JP2007294724A - 多層回路配線基板及び半導体装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】半導体装置1は、配線基板2に半導体素子3が実装されている。配線基板2には、半導体素子3を実装する実装領域を四方から囲むように補強部5が配置されている。例えば、補強部5Aは、実装領域を区画する辺の仮想延長線LS1,LS2の間に配置されており、仮想延長線LS1,LS2からの距離d2,d3は、半導体素子3の辺3Aの長さの0〜25%の間である。
【選択図】図3
Description
また、線膨張係数が異なる状態で、半導体素子の実装領域の平面度を確保する方法としては、特許文献1に開示されているように、矩形の枠状又はリング状の一体形の補強部材でひずみを集めることがあげられるが、ひずみが中央の半導体素子の実装領域に集中し易いので、十分な平面度を確保できなかった。
しかしながら、低誘電率材料を用いた絶縁膜は脆いので、半導体素子を多層回路配線基板したときに多層回路配線基板が大きく変形すると、絶縁膜が破壊されてしまうという可能性があった。多層回路配線基板が内層コアを有しない、フレキシブルなフィルム状絶縁体を絶縁層に用いたいわゆる薄型のコアレス基板である場合、熱履歴による変形が従来のプリント配線基板よりも大きくなる。このため、多層回路配線基板の変形によって半導体素子の端部が折れ曲がると多層回路配線基板の変形を追従できなくなって絶縁膜が破壊してしまい、その絶縁膜上の配線が断線してしまうことがある。このように、フィルム状絶縁体を絶縁層に用いた多層回路配線基板に低誘電率材料を絶縁層に用いた半導体素子を実装することは、困難であった。
この多層回路配線基板では、補強部を配置することで弾性が高められる。補強部は、半導体集積回路素子を搭載する領域を四方向から囲むように配置されており、補強部を配置した領域が弾性変形することで、半導体集積回路素子を搭載する搭載領域の変形を抑制する。
この多層回路配線基板では、搭載領域を囲む領域で、補強部材の間の領域には補強部が配置されない。この領域は、大きく変形するが搭載領域に影響を及ぼすことはない。
この多層回路配線基板では、補強部が搭載領域を区画する平行な2辺の延長線からはみ出すことなく配置される。延長線間の距離の0〜25%の範囲であれば、搭載領域の変形を好適に抑制できる。
この多層回路配線基板では、補強部が搭載領域に近接して配置される。搭載領域からの距離が1mmから6mmの範囲内であれば、搭載領域の変形を好適に抑制できる。
この多層回路配線基板では、補強部が搭載領域に対して略平行に配置される。補強部が搭載領域に対して傾斜して配置された場合でも、±20°の範囲内であれば、搭載領域の変形を好適に抑制できる。
この多層回路配線基板は、金属材料からなる補強部を有することで弾性を確実に高めることができる。このように金属材料からなる補強部は、検査用の電極などとして使用することも可能である。
この多層回路配線基板では、半導体集積回路素子と協働するような受動素子を補強部として使用する。受動素子のみで補強部を構成しても良いし、金属材料からなる補強部材と組み合わせて使用しても良い。
この半導体装置では、半導体集積回路素子を搭載したときの多層回路配線基板の変形が抑えられるので、実装性が向上する。特に、絶縁層として強度の低い低誘電率材料を使用している場合に、絶縁層の破壊が防止される。
図1に、半導体集積回路素子搭載用配線基板に半導体集積回路素子を実装した半導体装置の一例を示す。
半導体装置1は、配線基板2に半導体素子3を実装した構成を有する。
半導体素子3は、高周波フィルタや、高周波スイッチ、ダイオードやFETなどの能動素子を有する。絶縁層には、高周波で動作させたときのリーク電流を抑制する観点から誘電率の低い材料、いわゆる低誘電率材料が用いられている。低誘電率材料としては、ポリイミドや、ブラックダイヤモンドなどのシングルカーボンの組成を用いた材料、ベンゾシクロブテンなどの低誘電率有機材料が用いられている。
主基板部4の絶縁層は、エポキシ系、ポリイミド系、ポリアミド系、含フッ素系、ベンゾシクロブテン系、ポリフェニレンエーテル系、ポリエステル系、アクリル系などの樹脂に、無機フィラー又は有機フィラー、あるいはガラス繊維を含ませた有機系材料が用いられる。配線層は、フレキシブルなフィルム状の絶縁層上に形成されており、銅や金等の導電率が高い材料から構成されている。したがって、主基板部4は、全体として可撓性を有し、その厚さは0.5mm以下、例えば0.2mmや0.3mmである。
図1及び図2に示すように、配線基板2の略中央部分には、半導体素子3を搭載する搭載領域7を有する。搭載領域7は、半導体素子3の外形に略等しい矩形を有し、搭載領域7内に半導体素子3を固定する接合部8が形成されている。接合部8は、配線基板2に形成した導電性の端子(不図示)と半導体素子3に形成した導電性の端子(不図示)とを接続する半田バンプからなる。
さらに、補強部5の直線形状の一端は、相対している半導体素子3の辺を挟む別の辺から補強部5の方向に仮想延長した線から、相対している半導体素子3の辺長の0%から25%の間の長さだけ離れた位置に配置される。例えば、補強部5Aでは、半導体素子3の辺3Aを挟む別の辺3B,3Cについては、辺3Bの仮想延長線LS1から補強部5Aまでの距離d2が半導体素子3の辺3Aの長さの0%から25%の間の長さである。また、辺3Cの仮想延長線LS2から補強部5Aまでの距離d3は、半導体素子3の辺3Aの長さの0%から25%の間の長さである。
補強部5は、前記した寸法や角度で、半導体素子3を囲むように4つ配置したので、矩形状の半導体素子3の領域の変形を効果的に防止することができる。特に、仮想延長線LS1〜LS2と半導体素子3(搭載領域7)の各辺3A〜3Dとが形成するコーナー領域に金属製の補強部5を設けたので、搭載領域7の変形を好適に抑制することができる。
図4に示す半導体装置10のように、補強部11は略棒状であっても良い。補強部11の位置が、前記と同様に仮想延長線LS1〜LS4及び搭載領域7の各辺を基準にして所定の範囲にあれば、同様の効果が得られる。
図5に示す半導体装置20のような補強部21でも良い。補強部21は、半導体素子3(搭載領域7)を四方から囲むように配置され、補強部材22と、補強部材22の凹部22A内に配置された受動素子33とを有する。補強部材22は、半導体素子3に向けて凹形状を有し、配置位置及び材質は前記した補強部5と同じである。受動素子33としては、コンデンサや、抵抗、コイルなどがあげられる。このように凹形状を有する補強部21では回路のレイアウトの自由度を向上できる。半導体素子3になるべく近い位置に受動素子23を配置することで、集積率が向上し、かつ半導体素子3の特性を最大限に高めることが可能になる。この場合、受動素子33も補強部として機能するので、補強部材222の凹部22Aからなる部品搭載領域において、補強部材22の両端の直線部分を結ぶ仮想直線LS5より内側に配置される。
例えば、補強部5を配置すべき場所に、他の部品搭載領域や電気検査用電極領域が非対称に配置されている場合はその限りではなく、補強部を非対称形に配置してもよい。
半導体素子3の絶縁層は、低誘電率材料でなくても良い。半田による接合部に作用する応力を小さくできるので、長期的な信頼性を向上できる。
補強部は、受動素子23のみから構成しても良い。受動素子23を配置することで配線基板の弾性が高まるので、金属材料からなる補強部と同様の効果が得られる。また、受動素子23を固定するために使用する半田が金属製の補強部材と同様の作用を有するので、配線基板の弾性を高めることができる。このため、補強部は、受動素子23で補強部材を挟み込む配置であっても良い。
2 配線基板(多層回路配線基板)
3,50 半導体素子(半導体集積回路素子)
3A,3B,3C,3D 辺
4 主基板部
5,11,21,31,41,42,43,44 補強部
7 搭載領域
22,32,47,48 補強部材(補強部)
23 受動素子(補強部)
32A,32B 側部
32C,51 端部
46 電極(補強部)
d1,d2,d3 距離
LS1,LS2,LS3,LS4 仮想延長線(延長線)
θ 傾斜角度
Claims (8)
- フィルム状の絶縁層と配線層とを少なくとも1層ずつ備え、略矩形の半導体集積回路素子を搭載可能な多層回路配線基板であって、
前記半導体集積回路素子を搭載する搭載領域として前記半導体集積回路素子と略同じ外形を有する矩形の領域を有し、前記搭載領域を四方から囲む位置のそれぞれに、補強部が独立して配置されていることを特徴とする多層回路配線基板。 - 前記搭載領域の対角線の延長線上には、前記補強部材を有しないことを特徴とする請求項1に記載の多層回路配線基板。
- 前記補強部は、前記搭載領域を区画する辺で平行な2辺の延長線の間に配置され、前記延長線と、前記延長線側の前記補強部の端部との間の距離は、前記延長線間の距離の0〜25%の範囲内であることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の多層回路配線基板。
- 前記補強部において前記搭載領域に向かう端部から前記搭載領域までの距離は、1mmから6mmの範囲内であることを特徴とする請求項1から請求項3のいずれか一項に記載の多層回路配線基板。
- 前記補強部において前記搭載領域に向かう端部は、前記搭載領域を区画する辺であって、その補強部に近接する辺に対して、±20°以内の傾斜角度を有することを特徴とする請求項1から請求項4のいずれか一項に記載の多層回路配線基板。
- 前記補強部として金属製の部材を有することを特徴とする請求項1から請求項5のいずれか一項に記載の多層回路配線基板。
- 前記補強部として受動素子を有することを特徴とする請求項1から請求項5のいずれか一項に記載の多層回路配線基板。
- 請求項1乃至請求項7のいずれか一項に記載の多層回路配線基板の前記搭載領域に、絶縁層が低誘電率材料からなる前記半導体集積回路素子を搭載して構成される半導体装置。
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