JP4832369B2 - Circuit board, semiconductor device, circuit board manufacturing method, and semiconductor device manufacturing method - Google Patents

Circuit board, semiconductor device, circuit board manufacturing method, and semiconductor device manufacturing method Download PDF

Info

Publication number
JP4832369B2
JP4832369B2 JP2007166721A JP2007166721A JP4832369B2 JP 4832369 B2 JP4832369 B2 JP 4832369B2 JP 2007166721 A JP2007166721 A JP 2007166721A JP 2007166721 A JP2007166721 A JP 2007166721A JP 4832369 B2 JP4832369 B2 JP 4832369B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
circuit board
ceramic layer
semiconductor device
semiconductor chip
resin
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.)
Active
Application number
JP2007166721A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2009004709A (en
Inventor
信幸 林
佳彦 今中
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.)
Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu 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 Fujitsu Ltd filed Critical Fujitsu Ltd
Priority to JP2007166721A priority Critical patent/JP4832369B2/en
Publication of JP2009004709A publication Critical patent/JP2009004709A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP4832369B2 publication Critical patent/JP4832369B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • 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
    • 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
    • H01L2224/26Layer connectors, e.g. plate connectors, solder or adhesive layers; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/31Structure, shape, material or disposition of the layer connectors after the connecting process
    • H01L2224/32Structure, shape, material or disposition of the layer connectors after the connecting process of an individual layer connector
    • H01L2224/321Disposition
    • H01L2224/32151Disposition the layer 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
    • H01L2224/32221Disposition the layer 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
    • H01L2224/32225Disposition the layer 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
    • 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
    • H01L2224/73Means for bonding being of different types provided for in two or more of groups H01L2224/10, H01L2224/18, H01L2224/26, H01L2224/34, H01L2224/42, H01L2224/50, H01L2224/63, H01L2224/71
    • H01L2224/732Location after the connecting process
    • H01L2224/73201Location after the connecting process on the same surface
    • H01L2224/73203Bump and layer connectors
    • H01L2224/73204Bump and layer connectors the bump connector being embedded into the layer connector
    • 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
    • H01L2924/153Connection portion
    • H01L2924/1531Connection portion the connection portion being formed only on the surface of the substrate opposite to the die mounting surface
    • H01L2924/15313Connection portion the connection portion being formed only on the surface of the substrate opposite to the die mounting surface being a land array, e.g. LGA
    • 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
    • H01L2924/3025Electromagnetic shielding

Description

本発明は一般に半導体装置に係り、特に樹脂材料を使った多層回路基板、およびかかる多層回路基板を使った半導体装置に関する。   The present invention generally relates to semiconductor devices, and more particularly to a multilayer circuit board using a resin material and a semiconductor device using such a multilayer circuit board.

今日の高性能半導体装置では、半導体チップを担持するパッケージ基板として樹脂多層基板が使われている。一方、最近の高性能半導体装置では半導体チップに激しい発熱が生じ、しかも半導体チップは樹脂基板に比較して大きな弾性率を有するため、かかる半導体チップを担持する樹脂多層基板には、熱応力に起因する反りが発生しやすい。そこでこのような半導体装置を回路基板上にはんだバンプなどを介して実装した場合、半導体チップの発熱に伴ってバンプに大きな応力が印加され、半導体チップとパッケージ基板、あるいはパッケージ基板回路基板の間の電気的および機械的な接合が破壊されたり損傷したりする問題が生じる。   In today's high-performance semiconductor devices, a resin multilayer substrate is used as a package substrate carrying a semiconductor chip. On the other hand, in recent high-performance semiconductor devices, intense heat is generated in the semiconductor chip, and the semiconductor chip has a larger elastic modulus than that of the resin substrate. Therefore, the resin multilayer substrate carrying the semiconductor chip is caused by thermal stress. Warping is likely to occur. Therefore, when such a semiconductor device is mounted on a circuit board via a solder bump or the like, a large stress is applied to the bump as the semiconductor chip generates heat, and the semiconductor chip and the package substrate or the circuit board between the package substrate and the circuit board. The problem arises that the electrical and mechanical joints are broken or damaged.

そこでこのようなパッケージ基板の反りを抑制するため、従来、パッケージ基板を構成する樹脂多層基板の中心部にガラスクロスで補強されたコア層を配設した弾性率の大きい樹脂多層基板が使われている。
特開昭55−011888号公報 特開2006−100463号公報 特開2004−200614号公報
Therefore, in order to suppress such warpage of the package substrate, a resin multilayer substrate having a high elastic modulus in which a core layer reinforced with a glass cloth is disposed at the center of the resin multilayer substrate constituting the package substrate has been conventionally used. Yes.
JP-A-55-011888 JP 2006-1000046 A JP 2004-200614 A

一方、半導体チップを実装するパッケージ基板は、半導体チップから発生する熱を効率よく外部へ放散するため、伝熱板や放熱板を設けることがなされている。このような伝熱板や放熱板は、一般に銅など金属やその他の高熱伝導材料より形成されており、半導体チップを搭載する回路基板の裏面または両面に接合される。あるいは、半導体チップを伝熱板や放熱板に直接搭載したり、あるいは半導体チップを、放熱を目的としたビア(サーマルビアプラグ)にコンタクトさせ、半導体チップから発生した熱をこのサーマルビアプラグから伝熱板に吸収させたりする構成が使われている。この伝熱板に吸収させた熱を放熱板から外部に放散させることにより、半導体チップの熱暴走による回路の誤作動や回路自身の破壊が防止され、熱保護がなされる。   On the other hand, a package substrate on which a semiconductor chip is mounted is provided with a heat transfer plate or a heat radiating plate in order to efficiently dissipate heat generated from the semiconductor chip to the outside. Such a heat transfer plate or heat radiating plate is generally formed of a metal such as copper or other highly heat conductive material, and is bonded to the back surface or both surfaces of a circuit board on which a semiconductor chip is mounted. Alternatively, the semiconductor chip is directly mounted on a heat transfer plate or a heat sink, or the semiconductor chip is brought into contact with a via (thermal via plug) for heat dissipation, and heat generated from the semiconductor chip is transferred from the thermal via plug. A structure that is absorbed by a hot plate is used. By dissipating the heat absorbed by the heat transfer plate from the heat dissipation plate to the outside, malfunction of the circuit due to thermal runaway of the semiconductor chip and destruction of the circuit itself are prevented, and thermal protection is achieved.

図1は、従来のコアを有するサーマルビアプラグを設けた多層配線基板11の構成を示す。   FIG. 1 shows a configuration of a multilayer wiring board 11 provided with a thermal via plug having a conventional core.

図1を参照するに、前記多層配線基板11の中心部にはガラスクロスに樹脂を含浸させた厚さが40〜60μmのコア部11Cが設けられており、前記コア部11Cの上には、それぞれ配線パターン12A、12Bおよびビアプラグ13A、13Bを有するビルドアップ絶縁膜11A,11Bが形成されている。また前記コア部11Cの下には、それぞれ配線パターン12D,12Eおよびビアプラグ13D,13Eを有するビルドアップ絶縁膜11D、11Eが形成されている。   Referring to FIG. 1, a core portion 11C having a thickness of 40-60 μm obtained by impregnating a glass cloth with a resin is provided at the center of the multilayer wiring board 11, and on the core portion 11C, Build-up insulating films 11A and 11B having wiring patterns 12A and 12B and via plugs 13A and 13B are formed. Under the core portion 11C, build-up insulating films 11D and 11E having wiring patterns 12D and 12E and via plugs 13D and 13E are formed.

さらに前記コア部11Cを貫通して、前記配線層12Aと配線層12Dを接続するスルービアプラグ12Cが形成されている。また前記ビアプラグ13A,13B,13E,13Eは、そのうちに、サーマルビアプラグとして機能するビアプラグ13Tを含んでいる。   Furthermore, a through via plug 12C that penetrates the core portion 11C and connects the wiring layer 12A and the wiring layer 12D is formed. The via plugs 13A, 13B, 13E, and 13E include a via plug 13T that functions as a thermal via plug.

また最外部のビルドアップ絶縁膜11B,11E上にはソルダレジスト膜14B,14Eがそれぞれ形成されており、前記ソルダレジスト膜14B中には、電極パッド15Aが、また前記ソルダレジスト膜14E中には、電極パッド15Bが形成されている。   Solder resist films 14B and 14E are formed on the outermost buildup insulating films 11B and 11E, respectively. In the solder resist film 14B, an electrode pad 15A and in the solder resist film 14E. The electrode pad 15B is formed.

このようにして形成された多層配線基板11上には半導体チップ16がフェースダウン状態で実装され、半導体チップ16の電極バンプ16Aが対応する電極パッド15Aに接合される。また前記半導体チップ16とソルダレジスト膜14Bの間には、アンダーフィル樹脂層16Bが充填される。   The semiconductor chip 16 is mounted face down on the multilayer wiring board 11 formed in this manner, and the electrode bumps 16A of the semiconductor chip 16 are bonded to the corresponding electrode pads 15A. An underfill resin layer 16B is filled between the semiconductor chip 16 and the solder resist film 14B.

また前記多層配線基板11の裏側においては、前記電極パッド15Bに、前記半導体チップ16と多層配線基板11よりなる半導体装置を回路基板に実装するためにはんだバンプ(図示せず)が形成される。   On the back side of the multilayer wiring board 11, solder bumps (not shown) are formed on the electrode pads 15B in order to mount the semiconductor device comprising the semiconductor chip 16 and the multilayer wiring board 11 on the circuit board.

しかし、このようなコア部11Cを有する多層配線基板11では、コア層を含めた基板全体の厚さが500μmを超えてしまう場合があり、このような場合には、前記スルービアプラグ12Cの長さがやはり500μmを超えてしまうため、かかる長い信号路を伝送される信号は、インダクタンスの影響により遅延を受けてしまう。またサーマルビアプラグ13Tにより形成される伝熱路の長さも長くなり、伝熱路の熱抵抗が増大してしまう。さらにサーマルビアプラグ13Tは一般にビア径が100μm以下であり、元来熱抵抗が高い問題を有している。   However, in the multilayer wiring board 11 having such a core portion 11C, the thickness of the entire board including the core layer may exceed 500 μm. In such a case, the length of the through via plug 12C is long. Therefore, the signal transmitted through such a long signal path is delayed by the influence of the inductance. In addition, the length of the heat transfer path formed by the thermal via plug 13T increases, and the heat resistance of the heat transfer path increases. Further, the thermal via plug 13T generally has a via diameter of 100 μm or less, and has a problem of high heat resistance.

これに対し、前記図1の構成においてコア部11Cを除去し、多層配線基板の厚さを低減させることも考えられるが、このようにコア部11Cを除去した場合、多層配線基板全体の弾性率が例えば20GPaから10GPa程度、あるいはそれ以下まで減少してしまい、基板の反りや変形が大きな問題になる。このように半導体チップ16を担持する多層配線基板が反った場合、かかる多層配線基板と、前記多層配線基板を有する半導体装置が実装される回路基板の接合部には大きな応力が印加され、接合部が破壊されたり損傷したりする問題が生じる。   On the other hand, in the configuration of FIG. 1, it is conceivable to remove the core portion 11C and reduce the thickness of the multilayer wiring board. However, when the core portion 11C is removed in this way, the elastic modulus of the entire multilayer wiring board is considered. However, it is reduced from, for example, 20 GPa to about 10 GPa or less, and warping or deformation of the substrate becomes a big problem. When the multilayer wiring board carrying the semiconductor chip 16 is warped in this way, a large stress is applied to the joint between the multilayer wiring board and the circuit board on which the semiconductor device having the multilayer wiring board is mounted. The problem arises that is destroyed or damaged.

従来のコアレス基板では、このような基板の反りを抑制するために、外周部に沿って、図1に示す補強部材(スティフナ)17を設けることが行われているが、このような補強部材を設けても、反りが抑制されるのが外周部分だけであり、基板中、大部分の領域では反りあるいは変形を十分に抑制することができない。   In the conventional coreless substrate, in order to suppress such warpage of the substrate, a reinforcing member (stiffener) 17 shown in FIG. 1 is provided along the outer peripheral portion. Even if it is provided, warpage is suppressed only in the outer peripheral portion, and warpage or deformation cannot be sufficiently suppressed in most regions in the substrate.

また高周波モジュールに使われる多層配線基板においては、図2(A)、(B)に示すようにコアレス多層配線基板の裏面に、放熱および力学的補強のため金属基板を設け、かかる金属基板にサーマルビアプラグを介してコンタクトする構造が提案されている。ただし図2(A)は、かかる高周波モジュール21の平面図のうち、片側を示す図、図2(B)は図2(A)の断面図である。   In a multilayer wiring board used for a high frequency module, as shown in FIGS. 2A and 2B, a metal substrate is provided on the back surface of the coreless multilayer wiring board for heat dissipation and mechanical reinforcement. A structure in which contact is made through a via plug has been proposed. However, FIG. 2A is a diagram showing one side of the plan view of the high-frequency module 21, and FIG. 2B is a cross-sectional view of FIG.

図2(A)、(B)を参照するに、高周波モジュール21は絶縁樹脂層22と、前記絶縁樹脂層22の表裏にそれぞれ形成され、マイクロストリップラインを構成する導体パターン23Aおよび導体膜23Bを有し、前記絶縁樹脂膜22の裏面には、放熱部材および力学的補強部材として機能する金属基板25が設けられている。   Referring to FIGS. 2A and 2B, the high-frequency module 21 includes an insulating resin layer 22 and conductor patterns 23A and 23B that are formed on the front and back surfaces of the insulating resin layer 22 and constitute microstrip lines. And a metal substrate 25 that functions as a heat radiating member and a mechanical reinforcing member is provided on the back surface of the insulating resin film 22.

前記絶縁樹脂層22の表側には半導体チップ24がフェースダウン状態で、バンプ24Aにより、前記導体パターン23Aにコンタクトして実装されており、さらに前記半導体チップ24は、同様なバンプ24を介して、前記絶縁樹脂層22中に形成されたサーマルビアプラグ23Tにコンタクトする。前記サーマルビアプラグ23Tは前記絶縁樹脂層22中を貫通し、前記導体膜23Bを介して前記金属基板25に熱的にコンタクトする。   On the front side of the insulating resin layer 22, the semiconductor chip 24 is mounted face-down in contact with the conductor pattern 23 </ b> A by bumps 24 </ b> A. The thermal via plug 23T formed in the insulating resin layer 22 is contacted. The thermal via plug 23T penetrates through the insulating resin layer 22 and is in thermal contact with the metal substrate 25 through the conductor film 23B.

しかし、図2(A)、(B)の構成の場合、先にも述べたようにサーマルビアプラグ23Tの径は一般に100μm以下であり、熱抵抗が高いため、サーマルビアプラグ23Tを介した効率的な放熱のためには、絶縁樹脂層23の膜厚を減少させる必要がある。しかし、絶縁樹脂層23の膜厚を減少させると、その絶縁耐圧が低下してしまい、また絶縁樹脂層23と半導体チップ16との熱膨張差に起因して接合部に応力が発生し、コンタクトの信頼性が低下する問題が生じる。さらに、マイクロストリップラインでは、絶縁樹脂層23の膜厚を任意に減少させることはできない。   However, in the case of the configuration of FIGS. 2A and 2B, as described above, the diameter of the thermal via plug 23T is generally 100 μm or less and the thermal resistance is high, so that the efficiency via the thermal via plug 23T is high. For efficient heat dissipation, it is necessary to reduce the film thickness of the insulating resin layer 23. However, when the film thickness of the insulating resin layer 23 is reduced, the withstand voltage is lowered, and stress is generated at the joint due to the difference in thermal expansion between the insulating resin layer 23 and the semiconductor chip 16, and the contact There arises a problem that the reliability of the system is lowered. Furthermore, in the microstrip line, the thickness of the insulating resin layer 23 cannot be reduced arbitrarily.

ところで、高周波用途の半導体装置では、電磁シールドのため、半導体チップを樹脂封止し、さらに封止樹脂をメタライズすることが行われている。   By the way, in a semiconductor device for high frequency applications, a semiconductor chip is resin-sealed and an encapsulating resin is metalized for electromagnetic shielding.

図3は、前記図1の構造の半導体装置を高周波用途に適用した場合の例を示しているが、前記図1の構成においてソルダレジスト層14B、14Aが除去されており、ビルドアップ絶縁膜11B上に、前記半導体チップ16を覆うように封止樹脂層17が形成され、その表面にメタリゼーション層17Mが形成されている。   FIG. 3 shows an example in which the semiconductor device having the structure shown in FIG. 1 is applied to a high frequency application. In the configuration shown in FIG. 1, the solder resist layers 14B and 14A are removed, and the build-up insulating film 11B. On top, a sealing resin layer 17 is formed so as to cover the semiconductor chip 16, and a metallization layer 17M is formed on the surface thereof.

図4(A)、(B)は、マイクロストリップラインを有する別の高周波モジュール21Aの構成を示すが、図4の構成では、前記図2の構成をパッケージ本体25中に実装し、さらに上部を金属キャップ26により覆った構成を有する。ただし図4(A)は、前記図2(A)に対応した平面図であり、高周波モジュール21Aを、前記金属キャップ26を除いた状態で示しているのに対し、図4(B)は前記高周波モジュール21Aの、前記金属キャップ26を設けた状態での断面図を示す。   4A and 4B show the configuration of another high-frequency module 21A having a microstrip line. In the configuration of FIG. 4, the configuration of FIG. 2 is mounted in the package body 25, and the upper portion is further formed. The structure is covered with a metal cap 26. However, FIG. 4 (A) is a plan view corresponding to FIG. 2 (A), and shows the high-frequency module 21A with the metal cap 26 removed, whereas FIG. A cross-sectional view of the high-frequency module 21A in a state where the metal cap 26 is provided is shown.

しかし図3の高周波モジュールでは、半導体チップ16を囲んで、メタリゼーション層17Mで覆われた空間が誘電体(樹脂領域17)で充填された構造が形成されるが、かかる空間内において内部共振が生じることがあり、その場合、半導体装置は、かかる共振周波数を超えた周波数で動作することができなくなる。図4(A)、(B)の構成においても同様である。   However, in the high-frequency module shown in FIG. 3, a structure is formed in which a space surrounded by the metallization layer 17M is filled with a dielectric (resin region 17) surrounding the semiconductor chip 16, but internal resonance occurs in the space. In such a case, the semiconductor device cannot operate at a frequency exceeding the resonance frequency. The same applies to the configurations of FIGS. 4A and 4B.

一の側面によれば本発明は、各々配線パターンを担持し、さらに前記配線パターンに接続されたビアプラグを有する複数のビルドアップ樹脂層を積層した樹脂積層体を備えた回路基板であって、前記樹脂積層体の上面および下面に形成された、前記ビルドアップ層の弾性率よりも大きな弾性率を有する第1および第2のセラミック層を有し、
少なくとも前記第1および第2のセラミック層の一方は、凹凸断面を有することを特徴とする回路基板を、提供する。
According to one aspect, the present invention is a circuit board comprising a resin laminate in which a plurality of buildup resin layers each carrying a wiring pattern and having via plugs connected to the wiring pattern are laminated, Having first and second ceramic layers formed on the upper and lower surfaces of the resin laminate, each having an elastic modulus greater than that of the build-up layer;
At least one of the first and second ceramic layers has a concavo-convex cross section to provide a circuit board.

他の側面によれば本発明は、各々配線パターンを担持し、さらに前記配線パターンに接続されたビアプラグを有する複数のビルドアップ樹脂層を積層した樹脂積層体を備えた回路基板と、前記回路基板上に実装された半導体チップと、を備えた半導体装置であって、
前記回路基板および前記半導体チップを、前記回路基板の外部接続端子部を除いて覆う絶縁性セラミック層と、前記絶縁性セラミック層を覆う導電性セラミック層と、
を有することを特徴とする半導体装置を提供する。
According to another aspect, the present invention provides a circuit board comprising a resin laminate in which a plurality of buildup resin layers each carrying a wiring pattern and having via plugs connected to the wiring pattern are laminated, and the circuit board A semiconductor device having a semiconductor chip mounted thereon,
An insulating ceramic layer that covers the circuit board and the semiconductor chip except for external connection terminal portions of the circuit board; and a conductive ceramic layer that covers the insulating ceramic layer;
A semiconductor device is provided.

他の側面によれば本発明は、各々配線パターンを担持し、さらに前記配線パターンに接続されたビアプラグを有する複数のビルドアップ樹脂層を積層した樹脂積層体を備え、前記樹脂積層体の上面および下面に、前記ビルドアップ層の弾性率よりも大きな弾性率を有する第1および第2のセラミック層を有する回路基板の製造方法であって、前記第1および第2のセラミック層をエアロゾルデポジション法により、少なくとも前記第1および第2のセラミック層の一方が凹凸断面を有するように形成することを特徴とする回路基板の製造方法を提供する。   According to another aspect, the present invention includes a resin laminate in which a plurality of buildup resin layers each carrying a wiring pattern and having via plugs connected to the wiring pattern are laminated, and the upper surface of the resin laminate and A method of manufacturing a circuit board having first and second ceramic layers having elastic modulus larger than that of the build-up layer on a lower surface, wherein the first and second ceramic layers are formed by an aerosol deposition method. Thus, there is provided a method for manufacturing a circuit board, wherein at least one of the first and second ceramic layers is formed to have a concavo-convex cross section.

他の側面によれば本発明は、各々配線パターンを担持し、さらに前記配線パターンに接続されたビアプラグを有する複数のビルドアップ樹脂層を積層した樹脂積層体を備えた回路基板と、前記回路基板上に実装された半導体チップと、前記回路基板および前記半導体チップを、前記回路基板の外部接続端子部を除いて覆う絶縁性セラミック層と、前記絶縁性セラミック層を覆う導電性セラミック層と、を備えた半導体装置の製造方法であって、前記絶縁性セラミック層と前記導電性セラミック層は、エアロゾルデポジション法により形成されることを特徴とする半導体装置の製造方法を、提供する。   According to another aspect, the present invention provides a circuit board comprising a resin laminate in which a plurality of buildup resin layers each carrying a wiring pattern and having via plugs connected to the wiring pattern are laminated, and the circuit board A semiconductor chip mounted thereon, an insulating ceramic layer covering the circuit board and the semiconductor chip except for an external connection terminal portion of the circuit board, and a conductive ceramic layer covering the insulating ceramic layer. Provided is a method for manufacturing a semiconductor device, wherein the insulating ceramic layer and the conductive ceramic layer are formed by an aerosol deposition method.

本発明によれば、弾性率の小さいビルドアップ樹脂層の積層よりなる樹脂積層体を備えたコアレス回路基板を含む回路基板において、前記樹脂積層体の表面が大きな弾性率を有するセラミック層により、その全面にわたり、上下から補強され、さらに基板平面に対して凹凸構造を形成することで、一般に断面2次モーメントが大きくなるため、曲げに対する強さが増す。このため本発明によれば、かかる回路基板を使うことにより、半導体チップを高い信頼性で実装することが可能となる。また、このような半導体チップを実装された回路基板よりなる半導体装置を、電子装置のプリント回路基板などに実装する場合にも、高い信頼性を実現することができる。   According to the present invention, in a circuit board including a coreless circuit board provided with a resin laminate formed by laminating a build-up resin layer having a low elastic modulus, the surface of the resin laminate is provided by a ceramic layer having a large elastic modulus. By reinforcing the entire surface from above and below and further forming the concavo-convex structure with respect to the substrate plane, the sectional moment of inertia generally increases, so the strength against bending increases. Therefore, according to the present invention, it is possible to mount a semiconductor chip with high reliability by using such a circuit board. Also, high reliability can be realized when a semiconductor device including a circuit board on which such a semiconductor chip is mounted is mounted on a printed circuit board of an electronic device.

その際、前記セラミック層に凹凸構造を形成することにより、前記セラミック層の表面積が増大し、前記回路基板上に実装された半導体チップを高出力で動作させた場合にも、前記セラミック層を介した放熱が促進される。   At this time, by forming a concavo-convex structure in the ceramic layer, the surface area of the ceramic layer is increased, and even when a semiconductor chip mounted on the circuit board is operated at a high output, the ceramic layer is interposed. Heat dissipation is promoted.

かかる樹脂積層体上へのセラミック層の形成は、エアロゾルデポジション法により、直接に、外部から加熱することなく行うことができる。   The ceramic layer can be formed on the resin laminate by an aerosol deposition method without directly heating from the outside.

また本発明によれば、樹脂積層体よりなる回路基板上に半導体チップを実装した半導体装置において、全体を、外部接続端子部を除いて絶縁性セラミック層により覆い、さらに前記絶縁性セラミック層を導電性セラミック層で覆うことにより、効果的な電磁シールドを形成することができる。その際、本発明によれば、導電性セラミック層が半導体チップに近接して形成されるため、内部共振(キャビティ共振)は発生しにくく、半導体チップの動作速度に制約が課せられることはない。   According to the present invention, in the semiconductor device in which the semiconductor chip is mounted on the circuit board made of the resin laminate, the whole is covered with the insulating ceramic layer except for the external connection terminal portion, and the insulating ceramic layer is further electrically conductive. By covering with a conductive ceramic layer, an effective electromagnetic shield can be formed. In this case, according to the present invention, since the conductive ceramic layer is formed close to the semiconductor chip, internal resonance (cavity resonance) is unlikely to occur, and no restriction is imposed on the operation speed of the semiconductor chip.

[第1の実施形態]
図5(A)〜(C)は、本発明の第1の実施形態による半導体装置40の構成を示す。ただし図5(A)は前記半導体装置40の一部切除平面図を、図5(B)は図5(A)の構造の縦断面図を、図5(C)は図5(A)の構造の横断面図の一部を示す。
[First Embodiment]
5A to 5C show a configuration of the semiconductor device 40 according to the first embodiment of the present invention. 5A is a partially cutaway plan view of the semiconductor device 40, FIG. 5B is a longitudinal sectional view of the structure of FIG. 5A, and FIG. A part of a cross-sectional view of the structure is shown.

図5(A)〜(C)を参照するに、前記半導体装置40は、ビルドアップ絶縁膜41A〜41Eを積層した樹脂積層体よりなる回路基板41と、前記回路基板41上にフリップチップ実装されている半導体チップ44とより構成されている。前記ビルドアップ絶縁膜41A〜41Eは、それぞれCu配線パターン42A〜42Eと、前記Cu配線パターン42A〜42Eを電気的に相互接続するCuビアプラグ43A〜43Eを有しており、さらにスルービアプラグ43Cが前記樹脂積層体を貫通して形成されている。また前記樹脂積層体の上面には、Cu配線パターン45が形成されており、同様なCu配線パターン46が、前記樹脂積層体の下面にも形成されている。図示の例では、前記Cuビアプラグ43A〜43Eは40μmの径を有し、またCu配線パターン42A〜42Eは30μm/30μmのラインアンドスペースパターンを形成する。   Referring to FIGS. 5A to 5C, the semiconductor device 40 is flip-chip mounted on a circuit board 41 made of a resin laminate in which build-up insulating films 41A to 41E are laminated, and the circuit board 41. And a semiconductor chip 44. The build-up insulating films 41A to 41E have Cu wiring patterns 42A to 42E and Cu via plugs 43A to 43E that electrically interconnect the Cu wiring patterns 42A to 42E, respectively. It is formed through the resin laminate. A Cu wiring pattern 45 is formed on the upper surface of the resin laminate, and a similar Cu wiring pattern 46 is also formed on the lower surface of the resin laminate. In the illustrated example, the Cu via plugs 43A to 43E have a diameter of 40 μm, and the Cu wiring patterns 42A to 42E form a line and space pattern of 30 μm / 30 μm.

前記樹脂積層体の上面には、後で説明するエアロゾルデポジション法で形成された、AlNなどの、高弾性率を有し、かつ熱伝導性のセラミック層47,48が、10〜50μmの膜厚で形成されている。典型的には前記セラミック層47,48は100〜200GPa、例えば150GPaの弾性率を有しており、その結果、前記樹脂積層体はその全面にわたり上下から補強され、前記コアレス回路基板41は、各々のビルドアップ層はせいぜい2〜20GPa程度の弾性率しか有さないにもかかわらず、またコア層を有さないにもかかわらず、優れた機械強度、すなわち弾性率を示す。   On the upper surface of the resin laminate, a ceramic layer 47, 48 having a high elastic modulus and heat conductivity, such as AlN, formed by an aerosol deposition method described later, is a film having a thickness of 10 to 50 μm. It is formed with a thickness. Typically, the ceramic layers 47 and 48 have an elastic modulus of 100 to 200 GPa, for example, 150 GPa. As a result, the resin laminate is reinforced from above and below the entire surface, and the coreless circuit board 41 includes This buildup layer exhibits excellent mechanical strength, that is, elastic modulus, although it has no more than 2 to 20 GPa elastic modulus and no core layer.

前記セラミック層47,48には前記Cu配線パターン45,46の一部を露出する開口部が形成され、前記開口部により露出されたCu配線パターン45,46はパッド電極45P,46Pを形成する。   The ceramic layers 47 and 48 are formed with openings that expose portions of the Cu wiring patterns 45 and 46, and the Cu wiring patterns 45 and 46 exposed through the openings form pad electrodes 45P and 46P.

さらに図5(A)〜(C)の半導体装置40では、前記半導体チップ44が、前記コアレス回路基板上41にフリップチップ実装され、前記半導体チップ44上のパッド電極(図示せず)が、バンプ電極44Aを介して前記パッド電極45Pに接合される。さらに図示は省略するが、前記コアレス多層基板41と前記半導体チップ44の間には、アンダーフィル樹脂層が形成される。   5A to 5C, the semiconductor chip 44 is flip-chip mounted on the coreless circuit board 41, and pad electrodes (not shown) on the semiconductor chip 44 are bumped. It is joined to the pad electrode 45P through the electrode 44A. Although not shown, an underfill resin layer is formed between the coreless multilayer substrate 41 and the semiconductor chip 44.

本実施形態の半導体装置40では、前記セラミック層47,48に、平行なリブ構造47R,48Rが形成されており、これにより前記セラミック層47,48の機械強度が増大すると同時に、表面積が増大し、特に前記セラミック層47を介した放熱が促進される。   In the semiconductor device 40 of the present embodiment, parallel rib structures 47R and 48R are formed on the ceramic layers 47 and 48, thereby increasing the mechanical strength of the ceramic layers 47 and 48 and at the same time increasing the surface area. In particular, heat dissipation through the ceramic layer 47 is promoted.

前記セラミック層47を介した放熱に関連して、図5(A)〜(C)の構造では、前記樹脂積層体上面に形成されるCu配線パターン45の一部に、前記Cu配線パターン45の他の部分よりも幅広のヒートスプレッダ領域45Hが形成されており、前記セラミック層47をかかるヒートスプレッダ領域45Hを覆うように形成することにより、前記セラミック層47を介した放熱が促進される。   In relation to the heat dissipation through the ceramic layer 47, in the structure of FIGS. 5A to 5C, the Cu wiring pattern 45 is formed on a part of the Cu wiring pattern 45 formed on the upper surface of the resin laminate. A heat spreader region 45H that is wider than other portions is formed. By forming the ceramic layer 47 so as to cover the heat spreader region 45H, heat dissipation through the ceramic layer 47 is promoted.

その結果、本実施形態の半導体装置40では、前記半導体チップ44を高出力で動作させた場合でも、半導体装置の熱暴走の発生を回避することが可能である。   As a result, in the semiconductor device 40 of this embodiment, it is possible to avoid the occurrence of thermal runaway of the semiconductor device even when the semiconductor chip 44 is operated at a high output.

先にも述べたように、図5(A)〜(C)の半導体装置40では、前記樹脂積層体上へのセラミック層47,48の形成を、図6に示す装置を使ったエアロゾルデポジション法により実行する。   As described above, in the semiconductor device 40 of FIGS. 5A to 5C, the formation of the ceramic layers 47 and 48 on the resin laminate is performed by aerosol deposition using the device shown in FIG. Perform by law.

図6は、本発明で使われるエアロゾルデポジション装置60の構成を示す。   FIG. 6 shows the configuration of an aerosol deposition apparatus 60 used in the present invention.

図を参照するに、前記エアロゾルデポジション装置60はメカニカルブースタポンプ62Aおよび真空ポンプ62により真空排気される処理容器61を備えており、前記処理容器61中には、ステージ61A上に被処理基板Wが、X−Yステージ駆動機構61bおよびZステージ駆動機構61aによりX−Y−Z―θ方向に駆動自在に保持される。   Referring to the figure, the aerosol deposition apparatus 60 includes a mechanical booster pump 62A and a processing vessel 61 that is evacuated by a vacuum pump 62. In the processing vessel 61, a substrate W to be processed is placed on a stage 61A. Is held by the XY stage driving mechanism 61b and the Z stage driving mechanism 61a so as to be driven in the XYZ-θ direction.

前記処理容器61には、前記ステージ61A上の被処理基板Wに対向してノズル61Bが設けられており、前記ノズル61Bはセラミック材料のエアロゾルをキャリアガスとともに供給され、これを前記被処理基板Wの表面に、ジェット61cとして吹き付ける。   The processing vessel 61 is provided with a nozzle 61B facing the substrate W to be processed on the stage 61A. The nozzle 61B is supplied with an aerosol of a ceramic material together with a carrier gas, and this is supplied to the substrate W to be processed. The surface is sprayed as a jet 61c.

このようにして吹き付けられたエアロゾルを構成するセラミック粒子は先にも述べたように好ましくは0.5μm以下の粒径を有しており、前記被処理基板Wの表面で衝撃固化し、セラミック膜を形成する。このようにして得られたセラミック膜は、個々のセラミック粒子が扁平に変形した、特有の構造を有する。   The ceramic particles constituting the aerosol sprayed in this way preferably have a particle size of 0.5 μm or less, as described above, and are solidified by impact on the surface of the substrate W to be processed. Form. The ceramic film thus obtained has a unique structure in which individual ceramic particles are deformed flat.

前記ノズル61Bに前記エアロゾルを供給するため、図6のエアロゾルデポジション装置60は、粒径が好ましくは0.5μm以下のセラミック粉末原料を保持した原料容器63を設けられており、前記原料容器63には不活性ガスや高純度酸素などのキャリアガスが、高圧ガス源64から、質量流量コントローラ64Aを介して供給される。また前記原料容器63は、エアロゾルの発生を促進するため、振動台63A上に保持されている。前記原料容器63は、前記メカニカルブースタポンプ62Aおよび真空ポンプ62により、成膜工程に先立って減圧状態に維持され、セラミック粉末原料の水分が除去される。   In order to supply the aerosol to the nozzle 61B, the aerosol deposition apparatus 60 of FIG. 6 is provided with a raw material container 63 holding a ceramic powder raw material having a particle size of preferably 0.5 μm or less. A carrier gas such as an inert gas or high-purity oxygen is supplied from the high-pressure gas source 64 via the mass flow controller 64A. The raw material container 63 is held on a vibration table 63A in order to promote the generation of aerosol. The raw material container 63 is maintained in a reduced pressure state prior to the film forming step by the mechanical booster pump 62A and the vacuum pump 62, and the moisture of the ceramic powder raw material is removed.

次に、エアロゾルデポジション装置を使って行われる、図5(A)〜(C)の半導体装置40の製造工程を説明する。   Next, the manufacturing process of the semiconductor device 40 shown in FIGS. 5A to 5C performed using the aerosol deposition apparatus will be described.

図7(A)を参照するに、最初にCuあるいはCu合金よりなる基体70上にCu配線パターン46および46Pが形成され、さらに前記Cu配線パターン46,46Pを覆うように第1層目のビルドアップ絶縁膜41Aが、真空ラミネーション法により形成される。例えば前記ビルドアップ絶縁膜41Aとして、巴川製紙株式会社より商品名TLF−30として市販されている樹脂絶縁膜を使うことができる。   Referring to FIG. 7A, first, Cu wiring patterns 46 and 46P are formed on a base 70 made of Cu or a Cu alloy, and the first layer build is formed so as to cover the Cu wiring patterns 46 and 46P. The up insulating film 41A is formed by a vacuum lamination method. For example, as the build-up insulating film 41A, a resin insulating film commercially available under the trade name TLF-30 from Yodogawa Paper Co., Ltd. can be used.

さらに前記ビルドアップ絶縁膜41A中にCO2レーザにより、前記ビアプラグ43Aに対応したビアホールが形成され、さらにかかるビアホールを含む前記ビルドアップ絶縁膜の全面を、Cuの無電解メッキにより形成したCuシード層(図示せず)により覆い、さらに前記Cuシード層上に、例えば日立化成株式会社より商品名フォテックRY−3229として市販のレジスト膜(図示せず)を形成する。さらに前記レジスト膜を露光して前記ビアホールに対応した開口部を形成した後、電解メッキにより、前記ビアホールをCuにより充填する。これにより、前記ビルドアップ絶縁膜41A中に前記Cuビアプラグ43Aが形成される。 Further, a via hole corresponding to the via plug 43A is formed in the build-up insulating film 41A by a CO 2 laser, and the entire surface of the build-up insulating film including the via hole is formed by Cu electroless plating. (Not shown), and a commercially available resist film (not shown) is formed on the Cu seed layer under the trade name FOTEC RY-3229 from, for example, Hitachi Chemical Co., Ltd. Further, the resist film is exposed to form an opening corresponding to the via hole, and then the via hole is filled with Cu by electrolytic plating. As a result, the Cu via plug 43A is formed in the build-up insulating film 41A.

さらに前記Cuシード層上に新たなレジスト膜を形成し、これを所望の配線パターンに従ってパターニングし、電解メッキを行うことにより、前記ビルドアップ絶縁膜41A上に配線パターン42Aが形成される。   Further, a new resist film is formed on the Cu seed layer, patterned according to a desired wiring pattern, and subjected to electrolytic plating, thereby forming a wiring pattern 42A on the build-up insulating film 41A.

さらに前記ビルドアップ絶縁膜上において前記配線パターンの間に介在しているCuシード層をエッチングにより除去した後、同様な工程を繰り返すことにより、前記基体70上に、前記図で説明した樹脂積層体が形成される。   Further, after removing the Cu seed layer interposed between the wiring patterns on the build-up insulating film by etching, the same process is repeated, so that the resin laminate described in the figure is formed on the base 70. Is formed.

次に図7(B)の工程において、前記樹脂積層体上の電極パッド45Pの形成領域をメタルマスクなどのスクリーンマスク(図示せず)により覆い、前記のエアロゾルデポジション装置60中においてAlNなどのセラミック層47を形成することにより、図7(C)に示すように、前記配線パターン45のうち、パッド電極45Pを構成する部分が前記セラミック層47中の開口部を介して露出された構造が得られる。   Next, in the step of FIG. 7B, the formation region of the electrode pad 45P on the resin laminate is covered with a screen mask (not shown) such as a metal mask, and in the aerosol deposition apparatus 60, AlN or the like is formed. By forming the ceramic layer 47, as shown in FIG. 7C, a structure in which the portion of the wiring pattern 45 constituting the pad electrode 45P is exposed through the opening in the ceramic layer 47 is formed. can get.

その際、前記セラミック層47におけるリブ構造47Rは、例えば最初に一様なエアロゾルデポジションを行って第1層を形成した後、リブパターンを形成されたメタルマスク(図示せず)を使って再びエアロゾルデポジションを行うことにより、あるいは単にノズルを移動させながらエアロゾルデポジションを行うことで、容易に形成することができる。   At this time, the rib structure 47R in the ceramic layer 47 is formed again using a metal mask (not shown) on which a rib pattern is formed after, for example, first performing uniform aerosol deposition to form the first layer. It can be easily formed by performing aerosol deposition or by simply performing aerosol deposition while moving the nozzle.

次に図7(D)の工程において前記基材70がエッチングにより除去され、今度は前記樹脂積層体の下面において、所定の電極パッド形成領域に同様なメタルマスクパターンMを形成し、前記エアロゾルデポジション装置60中においてエアロゾルデポジションを行うことにより、図7(E)に示すように前記セラミック層48が、前記樹脂積層体の下面に、前記電極パッド46Pを露出するように形成され、コアレス多層回路基板41が得られる。その際、前記セラミック層48の形成の場合にも、最初に一様な成膜を行った後、メタルマスクを使ってリブ部を形成することで、前記セラミック層48に、図5(C)に示す、リブ部48Rを形成することが可能になる。   Next, in the step of FIG. 7D, the base material 70 is removed by etching. Next, a similar metal mask pattern M is formed in a predetermined electrode pad formation region on the lower surface of the resin laminate, and the aerosol deposition is performed. By performing aerosol deposition in the position device 60, the ceramic layer 48 is formed on the lower surface of the resin laminate so as to expose the electrode pad 46P as shown in FIG. A circuit board 41 is obtained. At this time, also in the formation of the ceramic layer 48, a uniform film is first formed, and then a rib portion is formed using a metal mask, so that the ceramic layer 48 is formed on the ceramic layer 48 as shown in FIG. The rib portion 48R shown in FIG.

さらに図7(F)の工程においてコアレス多層回路基板41上に半導体チップ44をフリップチップ実装することにより、先に説明した半導体装置40が得られる。   Further, the semiconductor device 40 described above is obtained by flip-chip mounting the semiconductor chip 44 on the coreless multilayer circuit board 41 in the step of FIG.

なお前記図7(B),(D)の工程において、前記リブ部47R,48Rは、エアロゾルでポジション工程ではマスクパターンを使わず、前記セラミック膜47,48を一様に形成した後、これを、マスクプロセスを使ったエッチングによりパターニングすることで形成することも可能である。   7 (B) and 7 (D), the rib portions 47R and 48R are made of aerosol without using a mask pattern in the position process, and after the ceramic films 47 and 48 are uniformly formed, It is also possible to form by patterning by etching using a mask process.

なお前の工程において前記セラミック層47,48としては、通常高弾性材料として使われているセラミックスを使うことができ、特定はされないが、例えばアルミナ、ジルコニア、窒化アルミニウム、コーディエライト、ムライト、チタニア、石英、フォレステライト、ウォラストナイト、アノーサイト、エンスタタイト、ジオプサイト、アケルマナイト、ゲーレナイト、スピネル、ガーネットなど、さらにはチタン酸マグネシウム、チタン酸カルシウム、チタン酸ストロンチウム、チタン酸バリウムなどのチタン酸塩などを使うことができる。   In the previous step, the ceramic layers 47 and 48 may be ceramics that are usually used as a highly elastic material and are not specified. For example, alumina, zirconia, aluminum nitride, cordierite, mullite, titania. , Quartz, forsterite, wollastonite, anorthite, enstatite, diopsite, akermanite, gelenite, spinel, garnet, etc., and titanates such as magnesium titanate, calcium titanate, strontium titanate, barium titanate, etc. Can be used.

このうちでも、絶縁性および強度の観点から、アルミナ、ジルコニア、窒化アルミニウム、コーディエライト、ムライトなどの、粒径が10nm〜1μmの粉末を使うのが好ましい。さらに上記図あるいは図の工程において、二種類以上のセラミックスを使い、前記セラミック層を、例えばアルミナとジルコニアの混合膜として形成することも可能である。   Among these, from the viewpoint of insulation and strength, it is preferable to use a powder having a particle diameter of 10 nm to 1 μm, such as alumina, zirconia, aluminum nitride, cordierite, mullite. Further, in the process shown in the figure or the figure, it is possible to use two or more kinds of ceramics and form the ceramic layer as, for example, a mixed film of alumina and zirconia.

本実施形態では、前記図のエアロゾルデポジション装置60において、株式会社トクヤマより製品名シェイパルHグレードとして市販の窒化アルミニウム粉末または、昭和電工株式会社より製品名160SG−4として市販のアルミナ粉末を使っている。   In the present embodiment, in the aerosol deposition apparatus 60 of the above figure, aluminum nitride powder commercially available from Tokuyama Co., Ltd. under the product name Shapal H grade, or alumina powder commercially available under the product name 160SG-4 from Showa Denko KK is used. Yes.

なお、前記の半導体装置40において、前記高熱伝導セラミック層の代わりに例えばガラスクロスを含浸させた、コア材に使われるプリプレグを使った場合には、前記コアレス多層回路基板41において十分な弾性率の向上を達成することができない。   In the semiconductor device 40, when the prepreg used for the core material, for example, impregnated with glass cloth instead of the high thermal conductive ceramic layer, the coreless multilayer circuit board 41 has a sufficient elastic modulus. Improve cannot be achieved.

このようにして形成された多層コアレス回路基板41の反りを、前記半導体チップ44を実装しない状態で測定したところ、一辺が4cmの大きさの基板では反りの値が50μm程度であり、また半導体チップ44が搭載される一辺が2cmの領域においては、20μm程度であり、補強部材を使わずとも半導体チップの実装が可能であることが確認された。   When the warp of the multilayer coreless circuit board 41 formed in this way was measured without mounting the semiconductor chip 44, the warp value was about 50 μm for a substrate with a side of 4 cm, and the semiconductor chip In a region where one side where 44 is mounted is 2 cm, it is about 20 μm, and it was confirmed that a semiconductor chip can be mounted without using a reinforcing member.

また前記コアレス多層回路基板上に前記半導体チップを実装後、コアレス多層回路基板41の反りを測定したところ、一辺が4cmの基板において反りの大きさは100μm以下であり、チップの剥離やビアコンタクトの断線は発生していないことが確認された。   In addition, after mounting the semiconductor chip on the coreless multilayer circuit board, the warpage of the coreless multilayer circuit board 41 was measured. As a result, the warpage was 100 μm or less on a substrate having a side of 4 cm. It was confirmed that no disconnection occurred.

さらに、このようにして形成されたコアレス多層回路基板上に実際に半導体チップ44を前記図5(A)〜(C)で説明したようにフリップチップ実装し、前記半導体チップ44とコアレス多層回路基板41との間に、弾性率が10GPaの一般的なアンダーフィル樹脂層(住友ベークライト株式会社より市販のCRP−4075S3)を充填し、これを150℃で30分間硬化させた後、−10℃から100℃の間で熱サイクル試験を300回繰り返した。   Further, the semiconductor chip 44 is actually flip-chip mounted on the coreless multilayer circuit board thus formed as described in FIGS. 5A to 5C, and the semiconductor chip 44 and the coreless multilayer circuit board are mounted. 41, a general underfill resin layer (CRP-4075S3 commercially available from Sumitomo Bakelite Co., Ltd.) having an elastic modulus of 10 GPa is filled and cured at 150 ° C. for 30 minutes, and then from −10 ° C. The thermal cycle test was repeated 300 times between 100 ° C.

その結果、本実施形態による、樹脂積層体に高熱伝導セラミック層47,48を設けた構成のコアレス多層回路基板41を使った半導体装置40では、半導体チップ44とコアレス回路基板41の間に剥離や断線は生じないことが確認された。   As a result, in the semiconductor device 40 using the coreless multilayer circuit board 41 having the configuration in which the high thermal conductive ceramic layers 47 and 48 are provided in the resin laminate according to the present embodiment, the separation or the separation between the semiconductor chip 44 and the coreless circuit board 41 is possible. It was confirmed that no disconnection occurred.

なお、図5(A)〜(C)の構成において、図示していない前記アンダーフィル樹脂層は、フィラーを添加されたものであっても、またフィラーを添加されないものであってもよい。   5A to 5C, the underfill resin layer (not shown) may be added with a filler or may not be added with a filler.

これに対し、前記図5(A)〜(C)の構成において前記高熱伝導セラミック層を設けなかった比較対照実験では、一辺の大きさが4cmの基板において、反りが本前記実施形態における50μmの値から、300μmにまで増大してしまうのが確認された。またその際、一辺が2cmのチップ実装領域においては、反りが本実施形態の場合の20μmから、100μm程度まで増大してしまい、半導体チップの実装は、図1に示したような補強部材17を使わない限り、不可能であった。   On the other hand, in a comparative experiment in which the high thermal conductive ceramic layer was not provided in the configuration of FIGS. 5A to 5C, a warp was 50 μm in the present embodiment on a substrate having a side of 4 cm. From the value, it was confirmed that it increased to 300 μm. At that time, in the chip mounting region having a side of 2 cm, the warpage increases from 20 μm in this embodiment to about 100 μm, and the mounting of the semiconductor chip is performed by using the reinforcing member 17 as shown in FIG. It was impossible unless it was used.

そこで、上記比較対照実験では、前記セラミック層を設けないコアレス多層回路基板上に、厚さが1mmのステンレススチールよりなる補強部材を設けることにより反りの大きさを100μm程度に抑制して半導体チップの実装を行い、本実施形態と同様なアンダーフィル樹脂層を同様に形成した後、同じ熱サイクル試験を行った。   Therefore, in the comparative experiment described above, by providing a reinforcing member made of stainless steel having a thickness of 1 mm on a coreless multilayer circuit board on which the ceramic layer is not provided, the size of the warp is suppressed to about 100 μm. After mounting and forming an underfill resin layer similar to this embodiment in the same manner, the same thermal cycle test was performed.

その結果、上記比較対照実験では、300回の熱サイクルにより、前記コアレス多層回路基板と半導体チップの間に破断が生じるのが確認され、またチップ実装状態での基板の反りが300μmに達するのが確認された。また、この比較対照実験では、半導体チップの剥離およびスルービアプラグの断線も観察された。   As a result, in the above comparative experiment, it was confirmed that the coreless multilayer circuit board and the semiconductor chip were broken by 300 thermal cycles, and the warpage of the board in the chip mounted state reached 300 μm. confirmed. In this comparative experiment, peeling of the semiconductor chip and disconnection of the through via plug were also observed.

このように、本発明によれば、弾性率の低いコアレス多層回路基板の上下面に高熱伝導セラミック層を、好ましくはエアロゾルデポジション法により形成することにより、前記コアレス多層回路基板が効果的に補強され、かかるコアレス回路基板を使った半導体装置の信頼性を大きく向上させることが可能となる。またその際に、前記高熱伝導セラミック層にリブ上の凹凸形状を形成することにより、表面積が増大し、前記高熱伝導セラミック層を介した放熱効率を向上させることができる。   Thus, according to the present invention, the coreless multilayer circuit board is effectively reinforced by forming high thermal conductive ceramic layers on the upper and lower surfaces of the coreless multilayer circuit board having a low elastic modulus, preferably by the aerosol deposition method. Thus, the reliability of the semiconductor device using such a coreless circuit board can be greatly improved. Further, at that time, by forming an uneven shape on the rib in the high thermal conductive ceramic layer, the surface area can be increased, and the heat radiation efficiency through the high thermal conductive ceramic layer can be improved.

例えば前記リブ状の凹凸形状47Rとしては、例えば幅が約100μmで深さが約100μmの凸パターンあるいは凹パターンを、例えば100μmのピッチで繰り返すようなものであってもよい。   For example, as the rib-shaped uneven shape 47R, for example, a convex pattern or a concave pattern having a width of about 100 μm and a depth of about 100 μm may be repeated at a pitch of 100 μm, for example.

なお、かかるリブ状部は、前記セラミック層47のみならず、必要ならば、セラミック層48に形成してもよい。
[第2の実施形態]
図8(A)〜(C)は、本発明の第2の実施形態によるコアレス多層回路基板81を使った半導体装置80の構成を示す、それぞれ平面図、縦断面図および横断面図を示す。ただし図中、先に説明した部分には同一の参照符号を付し、説明を省略する。
Such rib-shaped portions may be formed not only in the ceramic layer 47 but also in the ceramic layer 48 if necessary.
[Second Embodiment]
FIGS. 8A to 8C are a plan view, a longitudinal sectional view, and a transverse sectional view, respectively, showing the configuration of the semiconductor device 80 using the coreless multilayer circuit board 81 according to the second embodiment of the present invention. However, in the figure, the same reference numerals are given to the parts described above, and the description will be omitted.

図8(A)〜(C)を参照するに、前記半導体装置80は図の断面図では前記図の構成と同一であるが、図の横断面図に示すように、前記高熱伝導セラミック層47のリブ(凹凸)構造が、一方向に延在するフィン形状ではなく二方向の格子形状とされている。   Referring to FIGS. 8A to 8C, the semiconductor device 80 has the same configuration as that of the figure in the sectional view of the figure. However, as shown in the transverse sectional view of the figure, the high thermal conductivity ceramic layer 47 is shown in FIG. This rib (unevenness) structure is not a fin shape extending in one direction but a lattice shape in two directions.

かかる構成により、前記コアレス多層回路基板81は、図中、X方向およびY方向への変形のいずれに対しても抵抗し、その結果、弾性率および熱伝導率をさらに向上させることができる。   With such a configuration, the coreless multilayer circuit board 81 resists both deformation in the X direction and the Y direction in the figure, and as a result, the elastic modulus and thermal conductivity can be further improved.

なお、本発明はコアレス多層回路基板のみならず、図1に示すようなコア部材を有する回路基板であっても、特に厚さが500μm以下で反りや変形が問題となるような場合においては、適用することも可能である。
[第3の実施形態]
図9は、本発明の第3の実施形態による、セラミック層47の凹凸構造を示す。
Note that the present invention is not only a coreless multilayer circuit board, but also a circuit board having a core member as shown in FIG. 1, particularly in the case where warpage and deformation are problematic at a thickness of 500 μm or less, It is also possible to apply.
[Third Embodiment]
FIG. 9 shows the concavo-convex structure of the ceramic layer 47 according to the third embodiment of the present invention.

図9を参照するに、本実施形態ではフィン状リブ部47Rあるいは格子状リブ部47Lを構成する凹凸構造のうち、凸部の基部47dは、前記セラミック層47の主要部と同様に緻密なセラミック膜として形成し、その先端部47pのみ、多孔質セラミック膜として形成している。   Referring to FIG. 9, in this embodiment, in the concavo-convex structure constituting the fin-like rib portion 47 </ b> R or the lattice-like rib portion 47 </ b> L, the base portion 47 d of the convex portion is a dense ceramic like the main portion of the ceramic layer 47. It forms as a film | membrane, Only the front-end | tip part 47p is formed as a porous ceramic film | membrane.

このような多孔質セラミック膜は、図6のエアロゾルデポジション装置60において、原料として粒径が比較的大きい、例えば1.0〜3.0μmのセラミック粒子を原料として使うことにより、あるいはノズル61Bの走査速度を、通常の0.5mm/秒の速度から、5.0〜10.0mm/秒の速度まで増大させることで形成することができる。   Such a porous ceramic membrane can be obtained by using ceramic particles having a relatively large particle size, for example, 1.0 to 3.0 μm as a raw material in the aerosol deposition apparatus 60 of FIG. It can be formed by increasing the scanning speed from a normal speed of 0.5 mm / second to a speed of 5.0 to 10.0 mm / second.

このようにリブ部47Rあるいは47Lの先端部47pのみ多孔質とすることにより、放熱表面積が増大し、前記セラミック層47を介した放熱効率が向上する。その際、前記基部47dは緻密なセラミック層よりなるため、前記セラミック層47の力学的補強効果が損なわれることはない。
[第4の実施形態]
図10は、本発明の第4の実施形態による半導体装置100の構成を示す。ただし図10中、先に説明した部分には同一の参照符号を付し、説明を省略する。
Thus, by making only the tip 47p of the rib portion 47R or 47L porous, the heat dissipation surface area is increased, and the heat dissipation efficiency through the ceramic layer 47 is improved. At this time, since the base portion 47d is formed of a dense ceramic layer, the mechanical reinforcement effect of the ceramic layer 47 is not impaired.
[Fourth embodiment]
FIG. 10 shows a configuration of a semiconductor device 100 according to the fourth embodiment of the present invention. However, in FIG. 10, the same reference numerals are given to the parts described above, and description thereof is omitted.

図10を参照するに、本実施形態では、前記ビルドアップ絶縁膜41A〜41Eを積層した樹脂積層体の表面が、前記半導体チップ44が実装された状態で、外部接続用パッド電極46Pおよび接地用パッド電極45Pを除いて、連続してAlNなど、前記セラミック層47,48と同様な絶縁性セラミック層101により覆われており、さらに、前記絶縁性セラミック層101上には導電性セラミック層102が、前記外部接続用パッド電極46Pを除いて連続して、かつ前記半導体チップ44に直接に接するように、形成されている。また図10の構成では、前記樹脂積層体と半導体チップ44の間には、アンダーフィル樹脂層44Uが形成されている。   Referring to FIG. 10, in this embodiment, the surface of the resin laminate in which the build-up insulating films 41 </ b> A to 41 </ b> E are laminated has the external connection pad electrode 46 </ b> P and grounding in a state where the semiconductor chip 44 is mounted. Except for the pad electrode 45P, it is continuously covered with an insulating ceramic layer 101 similar to the ceramic layers 47 and 48, such as AlN, and a conductive ceramic layer 102 is further formed on the insulating ceramic layer 101. , Except for the external connection pad electrode 46P, and so as to be in direct contact with the semiconductor chip 44. In the configuration of FIG. 10, an underfill resin layer 44 </ b> U is formed between the resin laminate and the semiconductor chip 44.

その際、前記導電性セラミック層102は、前記樹脂積層体よりなる回路基板上の接地電極パッド45G,46Gにコンタクトして形成されており、その結果、前記半導体装置100は、全体として接地電位の導電性セラミック層102により覆われ、電磁シールドを形成される。これにより、高周波ノイズの放射が抑制され、また外来高周波ノイズによる半導体装置の誤動作が抑制される。   At that time, the conductive ceramic layer 102 is formed in contact with the ground electrode pads 45G and 46G on the circuit board made of the resin laminate, and as a result, the semiconductor device 100 has a ground potential as a whole. Covered by the conductive ceramic layer 102, an electromagnetic shield is formed. Thereby, radiation of high frequency noise is suppressed, and malfunction of the semiconductor device due to external high frequency noise is suppressed.

その際、本発明では前記導電性セラミック層102が絶縁性セラミック層101に密接して形成されているため、半導体チップ44の周囲にキャビティ共振を生じるような空間が形成されることがなく、半導体装置100に動作周波数の限界の問題が生じることはない。   At this time, in the present invention, since the conductive ceramic layer 102 is formed in close contact with the insulating ceramic layer 101, a space that causes cavity resonance around the semiconductor chip 44 is not formed, and the semiconductor The device 100 does not suffer from operating frequency limitations.

前記絶縁性セラミック層101および導電性セラミック層102は、いずれも図6のエアロゾルデポジション装置60を使って、加熱することなく、例えば室温などの低温で形成することができる。その際、前記絶縁性セラミック層101は、AlNに限定されるものではなく、先に説明したように、特定はされないが、例えばアルミナ、ジルコニア、窒化アルミニウム、コーディエライト、ムライト、チタニア、石英、フォレステライト、ウォラストナイト、アノーサイト、エンスタタイト、ジオプサイト、アケルマナイト、ゲーレナイト、スピネル、ガーネットなど、さらにはチタン酸マグネシウム、チタン酸カルシウム、チタン酸ストロンチウム、チタン酸バリウムなどのチタン酸塩を使うことができる。   Both the insulating ceramic layer 101 and the conductive ceramic layer 102 can be formed at a low temperature such as room temperature without heating using the aerosol deposition apparatus 60 of FIG. In this case, the insulating ceramic layer 101 is not limited to AlN, and as described above, is not specified, for example, alumina, zirconia, aluminum nitride, cordierite, mullite, titania, quartz, Use foresterite, wollastonite, anorthite, enstatite, diopsite, akermanite, gelenite, spinel, garnet, etc., and also use titanates such as magnesium titanate, calcium titanate, strontium titanate, barium titanate it can.

一方、前記導電性セラミック層102は、図6のエアロゾルデポジション装置60において、かかる絶縁性セラミック層の原料となる、例えば前記商品名160SG−4のアルミナ粉末に、単体で導電性を有するSiCやTiC、AlSiC(アルミニウムシリコンカーバイド)などの導電性セラミック粉末、あるいは金属微粉末を混合した導電性原料粉末を使用することで形成することができる。あるいは、前記図6のエアロゾルデポジション装置60において複数のノズルおよび原料容器を設け、それぞれのノズルから、アルミナなどの絶縁性セラミック材料と、前記導電性材料を、同時に、あるいは交互に噴射することで形成することもできる。   On the other hand, the conductive ceramic layer 102 is used as a raw material for the insulating ceramic layer in the aerosol deposition apparatus 60 of FIG. It can be formed by using conductive ceramic powder such as TiC and AlSiC (aluminum silicon carbide), or conductive raw material powder mixed with metal fine powder. Alternatively, a plurality of nozzles and a raw material container are provided in the aerosol deposition apparatus 60 of FIG. 6, and an insulating ceramic material such as alumina and the conductive material are sprayed simultaneously or alternately from each nozzle. It can also be formed.

これらの材料は、高弾性率を有しているため、コアレス基板の力学的補強手段としても機能し、さらに優れた熱伝導性を有しているため、放熱部材としても機能する。
[第5の実施形態]
図11は、本発明の第5の実施形態による半導体装置120の構成を示す。ただし図12中、先に説明した部分に対応する部分には同一の参照符号を付し、説明を省略する。
Since these materials have a high elastic modulus, they also function as mechanical reinforcement means for the coreless substrate, and also have excellent thermal conductivity, so that they also function as heat dissipation members.
[Fifth Embodiment]
FIG. 11 shows a configuration of a semiconductor device 120 according to the fifth embodiment of the present invention. However, in FIG. 12, the same reference numerals are assigned to portions corresponding to the portions described above, and description thereof is omitted.

図11を参照するに、本実施形態では、半導体チップ44がフリップチップ実装された後、最上部のビルドアップ絶縁膜41Eが前記半導体チップ44を、その上部を除き、覆うように形成され、その結果形成された構造上に、前記絶縁性セラミック層101と導電性セラミック層102が、形成されている。   Referring to FIG. 11, in this embodiment, after the semiconductor chip 44 is flip-chip mounted, the uppermost buildup insulating film 41E is formed so as to cover the semiconductor chip 44 except for the upper portion thereof. The insulating ceramic layer 101 and the conductive ceramic layer 102 are formed on the resulting structure.

図12(A)〜(E)は、図11の半導体装置120の製造工程を示す図である。   12A to 12E are diagrams showing manufacturing steps of the semiconductor device 120 of FIG.

図12(A)を参照するに、基材70上に形成されたビルドアップ絶縁膜41A〜41Dよりなる積層体上に、前記半導体チップ44がフリップチップ実装された後、最上部のビルドアップ絶縁膜41Eが形成され、さらにスルービアプラグ23Cおよび接地パッド電極45Gが形成される。 Referring to FIG. 12A, after the semiconductor chip 44 is flip-chip mounted on a laminate made up of the build-up insulating films 41A to 41D formed on the substrate 70, the uppermost build-up insulation is performed. A film 41E is formed, and further, a through via plug 23C and a ground pad electrode 45G are formed.

さらに図12(B)の工程において、前記図12(A)の構造上にメタルマスクパターンM1が、前記接地パッド電極45Gを覆うように形成され、前記メタルマスクパターンM1をマスクに、絶縁セラミック原料のエアロゾルデポジションが図6のエアロゾルデポジション装置60を使って実行され、前記ビルドアップ絶縁膜41Eの表面に、絶縁性セラミック膜101が、前記接地パッド電極45Gを避けて形成される。   Further, in the step of FIG. 12B, a metal mask pattern M1 is formed on the structure of FIG. 12A so as to cover the ground pad electrode 45G, and an insulating ceramic material is used with the metal mask pattern M1 as a mask. 6 is performed using the aerosol deposition apparatus 60 of FIG. 6, and the insulating ceramic film 101 is formed on the surface of the buildup insulating film 41E while avoiding the ground pad electrode 45G.

次に図12(C)の工程において、前記メタルマスクM1が除去され、前記ビルドアップ絶縁膜41A〜41Eの積層体の側壁面に、絶縁性セラミック膜101が、前記ビルドアップ絶縁膜41Eの上面から連続して形成される。   Next, in the step of FIG. 12C, the metal mask M1 is removed, and the insulating ceramic film 101 is formed on the upper surface of the buildup insulating film 41E on the side wall surface of the stacked body of the buildup insulating films 41A to 41E. Is formed continuously.

さらに図12(D)の工程において、前記基材70が除去され、最下層のビルドアップ絶縁膜41Aの表面に、外部接続用パッド電極46Pおよび接地パッド電極46Gを覆うメタルマスクパターンM2を形成し、さらに前記メタルマスクパターンM2をマスクに、絶縁セラミック原料のエアロゾルデポジションが、図6のエアロゾルデポジション装置60を使って実行され、前記ビルドアップ絶縁膜41Aの表面に、前記絶縁性セラミック膜101が、前記樹脂積層体の側壁面から連続して形成される。 12D, the base material 70 is removed, and a metal mask pattern M2 that covers the external connection pad electrode 46P and the ground pad electrode 46G is formed on the surface of the lowermost buildup insulating film 41A. Further, using the metal mask pattern M2 as a mask, aerosol deposition of an insulating ceramic material is performed using the aerosol deposition apparatus 60 of FIG. 6, and the insulating ceramic film 101 is formed on the surface of the build-up insulating film 41A. Is continuously formed from the side wall surface of the resin laminate.

さらに図12(E)の工程において前記メタルマスクパターンM2が除去され、さらに前記ビルドアップ絶縁膜41Aの表面に、外部接続用パッド電極46Pを選択的に覆うマスクパターンM3を形成し、前記マスクパターンM3をマスクに、前記図6のエアロゾルデポジション装置60において、導電性原料粉末を混合したセラミック原料を使ってエアロゾルデポジションを行うことにより、前記導電性セラミック膜102を形成する。   Further, in the step of FIG. 12E, the metal mask pattern M2 is removed, and a mask pattern M3 that selectively covers the external connection pad electrode 46P is formed on the surface of the buildup insulating film 41A. The conductive ceramic film 102 is formed by performing aerosol deposition using the ceramic raw material mixed with the conductive raw material powder in the aerosol deposition apparatus 60 of FIG. 6 using M3 as a mask.

あるいは、先に説明したように、図12(E)の工程では、前記導電性セラミック膜102の成膜を、図6のエアロゾルデポジション装置60において、単一のノズル61Bの代わりに複数のノズルを使い、絶縁性セラミック原料と導電性セラミック原料を、それぞれのノズルから、同時にあるいは交互に噴射することにより形成することもできる。   Alternatively, as described above, in the step of FIG. 12E, the conductive ceramic film 102 is formed by using a plurality of nozzles instead of the single nozzle 61B in the aerosol deposition apparatus 60 of FIG. Insulating ceramic raw material and conductive ceramic raw material can be formed by spraying simultaneously or alternately from the respective nozzles.

以上、本発明を好ましい実施形態について説明したが、本発明はかかる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した要旨内において様々な変形・変更が可能である。
(付記1)
各々配線パターンを担持し、さらに前記配線パターンに接続されたビアプラグを有する複数のビルドアップ樹脂層を積層した樹脂積層体を備えた回路基板であって、
前記樹脂積層体の上面および下面に形成された、前記ビルドアップ層の弾性率よりも大きな弾性率を有する第1および第2のセラミック層を有し、
少なくとも前記第1および第2のセラミック層の一方は、凹凸断面を有することを特徴とする回路基板。
(付記2)
前記回路基板はコアレス回路基板であることを特徴とする付記1記載の回路基板。
(付記3)
前記樹脂積層体の上面には半導体チップの端子部とコンタクトする導体パターンが、前記第1のセラミック層により覆われて形成されており、前記導体パターンの一部は、前記樹脂積層体の上面において、前記導体パターンのうち前記半導体チップの端子部にコンタクトする部分よりも幅広のヒートスプレッダを形成することを特徴とする付記1または2記載の回路基板。
(付記4)
前記導体パターンは前記半導体チップの放熱端子部とコンタクトすることを特徴とする付記3記載の回路基板。
(付記5)
前記凹凸断面を有するセラミック層は、その凸部に多孔質部が形成されていることを特徴とする付記1〜4のうち、いずれか一項記載の回路基板。
(付記6)
前記第1および第2のセラミック層は、AlN(窒化アルミニウム)、Al23(アルミナ)、AlSiC(アルミニウムシリコンカーバイド)のいずれかよりなることを特徴とする付記1〜5のうち、いずれか一項記載の回路基板。
(付記7)
付記1〜6のいずれか一項記載の回路基板と、前記回路基板上にフリップチップ実装された半導体チップとを備えたことを特徴とする半導体装置。
(付記8)
各々配線パターンを担持し、さらに前記配線パターンに接続されたビアプラグを有する複数のビルドアップ樹脂層を積層した樹脂積層体を備えた回路基板と、
前記回路基板上に実装された半導体チップと、を備えた半導体装置であって、
前記回路基板および前記半導体チップを、前記回路基板の外部接続端子部を除いて覆う絶縁性セラミック層と、
前記絶縁性セラミック層を覆う導電性セラミック層と、
を有することを特徴とする半導体装置。
(付記9)
前記導電性セラミック層は、前記回路基板の接地端子にコンタクトして設けられていることを特徴とする付記9記載の半導体装置。
(付記10)
各々配線パターンを担持し、さらに前記配線パターンに接続されたビアプラグを有する複数のビルドアップ樹脂層を積層した樹脂積層体を備え、前記樹脂積層体の上面および下面に、前記ビルドアップ層の弾性率よりも大きな弾性率を有する第1および第2のセラミック層を有する回路基板の製造方法であって
前記第1および第2のセラミック層をエアロゾルデポジション法により、少なくとも前記第1および第2のセラミック層の一方が凹凸断面を有するように形成することを特徴とする回路基板の製造方法。
(付記11)
各々配線パターンを担持し、さらに前記配線パターンに接続されたビアプラグを有する複数のビルドアップ樹脂層を積層した樹脂積層体を備えた回路基板と、前記回路基板上に実装された半導体チップと、前記回路基板および前記半導体チップを、前記回路基板の外部接続端子部を除いて覆う絶縁性セラミック層と、前記絶縁性セラミック層を覆う導電性セラミック層と、を備えた半導体装置の製造方法であって、
前記絶縁性セラミック層と前記導電性セラミック層は、エアロゾルデポジション法により形成されることを特徴とする半導体装置の製造方法。
As mentioned above, although this invention was described about preferable embodiment, this invention is not limited to this specific embodiment, A various deformation | transformation and change are possible within the summary described in the claim.
(Appendix 1)
A circuit board comprising a resin laminate in which a plurality of build-up resin layers each carrying a wiring pattern and having a via plug connected to the wiring pattern are laminated,
Having first and second ceramic layers formed on the upper and lower surfaces of the resin laminate, each having an elastic modulus greater than that of the buildup layer;
At least one of the first and second ceramic layers has an uneven cross section.
(Appendix 2)
The circuit board according to appendix 1, wherein the circuit board is a coreless circuit board.
(Appendix 3)
A conductor pattern that contacts a terminal portion of a semiconductor chip is formed on the upper surface of the resin laminate so as to be covered with the first ceramic layer, and a part of the conductor pattern is formed on the upper surface of the resin laminate. The circuit board according to claim 1 or 2, wherein a heat spreader that is wider than a portion of the conductor pattern that contacts the terminal portion of the semiconductor chip is formed.
(Appendix 4)
The circuit board according to claim 3, wherein the conductor pattern is in contact with a heat radiating terminal portion of the semiconductor chip.
(Appendix 5)
The circuit board according to any one of supplementary notes 1 to 4, wherein the ceramic layer having the concavo-convex cross section has a porous portion formed on a convex portion thereof.
(Appendix 6)
The first and second ceramic layers are made of any one of AlN (aluminum nitride), Al 2 O 3 (alumina), and AlSiC (aluminum silicon carbide). The circuit board according to one item.
(Appendix 7)
A semiconductor device comprising: the circuit board according to any one of appendices 1 to 6; and a semiconductor chip flip-chip mounted on the circuit board.
(Appendix 8)
A circuit board having a resin laminate in which a plurality of build-up resin layers each carrying a wiring pattern and having a via plug connected to the wiring pattern are laminated;
A semiconductor device comprising a semiconductor chip mounted on the circuit board,
An insulating ceramic layer that covers the circuit board and the semiconductor chip except for external connection terminal portions of the circuit board;
A conductive ceramic layer covering the insulating ceramic layer;
A semiconductor device comprising:
(Appendix 9)
The semiconductor device according to appendix 9, wherein the conductive ceramic layer is provided in contact with a ground terminal of the circuit board.
(Appendix 10)
A resin laminate comprising a plurality of buildup resin layers each carrying a wiring pattern and having via plugs connected to the wiring pattern, and an elastic modulus of the buildup layer on the upper and lower surfaces of the resin laminate A method of manufacturing a circuit board having first and second ceramic layers having a greater elastic modulus, wherein at least the first and second ceramic layers are formed by an aerosol deposition method on the first and second ceramic layers. A method of manufacturing a circuit board, wherein one of the layers is formed to have an uneven cross section.
(Appendix 11)
A circuit board having a resin laminate in which a plurality of build-up resin layers each carrying a wiring pattern and having via plugs connected to the wiring pattern are laminated; a semiconductor chip mounted on the circuit board; A method of manufacturing a semiconductor device comprising: an insulating ceramic layer that covers a circuit board and the semiconductor chip except for an external connection terminal portion of the circuit board; and a conductive ceramic layer that covers the insulating ceramic layer. ,
The method for manufacturing a semiconductor device, wherein the insulating ceramic layer and the conductive ceramic layer are formed by an aerosol deposition method.

従来の多層回路基板を有する半導体装置の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the semiconductor device which has the conventional multilayer circuit board. (A),(B)は、従来のコアレス多層回路基板を有する高周波用途の半導体装置の構成を示す図である。(A), (B) is a figure which shows the structure of the semiconductor device for high frequency uses which has the conventional coreless multilayer circuit board. 多層回路基板上に電磁シールドを有する高周波用途の半導体装置の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the semiconductor device for a high frequency use which has an electromagnetic shield on a multilayer circuit board. コアレス多層回路基板上に電磁シールドを有する高周波用途の半導体装置の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the semiconductor device for a high frequency use which has an electromagnetic shield on a coreless multilayer circuit board. (A)〜(C)は、本発明の第1の実施形態による半導体装置の構成を示す図である。(A)-(C) are figures which show the structure of the semiconductor device by the 1st Embodiment of this invention. 本発明で使われるエアロゾルデポジション装置の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the aerosol deposition apparatus used by this invention. (A)〜(F)は、図5の半導体装置の製造工程を説明する図である。(A)-(F) are the figures explaining the manufacturing process of the semiconductor device of FIG. (A)〜(C)は、本発明の第2の実施形態による半導体装置の構成を示す図である。(A)-(C) are figures which show the structure of the semiconductor device by the 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第3の実施形態による半導体装置の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the semiconductor device by the 3rd Embodiment of this invention. 本発明の第4の実施形態による半導体装置の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the semiconductor device by the 4th Embodiment of this invention. 本発明の第5の実施形態による半導体装置の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the semiconductor device by the 5th Embodiment of this invention. (A)〜(E)は、図11の半導体装置の製造工程を説明する図である。(A)-(E) is a figure explaining the manufacturing process of the semiconductor device of FIG.

符号の説明Explanation of symbols

40、80,100,120 半導体装置
41 コアレス多層回路基板
41A〜41E ビルドアップ絶縁膜
42A〜41E Cu配線パターン
43A〜43E Cuビアプラグ
44 半導体チップ
44A バンプ
45,46 Cu配線パターン
45P,46P パッド電極
45G,46G 接地電極
45H ヒートスプレッダ
47,48 セラミック層
47R,48R,47L,48L リブ
60 エアロゾルデポジション装置
61 処理容器
61A ステージ
61B ノズル
61a Z軸駆動機構
61b X−Y軸駆動機構
61c ジェット
62 真空ポンプ
62A メカニカルブースタポンプ
63 原料容器
63A 振動台
64 高圧ガス源
64A MFC
101 絶縁性セラミック膜
102 導電性セラミック膜
M,M1,M2,M3 メタルマスクパターン
40, 80, 100, 120 Semiconductor device 41 Coreless multilayer circuit boards 41A to 41E Build-up insulating films 42A to 41E Cu wiring patterns 43A to 43E Cu via plug 44 Semiconductor chip 44A Bump 45, 46 Cu wiring pattern 45P, 46P Pad electrode 45G, 46G Ground electrode 45H Heat spreader 47, 48 Ceramic layers 47R, 48R, 47L, 48L Rib 60 Aerosol deposition device 61 Processing vessel 61A Stage 61B Nozzle 61a Z-axis drive mechanism 61b XY-axis drive mechanism 61c Jet 62 Vacuum pump 62A Mechanical booster Pump 63 Raw material container 63A Shaking table 64 High pressure gas source 64A MFC
101 Insulating Ceramic Film 102 Conductive Ceramic Film M, M1, M2, M3 Metal Mask Pattern

Claims (7)

各々配線パターンを担持し、さらに前記配線パターンに接続されたビアプラグを有する複数のビルドアップ樹脂層を積層した樹脂積層体を備えた回路基板であって、
前記樹脂積層体の上面および下面に形成された、前記ビルドアップ層の弾性率よりも大きな弾性率を有する第1および第2のセラミック層を有し、
少なくとも前記第1および第2のセラミック層の一方は、凹凸断面を有することを特徴とする回路基板。
A circuit board comprising a resin laminate in which a plurality of build-up resin layers each carrying a wiring pattern and having a via plug connected to the wiring pattern are laminated,
Having first and second ceramic layers formed on the upper and lower surfaces of the resin laminate, each having an elastic modulus greater than that of the buildup layer;
At least one of the first and second ceramic layers has an uneven cross section.
前記樹脂積層体の上面には半導体チップの端子部とコンタクトする導体パターンが、前記第1のセラミック層により覆われて形成されており、前記導体パターンの一部は、前記樹脂積層体の上面において、前記導体パターンのうち前記半導体チップの端子部にコンタクトする部分よりも幅広のヒートスプレッダを形成することを特徴とする請求項1または2記載の回路基板。 A conductor pattern that contacts a terminal portion of a semiconductor chip is formed on the upper surface of the resin laminate so as to be covered with the first ceramic layer, and a part of the conductor pattern is formed on the upper surface of the resin laminate. 3. The circuit board according to claim 1 , wherein a heat spreader having a width wider than a portion of the conductor pattern that contacts the terminal portion of the semiconductor chip is formed. 前記凹凸断面を有するセラミック層は、その凸部に多孔質部が形成されていることを特徴とする請求項1または2記載の回路基板。 The circuit board according to claim 1, wherein the ceramic layer having the concavo-convex cross section has a porous portion formed on a convex portion thereof. 各々配線パターンを担持し、さらに前記配線パターンに接続されたビアプラグを有する複数のビルドアップ樹脂層を積層した樹脂積層体を備えた回路基板と、
前記回路基板上に実装された半導体チップと、を備えた半導体装置であって、
前記回路基板および前記半導体チップを、前記回路基板の外部接続端子部を除いて覆う絶縁性セラミック層と、
前記絶縁性セラミック層を覆う導電性セラミック層と、
を有することを特徴とする半導体装置。
A circuit board having a resin laminate in which a plurality of build-up resin layers each carrying a wiring pattern and having a via plug connected to the wiring pattern are laminated;
A semiconductor device comprising a semiconductor chip mounted on the circuit board,
An insulating ceramic layer that covers the circuit board and the semiconductor chip except for external connection terminal portions of the circuit board;
A conductive ceramic layer covering the insulating ceramic layer;
A semiconductor device comprising:
前記導電性セラミック層は、前記回路基板の接地端子にコンタクトして設けられていることを特徴とする請求項4記載の半導体装置。   The semiconductor device according to claim 4, wherein the conductive ceramic layer is provided in contact with a ground terminal of the circuit board. 各々配線パターンを担持し、さらに前記配線パターンに接続されたビアプラグを有する複数のビルドアップ樹脂層を積層した樹脂積層体を備え、前記樹脂積層体の上面および下面に、前記ビルドアップ層の弾性率よりも大きな弾性率を有する第1および第2のセラミック層を有する回路基板の製造方法であって、
前記第1および第2のセラミック層をエアロゾルデポジション法により、少なくとも前記第1および第2のセラミック層の一方が凹凸断面を有するように形成することを特徴とする回路基板の製造方法。
A resin laminate comprising a plurality of buildup resin layers each carrying a wiring pattern and having via plugs connected to the wiring pattern, and an elastic modulus of the buildup layer on the upper and lower surfaces of the resin laminate A method of manufacturing a circuit board having first and second ceramic layers having a greater elastic modulus,
A method of manufacturing a circuit board, wherein the first and second ceramic layers are formed by an aerosol deposition method so that at least one of the first and second ceramic layers has an uneven cross section.
各々配線パターンを担持し、さらに前記配線パターンに接続されたビアプラグを有する複数のビルドアップ樹脂層を積層した樹脂積層体を備えた回路基板と、前記回路基板上に実装された半導体チップと、前記回路基板および前記半導体チップを、前記回路基板の外部接続端子部を除いて覆う絶縁性セラミック層と、前記絶縁性セラミック層を覆う導電性セラミック層と、を備えた半導体装置の製造方法であって、
前記絶縁性セラミック層と前記導電性セラミック層は、エアロゾルデポジション法により形成されることを特徴とする半導体装置の製造方法。
A circuit board having a resin laminate in which a plurality of build-up resin layers each carrying a wiring pattern and having via plugs connected to the wiring pattern are laminated; a semiconductor chip mounted on the circuit board; A method of manufacturing a semiconductor device comprising: an insulating ceramic layer that covers a circuit board and the semiconductor chip except for an external connection terminal portion of the circuit board; and a conductive ceramic layer that covers the insulating ceramic layer. ,
The method for manufacturing a semiconductor device, wherein the insulating ceramic layer and the conductive ceramic layer are formed by an aerosol deposition method.
JP2007166721A 2007-06-25 2007-06-25 Circuit board, semiconductor device, circuit board manufacturing method, and semiconductor device manufacturing method Active JP4832369B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2007166721A JP4832369B2 (en) 2007-06-25 2007-06-25 Circuit board, semiconductor device, circuit board manufacturing method, and semiconductor device manufacturing method

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2007166721A JP4832369B2 (en) 2007-06-25 2007-06-25 Circuit board, semiconductor device, circuit board manufacturing method, and semiconductor device manufacturing method

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2009004709A JP2009004709A (en) 2009-01-08
JP4832369B2 true JP4832369B2 (en) 2011-12-07

Family

ID=40320740

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2007166721A Active JP4832369B2 (en) 2007-06-25 2007-06-25 Circuit board, semiconductor device, circuit board manufacturing method, and semiconductor device manufacturing method

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP4832369B2 (en)

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8461462B2 (en) 2009-09-28 2013-06-11 Kyocera Corporation Circuit substrate, laminated board and laminated sheet
CN102550138B (en) * 2009-09-28 2015-07-22 京瓷株式会社 Structure and process for producing same
JP5734860B2 (en) * 2009-09-28 2015-06-17 京セラ株式会社 Structure and manufacturing method thereof
JP2014099543A (en) * 2012-11-15 2014-05-29 Shirai Electronics Industrial Co Ltd Printed board and method of manufacturing printed board
WO2014125852A1 (en) * 2013-02-14 2014-08-21 株式会社村田製作所 Circuit substrate, and production method therefor
CN204466070U (en) * 2013-02-14 2015-07-08 株式会社村田制作所 Circuit substrate
WO2020188806A1 (en) * 2019-03-20 2020-09-24 三菱電機株式会社 Semiconductor device
WO2023157624A1 (en) * 2022-02-15 2023-08-24 凸版印刷株式会社 Interposer, semiconductor package, and methods for manufacturing same

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4561193B2 (en) * 2004-06-14 2010-10-13 株式会社トッパンNecサーキットソリューションズ Printed wiring board and semiconductor device

Also Published As

Publication number Publication date
JP2009004709A (en) 2009-01-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4832369B2 (en) Circuit board, semiconductor device, circuit board manufacturing method, and semiconductor device manufacturing method
KR100395862B1 (en) Flip chip type semiconductor device and method for manufacturing the same
JP5258045B2 (en) Wiring board, semiconductor device using the wiring board, and manufacturing method thereof
US7098533B2 (en) Printed circuit board with a heat dissipation element and package comprising the printed circuit board
US8080875B2 (en) Interconnection substrate and semiconductor device, manufacturing method of interconnection substrate
US8735741B2 (en) Circuit board and mounting structure using the same
JPWO2007126090A1 (en) CIRCUIT BOARD, ELECTRONIC DEVICE DEVICE, AND CIRCUIT BOARD MANUFACTURING METHOD
JP2001210761A (en) Semiconductor device and method of manufacturing the same
JP5068060B2 (en) Semiconductor package and manufacturing method thereof
US20110114369A1 (en) Heat dissipating substrate and method of manufacturing the same
US20100108371A1 (en) Wiring board with built-in electronic component and method for manufacturing the same
JP5164403B2 (en) Coreless multilayer wiring board, semiconductor device, and manufacturing method thereof
WO2013047848A1 (en) Wiring substrate, component embedded substrate, and package sructure
JP6151724B2 (en) Manufacturing method of mounting structure
JP2020145394A (en) Electronic element module and manufacturing method thereof
JP3691995B2 (en) Semiconductor package, manufacturing method thereof, and semiconductor device
US20210098351A1 (en) Flip-chip package substrate and method for fabricating the same
JP6105316B2 (en) Electronic equipment
JP5197942B2 (en) Coreless multilayer wiring board, semiconductor device, and manufacturing method thereof
JP4561193B2 (en) Printed wiring board and semiconductor device
KR100693168B1 (en) Manufacturing method of PCB and PCB thereby
JP4983288B2 (en) Multilayer wiring board and manufacturing method thereof
JP2008218752A (en) Electronic component and method for manufacturing electronic component
JP3024596B2 (en) BGA type semiconductor device using film carrier tape
JP3603725B2 (en) Semiconductor device, method of manufacturing the same, and circuit board

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20091216

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20110414

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20110426

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20110617

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20110823

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20110920

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 4832369

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140930

Year of fee payment: 3