JP2009135147A - 配線基板及び電子素子の接続構造及び電子装置 - Google Patents

配線基板及び電子素子の接続構造及び電子装置 Download PDF

Info

Publication number
JP2009135147A
JP2009135147A JP2007307857A JP2007307857A JP2009135147A JP 2009135147 A JP2009135147 A JP 2009135147A JP 2007307857 A JP2007307857 A JP 2007307857A JP 2007307857 A JP2007307857 A JP 2007307857A JP 2009135147 A JP2009135147 A JP 2009135147A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
wiring
substrate body
insulating layer
wiring board
bump
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2007307857A
Other languages
English (en)
Inventor
Michio Horiuchi
道夫 堀内
Yasue Tokutake
安衛 徳武
Shigeaki Suganuma
茂明 菅沼
Naoyuki Koizumi
直幸 小泉
Fumimasa Katagiri
史雅 片桐
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shinko Electric Industries Co Ltd
Original Assignee
Shinko Electric Industries Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Shinko Electric Industries Co Ltd filed Critical Shinko Electric Industries Co Ltd
Priority to JP2007307857A priority Critical patent/JP2009135147A/ja
Priority to US12/267,674 priority patent/US20090133917A1/en
Publication of JP2009135147A publication Critical patent/JP2009135147A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/48Arrangements for conducting electric current to or from the solid state body in operation, e.g. leads, terminal arrangements ; Selection of materials therefor
    • H01L23/488Arrangements for conducting electric current to or from the solid state body in operation, e.g. leads, terminal arrangements ; Selection of materials therefor consisting of soldered or bonded constructions
    • H01L23/498Leads, i.e. metallisations or lead-frames on insulating substrates, e.g. chip carriers
    • H01L23/49822Multilayer substrates
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/48Arrangements for conducting electric current to or from the solid state body in operation, e.g. leads, terminal arrangements ; Selection of materials therefor
    • H01L23/488Arrangements for conducting electric current to or from the solid state body in operation, e.g. leads, terminal arrangements ; Selection of materials therefor consisting of soldered or bonded constructions
    • H01L23/498Leads, i.e. metallisations or lead-frames on insulating substrates, e.g. chip carriers
    • H01L23/49827Via connections through the substrates, e.g. pins going through the substrate, coaxial cables
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/48Arrangements for conducting electric current to or from the solid state body in operation, e.g. leads, terminal arrangements ; Selection of materials therefor
    • H01L23/488Arrangements for conducting electric current to or from the solid state body in operation, e.g. leads, terminal arrangements ; Selection of materials therefor consisting of soldered or bonded constructions
    • H01L23/498Leads, i.e. metallisations or lead-frames on insulating substrates, e.g. chip carriers
    • H01L23/49838Geometry or layout
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L24/00Arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies; Methods or apparatus related thereto
    • H01L24/01Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L24/10Bump connectors ; Manufacturing methods related thereto
    • H01L24/15Structure, shape, material or disposition of the bump connectors after the connecting process
    • H01L24/17Structure, shape, material or disposition of the bump connectors after the connecting process of a plurality of bump connectors
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01RELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
    • H01R12/00Structural associations of a plurality of mutually-insulated electrical connecting elements, specially adapted for printed circuits, e.g. printed circuit boards [PCB], flat or ribbon cables, or like generally planar structures, e.g. terminal strips, terminal blocks; Coupling devices specially adapted for printed circuits, flat or ribbon cables, or like generally planar structures; Terminals specially adapted for contact with, or insertion into, printed circuits, flat or ribbon cables, or like generally planar structures
    • H01R12/70Coupling devices
    • H01R12/71Coupling devices for rigid printing circuits or like structures
    • H01R12/712Coupling devices for rigid printing circuits or like structures co-operating with the surface of the printed circuit or with a coupling device exclusively provided on the surface of the printed circuit
    • H01R12/714Coupling devices for rigid printing circuits or like structures co-operating with the surface of the printed circuit or with a coupling device exclusively provided on the surface of the printed circuit with contacts abutting directly the printed circuit; Button contacts therefore provided on the printed circuit
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05KPRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K1/00Printed circuits
    • H05K1/02Details
    • H05K1/11Printed elements for providing electric connections to or between printed circuits
    • H05K1/111Pads for surface mounting, e.g. lay-out
    • H05K1/112Pads for surface mounting, e.g. lay-out directly combined with via connections
    • H05K1/113Via provided in pad; Pad over filled via
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/48Manufacture or treatment of parts, e.g. containers, prior to assembly of the devices, using processes not provided for in a single one of the subgroups H01L21/06 - H01L21/326
    • H01L21/4814Conductive parts
    • H01L21/4846Leads on or in insulating or insulated substrates, e.g. metallisation
    • H01L21/4853Connection or disconnection of other leads to or from a metallisation, e.g. pins, wires, bumps
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/10Bump connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/12Structure, shape, material or disposition of the bump connectors prior to the connecting process
    • H01L2224/13Structure, shape, material or disposition of the bump connectors prior to the connecting process of an individual bump connector
    • H01L2224/13001Core members of the bump connector
    • H01L2224/13099Material
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/10Bump connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/15Structure, shape, material or disposition of the bump connectors after the connecting process
    • H01L2224/16Structure, shape, material or disposition of the bump connectors after the connecting process of an individual bump connector
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/10Bump connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/15Structure, shape, material or disposition of the bump connectors after the connecting process
    • H01L2224/16Structure, shape, material or disposition of the bump connectors after the connecting process of an individual bump connector
    • H01L2224/161Disposition
    • H01L2224/16151Disposition the bump connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive
    • H01L2224/16221Disposition the bump connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked
    • H01L2224/16225Disposition the bump connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being non-metallic, e.g. insulating substrate with or without metallisation
    • H01L2224/16235Disposition the bump connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being non-metallic, e.g. insulating substrate with or without metallisation the bump connector connecting to a via metallisation of the item
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/48Arrangements for conducting electric current to or from the solid state body in operation, e.g. leads, terminal arrangements ; Selection of materials therefor
    • H01L23/488Arrangements for conducting electric current to or from the solid state body in operation, e.g. leads, terminal arrangements ; Selection of materials therefor consisting of soldered or bonded constructions
    • H01L23/498Leads, i.e. metallisations or lead-frames on insulating substrates, e.g. chip carriers
    • H01L23/49811Additional leads joined to the metallisation on the insulating substrate, e.g. pins, bumps, wires, flat leads
    • H01L23/49816Spherical bumps on the substrate for external connection, e.g. ball grid arrays [BGA]
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01Chemical elements
    • H01L2924/01005Boron [B]
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01Chemical elements
    • H01L2924/01006Carbon [C]
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01Chemical elements
    • H01L2924/01015Phosphorus [P]
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01Chemical elements
    • H01L2924/01029Copper [Cu]
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01Chemical elements
    • H01L2924/01033Arsenic [As]
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01Chemical elements
    • H01L2924/01074Tungsten [W]
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01Chemical elements
    • H01L2924/01076Osmium [Os]
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01Chemical elements
    • H01L2924/01078Platinum [Pt]
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/15Details of package parts other than the semiconductor or other solid state devices to be connected
    • H01L2924/151Die mounting substrate
    • H01L2924/1517Multilayer substrate
    • H01L2924/15172Fan-out arrangement of the internal vias
    • H01L2924/15174Fan-out arrangement of the internal vias in different layers of the multilayer substrate
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/30Technical effects
    • H01L2924/301Electrical effects
    • H01L2924/30105Capacitance
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05KPRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K2201/00Indexing scheme relating to printed circuits covered by H05K1/00
    • H05K2201/03Conductive materials
    • H05K2201/0332Structure of the conductor
    • H05K2201/0364Conductor shape
    • H05K2201/0367Metallic bump or raised conductor not used as solder bump
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05KPRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K2201/00Indexing scheme relating to printed circuits covered by H05K1/00
    • H05K2201/09Shape and layout
    • H05K2201/09209Shape and layout details of conductors
    • H05K2201/09218Conductive traces
    • H05K2201/09227Layout details of a plurality of traces, e.g. escape layout for Ball Grid Array [BGA] mounting
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05KPRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K2201/00Indexing scheme relating to printed circuits covered by H05K1/00
    • H05K2201/09Shape and layout
    • H05K2201/09209Shape and layout details of conductors
    • H05K2201/09372Pads and lands
    • H05K2201/09436Pads or lands on permanent coating which covers the other conductors
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05KPRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K2201/00Indexing scheme relating to printed circuits covered by H05K1/00
    • H05K2201/10Details of components or other objects attached to or integrated in a printed circuit board
    • H05K2201/10613Details of electrical connections of non-printed components, e.g. special leads
    • H05K2201/10621Components characterised by their electrical contacts
    • H05K2201/10674Flip chip

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Geometry (AREA)
  • Production Of Multi-Layered Print Wiring Board (AREA)
  • Structure Of Printed Boards (AREA)

Abstract

【課題】本発明は高密度化に対応した配線基板及び電子素子の接続構造及び電子装置に関し、高密度化を図りつつ製造コストの低減及び電気的特性の向上を図ることを課題とする。
【解決手段】内部配線14と絶縁層17A〜17Cとが多層形成された基板本体12と、内部配線14に接続されると共に絶縁層17A〜17Cを貫通して形成されるヴィアとを有し、アレイ状に配置されたバンプ16A〜16Cを有する電子素子15が実装される配線基板であって、基板本体12のバンプ接合位置にパッド用ヴィア13(13A〜13C)を配置し、かつ、このパッド用ヴィア13(13A〜13C)の上端部が基板本体12の表面12aから突出するよう構成する。
【選択図】図3

Description

本発明は配線基板及び電子素子の接続構造及び電子装置に係り、特に高密度化に対応した配線基板及び電子素子の接続構造及び電子装置に関する。
近年の電子素子の高機能化及び高密度化に伴い、電子素子の端子数(フリップチップI/O数)が増大しバンプのピッチは狭くなってきている。これに伴い、電子素子を実層する配線基板においてもバンプと接続される配線を高密度に配設する必要が生じ、その製造工程が難しくなり歩留まり低下の原因となっている。このため、電子素子の高密度化に対応した配線構造を有した配線基板の提案が種々行われている(例えば、特許文献1,2参照)。
例えば高密度化を示す指標として(バンプピッチ/受けパッド径)及び(配線幅/配線間距離)の関係がある。この関係について、図1に示す配線基板1を例に挙げて説明する。
図1に示す配線基板1は、基板本体2の表面2aに図示しない電子素子のバンプが接続するパッド3が形成されており、この各バッド3には配線4が接続されている。各パッド3のパッド径はD、配線4の幅はWである。また、隣接する一対のパッド間のバンプピッチ(例えばパッド3a,3b間の離間距離)をPとし、隣接する一対の配線4の離間距離をSとする。
この(バンプピッチP/パッド径D)の関係の変遷としては、(350μm/200μm)→(240μm/110μm)→(200μm/90μm)のような変化がみられる。これに対し、パッド列を2列あるいは3列引き出すのに必要な(配線幅W/配線間距離S)は、それぞれ(50μm/50μm、30μm/30μm)→(43μm/43μm、26μm/26μm)→(36μm/36μm、22μm/22μm)となる。この傾向から、近い内にバンプピッチは100μm以下まで狭ピッチ化が進むと考えられる。
例えば、パッド径を70μmとした場合、バンプピッチ100μmの間に配線を1本形成する場合に必要な(配線幅W/配線間距離S)は(10μm/10μm)となり、バンプピッチ100μmの間に配線を2本形成する場合に必要な(配線幅W/配線間距離S)は(6μm/6μm)となる。
特開2000−244106号公報 特開平11−068298号公報
しかしながら、従来の配線基板(有機基板)上の配線形成技術では、配線幅Wが10μm程度から歩留まりが著しく低下し、6μm以下は殆ど不可能であると考えられる。この様な微細配線を実現する方法として、セラミックやシリコン等の無機基板上にスパッタ技術などで配線を形成することが考えられるが、製造コストが増大してしまうという問題点がある。
また、微細配線が形成できたとしても、微細化に伴う配線抵抗が増大すると共に、基材がセラミックである場合には、その高誘電率化に伴う寄生容量が問題となる等の問題点が生じる。
本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、高密度化を図りつつ製造コストの低減及び電気的特性の向上を図りうる配線基板及び電子素子の接続構造及び電子装置を提供することを目的とする。
上記の課題は、本発明の第1の観点からは、
内部配線と絶縁層とが多層形成された基板本体と、前記内部配線に接続されると共に前記絶縁層を貫通して形成されるヴィアとを有し、アレイ状に配置されたバンプを有する電子素子が実装される配線基板であって、
前記基板本体の前記バンプが接合される位置に前記ヴィアを配置すると共に、前記ヴィアを前記基板本体の表面から突出させることにより前記ヴィアの上端部が前記基板本体の表面に露出する構成としてなる配線基板により解決することができる。
また上記発明において前記ヴィアは、ビアホールに導電材を充填してなる構成であることが望ましい。
また上記発明において、前記ヴィアは、複数の前記絶縁層を貫通して形成されてなることが望ましい。
また上記の課題は、本発明の第2の観点からは、
内部配線と絶縁層とが多層形成された基板本体と前記絶縁層を貫通して形成された第1のヴィアとを有する配線基板に対し、アレイ状に配置されたバンプを有する電子素子を実装する電子素子の実装構造において、
前記基板本体の前記バンプが接合される位置に、前記基板本体の厚さ方向に対する一端が前記内部配線と接続し、他端が前記基板本体の表面に露出した第2のヴィアを設け、
該第2のヴィアの上端部に前記バンプを接合することにより前記電子素子を前記配線基板に実装する電子素子の実装構造により解決することができる。
また、上記発明において、前記ヴィアの直径を前記バンプの直径と等しくすることが望ましい。
また上記の課題は、本発明の第3の観点からは、
アレイ状に配置されたバンプを有する電子素子と、
内部配線と絶縁層とが多層形成された基板本体と、前記内部配線に接続されると共に前記絶縁層を貫通して形成されるヴィアとを有し、前記電子素子が実装される配線基板とを有する電子装置であって、
前記基板本体の前記バンプが接合される位置に前記ヴィアを配置すると共に、前記ヴィアを前記基板本体の表面から突出させることにより前記ヴィアの上端部が前記基板本体の表面に露出するよう構成し、
前記電子素子の有するバンプが前記ヴィアの上端部に直接接触して電気的導通をとる構成とした電子装置により解決することができる。
本発明によれば、基板本体のバンプが接合される位置にヴィアを配置すると共に、このヴィアの上端部が基板本体の表面に露出する構成としたことにより、電子素子のバンプをヴィアの上端部に直接接合することができる。このため、基板本体上に配線を形成する必要がなくなり、ヴィアと接続された内部配線を用いて配線の引き出しを行うことができる。
この際、内部配線は基板本体を多層化することにより複数層に形成することができるため、ヴィアを介して前記バンプと接続された配線を積層された各内部配線層に分散させることができ、よって各層における内部配線層のピッチを広くすることができる。これにより、電子素子の端子が高密度化しても、高い電気的特性を維持しつつ、かつ低コストである配線基板を実現することができる。
次に、本発明を実施するための最良の形態について図面と共に説明する。
図2乃至図7は、本発明の一実施形態である配線基板10Aを示している。図2は配線基板10Aの要部を拡大して示す平面図であり、図3及び図4は電子素子15を配線基板10Aに実装した際の接続構造及び電子装置を示す図であり、図5乃至図7は配線基板10Aを構成する各絶縁層の平面図である。
配線基板10Aは、大略すると基板本体12及びパッド用ヴィア13等により構成されている。
基板本体12は、絶縁層と内層配線が多層形成された構成とされている。本実施形態に係る配線基板10Aは、絶縁層17A〜17C及び内部配線14が複数層(本実施形態では3層)にわたり積層された構成とされている。尚、図2乃至図7においては、内部配線14の内、本願の特徴となる内側用配線14A,中央用配線14B,外側用配線14Cのみを図示している。
第1乃至第3絶縁層17A〜17Cは、エポキシ系樹脂或いはポリイミド系樹脂等の樹脂材料により形成されている。この各絶縁層17A〜17Cの厚さは、例えば30〜40μmとされている。また、内部配線14(内側用配線14A,中央用配線14B,外側用配線14C)は、Cuにより形成されている。
パッド用ヴィア13は、後に詳述するように基板本体12の厚さ方向に対する下端部(図中矢印Z1方向の端部)が内部配線14に接続され、上端部(図中矢印Z2方向の端部)は基板本体12の表面12aから露出し、後に詳述するように電子素子15のバンプ16が直接フリップチップ接合される。また、パッド用ヴィア13は、接続される配線14A〜14Cの位置に応じ、複数の絶縁層17A〜17Cを貫通して基板本体12の表面12aに露出する構成とされている。
このパッド用ヴィア13も内部配線14と同様にCuにより形成されている。また、このパッド用ヴィア13は、通常のめっき処理或いはヴィアフィルめっきにより、内部に空間のない、換言するとCuで埋められた構成のヴィア構造とされている。
本実施例に係る配線基板10Aは、図3及び図4に模式的に示すように、電子素子15がフリップチップにより実装されることにより電子装置(半導体装置)を構成する。また、電子素子15はバンプ16がアレイ状に配置されており、これに対応するようバンプ16が接合されるパッド用ヴィア13もアレイ状に配置されている。
ところで、各図において矢印X1方向が電子素子15の内側となり、矢印X2方向が電子素子15の外側となる。このため、以下の説明において複数配設されるパッド用ヴィア13及び内部配線14を個別に示す場合には、その配設位置により、パッド用ヴィア13については外側ヴィア13A,中央ヴィア13B,内側ヴィア13Cといい、内部配線14については外側用配線14A,中央用配線14B,内側用配線14Cといい、また電子素子15に配設されるバンプ16についても、外側バンプ16A,中央バンプ16B,内側パッド16Cというものとする。
続いて、パッド用ヴィア13の配設位置の構造に注目し、これについて説明する。前記したように本実施形態に係る配線基板10Aは高密度化されることにより多数のバンプ16を有した電子素子15がフリップチップ接続されるものである。これに対応するため、バンプ16A〜16Cが接続されるパッド用ヴィア13A〜13Cは、基板本体12の表面12aに高密度に配設された構成とされている。
図1を用いて説明したように、従来の配線基板1は基板本体2の表面2aにバッド3を形成し、これを配線4で引き出す(ファンアウトする)構成とされていた。これに対し、本実施形態に係る配線基板10Aは、パッドを用いることなく、基板本体12に形成されるパッド用ヴィア13(外側ヴィア13A,中央ヴィア13B,内側ヴィア13C)の上端部に電子素子15のバンプ16(外側バンプ16A,中央バンプ16B,内側パッド16C)を直接フリップチップ接合することを特徴としている。
外側ヴィア13Aは、図2に矢印D1で示す直線に沿って形成されている。中央ヴィア13Bは、それより内側に配置されており、図2に矢印D2で示す直線に沿って形成されている。更に、内側ヴィア13Cは、中央ヴィア13Bよりも更に内側の矢印D3で示す直線に沿って形成されている。この各ヴィア13A,13B,13Cの隣接する離間距離(図中矢印Pで示す)は、100μm程度とされている。
外側ヴィア13Aは、その上端(矢印Z2方向端部)が基板本体12の表面12aから例えば、10〜20μm突出した構成とされている。また、外側ヴィア13Aの下端部(矢印Z1方向端部)は、図3に示されるように、表面12aに形成された外側用配線14Aに接続されている。
また、中央ヴィア13Bも、その上端(矢印Z2方向端部)は基板本体12の表面12aから突出しており、その突出量は外側ヴィア13Aと等しく設定されている。この中央ヴィア13Bの下端部(矢印Z1方向端部)は、図4に示されるように、第2絶縁層17Bの上面に形成された中央用配線14Bと接続されている。
また、内側ヴィア13Cも、その上端(矢印Z2方向端部)は基板本体12の表面12aから突出しており、その突出量は他のヴィア13A,13Bと等しく設定されている。この内側ヴィア13Cの下端部(矢印Z1方向端部)は、図3に示されるように、第3絶縁層17Cの上面に形成された内側用配線14Cと接続されている。
上記した各ヴィア13A〜13Cの上端部の基板本体12の表面12aから突出量は、例えば20μmとされている。また、各ヴィア13A〜13Cの上端部の直径は、例えば60〜80μmとされている。この際、高密度実装の面からは、各ヴィア13A〜13Cの上端部の直径は、電子素子15の各バンプ16A〜16Cの直径と等しく設定することが望ましい。
また、外側用配線14Aの一端部(図3,4におけるX1方向端部)は、上記のように外側ヴィア13Aに接続されるが、他端部(図3におけるX2方向端部)は層間ヴィア18A〜18Cに接続されている。層間ヴィア18Aは第1絶縁層17Aを貫通するよう形成され、層間ヴィア18Bは第2絶縁層17Bを貫通するよう形成され、層間ヴィア18Cは第3絶縁層17Cを貫通するよう形成されている。従って、外側ヴィア13Aは外側用配線14A及び層間ヴィア18A〜18Cを介して基板本体12の背面12bに引き出された構成となる。
また、中央用配線14Bの一端部(図4におけるX1方向端部)は、上記のように中央ヴィア13Bに接続されるが、他端部(図4におけるX2方向端部)は層間ヴィア19A,19Bに接続されている。層間ヴィア19Aは第2絶縁層17Bを貫通するよう形成され、層間ヴィア19Bは第3絶縁層17Cを貫通するよう形成されている。従って、中央ヴィア13Bは中央用配線14B及び層間ヴィア19A,19Bを介して基板本体12の背面12bに引き出された構成となる。
また、中央用配線14Cの一端部(図3におけるX1方向端部)は、上記のように内側ヴィア13Cに接続されるが、他端部(図3におけるX2方向端部)は層間ヴィア20に接続されている。層間ヴィア20は第3絶縁層17Cを貫通するよう形成されている。従って、内側ヴィア13Cは内側用配線14C及び層間ヴィア20を介して基板本体12の背面12bに引き出された構成となる。
ここで、基板本体12を構成する各絶縁層17A〜17Cの上面に形成される各配線14A〜14Cの配線間距離に注目する。図5は第1絶縁層17Aの上面(基板本体12の表面12aと等価)を平面視した状態を示している。同図に示すように、第1絶縁層17Aの上面には、バンプ16が接続される外側ヴィア13A、中央ヴィア13B、及び内側ヴィア13Cが露出した構成とされている。
また、本実施形態に係る配線基板10Aでは、第1絶縁層17Aの上面に形成される配線(換言すると第1絶縁層17Aの上面に露出した配線)は、外側用配線14Aのみとなる。よって、隣接する一対の外側ヴィア13AのピッチPが100μm以下となっても、隣接する一対の外側用配線14Aの配線間距離Sを広く設定することができる。具体的には、この配線間距離Sを上記のピッチPと略等しい距離とすることができる。
図6は、配線基板10Aにおいて第1絶縁層17Aを取り除き、第2絶縁層17Bの上面を平面視した状態を模式的に示す図である。同図に示すように、第2絶縁層17Bの上面には、バンプ16が接続される中央ヴィア13B、及び内側ヴィア13Cが存在した構成とされている。
また、本実施形態に係る配線基板10Aでは、第2絶縁層17Bの上面に形成される配線(換言すると第2絶縁層17Bの上面に露出した配線)は、中央用配線14Bのみとなる。よって、第2絶縁層17Bの上面においても、隣接する一対の中央用配線14Bの配線間距離Sを広く設定することができる。
図7は、配線基板10Aにおいて第1及び第2絶縁層17A,17Bを取り除き、第3絶縁層17Cの上面を平面視した状態を模式的に示す図である。同図に示すように、第3絶縁層17Cの上面には、バンプ16が接続される内側ヴィア13Cのみが存在した構成とされている。
また、本実施形態に係る配線基板10Aでは、第3絶縁層17Cの上面に形成される配線(換言すると第3絶縁層17Cの上面に露出した配線)は、内側用配線14Cのみとなる。よって、第3絶縁層17Cの上面においても、隣接する一対の内側用配線14Cの配線間距離Sを広く設定することができる。
上記のように本実施形態に係る配線基板10Aによれば、基板本体12のバンプ接合位置に内部がCuにより充填されると共に表面12aから突出したパッド用ヴィア13(13A〜13C)を配置したことにより、電子素子15のバンプ16(16A〜16C)をパッド用ヴィア13(13A〜13C)の上端部に直接接合することが可能となる。
これにより、基板本体12の表面12aのみに配線を形成する必要がなくなり、パッド用ヴィア13(13A〜13C)と接続した内部配線14(14A〜14C)は基板本体12の内部に分散して配置することができた。
このため、基板本体12の表面12aに露出したパッド用ヴィア13(13A〜13C)のピッチが狭ピッチであっても、各絶縁層17A〜17C上に形成される内部配線14(14A〜14C)のピッチPを広くすることができる。よって、電子素子15の端子(バンプ16のバンプピッチ)が高密度化しても、高い電気的特性を維持しつつ、かつ低コストである配線基板10Aを実現することができた。
更に、パッド用ヴィア13と接続する内部配線14が各絶縁層17A〜17Cに分散して配置されることにより、基板本体12の表面12aにおけるパッド用ヴィア13のレイアウトに自由度を持たせることができる。例えば、図8(A),(B)に示す配線基板10B,10Cように、任意の端子レイアウトが可能であり、種々の形態のバンプの配設構造を有する電子素子15に対しても、容易に対応することができる。
続いて、図9及び図8を参照し、上記構成とされたパッド用ヴィア13の形成方法について説明する。尚、以下の説明においては、中央ヴィア13Bを形成する方法を例に挙げて説明するものとする。しかしながら、他のパッド用ヴィア13(13A,13B)においても同様に形成方法で形成することができる。
中央ヴィア13Bを形成するには、先ず中央用配線14Bが予め所定のパターンで形成された第2絶縁層17Bの上部に第1絶縁層17Aを積層し基板本体12を形成する。この第1絶縁層17A及び第2絶縁層17Bの積層処理は、例えば周知のビルドアップ法を用いて行うことができる。また中央用配線14Bは、例えばセミアディティブ法を用いて形成することができる。尚、このセミアディティブ法の他にサブトラクティブ法等の各種の配線形成方法を採用することもできる。
基板本体12が作製されると、続いて中央ヴィア13Bの形成位置にレーザ加工を行うことによりヴィア開口22を形成する。ヴィア開口22を形成することにより、内部配線14の一部は露出した状態となる。図9(A)は、ヴィア開口22が形成された状態を示している。
続いて、無電解めっき又はスパッタ法により、ヴィア開口22の内壁及び第1絶縁層17Aの上面にCuのシード層23を形成する。図9(B)は、シード層23が形成された状態を示している。
続いて、ヴィア開口22の形成位置を除き、第1絶縁層17Aの上面にレジスト24を形成する。この時のレジスト24の厚さは、例えば10μmとすることが望ましい。図9(C)は、レジスト24が形成された状態を示している。
上記のようにレジスト24が形成されると、中央用配線14B及びこれと電気的に接続されているシード層23を給電層として、Cuの電解めっきを行う。このめっきの際、本実施形態ではヴィアフィルめっきを行うことを特徴としている。このヴィアフィルめっき法は、めっき浴中にめっき成長を抑制する抑制剤と、めっき成長を促進する促進剤を共に添加してめっきを行う方法である。
この方法を用いることにより、ヴィア開口22の内部に優先的にCuを析出させることができ、よってヴィア開口22内にCuを効率よく充填することができる。また、ヴィアフィルめっき法により形成される中央ヴィア13Bは、その上端部の形状が図9(D)に示すように平らな形状となる。よって、バンプ16との接合性を高めることができる。
上記のように中央ヴィア13Bが形成されると、レジスト24及びシード層23の除去処理が実施され、これにより図9(E)に示されるように、中央用配線14Bに下端が接続し、上端部が基板本体12の表面12aから突出した中央ヴィア13Bが形成される。
次に、図10を参照し、他の中央ヴィア13Bの形成方法について説明する。図10(A),(B)に示す工程は、図9(A),(B)に示した工程と同一である。本実施形態では、図10(C)に示すレジスト25の形成時に、図9(C)に示したレジスト25よりも厚いレジスト25を配設した。このレジスト25の厚さは、例えば25〜30μmとすることが望ましい。
また、続いて実施される中央用配線14B及びシード層23を給電層とする電解めっき処理では、図9に示した実施形態ではヴィアフィルめっき法を用いたのに対し、本実施形態では、通常のめっき方法によりCuをヴィア開口22内に析出させる方法を採用している。この方法により、図10(D)に示すように、中央ヴィア13Bの形状は、上方にバンプ状に突出した形状となる。
上記のように中央ヴィア13Bが形成されると、レジスト25及びシード層23の除去処理が実施され、これにより図10(E)に示されるように、中央用配線14Bに下端が接続し、上端部が基板本体12の表面12aから突出した中央ヴィア13Bが形成される。
このように、下端部が中央用配線14Bに接続され、上端部が基板本体12の表面12aから突出した中央ヴィア13Bは、ビルドアップ法、セミアディティブ法、ヴィアフィルめっき法等の周知の技術を用いて容易に形成することができる。よって、パッド用ヴィア13を設けた構成とした配線基板10Aであっても、製造コストの上昇を抑制することができる。
以上、本発明の好ましい実施例について詳述したが、本発明は上記した特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能なものである。
図1は、従来の一例である配線基板の平面図である。 図2は、本発明の一実施形態である配線基板の要部を拡大して示す平面図である。 図3は、図2におけるA−A線に沿う断面図である。 図4は、図2におけるB−B線に沿う断面図である。 図5は、第1絶縁層の平面図である。 図6は、第2絶縁層の平面図(第1絶縁層を取り除いた状態の図)である。 図7は、第3絶縁層の平面図(第1及び第2絶縁層を取り除いた状態の図)である。 図8は、パッド用ヴィアの他の配設例を示す図である。 図9は、第1実施形態であるパッド用ヴィアの製造方法を説明するための図である。 図10は、第2実施形態であるパッド用ヴィアの製造方法を説明するための図である。
符号の説明
10A〜10C 配線基板
12 基板本体
13 パッド用ヴィア
13A 内側ヴィア
13B 中央ヴィア
13c 外側ヴィア
14 内部配線
14A 内側用配線
14b 中央用配線
14c 外側用配線
15 電子素子
16 バンプ
16A 内側バンプ
16B 中央バンプ
16C 外側パッド
17A 第1絶縁層
17B 第2絶縁層
17C 第3絶縁層
18A〜18C、19A,19B,20 層間ヴィア
22 ヴィア開口
23 シード層
24,25 レジスト

Claims (6)

  1. 内部配線と絶縁層とが多層形成された基板本体と、前記内部配線に接続されると共に前記絶縁層を貫通して形成されるヴィアとを有し、アレイ状に配置されたバンプを有する電子素子が実装される配線基板であって、
    前記基板本体の前記バンプが接合される位置に前記ヴィアを配置すると共に、前記ヴィアを前記基板本体の表面から突出させることにより前記ヴィアの上端部が前記基板本体の表面に露出する構成としてなる配線基板。
  2. 前記ヴィアは、ビアホールに導電材を充填してなる構成である請求項1記載の配線基板。
  3. 前記ヴィアは、複数の前記絶縁層を貫通して形成されてなる請求項1又は2に記載の配線基板。
  4. 内部配線と絶縁層とが多層形成された基板本体と前記絶縁層を貫通して形成された第1のヴィアとを有する配線基板に対し、アレイ状に配置されたバンプを有する電子素子を実装する電子素子の実装構造において、
    前記基板本体の前記バンプが接合される位置に、前記基板本体の厚さ方向に対する一端が前記内部配線と接続し、他端が前記基板本体の表面に露出した第2のヴィアを設け、
    該第2のヴィアの上端部に前記バンプを接合することにより前記電子素子を前記配線基板に実装する電子素子の実装構造。
  5. 前記ヴィアの直径を前記バンプの直径と等しくしてなる請求項4記載の電子素子の実装構造。
  6. アレイ状に配置されたバンプを有する電子素子と、
    内部配線と絶縁層とが多層形成された基板本体と、前記内部配線に接続されると共に前記絶縁層を貫通して形成されるヴィアとを有し、前記電子素子が実装される配線基板とを有する電子装置であって、
    前記基板本体の前記バンプが接合される位置に前記ヴィアを配置すると共に、前記ヴィアを前記基板本体の表面から突出させることにより前記ヴィアの上端部が前記基板本体の表面に露出するよう構成し、
    前記電子素子の有するバンプが前記ヴィアの上端部に直接接触して電気的導通をとる構成とした電子装置。
JP2007307857A 2007-11-28 2007-11-28 配線基板及び電子素子の接続構造及び電子装置 Pending JP2009135147A (ja)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2007307857A JP2009135147A (ja) 2007-11-28 2007-11-28 配線基板及び電子素子の接続構造及び電子装置
US12/267,674 US20090133917A1 (en) 2007-11-28 2008-11-10 Multilayered Circuit Board for Connection to Bumps

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2007307857A JP2009135147A (ja) 2007-11-28 2007-11-28 配線基板及び電子素子の接続構造及び電子装置

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2009135147A true JP2009135147A (ja) 2009-06-18

Family

ID=40668753

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2007307857A Pending JP2009135147A (ja) 2007-11-28 2007-11-28 配線基板及び電子素子の接続構造及び電子装置

Country Status (2)

Country Link
US (1) US20090133917A1 (ja)
JP (1) JP2009135147A (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012054519A (ja) * 2010-09-02 2012-03-15 Samsung Electro-Mechanics Co Ltd 半導体パッケージ基板およびその製造方法
JP2017501575A (ja) * 2013-12-20 2017-01-12 クアルコム,インコーポレイテッド バンプ領域におけるビアパッドの配置が改良された基板

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9648740B2 (en) * 2013-09-30 2017-05-09 Honeywell Federal Manufacturing & Technologies, Llc Ceramic substrate including thin film multilayer surface conductor
FR3022690B1 (fr) * 2014-06-24 2016-07-22 Commissariat Energie Atomique Dispositif de connexion electrique comportant des elements de connexion a position commandable
KR101616625B1 (ko) * 2014-07-30 2016-04-28 삼성전기주식회사 반도체 패키지 및 그 제조방법
US20180350630A1 (en) * 2017-06-01 2018-12-06 Qualcomm Incorporated Symmetric embedded trace substrate

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5357403A (en) * 1990-06-29 1994-10-18 General Electric Company Adaptive lithography in a high density interconnect structure whose signal layers have fixed patterns
US5822856A (en) * 1996-06-28 1998-10-20 International Business Machines Corporation Manufacturing circuit board assemblies having filled vias
JP3466443B2 (ja) * 1997-11-19 2003-11-10 新光電気工業株式会社 多層回路基板
US6535398B1 (en) * 2000-03-07 2003-03-18 Fujitsu Limited Multichip module substrates with buried discrete capacitors and components and methods for making
US7088002B2 (en) * 2000-12-18 2006-08-08 Intel Corporation Interconnect
US6762367B2 (en) * 2002-09-17 2004-07-13 International Business Machines Corporation Electronic package having high density signal wires with low resistance
JP4195883B2 (ja) * 2004-02-04 2008-12-17 インターナショナル・ビジネス・マシーンズ・コーポレーション 多層モジュール
US7294791B2 (en) * 2004-09-29 2007-11-13 Endicott Interconnect Technologies, Inc. Circuitized substrate with improved impedance control circuitry, method of making same, electrical assembly and information handling system utilizing same

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012054519A (ja) * 2010-09-02 2012-03-15 Samsung Electro-Mechanics Co Ltd 半導体パッケージ基板およびその製造方法
JP2013058775A (ja) * 2010-09-02 2013-03-28 Samsung Electro-Mechanics Co Ltd 半導体パッケージ基板の製造方法
JP2017501575A (ja) * 2013-12-20 2017-01-12 クアルコム,インコーポレイテッド バンプ領域におけるビアパッドの配置が改良された基板

Also Published As

Publication number Publication date
US20090133917A1 (en) 2009-05-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10121768B2 (en) Thermally enhanced face-to-face semiconductor assembly with built-in heat spreader and method of making the same
JP5224845B2 (ja) 半導体装置の製造方法及び半導体装置
US9693458B2 (en) Printed wiring board, method for manufacturing printed wiring board and package-on-package
KR101060862B1 (ko) 인터포저 및 그의 제조방법
KR20080088403A (ko) 배선 기판의 제조 방법, 반도체 장치의 제조 방법 및 배선기판
JP5589601B2 (ja) 集積回路素子内蔵基板及び該集積回路素子内蔵基板に内蔵される集積回路素子
KR101255954B1 (ko) 인쇄회로기판 및 인쇄회로기판 제조 방법
JP6226168B2 (ja) 多層配線板
JP5547615B2 (ja) 配線基板、半導体装置及び配線基板の製造方法
KR102134933B1 (ko) 배선 기판 및 배선 기판의 제조 방법
JP2017152536A (ja) プリント配線板及びその製造方法
US20150223330A1 (en) Wiring substrate, semiconductor device, method of manufacturing wiring substrate, and method of manufacturing semiconductor device
JP2009135147A (ja) 配線基板及び電子素子の接続構造及び電子装置
US10211119B2 (en) Electronic component built-in substrate and electronic device
US20110147058A1 (en) Electronic device and method of manufacturing electronic device
WO2016114133A1 (ja) インターポーザ、半導体装置、およびそれらの製造方法
JP2017005081A (ja) インターポーザ、半導体装置、およびそれらの製造方法
JP3856743B2 (ja) 多層配線基板
JP2013219204A (ja) 配線基板製造用コア基板、配線基板
JP2014090147A (ja) 配線基板およびこれを用いた実装構造体
JP5363377B2 (ja) 配線基板及びその製造方法
JP2017011215A (ja) インターポーザ及びそれを用いた電子装置
JP5060998B2 (ja) 多層樹脂配線基板
US20230137841A1 (en) Circuit carrier and manufacturing method thereof and package structure
JP5825111B2 (ja) シリコンインターポーザ及びそれを用いる半導体装置