JP2011049205A - Laminated substrate and method for manufacturing the same - Google Patents
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Description
本発明は、バンプを形成した積層基板およびその製造方法に関するものである。 The present invention relates to a laminated substrate on which bumps are formed and a method for manufacturing the same.
近年機器の小型化、高機能化に対応して、配線電極を有する積層基板に半導体チップなどの機能素子をバンプ実装するものが用いられている。 In recent years, in response to miniaturization and higher functionality of devices, a device in which a functional element such as a semiconductor chip is bump-mounted on a multilayer substrate having wiring electrodes is used.
この場合、積層基板を焼成した後ビアホール上あるいは電極パターン上に半田バンプを形成してその上に機能素子を実装していた。 In this case, after firing the laminated substrate, solder bumps are formed on the via holes or electrode patterns, and functional elements are mounted thereon.
なお、この出願の発明に関連する先行技術文献情報としては、例えば、特許文献1が知られている。 As prior art document information related to the invention of this application, for example, Patent Document 1 is known.
上記のようにビアホール上あるいは電極パターン上に半田バンプを形成した場合、半田バンプの高さがばらつきやすい、あるいはビアホールあるいは電極パターンと半田との接続強度が弱いため機能素子が外れやすいという課題があった。 When solder bumps are formed on via holes or electrode patterns as described above, there are problems that the height of solder bumps tends to vary, or that the functional elements are likely to come off because the connection strength between via holes or electrode patterns and solder is weak. It was.
本発明はこれらの課題を解決するもので、バンプの高さが安定していて、その接続強度が強い積層基板を得ることを目的とするものである。 The present invention solves these problems, and an object of the present invention is to obtain a laminated substrate in which the bump height is stable and the connection strength is strong.
上記目的を達成するために、本発明は第1の面に電極パターンを有する第1の基板と、第1の基板の第1の面に設けた表層誘電体層と、表層誘電体層に設けた貫通孔とを備え、貫通孔は電極パターンの上に設けられ、電極パターンに機械的に接続され、貫通孔の内部に充填され、かつ表層誘電体層表面から突出するバンプを形成したものであり、第1の基板とは反対側の貫通孔の開口幅を、表層誘電体層の内部の最大開口幅よりも小さくしたものである。 In order to achieve the above object, the present invention provides a first substrate having an electrode pattern on a first surface, a surface dielectric layer provided on the first surface of the first substrate, and a surface dielectric layer. The through hole is provided on the electrode pattern, mechanically connected to the electrode pattern, filled in the through hole, and formed with bumps protruding from the surface dielectric layer surface. In other words, the opening width of the through hole on the side opposite to the first substrate is made smaller than the maximum opening width inside the surface dielectric layer.
以上のように本発明の積層基板では、表面から突出するバンプを、表層誘電体層に設けた貫通孔の内部に充填したものと一体化することができるためその強度を上げることができ、さらに第1の基板とは反対側の貫通孔の開口幅を、表層誘電体層の内部の最大開口幅よりも小さくしたことにより、表層誘電体層がバンプの抜けを妨げることができ、電極パターンとバンプの強度をも向上させることができる。さらにバンプは平面状の電極パターンの上に形成するため、電極パターンの高さにはばらつきが生じず、貫通孔の体積および開口径によってバンプの高さが決まるため、結果としてバンプ高さのばらつきの小さい積層基板が得られるという作用効果を有するものである。 As described above, in the multilayer substrate of the present invention, the bumps protruding from the surface can be integrated with those filled in the through holes provided in the surface dielectric layer, so that the strength can be increased. By making the opening width of the through hole on the opposite side of the first substrate smaller than the maximum opening width inside the surface dielectric layer, the surface dielectric layer can prevent the bump from being removed, and the electrode pattern and The strength of the bump can also be improved. Furthermore, since bumps are formed on a flat electrode pattern, there is no variation in the height of the electrode pattern, and the bump height is determined by the volume and opening diameter of the through hole, resulting in variations in bump height. The effect is that a laminated substrate having a small thickness can be obtained.
以下、本発明の一実施の形態における積層基板について、図面を参照しながら説明する。 Hereinafter, a laminated substrate according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
図1は本発明の一実施の形態に係る積層基板の断面図であって、図2はバンプ構造の拡大図である。図1において、表面に電極パターン13を設けた第1の基板10の表面に表層誘電体層12を設けたものであり、最上層から順に、バンプ11が表層誘電体層12を介して電極パターン13に接続され、電極パターン13は誘電体層14中のビア電極15を介して電極層16に接続され、電極層16は誘電体層17中のビア電極18を介して最下層の裏面電極19に接続される。
FIG. 1 is a cross-sectional view of a multilayer substrate according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is an enlarged view of a bump structure. In FIG. 1, a surface
バンプ11は、半田材料で形成され、露出部は直径65〜85μmの擬球形状となっており、表層誘電体層12の貫通孔20を介して電極パターン13と接続されている。表層誘電体層12は、厚み10〜30μmのシート状であって、バンプ11を形成する前の焼結状態で貫通孔20が形成されている。貫通孔20は、表面から見ると直径80〜100μmの円形状をしており、表面側の開口幅よりも内部の開口幅のほうが5〜10μmほど広く、半田が充填されている。
The bump 11 is formed of a solder material, and the exposed portion has a pseudospherical shape with a diameter of 65 to 85 μm, and is connected to the
このように括弧形スルーホール状に形成することで、充填された半田が表層誘電体層12に抑えられることにより抜けにくくなり、バンプ上に実装された機能性チップとの密着強度を向上させることができる。さらに、この貫通孔20は、表面側の開口幅よりも電極パターン13側の開口幅のほうが大きいとよりよい効果を得ることができる。
By forming it in the shape of a bracket-shaped through hole in this way, the filled solder is suppressed by the surface
電極パターン13は、厚み5〜10μmの銀や銅などの導電材料で、接続ラインやGND電極として形成され、ビア電極15と接続されている。誘電体層14中のビア電極15は、電極パターン13と接続されるが、貫通孔20の位置よりもずらして重なり合わない構造にすると、電極パターン13のバンプ形成面突き出し高さを安定することができる。すなわち、複数形成されたバンプの高さバラツキを安定させることができる。電極層16はビア電極15と接続され、インダクタやコンデンサのパターンを形成し、ビア電極18へ接続される。
The
次に、この積層基板の形成方法について説明する。図3は、焼成前グリーンシート状態での層構成である。誘電体層14、17は、ホウケイ酸系ガラスとアルミナを主成分とする誘電体であって、900℃付近で焼結が完了され、単体で焼成すると平面方向に85%収縮されるような材料である。
Next, a method for forming this laminated substrate will be described. FIG. 3 shows a layer structure in a green sheet state before firing. The
また、拘束層21、22は、アルミナ系の材料であり、900℃では焼結されず、誘電体層等が焼結する時に誘電体層を拘束する機能を持つ。表層誘電体層12は、金型やレーザー加工によって貫通孔20を形成する。貫通孔20は空洞のままにしておく、または、900℃焼成時に残らないようなグリーンシートに混ぜるバインダー等の樹脂材料を充填させても良い。
The constraining
誘電体層14、17は、スルーホールを形成した後に、銀などの導電性ペーストを充填させてビア電極を形成し、誘電体層面上に同じく銀などの導電性ペーストを用いて電極層16を印刷形成する。誘電体層14、17を拘束層21、22で挟むように積層し、本圧着すると図4のようになる。図4の積層体を900℃で焼成すると、平面方向は無収縮状態で焼結され、高さ方向は40〜60%収縮されて図5のような焼結状態となる。ここで、表層誘電体層12の貫通孔20において、拘束層21側の面は拘束層21によって拘束されるため収縮しない。また、電極パターン13側の面は電極層に拘束され収縮しない。しかし、貫通孔20の中ほどにおいては、拘束される材料がないため収縮が発生し、表層誘電体層12の中ほどが最大開口となるような貫通孔20が形成されることになる。
The
図5の拘束層21、22をブラストで除去すると図6のような焼結体となり、半田ペーストを用いて貫通孔20を覆うようにパターン印刷し、約260℃でリフローすることにより、図1のように、電極パターン13に直接半田付けされ、貫通孔20に充填された部分と外部に突出した部分が一体化したバンプ構造を形成することができ、貫通孔20は中ほどが最大開口部となっているため、引き抜く力に対して十分な強度を有するバンプを実現することができる。
When the constraining
なお、表層誘電体層の材料は、誘電体層と同じ材料であってもかまわないが、誘電体層にメッキ液に対する耐性が低い材料を用いている場合は、例えば亜鉛系ガラスのように耐メッキ性に優れた材料を用いることが望ましい。このようにすることにより、半田バンプを形成する前に裏面電極のメッキを行う場合でも表層側がダメージを受けることがなく、バンプの強度を十分に保つことができる。 The material of the surface dielectric layer may be the same material as that of the dielectric layer. However, when a material having low resistance to the plating solution is used for the dielectric layer, for example, zinc-based glass is used. It is desirable to use a material with excellent plating properties. By doing so, even when the back electrode is plated before the solder bumps are formed, the surface layer side is not damaged, and the strength of the bumps can be sufficiently maintained.
本発明に係る積層基板は、バンプの高さが安定していて、その接続強度が強い積層基板を得ることができ、産業上有用である。 The multilayer substrate according to the present invention is industrially useful because it can obtain a multilayer substrate having a stable bump height and strong connection strength.
10 第1の基板
11 バンプ
12 表層誘電体層
13 電極パターン
14 誘電体層
15 ビア電極
16 電極層
17 誘電体層
18 ビア電極
19 裏面電極
20 貫通孔
21 拘束層
22 拘束層
DESCRIPTION OF
Claims (2)
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2009194007A JP2011049205A (en) | 2009-08-25 | 2009-08-25 | Laminated substrate and method for manufacturing the same |
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WO2015194460A1 (en) * | 2014-06-20 | 2015-12-23 | オリンパス株式会社 | Cable connection structure and endoscope device |
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JPWO2015194460A1 (en) * | 2014-06-20 | 2017-04-20 | オリンパス株式会社 | Cable connection structure and endoscope apparatus |
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