JP2013222944A - インターポーザおよびこれを用いた半導体装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】半導体チップの半導体装置への実装における端子接続の狭ピッチ化、多ピン化に対応したインターポーザと、これを用いた半導体装置を提供する。
【解決手段】インターポーザ1を、電気絶縁性のコア基材11と、このコア基材11を貫通する複数の表裏導通部材13と、コア基材の両主面11a,11bに位置し、所定の表裏導通部材13に接続している導電体層パターン15a,15bと、少なくとも一方の主面に位置する導電体層パターン上に位置する多層配線層21と、を備えたものとし、表裏導通部材13の太さを、5〜80μmの範囲にあり、かつ、コア基材11の深さ方向で一定とし、また、表裏導通部材13の太さDと表裏導通部材13の配列のピッチPを、2D≦P<4Dの関係が成立するように設定する。
【選択図】 図1
【解決手段】インターポーザ1を、電気絶縁性のコア基材11と、このコア基材11を貫通する複数の表裏導通部材13と、コア基材の両主面11a,11bに位置し、所定の表裏導通部材13に接続している導電体層パターン15a,15bと、少なくとも一方の主面に位置する導電体層パターン上に位置する多層配線層21と、を備えたものとし、表裏導通部材13の太さを、5〜80μmの範囲にあり、かつ、コア基材11の深さ方向で一定とし、また、表裏導通部材13の太さDと表裏導通部材13の配列のピッチPを、2D≦P<4Dの関係が成立するように設定する。
【選択図】 図1
Description
本発明はインターポーザ、特に半導体装置用のインターポーザと、これを用いた半導体装置に関する。
近年、電子機器、特にコンピュータや通信機器等に使用される半導体装置においては、小型で大規模な集積回路を有する半導体チップが用いられている。例えば、多層の配線基板(パッケージ基板とも言う)上に複数の半導体チップをはんだバンプを介して搭載するフリップチップ実装したSIP(System In Package)等が提案されている。このようなフリップチップ実装では、半導体装置の機械的強度を上げ、耐水性を高めるため、配線基板と半導体チップとの間を、例えば、エポキシ樹脂のような絶縁性の樹脂で封止している。しかし、フリップチップ実装で高密度に配線を形成した半導体装置では、配線基板、半導体チップ、封止樹脂が、それぞれ線膨張率を異にしているので、線膨張率の相違による反りの発生、半導体チップの破損や脱落、異常動作の発生が問題となっている。この問題を解決するために、配線基板と半導体チップの間にインターポーザを介在させて半導体装置を構成することが行われている。また、半導体チップの端子ピッチが狭いことから、このインターポーザは、半導体装置をマザーボードに実装するに際しての実装ピッチ変換の手段としての機能も発現することができる。
このようなインターポーザは、樹脂基板、セラミック基板、ガラス基板、シリコン基板等の基板に、厚さ方向に貫通する貫通電極を形成して表裏導通をとったものが知られている。表裏導通のためのビアホール形成の手段としては、例えば、レーザー加工(主に、樹脂基板やガラス基板等)やサンドブラスト加工(主にガラス基板に対して)、パンチング(主にセラミック基板に対して)等の機械的穴あけ手段、ウエットエッチング(主にガラス基板やシリコン基板に対して)やドライエッチング(主にシリコン基板に対して)等の化学的腐食による穴あけ手段が用いられてきた。しかし、上記のような従来のビアホール形成手段により形成されるビアホールは、基板の厚み方向でビアホール径寸法が一定とならず、このためアスペクト比が低く、ビアホール径の微細化、狭ピッチ化に限界があった。また、例えば、基板の厚み方向でビアホール径寸法がほぼ一定でアスペクト比の高いビアホールの形成が可能なシリコン基板の深堀りでは、微細化は可能であるが製造に長時間を要し、コストの大幅な増大を伴うという問題もあった。
一方、放射線検出部と信号処理素子とを、ガラス基板に形成された貫通孔の内壁に表裏を導通する導電性部材を設けた配線基板を介して接続した放射線検出器が提案されている(特許文献1)。ここでの配線基板はインターポーザとして機能し、貫通孔の個数、配置等を放射線検出器の構成に応じて設定すること、複数の貫通孔のうち、表裏導通が必要な位置にある貫通孔に、マスク等によって選択して導電性部材を形成することが記載されている。また、両端が開口した中空状のガラス部材を相互に融着し一体形成してマルチチャンネル部材とし、このマルチチャンネル部材を2次元状に配置された状態で互いに融着して一体形成されてなるキャピラリ基板と、この貫通孔を充填し、キャピラリ基板の両主面間を電気的に導通するための導電性部材と、を有する電極基板が提案されている(特許文献2)。
上記の特許文献1に記載の放射線検出器は、貫通孔の内壁に導電性部材を設けており、貫通孔の内部は中空のままの構造となっている。しかし、放射線検出器は、特殊な環境で使用されるため、温度変化の履歴が少なく、これに対して、一般的に使用される半導体装置では、温度変化における信頼性が必要となる。そして、特許文献1に記載されているような中空構造の表裏導通は、半導体チップ等を実装した場合に、内部の空気がボイドとなって半導体チップとの接続部を破壊し、半導体チップの固定不良、接続不良を生じるという問題があった。また、一般的な半導体装置に利用するためには、貫通孔の個数、配置等を、実装される半導体チップに合わせて設定しなければならないという問題もあった。
また、上記の特許文献2に記載の電極基板では、貫通孔内部の空気がボイドとなることによる問題は生じない。しかし、中空状のガラス部材が相互に融着されて一体形成されたマルチチャンネル部材を使用しているので、一般的な半導体装置に利用するために、貫通孔の個数、配置等を、実装される半導体チップに合わせて設定することが極めて困難であるという問題があった。すなわち、放射線検出の用途では、使用される半導体チップがほぼ同じものであり、半導体チップの電極位置および貫通孔の配置はある程度一定にできるので、配線基板はあまり多くの種類を必要としないが、一般的な半導体装置では、半導体チップのサイズ、ピン数、電極位置等が様々であるため、多くの種類のインターポーザをそれぞれ設計、製造しなければならないという問題があった。さらに、多品種化により、インターポーザの製品管理がより複雑となり、製品そのものが高コストになってしまうという問題があった。
本発明は、上記のような実情に鑑みてなされたものであり、半導体チップの半導体装置への実装における端子接続の狭ピッチ化、多ピン化に対応したインターポーザとこれを用いた半導体装置を提供することを目的とする。
本発明は、上記のような実情に鑑みてなされたものであり、半導体チップの半導体装置への実装における端子接続の狭ピッチ化、多ピン化に対応したインターポーザとこれを用いた半導体装置を提供することを目的とする。
このような目的を達成するために、本発明のインターポーザは、電気絶縁性のコア基材と、該コア基材を貫通する複数の表裏導通部材と、前記コア基材の両主面に位置し、所定の前記表裏導通部材に接続している導電体層パターンと、少なくとも一方の主面に位置する前記導電体層パターン上に位置する多層配線層と、を備え、前記表裏導通部材の太さは5〜80μmの範囲にあり、かつ、前記コア基材の深さ方向で一定であり、前記表裏導通部材の太さDと前記表裏導通部材の配列のピッチPとの間に2D≦P<4Dの関係が成立するような構成とした。
本発明の他の態様として、前記コア基材は、前記導電体層パターンに接続していない前記表裏導通部材を被覆する絶縁層を主面に備えるような構成とした。
本発明の他の態様として、前記コア基材の一方の主面に位置する前記導電体層パターン上に前記多層配線層を備え、前記コア基材の他方の主面に位置する前記導電体層パターンのうち、表裏導通が不要である前記表裏導通部材に接続している導電体層パターンが絶縁性保護層で被覆されているような構成とした。
本発明の他の態様として、前記コア基材の一方の主面に位置する前記導電体層パターン上に前記多層配線層を備え、前記コア基材の他方の主面に位置する前記導電体層パターンは、複数の前記表裏導通部材に接続したパターンを含むものであり、当該導電体層パターン間には絶縁性保護層が位置するような構成とした。
本発明の他の態様として、前記コア基材の一方の主面に位置する前記導電体層パターン上に前記多層配線層を備え、前記コア基材の他方の主面に位置する前記導電体層パターンのうち、表裏導通が不要である前記表裏導通部材に接続している導電体層パターンが絶縁性保護層で被覆されているような構成とした。
本発明の他の態様として、前記コア基材の一方の主面に位置する前記導電体層パターン上に前記多層配線層を備え、前記コア基材の他方の主面に位置する前記導電体層パターンは、複数の前記表裏導通部材に接続したパターンを含むものであり、当該導電体層パターン間には絶縁性保護層が位置するような構成とした。
また、本発明のインターポーザは、電気絶縁性のコア基材と、該コア基材を貫通する複数の表裏導通部材と、前記コア基材の一方の主面に位置し、所定の前記表裏導通部材に接続している導電体層パターンと、前記導電体層パターン上に位置する多層配線層と、を備え、前記表裏導通部材の太さは5〜80μmの範囲にあり、かつ、前記コア基材の深さ方向で一定であり、前記表裏導通部材の太さDと前記表裏導通部材の配列のピッチPとの間に2D≦P<4Dの関係が成立し、前記導電体層パターンが位置しない前記コア基材の他方の主面では、前記表裏導通部材の端部が当該主面から突出しているような構成とした。
本発明の他の態様として、前記コア基材は、前記導電体層パターンに接続していない前記表裏導通部材を被覆する絶縁層を前記一方の主面に備えるような構成とした。
本発明の他の態様として、前記コア基材は、前記導電体層パターンに接続していない前記表裏導通部材を被覆する絶縁層を前記一方の主面に備えるような構成とした。
さらに、本発明のインターポーザは、電気絶縁性のコア基材と、該コア基材を貫通する複数の表裏導通部材と、該コア基材を貫通するとともに前記コア基材とは材質が異なる複数の貫通絶縁部材と、前記コア基材の両主面に位置し、所定の前記表裏導通部材に接続している導電体層パターンと、前記コア基材の両主面に位置し、前記貫通絶縁部材の端部を被覆している絶縁体層パターンと、少なくとも一方の主面に位置する前記導電体層パターン上に位置する多層配線層と、を備え、前記表裏導通部材および前記貫通絶縁部材は同じ太さであり、当該太さは5〜80μmの範囲にあり、かつ、前記コア基材の深さ方向で一定であり、前記表裏導通部材および前記貫通絶縁部材の太さDと前記表裏導通部材および前記貫通絶縁部材の配列のピッチPとの間に2D≦P<4Dの関係が成立するような構成とした。
本発明の半導体装置は、多層配線層を備えるインターポーザと、該多層配線層上に実装された半導体チップとを少なくとも備え、前記インターポーザは上述のインターポーザであるような構成とした。
本発明のインターポーザは、表裏導通部材の太さが、5〜80μmの範囲であり、かつ、深さ方向で一定であり、また、この表裏導通部材の太さと配設ピッチとが所定の関係を満足しており、これにより、微細で高アスペクト比の表裏導通部材を狭ピッチで備えたものとなり、半導体チップの実装における端子接続の狭ピッチ化、多ピン化に対応で、かつ、接続不良、固定不良が防止されたインターポーザであり、さらに、導電体層パターンに設ける多層配線層を適宜設計することにより、多種の半導体チップ、多種の半導体装置サイズに対応することが可能である。
また、本発明の半導体装置は、本発明のインターポーザを使用しているので、信頼性が高く、また、多種の設計仕様に対応することができる。
また、本発明の半導体装置は、本発明のインターポーザを使用しているので、信頼性が高く、また、多種の設計仕様に対応することができる。
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
[インターポーザ]
<第1の実施形態>
図1は、本発明のインターポーザの一実施形態を示す概略断面図である。図1において、インターポーザ1は、電気絶縁性のコア基材11と、このコア基材11を貫通し、ピッチPで配列されている複数の表裏導通部材13と、コア基材11の主面11aおよび主面11bに位置し、所定の表裏導通部材13に接続している導電体層パターン15aおよび導電体層パターン15bと、一方の主面11aに位置する導電体層パターン15a上に位置する多層配線層21と、を備えている。
インターポーザ1を構成する電気絶縁性のコア基材11は、例えば、珪酸系ガラスのような無アルカリガラス、液晶ポリマーやポリアミドのような熱可塑性樹脂等の絶縁材料からなるものであってよい。このようなコア基材11の厚みは、例えば、200〜600μm、好ましくは200〜300μmの範囲で適宜設定することができる。コア基材11の厚みが200μm未満であると、インターポーザ1のハンドリング性が低下することがあり、また、600μmを超えると、半導体装置の薄型化に支障を来すことがあり好ましくない。
[インターポーザ]
<第1の実施形態>
図1は、本発明のインターポーザの一実施形態を示す概略断面図である。図1において、インターポーザ1は、電気絶縁性のコア基材11と、このコア基材11を貫通し、ピッチPで配列されている複数の表裏導通部材13と、コア基材11の主面11aおよび主面11bに位置し、所定の表裏導通部材13に接続している導電体層パターン15aおよび導電体層パターン15bと、一方の主面11aに位置する導電体層パターン15a上に位置する多層配線層21と、を備えている。
インターポーザ1を構成する電気絶縁性のコア基材11は、例えば、珪酸系ガラスのような無アルカリガラス、液晶ポリマーやポリアミドのような熱可塑性樹脂等の絶縁材料からなるものであってよい。このようなコア基材11の厚みは、例えば、200〜600μm、好ましくは200〜300μmの範囲で適宜設定することができる。コア基材11の厚みが200μm未満であると、インターポーザ1のハンドリング性が低下することがあり、また、600μmを超えると、半導体装置の薄型化に支障を来すことがあり好ましくない。
インターポーザ1を構成する表裏導通部材13は、その太さが5〜80μm、好ましくは5〜50μmの範囲にあり、かつ、コア基材11の深さ方向で一定である。表裏導通部材13の太さが5μm未満であると、表裏導通の断線が生じるおそれがあり、また、80μmを超えると、狭ピッチ化、多ピン化に支障を来すことがあり好ましくない。表裏導通部材13は、上記のように、コア基材11の深さ方向で一定であるが、この「一定」とは、[(最大太さ−最小太さ)/平均太さ]×100(%)を太さの変動率としたときに、深さ方向で変動率が10%以下であることを意味する。以下の実施形態においても同様である。
また、表裏導通部材13の太さDと表裏導通部材13の配列のピッチPとの間には、2D≦P<4Dの関係が成立する。表裏導通部材13の配列のピッチPが2D未満であると、コア基材11の主面11a,11bに占める表裏導通部材13の面積率が大きくなりすぎ、表裏導通部材の熱膨張係数と、コア基材11に使用する絶縁材料の熱膨張係数との相違による応力が大きくなり、インターポーザにヒビ、割れ、あるいは、歪み等の不具合を生じることがあり好ましくない。また、表裏導通部材13の配列のピッチPが2D未満であると、導電性層パターン15a,15bとして接続ランド、あるいは、表裏導通ビアランドを形成することが難しくなる場合があり、さらに、インターポーザとしてマザーボードに実装する際に、隣接する電極間でのショートを生じることがあり好ましくない。一方、表裏導通部材13の配列のピッチPが4D以上であると、表裏導通部材13が狭ピッチであるインターポーザを必要とする製品に対応できないこととなり好ましくない。すなわち、例えば、配列のピッチPが2Dの場合、配列のピッチが表裏導通部材13の太さDの2倍である多数の表裏導通部材を必要とする製品に対応可能であるとともに、表裏導通部材の配列のピッチが表裏導通部材13の太さの4倍であることを必要とする製品にも対応できる。しかし、表裏導通部材13の配列のピッチPが4Dの場合には、表裏導通部材の配列のピッチが表裏導通部材13の太さの2倍であることを必要とする製品には対応できず、表裏導通部材の配置ピッチが表裏導通部材13の太さの4倍であってもよい新たな製品を必要とするので、その分、製造コストが上昇し、また、生産性も低下する。また、表裏導通部材13の配列のピッチPが4D以上であると、表裏導通部材13がコア基材11の主面11a,11bに占める面積率が小さくなりすぎ、熱伝導性が良好な表裏導通部材による放熱機能が低下し、半導体装置におけるインターポーザの良好な放熱パスを形成できないことがあり好ましくない。
表裏導通部材13の配列は、例えば、図2(A)に示すように、表裏導通部材13の中心が正三角形をなす最密配置をとるようにピッチPで配列することができ、また、図2(B)に示すように、表裏導通部材13の中心が格子点をなすXY配置をとるようにピッチPで配列してもよい。表裏導通部材13の断面形状は、図2に示す例では円形であるが、これに限定されるものではなく、四角形、六角形、八角形等の多角形状であってもよい。尚、表裏導通部材13の太さDは、断面形状が円形の場合は、その直径であり、断面形状が多角形である場合には、任意の2つの頂点を結ぶ線分のうち最も長い線分の長さとする。
このような表裏導通部材13の材質は、銅、ニッケル、アルミニウム、スズ、銀、タングステン、チタン等の金属の1種または2種以上の組み合わせ、あるいは、これらの金属の1種または2種以上の微粒子を含有した導電性ペースト、カーボン等を分散させた導電性樹脂等であってよい。
尚、本発明のインターポーザ1は、コア基材11の全域に表裏導通部材13を備えるものであってもよく、また、コア基材11の所望の領域に表裏導通部材13を備えるものであってよい。例えば、図3に示すように、コア基材11に4個の領域12が画定されており、各領域12に複数の表裏導通部材13を備えるものであってもよい。この場合、個々の領域12内では、表裏導通部材13の太さDと表裏導通部材13の配列のピッチPとの間には、2D≦P<4Dの関係が成立する。画定する領域12の形状、個数等には特に制限はない。
このような表裏導通部材13の材質は、銅、ニッケル、アルミニウム、スズ、銀、タングステン、チタン等の金属の1種または2種以上の組み合わせ、あるいは、これらの金属の1種または2種以上の微粒子を含有した導電性ペースト、カーボン等を分散させた導電性樹脂等であってよい。
尚、本発明のインターポーザ1は、コア基材11の全域に表裏導通部材13を備えるものであってもよく、また、コア基材11の所望の領域に表裏導通部材13を備えるものであってよい。例えば、図3に示すように、コア基材11に4個の領域12が画定されており、各領域12に複数の表裏導通部材13を備えるものであってもよい。この場合、個々の領域12内では、表裏導通部材13の太さDと表裏導通部材13の配列のピッチPとの間には、2D≦P<4Dの関係が成立する。画定する領域12の形状、個数等には特に制限はない。
インターポーザ1を構成する導電体層パターン15aおよび導電体層パターン15bは、上述のように、コア基材11の主面11aおよび主面11bに位置し、所定の表裏導通部材13に接続している。このような導電体層パターン15a,15bは、例えば、銅、ニッケル等の金属の1種、あるいは、2種以上の材料からなるものであってよく、また、コア基材11側にクロム、チタン、タングステン等の高融点金属層を備える積層構造であってもよい。導電体層パターン15a,15bの厚みは、例えば、1〜5μm程度とすることができる。
このような導電体層パターン15a,15bの形成は、例えば、表裏導通部材13を備えたコア基材11の両主面11a,11bに導電体層を形成し、これをパターニングして形成することができる。導電体層のパターニングは、従来技術を利用して行うことができ、例えば、フォトリソグラフィー法により、導電体層上にレジストマスクを形成し、導電体層の不要な部位をエッチングで除去し、その後、レジストマスクを除去することにより導電体層パターン15a,15bを形成することができる。
このような導電体層パターン15a,15bの形成は、例えば、表裏導通部材13を備えたコア基材11の両主面11a,11bに導電体層を形成し、これをパターニングして形成することができる。導電体層のパターニングは、従来技術を利用して行うことができ、例えば、フォトリソグラフィー法により、導電体層上にレジストマスクを形成し、導電体層の不要な部位をエッチングで除去し、その後、レジストマスクを除去することにより導電体層パターン15a,15bを形成することができる。
所定の表裏導通部材13に接続された導電体層パターン15a,15bにおいて、例えば、ランドの形状は、図4に示されるように、コア基材11の両主面11a,11bに露出している表裏導通部材13よりも大きいことが好ましい。これは、パターン形成時のレジストマスクの位置ズレ等により、表裏導通部材13までエッチングされて、導電体層パターン15a,15bに段部や穴が形成されることを防止するためである。より具体的には、例えば、太さ50μmの表裏導通部材13がピッチ100μmで配列されている場合、位置ズレ精度等を考慮してランド径を80μmとすることができる。この場合、隣接するランド間の距離は20μmであり、十分に絶縁性が保たれる。尚、図4では、コア基材11の主面11a側における導電体層パターン15aを示しており、この導電体層パターン15a上に位置する多層配線層21は省略している。
インターポーザ1を構成する多層配線層21は、絶縁層と導体層の積層からなり、図1に示される例では、導電体層パターン15a上に絶縁層と導体層をそれぞれ2回形成し、絶縁層22,24と導体層23,25からなるものである。多層配線層21を構成する絶縁層22,24は、例えば、スピンコーティング等の塗布方法により、ポリイミド等の絶縁材料を所望の厚み(例えば、10μm)で塗布して熱硬化し、その後、層間接続ビアを設ける部位をエッチングで除去して形成することができる。また、例えば、絶縁材料としてネガ型の感光性ポリイミドワニス等を使用して、フォトマスクにより層間接続ビアを設ける部位を遮光して露光、現像し、熱硬化して絶縁層を形成してもよい。また、多層配線層21を構成する導体層23,25の形成は、例えば、導電性の多層膜(Ti/CuやCr/Cu/Cr等)や単層膜(Al等)をスパッタリング法等の真空成膜法で成膜(例えば、厚み1μm)し、フォトリソグラフィー法によりパターン形成(例えば、最小の配線幅10μm/スペース10μm)することにより行うことができる。また、電気めっき等によって導体層の厚みを大きく(例えば、5μm程度)してもよい。このような多層配線層21は、インターポーザ1上に半導体チップを搭載する際に、半導体チップ間の相互配線接続にも使用されるものである。
図1に示す例では、導電体層パターン15a上に多層配線層21が位置しているが、導電体層パターン15b上に多層配線層21が位置するものでもよい。また、導電体層パターン15a,15bの両方に多層配線層21が位置してもよく、この場合、表裏の多層配線層は異なる設計であってもよい。
<第2の実施形態>
図5は、本発明のインターポーザの他の実施形態を示す概略断面図である。図5において、インターポーザ2は、電気絶縁性のコア基材11と、このコア基材11を貫通し、ピッチPで配列されている複数の表裏導通部材13と、コア基材11の主面11aおよび主面11bに位置し、所定の表裏導通部材13に接続している導電体層パターン15aおよび導電体層パターン15bと、コア基材11の主面11aに位置する絶縁層17と、コア基材11の主面11aに位置する導電体層パターン15a上に位置する多層配線層21と、を備えている。
図5は、本発明のインターポーザの他の実施形態を示す概略断面図である。図5において、インターポーザ2は、電気絶縁性のコア基材11と、このコア基材11を貫通し、ピッチPで配列されている複数の表裏導通部材13と、コア基材11の主面11aおよび主面11bに位置し、所定の表裏導通部材13に接続している導電体層パターン15aおよび導電体層パターン15bと、コア基材11の主面11aに位置する絶縁層17と、コア基材11の主面11aに位置する導電体層パターン15a上に位置する多層配線層21と、を備えている。
図5に示されるように、インターポーザ2では、一方の主面11aでは、所定の表裏導通部材13が導電体層パターン15aに接続されており、導電体層パターン15aに接続されていない表裏導通部材13は、絶縁層17で被覆されている。尚、このインターポーザ2は、コア基材11の主面11aに絶縁層17を備える他は、上述のインターポーザ1と同様であり、同じ部材は同じ部材番号を付し、説明を省略する。また、導電体層パターン15a上に位置する多層配線層21は、上述のインターポーザ1を構成する多層配線層21と同様に、絶縁層と導体層の積層からなり、図5では、導電体層パターン15a上に絶縁層22と導体層23を形成した状態が示されている。
インターポーザ2を構成する絶縁層17は、表裏導通が不要な表裏導通部材13と多層配線層21との接続を確実に遮断するために配設されたものであり、例えば、ポリイミド等の絶縁材料を使用して形成することができる。絶縁層17の厚みは、表裏導通が不要な表裏導通部材13と多層配線層21との接触を阻止できればよいので、数μm程度、例えば、2μm程度とすることができる。
尚、表裏導通が不要な表裏導通部材13は、インターポーザが使用される半導体装置に応じた仕様等により適宜設定することができ、このことは、上述の表裏導通部材13の太さDと表裏導通部材13の配列のピッチPとの間に2D≦P<4Dの関係が成立することを否定するものではない。すなわち、2D≦P<4Dの関係が成立するからこそ、半導体装置に応じた種々の仕様に対応したインターポーザが可能となる。
尚、表裏導通が不要な表裏導通部材13は、インターポーザが使用される半導体装置に応じた仕様等により適宜設定することができ、このことは、上述の表裏導通部材13の太さDと表裏導通部材13の配列のピッチPとの間に2D≦P<4Dの関係が成立することを否定するものではない。すなわち、2D≦P<4Dの関係が成立するからこそ、半導体装置に応じた種々の仕様に対応したインターポーザが可能となる。
<第3の実施形態>
図6は、本発明のインターポーザの他の実施形態を示す概略断面図である。図6において、インターポーザ3は、電気絶縁性のコア基材11と、このコア基材11を貫通し、ピッチPで配列されている複数の表裏導通部材13と、コア基材11の主面11aおよび主面11bに位置し、所定の表裏導通部材13に接続している導電体層パターン15aおよび導電体層パターン15bと、一方の主面11aに位置する導電体層パターン15a上に位置する多層配線層21と、他方の主面11bに位置する導電体層パターン15bのうち、一部の導電体層パターン15bを被覆する絶縁性保護層18を備えている。
図6に示されるように、インターポーザ3では、他方の主面11bに位置する導電体層パターン15bのうち、表裏導通が不要である表裏導通部材13に接続している導電体層パターン15bが絶縁性保護層18で被覆されている。図7は、このような絶縁性保護層18の一例を示す平面図であり、絶縁性保護層18には斜線を付して示している。尚、このインターポーザ3は、絶縁性保護層18を備える他は、上述のインターポーザ1と同様であり、同じ部材は同じ部材番号を付し、説明を省略する。
図6は、本発明のインターポーザの他の実施形態を示す概略断面図である。図6において、インターポーザ3は、電気絶縁性のコア基材11と、このコア基材11を貫通し、ピッチPで配列されている複数の表裏導通部材13と、コア基材11の主面11aおよび主面11bに位置し、所定の表裏導通部材13に接続している導電体層パターン15aおよび導電体層パターン15bと、一方の主面11aに位置する導電体層パターン15a上に位置する多層配線層21と、他方の主面11bに位置する導電体層パターン15bのうち、一部の導電体層パターン15bを被覆する絶縁性保護層18を備えている。
図6に示されるように、インターポーザ3では、他方の主面11bに位置する導電体層パターン15bのうち、表裏導通が不要である表裏導通部材13に接続している導電体層パターン15bが絶縁性保護層18で被覆されている。図7は、このような絶縁性保護層18の一例を示す平面図であり、絶縁性保護層18には斜線を付して示している。尚、このインターポーザ3は、絶縁性保護層18を備える他は、上述のインターポーザ1と同様であり、同じ部材は同じ部材番号を付し、説明を省略する。
インターポーザ3を構成する絶縁性保護層18は、例えば、ポリイミド等の絶縁材料を使用して形成することができ、その厚みは、不要な導電体層パターン15bと外部端子等との接触を阻止できればよいので、数μm程度、例えば、2μm程度とすることができる。
この実施形態においても、表裏導通が不要な表裏導通部材13は、インターポーザが使用される半導体装置に応じた仕様等により適宜設定することができ、このことは、上述の表裏導通部材13の太さDと表裏導通部材13の配列のピッチPとの間に2D≦P<4Dの関係が成立することを否定するものではない。
この実施形態においても、表裏導通が不要な表裏導通部材13は、インターポーザが使用される半導体装置に応じた仕様等により適宜設定することができ、このことは、上述の表裏導通部材13の太さDと表裏導通部材13の配列のピッチPとの間に2D≦P<4Dの関係が成立することを否定するものではない。
<第4の実施形態>
図8は、本発明のインターポーザの他の実施形態を示す概略断面図である。図8において、インターポーザ4は、電気絶縁性のコア基材11と、このコア基材11を貫通し、ピッチPで配列されている複数の表裏導通部材13と、コア基材11の主面11aおよび主面11bに位置し、所定の表裏導通部材13に接続している導電体層パターン15aおよび導電体層パターン15bと、コア基材11の主面11aに位置する絶縁層17と、主面11aに位置する導電体層パターン15a上に位置する多層配線層21と、を備えている。
図8に示されるように、インターポーザ4では、コア基材11の主面11bに位置する導電体層パターン15bが複数の表裏導通部材13に接続した大きなパターンであり、導電体層パターン15b間には絶縁性保護層19が位置している。図示例では、表裏導通に供されている表裏導通部材13に接続されている導電体層パターン15bを、当該表裏導通部材13の近傍にあって表裏導通が不要な表裏導通部材13が位置する領域まで拡大して大きなパターンとし、また、表裏導通が不要な隣接する表裏導通部材13に跨るように大きなパターンとしている。さらに、インターポーザ4では、コア基材11の主面11aに位置する導電体層パターン15aは、所定の表裏導通部材13に接続されており、表裏導通が不要な表裏導通部材13は、絶縁層17で被覆されている。このように導電体層パターン15bを大きなパターンとしたインターポーザ4は、別途マザーボードにインターポーザ4を実装する際の接続部位の寸法を大きくすることができる。
図8は、本発明のインターポーザの他の実施形態を示す概略断面図である。図8において、インターポーザ4は、電気絶縁性のコア基材11と、このコア基材11を貫通し、ピッチPで配列されている複数の表裏導通部材13と、コア基材11の主面11aおよび主面11bに位置し、所定の表裏導通部材13に接続している導電体層パターン15aおよび導電体層パターン15bと、コア基材11の主面11aに位置する絶縁層17と、主面11aに位置する導電体層パターン15a上に位置する多層配線層21と、を備えている。
図8に示されるように、インターポーザ4では、コア基材11の主面11bに位置する導電体層パターン15bが複数の表裏導通部材13に接続した大きなパターンであり、導電体層パターン15b間には絶縁性保護層19が位置している。図示例では、表裏導通に供されている表裏導通部材13に接続されている導電体層パターン15bを、当該表裏導通部材13の近傍にあって表裏導通が不要な表裏導通部材13が位置する領域まで拡大して大きなパターンとし、また、表裏導通が不要な隣接する表裏導通部材13に跨るように大きなパターンとしている。さらに、インターポーザ4では、コア基材11の主面11aに位置する導電体層パターン15aは、所定の表裏導通部材13に接続されており、表裏導通が不要な表裏導通部材13は、絶縁層17で被覆されている。このように導電体層パターン15bを大きなパターンとしたインターポーザ4は、別途マザーボードにインターポーザ4を実装する際の接続部位の寸法を大きくすることができる。
尚、このインターポーザ4は、導電体層パターン15bが複数の表裏導通部材13に接続した大きなパターンであり、また、絶縁層17をコア基材11の主面11aに備える他は、上述のインターポーザ1と同様であり、同じ部材は同じ部材番号を付し、説明を省略する。また、導電体層パターン15a上に位置する多層配線層21は、上述のインターポーザ1を構成する多層配線層21と同様に、絶縁層と導体層の積層からなり、図8では、導電体層パターン15a上に絶縁層22と導体層23を形成した状態が示されている。
インターポーザ4を構成する絶縁性保護層19、および、絶縁層17は、例えば、ポリイミド等の絶縁材料を使用して形成することができ、その厚みは、数μm程度、例えば、2μm程度とすることができる。
この実施形態においても、表裏導通が不要な表裏導通部材13は、インターポーザが使用される半導体装置に応じた仕様等により適宜設定することができ、このことは、上述の表裏導通部材13の太さDと表裏導通部材13の配列のピッチPとの間に2D≦P<4Dの関係が成立することを否定するものではない。
インターポーザ4を構成する絶縁性保護層19、および、絶縁層17は、例えば、ポリイミド等の絶縁材料を使用して形成することができ、その厚みは、数μm程度、例えば、2μm程度とすることができる。
この実施形態においても、表裏導通が不要な表裏導通部材13は、インターポーザが使用される半導体装置に応じた仕様等により適宜設定することができ、このことは、上述の表裏導通部材13の太さDと表裏導通部材13の配列のピッチPとの間に2D≦P<4Dの関係が成立することを否定するものではない。
<第5の実施形態>
図9は、本発明のインターポーザの他の実施形態を示す概略断面図である。図9において、インターポーザ5は、電気絶縁性のコア基材11と、このコア基材11を貫通し、ピッチPで配列されている複数の表裏導通部材13と、コア基材11の主面11aに位置し、所定の表裏導通部材13に接続している導電体層パターン15aと、主面11aに位置する導電体層パターン15a上に位置する多層配線層21と、を備えている。
図9に示されるように、インターポーザ5は、コア基材11の主面11bにおいて、表裏導通部材13の端部が主面11bから突出しており、この点を除いて、上述のインターポーザ1と同様であり、同じ部材は同じ部材番号を付し、説明を省略する。
コア基材11の主面11bから突出する表裏導通部材13の端部は、高さが均一な突起電極であり、別途マザーボードにインターポーザ5を実装する際の接続信頼性が高いものとなる。裏導通部材13の端部の突出高さは適宜設定することができ、例えば、10〜100μm程度の範囲で設定することができる。尚、このような突起電極である表裏導通部材13の端部に、必要に応じて、はんだ処理等の表面処理を施してもよい。
このインターポーザ5においても、インターポーザ5が使用される半導体装置の仕様に応じて、コア基材11の主面11aに位置する導電体層パターン15aが所定の表裏導通部材13に接続され、表裏導通が不要な表裏導通部材13が絶縁層17で被覆されている構成(図5を参照)であってもよい。
図9は、本発明のインターポーザの他の実施形態を示す概略断面図である。図9において、インターポーザ5は、電気絶縁性のコア基材11と、このコア基材11を貫通し、ピッチPで配列されている複数の表裏導通部材13と、コア基材11の主面11aに位置し、所定の表裏導通部材13に接続している導電体層パターン15aと、主面11aに位置する導電体層パターン15a上に位置する多層配線層21と、を備えている。
図9に示されるように、インターポーザ5は、コア基材11の主面11bにおいて、表裏導通部材13の端部が主面11bから突出しており、この点を除いて、上述のインターポーザ1と同様であり、同じ部材は同じ部材番号を付し、説明を省略する。
コア基材11の主面11bから突出する表裏導通部材13の端部は、高さが均一な突起電極であり、別途マザーボードにインターポーザ5を実装する際の接続信頼性が高いものとなる。裏導通部材13の端部の突出高さは適宜設定することができ、例えば、10〜100μm程度の範囲で設定することができる。尚、このような突起電極である表裏導通部材13の端部に、必要に応じて、はんだ処理等の表面処理を施してもよい。
このインターポーザ5においても、インターポーザ5が使用される半導体装置の仕様に応じて、コア基材11の主面11aに位置する導電体層パターン15aが所定の表裏導通部材13に接続され、表裏導通が不要な表裏導通部材13が絶縁層17で被覆されている構成(図5を参照)であってもよい。
<第6の実施形態>
図10は、本発明のインターポーザの他の実施形態を示す概略断面図である。図10において、インターポーザ6は、電気絶縁性のコア基材31と、このコア基材31を貫通する複数の表裏導通部材33および複数の貫通絶縁部材34と、コア基材31の主面31aおよび主面31bに位置し、所定の表裏導通部材33に接続している導電体層パターン35aおよび導電体層パターン35bと、コア基材31の主面31aおよび主面31bに位置し、貫通絶縁部材34の端部を被覆している絶縁体層パターン36aおよび絶縁体層パターン36bと、コア基材31の主面31aに位置する導電体層パターン35a上に位置する多層配線層41と、を備えている。このインターポーザ6では、半導体装置に応じた種々の仕様に対応して、表裏導通が不要な箇所に貫通絶縁部材34を備えており、表裏の絶縁をより容易に行える構造となっている。すなわち、コア基材31が貫通絶縁部材34を備えず、表裏導通部材33のみを備える場合、表裏導通が不要な箇所の表裏導通部材33の端部を絶縁体層パターンで被覆して表裏の絶縁が行われるが、表裏導通が不要な箇所に予め貫通絶縁部材34を備えるインターポーザ6では、表裏の絶縁の容易性が向上したものとなる。
インターポーザ6を構成する電気絶縁性のコア基材31の材質は、上述のインターポーザ1を構成するコア基材11と同様とすることができる。
図10は、本発明のインターポーザの他の実施形態を示す概略断面図である。図10において、インターポーザ6は、電気絶縁性のコア基材31と、このコア基材31を貫通する複数の表裏導通部材33および複数の貫通絶縁部材34と、コア基材31の主面31aおよび主面31bに位置し、所定の表裏導通部材33に接続している導電体層パターン35aおよび導電体層パターン35bと、コア基材31の主面31aおよび主面31bに位置し、貫通絶縁部材34の端部を被覆している絶縁体層パターン36aおよび絶縁体層パターン36bと、コア基材31の主面31aに位置する導電体層パターン35a上に位置する多層配線層41と、を備えている。このインターポーザ6では、半導体装置に応じた種々の仕様に対応して、表裏導通が不要な箇所に貫通絶縁部材34を備えており、表裏の絶縁をより容易に行える構造となっている。すなわち、コア基材31が貫通絶縁部材34を備えず、表裏導通部材33のみを備える場合、表裏導通が不要な箇所の表裏導通部材33の端部を絶縁体層パターンで被覆して表裏の絶縁が行われるが、表裏導通が不要な箇所に予め貫通絶縁部材34を備えるインターポーザ6では、表裏の絶縁の容易性が向上したものとなる。
インターポーザ6を構成する電気絶縁性のコア基材31の材質は、上述のインターポーザ1を構成するコア基材11と同様とすることができる。
インターポーザ6を構成する表裏導通部材33および貫通絶縁部材34は同じ太さであり、その太さは5〜80μm、好ましくは5〜50μmの範囲にあり、かつ、コア基材31の深さ方向で一定である。また、隣接する表裏導通部材33はピッチPで配列され、隣接する貫通絶縁部材34もピッチPで配列され、さらに、隣接する表裏導通部材33と貫通絶縁部材34もピッチPで配列されており、表裏導通部材33および貫通絶縁部材34の太さDと配列のピッチPとの間に2D≦P<4Dの関係が成立する。
表裏導通部材33の材質は、上述のインターポーザ1を構成する表裏導通部材13の材質と同様とすることができる。また、貫通絶縁部材34の材質は、コア基材31と異なるものであり、例えば、ホウ酸−酸化ランタン−炭酸バリウム系ガラス等のガラス材料であってよい。
表裏導通部材33の材質は、上述のインターポーザ1を構成する表裏導通部材13の材質と同様とすることができる。また、貫通絶縁部材34の材質は、コア基材31と異なるものであり、例えば、ホウ酸−酸化ランタン−炭酸バリウム系ガラス等のガラス材料であってよい。
インターポーザ6を構成する導電体層パターン35aおよび導電体層パターン35bは、上述のように、コア基材31の主面31aおよび主面31bに位置し、所定の表裏導通部材33に接続している。このような導電体層パターン35a,35bの材質は、上述のインターポーザ1を構成する導電体層パターン15a,15bと同様とすることができる。
また、インターポーザ6を構成する絶縁体層パターン36aおよび絶縁体層パターン36bは、上述のように、コア基材31の主面31aおよび主面31bに位置し、貫通絶縁部材34の端部を被覆している。このような絶縁体層パターン36a,36bは、例えば、例えば、ポリイミド等の絶縁材料を使用して形成することができ、その厚みは、数μm程度、例えば、2μm程度とすることができる。
尚、インターポーザ6を構成する多層配線層41は、上述のインターポーザ1を構成する多層配線層21と同様に、絶縁層と導体層の積層からなる。図10では、導電体層パターン35a上に絶縁層42と導体層43を形成した状態が示されている。
また、インターポーザ6を構成する絶縁体層パターン36aおよび絶縁体層パターン36bは、上述のように、コア基材31の主面31aおよび主面31bに位置し、貫通絶縁部材34の端部を被覆している。このような絶縁体層パターン36a,36bは、例えば、例えば、ポリイミド等の絶縁材料を使用して形成することができ、その厚みは、数μm程度、例えば、2μm程度とすることができる。
尚、インターポーザ6を構成する多層配線層41は、上述のインターポーザ1を構成する多層配線層21と同様に、絶縁層と導体層の積層からなる。図10では、導電体層パターン35a上に絶縁層42と導体層43を形成した状態が示されている。
本実施形態では、個々の表裏導通部材33に着目したときに、貫通絶縁部材34の存在によって、表裏導通部材33間のピッチが2P、3P等となる場合がある。しかし、これは、コア基材31における表裏導通部材33が存在する部位と、貫通絶縁部材34が存在する部位が、インターポーザが使用される半導体装置に応じた仕様等により適宜設定されたことによるものであり、上述の隣接する表裏導通部材33の配列ピッチP、隣接する貫通絶縁部材34の配列ピッチP、隣接する表裏導通部材33と貫通絶縁部材34の配列ピッチPと、表裏導通部材33や貫通絶縁部材34の太さDとの間に2D≦P<4Dの関係が成立することを否定するものではない。すなわち、2D≦P<4Dの関係が成立するからこそ、半導体装置に応じた種々の仕様に対応したインターポーザが可能となる。
上述のような本発明のインターポーザは、表裏導通部材の太さが、5〜80μmの範囲であり、かつ、コア基材11の深さ方向で一定であり、また、この表裏導通部材の太さDと配設ピッチPとが2D≦P<4Dの関係を満足しており、これにより、微細で高アスペクト比の表裏導通部材を狭ピッチで備えたものとなる。そして、本発明のインターポーザは、半導体チップの実装における端子接続の狭ピッチ化、多ピン化に対応で、かつ、接続不良、固定不良が防止されたインターポーザであり、さらに、導電体層パターンに設ける多層配線層を適宜設計することにより、多種の半導体チップ、多種の半導体装置サイズに対応することが可能である。
上述のインターポーザの実施形態は例示であり、本発明はこれに限定されるものではない。
上述のインターポーザの実施形態は例示であり、本発明はこれに限定されるものではない。
<コア基材の製造例>
ここで、太さが5〜80μmの範囲にあり、かつ、コア基材の深さ方向で太さが一定である表裏導通部材13を、太さDと配列のピッチPとの間に2D≦P<4Dの関係が成立するように備えたコア基材11の製造例について説明する。
まず、中空構造のファイバー部材を用いた製造例について図11〜図14を参照して説明する。この製造例では、図11(A)に示されるように、中空構造の複数のファイバー部材101を所定のピッチPで配列する。各ファイバー部材101は、図11(B)に示されるように、周壁部101bのほぼ中心に位置する中空部101aを備えている。このようなファイバー部材101の中空部101aの内径dは5〜80μmの範囲にあり、ファイバー部材101の配列におけるピッチPは、ファイバー部材101の中空部101aの内径dに対して2d≦P<4dの関係を満足するように設定する。中空構造のファイバー部材101は、例えば、珪酸系ガラスのような無アルカリガラス、液晶ポリマーやポリアミドのような熱可塑性樹脂等の絶縁材料からなるものであってよく、特に加熱延性を有するホウ珪酸ガラス、液晶ポリマー等の絶縁材料が好ましい。尚、この図11では、説明が容易となるように煩雑な記載を避け、例えば、ファイバー部材101の数、長さ等は便宜的に記載している。
ここで、太さが5〜80μmの範囲にあり、かつ、コア基材の深さ方向で太さが一定である表裏導通部材13を、太さDと配列のピッチPとの間に2D≦P<4Dの関係が成立するように備えたコア基材11の製造例について説明する。
まず、中空構造のファイバー部材を用いた製造例について図11〜図14を参照して説明する。この製造例では、図11(A)に示されるように、中空構造の複数のファイバー部材101を所定のピッチPで配列する。各ファイバー部材101は、図11(B)に示されるように、周壁部101bのほぼ中心に位置する中空部101aを備えている。このようなファイバー部材101の中空部101aの内径dは5〜80μmの範囲にあり、ファイバー部材101の配列におけるピッチPは、ファイバー部材101の中空部101aの内径dに対して2d≦P<4dの関係を満足するように設定する。中空構造のファイバー部材101は、例えば、珪酸系ガラスのような無アルカリガラス、液晶ポリマーやポリアミドのような熱可塑性樹脂等の絶縁材料からなるものであってよく、特に加熱延性を有するホウ珪酸ガラス、液晶ポリマー等の絶縁材料が好ましい。尚、この図11では、説明が容易となるように煩雑な記載を避け、例えば、ファイバー部材101の数、長さ等は便宜的に記載している。
次に、上記のように配列されたファイバー部材101間を絶縁材料で埋めて、図12(A)に示されるように、ファイバー部材101が絶縁体52で保持されたブロック体51を作製する。このようなブロック体51は、絶縁体52で保持されたファイバー部材101の数が非常に多いので、作製目標であるブロック体51におけるファイバー部材101の配列ピッチP、中空部101aの内径d(これらは、2d≦P<4dの関係を満足している)と比例関係となるように、中空部の内径d′のファイバー部材をピッチP′で配列(これらは、2d′≦P′<4d′の関係を満足し、d<d′、P<P′である)したサブブロック体をまず作製し、これを加熱延伸することにより、ブロック体51を作製してもよい。
次いで、ファイバー部材101が長手方向で分断されるようにブロック体51を所望の厚みで切断して、中空構造のファイバー部材101の中空部101aからなる複数の貫通孔53を有するコア基材11を作製する(図12(B))。ブロック体51の切断方法は、例えば、グラインダー等を使用することができるが、機械的な切断方法では、コア基材11の主面11a,11bに凹凸が存在するので、平坦性が不十分な場合には、表面研磨することが好ましい。
次に、図13に示すように、コア基材11の貫通孔53に導電性材料を充填して表裏導通部材13とするとともに、これらの表裏導通部材13に接続するようにコア基材11の両主面11a,11bに導電体層15′a,15′bを形成する。このように形成された表裏導通部材13は、その太さDと配設ピッチPとが2D≦P<4Dの関係を満足するものである。そして、図14に示すように、導電体層15′a,15′bをパターニングして、コア基材11の両主面11a,11bに導電体層パターン15a,15bを形成することができる。
また、上記の中空構造のファイバー部材101の代わりに、エッチング除去可能なファイバー部材を用いることもでき、この製造例について図15〜図16を参照して説明する。
次に、図13に示すように、コア基材11の貫通孔53に導電性材料を充填して表裏導通部材13とするとともに、これらの表裏導通部材13に接続するようにコア基材11の両主面11a,11bに導電体層15′a,15′bを形成する。このように形成された表裏導通部材13は、その太さDと配設ピッチPとが2D≦P<4Dの関係を満足するものである。そして、図14に示すように、導電体層15′a,15′bをパターニングして、コア基材11の両主面11a,11bに導電体層パターン15a,15bを形成することができる。
また、上記の中空構造のファイバー部材101の代わりに、エッチング除去可能なファイバー部材を用いることもでき、この製造例について図15〜図16を参照して説明する。
この製造例では、太さDが5〜80μmの範囲にあるエッチング除去可能なファイバー部材111を、その太さDと配設ピッチPとが2D≦P<4Dの関係を満たすように配列し、ファイバー部材111が絶縁体52で保持されたブロック体51を作製する(図15(A)参照)。エッチング除去可能なファイバー部材111としては、例えば、フッ酸、硝酸、酢酸等の酸系エッチング液で腐食エッチング可能な酸可溶性のガラスとすることができ、例えば、ホウ酸−酸化ランタン−炭酸バリウム系ガラス等のガラス材料を使用することができる。また、ブロック体51を構成する絶縁体52は、例えば、無アルカリガラス、ホウ珪酸ガラス等の耐酸性を具備した電気絶縁性の材料を使用することができる。
次いで、ファイバー部材111が長手方向で分断されるようにブロック体51を所望の厚みで切断して、複数のファイバー部材111を有するコア基材11を作製する(図15(B))。
次いで、ファイバー部材111が長手方向で分断されるようにブロック体51を所望の厚みで切断して、複数のファイバー部材111を有するコア基材11を作製する(図15(B))。
次いで、コア基材11の両主面11a,11bに露出しているファイバー部材111をエッチング除去して、貫通孔53を形成する(図15(C)参照)。ファイバー部材111のエッチング除去は、例えば、フッ酸、硝酸、酢酸等の酸系エッチング液を用いて行うことができる。
その後、上述の図13および図14に示したように、コア基材11の貫通孔53に導電性材料を充填して表裏導通部材13とするとともに、これらの表裏導通部材13に接続するようにコア基材11の両主面11a,11bに導電体層15′a,15′bを形成する。このように形成された表裏導通部材13は、その太さDと配設ピッチPとが2D≦P<4Dの関係を満足するものである。そして、導電体層15′a,15′bをパターニングして、コア基材11の両主面11a,11bに導電体層パターン15a,15bを形成することができる。
また、上記のファイバー部材111の代わりに、導電性線状体を使用することもできる。例えば、導電性線状体として、導電性ワイヤーを使用することにより、上記のファイバー部材111のエッチング除去を行わずに、コア基材11を作製することができる。また、導電性ペーストからなる導電性線状体も使用することができる。
その後、上述の図13および図14に示したように、コア基材11の貫通孔53に導電性材料を充填して表裏導通部材13とするとともに、これらの表裏導通部材13に接続するようにコア基材11の両主面11a,11bに導電体層15′a,15′bを形成する。このように形成された表裏導通部材13は、その太さDと配設ピッチPとが2D≦P<4Dの関係を満足するものである。そして、導電体層15′a,15′bをパターニングして、コア基材11の両主面11a,11bに導電体層パターン15a,15bを形成することができる。
また、上記のファイバー部材111の代わりに、導電性線状体を使用することもできる。例えば、導電性線状体として、導電性ワイヤーを使用することにより、上記のファイバー部材111のエッチング除去を行わずに、コア基材11を作製することができる。また、導電性ペーストからなる導電性線状体も使用することができる。
次に、太さが5〜80μmの範囲にあり、かつ、コア基材の深さ方向で太さが一定である表裏導通部材33と貫通絶縁部材34を、太さDと配列のピッチPとの間に2D≦P<4Dの関係が成立するように備えたコア基材31の製造例について説明する。
まず、上述の図15(B)に示したコア基材11と同様に、複数のファイバー部材111を有するコア基材31(図示せず)を作製する。次に、図16(A)に示すように、貫通孔の形成が不要である部位に位置するファイバー部材111を被覆する絶縁体層パターン36a,36bを、主面31a,31bに設ける。この状態で、露出しているファイバー部材111をエッチング除去し、貫通孔53を形成した後、絶縁体層パターン36a,36bをそのまま利用して、コア基材31の貫通孔53に導電性材料を充填して表裏導通部材33とするとともに、エッチング除去されずに残っているファイバー部材111を貫通絶縁部材34とし、表裏導通部材33に接続するようにコア基材31の両主面31a,31bに導電体層35′a,35′bを形成する(図16(B))。そして、導電体層35′a,35′bをパターニングして、コア基材31の両主面31a,31bに導電体層パターン35a,35bを形成することができる。
上述のコア基材11およびコア基材31の製造例は、例示であり、このような製造例に限定されるものではない。
まず、上述の図15(B)に示したコア基材11と同様に、複数のファイバー部材111を有するコア基材31(図示せず)を作製する。次に、図16(A)に示すように、貫通孔の形成が不要である部位に位置するファイバー部材111を被覆する絶縁体層パターン36a,36bを、主面31a,31bに設ける。この状態で、露出しているファイバー部材111をエッチング除去し、貫通孔53を形成した後、絶縁体層パターン36a,36bをそのまま利用して、コア基材31の貫通孔53に導電性材料を充填して表裏導通部材33とするとともに、エッチング除去されずに残っているファイバー部材111を貫通絶縁部材34とし、表裏導通部材33に接続するようにコア基材31の両主面31a,31bに導電体層35′a,35′bを形成する(図16(B))。そして、導電体層35′a,35′bをパターニングして、コア基材31の両主面31a,31bに導電体層パターン35a,35bを形成することができる。
上述のコア基材11およびコア基材31の製造例は、例示であり、このような製造例に限定されるものではない。
[半導体装置]
図17は、本発明の半導体装置の一実施形態を示す概略断面図である。ここでは、上述の本発明のインターポーザ3を用いた半導体装置を例として説明する。
本発明の半導体装置210は、インターポーザ3の多層配線層21上に半導体チップ200を実装したものである。(図17参照)。
多層配線層21は、微細なパターンで構成されており、半導体チップ200間の相互配線接続にも使用される。実装する半導体チップ200は特に制限はなく、例えば、端子が再配列された半導体チップ等を使用することができ、また、近年開発が活発化している三次元に積層された半導体チップも使用できる。
半導体チップ200とインターポーザ3との接続は、各種のフリップチップ実装技術を利用することができ、例えば、はんだボールを介して行うことができ、また、突起電極としてAuスタッドバンプ、あるいは、銅ピラーが形成された半導体チップの突起電極とインターポーザのパッドをはんだで接続してもよい。
図17は、本発明の半導体装置の一実施形態を示す概略断面図である。ここでは、上述の本発明のインターポーザ3を用いた半導体装置を例として説明する。
本発明の半導体装置210は、インターポーザ3の多層配線層21上に半導体チップ200を実装したものである。(図17参照)。
多層配線層21は、微細なパターンで構成されており、半導体チップ200間の相互配線接続にも使用される。実装する半導体チップ200は特に制限はなく、例えば、端子が再配列された半導体チップ等を使用することができ、また、近年開発が活発化している三次元に積層された半導体チップも使用できる。
半導体チップ200とインターポーザ3との接続は、各種のフリップチップ実装技術を利用することができ、例えば、はんだボールを介して行うことができ、また、突起電極としてAuスタッドバンプ、あるいは、銅ピラーが形成された半導体チップの突起電極とインターポーザのパッドをはんだで接続してもよい。
上記のようにインターポーザ3の多層配線層21に半導体チップ200を実装した半導体装置210を所望のサイズに個片化する場合、1個以上の半導体チップが実装され回路が形成された所望の領域211で切断して、所望のサイズの半導体装置に個片化する(図18参照)。図18では、表裏導通部材13と半導体チップ200、領域211との位置関係を示すために、導電体層パターン、多層配線層を構成する絶縁層、導体層を省略し、また、半導体チップ200を鎖線で示し、領域211を囲む切断ラインを二点鎖線で示している。これにより半導体装置が得られる。個片化される領域211内に2個以上の半導体チップ200が実装されている場合、これらの半導体チップ200は同種、異種いずれであってもよい。
尚、インターポーザ3に実装した半導体チップ200を保護するために、半導体チップ200とインターポーザ3との間を樹脂部材で封止してもよく、また、実装した半導体チップ200を樹脂部材で封止してもよい。
上記の例では、本発明のインターポーザ3を使用しているが、上述のインターポーザ1,2,4,5,6等、本発明のインターポーザは、いずれも本発明の半導体装置に供することができる。
上記の例では、本発明のインターポーザ3を使用しているが、上述のインターポーザ1,2,4,5,6等、本発明のインターポーザは、いずれも本発明の半導体装置に供することができる。
次に、具体的な実施例を示して本発明を更に詳細に説明する。
[実施例]
中空部の内径dが50μm、周壁部の外形寸法Dが80μmであり、材質がホウ珪酸ガラスである中空構造のファイバー部材を準備した。このファイバー部材をピッチPが100μm(内径dの2倍)となるようにXY配置(図2(B)参照)で78万本配列した。
次に、上記と同様の材質のガラスを絶縁材料として準備した。各ファイバー部材の両端部を加熱溶融して封止し、溶融状態の絶縁材料でファイバー部材間を埋め、その後冷却して、直径100mm、長さ100mmの円柱形状のブロック体を作製した。
上記のブロック体を、ファイバー部材が長手方向で分断されるようにグラインダーで切断して、厚み500μmのコア基材を得た。このコア基材をバフ研磨を用いて厚み300μmとなるまで表面研磨し、その後、アルカリ洗浄、水洗浄を行った。作製したコア基材は、開口径が50μmの貫通孔を78万本有し、各貫通孔はピッチ100μmでXY配置されたものであった。
[実施例]
中空部の内径dが50μm、周壁部の外形寸法Dが80μmであり、材質がホウ珪酸ガラスである中空構造のファイバー部材を準備した。このファイバー部材をピッチPが100μm(内径dの2倍)となるようにXY配置(図2(B)参照)で78万本配列した。
次に、上記と同様の材質のガラスを絶縁材料として準備した。各ファイバー部材の両端部を加熱溶融して封止し、溶融状態の絶縁材料でファイバー部材間を埋め、その後冷却して、直径100mm、長さ100mmの円柱形状のブロック体を作製した。
上記のブロック体を、ファイバー部材が長手方向で分断されるようにグラインダーで切断して、厚み500μmのコア基材を得た。このコア基材をバフ研磨を用いて厚み300μmとなるまで表面研磨し、その後、アルカリ洗浄、水洗浄を行った。作製したコア基材は、開口径が50μmの貫通孔を78万本有し、各貫通孔はピッチ100μmでXY配置されたものであった。
上記のコア基材に無電解めっきにより銅薄膜(厚み約500nm)を形成してシード層とし、その後、銅電気めっきによりコア基材の貫通孔に表裏導通部材を形成するとともに、コア基材の両主面に導電体層(厚み5μm)を形成した。これにより、コア基材は、太さ50μmの表裏導通部材がピッチ100μmでXY配置されたものとなった。
上記の導電体層上に感光性レジスト(東京応化工業(株)製 OFPR800)をスピンコート法で塗布し、所望のフォトマスクを介して露光・現像して、レジストマスクを形成した。このレジストマスクは、コア基材の各貫通孔内に位置する表裏導通部材(直径50μm)が露出する部位上に位置する直径80μmの円形状マスクであった。次に、このレジストマスクを介して導電体層を塩化第二鉄系エッチャントでエッチング除去し、導電体層パターンとして、直径80μmのランドを形成した。
上記の導電体層上に感光性レジスト(東京応化工業(株)製 OFPR800)をスピンコート法で塗布し、所望のフォトマスクを介して露光・現像して、レジストマスクを形成した。このレジストマスクは、コア基材の各貫通孔内に位置する表裏導通部材(直径50μm)が露出する部位上に位置する直径80μmの円形状マスクであった。次に、このレジストマスクを介して導電体層を塩化第二鉄系エッチャントでエッチング除去し、導電体層パターンとして、直径80μmのランドを形成した。
このコア基材の一方の主面のランド上に、絶縁層と導体層を交互に2層形成して多層配線層とした。すなわち、絶縁材料(東レ(株)製 フォトニース)をスピンコート法で塗布し、熱硬化して成膜(厚み7μm)し、その後、所定部位をエッチングで除去して層間接続ビアを設けて絶縁層を形成した。また、導電性の多層膜(Ti/Cu)をスパッタリング法で成膜(厚み5μm)し、フォトリソグラフィー法によりパターン形成して導体層を形成した。これにより、本発明のインターポーザを作製した。
<温度サイクルテスト>
作製したインターポーザに対して、下記の温度サイクル試験を行い、その後、表面状態を観察した。その結果、コア基材の割れ等の欠陥はみられなかった。
(温度サイクル試験条件)
−25℃に30分間保持し、その後、125℃で30分間保持する温度サイクルを
1000回実施する。
[比較例]
作製したインターポーザに対して、下記の温度サイクル試験を行い、その後、表面状態を観察した。その結果、コア基材の割れ等の欠陥はみられなかった。
(温度サイクル試験条件)
−25℃に30分間保持し、その後、125℃で30分間保持する温度サイクルを
1000回実施する。
[比較例]
ファイバー部材のピッチPを90μm(内径dの1.8倍)とした他は、実施例と同様にインターポーザを作製した。このインターポーザに対して、実施例と同じ温度サイクル試験を行い、その後、表面状態を観察した。その結果、コア基材の割れの発生が確認された。
本発明は、インターポーザを使用する種々の半導体装置の製造に適用することができる。
1,2,3,4,5,6…インターポーザ
11,31…コア基材
11a,11b,31a,31b…主面
13,33…表裏導通部材
15a,15b,35a,35b…導電体層パターン
17…絶縁層
18,19…絶縁性保護層
21,41…多層配線層
34…貫通絶縁部材
36a,36b…絶縁体層パターン
210…半導体装置
11,31…コア基材
11a,11b,31a,31b…主面
13,33…表裏導通部材
15a,15b,35a,35b…導電体層パターン
17…絶縁層
18,19…絶縁性保護層
21,41…多層配線層
34…貫通絶縁部材
36a,36b…絶縁体層パターン
210…半導体装置
Claims (8)
- 電気絶縁性のコア基材と、
該コア基材を貫通する複数の表裏導通部材と、
前記コア基材の両主面に位置し、所定の前記表裏導通部材に接続している導電体層パターンと、
少なくとも一方の主面に位置する前記導電体層パターン上に位置する多層配線層と、を備え、
前記表裏導通部材の太さは5〜80μmの範囲にあり、かつ、前記コア基材の深さ方向で一定であり、前記表裏導通部材の太さDと前記表裏導通部材の配列のピッチPとの間に2D≦P<4Dの関係が成立することを特徴とするインターポーザ。 - 前記コア基材は、前記導電体層パターンに接続していない前記表裏導通部材を被覆する絶縁層を主面に備えることを特徴とする請求項1に記載のインターポーザ。
- 前記コア基材の一方の主面に位置する前記導電体層パターン上に前記多層配線層を備え、前記コア基材の他方の主面に位置する前記導電体層パターンのうち、表裏導通が不要である前記表裏導通部材に接続している導電体層パターンが絶縁性保護層で被覆されていることを特徴とする請求項1または請求項2に記載のインターポーザ。
- 前記コア基材の一方の主面に位置する前記導電体層パターン上に前記多層配線層を備え、前記コア基材の他方の主面に位置する前記導電体層パターンは、複数の前記表裏導通部材に接続したパターンを含むものであり、当該導電体層パターン間には絶縁性保護層が位置することを特徴とする請求項1または請求項2に記載のインターポーザ。
- 電気絶縁性のコア基材と、
該コア基材を貫通する複数の表裏導通部材と、
前記コア基材の一方の主面に位置し、所定の前記表裏導通部材に接続している導電体層パターンと、
前記導電体層パターン上に位置する多層配線層と、を備え、
前記表裏導通部材の太さは5〜80μmの範囲にあり、かつ、前記コア基材の深さ方向で一定であり、前記表裏導通部材の太さDと前記表裏導通部材の配列のピッチPとの間に2D≦P<4Dの関係が成立し、前記導電体層パターンが位置しない前記コア基材の他方の主面では、前記表裏導通部材の端部が当該主面から突出していることを特徴とするインターポーザ。 - 前記コア基材は、前記導電体層パターンに接続していない前記表裏導通部材を被覆する絶縁層を前記一方の主面に備えることを特徴とする請求項5に記載のインターポーザ。
- 電気絶縁性のコア基材と、
該コア基材を貫通する複数の表裏導通部材と、
該コア基材を貫通するとともに前記コア基材とは材質が異なる複数の貫通絶縁部材と、
前記コア基材の両主面に位置し、所定の前記表裏導通部材に接続している導電体層パターンと、
前記コア基材の両主面に位置し、前記貫通絶縁部材の端部を被覆している絶縁体層パターンと、
少なくとも一方の主面に位置する前記導電体層パターン上に位置する多層配線層と、を備え、
前記表裏導通部材および前記貫通絶縁部材は同じ太さであり、当該太さは5〜80μmの範囲にあり、かつ、前記コア基材の深さ方向で一定であり、前記表裏導通部材および前記貫通絶縁部材の太さDと前記表裏導通部材および前記貫通絶縁部材の配列のピッチPとの間に2D≦P<4Dの関係が成立することを特徴とするインターポーザ。 - 多層配線層を備えるインターポーザと、該多層配線層上に実装された半導体チップとを少なくとも備え、前記インターポーザは、請求項1乃至請求項7のいずれかに記載のインターポーザであることを特徴とする半導体装置。
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