JP2004304158A - Capacitor, capacitor with semiconductor element, substrate with capacitor, structure composed of semiconductor element, capacitor, and substrate, intermediate substrate, intermediate substrate with semiconductor element, substrate with intermediate substrate, and structure composed of semiconductor element, intermediate substrate, and substrate - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an inexpensive structure that is excellent in noise eliminating ability, can be manufactured easily, and is composed of a semiconductor element, a capacitor, and a substrate. <P>SOLUTION: This structure 11 is composed of the semiconductor element 21, capacitor 31, and substrate 41. The semiconductor element 21 has surface connector terminals 22, and the substrate 41 has surface connector pads 46. In addition, the capacitor 31 has a capacitor main body 38 and a plurality of conductor columns 35. The semiconductor element 21 is mounted on the first surface 32 of the capacitor main body 38, and the second surface 33 of the main body 38 is mounted on the surface of the substrate 41. The plurality of conductor columns 35 are connected to the surface connector terminals 22 and surface connector pads 46 through the first and second surfaces 32 and 33 of the capacitor main body 38. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明は、コンデンサ、半導体素子付きコンデンサ、コンデンサ付き基板、半導体素子とコンデンサと基板とからなる構造体、中継基板、半導体素子付き中継基板、中継基板付き基板、半導体素子と中継基板と基板とからなる構造体に関するものである。   The present invention relates to a capacitor, a capacitor with a semiconductor element, a substrate with a capacitor, a structure including a semiconductor element, a capacitor, and a substrate, a relay substrate, a relay substrate with a semiconductor element, a substrate with a relay substrate, a semiconductor element, a relay substrate, and a substrate. It is related to a structure that becomes.

近年、ICチップと配線基板とをじかに接続するのではなく、ICチップと配線基板との間にインターポーザと呼ばれる中継基板を介在させてそれらを互いに接続した構造体が各種知られている。ところで、集積回路技術の進歩によりICチップの動作がますます高速化しているが、それに伴い電源配線等にノイズが重畳され、誤動作を引き起こすことがある。そこで、上記の構造体においても、ノイズを除去してICチップへ良好な電源供給を行うための対策が採られている。例えば、配線基板側にコンデンサを埋設するとともに、そのコンデンサとICチップとをインターポーザ内の導体を介して接続することが既に提案されている(例えば、特許文献1参照)。   2. Description of the Related Art In recent years, various structures have been known in which a relay board called an interposer is interposed between an IC chip and a wiring board, instead of directly connecting the IC chip and the wiring board. By the way, the operation of the IC chip is becoming faster and faster due to the advance of the integrated circuit technology. However, noise is superimposed on the power supply wiring and the like, which may cause a malfunction. Therefore, measures have been taken in the above-described structure to remove noise and supply a good power to the IC chip. For example, it has already been proposed to embed a capacitor on the wiring board side and connect the capacitor and an IC chip via a conductor in an interposer (for example, see Patent Document 1).

特開2000−349225号公報(図26、図28等)JP-A-2000-349225 (FIGS. 26, 28, etc.)

一般に、コンデンサとICチップとをつなぐ配線(コンデンサ接続配線)がある場合、コンデンサ接続配線が長くなるほど、その箇所においてノイズが重畳する可能性が高くなる。従って、ノイズ除去能力を高めるためには、前記コンデンサ接続配線は極力短いほうが好ましい。   Generally, when there is a wiring (capacitor connection wiring) connecting a capacitor and an IC chip, the longer the capacitor connection wiring, the higher the possibility that noise is superimposed at that location. Therefore, in order to enhance the noise removal capability, it is preferable that the capacitor connection wiring be as short as possible.

ところが、コンデンサを配線基板側に埋設した上記構造体では、コンデンサとICチップとをつなぐ配線(コンデンサ接続配線)の長さが、必然的にインターポーザの厚さ分より長くなってしまう。従って、さらなる低ノイズ化を達成して構造体の信頼性向上を図るためには、何らかの新たな対策を打つことが必要であると考えられていた。   However, in the above-described structure in which the capacitor is embedded on the wiring board side, the length of the wiring (capacitor connection wiring) connecting the capacitor and the IC chip is necessarily longer than the thickness of the interposer. Therefore, it has been considered that it is necessary to take some new countermeasures in order to achieve a further reduction in noise and improve the reliability of the structure.

また、コンデンサを配線基板側に埋設した上記構造体では、コンデンサのみがショートや絶縁抵抗不良などにより不具合となった場合であっても、付加価値の付いた配線基板全体を廃棄せざるを得ない。このため、損失金額が大きくなって、結局安価に製造することが困難になる。   In addition, in the above structure in which the capacitor is embedded in the wiring board side, even if only the capacitor becomes defective due to a short circuit or poor insulation resistance, the entire value-added wiring board has to be discarded. . For this reason, the amount of loss becomes large, and it becomes difficult to manufacture at low cost after all.

さらに、低抵抗、低インダクタンスを達成するための1つの方法としては、コンデンサの大型化(言い換えると大容量化)が考えられる。しかしながら、近年の配線基板においては、導体回路が複数層にわたり密集して形成されていることが多く、そもそも大型のコンデンサを埋設しうる十分なスペースがない。また、無理やり大型のコンデンサを埋設しようとすれば、導体回路を形成する際の自由度が小さくなり、導体回路の形成が著しく困難になるおそれがある。   Further, as one method for achieving low resistance and low inductance, an increase in the size of the capacitor (in other words, an increase in the capacity) can be considered. However, in recent wiring boards, conductive circuits are often formed densely over a plurality of layers, and there is not enough space to embed a large capacitor in the first place. In addition, if a large capacitor is buried by force, the degree of freedom in forming a conductor circuit is reduced, and there is a possibility that the formation of the conductor circuit becomes extremely difficult.

本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、ノイズ除去能力に優れ、しかも安価かつ製造しやすい、半導体素子とコンデンサと基板とからなる構造体、半導体素子と中継基板と基板とからなる構造体を提供することにある。   The present invention has been made in view of the above problems, and its object is to provide a structure including a semiconductor element, a capacitor, and a substrate, which is excellent in noise removal capability, and is inexpensive and easy to manufacture, a semiconductor element, a relay board, An object of the present invention is to provide a structure including a substrate.

また、本発明の別の目的は、上記の優れた構造体を実現するうえで好適な、コンデンサ、半導体素子付きコンデンサ、コンデンサ付き基板、中継基板、半導体素子付き中継基板、中継基板付き基板を提供することにある。   Another object of the present invention is to provide a capacitor, a capacitor with a semiconductor element, a substrate with a capacitor, a relay board, a relay board with a semiconductor element, and a board with a relay board, which are suitable for realizing the above-mentioned excellent structure. Is to do.

そして、上記課題を解決する手段としては、面接続端子を有する半導体素子を備え、面接続パッドを有する基板を備え、かつ、前記半導体素子が実装される第1面及び前記基板の表面上に実装される第2面を有する略板形状のコンデンサ本体と、前記第1面及び前記第2面を貫通し、前記面接続端子及び前記面接続パッドと電気的に接続される複数の導体柱とを有するコンデンサを備えたこと特徴とした、半導体素子とコンデンサと基板とからなる構造体がある。   Means for solving the above problems include a semiconductor element having a surface connection terminal, a substrate having a surface connection pad, and mounting on the first surface on which the semiconductor element is mounted and on the surface of the substrate. And a plurality of conductor pillars penetrating the first surface and the second surface and electrically connected to the surface connection terminals and the surface connection pads. There is a structure including a semiconductor element, a capacitor, and a substrate, which is characterized by including a capacitor.

また、半導体素子とコンデンサと基板とからなる上記の構造体を実現するうえで好適なものとしては、面接続端子を有する半導体素子が実装されるべき第1面、及び第2面を有する略板形状のコンデンサ本体と、前記第1面及び前記第2面を貫通し、前記面接続端子と電気的に接続されるべき複数の導体柱とを備えることを特徴としたコンデンサがある。さらに、面接続端子を有する半導体素子を備え、かつ、前記半導体素子が実装される第1面、及び、第2面を有する略板形状のコンデンサ本体と、前記第1面及び前記第2面を貫通し、前記面接続端子と電気的に接続される複数の導体柱とを有するコンデンサを備えたことを特徴とした半導体素子付きコンデンサ、も好適である。加えて、面接続パッドを有する基板を備え、かつ、第1面及び前記基板の表面上に実装される第2面を有する略板形状のコンデンサ本体と、前記第1面及び前記第2面を貫通し、前記面接続パッドと電気的に接続される複数の導体柱とを有するコンデンサを備えたことを特徴としたコンデンサ付き基板、も好適である。   Further, in order to realize the above-described structure including the semiconductor element, the capacitor, and the substrate, a preferable example is a substantially plate having a first surface on which a semiconductor element having surface connection terminals is to be mounted and a second surface having a second surface. There is provided a capacitor comprising: a capacitor main body having a shape; and a plurality of conductor columns that penetrate the first surface and the second surface and are to be electrically connected to the surface connection terminal. Furthermore, a first plate on which a semiconductor element having a surface connection terminal is provided, and a first plate on which the semiconductor element is mounted, and a substantially plate-shaped capacitor body having a second surface, and the first surface and the second surface are formed. A capacitor with a semiconductor element, characterized by comprising a capacitor having a plurality of conductor columns that penetrate and are electrically connected to the surface connection terminal, is also suitable. In addition, a substantially plate-shaped capacitor body including a substrate having surface connection pads, and having a first surface and a second surface mounted on the surface of the substrate, the first surface and the second surface are provided. A substrate with a capacitor, comprising a capacitor having a plurality of conductor pillars penetrating therethrough and electrically connected to the surface connection pad, is also suitable.

従って、上記の構造体によると、コンデンサは、それ自体いわば中継基板としての機能を有しており、本来中継基板があるべき位置に配置されている。即ち、従来構造に比較して半導体素子とコンデンサとが近接して配置され、両者が直接接続した状態となる。このため、半導体素子とコンデンサとをつなぐ配線(コンデンサ接続配線)を非常に短くする、さらには完全になくすことが可能となる。ゆえに、半導体素子とコンデンサとの間で侵入するノイズを極めて小さく抑えることができ、誤動作等の不具合を生じることもなく高い信頼性を得ることができる。   Therefore, according to the above-described structure, the capacitor itself has a function as a relay board itself, and is arranged at a position where the relay board should be. That is, the semiconductor element and the capacitor are arranged closer to each other as compared with the conventional structure, and the two are directly connected. For this reason, it is possible to make the wiring (capacitor connection wiring) connecting the semiconductor element and the capacitor very short, or even completely eliminate it. Therefore, noise that enters between the semiconductor element and the capacitor can be extremely reduced, and high reliability can be obtained without causing a malfunction such as a malfunction.

また、たとえコンデンサに不具合が生じた場合でも、コンデンサが基板側に埋設されているわけではないので、コンデンサのみを廃棄すれば足り、基板全体の廃棄を伴わない。ゆえに、基板側にコンデンサを埋設した従来構造に比べて、損失金額が小さく安価に製造することが可能となる。しかも、基板側にコンデンサを埋設した構造でないことから、スペース上の制約を受けなくなり、比較的容易にコンデンサの大型化(大容量化)を図ることが可能となるとともに、基板についても製造しやすくなる。   Further, even if a failure occurs in the capacitor, the capacitor is not buried in the substrate side, so it is sufficient to discard only the capacitor, without disposing the entire substrate. Therefore, compared to the conventional structure in which a capacitor is buried on the substrate side, the amount of loss is small and it is possible to manufacture at low cost. In addition, since the capacitor is not buried on the substrate side, there is no space restriction, and the capacitor can be relatively easily enlarged (increased in capacity), and the substrate can be easily manufactured. Become.

ここで前記半導体素子としては、面接続端子を有するものが使用される。前記面接続端子とは、電気的接続のための端子であって、面接続によって接続を行うものを指す。なお、面接続とは、被接続物の平面上に線状や格子状(千鳥状も含む)にパッドあるいは端子を形成し、それら同士を接続する場合を指す。なお、前記半導体素子の大きさ及び形状は特に限定されないが、少なくとも一辺が10mm以上の大型半導体素子であることがよい。また、半導体素子の熱膨張係数は2.0ppm/℃以上5.0ppm/℃未満であることがよい。かかる半導体素子の具体例としては、熱膨張係数が3.0ppm/℃程度のシリコンからなる半導体集積回路チップ(ICチップ)などを挙げることができる。
本明細書中において「熱膨張係数」といった場合には、厚さ方向(Z方向)に対して直交する方向(XY方向)の熱膨張係数(CTE)のことを意味し、0℃〜100℃の間のTMA(熱機械分析装置)にて測定した値のことを意味する。「TMA」とは、熱機械的分析をいい、例えばJPCA−BU01に規定されるものをいう。
Here, an element having a surface connection terminal is used as the semiconductor element. The surface connection terminal refers to a terminal for electrical connection, which is connected by surface connection. Note that surface connection refers to a case where pads or terminals are formed in a line or lattice (including a staggered shape) on the plane of a connected object, and the pads or terminals are connected to each other. The size and shape of the semiconductor element are not particularly limited, but it is preferable that the semiconductor element is a large-sized semiconductor element having at least one side of 10 mm or more. Further, the coefficient of thermal expansion of the semiconductor element is preferably 2.0 ppm / ° C. or more and less than 5.0 ppm / ° C. Specific examples of such a semiconductor element include a semiconductor integrated circuit chip (IC chip) made of silicon having a thermal expansion coefficient of about 3.0 ppm / ° C.
In the present specification, the term “coefficient of thermal expansion” means a coefficient of thermal expansion (CTE) in a direction (XY direction) orthogonal to the thickness direction (Z direction), and is 0 ° C. to 100 ° C. Mean the value measured by TMA (thermomechanical analyzer). “TMA” refers to thermomechanical analysis, for example, as defined in JPCA-BU01.

前記基板としては、面接続パッドを有するものが使用される。前記基板としては、半導体素子やその他の電子部品などが実装される基板、特には半導体素子やその他の電子部品などが実装され、それらを電気的に接続する導体回路を備えた配線基板が挙げられる。基板の形成材料については特に限定されず、コスト性、加工性、絶縁性、機械的強度などを考慮して適宜選択することができる。前記基板としては、例えば、樹脂基板、セラミック基板、金属基板などが挙げられる。   A substrate having surface connection pads is used as the substrate. Examples of the substrate include a substrate on which a semiconductor element and other electronic components are mounted, in particular, a wiring substrate on which a semiconductor element and other electronic components are mounted and provided with a conductor circuit for electrically connecting them. . The material for forming the substrate is not particularly limited, and can be appropriately selected in consideration of cost, workability, insulation, mechanical strength, and the like. Examples of the substrate include a resin substrate, a ceramic substrate, and a metal substrate.

樹脂基板の具体例としては、EP樹脂(エポキシ樹脂)基板、PI樹脂(ポリイミド樹脂)基板、BT樹脂(ビスマレイミド−トリアジン樹脂)基板、PPE樹脂(ポリフェニレンエーテル樹脂)基板などがある。そのほか、これらの樹脂とガラス繊維(ガラス織布やガラス不織布)やポリアミド繊維等の有機繊維との複合材料からなる基板を使用してもよい。あるいは、連続多孔質PTFE等の三次元網目状フッ素系樹脂基材にエポキシ樹脂などの熱硬化性樹脂を含浸させた樹脂−樹脂複合材料からなる基板等を使用してもよい。前記セラミック基板の具体例としては、例えば、アルミナ基板、ベリリア基板、ガラスセラミック基板、結晶化ガラス等の低温焼成材料からなる基板などがある。前記金属基板の具体例としては、例えば、銅基板や銅合金基板、銅以外の金属単体からなる基板、銅以外の金属の合金からなる基板などがある。なお、ここに列挙した樹脂基板及びセラミック基板の殆どは、熱膨張係数が5.0ppm/℃以上である。   Specific examples of the resin substrate include an EP resin (epoxy resin) substrate, a PI resin (polyimide resin) substrate, a BT resin (bismaleimide-triazine resin) substrate, and a PPE resin (polyphenylene ether resin) substrate. In addition, a substrate made of a composite material of these resins and organic fibers such as glass fiber (glass woven fabric or glass nonwoven fabric) or polyamide fiber may be used. Alternatively, a substrate made of a resin-resin composite material in which a thermosetting resin such as an epoxy resin is impregnated into a three-dimensional network-like fluororesin base material such as continuous porous PTFE may be used. Specific examples of the ceramic substrate include, for example, a substrate made of a low-temperature firing material such as an alumina substrate, a beryllia substrate, a glass ceramic substrate, and crystallized glass. Specific examples of the metal substrate include, for example, a copper substrate, a copper alloy substrate, a substrate made of a single metal other than copper, and a substrate made of an alloy of a metal other than copper. Most of the resin substrates and ceramic substrates listed here have a thermal expansion coefficient of 5.0 ppm / ° C. or more.

また、面接続パッドとは、電気的接続のための端子用パッドであって、面接続によって接続を行うものを指す。かかる面接続パッドは例えば線状や格子状(千鳥状も含む)に形成される。   The surface connection pad refers to a terminal pad for electrical connection, which is connected by surface connection. Such surface connection pads are formed in, for example, a linear shape or a lattice shape (including a staggered shape).

前記コンデンサは、コンデンサ本体と複数の導体柱とを有する、いわゆるビアアレイタイプのコンデンサ(キャパシタ)である。この種のコンデンサでは、コンデンサ本体を構成する誘電体層の内部において、第1導体柱に接続する第1内層電極と、第2導体柱に接続する第2内層電極とが交互に積層形成されている。   The capacitor is a so-called via array type capacitor (capacitor) having a capacitor body and a plurality of conductor columns. In this type of capacitor, a first inner layer electrode connected to a first conductor pillar and a second inner layer electrode connected to a second conductor pillar are alternately formed inside a dielectric layer constituting a capacitor body. I have.

前記複数の導体柱は第1面及び第2面を貫通し、その一端が面接続端子に接続され、他端が面接続パッドに接続される。かかる導体柱は、コンデンサ本体に形成された貫通孔に柱状の導電材料を設けることにより形成される。前記導電材料としては特に限定されないが、例えば銅、金、銀、白金、パラジウム、ニッケル、スズ、鉛、はんだ、タングステン、モリブデン、チタンなどから選択される1種または2種以上を含む金属を挙げることができる。また、前記導体柱の形成にあたっては周知の手法を採用することができ、例えば、導電金属を含むペーストの充填、導電金属のめっき、ピン状の導電金属材の圧入などがある。なお、セラミック基板の貫通孔に導電性ペーストを充填して導体柱を形成する場合、基板とペーストとを同時に焼結させる方法(同時焼成法)を採用してもよく、あるいは先に基板を焼結させた後にペーストの充填、焼成を行う方法(後焼成法)を採用してもよい。   The plurality of conductor pillars penetrate the first surface and the second surface, one end of which is connected to a surface connection terminal, and the other end of which is connected to a surface connection pad. Such a conductive column is formed by providing a columnar conductive material in a through hole formed in the capacitor body. The conductive material is not particularly limited, and includes, for example, a metal containing one or more selected from copper, gold, silver, platinum, palladium, nickel, tin, lead, solder, tungsten, molybdenum, titanium, and the like. be able to. A well-known method can be used to form the conductive pillar, and examples thereof include filling of a paste containing a conductive metal, plating of a conductive metal, and press-fitting of a pin-shaped conductive metal material. In the case where conductive pillars are formed by filling conductive paste into the through holes of the ceramic substrate, a method of simultaneously sintering the substrate and the paste (simultaneous firing method) may be adopted, or the substrate may be baked first. After bonding, a method of filling and firing the paste (post firing method) may be adopted.

導体柱の形状は、接続する面接続端子や面接続パッドの形状に対応して適宜選択すればよい。例えば、面接続端子や面接続パッドがフラットである場合、導体柱はその端部が第1面及び第2面から突出する形状、即ちバンプ形状とされることがよい。なお、導体柱と面接続端子との接続、導体柱と面接続パッドとの接続については、両者の端面を対向させた状態で、はんだや導電性樹脂などの導電材料を用いて接続する手法などを採用することができる。   The shape of the conductor pillar may be appropriately selected according to the shape of the surface connection terminal or the surface connection pad to be connected. For example, when the surface connection terminal or the surface connection pad is flat, the conductor pillar may have a shape in which the end protrudes from the first surface and the second surface, that is, a bump shape. As for the connection between the conductor pillar and the surface connection terminal, and the connection between the conductor pillar and the surface connection pad, a method using a conductive material such as solder or a conductive resin in a state where both end surfaces are opposed to each other. Can be adopted.

コンデンサ本体の誘電体層はセラミック材料を用いて形成される。好適なセラミック材料としては、例えば、PbTiO2、BaTiO3、SrTiO3、TiO2などの酸化物系セラミックがあるが、非酸化物系セラミック(例えば窒化物系セラミックなど)を選択してもよい。 The dielectric layer of the capacitor body is formed using a ceramic material. Suitable ceramic materials include, for example, PbTiO 2, BaTiO 3, SrTiO 3, but there is an oxide-based ceramics such as TiO 2, may be selected non-oxide ceramics (e.g., nitride ceramics, etc.).

コンデンサ本体の熱膨張係数は限定されないが、基板の熱膨張係数よりも低くて20.0ppm/℃未満であることが好ましく、さらには10.0ppm/℃未満であることがより好ましい。なお、コンデンサ本体の熱膨張係数は、2.0ppm/℃以上20.0ppm/℃未満であることがよく、さらには2.0ppm/℃以上10.0ppm/℃未満であることがよい。特には、2.0ppm/℃以上10.0ppm/℃未満の範囲内において前記半導体素子の熱膨張係数と同等またはそれよりも大きな値であることがよりよい。その理由は、コンデンサ本体の熱膨張係数が10.0ppm/℃未満であると、半導体素子との熱膨張係数差が十分に小さくなり、半導体素子に対する熱応力の影響を十分に低減できるからである。従って、例えば熱膨張係数が3.0ppm/℃程度のシリコン製ICチップを選択した場合には、熱膨張係数が3.0ppm/℃以上5.0ppm/℃未満のコンデンサ本体を用いることが好適であると言える。   The thermal expansion coefficient of the capacitor body is not limited, but is preferably lower than the thermal expansion coefficient of the substrate and less than 20.0 ppm / ° C., and more preferably less than 10.0 ppm / ° C. The coefficient of thermal expansion of the capacitor body is preferably 2.0 ppm / ° C. or more and less than 20.0 ppm / ° C., and more preferably 2.0 ppm / ° C. or more and less than 10.0 ppm / ° C. In particular, the coefficient of thermal expansion is preferably equal to or larger than the coefficient of thermal expansion of the semiconductor element in the range of 2.0 ppm / ° C. or more and less than 10.0 ppm / ° C. The reason is that if the thermal expansion coefficient of the capacitor body is less than 10.0 ppm / ° C., the difference in thermal expansion coefficient from the semiconductor element becomes sufficiently small, and the effect of thermal stress on the semiconductor element can be sufficiently reduced. . Therefore, for example, when a silicon IC chip having a coefficient of thermal expansion of about 3.0 ppm / ° C. is selected, it is preferable to use a capacitor body having a coefficient of thermal expansion of 3.0 ppm / ° C. or more and less than 5.0 ppm / ° C. It can be said that there is.

また前記コンデンサ本体は、上記のような低熱膨張性であるばかりでなく、高剛性であること(例えば高ヤング率であること)が好ましい。即ち、コンデンサ本体の剛性(例えばヤング率)は少なくとも半導体素子よりも高いことがよく、具体的にはヤング率が200GPa以上、特には300GPa以上であることがよい。その理由は、コンデンサ本体に高い剛性が付与されていれば、コンデンサ本体に大きな熱応力が加わったとしても、その熱応力に耐えることができるからである。従って、コンデンサ本体自身の反りや、半導体素子の接合部分のクラックなどを未然に防ぐことができる。   In addition, it is preferable that the capacitor main body has high rigidity (for example, high Young's modulus) as well as low thermal expansion as described above. That is, the rigidity (for example, Young's modulus) of the capacitor body is preferably at least higher than that of the semiconductor element, and specifically, the Young's modulus is preferably 200 GPa or more, particularly 300 GPa or more. The reason is that if a high rigidity is given to the capacitor body, even if a large thermal stress is applied to the capacitor body, the capacitor body can withstand the thermal stress. Therefore, it is possible to prevent warping of the capacitor body itself and cracks at the junction of the semiconductor elements.

さらに前記コンデンサ本体は、上記のような低熱膨張性、高剛性であるばかりでなく、高放熱性であることがより好ましい。ここで「高放熱性」とは、少なくとも放熱性(例えば熱伝導率)が基板よりも高いことを意味する。その理由は、放熱性の高いコンデンサ本体を用いれば、半導体素子が発生した熱を速やかに伝達して放散することができるため、熱応力の緩和を図ることができるからである。従って、大きな熱応力が作用しなくなり、コンデンサ本体自身の反りや、半導体素子の接合部分のクラックなどを未然に防ぐことができる。   Further, it is more preferable that the capacitor main body not only has the above-described low thermal expansion property and high rigidity but also has high heat radiation property. Here, “high heat dissipation” means that at least heat dissipation (for example, thermal conductivity) is higher than that of the substrate. The reason is that if a capacitor body having high heat dissipation is used, heat generated by the semiconductor element can be quickly transmitted and dissipated, so that thermal stress can be reduced. Therefore, a large thermal stress does not act, and warping of the capacitor body itself and cracks at the joints of the semiconductor elements can be prevented.

また、前記中継基板本体はさらに絶縁性を有していることがよい。その理由は、絶縁性を有しないコンデンサ本体では、導体柱や電極の形成時に誘電体層にあらかじめ絶縁層を設ける必要があるが、絶縁性を有するコンデンサ本体ならそれが不要だからである。従って、構造の複雑化や工数の増加を回避することができるからである。   Further, it is preferable that the relay board main body further has an insulating property. The reason is that in the capacitor body having no insulating property, it is necessary to provide an insulating layer on the dielectric layer in advance when forming the conductor pillars and electrodes, but in the capacitor body having the insulating property, it is unnecessary. Therefore, it is possible to avoid a complicated structure and an increase in man-hours.

以上のことからすると、コンデンサ本体は、窒化物系の絶縁性エンジニアリングセラミック材料を用いて形成されることが好適であり、特には窒化アルミニウム、窒化珪素、または、窒化アルミニウム及び窒化珪素の混合セラミック材料を用いて形成されることが最も好適である。ここに挙げた材料は、低熱膨張性、高剛性、高放熱性及び絶縁性を備えているからである。ちなみに、窒化アルミニウムの熱膨張係数は約4.4ppm/℃、ヤング率は約350GPaである。窒化珪素の熱膨張係数は約3.0ppm/℃、ヤング率は約300GPaである。   In view of the above, it is preferable that the capacitor body is formed using a nitride-based insulating engineering ceramic material, particularly, aluminum nitride, silicon nitride, or a mixed ceramic material of aluminum nitride and silicon nitride. Most preferably, it is formed using This is because the materials listed here have low thermal expansion, high rigidity, high heat dissipation, and insulation. Incidentally, aluminum nitride has a thermal expansion coefficient of about 4.4 ppm / ° C. and a Young's modulus of about 350 GPa. Silicon nitride has a thermal expansion coefficient of about 3.0 ppm / ° C. and a Young's modulus of about 300 GPa.

そして、上記課題を解決する別の手段としては、面接続端子を有する半導体素子を備え、面接続パッドを有する基板を備え、かつ、前記半導体素子が実装される第1面、及び、凹部が形成され前記基板の表面上に実装される第2面を有する略板形状の中継基板本体と、前記第1面及び前記凹部の底面を貫通し、前記面接続端子と電気的に接続される複数の中継基板本体側導体柱と、表面及び裏面を有し、前記表面及び前記裏面を貫通し前記中継基板本体側導体柱及び前記面接続パッドと電気的に接続される複数のコンデンサ側導体柱を有し、前記凹部内に配置されたコンデンサとを有する中継基板を備えたことを特徴とした、半導体素子と中継基板と基板とからなる構造体がある。   Further, as another means for solving the above problems, a semiconductor device having surface connection terminals, a substrate having surface connection pads, and a first surface on which the semiconductor device is mounted, and a concave portion are formed. A substantially plate-shaped relay substrate main body having a second surface mounted on the surface of the substrate, and a plurality of the plurality of terminals penetrating through the first surface and the bottom surface of the concave portion and electrically connected to the surface connection terminal. A relay substrate main body-side conductor column, and a plurality of capacitor-side conductor columns penetrating the front surface and the back surface and electrically connected to the relay substrate body-side conductor column and the surface connection pad. Further, there is provided a structure comprising a semiconductor element, a relay substrate, and a substrate, wherein the structure includes a relay substrate having a capacitor disposed in the recess.

また、半導体素子と中継基板と基板とからなる上記の構造体を実現するうえで好適なものとしては、面接続端子を有する半導体素子が実装されるべき第1面、及び、凹部が形成された第2面を有する略板形状の中継基板本体と、前記第1面及び前記凹部の底面を貫通し、前記面接続端子と電気的に接続されるべき複数の中継基板本体側導体柱と、表面及び裏面を有し、前記表面及び前記裏面を貫通し前記中継基板本体側導体柱と電気的に接続される複数のコンデンサ側導体柱を有し、前記凹部内に配置されたコンデンサとを備えることを特徴とした中継基板がある。さらに、面接続端子を有する半導体素子を備え、かつ、前記半導体素子が実装される第1面、及び、凹部が形成された第2面を有する略板形状の中継基板本体と、前記第1面及び前記凹部の底面を貫通し、前記面接続端子と電気的に接続される複数の中継基板本体側導体柱と、表面及び裏面を有し、前記表面及び前記裏面を貫通し前記中継基板本体側導体柱と電気的に接続される複数のコンデンサ側導体柱を有し、前記凹部内に配置されたコンデンサとを有する中継基板を備えたことを特徴とした半導体素子付き中継基板、も好適である。加えて、面接続パッドを有する基板を備え、かつ、第1面及び凹部が形成され前記基板の表面上に実装される第2面を有する略板形状の中継基板本体と、前記第1面及び前記凹部の底面を貫通する複数の中継基板本体側導体柱と、表面及び裏面を有し、前記表面及び前記裏面を貫通し前記中継基板本体側導体柱及び前記面接続パッドと電気的に接続される複数のコンデンサ側導体柱を有し、前記凹部内に配置されたコンデンサとを有する中継基板を備えたことを特徴とした中継基板付き基板、も好適である。   Further, in order to realize the above-described structure including the semiconductor element, the relay substrate, and the substrate, the first surface on which the semiconductor element having the surface connection terminal is to be mounted, and the concave portion are formed. A substantially board-shaped relay substrate body having a second surface, a plurality of relay substrate body-side conductor pillars that penetrate the first surface and the bottom surface of the recess, and are to be electrically connected to the surface connection terminal; And a plurality of capacitor-side conductor posts penetrating the front and back surfaces and electrically connected to the relay substrate body-side conductor posts, and including a capacitor disposed in the recess. There is a relay board characterized by the following. A substantially plate-shaped relay board main body including a semiconductor element having a surface connection terminal and having a first surface on which the semiconductor element is mounted, and a second surface having a recess formed therein; And a plurality of relay substrate body side conductor pillars penetrating the bottom surface of the concave portion and electrically connected to the surface connection terminal, and having a front surface and a back surface, penetrating the front surface and the back surface, and the relay substrate body side A relay board with a semiconductor element, comprising a relay board having a plurality of capacitor-side conductive pillars electrically connected to the conductive pillars and having a capacitor disposed in the recess, is also suitable. . In addition, there is provided a substrate having surface connection pads, and a substantially plate-shaped relay substrate body having a first surface and a second surface formed with a recess and mounted on the surface of the substrate; A plurality of relay substrate body side conductor pillars penetrating the bottom surface of the concave portion, and has a front surface and a back surface, and is electrically connected to the relay substrate body side conductor pillar and the surface connection pad through the front surface and the back surface. And a relay board having a plurality of capacitor-side conductor pillars and a capacitor disposed in the recess.

従って、上記の構造体によると、中継基板の凹部内にコンデンサを配置したことにより、従来構造に比較して半導体素子とコンデンサとが近接し、結果として半導体素子とコンデンサとをつなぐ配線(コンデンサ接続配線)を非常に短くすることが可能となる。ゆえに、半導体素子とコンデンサとの間で侵入するノイズを極めて小さく抑えることができ、誤動作等の不具合を生じることもなく高い信頼性を得ることができる。   Therefore, according to the above-described structure, since the capacitor is disposed in the recess of the relay board, the semiconductor element and the capacitor are closer to each other than the conventional structure, and as a result, the wiring (capacitor connection) connecting the semiconductor element and the capacitor is formed. Wiring) can be made very short. Therefore, noise that enters between the semiconductor element and the capacitor can be extremely reduced, and high reliability can be obtained without causing a malfunction such as a malfunction.

また、たとえコンデンサに不具合が生じた場合でも、コンデンサが基板側に埋設されているわけではないので、中継基板及びコンデンサを廃棄すれば足り、基板全体の廃棄を伴わない。ゆえに、基板側にコンデンサを埋設した従来構造に比べて、損失金額が小さく安価に製造することが可能となる。しかも、基板側にコンデンサを埋設した構造でないことから、スペース上の制約を受けにくくなり、比較的容易にコンデンサの大型化(大容量化)を図ることが可能となるとともに、基板についても製造しやすくなる。   Further, even if a failure occurs in the capacitor, since the capacitor is not buried in the substrate side, the relay substrate and the capacitor need only be discarded, and the entire substrate is not discarded. Therefore, compared to the conventional structure in which a capacitor is buried on the substrate side, the amount of loss is small and it is possible to manufacture at low cost. Moreover, since the capacitor is not buried on the substrate side, it is hardly limited by space, making it relatively easy to increase the size (capacity) of the capacitor and manufacturing the substrate. It will be easier.

ここで、前記半導体素子及び前記基板に関しては、上述した、半導体素子とコンデンサと基板とからなる構造体と同様のものを使用することができる。   Here, as the semiconductor element and the substrate, the same structure as the above-described structure including the semiconductor element, the capacitor, and the substrate can be used.

前記中継基板は略板形状の中継基板本体を有している。中継基板本体は第1面及び第2面を備えており、第1面には半導体素子が実装され、第2面は基板の表面上に実装される。また、中継基板本体の第2面には、コンデンサを配置するための凹部が設けられている。前記凹部の数は単数であっても複数であってもよい。また、コンデンサを内部に配置することが可能なものであれば、前記凹部の形状や大きさは特に限定されない。なお、第2面にて開口する凹部の側面及び底面については、第2面の一部であると把握する。   The relay board has a substantially board-shaped relay board body. The relay board main body has a first surface and a second surface, and a semiconductor element is mounted on the first surface, and a second surface is mounted on the surface of the substrate. In addition, a concave portion for disposing a capacitor is provided on the second surface of the relay board main body. The number of the concave portions may be singular or plural. The shape and size of the concave portion are not particularly limited as long as the capacitor can be arranged inside. Note that the side surface and the bottom surface of the concave portion opened on the second surface are grasped as a part of the second surface.

中継基板本体の熱膨張係数は基板の熱膨張係数よりも低いことが好ましく、具体的には10.0ppm/℃未満であることが好ましい。なお、中継基板本体の熱膨張係数は、さらには2.0ppm/℃以上5.0ppm/℃未満であることがよく、特には2.0ppm/℃以上5.0ppm/℃未満の範囲内において前記半導体素子の熱膨張係数よりも大きな値であることがよりよい。その理由は、中継基板本体の熱膨張係数が10.0ppm/℃未満(特に5.0ppm/℃未満)であると、半導体素子との熱膨張係数差を十分に小さくでき、半導体素子に対する熱応力の影響を十分に低減できるからである。従って、例えば熱膨張係数が3.0ppm/℃程度のシリコン製ICチップを選択した場合には、熱膨張係数が3.0ppm/℃以上5.0ppm/℃未満の中継基板本体を用いることが好適であると言える。なお、中継基板本体はコンデンサよりも低熱膨張性であることがさらに好ましい。この場合、仮に熱膨張係数の大きいコンデンサを用いたとしても、中継基板本体の使用により、中継基板全体としての熱膨張係数を低く抑えることができる。   The thermal expansion coefficient of the relay substrate body is preferably lower than the thermal expansion coefficient of the substrate, and specifically, is preferably less than 10.0 ppm / ° C. The thermal expansion coefficient of the main body of the relay board is more preferably 2.0 ppm / ° C. or more and less than 5.0 ppm / ° C., and particularly in the range of 2.0 ppm / ° C. or more and less than 5.0 ppm / ° C. It is better that the value is larger than the coefficient of thermal expansion of the semiconductor element. The reason is that if the thermal expansion coefficient of the relay substrate body is less than 10.0 ppm / ° C. (especially less than 5.0 ppm / ° C.), the difference in thermal expansion coefficient from the semiconductor element can be sufficiently reduced, and the thermal stress on the semiconductor element can be reduced. This is because the effect of the above can be sufficiently reduced. Therefore, for example, when a silicon IC chip having a thermal expansion coefficient of about 3.0 ppm / ° C. is selected, it is preferable to use a relay substrate body having a thermal expansion coefficient of 3.0 ppm / ° C. or more and less than 5.0 ppm / ° C. It can be said that It is more preferable that the relay board body has a lower thermal expansion property than the capacitor. In this case, even if a capacitor having a large thermal expansion coefficient is used, the thermal expansion coefficient of the entire relay substrate can be reduced by using the relay substrate body.

また前記中継基板本体は、上記のような低熱膨張性であるばかりでなく、高剛性であること(例えば高ヤング率であること)が好ましい。即ち、中継基板本体の剛性(例えばヤング率)は少なくとも半導体素子よりも高いことがよく、具体的にはヤング率が200GPa以上、特には300GPa以上であることがよい。その理由は、中継基板本体に高い剛性が付与されていれば、中継基板本体に大きな熱応力が加わったとしても、その熱応力に耐えることができるからである。従って、中継基板本体自身の反りや、半導体素子の接合部分のクラックなどを未然に防ぐことができる。なお、中継基板本体は、コンデンサよりも高剛性(例えば高ヤング率)であることがさらに好ましい。この場合、仮に剛性の弱いコンデンサを用いたとしても、それを中継基板本体により補強、保護することができるため、中継基板全体としての剛性を高めることができる。   In addition, it is preferable that the relay board main body has high rigidity (for example, high Young's modulus) as well as low thermal expansion as described above. That is, the rigidity (for example, Young's modulus) of the relay substrate body is preferably higher than at least that of the semiconductor element, and specifically, the Young's modulus is preferably 200 GPa or more, particularly 300 GPa or more. The reason is that if a high rigidity is given to the relay board main body, even if a large thermal stress is applied to the relay board main body, the relay board main body can withstand the thermal stress. Therefore, it is possible to prevent warpage of the relay substrate body itself and cracks at the junction of the semiconductor elements. It is more preferable that the relay substrate body has higher rigidity (for example, higher Young's modulus) than the capacitor. In this case, even if a capacitor having low rigidity is used, it can be reinforced and protected by the relay substrate main body, so that the rigidity of the entire relay substrate can be increased.

さらに前記中継基板本体は、上記のような低熱膨張性、高剛性であるばかりでなく、高放熱性であることがより好ましい。その理由は、放熱性の高い中継基板本体を用いれば、半導体素子が発生した熱を速やかに伝達して放散することができるため、熱応力の緩和を図ることができるからである。従って、大きな熱応力が作用しなくなり、中継基板本体自身の反りや、半導体素子の接合部分のクラックなどを未然に防ぐことができる。   Further, it is more preferable that the relay board main body not only has the above-described low thermal expansion property and high rigidity but also has high heat radiation property. The reason is that if a relay board body having high heat dissipation is used, the heat generated by the semiconductor element can be quickly transmitted and dissipated, so that thermal stress can be reduced. Therefore, a large thermal stress does not act, and it is possible to prevent warpage of the relay substrate body itself and cracks at the joints of the semiconductor elements.

また、前記中継基板本体はさらに絶縁性を有していることがよい。その理由は、絶縁性を有しない中継基板本体では、導体柱の形成時にあらかじめ絶縁層を設ける必要があるが、絶縁性を有する中継基板本体ならそれが不要だからである。従って、構造の複雑化や工数の増加を回避することができるからである。   Further, it is preferable that the relay board main body further has an insulating property. The reason is that, in the case of the relay board body having no insulating property, it is necessary to provide an insulating layer in advance at the time of forming the conductor pillar, but in the case of the relay board body having the insulating property, it is unnecessary. Therefore, it is possible to avoid a complicated structure and an increase in man-hours.

以上のことからすると、中継基板本体は、窒化物系の絶縁性エンジニアリングセラミック材料を用いて形成されることが好適であり、特には窒化アルミニウム、窒化珪素、または、窒化アルミニウム及び窒化珪素の混合セラミック材料を用いて形成されることが最も好適である。ここに挙げた材料は、低熱膨張性、高剛性、高放熱性及び絶縁性を備えているからである。   In view of the above, it is preferable that the relay substrate body be formed using a nitride-based insulating engineering ceramic material, and particularly, aluminum nitride, silicon nitride, or a mixed ceramic of aluminum nitride and silicon nitride. Most preferably, it is formed using a material. This is because the materials listed here have low thermal expansion, high rigidity, high heat dissipation, and insulation.

もっとも、アルミナ系のセラミック材料も、窒化物系の絶縁性エンジニアリングセラミック材料に比較すれば熱膨張は大きいが、好ましい熱的、機械的物性を有しており、中継基板本体用の材料として適している。アルミナ系のセラミック材料は、窒化物系の絶縁性エンジニアリングセラミック材料よりも安価であるという利点を有している。また、アルミナ系のセラミック材料よりも機械的物性に劣るものの、低熱膨張である低温焼成セラミックなどを中継基板本体用の材料として使用することも可能である。なお、導体柱の低抵抗化を達成するうえでは、ガラスセラミックや結晶化ガラス等の低温焼成セラミック材料の使用は好ましいといえる。その理由は、低温焼成セラミック材料であれば、良導体である銅や銀を用いて導体柱が形成可能だからである。   Of course, alumina-based ceramic materials also have large thermal expansion compared to nitride-based insulating engineering ceramic materials, but have favorable thermal and mechanical properties, making them suitable as materials for relay board bodies. I have. Alumina-based ceramic materials have the advantage of being less expensive than nitride-based insulating engineering ceramic materials. Further, although it is inferior in mechanical properties to alumina-based ceramic materials, it is also possible to use low-temperature fired ceramics or the like having low thermal expansion as a material for the relay substrate body. It should be noted that the use of a low-temperature fired ceramic material such as glass ceramic or crystallized glass is preferable for achieving a lower resistance of the conductor pillar. The reason is that a conductor pillar can be formed using a good conductor such as copper or silver in the case of a low-temperature fired ceramic material.

前記中継基板は複数の中継基板本体側導体柱を有している。中継基板本体側導体柱は第1面及び凹部の底面を貫通し、その一端が面接続端子に電気的に接続され、他端がコンデンサ側導体柱に電気的に接続される。なお、前記中継基板は、第1面及び第2面における凹部形成領域外(凹部の外周部)を貫通し、その一端が面接続端子に電気的に接続され、他端が面接続パッドに電気的に接続される中継基板本体側導体柱をさらに有していてもよい。   The relay board has a plurality of relay board body-side conductor pillars. The relay substrate main body-side conductor pillar penetrates the first surface and the bottom surface of the recess, one end of which is electrically connected to the surface connection terminal, and the other end of which is electrically connected to the capacitor-side conductor pillar. The relay board penetrates outside the recess forming area (the outer peripheral portion of the recess) on the first surface and the second surface, and one end thereof is electrically connected to the surface connection terminal, and the other end is electrically connected to the surface connection pad. It may further have a relay substrate main body side conductive pillar to be electrically connected.

また、前記中継基板は、複数のコンデンサ側導体柱を有する、いわゆるビアアレイタイプのコンデンサ(キャパシタ)を備えている。かかるコンデンサ側導体柱は、コンデンサの表面及び裏面を貫通して形成され、その一端が中継基板本体側導体柱に接続され、他端が面接続パッドと接続される。   Also, the relay board includes a so-called via array type capacitor (capacitor) having a plurality of capacitor-side conductor pillars. Such a capacitor-side conductor pillar is formed so as to penetrate the front and back surfaces of the capacitor, one end of which is connected to the relay substrate body-side conductor pillar, and the other end of which is connected to the surface connection pad.

前記中継基板本体側導体柱及び前記コンデンサ側導体柱は、中継基板本体またはコンデンサに形成された貫通孔に柱状の導電材料を設けることにより形成される。前記導電材料としては特に限定されないが、例えば銅、金、銀、白金、パラジウム、ニッケル、スズ、鉛、はんだ、タングステン、モリブデン、チタンなどから選択される1種または2種以上を含む金属を挙げることができる。また、前記中継基板本体側導体柱及び前記コンデンサ側導体柱の形成にあたっては周知の手法を採用することができ、例えば、導電金属を含むペーストの充填、導電金属のめっき、ピン状の導電金属材の圧入などがある。なお、セラミック製の中継基板本体またはコンデンサの貫通孔に導電性ペーストを充填して導体柱を形成する場合、同時焼成法を採用してもよく、後焼成法を採用してもよい。   The relay substrate body-side conductor pillar and the capacitor-side conductor pillar are formed by providing a pillar-shaped conductive material in a through-hole formed in the relay board body or the capacitor. The conductive material is not particularly limited, and includes, for example, a metal containing one or more selected from copper, gold, silver, platinum, palladium, nickel, tin, lead, solder, tungsten, molybdenum, titanium, and the like. be able to. Further, in forming the relay substrate main body-side conductor pillars and the capacitor-side conductor pillars, well-known methods can be adopted, for example, filling of paste containing conductive metal, plating of conductive metal, pin-shaped conductive metal material And press-fitting. When a conductive paste is filled in the through-hole of the ceramic relay substrate body or the capacitor to form the conductive pillar, a co-firing method or a post-firing method may be employed.

中継基板本体側導体柱の形状は、接続する面接続端子、コンデンサ側導体柱、面接続パッドの形状に対応して適宜選択すればよい。また、コンデンサ側導体柱の形状は、接続する中継基板本体側、面接続パッドの形状に対応して適宜選択すればよい。   The shape of the relay substrate body-side conductor pillar may be appropriately selected according to the shape of the surface connection terminal, capacitor-side conductor pillar, and surface connection pad to be connected. The shape of the capacitor-side conductor pillar may be appropriately selected according to the shape of the relay board main body side and the surface connection pad to be connected.

なお、第1面及び凹部の底面を貫通し、その一端が面接続端子に電気的に接続され、他端がコンデンサ側導体柱に電気的に接続される前記複数の中継基板本体側導体柱としては、例えば、複数のグランド用中継基板本体側導体柱及び複数の電源用中継基板本体側導体柱が割り当てられることがよい。これら2種の中継基板本体側導体柱は、いずれも中継基板本体における凹部形成領域内に配置される。一方、第1面及び第2面における凹部形成領域外(凹部の外周部)を貫通し、その一端が面接続端子に電気的に接続され、他端が面接続パッドに電気的に接続される中継基板本体側導体柱としては、例えば、信号線用中継基板本体側導体柱が割り当てられることがよい。その理由は、一般的に半導体素子ではグランド用面接続端子及び電源用面接続端子の周囲に信号線用面接続端子がレイアウトされており、中継基板側についてもそれに合致させるためである。   In addition, as the plurality of relay board main body-side conductor pillars penetrating the first surface and the bottom surface of the concave portion, one end of which is electrically connected to the surface connection terminal and the other end is electrically connected to the capacitor-side conductor pillar. For example, it is preferable that a plurality of relay board main body-side conductor posts for ground and a plurality of relay board main body-side conductor posts for power supply be assigned. Both of these two types of relay substrate body-side conductor pillars are arranged in the recess forming region of the relay substrate body. On the other hand, the first surface and the second surface penetrate outside the concave portion forming region (the outer peripheral portion of the concave portion), and one end thereof is electrically connected to the surface connection terminal, and the other end is electrically connected to the surface connection pad. As the relay substrate body-side conductor pillar, for example, a signal line relay substrate body-side conductor pillar is preferably assigned. The reason for this is that, in general, the surface connection terminals for signal lines are laid out around the surface connection terminal for ground and the surface connection terminal for power supply in the semiconductor element, and the relay board side is made to conform to the layout.

そしてこの場合、前記複数のコンデンサ側導体柱は、グランド用コンデンサ側導体柱及び電源用コンデンサ側導体柱からなることがよい。なお、グランド用コンデンサ側導体柱は、グランド用中継基板本体側導体柱に対して電気的に接続される。電源用コンデンサ側導体柱は、電源用中継基板本体側導体柱に対して電気的に接続される。   In this case, it is preferable that the plurality of capacitor-side conductor pillars include a ground-side capacitor-side conductor pillar and a power-source capacitor-side conductor pillar. The ground-side capacitor-side conductor pillar is electrically connected to the grounding relay substrate body-side conductor pillar. The power supply capacitor-side conductor post is electrically connected to the power supply relay board main body-side conductor post.

なお、前記中継基板本体の内部に、前記第1面を貫通する複数のグランド用短導体柱と導体柱ピッチ変換層とを形成し、前記複数のグランド用短導体柱のうちの少なくとも一部のものを、前記導体柱ピッチ変換層を介して、前記グランド用コンデンサ側導体柱と電気的に接続してもよい。ここでの導体柱ピッチ変換層とは、グランド用コンデンサ側導体柱のピッチ(隣接するグランド用コンデンサ側導体柱間の中心間距離)を変換するために介在される層状の導電部のことを指す。かかる導体柱ピッチ変換層は、中継基板本体の内部に1層または2層以上形成される。また、グランド用短導体柱とは、グランド用に割り当てられた上記のグランド用中継基板本体側導体柱よりも長さが短いため、第2面にまで到っていない導体柱のことを意味する。従って、前記グランド用短導体柱は第1面のみを貫通している。複数のグランド用短導体柱のうちの少なくとも一部のものの内端は、導体柱ピッチ変換層に接続されている。   A plurality of short conductor columns for ground and a conductor column pitch conversion layer penetrating the first surface are formed inside the relay substrate body, and at least a part of the plurality of short conductor columns for ground is formed. An electrical component may be electrically connected to the ground-side capacitor-side conductor pillar via the conductor pillar pitch conversion layer. Here, the conductor pole pitch conversion layer refers to a layered conductive portion interposed to convert the pitch of the ground capacitor-side conductor columns (center-to-center distance between adjacent ground capacitor-side conductor columns). . One or more conductive pillar pitch conversion layers are formed inside the relay board body. The short conductor pillar for ground means a conductor pillar that does not reach the second surface because it has a shorter length than the conductor pillar on the relay board main body side for ground, which is allocated for ground. . Therefore, the short conductor pillar for ground penetrates only the first surface. The inner ends of at least some of the plurality of short ground conductor pillars are connected to the conductor pillar pitch conversion layer.

通常、グランド用中継基板本体側導体柱のピッチ(即ち隣接するグランド用中継基板本体側導体柱間の中心間距離)は、半導体素子の面接続端子のピッチ(隣接する面接続端子の中心間距離)に制約を受ける。それゆえ、この種の導体柱ピッチ変換層を介さずにグランド用中継基板本体側導体柱及びグランド用コンデンサ側導体柱を電気的に接続しようとすれば、グランド用コンデンサ側導体柱のピッチも、同様に面接続端子のピッチに制約を受けることになる。しかしながら、このような制約があると、任意のキャパシタンス・インダクタンス特性を得ることが困難になり、中継基板に所望とする性能を付与できなくなるおそれがある。   Normally, the pitch of the grounding relay substrate body-side conductor pillars (that is, the center-to-center distance between adjacent grounding relay board body-side conductor pillars) is the pitch of the surface connection terminals of the semiconductor element (the center-to-center distance of the adjacent surface connection terminals). ). Therefore, if an attempt is made to electrically connect the ground relay substrate body-side conductor pillar and the ground capacitor-side conductor pillar without going through this kind of conductor pillar pitch conversion layer, the pitch of the ground capacitor-side conductor pillar is also Similarly, the pitch of the surface connection terminals is restricted. However, if there is such a restriction, it is difficult to obtain an arbitrary capacitance-inductance characteristic, and it may not be possible to impart desired performance to the relay board.

これに対して、複数のグランド用短導体柱のうちの少なくとも一部のものを、導体柱ピッチ変換層を介してグランド用コンデンサ側導体柱と電気的に接続すれば、基本的にグランド用コンデンサ側導体柱を配置するときの自由度が増大する。従って、任意のキャパシタンス・インダクタンス特性を得やすくなり、中継基板に所望とする性能を付与しやすくなる。また、この構成によれば、グランド用コンデンサ側導体柱を間引くこと、言い換えるとグランド用コンデンサ側導体柱の密度を疎にすることが可能となる。   On the other hand, if at least a part of the plurality of short ground conductor pillars is electrically connected to the ground capacitor-side conductor pillar via the conductor pillar pitch conversion layer, the ground capacitor is basically formed. The degree of freedom when arranging the side conductor pillars increases. Therefore, it is easy to obtain an arbitrary capacitance-inductance characteristic, and it is easy to give a desired performance to the relay board. Further, according to this configuration, it is possible to thin out the capacitor-side conductor posts for ground, in other words, to reduce the density of the capacitor-side conductor posts for ground.

なお、前記中継基板本体の内部に、前記第1面を貫通する複数の電源用短導体柱と導体柱ピッチ変換層とを形成し、前記複数の電源用短導体柱のうちの少なくとも一部のものを、前記導体柱ピッチ変換層を介して、前記電源用コンデンサ側導体柱と電気的に接続してもよい。ここでの導体柱ピッチ変換層とは、電源用コンデンサ側導体柱のピッチ(隣接する電源用コンデンサ側導体柱間の中心間距離)を変換するために介在される層状の導電部のことを指す。かかる導体柱ピッチ変換層は、中継基板本体の内部に1層または2層以上形成される。また、電源用短導体柱とは、電源用に割り当てられた上記の電源用中継基板本体側導体柱よりも長さが短いため、第2面にまで到っていない導体柱のことを意味する。従って、前記電源用短導体柱は第1面のみを貫通している。複数の電源用短導体柱のうちの少なくとも一部のものの内端は、導体柱ピッチ変換層に接続されている。   In addition, a plurality of short conductor pillars for power supply and a conductor pole pitch conversion layer penetrating the first surface are formed inside the relay board main body, and at least a part of the plurality of short conductor pillars for power supply is formed. An electrical component may be electrically connected to the power-supply capacitor-side conductor post via the conductor post pitch conversion layer. Here, the conductor pole pitch conversion layer refers to a layered conductive portion interposed to convert the pitch of the power supply capacitor-side conductor pillars (center-to-center distance between adjacent power supply capacitor-side conductor pillars). . One or more conductive pillar pitch conversion layers are formed inside the relay board body. In addition, the short conductor pillar for power supply means a conductor pillar that does not reach the second surface because the length is shorter than the conductor pillar on the power supply relay substrate main body side allocated for power supply. . Therefore, the short conductor pillar for power supply penetrates only the first surface. The inner end of at least a part of the plurality of short conductor pillars for power supply is connected to the conductor pole pitch conversion layer.

通常、電源用中継基板本体側導体柱のピッチ(即ち隣接する電源用中継基板本体側導体柱間の中心間距離)は、半導体素子の面接続端子のピッチ(隣接する面接続端子の中心間距離)に制約を受ける。それゆえ、この種の導体柱ピッチ変換層を介さずに電源用中継基板本体側導体柱及び電源用コンデンサ側導体柱を電気的に接続しようとすれば、電源用コンデンサ側導体柱のピッチも、同様に面接続端子のピッチに制約を受けることになる。しかしながら、このような制約があると、任意のキャパシタンス・インダクタンス特性を得ることが困難になり、中継基板に所望とする性能を付与できなくなるおそれがある。   Usually, the pitch of the power supply relay board main body side conductor pillars (that is, the center-to-center distance between adjacent power supply relay board main body side conductor pillars) is the pitch of the surface connection terminals of the semiconductor element (the center-to-center distance of adjacent surface connection terminals). ). Therefore, if an attempt is made to electrically connect the power supply relay board main body-side conductor pillar and the power supply capacitor-side conductor pillar without using this kind of conductor pillar pitch conversion layer, the pitch of the power supply capacitor-side conductor pillar is also Similarly, the pitch of the surface connection terminals is restricted. However, if there is such a restriction, it is difficult to obtain an arbitrary capacitance-inductance characteristic, and it may not be possible to impart desired performance to the relay board.

これに対して、複数の電源用短導体柱のうちの少なくとも一部のものを、導体柱ピッチ変換層を介して電源用コンデンサ側導体柱と電気的に接続すれば、基本的に電源用コンデンサ側導体柱を配置するときの自由度が増大する。従って、任意のキャパシタンス・インダクタンス特性を得やすくなり、中継基板に所望とする性能を付与しやすくなる。また、この構成によれば、電源用コンデンサ側導体柱を間引くこと、言い換えると電源用コンデンサ側導体柱の密度を疎にすることが可能となる。   On the other hand, if at least a part of the plurality of short conductor pillars for power supply is electrically connected to the conductor pillar on the capacitor side for power supply through the conductor pole pitch conversion layer, the capacitor for power supply is basically provided. The degree of freedom when arranging the side conductor pillars increases. Therefore, it is easy to obtain an arbitrary capacitance-inductance characteristic, and it is easy to give a desired performance to the relay board. Further, according to this configuration, it is possible to thin out the power supply capacitor-side conductor posts, in other words, to reduce the density of the power supply capacitor-side conductor posts.

また、前記中継基板本体及び前記コンデンサは一体構成であり、前記中継基板本体側導体柱及び前記コンデンサ側導体柱は突起電極を介することなく直接接続しているものであってもよい。このような一体構成を採用した場合、中継基板本体及びコンデンサを電気的に接続するための突起電極を省くことができるので、構成が簡略化する。また、中継基板本体側導体柱及びコンデンサ側導体柱を直接接続することにより、中継基板の低抵抗化を図ることが可能となる。なお、一体構成の中継基板本体及びコンデンサを有する中継基板は、例えばセラミック未焼結材料を積層して同時焼成すること等によって製造可能である。   Further, the relay board main body and the capacitor may be integrally formed, and the relay board main body-side conductor pillar and the capacitor-side conductor pillar may be directly connected without the interposition of a protruding electrode. When such an integrated configuration is adopted, the projection electrodes for electrically connecting the relay board main body and the capacitor can be omitted, so that the configuration is simplified. Further, by directly connecting the relay board main body-side conductor pillar and the capacitor-side conductor pillar, it is possible to reduce the resistance of the relay board. The relay board having the integrated relay board body and the capacitor can be manufactured, for example, by laminating ceramic unsintered materials and firing them simultaneously.

あるいは、前記中継基板本体及び前記コンデンサは別体構成であり、前記中継基板本体側導体柱及び前記コンデンサ側導体柱は突起電極を介して接続しているものであってもよい。このような別体構成を採用した場合、中継基板本体及びコンデンサを形成する材料の選択の幅や、中継基板を製造する手法の選択の幅が広くなる。   Alternatively, the relay board main body and the capacitor may be separate components, and the relay board main body-side conductor pillar and the capacitor-side conductor pillar may be connected via a protruding electrode. When such a separate structure is employed, the range of selection of materials for forming the relay substrate main body and the capacitor and the range of selection of the method of manufacturing the relay substrate are increased.

[第1の実施形態] [First Embodiment]

以下、本発明を具体化した第1の実施形態を図1〜図5に基づき詳細に説明する。図1は、ICチップ(半導体素子)21と、コンデンサ31と、配線基板(基板)41とからなる本実施形態の半導体パッケージ(構造体)11を示す概略断面図である。図2は、半導体パッケージ11を構成するコンデンサ31を示す概略断面図である。図3は、半導体パッケージ11を構成するICチップ付きコンデンサ(半導体素子付きコンデンサ)61を示す概略断面図である。図4は、ICチップ付きコンデンサ61を配線基板41上に実装するときの状態を示す概略断面図である。   Hereinafter, a first embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing a semiconductor package (structure) 11 of the present embodiment including an IC chip (semiconductor element) 21, a capacitor 31, and a wiring board (substrate) 41. FIG. 2 is a schematic sectional view showing a capacitor 31 constituting the semiconductor package 11. FIG. 3 is a schematic sectional view showing a capacitor with an IC chip (capacitor with a semiconductor element) 61 constituting the semiconductor package 11. FIG. 4 is a schematic cross-sectional view showing a state when the capacitor 61 with an IC chip is mounted on the wiring board 41.

図1等に示されるように、本実施形態の半導体パッケージ11は、上記のように、ICチップ21と、コンデンサ31と、配線基板41とからなるLGA(ランドグリッドアレイ)である。なお、半導体パッケージ11の形態は、LGAのみに限定されず、例えばBGA(ボールグリッドアレイ)やPGA(ピングリッドアレイ)等であってもよい。MPUとしての機能を有するICチップ21は、10mm角の矩形平板状であって、熱膨張係数が3.0ppm/℃程度のシリコンからなる。かかるICチップ21の上面側表層には、図示しない回路素子が形成されている。一方、ICチップ21の下面側には、複数のバンプ状の面接続端子22が格子状に設けられている。   As shown in FIG. 1 and the like, the semiconductor package 11 of the present embodiment is an LGA (land grid array) including the IC chip 21, the capacitor 31, and the wiring board 41, as described above. The form of the semiconductor package 11 is not limited to the LGA alone, and may be, for example, a BGA (ball grid array), a PGA (pin grid array), or the like. The IC chip 21 having a function as the MPU is a rectangular flat plate of 10 mm square and made of silicon having a thermal expansion coefficient of about 3.0 ppm / ° C. A circuit element (not shown) is formed on the upper surface layer of the IC chip 21. On the other hand, on the lower surface side of the IC chip 21, a plurality of bump-shaped surface connection terminals 22 are provided in a lattice shape.

前記配線基板41は、上面42及び下面43を有する矩形平板状の部材からなり、複数層の樹脂絶縁層44と複数層の導体回路45とを有する、いわゆる多層配線基板である。本実施形態の場合、具体的にはエポキシ樹脂をガラスクロスに含浸させてなる絶縁基材により樹脂絶縁層44が形成され、銅箔または銅めっき層により導体回路45が形成されている。かかる配線基板41の熱膨張係数は、13.0ppm/℃以上16.0ppm/℃未満となっている。配線基板41の上面42には、コンデンサ31側との電気的な接続を図るための複数の面接続パッド46が格子状に形成されている。配線基板41の下面43には、図示しないマザーボード側との電気的な接続を図るための複数の面接続パッド47が格子状に形成されている。なお、マザーボード接続用の面接続パッド47は、コンデンサ接続用の面接続パッド46よりも広いピッチとなっている。樹脂絶縁層44にはビアホール導体48が設けられていて、これらのビアホール導体48を介して、異なる層の導体回路45、面接続パッド46、面接続パッド47が相互に電気的に接続されている。また、配線基板41の上面42には、図3のICチップ付きコンデンサ61以外にも、半導体素子やその他の電子部品(いずれも図示略)が実装されている。   The wiring board 41 is a so-called multilayer wiring board, which is formed of a rectangular plate-like member having an upper surface 42 and a lower surface 43 and has a plurality of resin insulating layers 44 and a plurality of conductor circuits 45. In the case of the present embodiment, specifically, the resin insulating layer 44 is formed of an insulating base material obtained by impregnating a glass cloth with an epoxy resin, and the conductive circuit 45 is formed of a copper foil or a copper plating layer. The thermal expansion coefficient of the wiring board 41 is 13.0 ppm / ° C. or more and less than 16.0 ppm / ° C. On the upper surface 42 of the wiring board 41, a plurality of surface connection pads 46 for electrical connection with the capacitor 31 side are formed in a lattice shape. On the lower surface 43 of the wiring board 41, a plurality of surface connection pads 47 for electrical connection with a motherboard (not shown) are formed in a lattice shape. The surface connection pads 47 for connecting the motherboard have a wider pitch than the surface connection pads 46 for connecting the capacitor. Via-hole conductors 48 are provided in the resin insulation layer 44, and via these via-hole conductors 48, conductor circuits 45, surface connection pads 46, and surface connection pads 47 of different layers are electrically connected to each other. . A semiconductor element and other electronic components (both not shown) are mounted on the upper surface 42 of the wiring board 41 in addition to the capacitor 61 with an IC chip shown in FIG.

図1,図2等に示されるように、前記コンデンサ31は、いわゆるビアアレイタイプのコンデンサであって、上面32(第1面)及び下面33(第2面)を有する矩形平板形状のコンデンサ本体38を有している。コンデンサ本体38は、積層構造をなす窒化アルミニウム基板からなる。即ち、このコンデンサ31は積層セラミックコンデンサである。かかる窒化アルミニウム基板の熱膨張係数は約4.4ppm/℃、ヤング率は約350GPaである。従って、コンデンサ本体38の熱膨張係数は、配線基板41の熱膨張係数よりも小さく、かつ、ICチップ21の熱膨張係数よりも大きな値となっている。即ち、本実施形態のコンデンサ31は、配線基板41よりも低い熱膨張性を備えており、むしろICチップ21に近い熱膨張性を備えていると言える。また、窒化アルミニウム基板のヤング率はICチップ21よりも高いことから、本実施形態のコンデンサ31は高い剛性を備えている。   As shown in FIGS. 1 and 2, the capacitor 31 is a so-called via array type capacitor, and has a rectangular flat plate-shaped capacitor body having an upper surface 32 (first surface) and a lower surface 33 (second surface). 38. The capacitor body 38 is made of an aluminum nitride substrate having a laminated structure. That is, the capacitor 31 is a multilayer ceramic capacitor. Such an aluminum nitride substrate has a thermal expansion coefficient of about 4.4 ppm / ° C. and a Young's modulus of about 350 GPa. Therefore, the coefficient of thermal expansion of the capacitor body 38 is smaller than the coefficient of thermal expansion of the wiring board 41 and larger than the coefficient of thermal expansion of the IC chip 21. That is, it can be said that the capacitor 31 of the present embodiment has a lower thermal expansion property than the wiring board 41 and has a thermal expansion property closer to that of the IC chip 21. Since the Young's modulus of the aluminum nitride substrate is higher than that of the IC chip 21, the capacitor 31 of the present embodiment has high rigidity.

コンデンサ31を構成するコンデンサ本体38には、上面32及び下面33を貫通する複数のビア(貫通孔)が格子状に形成されている。これらのビアは、配線基板41が有する各面接続パッド46の位置に対応している。そして、かかるビア内には、高融点金属の一種であるW(タングステン)からなる複数の導体柱35が設けられている。各導体柱35の上端面には略半球状をした上端面側バンプ36が設けられている。これらの上端面側バンプ36は上面32から突出しており、ICチップ21側の面接続端子22に接続されている。各導体柱35の下端面には略半球状をした下端面側バンプ37が設けられている。これらの下端面側バンプ37は下面33から突出しており、配線基板41側の面接続パッド46に接続されている。   A plurality of vias (through holes) penetrating the upper surface 32 and the lower surface 33 are formed in a lattice shape in a capacitor body 38 constituting the capacitor 31. These vias correspond to the positions of the surface connection pads 46 of the wiring board 41. A plurality of conductor pillars 35 made of W (tungsten), which is a kind of high melting point metal, are provided in the via. An upper end surface side bump 36 having a substantially hemispherical shape is provided on the upper end surface of each conductor post 35. These upper end surface side bumps 36 protrude from the upper surface 32 and are connected to the surface connection terminals 22 on the IC chip 21 side. A substantially hemispherical lower end surface side bump 37 is provided on the lower end surface of each conductor post 35. These lower end surface side bumps 37 protrude from the lower surface 33 and are connected to the surface connection pads 46 on the wiring board 41 side.

また、前記コンデンサ本体38を構成する窒化アルミニウム基板においては、誘電体層である窒化アルミニウム層を介して内層電極34が層状に形成されている。より詳細にいうと、前記導体柱35は第1導体柱、第2導体柱及び第3導体柱という3つの群に分けられるとともに、前記内層電極34は第1導内層電極及び第2内層電極という2つの群に分けられる。第1内層電極及び第2内層電極は所定間隔を隔てて交互に積層形成されるとともに、第1内層電極は第1導体柱に接続され、第2内層電極は第2導体柱に接続されている。なお、第3導体柱については、いずれの内層電極にも接続されていない。   Further, in the aluminum nitride substrate constituting the capacitor body 38, the inner electrode 34 is formed in a layered manner via an aluminum nitride layer which is a dielectric layer. More specifically, the conductor pillar 35 is divided into three groups, a first conductor pillar, a second conductor pillar, and a third conductor pillar, and the inner layer electrode 34 is called a first inner layer electrode and a second inner layer electrode. Divided into two groups. The first inner layer electrode and the second inner layer electrode are alternately laminated at a predetermined interval, the first inner layer electrode is connected to the first conductor column, and the second inner layer electrode is connected to the second conductor column. . The third conductor pillar is not connected to any of the inner layer electrodes.

従って、このような構造の半導体パッケージ11では、コンデンサ31の導体柱35を介して、配線基板41側とICチップ21側とが電気的に接続されている。ゆえに、中継基板としての機能も有するコンデンサ31を介して、配線基板41−ICチップ21間で信号の入出力が行われるとともに、ICチップ21をMPUとして動作させるための電源が供給される。この場合、前記信号は第3導体柱を介して入出力され、前記電源は第1導体柱及び第2導体柱を介して供給される。そして、この半導体パッケージ11ではコンデンサ31が設けられていることから、電源電位や接地電位に重畳されるノイズが確実に除去されるようになっている。なお、本実施形態の半導体パッケージ11ではコンデンサ31を1個のみ設けたが、これに限らずコンデンサ31を複数個設けてもよい。   Therefore, in the semiconductor package 11 having such a structure, the wiring board 41 side and the IC chip 21 side are electrically connected via the conductor pillar 35 of the capacitor 31. Therefore, signals are input and output between the wiring board 41 and the IC chip 21 via the capacitor 31 which also functions as a relay board, and power is supplied to operate the IC chip 21 as an MPU. In this case, the signal is input / output via a third conductor column, and the power is supplied via a first conductor column and a second conductor column. In addition, since the semiconductor package 11 is provided with the capacitor 31, noise superimposed on the power supply potential and the ground potential is reliably removed. Although only one capacitor 31 is provided in the semiconductor package 11 of the present embodiment, the present invention is not limited to this, and a plurality of capacitors 31 may be provided.

ここで、上記構造の半導体パッケージ11を製造する手順について説明する。   Here, a procedure for manufacturing the semiconductor package 11 having the above structure will be described.

まず、周知のセラミックグリーンシート形成技術によって、対応する位置に格子状にビアが透設された窒化アルミニウムグリーンシートを複数枚作製する。そして、各グリーンシートにおける所定位置に、表裏両面を貫通するビアをパンチング等により形成する。さらに、各グリーンシートのビア内にWペーストを充填して、後に導体柱35となるペースト充填層を形成しておく。また、各グリーンシートの片側面にWペーストを印刷し、後に内層電極34となる所定パターンのペースト印刷層を形成しておく。そして、これらのグリーンシートを積層、圧着した後、還元雰囲気中にて所定温度で焼成(同時焼成)を行って、窒化アルミニウムとWペーストとを焼結させる。その結果、導体柱35及び内層電極34を有するコンデンサ本体38が作製される。さらに、このコンデンサ本体38の有する導体柱35の両端面に対してはんだペーストを印刷形成する。この状態でリフローを行って前記はんだペーストを溶融させる。すると、前記はんだペーストが略半球状に盛り上がることによって、上端面側バンプ36及び下端面側バンプ37となり、結果として図2に示すコンデンサ31が完成する。   First, a plurality of aluminum nitride green sheets having vias formed in a lattice at corresponding positions are produced by a well-known ceramic green sheet forming technique. Then, a via penetrating both the front and back surfaces is formed at a predetermined position in each green sheet by punching or the like. Further, a W paste is filled in the via of each green sheet, and a paste filling layer that will later become the conductor pillar 35 is formed. Further, a W paste is printed on one side surface of each green sheet, and a paste print layer having a predetermined pattern to be an inner layer electrode 34 is formed in advance. After laminating and pressing these green sheets, firing (simultaneous firing) is performed at a predetermined temperature in a reducing atmosphere to sinter the aluminum nitride and the W paste. As a result, a capacitor body 38 having the conductor pillar 35 and the inner layer electrode 34 is manufactured. Further, a solder paste is printed and formed on both end surfaces of the conductor pillar 35 of the capacitor body 38. Reflow is performed in this state to melt the solder paste. Then, the solder paste swells in a substantially hemispherical shape, thereby forming the upper end side bumps 36 and the lower end side bumps 37. As a result, the capacitor 31 shown in FIG. 2 is completed.

次に、完成した前記コンデンサ31の上面32にICチップ21を載置する。このとき、ICチップ21側の面接続端子22と、コンデンサ31側の上端面側バンプ36とを位置合わせするようにする。そして、加熱して各上端面側バンプ36をリフローすることにより、上端面側バンプ36と面接続端子22とを接合する。その結果、図3に示すICチップ付きコンデンサ61が完成する。   Next, the IC chip 21 is mounted on the upper surface 32 of the completed capacitor 31. At this time, the surface connection terminals 22 on the IC chip 21 side and the upper end side bumps 36 on the capacitor 31 side are aligned. Then, by heating and reflowing the upper end side bumps 36, the upper end side bumps 36 and the surface connection terminals 22 are joined. As a result, the capacitor 61 with an IC chip shown in FIG. 3 is completed.

次に、コンデンサ31側の下端面側バンプ37と、配線基板41側の面接続パッド46とを位置合わせして(図4参照)、配線基板41上に前記ICチップ付きコンデンサ61を載置する。そして、加熱して各下端面側バンプ37をリフローすることにより、下端面側バンプ37と面接続パッド46とを接合する。その結果、図1に示す半導体パッケージ11が完成する。   Next, the lower end surface side bump 37 on the capacitor 31 side and the surface connection pad 46 on the wiring board 41 are aligned (see FIG. 4), and the capacitor 61 with an IC chip is mounted on the wiring board 41. . Then, by heating and reflowing each lower end surface side bump 37, the lower end surface side bump 37 and the surface connection pad 46 are joined. As a result, the semiconductor package 11 shown in FIG. 1 is completed.

従って、本実施形態によれば以下の効果を得ることができる。   Therefore, according to the present embodiment, the following effects can be obtained.

(1)本実施形態の半導体パッケージ11(構造体)の場合、コンデンサ31それ自体が、いわば中継基板としての機能を有しており、本来中継基板があるべき位置に配置されている。即ち、従来構造に比較してICチップ21とコンデンサ31とが近接して配置され、両者が直接接続した状態となる。このため、ICチップ21とコンデンサ31とをつなぐ配線(コンデンサ接続配線)をほぼ完全になくすことが可能となる。ゆえに、ICチップ21とコンデンサ31との間で侵入するノイズを極めて小さく抑えることができ、誤動作等の不具合を生じることもなく高い信頼性を得ることができる。   (1) In the case of the semiconductor package 11 (structure) of the present embodiment, the capacitor 31 itself has a function as a so-called relay board, and is arranged at a position where the relay board should be. That is, as compared with the conventional structure, the IC chip 21 and the capacitor 31 are arranged closer to each other, and the two are directly connected. Therefore, it is possible to almost completely eliminate wiring (capacitor connection wiring) connecting the IC chip 21 and the capacitor 31. Therefore, noise that enters between the IC chip 21 and the capacitor 31 can be extremely reduced, and high reliability can be obtained without causing malfunction such as malfunction.

(2)また、たとえコンデンサ31に不具合が生じた場合でも、コンデンサ31が配線基板41側に埋設されているわけではないので、コンデンサ31のみを廃棄すれば足り、配線基板41全体の廃棄を伴わない。ゆえに、配線基板41側にコンデンサ31を埋設した従来構造に比べて、損失金額が小さく安価に製造することが可能となる。しかも、配線基板41側にコンデンサ31を埋設した構造でないことから、スペース上の制約を受けなくなり、比較的容易にコンデンサ31の大型化(大容量化)を図ることが可能となるとともに、配線基板41についても製造しやすくなる。また、コンデンサ31の大型化が図られれば低抵抗化及び低インダクタンス化にもつながるので、これによってもノイズ除去能力を向上させることができる。   (2) Even if a failure occurs in the capacitor 31, since the capacitor 31 is not embedded in the wiring board 41, it is sufficient to discard only the capacitor 31, which entails discarding the entire wiring board 41. Absent. Therefore, compared to the conventional structure in which the capacitor 31 is embedded on the wiring board 41 side, the loss can be reduced and the manufacturing can be performed at low cost. In addition, since the structure is not such that the capacitor 31 is buried on the wiring board 41 side, there is no restriction on the space, and the size (capacity) of the capacitor 31 can be relatively easily increased. 41 also becomes easy to manufacture. Further, if the size of the capacitor 31 is increased, the resistance and the inductance are reduced, so that the noise elimination ability can be improved.

(3)この半導体パッケージ11では、熱膨張係数が5.0ppm/℃未満である略板形状のコンデンサ本体38を用いたことにより、ICチップ21との熱膨張係数差が小さくなり、ICチップ21に直接大きな熱応力が作用しなくなる。よって、たとえICチップ21が大型で発熱量が多いものであったとしても、クラック等が起こりにくい。ゆえに、半導体パッケージ11におけるチップ接合部分等に高い信頼性を付与することができる。   (3) In this semiconductor package 11, the difference in thermal expansion coefficient from the IC chip 21 is reduced by using the substantially plate-shaped capacitor body 38 having a thermal expansion coefficient of less than 5.0 ppm / ° C. No large thermal stress acts directly on the surface. Therefore, even if the IC chip 21 is large and generates a large amount of heat, cracks and the like hardly occur. Therefore, high reliability can be given to the chip bonding portion and the like in the semiconductor package 11.

なお、本実施形態においては、以下のような変形例も考えられる。
(変形例1)
図5に示されるように、まず、配線基板41の上面42にコンデンサ31をはんだ付け等により接合することで、コンデンサ付き配線基板71(コンデンサ付き基板)をあらかじめ作製する。その後、このコンデンサ付き配線基板71の上面32にICチップ21を接合し、所望の半導体パッケージ11とする。
In this embodiment, the following modified examples are also conceivable.
(Modification 1)
As shown in FIG. 5, first, the capacitor 31 is joined to the upper surface 42 of the wiring board 41 by soldering or the like, whereby a wiring board with a capacitor 71 (a board with a capacitor) is prepared in advance. After that, the IC chip 21 is bonded to the upper surface 32 of the wiring board 71 with the capacitor to obtain a desired semiconductor package 11.

[第2の実施形態]
以下、本発明を具体化した第2の実施形態を図6〜図10に基づき詳細に説明する。図6は、ICチップ(半導体素子)21と、コンデンサ内蔵インターポーザ91と、配線基板(基板)41とからなる本実施形態の半導体パッケージ(構造体)131を示す概略断面図である。図7は、半導体パッケージ131を構成するコンデンサ内蔵インターポーザ91を示す概略断面図である。図8は、半導体パッケージ131を構成するICチップ付きコンデンサ内蔵インターポーザ(半導体素子付きコンデンサ)111を示す概略断面図である。図9は、ICチップ付きコンデンサ内蔵インターポーザ111を配線基板41上に実装するときの状態を示す概略断面図である。
[Second embodiment]
Hereinafter, a second embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. FIG. 6 is a schematic cross-sectional view illustrating a semiconductor package (structure) 131 of the present embodiment including an IC chip (semiconductor element) 21, an interposer 91 with a built-in capacitor, and a wiring board (substrate) 41. FIG. 7 is a schematic sectional view showing the interposer 91 with a built-in capacitor constituting the semiconductor package 131. FIG. 8 is a schematic sectional view showing an interposer (capacitor with a semiconductor element) 111 with a built-in capacitor with an IC chip constituting the semiconductor package 131. FIG. 9 is a schematic cross-sectional view showing a state when the interposer 111 with a built-in capacitor with an IC chip is mounted on the wiring board 41.

図6等に示されるように、本実施形態の半導体パッケージ131は、上記のように、ICチップ21と、コンデンサ内蔵インターポーザ91と、配線基板41とからなるLGA(ランドグリッドアレイ)である。なお、半導体パッケージ131の形態は、LGAのみに限定されず、例えばBGA(ボールグリッドアレイ)やPGA(ピングリッドアレイ)等であってもよい。ICチップ21及び配線基板41については、前記第1の実施形態と同じものが使用されているので、その詳細な説明を省略する。   As shown in FIG. 6 and the like, the semiconductor package 131 of the present embodiment is an LGA (land grid array) including the IC chip 21, the interposer 91 with a built-in capacitor, and the wiring board 41, as described above. Note that the form of the semiconductor package 131 is not limited to LGA alone, and may be, for example, BGA (ball grid array), PGA (pin grid array), or the like. Since the same IC chip 21 and wiring board 41 as those in the first embodiment are used, a detailed description thereof will be omitted.

図6,図7等に示されるように、本実施形態のコンデンサ内蔵インターポーザ91(中継基板)は、上面92(第1面)及び下面93(第2面)を有する矩形平板形状のインターポーザ本体98(中継基板本体)を有している。インターポーザ本体98は、積層構造をなす窒化アルミニウム基板からなる。かかる窒化アルミニウム基板の熱膨張係数は約4.4ppm/℃、ヤング率は約350GPaである。従って、インターポーザ本体98の熱膨張係数は、配線基板41の熱膨張係数よりも小さく、かつ、ICチップ21の熱膨張係数よりも大きな値となっている。即ち、本実施形態のコンデンサ内蔵インターポーザ91は、配線基板41よりも低い熱膨張性を備えており、むしろICチップ21に近い熱膨張性を備えていると言える。また、窒化アルミニウム基板のヤング率はICチップ21よりも高いことから、本実施形態のコンデンサ内蔵インターポーザ91は高い剛性を備えている。   As shown in FIGS. 6, 7 and the like, the interposer 91 (relay board) with a built-in capacitor of the present embodiment has a rectangular flat plate-shaped interposer body 98 having an upper surface 92 (first surface) and a lower surface 93 (second surface). (Relay board main body). The interposer body 98 is made of an aluminum nitride substrate having a laminated structure. Such an aluminum nitride substrate has a thermal expansion coefficient of about 4.4 ppm / ° C. and a Young's modulus of about 350 GPa. Therefore, the thermal expansion coefficient of the interposer body 98 is smaller than the thermal expansion coefficient of the wiring board 41 and larger than the thermal expansion coefficient of the IC chip 21. That is, it can be said that the interposer 91 with a built-in capacitor of the present embodiment has a lower thermal expansion than the wiring board 41, and has a thermal expansion closer to that of the IC chip 21. Since the Young's modulus of the aluminum nitride substrate is higher than that of the IC chip 21, the interposer 91 with a built-in capacitor of the present embodiment has high rigidity.

インターポーザ本体98には、平面視で略矩形状の凹部99が下面93にて開口するように形成されている。この凹部99内には同じく平面視で略矩形状のコンデンサ101が配置されている。なお、コンデンサ101は樹脂からなる接着剤層108によって凹部99内に固定されている。もっとも、接着剤層108がない形態も可能である。   In the interposer main body 98, a substantially rectangular recess 99 in a plan view is formed so as to open at the lower surface 93. A substantially rectangular capacitor 101 is also arranged in the recess 99 in plan view. The capacitor 101 is fixed in the recess 99 by an adhesive layer 108 made of resin. However, a form without the adhesive layer 108 is also possible.

コンデンサ内蔵インターポーザ91を構成するインターポーザ本体98には、上面92及び下面93を貫通する複数のビアと、上面92及び凹部99の底面を貫通する複数のビア96とが格子状に形成されている。これらのビア96は、配線基板41が有する各面接続パッド46の位置に対応している。そして、かかるビア96内には、柱状のPb−Sn系はんだからなる中継基板本体側導体柱95が設けられている。各中継基板本体側導体柱95の上端面には略半球状をした上端面側バンプ97が設けられている。これらの上端面側バンプ97は上面92から突出しており、ICチップ21側の面接続端子22に接続されている。各中継基板本体側導体柱95の下端面には略半球状をした下端面側バンプ94,100が設けられている。前記下端面側バンプ100は、インターポーザ本体98の下面93から突出しており、配線基板41側の面接続パッド46に接続されている。一方、前記下端面側バンプ94は、凹部99の底面から突出しており、コンデンサ101側のコンデンサ側導体柱105の上端面に接続されている。   A plurality of vias penetrating the upper surface 92 and the lower surface 93 and a plurality of vias 96 penetrating the upper surface 92 and the bottom surface of the concave portion 99 are formed in the interposer main body 98 constituting the interposer 91 with a built-in capacitor in a lattice shape. These vias 96 correspond to the positions of the surface connection pads 46 of the wiring board 41. In the via 96, a relay substrate main body-side conductor pillar 95 made of a pillar-shaped Pb-Sn-based solder is provided. An upper end surface side bump 97 having a substantially hemispherical shape is provided on the upper end surface of each relay substrate body side conductor pillar 95. These upper end surface side bumps 97 protrude from the upper surface 92 and are connected to the surface connection terminals 22 on the IC chip 21 side. On the lower end surface of each relay substrate body side conductor post 95, lower end side bumps 94, 100 having a substantially hemispherical shape are provided. The lower end surface side bump 100 protrudes from the lower surface 93 of the interposer body 98 and is connected to the surface connection pad 46 on the wiring board 41 side. On the other hand, the lower end surface side bump 94 protrudes from the bottom surface of the concave portion 99 and is connected to the upper end surface of the capacitor side conductor pillar 105 on the capacitor 101 side.

また、図6,図7等に示されるように、本実施形態のコンデンサ101もビアアレイタイプのコンデンサであって、上面102及び下面103を有する矩形平板形状のコンデンサ本体104を有している。コンデンサ本体104は、積層構造をなすチタン酸バリウム基板からなる。即ち、このコンデンサ101は、高誘電体をコンデンサ本体104とする積層セラミックコンデンサである。なお、本実施形態の半導体パッケージ131では、コンデンサ101を1個のみ設けたが、これに限らずコンデンサ101を複数個設けてもよい。   As shown in FIGS. 6 and 7 and the like, the capacitor 101 of the present embodiment is also a via array type capacitor and has a rectangular flat plate-shaped capacitor main body 104 having an upper surface 102 and a lower surface 103. The capacitor body 104 is formed of a barium titanate substrate having a laminated structure. That is, the capacitor 101 is a multilayer ceramic capacitor having a high dielectric body as the capacitor body 104. Although only one capacitor 101 is provided in the semiconductor package 131 of the present embodiment, the present invention is not limited to this, and a plurality of capacitors 101 may be provided.

コンデンサ101を構成するコンデンサ本体104には、上面102及び下面103を貫通する複数のビアが格子状に形成されている。そして、かかるビア内には、Pb−Snからなる複数のコンデンサ側導体柱105が設けられている。各コンデンサ側導体柱105の下端面には略半球状をした下端面側バンプ107が設けられている。これらの下端面側バンプ107は、前記下端面側バンプ100と同程度突出しており、配線基板41側の面接続パッド46に接続されている。   A plurality of vias penetrating the upper surface 102 and the lower surface 103 are formed in a lattice shape in a capacitor main body 104 constituting the capacitor 101. In the via, a plurality of capacitor-side conductor pillars 105 made of Pb-Sn are provided. A substantially hemispherical lower end side bump 107 is provided on the lower end surface of each capacitor side conductor pillar 105. These lower end surface side bumps 107 project to the same extent as the lower end surface side bumps 100 and are connected to the surface connection pads 46 on the wiring board 41 side.

また、前記コンデンサ本体104を構成するチタン酸バリウム基板においては、誘電体層であるチタン酸バリウム層を介して内層電極106が層状に形成されている。より詳細にいうと、前記コンデンサ側導体柱105は第1コンデンサ側導体柱及び第2コンデンサ側導体柱という2つの群に分けられるとともに、前記内層電極106は第1内層電極及び第2内層電極という2つの群に分けられる。第1内層電極及び第2内層電極は所定間隔を隔てて交互に積層形成されるとともに、第1内層電極は第1コンデンサ側導体柱に接続され、第2内層電極は第2コンデンサ側導体柱に接続されている。   Further, in the barium titanate substrate constituting the capacitor main body 104, an inner layer electrode 106 is formed in a layered manner via a barium titanate layer which is a dielectric layer. More specifically, the capacitor-side conductor pillars 105 are divided into two groups, a first capacitor-side conductor pillar and a second capacitor-side conductor pillar, and the inner layer electrodes 106 are referred to as a first inner layer electrode and a second inner layer electrode. Divided into two groups. The first inner layer electrode and the second inner layer electrode are alternately laminated at a predetermined interval, and the first inner layer electrode is connected to the first capacitor side conductor post, and the second inner layer electrode is connected to the second capacitor side conductor post. It is connected.

従って、このような構造の半導体パッケージ131では、コンデンサ内蔵インターポーザ91の導体柱95,105を介して、配線基板41側とICチップ21側とが電気的に接続されている。ゆえに、コンデンサ内蔵インターポーザ91を介して、配線基板41−ICチップ21間で信号の入出力が行われるとともに、ICチップ21をMPUとして動作させるための電源が供給される。この場合、前記信号は、インターポーザ本体98の上面92及び下面93を貫通する中継基板本体側導体柱95を流れるため、コンデンサ101内を流れることなくダイレクトにICチップ21に入出力される。それに対して電源は、インターポーザ本体98及びコンデンサ101を介して供給される。つまり、前記電源は、コンデンサ101内のコンデンサ側導体柱105を介して流れるとともに、インターポーザ本体98の上面92及び凹部99の底面を貫通する中継基板本体側導体柱95を流れる。そして、この半導体パッケージ131ではコンデンサ101が設けられていることから、電源電位や接地電位に重畳されるノイズが確実に除去されるようになっている。   Therefore, in the semiconductor package 131 having such a structure, the wiring board 41 side and the IC chip 21 side are electrically connected via the conductor pillars 95 and 105 of the interposer 91 with a built-in capacitor. Therefore, signals are input and output between the wiring board 41 and the IC chip 21 through the interposer 91 with a built-in capacitor, and power is supplied to operate the IC chip 21 as an MPU. In this case, the signal flows through the conductor board 95 on the relay substrate main body penetrating the upper surface 92 and the lower surface 93 of the interposer main body 98, so that the signal is directly input to and output from the IC chip 21 without flowing through the capacitor 101. On the other hand, power is supplied via the interposer body 98 and the capacitor 101. That is, the power flows through the capacitor-side conductor pillar 105 in the capacitor 101 and also flows through the relay-substrate-body-side conductor pillar 95 that passes through the upper surface 92 of the interposer body 98 and the bottom surface of the recess 99. Since the semiconductor package 131 is provided with the capacitor 101, noise superimposed on the power supply potential and the ground potential is reliably removed.

ここで、上記構造の半導体パッケージ131を製造する手順について説明する。   Here, a procedure for manufacturing the semiconductor package 131 having the above structure will be described.

まず、第1実施形態において述べたセラミック同時焼成法に準じて、図7の構造のコンデンサ101をあらかじめ作製する。ただし、セラミック材料としてチタン酸バリウムを用いているので、焼成温度等についてはそれに合致した条件を設定する。併せて、下記のような要領でインターポーザ本体98を作製する。   First, the capacitor 101 having the structure shown in FIG. 7 is manufactured in advance according to the ceramic co-firing method described in the first embodiment. However, since barium titanate is used as the ceramic material, conditions suitable for the firing temperature and the like are set. At the same time, the interposer body 98 is manufactured in the following manner.

即ち、周知のセラミックグリーンシート形成技術によって、対応する位置に格子状にビア96(貫通孔)が透設された窒化アルミニウムグリーンシートを複数枚作製する。前記グリーンシートにおける一部のものについては、パンチング加工等により矩形状の開口部を設けておく。かかる開口部は後に凹部99となるものである。そして、各グリーンシートを積層、圧着する。さらに、ビア96の内周面にタングステンペーストを塗布した後、グリーンシートの積層体を還元雰囲気中で焼成し、窒化アルミニウム焼結体からなるインターポーザ本体98を作製する。このインターポーザ本体98においては、ビア96の内周面にタングステンを主成分とする下地金属層(図示略)が形成される。さらに、この下地金属層上に無電解ニッケル−金めっきを施した後、各ビア96の上端開口部に90%Pb−10%Snからなる、直径0.9mmの高融点はんだボールを載置し、これを加熱して溶融させる。その結果、溶融した高融点はんだが重力で下方に移動してビア96内に注入され、ビア96内周面の金属層に溶着することにより、中継基板本体側導体柱95が形成される。また、中継基板本体側導体柱95の上端面及び下端面は表面張力の作用によって略半球状に盛り上がり、上端面側バンプ97及び下端面側バンプ94,100となる。その結果、凹部99を有するインターポーザ本体98が完成する。   That is, a plurality of aluminum nitride green sheets having vias 96 (through holes) formed in a lattice pattern at corresponding positions are produced by a well-known ceramic green sheet forming technique. For a part of the green sheet, a rectangular opening is provided by punching or the like. Such openings will later become recesses 99. Then, the green sheets are stacked and pressed. Furthermore, after a tungsten paste is applied to the inner peripheral surface of the via 96, the green sheet laminate is fired in a reducing atmosphere to produce an interposer body 98 made of an aluminum nitride sintered body. In the interposer body 98, a base metal layer (not shown) mainly containing tungsten is formed on the inner peripheral surface of the via 96. Further, after electroless nickel-gold plating is performed on the underlying metal layer, a 0.9 mm diameter high melting point solder ball made of 90% Pb-10% Sn is placed on the upper end opening of each via 96. This is heated and melted. As a result, the molten high melting point solder moves downward by gravity and is injected into the via 96, and is welded to the metal layer on the inner peripheral surface of the via 96, thereby forming the relay substrate main body-side conductor pillar 95. Further, the upper end surface and the lower end surface of the relay substrate main body side conductor pillar 95 are raised substantially in a hemispherical shape by the action of surface tension, and become the upper end surface side bump 97 and the lower end surface side bumps 94 and 100. As a result, the interposer body 98 having the recess 99 is completed.

このようにして作製されたインターポーザ本体98の凹部99内に未硬化状態の熱硬化性接着剤を塗布し、この状態で凹部99内に前記コンデンサ101を配置し、所定温度に加熱する。その結果、熱によりリフローした下端面側バンプ94を介して、中継基板本体側導体柱95とコンデンサ側導体柱105とが接合される。また、熱硬化性接着剤が硬化することによって、コンデンサ101が凹部99内に確実に接着されて保持される。以上の結果、図7に示すコンデンサ内蔵インターポーザ91が完成する。   An uncured thermosetting adhesive is applied to the recess 99 of the interposer body 98 thus manufactured, and in this state, the capacitor 101 is disposed in the recess 99 and heated to a predetermined temperature. As a result, the relay substrate main body-side conductor pillars 95 and the capacitor-side conductor pillars 105 are joined via the lower end face side bumps 94 that have been reflowed by heat. Further, by curing the thermosetting adhesive, the capacitor 101 is securely adhered and held in the recess 99. As a result, the interposer 91 with a built-in capacitor shown in FIG. 7 is completed.

次に、完成した前記コンデンサ内蔵インターポーザ91の上面92にICチップ21を載置する。このとき、ICチップ21側の面接続端子22と、コンデンサ内蔵インターポーザ91側の上端面側バンプ97とを位置合わせするようにする。そして、加熱して各上端面側バンプ97をリフローすることにより、上端面側バンプ97と面接続端子22とを接合する。その結果、図8に示すICチップ付きコンデンサ内蔵インターポーザ111が完成する。   Next, the IC chip 21 is mounted on the upper surface 92 of the completed interposer 91 with a built-in capacitor. At this time, the surface connection terminal 22 on the IC chip 21 side and the upper end surface side bump 97 on the capacitor built-in interposer 91 side are aligned. Then, by heating and reflowing each upper end surface side bump 97, the upper end surface side bump 97 and the surface connection terminal 22 are joined. As a result, the interposer 111 with a built-in capacitor having an IC chip shown in FIG. 8 is completed.

次に、ICチップ付きコンデンサ内蔵インターポーザ111側の下端面側バンプ100,107と、配線基板41側の面接続パッド46とを位置合わせして(図9参照)、配線基板41上に前記ICチップ付きコンデンサ内蔵インターポーザ111を載置する。そして、加熱して各下端面側バンプ100,107をリフローすることにより、下端面側バンプ100,107と面接続パッド46とを接合する。その結果、図6に示す半導体パッケージ131が完成する。   Next, the lower end side bumps 100 and 107 on the side of the interposer 111 with a built-in capacitor with an IC chip are aligned with the surface connection pads 46 on the side of the wiring board 41 (see FIG. 9). The interposer 111 with a built-in capacitor is mounted. Then, by heating and reflowing the lower end side bumps 100 and 107, the lower end side bumps 100 and 107 and the surface connection pads 46 are joined. As a result, the semiconductor package 131 shown in FIG. 6 is completed.

従って、本実施形態によれば以下の効果を得ることができる。   Therefore, according to the present embodiment, the following effects can be obtained.

(1)本実施形態の半導体パッケージ131(構造体)の場合、インターポーザ91の凹部99内にコンデンサ101を配置したことにより、従来構造に比較してICチップ21とコンデンサ101とが近接する。結果として、ICチップ21とコンデンサ101とをつなぐ配線(コンデンサ接続配線)を非常に短くすることが可能となる。ゆえに、ICチップ21とコンデンサ101との間で侵入するノイズを極めて小さく抑えることができ、誤動作等の不具合を生じることもなく高い信頼性を得ることができる。   (1) In the case of the semiconductor package 131 (structure) of the present embodiment, the IC chip 21 and the capacitor 101 are closer to each other than in the conventional structure because the capacitor 101 is disposed in the recess 99 of the interposer 91. As a result, the wiring (capacitor connection wiring) connecting the IC chip 21 and the capacitor 101 can be made very short. Therefore, noise that enters between the IC chip 21 and the capacitor 101 can be extremely reduced, and high reliability can be obtained without causing malfunction such as malfunction.

(2)また、たとえコンデンサ101に不具合が生じた場合でも、コンデンサ101が配線基板41側に埋設されているわけではないので、コンデンサ内蔵インターポーザ91のみを廃棄すれば足り、配線基板41全体の廃棄を伴わない。ゆえに、配線基板41側にコンデンサ101を埋設した従来構造に比べて、損失金額が小さく安価に製造することが可能となる。しかも、配線基板41側にコンデンサ101を埋設した構造でないことから、スペース上の制約を受けなくなり、比較的容易にコンデンサ101の大型化(大容量化)を図ることが可能となるとともに、配線基板41についても製造しやすくなる。また、コンデンサ101の大型化が図られれば低抵抗化及び低インダクタンス化にもつながるので、これによってもノイズ除去能力を向上させることができる。   (2) Even if a failure occurs in the capacitor 101, the capacitor 101 is not embedded in the wiring board 41, so it is sufficient to discard only the interposer 91 with a built-in capacitor, and the entire wiring board 41 is discarded. Is not accompanied. Therefore, compared to the conventional structure in which the capacitor 101 is buried on the wiring board 41 side, the loss can be reduced and the device can be manufactured at low cost. In addition, since the capacitor 101 is not buried in the wiring board 41, the space is not restricted, and the size (capacity) of the capacitor 101 can be relatively easily increased. 41 also becomes easy to manufacture. In addition, if the size of the capacitor 101 is increased, the resistance and the inductance are reduced, so that the noise removing capability can be improved.

(3)この半導体パッケージ131では、熱膨張係数が5.0ppm/℃未満である略板形状のインターポーザ本体98を用いたことにより、ICチップ21との熱膨張係数差が小さくなり、ICチップ21に直接大きな熱応力が作用しなくなる。よって、たとえICチップ21が大型で発熱量が多いものであったとしても、クラック等が起こりにくい。ゆえに、半導体パッケージ131におけるチップ接合部分等に高い信頼性を付与することができる。   (3) In this semiconductor package 131, the difference in thermal expansion coefficient from the IC chip 21 is reduced by using the substantially plate-shaped interposer body 98 having a thermal expansion coefficient of less than 5.0 ppm / ° C. No large thermal stress acts directly on the surface. Therefore, even if the IC chip 21 is large and generates a large amount of heat, cracks and the like hardly occur. Therefore, high reliability can be imparted to the chip bonding portion and the like in the semiconductor package 131.

本実施形態においては、以下のような変形例が考えられる。
(変形例2−1)
即ち、図10に示されるように、まず、配線基板41の上面42にコンデンサ内蔵インターポーザ91をはんだ付け等により接合することで、コンデンサ内蔵インターポーザ付き配線基板121(中継基板付き基板)をあらかじめ作製する。その後、コンデンサ内蔵インターポーザ91の上面92にICチップ21を接合し、所望の半導体パッケージ131とする。
In the present embodiment, the following modifications are conceivable.
(Modification 2-1)
That is, as shown in FIG. 10, first, the interposer 91 with a built-in capacitor is joined to the upper surface 42 of the wiring board 41 by soldering or the like, whereby a wiring board 121 with a built-in interposer (a board with a relay board) is prepared in advance. . After that, the IC chip 21 is bonded to the upper surface 92 of the interposer 91 with a built-in capacitor to obtain a desired semiconductor package 131.

(変形例2−2)
図6等に示したコンデンサ内蔵インターポーザ91(中継基板)は、インターポーザ本体98及びコンデンサ101を別体にて構成し、それらを接着剤層108及び下端面側バンプ94を介して接続した構造を有していた。これに対し、図11,図12に示される変形例のコンデンサ内蔵インターポーザ141では、インターポーザ本体98及びコンデンサ101が一体的に構成されている。つまり、インターポーザ本体98及びコンデンサ101が、接着剤層108も下端面側バンプ94も介することなく直接接続されている。この場合、インターポーザ本体98及びコンデンサ101を電気的に接続するための下端面側バンプ94を省くことができるので、構成を簡略化することができる。また、中継基板本体側導体柱95及びコンデンサ側導体柱105を直接接続することにより、コンデンサ内蔵インターポーザ141の低抵抗化を図ることが可能となる。
(Modification 2-2)
The interposer 91 (relay board) with a built-in capacitor shown in FIG. 6 and the like has a structure in which an interposer main body 98 and a capacitor 101 are formed separately and connected via an adhesive layer 108 and a lower end side bump 94. Was. On the other hand, in the interposer 141 with a built-in capacitor according to the modified example shown in FIGS. 11 and 12, the interposer body 98 and the capacitor 101 are integrally formed. That is, the interposer body 98 and the capacitor 101 are directly connected without interposing the adhesive layer 108 and the lower end surface side bump 94. In this case, since the lower end side bump 94 for electrically connecting the interposer main body 98 and the capacitor 101 can be omitted, the configuration can be simplified. In addition, by directly connecting the relay substrate main body-side conductor pillars 95 and the capacitor-side conductor pillars 105, the resistance of the interposer 141 with a built-in capacitor can be reduced.

次に、コンデンサ内蔵インターポーザ141の製造方法について述べる。まず、周知のセラミックグリーンシート形成技術によって、対応する位置に格子状にビア96(貫通孔、第1導体柱形成用孔)が透設されたアルミナグリーンシート(セラミック未焼結体)を複数枚作製する。これらのグリーンシートにおける一部のものについては、パンチング加工等により矩形状の開口部を設けておく。かかる開口部は後に凹部99となるものである。これらのグリーンシートは、焼結後にインターポーザ本体98となる。なお、これらのグリーンシートの各貫通孔内には、例えば印刷によりニッケル等のペースト(導電材料)をあらかじめ充填しておく。各貫通孔内のニッケルペーストは、後に中継基板本体側導体柱95あるいはコンデンサ側導体柱105となる。   Next, a method of manufacturing the interposer 141 with a built-in capacitor will be described. First, a plurality of alumina green sheets (ceramic unsintered bodies) in which vias 96 (through-holes, holes for forming the first conductor pillars) are provided at corresponding positions in a lattice pattern by a well-known ceramic green sheet forming technique. Make it. For some of these green sheets, a rectangular opening is provided by punching or the like. Such openings will later become recesses 99. These green sheets become the interposer body 98 after sintering. Note that paste (conductive material) such as nickel is filled in advance in each through hole of these green sheets by, for example, printing. The nickel paste in each through hole will later become the relay substrate main body-side conductor pillar 95 or the capacitor-side conductor pillar 105.

上記導電材料充填済みグリーンシートを所定枚数積層する。次いで、この積層体上に矩形状の開口部が設けられた各グリーンシートを積層、圧着する際、グリーンシートを1枚積層、圧着する毎に、前記開口部に例えばセラミックペーストをスクリーン印刷によりパターン形成する。セラミック印刷層の乾燥後の厚さは、直前に積層されたグリーンシートの厚さと略同一である。スクリーン印刷されるセラミック材料は、後にセラミック誘電体層となる。よって、焼結後にアルミナよりも誘電率が高くなるセラミック材料が選択されるべきである。本実施形態では、焼結後にチタン酸バリウムとなるスラリーを前記セラミック材料として用いている。なお、前記セラミック材料としてはグリーンシートと同時焼成が可能なものであることが望ましい。次に、さらにニッケルペースト(導電材料)の印刷により、既に印刷されたセラミック材料層の表面上にニッケルペースト層をパターン形成する。この時、セラミック層の形成されていない穴状部分に印刷されたニッケルペーストは、後にコンデンサ部の導体柱105となる。印刷セラミック材料層の表面上のニッケルペースト層は、後に内層電極106となる。   A predetermined number of the green sheets filled with the conductive material are laminated. Next, when laminating and pressing each green sheet having a rectangular opening on the laminate, each time one green sheet is laminated and pressed, a pattern of, for example, a ceramic paste is screen-printed in the opening. Form. The thickness of the ceramic printed layer after drying is substantially the same as the thickness of the green sheet laminated immediately before. The ceramic material to be screen printed later becomes a ceramic dielectric layer. Therefore, a ceramic material that has a higher dielectric constant than alumina after sintering should be selected. In the present embodiment, a slurry that becomes barium titanate after sintering is used as the ceramic material. It is desirable that the ceramic material be capable of being fired simultaneously with the green sheet. Next, a nickel paste layer is formed on the surface of the ceramic material layer already printed by printing a nickel paste (conductive material). At this time, the nickel paste printed on the hole-shaped portion where the ceramic layer is not formed later becomes the conductor pillar 105 of the capacitor portion. The nickel paste layer on the surface of the printed ceramic material layer will later become the inner layer electrode 106.

そして、矩形状開口部が設けられた各グリーンシートの積層、圧着、セラミックペーストの印刷、ニッケルペーストの印刷を繰り返すことにより積層体とした後、その積層体を酸化雰囲気中で焼成する。即ち、グリーンシート(セラミック未焼結体)、未焼結のセラミック材料層、未焼結のニッケルペーストを一括加熱して、それらを同時に焼結させる。   Then, after laminating and pressing each green sheet provided with a rectangular opening, repeating printing of a ceramic paste, and printing of a nickel paste to form a laminate, the laminate is fired in an oxidizing atmosphere. That is, a green sheet (ceramic unsintered body), an unsintered ceramic material layer, and an unsintered nickel paste are collectively heated and sintered at the same time.

そして、この製造方法によれば、図11,図12に示したコンデンサ内蔵インターポーザ141を確実に得ることができる。   According to this manufacturing method, the interposer 141 with a built-in capacitor shown in FIGS. 11 and 12 can be reliably obtained.

[第3の実施形態]
以下、本発明を具体化した第3の実施形態を図13に基づき詳細に説明する。図13は、ICチップ(半導体素子)21と、コンデンサ内蔵インターポーザ91と、配線基板(基板)41とからなる本実施形態の半導体パッケージ(構造体)181を示す概略断面図である。
[Third Embodiment]
Hereinafter, a third embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIG. FIG. 13 is a schematic cross-sectional view showing a semiconductor package (structure) 181 of the present embodiment including an IC chip (semiconductor element) 21, an interposer 91 with a built-in capacitor, and a wiring board (substrate) 41.

本実施形態のコンデンサ内蔵インターポーザ91は、インターポーザ本体98内に複数のグランド用中継基板本体側導体柱182及び複数の電源用中継基板本体側導体柱183を備えている。これら2種の中継基板本体側導体柱182,183は、いずれも中継基板本体98における凹部形成領域内に配置されている。凹部形成領域内には、同様に複数のグランド用短導体柱188及び複数の電源用短導体柱189が配置されている。一方、複数の信号線用中継基板本体側導体柱184は、中継基板本体98における凹部形成領域外(凹部99の外周部)に配置されていて、上記2種の中継基板本体側導体柱182,183を包囲している。なお、これら中継基板本体側導体柱182,183のピッチは、ICチップ21の面接続端子22のピッチに等しく、本実施形態では100μm〜250μm程度に設定されている。   The interposer 91 with a built-in capacitor of the present embodiment includes a plurality of relay board body side conductor posts 182 for ground and a plurality of conductor board side conductor pillars 183 for power supply inside the interposer body 98. These two types of relay board main body-side conductor pillars 182, 183 are both arranged in the recess forming area of the relay board main body 98. Similarly, a plurality of short conductor pillars 188 for ground and a plurality of short conductor pillars 189 for power supply are arranged in the recess forming region. On the other hand, the plurality of relay board main body-side conductor posts 184 for signal lines are arranged outside the recess forming region (outer peripheral portion of the recess 99) in the relay board body 98, and the two types of relay board main body-side conductor pillars 182, 182 are provided. 183. The pitch between the conductor pillars 182 and 183 on the relay substrate main body side is equal to the pitch between the surface connection terminals 22 of the IC chip 21 and is set to about 100 μm to 250 μm in the present embodiment.

また、本実施形態のコンデンサ内蔵インターポーザ91の場合、コンデンサ101内に複数のグランド用コンデンサ側導体柱192及び複数のコンデンサ側導体柱193を備えている。これら2種のコンデンサ側導体柱192,193のピッチは、ICチップ21の面接続端子22のピッチよりも数倍大きく、本実施形態では200μm〜600μm程度に設定されている。つまり、コンデンサ側導体柱192,193は相対的に密度が疎であって、いわば間引かれたような状態となっている。   In the case of the interposer 91 with a built-in capacitor of the present embodiment, the capacitor 101 includes a plurality of capacitor-side conductor posts 192 for ground and a plurality of capacitor-side conductor posts 193 in the capacitor 101. The pitch of these two types of capacitor-side conductor pillars 192, 193 is several times larger than the pitch of the surface connection terminals 22 of the IC chip 21, and is set to about 200 μm to 600 μm in the present embodiment. That is, the capacitor-side conductor columns 192 and 193 have a relatively low density, and are in a state of being thinned out.

インターポーザ本体98の内部には、タングステンペーストの印刷、焼成により形成された導体柱ピッチ変換層185が形成されている。複数のグランド用短導体柱188については、その下端が導体柱ピッチ変換層185に接続されている反面、凹部99の底面にまでは到っていない。また、複数のグランド用中継基板本体側導体柱182については、導体柱ピッチ変換層185に接続されるばかりでなく、導体柱ピッチ変換層185を貫通してその下端が凹部99の底面に到っている。そして、導体柱ピッチ変換層185を貫通したグランド用中継基板本体側導体柱182の下端は、下端面側バンプ94を介してグランド用コンデンサ側導体柱192に接続されている。その結果、上記の導体柱ピッチ変換層185を介して、複数のグランド用中継基板本体側導体柱182、複数のグランド用短導体柱188及びグランド用コンデンサ側導体柱192がそれぞれ電気的に接続されている。   Inside the interposer body 98, a conductor pillar pitch conversion layer 185 formed by printing and firing a tungsten paste is formed. Although the lower ends of the plurality of short conductor pillars 188 are connected to the conductor pole pitch conversion layer 185, they do not reach the bottom of the recess 99. In addition, the plurality of conductor posts 182 on the relay board main body side for ground are not only connected to the conductor post pitch conversion layer 185 but also penetrate through the conductor post pitch conversion layer 185 and the lower ends reach the bottom surface of the recess 99. ing. Further, the lower end of the ground relay substrate main body side conductive column 182 penetrating the conductive column pitch conversion layer 185 is connected to the ground capacitor side conductive column 192 via the lower end surface side bump 94. As a result, the plurality of relay board body side conductor posts 182 for ground, the plurality of short conductor posts 188 for ground, and the conductor posts 192 for ground capacitor are electrically connected to each other via the conductor pole pitch conversion layer 185. ing.

また、インターポーザ本体98の内部には、さらに別の導体柱ピッチ変換層186が形成されている。この導体柱ピッチ変換層186も、タングステンペーストの印刷、焼成により形成されたものである。なお、2つの導体柱ピッチ変換層185,186は、互いに異なる深さ位置に配置されている。複数の電源短導体柱189については、その下端が導体柱ピッチ変換層186に接続されている反面、凹部99の底面にまでは到っていない。また、複数の電源用中継基板本体側導体柱183については、導体柱ピッチ変換層186に接続されるばかりでなく、導体柱ピッチ変換層186を貫通してその下端が凹部99の底面に到っている。そして、導体柱ピッチ変換層186を貫通した電源用中継基板本体側導体柱183の下端は、下端面側バンプ94を介して電源用コンデンサ側導体柱193に接続されている。その結果、上記の導体柱ピッチ変換層186を介して、複数の電源用中継基板本体側導体柱183、複数の電源用短導体柱189及び電源用コンデンサ側導体柱193がそれぞれ電気的に接続されている。   Further, inside the interposer body 98, another conductor pillar pitch conversion layer 186 is formed. The conductor pole pitch conversion layer 186 is also formed by printing and firing a tungsten paste. Note that the two conductor pillar pitch conversion layers 185 and 186 are arranged at different depth positions. The short ends of the plurality of power supply short conductor columns 189 are connected to the conductor column pitch conversion layer 186, but do not reach the bottom surface of the recess 99. Further, the plurality of power supply relay board main body side conductor pillars 183 are not only connected to the conductor pillar pitch conversion layer 186 but also penetrate the conductor pillar pitch conversion layer 186 so that the lower ends thereof reach the bottom surface of the recess 99. ing. The lower end of the power supply relay substrate main body-side conductor post 183 penetrating the conductor post pitch conversion layer 186 is connected to the power supply capacitor-side conductor post 193 via the lower end surface side bump 94. As a result, the plurality of power supply relay board main body side conductor pillars 183, the plurality of power supply short conductor pillars 189, and the power supply capacitor side conductor pillars 193 are electrically connected to each other via the conductor pillar pitch conversion layer 186. ing.

そして、上記構成を有する本実施形態の場合、基本的にグランド用コンデンサ側導体柱192や電源用コンデンサ側導体柱193を配置するときの自由度が増大する。従って、任意のキャパシタンス・インダクタンス特性を得やすくなり、コンデンサ内蔵インターポーザ91に所望とする性能を付与しやすくなる。また、この構成によれば、グランド用コンデンサ側導体柱192や電源用コンデンサ側導体柱193を間引くことが可能となる。   In the case of the present embodiment having the above configuration, the degree of freedom when arranging the ground-side capacitor-side conductor pillars 192 and the power-side capacitor-side conductor pillars 193 basically increases. Therefore, it is easy to obtain an arbitrary capacitance-inductance characteristic, and it is easy to provide desired performance to the interposer 91 with a built-in capacitor. Further, according to this configuration, it is possible to thin out the capacitor-side conductor posts 192 for the ground and the capacitor-side conductor posts 193 for the power supply.

なお、本発明の実施形態は発明の趣旨を逸脱しない範囲内において以下のように変更してもよい。例えば、上記第2の実施形態では、インターポーザ本体98の略中央における1箇所に凹部99を設けた例を示したが、凹部99は必ずしも略中央に形成する必要はない。また、必要に応じて凹部99を複数箇所に設け、各凹部99にそれぞれコンデンサ101を配置するようにしてもよい(図14参照)。また、図示しないが、1つの凹部99内に複数のコンデンサ101を配置してもよい。この場合には、インターポーザ91の厚さ方向にコンデンサ101を積層配置してもよく、あるいはインターポーザ91の面方向にコンデンサ101を並べて配置してもよい。   The embodiments of the present invention may be modified as follows without departing from the spirit of the invention. For example, in the second embodiment, the example in which the concave portion 99 is provided at one position substantially at the center of the interposer main body 98 has been described, but the concave portion 99 is not necessarily formed at the substantially center. Further, the concave portions 99 may be provided at a plurality of positions as necessary, and the capacitors 101 may be arranged in the respective concave portions 99 (see FIG. 14). Although not shown, a plurality of capacitors 101 may be arranged in one recess 99. In this case, the capacitors 101 may be stacked and arranged in the thickness direction of the interposer 91, or the capacitors 101 may be arranged and arranged in the surface direction of the interposer 91.

次に、前述した実施形態によって把握される技術的思想を以下に列挙する。   Next, technical ideas grasped by the above-described embodiment will be listed below.

(1)熱膨張係数が2.0ppm/℃以上5.0ppm/℃未満であって面接続端子を有する半導体素子が実装されるべき第1面、及び、第2面を有し、熱膨張係数が5.0ppm/℃未満である略板形状のコンデンサ本体と、前記第1面及び前記第2面を貫通し、前記面接続端子と電気的に接続されるべき複数の導体柱とを備えることを特徴としたコンデンサ。   (1) having a first surface and a second surface on which a semiconductor element having a thermal expansion coefficient of not less than 2.0 ppm / ° C. and less than 5.0 ppm / ° C. and having a surface connection terminal is to be mounted; Is less than 5.0 ppm / ° C., and a plurality of conductor columns that penetrate the first surface and the second surface and are to be electrically connected to the surface connection terminals. A capacitor characterized by:

(2)前記コンデンサ本体は、絶縁材料からなることを特徴とする技術的思想(1)に記載のコンデンサ。   (2) The capacitor according to the technical concept (1), wherein the capacitor body is made of an insulating material.

(3)前記コンデンサ本体は、前記基板よりも低い熱膨張係数の材料からなることを特徴とする技術的思想(1)に記載のコンデンサ。   (3) The capacitor according to the technical concept (1), wherein the capacitor body is made of a material having a lower thermal expansion coefficient than the substrate.

(4)前記コンデンサ本体は、少なくともシリコンよりも剛性が高い材料からなることを特徴とする技術的思想(1)に記載のコンデンサ。   (4) The capacitor according to the technical idea (1), wherein the capacitor body is made of a material having higher rigidity than at least silicon.

(5)前記コンデンサ本体は、低熱膨張係数かつ高剛性の材料からなることを特徴とする技術的思想(1)に記載のコンデンサ。   (5) The capacitor according to the technical idea (1), wherein the capacitor body is made of a material having a low coefficient of thermal expansion and high rigidity.

(6)前記コンデンサ本体は、ヤング率が200GPa以上の材料からなることを特徴とする技術的思想(1)に記載のコンデンサ。   (6) The capacitor according to the technical idea (1), wherein the capacitor body is made of a material having a Young's modulus of 200 GPa or more.

(7)前記コンデンサ本体は、ヤング率が200GPa以上の絶縁性セラミック材料からなることを特徴とする技術的思想(1)に記載のコンデンサ。   (7) The capacitor according to the technical concept (1), wherein the capacitor body is made of an insulating ceramic material having a Young's modulus of 200 GPa or more.

(8)前記コンデンサ本体は、窒化物系のエンジニアリングセラミックからなることを特徴とする技術的思想(1)に記載のコンデンサ。   (8) The capacitor according to the technical concept (1), wherein the capacitor body is made of a nitride-based engineering ceramic.

(9)前記コンデンサ本体は、窒化アルミニウム、窒化珪素、または、窒化アルミニウム及び窒化珪素の混合セラミック材料を用いて形成されることを特徴とする技術的思想(1)に記載のコンデンサ。   (9) The capacitor according to the technical concept (1), wherein the capacitor body is formed using aluminum nitride, silicon nitride, or a mixed ceramic material of aluminum nitride and silicon nitride.

(10)前記半導体素子における少なくとも一辺は10mm以上であることを特徴とする技術的思想(1)に記載のコンデンサ。   (10) The capacitor according to the technical idea (1), wherein at least one side of the semiconductor element is 10 mm or more.

(11)熱膨張係数が2.0ppm/℃以上5.0ppm/℃未満であって面接続端子を有する半導体素子が実装されるべき第1面、及び、凹部が形成され、熱膨張係数が5.0ppm/℃未満である第2面を有する略板形状の中継基板本体と、前記第1面及び前記凹部の底面を貫通し、前記面接続端子と電気的に接続されるべき複数の中継基板本体側導体柱と、表面及び裏面を有し、前記表面及び前記裏面を貫通し前記中継基板本体側導体柱と電気的に接続される複数のコンデンサ側導体柱を有し、前記凹部内に配置されたコンデンサとを備えることを特徴とした中継基板。   (11) A first surface on which a semiconductor element having a surface connection terminal to be mounted having a thermal expansion coefficient of 2.0 ppm / ° C. or more and less than 5.0 ppm / ° C. and a concave portion are formed, and the thermal expansion coefficient is 5 A substantially plate-shaped relay board main body having a second surface of less than 0.0 ppm / ° C., and a plurality of relay boards that penetrate the first surface and the bottom surface of the concave portion and are to be electrically connected to the surface connection terminal. A main body-side conductor pillar, a plurality of capacitor-side conductor pillars having a front surface and a back surface, penetrating the front surface and the back surface, and being electrically connected to the relay substrate body-side conductor pillar, and arranged in the recess; A relay board comprising: a capacitor;

(12)前記中継基板本体は、絶縁材料からなることを特徴とする技術的思想(11)に記載の中継基板。   (12) The relay board according to the technical idea (11), wherein the relay board body is made of an insulating material.

(13)前記中継基板本体は、前記基板よりも低い熱膨張係数の材料からなることを特徴とする技術的思想(11)に記載の中継基板。   (13) The relay board according to the technical idea (11), wherein the relay board main body is made of a material having a lower thermal expansion coefficient than the substrate.

(14)前記中継基板本体は、少なくともシリコンよりも剛性が高い材料からなることを特徴とする技術的思想(11)に記載の中継基板。   (14) The relay board according to the technical concept (11), wherein the relay board body is made of a material having higher rigidity than at least silicon.

(15)前記中継基板本体は、低熱膨張係数かつ高剛性の材料からなることを特徴とする技術的思想(11)に記載の中継基板。   (15) The relay board according to the technical idea (11), wherein the relay board body is made of a material having a low coefficient of thermal expansion and high rigidity.

(16)前記中継基板本体は、ヤング率が200GPa以上の材料からなることを特徴とする技術的思想(11)に記載の中継基板。   (16) The relay board according to the technical concept (11), wherein the relay board body is made of a material having a Young's modulus of 200 GPa or more.

(17)前記中継基板本体は、ヤング率が200GPa以上の絶縁性セラミック材料からなることを特徴とする技術的思想(11)に記載の中継基板。   (17) The relay board according to the technical concept (11), wherein the relay board body is made of an insulating ceramic material having a Young's modulus of 200 GPa or more.

(18)前記中継基板本体は、窒化物系のエンジニアリングセラミックからなることを特徴とする技術的思想(11)に記載の中継基板。   (18) The relay board according to the technical concept (11), wherein the relay board body is made of a nitride engineering ceramic.

(19)前記中継基板本体は、窒化アルミニウム、窒化珪素、または、窒化アルミニウム及び窒化珪素の混合セラミック材料を用いて形成されることを特徴とする技術的思想(11)に記載の中継基板。   (19) The relay substrate according to the technical concept (11), wherein the relay substrate body is formed using aluminum nitride, silicon nitride, or a mixed ceramic material of aluminum nitride and silicon nitride.

(20)前記半導体素子における少なくとも一辺は10mm以上であることを特徴とする技術的思想(11)に記載の中継基板。   (20) The relay board according to the technical idea (11), wherein at least one side of the semiconductor element is 10 mm or more.

(21)前記中継基板本体及び前記コンデンサは一体構成であり、前記中継基板本体側導体柱及び前記コンデンサ側導体柱は突起電極を介することなく直接接続していることを特徴とする技術的思想(11)に記載の中継基板。   (21) The technical idea characterized in that the relay substrate main body and the capacitor are integrally formed, and the relay substrate main body-side conductor pillar and the capacitor-side conductor pillar are directly connected without the interposition of a projecting electrode. The relay board according to 11).

(22)面接続端子を有する半導体素子が実装される第1面、及び、第2面を有する略板形状の中継基板本体と、前記第1面及び前記第2面を貫通し、前記面接続端子と接続される複数の中継基板本体側導体柱と、表面及び裏面を有し、前記表面及び前記裏面を貫通し前記中継基板本体側導体柱と接続される複数のコンデンサ側導体柱を有し、前記第2面側に形成された凹部に配置されたコンデンサとを備える中継基板の製造方法において、前記凹部及び第1導体柱形成用孔を有するセラミック未焼結体を作製する工程と、前記第1導体柱形成用孔内に導電材料を充填して、未焼結の中継基板本体側導体柱を形成する工程と、前記セラミック未焼結体の前記凹部内にセラミック材料を充填して、後に中継基板本体となる未焼結のセラミック誘電体層を形成する工程と、前記未焼結のセラミック誘電体層に第2導体柱形成用孔を形成し、その第2導体柱形成用孔内に導電材料を充填して、未焼結のコンデンサ側導体柱を形成する工程と、前記未焼結のセラミック未焼結体、前記未焼結のセラミック誘電体層、前記未焼結の中継基板本体側導体柱及び前記未焼結のコンデンサ側導体柱を一括加熱して、それらを同時に焼結させる工程と、を含むことを特徴とする中継基板の製造方法。   (22) a substantially plate-shaped relay board body having a first surface on which a semiconductor element having a surface connection terminal is mounted, and a substantially plate-shaped relay substrate body having a second surface; and the surface connection penetrating the first surface and the second surface. A plurality of relay substrate body-side conductor pillars connected to the terminals, and a plurality of capacitor-side conductor pillars having a front surface and a back surface, penetrating the front surface and the back surface, and being connected to the relay substrate body-side conductor pillars. A method of manufacturing a relay substrate including a capacitor arranged in a concave portion formed on the second surface side, wherein a step of producing a ceramic green body having the concave portion and a first conductor column forming hole; A step of filling a conductive material in the first conductor column forming hole to form a non-sintered relay substrate main body-side conductor column, and filling a ceramic material in the concave portion of the ceramic unsintered body; An unsintered ceramic material that will later become the relay board body Forming a body layer, forming a second conductor pillar forming hole in the unsintered ceramic dielectric layer, filling the second conductor pillar forming hole with a conductive material, A step of forming a capacitor-side conductor pillar, and the unsintered ceramic green body, the unsintered ceramic dielectric layer, the unsintered relay substrate body-side conductor pillar, and the unsintered capacitor side A method of heating the conductor pillars at a time and simultaneously sintering them at the same time.

ICチップ(半導体素子)と、コンデンサと、配線基板(基板)とからなる第1の実施形態の半導体パッケージ(構造体)を示す概略断面図。FIG. 1 is a schematic cross-sectional view illustrating a semiconductor package (structure) according to a first embodiment including an IC chip (semiconductor element), a capacitor, and a wiring board (substrate). 半導体パッケージを構成するコンデンサを示す概略断面図。FIG. 2 is a schematic cross-sectional view showing a capacitor constituting the semiconductor package. 半導体パッケージを構成するICチップ付きコンデンサ(半導体素子付きコンデンサ)を示す概略断面図。FIG. 2 is a schematic cross-sectional view illustrating a capacitor with an IC chip (a capacitor with a semiconductor element) that constitutes a semiconductor package. ICチップ付きコンデンサを配線基板上に実装するときの状態を示す概略断面図。FIG. 2 is a schematic cross-sectional view showing a state when a capacitor with an IC chip is mounted on a wiring board. 第1の実施形態の変形例において、ICチップをコンデンサ付き配線基板(コンデンサ付き基板)上に実装するときの状態を示す概略断面図。FIG. 6 is a schematic cross-sectional view showing a state in which an IC chip is mounted on a wiring board with capacitors (substrate with capacitors) in a modification of the first embodiment. ICチップ(半導体素子)と、コンデンサ内蔵インターポーザ(中継基板)と、配線基板(基板)とからなる実施形態の半導体パッケージ(構造体)を示す概略断面図。FIG. 1 is a schematic sectional view showing a semiconductor package (structure) according to an embodiment including an IC chip (semiconductor element), an interposer with a built-in capacitor (relay substrate), and a wiring substrate (substrate). 半導体パッケージを構成するコンデンサ内蔵インターポーザを示す概略断面図。FIG. 2 is a schematic cross-sectional view showing an interposer with a built-in capacitor constituting a semiconductor package. 半導体パッケージを構成するICチップ付きコンデンサ内蔵インターポーザ(半導体素子付き中継基板)を示す概略断面図。FIG. 2 is a schematic cross-sectional view showing an interposer with a built-in capacitor with an IC chip (a relay board with a semiconductor element) constituting a semiconductor package. ICチップ付きコンデンサ内蔵インターポーザを配線基板上に実装するときの状態を示す概略断面図。FIG. 4 is a schematic cross-sectional view showing a state when an interposer with a built-in capacitor with an IC chip is mounted on a wiring board. 第2の実施形態の変形例において、ICチップをコンデンサ内蔵インターポーザ付き配線基板(中継基板付き基板)上に実装するときの状態を示す概略断面図。FIG. 13 is a schematic cross-sectional view showing a state in which an IC chip is mounted on a wiring board with a built-in capacitor interposer (a board with a relay board) in a modification of the second embodiment. ICチップ(半導体素子)と、コンデンサ内蔵インターポーザ(中継基板)と、配線基板(基板)とからなる第2の実施形態における別の変形例の半導体パッケージ(構造体)を示す概略断面図。FIG. 14 is a schematic cross-sectional view showing a semiconductor package (structure) according to another modified example of the second embodiment including an IC chip (semiconductor element), an interposer with a built-in capacitor (relay substrate), and a wiring substrate (substrate). 半導体パッケージを構成するコンデンサ内蔵インターポーザを示す概略断面図。FIG. 2 is a schematic cross-sectional view showing an interposer with a built-in capacitor constituting a semiconductor package. ICチップ(半導体素子)と、コンデンサ内蔵インターポーザ(中継基板)と、配線基板(基板)とからなる第2の実施形態におけるさらに別の変形例の半導体パッケージ(構造体)を示す概略断面図。FIG. 13 is a schematic cross-sectional view showing a semiconductor package (structure) according to still another modified example of the second embodiment including an IC chip (semiconductor element), an interposer with a built-in capacitor (relay substrate), and a wiring substrate (substrate). ICチップ(半導体素子)と、コンデンサ内蔵インターポーザ(中継基板)と、配線基板(基板)とからなる別の実施形態の半導体パッケージ(構造体)を示す概略断面図。FIG. 7 is a schematic cross-sectional view showing a semiconductor package (structure) according to another embodiment including an IC chip (semiconductor element), an interposer with a built-in capacitor (relay substrate), and a wiring substrate (substrate).

符号の説明Explanation of reference numerals

11…半導体素子とコンデンサと基板とからなる構造体としての半導体パッケージ
21…半導体素子としてのICチップ
22…面接続端子
31,101…コンデンサ
32…(コンデンサ本体の)第1面
33…(コンデンサ本体の)第2面
35…導体柱
38…コンデンサ本体
41…基板としての配線基板
46…面接続パッド
61…半導体素子付きコンデンサとしてのICチップ付きコンデンサ
71…コンデンサ付き基板としてのコンデンサ付き配線基板
91…中継基板としてのコンデンサ内蔵インターポーザ
92…(中継基板本体の)第1面
93…(中継基板本体の)第2面
95…中継基板本体側導体柱
98…中継基板本体としてのコンデンサ内蔵インターポーザ本体
99…凹部
102…(コンデンサの)表面
103…(コンデンサの)裏面
105…コンデンサ側導体柱
111…半導体素子付き中継基板としてのICチップ付きコンデンサ内蔵インターポーザ
121…中継基板付き基板としてのコンデンサ内蔵インターポーザ付き配線基板
131,181…半導体素子と中継基板と基板とからなる構造体としての半導体パッケージ
182…(グランド用)中継基板本体側導体柱
183…(電源用)中継基板本体側導体柱
185,186…導体柱ピッチ変換層
188…グランド用短導体柱
189…電源用短導体柱
192…(グランド用)コンデンサ側導体柱
193…(電源用)コンデンサ側導体柱
DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 ... Semiconductor package as a structure which consists of a semiconductor element, a capacitor, and a board 21 ... IC chip as a semiconductor element 22 ... Surface connection terminals 31, 101 ... Capacitor 32 ... First surface (of the capacitor body) 33 ... (Capacitor body) ) Second surface 35 ... conductor pillar 38 ... capacitor body 41 ... wiring board as substrate 46 ... surface connection pad 61 ... capacitor with IC chip as capacitor with semiconductor element 71 ... wiring board with capacitor as substrate with capacitor 91 ... Interposer with built-in capacitor as relay board 92 ... First surface (of relay board main body) 93 ... Second surface (of relay board main body) 95 ... Conductor post on the relay board main body 98 ... Capacitor interposer main body as relay board main body 99 ... Recesses 102 ... Surface (of capacitor) 103 ... (Condensation) Back surface 105: capacitor-side conductor pillar 111: interposer with built-in capacitor with IC chip as relay board with semiconductor element 121: wiring board with interposer with built-in capacitor as substrate with relay board 131, 181: semiconductor element, relay board and board Semiconductor package 182 (for ground) relay substrate body-side conductor pillar 183 (for power supply) relay substrate body-side conductor pillar 185,186 ... conductor pillar pitch conversion layer 188 ... ground short conductor pillar 189 ... Short conductor pillar for power supply 192 ... Conductor side for capacitor side (for ground) 193 ... Conductor side for capacitor side (for power supply)

Claims (10)

面接続端子を有する半導体素子が実装される第1面及び第2面を有する略板形状のコンデンサ本体と、
前記第1面及び前記第2面を貫通し、前記面接続端子と接続される複数の導体柱と
を備えることを特徴としたコンデンサ。
A substantially plate-shaped capacitor body having a first surface and a second surface on which a semiconductor element having surface connection terminals is mounted;
A capacitor comprising: a plurality of conductor pillars penetrating the first surface and the second surface and connected to the surface connection terminal.
面接続端子を有する半導体素子を備え、かつ、
前記半導体素子が実装される第1面及び第2面を有する略板形状のコンデンサ本体と、前記第1面及び前記第2面を貫通し、前記面接続端子と接続される複数の導体柱とを有するコンデンサを備えた
ことを特徴とした半導体素子付きコンデンサ。
A semiconductor element having a surface connection terminal; and
A substantially plate-shaped capacitor body having a first surface and a second surface on which the semiconductor element is mounted; and a plurality of conductor pillars penetrating the first surface and the second surface and connected to the surface connection terminals. A capacitor with a semiconductor element, comprising: a capacitor having:
面接続パッドを有する基板を備え、かつ、
第1面及び前記基板の表面上に実装される第2面を有する略板形状のコンデンサ本体と、前記第1面及び前記第2面を貫通し、前記面接続パッドと接続される複数の導体柱とを有するコンデンサを備えた
ことを特徴としたコンデンサ付き基板。
Comprising a substrate having surface connection pads, and
A substantially plate-shaped capacitor body having a first surface and a second surface mounted on the surface of the substrate; and a plurality of conductors penetrating the first surface and the second surface and connected to the surface connection pads. A substrate with a capacitor, comprising a capacitor having a pillar.
面接続端子を有する半導体素子を備え、
面接続パッドを有する基板を備え、かつ、
前記半導体素子が実装される第1面及び前記基板の表面上に実装される第2面を有する略板形状のコンデンサ本体と、前記第1面及び前記第2面を貫通し、前記面接続端子及び前記面接続パッドと接続される複数の導体柱とを有するコンデンサを備えた
こと特徴とした、半導体素子とコンデンサと基板とからなる構造体。
A semiconductor element having a surface connection terminal,
Comprising a substrate having surface connection pads, and
A substantially plate-shaped capacitor body having a first surface on which the semiconductor element is mounted and a second surface mounted on the surface of the substrate; and the surface connection terminal penetrating the first surface and the second surface. A structure comprising a semiconductor element, a capacitor and a substrate, comprising: a capacitor having a plurality of conductor pillars connected to the surface connection pad.
面接続端子を有する半導体素子が実装される第1面、及び、凹部が形成された第2面を有する略板形状の中継基板本体と、
前記第1面及び前記凹部の底面を貫通し、前記面接続端子と接続される複数の中継基板本体側導体柱と、
表面及び裏面を有し、前記表面及び前記裏面を貫通し前記中継基板本体側導体柱と接続される複数のコンデンサ側導体柱を有し、前記凹部内に配置されたコンデンサと
を備えることを特徴とした中継基板。
A substantially plate-shaped relay board main body having a first surface on which a semiconductor element having a surface connection terminal is mounted, and a second surface having a recess formed therein;
A plurality of relay substrate body-side conductor pillars that penetrate the first surface and the bottom surface of the concave portion and are connected to the surface connection terminals;
It has a front surface and a back surface, has a plurality of capacitor side conductor pillars penetrating the front surface and the back surface and connected to the relay substrate body side conductor pillar, and includes a capacitor arranged in the recess. Relay board.
前記中継基板本体の内部に、前記第1面を貫通する複数のグランド用短導体柱と導体柱ピッチ変換層とを形成し、前記複数のグランド用短導体柱のうちの少なくとも一部のものを、前記導体柱ピッチ変換層を介して、前記グランド用コンデンサ側導体柱と電気的に接続したことを特徴とする請求項5に記載の中継基板。   Inside the relay substrate body, a plurality of ground short conductor pillars and conductor pillar pitch conversion layers penetrating the first surface are formed, and at least a part of the plurality of ground short conductor pillars is formed. 6. The relay board according to claim 5, wherein the relay board is electrically connected to the ground capacitor-side conductor pillar via the conductor pillar pitch conversion layer. 前記中継基板本体の内部に、前記第1面を貫通する複数の電源用短導体柱と導体柱ピッチ変換層とを形成し、前記複数の電源用短導体柱のうちの少なくとも一部のものを、前記導体柱ピッチ変換層を介して、前記電源用コンデンサ側導体柱と電気的に接続したことを特徴とする請求項5または6に記載の中継基板。   Inside the relay substrate body, a plurality of short conductor pillars for power supply and a conductor pole pitch conversion layer penetrating the first surface are formed, and at least a part of the plurality of short conductor pillars for power supply is formed. The relay board according to claim 5, wherein the relay board is electrically connected to the power supply capacitor-side conductor pillar via the conductor pillar pitch conversion layer. 面接続端子を有する半導体素子を備え、かつ、
前記半導体素子が実装される第1面及び凹部が形成された第2面を有する略板形状の中継基板本体と、前記第1面及び前記凹部の底面を貫通し、前記面接続端子と接続される複数の中継基板本体側導体柱と、表面及び裏面を有し、前記表面及び前記裏面を貫通し前記中継基板本体側導体柱と接続される複数のコンデンサ側導体柱を有し、前記凹部内に配置されたコンデンサとを有する中継基板を備えた
ことを特徴とした半導体素子付き中継基板。
A semiconductor element having a surface connection terminal; and
A substantially plate-shaped relay board main body having a first surface on which the semiconductor element is mounted and a second surface on which a concave portion is formed, and penetrating the bottom surface of the first surface and the concave portion and connected to the surface connection terminal; A plurality of relay substrate body-side conductor pillars, and a plurality of capacitor-side conductor pillars having a front surface and a back surface, penetrating the front surface and the back surface, and being connected to the relay substrate body-side conductor pillar. A relay board with a semiconductor element, comprising: a relay board having a capacitor disposed in the relay board.
面接続パッドを有する基板を備え、かつ、
第1面及び凹部が形成され前記基板の表面上に実装される第2面を有する略板形状の中継基板本体と、前記第1面及び前記凹部の底面を貫通する複数の中継基板本体側導体柱と、表面及び裏面を有し、前記表面及び前記裏面を貫通し前記中継基板本体側導体柱及び前記面接続パッドと接続される複数のコンデンサ側導体柱を有し、前記凹部内に配置されたコンデンサとを有する中継基板を備えた
ことを特徴とした中継基板付き基板。
Comprising a substrate having surface connection pads, and
A substantially plate-shaped relay substrate body having a first surface and a second surface formed with a recess and mounted on the surface of the substrate, and a plurality of relay substrate body conductors penetrating through the first surface and the bottom surface of the recess. And a plurality of capacitor-side conductor pillars having a pillar, a front surface and a back surface, penetrating the front surface and the back surface, and being connected to the relay substrate body-side conductor pillar and the surface connection pad, and arranged in the recess. A board with a relay board, comprising: a relay board having a capacitor.
面接続端子を有する半導体素子を備え、
面接続パッドを有する基板を備え、かつ、
前記半導体素子が実装される第1面及び凹部が形成され前記基板の表面上に実装される第2面を有する略板形状の中継基板本体と、前記第1面及び前記凹部の底面を貫通し、前記面接続端子と接続される複数の中継基板本体側導体柱と、表面及び裏面を有し、前記表面及び前記裏面を貫通し前記中継基板本体側導体柱及び前記面接続パッドと接続される複数のコンデンサ側導体柱を有し、前記凹部内に配置されたコンデンサとを有する中継基板を備えた
ことを特徴とした、半導体素子と中継基板と基板とからなる構造体。
A semiconductor element having a surface connection terminal,
Comprising a substrate having surface connection pads, and
A substantially plate-shaped relay board body having a first surface on which the semiconductor element is mounted and a second surface formed with a concave portion and mounted on the surface of the substrate, and penetrating the bottom surface of the first surface and the concave portion. A plurality of relay substrate main body-side conductor pillars connected to the surface connection terminals, and a front surface and a back surface, penetrating the front surface and the back surface, and being connected to the relay substrate body-side conductor pillars and the surface connection pads A structure comprising a semiconductor element, a relay substrate, and a substrate, comprising: a relay substrate having a plurality of capacitor-side conductor pillars and having a capacitor disposed in the recess.
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