JP5098220B2 - INTERPOSER BOARD, MANUFACTURING METHOD THEREOF, AND ELECTRONIC DEVICE PACKAGE USING INTERPOSER BOARD - Google Patents
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Description
本発明は、インターポーザー基板に電子デバイスを実装してなる電子デバイスパッケージと、これに用いられるインターポーザー基板及びその製法に関する。さらに、本発明は、電子デバイスパッケージを積層してなる積層型電子デバイスパッケージ、電子デバイスパッケージを備えた電子機器、特定の機能だけを有する電子デバイスパッケージを回路基板に実装してなるモジュールなどに関する。 The present invention relates to an electronic device package in which an electronic device is mounted on an interposer substrate, an interposer substrate used therefor, and a method for manufacturing the same. Furthermore, the present invention relates to a stacked electronic device package formed by stacking electronic device packages, an electronic device including the electronic device package, a module formed by mounting an electronic device package having only a specific function on a circuit board, and the like.
近年、電子機器の軽薄短小化のニーズに伴い、小型で薄型化の電子デバイスを用いたパッケージやモジュールが開発されている。これを実現するために電子デバイスとインターポーザー基板、または回路基板もフリップチップ実装技術を利用して接続されるようになってきた。ここで言うフリップチップ実装とは、チップの表面に配置された複数の外部電極に金属バンプを形成し、そのバンプを、回路基板上に形成された電極パッドに接合する方式のことである。 In recent years, packages and modules using small and thin electronic devices have been developed in response to the need for light and thin electronic devices. In order to realize this, an electronic device and an interposer substrate or a circuit substrate are also connected using a flip chip mounting technique. The flip-chip mounting referred to here is a system in which metal bumps are formed on a plurality of external electrodes arranged on the surface of the chip, and the bumps are bonded to electrode pads formed on a circuit board.
その代表的なものとしてCSP(チップ・サイズ・パッケージ)がある。 A typical example is CSP (chip size package).
CSPは、インターポーザー基板と半導体デバイスとをフリップチップ実装方式で接続し、インターポーザー基板の外部電極上にはんだボールを搭載した小型で薄型の電子デバイスパッケージである。 The CSP is a small and thin electronic device package in which an interposer substrate and a semiconductor device are connected by a flip chip mounting method, and solder balls are mounted on external electrodes of the interposer substrate.
図49と図50は、それぞれ従来技術の一例を示すインターポーザー基板(その1)とこれを用いた電子デバイスパッケージ(その1)の断面図である。 49 and 50 are cross-sectional views of an interposer substrate (part 1) and an electronic device package (part 1) using the same, respectively, showing an example of the prior art.
図49(a)に示す従来のインターポーザー基板200は、絶縁樹脂シート209の両面に配線パターン207が形成された基板である。絶縁樹脂シート209の一方の面に形成された配線パターン207の一部は、半導体デバイス216(図50参照)の外部電極と接続されるための電極パッド207として用いられている。もう一方の面に形成された配線パターン207の一部は、マザーボードへ2次実装するための外部電極パッド207として用いられている。
A
また、図49(b)に示す従来のインターポーザー基板200は、図49(a)のインターポーザー基板200とほぼ同じ構造であるが、ソルダーレジスト210が形成されているところが異なっている。具体的には、インターポーザー基板200の、電子デバイス216(図50参照)が搭載される面とは反対側の面に、ソルダーレジスト210が形成されている。ソルダーレジスト210は、はんだボール214(図50参照)を搭載するための外部電極パッド207を露出させている。
Further, the
図50に示す従来の電子デバイスパッケージ203(その1)は、図49(b)に示すインターポーザー基板200と半導体デバイス216とをAuスタッドバンプ212を用いたフリップチップ実装プロセスで接続することで作製されている。半導体デバイス216とインターポーザー基板200との隙間にアンダーフィル樹脂213が充填されている。インターポーザー基板200の半導体デバイス搭載面とは反対側の面の外部電極パッド207上に、はんだボール214が搭載されている。
A conventional electronic device package 203 (No. 1) shown in FIG. 50 is manufactured by connecting the
また、図51、図52、図53は、それぞれ従来技術のもう一つの例を示すインターポーザー基板(その2)とこれを用いた従来の電子デバイスパッケージ(その2)、(その3)の断面図である。 FIGS. 51, 52, and 53 are cross-sectional views of an interposer substrate (part 2) and a conventional electronic device package (part 2) and (part 3) using the interposer substrate (part 2), respectively, showing another example of the prior art. FIG.
図51に示すインターポーザー基板201は、絶縁樹脂シート209の両面に配線パターン207が形成された基板である。絶縁樹脂シート209の一方の面に形成された配線パターン207の一部は、半導体デバイス216の外部電極と接続されるための電極パッド207として用いられる。絶縁樹脂シート209の、電極パッド207が配設された面には、熱可塑性樹脂211の層が形成されている。
An
絶縁樹脂シート209のもう一方の面に形成された配線パターン207の一部は、マザーボードへ2次実装するための外部電極パッド207として用いられる。外部電極パッド207を除いた絶縁樹脂シート209の表面には、熱硬化性樹脂または熱可塑性樹脂217の層が形成されている。このインターポーザー基板201の特徴は、熱で熱可塑性樹脂211を溶融させることで、熱可塑性樹脂211が形成されている面を接着できる点にある。
A part of the
図52に示す従来の電子デバイスパッケージ(その2)204は、図51に示す従来のインターポーザー基板(その2)201を用いて作製されており、特許文献1に記載された半導体パッケージである。これは次のように作製される。まず、図51に示すインターポーザー基板201と半導体デバイス216とがAuスタッドバンプ212を用いたフリップチップ実装プロセスで接続される。その後、インターポーザー基板201が加熱され、かつ、半導体デバイス216の側面と裏面に沿って折り曲げられて接着される。最後に、外部電極パッド207上にはんだボール214が搭載される。
A conventional electronic device package (part 2) 204 shown in FIG. 52 is manufactured using the conventional interposer substrate (part 2) 201 shown in FIG. 51, and is a semiconductor package described in
また、図53に示す従来の電子デバイスパッケージ(その3)205は、特許文献2に記載された半導体パッケージである。これは次のように作製される。まず、図51に示すインターポーザー基板201と半導体デバイス216とがAuスタッドバンプ212を用いたフリップチップ実装プロセスで接続される。その後、インターポーザー基板201の半導体デバイス216の周囲に挿入基板218が実装される。そして、インターポーザー基板201が加熱され、かつ、挿入基板218の側面と挿入基板218および半導体デバイス216の裏面に沿って折り曲げられて接着される。最後に、外部電極パッド207上にはんだボール214が搭載される。
A conventional electronic device package (No. 3) 205 shown in FIG. 53 is a semiconductor package described in
以上述べたようなインターポーザー基板を用いて作製した電子デバイスパッケージは、チップサイズに近い小型で且つ薄いパッケージとなる。なお、電子デバイスとしてベアチップのような半導体デバイスを用いたパッケージは半導体パッケージと呼ばれている。 An electronic device package manufactured using an interposer substrate as described above is a small and thin package close to the chip size. A package using a semiconductor device such as a bare chip as an electronic device is called a semiconductor package.
また、図54と図55はそれぞれ、従来技術のさらにもう一つの例を示すインターポーザー基板(その3)とこれを用いた従来の電子デバイスパッケージ(その4)を示す断面図である。これらの図は、特許文献3に開示されている。
FIGS. 54 and 55 are cross-sectional views showing an interposer substrate (No. 3) and another conventional electronic device package (No. 4) using the same, as yet another example of the prior art. These figures are disclosed in
図54に示す従来のインターポーザー基板(その3)202は、絶縁樹脂シート209の両面に半導体デバイス216と接続するための配線パターン207が形成された基板である。絶縁樹脂シート209を挟んでインターポーザー基板202の配線パターン207が対向していない部分に、ダミーパターン208が設けられている。但し、ダミーパターン208は、半導体デバイス216とは接続しない配線パターンである。
A conventional interposer substrate (No. 3) 202 shown in FIG. 54 is a substrate in which a
また、図55に示す従来の電子デバイスパッケージ(その4)206は、従来のインターポーザー基板(その3)202の両面に半導体デバイス216を、Auスタッドバンプ212を用いたフリップチップ実装プロセスで接続した構成である。半導体デバイス216とインターポーザー基板202との隙間にはアンダーフィル樹脂213が充填されている。
図50、図52、図53などに示す従来の電子デバイスパッケージ(その1、2、3)では、Auスタッドバンプを用いたフリップチップ実装プロセスにより、インターポーザー基板と半導体デバイスを接続することで、パッケージの小型化、薄型化を図っている。 In conventional electronic device packages (Nos. 1, 2, and 3) shown in FIGS. 50, 52, 53, etc., by connecting the interposer substrate and the semiconductor device by a flip chip mounting process using Au stud bumps, The package is made smaller and thinner.
近年、パッケージの更なる小型化、薄型化のために、基板上に形成される配線パターンも微細化がますます進んでいる。これに伴い、配線微細加工を容易にするために配線層の金属厚が薄くなり、配線パターンの一部である電極パッドの厚みが20μm以下に薄くなってきている。 In recent years, the wiring pattern formed on a substrate has been increasingly miniaturized in order to further reduce the size and thickness of the package. Along with this, the metal thickness of the wiring layer is reduced in order to facilitate fine wiring processing, and the thickness of the electrode pad which is a part of the wiring pattern is reduced to 20 μm or less.
しかし、パッケージの小型化を容易に実現できる、Auスタッドバンプを用いたフリップチップ実装プロセスは、半導体デバイスが実装されるインターポーザー基板に対し、約200℃〜300℃の熱と、荷重とが加わる接続工程である。 However, in the flip chip mounting process using Au stud bumps, which can easily reduce the size of the package, heat and a load of about 200 ° C. to 300 ° C. are applied to the interposer substrate on which the semiconductor device is mounted. It is a connection process.
その上、半導体デバイスの外部電極上に形成されたAuスタッドバンプを受けるインターポーザー基板の電極パッドの下は、樹脂層である。 In addition, a resin layer is provided below the electrode pad of the interposer substrate that receives the Au stud bump formed on the external electrode of the semiconductor device.
さらに、半導体デバイスの外部電極に形成されるスタッドバンプは、トップ径がボトム径よりも小さい形状である。つまり、スタッドバンプはワイヤーボンディング法で形成されるため、スタットバンプの、インターポーザー基板の電極パッドと接続される接続面の直径(すなわちトップ径)の方が、半導体デバイスの外部電極と接続されている面の直径(すなわちボトム径)よりも小さい。 Furthermore, the stud bump formed on the external electrode of the semiconductor device has a shape in which the top diameter is smaller than the bottom diameter. In other words, since stud bumps are formed by wire bonding, the diameter of the connection surface (that is, the top diameter) of the stud bump connected to the electrode pad of the interposer substrate is connected to the external electrode of the semiconductor device. It is smaller than the diameter of the surface (that is, the bottom diameter).
以上のような実情により、少なくとも一方の面に20μm以下の厚みの電極パッドが形成された樹脂層を有するインターポーザー基板に半導体デバイスを、Auスタッドバンプを用いたフリップチップ実装方法で実装するとき、次のような課題があった。 Due to the above situation, when mounting a semiconductor device on an interposer substrate having a resin layer in which an electrode pad having a thickness of 20 μm or less is formed on at least one surface by a flip chip mounting method using Au stud bumps, There were the following problems.
上記フリップチップ実装プロセスでは半導体デバイスのAuスタッドバンプがインターポーザー基板の電極パッドに約200℃〜300℃の熱と所定の荷重で圧着される。この間、約200℃〜300℃の熱によって電極パッド下部の樹脂層が軟化し、また電極パッド厚が20μm以下と薄いこともあって、電極パッドが凹状に変形して絶縁樹脂層に沈み込んでしまう。その結果、Auスタッドバンプと電極パッドとの間の接続不良が発生する、もしくは接続できたとしても信頼性に問題が生じる。なお、フリップチップ実装では2μm以上の電極パッドの沈み込みがあれば接続不良、または信頼性低下を招く可能性が高くなる。 In the flip chip mounting process, Au stud bumps of a semiconductor device are pressure-bonded to electrode pads of an interposer substrate with heat of about 200 ° C. to 300 ° C. and a predetermined load. During this time, the resin layer under the electrode pad is softened by heat of about 200 ° C. to 300 ° C., and the electrode pad thickness is as thin as 20 μm or less, so that the electrode pad deforms into a concave shape and sinks into the insulating resin layer. End up. As a result, a poor connection between the Au stud bump and the electrode pad occurs or even if it can be connected, there is a problem in reliability. In flip-chip mounting, if there is a sinking of the electrode pad of 2 μm or more, there is a high possibility of causing a connection failure or a decrease in reliability.
また、図53に示す従来のインターポーザー基板は、上記のような課題を解決するために提案された構造である。しかし、絶縁樹脂層を挟んで電極パッドを表裏対象に形成しなければならないという制約により、パッケージの構造設計の自由度が狭くなるという欠点や、絶縁樹脂層が厚くなるに伴って改善効果が薄れてしまうという課題などがある。 Further, the conventional interposer substrate shown in FIG. 53 has a structure proposed in order to solve the above problems. However, due to the restriction that the electrode pads must be formed on the front and back sides with the insulating resin layer in between, the disadvantage of the freedom of structural design of the package becomes narrow, and the improvement effect diminishes as the insulating resin layer becomes thicker. There is a problem such as.
また、特許文献4(特開2000−58583号公報)には、配線上に絶縁膜を介して電極パッドを設け、電極パッドがワイヤーボンディング時の応力で絶縁膜から剥離しないことを目的として、電極パッドと配線を複数のコンタクトで接続した半導体チップが開示されている。この発明に開示されたコンタクトとは、チップ表面の電極パッドとチップ内部の配線とを電気的に接続している断面直径および厚さが約1μm以下の導体柱を指している。このようなコンタクトが電極パッドの下部に複数配置されていても、それぞれの断面積が小さく、且つ厚さが非常に薄いため、上記のようなフリップチップ実装プロセスにおける電極パッドの沈み込みを十分に抑えることはできない。これは、下記の実施形態1で開示する計算式(5)により、断面直径および厚さが約1μm以下の導体柱の場合はフリップチップ実装時に2μm以上電極パッドが沈み込むことを防止できないと言えるからである。 Further, in Patent Document 4 (Japanese Patent Laid-Open No. 2000-58583), an electrode pad is provided on a wiring through an insulating film, and the electrode pad is not peeled off from the insulating film due to stress during wire bonding. A semiconductor chip in which pads and wiring are connected by a plurality of contacts is disclosed. The contact disclosed in the present invention refers to a conductor column having a cross-sectional diameter and thickness of about 1 μm or less that electrically connects the electrode pad on the chip surface and the wiring inside the chip. Even if a plurality of such contacts are arranged under the electrode pad, each of the cross-sectional areas is small and the thickness is very thin. It cannot be suppressed. According to the calculation formula (5) disclosed in the first embodiment below, it can be said that the electrode pad cannot be prevented from sinking by 2 μm or more when flip-chip mounting in the case of a conductor column having a cross-sectional diameter and thickness of about 1 μm or less. Because.
本発明の目的は、絶縁樹脂シート上に電極パッドを形成してなるインターポーザー基板に電子デバイスを実装する際、上記のような電極パッドの沈み込みによる接続不良や信頼性低下の課題を解決することにある。 An object of the present invention is to solve the above-described problems of poor connection and reduced reliability due to sinking of an electrode pad when an electronic device is mounted on an interposer substrate formed by forming an electrode pad on an insulating resin sheet. There is.
本発明のインターポーザー基板は、絶縁樹脂シートと、該絶縁樹脂シートの少なくとも一方の面に配設された複数の電極パッドと、を有する基板である。上記課題を解決するために、本発明では、上記複数の電極パッドのうち、少なくとも一つの電極パッドの真下の絶縁樹脂シート中で、かつ、前記絶縁樹脂シートの電極パッド形成面と交差する方向に延びる金属柱が備えられている。さらに、この金属柱の少なくとも電極パッド側の端部での横断面積が、前記電極パッドの面積の40%以上100%以下であり、かつ、前記電極パッドと電子デバイスの一面に形成されたうちの一つのバンプとの接触面積以上である。 The interposer substrate of the present invention is a substrate having an insulating resin sheet and a plurality of electrode pads disposed on at least one surface of the insulating resin sheet. In order to solve the above problems, in the present invention, among the plurality of electrode pads, in an insulating resin sheet directly below at least one electrode pad, and in a direction intersecting with an electrode pad forming surface of the insulating resin sheet. An extending metal column is provided. Further, the cross-sectional area of at least the end of the metal column on the electrode pad side is 40% or more and 100% or less of the area of the electrode pad , and the electrode pad is formed on one surface of the electronic device. It is more than the contact area with one bump .
また本発明のインターポーザー基板は、電極パッドの真下に備えられる金属柱が、当該電極パッドと接触している形態、または、金属柱が当該電極パッドと接触していない形態であってもよい。あるいは、これらの形態において、上記絶縁樹脂シートの複数の電極パッドが配された面とは反対側の面に導体パターン及びこれを覆う絶縁層が備えられ、金属柱が、上記導体パターンと接触している形態であってもよい。 In addition, the interposer substrate of the present invention may have a form in which the metal column provided immediately below the electrode pad is in contact with the electrode pad, or a form in which the metal column is not in contact with the electrode pad. Alternatively, in these forms, a conductive pattern and an insulating layer covering the conductive pattern are provided on the surface opposite to the surface on which the plurality of electrode pads of the insulating resin sheet are disposed, and the metal pillar is in contact with the conductive pattern. It may be a form.
さらに、上記金属柱が絶縁樹脂シートの電極パッド形成面に向かって細くなるテーパー形状、あるいは金属柱が絶縁樹脂シートの電極パッド形成面とは反対側に向かって細くなるテーパー形状であることが好ましい。 Furthermore, it is preferable that the metal column has a tapered shape that narrows toward the electrode pad forming surface of the insulating resin sheet, or a tapered shape that the metal column narrows toward the opposite side of the electrode pad forming surface of the insulating resin sheet. .
また本発明の電子デバイスパッケージは上記の発明のインターポーザー基板を用いて作製された電子デバイスパッケージであることを特徴としている。 An electronic device package according to the present invention is an electronic device package manufactured using the interposer substrate according to the present invention.
本発明の電子デバイスパッケージに使用されるインターポーザー基板によれば、インターポーザー基板の電極パッドの下面に直接または絶縁樹脂層を挟んで真下に金属柱が配置されている。このため、電子デバイスをインターポーザー基板の電極パッドと電気的に接続する際、電極パッドの沈み込み変形を妨げる、または変形を最小限に抑えることができる。したがって、接続信頼性の高い電子デバイスパッケージ、またはモジュール等を提供することができる。 According to the interposer substrate used in the electronic device package of the present invention, the metal pillar is arranged directly under the electrode pad of the interposer substrate or directly below the insulating resin layer. For this reason, when the electronic device is electrically connected to the electrode pad of the interposer substrate, it is possible to prevent or minimize the deformation of the electrode pad. Therefore, an electronic device package or a module with high connection reliability can be provided.
以下、図面を参照し、本発明の実施の形態について詳しく述べる。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
(実施の形態1)
図1(a)〜(d)は本発明の実施の形態1を示すインターポーザー基板の断面図である。図1(a)〜(d)に示すインターポーザー基板は、ポリイミド、エポキシ樹脂、ガラスエポキシ樹脂などを基材とする絶縁樹脂シート5の片面に、厚さ5〜18μmのCu、Alなどの導体材料で作製された配線パターン21を有する。配線パターン21の一部が、電子デバイスと接続する電極パッド1として用いられている。絶縁樹脂シート5の、電極パッド1が配設された面とは反対側の面には、2次実装用のはんだボールを搭載するための外部電極パッド2を露出する穴6が形成されている。外部電極パッド2は、配線パターン21の一部である。電子デバイスと接続する電極パッド1ごとに一つの金属柱4が、この電極パッド1から絶縁樹脂シート5の電子デバイス搭載面とは反対側に向けて延びている。つまり、各電極パッド1の真下の絶縁樹脂中に金属柱4が配置されている。金属柱4は、電極パッド1と同じCu、Alなどで電極パッド1と一体形成されている。
(Embodiment 1)
1A to 1D are sectional views of an interposer
図1(a)と(c)のインターポーザー基板の構造の違いは、図1(a)に示す構造では金属柱4の先端が絶縁樹脂シート5の表面から露出しているのに対し、図1(c)に示す構造では金属柱4の先端が絶縁樹脂シート5の内部にあるという点である。製造プロセスとしては図1(c)の方がより簡単で低コストでできる。
The difference between the structures of the interposer substrates in FIGS. 1A and 1C is that the tip of the
また、図1(b)、(d)に示すインターポーザー基板は、図1(a)、(c)のインターポーザー基板と類似しているが、金属柱4が電極パッド1の全てに形成されずに、複数の電極パッド1に対し1つおきに形成されている点だけが異なっている。
The interposer substrates shown in FIGS. 1B and 1D are similar to the interposer substrates shown in FIGS. 1A and 1C, but the
図1(a)、(c)のインターポーザー基板のように金属柱4を電極パッド1の全てに形成するのが理想的である。しかし、電極パッド1のピッチが約100μm以下の狭ピッチになった場合は隣どうしの金属柱4をショートさせずに形成することが困難になる。その場合は図1(b)、(d)のように金属柱4を複数の電極パッド1に対し1つおきに形成することが好ましい。このような場合でも、後で述べるLSIチップとインターポーザー基板とをフリップチップ実装プロセスで接続する際の電極パッド1の沈み込みを抑制する効果はある。また、金属柱4は電極パッド1の1つおきに形成する形態に限定されるわけではなく、2つおきに形成するなど必ずしも全ての電極パッド1に形成しないでも電極パッド1の沈み込みを抑制する効果はある。つまり、電極パッド1の沈み込み防止効果があれば、1つおきに形成する形態に限定されない。また、もしも電子デバイス上の電極パッドの配列が単列でなく、複数列の場合には、金属柱4は隣り合う電極パッド1のいずれかに配置されるように千鳥配置が好ましい。
Ideally, the
また、金属柱4の太さサイズ(断面積)とインターポーザー基板の電極パッド1の沈み込みの抑制効果との関係について説明する。電極パッド1の沈み込みを抑制するためには、金属柱4のボトム部(即ちインターポーザー基板の電極パッド1と連結している部位)の太さ方向の断面積が、Auスタッドバンプの電極パッド1表面と接触する面積以上で、且つインターポーザー基板の電極パッド1の面積以下であることが好ましい。具体的には金属柱4の電極パッド1側端部での横断面積が電極パッド1の面積の40%〜100%が好ましい。その理由について詳しく述べる。一般にLSIチップのような電子デバイスの外部電極パッド上に形成するAuスタッドバンプのボトム部面積は、電子デバイスの外部電極パッドの面積の約80%としている。これは、100%では電子デバイスへのバンプ形成時の位置ズレにより電子デバイスの外部電極パッドからAuバンプがはみ出してしまい、小さすぎるとAuバンプの接続強度が低下するため、約80%としている。一方、Auスタッドバンプがインターポーザー基板の電極パッド1内に実装できるように、インターポーザー基板の電極パッド1の形状及び面積は、電子デバイスの外部電極パッドとほぼ同じ形状及び面積にしている。また、Auスタッドバンプとインターポーザー基板の電極パッド1との接続について詳しく説明すると、両者の接続はAuスタッドバンプの先端とインターポーザー基板の電極パッド1との間で実現されている。そして、その接続箇所の面積、即ちAuスタッドバンプ先端の電極パッド1表面と接触する面積は、およそAuスタッドバンプのボトム部の横断面積の50%くらいである。
Further, the relationship between the thickness size (cross-sectional area) of the
本発明によれば金属柱4がAuスタッドバンプの先端を支えることにより電極パッド1の沈み込みを抑制している。したがって、実際に必要な金属柱4のボトム部の横断面積は、Auスタッドバンプ先端の電極パッド1表面と接触する面積以上であれば良い。つまり、金属柱4のボトム部の横断面積は、インターポーザー基板の電極パッド1の面積の40%(=80%×50%)以上であることが好ましい。なお、金属柱4のボトム部の横断面積は、Auスタッドバンプ先端が電極パッド1に序々に押し付けられた時に、当該バンプ先端が潰れる力と電極パッド1が変形する力との関係で電極パッド1の耐力が負けたときのバンプ先端の面積以上になっていれば良いとも言える。
According to the present invention, the
また、金属柱4のボトム部断面積は、電極パッド1の面積より大きい場合は隣りの金属柱4とショートする恐れがあるので、電極パッド1の面積以下であることが望ましい。
Further, if the cross-sectional area of the bottom portion of the
以上述べたような金属柱4の形成条件による、電極パッド1の沈み込み抑制効果については、以後述べる全ての実施の形態についても同様である。
The effect of suppressing the sinking of the
また、本形態においては、電極パッド1の沈み込みを抑制するために、電極パッド1の真下に延びる金属柱4の高さ(厚さ)は、少なくとも2μm程度必要である。その理由について詳しく説明する。
In the present embodiment, in order to suppress the sinking of the
電極パッド1の下層にある絶縁樹脂層が、ベアチップを実装する時に用いる熱(例えばAuスタッドバンプとAuパッドとの熱圧着であれば300℃)によって軟化して、電極パッド1の変形を抑えられないと仮定する。このとき、図2及び図3に示すように電極パッド1の中心にAuスタッドバンプ11の先端によって圧力p(荷重w÷バンプ先端面積πb2)が加えられた時の電極パッド1の変形量δは、次の式で表される(参考文献:黒木剛司郎 著、基礎機械工学全書1「材料力学」、森北出版株式会社、P197〜208)。但し、図1では計算を簡単にするため電極パッド1と金属柱4の形状を円柱と仮定している。また、計算では金属柱4の横断面積は電極パッド1の横断面積に等しいと近似している。
δ = a2b2p/16D ×{(3+ν)/(1+ν)−(7+3ν)/(1+ν)×(b/a)2/4
+ (b/a)2log(b/a)} ・・・・・式(1)
D(曲げ剛性)= Et3/12(1−ν2) ・・・・・式(2)
P = w/πb2 ・・・・・式(3)
(a:電極パッド1の半径、b:Auスタッドバンプ11の先端半径、ν:電極材料のポアソン比、E:電極材料の縦弾性率、t:電極パッドの実効厚さ= 基板の配線材料の厚さtm + 金属柱の厚さtb )
ここで、式(2)(3)、及び t=tm + tb を式(1)に代入すると、
δ = 3a2w((1−ν2)/4πE(tm +tb)3 ×{(3+ν)/(1+ν)−(7+3ν)/(1+ν)×(b/a)2/4 + (b/a)2log(b/a)} ・・・・・式(4) となる。
The insulating resin layer under the
δ = a 2 b 2 p / 16D × {(3 + ν) / (1 + ν) - (7 + 3ν) / (1 + ν) × (b / a) 2/4
+ (b / a) 2 log (b / a)} (1)
D (flexural rigidity) = Et 3/12 (1 -ν 2) ····· formula (2)
P = w / πb 2 Equation (3)
(A: radius of
Here, when substituting Equations (2) and (3) and t = t m + t b into Equation (1),
δ = 3a 2 w ((1−ν 2 ) / 4πE (t m + t b ) 3 × {(3 + ν) / (1 + ν) − (7 + 3ν) / (1 + ν) × (b / a) 2/4 + ( b / a) 2 log (b / a)} ····· equation becomes (4).
発明者らの鋭意評価(実験)の結果、電極パッド1の変形量が2μm以上になると接続不良が発生することがわかっているので、式(4)のδが2μm( 2×10-6 m)未満となるように金属柱の厚さtbを設計すれば良い。
As a result of earnest evaluations (experiment) by the inventors, it is known that a connection failure occurs when the deformation amount of the
従って、式(4)より、接続不良を発生させないための金属柱4の厚さは、
となり、本発明において規定できる金属柱4の厚さtbは、式(5)で示される。
Therefore, from the equation ( 4 ), the thickness of the
Thus, the thickness t b of the
例えば、電極パッド1の材料に厚さ12×10-6mのCu(ポアソン比:0.3、縦弾性率:110×109Pa、「参考文献:中島登 著、『機械系公式集、P.13』、P265,268」)を用い、電極パッド1のサイズが、a=50×10-6m であると仮定する。このとき、電極パッド1に0.69Nの荷重w(一般的な実装条件)が加わった時、電極パッド1に2μm の変形を生じさせないための金属柱4の厚さtbは、約2μm以上と計算される。
For example, the material of the
なお、電極パッド1の形状が四角形の場合でも円に外接する四角形(正方形)を仮定し、式(5)を用いて計算することで、電極パッド1に対する金属柱4の厚みを決定できる。
Even when the shape of the
上記厚みの条件は、以後述べる、電極パッド1と金属柱4を接触させる全ての実施の形態についても同様である。
The conditions for the thickness are the same for all the embodiments in which the
次に、インターポ−ザー基板の作製方法について述べる。図1(a)〜(d)に示すインターポーザー基板は次のように作製される。まず厚さ18〜100μmのCu、またはAl箔の片面をフォトリソプロセスを用いてエッチングすることにより、CuまたはAl箔上に金属柱4が形成される。そして、CuまたはAl箔の、金属柱4が形成された面上に、液状の絶縁樹脂がスピンコートで塗布されて熱硬化される、またはフィルム状の絶縁樹脂が熱プレスにより貼り合せられる。その後、フォトリソプロセスを用いてCu、Al箔をパターニングすることで、配線パターン21及び電極パッド1が形成される。そして、絶縁樹脂シート5に、2次実装用のはんだボールを搭載するための穴6が、炭酸ガスレーザー、UV−YAGレーザーなどにより形成される。さらに、絶縁樹脂シート5の穴6についてデスミア処理が実施される。最後に、配線パターン21表面の所定の箇所に、メッキ法やスパッタ法などで、Ni/Au、SnAg、Ni/SnAgが成膜される。
Next, a method for manufacturing an interposer substrate will be described. The interposer substrate shown in FIGS. 1A to 1D is manufactured as follows. First, the
上述した金属柱4の形成方法以外には、厚さ5μm〜50μmのCu、またはAl箔上にフォトリソプロセスとメッキ法によってCu、Niなどの金属柱4を形成するという方法をとることができる。
In addition to the method for forming the
金属柱4を絶縁樹脂シート5の表面から露出させるか、あるいは絶縁樹脂シート5の内部に埋没させるか否かについては、絶縁樹脂のスピンコート塗布量を変更することにより、制御が可能である。具体的には、塗布量を減らせば金属柱4の先端を絶縁樹脂シート5の表面に露出させることができる。塗布量を増やせば絶縁樹脂シート5の内部に埋没させることができる。また絶縁フィルムを用いる場合は、フィルムの厚さを金属柱4の高さ以下にすることによって金属柱4の先端を絶縁樹脂シート5の表面に露出させることができる。フィルムの厚さを金属柱4の高さより厚くすれば金属柱4を絶縁樹脂シート5の内部に埋没させることができる。
Whether the
また、絶縁樹脂シート5の材料として感光性樹脂を用いれば、レーザー装置およびデスミア処理工程を用いないで樹脂にはんだボール搭載用の穴6を形成できるので製造コストの面から好ましい。
Further, if a photosensitive resin is used as the material of the insulating
図4(a)〜(d)は、図1(c)、(d)に示すインターポーザー基板を用いて作製された本発明の電子デバイスパッケージ(その1)を示す断面図である。特に、図4(a)、(c)は図5(a)のA−A断面図で、図4(b)、(d)は図5(b)のB−B断面図である。なお、図5(a)、(b)はともに、パッケージを真上から透視した図であり、電極パッド1及び配線パターン21を省略してある。
4A to 4D are cross-sectional views showing an electronic device package (No. 1) of the present invention manufactured using the interposer substrate shown in FIGS. 1C and 1D. 4A and 4C are cross-sectional views taken along line AA in FIG. 5A, and FIGS. 4B and 4D are cross-sectional views taken along line BB in FIG. 5B. 5A and 5B are both views of the package seen from directly above, and the
図4(a)に示す電子デバイスパッケージは次のように作製される。すなわち、Auスタッドバンプ11が表面電極上に形成された1個の電子デバイス13と、図1(c)に示すインターポーザー基板とがフリップチップ実装マウンターを用いて接続される。その後、電子デバイス13とインターポーザー基板との隙間にエポキシ樹脂を主成分とするアンダーフィル樹脂14が充填され、かつ熱硬化させられる。そして、インターポーザー基板の外部電極パッド2上にリフローによって、SnPb、SnAg、SnAgCu、SnZn、SnZnBiなどを基材とするはんだボール12が実装される。
The electronic device package shown in FIG. 4A is manufactured as follows. That is, one
このようなパッケージではインターポーザー基板の電極パッド1の下に金属柱4が設けられているので、フリップチップ実装工程の熱(約200℃〜300℃)によって絶縁樹脂シート5が軟化しても電極パッド1の沈み込みは発生しない。この結果、より信頼性の高いパッケージを得ることができる。
In such a package, since the
図4(b)に示す電子デバイスパッケージは図4(a)の電子デバイスパッケージとほぼ同じ構造であるが、電子デバイス13を2個用いているところが異なっている。図4(b)は電子デバイス13を2個用いた例を示しているが、2個に限定されるわけでなく、3個以上の例もあることは言うまでも無い。
The electronic device package shown in FIG. 4B has substantially the same structure as the electronic device package shown in FIG. 4A, except that two
図4(c)に示す電子デバイスパッケージは、1個の電子デバイス13と図1(d)に示すインターポーザー基板を用いて作製されたものであり、製造方法は図4(a)に示したパッケージと同じである。電子デバイス13の外部電極パッドのピッチが例えば100μm以下と狭ピッチであり、製造上、隣同士の金属柱4がショートしやすくなるような場合は、この構造の方が望ましい。金属柱4が電子デバイス13の全ての電極パッド1に形成されていなくても、図4(c)に示すように電極パッド1の1つおきに形成されていれば、電極パッド1の沈み込みはほとんど発生しない。したがって、図4(a)の電子デバイスパッケージとほぼ同じ信頼性を得ることができる。勿論、接続信頼性を損なわなければ、電極パッド1の2つおきに金属柱4を配置してもよい。
The electronic device package shown in FIG. 4 (c) is manufactured using one
図4(d)に示す電子デバイスパッケージは、図4(c)の電子デバイスパッケージとほぼ同じ構造であるが、電子デバイス13を2個用いているところが異なっている。
The electronic device package shown in FIG. 4D has almost the same structure as the electronic device package shown in FIG. 4C, except that two
(実施の形態2)
図6(a)〜(d)は、本発明の実施の形態2を示すインターポーザー基板の断面図である。図6(a)〜(d)に示すインターポーザー基板は、図1(a)〜(d)に示すインターポーザー基板と類似している構造である。しかし、インターポーザー基板の電子デバイスを搭載する側の面にポリイミドやエポキシ樹脂やアクリル系樹脂を主成分とする熱可塑性樹脂7、または熱硬化前(半硬化状態)の熱硬化性樹脂8が貼り合わされている点だけが異なっている。
(Embodiment 2)
6A to 6D are cross-sectional views of the interposer
図6(a)〜(d)に示すインターポーザー基板は、実施の形態1で述べた図1(a)〜(d)に示すインターポーザー基板と途中までは同じ製造方法によって作製される。そして、最後に上記の熱可塑性樹脂7、または熱硬化性樹脂8を絶縁樹脂シート5に真空プレス装置やラミネート機などによって貼り合わせることによって完成させている。
The interposer substrate shown in FIGS. 6A to 6D is manufactured by the same manufacturing method until the middle of the interposer substrate shown in FIGS. 1A to 1D described in the first embodiment. Finally, the above-described thermoplastic resin 7 or thermosetting resin 8 is completed by bonding the insulating
図7(a)〜(d)は、図6(a)〜(d)に示すインターポーザー基板を用いて作製された本発明の電子デバイスパッケージ(その2)を示す断面図である。特に、図7(a)〜(d)は図8のA−A断面図である。なお、図8はパッケージを真上から透視した図であり、電極パッド1及び配線パターン21を省略してある。
FIGS. 7A to 7D are cross-sectional views showing an electronic device package (No. 2) of the present invention produced using the interposer substrate shown in FIGS. 6A to 6D. In particular, FIGS. 7A to 7D are AA cross-sectional views of FIG. FIG. 8 is a perspective view of the package from directly above, and the
図7(a)に示す電子デバイスパッケージの製造方法は、初めに、Auスタッドバンプ11が外部電極上に形成された1個の電子デバイス13と、図6(a)に示すインターポーザー基板とがフリップチップ実装マウンターを用いて接続される。この時、フリップチップ実装工程での加熱によって、Auスタッドバンプ11が熱可塑性樹脂7、または半硬化状態の熱硬化性樹脂8を突き破り、インターポーザー基板の電極パッド1と接続される。そして、熱可塑性樹脂7、または半硬化状態の熱硬化性樹脂8の表面と電子デバイス13の回路面とが接着される。なお、一般に熱硬化樹脂の熱硬化には60分程度必要であるのに対し、フリップチップ実装に要する時間は5〜20秒程度である。このため、上記フリップチップ実装工程では半硬化状態の熱硬化性樹脂8は硬化しない。
In the manufacturing method of the electronic device package shown in FIG. 7A, first, one
本形態ではAuスタッドバンプ11が樹脂7または8によって封止されるので、図4に示す電子デバイスパッケージ(その1)のようにアンダーフィル樹脂14を充填するというプロセスが不要であることが特徴である。その結果、熱ストレスがかかりチップの特性が劣化する、熱ストレスにより反りが発生する、充填コストが高いなどの、アンダーフィル樹脂のディメリットが生じない。
In this embodiment, since the
上記フリップチップ実装後に、インターポーザー基板の電極パッド2上にリフローによって、SnPb、SnAg、SnAgCu、SnZn、SnZnBiなどを基材とするはんだボール12を実装することにより、パッケージが完成する。図7(a)では電子デバイス13を1個用いた例を示しているが、2個以上の例もあることは言うまでも無い。
After the flip chip mounting, the
図7(b)に示す電子デバイスパッケージは図7(a)の電子デバイスパッケージとほぼ同じ構造であるが、金属柱4が電子デバイス13の電極パッド1の1つおきに形成されているところだけが異なっている。このパッケージは、電子デバイス13の外部電極パッドのピッチが約100μm以下となった場合に好ましい構造である。
The electronic device package shown in FIG. 7B has almost the same structure as the electronic device package of FIG. 7A, but only where the
図7(c)に示す電子デバイスパッケージは、1個の電子デバイス13と図6(c)に示すインターポーザー基板を用いて作製されたものである。このパッケージは、図7(a)の電子デバイスパッケージとほぼ同じ構造であるが、金属柱4の先端が絶縁樹脂シート5の内部にあるという点だけが異なっている。実施の形態1でも述べたので説明は省略するが、図7(a)のパッケージよりも簡単で低コストでできることが特徴である。
The electronic device package shown in FIG. 7C is manufactured using one
図7(d)に示す電子デバイスパッケージは、図7(c)に示すパッケージとほぼ同じ構造であるが、金属柱4が電極パッド1の1つおきに形成されているところだけが異なっている。このパッケージは、電子デバイス13の外部電極がより狭ピッチとなった場合に適している。
The electronic device package shown in FIG. 7 (d) has substantially the same structure as the package shown in FIG. 7 (c), but differs only in that the
実施の形態2においても実施の形態1と同様に、インターポーザー基板の電極パッド1の下に金属柱4が設けられているので、フリップチップ実装工程の熱(約200℃〜300℃)によって絶縁樹脂5が軟化しても電極パッド1の沈み込みは発生しない。したがって、より信頼性の高い電子デバイスパッケージを得ることができる。
Also in the second embodiment, as in the first embodiment, since the
図9(a)〜(e)は、図6(a)〜(d)に示す本発明の実施の形態2のインターポーザー基板を用いて作製された本発明の電子デバイスパッケージ(その3)を示す断面図である。特に、図9(a)、(c)は図10(a)のA−A断面図で、図9(e)は図10のB−B断面図である。なお、図10はパッケージを真上から透視した図であり、電極パッド1及び配線パターン21を省略してある。
FIGS. 9A to 9E show an electronic device package (No. 3) of the present invention manufactured using the interposer substrate according to the second embodiment of the present invention shown in FIGS. 6A to 6D. It is sectional drawing shown. 9A and 9C are cross-sectional views taken along the line AA in FIG. 10A, and FIG. 9E is a cross-sectional view taken along the line BB in FIG. FIG. 10 is a perspective view of the package from directly above, and the
図9(a)〜(e)に示す電子デバイスパッケージは、図7(a)に示すパッケージと類似している構造であるが、電子デバイス13の周囲に、Cu、Al、SUS、NiFeなどの平板16が実装されている点だけが異なっている。平板16は図10に示すように1又は複数の電子デバイス13の周囲に配置される。また、図10(a)、(c)に示すように、複数の平板16を電子デバイス13の周囲に配置してもよい。また図10(b)、(d)のように、電子デバイス13を収容できる貫通穴10もしくはキャビティ17が形成された一つの平板16を使用することもできる。このようにインターポーザー基板上に平板16を実装することにより、図7に示す電子デバイスパッケージと比較して反りを低減できるところが特徴である。
The electronic device package shown in FIGS. 9A to 9E has a structure similar to the package shown in FIG. 7A, but around the
図9(a)に示す電子デバイスパッケージは、図7(a)に示す電子デバイスパッケージとほぼ同じ構造であるが、インターポーザー基板上に、電子デバイス13を収容する貫通穴10が形成された平板16が実装されているところだけが異なっている。
The electronic device package shown in FIG. 9 (a) has substantially the same structure as the electronic device package shown in FIG. 7 (a), but is a flat plate in which a through
図9(b)に示す電子デバイスパッケージは、図9(a)に示す電子デバイスパッケージと類似している構造であるが、平板16に、凹状のキャビティ17が形成されたものを用いている点だけが異なっている。図9(b)のような構造にすることによって、電子デバイス13の裏面を機械的な損傷から保護できるという特徴がある。
The electronic device package shown in FIG. 9B has a structure similar to the electronic device package shown in FIG. 9A, but uses a
図9(c)に示す電子デバイスパッケージは、図9(a)に示す電子デバイスパッケージと類似している構造であるが、金属柱4が電極パッド1の1つおきに形成されているところだけが異なっている。
The electronic device package shown in FIG. 9C has a structure similar to the electronic device package shown in FIG. 9A, but only where the
図9(d)に示す電子デバイスパッケージは、図9(c)に示すパッケージと類似しているが、平板16にキャビティ17が形成されたものを用いているところだけが異なっている。
The electronic device package shown in FIG. 9 (d) is similar to the package shown in FIG. 9 (c), except that a
図9(e)に示す電子デバイスパッケージは、図9(d)に示すパッケージと類似しているが、電子デバイス13を2つ用いているところ、および金属柱4の先端が絶縁樹脂シート5の内部にあるという点が異なっている。それぞれの意図する効果については上記で述べたので省略する。
The electronic device package shown in FIG. 9 (e) is similar to the package shown in FIG. 9 (d), except that two
図11(a)、(b)は、図6(c)、(d)に示す本発明の実施の形態2のインターポーザー基板を用いて作製された本発明の電子デバイスパッケージ(その4)を示す断面図である。特に、図11(a)、(b)は図12のA−A断面図である。なお、図12はパッケージを真上から透視した図であり、電極パッド1及び配線パターン21を省略してある。
11 (a) and 11 (b) show an electronic device package (No. 4) of the present invention manufactured using the interposer substrate according to the second embodiment of the present invention shown in FIGS. 6 (c) and 6 (d). It is sectional drawing shown. In particular, FIGS. 11A and 11B are cross-sectional views taken along line AA in FIG. FIG. 12 is a perspective view of the package from directly above, and the
図11(a)に示す電子デバイスパッケージは、図6(c)に示すインターポーザー基板を用いて作製されたものである。このパッケージは、図7(c)に示す電子デバイスパッケージと類似している構造であるが、インターポーザー基板が電子デバイス両側2辺、または4辺の端で折り曲げられて電子デバイス13表面の回路面とは反対側の裏面に接着されている点が異なっている。このような構造にすることにより、外部電極2が電子デバイス13の裏面側にも露出するので、裏面側への部品実装やパッケージの3次元実装が可能となるという特徴を有している。
The electronic device package shown in FIG. 11A is manufactured using the interposer substrate shown in FIG. This package has a structure similar to the electronic device package shown in FIG. 7C, but the interposer substrate is bent at the two sides or the four sides of the electronic device so that the circuit surface on the surface of the
図11(b)に示す電子デバイスパッケージは、図11(a)に示す電子デバイスパッケージと類似している構造であるが、インターポーザー基板が電子デバイス13の1辺の端で折り曲げられているところだけが異なっている。図11(b)に示すようにインターポーザー基板を電子デバイス13の1辺の端で折り曲げる方が、2辺での折り曲げや4辺での折り曲げプロセスと比べてより組み立て精度が高いというメリットがある。一方、図11(b)のような1辺での折り曲げ構造では、インターポーザー基板の配線ピッチ(線幅と線間スペースを加えたもの)がより狭ピッチになった場合は、インターポーザー基板の配線層数を増やさなければならない。その結果、コストが高くなるという欠点がある。すなわち、1辺での折り曲げ構造では1辺方向に全ての配線を引き出さなければならないが、2辺での折り曲げ構造では2辺の方向に分けて配線を引き出すことができる。さらに4辺での折り曲げ構造では4辺の方向に分けて配線を引き出すことができる。一方、折り曲げる辺の長さを増やせば、1辺での折り曲げ構造でも配線を引き出すことができるが、パッケージの外形寸法が大きくなる。このため、1辺での折り曲げ構造の場合、パッケージの仕様上、配線数が多く、配線ピッチの製造限界を超えた場合は配線層数を増やさなければならない。したがって、どのような折り曲げ構造を採るかは状況に応じて選択する。
The electronic device package shown in FIG. 11B has a structure similar to the electronic device package shown in FIG. 11A, but the interposer substrate is bent at one end of the
図11(a)、(b)に示す電子デバイスパッケージの製造方法は、上記で述べた図7の電子デバイスパッケージの製造方法と途中まで同じであるので詳細は省略する。異なる点は、電子デバイス13をインターポーザー基板にフリップチップ実装した後に、インターポーザー基板を加熱し、熱可塑性樹脂7、または半硬化状態の熱硬化性樹脂8の接着性を出現させながら、インターポーザー基板を電子デバイス13の裏面まで折り曲げ、その裏面に接着させている点である。最後は、図7の電子デバイスパッケージと同様に、インターポーザー基板の外部電極パッド2上にリフローによって、SnPb、SnAg、SnAgCu、SnZn、SnZnBiなどを基材とするはんだボール12を実装することによりパッケージが完成する。
The manufacturing method of the electronic device package shown in FIGS. 11A and 11B is the same as the manufacturing method of the electronic device package of FIG. The difference is that after the
なお、図11に示す形態では電子デバイス13の側面とインターポーザー基板の折り曲げ部との間に隙間が存在するが、この隙間は無くても構わない。しかし、インターポーザー基板が厚くなればなるほど、電子デバイスが薄くなればなるほど、さらには組み立て時間を短くすればするほど、電子デバイス13の側面とインターポーザー基板とを完全に接着することが困難になる。したがって、インターポーザー基板の厚み、電子デバイスの厚み、コストに影響する組み立て時間の制限などによっては、隙間が存在する場合がある。この点については、下記に述べる、インターポーザー基板を折り曲げる形態のすべてに対して同じ事が言える。
In the form shown in FIG. 11, there is a gap between the side surface of the
図13(a)〜(d)は、図6(c)、(d)に示す本発明の実施の形態2のインターポーザー基板を用いて作製された本発明の電子デバイスパッケージ(その5)を示す断面図である。特に、図13(a)〜(d)は図14のA−A断面図である。なお、図14はパッケージを真上から透視した図であり、電極パッド1及び配線パターン21を省略してある。
FIGS. 13A to 13D show an electronic device package (No. 5) of the present invention manufactured using the interposer substrate according to the second embodiment of the present invention shown in FIGS. 6C and 6D. It is sectional drawing shown. In particular, FIGS. 13A to 13D are AA cross-sectional views of FIG. FIG. 14 is a perspective view of the package from directly above, and the
図13(a)〜(d)に示す電子デバイスパッケージは、図11(a)、(b)に示す電子デバイスパッケージと類似した構造であるが、電子デバイス13の周囲にCu、Al、SUS、NiFeなどの平板16が、図10に示すような配置で実装されている点だけが異なっている。電子デバイス13の外形サイズが小さい場合、図11に示す構造にしてしまうとパッケージのはんだボール12のピッチが非常に狭くなる。その結果、2次実装するためのマザーボード基板の設計が困難になる。電子デバイス13としてのロジックLSIが例えば7.3mm×7.3mmサイズでピン数(外部電極の数)が328本である場合、そのままリアルチップサイズのパッケージを作製しようとすると、パッケージのはんだボールのピッチが0.4mm以下となる。このような場合には、図13に示すようなパッケージ構造にすることが有効である。この点は他の全ての実施の形態についても同様である。
The electronic device package shown in FIGS. 13A to 13D has a structure similar to the electronic device package shown in FIGS. 11A and 11B, but Cu, Al, SUS, The only difference is that the
(実施の形態3)
図15(a)、(b)は、本発明の実施の形態3を示すインターポーザー基板の断面図である。図15(a)、(b)に示すインターポーザー基板は、図1(a)〜(d)に示す本発明の実施の形態1のインターポーザー基板と類似している構造であるが、インターポーザー基板の配線層数が2層であるところが異なっている。つまり、絶縁樹脂シート5の、電極パッド1が形成された側とは反対側の面に、第二配線層となる導体パターン15及び外部電極パッド2が形成されている。また、金属柱4における電極パッド1とは反対側の端部や、導体パターン15が、ソルダーレジスト3、絶縁樹脂シート5と同じ絶縁樹脂、または熱硬化性樹脂8で覆われている。さらに、金属柱4または、電極パッド1の真下に位置する導体パターン15は外部電極パッド2とは電気的に接続されていない。なお、電極パッド1と外部電極パッド2の間の信号伝送経路は、電極パッド1の形成面と同一面において電極パッド1からインターポーザー基板の電子デバイス実装領域外側へ配線パターンを形成してから、ビアで、電極パッド1の形成面とは反対側面の外部電極パッド2と接続する経路をとっている。
(Embodiment 3)
15A and 15B are cross-sectional views of an interposer
図1に示す配線層数が1層のインターポーザー基板では配線の引き回しが不可能である場合には、図15に示す構造が有効である。 The structure shown in FIG. 15 is effective when wiring cannot be routed with an interposer substrate having one wiring layer shown in FIG.
図15に示すインターポーザー基板の製造方法は、次のとおりである。初めに、厚さ35〜100μmのCu、またはAl箔の片面をフォトリソプロセスを用いてエッチングすることにより、CuまたはAl箔に金属柱4が形成される。そして、CuまたはAl箔の、金属柱4が形成された面上に、液状の絶縁樹脂がスピンコートで塗布されて熱硬化される、またはフィルム状の絶縁樹脂が熱プレスにより貼り合せられる。その後、絶縁樹脂層の、CuまたはAl箔とは反対側の樹脂面に、厚さ5μm〜18μmのCuまたはAl箔が熱プレス法により貼り合わせられる。その後、フォトリソプロセスを用いて絶縁樹脂層の両面のCuまたはAl箔をパターニングすることで、電極パッド1,2および導体パターン15が形成される。このとき、外部電極パッド2は金属柱4とは電気的に接続されていない。次に、ソルダーレジスト3または、絶縁樹脂シート5と同じ樹脂が、絶縁樹脂シート5の、電極パッド1が形成された側とは反対側の面に形成される。このとき、ソルダーレジスト3または、絶縁樹脂シート5と同じ樹脂に、2次実装用のはんだボールを搭載する外部電極パッド2だけを露出させる穴6が形成される。最後に、メッキ法やスパッタ法を用いて電極1、2の表面にNi/Au、SnAg、Ni/SnAgが成膜される。
The manufacturing method of the interposer substrate shown in FIG. 15 is as follows. First, a
ここで、絶縁樹脂シート5の、電極パッド1が形成された側とは反対側の面に形成された絶縁樹脂に感光性樹脂を用いれば、フォトリソプロセスを用いてランド用の穴6を形成できる。通常の熱硬化性樹脂8を用いる場合は、炭酸ガスレーザー、UV−YAGレーザーなどによりはんだボール搭載用の穴6を形成する。
Here, if a photosensitive resin is used for the insulating resin formed on the surface of the insulating
また、図1と図15では配線層数がそれぞれ1層、2層の場合を示しているが、3層以上の場合もありえることは言うまでも無い。 1 and 15 show the case where the number of wiring layers is one layer and two layers, respectively, it goes without saying that the number of wiring layers may be three or more.
なお、図15(b)、(d)に示すように、電極パッド1に金属柱4が設けられていない箇所において導体パターン15を電極パッド1と表裏対象に配置すると、その箇所における電極パッド1の変形をできるだけ防止する効果がある。この点は他の全ての実施の形態についても同様である。
As shown in FIGS. 15B and 15D, when the
図16(a)、(b)は、図15(a)、(b)に示す本発明の実施の形態3のインターポーザー基板を用いて作製された本発明の電子デバイスパッケージ(その6)を示す断面図である。なお、図16(b)では導体パターン15を省略している。
16 (a) and 16 (b) show an electronic device package (No. 6) of the present invention manufactured using the interposer substrate according to the third embodiment of the present invention shown in FIGS. 15 (a) and 15 (b). It is sectional drawing shown. In FIG. 16B, the
図16(a)、(b)に示すパッケージは、図4(a)、(c)に示す本発明の電子デバイスパッケージ(その1)とほぼ同じ構造であるが、インターポーザー基板の配線層数が2層である(その1では1層である)ところだけが異なっている。 The packages shown in FIGS. 16A and 16B have substantially the same structure as the electronic device package (No. 1) of the present invention shown in FIGS. 4A and 4C, but the number of wiring layers of the interposer substrate is the same. The only difference is that there are two layers (the first is one layer).
使用する電子デバイス13が例えばロジックLSIのように多ピンである場合は、配線層数が1層のインターポーザー基板では配線の引き回しが不可能である。この場合には、図15に示すインターポーザー基板を用いて図16の構造とすることが有効である。
When the
(実施の形態4)
図17(a)〜(d)は、本発明の実施の形態4を示すインターポーザー基板の断面図である。
(Embodiment 4)
17A to 17D are cross-sectional views of an interposer
図17(a)〜(d)に示すインターポーザー基板は、図15(a)〜(d)に示す本発明の実施の形態3のインターポーザー基板と類似している構造である。しかし、インターポーザー基板の、電子デバイスを搭載する側の面に、ポリイミドやエポキシ樹脂やアクリル系樹脂を主成分とする熱可塑性樹脂7、または熱硬化前(半硬化状態)の熱硬化性樹脂8が貼り合わされているところだけが異なっている。 The interposer substrate shown in FIGS. 17A to 17D has a structure similar to the interposer substrate according to the third embodiment of the present invention shown in FIGS. 15A to 15D. However, a thermoplastic resin 7 mainly composed of polyimide, epoxy resin, or acrylic resin or a thermosetting resin 8 before thermosetting (semi-cured state) is provided on the surface of the interposer substrate on which the electronic device is mounted. The only difference is where the are attached.
その製造方法は、実施の形態3で述べた図15(a)〜(d)の製造方法と途中まで同じである。異なる点は、絶縁樹脂シート5の、電極パッド1が形成された側の面に、熱プレス法を用いて熱可塑性樹脂7、または熱硬化前(半硬化状態)の熱硬化性樹脂8を貼り合わせたことである。
The manufacturing method is the same as the manufacturing method shown in FIGS. 15A to 15D described in the third embodiment until halfway. The difference is that the thermoplastic resin 7 or the thermosetting resin 8 before thermosetting (semi-cured state) is pasted on the surface of the insulating
図18(a)、(b)は、図17(c)、(d)に示す本発明の実施の形態4のインターポーザー基板を用いて作製された本発明の電子デバイスパッケージ(その7)を示す断面図である。 18 (a) and 18 (b) show an electronic device package (No. 7) of the present invention manufactured using the interposer substrate according to the fourth embodiment of the present invention shown in FIGS. 17 (c) and 17 (d). It is sectional drawing shown.
図18に示すパッケージは、図16(a)、(b)に示す本発明の電子デバイスパッケージ(その6)に類似している構造である。しかし、インターポーザー基板のデバイス搭載面に熱可塑性樹脂7、または熱硬化前(半硬化状態)の熱硬化性樹脂8が形成されているので、アンダーフィル樹脂14を用いないでも良い点が異なっている。また、金属柱4が絶縁樹脂シート5の内部に埋め込まれているので製造が簡単で低コストでできるという特徴もある。
The package shown in FIG. 18 has a structure similar to the electronic device package (No. 6) of the present invention shown in FIGS. 16 (a) and 16 (b). However, since the thermoplastic resin 7 or the thermosetting resin 8 before thermosetting (semi-cured state) is formed on the device mounting surface of the interposer substrate, the
図19(a)〜(d)は、図17(c)、(d)に示す本発明の実施の形態4のインターポーザー基板を用いて作製された本発明の電子デバイスパッケージ(その8)を示す断面図である。 19 (a) to 19 (d) show an electronic device package (No. 8) according to the present invention manufactured using the interposer substrate according to the fourth embodiment of the present invention shown in FIGS. 17 (c) and 17 (d). It is sectional drawing shown.
図19(a)、(b)に示すパッケージは、図18(a)、(b)に示す本発明の電子デバイスパッケージ(その7)に類似している構造であるが、電子デバイス13の周囲にCu、Al、SUS、NiFeなどの平板16が実装されているところだけが異なっている。このパッケージの特徴は反りを低減できるという点である。
The package shown in FIGS. 19A and 19B has a structure similar to the electronic device package (No. 7) of the present invention shown in FIGS. 18A and 18B. The only difference is that a
また、図19(a)、(b)のパッケージと図19(c)、(d)のパッケージとの構造の違いは、平板16にキャビティ17が形成されている(図19(c)、(d))か、貫通穴10が形成されている(図19(a)、(b))かの点である。図19(c)、(d)の構造の方が電子デバイス13の裏面が平板16によって保護されているので機械的な衝撃に強いという特徴がある。
Further, the difference in structure between the package of FIGS. 19A and 19B and the package of FIGS. 19C and 19D is that a
図19に示す電子デバイスパッケージの製造方法は、図18に示す電子デバイスパッケージ(その7)と途中まで同じである。異なる点は、電子デバイス13をインターポーザー基板に実装後に、平板16をインターポーザー基板にフリップチップ実装マウンターを用いて搭載した点である。
The manufacturing method of the electronic device package shown in FIG. 19 is the same as that of the electronic device package (No. 7) shown in FIG. The difference is that after mounting the
図20は、図17(c)、(d)に示す本発明の実施の形態4のインターポーザー基板を用いて作製された本発明の電子デバイスパッケージ(その9)を示す断面図である。特に、図20は図21のA−A断面図である。なお、図21はパッケージを真上から透視した図であり、電極パッド1及び配線パターン21を省略してある。
FIG. 20 is a cross-sectional view showing an electronic device package (No. 9) of the present invention manufactured using the interposer substrate according to the fourth embodiment of the present invention shown in FIGS. 17 (c) and 17 (d). 20 is a cross-sectional view taken along the line AA in FIG. FIG. 21 is a perspective view of the package from directly above, and the
図20に示す電子デバイスパッケージ(その9)は、図18(a)、(b)に示す半導体パッケージと類似している構造である。異なる点は、インターポーザー基板が半導体デバイス両側2辺、または4辺の端で折り曲げられて電子デバイス13表面の回路面とは反対側の裏面に接着されている点である。このような構造にすることにより、外部電極パッド2が電子デバイス13の裏面側にも露出するので、裏面側への部品実装やパッケージの3次元実装が可能となる。
The electronic device package (No. 9) shown in FIG. 20 has a structure similar to the semiconductor package shown in FIGS. The difference is that the interposer substrate is bent at two or both sides of the semiconductor device and bonded to the back surface of the
また図20では、インターポーザー基板を電子デバイス13の両側2辺、または4辺の端で折り曲げて回路面とは反対側の裏面に接着させている例を示している。しかし、インターポーザー基板を電子デバイス13の1辺で折り曲げる例もあることは言うまでも無い。
FIG. 20 shows an example in which the interposer substrate is bent at the ends of both sides or four sides of the
図22(a)〜(d)は、図17(c)、(d)に示す本発明の実施の形態4のインターポーザー基板を用いて作製された本発明の電子デバイスパッケージ(その10)を示す断面図である。特に、図22(a)、(c)は図23(a)のA−A断面図で、図22(b)、(d)は図23(b)のB−B断面図である。なお、図23はパッケージを真上から透視した図であり、電極パッド1及び配線パターン21を省略してある。
22 (a) to 22 (d) show an electronic device package (No. 10) of the present invention manufactured using the interposer substrate according to the fourth embodiment of the present invention shown in FIGS. 17 (c) and 17 (d). It is sectional drawing shown. 22A and 22C are cross-sectional views taken along line AA in FIG. 23A, and FIGS. 22B and 22D are cross-sectional views taken along line BB in FIG. 23B. FIG. 23 is a perspective view of the package from directly above, and the
図22(a)、(b)に示す電子デバイスパッケージは、図17(c)に示すインターポーザー基板を用いて作製したものである。このパッケージは、図20に示す電子デバイスパッケージ(その8)に類似している構造であるが、電子デバイス13の周囲にCu、Al、SUS、NiFeなどの平板16が図10に示すような配置で実装されている点が異なっている。電子デバイス13の外形サイズが小さい場合、図20に示す構造にしてしまうとパッケージのはんだボール12のピッチが非常に狭くなる。その結果、2次実装するためのマザーボード基板の設計が困難になってしまう。このような場合には、図22に示すパッケージ構造が有効である。図22(b)は電子デバイス13を2個用いた例で、かつ、キャビティ17が形成された平板16を用いて電子デバイス13の裏面を機械的に保護した例である。
The electronic device package shown in FIGS. 22A and 22B is manufactured using the interposer substrate shown in FIG. This package has a structure similar to the electronic device package (No. 8) shown in FIG. 20, but a
図22(c)、(d)は、インターポーザー基板に図17(d)に示す基板を用いたところだけが図22(a)、(b)の構造と異なる点である。 22 (c) and 22 (d) are different from the structure of FIGS. 22 (a) and 22 (b) only in that the substrate shown in FIG. 17 (d) is used as the interposer substrate.
(実施の形態5)
図24(a)、(b)は、本発明の実施の形態5を示すインターポーザー基板の断面図である。図24に示すインターポーザー基板は、図15に示す本発明の実施の形態3のインターポーザー基板と類似している構造である。異なる点は、金属柱4が、電子デバイス13と接続される電極パッド1に形成されていない点と、2次実装用のはんだボールを搭載する外部電極パッド2と同一面内に形成された導体パターン15上の、電極パッド1の真下の部分に金属柱4が形成されている点である。また、金属柱4と電極パッド1とは接触しておらず、さらに導体パターン15も外部電極パッド2とは電気的に接続されていない構造である。なお、電極パッド1と外部電極パッド2の間の信号伝送経路は、電極パッド1の形成面と同一面において電極パッド1からインターポーザー基板の電子デバイス実装領域外側へ配線パターンを形成してから、ビアで、電極パッド1の形成面とは反対側面の外部電極パッド2と接続する経路をとっている。
(Embodiment 5)
24A and 24B are cross-sectional views of an interposer
また、外部電極パッド2と同一面に形成された導体パターン15は、ソルダーレジスト3、絶縁樹脂シート5と同じ絶縁樹脂、または熱硬化性樹脂8で覆われている。
The
図24(a)、(b)に示すインターポーザー基板の製造方法は、図15に示す実施の形態3のインターポーザー基板の製造方法とほぼ同じである。 The manufacturing method of the interposer substrate shown in FIGS. 24A and 24B is almost the same as the manufacturing method of the interposer substrate of the third embodiment shown in FIG.
図24に示すインターポーザー基板の製造方法は、次のとおりである。先ず、厚さ35〜100μmのCu、またはAl箔の片面をフォトリソプロセスを用いてエッチングすることで、CuまたはAl箔に金属柱4が形成される。そして、CuまたはAl箔の、金属柱4が形成された面上に、液状の絶縁樹脂がスピンコートで塗布されて熱硬化される、またはフィルム状の絶縁樹脂が熱プレスにより貼り合せられる。このとき、金属柱4は絶縁樹脂シート5の内部に埋没させる。その後、絶縁樹脂層の、CuまたはAl箔とは反対側の樹脂面に、厚さ5μm〜18μmのCuまたはAl箔が熱プレス法により貼り合わせられる。次に、フォトリソプロセスを用いて絶縁樹脂層の両面のCuまたはAl箔をパターニングすることで、電極パッド1,2および導体パターン15が形成される。このとき、外部電極パッド2は、金属柱4が形成された導体パターン15とは電気的に接続されていない。また、図15に示すインターポーザー基板との違いは、金属柱4が形成されている側のCuまたはAl箔(つまり厚さ35〜100μmの導体材料側)において、2次実装用のはんだボールを搭載する外部電極パッド2が形成されている点である。
The manufacturing method of the interposer substrate shown in FIG. 24 is as follows. First, the
次に、ソルダーレジスト3または、絶縁樹脂シート5と同じ樹脂が、絶縁樹脂シート5の、電極パッド1が形成された側とは反対側の面に形成される。このとき、ソルダーレジスト3または、絶縁樹脂シート5と同じ樹脂に、2次実装用のはんだボールを搭載する外部電極パッド2だけを露出させる穴6が形成される。最後に、メッキ法やスパッタ法を用いて電極1、2の表面に、Ni/Au、SnAg、Ni/SnAgが成膜される。
Next, the same resin as the solder resist 3 or the insulating
ここで、絶縁樹脂シート5の、電極パッド1が形成された側とは反対側の面に形成された絶縁樹脂に感光性樹脂を用いれば、フォトリソプロセスを用いてランド用の穴6を形成できる。通常の熱硬化性樹脂8を用いる場合は、炭酸ガスレーザー、UV−YAGレーザーなどによりはんだボール搭載用の穴6を形成する。
Here, if a photosensitive resin is used for the insulating resin formed on the surface of the insulating
図25(a)、(b)は、図24(a)、(b)に示す本発明の実施の形態5のインターポーザー基板を用いて作製された本発明の電子デバイスパッケージ(その11)を示す断面図である。 25 (a) and 25 (b) show an electronic device package (No. 11) of the present invention manufactured using the interposer substrate according to the fifth embodiment of the present invention shown in FIGS. 24 (a) and 24 (b). It is sectional drawing shown.
図25に示す電子デバイスパッケージ(その11)は、図16(a)、(b)に示す本発明の電子デバイスパッケージ(その6)に類似している構造である。これと異なる点は、パッケージの、2次実装用はんだボールを搭載する面側の導体パターン15に金属柱4が形成されているところである。図25のパッケージの場合、金属柱4の先端は、電子デバイス13と接続する電極パッド1とは接触していない。そして、金属柱4の先端と電極パッド1との隙間を5μm以下にすることにより、フリップチップ実装工程時の電極パッド1の沈み込み量を1μm以下にすることができ、本発明の電子デバイスパッケージ(その6)とほぼ同様に高い信頼性を得ることができる。
The electronic device package (No. 11) shown in FIG. 25 has a structure similar to the electronic device package (No. 6) of the present invention shown in FIGS. 16 (a) and 16 (b). A difference from this is that the
(実施の形態6)
図26(a)、(b)は、本発明の実施の形態6を示すインターポーザー基板の断面図である。図26に示すインターポーザー基板は、図24に示す本発明の実施の形態5のインターポーザー基板と類似している構造である。これと異なる点は、インターポーザー基板の、電子デバイスを搭載する側の面に、ポリイミドやエポキシ樹脂やアクリル系樹脂を主成分とする熱可塑性樹脂7、または熱硬化前(半硬化状態)の熱硬化性樹脂8が貼りあわされている点だけである。
(Embodiment 6)
26A and 26B are cross-sectional views of an interposer
図26に示すインターポーザー基板は、実施の形態5のインターポーザー基板と途中までは同じ製造方法によって作製されるが、最後に上記の熱可塑性樹脂7、または熱硬化性樹脂8を絶縁樹脂シート5に真空プレス装置やラミネート機などによって貼り合わせることによって完成されている。
The interposer substrate shown in FIG. 26 is manufactured by the same manufacturing method up to the middle of the interposer substrate of the fifth embodiment. Finally, the thermoplastic resin 7 or the thermosetting resin 8 is used as the insulating
図27(a)、(b)は、図26に示す本発明の実施の形態6のインターポーザー基板を用いて作製された本発明の電子デバイスパッケージ(その12)の断面図を示すものである。本発明の電子デバイスパッケージ(その12)は、図25に示す本発明の電子デバイスパッケージ(その11)と類似している構造である。しかし、インターポーザー基板のデバイス搭載面に熱可塑性樹脂7、または熱硬化前(半硬化状態)の熱硬化性樹脂8が形成されているので、アンダーフィル樹脂14を用いないでも良いという点が異なっている。
FIGS. 27A and 27B are sectional views of an electronic device package (No. 12) of the present invention manufactured using the interposer substrate according to the sixth embodiment of the present invention shown in FIG. . The electronic device package (No. 12) of the present invention has a structure similar to the electronic device package (No. 11) of the present invention shown in FIG. However, since the thermoplastic resin 7 or the thermosetting resin 8 before thermosetting (semi-cured state) is formed on the device mounting surface of the interposer substrate, the difference is that the
図28(a)、(b)は、図26に示す本発明の実施の形態6のインターポーザー基板を用いて作製された本発明の電子デバイスパッケージ(その13)を示す断面図である。本発明の電子デバイスパッケージ(その13)は、図27に示す本発明の電子デバイスパッケージ(その12)と類似している構造であるが、電子デバイス13の周囲にCu、Al、SUS、NiFeなどの平板16が実装されているところだけが異なっている。平板16を実装することによりパッケージの反りを低減できるという特徴がある。
28 (a) and 28 (b) are cross-sectional views showing an electronic device package (No. 13) of the present invention manufactured using the interposer substrate according to the sixth embodiment of the present invention shown in FIG. The electronic device package (No. 13) of the present invention has a structure similar to the electronic device package (No. 12) of the present invention shown in FIG. 27, but Cu, Al, SUS, NiFe, etc. around the
図29は、図26に示す本発明の実施の形態6のインターポーザー基板を用いて作製された本発明の電子デバイスパッケージ(その14)を示す断面図である。本発明の電子デバイスパッケージ(その14)は、図27に示す本発明の電子デバイスパッケージ(その12)と類似している構造である。異なる点は、インターポーザー基板が、電子デバイス13の両側2辺、または4辺の端で折り曲げられて電子デバイス13表面の回路面とは反対側の裏面に接着されている点である。このような構造にすることにより、外部電極パッド2が電子デバイス13の裏面側にも露出するので、電子デバイス13の裏面側への部品実装やパッケージの3次元実装が可能となる。
FIG. 29 is a cross-sectional view showing an electronic device package (No. 14) of the present invention manufactured using the interposer substrate according to the sixth embodiment of the present invention shown in FIG. The electronic device package (No. 14) of the present invention has a structure similar to the electronic device package (No. 12) of the present invention shown in FIG. The difference is that the interposer substrate is bent at the ends of both sides or four sides of the
図30(a)、(b)は、図26に示す本発明の実施の形態6のインターポーザー基板を用いて作製された本発明の電子デバイスパッケージ(その15)を示す断面図である。本発明の電子デバイスパッケージ(その15)は、図29に示す本発明の電子デバイスパッケージ(その14)に類似しているが、電子デバイス13の周囲にCu、Al、SUS、NiFeなどの平板16が実装されているところだけが異なっている。電子デバイス13の外形サイズが小さい場合、図29に示す構造にしてしまうとパッケージのはんだボール12のピッチが非常に狭くなる。その結果、2次実装するためのマザーボード基板の設計が困難になる。このような場合には、図30に示すようなパッケージ構造にすることが有効である。
30 (a) and 30 (b) are cross-sectional views showing the electronic device package (No. 15) of the present invention manufactured using the interposer substrate according to the sixth embodiment of the present invention shown in FIG. The electronic device package (No. 15) of the present invention is similar to the electronic device package (No. 14) of the present invention shown in FIG. 29, but a
(実施の形態7)
図31(a)、(b)は、本発明の実施の形態7を示すインターポーザー基板の断面図である。図31に示すインターポーザー基板は、図15に示す本発明の実施の形態3のインターポーザー基板と類似している構造である。これと異なる点は、電極パッド1の真下に延びる金属柱4の端部が、2次実装用はんだボールを搭載する面側の導体パターン15と接触している点である。このため、インターポーザー基板の電極パッド1に電子デバイスがフリップチップ接続されたとき、実施形態3や5の基板構造に比べて、さらに電極パッド1の沈み込みが発生しにくい構造になっている。但し、電極パッド1の小径化に応じて金属柱4の横断面積が小さくなればなるほど金属柱4の厚み(高さ)を厚くすることが製造上困難になる。したがって、製品仕様によって製造歩留まりが低くなる場合は、金属柱4を絶縁樹脂シート5の厚さよりも薄くして導体パターン15とは接続しない構造をとることが好ましい。
(Embodiment 7)
31A and 31B are cross-sectional views of an interposer substrate showing Embodiment 7 of the present invention. The interposer substrate shown in FIG. 31 has a structure similar to the interposer substrate according to the third embodiment of the present invention shown in FIG. The difference is that the end of the
なお、電極パッド1と外部電極パッド2の間の信号伝送経路は、実施形態3,5と同様、電極パッド1の形成面と同一面において電極パッド1からインターポーザー基板の電子デバイス実装領域外側へ配線パターンを形成してから、ビアで、電極パッド形成面とは反対側面の外部電極パッド2と接続する経路をとっている。
The signal transmission path between the
また、図31に示すインターポーザー基板の製造方法は、図15に示す本発明の実施の形態3のインターポーザー基板の製造方法と類似している。この製法では、先ず、厚さ35〜100μmのCu、またはAl箔の片面をフォトリソプロセスを用いてエッチングすることで、CuまたはAl箔に金属柱4が形成される。そして、CuまたはAl箔の、金属柱4が形成された面上に、液状の絶縁樹脂がスピンコートで塗布され熱硬化される、またはフィルム状の絶縁樹脂が熱プレスにより貼り合せられる。この工程では金属柱4の先端が絶縁樹脂層より露出させられる。その後、絶縁樹脂層の、CuまたはAl箔とは反対側の樹脂面に、厚さ5μm〜18μmのCuまたはAl箔が熱プレス法により貼り合わせられる。さらに、フォトリソプロセスを用いて絶縁樹脂層の両面のCuまたはAl箔をパターニングすることにより、電極パッド1,2および導体パターン15が形成される。このとき、外部電極パッド2は導体パターン15とは電気的に接続されていない。次に、ソルダーレジスト3または、絶縁樹脂シート5と同じ樹脂が、絶縁樹脂シート5の、電極パッド1が形成された側とは反対側の面に形成される。このとき、ソルダーレジスト3または、絶縁樹脂シート5と同じ樹脂に、2次実装用のはんだボールを搭載する外部電極パッド2だけを露出させる穴6が形成される。最後に、メッキ法やスパッタ法を用いて電極1、2の表面にNi/Au、SnAg、Ni/SnAgが成膜される。
Further, the method for manufacturing the interposer substrate shown in FIG. 31 is similar to the method for manufacturing the interposer substrate according to the third embodiment of the present invention shown in FIG. In this manufacturing method, first, a
ここで、絶縁樹脂シート5の、電極パッド1が形成された側とは反対側の面に形成された絶縁樹脂に感光性樹脂を用いれば、フォトリソプロセスを用いてランド用の穴6を形成できる。通常の熱硬化性樹脂8を用いる場合は、炭酸ガスレーザー、UV−YAGレーザーなどによりはんだボール搭載用の穴6を形成する。
Here, if a photosensitive resin is used for the insulating resin formed on the surface of the insulating
図32(a)、(b)は、本発明の実施の形態7のインターポーザー基板を用いて作製された本発明の電子デバイスパッケージ(その16)の断面図を示すものである。図32に示す本発明の電子デバイスパッケージ(その16)は、図16に示す本発明の電子デバイスパッケージ(その6)に類似している。しかし、金属柱4の端部と、2次実装用はんだボールを搭載する面側の導体パターン15とが接触している点で異なる。このため、本パッケージは電子デバイスパッケージ(その6)の構造よりも、さらに電極パッド1の沈み込みは発生しにくい構造になっている。フリップチップ実装工程でバンプと電極パッドとの接合時により大きな荷重を必要とする場合は、図32(a)、(b)に示す構造の方が好ましい。
32 (a) and 32 (b) are cross-sectional views showing an electronic device package (No. 16) of the present invention manufactured using the interposer substrate according to Embodiment 7 of the present invention. The electronic device package (No. 16) of the present invention shown in FIG. 32 is similar to the electronic device package (No. 6) of the present invention shown in FIG. However, it differs in that the end portion of the
(実施の形態8)
図33(a)、(b)は、本発明の実施の形態8を示すインターポーザー基板の断面図である。図33に示すインターポーザー基板は、図31に示す本発明の実施の形態7のインターポーザー基板と類似している構造である。異なる点は、インターポーザー基板の、電子デバイスを搭載する側の面に、ポリイミドやエポキシ樹脂やアクリル系樹脂を主成分とする熱可塑性樹脂7、または熱硬化前(半硬化状態)の熱硬化性樹脂8が貼り合わされている点だけである。
(Embodiment 8)
33 (a) and 33 (b) are cross-sectional views of an interposer substrate showing Embodiment 8 of the present invention. The interposer substrate shown in FIG. 33 has a structure similar to the interposer substrate according to the seventh embodiment of the present invention shown in FIG. The difference is that the surface of the interposer substrate on which the electronic device is mounted is a thermoplastic resin 7 mainly composed of polyimide, epoxy resin or acrylic resin, or thermosetting before thermosetting (semi-cured state). It is only a point where the resin 8 is bonded.
図33に示すインターポーザー基板は、実施の形態7のインターポーザー基板と途中までは同じ製造方法によって作製されるが、最後に上記の熱可塑性樹脂7、または熱硬化性樹脂8を絶縁樹脂シート5に真空プレス装置やラミネート機などによって貼り合わせることによって完成される。
The interposer substrate shown in FIG. 33 is manufactured by the same manufacturing method up to the middle of the interposer substrate of the seventh embodiment. Finally, the thermoplastic resin 7 or the thermosetting resin 8 is used as the insulating
図34(a)、(b)は、本発明の実施の形態8のインターポーザー基板を用いて作製した本発明の電子デバイスパッケージ(その17)の断面図である。本発明の電子デバイスパッケージ(その17)は、図32(a)、(b)に示す本発明の電子デバイスパッケージ(その16)と類似している構造である。しかし、本パッケージに使用されるインターポーザー基板では、電子デバイス13を搭載する側の面に熱可塑性樹脂7、または熱硬化前(半硬化状態)の熱硬化性樹脂8が貼りあわされている。このため、フリップチップ実装工程でAuスタッドバンプ11とインターポーザー基板の電極パッド1とが接続され、同時に熱可塑性樹脂7、または熱硬化性樹脂8の表面と電子デバイス13の回路面とが接着されている。つまりAuスタッドバンプ11はこれらの樹脂によって封止されるので、図32に示す半導体パッケージ(その16)のようにアンダーフィル樹脂14を充填する、というプロセスが不要であることが特徴である。
34 (a) and 34 (b) are cross-sectional views of the electronic device package (No. 17) of the present invention manufactured using the interposer substrate according to the eighth embodiment of the present invention. The electronic device package (No. 17) of the present invention has a structure similar to the electronic device package (No. 16) of the present invention shown in FIGS. 32 (a) and 32 (b). However, in the interposer substrate used in this package, the thermoplastic resin 7 or the thermosetting resin 8 before being cured (semi-cured) is pasted on the surface on which the
図35(a)、(b)は、本発明の実施の形態8のインターポーザー基板を用いて作製した本発明の電子デバイスパッケージ(その18)の断面図である。本発明の電子デバイスパッケージ(その18)は、図34(a)、(b)に示す本発明の電子デバイスパッケージ(その17)と類似している構造であるが、電子デバイス13の周囲にCu、Al、SUS、NiFeなどの平板16が実装されているところだけが異なっている。このパッケージは、パッケージの反りをより低減できるという特徴がある。
35 (a) and 35 (b) are cross-sectional views of the electronic device package (No. 18) of the present invention manufactured using the interposer substrate according to the eighth embodiment of the present invention. The electronic device package (No. 18) of the present invention has a structure similar to the electronic device package (No. 17) of the present invention shown in FIGS. 34 (a) and 34 (b). The only difference is that a
図36は、本発明の実施の形態8のインターポーザー基板を用いて作製した本発明の電子デバイスパッケージ(その19)の断面図である。本発明の電子デバイスパッケージ(その19)は、図34(a)、(b)に示す本発明の電子デバイスパッケージ(その17)と類似している構造である。異なる点は、インターポーザー基板が、電子デバイス13の両側2辺、または4辺の端で折り曲げられて電子デバイス13の回路面とは反対側の裏面に接着されている点である。このような構造にすることにより、外部電極パッド2が電子デバイス13の裏面側にも露出するので、裏面側への部品実装やパッケージの3次元実装が可能となる。
FIG. 36 is a cross-sectional view of the electronic device package (No. 19) of the present invention manufactured using the interposer substrate according to the eighth embodiment of the present invention. The electronic device package (No. 19) of the present invention has a structure similar to the electronic device package (No. 17) of the present invention shown in FIGS. 34 (a) and 34 (b). The difference is that the interposer substrate is bent at the ends of the two sides or four sides of the
図37(a)、(b)は、本発明の実施の形態8のインターポーザー基板を用いて作製した本発明の電子デバイスパッケージ(その20)の断面図である。本発明の電子デバイスパッケージ(その20)は、図36に示す本発明の電子デバイスパッケージ(その19)に類似しているが、電子デバイス13の周囲にCu、Al、SUS、NiFeなどの平板16が実装されているところだけが異なっている。電子デバイス13の外形サイズが小さい場合、図36に示す構造にしてしまうとパッケージのはんだボール12のピッチが非常に狭くなる。その結果、2次実装するためのマザーボード基板の設計が困難になる。このような場合には、図37に示すようなパッケージ構造にすることが有効である。
37 (a) and 37 (b) are cross-sectional views of the electronic device package (No. 20) of the present invention manufactured using the interposer substrate according to the eighth embodiment of the present invention. The electronic device package (No. 20) of the present invention is similar to the electronic device package (No. 19) of the present invention shown in FIG. 36, but a
(実施の形態9)
図38(a)〜(d)は本発明の実施の形態9を示すインターポーザー基板の断面図である。図38(a)、(b)に示す本発明の実施の形態9のインターポーザー基板は、図31(a)、(b)に示す本発明の実施の形態7のインターポーザー基板に類似しているが、金属柱4が、電子デバイス13と接続する電極パッド1に向かって細くなるようなテーパー形状を有しているところが異なる。このような構造にすることにより、電子デバイス13の外部電極パッドのピッチがより狭くなった場合、金属柱4間のショート不良を防止することができるという特徴がある。図31(a),(b)に示す金属柱4のように横断面積が一定の形状(いわゆるストレート形状)の場合、横断面積が小さければ小さいほど、精度良く形成することが難しくなる。このため、電極パッド1の小径化に応じて金属柱4の横断面積が非常に小さくなり、かつ、電子デバイス13の外部電極パッドの狭ピッチ化に応じて電極パッド1のピッチが狭くなると、隣接する金属柱4間のショート不良が発生しやすくなり、製造歩留まりが低下するおそれがある。特に金属柱4を全パッドに形成する場合は金属柱4の横断面積の製造バラツキにより、隣り合う金属柱4同士が接触する確率が高くなり、歩留まり低下を招き易い。これと比較して、金属柱4がテーパー形状の場合は、隣り合う金属柱4同士の距離がストレート形状の場合よりも広がるため、ショート不良の発生率が低下し、より製造歩留まりは改善される。
(Embodiment 9)
FIGS. 38A to 38D are cross-sectional views of an interposer substrate showing Embodiment 9 of the present invention. The interposer substrate of the ninth embodiment of the present invention shown in FIGS. 38 (a) and (b) is similar to the interposer substrate of the seventh embodiment of the present invention shown in FIGS. 31 (a) and (b). However, the difference is that the
また図38(c)、(d)に示す本発明の実施の形態9のインターポーザー基板は、図24(a)、(b)に示す本発明の実施の形態5のインターポーザー基板に類似しているが、上記と同様にテーパー形状を有しており、上記と同様な効果が得られることを特徴としている。 Further, the interposer substrate of the ninth embodiment of the present invention shown in FIGS. 38 (c) and (d) is similar to the interposer substrate of the fifth embodiment of the present invention shown in FIGS. 24 (a) and 24 (b). However, it has a tapered shape as described above and is characterized in that the same effect as described above can be obtained.
図38(a)〜(d)に示す本発明の実施の形態9のインターポーザー基板の製造方法は、実施の形態5、および7で述べた製造方法とほぼ同じであるが金属柱4の形成工程だけが異なる。つまり、CuやAlなどの金属箔をエッチングして金属柱4を形成する工程において、エッチングの薬品を選定してエッチングのスピードを早くすること、フォトリソプロセスにおいて露光時間を早くするなどにより、本実施形態のテーパー形状の金属柱4を容易に形成している。
The manufacturing method of the interposer substrate according to the ninth embodiment of the present invention shown in FIGS. 38A to 38D is almost the same as the manufacturing method described in the fifth and seventh embodiments, but the
なお、図38(a)〜(d)に示す金属柱4の形状は電極パッド1に向かって細くなるようなテーパー形状であるが、このテーパーの向きが逆の形状も考えられる。図39(a)に、金属柱4が、電極パッド1とは反対側に向かうほど細くなるようなテーパー形状を有する形態のインターポーザー基板の部分断面を示す。この図に示すような逆テーパー形状の金属柱4の場合も、電極パッド1が狭ピッチ化されたとき、ストレート形状の金属柱4と比較して、隣の金属柱4とのショート不良発生が少なくなるので、製造歩留まりが良い。もっとも、図39(a)に示す逆テーパー形状の金属柱4よりも、図38(b)に示すように金属柱4を電極パッド1に向かって細くなるようなテーパー形状で形成し、電極パッド1の一つおきに配置する方が、さらに製造歩留まりを良くすることができる。つまり、この場合は図39(b)のように、電極パッド1の真下の導体パターン15の幅を電極パッド1の幅よりも大きくできるので、金属柱4の、導体パターン15と接触する部分の横断面積も大きくできる。金属柱4の横断面積が大きいほど金属柱4を精度良く簡単に形成することが可能となるため、図39(a)に示す形態よりも製造歩留まりが良くなる。
Note that the shape of the
また、図39(a),(b)に示した変形例の他には、隣り合う金属柱4のテーパーの向きを逆向きに異ならせても良い。この場合、隣り同士の金属柱4のピッチを狭くすることができ、電極パッド1の狭ピッチ化に寄与できる効果がある。
In addition to the modified examples shown in FIGS. 39A and 39B, the taper directions of the
以下、図38(a)、(b)に示したテーパー形状の金属柱4を持つインターポーザー基板及び電子デバイスパッケージ等を説明するが、以上述べたような金属柱4の種々のテーパー形状例についても、以後述べる全ての形態に対して適用できることは言うまでも無い。
Hereinafter, the interposer substrate and the electronic device package having the tapered
図40(a)、(b)は、本発明の実施の形態9のインターポーザー基板を用いて作製した電子デバイスパッケージ(その21)の断面図である。本発明の半導体パッケージ(その21)は、図32に示す本発明の電子デバイスパッケージ(その16)とほぼ同じ構造であるが、金属柱4が、電極パッド1に向かって細くなるようなテーパー形状である点だけが異なっている。このパッケージは、電子デバイス13の外部電極パッドのピッチがより狭ピッチになった場合、このような電子デバイス13を実装する時に適している。
40A and 40B are cross-sectional views of an electronic device package (No. 21) manufactured using the interposer substrate according to the ninth embodiment of the present invention. The semiconductor package (No. 21) of the present invention has substantially the same structure as the electronic device package (No. 16) of the present invention shown in FIG. 32, but has a tapered shape in which the
(実施の形態10)
図41(a)、(b)は、本発明の実施の形態10を示すインターポーザー基板の断面図である。図41(a)、(b)に示す本発明の実施の形態10のインターポーザー基板は、図38(a)、(b)に示す本発明の実施の形態9のインターポーザー基板に類似している構造である。異なる点は、インターポーザー基板の、電子デバイス13を搭載する側の面に、ポリイミドやエポキシ樹脂やアクリル系樹脂を主成分とする熱可塑性樹脂7、または熱硬化前(半硬化状態)の熱硬化性樹脂8が貼りあわされている点だけである。製造方法は実施の形態9のインターポーザー基板と途中までは同じであるが、最後に熱可塑性樹脂7、または熱硬化性樹脂8を絶縁樹脂シート5に真空プレス装置やラミネート機などによって貼り合わせることによって、本実施形態のインターポーザー基板を完成させている。
(Embodiment 10)
41 (a) and 41 (b) are cross-sectional views of an interposer
図42(a)、(b)は、本発明の実施の形態10のインターポーザー基板を用いて作製された本発明の電子デバイスパッケージ(その22)を示す断面図である。電子デバイスパッケージ(その22)は、図34に示す本発明の電子デバイスパッケージ(その17)とほぼ同じ構造であるが、金属柱4がテーパー形状を有している点だけが異なっている。このパッケージは、より狭ピッチに配置された外部電極パッドを持つ電子デバイス13の組み立てに適している構造である。
42A and 42B are cross-sectional views showing an electronic device package (No. 22) of the present invention manufactured using the interposer substrate according to the tenth embodiment of the present invention. The electronic device package (No. 22) has substantially the same structure as the electronic device package (No. 17) of the present invention shown in FIG. 34, except that the
図43(a)、(b)は、本発明の実施の形態10のインターポーザー基板を用いて作製された本発明の電子デバイスパッケージ(その23)を示す断面図である。電子デバイスパッケージ(その23)は、図42に示す本発明の電子デバイスパッケージ(その22)と類似している構造である。異なる点は、電子デバイス13の周囲にCu、Al、SUS、NiFeなどの平板16が実装されている点だけである。この構造は、パッケージの反りをより低減できるという特徴がある。
43 (a) and 43 (b) are cross-sectional views showing the electronic device package (No. 23) of the present invention manufactured using the interposer substrate according to the tenth embodiment of the present invention. The electronic device package (No. 23) has a structure similar to the electronic device package (No. 22) of the present invention shown in FIG. The only difference is that a
図44は、本発明の実施の形態10のインターポーザー基板を用いて作製した本発明の電子デバイスパッケージ(その24)を示す断面図である。電子デバイスパッケージ(その24)は、図36に示す本発明の電子デバイスパッケージ(その19)と類似している構造であるが、金属柱4が、電極パッド1に向かって細くなるようなテーパー形状を有している点だけが異なる。このパッケージは、より狭ピッチに配置された外部電極パッドを持つ電子デバイス13の組み立てに適している構造である。
FIG. 44 is a cross-sectional view showing an electronic device package (No. 24) of the present invention produced using the interposer substrate according to the tenth embodiment of the present invention. The electronic device package (No. 24) has a structure similar to that of the electronic device package (No. 19) of the present invention shown in FIG. 36, but has a tapered shape in which the
図45(a)、(b)、(c)は、本発明の実施の形態10のインターポーザー基板を用いて作製した本発明の電子デバイスパッケージ(その25)を示す断面図である。図45(a)、(b)に示す電子デバイスパッケージ(その25)は、図44に示す本発明の電子デバイスパッケージ(その24)と類似している構造であるが、電子デバイス13の周囲にCu、Al、SUS、NiFeなどの平板16が実装されている点だけが異なっている。電子デバイス13の外形サイズが小さい場合、図44に示す構造にしてしまうとパッケージのはんだボール12のピッチが非常に狭くなる。したがって、2次実装するためのマザーボード基板の設計が困難になる。このような場合には、図45(a)、(b)のパッケージ構造が適している。
45 (a), (b), and (c) are cross-sectional views showing an electronic device package (No. 25) of the present invention manufactured using the interposer substrate of
また、図45(c)に示すパッケージは、図45(b)に示すパッケージ構造と類似している。これと異なる点は、電子デバイス13を2つ用いている点、キャビティ17が形成されている平板16を用いている点、および、電子デバイス13の裏面側に位置するインターポーザー基板の外部電極パッド2にチップコンデンサなどの受動部品18をはんだ19を用いて実装している点である。中でも、受動部品18を実装している点が大きな特徴である。一般的には受動部品18をマザーボード基板上に実装している。このため、受動部品18の部品点数が多くなると、マザーボード基板上の占有面積が大きくなる、すなわち機器のサイズが大きくなるという課題が生じる。このような課題を解決したい場合は図45(c)に示すような構造が適している。
In addition, the package shown in FIG. 45C is similar to the package structure shown in FIG. The difference is that two
(実施の形態11)
図46は、本発明の実施の形態11に係わる3次元実装パッケージ(その1)を示す断面図である。
(Embodiment 11)
FIG. 46 is a cross-sectional view showing a three-dimensional mounting package (part 1) according to
図46に示す本発明の3次元実装パッケージ(その1)は、図44に示す本発明の電子デバイスパッケージ(その24)を2つ積層して作製したものである。
具体的には、マウンターまたは積層位置合わせ治具などを用いて電子デバイスパッケージが積層した後、リフロー工程によってパッケージ同士をはんだで接続した。
The three-dimensional mounting package (part 1) of the present invention shown in FIG. 46 is produced by stacking two electronic device packages (part 24) of the present invention shown in FIG.
Specifically, after the electronic device package was stacked using a mounter or a stacking alignment jig, the packages were connected with solder by a reflow process.
電子デバイス13としては記憶容量の大容量化のニーズが高いフラッシュメモリ、DRAMなどのメモリが好ましい。
As the
(実施の形態12)
図47は、本発明の実施の形態12に係わる3次元実装パッケージ(その2)を示す断面図である。図47に示す本発明の3次元実装パッケージ(その2)は、図45(b)に示す本発明の電子デバイスパッケージ(その25)の上に、図46に示す本発明の実施の形態11に示した3次元実装パッケージ(その1)を積層して作製したものである。パッケージの積層および接続方法は上記の実施の形態12と同じである。
(Embodiment 12)
FIG. 47 is a cross-sectional view showing a three-dimensional mounting package (No. 2) according to
図47において、最下段のパッケージに搭載する電子デバイス13としては、CPU、DSP、信号処理LSIなどを用い、その上に積層されるパッケージの電子デバイス13としてはこれらのLSIに必要なフラッシュメモリ、DRAMなどのメモリを用いることが好ましい。
In FIG. 47, a CPU, DSP, signal processing LSI or the like is used as the
図47に示すような構造にすることで、より小型なシステムインパッケージを実現することができる。 With the structure as shown in FIG. 47, a smaller system-in-package can be realized.
(実施の形態13)
図48は、本発明の実施の形態13に係わる3次元実装パッケージ(その3)を示す断面図である。図48に示す本発明の3次元実装パッケージ(その3)は、図45(c)に示す本発明の電子デバイスパッケージ(その25)の上に、図44に示す本発明の電子デバイスパッケージ(その24)を積層して作製したものである。パッケージの積層および接続方法は上記の実施の形態12と同じである。
(Embodiment 13)
FIG. 48 is a sectional view showing a three-dimensional mounting package (part 3) according to
図48において、最下段のパッケージに搭載する電子デバイス13としては、例えばDSPとフラッシュメモリなどを用い、その上に積層されるパッケージの電子デバイス13としては大容量のDRAMを用いることが好ましい。
In FIG. 48, it is preferable to use, for example, a DSP and a flash memory as the
図48に示すような構造にすることで、図47と同様な小型システムインパッケージを実現することができる。 With the structure as shown in FIG. 48, a small system-in-package similar to that in FIG. 47 can be realized.
その他、本発明はAuスタッドバンプを用いたフリップチップ実装プロセスでベアチップを、絶縁樹脂を基材とするインターポーザー基板上の電極パッドに接続する場合に特に有効な技術である。しかし本発明は、その要旨を逸脱しない限り、上記の実施の形態に限定されるものではない。例えば、ワイヤボンディングやTAB接続などのプロセスでも電極パッド1の沈み込みが懸念される場合には本発明が適用できる。また、電子デバイス13としては、ジャイロ素子、抵抗素子、コンデンサ、LSIチップ、DRAMチップなどが適用できる。
In addition, the present invention is a particularly effective technique for connecting a bare chip to an electrode pad on an interposer substrate made of an insulating resin as a base material in a flip chip mounting process using Au stud bumps. However, the present invention is not limited to the above-described embodiment without departing from the gist thereof. For example, the present invention can be applied when there is a concern about the sinking of the
以下、図面を参照し、本発明を更に詳しく説明するが、本発明はその要旨を超えない限り、以下の実施例に限定されるものではない。 Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to the drawings. However, the present invention is not limited to the following examples unless it exceeds the gist.
(実施例1)
図1(c)と図4(a)とを用いて本発明の実施例1を説明する。図1(c)に示すインターポーザー基板は次のように作製される。先ず、厚さ35μmのCu箔をフォトリソプロセスを用いてハーフエッチングすることにより、Cu箔の、電子デバイス13の外部電極と接続するための電極パッド1に対応する箇所にだけ、Cuの円柱状の金属柱4が23μmの厚みに形成される。金属柱4の直径は、この後に形成する電極パッド1の幅(100μm)の80%に相当し、且つ電子デバイス13の外部電極パッド上に形成したAuスタッドバンプのボトム直径と同じ80μmになるように作製した。また、金属柱4の直径(80μm)は、本実施例で用いたAuスタッドバンプの先端直径(40μm)の2倍の寸法になっている。
Example 1
A first embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 1C and FIG. The interposer substrate shown in FIG. 1C is manufactured as follows. First, the Cu foil having a thickness of 35 μm is half-etched by using a photolithography process, so that only a portion of the Cu foil corresponding to the
その後、Cu箔の、金属柱4が形成されている面に対して、厚さ25μmの感光性ポリイミドカバーレイフィルムが真空プレス装置で貼り合わせられる。このとき、金属柱4がフィルム内部に埋没させられている。次に、金属柱4が形成されていない側のCu箔面をフォトリソプロセスを用いてパターニングし、正方形の電極パッド1を含めた配線パターンを形成する。次に、2次実装用のはんだボールを搭載する外部電極パッド2を露出させるため、感光性ポリイミドカバーレイフィルムを露光、現像することで、所定の位置に穴6が開けられる。そして、インターポーザー基板の両面の電極パッド1、2上に、電解メッキ法によりNi(3μm)/SnAg3.5%(10μm)膜が形成される。最後に、電子デバイス13が実装される領域の外部で配線パターンが露出する箇所が、ソルダーレジスト3で保護されて、インターポーザー基板が完成する。なお、Ni(3μm)/SnAg3.5%(10μm)膜 とは、厚み3μmのNi層の上に、Agの含有率が3.5%の厚み10μmのSnAg合金層が積層された膜を意味し、他の実施例でも同じである。
Thereafter, a photosensitive polyimide cover lay film having a thickness of 25 μm is bonded to the surface of the Cu foil on which the
このようにして作製した図1(c)に示すインターポーザー基板と、電子デバイス13であるDRAMとを用いて図4(a)に示す電子デバイスパッケージを
作製した。なお、上記DRAMとして、外形寸法が10mm×13mm×厚さ0.15mm、電極パッドピッチが130μm、電極パッドサイズが100μm角のものを使用した。
An electronic device package shown in FIG. 4A was manufactured using the interposer substrate shown in FIG. 1C and the DRAM as the
このパッケージの作製方法は次のとおりである。初めに、電子デバイス13の外部電極パッド上に、Auスタッドバンプボンダーを用いてAuスタッドバンプ11が形成され、電子デバイス13とインターポーザー基板とが熱圧着式フリップチップマウンターを用いて接続される。その後、電子デバイス13とインターポーザー基板との隙間に、エポキシ樹脂を主成分とするアンダーフィル樹脂14が充填され熱硬化させられる。フリップチップ実装工程では、ピーク温度をSnAgはんだの融点以上となる250℃まで上げることで、Auスタッドバンプ11と接続される電極パッド1表面のSnAgはんだを融着させた。次に、インターポーザー基板の外部電極パッド2上に、印刷法によってSnAgCuペーストが塗布される。その後、リフロープロセスによって外部電極パッド2上に直径0.4mmのSnAgCuはんだボールが形成される。
The manufacturing method of this package is as follows. First, Au stud bumps 11 are formed on the external electrode pads of the
図4(a)に示す電子デバイスパッケージを作製後、Auスタッドバンプ11と電極パッド1との接続箇所を断面観察によって確認したところ、電極パッド1の沈み込みは発生していないことを確認できた。
After producing the electronic device package shown in FIG. 4A, the connection location between the
(実施例2)
図6(d)と図9(e)を用いて本発明の実施例2を説明する。図6(d)に示すインターポーザー基板の作製方法は次のとおりである。初めに、厚さ12μmのCu箔の片面上の所定の箇所以外に、フォトレジストのパターンが形成される。そして、電解メッキ法によりCu箔の片面の所定の箇所に厚さ20μmのNiの金属柱4が形成され、その後フォトレジストが剥離される。このとき、Cu箔の、フォトレジストパターンが形成されていない側の面は保護フィルムによってカバーしておき、Niが片面にだけ形成されるようにした。このような方法によってNiの金属柱4を、Cu箔の片面上において電子デバイス13の外部電極と接続するための電極パッド1に対応する箇所にだけ形成した。本実施例では電極パッド1全てに金属柱4を形成せずに電極パッド1の1つおきに形成した。円柱状の金属柱4のボトム直径は、この後に形成する電極パッド1の幅(100μm)の80%に相当し、且つ電子デバイス13の外部電極上に形成したAuスタッドバンプのボトム直径と同じである80μmで作製した。また、金属柱4の直径(80μm)は、本実施例で用いたAuスタッドバンプの先端直径(40μm)の2倍の寸法になっている。
(Example 2)
A second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 6 (d) and 9 (e). The manufacturing method of the interposer substrate shown in FIG. 6 (d) is as follows. First, a photoresist pattern is formed in addition to a predetermined portion on one side of a 12 μm thick Cu foil. Then, a 20 μm thick
その後、Cu箔の、金属柱4が形成されている面に対して、厚さ25μmの感光性ポリイミドカバーレイフィルムが真空プレス装置で貼り合わせられる。このとき、金属柱4はフィルム内部に埋没している。次に、金属柱4が形成されていない側のCu箔面をフォトリソプロセスを用いてパターニングし、正方形の電極パッド1を含めた配線パターンを形成する。次に、2次実装用のはんだボールを搭載する外部電極パッド2を露出させるために、感光性ポリイミドカバーレイフィルムを露光、現像することにより、所定の位置に穴6が開けられる。そして、インターポーザー基板の両面の電極パッド1、2上に、電解メッキ法によりNi(3μm)/Au(0.5μm)膜が形成される。最後に、インターポーザー基板の、電子デバイス13が実装される側の面に、厚さ25μmの変成ポリイミドを主成分とする熱可塑性樹脂7が真空プレス装置を用いて貼り合わせられる。このようにしてインターポーザー基板が完成する。熱可塑性樹脂7は、150℃で接着できる変成ポリイミドを用いた。
Thereafter, a photosensitive polyimide cover lay film having a thickness of 25 μm is bonded to the surface of the Cu foil on which the
このようにして作製した図6(d)に示すインターポーザー基板と、電子デバイス13である音源LSIとフラッシュメモリを用いて、図9(e)に示す電子デバイスパッケージを作製した。なお、上記の音源LSIとしては、外形寸法が3mm×3mm×厚さ0.1mm、電極パッドピッチが130μm、電極パッドサイズが100μm角 のものを使用した。フラッシュメモリは、外形寸法が5mm×8mm×厚さ0.1mm、電極パッドピッチが130μm、電極パッド径が100μm のものを使用した。
The electronic device package shown in FIG. 9E was manufactured using the interposer substrate shown in FIG. 6D and the tone generator LSI and the flash memory as the
このパッケージの作製方法は次のとおりである。初めに、電子デバイス13の外部電極パッド上にAuスタッドバンプボンダーを用いてAuスタッドバンプ11が形成される。そして、電子デバイス13とインターポーザー基板とが熱圧着式フリップチップマウンターを用いて接続される。本例のフリップチップ実装工程はAuスタッドバンプ11と電極パッド1上のAuメッキとのAu−Au金属接合である。このため、実施例1のAu−はんだ融着プロセスよりは高いピーク温度、300℃で、フリップチップ実装を実施した。フリップチップ実装プロセスでの加熱と荷重により、Auスタッドバンプ11とインターポーザー基板の電極パッド1上のAuメッキ膜とが接続される。これと同時に、インターポーザー基板表面の熱可塑性樹脂7と音源LSIチップ、およびフラッシュメモリチップの回路面とが接着され、Auスタッドバンプ11は熱可塑性樹脂7によって封止される。次に、図10(d)に示すCuで作製され、中心部にキャビティ17が形成された平板16が、フリップチップマウンターを用いて熱可塑性樹脂7と熱圧着される。次に、インターポーザー基板の外部電極パッド2上に、印刷法によってSnAgCuペーストが塗布される。その後、リフロープロセスによって外部電極パッド2上に直径0.4mmのSnAgCuはんだボールが形成される。このようにしてパッケージが完成する。
The manufacturing method of this package is as follows. First, the
図9(e)に示す本発明の実施例2の半導体パッケージについて、同様にAuスタッドバンプ11と電極パッド1との接続箇所を断面観察したところ、電極パッド1の沈み込みは発生していないことを確認できた。
For the semiconductor package of Example 2 of the present invention shown in FIG. 9 (e), when the cross-section of the connection point between the
(実施例3)
図6(d)と図11(a)を用いて本発明の実施例3を説明する。実施例3に用いたインターポーザー基板の構造は図6(d)に示したものであり、その製造方法は次のとおりである。先ず、厚さ35μmのCu箔をフォトリソプロセスを用いてハーフエッチングすることにより、Cu箔の、電子デバイス13の外部電極と接続するための電極パッド1に対応する箇所にだけ、Cuの円柱状の金属柱4が23μmの厚みに形成される。このとき、もう片方のCu箔面は保護フィルムでカバーした。このような方法によってCuの金属柱4を、Cu箔の片面上において電子デバイス13の外部電極と接続するための電極パッド1に対応する箇所に形成した。本実施例でも実施例2と同様、電極パッド1全てに突起4を形成せずに電極パッド1の1つおきに形成した。円柱状の金属柱4のボトム直径は、この後に形成する電極パッド1の幅(100μm)の80%に相当し、且つ電子デバイス13の外部電極パッド上に形成したAuスタッドバンプのボトム直径と同じである80μmで作製した。また、金属柱4の直径(80μm)は、本実施例で用いたAuスタッドバンプの先端直径(40μm)の2倍の寸法になっている。
(Example 3)
A third embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 6 (d) and 11 (a). The structure of the interposer substrate used in Example 3 is as shown in FIG. 6D, and the manufacturing method thereof is as follows. First, the Cu foil having a thickness of 35 μm is half-etched by using a photolithography process, so that only a portion of the Cu foil corresponding to the
その後、Cu箔の、金属柱4が形成されている面に対して、厚さ25μmの感光性ポリイミドカバーレイフィルムが真空プレス装置で貼り合わせられる。このとき、金属柱4はフィルム内部に埋没させられる。次に、金属柱4が形成されていない側のCu箔面をフォトリソプロセスを用いてパターニングし、正方形の電極パッド1を含めた配線パターンを形成する。次に、2次実装用のはんだボールを搭載する外部電極パッド2を露出させるために、感光性ポリイミドカバーレイフィルムを露光、現像することにより、所定の位置に穴6が開けられる。そして、インターポーザー基板の両面の電極パッド1、2上に、電解メッキ法によりNi(3μm)/SnAg3.5%(10μm)膜が形成される。最後に、インターポーザー基板の、電子デバイス13が実装される側の面に、厚さ25μmの変成ポリイミドを主成分とする熱可塑性樹脂7が真空プレス装置を用いて貼り合わせられる。このようにしてインターポーザー基板が完成する。熱可塑性樹脂7には、実施例2と同様に150℃で接着できる変成ポリイミドを用いた。
Thereafter, a photosensitive polyimide cover lay film having a thickness of 25 μm is bonded to the surface of the Cu foil on which the
このようにして作製した図6(d)に示すインターポーザー基板と、電子デバイス13であるDRAMとを用いて、図11(a)に示す電子デバイスパッケージを作製した。なお、上記のDRAMは、外形寸法が10mm×13mm×厚さ0.15mm、電極パッドピッチが130μm、電極パッドサイズが100μm角のものを用いた。
An electronic device package shown in FIG. 11A was manufactured using the interposer substrate shown in FIG. 6D and the DRAM as the
このパッケージの作製方法は次のとおりである。初めに、電子デバイス13の外部電極パッド上に、Auスタッドバンプボンダーを用いてAuスタッドバンプ11が形成される。そして、電子デバイス13とインターポーザー基板とが熱圧着式フリップチップマウンターを用いて接続される。このフリップチップ実装工程では、ピーク温度をSnAgはんだの融点以上となる250℃まで上げることで、Auスタッドバンプ11と接続される電極パッド1表面のSnAgはんだを融着させた。フリップチップ実装プロセスでの加熱と荷重により、Auスタッドバンプ11と、インターポーザー基板の電極パッド1上のSnAgはんだ膜とが接続される。これと同時に、インターポーザー基板表面の熱可塑性樹脂7とDRAMチップの回路面とが接着され、Auスタッドバンプ11は熱可塑性樹脂7によって封止される。
The manufacturing method of this package is as follows. First, the
次に、このようにして作製したサンプルが、180℃に加熱したヒーターステージ上に吸着固定される。そして、インターポーザー基板がDRAMチップの端面2辺で折り曲げられてチップの裏面と接着される。最後に、インターポーザー基板の外部電極パッド2上に、マスクを用いたボール転写法により直径0.4mmのSnAg3.5%Cu0.5%のはんだボール12が仮接着させられる。その後、リフロープロセスによって外部電極パッド2上にSnAgCuはんだボールが形成される。このようにしてパッケージが完成する。なお、SnAg3.5%Cu0.5%のはんだとは、Agの含有率が3.5%、Cuの含有率が0.5%、残りがSn及び不純物からなるSnAgCu合金のはんだを意味し、その他の実施例でも同じである。
Next, the sample produced in this way is adsorbed and fixed on a heater stage heated to 180 ° C. Then, the interposer substrate is bent at the two end surfaces of the DRAM chip and bonded to the back surface of the chip. Finally, SnAg 3.5% Cu 0.5
図11(a)に示す本発明の実施例3の電子デバイスパッケージについても、同様にAuスタッドバンプ11と電極パッド1との接続箇所を断面観察したところ、電極パッド1の沈み込みが発生していないことを確認できた。
Similarly, in the electronic device package of Example 3 of the present invention shown in FIG. 11 (a), when the connection portion between the
(実施例4)
図17(d)と図22(c)を用いて本発明の実施例4を説明する。実施例4に用いたインターポーザー基板の構造は図17(d)に示す構造であり、その製造方法は次のとおりである。厚さ35μmのCu箔をフォトリソプロセスを用いてハーフエッチングすることにより、Cu箔、電子デバイス13の外部電極と接続するための電極パッド1に対応する箇所にだけ、Cuの円柱状の金属柱4が23μmの厚みに形成される。このとき、もう片方のCu箔面は保護フィルムでカバーした。このような方法によってCuの金属柱4を、Cu箔の片面上において電子デバイス13の外部電極と接続するための電極パッド1に対応する箇所に形成した。本実施例でも実施例2、3と同様、電極パッド1全てに突起4を形成せずに電極パッド1の1つおきに形成した。円柱状の金属柱4のボトム直径は、この後に形成する電極パッド1の幅(70μm)の約60%に相当し、且つ電子デバイス13の外部電極パッド上に形成したAuスタッドバンプのボトム直径(56μm)の約70%である40μmで作製した。また、金属柱4の直径(40μm)は、本実施例で用いたAuスタッドバンプの先端直径(30μm)の約1.3倍の寸法になっている。
Example 4
A fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 17 (d) and 22 (c). The structure of the interposer substrate used in Example 4 is the structure shown in FIG. 17 (d), and the manufacturing method thereof is as follows. Cu foil having a thickness of 35 μm is half-etched using a photolithography process, so that the Cu
その後、Cu箔の、金属柱4が形成されている面に対して、熱可塑性接着剤が両面に塗布されているトータル厚さ25μmの絶縁樹脂シート5になるフィルムが、真空プレス装置で貼り合わせられる。このとき。金属柱4はフィルム内部に埋没させられる。その後、表面全体に熱可塑性接着剤が露出している側のフィルム面に、厚さ12μmのCu箔が真空プレス装置を用いて貼り合わせられる。その後、UV−YAGレーザを用い、金属柱4が形成されている側のCu箔と後から貼り合わせたCu箔の所定の箇所に貫通穴が形成され、デスミア処理が実施される。その後、スパッタ法および電解メッキ法を用いて貫通穴の内部にCu膜を形成することにより、ビアを形成した。そして、フォトレジストを用いた露光、現像プロセスによって基板両面のCu箔をパターンニングすることにより、正方形の電極パッド1,2と導体パターン15とが形成される。このとき、導体パターン15は電極パッド1と接続されていないので、外部電極パッド2とは電気的に接続していない。
Thereafter, a film that forms an insulating
次に、電解メッキ法により基板両面に、Ni(3μm)/SnAg3.5%(10μm)膜が成膜される。このとき、電子デバイス13と接続する箇所にのみメッキ膜が形成できるように、メッキ前に、基板の、電極パッド1側の面にフィルムマスクを貼り付けておき、メッキ後に剥離した。
Next, Ni (3 μm) / SnAg 3.5% (10 μm) films are formed on both surfaces of the substrate by electrolytic plating. At this time, a film mask was affixed to the surface of the substrate on the
次に、インターポーザー基板の、電極パッド1側の面に、150℃で接着できる変成ポリイミドを主成分とした厚さ25μmの熱可塑性樹脂シート7が真空プレス装置で貼り合わせられる。そして、インターポーザー基板の、2次実装用のはんだボールを搭載する面には、厚さ25μmのアクリル系樹脂を主成分とする感光性樹脂が貼り合わせられる。最後に、感光性樹脂の所定の位置に露光、現像によって穴6を開けることで、2次実装用はんだボールを搭載する外部電極パッド2が露出される。このようにして、インターポーザー基板が完成する。
Next, a thermoplastic resin sheet 7 having a thickness of 25 μm mainly composed of modified polyimide that can be bonded at 150 ° C. is bonded to the surface of the interposer substrate on the
このようにして作製した図17(d)に示すインターポーザー基板と、電子デバイス11であるロジックLSIを用いて、図22(c)に示す電子デバイスパッケージを作製した。なお、ロジックLSIは、外形寸法が7mm×7mm×厚さ0.15mm、電極パッドピッチが80μm、電極パッドサイズが70μm角のものを使用した。
An electronic device package shown in FIG. 22C was manufactured using the interposer substrate shown in FIG. 17D and the logic LSI which is the
パッケージの作製方法は、初めに、電子デバイス(ロジックLSIチップ)13の外部電極パッド上に、Auスタッドバンプボンダーを用いてAuスタッドバンプ11が形成される。そして、電子デバイス13とインターポーザー基板とが熱圧着式フリップチップマウンターを用いて接続される。このフリップチップ実装工程では、ピーク温度をSnAgはんだの融点以上となる250℃まで上げることで、Auスタッドバンプ11と接続される電極パッド1表面のSnAgはんだを融着させた。フリップチップ実装プロセスでの加熱と荷重により、インターポーザー基板表面の熱可塑性樹脂7とロジックLSIチップの回路面とが接着され、Auスタッドバンプ11は熱可塑性樹脂7によって封止される。次に、Cuで作製され、中心部に貫通穴10が形成された図10(b)に示すような平板16が、フリップチップマウンターを用いて熱可塑性樹脂7と熱圧着される。
In the package manufacturing method, Au stud bumps 11 are first formed on external electrode pads of an electronic device (logic LSI chip) 13 using an Au stud bump bonder. Then, the
さらには、このようにして作製したサンプルが、180℃に加熱したヒーターステージ上に吸着固定される。そして、インターポーザー基板がCuの平板16の端面2辺で折り曲げられてチップの裏面側と接着される。次に、インターポーザー基板の外部電極パッド2上に、マスクを用いたボール転写法により直径0.4mmのSnAg3.5%Cu0.5%のはんだボールが仮接着される。最後に、リフロープロセスによって外部電極パッド2上にSnAgCuバンプが形成される。このようにしてパッケージが完成する。
Furthermore, the sample produced in this way is adsorbed and fixed on a heater stage heated to 180 ° C. Then, the interposer substrate is bent at the two end surfaces of the Cu
図22(c)に示す本発明の実施例4の電子デバイスパッケージについても、同様にAuスタッドバンプ11と電極パッド1との接続箇所を断面観察したところ、電極パッド1の沈み込みが発生していないことを確認できた。
Similarly, in the electronic device package of Example 4 of the present invention shown in FIG. 22C, when the cross section of the connection point between the
(実施例5)
図41(b)と図44を用いて本発明の実施例5を説明する。実施例5に用いたインターポーザー基板の構造は図41(b)に示す構造であり、その製造方法は次のとおりである。先ず、厚さ35μmのCu箔の片面をフォトレジストを用いた露光、現像プロセスによってハーフエッチングすることにより、Cu箔の、電子デバイス13の外部電極と接続するための電極パッド1に対応する箇所にだけ、Cuの金属柱4が形成される。この時、もう片方のCu箔面は保護フィルムでカバーした。金属柱4はその高さが23μmになるようCu箔のハーフエッチングでテーパー形状に形成されている。このとき、円柱状の金属柱4のボトム直径は60μm、トップ直径(パッケージを組み立てた時、Auバンプに近い方)はこの後に形成する電極パッド1の幅(70μm)の約60%に相当し、且つ電子デバイス13の外部電極パッド上に形成したAuスタッドバンプのボトム直径(56μm)の約70%である40μmで作製した。すなわち、Cuの金属柱4を、Cu箔と接続されている部位すなわちボトム部の直径に対し、先端部(トップ部)にいくほど直径が小さいテーパー形状に形成した。
(Example 5)
A fifth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 41 (b) and FIG. The structure of the interposer substrate used in Example 5 is the structure shown in FIG. 41B, and the manufacturing method thereof is as follows. First, one side of a 35 μm-thick Cu foil is half-etched by an exposure and development process using a photoresist, so that the Cu foil has a portion corresponding to the
ここでテーパー形状の金属柱4の作製方法であるが、テーパー形状が無い金属柱4を形成する時よりもエッチングのスピードを早くし、且つフォトリソプロセスの露光時間を早くすることによってテーパー形状を制御した。このような方法によって形成されたCuの金属柱4は、実施例2〜4と同様、本実施例でも電子デバイス13の外部電極と接続するための電極パッド1全てに対応する箇所には形成せずに電極パッド1の1つおきに形成した。
Here, the taper-shaped
その後、Cu箔の、金属柱4が形成されている面に対して、熱可塑性接着剤が両面に塗布されているトータル厚さ23μmの熱硬化性ポリイミドの絶縁樹脂シート5になるフィルムが、真空プレス装置で貼り合わせられる。このとき、金属柱4をフィルム表面にぎりぎり露出するかしないかの状態にした。その後、表面全体に熱可塑性接着剤が露出している側のフィルム面に、厚さ12μmのCu箔が真空プレス装置を用いて貼り合わせる。そして、フォトレジストを用いた露光、現像プロセスによって基板両面のCu箔をパターンニングすることにより、電極パッド1,2と導体パターン15とが形成される。このとき、金属柱4は電極パッド1と外部電極パッド2とを接続するためのビアとして用いていないので、導体パターン15は外部電極パッド2と電気的に接続していない。
After that, the film that becomes the insulating
次に、電解メッキ法により基板両面に、Ni(3μm)/SnAg3.5%(10μm)膜が成膜される。このとき、電子デバイス13と接続する箇所にのみメッキ膜が形成できるように、メッキ前に、基板の、電極パッド1側の面にフィルムマスクを貼り付けておき、メッキ後に剥離した。次に、インターポーザー基板の、電極パッド1側の面に、150℃で接着できる変成ポリイミドを主成分とした厚さ25μmの熱可塑性樹脂シート7が真空プレス装置で貼り合わせられる。そして、インターポーザー基板の、2次実装用のはんだボールを搭載する面には、厚さ25μmのアクリル系樹脂を主成分とする感光性樹脂が貼り合わせられる。最後に、感光性樹脂の所定の位置に露光、現像によって穴6を開けることで、2次実装用はんだボールを搭載する外部電極パッド2が露出される。このようにして、インターポーザー基板が完成する。
Next, Ni (3 μm) / SnAg 3.5% (10 μm) films are formed on both surfaces of the substrate by electrolytic plating. At this time, a film mask was affixed to the surface of the substrate on the
このようにして作製した図41(b)に示すインターポーザー基板と、電子デバイス13であるDRAMチップを用いて、図44に示す電子デバイスパッケージを作製した。なお、DRAMチップは、外形寸法が10.5mm×12.5mm×厚さ0.15mm、電極パッドピッチが90μm、電極パッドサイズが70μm角のものを使用した。
The electronic device package shown in FIG. 44 was manufactured using the interposer substrate shown in FIG. 41B and the DRAM chip as the
パッケージの作製方法は次のとおりである。Auスタッドバンプ11が形成されたDRAMチップ13と、インターポーザー基板とが熱圧着式フリップチップマウンターを用いてピーク温度250℃で接続される。このフリップチップ実装工程では加熱と荷重により、インターポーザー基板表面の熱可塑性樹脂7とDRAMチップの回路面とが接着され、Auスタッドバンプ11は熱可塑性樹脂7によって封止される。次に、このようにして作製したサンプルが、180℃に加熱したヒーターステージ上に吸着固定される。そして、インターポーザー基板が、DRAMチップの端面2辺で折り曲げられてチップの裏面側と接着される。次に、インターポーザー基板の外部電極パッド2上に、マスクを用いたボール転写法により直径0.4mmのSnAg3.5%Cu0.5%のはんだボールが仮接着される。その後、リフロープロセスによって外部電極パッド2上にSnAgCuバンプが形成される。このようにしてパッケージが完成する。
A method for manufacturing the package is as follows. The
図44に示す本発明の実施例5の電子デバイスパッケージについても、同様にAuスタッドバンプ11と電極パッド1との接続箇所を断面観察したところ、電極パッド1の沈み込みが発生していないことを確認できた。
Similarly, in the electronic device package of Example 5 of the present invention shown in FIG. 44, when the cross-section of the connection portion between the
(実施例6)
図41(b)と図45(b)を用いて本発明の実施例6を説明する。実施例6に用いたインターポーザー基板の構造は図45(b)に示す構造であり、作製方法は実施例5と同じなので詳細は省略する。図41(b)に示すインターポーザー基板と電子デバイス13であるロジックLSI(外形寸法:7mm×7mm×厚さ0.15mm、電極パッドピッチ:80μm、電極パッドサイズ:70μm角)を用いて、図45(b)に示す電子デバイスパッケージを作製した。
(Example 6)
A sixth embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 41 (b) and 45 (b). The structure of the interposer substrate used in Example 6 is the structure shown in FIG. 45 (b), and the manufacturing method is the same as that of Example 5, so the details are omitted. The logic circuit (outer dimensions: 7 mm × 7 mm × thickness 0.15 mm, electrode pad pitch: 80 μm, electrode pad size: 70 μm square) as the interposer substrate and
パッケージの作製方法は次のとおりである。先ず、Auスタッドバンプ11が形成されたロジックLSIチップと、インターポーザー基板とが熱圧着式フリップチップマウンターを用いてピーク温度250℃で接続される。このフリップチップ実装工程では加熱と荷重によって、インターポーザー基板表面の熱可塑性樹脂7とロジックLSIチップの回路面とが接着され、熱可塑性樹脂7によってAuスタッドバンプ11が封止される。次に、図10(b)に示すような中心部に貫通穴10が形成された平板16(材料はCu)が、フリップチップマウンターを用いてインターポーザー基板表面の熱可塑性樹脂7と熱圧着される。次に、このようにして作製したサンプルが、180℃に加熱したヒーターステージ上に吸着固定される。そして、インターポーザー基板が、Cuの平板16の端面2辺で折り曲げられてチップの裏面側と接着される。次に、インターポーザー基板の外部電極パッド2上に、マスクを用いたボール転写法により直径0.4mmのSnAg3.5%Cu0.5%のはんだボールが仮接着される。最後に、リフロープロセスによって外部電極パッド2上にSnAgCuバンプが形成される。このようにしてパッケージが完成する。
A method for manufacturing the package is as follows. First, the logic LSI chip on which the
図45(b)に示す本発明の実施例6の電子デバイスパッケージについても、同様にAuスタッドバンプ11と電極パッド1との接続箇所を断面観察したところ、電極パッド1の沈み込みが発生していないことを確認できた。
Similarly, in the electronic device package of Example 6 of the present invention shown in FIG. 45B, when the cross-section of the connection point between the
(実施例7)
図46を用いて本発明の実施例7を説明する。図46に示す本発明の実施例7は、図44に示す実施例5の構造のパッケージを2つ積層することにより作製した。
(Example 7)
A seventh embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. Example 7 of the present invention shown in FIG. 46 was produced by stacking two packages having the structure of Example 5 shown in FIG.
本発明の実施例7の作製方法は、先ず、実施例5のパッケージのはんだボール12側の面が上向きにされ、はんだボール12にフラックスが塗布される。次に、このパッケージが、もう一つの、実施例5のパッケージの上に、フリップチップ実装マウンターを用いてピックアップされ、上下の位置合わせが実施される。その後、下方のパッケージの外部電極パッド2に、上方のパッケージのはんだボール12がフラックスにより仮接着される。
In the manufacturing method of the seventh embodiment of the present invention, first, the
その後、積層されたパッケージがリフロー炉に投入され、上下のパッケージのはんだ接続が行われる。このようにして、図46に示す実施例7の電子デバイスパッケージが完成する。 Thereafter, the stacked packages are put into a reflow furnace, and solder connection between the upper and lower packages is performed. In this way, the electronic device package of Example 7 shown in FIG. 46 is completed.
本発明の実施例7のように、DRAMチップを2つ用いた3次元実装パッケージを作製することにより、実施例5よりも記憶容量が2倍となる大容量メモリパッケージを実現することができた。 By producing a three-dimensional mounting package using two DRAM chips as in Example 7 of the present invention, a large-capacity memory package having a storage capacity twice that of Example 5 could be realized. .
また、本発明の実施例7の3次元実装パッケージを、パソコン、サーバー、ワークステーションなどの電子機器に実装されているメモリモジュール基板に搭載することにより、これらの電子機器の記憶容量をアップさせ、より電子機器の高性能化を実現することができた。 Further, by mounting the three-dimensional mounting package of Example 7 of the present invention on a memory module substrate mounted on an electronic device such as a personal computer, a server, or a workstation, the storage capacity of these electronic devices is increased, We were able to realize higher performance electronic devices.
(実施例8)
図47を用いて本発明の実施例8を説明する。図47に示す本発明の実施例8は、図45(b)に示す本発明の実施例6のパッケージ(ロジックLSIを用いたパッケージ)の上に、図46に示す本発明の実施例7のパッケージ(DRAMチップを2段積層したパッケージ)を積層することにより作製した。
(Example 8)
An eighth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The eighth embodiment of the present invention shown in FIG. 47 is the same as the seventh embodiment of the present invention shown in FIG. 46 on the package (package using a logic LSI) of the sixth embodiment of the present invention shown in FIG. A package (a package in which two stages of DRAM chips are stacked) was stacked.
本発明の実施例8の作製方法における、パッケージの積層方法は、実施例7に示す方法と同じなので省略する。 The method for stacking the packages in the manufacturing method of Example 8 of the present invention is the same as the method shown in Example 7 and is therefore omitted.
本発明の実施例8のように、ロジックLSIチップとDRAMチップを2つ積層した3次元実装パッケージを実現することにより、実装面積が小さく、且つ記憶容量が大容量なシステムインパッケージ(SiP)を実現することができた。 As in the eighth embodiment of the present invention, a system-in-package (SiP) having a small mounting area and a large storage capacity is realized by realizing a three-dimensional mounting package in which two logic LSI chips and two DRAM chips are stacked. Could be realized.
また、このようなSiPを携帯電話、デジタルカメラなどの電子機器に搭載することにより、これらの電子機器の小型化を実現することができた。 In addition, by mounting such SiP on electronic devices such as mobile phones and digital cameras, it was possible to reduce the size of these electronic devices.
(実施例9)
図41(b)と図45(c)を用いて本発明の実施例9を説明する。実施例9に用いたインターポーザー基板の構造は図45(b)に示す構造であり、その製造方法は実施例5で説明した内容と同じなので詳細は省略する。
Example 9
A ninth embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 41 (b) and 45 (c). The structure of the interposer substrate used in Example 9 is the structure shown in FIG. 45 (b), and the manufacturing method is the same as that described in Example 5, so the details are omitted.
図41(b)に示すインターポーザー基板と、電子デバイス13であるフォトダイオード及び信号処理LSIチップとを用いて、図45(c)に示す半導体パッケージを作製した。なお、フォトダイオードは、外形寸法が1.2mm×0.5mm×厚さ0.2mm、電極パッドピッチが130μm、電極パッドサイズが70μm角のものを用いた。信号処理LSIチップは、外形寸法が1.5mm×1.8mm×厚さ0.35mm、電極パッドピッチが100μm、電極パッドサイズが70μm角のものを用いた。
A semiconductor package shown in FIG. 45C was manufactured using the interposer substrate shown in FIG. 41B and the photodiode and signal processing LSI chip as the
パッケージの作製方法は次のとおりである。先ず、Auスタッドバンプ11が外部電極上に形成されたフォトダイオードと、信号処理LSIチップとがインターポーザー基板に熱圧着式フリップチップマウンターを用いてピーク温度250℃で接続される。このフリップチップ実装工程での加熱と荷重によって、インターポーザー基板表面の熱可塑性樹脂7と、フォトダイオードおよび信号処理LSIチップの回路面とが接着され、熱可塑性樹脂7によってAuスタッドバンプ11が封止される。次に、図10(d)に示すような中心部にキャビティ17が形成されたCu平板16が、フリップチップマウンターを用いて熱可塑性樹脂7と熱圧着される。次に、このようにして作製したサンプルが、180℃に加熱したヒーターステージ上に吸着固定される。そして、インターポーザー基板が、Cuの平板16の端面2辺で折り曲げられてチップの裏面側と接着される。次に、インターポーザー基板の外部電極パッド2上に、マスクを用いたボール転写法により直径0.4mmのSnAg3.5%Cu0.5%のはんだボールが仮接着される。そして、リフロープロセスによって外部電極パッド2上にSnAgCuバンプが形成される。その後、電子デバイス13の裏面側のインターポーザー基板の外部電極に、容量0.1μFで1005タイプのチップコンデンサ(受動部品18)が6個、はんだペースト19を用いてリフローで実装される。このようにして、図45(c)に示す電子デバイスパッケージが完成する。
A method for manufacturing the package is as follows. First, a photodiode having an
図45(c)に示す本発明の実施例9の構造にすることにより、本来ならばパッケージの周囲のマザーボード上に実装しなければならないデカップリングコンデンサをパッケージ上に実装することが可能になり、より高密度実装が可能な電子デバイスパッケージを実現できた。また冷却効率が高いパッケージも実現できた。 With the structure of the ninth embodiment of the present invention shown in FIG. 45 (c), it becomes possible to mount a decoupling capacitor that must be mounted on the motherboard around the package on the package. An electronic device package capable of higher density mounting has been realized. A package with high cooling efficiency was also realized.
以上、本発明の実施例について種々述べてきたが、本発明は上記の実施例に限定されるものではなく、発明の精神を逸脱しない範囲でさらに多くの改変を施しえるのは言うまでも無いことである。 Although various embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and it goes without saying that more modifications can be made without departing from the spirit of the invention. That is.
1:電子デバイスと接続するインターポーザー基板の電極パッド
2:2次実装用のはんだボールを搭載する外部電極パッド
3:ソルダーレジスト
4:金属柱
5:絶縁樹脂シート
6:穴
7:熱可塑性樹脂
8:樹脂硬化前の熱硬化性樹脂
10:貫通穴
11:Auスタッドバンプ
12:はんだボール
13:電子デバイス
14:アンダーフィル樹脂
15:導体パターン
16:平板
17:キャビティ
18:受動部品(コンデンサ、抵抗、インダクタ)
19:はんだ
21:配線パターン
1: Electrode pad of interposer substrate connected to electronic device 2: External electrode pad for mounting solder ball for secondary mounting 3: Solder resist 4: Metal pillar 5: Insulating resin sheet 6: Hole 7: Thermoplastic resin 8 : Thermosetting resin before resin curing 10: Through hole 11: Au stud bump 12: Solder ball 13: Electronic device 14: Underfill resin 15: Conductor pattern 16: Flat plate 17: Cavity 18: Passive components (capacitor, resistor, Inductor)
19: Solder 21: Wiring pattern
Claims (13)
前記絶縁樹脂シートの少なくとも一方の面に配設された複数の電極パッドと、を有するインターポーザー基板において、
前記複数の電極パッドのうち、少なくとも一つの電極パッドの真下の絶縁樹脂シート中で、かつ、前記絶縁樹脂シートの電極パッド形成面と交差する方向に延びる金属柱を備え、
前記金属柱の少なくとも電極パッド側の端部での横断面積が、前記電極パッドの面積の40%以上100%以下であり、かつ、前記電極パッドと電子デバイスの一面に形成されたうちの一つのバンプとの接触面積以上であることを特徴とするインターポーザー基板。 An insulating resin sheet;
In an interposer substrate having a plurality of electrode pads disposed on at least one surface of the insulating resin sheet,
Among the plurality of electrode pads, in the insulating resin sheet directly below at least one electrode pad, and comprising a metal column extending in a direction intersecting the electrode pad forming surface of the insulating resin sheet,
The cross-sectional area at least at the end of the metal column on the electrode pad side is 40% or more and 100% or less of the area of the electrode pad, and one of the electrode pads and one of the electronic devices formed on one surface of the electronic device. features and to Louis interposer substrate that is at least the contact area between the bumps.
前記電極パッドに外接する円の半径をa、前記電極パッドと接続される、電子デバイスの一面に形成された一のバンプの先端半径をb、前記電極パッドの中心に加わる荷重をw、前記電極パッド及び前記金属柱の構成材料の縦弾性率をE、前記電極パッド及び前記金属柱の構成材料のポアソン比をν、前記電極パッドの厚みをtm 、前記金属柱の高さをtb としたとき、前記金属柱の高さtb が、
の関係式を満たす値であることを特徴とする請求項1に記載のインターポーザー基板。 The metal column provided directly under the electrode pad is in contact with the electrode pad,
The radius of the circle circumscribing the electrode pad is a, the tip radius of one bump formed on one surface of the electronic device connected to the electrode pad is b, the load applied to the center of the electrode pad is w, and the electrode The longitudinal elastic modulus of the constituent material of the pad and the metal column is E, the Poisson's ratio of the constituent material of the electrode pad and the metal column is ν, the thickness of the electrode pad is t m , and the height of the metal column is t b When the height t b of the metal pillar is
The interposer substrate according to claim 1 , wherein the interposer substrate has a value satisfying the relational expression:
請求項1から7のいずれか1項に記載のインターポーザー基板と、
平板とを有し、
前記インターポーザー基板に設けられた複数の電極パッドに前記電子デバイスの一面に形成された複数のバンプが接続されると共に、前記平板が前記電子デバイスの周囲に少なくとも1つ以上配置された電子デバイスパッケージ。 At least one or more electronic devices;
The interposer substrate according to any one of claims 1 to 7 ,
A flat plate,
An electronic device package in which a plurality of bumps formed on one surface of the electronic device are connected to a plurality of electrode pads provided on the interposer substrate, and at least one flat plate is disposed around the electronic device. .
請求項1から7のいずれか1項に記載のインターポーザー基板と、
平板とを有し、
前記インターポーザー基板に設けられた複数の電極パッドに前記電子デバイスの一面に形成された複数のバンプが接続されると共に、前記平板が前記電子デバイスの周囲に少なくとも1つ以上配置され、かつ、前記インターポーザー基板が折り曲げられて前記電子デバイスの少なくとも、前記バンプが形成された面とは反対側に外部端子が設けられた電子デバイスパッケージ。 At least one or more electronic devices;
The interposer substrate according to any one of claims 1 to 7 ,
A flat plate,
A plurality of bumps formed on one surface of the electronic device are connected to a plurality of electrode pads provided on the interposer substrate, and at least one flat plate is disposed around the electronic device, and An electronic device package in which an external terminal is provided at least on the side opposite to the surface on which the bump is formed of the electronic device by bending an interposer substrate.
請求項9に記載の電子デバイスパッケージと、を積層してなる、積層型電子デバイスパッケージ。 An electronic device package comprising at least one or more electronic devices and the interposer substrate according to any one of claims 1 to 7, wherein a plurality of electrode pads provided on the interposer substrate are arranged on the electrode pads. An electronic device in which a plurality of bumps formed on one surface of an electronic device are connected and an external terminal is provided at least on the opposite side of the surface on which the bump is formed of the electronic device by bending the interposer substrate. At least one of the device packages;
Formed by laminating, an electronic device package of claim 9, the multilayer electronic device package.
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