JP4560920B2

JP4560920B2 - 半導体装置用基板

Info

Publication number: JP4560920B2
Application number: JP2000264876A
Authority: JP
Inventors: 高士中村; 聡一郎本吉; 憲之井出; 顕小川; 俊明石井
Original assignee: Toppan Inc
Current assignee: Toppan Inc
Priority date: 2000-09-01
Filing date: 2000-09-01
Publication date: 2010-10-13
Anticipated expiration: 2020-09-01
Also published as: JP2002076168A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体チップが直接搭載され、半導体装置用基板上の電極と接続される、半導体装置用基板に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体装置用基板上に半導体チップを直接搭載し、バンプあるいはボンディングワイヤ等で半導体チップの電極と半導体装置用基板上の半導体チップ接続用の電極を電気的に接続する技術は、ＣＯＢ（Ｃｈｉｐｏｎｂｏａｒｄ）として従来から知られている。この技術は、リードフレーム等の部品を不要にしており、また、半導体チップを直接実装し、バンプあるいはボンディングワイヤ等で接続するため、部品の実装密度を向上させることが可能となる。また、小型の基板に単数もしくは複数の半導体チップを搭載し、基板の周囲や側面あるいは裏面に外部接続用電極を設け、半導体チップの電極と外部接続用電極を、基板に設けられた配線で、電気的に接続し、半導体装置を製造することも従来から知られている。
【０００３】
上述のような半導体装置用基板の例として図４に示すものがある。絶縁基板４１上のほぼ中央に半導体チップ搭載部を備えている。この例では、半導体チップ搭載部に銅箔４６を形成している。そして、半導体チップ搭載部の周囲に、半導体チップ接続用の電極４４が形成されている。電極４４は、配線４５や、バイアホール４３等を介して、表面側及び裏面側（図示せず）に形成された、マザーボード等との接続をはかる外部接続用電極４２と接続されている。なおこの例では電極４４の一部は上記銅箔４６とも配線４７で接続されており、半導体装置として動作の際には、銅箔を接地電位とする構造になっている。また、ＤＲＡＭなどの搭載用のように、チップ搭載部に電極を設けたものもある。
【０００４】
そして、このような電極や配線は例えば次のような方法で形成される。即ち、第一はサブトラクティブ法であり、全面に貼着された銅箔や、全面にめっき等で形成された銅層をエッチングして形成される。第二はフルアディティブ法であり、めっきレジストを形成し、めっきレジストを形成しない部分に無電解めっきあるいは電解めっきと組み合わせて形成される。第三はセミアディティブ法であり、全面に貼着された薄い銅箔や、全面にめっき等で形成された薄い銅層上に、めっきレジストを形成し、電解めっき等で、めっきレジストを形成しない部分に電極や配線を厚付けし、めっきレジストを剥離し、全面にソフトエッチングを施し、前記薄い銅箔あるいは薄い銅層をエッチングして、電極や配線を形成するというものである。
いずれの場合も、めっき技術あるいはエッチング技術の少なくとも一方を用いるものである。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、近年の半導体チップのコストダウン、高機能化のための小型化、多ピン化がますます進んでいる。そのために、半導体チップの外部電極もより多ピンに、より小さく、より狭いピッチとなっている。また、外部電極の配置も多様化している。
それに伴い、半導体装置用基板においても、半導体チップ接続用電極が多ピンに、小さく、狭ピッチにならざるを得ない。また、上記の半導体チップの外部電極の配置の多様化とともに、半導体チップ接続用電極はこの図４の例のように等間隔に形成されない部分を有することがある。図４のＣ部の拡大図が図６である。幅４０μｍの半導体チップ接続用電極が、４０μｍの間隙で形成されているが、図６の中央部の二つの半導体チップ接続用電極の間は、１２８μｍの間隙がある。
このように半導体チップ接続用電極が等間隔に形成されない場合、電極の間隙が一定とならないことになるが、その場合、各電極をエッチング、あるいはめっきで形成する際に均一な形成が行われないという問題があった。
【０００６】
例えば、エッチングで形成する際には、間隙が広い部分の電極の間隙が広い側の辺４８にエッチングが入りやすく、電極が予定より小さくなってしまったり、サイドエッチングによって形状が悪化したりするというものである。まためっきで形成する際には、間隙が広い部分の電極に過剰にめっきが付着し、電極が予定より大きくなってしまったり、厚みや形状が不安定な状態になってしまうというものである。
そして、特にエッチングを含む工程で半導体チップ接続用電極を形成する場合には、上述のような問題が顕著であった。
【０００７】
電極が予定より小さくあるいは大きくなってしまう、あるいは厚みや形状が不安定な状態になると、半導体チップの実装不良が生じたり接続信頼性が低下するという問題が生ずる。あるいは電極間の電気的絶縁性が低下する、という問題が生ずる。
さらに、半導体チップ接続用電極が等間隔に形成されない場合、間隔が大きくなった部分では、絶縁基板の露出部が大きくなり、反りが発生しやすい、という問題もあった。
【０００８】
本発明は、半導体チップ接続用電極の間隙がほぼ一定とならない場合であっても、電極が小さくなったり大きくなったりすることがなく、また、電極の厚みや形状が安定し、半導体チップの実装不良が生じたり、接続信頼性が低下する、あるいは電極間の電気的絶縁性が低下するということがなく、従って半導体チップの実装信頼性、半導体チップ接続用の電極間の電気的信頼性に優れる半導体装置用基板を提供することを課題とする。
また、半導体チップ接続用電極の間隙がほぼ一定とならない場合であっても、反りの問題が生ずることがない半導体装置用基板を提供することを課題とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するため、請求項１記載の発明では、絶縁基板上に、半導体チップ搭載部と、前記半導体チップ搭載部またはその周囲に形成される半導体チップ接続用の電極と、前記電極に電気的に接続される配線とを備える半導体装置用基板において、前記半導体チップ接続用電極の間隙が一定となる箇所と一定とならない箇所とを有し、前記間隔が一定の箇所の半導体チップ接続用電極の間隙をａ、間隔が一定の箇所の半導体チップ接続用電極の幅をｂとした時、間隔が一定とならない箇所のうち半導体チップ接続用電極の間隙が（２ａ＋１．２ｂ）以上の箇所のみに、隣接する半導体チップ接続用電極との間隙がａとなるようにダミーパッドを形成していることを特徴としている。そしてこの手段は、半導体チップ接続用電極がエッチングを含む工程で形成されている場合には、特に上述した問題が顕著であることから、有効な手段である。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明に用いられる絶縁基板としては、従来の半導体装置用基板に用いられている材料が適用できる。例えば、ガラス−エポキシ基材、ガラス−ポリイミド基材、ガラス−ビスマレイミドトリアジン基材、セラミック基材等を例示することができる。
【００１１】
半導体チップ搭載部は、前記絶縁基材が露出していても、保護層で覆われていてもよい。また、ノイズを低減し、電気的特性を向上させ、あるいは、半導体チップから発生する熱を効率的に逃がすために、半導体チップ搭載部に金属層を設けることは好ましい。
半導体チップ接続用電極あるいは配線の材料としては、銅、アルミニウム、金等があげられる。半導体チップ接続用電極は、その上にニッケルメッキ及び金メッキ等が施されていてもよい。
【００１２】
ダミーパッドは、半導体チップ接続用電極と同じ材料、同じ工程で形成することが望ましい。そして、隣接する半導体チップ接続用電極との間隙が、他の部分のほぼ一定の間隙で形成された半導体チップ接続用電極の間隙とほぼ等しくなるように形成する。
【００１３】
以下、具体的実施形態により、本発明を詳述する。
図１は、本発明の一実施形態に係る半導体装置用基板の上面図である。ガラス−エポキシからなる絶縁基板１上に、サブトラクティブ法を用いて、絶縁基板上に貼着された銅箔をエッチングすることにより、銅からなる配線５、７、スルーホール３、外部接続用電極２、半導体チップ接続用電極４等が形成されている。
なお、製造方法はサブトラクティブ法に限定されず、セミアディティブ法やフルアディティブ法を用いてもよい。
そして、図１、図２に示すように、半導体チップ接続用電極の間隙が一定でない部分には、上記エッチング時に同時にダミーパッド８、９、１０を形成した。
ダミーパッドは、ダミーパッド８に示すように、一つのパッドで形成してもよいし、ダミーパッド９、１０に示すように、二つのパッドで形成してもよい。
【００１４】
図２は、図１のＡ部の部分拡大図である。ダミーパッド８がわかりやすいように破線で示してある。
４０μｍの幅の半導体チップ接続用電極４が、８０μｍピッチの等間隔で並んでいる。即ち、間隙は４０μｍである。そして、間に２箇所、間隙がほぼ一定とならない箇所があり、その部分の隣接する半導体チップ接続用電極の間隙は１５０μｍである。そして、その部分に、幅７０μｍのダミーパッド８を、隣接する半導体チップ接続用電極との間隙が４０μｍとなるように設けた。
なお、ダミーパッドを形成した点を除けば、図４に示す半導体装置用基板と全く同一である。
このように、ダミーパッド８を形成したものと、形成しないものとをそれぞれ１０枚づつ作製し、図２に示す部分につき、中央部の３つの半導体チップ接続用電極の幅を評価した。
その結果、上記のようにダミーパッド８を形成した１０枚のサンプルの３つの半導体チップ接続用電極、即ち３０個の半導体チップ接続用電極の、幅の平均値は所望の電極幅である４０μｍであったが、ダミーパッドを形成しなかった１０枚のサンプルの３０個の半導体チップ接続用電極の幅の平均値は、３０μｍであった。
【００１５】
半導体チップ搭載部６は、本実施形態では、放熱性を良好にするため、銅箔をエッチングせず、残存させた。なお、半導体チップ搭載部６は、本実施形態では、一か所であるが、搭載される半導体チップの数と同数設けられるものである。
そして、半導体チップ搭載部６の周囲に、半導体チップ接続用電極４を形成されした。
そして半導体チップ接続用の電極から、配線５、７によって、引き出されている。
【００１６】
一方、下面には、上面の配線からスルーホール３を通して接続される配線、さらにその配線から接続される外部接続用電極を形成した（いずれも図示せず）。
また本実施形態では、接地電極と接続される配線は半導体チップ搭載部６の銅箔とも接続した。このことにより半導体チップ接続用の電極の内側のスルーホール３の数を削減した。
【００１７】
半導体装置用基板としては、上述のように、両面板に限定されず、多層のものを用いてもよい。即ち、電源、接地の電位を有することとなる電源層、接地層をそれぞれ有し、上面、下面の層とあわせて四層の配線板としたり、あるいは前記電源層、接地層をあわせて一層して、三層の配線板としてもよい。さらに、電源、接地以外の信号の配線を上面、下面の他に、層を一層あるいはそれ以上設けて配線を行ってもよい。電源、接地以外の信号の配線を層数を増加して、設ける必要性は、特に、半導体チップが複数個搭載される半導体装置用基板の場合に要求が高い。また、半導体チップの電源が数種にわたる場合は、異なる電位の電源層が、複数存在することもある。搭載する半導体チップが複数で、それぞれの動作電源の電位が異なる場合にも、電源を多層化することは考えられる。
【００１８】
そして、上面の半導体チップ接続用電極４、外部接続用電極２及び半導体チップ搭載部６を除く部分、下面の外部接続用電極を除く部分には、保護層（図示せず）が形成されている。なお、半導体チップ搭載部６には保護層を形成してもよい。保護層は、通常の半導体装置用基板に用いられているソルダーレジストでよく、エポキシ系等の材料が一般に用いられている。
【００１９】
このようにして得られた半導体装置用基板に、バンプを形成した半導体チップを搭載し、半導体チップの電極と半導体チップ接続用電極４を接続し、必要に応じて半導体チップ搭載部６及び半導体チップ接続用電極付近をエポキシ等の樹脂で封止し、半導体装置とし、例えば、親基板となるプリント配線板上に搭載して用いる。親基板のプリント配線板との接続は、プリント配線板上に設けた電極と、上記の配線基板の外部接続用電極との間をハンダバンプやワイヤボンディングを用いて接続することが可能である。具体的には、一例をあげれば、下面側の外部接続用電極上にハンダバンプを形成し、プリント配線基板上に搭載し、赤外線等で加熱し、ハンダバンプを溶融させ、接続し、上面側の外部接続用電極と、プリント配線板とはワイヤボンディングで接続することができる。また上記のように、半導体モジュール化しない場合で、ＣＯＢとして用いる場合にも、本発明は適用可能である。
【００２０】
なお本発明において、ダミーパッドの数を減らすために、半導体チップ接続用電極のほぼ一定の間隙をａ、半導体チップ接続用電極の幅をｂとした時に、半導体チップ接続用電極の間隙が（２ａ＋１．２ｂ）以上の箇所のみに、隣接する半導体チップ接続用電極との間隙がａとなるようにダミーパッドを形成することは好ましい。
また、ダミーパッドの幅を半導体チップ接続用電極の幅をｂとした時に、ｂの１．２倍以上とすることは好ましい。大きくしておくことにより、そのような幅のものはダミーパッドであるということが一目でわかり、実装時に誤認識するというような恐れがなくなる。
【００２１】
例えば図５のように、幅ｂの半導体チップ接続用電極が、間隙ａで形成されており、その中で間隙が（２ａ＋１．２ｂ）あるいはそれ以上となっている箇所にのみ、図３に示すようにダミーパッドを形成する。間隙が（２ａ＋１．２ｂ）の場合は、間隙をａとするために、ダミーパッドの幅が１．２ｂとなる。
間隙が（２ａ＋１．２ｂ）に満たない箇所には、ダミーパッドを形成しないという形態である。このように、ダミーパッドを形成する箇所を、間隙が（２ａ＋１．２ｂ）以上の箇所とすることによって、ダミーパッドを形成する手間を省いて、本発明の目的を達成しつつ、製造を効率的に行うことができる。
また、ダミーパッドの幅が１．２ｂ以上とすることにより、実装時にダミーパッドを半導体チップ接続用電極と誤認識するというような恐れがなくなる。
【００２２】
【発明の効果】
本発明によれば、絶縁基板上に、半導体チップ搭載部と、前記半導体チップ搭載部またはその周囲に形成される半導体チップ接続用の電極と、前記電極に電気的に接続される配線とを備える半導体装置用基板において、前記半導体チップ接続用電極の間隙がほぼ一定とならない箇所に、ほぼ一定の間隙となるように、ダミーパッドが形成されているため、半導体チップ接続用電極の間隙がほぼ一定とならない場合であっても、電極が小さくなったり大きくなったりすることがなく、また、電極の厚みや形状が安定し、半導体チップの実装不良が生じたり、接続信頼性が低下する、あるいは電極間の電気的絶縁性が低下するということがない。そのため、半導体チップの実装信頼性、半導体チップ接続用の電極間の電気的信頼性に優れる半導体装置用基板を得ることができる。
【００２３】
さらに、半導体チップ接続用電極の間隙がほぼ一定とならない場合であっても、反りの問題が生ずることがない半導体装置用基板を得ることができる。
【００２４】
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る半導体装置用基板の上面図。
【図２】本発明の一実施形態に係る半導体装置用基板の部分拡大図。
【図３】本発明の他の実施形態に係る半導体装置用基板の部分拡大図。
【図４】従来技術に係る半導体装置用基板の上面図。
【図５】従来技術に係る半導体装置用基板の部分拡大図。
【図６】他の従来技術に係る半導体装置用基板の部分拡大図。
【符号の説明】
１、４１・・・・・・・絶縁基板
２、４２・・・・・・・外部接続用電極
３、４３・・・・・・・スルーホール
４、４４・・・・・・・半導体チップ接続用電極
５、７、４５、４７・・配線
６、４６・・・・・・・半導体チップ搭載部
８、９、１０・・・・・ダミーパッド
４８・・・・・・・・・間隙が広い側の辺

Claims

絶縁基板上に、半導体チップ搭載部と、前記半導体チップ搭載部またはその周囲に形成される半導体チップ接続用の電極と、前記電極に電気的に接続される配線とを備える半導体装置用基板において、前記半導体チップ接続用電極の間隙が一定となる箇所と一定とならない箇所とを有し、前記間隔が一定の箇所の半導体チップ接続用電極の間隙をａ、間隔が一定の箇所の半導体チップ接続用電極の幅をｂとした時、間隔が一定とならない箇所のうち半導体チップ接続用電極の間隙が（２ａ＋１．２ｂ）以上の箇所のみに、隣接する半導体チップ接続用電極との間隙がａとなるようにダミーパッドを形成していることを特徴とする半導体装置用基板。