JP5306879B2

JP5306879B2 - 補強材付き配線基板

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Publication number: JP5306879B2
Application number: JP2009083769A
Authority: JP
Inventors: 俊哉浅野
Original assignee: NGK Spark Plug Co Ltd
Current assignee: NGK Spark Plug Co Ltd
Priority date: 2009-03-30
Filing date: 2009-03-30
Publication date: 2013-10-02
Anticipated expiration: 2029-03-30
Also published as: JP2010238828A

Description

本発明は、配線基板の反りを防止するための補強材を備えた補強材付き配線基板に関するものである。

コンピュータのマイクロプロセッサ等として使用される半導体集積回路素子（ＩＣチップ）は、近年ますます高速化、高機能化しており、これに付随して端子数が増え、端子間ピッチも狭くなる傾向にある。一般的にＩＣチップの底面には多数の端子が密集してアレイ状に配置されており、このような端子群はマザーボード側の端子群に対してフリップチップの形態で接続される。ただし、ＩＣチップ側の端子群とマザーボード側の端子群とでは端子間ピッチに大きな差があることから、ＩＣチップをマザーボード上に直接的に接続することは困難である。そのため、通常はＩＣチップをＩＣチップ搭載用配線基板上に搭載してなる半導体パッケージを作製し、その半導体パッケージをマザーボード上に搭載するという手法が採用される（例えば特許文献１参照）。

なお、ＩＣチップは、一般に熱膨張係数が２．０ｐｐｍ／℃〜５．０ｐｐｍ／℃程度の半導体材料（例えばシリコン等）を用いて形成される。一方、ＩＣチップ搭載用配線基板は、それよりも熱膨張係数がかなり大きい樹脂材料等を用いて形成された樹脂配線基板であることが多い。この樹脂配線基板の一例としては、コア基板の表面及び裏面にビルドアップ層を形成したものが実用化されている。この樹脂配線基板においては、コア基板として、例えば、補強繊維に樹脂を含浸させた樹脂基板（ガラスエポキシ基板など）が用いられている。そして、そのコア基板の剛性を利用して、コア基板の表面及び裏面に樹脂絶縁層と導体層とを交互に積層することにより、ビルドアップ層が形成される。つまり、この樹脂配線基板において、コア基板は、補強の役割を果たしており、ビルドアップ層と比べて非常に厚く形成されている。また、コア基板には、表面及び裏面に形成されたビルドアップ層間の導通を図るための配線（具体的には、スルーホール導体など）が貫通形成されている。

ところで近年では、半導体集積回路素子の高速化に伴い、使用される信号周波数が高周波帯域となってきている。この場合、コア基板を貫通する配線が大きなインダクタンスとして寄与し、高周波信号の伝送ロスや回路誤動作の発生につながり、高速化の妨げとなってしまう。この問題を解決するために、樹脂配線基板を、コア基板を有さない基板とすることが提案されている（例えば特許文献２参照）。この基板は、比較的に厚いコア基板を省略することにより全体の配線長を短くしたものであるため、高周波信号の伝送ロスが低減され、半導体集積回路素子を高速で動作させることが可能となる。

しかし、コア基板を省略すると樹脂配線基板が薄肉化されるため、樹脂配線基板の剛性の低下が避けられなくなる。この場合、フリップチップ接続に用いたはんだが冷却される際に、チップ材料と基板材料との熱膨張係数差に起因する熱応力の影響を受けて、樹脂配線基板がチップ搭載面側に反りやすくなる。その結果、チップ接合部分にクラックが起こり、オープン不良などが生じやすくなる。つまり、上記のようなＩＣチップを用いて半導体パッケージを構成した場合、高い歩留まりや信頼性を実現できないという問題が生じる。

上記の問題を解決するために、樹脂配線基板１０１の片面（ＩＣチップ１０６の搭載面１０２またはその裏面１０３）に、環状のスティフナ１０５（補強材）を貼付した半導体パッケージ１００が提案されている（図１８参照）。前記スティフナ１０５は、樹脂配線基板１０１よりも剛性の高い材料（例えば金属材料）を用いて形成される。

特開２００２−２６５００号公報（図１など）特開２００２−２６１７１号公報（図５など）

ところが、従来の半導体パッケージ１００では、その外形が配線基板１０１と同じ寸法、あるいは小さい寸法のスティフナ１０５が用いられている。ここで、配線基板１０１と同じ外形寸法のスティフナ１０５を用いた場合において、そのスティフナ１０５の接着位置にズレが生じると、スティフナ１０５の外周から配線基板１０１の外縁部が露出してしまう（図１９参照）。また、配線基板１０１よりも外形寸法が小さいスティフナを用いた場合でも、スティフナ１０５の外周から配線基板１０１の外縁部が露出してしまう（図２０参照）。この場合、配線基板１０１同士の接触や他の部品との接触によって配線基板１０１の外縁部が破損するおそれがある。特に、コア基板を有さないコアレス配線基板では、基板強度が弱いため破損し易くなる。

本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、破損し易い配線基板の外縁部を確実に保護することができる補強材付き配線基板を提供することにある。

そして上記課題を解決するための手段としては、チップ部品を接続可能な複数の主面側接続端子が配設された基板主面及び母基板との電気的な接続を図るために用いる複数の裏面側接続端子が配設された基板裏面を有し、複数の樹脂絶縁層及び複数の導体層を積層してなる構造を有する配線基板と、前記基板主面側に接合され、前記複数の主面側接続端子を露出させる開口部が貫通形成されている補強材とを備える補強材付き配線基板であって、前記補強材の外形寸法は前記配線基板の外形寸法よりも大きく設定され、前記補強材の外縁部が前記配線基板の外縁部よりも基板平面方向へ基板全周にわたって張り出した状態で、前記補強材が前記配線基板に接合されているとともに、前記補強材の外縁部には、前記配線基板の側面を覆うべく基板厚さ方向に屈曲した被覆部が設けられ、前記被覆部は、前記基板裏面が向く方向へ張り出しているとともに、その張出量は、前記基板裏面を基準とした前記複数の裏面側接続端子上の裏面側はんだバンプの突出量よりも大きくなるように設定されていることを特徴とする補強材付き配線基板がある。

上記手段に記載の発明によると、配線基板の剛性を確保するために基板主面側及び基板裏面側のいずれかに補強材が接合される。本発明の補強材は、外形寸法が配線基板の外形寸法よりも大きく設定されており、補強材の外縁部が配線基板の外縁部よりも基板平面方向へ全体的に張り出した状態で配線基板に接合されている。このようにすると、相対的に配線基板の外縁部が補強材の外縁部よりも引っ込んだ状態となり、配線基板の外縁部に他部材等が接触しにくくなる。その結果、配線基板の外縁部を補強材で確実に保護することができ、配線基板の外縁部の破損を防止することができる。

前記補強材の外縁部には、前記配線基板の側面を覆うべく基板厚さ方向に屈曲した被覆部が設けられていることから、配線基板の外縁部の破損をより確実に防止することができる。また、補強材の表面積が増すため、放熱性も高めることができる。

前記配線基板としては、基板主面及び基板裏面を有し、複数の樹脂絶縁層及び複数の導体層を積層してなる構造を有するものが使用される。具体的には、前記基板主面上には、チップ部品を接続可能な複数の主面側接続端子が配設され、前記基板裏面上には、母基板との電気的な接続を図るために用いる複数の裏面側接続端子が配設される配線基板を挙げることができる。この配線基板において、前記基板主面側に接合される補強材には、前記複数の主面側接続端子を露出させる開口部が貫通形成されている。つまり、この補強材としては平面視で矩形枠状の部材が用いられる。この場合、配線基板の基板主面上において、チップ部品の周囲を囲むように矩形枠状の補強材が接合されるので、配線基板の強度を確実に高めることができる。また、前記配線基板において、前記基板裏面側に接合される補強材には、前記複数の裏面側接続端子を露出させる複数の孔部が貫通形成されている。この補強材としては平面視で矩形状の部材が用いられる。この場合、配線基板の基板裏面全体に補強材を接合することができ、配線基板の強度を確実に高めることができる。

また、前記被覆部は、前記基板裏面が向く方向へ張り出しているとともに、その張出量は、前記基板裏面を基準とした前記複数の裏面側接続端子上の裏面側はんだバンプの突出量よりも大きくなるように設定されている。このように、前記被覆部の張出量を裏面側接続端子上の裏面側はんだバンプの突出量よりも大きくなるように設定すれば、複数枚の補強材付き配線基板を積み重ねた場合、他方の配線基板に裏面側接続端子が接触しにくくなる。この結果、配線基板の取り扱い性が向上する。さらに、前記配線基板の側面を覆う被覆部は、当該側面にも接合されていることがより好ましい。このようにすると、補強材による補強強度を確実に高めることができる。

前記補強材の外縁部には、前記配線基板の外縁部に至らない大きさの位置決め構造部が形成されていてもよい。このように位置決め構造部を設けることにより、補強材付き配線基板の位置決めを容易に行うことができ、母基板との電気的な接続を迅速に行うことができる。なお、位置決め構造部の具体例としては、貫通孔、切欠部、凹部などの構造部を挙げることができる。

さらに、前記補強材の平面視での外形形状は、前記配線基板の平面視での外形形状よりも正方形に近いことが好ましい。このようにすると、補強材付き配線基板の搬送や収納を容易に行うことができるため、配線基板の取り扱い性を高めることができる。

また、前記補強材は、枠内面から枠外面にわたって延びるスリットを介して完全に分割された複数の分割片からなるものでもよい。このように補強材にスリットを入れることにより、補強材と配線基板との熱膨張係数差に起因して補強材に加わる熱応力を確実に緩和することができる。

前記配線基板において、前記複数の樹脂絶縁層には前記複数のビア導体が形成され、前記複数のビア導体は前記複数の樹脂絶縁層の各層において同一方向に拡径していることが好ましい。このようにすると、コア基板を含まないコアレス配線基板を確実に製造することができる。

前記樹脂絶縁層は、絶縁性、耐熱性、耐湿性等を考慮して適宜選択することができる。樹脂絶縁層を形成するための高分子材料の好適例としては、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ウレタン樹脂、シリコーン樹脂、ポリイミド樹脂などの熱硬化性樹脂、ポリカーボネート樹脂、アクリル樹脂、ポリアセタール樹脂、ポリプロピレン樹脂などの熱可塑性樹脂等が挙げられる。そのほか、これらの樹脂とガラス繊維（ガラス織布やガラス不織布）やポリアミド繊維等の有機繊維との複合材料、あるいは、連続多孔質ＰＴＦＥ等の三次元網目状フッ素系樹脂基材にエポキシ樹脂などの熱硬化性樹脂を含浸させた樹脂−樹脂複合材料等を使用してもよい。

前記導体層、前記主面側接続端子、及び前記裏面側接続端子は主として銅からなり、サブトラクティブ法、セミアディティブ法、フルアディティブ法などといった公知の手法によって形成される。具体的に言うと、例えば、銅箔のエッチング、無電解銅めっきあるいは電解銅めっきなどの手法が適用される。なお、スパッタやＣＶＤ等の手法により薄膜を形成した後にエッチングを行うことで導体層や各接続端子を形成したり、導電性ペースト等の印刷により導体層や各接続端子を形成したりすることも可能である。

また、前記複数の主面側接続端子に接続可能なチップ部品としては、チップコンデンサ、半導体集積回路素子（ＩＣチップ）、半導体製造プロセスで製造されたＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）素子などを挙げることができる。ＩＣチップの具体例としては、ＤＲＡＭ（Dynamic Random Access Memory）、ＳＲＡＭ（Static Random Access Memory ）などを挙げることができる。ここで、「半導体集積回路素子」とは、主としてコンピュータのマイクロプロセッサ等として使用される素子をいう。チップ部品の他の具体例としては、チップトランジスタ、チップダイオード、チップ抵抗、チップコイル、チップインダクタなどを挙げることができる。

上記補強材は、前記配線基板を構成する樹脂材料よりも高剛性であることが好ましい。その理由は、補強材自体に高い剛性が付与されていれば、それを面接合することで配線基板に高い剛性を付与することができ、外部から加わる応力に対していっそう強くなるからである。また、高い剛性を有する補強材であれば、補強材を薄くしても配線基板に十分高い剛性を付与することができるため、補強材付き配線基板全体の薄肉化を阻害しないからである。

なお、前記補強材は、例えば、剛性の高い金属材料やセラミック材料を用いて形成することが好ましく、例えば、樹脂材料中に無機材料を含有させた複合材料によって形成するものでもよい。

前記補強材を構成する金属材料としては、鉄、金、銀、銅、銅合金、鉄ニッケル合金、珪素、ガリウム砒素などがある。また、前記補強材を構成するセラミック材料としては、例えばアルミナ、ガラスセラミック、結晶化ガラス等の低温焼成材料、窒化アルミニウム、炭化珪素、窒化珪素などがある。前記補強材を構成する樹脂材料としては、エポキシ樹脂、ポリブテン樹脂、ポリアミド樹脂、ポリブチレンテレフタレート樹脂、ポリフェニレンサルファイド樹脂、ポリイミド樹脂、ビスマレイミド・トリアジン樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリフェニレンエーテル樹脂、アクリロニトリルブタジエンスチレン共重合体（ＡＢＳ樹脂）などがある。

前記補強材は配線基板の基板主面または基板裏面に接着剤を介して接合されるため、配線基板に対して補強材を確実かつ容易に接合することができる。なお、接着剤としては、アクリル系接着剤、エポキシ系接着剤、シアノアクリレート系接着剤、ゴム系接着剤などが挙げられる。

第１の実施形態における半導体パッケージを示す概略断面図。半導体パッケージを示す概略平面図。スティフナ付き配線基板の製造方法を示す説明図。スティフナ付き配線基板の製造方法を示す説明図。スティフナ付き配線基板の製造方法を示す説明図。スティフナ付き配線基板の製造方法を示す説明図。スティフナ付き配線基板の製造方法を示す説明図。スティフナ付き配線基板の製造方法を示す説明図。スティフナ付き配線基板の製造方法を示す説明図。スティフナ付き配線基板の製造方法を示す説明図。スティフナ付き配線基板の製造方法を示す説明図。スティフナ付き配線基板の製造方法を示す説明図。スティフナ付き配線基板の製造方法を示す説明図。第２の実施形態における半導体パッケージを示す概略断面図。第３の実施形態における半導体パッケージを示す概略断面図。別の実施形態における半導体パッケージを示す概略平面図。別の実施形態における半導体パッケージを示す概略平面図。従来技術の半導体パッケージを示す斜視図。従来技術の半導体パッケージを示す概略断面図。従来技術の半導体パッケージを示す概略断面図。

［第１の実施の形態］
以下、本発明を補強材付き配線基板に具体化した第１の実施の形態を図面に基づき詳細に説明する。

図１及び図２に示されるように、本実施形態の半導体パッケージ１０は、スティフナ付き配線基板１１（補強材付き配線基板）と、ＩＣチップ２１（チップ部品）とからなるＢＧＡ（ボールグリッドアレイ）である。なお、半導体パッケージ１０の形態は、ＢＧＡのみに限定されず、例えばＰＧＡ（ピングリッドアレイ）やＬＧＡ（ランドグリッドアレイ）等であってもよい。ＩＣチップ２１は、縦１５．０ｍｍ×横１５．０ｍｍ×厚さ０．８ｍｍの矩形平板状であって、熱膨張係数が４．２ｐｐｍ／℃のシリコンからなる。

スティフナ付き配線基板１１は、配線基板４０と、補強材である配線基板用スティフナ（以下「スティフナ」という）３１とを備えている。本実施の形態の配線基板４０は、基板主面４１及び基板裏面４２を有し、縦５０．０ｍｍ×横５０．０ｍｍ×厚さ０．４ｍｍの平面視略矩形状に形成されている。また、配線基板４０は、コア基板を含まずに形成されたコアレス配線基板であって、エポキシ樹脂からなる４層の樹脂絶縁層４３，４４，４５，４６と銅からなる導体層５１とを交互に積層した構造を有する。本実施の形態の配線基板４０において、樹脂絶縁層４３〜４６の熱膨張係数は約３０ｐｐｍ／℃となっており、導体層５１の熱膨張係数は約１７ｐｐｍ／℃となっている。なお、熱膨張係数は、０℃〜ガラス転移温度（Ｔｇ）間の測定値の平均値をいう。

図１に示されるように、配線基板４０の基板主面４１上（第４層の樹脂絶縁層４６の表面上）には、端子パッド５２（主面側接続端子）がアレイ状に配置されている。さらに、端子パッド５２の表面上には、複数の主面側はんだバンプ５４が配設されている。各主面側はんだバンプ５４は、前記ＩＣチップ２１の面接続端子２２に電気的に接続されている。即ち、ＩＣチップ２１は、配線基板４０の基板主面４１側に搭載されている。なお、各端子パッド５２及び各主面側はんだバンプ５４が形成されている領域は、ＩＣチップ２１を搭載可能なＩＣチップ搭載領域２３である。

一方、配線基板４０の基板裏面４２上（第１層の樹脂絶縁層４３の下面上）には、ＢＧＡ用パッド５３（裏面側接続端子）がアレイ状に配設されている。また、各ＢＧＡ用パッド５３の表面上には、マザーボード接続用の複数の裏面側はんだバンプ５５が配設されており、各裏面側はんだバンプ５５により、配線基板４０は図示しないマザーボード（母基板）上に実装される。

各樹脂絶縁層４３〜４６には、それぞれビア穴５６及びビア導体５７が設けられている。各ビア穴５６は、円錐台形状をなし、各樹脂絶縁層４３〜４６に対してＹＡＧレーザまたは炭酸ガスレーザを用いた穴あけ加工を施すことで形成される。各ビア導体５７は、基板裏面４２側（図１では下方向）に行くに従って拡径した導体であって、各導体層５１、前記端子パッド５２及びＢＧＡ用パッド５３を相互に電気的に接続している。

図１及び図２に示されるように、前記スティフナ３１は、例えば、縦５５．０ｍｍ×横５５．０ｍｍ×厚さ２．０ｍｍの矩形枠状体であり、その外形寸法は前記配線基板４０の外形寸法よりも大きく設定されている。なお、スティフナ３１は、金属材料（例えば、銅）を用いて配線基板４０よりも厚く形成されている。従って、スティフナ３１は、配線基板４０よりも高剛性となっている。さらに、スティフナ３１の熱膨張係数は、約１７ｐｐｍ／℃であり、配線基板４０を構成する樹脂絶縁層４３〜４６の熱膨張係数（約３０ｐｐｍ／℃）よりも小さい値となっている。

スティフナ３１は、配線基板４０に接合される接合面３２と、接合面３２の反対側に位置する非接合面３３とを有している。接合面３２は、基板主面４１の外周部（即ち、基板主面４１において前記ＩＣチップ搭載領域２３を除く領域）に面接触可能となっている。

また、スティフナ３１には、接合面３２の中央部及び非接合面３３の中央部にて開口する平面視で矩形状の開口部３５が貫通形成されている。開口部３５は、端子パッド５２及び前記主面側はんだバンプ５４を露出させるようになっている。具体的に言うと、開口部３５は、縦２０ｍｍ×横２０ｍｍで、四隅に半径１．５ｍｍのアールを有する断面略正方形状の孔である。

そして図１に示されるように、スティフナ３１の接合面３２は、基板主面４１の外周部に対して接着剤３０（例えば、エポキシ系接着剤）を介して面接合（接合固定）される。ここで、スティフナ３１は、その外縁部が配線基板４０の外縁部よりも基板平面方向へ全体的に張り出した状態で、配線基板４０に接合されている。このようにスティフナ付き配線基板１１を構成すれば、スティフナ３１により配線基板１１に高い剛性が付与される。また、本実施の形態のスティフナ付き配線基板１１では、配線基板４０の外縁部に対するスティフナ３１の外縁部の張出量は、基板全周にわたって均一に設定されている。このようにすると、スティフナ付き配線基板１１の重量バランスが良好となり、スティフナ付き配線基板１１の取り扱い性が向上する。

次に、スティフナ付き配線基板１１の製造方法について説明する。

準備工程において、配線基板４０及びスティフナ３１を作製し、あらかじめ準備しておく。

配線基板４０は、以下の配線基板作製工程を経て作製される。配線基板作製工程では、まず、図３に示されるように、ガラスエポキシ基板などの十分な強度を有する支持基板７０を準備する。次に、支持基板７０上に、エポキシ樹脂からなるシート状の絶縁樹脂基材を貼り付けて下地樹脂絶縁層７１を形成することにより、支持基板７０及び下地樹脂絶縁層７１からなる基材６９を得る。そして、図４に示されるように、基材６９の片面（具体的には下地樹脂絶縁層７１の上面）に、積層金属シート体７２を配置する。ここで、下地樹脂絶縁層７１上に積層金属シート体７２を配置することにより、以降の製造工程で積層金属シート体７２が下地樹脂絶縁層７１から剥がれない程度の密着性が確保される。積層金属シート体７２は、２枚の銅箔７３，７４を剥離可能な状態で密着させてなる。具体的には、金属めっき（例えば、クロムめっき）を介して各銅箔７３，７４を積層することで積層金属シート体７２が形成されている。

その後、図５に示されるように、積層金属シート体７２を包むようにシート状の絶縁樹脂基材７５を配置し、真空圧着熱プレス機（図示略）を用いて真空下にて加圧加熱することにより、絶縁樹脂基材７５を硬化させて第４層の樹脂絶縁層４６を形成する。ここで、樹脂絶縁層４６は、積層金属シート体７２と密着するとともに、その積層金属シート体７２の周囲領域において下地樹脂絶縁層７１と密着することで、積層金属シート体７２を封止する。

そして、図６に示されるように、レーザ加工を施すことによって樹脂絶縁層４６の所定の位置にビア穴５６を形成し、次いで各ビア穴５６内のスミアを除去するデスミア処理を行う。その後、従来公知の手法に従って無電解銅めっき及び電解銅めっきを行うことで、各ビア穴５６内にビア導体５７を形成する。さらに、従来公知の手法（例えばセミアディティブ法）によってエッチングを行うことで、樹脂絶縁層４６上に導体層５１をパターン形成する（図７参照）。

また、第１層〜第３層の樹脂絶縁層４３〜４５及び導体層５１についても、上述した第４層の樹脂絶縁層４６及び導体層５１と同様の手法によって形成し、樹脂絶縁層４６上に積層していく。以上の工程によって、基材６９上に積層金属シート体７２、樹脂絶縁層４３〜４６及び導体層５１を積層した積層体８０を形成する（図８参照）。なお図８に示されるように、積層体８０において積層金属シート体７２上に位置する領域が、配線基板４０となるべき配線積層部８１となる。

この積層体８０をダイシング装置（図示略）により切断し、積層体８０における配線積層部８１の周囲領域を除去する。この際、図８に示すように、配線積層部８１とその周囲部８２との境界（図中では矢印で示す境界）において、配線積層部８１の下方にある基材６９（支持基板７０及び下地樹脂絶縁層７１）ごと切断する。この切断によって、樹脂絶縁層４６にて封止されていた積層金属シート体７２の外縁部が露出した状態となる。つまり、周囲部８２の除去によって、下地樹脂絶縁層７１と樹脂絶縁層４６との密着部分が失われる。この結果、配線積層部８１と基材６９とは積層金属シート体７２のみを介して連結した状態となる。

ここで、図９に示されるように、積層金属シート体７２における２枚の銅箔７３，７４の界面にて剥離して、配線積層部８１を基材６９から分離する。そして、図１０に示されるように、配線積層部８１（樹脂絶縁層４６）の下面上にある銅箔７３に対してエッチングによるパターニングを行うことにより、最表層の樹脂絶縁層４６上に端子パッド５２を形成する。

続くはんだバンプ形成工程では、最表層の樹脂絶縁層４６上に形成された複数の端子パッド５２上に、ＩＣチップ接続用の主面側はんだバンプ５４を形成する（図１１参照）。具体的には、図示しないはんだボール搭載装置を用いて各端子パッド５２上にはんだボールを配置した後、はんだボールを所定の温度に加熱してリフローすることにより、各端子パッド５２上に主面側はんだバンプ５４を形成する。同様に、樹脂絶縁層４３上に形成された複数のＢＧＡ用パッド５３上に、裏面側はんだバンプ５５を形成する。

スティフナ３１は、従来周知の切断装置を用いて銅板を切断することにより矩形状に加工される。また、スティフナ３１の開口部３５は、座繰りカッター、メカニカルドリル、パンチング装置等を用いて孔あけ加工を行うことにより形成される。

接合工程では、配線基板４０の基板主面４１にスティフナ３１を接着する。具体的には、図１２に示されるように、スティフナ３１の接合面３２に接着剤３０を塗布した後、配線基板４０の基板主面４１上にスティフナ３１を配置し、接合面３２を基板主面４１に接触させる。なおここでは、スティフナ３１の外縁部が配線基板４０の外縁部よりも基板平面方向へ全体的に張り出した状態でスティフナ３１を配線基板４０に接触させる。この状態で、例えば１５０℃程度で加熱処理（キュア）を行って接着剤３０を固化させれば、加熱処理後に接着剤３０が室温まで冷却されるとともに、スティフナ３１が基板主面４１に対して接着剤３０を介して接合固定される（図１３参照）。

その後、配線基板４０のＩＣチップ搭載領域２３にＩＣチップ２１を載置する。このとき、ＩＣチップ２１側の面接続端子２２と、配線基板４０側の主面側はんだバンプ５４とを位置合わせするようにする。そして、加熱して各主面側はんだバンプ５４をリフローすることにより、面接続端子２２と主面側はんだバンプ５４とが接合され、配線基板４０にＩＣチップ２１が搭載される（図１参照）。

従って、本実施の形態によれば以下の効果を得ることができる。

（１）本実施の形態のスティフナ付き配線基板１１において、スティフナ３１は、外形寸法が配線基板４０の外形寸法よりも大きく設定されており、スティフナ３１の外縁部が配線基板４０の外縁部よりも基板平面方向へ全体的に張り出した状態で配線基板４０に接合されている。このようにすると、相対的に配線基板４０の外縁部がスティフナ３１の外縁部よりも引っ込んだ状態となり、配線基板４０の外縁部に他部材等が接触しにくくなる。その結果、スティフナ３１によって配線基板４０の外縁部を確実に保護することができ、配線基板４０の外縁部の破損を防止することができる。

（２）本実施の形態のスティフナ付き配線基板１１では、配線基板４０の基板主面４１上において、ＩＣチップ２１の周囲を囲むように矩形枠状のスティフナ３１が接合されるので、配線基板４０の強度を確実に高めることができる。
［第２の実施の形態］

次に、本発明を具体化した第２の実施の形態を図面に基づき説明する。図１４は、本実施の形態の半導体パッケージ１０Ａを示す概略断面図である。本実施の形態では、スティフナ３１Ａの形状が第１の実施の形態と異なる。なお、配線基板４０等の他の構成は上記第１の実施の形態と同じである。

図１４に示されるように、本実施の形態の半導体パッケージ１０Ａにおいて、スティフナ３１Ａの外縁部には、配線基板４０の側面を覆うべく基板厚さ方向に屈曲した被覆部９０が設けられている。被覆部９０は、基板裏面４２が向く方向へ張り出しているとともに、その張出量は、基板裏面４２を基準とした複数のＢＧＡ用パッド５３上の裏面側はんだバンプ５５の突出量よりも大きくなるように設定されている。

また、本実施の形態のスティフナ付き配線基板１１Ａでは、スティフナ３１Ａの接合面３２（被覆部９０よりも内側の下面）と基板主面４１の外周部とが接着剤３０を介して接合されている。さらに、配線基板４０の側面を覆う被覆部９０とその配線基板４０の側面とが接着剤３０を介して接合されている。本実施の形態のように、スティフナ付き配線基板１１Ａを構成すると、配線基板４０の外縁部をスティフナ３１Ａで確実に保護することができ、配線基板４０の外縁部の破損を防止することができる。さらに、スティフナ付き配線基板１１Ａでは、基板裏面４２を基準とした被覆部９０の張出量が裏面側はんだバンプ５５の突出量よりも大きいため、複数枚のスティフナ付き配線基板１１Ａを積み重ねた場合、他方の配線基板４０に裏面側はんだバンプ５５が接触しなくなる。この結果、スティフナ付き配線基板１１Ａの取り扱い性が向上する。さらに、スティフナ付き配線基板１１Ａでは、スティフナ３１Ａの被覆部９０が配線基板４０の側面にも接着固定されているので、スティフナ３１Ａによる補強強度を確実に高めることができる。また、被覆部９０を設けたことによって、スティフナ３１Ａの表面積が増すため、放熱性を高めることができる。
［第３の実施の形態］

次に、本発明を具体化した第３の実施の形態を図面に基づき説明する。図１５は、本実施の形態の半導体パッケージ１０Ｂを示す概略断面図である。上記各実施の形態では、配線基板４０の基板主面４１上にスティフナ３１，３１Ａが接合されるものであったが、本実施の形態のスティフナ付き配線基板１１Ｂでは、配線基板４０の基板裏面４２上に、平面視で矩形状のスティフナ３１Ｂが接合されている。なお、配線基板４０等の構成は上記第１の実施の形態と同じである。

このスティフナ３１Ｂには、裏面側接続端子としてのＢＧＡ用パッド５３及び裏面側はんだバンプ５５を露出させる複数の孔部９２が貫通形成されている。また、本実施の形態のスティフナ３１Ｂも、外形寸法が前記配線基板４０の外形寸法よりも大きく設定されている。そして、スティフナ３１Ｂは、その外縁部が配線基板４０の外縁部よりも基板平面方向へ全体的に張り出した状態で配線基板４０に接合されている。スティフナ３１Ｂは、接着剤３０（例えば、エポキシ系接着剤）を介して配線基板４０の基板裏面４２に面接合されている。

このようにスティフナ付き配線基板１１Ｂを構成しても、配線基板４０の外縁部をスティフナ３１Ｂで確実に保護することができ、配線基板４０の外縁部の破損を防止することができる。またこの場合、配線基板４０の基板裏面４２全体にスティフナ３１Ｂが接合されるため、スティフナ３１Ｂによる補強面積を十分に確保することができる。

なお、本発明の各実施の形態は以下のように変更してもよい。

・上記各実施の形態において、スティフナ３１，３１Ａ，３１Ｂの外縁部に、配線基板４０の外縁部に至らない大きさの位置決め構造部を形成してもよい。その具体例を図１６に示している。図１６に示されるように、スティフナ付き配線基板１１Ｃに用いられるスティフナ３１Ｃは、外形寸法が配線基板４０の外形寸法よりも大きく設定されており、その外縁部が配線基板４０の外縁部よりも基板平面方向へ全体的に張り出した状態で配線基板４０に接合されている。また、スティフナ３１Ｃにおいて、その外縁部に位置決め構造部としての略半円状の凹部９４が形成されている。この凹部９４は、スティフナ３１Ｃの対向する２辺（図１６では左右の２辺）となる位置に設けられ、配線基板４０の外縁部に至らない大きさを有している。より具体的にいうと、図１６の凹部９４の深さは３ｍｍ程度に設定されているため、スティフナ３１Ｃの張り出し量である５ｍｍよりも２ｍｍ少なくなっている。このように、スティフナ３１Ｃに凹部９４を形成することにより、スティフナ付き配線基板１１Ｃの位置決めを容易に行うことができ、マザーボードとの電気的な接続を迅速に行うことができる。また、スティフナ３１Ｃに設けられる凹部９４は配線基板４０の外縁部に至らない大きさであるので、凹部９４を設けたことによる強度低下を回避でき、スティフナ３１Ｃの強度を十分に確保することができる。しかも、位置決め時に位置決めピンなどが配線基板４０の外縁部に直接的に当たらないので、配線基板４０の外縁部の破壊を確実に防止することができる。加えて、このような構造によれば、配線基板４０の外縁部に同様の位置決め構造部を設けて位置決めを図る場合に比べて、位置決め精度を向上させやすくなる。なお、位置決め構造部としては、凹部９４以外に貫通孔や切欠部などの構造部に変更してもよい。

・上記各実施の形態において、スティフナ３１，３１Ａ〜３１Ｃを複数の分割片から構成してもよい。その具体例を図１７に示している。図１７に示されるスティフナ３１Ｄは、Ｌ字状をなす４つの分割片９６からなる。各分割片９６は、枠内面９７から枠外面９８にわたって延びるスリット９９を介して完全に分割されている。このスティフナ３１Ｄも、外形寸法が配線基板４０の外形寸法よりも大きく設定されており、その外縁部が配線基板４０の外縁部よりも基板平面方向へ全体的に張り出した状態で配線基板４０に接合されている。このようにスティフナ付き配線基板１１Ｄを構成することにより、配線基板４０の外縁部をスティフナ３１Ｄで確実に保護することができ、配線基板４０の外縁部の破損を防止することができる。さらに、スティフナ３１Ｄにスリット９９を入れることにより、スティフナ３１Ｄと配線基板４０との熱膨張係数差に起因してスティフナ３１Ｄに加わる熱応力を確実に緩和することができる。

・上記第２の実施の形態において、基板裏面４２側への被覆部９０の張出量は、ＢＧＡ用パッド５３上の裏面側はんだバンプ５５の突出量よりも大きくなるように設定されていたが、例えば半導体パッケージの種類に応じて適宜変更することができる。具体的には、例えば、半導体パッケージの形態がピングリッドアレイである場合、接続ピンの長さに応じて被覆部９０の張出量を変更する。また、裏面側はんだバンプ５５や接続ピンが設けられていないランドグリッドアレイの半導体パッケージの場合には、基板裏面４２に形成される裏面側接続端子の突出量に応じて被覆部９０の張出量を変更する。

・上記各実施の形態において、配線基板１１は正方形状の基板であったがこれに限定されるものではなく、正方形状以外の多角形状や円板状などの基板であってもよい。ただし、配線基板に接合されるスティフナについては、その平面視での外形形状が配線基板の平面視での外形形状よりも正方形に近いことが好ましい。このようにすると、補強材付き配線基板の搬送や収納を容易に行うことができるため、配線基板の取り扱い性を高めることができる。

・上記各実施の形態のスティフナ付き配線基板１１，１１Ａ〜１１Ｄでは、補強材として銅からなるスティフナ３１，３１Ａ〜３１Ｄを用いたが、銅以外の金属製のスティフナを用いてもよいし、セラミック製のスティフナや樹脂製のスティフナを用いてもよい。さらに、樹脂材料からなる基材の表面に金属板やセラミック板を貼り付けてなるスティフナを用いてもよい。

次に、前述した各実施の形態によって把握される技術的思想を以下に列挙する。

（１）基板主面及び基板裏面を有し、複数の樹脂絶縁層及び複数の導体層を積層してなる構造を有し、前記基板主面上にはチップ部品を接続可能な複数の主面側接続端子が配設され、前記基板裏面上には、母基板との電気的な接続を図るために用いる複数の裏面側接続端子が配設された配線基板と、前記基板主面側及び前記基板裏面側のいずれかに接合された、平面視で矩形枠状または矩形状の補強材とを備える補強材付き配線基板であって、前記補強材の外形寸法は前記配線基板の外形寸法よりも大きく設定され、前記補強材の外縁部が前記配線基板の外縁部よりも基板平面方向へ全体的に張り出した状態で、前記補強材が前記配線基板に接合されていることを特徴とする補強材付き配線基板。

（２）技術的思想（１）において、前記補強材の平面視での外形形状は、前記配線基板の平面視での外形形状よりも正方形に近いことを特徴とする補強材付き配線基板。

（３）技術的思想（１）または(２)において、前記補強材の外縁部には、前記配線基板の側面を覆うべく基板厚さ方向に屈曲した被覆部が設けられるとともに、前記被覆部は前記配線基板の側面にも接合されていることを特徴とする補強材付き配線基板。

（４）技術的思想（１）乃至（３）のいずれかにおいて、前記補強材の外縁部には、前記配線基板の外縁部に至らない大きさの位置決め構造部が形成され、前記位置決め構造部は、貫通孔、切欠部、及び凹部のいずれかの構造部であることを特徴とする補強材付き配線基板。

（５）技術的思想（１）乃至（４）のいずれかにおいて、前記補強材は、枠内面から枠外面にわたって延びるスリットを介して完全に分割された複数の分割片からなることを特徴とする補強材付き配線基板。

（６）技術的思想（１）乃至（５）のいずれかにおいて、前記複数の樹脂絶縁層には前記複数のビア導体が形成され、前記複数のビア導体は前記複数の樹脂絶縁層の各層において同一方向に拡径していることを特徴とする補強材付き配線基板。

１１，１１Ａ〜１１Ｄ…補強材付き配線基板としてのスティフナ付き配線基板
２１…チップ部品としてのＩＣチップ
３１,３１Ａ〜３１Ｄ…補強材としてのスティフナ
３５…開口部
４０…配線基板
４１…基板主面
４２…基板裏面
４３〜４６…樹脂絶縁層
５１…導体層
５２…主面側接続端子としての端子パッド
５３…裏面側接続端子としてのＢＧＡ用パッド
９０…被覆部
９２…孔部
９４…位置決め構造部としての凹部

Claims

チップ部品を接続可能な複数の主面側接続端子が配設された基板主面及び母基板との電気的な接続を図るために用いる複数の裏面側接続端子が配設された基板裏面を有し、複数の樹脂絶縁層及び複数の導体層を積層してなる構造を有する配線基板と、
前記基板主面側に接合され、前記複数の主面側接続端子を露出させる開口部が貫通形成されている補強材と
を備える補強材付き配線基板であって、
前記補強材の外形寸法は前記配線基板の外形寸法よりも大きく設定され、前記補強材の外縁部が前記配線基板の外縁部よりも基板平面方向へ基板全周にわたって張り出した状態で、前記補強材が前記配線基板に接合されているとともに、
前記補強材の外縁部には、前記配線基板の側面を覆うべく基板厚さ方向に屈曲した被覆部が設けられ、
前記被覆部は、前記基板裏面が向く方向へ張り出しているとともに、その張出量は、前記基板裏面を基準とした前記複数の裏面側接続端子上の裏面側はんだバンプの突出量よりも大きくなるように設定されている
ことを特徴とする補強材付き配線基板。
前記補強材の外縁部に設けられた前記被覆部には、前記配線基板の外縁部に至らない大きさの位置決め構造部が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の補強材付き配線基板。