64との間に加わる応力とを
最適化することができる。
In this way, the semiconductor element mounting substrate 40
By configuring the semiconductor element mounting substrate 40 and L
The stress applied to the SI chip 50 and the stress applied to the semiconductor element mounting substrate 40 and the mother board 64 can be optimized.

【0072】このように、本実施形態によれば、半導体
素子搭載用基板のコア基板を繊維強化型金属よりなる板
材によって構成し、基板の熱膨張係数を、LSIチップ
の熱膨張係数とマザーボードの熱膨張係数とのほぼ中間
に制御するので、半導体素子搭載用基板40とLSIチ
ップ50との間に加わる応力と、半導体素子搭載用基板
40とマザーボード64との間に加わる応力とを最適化
することができる。また、繊維強化型金属よりなる板材
を用いた基板は軽量且つ薄くても高剛性を有するため、
半導体装置の軽量化を図ることができる。
As described above, according to the present embodiment, the core substrate of the semiconductor element mounting substrate is formed of the plate material made of fiber reinforced metal, and the thermal expansion coefficient of the substrate is set to the thermal expansion coefficient of the LSI chip and that of the mother board. Since the coefficient of thermal expansion is controlled approximately in the middle of the coefficient of thermal expansion, the stress applied between the semiconductor element mounting substrate 40 and the LSI chip 50 and the stress applied between the semiconductor element mounting substrate 40 and the mother board 64 are optimized. be able to. Further, since the substrate using the plate material made of fiber-reinforced metal has high rigidity even if it is lightweight and thin,
The weight of the semiconductor device can be reduced.

【0073】なお、上記実施形態では、本発明による半
導体素子搭載用基板を両面配線基板とした場合を例にし
て説明したが、片面配線基板においても同様に適用する
ことができる。
In the above embodiment, the case where the semiconductor element mounting substrate according to the present invention is a double-sided wiring substrate has been described as an example, but the same applies to a single-sided wiring substrate.

【0074】[0074]

【実施例】[実施例1]カーボンファイバをX−Y方向
に複合させたプリフォームに、マグネシウムを含浸し、
厚さ0.2mmのコア基板を作製した。次いで、このよ
うに作製したコア基板に、ドリルを用い、直径0.5m
mの貫通孔を約1000個形成した。
[Example] [Example 1] Magnesium was impregnated into a preform in which carbon fibers were compounded in the XY directions,
A core substrate having a thickness of 0.2 mm was produced. Then, using a drill, the core substrate manufactured in this way is 0.5 m in diameter.
About 1000 through holes of m were formed.

【0075】次いで、コア基板に所定の脱脂・洗浄処理
を行った後、真空プレスにより、200℃、30min
の条件で、厚さ0.05mmの熱可塑性ポリイミドシー
トを両面にラミネートした。次いで、UV−YAGレー
ザを用い、樹脂を充填した貫通孔の中心に直径0.2m
mのスルーホールを形成した。
Next, after the core substrate is subjected to a predetermined degreasing and cleaning treatment, it is vacuum-pressed at 200 ° C. for 30 minutes.
Under the conditions described above, a 0.05 mm thick thermoplastic polyimide sheet was laminated on both sides. Then, using a UV-YAG laser, a diameter of 0.2 m is formed at the center of the through hole filled with the resin.
m through holes were formed.

【0076】次いで、全面に無電解銅めっき膜を形成し
た後、表面にドライフィルムレジストにて配線パターニ
ングを施し、これに電解銅めっきにて配線を形成した。
次いで、ドライフィルムレジストを剥離後、めっきシー
ド層である無電解銅膜をパネルエッチングした。エッチ
ング液としては過酸化水素水と硫酸の混合液を用いた。
Then, after forming an electroless copper plating film on the entire surface, wiring patterning was performed on the surface with a dry film resist, and wiring was formed on this with electrolytic copper plating.
Then, after removing the dry film resist, the electroless copper film as the plating seed layer was panel-etched. As the etching solution, a mixed solution of hydrogen peroxide solution and sulfuric acid was used.

【0077】次いで、同様のプロセスにて両面に5層ず
つ配線を形成し、さらに、オーバーコート層をスクリー
ン印刷とフォトリソグラフィを併用して形成した。
Then, a wiring was formed on each of the both surfaces by five layers in the same process, and an overcoat layer was further formed by using screen printing and photolithography in combination.

【0078】このように形成した半導体素子搭載用基板
と、従来のプロセスで作製した有機コアプリント配線板
とにおいて、基板の反り量を比較した結果、有機コア基
板ではチップ搭載エリア20mmスパンで約30μmの
反りが発生していたが、本実施例による基板では同エリ
アで10μm以下と良好であった。
As a result of comparing the amounts of warpage of the semiconductor element mounting substrate thus formed with the organic core printed wiring board produced by the conventional process, the organic core substrate has a chip mounting area of 20 mm span of about 30 μm. However, in the substrate according to the present embodiment, it was as good as 10 μm or less in the same area.

【0079】また、アンダーフィル無しでチップ搭載後
に、−65℃、30min〜+125℃、30minを
1サイクルとし、これを 1000サイクル繰り返す熱
サイクル試験を行った結果、本実施例による基板では接
続抵抗変化率が+10%以下であり、半田やパッド部分
のクラックや剥がれは発生しなかったが、有機コア基板
では、1000サイクル後にはチップコーナー部の半田
とパッド界面にクラックが観察された。
Also, after mounting the chip without underfill, a cycle of -65 ° C., 30 min to + 125 ° C., 30 min was repeated for 1000 cycles. As a result, a thermal cycle test was conducted. The rate was + 10% or less, and cracking or peeling of the solder or pad portion did not occur, but in the organic core substrate, cracks were observed at the solder / pad interface of the chip corner portion after 1000 cycles.

【0080】[実施例2]カーボンファイバをX−Y方
向に複合させたプリフォームに、アルミニウムを含浸
し、厚さ0.2mmのコア基板を作製した。次いで、こ
のように作製したコア基板に、ドリルを用い、直径0.
5mmの貫通孔を約1000個形成した。
Example 2 A preform in which carbon fibers were compounded in the XY directions was impregnated with aluminum to prepare a core substrate having a thickness of 0.2 mm. Then, using a drill, the core substrate manufactured in this manner was measured to have a diameter of 0.
About 1000 5 mm through holes were formed.

【0081】次いで、コア基板に所定の脱脂・洗浄処理
を行った後、真空プレスにより、170℃、30min
の条件で、厚さ0.05mmのエポキシ樹脂シートを両
面にラミネートした。次いで、UV−YAGレーザを用
い、樹脂を充填した貫通孔の中心に直径0.2mmのス
ルーホールを形成した。
Next, after performing a predetermined degreasing and cleaning treatment on the core substrate, it is vacuum-pressed at 170 ° C. for 30 minutes.
Under the conditions described above, a 0.05 mm thick epoxy resin sheet was laminated on both sides. Then, using a UV-YAG laser, a through hole having a diameter of 0.2 mm was formed at the center of the through hole filled with the resin.

【0082】次いで、このように形成したスルーホール
内に銅ペーストを充填した後、バフ研磨によって余分な
ペーストを除去した。
Then, after filling the through-holes thus formed with copper paste, excess paste was removed by buffing.

【0083】次いで、全面に無電解銅めっき膜を形成し
た後、表面にドライフィルムレジストにて配線パターニ
ングを施し、これに電解銅めっきにて配線を形成した。
次いで、ドライフィルムレジストを剥離後、めっきシー
ド層である無電解銅膜をパネルエッチングした。エッチ
ング液としては過酸化水素水と硫酸の混合液を用いた。
Next, after forming an electroless copper plating film on the entire surface, wiring patterning was performed on the surface with a dry film resist, and wiring was formed on this by electrolytic copper plating.
Then, after removing the dry film resist, the electroless copper film as the plating seed layer was panel-etched. As the etching solution, a mixed solution of hydrogen peroxide solution and sulfuric acid was used.

【0084】次いで、同様のプロセスにて両面に5層ず
つ配線を形成し、さらに、オーバーコート層をスクリー
ン印刷とフォトリソグラフィを併用して形成した。
Then, five layers of wiring were formed on both sides by the same process, and an overcoat layer was further formed by using screen printing and photolithography in combination.

【0085】このように形成した半導体素子搭載用基板
と、従来のプロセスで作製した有機コアプリント配線板
とにおいて、基板の反り量を比較した結果、有機コア基
板ではチップ搭載エリア20mmスパンで約30μmの
反りが発生していたが、本実施例による基板では同エリ
アで10μm以下と良好であった。
As a result of comparing the amounts of warpage of the semiconductor element mounting substrate thus formed with the organic core printed wiring board manufactured by the conventional process, the organic core substrate has a chip mounting area of 20 mm span of about 30 μm. However, in the substrate according to the present embodiment, it was as good as 10 μm or less in the same area.

【0086】また、アンダーフィル無しでチップ搭載後
に、−65℃、30min〜+125℃、30minを
1サイクルとし、これを 1000サイクル繰り返す熱
サイクル試験を行った結果、本実施例による基板では接
続抵抗変化率が+10%以下であり、半田やパッド部分
のクラックや剥がれは発生しなかったが、有機コア基板
では、1000サイクル後にはチップコーナー部の半田
とパッド界面にクラックが観察された。
After mounting the chip without underfill, a cycle of -65 ° C., 30 min to + 125 ° C., 30 min was repeated for 1000 cycles. As a result, a thermal cycle test was conducted. The rate was + 10% or less, and cracking or peeling of the solder or pad portion did not occur, but in the organic core substrate, cracks were observed at the solder / pad interface of the chip corner portion after 1000 cycles.

【0087】また、本実施例による基板を用いて完成し
た半導体装置を同等の機能を有する通常のプリント基板
による半導体装置と比較したところ、熱的放散性に優れ
ることが認められた。
Further, when the semiconductor device completed by using the substrate according to the present embodiment was compared with the semiconductor device by the ordinary printed circuit board having the same function, it was confirmed that the heat dissipation property was excellent.

【0088】[0088]

【発明の効果】以上の通り、本発明によれば、半導体素
子搭載用基板のコア基板を繊維強化型金属よりなる板材
によって構成するので、基板をLSIチップの熱膨張係
数に近似させ、熱的放散性に優れる半導体装置を実現す
ることができる。また、従来の両面プリント基板を用い
たBGA等の半導体装置に比べて接続信頼性が高く、高
発熱の半導体素子を搭載することが可能となる。また、
金属コア層をグランドプレーンとして利用できるため、
ノイズ低減の効果が期待でき、これを用いることにより
半導体装置の高性能化に対応することができる。
As described above, according to the present invention, since the core substrate of the semiconductor element mounting substrate is made of a plate material made of fiber reinforced metal, the substrate is made to approximate the thermal expansion coefficient of the LSI chip and the thermal It is possible to realize a semiconductor device having excellent radiation performance. Further, as compared with a semiconductor device such as a BGA using a conventional double-sided printed circuit board, the connection reliability is higher and a semiconductor element having a high heat generation can be mounted. Also,
Since the metal core layer can be used as a ground plane,
The effect of noise reduction can be expected, and by using this, it is possible to cope with higher performance of semiconductor devices.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の第1実施形態による半導体素子搭載用
基板の構造を示す概略断面図である。
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing the structure of a semiconductor element mounting substrate according to a first embodiment of the present invention.

【図2】本発明の第1実施形態による半導体素子搭載用
基板の製造方法を示す工程断面図である。
FIG. 2 is a process sectional view showing the method of manufacturing the semiconductor device mounting substrate according to the first embodiment of the present invention.

【図3】本発明の第2実施形態による半導体装置の構造
を示す概略断面図である。
FIG. 3 is a schematic sectional view showing the structure of a semiconductor device according to a second embodiment of the present invention.

【図4】本発明の第3実施形態による半導体装置の構造
を示す概略断面図である。
FIG. 4 is a schematic sectional view showing the structure of a semiconductor device according to a third embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10…コア基板 12…貫通孔 14,22,26,28…絶縁層 16…スルーホール 18…ビアホール 20,24,28…配線層 30…オーバーコート層 32…多層配線層 40…半導体素子搭載用基板 50…LSIチップ 52,66…バンプ 54…アンダーフィル 56…ピン 58…外部電子回路 60…FPC 62…デカップリングキャパシタ 64…マザーボード 10 ... Core substrate 12 ... Through hole 14, 22, 26, 28 ... Insulating layer 16 ... Through hole 18 ... Beer hall 20, 24, 28 ... Wiring layer 30 ... Overcoat layer 32 ... Multilayer wiring layer 40 ... Semiconductor element mounting substrate 50 ... LSI chip 52, 66 ... Bump 54 ... Underfill 56 ... pin 58 ... External electronic circuit 60 ... FPC 62 ... Decoupling capacitor 64 ... Motherboard

Claims (10)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 繊維強化型金属よりなるコア基板と、 前記コア基板上に形成された絶縁層と、 前記絶縁層上に形成された配線層とを有することを特徴
とする半導体素子搭載用基板。
1. A substrate for mounting a semiconductor element, comprising: a core substrate made of fiber-reinforced metal; an insulating layer formed on the core substrate; and a wiring layer formed on the insulating layer. .
【請求項2】 請求項1記載の半導体素子搭載用基板に
おいて、 前記コア基板を貫通するように設けられ、前記コア基板
の一方の面側に形成された前記配線層と、前記コア基板
の他方の面側に形成された前記配線層とを電気的に接続
するためのスルーホールを更に有することを特徴とする
半導体素子搭載用基板。
2. The semiconductor element mounting substrate according to claim 1, wherein the wiring layer is provided so as to penetrate the core substrate and is formed on one surface side of the core substrate, and the other of the core substrates. A semiconductor element mounting substrate further comprising a through hole for electrically connecting to the wiring layer formed on the surface side of the semiconductor element.
【請求項3】 請求項1又は2記載の半導体素子搭載用
基板において、 前記配線層は、前記コア基板に電気的に接続されている
ことを特徴とする半導体素子搭載用基板。
3. The semiconductor element mounting substrate according to claim 1, wherein the wiring layer is electrically connected to the core substrate.
【請求項4】 請求項1乃至3のいずれか1項に記載の
半導体素子搭載用基板において、 前記コア基板は、マグネシウム、アルミニウム、チタン
及びこれら金属の合金を含む群から選択される一の金属
材料と、カーボンファイバ及びSiCファイバを含む群
から選択される少なくとも一の繊維状素材とを複合した
複合材料によって構成されていることを特徴とする半導
体素子搭載用基板。
4. The semiconductor element mounting substrate according to claim 1, wherein the core substrate is one metal selected from the group consisting of magnesium, aluminum, titanium and alloys of these metals. A semiconductor element mounting substrate comprising a composite material which is a composite of a material and at least one fibrous material selected from the group including carbon fibers and SiC fibers.
【請求項5】 請求項4記載の半導体素子搭載用基板に
おいて、 前記繊維状素材は、クロス状若しくは織布状に成形され
又は不織布状の形態で複合されていることを特徴とする
半導体素子搭載用基板。
5. The semiconductor element mounting substrate according to claim 4, wherein the fibrous material is formed into a cloth shape, a woven cloth shape, or a composite in a non-woven cloth form. Substrate.
【請求項6】 請求項4又は5記載の半導体素子搭載用
基板において、 前記コア基板中における前記繊維状素材の含有量は、3
0〜80体積%であることを特徴とする半導体素子搭載
用基板。
6. The substrate for mounting a semiconductor element according to claim 4, wherein the content of the fibrous material in the core substrate is 3 or less.
A semiconductor element mounting substrate, which is 0 to 80% by volume.
【請求項7】 繊維強化型金属よりなるコア基板を有す
る半導体素子搭載用基板と、 前記半導体素子搭載用基板上に実装されたLSIチップ
とを有することを特徴とする半導体装置。
7. A semiconductor device comprising: a semiconductor element mounting substrate having a core substrate made of fiber reinforced metal; and an LSI chip mounted on the semiconductor element mounting substrate.
【請求項8】 請求項7記載の半導体装置において、 前記半導体素子搭載用基板の熱膨張係数は、常温におい
て0.5〜6.5ppm/℃であることを特徴とする半
導体装置。
8. The semiconductor device according to claim 7, wherein the semiconductor element mounting substrate has a coefficient of thermal expansion of 0.5 to 6.5 ppm / ° C. at room temperature.
【請求項9】 マザーボードと、 前記マザーボード上に実装され、繊維強化型金属よりな
るコア基板を有する半導体素子搭載用基板と、 前記半導体素子搭載用基板上に実装されたLSIチップ
とを有することを特徴とする半導体装置。
9. A semiconductor device mounting board having a mother board, a core board made of fiber reinforced metal and mounted on the motherboard, and an LSI chip mounted on the semiconductor device mounting board. Characteristic semiconductor device.
【請求項10】 請求項9記載の半導体装置において、 前記半導体素子搭載用基板の熱膨張係数は、常温におい
て6〜17ppm/℃であることを特徴とする半導体装
置。
10. The semiconductor device according to claim 9, wherein the semiconductor element mounting substrate has a coefficient of thermal expansion of 6 to 17 ppm / ° C. at room temperature.
JP2002015327A 2002-01-24 2002-01-24 Board for mounting semiconductor element and semiconductor device Pending JP2003218287A (en)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2002015327A JP2003218287A (en) 2002-01-24 2002-01-24 Board for mounting semiconductor element and semiconductor device
US10/340,744 US7038142B2 (en) 2002-01-24 2003-01-13 Circuit board and method for fabricating the same, and electronic device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2002015327A JP2003218287A (en) 2002-01-24 2002-01-24 Board for mounting semiconductor element and semiconductor device

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2003218287A true JP2003218287A (en) 2003-07-31

Family

ID=27651757

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2002015327A Pending JP2003218287A (en) 2002-01-24 2002-01-24 Board for mounting semiconductor element and semiconductor device

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2003218287A (en)

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006114606A (en) * 2004-10-13 2006-04-27 Mitsubishi Electric Corp Printed wiring board, substrate therefor and method of manufacturing substrate for printed wiring board
JP2009146988A (en) * 2007-12-12 2009-07-02 Fujitsu Ltd Method of singulating circuit board and package circuit board
KR101125317B1 (en) * 2008-11-17 2012-03-28 신코 덴키 코교 가부시키가이샤 Circuit board and method of manufacturing the same
US8161636B2 (en) 2007-10-12 2012-04-24 Fujitsu Limited Circuit board and method of manufacturing the same
US8186053B2 (en) 2008-11-14 2012-05-29 Fujitsu Limited Circuit board and method of manufacturing the same
KR20160070227A (en) * 2014-12-09 2016-06-20 엘지디스플레이 주식회사 High permittability insulating film and substrate for display device and display device having thereof

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006114606A (en) * 2004-10-13 2006-04-27 Mitsubishi Electric Corp Printed wiring board, substrate therefor and method of manufacturing substrate for printed wiring board
US8161636B2 (en) 2007-10-12 2012-04-24 Fujitsu Limited Circuit board and method of manufacturing the same
JP2009146988A (en) * 2007-12-12 2009-07-02 Fujitsu Ltd Method of singulating circuit board and package circuit board
US8186053B2 (en) 2008-11-14 2012-05-29 Fujitsu Limited Circuit board and method of manufacturing the same
KR101125317B1 (en) * 2008-11-17 2012-03-28 신코 덴키 코교 가부시키가이샤 Circuit board and method of manufacturing the same
KR20160070227A (en) * 2014-12-09 2016-06-20 엘지디스플레이 주식회사 High permittability insulating film and substrate for display device and display device having thereof
KR102343731B1 (en) 2014-12-09 2021-12-27 엘지디스플레이 주식회사 High permittability insulating film and substrate for display device and display device having thereof

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7038142B2 (en) Circuit board and method for fabricating the same, and electronic device
JP3822549B2 (en) Wiring board
JP4199198B2 (en) Multilayer wiring board and manufacturing method thereof
JP4119205B2 (en) Multilayer wiring board
TWI407850B (en) Build-up printed wiring board substrate having a core layer that is part of a circuit
TWI436717B (en) Wiring board capable of having built-in functional element and method for manufacturing the same
JP3546961B2 (en) Wiring board for mounting semiconductor device, method of manufacturing the same, and semiconductor package
JP4392157B2 (en) WIRING BOARD SHEET MATERIAL AND ITS MANUFACTURING METHOD, AND MULTILAYER BOARD AND ITS MANUFACTURING METHOD
JP4538373B2 (en) Manufacturing method of coreless wiring substrate and manufacturing method of electronic device having the coreless wiring substrate
JP2002016173A (en) Semiconductor device
WO2007126090A1 (en) Circuit board, electronic device and method for manufacturing circuit board
JPWO2008120755A1 (en) Functional element built-in circuit board, manufacturing method thereof, and electronic device
WO2004103039A1 (en) Double-sided wiring board, double-sided wiring board manufacturing method, and multilayer wiring board
US20100108371A1 (en) Wiring board with built-in electronic component and method for manufacturing the same
US20090242255A1 (en) Wiring board with built-in electronic component and method of manufacturing same
JP2005109307A (en) Board with built-in circuit part, and manufacturing method of the same
JP2003273482A (en) Circuit board and manufacturing method thereof, and electronic equipment
JP2005302922A (en) Wiring board and its manufacturing method
JP2002246722A (en) Printed wiring board
JP2005347391A (en) Printed wiring board
JP2011049289A (en) Wiring board and manufacturing method thereof
JP2003218287A (en) Board for mounting semiconductor element and semiconductor device
JP4521223B2 (en) Printed wiring board
JP2007158193A (en) Electronic component mounting board, electronic component module, electronic component mounting structure, and manufacturing method of them
JP4597561B2 (en) Wiring board and manufacturing method thereof

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20041210

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20060609

A131 Notification of reasons for refusal

Effective date: 20060620

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20060815

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20071127