JP3785661B2 - 両面配線基板の製造方法および半導体装置の製造方法 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
この発明は両面配線基板およびそれを用いた半導体装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
例えばフリップチップ方式と呼ばれる半導体装置の実装技術では、LSI等からなる半導体チップの下面に設けられた複数のバンプを回路基板の上面に設けられた複数の接続パッドに接合することにより、半導体チップを回路基板上に実装している。ところで、半導体チップは、一般的に、直方体形状であって、その一の面の周辺部に複数のバンプが配列形成された構造となっている。したがって、ユーザー側において、半導体チップのバンプの配列パターンを変更することはできない。
【0003】
そこで、従来では、以上のような問題点を解決するために、半導体チップを回路基板(メイン回路基板)上に直接実装するのではなく、サブ回路基板を介して実装する方法が考えられている。図10は従来のこのような半導体装置(半導体チップをサブ回路基板上に搭載してなるもの)を示したものである。サブ回路基板1は両面配線構造の複数枚のセラミック基板1aを積層したものからなっている。このサブ回路基板1の上面周辺部には複数の第1の接続パッド2が配列形成されている。サブ回路基板1の下面全体には複数の第2の接続パッド3が格子状に配列形成されている。複数の第1の接続パッド2と複数の第2の接続パッド3との相対応するもの同士はそれぞれ内部導通部4を介して電気的に接続されている。第2の接続パッド3の下面にはハンダバンプ5が形成されている。一方、半導体チップ6は、チップ本体7の下面周辺部に複数の接続パッド8が配列形成され、接続パッド8を除くチップ本体7の下面全体に保護膜9が形成され、接続パッド8の露出面上にハンダバンプ10が形成された構造となっている。そして、半導体チップ6は、そのハンダバンプ10をサブ回路基板1の複数の第1の接続パッド2に接合されていることにより、サブ回路基板1の上面に搭載されている。この場合、半導体チップ6とサブ回路基板1との間には樹脂封止材11が設けられている。
【0004】
このように、この半導体装置では、半導体チップ6をサブ回路基板1の上面に搭載し、サブ回路基板1の下面全体に格子状に配列形成された複数の第2の接続パッド3上にハンダバンプ5を形成しているので、半導体チップ6のハンダバンプ10の配列パターンを変更することができなくても、サブ回路基板1のハンダバンプ5の配列パターンを自由に選定することができ、したがって実質的なバンプの配列パターンを変更することができる。ここで、バンプの配列パターンの変更とは、バンプの配列位置、バンプのサイズ、バンプの配列ピッチ等を変更することをいう。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、従来のこのような半導体装置では、サブ回路基板1の第1の接続パッド2の配列パターンと第2の接続パッド3の配列パターンとが互いに異なるので、その間を電気的に接続する内部導通部4の立体的な形状が複雑となる。このため、サブ回路基板1を両面配線構造の複数枚のセラミック基板1aを積層してなるものによって形成している。この場合、両面配線構造のセラミック基板1aはスルーホールめっき処理を含む多数の工程を経て製造しており、しかも複数枚のセラミック基板1aの両面配線構造が互いに異なるので、製造工程数がかなり多くなるという問題があった。また、半導体チップ6をサブ回路基板1上に搭載(ボンディング)しなければならず、したがって製造工程数がさらに多くなるという問題があった。
この発明の課題は、製造工程数を減少することができるようにすることである。
【0006】
【課題を解決するための手段】
請求項1記載の発明に係る両面配線基板の製造方法は、一の面に形成される複数の第1の接続パッドの配列パターンに対応する複数の開口部が形成された第1の基板と、前記複数の第1の接続パッドの配列パターンとは異なり一の面に形成される複数の第2の接続パッドの配列パターンに対応する複数の開口部が形成された第2の基板と、前記第1の基板の複数の開口部と前記第2の基板の複数の開口部との相対応するもの同士をそれぞれ連通する複数の開口部が形成された1枚以上の他の基板とを用意し、前記第1及び第2の基板と前記1枚以上の他の基板とをこれらの基板に形成された前記複数の開口部のうち相対応するもの同士によって貫通孔が形成されるように積層し、その後、前記貫通孔に導電性ペーストを充填して硬化することによって前記第1の基板に形成された複数の開口部内にそれぞれ第1の接続パッドを形成し且つ前記第2の基板に形成された複数の開口部内にそれぞれ第2の接続パッドを形成すると同時に前記第1及び第2の接続パッドを接続する1つの導電部を形成するものである。この請求項1記載の発明によれば、相対応するもの同士がそれぞれ連通して貫通孔を形成する複数の開口部が形成された3枚以上の基板を積層して接着し、その後、貫通孔に導電性ペーストを充填して第1及び第2の基板にそれぞれ第1及び第2の接続パッドを形成しているので、基板の貫通孔の立体的な形状が複雑であっても、この貫通孔内に導電性ペーストを充填すると、第1の接続パッド、第2の接続パッドおよび内部導通部を形成することができ、したがって製造工程数を減少することができる。
【0007】
また、請求項2記載の発明に係る半導体装置の製造方法は、一の面に形成される複数の第1の接続パッドの配列パターンに対応する複数の開口部が形成された第1の基板と、前記複数の第1の接続パッドの配列パターンとは異なり一の面に形成される複数の第2の接続パッドの配列パターンに対応する複数の開口部が形成された第2の基板と、前記第1の基板の複数の開口部と前記第2の基板の複数の開口部との相対応するもの同士をそれぞれ連通する複数の開口部が形成された1枚以上の他の基板と、半導体チップとを用意し、前記半導体チップ上に前記第1及び第2の基板と前記1枚以上の他の基板とをこれらの基板に形成された前記複数の開口部のうち相対応するもの同士によって貫通孔が形成されるように積層し、その後、前記貫通孔に導電性ペーストを充填して硬化することによって前記第1の基板に形成された複数の開口部内にそれぞれ第1の接続パッドを形成し且つ前記第2の基板に形成された複数の開口部内にそれぞれ第2の接続パッドを形成すると同時に前記第1及び第2の接続パッドを接続する1つの導電部を形成し、前記第2の基板上における複数の開口部の位置に該開口部に充填された導電性ペーストと接続させてハンダバンプを形成するものである。この請求項2記載の発明によれば、相対応するもの同士がそれぞれ連通して貫通孔を形成する複数の開口部が形成された3枚以上の基板を半導体チップ上に積層して接着し、その後、貫通孔に導電性ペーストを充填して第1及び第2の基板にそれぞれ第1及び第2の接続パッドを形成するので、導電性ペーストによって第1の接続パッドを形成すると同時に、この第1の接続パッドを半導体チップの接続パッドに接合させることができ、したがって半導体チップを搭載するためのそれ専用の工程が不要となり、製造工程数を減少することができる。
【0008】
【発明の実施の形態】
図1(A)、(B)はこの発明の第1実施形態における半導体装置を示したものである。この実施形態における半導体チップ21は、チップ本体22の上面4辺部に5つずつの接続パッド23が配列形成され、接続パッド23を除くチップ本体22の上面全体に保護膜24が形成された構造となっている。半導体チップ21の上面にはサブ回路基板(両面配線基板)25が接合されている。サブ回路基板25は、第1〜第5の基板形成用板26a〜26eを積層してなるものからなっている。第1〜第5の基板形成用板26a〜26eは、図2(A)〜(E)にそれぞれ示すようになっている。このうち第1の基板形成用板26aの4辺部には、半導体チップ21の接続パッド23に対応して、5つずつの円孔からなる開口部27aが配列形成されている。第5の基板形成用板26eの中央部には20個の円孔からなる開口部27eが4行5列の格子状に配列形成されている。第2〜第4の基板形成用板26b〜26dの各所定の個所には、第1の基板形成用板26aの20個の開口部27aと第5の基板形成用板26eの20個の開口部27eとの相対応するもの同士をそれぞれ連通するための開口部27b〜27dが形成されている。すなわち、図2(B)に示す第2の基板形成用板26bには、主として、図2(A)に示す第1の基板形成用板26aのうち上辺の両側の2つの開口部27a、下辺の両側の2つの開口部27a、左辺の中央部の3つの開口部27aおよび右辺の中央部の3つの開口部27aの配列位置を変更するように、開口部27bが形成されている。図2(C)に示す第3の基板形成用板26cには、主として、図2(A)に示す第1の基板形成用板26aのうち上辺の中央部の3つの開口部27aおよび下辺の中央部の3つの開口部27aの配列位置を変更するように、開口部27cが形成されている。図2(D)に示す第3の基板形成用板26dには、主として、図2(A)に示す第1の基板形成用板26aのうち左辺の両側の2つの開口部27aおよび右辺の両側の2つの開口部27aの配列位置を変更するように、開口部27dが形成されている。
【0009】
したがって、第1〜第5の基板形成用板26a〜26eを積層してなるサブ回路基板25には、第1の基板形成用板26aの20個の開口部27aと第5の基板形成用板26eの20個の開口部27eとの相対応するもの同士間にわたって20個の貫通孔28が形成されていることになる。そして、これらの貫通孔28内には、後で説明するように導電性ペーストが充填されることにより、導電部29が形成されている。この場合、導電部29のうち第1の基板形成用板26aの開口部27a内に充填された部分は第1の接続パッド29aを形成し、第5の基板形成用板26eの開口部27e内に充填された部分は第2の接続パッド29bを形成し、第2〜第4の基板形成用板26b〜26dの開口部27b〜27d内に充填された部分は内部導通部29cを形成している。そして、第1の接続パッド29aは半導体チップ21の接続パッド23に接合され、第2の接続パッド29b上にはハンダバンプ30が設けられている。
【0010】
次に、この半導体装置の製造方法の一例について、図3を参照しながら説明する。まず、図3(A)に示すように、開口部27a〜27eを有するエポキシ樹脂等からなる第1〜第5の基板形成用板26a〜26eおよび半導体チップ21を用意する。この場合、第1〜第5の基板形成用板26a〜26eの各下面にはエポキシ接着剤(図示せず)が塗布されている。次に、図3(B)に示すように、半導体チップ21の保護膜24上に第1〜第5の基板形成用板26a〜26eをこの順で接着する。すると、第1〜第5の基板形成用板26a〜26eを積層してなるサブ回路基板25が形成されるとともに、このサブ回路基板25に上述した20個の貫通孔が形成される。次に、加熱してエポキシ接着剤を硬化させる。次に、図3(C)に示すように、第5の基板形成用板26eの開口部27eから貫通孔28内に図示しないディスペンサを用いて銀ペースト等からなる導電性ペースト31を注入して充填する。この状態では、導電性ペースト31のうち第1の基板形成用板26aの開口部27a内に充填された部分は半導体チップ21の接続パッド23の上面に密接される。次に、図3(D)に示すように、導電性ペースト31のうち第5の基板形成用板26eの開口部27e内に充填された部分の上面に図示しないフラックスを介してハンダボール32を配置する。次に、熱処理を行い、図1(B)に示すように、導電性ペースト31の硬化により導電部29を形成するとともに、ハンダボール32のウェットバックによりハンダバンプ30を形成する。かくして、この半導体装置が製造されることになる。
【0011】
このように、サブ回路基板25の第1の接続パッド29a、第2の接続パッド29bおよび内部導通部29cを、サブ回路基板25に形成された貫通孔28内に導電性ペースト31を充填することにより形成された導電部29によって形成しているので、貫通孔29の立体的な形状が複雑であっても、この貫通孔29内に導電性ペースト31を充填すると、第1の接続パッド29a、第2の接続パッド29bおよび内部導通部29cを形成することができ、したがって製造工程数を減少することができる。また、第1の接続パッド29a、第2の接続パッド29bおよび内部導通部29cを導電性ペースト31の充填により形成するとき、半導体チップ21をサブ回路基板25の下面に予め接着しているので、導電性ペースト31の充填によって、第1の接続パッド29aを形成すると同時にこの第1の接続パッド29aを半導体チップ21の接続パッド23に接合させることができ、したがって半導体チップ21を搭載するためのそれ専用の工程が不要となり、これまた製造工程数を減少することができる。
【0012】
なお、上記第1実施形態では、第1〜第5の基板形成用板26a〜26eを用意し、これら第1〜第5の基板形成用板26a〜26eを半導体チップ21の保護膜24上に順次接着することにより、サブ回路基板25を形成する場合について説明したが、これに限定されるものではない。例えば、半導体チップ21の保護膜24上にスクリーン印刷等によって第1の基板形成用板26aを形成し、そして乾燥した後同様の工程を繰り返すことにより、第2〜第5の基板形成用板26b〜26eを順次形成し、かくしてサブ回路基板25を形成するようにしてもよい。
【0013】
また、上記第1実施形態では、サブ回路基板25の第1の接続パッド29a、第2の接続パッド29bおよび内部導通部29cを1つの連続する導電部29によって形成した場合について説明したが、これに限定されるものではない。例えば、図4に示す第2実施形態のように、第1〜第5の基板形成用板26a〜26eの開口部27a、27e内にそれぞれ予め設けられた5つの導電部材41a〜41eによって形成するようにしてもよい。この場合の半導体装置の製造方法について説明すると、まず図4(A)に示すように、第1〜第5の基板形成用板26a〜26eの開口部27a、27e内に、導電性ペーストを充填して硬化させることにより、導電部材41a〜41eが設けられてなるもの、および半導体チップ21を用意する。この場合、図示していないが、第1〜第5の基板形成用板26a〜26eの下面にはエポキシ接着剤が塗布され、導電部材41a〜41eの下面には導電性接着剤が塗布されている。次に、図4(B)に示すように、半導体チップ21の保護膜24上に第1〜第5の基板形成用板26a〜26eをこの順で接着する。すると、第1〜第5の基板形成用板26a〜26eを積層してなるサブ回路基板25が形成されるとともに、関連する導電部材41a〜41eが導電性接着剤を介して互いに接合され、かつ第1の基板形成用板26aの開口部27a内に設けられた導電部材41aが導電性接着剤を介して半導体チップ21の接続パッド23と接合される。次に、図4(C)に示すように、第5の基板形成用板26eの開口部27e内に設けられた導電部材41eの上面に図示しないフラックスを介してハンダボール32を配置する。次に、熱処理を行い、図4(D)に示すように、ハンダボール32のウェットバックによりハンダバンプ30を形成する。かくして、この半導体装置が製造されることになる。
【0014】
なお、上記第2実施形態では、第1〜第5の基板形成用板26a〜26eおよび半導体チップ21を接着するのにエポキシ接着剤と導電性接着剤とを用いた場合について説明したが、これに限定されるものではない。例えば、異方導電性接着剤、つまり導電性粒子を絶縁性接着剤中に混合してなるものを用いてもよい。また、上記第1および第2実施形態では、1つのサブ回路基板25下に1つの半導体チップ21を搭載した場合について説明したが、これに限らず、1つのサブ回路基板25下に複数の半導体チップ21を搭載するようにしてもよい。
【0015】
なおまた、上記第1および第2実施形態では、サブ回路基板25を第1〜第5の基板形成用板26a〜26eを積層してなるものによって形成した場合について説明したが、これに限定されるものではない。例えば、図5(A)、(B)および図6に示す第3実施形態のようにしてもよい。この第3実施形態では、1枚の基板からなるサブ回路基板25に、上記第1実施形態における貫通孔28とほぼ同様の立体的形状を有する貫通孔28が形成され、この貫通孔28内に1つの連続する導電部29が設けられた構造となっている。
【0016】
次に、この第3実施形態の製造方法の一例について、図7を参照しながら説明する。まず、図7(A)に示すように、サブ回路基板25の外形に対応する形状の凹部51を有するとともに所定の個所に樹脂注入口52を有する型枠53と、サブ回路基板25の貫通孔28に対応する形状の型部54とを備えた型55をワックス(加熱により蒸発するロストワックス)によって形成する。次に、図7(B)に示すように、型55を半導体チップ21上に配置する。次に、図7(C)に示すように、型55の樹脂注入口52から凹部51内にエポキシ樹脂56を注入して充填する。次に、熱処理を行うことにより、型55を蒸発させて除去するとともに、エポキシ樹脂56を硬化させる。この状態を図7(D)に示す。この図7(D)に示す状態では、半導体チップ21上に硬化したエポキシ樹脂56からなる1枚のサブ回路基板25が接合されて形成され、かつこのサブ回路基板25に貫通孔28が形成されている。次に、図7(E)に示すように、サブ回路基板25の貫通孔28内にディスペンサを用いて銀ペースト等からなる導電性ペースト57を注入して充填する。次に、図示していないが、導電性ペースト57の充填された貫通孔28の上部にフラックスを介してハンダボールを配置する。次に、熱処理を行い、図5、(B)および図6に示すように、導電性ペースト57の硬化により導電部29を形成するとともに、ハンダボールのウェットバックによりハンダバンプ30を形成する。かくして、この半導体装置が製造されることになる。
【0017】
なお、上記第3実施形態では、サブ回路基板25の形状を平板状とし、この平板状のサブ回路基板25の下面に半導体チップ21を接合した場合について説明したが、これに限定されるものではない。例えば、図8に示す第4実施形態のように、サブ回路基板25の形状を直方体状とし、この直方体状のサブ回路基板25の下面にLSI等からなる半導体チップ21を接合するとともに、側面にチップコンデンサやチップトランジスタ等からなるチップ電子部品61を接合するようにしてもよい。また、図9に示す第5実施形態のように、サブ回路基板25の形状を平面正八角形状とし、この平面正八角形状のサブ回路基板25の下面にLSI等からなる半導体チップ21を接合するとともに、側面にチップコンデンサやチップトランジスタ等からなるチップ電子部品61を接合するようにしてもよい。なお、図8および図9では図示していないが、サブ回路基板25の下面に複数の第1の接続パッドが形成され、上面に複数の第2の接続パッドが形成され、側面に複数の第3の接続パッドが形成され、内部に第1の接続パッド、第2の接続パッドおよび第3接続パッドを所定の通り電気的に接続する内部導通部が形成され、そして第1の接続パッドに半導体チップ21の接続パッドが接合され、第2の接続パッド上にハンダバンプ30が設けられ、第3接続パッドにチップ部品61の接続パッドが接合されている。さらに、サブ回路基板の形状を球状としてもよい。
【0018】
なおまた、上記各実施形態では、サブ回路基板の第2の接続パッド上にハンダバンプを設けた場合について説明したが、これに限らず、金等の金属からなるバンプを設けるようにしてもよく、また樹脂製のコアの表面を導電膜で被覆してなるバンプを設けるようにしてもよい。また、サブ回路基板の材料としてエポキシ樹脂を用いた場合について説明したが、これに限らず、他の熱硬化性樹脂を用いるようにしてもよい。また、導電部の材料として銀ペースト等からなる導電性ペーストを用いた場合について説明したが、これに限らず、例えば300℃以下の比較的低融点の合金を用いるようにしてもよい。また、導電部を、貫通孔あるいは開口部の内壁に無電解めっきによって形成しためっき層によって形成してもよく、さらにその上に電解めっきによって形成しためっき層によって形成してもよい。さらに、上記第3実施形態では、型の材料として加熱により蒸発するワックスを用いた場合について説明したが、これに限らず、溶剤により溶解するものであってもよく、また加熱により溶解するものであってもよい。
【0019】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項1記載の発明に係る両面配線基板の製造方法によれば、相対応するもの同士がそれぞれ連通して貫通孔を形成する複数の開口部が形成された3枚以上の基板を積層して接着し、その後、貫通孔に導電性ペーストを充填して第1及び第2の基板にそれぞれ第1及び第2の接続パッドを形成しているので、基板の貫通孔の立体的な形状が複雑であっても、この貫通孔内に導電性ペーストを充填すると、第1の接続パッド、第2の接続パッドおよび内部導通部を形成することができ、したがって製造工程数を減少することができる。また、請求項2記載の発明に係る半導体装置の製造方法によれば、相対応するもの同士がそれぞれ連通して貫通孔を形成する複数の開口部が形成された3枚以上の基板を半導体チップ上に積層して接着し、その後、貫通孔に導電性ペーストを充填して第1及び第2の基板にそれぞれ第1及び第2の接続パッドを形成するので、導電性ペーストによって第1の接続パッドを形成すると同時に、この第1の接続パッドを半導体チップの接続パッドに接合させることができ、したがって半導体チップを搭載するためのそれ専用の工程が不要となり、製造工程数を減少することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】(A)はこの発明の第1実施形態における半導体装置の平面図、(B)はそのX−X線に沿う断面図。
【図2】(A)〜(E)はそれぞれ図1(B)に示すサブ回路基板を形成するための第1〜第5の基板形成用板の各平面図。
【図3】(A)〜(D)はそれぞれ図1に示す半導体装置の各製造工程を示す断面図。
【図4】(A)〜(D)はそれぞれこの発明の第2実施形態における半導体装置の各製造工程を示す断面図。
【図5】(A)はこの発明の第3実施形態における半導体装置の平面図、(B)はそのX−X線に沿う断面図。
【図6】図5に示す半導体装置を透視して見た場合の斜視図。
【図7】(A)〜(E)はそれぞれ図5に示す半導体装置の各製造工程を示す断面図。
【図8】この発明の第4実施形態における半導体装置の斜視図。
【図9】この発明の第5実施形態における半導体装置の斜視図。
【図10】従来の半導体装置の断面図。
【符号の説明】
21 半導体チップ
23 接続パツド
25 サブ回路基板(両面配線基板)
26a〜26e 第1〜第5の基板形成用板
27a〜27e 開口部
28 貫通孔
29 導電部
29a 第1の接続パッド
29b 第2の接続パッド
29c 内部導通部
30 ハンダバンプ
Claims (2)
- 一の面に形成される複数の第1の接続パッドの配列パターンに対応する複数の開口部が形成された第1の基板と、前記複数の第1の接続パッドの配列パターンとは異なり一の面に形成される複数の第2の接続パッドの配列パターンに対応する複数の開口部が形成された第2の基板と、前記第1の基板の複数の開口部と前記第2の基板の複数の開口部との相対応するもの同士をそれぞれ連通する複数の開口部が形成された1枚以上の他の基板とを用意し、
前記第1及び第2の基板と前記1枚以上の他の基板とをこれらの基板に形成された前記複数の開口部のうち相対応するもの同士によって貫通孔が形成されるように積層し、
その後、前記貫通孔に導電性ペーストを充填して硬化することによって前記第1の基板に形成された複数の開口部内にそれぞれ第1の接続パッドを形成し且つ前記第2の基板に形成された複数の開口部内にそれぞれ第2の接続パッドを形成すると同時に前記第1及び第2の接続パッドを接続する1つの導電部を形成することを特徴とする両面配線基板の製造方法。 - 一の面に形成される複数の第1の接続パッドの配列パターンに対応する複数の開口部が形成された第1の基板と、前記複数の第1の接続パッドの配列パターンとは異なり一の面に形成される複数の第2の接続パッドの配列パターンに対応する複数の開口部が形成された第2の基板と、前記第1の基板の複数の開口部と前記第2の基板の複数の開口部との相対応するもの同士をそれぞれ連通する複数の開口部が形成された1枚以上の他の基板と、半導体チップとを用意し、
前記半導体チップ上に前記第1及び第2の基板と前記1枚以上の他の基板とをこれらの基板に形成された前記複数の開口部のうち相対応するもの同士によって貫通孔が形成されるように積層し、
その後、前記貫通孔に導電性ペーストを充填して硬化することによって前記第1の基板に形成された複数の開口部内にそれぞれ第1の接続パッドを形成し且つ前記第2の基板に形成された複数の開口部内にそれぞれ第2の接続パッドを形成すると同時に前記第1及び第2の接続パッドを接続する1つの導電部を形成し、
前記第2の基板上における複数の開口部の位置に該開口部に充填された導電性ペーストと接続させてハンダバンプを形成することを特徴とする半導体装置の製造方法。
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