JP2005039006A - Interposer substrate, interposer substrate with semiconductor device, package with interposer substrate, structure consisting of semiconductor device, interposer substrate and package, and method of manufacturing interposer substrate - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体素子と該半導体素子が収納されるパッケージとの間に介装され、半導体素子とパッケージを電気的に接続する配線を有する中継基板に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
半導体素子では、トランジスタや抵抗等の回路素子が、微小なシリコンチップ上に作り込まれている(このようなチップのことを、以下、ICチップという)。近年の集積回路技術の進歩により、半導体素子は、LSI(Large Scale Integration),VLSI(Very Large Scale Integration),ULSI(Ultra Large Scale Integration)と次第に高集積化してきており、ICチップの動作もますます高速化している。
【0003】
ICチップは、電源供給のための電源線やグランド線,データの送受信やフロー制御を行なうための各種信号線等の配線が引かれた配線基板に実装される。ICチップが実装された配線基板(以下、実装基板という)は、マザーボード等のプリント基板に接続される。ICチップは、プリント基板に設けられた電源端子からの電源の供給を上記の電源線を介して受けることによって動作する。上記の実装基板の一形態として、近年では、上記の配線を備えたパッケージ(以下、ICパッケージという)にICチップを封入する形態が採用されている。このICパッケージは、通常は、プラスチックで形成されている。こうしたICパッケージの採用により、ICチップを外部環境から適切に保護すると共に、ICチップの実装、取扱が容易となり、更に、ICチップの動作によって発生した熱を効果的に放熱することができる。
【0004】
一方、上記のICパッケージ等の実装基板とプリント基板との接続手法に関しては、従来、実装基板とプリント基板とをインターポーザと呼ばれる中継用の基板を介して接続する手法が提案されている(例えば、特許文献1を参照)。
【特許文献1】
特開2000−208661号公報
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、ICチップとICパッケージ等の配線基板との間に中継用の基板を介在させる構造については、従来において何ら提案されていなかった。
【0006】
そこで本発明は、ICチップとICパッケージとの中継用の基板を、ICパッケージが備える各配線の役割の相違に着目して構成し、各配線を通じたICチップとICパッケージとの間の電気的な伝播を安定的なものにすることを目的として、以下の構成を採った。
【0007】
【課題を解決するための手段およびその作用・効果】
本発明の中継基板は、
半導体素子と該半導体素子が装着されるパッケージとの間に介装され、前記半導体素子と前記パッケージを電気的に接続する配線を有する中継基板であって、
極板間に誘電体を有するコンデンサが配設されたコンデンサ部と、
前記誘電体よりも低い比誘電率を有する物質で形成された低誘電率部と
を備え、
前記低誘電率部が、前記配線のうちの信号線の少なくとも一部の周りに設けられたこと
を要旨とする。
【0008】
上記発明の中継基板は、極板間に誘電体を有するコンデンサが配設されたコンデンサ部と、前記誘電体よりも低い比誘電率(例えば15以下)を有する物質で形成された低誘電率部とを備える。この低誘電率部は、半導体素子とパッケージを電気的に接続する配線のうちの信号線の少なくとも一部の周りに設けられている。これにより、信号線における誘電体との接触範囲が小さくなり、信号線同士の間の容量結合を防止することができる。従って、本発明の中継基板によれば、半導体素子とパッケージとの間における誤った信号のやり取りを防止することが可能となり、信号線を通じた半導体素子とパッケージとの間の電気的な伝播を安定的なものにすることができる。
【0009】
前記コンデンサ内を貫通し、該コンデンサの正極,負極となる前記極板の一方にそれぞれ接続されたビア電極を備え、該ビア電極の少なくとも一部を、前記配線のうちの前記半導体素子への電源線,グランド線とすることも好適である。こうすれば、ビア電極が半導体素子への電源線,グランド線として半導体素子に直接に接続されるので、従来よりもインピーダンスが小さくなり、半導体素子に電力を供給する場合の応答性が向上する。これにより、半導体素子がその高速動作によって急激に電力を消費した場合であっても、消費に見合う電力がコンデンサによって即座に供給される。従って、半導体素子に供給される電源の電圧を、半導体素子の動作状態に拘らず、安定的に維持することが可能となり、電力不足による半導体素子の異常動作を防止することができる。例えば、半導体素子が封入されたパッケージの電源端子,グランド端子にコンデンサを接続した場合には、半導体素子の動作によって生じた急激な電流変化が、コンデンサに到達する前段階で、パッケージ側の端子や半導体素子までの配線が有するインピーダンス成分によって妨げられることにより、半導体素子に供給される電源の電圧が降下する(半導体素子に十分な電流が流れなくなる)といった事態が生じることがあるが、本発明の中継基板によれば、こうした事態の発生を抑制することができる。
【0010】
低誘電率部を信号線ごとに区画して設ける構成を採ってもよい。また、低誘電率部を、コンデンサ部を取り囲む範囲に形成することも好適である。半導体素子やパッケージでは、内側領域に電源線やグランド線が設けられ、外側領域に信号線が設けられることが多い。従って、半導体素子やパッケージの配線形態に適した中継基板を提供することが可能となり、中継基板の汎用性を高めることができる。
【0011】
上記の中継基板に予め半導体素子やパッケージを装着しておく形態を採ることもできる。こうした形態としては、上記の中継基板の配線に半導体素子が接続された半導体素子付き中継基板、上記の中継基板の配線にパッケージが接続された中継基板付きパッケージ、上記の中継基板を介して半導体素子とパッケージとを接続してなる構造体等を考えることができる。
【0012】
本発明の中継基板の製造方法は、
半導体素子と該半導体素子が収納されるパッケージとの間に介装され、前記半導体素子と前記パッケージを電気的に接続する配線を有する中継基板を製造する方法であって、
(a)極板間に誘電体を有するコンデンサが設けられるコンデンサ部と連なる領域に、前記誘電体よりも低い比誘電率を有する物質を用いて低誘電率部を設ける工程と、
(b)前記配線のうちの信号線を、前記低誘電率部内に、前記誘電体と接触することなく設ける工程と、
(c)正極,負極になる前記極板の一方にそれぞれ接続されたビア電極を前記配線のうちの前記半導体素子への電源線,グランド線として備えた前記コンデンサを、コンデンサ部に設ける工程と
を備えたことを要旨とする。
【0013】
上記発明の中継基板の製造方法では、工程(a)により、極板間に誘電体を有するコンデンサが設けられるコンデンサ部と連なる領域に、前記誘電体よりも低い比誘電率を有する物質を用いて低誘電率部を設ける。続いて、工程(b)により、半導体素子とパッケージを電気的に接続する配線のうちの信号線を、低誘電率部内に、誘電体と接触することなく設ける。続いて、工程(c)により、正極,負極になる前記極板の一方にそれぞれ接続されたビア電極を、半導体素子とパッケージを電気的に接続する配線のうちの半導体素子への電源線,グランド線として備えたコンデンサを、コンデンサ部に設ける。従って、信号線,電源線,グランド線を通じた半導体素子とパッケージとの間の電気的な伝播が安定的な中継基板を製造することができる。なお、各工程(a)〜(c)の工程順は、上記の工程(a),工程(b),工程(c)の順序に限らず、製造条件等に応じて適宜入れ替えることができる。
【0014】
前記工程(c)が、前記コンデンサを前記低誘電率部と一体として成形することにより、前記コンデンサ部に前記コンデンサを設ける工程であることも好適である。こうすれば、製造された複数の中継基板において、コンデンサ部に設けられる電源線,グランド線と低誘電率部に設けられる信号線との位置関係をほぼ一定に保ち易くなり、半導体素子やパッケージとの接続の確実性を高めることができる。
【0015】
前記工程(c)を、予め形成された前記コンデンサを前記コンデンサ部に嵌め込むことにより、前記コンデンサ部に前記コンデンサを設ける工程としてもよい。こうすれば、低誘電率部を含む基板本体とコンデンサとを別々に製造することが可能となる。従って、各種コンデンサと各種基板本体とを自由に組み合わせて、多様な中継基板を提供することができる。この場合には、コンデンサをコンデンサ部に嵌め込む際に、コンデンサ部に、該コンデンサが嵌め込まれる位置を調整する位置調整材を、前記コンデンサ部に設ける工程を備えることとしてもよい。こうすれば、製造された複数の中継基板において、コンデンサ部に設けられる電源線,グランド線と低誘電率部に設けられる信号線との位置関係をほぼ一定に保ち易くなり、半導体素子やパッケージとの接続の確実性を高めることができる。
【0016】
前記工程(a)ないし工程(b)を、前記領域に設けられた貫通孔内に前記物質,前記信号線の形成材料を順次に充填することにより、前記低誘電率部,前記信号線を設ける工程とすることも、誘電体よりも低い比誘電率を有する物質の使用量を低減することができる点で好ましい。
【0017】
【発明の実施の形態】
以上説明した本発明の構成および作用を一層明らかにするために、以下、本発明の実施の形態を、以下の順序で説明する。
A.実施例
A−1.中継基板10の構成
A−2.中継基板10の製造工程A
A−3.中継基板10の製造工程B
A−4.作用効果
B.変形例
【0018】
A.実施例:
A−1.中継基板10の構成:
図1は本発明の実施例である中継基板10を用いたICパッケージ60の接続構造を示す説明図である。図2は図1における2−2線に沿った縦断面の矢視形状を示す説明図である。図1に示すように、ICパッケージ60は、ICチップ30とパッケージ50とを中継基板10を介して接続することによって構成されている。なお、図3は、ICチップ30が装着される前の、パッケージ50に中継基板10が装着された状態を表わしている。
【0019】
ICチップ30は、1枚のシリコン基板(ウェハ)上に、トランジスタや抵抗等の多数の回路素子が形成された細片である。形成された回路素子間は多数のアルミ配線で接続されている。回路素子に接続されたアルミ配線は、ICチップ30の下側表面に引き出され、パンプ状のパッド32に接続されている。パッド32は、アルミ配線の引き出し位置に対応するICチップ30の下側表面に、格子状に多数個配列されている。
【0020】
パッケージ50は、ICチップ30付きの中継基板10を装着する容器であり、中継基板10が配置される絶縁層として下部層54を備える。本実施例では、下部層54をエポキシ樹脂を用いて成形している。勿論、他の絶縁材(例えば、エポキシ樹脂以外の樹脂材料やセラミック)で下部層54を成形することも可能である。なお、こうした下部層54に加えて、下部層54に配置されたICチップ30および中継基板10を被覆する絶縁層として上部層52を設ける構成を採ってもよい(図1および図2における二点鎖線を参照)。こうすれば、ICチップ30および中継基板10が絶縁層内に封入されるので、ICチップ30および中継基板10を外部から有効に保護することができる。
【0021】
下部層54は、矩形形状を有するエポキシ樹脂製の板状体を、多数積層することによって形成されている。下部層54の各層間は、銅めっき層や銅箔によって形成されたリード56によって導通されている。リード56は、下部層54の上面(図2における上方向の面)に露出した第1端子57と、下部層54の下面(図2における下方向の面)に露出した第2端子58とを備える。第1端子57は、中継基板10に接続される端子であり、下部層54の上面に、格子状に多数個配列されている。また、第2端子58は、組み立て後のICパッケージ60をマザーボード等のプリント基板(図示せず)に装着する際、プリント基板側の端子に、半田を用いて接続される。
【0022】
中継基板10の基板本体は、コンデンサ部11と低誘電率部20とから構成されている。コンデンサ部11は、積層セラミックコンデンサ12が配設される領域であり、コンデンサ部11の上面,下面には、積層セラミックコンデンサ12の上面12a,下面12bが直接露出している。
【0023】
積層セラミックコンデンサ12は、極板として機能する内部電極13間に誘電体としてのセラミック層14を備え、このセラミック層14と内部電極13とが交互に多数積層された構造(以下、多層構造という)を有する。このため、各セラミック層14は二つの内部電極13の間に挟まれた状態とされている。なお、本実施例では、セラミック層14の形成材料として、比誘電率が比較的高い(2000以上)材料であるチタン酸バリウム(BaTiO3)を用いている。
【0024】
各内部電極13は、一層おきに、外部の電源や回路等に接続されるビア電極15に導通されている。ビア電極15は、積層セラミックコンデンサ12の上面12aから下面12bまでを貫通する形状を有し、所定の間隔で多数個形成されている。
【0025】
このように誘電体中に内部電極13が互い違いに積層され、内部電極13がビア電極15に接続されることにより、積層セラミックコンデンサ12が形成される。このような多層構造の積層セラミックコンデンサ12では、電荷が蓄積される部位が階層的に多数形成されるので、小型で大きな静電容量を実現することができる。
【0026】
図3に示すように、低誘電率部20は、コンデンサ部11の側部外周を全周に亘って取り囲む範囲に、より具体的には、コンデンサ部11の側部外周を構成する積層セラミックコンデンサ12の4つの側面12c〜fの全てを取り囲む範囲に形成されている。低誘電率部20の上面20a,下面20bとコンデンサ部11の上面,下面(即ち、積層セラミックコンデンサ12の上面12a,下面12b)とは、ほぼ同じ平面に位置する。低誘電率部20は、セラミック層14の形成材料(チタン酸バリウム)よりも比誘電率が低い材料であるアルミナで形成されている。
【0027】
低誘電率部20内には、その上面20aから下面20bまでを貫通する形状の柱状電極22が所定の間隔で多数個形成されている。なお、低誘電率部20には、セラミック層14のようなチタン酸バリウム層が形成されない。このため、柱状電極22はチタン酸バリウム層に接触していない。
【0028】
なお、本実施例では、内部電極13,ビア電極15,柱状電極22の形成材料としてニッケルを用いている。本実施例では、上記の内部電極13,ビア電極15,柱状電極22が、特許請求の範囲における「配線」に相当する。
【0029】
図3に示すように、上面12aないし上面20aには、ビア電極15の上端ないし柱状電極22の上端が、ICチップ30のパッド32とほぼ同形の格子状に配列されている。このビア電極15,柱状電極22のそれぞれの上端には、図2に示すように、半田製のバンプ16,バンプ23が、上面12a,上面20aよりも略半球状に隆起した形状で形成されている。また、下面12bないし下面20bには、ビア電極15の下端ないし柱状電極22の下端が、パッケージ50の第1端子57とほぼ同形の格子状に配列されている。このビア電極15,柱状電極22のそれぞれの下端には、図2に示すように、半田製のバンプ17,バンプ24が、下面12bよりも略半球状に隆起した形状で形成されている。
【0030】
既述したように、低誘電率部20はコンデンサ部11を取り囲む範囲に形成されている。このため、柱状電極22ないしバンプ23,24は、中継基板10の外側領域(外周側面近くの領域)に配置されており、ビア電極15ないしバンプ16,17は、上記外側領域よりも内側の領域に配置されている(図3を参照)。
【0031】
本実施例では、コンデンサ部11に設けられた多数のビア電極15を、ICチップ30に駆動電源(電圧)を供給するための配線として用いている。即ち、ビア電極15のうち、正極となる内部電極13に接続されたビア電極15はICチップ30への電源線として用いられ、負極となる内部電極13に接続されたビア電極15はICチップ30へのグランド線として用いられる。このように電源が供給されたICチップ30では、各種の処理DM(例えば、データの送受信やフロー制御)が実行される。低誘電率部20に設けられた多数の柱状電極22は、上記の処理DMの内容を表わす電気信号を伝送する信号線として用いられる。
【0032】
A−2.中継基板10の製造工程A:
上記構成の中継基板10は、図4に示す製造工程Aにより、ステップS100〜S195の各工程を経て製造される。各工程の内容につき、以下、工程順に説明する。なお、以下の説明においては、中継基板10が製造されていく様子を示す図5を適宜参照しつつ説明する。
【0033】
まず、アルミナ製のベースシート89を用意し、ベースシート89上の周縁部にアルミナによる低誘電層80aを形成する(図4のステップS100、図5(A))。次に、ベースシート89上の低誘電層80aが形成されていない範囲に、比誘電率が2000以上のチタン酸バリウムによる高誘電層74aを形成し、高誘電層74a上に配線パターン73aを印刷する(図4のステップS110,S120、図5(B))。
【0034】
次に、低誘電層80a上に重ねて低誘電層80bを形成し(ステップS130)、配線パターン73aが印刷された高誘電層74a上に重ねて高誘電層74bを形成し、高誘電層74b上に配線パターン73bを印刷する(図4のステップS140,ステップS150)。このような工程を、所定回数繰り返すことにより、図5(C)に示すように、ベースシート89の周縁領域に低誘電層80a〜eが積層され、ベースシート89の周縁よりも内側の領域には、高誘電層74a,配線パターン73a,高誘電層74b,配線パターン73b,高誘電層74c,配線パターン73a,高誘電層74d,配線パターン73b,高誘電層74eが、この順に積層される(このように高誘電層と配線パターンが交互に積層されたものを、以下、積層体CSという)。なお、各低誘電層80a〜eや各高誘電層74a〜eの厚みは、後述する焼成工程の後に形成される中継基板10において、低誘電率部20の上面20a,下面20bとコンデンサ部11の上面,下面(即ち、積層セラミックコンデンサ12の上面12a,下面12b)とがほぼ同じ平面に位置するような厚みとされている。
【0035】
次に、積層された低誘電層80a〜eにスルーホール82を形成すると共に、積層体CSに貫通孔75を形成する(図4のステップS160,S170、図5(D))。スルーホール82,貫通孔75は、ICチップ30に配列された各パッド32の位置に応じた位置に形成される。こうしたスルーホール82,貫通孔75の形成はレーザ照射等によって実現することができる。
【0036】
次に、各スルーホール82,各貫通孔75に導電材料QM(本実施例ではニッケル)を充填する(図4のステップS180、図5(E))。これにより、既述した柱状電極22,ビア電極15が形成される。また、配線パターン73a,73bは、各貫通孔75内において、高誘電層74a〜eの1層おきにビア電極15に導通される。こうした配線パターン73a,73b,高誘電層74a〜eは、それぞれ、既述した内部電極13,セラミック層14として機能する。
【0037】
続いて、ベースシート89を低誘電層80a〜eおよび積層体CSから剥離した後(図4のステップS185)、低誘電層80a〜eおよび積層体CSを高温・高圧プレスによって圧着し、圧着後の低誘電層80a〜eおよび積層体CSを脱脂した後に焼成する(図4のステップS190)。これにより、低誘電層80a〜eおよび積層体CSは、低誘電層80a〜eと積層体CSとが互いに密接され、かつ、上下の高誘電層74a〜eが互いに密接された状態で焼成される。
【0038】
次に、焼成によって形成された柱状電極22、ビア電極15の上下端部に、半田ペーストを表装印刷することによって、バンプ23,24,バンプ16,17を形成する(図4のステップS195)。これにより、図2に示したようなコンデンサ部11の周りにアルミナによる低誘電率部20を備えた中継基板10が形成される。
【0039】
なお、上記の製造工程Aでは、低誘電層80a〜eに対するスルーホール82の形成やスルーホール82への導電材料QMの充填を、低誘電層80a〜eの積層後に行なうこととしたが、各低誘電層80a〜eについて1層ずつスルーホールの形成やスルーホールへの導電材料QMの充填を行ない、この後に各低誘電層80a〜eを積層することとしてもよい。また、上記の製造工程Aでは、ベースシート89を剥離した後に焼成を行なうこととしたが、ベースシート89が付いたままで焼成を行ない、焼成後にベースシート89を削り取ることとしてもよい。
【0040】
A−3.中継基板10の製造工程B:
上記構成の中継基板10を、上記の製造工程A以外の工程によって製造することも可能である。この一例を、ステップS200〜S270の各工程を備える製造工程Bとして図6に示した。各工程の内容につき、以下、工程順に説明する。なお、以下の説明においては、中継基板10が製造されていく様子を示す図7を適宜参照しつつ説明する。
【0041】
まず、アルミナ製の低誘電シート80pを必要枚数分だけ用意し、各低誘電シート80pの中央部に、所定の開孔面積を有する貫通孔71pを形成する(図6のステップS200,S210、図7(A))。次に、貫通孔71pの周囲における低誘電シート80pにスルーホール82を形成した後、このスルーホール82に導電材料QMを充填する(図6のステップS220,S230、図7(B))。
【0042】
次に、低誘電シート80pを積層し、積層された複数枚の低誘電シート80pの高温・高圧プレスによって圧着する(図6のステップS240、図7(C))。これにより、図7(C)に示すように、上下の低誘電シート80p間において、スルーホール82内の導電材料QMが連接され、こうした連接により、既述した柱状電極22が形成される。また、積層された各低誘電シート80pの貫通孔71pにより、コンデンサ収納用の空間PFが形成される。
【0043】
次に、圧着後の低誘電シート80pを脱脂した後に焼成する(図6のステップS250)。これにより、その中央部に空間PFを備えたアルミナ製の低誘電率部20からなる基板本体が形成される。この基板本体における空間PFが既述したコンデンサ部11となる。
【0044】
次に、基板本体の空間PFに、別途製造された積層セラミックコンデンサ12を収納する(図6のステップS260、図7(D))。なお、焼成後の基板本体における空間PFの形状は、空間PFに収納されるコンデンサ12の外形とほぼ同じ形状となるように、コンデンサ12の形状に応じて定められている。よって、図7(D)に示すように、空間PFにコンデンサ12を収納した場合には、コンデンサ12は空間PFを構成する低誘電率部20の内側周壁にほぼ隙間なく嵌合し、コンデンサ12の上面12a,下面12bと低誘電率部20の上面20a,下面20bとがほぼ同じ平面に位置することになる。これにより、低誘電率部20と積層セラミックコンデンサ12が一体化される。
【0045】
次に、柱状電極22、ビア電極15の上下端部に、半田ペーストを表装印刷することによって、バンプ23,24,バンプ16,17を形成する(図6のステップS270)。これにより、図2に示したようなコンデンサ部11の周りにアルミナ製の低誘電率部20を備えた中継基板10が形成される。
【0046】
なお、上記の製造工程Bでは、低誘電シート80pに対するスルーホール82の形成やスルーホール82への導電材料QMの充填を、各低誘電シート80pごとに行なうこととしたが、低誘電シート80pの積層後に一括して行なうこととしてもよい。また、基板本体の空間PFに、積層セラミックコンデンサ以外のコンデンサ(例えば、単板セラミックコンデンサ、フィルムコンデンサ、アルミ電解コンデンサ等)を収納することとしてもよい。
【0047】
A−4.作用効果:
以上説明したように、本実施例の中継基板10では、基板本体が、内部電極13間に誘電体としてチタン酸バリウムを用いたセラミック層14を有する積層セラミックコンデンサ12が配設されたコンデンサ部11と、チタン酸バリウムよりも低い比誘電率を有する材料(アルミナ)で形成された低誘電率部20とから構成される。低誘電率部20は、ICチップ30とパッケージ50との間の信号線として用いられる多数の柱状電極22を低誘電率部20を貫通する形態で備える。これにより、柱状電極22の全周が低誘電率部20によって覆われ、柱状電極22の周りに低誘電率部20が設けられる。このため、信号線としての柱状電極22が誘電体としてのセラミック層14に接触することがなく、柱状電極22同士の間の容量結合を防止することができる。従って、本実施例の中継基板10によれば、ICチップ30とパッケージ50との間における誤った信号のやり取りを防止することが可能となり、信号線を通じたICチップ30とパッケージ50との間の電気的な伝播を安定的なものにすることができる。
【0048】
また、本実施例の中継基板10では、コンデンサ部11に配設されたコンデンサ12は、内部電極13に導通された多数のビア電極15を、ICチップ30への電源線,グランド線として、コンデンサ12内を貫通する形状で備えている。これにより、正極,負極となる内部電極13に接続されたビア電極15は、それぞれ、ICチップ30への電源線,グランド線としてICチップ30に直接に接続されるので、従来よりもインピーダンスが小さくなり、ICチップ30に電力を供給する場合の応答性が向上する。よって、ICチップ30がその高速動作によって急激に電力を消費した場合であっても、消費に見合う電力がコンデンサ12によって即座に供給される。従って、ICチップ30に供給される電源の電圧を、ICチップ30の動作状態に拘らず、安定的に維持することが可能となり、電力不足によるICチップ30の異常動作を防止することができる。例えば、ICチップが封入されたICパッケージの電源端子,グランド端子にコンデンサを接続した場合には、ICのチップの動作によって生じた急激な電流変化が、コンデンサに到達する前段階で、パッケージ側の端子やICチップまでのリード線が有するインピーダンス成分によって妨げられ、これにより、ICチップに供給される電源の電圧が降下する(ICチップに十分な電流が流れなくなる)といった事態が生じることがあるが、本実施例の中継基板10によれば、こうした事態の発生を抑制することができる。
【0049】
また、本実施例の中継基板10では、コンデンサ部11を取り囲む範囲に低誘電率部20を形成するので、ICチップ30やパッケージ50の配線形態に適した中継基板10を提供することが可能となり、中継基板10の汎用性を高めることができる。ICチップやそのパッケージでは、内側領域に電源線やグランド線が設けられ、外側領域に信号線が設けられることが多いからである。
【0050】
また、上記の中継基板10を製造工程A(図4)によって製造した場合には、積層セラミックコンデンサ12が低誘電率部20と一体として成形され、これにより、コンデンサ部11にコンデンサ12が設けられる。このため、製造された複数の中継基板10において、コンデンサ部11に設けられる電源線,グランド線(ビア電極15)と低誘電率部20に設けられる信号線(柱状電極22)との位置関係をほぼ一定に保ち易くなり、ICチップ30やパッケージ50との接続の確実性を高めることができる。
【0051】
また、上記の中継基板10を製造工程B(図6)によって製造した場合には、別に製造された積層セラミックコンデンサ12を低誘電率部20からなる基板本体の空間PFに嵌め込むことにより、コンデンサ部11にコンデンサ12が設けられる。こうすれば、基板本体としての低誘電率部20とコンデンサ12とを別々に製造することが可能となる。従って、形状や特性の異なる各種コンデンサと各種の空間PF形状を有する低誘電率部20とを自由に組み合わせて、多様な中継基板10を提供することができる。
【0052】
B.変形例:
以上、本発明の実施の形態を実施例を用いて説明したが、本発明は上記実施例に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様において実施することが可能である。
【0053】
例えば、上記の製造工程Bにおいて、コンデンサ12を、その水平方向の断面積が低誘電率部20の空間PFよりも若干小さくなるような外形で作成しておき、作成されたコンデンサを低誘電率部20の空間PFに嵌め込む際に、コンデンサと低誘電率部20の間に形成される隙間にフィラーを挿入する工程を設けてもよい。このような工程を経て製造された中継基板110を第1変形例として図8に示した。図8(A),図8(B)は、第1変形例としての中継基板110を、それぞれ、図3,図2に対応する図で表わしたものである。なお、以下の各変形例の説明においては、上記実施例と共通の各部につき、符号の十の位以下を実施例と同じ数字ないし英字を用いて表わしている。
【0054】
図8に示すように、低誘電率部20と積層セラミックコンデンサ112の間の隙間には、フィラー190が挿入されている。このフィラー190は、上記の隙間にペースト状の樹脂材料を充填し硬化させることによって形成される。この硬化により、低誘電率部120と積層セラミックコンデンサ112が一体化される。こうした製造方法を採ることにより、低誘電率部120の空間PF(コンデンサ部111)にコンデンサ112が嵌め込まれる位置を微調整することができる。従って、製造された複数の中継基板110において、コンデンサ部111に設けられるビア電極115(電源線,グランド線)と低誘電率部120に設けられる柱状電極122(信号線)との位置関係をほぼ一定に保ち易くなり、ICチップ130やパッケージ150との接続の確実性を高めることができる。また、チタン酸バリウムからなるコンデンサ部111とアルミナからなる低誘電率部120との間に、樹脂製のフィラー190が介在することで、フィラー190が有する弾性によって中継基板110の機械的強度を高めることができる。
【0055】
上記実施例の中継基板10では、柱状電極22が、低誘電率部20の上面20aから下面20bまでをほぼ直線的に貫通する形状で設けられているが、柱状電極22の形状として他の形状を採用することも可能である。例えば、柱状電極22がコンデンサ部11から離間するピッチを、柱状電極22の高さ位置に応じて異ならせる構成としてもよい。こうした構成の中継基板を製造する工程の一部を、製造工程Bについての第2変形例として図9に示した。この第2変形例では、図6のステップS220の処理において、貫通孔71pからスルーホール82までの距離が低誘電シート80pごとに異なるように、低誘電シート80pにスルーホール82を形成する。各低誘電シート80pにスルーホール間を接続するための配線層92を印刷した後、スルーホール82に導電材料QMを充填し、低誘電シート80pを積層する。この配線層92は、印刷対象となる低誘電シート80pのスルーホール82から次に積層される低誘電シート80pとのスルーホール82までをカバーする範囲に形成される。これにより、上下の低誘電シート80pのスルーホール82が配線層92を介して導通される。このような製法によって製造された中継基板によれば、ICチップの信号線に係るパッド(実施例におけるパッド32に相当するもの)の位置がパッケージの信号線に係る第1端子(実施例における第1端子57に相当するもの)の位置と相対していない場合においても、ICチップとパッケージとの接続を実現することができる。
【0056】
また、上記実施例の中継基板10では、コンデンサ部11の側部外周を全周に亘って取り囲む範囲に低誘電率部20を形成したが、こうした低誘電率部を、コンデンサ部11の側部外周の一部を取り囲むように形成してもよい。
【0057】
なお、上記実施例では、コンデンサ部11外側の全範囲を低誘電率部20としたが、基板本体に形成される低誘電率部20の範囲については、適宜変更することができる。例えば、低誘電率部20を、1個以上の柱状電極22ごとに区画して設けることも可能である。このように区画した一例を第3変形例として図10ないし図12に示した。図10(A),図10(B)は、第3変形例としての中継基板210を、それぞれ、図3,図2に対応する図で表わしたものである。図10に示すように、中継基板210では、積層セラミックコンデンサ212のセラミック層214がコンデンサ部211の外側に延設されており、この延設された範囲を貫通して、多数(図10では20個)の柱状電極222と該柱状電極222の側面全周を覆う低誘電率部220とが設けられている。低誘電率部220は各柱状電極222の周りに広がっている。
【0058】
上記構成の中継基板210は、図11に示す製造工程Cにより、ステップS300〜S395の各工程を経て製造される。各工程の内容につき、以下、工程順に説明する。なお、以下の説明においては、中継基板210が製造されていく様子を示す図12を適宜参照しつつ説明する。
【0059】
まず、多数のビア電極215を備えた積層体CS1を形成する(図11のステップS300、図12(A))。具体的には、アルミナ製のベースシート289上にチタン酸バリウムによる高誘電層274a〜eと配線パターン273a,273bを交互に積層することにより積層体CS1を形成した後、この積層体CS1の中央領域に多数の貫通孔を形成し、該貫通孔に導電材料QM(本変形例ではニッケル)を充填し、ビア電極215として機能させる。また、配線パターン273a,273bは、各貫通孔内において、高誘電層274a〜eの1層おきにビア電極215に導通される。こうした配線パターン273a,273b,高誘電層274a〜eは、それぞれ、内部電極213,セラミック層214として機能する。
【0060】
次に、積層体CS1に多数のスルーホール282を形成する(図11のステップS310、図12(B))。各スルーホール282は、積層体CS1の縁部の配線パターン273a,273bが形成されていない範囲に、所定の間隔で形成される。次に、ベースシート289を剥離し、各スルーホール282を構成する周面上にアルミナによる低誘電層280を形成する(図11のステップS320、図12(C))。この低誘電層280の形成は、スルーホール282内を真空状態とした上で、積層体CS1の上面にペースト状のアルミナを塗布することによって行なわれる。これにより、ペースト状のアルミナは、スルーホール282を構成する周壁に沿って吸い込まれ、該周壁上に溶着する。これにより、スルーホール282内には、アルミナが塗布された範囲に低誘電層280が形成され、アルミナが塗布されなかった範囲に孔282aが形成される。上記アルミナの塗布厚さ及び孔282aの径は、上記アルミナペーストの粘度と印刷工程における真空度等によって調節することができる。次に、各低誘電層280の内側に形成された孔282aに導電材料QM(本変形例ではニッケル)を充填し(図11のステップS330、図12(D))、柱状電極222として機能させる。
【0061】
続いて、積層体CS1を高温・高圧プレスによって圧着し、圧着後の積層体CS1を脱脂した後に焼成する(図11のステップS390)。次に、焼成によって形成された柱状電極222、ビア電極215の上下端部に、半田ペーストを表装印刷することによって、バンプ223,224,バンプ216,217を形成する(図11のステップS395)。これにより、図10(B)に示したような、コンデンサ部211(積層セラミックコンデンサ212が配設された領域)の外側のセラミック層214に、低誘電率部220に覆われた柱状電極222を備えた中継基板210が形成される。
【0062】
また、上記の製造工程Cによれば、積層セラミックコンデンサ212が低誘電率部220と一体として成形され、これにより、コンデンサ部211にコンデンサ212が設けられる。このため、製造された複数の中継基板210において、コンデンサ部211に設けられる電源線,グランド線(ビア電極215)と低誘電率部20に設けられる信号線(柱状電極222)との位置関係をほぼ一定に保ち易くなり、ICチップやパッケージとの接続の確実性を高めることができる。
【0063】
なお、上記の第3変形例では、各柱状電極222に対して個別に低誘電率部220を形成したが、複数の柱状電極222からなる電極群に対して低誘電率部220を形成してもよい。この一例を第4変形例として図13に示した。図13は、第4変形例としての中継基板310を図3に対応する図で表わしたものである。この図13では、ビア電極315や柱状電極322に装填されるバンプの記載を省略して表わしている。図13に示すように、中継基板310では、互いに離間した5個の柱状電極322からなる電極群に対して1つの低誘電率部320が形成されている。これにより、中継基板310では、上記した中継基板10,110,210と同様に、各柱状電極322の全周が低誘電率部320によって覆われ、柱状電極322の周りに低誘電率部320が設けられている。
【0064】
上記の第3,第4変形例において、セラミック層214,314と低誘電率部220,320との間に金属によるシールド材を設けることも可能である。第3変形例の中継基板210のセラミック層214と低誘電率部220との間にシールド材を設けた構成を第5変形例として図14に示した。図14は、第5変形例としての中継基板410における低誘電率部420付近の縦断面を、柱状電極422に装填されるバンプの記載を省略して表わしている。図14に示すように、中継基板410では、セラミック層414と低誘電率部420との間にメタル製のシールド材494が設けられている。これにより、低誘電率部420がセラミック層414から絶縁される。従って、柱状電極422を伝わる電気信号がコンデンサ部411に配設された積層セラミックコンデンサ412による充放電の影響を受けてしまうことを、確実に防止することができる。なお、このような中継基板410は、図11に示した製造工程CのステップS320を、各スルーホールを構成する周面上にメタルペーストを塗布してメタル層を形成した後、このメタル層の表面にアルミナペーストを塗布する工程に変更することにより、製造することができる。
【0065】
なお、上記の第3,第4,第5変形例では、その周りに低誘電率部を備えた柱状電極を中継基板の縁部領域に設けたが、こうした柱状電極を中継基板に設ける位置については適宜変更することができる。
【0066】
なお、上記実施例や各変形例では、低誘電率部20,120,220,320,420を柱状電極22,122,222,322,422の全周に設けたが、柱状電極22,122,222,322,422の一部の周りに低誘電率部20,120,220,320,420を設けることとしてもよい。こうした構成例を第6変形例として図15に示した。図15(A),図15(B)は、それぞれ、上記実施例を変形した中継基板610の上面,上記第3変形例を変形した中継基板710の上面を表わしている。図15に示すように、中継基板610,710では、多数の柱状電極622,722のうち、柱状電極622a,722aについてはその全周に亘って低誘電率部620,720が設けられており、柱状電極622b,722bについてはその全周の一部の範囲に低誘電率部620,720が設けられている。こうした構成によれば、柱状電極622,722を伝わる電気信号がコンデンサ部611,711に配設された積層セラミックコンデンサ612,712による充放電の影響を受けてしまうことを、低誘電率部620,720が形成された範囲において、防止することができる。
【0067】
上記実施例や各変形例では、セラミック層14をチタン酸バリウムを用いて形成したが、チタン酸バリウム以外の比誘電率の高い材料(例えば、チタン酸ストロンチウム(SrTiO3)やチタン酸鉛(PbTiO3)、酸化チタン(TiO2))を用いて形成してもよい。また、上記実施例や各変形例では、低誘電率部20をアルミナを用いて形成したが、低誘電率部20は、セラミック層14の形成材料よりも低い比誘電率を有する材料を用いて形成されていればよい。例えば、セラミック層14の形成材料がチタン酸バリウムの場合には、囲み部20をアルミナとガラスとの複合材料(ガラスセラミック)を用いて形成してもよい。囲み部20の材料としてガラスセラミックを用いた場合には、ガラスセラミックはアルミナよりも低温(900℃以下)で焼結するので、柱状電極22の形成材料に銅を用いた場合でも焼成によって過度に溶融してしまうことがなく、断線等の発生率を低減することができる。なお、比誘電率に関しては、セラミック層を形成する材料の比誘電率を15よりも大きくし、低誘電率部を形成する材料の比誘電率を15以下とすることが好ましい。
【0068】
また、上記第3,第4,第5変形例において、柱状電極222,322,422の周りにアルミナを充填せず、柱状電極222,322,422とセラミック層214,314,414との間に空気層を形成することとしてもよい。こうした構成例を第7変形例として図16に示した。図16は、第7変形例としての中継基板510における柱状電極522付近の縦断面を表わしている。図16に示すように、中継基板510では、図10(B)においてアルミナによる低誘電率部220および柱状電極222が設けられていた領域が開孔596とされている。こうした開孔596内に、開孔596よりも断面積が小さい柱状電極522が配置されることで、柱状電極522の全周がセラミック層514よりも比誘電率の低い物質である空気によって覆われ、柱状電極522の周りに空気層(低誘電率層)が設けられる。このため、信号線としての柱状電極522が誘電体としてのセラミック層514に接触することがなく、柱状電極522を伝わる電気信号がコンデンサ512による充放電の影響を受けにくくなる。従って、ICチップとパッケージとの間における誤った信号のやり取りを防止することが可能となり、信号線を通じたICチップとパッケージとの間の電気的な伝播を安定的なものにすることができる。なお、このような中継基板510は、図11に示した製造工程Cにおいて、ステップS320,S330の工程(スルーホール内へのアルミナないし導電材料QMの充填)を行なわずに、スルーホール部分を開孔596として備えた中継基板を製造し、この中継基板の開孔596内に別工程によって製造した柱状電極522を配置することにより、製造することができる。
【0069】
上記実施例や各変形例の中継基板に予めICチップやパッケージを装着しておく形態を採ることもできる。こうした形態としては、中継基板のビア電極や柱状電極にICチップが接続されたICチップ付き中継基板、中継基板のビア電極や柱状電極にパッケージが接続された中継基板付きパッケージ、上記の中継基板を介してICチップとパッケージとを接続してなる構造体等を考えることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例である中継基板10を用いたICパッケージ60の接続構造を示す説明図である。
【図2】図1における2−2線に沿った縦断面の矢視形状を示す説明図である。
【図3】ICチップ30が装着される前の、パッケージ50に中継基板10が装着された状態を示す説明図である。
【図4】中継基板10の製造工程Aを示す説明図である。
【図5】製造工程Aによって中継基板10が製造されていく様子を示す説明図である。
【図6】中継基板10の製造工程Bを示す説明図である。
【図7】製造工程Bによって中継基板10が製造されていく様子を示す説明図である。
【図8】第1変形例を示す説明図である。
【図9】第2変形例を示す説明図である。
【図10】第3変形例を示す説明図である。
【図11】中継基板210の製造工程Cを示す説明図である。
【図12】製造工程Cによって中継基板210が製造されていく様子を示す説明図である。
【図13】第4変形例を示す説明図である。
【図14】第5変形例を示す説明図である。
【図15】第6変形例を示す説明図である。
【図16】第7変形例を示す説明図である。
【符号の説明】
10,110,210,310,410,510,610,710…中継基板
11,111,211,311,411,511,611,711…コンデンサ部
12,112,212,312,412,512,612,712…積層セラミックコンデンサ
12a,212a…上面
12b,212b…下面
12c〜f,212c〜f…側面
13…内部電極
14,114,214,314,414,514,614,714…セラミック層
15,115,215,315,415,615,715…ビア電極
16,17…バンプ
20,120,220,320,420,620,720…低誘電率部
20a…上面
20b…下面
22,122,222,322,422,522,622,622a,622b,722a,722b,722…柱状電極
23,24…バンプ
30,130,230…ICチップ
32…パッド
50,150,250…パッケージ
52…上部層
54…下部層
56…リード
57…第1端子
58…第2端子
71p…貫通孔
73a,73b,273a,273b…配線パターン
74a〜e,274a〜e…高誘電層
75…貫通孔
80a〜e,280…低誘電層
80p…低誘電シート
82,282…スルーホール
89,289…ベースシート
92…配線層
190…フィラー
282a…孔
494…シールド材
596…開孔
CS,CS1,CS2…積層体
PF…空間
QM…導電材料[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a relay substrate having a wiring interposed between a semiconductor element and a package in which the semiconductor element is housed, and electrically connecting the semiconductor element and the package.
[0002]
[Prior art]
In semiconductor elements, circuit elements such as transistors and resistors are formed on a small silicon chip (hereinafter, such a chip is referred to as an IC chip). Due to advances in integrated circuit technology in recent years, semiconductor devices have been increasingly integrated with LSI (Large Scale Integration), VLSI (Very Large Scale Integration), and ULSI (Ultra Large Scale Integration), and the operation of IC chips is also increasing. Increasingly faster.
[0003]
The IC chip is mounted on a wiring board on which wiring such as power supply lines and ground lines for supplying power and various signal lines for data transmission / reception and flow control are drawn. A wiring board on which an IC chip is mounted (hereinafter referred to as a mounting board) is connected to a printed board such as a mother board. The IC chip operates by receiving supply of power from a power supply terminal provided on the printed circuit board via the power supply line. In recent years, a form in which an IC chip is encapsulated in a package having the above wiring (hereinafter referred to as an IC package) has been adopted as one form of the mounting substrate. This IC package is usually made of plastic. By adopting such an IC package, the IC chip can be appropriately protected from the external environment, the IC chip can be easily mounted and handled, and the heat generated by the operation of the IC chip can be effectively radiated.
[0004]
On the other hand, with respect to a method for connecting a mounting board such as an IC package and a printed board, a technique for connecting the mounting board and the printed board via a relay board called an interposer has been proposed (for example, (See Patent Document 1).
[Patent Document 1]
JP 2000-208661 A
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, there has been no proposal for a structure in which a relay substrate is interposed between an IC chip and a wiring substrate such as an IC package.
[0006]
In view of the above, the present invention is configured such that the relay substrate between the IC chip and the IC package is configured by paying attention to the difference in the role of each wiring included in the IC package, and the electrical connection between the IC chip and the IC package through each wiring. The following configuration was adopted for the purpose of making stable propagation stable.
[0007]
[Means for solving the problems and their functions and effects]
The relay board of the present invention is
A relay board having a wiring interposed between a semiconductor element and a package to which the semiconductor element is mounted, and electrically connecting the semiconductor element and the package;
A capacitor portion in which a capacitor having a dielectric is disposed between the electrode plates;
A low dielectric constant portion formed of a material having a relative dielectric constant lower than that of the dielectric;
With
The low dielectric constant portion is provided around at least a part of the signal line of the wiring.
Is the gist.
[0008]
The relay substrate according to the invention includes a capacitor portion in which a capacitor having a dielectric is disposed between electrode plates, and a low dielectric constant portion formed of a material having a relative dielectric constant (for example, 15 or less) lower than the dielectric. With. The low dielectric constant portion is provided around at least a part of the signal line in the wiring that electrically connects the semiconductor element and the package. As a result, the contact range of the signal lines with the dielectric can be reduced, and capacitive coupling between the signal lines can be prevented. Therefore, according to the relay board of the present invention, it is possible to prevent erroneous signal exchange between the semiconductor element and the package, and stable electrical propagation between the semiconductor element and the package through the signal line is possible. Can be made.
[0009]
A via electrode penetrating through the capacitor and connected to one of the electrode plates serving as a positive electrode and a negative electrode of the capacitor, and at least a part of the via electrode is used as a power source for the semiconductor element in the wiring It is also preferable to use a wire or a ground wire. In this way, the via electrode is directly connected to the semiconductor element as a power supply line and a ground line to the semiconductor element, so that the impedance is smaller than in the conventional case, and the responsiveness when supplying power to the semiconductor element is improved. As a result, even when the semiconductor element consumes power suddenly due to its high-speed operation, power suitable for consumption is immediately supplied by the capacitor. Therefore, the voltage of the power source supplied to the semiconductor element can be stably maintained regardless of the operating state of the semiconductor element, and abnormal operation of the semiconductor element due to power shortage can be prevented. For example, when a capacitor is connected to a power supply terminal or a ground terminal of a package in which a semiconductor element is enclosed, a sudden current change caused by the operation of the semiconductor element may occur before the package side terminal or Although obstructed by the impedance component of the wiring to the semiconductor element, the voltage of the power source supplied to the semiconductor element may drop (sufficient current does not flow to the semiconductor element). According to the relay board, the occurrence of such a situation can be suppressed.
[0010]
A configuration may be adopted in which the low dielectric constant portion is provided for each signal line. It is also preferable to form the low dielectric constant portion in a range surrounding the capacitor portion. In semiconductor elements and packages, power lines and ground lines are often provided in the inner area, and signal lines are often provided in the outer area. Therefore, it is possible to provide a relay board suitable for the wiring form of the semiconductor element and the package, and the versatility of the relay board can be improved.
[0011]
It is also possible to adopt a form in which a semiconductor element and a package are mounted in advance on the relay board. As such a form, a relay board with a semiconductor element in which a semiconductor element is connected to the wiring of the relay board, a package with a relay board in which a package is connected to the wiring of the relay board, and a semiconductor element through the relay board A structure or the like formed by connecting a package and a package can be considered.
[0012]
The manufacturing method of the relay board of the present invention is as follows:
A method of manufacturing a relay substrate having a wiring interposed between a semiconductor element and a package in which the semiconductor element is housed, and electrically connecting the semiconductor element and the package,
(A) providing a low dielectric constant portion using a substance having a relative dielectric constant lower than that of the dielectric in a region connected to the capacitor portion where a capacitor having a dielectric is provided between the electrode plates;
(B) providing a signal line of the wiring in the low dielectric constant portion without contacting the dielectric;
(C) providing the capacitor having a via electrode connected to one of the electrode plates serving as a positive electrode and a negative electrode as a power supply line and a ground line for the semiconductor element of the wiring in a capacitor unit;
The main point is that
[0013]
In the method for manufacturing a relay substrate according to the invention, a substance having a relative dielectric constant lower than that of the dielectric is used in a region connected to the capacitor portion in which the capacitor having a dielectric is provided between the electrodes in step (a). A low dielectric constant part is provided. Subsequently, in the step (b), a signal line among wirings for electrically connecting the semiconductor element and the package is provided in the low dielectric constant portion without being in contact with the dielectric. Subsequently, in step (c), the via electrode connected to one of the positive and negative electrodes is connected to the power supply line to the semiconductor element in the wiring for electrically connecting the semiconductor element and the package, and the ground. A capacitor provided as a wire is provided in the capacitor portion. Therefore, it is possible to manufacture a relay substrate in which electrical propagation between the semiconductor element and the package through the signal line, the power supply line, and the ground line is stable. In addition, the process order of each process (a)-(c) is not restricted to the order of said process (a), process (b), and process (c), It can replace suitably according to manufacturing conditions etc.
[0014]
It is also preferable that the step (c) is a step of forming the capacitor in the capacitor portion by forming the capacitor integrally with the low dielectric constant portion. In this way, in a plurality of manufactured relay boards, it becomes easy to keep the positional relationship between the power supply line and ground line provided in the capacitor portion and the signal line provided in the low dielectric constant portion substantially constant. The reliability of the connection can be increased.
[0015]
The step (c) may be a step of providing the capacitor in the capacitor portion by fitting the capacitor formed in advance into the capacitor portion. In this way, it is possible to separately manufacture the substrate body including the low dielectric constant portion and the capacitor. Therefore, various relay boards can be provided by freely combining various capacitors and various board bodies. In this case, when the capacitor is fitted into the capacitor portion, a step of providing the capacitor portion with a position adjusting material for adjusting the position where the capacitor is fitted may be provided. In this way, in a plurality of manufactured relay boards, it becomes easy to keep the positional relationship between the power supply line and ground line provided in the capacitor portion and the signal line provided in the low dielectric constant portion substantially constant. The reliability of the connection can be increased.
[0016]
In the step (a) or the step (b), the low dielectric constant portion and the signal line are provided by sequentially filling the substance and the signal line forming material in a through hole provided in the region. The step is also preferable in that the amount of a substance having a relative dielectric constant lower than that of the dielectric can be reduced.
[0017]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
In order to further clarify the configuration and operation of the present invention described above, embodiments of the present invention will be described in the following order.
A. Example
A-1. Configuration of
A-2. Manufacturing process A of
A-3. Manufacturing process B of
A-4. Effect
B. Modified example
[0018]
A. Example:
A-1. Configuration of the relay board 10:
FIG. 1 is an explanatory view showing a connection structure of an
[0019]
The
[0020]
The
[0021]
The
[0022]
The substrate body of the
[0023]
The multilayer
[0024]
Each
[0025]
In this way, the
[0026]
As shown in FIG. 3, the low dielectric
[0027]
A large number of
[0028]
In this embodiment, nickel is used as a material for forming the
[0029]
As shown in FIG. 3, the upper ends of the via
[0030]
As described above, the low dielectric
[0031]
In the present embodiment, a large number of via
[0032]
A-2. Manufacturing process A of the relay substrate 10:
The
[0033]
First, an
[0034]
Next, the
[0035]
Next, the through
[0036]
Next, each through
[0037]
Subsequently, after the
[0038]
Next, bumps 23 and 24 and bumps 16 and 17 are formed on the upper and lower ends of the
[0039]
In the manufacturing process A, the formation of the through
[0040]
A-3. Manufacturing process B of the relay substrate 10:
It is also possible to manufacture the
[0041]
First, the required number of
[0042]
Next, the
[0043]
Next, the
[0044]
Next, the separately manufactured multilayer
[0045]
Next, bumps 23 and 24 and bumps 16 and 17 are formed on the upper and lower ends of the
[0046]
In the manufacturing process B, the formation of the through
[0047]
A-4. Effect:
As described above, in the
[0048]
Further, in the
[0049]
In addition, since the low dielectric
[0050]
Further, when the
[0051]
Further, when the
[0052]
B. Variation:
As mentioned above, although embodiment of this invention was described using the Example, this invention is not restricted to the said Example, It is possible to implement in a various aspect in the range which does not deviate from the summary.
[0053]
For example, in the manufacturing process B described above, the
[0054]
As shown in FIG. 8, a
[0055]
In the
[0056]
Further, in the
[0057]
In the above embodiment, the entire range outside the
[0058]
The
[0059]
First, the stacked body CS1 including a large number of via electrodes 215 is formed (step S300 in FIG. 11, FIG. 12A). Specifically, after a stacked body CS1 is formed by alternately stacking
[0060]
Next, a large number of through
[0061]
Subsequently, the laminated body CS1 is pressure-bonded by a high-temperature / high-pressure press, and the laminated body CS1 after pressure bonding is degreased and fired (step S390 in FIG. 11). Next, bumps 223, 224, bumps 216, and 217 are formed on the upper and lower ends of the
[0062]
Further, according to the manufacturing process C described above, the multilayer
[0063]
In the third modified example, the low dielectric
[0064]
In the third and fourth modifications described above, it is possible to provide a metal shielding material between the
[0065]
In the third, fourth, and fifth modified examples, the columnar electrode having the low dielectric constant portion is provided in the edge region of the relay substrate. The position where the columnar electrode is provided on the relay substrate. Can be appropriately changed.
[0066]
In addition, in the said Example and each modification, although the low dielectric constant part 20,120,220,320,420 was provided in the perimeter of columnar electrode 22,122,222,322,422, columnar electrode 22,122, Low dielectric
[0067]
In the above-described embodiments and modifications, the
[0068]
In the third, fourth, and fifth modifications, alumina is not filled around the
[0069]
It is also possible to adopt a form in which an IC chip and a package are mounted in advance on the relay substrate of the above-described embodiments and modifications. As such a form, a relay substrate with an IC chip in which an IC chip is connected to a via electrode or a columnar electrode of a relay substrate, a package with a relay substrate in which a package is connected to a via electrode or a columnar electrode of the relay substrate, and the above relay substrate A structure or the like formed by connecting an IC chip and a package through the interface can be considered.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an explanatory diagram showing a connection structure of an
FIG. 2 is an explanatory view showing an arrow shape of a longitudinal section along line 2-2 in FIG.
FIG. 3 is an explanatory view showing a state in which the
FIG. 4 is an explanatory diagram showing a manufacturing process A of the
FIG. 5 is an explanatory view showing a state in which the
6 is an explanatory view showing a manufacturing process B of the
7 is an explanatory view showing a state in which the
FIG. 8 is an explanatory diagram showing a first modification.
FIG. 9 is an explanatory diagram showing a second modification.
FIG. 10 is an explanatory diagram showing a third modification.
11 is an explanatory diagram showing a manufacturing process C of the
12 is an explanatory diagram showing a state where the
FIG. 13 is an explanatory diagram showing a fourth modification.
FIG. 14 is an explanatory diagram showing a fifth modification.
FIG. 15 is an explanatory diagram showing a sixth modification.
FIG. 16 is an explanatory diagram showing a seventh modification.
[Explanation of symbols]
10, 110, 210, 310, 410, 510, 610, 710 ... relay board
11, 111, 211, 311, 411, 511, 611, 711 ... capacitor section
12, 112, 212, 312, 412, 512, 612, 712 ... multilayer ceramic capacitor
12a, 212a ... upper surface
12b, 212b ... lower surface
12c to f, 212c to f ... side surface
13 ... Internal electrode
14,114,214,314,414,514,614,714 ... ceramic layer
15, 115, 215, 315, 415, 615, 715 ... via electrodes
16, 17 ... Bump
20, 120, 220, 320, 420, 620, 720 ... low dielectric constant part
20a ... upper surface
20b ... lower surface
22, 122, 222, 322, 422, 522, 622, 622a, 622b, 722a, 722b, 722...
23, 24 ... Bump
30, 130, 230 ... IC chip
32 ... Pad
50, 150, 250 ... package
52 ... Upper layer
54 ... Lower layer
56 ... Lead
57 ... 1st terminal
58 ... Second terminal
71p ... through hole
73a, 73b, 273a, 273b ... wiring pattern
74a-e, 274a-e ... high dielectric layer
75 ... Through hole
80a-e, 280 ... low dielectric layer
80p ... Low dielectric sheet
82,282 ... through hole
89,289 ... Base sheet
92 ... wiring layer
190 ... Filler
282a ... hole
494 ... Shielding material
596 ... Open hole
CS, CS1, CS2 ... Laminate
PF ... space
QM: Conductive material
Claims (12)
極板間に誘電体を有するコンデンサが配設されたコンデンサ部と、
前記誘電体よりも低い比誘電率を有する物質で形成された低誘電率部と
を備え、
前記低誘電率部が、前記配線のうちの信号線の少なくとも一部の周りに設けられた
中継基板。A relay board having a wiring interposed between a semiconductor element and a package to which the semiconductor element is mounted, and electrically connecting the semiconductor element and the package;
A capacitor portion in which a capacitor having a dielectric is disposed between the electrode plates;
A low dielectric constant portion formed of a material having a relative dielectric constant lower than that of the dielectric,
A relay substrate in which the low dielectric constant portion is provided around at least a part of a signal line of the wiring.
前記コンデンサ内を貫通し、該コンデンサの正極,負極となる前記極板の一方にそれぞれ接続されたビア電極を備え、
該ビア電極の少なくとも一部を、前記配線のうちの前記半導体素子への電源線,グランド線とした
中継基板。The relay board according to claim 1,
A via electrode penetrating through the capacitor and connected to one of the electrode plates serving as a positive electrode and a negative electrode of the capacitor;
A relay substrate in which at least a part of the via electrode is a power line or a ground line to the semiconductor element in the wiring.
(a)極板間に誘電体を有するコンデンサが設けられるコンデンサ部と連なる領域に、前記誘電体よりも低い比誘電率を有する物質を用いて低誘電率部を設ける工程と、
(b)前記配線のうちの信号線を、前記低誘電率部内に、前記誘電体と接触することなく設ける工程と、
(c)正極,負極になる前記極板の一方にそれぞれ接続されたビア電極を前記配線のうちの前記半導体素子への電源線,グランド線として備えた前記コンデンサを、コンデンサ部に設ける工程と
を備えた中継基板の製造方法。A method of manufacturing a relay substrate having a wiring interposed between a semiconductor element and a package in which the semiconductor element is housed, and electrically connecting the semiconductor element and the package,
(A) providing a low dielectric constant portion using a substance having a relative dielectric constant lower than that of the dielectric in a region connected to the capacitor portion where a capacitor having a dielectric is provided between the electrode plates;
(B) providing a signal line of the wiring in the low dielectric constant portion without contacting the dielectric;
(C) providing a capacitor having a via electrode connected to one of the electrode plates serving as a positive electrode and a negative electrode as a power supply line and a ground line for the semiconductor element in the wiring, in a capacitor unit; A method of manufacturing a relay board provided.
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