JP5951414B2 - 電子部品内蔵基板及び電子部品内蔵基板の製造方法 - Google Patents

電子部品内蔵基板及び電子部品内蔵基板の製造方法 Download PDF

Info

Publication number
JP5951414B2
JP5951414B2 JP2012188799A JP2012188799A JP5951414B2 JP 5951414 B2 JP5951414 B2 JP 5951414B2 JP 2012188799 A JP2012188799 A JP 2012188799A JP 2012188799 A JP2012188799 A JP 2012188799A JP 5951414 B2 JP5951414 B2 JP 5951414B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
substrate
layer
pad
metal
solder
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2012188799A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2014049477A5 (ja
JP2014049477A (ja
Inventor
功一 田中
功一 田中
倉嶋 信幸
信幸 倉嶋
肇 飯塚
肇 飯塚
聡史 白木
聡史 白木
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shinko Electric Industries Co Ltd
Original Assignee
Shinko Electric Industries Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Shinko Electric Industries Co Ltd filed Critical Shinko Electric Industries Co Ltd
Priority to JP2012188799A priority Critical patent/JP5951414B2/ja
Priority to US13/969,814 priority patent/US9036362B2/en
Publication of JP2014049477A publication Critical patent/JP2014049477A/ja
Publication of JP2014049477A5 publication Critical patent/JP2014049477A5/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP5951414B2 publication Critical patent/JP5951414B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05KPRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K1/00Printed circuits
    • H05K1/18Printed circuits structurally associated with non-printed electric components
    • H05K1/182Printed circuits structurally associated with non-printed electric components associated with components mounted in the printed circuit board, e.g. insert mounted components [IMC]
    • H05K1/185Components encapsulated in the insulating substrate of the printed circuit or incorporated in internal layers of a multilayer circuit
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05KPRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K1/00Printed circuits
    • H05K1/18Printed circuits structurally associated with non-printed electric components
    • H05K1/182Printed circuits structurally associated with non-printed electric components associated with components mounted in the printed circuit board, e.g. insert mounted components [IMC]
    • H05K1/185Components encapsulated in the insulating substrate of the printed circuit or incorporated in internal layers of a multilayer circuit
    • H05K1/186Components encapsulated in the insulating substrate of the printed circuit or incorporated in internal layers of a multilayer circuit manufactured by mounting on or connecting to patterned circuits before or during embedding
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05KPRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K3/00Apparatus or processes for manufacturing printed circuits
    • H05K3/46Manufacturing multilayer circuits
    • H05K3/4611Manufacturing multilayer circuits by laminating two or more circuit boards
    • H05K3/4614Manufacturing multilayer circuits by laminating two or more circuit boards the electrical connections between the circuit boards being made during lamination
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/10Bump connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/15Structure, shape, material or disposition of the bump connectors after the connecting process
    • H01L2224/16Structure, shape, material or disposition of the bump connectors after the connecting process of an individual bump connector
    • H01L2224/161Disposition
    • H01L2224/16151Disposition the bump connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive
    • H01L2224/16221Disposition the bump connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked
    • H01L2224/16225Disposition the bump connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being non-metallic, e.g. insulating substrate with or without metallisation
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/26Layer connectors, e.g. plate connectors, solder or adhesive layers; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/31Structure, shape, material or disposition of the layer connectors after the connecting process
    • H01L2224/32Structure, shape, material or disposition of the layer connectors after the connecting process of an individual layer connector
    • H01L2224/321Disposition
    • H01L2224/32151Disposition the layer connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive
    • H01L2224/32221Disposition the layer connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked
    • H01L2224/32225Disposition the layer connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being non-metallic, e.g. insulating substrate with or without metallisation
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/73Means for bonding being of different types provided for in two or more of groups H01L2224/10, H01L2224/18, H01L2224/26, H01L2224/34, H01L2224/42, H01L2224/50, H01L2224/63, H01L2224/71
    • H01L2224/732Location after the connecting process
    • H01L2224/73201Location after the connecting process on the same surface
    • H01L2224/73203Bump and layer connectors
    • H01L2224/73204Bump and layer connectors the bump connector being embedded into the layer connector
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/93Batch processes
    • H01L2224/95Batch processes at chip-level, i.e. with connecting carried out on a plurality of singulated devices, i.e. on diced chips
    • H01L2224/97Batch processes at chip-level, i.e. with connecting carried out on a plurality of singulated devices, i.e. on diced chips the devices being connected to a common substrate, e.g. interposer, said common substrate being separable into individual assemblies after connecting
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05KPRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K2203/00Indexing scheme relating to apparatus or processes for manufacturing printed circuits covered by H05K3/00
    • H05K2203/06Lamination
    • H05K2203/061Lamination of previously made multilayered subassemblies
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05KPRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K3/00Apparatus or processes for manufacturing printed circuits
    • H05K3/40Forming printed elements for providing electric connections to or between printed circuits
    • H05K3/4007Surface contacts, e.g. bumps
    • H05K3/4015Surface contacts, e.g. bumps using auxiliary conductive elements, e.g. pieces of metal foil, metallic spheres

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Production Of Multi-Layered Print Wiring Board (AREA)

Description

本発明は、電子部品内蔵基板及び電子部品内蔵基板の製造方法に関するものである。
上下基板の間に電子部品を配置し、その電子部品の周囲に封止樹脂を充填して形成した半導体パッケージが提案されている(例えば、特許文献1参照)。このような半導体パッケージでは、上下基板の間隔を維持するためにスペーサ部材を介して下基板に上基板が固定され、その上下基板間に封止樹脂が充填される。
上記半導体パッケージにおいて、スペーサ部材として銅コアはんだボールを用いることが提案されている。ここで、銅コアはんだボールは、銅コアボールの周囲をはんだで覆ったもので、はんだが接合材として機能し銅コアボールがスペーサとして機能する。すなわち、上基板の接続パッドと下基板の接続パッドとの間に銅コアはんだボールを挟んだ状態ではんだをリフローすることにより、上基板の接続パッドと下基板の接続パッドとをはんだ接合する。はんだが溶けた状態で、はんだの中の銅コアボールが上基板の接続パッドと下基板の接続パッドとの間に挟まれた状態となり、スペーサとして機能する。したがって、上基板と下基板との間の距離は、銅コアボールの大きさで決まり、一定に維持される。
国際公開第2007/069606号公報
ところで、上記半導体パッケージでは、上下基板間に配置される電子部品の高さを考慮して、銅コアはんだボールの大きさが決定される。すなわち、電子部品の高さが高くなるほど、銅コアはんだボールのサイズが大きくなる。ここで、銅コアはんだボールは球形であるため、上下基板間の距離を広く確保するために銅コアはんだボールを大きくすると、その銅コアはんだボールの横方向(上下基板の積層方向と直交する方向)の径も大きくなる。このため、銅コアはんだボールが大きくなるほど、銅コアはんだボールを搭載することができる最小ピッチを広くする必要がある。したがって、上下基板間に配置される電子部品の高さが高くなると、上下基板における配線パターンの微細化に伴う接続パッドの狭ピッチ化に対応することが困難になる。
本発明の一観点によれば、第1パッドを有する第1基板と、前記第1パッドと対向して設けられた第2パッドを有する第2基板と、前記第1基板と前記第2基板との間に実装された電子部品と、前記第1基板と前記第2基板との間に介在し、前記電子部品が実装された領域よりも外側に設けられ、前記第1パッドと前記第2パッドとを電気的に接続するスペーサ部と、前記第1基板と前記第2基板との間の空間に充填され、前記電子部品及び前記スペーサ部を封止する封止樹脂と、を有し、前記スペーサ部は、第1面がはんだ層を介して前記第2パッドに接合された金属ポストと、前記金属ポストの前記第1面とは反対側の第2面と前記第1パッドとに接合されたはんだボールとが前記第1基板及び前記第2基板の積層方向に積層された構造と、前記第2基板上に設けられ、前記金属ポストの側面全面を被覆し、前記金属ポストの前記第2面を露出する樹脂層とを有し、前記はんだボールは、前記封止樹脂により被覆されている
本発明の一観点によれば、パッドの狭ピッチ化に容易に対応することができるという効果を奏する。
第1実施形態の電子部品内蔵基板を示す概略断面図。 第1実施形態の電子部品内蔵基板を示す概略平面図。なお、本図は、図1に示した電子部品内蔵基板を上方から見た平面図であり、一部の部材(第2基板や封止樹脂等)の図示を省略している。 第1実施形態のスペーサ部を示す拡大断面図。 第1実施形態の電子部品内蔵基板の製造方法を示す概略平面図。 (a)〜(f)は、第1実施形態の電子部品内蔵基板の製造方法を示す概略断面図。なお、(a)〜(d)は、図4のA−A線位置における金属板の製造過程の断面構造を示している。また、(e)、(f)は、図6(a)のB−B線位置における金属板の製造過程の断面構造を示している。 (a)、(b)は、第1実施形態の電子部品内蔵基板の製造方法を示す概略平面図。 (a)〜(c)は、第1実施形態の電子部品内蔵基板の製造方法を示す概略断面図。なお、(a)〜(c)は、図6(b)のC−C線位置における第2基板用基板材の製造過程の断面構造を示している。 第1実施形態の電子部品内蔵基板の製造方法を示す概略平面図。 (a)〜(d)は、第1実施形態の電子部品内蔵基板の製造方法を示す概略断面図。 第1実施形態の電子部品内蔵基板の製造方法を示す概略平面図。 (a)〜(c)は、第1実施形態の電子部品内蔵基板の製造方法を示す概略断面図。 第2実施形態の電子部品内蔵基板を示す概略断面図。 (a)、(b)は、第2実施形態の電子部品内蔵基板の製造方法を示す概略断面図。 (a)〜(d)は、第2実施形態の電子部品内蔵基板の製造方法を示す概略断面図。 (a)〜(c)は、第2実施形態の電子部品内蔵基板の製造方法を示す概略断面図。 (a)〜(d)は、変形例の電子部品内蔵基板の製造方法を示す概略断面図。 (a)〜(e)は、変形例の電子部品内蔵基板の製造方法を示す概略断面図。 (a)〜(d)は、変形例の電子部品内蔵基板の製造方法を示す概略断面図。 変形例の絶縁層を示す概略平面図。 変形例の金属ポストの平面配置を示す概略平面図。
以下、添付図面を参照して各実施形態を説明する。なお、添付図面は、特徴を分かりやすくするために便宜上特徴となる部分を拡大して示している場合があり、各構成要素の寸法比率などが実際と同じであるとは限らない。また、断面図では、各部材の断面構造を分かりやすくするために、一部の部材のハッチングを省略している。
(第1実施形態)
以下、第1実施形態を図1〜図11に従って説明する。
図1に示すように、電子部品内蔵基板1は、第1基板2と、半導体チップ3と、アンダーフィル樹脂4と、第2基板5と、スペーサ部6と、封止樹脂7とを有している。
第1基板2は、基板本体10と、最上層の配線パターン20と、金属層21と、ソルダレジスト層22と、最下層の配線パターン23と、金属層24と、ソルダレジスト層25とを有している。
基板本体10は、コア基板11と、コア基板11の貫通孔11Xに形成された貫通電極12と、コア基板11に積層された複数の絶縁層13,14と、それら複数の絶縁層13,14に形成された配線15,16及びビア17,18とを有している。基板本体10に設けられた貫通電極12、配線15,16及びビア17,18は、配線パターン20及び配線パターン23を電気的に接続している。なお、コア基板11の材料としては、例えばガラスエポキシ樹脂などの絶縁性樹脂を用いることができる。また、貫通電極12、配線15,16及びビア17,18の材料としては、例えば銅(Cu)や銅合金を用いることができる。また、絶縁層13,14の材料としては、例えばエポキシ系樹脂やポリイミド樹脂などの絶縁性樹脂を用いることができる。
配線パターン20は、半導体チップ3が実装される実装面側(図1では、上面側)に設けられている。配線パターン20の材料としては、例えば銅や銅合金を用いることができる。この配線パターン20は、半導体チップ3のバンプ3aと電気的に接続されるチップ用パッドP1、又は第1基板2と第2基板5との間を電気的に接続するための接続用パッドP2を有している。チップ用パッドP1は、平面視は図示を省略するが、半導体チップ3のバンプ3aの配設形態に応じて、半導体チップ3が実装される実装領域に例えば平面視でマトリクス状に配列されている。各チップ用パッドP1の平面形状は、例えば円形状に形成されている。
図2に示すように、接続用パッドP2は、半導体チップ3の外周縁を囲む配置で複数列(ここでは、二列)に設けられている。各接続用パッドP2の平面形状は、例えば円形状に形成されている。
図1に示すように、ソルダレジスト層22は、配線パターン20の一部を覆うように絶縁層13の上面に設けられている。ソルダレジスト層22の材料としては、例えばエポキシ系樹脂などの絶縁性樹脂を用いることができる。このソルダレジスト層22には、配線パターン20の一部を上記チップ用パッドP1として露出させるための複数の開口部22Xと、配線パターン20の一部を上記接続用パッドP2として露出させるための複数の開口部22Yとが形成されている。これら開口部22X,22Yから露出する配線パターン20上、つまりチップ用パッドP1上及び接続用パッドP2上には金属層21が形成されている。この金属層21の例としては、配線パターン20の上面から、ニッケル(Ni)層/金(Au)層を順に積層した金属層を挙げることができる。また、金属層21の他の例としては、配線パターン20の上面から、Ni層/パラジウム(Pd)層/Au層を順に積層した金属層、Ni層/Pd層/銀(Ag)層を順に積層した金属層、Ni層/Pd層/Ag層/Au層を順に積層した金属層を挙げることができる。ここで、上記Ni層はNi又はNi合金からなる金属層、上記Au層はAu又はAu合金からなる金属層、Pd層はPd又はPd合金からなる金属層、Ag層はAg又はAg合金からなる金属層である。例えば金属層21がNi層/Au層である場合には、Ni層の厚さを0.05〜5μm程度とすることができ、Au層の厚さを0.01〜1μm程度とすることができる。なお、金属層21によってチップ用パッドP1が被覆される場合には、その金属層21がチップ用パッドとして機能する。また、金属層21によって接続用パッドP2が被覆される場合には、その金属層21が接続用パッドとして機能する。
一方、配線パターン23は、基板本体10の下面側に設けられている。この配線パターン23は、当該第1基板2をマザーボード等の実装用基板に実装する際に使用されるはんだボールやリードピン等の外部接続端子を配設するための外部接続用パッドP3を有している。この外部接続用パッドP3は、図示を省略するが、例えば平面視でマトリクス状に配置されている。また、各外部接続用パッドP3の平面形状は、例えば円形状に形成されている。
ソルダレジスト層25は、配線パターン23の一部を覆うように絶縁層14の下面に設けられている。ソルダレジスト層25の材料としては、例えばエポキシ系樹脂などの絶縁性樹脂を用いることができる。このソルダレジスト層25には、配線パターン23の一部を上記外部接続用パッドP3として露出させるための複数の開口部25Xが形成されている。これら開口部25Xから露出する配線パターン23上、つまり外部接続用パッドP3上には金属層24が形成されている。この金属層24の例としては、配線パターン23の下面から、Ni層/Au層を順に積層した金属層を挙げることができる。また、金属層24の他の例としては、配線パターン23の下面から、Ni層/Pd層/Au層を順に積層した金属層、Ni層/Pd層/Ag層を順に積層した金属層、Ni層/Pd層/Ag層/Au層を順に積層した金属層を挙げることができる。例えば金属層24がNi層/Au層である場合には、Ni層の厚さを0.05〜5μm程度とすることができ、Au層の厚さを0.01〜1μm程度とすることができる。ここで、金属層24によって外部接続用パッドP3が被覆される場合には、その金属層24が外部接続用パッドとして機能する。
なお、開口部25Xから露出する配線パターン23上にOSP(Organic Solderbility Preservative)処理を施して上記金属層24の代わりにOSP膜を形成し、そのOSP膜に外部接続端子を接続するようにしてもよい。また、開口部25Xから露出する配線パターン23(あるいは、配線パターン23上に金属層24やOSP膜が形成されている場合には、それら金属層24又はOSP膜)自体を、外部接続端子としてもよい。
上記半導体チップ3は、このような構造を有する第1基板2にフリップチップ実装されている。すなわち、半導体チップ3の回路形成面(図1では、下面)に配設されたバンプ3aを上記チップ用パッドP1上に形成された金属層21に接合することにより、半導体チップ3は第1基板2にフェイスダウンで接合される。この半導体チップ3は、バンプ3a及び金属層21を介して、第1基板2のチップ用パッドP1と電気的に接続されている。
半導体チップ3としては、例えばCPU(Central Processing Unit)チップやGPU(Graphics Processing Unit)チップなどのロジックチップを用いることができる。また、半導体チップ3としては、例えばDRAM(Dynamic Random Access Memory)チップ、SRAM(Static Random Access Memory)チップやフラッシュメモリチップなどのメモリチップを用いることもできる。この半導体チップ3の大きさは、例えば平面視で3mm×3mm〜12mm×12mm程度とすることができる。また、半導体チップ3の厚さは、例えば50〜100μm程度とすることができる。
また、上記バンプ3aとしては、例えば金バンプやはんだバンプを用いることができる。はんだバンプの材料としては、例えば鉛(Pb)を含む合金、錫(Sn)とAuの合金、SnとCuの合金、SnとAgの合金、SnとAgとCuの合金等を用いることができる。このバンプ3aの高さは、例えば20〜70μm程度とすることができる。
なお、第1基板2に半導体チップ3を実装するようにしたが、これに限らず、他の電子部品(例えば、キャパシタ、インダクタ等)を第1基板2に実装するようにしてもよい。
アンダーフィル樹脂4は、第1基板2の上面と半導体チップ3の下面との隙間を充填するように設けられている。このアンダーフィル樹脂4は、バンプ3aとチップ用パッドP1(金属層21)との接続部分の接続強度を向上させると共に、配線パターン20の腐食やエレクトロマイグレーションの発生を抑制し、配線パターン20や金属層21の信頼性の低下を防ぐための樹脂である。なお、アンダーフィル樹脂4の材料としては、例えばエポキシ系樹脂などの絶縁性樹脂を用いることができる。
次に、第2基板5の構造について説明する。
第2基板5は、コア基板31と、コア基板31の貫通孔31Xに形成された貫通電極32と、最上層の配線パターン33と、金属層34と、ソルダレジスト層35と、最下層の配線パターン36と、ソルダレジスト層38とを有している。配線パターン33と配線パターン36とは貫通電極32を介して電気的に接続されている。なお、コア基板31の材料としては、例えばガラスエポキシ樹脂などの絶縁性樹脂を用いることができる。
配線パターン33は、半導体チップ3とは別の電子部品が実装されるコア基板31の実装面(図1では、上面)に形成されている。配線パターン33の材料としては、例えば銅や銅合金を用いることができる。この配線パターン33は、上記半導体チップ3とは別の半導体チップや受動素子等の電子部品と電気的に接続される部品接続パッドP4を有している。各部品接続パッドP4の平面形状は、例えば円形状に形成されている。
ソルダレジスト層35は、配線パターン33の一部を覆うようにコア基板31の上面に積層されている。ソルダレジスト層35の材料としては、例えばエポキシ系樹脂などの絶縁性樹脂を用いることができる。このソルダレジスト層35には、配線パターン33の一部を上記部品接続パッドP4として露出させるための複数の開口部35Xが形成されている。この開口部35Xから露出する配線パターン33上、つまり部品接続パッドP4上には金属層34が形成されている。この金属層34の例としては、配線パターン33の上面から、Ni層/Au層を順に積層した金属層を挙げることができる。また、金属層34の他の例としては、配線パターン33の上面から、Ni層/Pd層/Au層を順に積層した金属層、Ni層/Pd層/Ag層を順に積層した金属層、Ni層/Pd層/Ag層/Au層を順に積層した金属層を挙げることができる。例えば金属層34がNi層/Au層である場合には、Ni層の厚さを0.05〜5μm程度とすることができ、Au層の厚さを0.01〜1μm程度とすることができる。なお、金属層34によって部品接続パッドP4が被覆される場合には、その金属層34が部品接続パッドとして機能する。
一方、配線パターン36は、コア基板31の実装面と反対側の面(ここでは、下面)に形成されている。この配線パターン36は、第1基板2と第2基板5との間を電気的に接続するための接続用パッドP5を有している。各接続用パッドP5は、第1基板2に形成された接続用パッドP2の各々に対向するように設けられている。すなわち、接続用パッドP5は、平面視で半導体チップ3の外周縁を囲む配置で複数列(ここでは、二列)に設けられている。この接続用パッドP5の平面形状は、例えば円形状に形成されている。
ソルダレジスト層38は、配線パターン36の一部を覆うようにコア基板31の下面に積層されている。ソルダレジスト層38の材料としては、例えばエポキシ系樹脂などの絶縁性樹脂を用いることができる。このソルダレジスト層38には、配線パターン36の一部を上記接続用パッドP5として露出させるための複数の開口部38Xが形成されている。これら開口部38Xから露出する配線パターン36上、つまり接続用パッドP5上にははんだ層37が形成されている。このはんだ層37としては、例えば鉛フリーはんだ(Sn−2.5Ag等)のはんだめっきを用いることができる。はんだ層37の高さは、例えば5〜10μm程度である。
各はんだ層37には、スペーサ部6がそれぞれ接合されている。各スペーサ部6は、上記第1基板2の接続用パッドP2(金属層21)にも接合されている。すなわち、各スペーサ部6は、第1基板2と第2基板5との間に介在して設けられ、その一端がはんだ層37に接合され、他端が金属層21に接合されている。スペーサ部6は、第1基板2の接続用パッドP2と第2基板5の接続用パッドP5とを電気的に接続する接続端子として機能するとともに、第1基板2と第2基板5との間の距離(離間距離)を規定値に保持するスペーサとして機能する。このスペーサ部6の高さは、半導体チップ3の厚さとバンプ3aの厚さとを合計した厚さよりも高く設定されている。例えば、スペーサ部6の高さは、150〜250μm程度とすることができる。
上記スペーサ部6は、柱状の接続端子である金属ポスト40(ここでは、銅ポスト)と、その金属ポスト40と接合されたコア付きはんだボール50(ここでは、銅コアはんだボール)とが積層された構造を有している。そして、金属ポスト40が接続用パッドP5(はんだ層37)に接合され、コア付きはんだボール50が接続用パッドP2(金属層21)に接合されている。
第1基板2と第2基板5との間の空間には封止樹脂7が充填されている。この封止樹脂7によって、第2基板5が第1基板2に対して固定されるとともに、半導体チップ3が封止される。すなわち、封止樹脂7は、第1基板2と第2基板5とを接着する接着剤として機能するとともに、半導体チップ3を保護する保護層として機能する。封止樹脂7の材料としては、例えばエポキシ系樹脂やポリイミド系樹脂などの絶縁性樹脂を用いることができる。例えば封止樹脂7としては、トランスファーモールド法、コンプレッションモールド法やインジェクションモールド法などにより形成されたモールド樹脂を用いることができる。
次に、スペーサ部6の構造についてさらに詳述する。
図3に示すように、スペーサ部6は、上記金属ポスト40と、その金属ポスト40の側面を被覆する絶縁層41と、絶縁層41から露出された金属ポスト40の下面40B(第1面)に搭載された上記コア付きはんだボール50とを有している。
金属ポスト40は、接続用パッドP5上に形成されたはんだ層37に接合されている。この金属ポスト40は、はんだ層37を介して接続用パッドP5と電気的に接続されている。金属ポスト40は、はんだ層37から下方に延びる柱状の接続端子である。例えば、金属ポスト40は、はんだ層37に接合される上面40A側から下面40B側に向かうに連れて径が大きくなるテーパ状に形成されている。具体的には、本例の金属ポスト40は、下面40Bが上面40Aよりも大径となる円錐台形状に形成されている。このような金属ポスト40の高さは、例えば50〜100μm程度とすることができる。金属ポスト40の下面40Bの直径は、例えば50〜100μm程度とすることができる。金属ポスト40の材料としては、例えば銅や銅合金を用いることができる。
金属ポスト40の下面40Bは、絶縁層41の下面41B(第1面)よりも低くなるように形成されている。すなわち、金属ポスト40の下面40Bと絶縁層41の下面41Bによって段差部(凹部)が形成されている。さらに、金属ポスト40の下面40Bには、上面側に向かって凹む断面視皿状の凹部40Xが形成されている。この凹部40Xの底面は平坦に形成され、凹部40Xの内側壁は傾斜面に形成されている。具体的には、凹部40Xの断面形状が、凹部40Xの底面から絶縁層41の下面41Bに向かうに連れて径が大きくなるテーパ形状に形成されている。より具体的には、凹部40Xの内側壁と金属ポスト40の外側面との距離が、凹部40Xの底面から絶縁層41の下面41B側に向かうに連れて短くなるように、上記凹部40Xが形成されている。さらに、凹部40Xの底面の端部は、丸みを帯びた形状に形成されている(面取りされている)。
絶縁層41は、金属ポスト40の側面及びはんだ層37を被覆するように、ソルダレジスト層38の下面に形成されている。絶縁層41には、所要の箇所(金属ポスト40が形成される箇所)に、厚さ方向に貫通する貫通孔41Xが形成されている。この貫通孔41Xには、金属ポスト40及びはんだ層37の一部が収容されている。例えば、絶縁層41は、図2に示すように、平面視で半導体チップ3の外周縁を囲むように平面視環状に形成されている。そして、この絶縁層41には、平面視で半導体チップ3の外周縁に沿って複数列(ここでは、二列)に上記貫通孔41Xが形成されている。
図3に示すように、貫通孔41Xは、その大部分が金属ポスト40の外形形状に沿って形成されている。このため、絶縁層41の上面41A側から下面41B側に向かうに連れて径が大きくなるテーパ状に形成されている。さらに、貫通孔41Xの内側壁における絶縁層41の下面41B側の端部(開口端部)は、丸みを帯びた形状に形成されている(面取りされている)。なお、上記絶縁層41の材料としては、例えばエポキシ系樹脂などの絶縁性樹脂を用いることができる。
コア付きはんだボール50は、絶縁層41から露出された金属ポスト40の下面40B(凹部40X)に搭載(接合)されている。このコア付きはんだボール50は、接続用パッドP2上に形成された金属層21に接合されている。ここで、コア付きはんだボール50は、球形状の銅コアボール51の周囲をはんだ52で覆った構造を有し、はんだ52が接合材として機能し銅コアボール51がスペーサとして機能する。すなわち、コア付きはんだボール50は、はんだ52によって上記金属層21と接合されるとともに、はんだ52によって金属ポスト40と接合されている。なお、銅コアボール51の高さ(直径)は例えば50〜100μm程度とすることができ、コア付きはんだボール50の高さ(直径)は例えば100〜150μm程度とすることができる。例えば、本例のスペーサ部6では、金属ポスト40の高さと銅コアボール51(又はコア付きはんだボール50)の高さとが1:1になるように設定されている。但し、金属ポスト40の高さと銅コアボール51の高さとの比は1:1に限定されず、上記比を1:2や2:1になるように設定してもよい。すなわち、金属ポスト40及び銅コアボール51の一方を他方よりも高く(低く)形成するようにしてもよい。
次に、上記電子部品内蔵基板1の作用について説明する。
第1基板2と第2基板5とを電気的に接続するスペーサ部6を、金属ポスト40とコア付きはんだボール50とを第1基板2及び第2基板5の積層方向に積層する構造とした。すなわち、2つの接続端子(金属ポスト40及びコア付きはんだボール50)を積層してスペーサ部6を形成するようにした。このため、各接続端子の直径を、1つの接続端子(金属ポスト又はコア付きはんだボール)のみでスペーサ部6を形成する場合に比べて小さくすることができる。例えば、スペーサ部6によって、第1基板2と第2基板5との間の距離を200μmに保持する場合について説明する。
1つのコア付きはんだボールのみでスペーサ部6を形成する場合には、銅コアボールの直径が200μmとなるため、コア付きはんだボールの直径が240μm程度となる。ここで、隣接するスペーサ部(コア付きはんだボール)の間の間隔を60μm程度確保する必要があると、この場合のスペーサ部のピッチは300(=240+60)μm以上になる。また、1つの金属ポストのみでスペーサ部6を形成する場合には、その金属ポストのアスペクト比を1とすると、金属ポストの直径(幅)が200μmとなる。このため、この場合のスペーサ部のピッチは260(=200+60)μm以上となる。ここで、金属ポストのアスペクト比を高くすると、エッチング工程で金属ポストへのサイドエッチング(金属ポストの側面がエッチングされる現象)が進むため、金属ポストの製造が困難になる。このようなサイドエッチングによる悪影響を避けるためには、金属ポストの径を大きくする必要があるが、その金属ポストの径を大きくするとスペーサ部のピッチが大きくなってしまうという問題がある。
これに対し、本実施形態のスペーサ部6の場合には、スペーサ部6のピッチを200μm程度とすることができる。詳述すると、金属ポスト40の高さと銅コアボール51の高さとの比を1:1に設定し、金属ポスト40のアスペクト比を1とした場合には、金属ポスト40の高さ及び直径(幅)が100μm、銅コアボール51の直径が100μmとなり、コア付きはんだボール50の直径が140μm程度となる。ここで、上記同様に、隣接するスペーサ部6間の間隔を60μm程度確保する必要があると、この場合のスペーサ部6のピッチを200(=140+60)μm程度とすることができる。以上説明したように、金属ポスト40とコア付きはんだボール50とを第1基板2及び第2基板5の積層方向に積層してスペーサ部6を形成したことにより、そのスペーサ部6が搭載可能な最小ピッチを狭くすることができる。
次に、上記電子部品内蔵基板1の製造方法について説明する。
図4に示すように、まず、金属ポスト40を形成するために金属板60を用意する。金属板60は、1つの電子部品内蔵基板1に対応する複数の金属ポスト40が形成される領域A1を複数(図4では、3つ)有している。この金属板60の断面構造を図5(a)に示している。この金属板60の厚さは、例えば150〜250μm程度とすることができる。また、金属板60の材料としては、例えば銅や銅合金を用いることができる。なお、図5においては、説明の便宜上、一つの領域A1における金属板60の断面構造を示している。
図5(b)に示す工程では、金属板60の上面全面を覆うようにレジスト層61を形成するとともに、金属板60の下面全面を覆うようにレジスト層62を形成する。その後、図5(c)に示す工程では、所要の箇所(金属ポスト40を形成すべき箇所)のレジスト層61のみを残すように、レジスト層61に開口部61Xを形成する。上記レジスト層61,62の材料としては、次工程のエッチング処理に対して耐エッチング性がある材料を用いることができる。例えば、レジスト層61,62の材料としては、感光性のドライフィルムレジスト又は液状のフォトレジスト(例えばノボラック系樹脂やアクリル系樹脂等のドライフィルムレジストや液状レジスト)等を用いることができる。例えば感光性のドライフィルムレジストを用いる場合には、金属板60の上下両面にドライフィルムを熱圧着によりラミネートし、金属板60の上面にラミネートしたドライフィルムを露光・現像によりパターニングして上記開口部61Xを形成する。これにより、金属板60の上面に開口部61Xを有するレジスト層61が形成され、金属板60の下面全面を被覆するレジスト層62が形成される。なお、液状のフォトレジストを用いる場合にも、同様の工程を経て、レジスト層61,62を形成することができる。
次に、図5(d)に示す工程では、レジスト層61,62をエッチングマスクとして、開口部61Xから露出している金属板60の部分にハーフエッチングを施し、当該部分を所要の深さまで除去して薄くする。これにより、開口部61Xから露出している金属板60に凹部60Xが形成される。換言すると、レジスト層61で被覆されている金属板60に凸部63が形成される。例えば、ウェットエッチング(等方性エッチング)により金属板60をパターニングする場合には、そのウェットエッチングで使用されるエッチング液は、金属板60の材料に応じて適宜選択することができる。例えば金属板60として銅を用いる場合には、エッチング液として塩化第二鉄水溶液を用いることができ、金属板60の上面側からスプレーエッチングにて上記凹部60Xの形成を行うことができる。このようにウェットエッチングにより金属板60に凹部60Xが形成されると、エッチングが金属板60の面内方向に進行するサイドエッチ現象により凸部63の断面形状が台形に形成される。なお、このようなエッチング加工(ハーフエッチング)により凹部60X(凸部63)を形成することも可能であるが、例えばプレス加工により凹部60X(凸部63)を形成することもできる。
その後、図5(e)に示す工程では、図5(d)に示したレジスト層61,62を例えばアルカリ性の剥離液により除去する。これにより、図6(a)に示すように、各領域A1内において、複数の凸部63が該領域A1の外周縁(破線参照)に沿ってペリフェラル状に二列に配設される。
続いて、図5(f)に示す工程では、各凸部63の上面63A(第1面)にはんだ64(第1はんだ)を形成する。このはんだ64は、例えばはんだペーストの塗布やはんだボールの搭載により形成することができる。
次に、図6(b)に示すように、第2基板5を形成するための第2基板用基板材65(以下、単に「基板材65」ともいう。)を準備する。基板材65は、複数枚の第2基板5を形成するための一枚の基板材であり、第2基板5が形成される領域である基板形成領域A2を複数(ここでは、3つ)有している。この基板材65は、上記金属板60よりも一回り大きく形成されている。ここで、図6(b)は、各基板形成領域A2に第2基板5に対応する構造体が形成された状態、つまり各基板形成領域A2の下面側に多数の接続用パッドP5が形成された状態を示している。この基板材65は、後工程において切断線B2に沿ってダイシングブレード等によって切断される。これにより、第2基板5に対応する構造体が個片化される。この第2基板5に対応する構造体は、公知の製造方法により製造することが可能であるが、その概略について、図7(a)を参照しながら簡単に説明する。なお、以下に示す図7及び図9においては、説明の便宜上、一つの基板形成領域A2における基板材65の断面構造を示している。
まず、コア基板31の所要箇所に貫通孔31Xを形成し、その貫通孔31Xの内側面にめっきを施して貫通電極32を形成することで両面を導通させた後、例えばサブトラクティブ法により配線パターン33,36を形成する。次に、配線パターン33の一部を部品接続パッドP4として露出させるための開口部35Xを有するソルダレジスト層35を形成するとともに、配線パターン36の一部を接続用パッドP5として露出させるための開口部38Xを有するソルダレジスト層38を形成する。続いて、例えば無電解めっき法により、部品接続パッドP4上に金属層34を形成する。以上の工程により、基板材65の各基板形成領域A2に第2基板5に対応する構造体を製造することができる。
次に、図7(b)に示す工程では、接続用パッドP5上にはんだ37A(第2はんだ)を形成する。このはんだ37Aは、例えばはんだペーストの塗布やはんだボールの搭載により形成することができる。
続いて、図7(c)に示す工程では、はんだ37A(接続用パッドP5)を被覆するように、ソルダレジスト層38上に絶縁層41を形成する。この絶縁層41は、図8に示すように、各基板形成領域A2内の全てのはんだ37Aを被覆するように環状に形成される。絶縁層41の材料としては、例えば粘着性を有するB−ステージ状態(半硬化状態)のシート状の絶縁性樹脂(例えば、NCF(Non Conductive Film))やペースト状の絶縁性樹脂(例えば、NCP(Non Conductive Paste))を用いることができる。また、絶縁層41の材料としては、他にもビルドアップ樹脂(無機フィラー入りのエポキシ樹脂又は無機フィラーなしのエポキシ樹脂)や液晶ポリマー(liquid crystal polymer)等を用いることができる。また、絶縁層41の材料としては、粘着性を有するシート状の異方性導電樹脂(例えば、ACF(Anisotropic Conductive Film))やペースト状の異方性導電樹脂(例えば、ACP(Anisotropic Conductive Paste))等を用いることができる。ここで、ACP及びACFは、例えばエポキシ系樹脂又はシアネートエステル系樹脂をベースとする絶縁性樹脂にNi/Auに被膜された小径球状の樹脂が分散されたものであり、鉛直方向に対しては導電性を有し、水平方向には絶縁性を有する樹脂である。このような絶縁層41の材料である樹脂としては、例えば熱硬化性樹脂を用いることができる。
例えば絶縁層41として粘着性を有するシート状の絶縁性樹脂又は異方性導電樹脂を用いる場合には、ソルダレジスト層38上に平面視環状に形成されたシート状の絶縁性樹脂をラミネートすることにより上記絶縁層41を形成することができる。但し、この工程では、シート状の絶縁性樹脂の熱硬化は行わず、B−ステージ状態にしておく。なお、シート状の絶縁性樹脂を真空雰囲気中でラミネートすることにより、絶縁層41中へのボイドの巻き込みを抑制することができる。また、絶縁層41としてペースト状の絶縁性樹脂又は異方性導電樹脂を用いる場合には、ソルダレジスト層38上に例えばスクリーン印刷法により液状又はペースト状の絶縁性樹脂又は異方性導電樹脂を形成し、その後、プリベークして絶縁性樹脂又は異方性導電樹脂を半硬化させる。この半硬化した絶縁性樹脂又は異方性導電樹脂は、接着性を有する。
次に、図9(a)に示す工程では、絶縁層41が形成された基板材65の上方に、上記複数の凸部63が形成された金属板60を配置する。具体的には、金属板60の3つの領域A1と基板材65の3つの基板形成領域A2とがそれぞれ上下に整列するように、金属板60と基板材65とを配置する。より具体的には、基板材65のソルダレジスト層38と、金属板60の凸部63及びはんだ64とを対向させて、凸部63(はんだ64)とはんだ37A(接続用パッドP5)とが対向するように位置決めされる。
続いて、図9(b)に示す工程では、はんだ37Aの形成された接続用パッドP5上に、金属板60の凸部63をはんだ接合する。具体的には、まず、熱硬化されていないB−ステージ状態の絶縁層41の接着性を利用して、金属板60を絶縁層41を介して基板材65に搭載し仮固定する。必要に応じて、金属板60を絶縁層41(基板材65)側に押圧してもよい。このとき、金属板60の凸部63と基板材65のはんだ37Aとが対応する位置に配置される。そして、例えば230〜260℃程度の温度で加熱、及び金属板60側から荷重を加えることで、凸部63とはんだ37とを電気的に接続する。具体的には、金属板60の凸部63及びはんだ64が半硬化状態の絶縁層41を突き破って、凸部63及びはんだ64がはんだ37Aに接続される。このとき、上記加熱処理によりはんだ64及びはんだ37Aが溶融し合金となり、一つのはんだ層37が形成される。そして、はんだ層37を介して凸部63と接続用パッドP5とが電気的に接続される。すなわち、はんだ64,37Aを230℃〜260℃程度に加熱し、はんだ64,37Aを溶融・凝固することにより、凸部63と接続用パッドP5とを電気的に接続している。また、絶縁層41にACFやACPを用いる場合には、凸部63(はんだ64)とはんだ37Aとの間に絶縁層41(ACF又はACP)を介在させて加圧することにより、絶縁層41のうち対向するはんだ64,37A間の部分が強く加圧されて厚さ方向に導電性を示すようになるため、それらはんだ64,37A間が電気的に接続される。これにより、凸部63と接続用パッドP5とがはんだ6437Aを介して電気的に接続される。
また、上述のように金属板60側から荷重を加えることにより、半硬化状態の絶縁層41は、金属板60と基板材65との積層方向と直交する平面方向に押し広げられる。なお、半硬化状態の絶縁層41は、上記金属板60の積層時における加熱処理又は積層後に実施される加熱処理により、絶縁層41の硬化温度以上で所定時間加熱されて熱硬化される。これにより、熱硬化後の絶縁層41と金属板60とが接着されるとともに、凸部63が熱硬化された絶縁層41によって被覆される。
次に、金属板60にハーフエッチングを施すことにより、金属板60を所要の深さまで除去して薄くし、図9(c)に示すように金属ポスト40を形成する。具体的には、図9(b)に示した凸部63の下面(第2面)側の一部が除去されるまで、つまり図9(c)に示した金属ポスト40の下面40Bが絶縁層41の下面41Bよりも低くなるまで上記金属板60を薄化する。これにより、絶縁層41の貫通孔41X内に金属ポスト40が形成され、その金属ポスト40の下面40Bと絶縁層41の下面41Bによって段差部が形成される。さらに、上述のように金属ポスト40の下面40Bが絶縁層41の下面41Bよりも低くなるように金属板60の薄化を行うことにより、金属ポスト40の下面40Bに断面視皿状の凹部40Xを形成することができ、貫通孔41Xの開口端部を丸みを帯びた形状に形成することができる。すなわち、金属板60の薄化が進み、絶縁層41が露出されると、その絶縁層41付近の金属板60は、絶縁層41から離れた金属板60よりもエッチングレートが低くなる。このため、金属ポスト40の下面40Bには、内側壁が傾斜面となる凹部40Xが形成される。さらに、上記エッチング処理によって絶縁層41の縁部、つまり貫通孔41Xの開口端部が削られるため、貫通孔41Xの開口端部が面取りされる。換言すると、このエッチング処理では、金属ポスト40の下面40Bに凹部40Xが形成され、貫通孔41Xの開口端部が面取りされるまで金属板60が薄化される。
例えば、ウェットエッチング(等方性エッチング)により金属板60を薄化する場合には、そのウェットエッチングで使用されるエッチング液は、金属板60の材料に応じて適宜選択することができる。例えば金属板60として銅を用いる場合には、エッチング液として塩化第二鉄水溶液を用いることができ、金属板60の上面側からスプレーエッチングにて上記金属ポスト40の形成を行うことができる。なお、本工程において、絶縁層41は、凸部63(金属ポスト40)の側面が上記エッチングにより除去されないように凸部63を保護する保護層として機能する。
次に、図9(d)に示す工程では、パッドとなる金属ポスト40の下面40B上に、コア付きはんだボール50を搭載する。例えば金属ポスト40の下面40B上に、適宜フラックスを塗布した後、コア付きはんだボール50を搭載し、230〜260℃程度の温度でリフローして固定する。その後、表面を洗浄してフラックスを除去する。
以上説明した図5〜図9に示した工程(第2工程)により、基板材65上に、金属ポスト40とコア付きはんだボール50と絶縁層41とを有するスペーサ部6が接合される。
次に、図10に示すように、第1基板2を形成するための第1基板用基板材66(以下、単に「基板材66」ともいう。)を準備する。基板材66は、複数枚の第1基板2を形成するための一枚の基板材であり、第1基板2が形成される領域である基板形成領域A3を複数(ここでは、3つ)有している。ここで、図10は、各基板形成領域A3に第1基板2に対応する構造体が形成された状態、つまり各基板形成領域A3の上面側に多数の接続用パッドP2及び金属層21が形成され、且つ各基板形成領域A2の上面に半導体チップ3が実装された状態を示している。この基板材66は、後工程において切断線B3に沿ってダイシングブレード等によって切断される。これにより、第1基板2に対応する構造体が個片化される。この第1基板2に対応する構造体は、公知の製造方法により製造することが可能であるが、その概略について、図11(a)を参照しながら簡単に説明する。なお、以下に示す図11においては、説明の便宜上、一つの基板形成領域A3における基板材66の断面構造を示している。
まず、コア基板11の所要箇所に貫通孔11Xを形成し、その貫通孔11Xの内側面にめっきを施して貫通電極12を形成することで両面を導通させた後、例えばサブトラクティブ法により配線15,16を形成する。次に、コア基板11の上面及び下面にそれぞれ絶縁層13,14を樹脂フィルムの真空ラミネートにより形成し、加熱して硬化させる。なお、ペースト状又は液状の樹脂の塗布と加熱により絶縁層13,14を形成してもよい。続いて、絶縁層13,14にそれぞれ開口部を形成し、必要であればデスミア処理した後、例えばセミアディティブ法によりビア17,18及び配線パターン20,23を形成する。次いで、配線パターン20の一部をチップ用パッドP1及び接続用パッドP2としてそれぞれ露出させるための開口部22X,22Yを有するソルダレジスト層22を形成し、配線パターン23の一部を外部接続用パッドP3として露出させるための開口部25Xを有するソルダレジスト層25を形成する。次に、例えば無電解めっき法により、チップ用パッドP1上及び接続用パッドP2上に金属層21を形成し、外部接続用パッドP3上に金属層24を形成する。続いて、半導体チップ3のバンプ3aをチップ用パッドP1上に形成された金属層21にフリップチップ接合する。すなわち、半導体チップ3を基板材66の各基板形成領域A3にフリップチップ実装する。その後、半導体チップ3とソルダレジスト層22との間にアンダーフィル樹脂4を充填する。以上の工程により、基板材66の各基板形成領域A3に第1基板2に対応する構造体を製造することができる(第1工程)。
また、図11(a)に示す工程では、第1基板用基板材66の上方に、スペーサ部6が接合された第2基板用基板材65を配置する。具体的には、第1基板用基板材66の3つの基板形成領域A3と第2基板用基板材65の3つの基板形成領域A2がそれぞれ上下に整列するように、両基板材65,66を配置する。より具体的には、第1基板用基板材66のソルダレジスト層22の上面と、第2基板用基板材65のソルダレジスト層38の下面とを対向させて、スペーサ部6(接続用パッドP5)と金属層21(接続用パッドP2)とが対向するように位置決めされる。
次に、図11(b)に示す工程(第3工程)では、金属層21の形成された接続用パッドP2上に、スペーサ部6のコア付きはんだボール50を接合する。具体的には、まず、接続用パッドP2上に形成された金属層21の上面に、適宜フラックスを塗布する。その後、図11(b)に示すように、第2基板用基板材65を、スペーサ部6を間に挟んだ状態で第1基板用基板材66の上に配置する。すると、第1基板用基板材66と第2基板用基板材65との間にはスペーサ部6により間隙(空間)が形成される。このため、第1基板用基板材66の各基板形成領域A3に搭載された半導体チップ3は、上記間隙内に収容された状態となる。そして、上述のように重ね合わされた基板材66及び基板材65をリフロー炉で230〜260℃程度の温度で加熱する。これにより、コア付きはんだボール50のはんだ52が溶融し、コア付きはんだボール50が接続用パッドP2上の金属層21に接合される。このようにして、第2基板用基板材65が第1基板用基板材66に固定される。なお、本工程では、第2基板用基板材65を第1基板用基板材66に対して押圧しながらリフローが行われるが、コア付きはんだボール50の銅コアボール51及び金属ポスト40がスペーサとして機能し、両基板材65,66間の間隔は所定の距離に維持される。
次に、図11(c)に示す工程(第4工程)では、両基板材65,66間の空間を充填するように、且つ両基板材65,66間に配置された半導体チップ3等を封止するように封止樹脂7を形成する。例えば、封止樹脂7の材料として熱硬化性を有したモールド樹脂を用いる場合には、図11(b)に示した構造体を金型内に収容し、金型内に圧力(例えば、5〜10MPa)を印加し、流動化したモールド樹脂を導入する。その後、樹脂を例えば180℃程度で加熱して硬化させることにより、封止樹脂7を形成する。この封止樹脂7によって、基板材65と基板材66とが強固に固定される。
以上の製造工程により、基板材65,66の基板形成領域A2,A3に電子部品内蔵基板1に対応する構造体が製造される。
そして、図11(c)に示した構造体を、基板材65の切断線B2及び基板材66の切断線B3に沿ってダイシングにより切断することで、3つの電子部品内蔵基板1を個片化する。以上の製造工程を経て、3つの電子部品内蔵基板1を一括して製造することができる。なお、一括して製造する電子部品内蔵基板1の数は3つに限定されず、第1基板2と第2基板5とが準備できる範囲内で、任意の数の電子部品内蔵基板1を一括して製造することができる。
以上説明した本実施形態によれば、以下の効果を奏することができる。
(1)第1基板2と第2基板5とを電気的に接続するスペーサ部6を、金属ポスト40とコア付きはんだボール50とを積層した構造とした。これにより、スペーサ部6の最小ピッチを狭くすることができるため、配線パターン20,36等の微細化に伴う接続用パッドP2,P5の狭ピッチ化に対応することができる。換言すると、第1基板2と第2基板5との間に配置される半導体チップ3の高さが高くなった場合であっても、接続用パッドP2,P5の狭ピッチ化に容易に対応することができる。
(2)金属ポスト40の下面40Bに断面視皿状の凹部40Xを形成し、その凹部40Xにコア付きはんだボール50を搭載するようにした。この凹部40Xの底面と絶縁層41の下面41Bとで段差部が形成されるため、その凹部40X(金属ポスト40の下面40B)にコア付きはんだボール50を容易に搭載することができる。さらに、上記段差部によってはんだ(例えば、はんだ52)が隣接する接続用パッドP5に流れ出ることが抑制されるため、はんだ52の高さを高く保つことができる。
(3)金属ポスト40の下面40Bを、金属ポスト40の側面を被覆する絶縁層41の下面41Bよりも上面40A(反対面)側に凹むように形成し、その金属ポスト40の下面40Bにコア付きはんだボール50を搭載するようにした。これにより、金属ポスト40の下面40Bと絶縁層41の下面41Bとで段差部が形成されるため、その金属ポスト40の下面40Bにコア付きはんだボール50を容易に搭載することができる。
(4)絶縁層41の貫通孔41Xの内壁における金属ポスト40の下面40B側の端部(開口端部)を面取りするようにした。これにより、金属ポスト40の下面40B、つまり絶縁層41の貫通孔41X内にコア付きはんだボール50を搭載する際に、多少位置ずれが生じた場合であっても、貫通孔41X内にコア付きはんだボール50を容易に振り込むことができる。
(5)ところで、柱状の接続端子である金属ポストの製造方法としては、以下のような方法も考えられる。すなわち、接続用パッドP5上にバリヤメタル層を形成し、パッド(バリヤメタル層)を露出させてめっきレジストをパターニング後、バリヤメタル層上にめっき(例えば、電解銅めっき)により柱状の接続端子を形成する。そして、上記めっきレジストを除去し、さらにバリヤメタル層の露出している部分をエッチングする。このような製造方法によって金属ポストを形成することができる。しかし、めっきにより金属ポストを形成した場合には、めっき厚のばらつきが生じやすいため、金属ポストを高く形成すると、その金属ポストの高さばらつきが大きくなってしまう。
これに対し、本実施形態では、金属板60をエッチングすることによって金属ポスト40を形成するようにしたため、めっきにより金属ポストを形成する場合と比べて、金属ポスト40の高さばらつきを小さくすることができる。これにより、第1基板2と第2基板5との接続性を向上させることができる。
(第2実施形態)
以下、第2実施形態を図12〜図15に従って説明する。この実施形態の電子部品内蔵基板1Aは、スペーサ部の構造が上記第1実施形態と異なっている。以下、第1実施形態との相違点を中心に説明する。なお、先の図1〜図11に示した部材と同一の部材にはそれぞれ同一の符号を付して示し、それら各要素についての詳細な説明は省略する。
図12に示すように、第2基板5の接続用パッドP5上には、金属層39が形成されている。この金属層39の例としては、配線パターン36の下面から、Ni層/Au層を順に積層した金属層を挙げることができる。また、金属層39の他の例としては、配線パターン36の下面から、Ni層/Pd層/Au層を順に積層した金属層、Ni層/Pd層/Ag層を順に積層した金属層、Ni層/Pd層/Ag層/Au層を順に積層した金属層を挙げることができる。例えば金属層39がNi層/Au層である場合には、Ni層の厚さを0.05〜5μm程度とすることができ、Au層の厚さを0.01〜1μm程度とすることができる。なお、金属層39によって接続用パッドP5が被覆される場合には、その金属層39が接続用パッドとして機能する。
各金属層39には、スペーサ部6Aがそれぞれ接合されている。各スペーサ部6Aは、第1基板2の接続用パッドP2(金属層21)にも接合されている。すなわち、各スペーサ部6Aは、第1基板2と第2基板5との間に介在して設けられ、その一端が金属層39に接合され、他端が金属層21に接合されている。このスペーサ部6Aの高さは、半導体チップ3の厚さとバンプ3aの厚さとを合計した厚さよりも高く設定されている。例えば、スペーサ部6Aの高さは、150〜300μm程度とすることができる。
各スペーサ部6Aは、コア付きはんだボール42と、そのコア付きはんだボール42に接合された金属ポスト40と、コア付きはんだボール42と金属ポスト40の側面とを被覆する絶縁層46と、絶縁層46から露出された金属ポスト40の下面40Bに搭載されたコア付きはんだボール50とを有している。このように、本例のスペーサ部6Aは、コア付きはんだボール42(第2はんだボール)と、金属ポスト40と、コア付きはんだボール50(第1はんだボール)とが、第1基板2及び第2基板5の積層方向に積層された構造を有している。
コア付きはんだボール42は、接続用パッドP5上に形成された金属層39に接合されている。このコア付きはんだボール42は、金属層39を介して接続用パッドP5と電気的に接続されている。また、コア付きはんだボール42は、球形状の銅コアボール43の周囲をはんだ44で覆った構造を有し、はんだ44が接合材として機能し銅コアボール43がスペーサとして機能する。すなわち、コア付きはんだボール42は、はんだ44によって金属層39と接合されるとともに、はんだ44によって金属ポスト40と接合されている。なお、銅コアボール43の高さ(直径)は例えば50〜100μm程度とすることができ、コア付きはんだボール42の高さ(直径)は例えば100〜150μm程度とすることができる。
金属ポスト40は、その上面40Aがコア付きはんだボール42に接合され、下面40Bがコア付きはんだボール50に接合されている。なお、金属ポスト40の高さは、例えば50〜100μm程度とすることができる。
絶縁層46は、コア付きはんだボール42全面を被覆するように、且つ金属ポスト40の側面を被覆するように、ソルダレジスト層38の下面に形成されている。絶縁層46には、所要の箇所(コア付きはんだボール42及び金属ポスト40が形成される箇所)に、厚さ方向に貫通する貫通孔46Xが形成されている。この貫通孔46Xには、コア付きはんだボール42及び金属ポスト40が収容されている。例えば、絶縁層46は、上記絶縁層41(図2参照)と同様に、平面視で半導体チップ3の外周縁を囲むように平面視環状に形成されている。そして、この絶縁層46には、平面視で半導体チップ3の外周縁に沿って複数列(ここでは、二列)に上記貫通孔46Xが形成されている。なお、絶縁層46の材料としては、例えばエポキシ系樹脂などの絶縁性樹脂を用いることができる。
コア付きはんだボール50は、絶縁層46から露出された金属ポスト40の下面40Bに搭載(接合)されている。このコア付きはんだボール50は、接続用パッドP2上に形成された金属層21に接合されている。なお、銅コアボール51の高さ(直径)は例えば50〜100μm程度とすることができ、コア付きはんだボール50の高さ(直径)は例えば100〜150μm程度とすることができる。
例えば、本例のスペーサ部6Aでは、銅コアボール43(又はコア付きはんだボール42)の高さと金属ポスト40の高さと銅コアボール51(又はコア付きはんだボール50)の高さとが1:1:1になるように設定されている。但し、上記比は1:1:1に限定されない。
次に、上記電子部品内蔵基板1Aの製造方法について説明する。以下の説明では、説明の簡略化のために1つの電子部品内蔵基板1Aを拡大して説明するが、実際には上記第1実施形態と同様に、複数の電子部品内蔵基板1Aに対応する構造体を一括して作製した後、個々の電子部品内蔵基板1Aに個片化される。なお、ここでは、個片化の工程についての説明は省略する。
図13(a)に示す工程では、先の図5(a)〜図5(e)に示した工程と同様の製造工程により、金属板60の所要箇所に凸部63を形成する。
続いて、図13(b)に示す工程では、凸部63の上面63A上に、コア付きはんだボール42を搭載する。例えば凸部63の上面63A上に、適宜フラックスを塗布した後、コア付きはんだボール42を搭載し、230〜260℃程度の温度でリフローして固定する。その後、表面を洗浄してフラックスを除去する。
次に、図14(a)に示す工程では、第2基板5の接続用パッドP5上に、例えば無電解めっき法により金属層39を形成し、それら金属層39(接続用パッドP5)を被覆するようにソルダレジスト層38上にB−ステージ状態の絶縁層46を形成する。この絶縁層46の材料としては、上記絶縁層41と同様の材料を用いることができる。
また、図14(a)に示す工程では、絶縁層46が形成された第2基板5の上方に、各凸部63上にコア付きはんだボール42が搭載された金属板60を配置する。具体的には、第2基板5のソルダレジスト層38と、金属板60の凸部63及びコア付きはんだボール42とを対向させて、コア付きはんだボール42と金属層39(接続用パッドP5)とが対向するように位置決めされる。
続いて、図14(b)に示す工程では、金属層39の形成された接続用パッドP5上に、コア付きはんだボール42を接合する。具体的には、まず、熱硬化されていないB−ステージ状態の絶縁層46の接着性を利用して、金属板60を絶縁層46を介して第2基板5に搭載し仮固定する。必要に応じて、金属板60を絶縁層46(第2基板5)側に押圧してもよい。このとき、金属板60の凸部63に搭載されたコア付きはんだボール42と第2基板5の金属層39とが対応する位置に配置される。そして、例えば230〜260℃程度の温度で加熱、及び金属板60側から荷重を加える。これにより、金属板60の凸部63及びコア付きはんだボール42が半硬化状態の絶縁層46を突き破って、コア付きはんだボール42が金属層39に突き当てられる。これによって、コア付きはんだボール42と金属層39とが電気的に接続される。このとき、コア付きはんだボール42にはんだ44が用いられているため、上記はんだ44を溶融・凝固することによりコア付きはんだボール42と金属層39との電気的な接続が行われる。
また、上述のように金属板60側から荷重を加えることにより、半硬化状態の絶縁層46は、金属板60と第2基板5との積層方向と直交する平面方向に押し広げられる。なお、半硬化状態の絶縁層46は、上記金属板60の積層時における加熱処理又は積層後に実施される加熱処理により、絶縁層46の硬化温度以上で所定時間加熱されて熱硬化される。これにより、熱硬化後の絶縁層46と金属板60とが接着されるとともに、凸部63及びコア付きはんだボール42が熱硬化された絶縁層46によって被覆される。
次に、先の図9(c)に示した工程と同様の製造工程により、金属板60にハーフエッチングを施し、金属板60を所要の深さまで除去して薄くする。これにより、図14(c)に示すように、絶縁層46の貫通孔46X内に金属ポスト40が形成され、その金属ポスト40の下面40Bと絶縁層46の下面46Bによって段差部が形成される。
次に、図14(d)に示す工程では、金属ポスト40の下面40B上に、コア付きはんだボール50を搭載する。例えば金属ポスト40の下面40B上に、適宜フラックスを塗布した後、コア付きはんだボール50を搭載し、230〜260℃程度の温度でリフローして固定する。これにより、第2基板5上に、コア付きはんだボール42と金属ポスト40とコア付きはんだボール50と絶縁層46とを有するスペーサ部6Aが形成される。
続いて、図15(a)に示す工程では、第1基板2の上方に、スペーサ部6Aが接合された第2基板5を配置する。具体的には、第1基板2のソルダレジスト層22の上面と、第2基板5のソルダレジスト層38の下面とを対向させて、スペーサ部6A(接続用パッドP5)と金属層21(接続用パッドP2)とが対向するように位置決めされる。
次に、図15(b)に示す工程では、先の図11(b)に示した工程と同様の製造工程により、金属層21の形成された接続用パッドP2上に、スペーサ部6Aのコア付きはんだボール50を接合する。すなわち、接続用パッドP2上に形成された金属層21上に、適宜フラックスを塗布した後、図15(b)に示すように、第2基板5を、スペーサ部6Aを間に挟んだ状態で第1基板2の上に重ね合わせた後、リフロー炉で230〜260℃程度の温度で加熱する。これにより、コア付きはんだボール50のはんだ52が溶融し、コア付きはんだボール50が接続用パッドP2上の金属層21に接合される。このようにして、第2基板5が第1基板2に固定される。
次に、図15(c)に示す工程では、先の図11(c)に示した工程と同様の製造工程により、第1基板2と第2基板5との間の空間を充填するように、且つ第1基板2と第2基板5との間に配置された半導体チップ3等を封止するように封止樹脂7を形成する。この封止樹脂7によって、第1基板2と第2基板5とが強固に固定される。
以上の製造工程により、図12に示した電子部品内蔵基板1Aが製造される。
以上説明した実施形態によれば、第1実施形態の(1)〜(5)の効果に加えて以下の効果を奏する。
(6)第1基板2と第2基板5とを電気的に接続するスペーサ部6Aを、コア付きはんだボール42と金属ポスト40とコア付きはんだボール50とを第1基板2及び第2基板5の積層方向に順に積層する構造とした。すなわち、3つの接続端子(金属ポスト40及びコア付きはんだボール42,50)を積層してスペーサ部6Aを形成するようにした。このため、各接続端子の直径を、1つの接続端子(金属ポスト又はコア付きはんだボール)のみでスペーサ部6Aを形成する場合に比べて小さくすることができ、さらに2つの接続端子でスペーサ部6Aを形成する場合と比べても小さくすることができる。これにより、スペーサ部6Aが搭載可能な最小ピッチをより狭くすることができ、配線パターン20,36等の微細化に伴う接続用パッドP2,P5の狭ピッチ化に容易に対応することができる。
(他の実施形態)
なお、上記実施形態は、これを適宜変更した以下の態様にて実施することもできる。
・上記各実施形態において、金属板60の凸部63の上面63A(金属ポスト40の上面40Aとなる面)に金属層(めっき層)を形成するようにしてもよい。この場合の金属板60の加工方法の一例を図16及び図17に従って説明する。
図16(a)に示す工程では、まず、金属板60の上面全面を覆うようにレジスト層71を形成するとともに、金属板60の下面全面を覆うようにレジスト層72を形成する。その後、図16(b)に示す工程では、レジスト層71の所要の箇所(金属ポスト40を形成すべき箇所)に開口部71Xを形成する。上記レジスト層71,72の材料としては、次工程のめっき処理に対して耐めっき性がある材料を用いることができる。例えば、レジスト層71,72の材料としては、感光性のドライフィルムレジスト又は液状のフォトレジスト(例えばノボラック系樹脂やアクリル系樹脂等のドライフィルムレジストや液状レジスト)等を用いることができる。例えば感光性のドライフィルムレジストを用いる場合には、金属板60の上下両面にドライフィルムを熱圧着によりラミネートし、金属板60の上面にラミネートしたドライフィルムを露光・現像によりパターニングして上記開口部71Xを形成する。これにより、金属板60の上面に開口部71Xを有するレジスト層71が形成され、金属板60の下面全面を被覆するレジスト層72が形成される。なお、液状のフォトレジストを用いる場合にも、同様の工程を経て、レジスト層71,72を形成することができる。
次に、図16(c)に示す工程では、上記レジスト層71,72をめっきマスクとして、金属板60の上面に、その金属板60をめっき給電層に利用する電解めっき法を施す。具体的には、レジスト層71の開口部71Xから露出された金属板60の上面に電解めっき法を施すことにより、その金属板60上に金属層73を形成する。ここで、金属層73がNi層74とAu層75とが積層された構造である場合には、電解めっき法により、レジスト層71の開口部71Xから露出された金属板60の上面にNi層74とAu層75を順に積層する。
その後、図16(d)に示す工程では、図16(c)に示したレジスト層71,72を例えばアルカリ性の剥離液により除去する。
次に、図17(a)に示す工程では、上記金属層73及び金属板60の上面全面を覆うようにレジスト層76を形成するとともに、金属板60の下面全面を覆うようにレジスト層77を形成する。その後、図17(b)に示す工程では、所要の箇所(金属層73が形成されている箇所、つまり金属ポスト40を形成すべき箇所)のレジスト層76のみを残すように、レジスト層76に開口部76Xを形成する。上記レジスト層76,77の材料としては、次工程のエッチング処理に対して耐エッチング性がある材料を用いることができる。例えば、レジスト層76,77の材料としては、上記レジスト層61,62と同様の材料を用いることができる。
続いて、図17(c)に示す工程では、レジスト層76,77及び金属層73をエッチングマスクとして、開口部76Xから露出している金属板60の部分にハーフエッチングを施し、当該部分を所要の深さまで除去して薄くする。これにより、開口部76Xから露出している金属板60に凹部60Xが形成される。換言すると、レジスト層76及び金属層73で被覆されている金属板60に凸部63が形成される。これにより、凸部63の上面63A上に金属層73が形成されたことになる。
次いで、図17(d)に示す工程では、図17(c)に示したレジスト層76,77を例えばアルカリ性の剥離液により除去する。
その後、例えば図17(e)に示すように、凸部63の上面63A上に形成された金属層73の上面(具体的には、Au層75の上面)に、コア付きはんだボール42を搭載する。例えばAu層75の上面に、適宜フラックスを塗布した後、コア付きはんだボール42を搭載し、230〜260℃程度の温度でリフローして固定する。その後、表面を洗浄してフラックスを除去する。
このように、凸部63の上面63A(金属ポスト40の上面40A)に金属層73を形成することにより、金属ポスト40とコア付きはんだボール50(又は、金属ポスト40と接続用パッドP5)との接続性を向上させることができる。
・上記各実施形態における絶縁層41,46を以下のような方法により形成するようにしてもよい。
まず、図18(a)に示す工程では、先の図7(a)及び図7(b)に示した工程と同様の製造工程により、基板材65の各基板形成領域A2に第2基板5に対応する構造体を形成し、その基板材65の接続用パッドP5上にはんだ37Aを形成する。
続いて、図18(b)に示す工程では、絶縁層41のパターンに対応した開口部81Xを有する剥離フィルム81をソルダレジスト層38上に貼付する。この剥離フィルム81の開口部81Xは、上記はんだ37A及びそのはんだ37A周辺に形成されたソルダレジスト層38を露出させるように形成されている。この開口部81Xは、例えば剥離フィルム81をソルダレジスト層38上に貼付する前に金型により予め打ち抜かれて形成される。また、ソルダレジスト層38の上面全体に剥離フィルム81を貼付した後に、レーザ等によって開口部81Xの外形を形取るように剥離フィルム81を切断し、その部分の剥離フィルム81を除去して開口部81Xを形成するようにしてもよい。
剥離フィルム81の材料としては、例えば塩化ビニルやPETフィルムを用いることができる。また、剥離フィルム81の下面にはアクリル樹脂などからなる粘着剤が設けられており、剥離フィルム81はソルダレジスト層38から容易に剥離できる状態で仮接着されている。
次に、図18(c)に示す工程では、基板材65の上面側全面を被覆するように、ソルダレジスト層38上及び剥離フィルム81上にB−ステージ状態の絶縁層41を形成する。
続いて、剥離フィルム81を基板材65から引き剥がす。このとき、剥離フィルム81上に配置された絶縁層41が、剥離フィルム81上に配置されていない絶縁層41(つまり、ソルダレジスト層38上及びはんだ37A上に形成された絶縁層41)から引き裂かれ、剥離フィルム81と一緒に基板材65から引き剥がされる。図18(d)は、剥離フィルム81を引き剥がした後の断面構造を示している。なお、本工程の時点では、絶縁層41は半硬化状態であるため、剥離フィルム81を基板材65から引き剥がすことで容易に絶縁層41を厚さ方向に引き裂くことができる。
以上の製造方法によっても、上記第1実施形態と同様の絶縁層41を形成することができる。なお、ここでは、上記第1実施形態の絶縁層41の製造方法の変形例について説明したが、上記第2実施形態の絶縁層46の製造方法についても同様に変形することができる。
・上記各実施形態では、絶縁層41,46を平面視環状に形成するようにしたが、それら絶縁層41,46の平面形状は特に限定されない。例えば図19に示されるように、金属ポスト40が形成される平面視環状の第1領域C1において、絶縁層41の形成されていない第1非形成領域D1が形成されるような平面形状に絶縁層41を形成してもよい。ここで、上記第1領域C1よりも内側の領域及び上記第1領域C1よりも外側の領域には、絶縁層41が形成されていない第2非形成領域D2及び第3非形成領域D3がそれぞれ形成されている。そして、上記第1非形成領域D1は、第2非形成領域D2と第3非形成領域D3とを接続するように形成されている。このような第1非形成領域D1の形成によって、絶縁層41が形成されていない非形成領域D1,D2,D3が空間的に連続して形成される。これにより、基板材65と基板材66との間の空間に封止樹脂7を充填する際に、第3非形成領域D3から第1非形成領域D1を通じて第2非形成領域D2に樹脂(例えば、モールド樹脂)が流れるとともに、第2非形成領域D2から第1非形成領域D1を通じて第3非形成領域D3に樹脂が流れる。このため、仮に基板材65(第2基板5)と基板材66(第1基板2)との間の空間において、その空間の厚さ方向に占める絶縁層41の割合が高くなった場合であっても、上記樹脂の充填性が低下することを抑制することができる。
さらに、本変形例では、複数の第1非形成領域D1を平面方向で向かい合う位置に形成するようにした。このため、一方の第1非形成領域D1を通じて第2非形成領域D2に導入された樹脂を、他方の第1非形成領域D1を通じて第3非形成領域D3に流すことができる。したがって、基板材65(第2基板5)と基板材66(第1基板2)との間の空間において、その空間の厚さ方向に占める絶縁層41の割合が高くなった場合であっても、上記樹脂の充填性が低下することをより抑制することができる。
なお、上記変形例では、第1領域C1において複数の第1非形成領域D1を形成するようにしたが、第1領域C1に1つの第1非形成領域D1を形成するようにしてもよい。
・上記各実施形態では、金属ポスト40や接続用パッドP2,P5を、平面視で半導体チップ3の外周縁を囲む配置で形成するようにしたが、その平面配置に限定されない。例えば図20に示されるように、半導体チップ3の外形をなす四辺のうちの任意の1又は複数の辺(ここでは、一辺)に対応する位置に金属ポスト40や接続用パッドP5を形成しないようにしてもよい。すなわち、この場合には、半導体チップ3の外形をなす四辺のうちの任意の三辺に対応する位置のみに金属ポスト40や接続用パッドP5が形成される。なお、この場合の絶縁層41は、例えば平面視コ字状に形成される。
・上記各実施形態では、金属ポスト40の下面40Bを、絶縁層41,46の下面41B,46Bよりも低くなるように形成した。これに限らず、例えば金属ポスト40の下面40Bを、絶縁層41,46の下面41B,46Bと面一になるように形成してもよい。
・上記各実施形態では、絶縁層41,46の貫通孔41X,46Xの内壁における金属ポスト40の下面40B側の端部(開口端部)を面取りされた形状としたが、上記開口端部は面取りされていなくてもよい。
・上記各実施形態における絶縁層41,46を省略してもよい。また、電子部品内蔵基板1,1Aの製造途中において絶縁層41,46を除去するようにしてもよい。例えば、第2基板5に固定された金属板60を薄化して金属ポスト40を形成した後に、絶縁層41,46を除去するようにしてもよい。
・上記第1実施形態の各スペーサ部6では、金属ポスト40を第2基板5の接続用パッドP5に接合し、コア付きはんだボール50を第1基板2の接続用パッドP2に接合するようにした。これに限らず、例えば金属ポスト40を第1基板2の接続用パッドP2に接合し、コア付きはんだボール50を第2基板5の接続用パッドP5に接合するようにしてもよい。
・上記各実施形態では、第2基板5の接続用パッドP5にスペーサ部6,6Aを接合した後に、そのスペーサ部6,6Aを第1基板2の接続用パッドP2に接合して第2基板5を第1基板2に接続するようにした。これに限らず、例えば第1基板2の接続用パッドP2にスペーサ部6,6Aを接合した後に、そのスペーサ部6,6Aを第2基板5の接続用パッドP5に接合して第2基板5を第1基板2に接続するようにしてもよい。この場合において、接続用パッドP2にスペーサ部6,6Aを接合した後に、第1基板2に半導体チップ3をフリップチップ実装するようにしてもよい。
・上記各実施形態のコア付きはんだボール42,50の導電性コアボールとして銅コアボール43,51を用いるようにした。これに限らず、銅コアボール43,51の代わりに、例えば金やニッケル等の銅以外の金属により形成した導電性コアボールを用いるようにしてもよい。あるいは、コア付きはんだボール42,50の代わりに、導電性コアボールを省略したはんだボールを用いるようにしてもよい。
・上記各実施形態の第1基板2において、最外層の配線パターン20,23よりも内層の構造については特に限定されない。すなわち、第1基板2は、少なくとも、最外層の配線パターン20,23が基板内部を通じて相互に電気的に接続された構造を有していれば十分であるため、最外層の配線パターン20,23よりも内層の構造については特に限定されない。例えばコア基板11の構造及び材質は特に限定されない。また、コア基板11上に形成される下層配線(例えば、配線15,16)とその下層配線を覆う絶縁層(例えば、絶縁層13,14)の層数についても特に限定されない。あるいは、基板本体10を、コア基板11を有するコア付きビルドアップ基板に替えて、コア基板11を含まないコアレス基板としてもよい。
・上記各実施形態の第1基板2において、金属層21,24を省略してもよい。
・上記各実施形態の第2基板5において、最外層の配線パターン33,36よりも内層の構造については特に限定されない。すなわち、第2基板5は、少なくとも、最外層の配線パターン33,36が基板内部を通じて相互に電気的に接続された構造を有していれば十分であるため、最外層の配線パターン33,36よりも内層の構造については特に限定されない。例えばコア基板31の構造及び材質は特に限定されない。また、コア基板31上に下層配線とその下層配線を覆う絶縁層とを所要の層数形成するようにしてもよい。あるいは、第2基板5を、コア基板31を含まないコアレス基板としてもよい。
・上記各実施形態の第2基板5において、金属層34を省略してもよい。また、上記第2実施形態の第2基板5において、金属層39を省略してもよい。
・上記各実施形態では、多数個取りの製造方法に具体化したが、単数個取り(一個取り)の製造方法に具体化してもよい。
1,1A 電子部品内蔵基板
2 第1基板
3 半導体チップ(電子部品)
5 第2基板
6,6A スペーサ部
7 封止樹脂
37A はんだ(第2はんだ)
40 金属ポスト
40X 凹部
41,46 絶縁層
41X,46X 貫通孔
42 コア付きはんだボール(第2はんだボール)
43 銅コアボール(導電性コアボール)
44 はんだ
50 コア付きはんだボール(はんだボール、第1はんだボール)
51 銅コアボール(導電性コアボール)
52 はんだ
60 金属板
63 凸部
64 はんだ(第1はんだ)
P2 接続用パッド(第1パッド)
P5 接続用パッド(第2パッド)
C1 第1領域
D1 第1非形成領域
D2 第2非形成領域
D3 第3非形成領域

Claims (12)

  1. 第1パッドを有する第1基板と、
    前記第1パッドと対向して設けられた第2パッドを有する第2基板と、
    前記第1基板と前記第2基板との間に実装された電子部品と、
    前記第1基板と前記第2基板との間に介在し、前記電子部品が実装された領域よりも外側に設けられ、前記第1パッドと前記第2パッドとを電気的に接続するスペーサ部と、
    前記第1基板と前記第2基板との間の空間に充填され、前記電子部品及び前記スペーサ部を封止する封止樹脂と、を有し、
    前記スペーサ部は、
    第1面がはんだ層を介して前記第2パッドに接合された金属ポストと、前記金属ポストの前記第1面とは反対側の第2面と前記第1パッドとに接合されたはんだボールとが前記第1基板及び前記第2基板の積層方向に積層された構造と、
    前記第2基板上に設けられ、前記金属ポストの側面全面を被覆し、前記金属ポストの前記第2面を露出する樹脂層とを有し、
    前記はんだボールの表面は前記封止樹脂により被覆されていることを特徴とする電子部品内蔵基板。
  2. 前記金属ポストの前記面には凹部が形成されていることを特徴とする請求項1に記載の電子部品内蔵基板。
  3. 前記金属ポストの前記面は、前記樹脂層の前記第1基板側の第1面よりも前記金属ポストの前記第1面側に向かって凹むように形成されていることを特徴とする請求項1又は2に記載の電子部品内蔵基板。
  4. 前記金属ポストが形成される平面視環状の第1領域に前記樹脂層が形成されていない第1非形成領域が形成され、
    前記第1非形成領域は、前記第1領域よりも内側に形成された第2非形成領域と、前記第1領域よりも外側に形成された第3非形成領域とを接続するように形成されていることを特徴とする請求項3に記載の電子部品内蔵基板。
  5. 前記はんだボールは、導電性コアボールと前記導電性コアボールの周囲を被覆するはんだとを有する導電性コア付きはんだボールであることを特徴とする請求項1〜4のいずれか1つに記載の電子部品内蔵基板。
  6. 第1パッドを有する第1基板と、
    前記第1パッドと対向して設けられた第2パッドを有する第2基板と、
    前記第1基板と前記第2基板との間に実装された電子部品と、
    前記第1基板と前記第2基板との間に介在し、前記電子部品が実装された領域よりも外側に設けられ、前記第1パッドと前記第2パッドとを電気的に接続するスペーサ部と、
    前記第1基板と前記第2基板との間の空間に充填され、前記電子部品及び前記スペーサ部を封止する封止樹脂と、を有し、
    前記スペーサ部は、
    前記第1パッドに接合された第1はんだボールと金属ポストと、前記第2パッドと前記金属ポストの第1面とに接合された第2はんだボールとが前記第1基板及び前記第2基板の積層方向に順に積層された構造と、
    前記第2基板上に設けられ、前記金属ポストの側面全面と前記第はんだボールの表面全面とを被覆し、前記金属ポストの前記第1面とは反対側の第2面を露出する樹脂層と、を有し、
    前記第1はんだボールは、前記樹脂層から露出された前記金属ポストの前記第2面に接合され、
    前記第1はんだボールの表面は前記封止樹脂により被覆されていることを特徴とする電子部品内蔵基板。
  7. 前記電子部品は、前記スペーサ部に囲まれた領域に配置されていることを特徴とする請求項1〜6のいずれか1つに記載の電子部品内蔵基板。
  8. 前記樹脂層は、異方性導電樹脂からなることを特徴とする請求項1〜7のいずれか1つに記載の電子部品内蔵基板。
  9. 第1パッドが形成された第1基板と、第2パッドが形成された第2基板とを準備する第1工程と、
    第2基板の第2パッドにスペーサ部を接合する第2工程と、
    前記スペーサ部を前記第1パッドに接合し、前記スペーサ部を介して前記第2基板を前記第1基板に接続する第3工程と、
    前記第1基板と前記第2基板との間の空間に封止樹脂を充填し、前記第1基板と前記第2基板との間に配置された電子部品を封止する第4工程と、を有し、
    前記第2工程は、
    金属板の所要の箇所を薄化して凸部を形成する工程と、
    前記第2基板上に半硬化状態の樹脂層を形成する工程と、
    前記凸部が前記第2パッドに電気的に接続されるように、前記凸部の第1面を第2パッドに対向させて前記金属板を前記第2基板に固定する工程と、
    前記金属板のうち前記凸部のみ、又は前記凸部の一部のみが残るように前記金属板を薄化する工程と、
    前記薄化後の凸部の前記第1面とは反対側の第2面にはんだボールを搭載する工程と、を有し、
    前記前記金属板を前記第2基板に固定する工程では、前記凸部が半硬化状態の前記樹脂層を突き破って前記第2パッドに接合されることを特徴とする電子部品内蔵基板の製造方法。
  10. 前記第2工程は、
    前記凸部の前記第1面上に第1はんだを形成する工程と、
    前記樹脂層を形成する前に、前記第2パッド上に第2はんだを形成する工程と、を有し、
    前記樹脂層を形成する工程では、前記第2パッドを被覆するように前記樹脂層を形成し、
    前記金属板を前記第2基板に固定する工程では、前記金属板を前記樹脂層を介して前記第2基板に固定するとともに、前記第1はんだ及び前記第2はんだにより前記第2パッドと前記凸部とを接合することを特徴とする請求項に記載の電子部品内蔵基板の製造方法。
  11. 前記第2工程は、前記はんだボールを第1はんだボールとしたときに、
    前記凸部の前記第1面上に第2はんだボールを搭載する工程と、を有し、
    前記金属板を前記第2基板に固定する工程では、前記金属板を前記樹脂層を介して前記第2基板に固定するとともに、前記凸部及び前記第2はんだボールが半硬化状態の前記樹脂層を突き破って、前記凸部が前記第2はんだボールを介して前記第2パッドに接合されることを特徴とする請求項に記載の電子部品内蔵基板の製造方法。
  12. 前記第2基板に固定された前記金属板を薄化する工程では、前記凸部の前記第2面が、前記樹脂層の前記第2基板と接する面とは反対側の第1面よりも前記凸部の前記第1面側に凹むまで前記金属板を薄化することを特徴とする請求項9〜11のいずれか1つに記載の電子部品内蔵基板の製造方法。
JP2012188799A 2012-08-29 2012-08-29 電子部品内蔵基板及び電子部品内蔵基板の製造方法 Active JP5951414B2 (ja)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2012188799A JP5951414B2 (ja) 2012-08-29 2012-08-29 電子部品内蔵基板及び電子部品内蔵基板の製造方法
US13/969,814 US9036362B2 (en) 2012-08-29 2013-08-19 Electronic component incorporated substrate

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2012188799A JP5951414B2 (ja) 2012-08-29 2012-08-29 電子部品内蔵基板及び電子部品内蔵基板の製造方法

Publications (3)

Publication Number Publication Date
JP2014049477A JP2014049477A (ja) 2014-03-17
JP2014049477A5 JP2014049477A5 (ja) 2015-09-24
JP5951414B2 true JP5951414B2 (ja) 2016-07-13

Family

ID=50187323

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2012188799A Active JP5951414B2 (ja) 2012-08-29 2012-08-29 電子部品内蔵基板及び電子部品内蔵基板の製造方法

Country Status (2)

Country Link
US (1) US9036362B2 (ja)
JP (1) JP5951414B2 (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11935819B2 (en) 2021-03-15 2024-03-19 Murata Manufacturing Co., Ltd. Circuit module having a plurality of lead frames connected to a substrate by metal posts

Families Citing this family (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20140353824A1 (en) * 2013-05-29 2014-12-04 Huawei Technologies Co., Ltd. Package-on-package structure
KR20150025129A (ko) * 2013-08-28 2015-03-10 삼성전기주식회사 전자 소자 모듈 및 그 제조 방법
KR20150033937A (ko) * 2013-09-25 2015-04-02 앰코 테크놀로지 코리아 주식회사 반도체 패키지 및 그 제작 방법
JP6130312B2 (ja) * 2014-02-10 2017-05-17 新光電気工業株式会社 半導体装置及びその製造方法
US9679862B2 (en) * 2014-11-28 2017-06-13 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company Ltd. Semiconductor device having conductive bumps of varying heights
US9502368B2 (en) * 2014-12-16 2016-11-22 Intel Corporation Picture frame stiffeners for microelectronic packages
US20160190056A1 (en) * 2014-12-29 2016-06-30 SooSan Park Integrated circuit packaging system with package-on-package mechanism and method of manufacture thereof
JP6444269B2 (ja) * 2015-06-19 2018-12-26 新光電気工業株式会社 電子部品装置及びその製造方法
EP3376537A4 (en) * 2015-11-11 2019-04-17 KYOCERA Corporation BOX OF ELECTRONIC COMPONENTS
KR101799668B1 (ko) * 2016-04-07 2017-11-20 앰코 테크놀로지 코리아 주식회사 반도체 패키지 및 그 제조 방법
JP7251951B2 (ja) * 2018-11-13 2023-04-04 新光電気工業株式会社 半導体装置及び半導体装置の製造方法
WO2020230404A1 (ja) * 2019-05-15 2020-11-19 ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 半導体パッケージ、半導体パッケージの製造方法、および、電子装置
JP7421357B2 (ja) * 2020-02-05 2024-01-24 新光電気工業株式会社 部品内蔵基板及び部品内蔵基板の製造方法
US20220231206A1 (en) * 2021-01-15 2022-07-21 Foshan Nationstar Optoelectronics Co., Ltd Light-Emitting Device and Displayer

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001217340A (ja) * 2000-02-01 2001-08-10 Nec Corp 半導体装置及びその製造方法
US7145226B2 (en) * 2003-06-30 2006-12-05 Intel Corporation Scalable microelectronic package using conductive risers
JP4182140B2 (ja) * 2005-12-14 2008-11-19 新光電気工業株式会社 チップ内蔵基板
WO2007069606A1 (ja) 2005-12-14 2007-06-21 Shinko Electric Industries Co., Ltd. チップ内蔵基板およびチップ内蔵基板の製造方法
JP2009135398A (ja) * 2007-11-29 2009-06-18 Ibiden Co Ltd 組合せ基板
KR101711045B1 (ko) * 2010-12-02 2017-03-02 삼성전자 주식회사 적층 패키지 구조물

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11935819B2 (en) 2021-03-15 2024-03-19 Murata Manufacturing Co., Ltd. Circuit module having a plurality of lead frames connected to a substrate by metal posts

Also Published As

Publication number Publication date
JP2014049477A (ja) 2014-03-17
US9036362B2 (en) 2015-05-19
US20140063764A1 (en) 2014-03-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5951414B2 (ja) 電子部品内蔵基板及び電子部品内蔵基板の製造方法
JP6076653B2 (ja) 電子部品内蔵基板及び電子部品内蔵基板の製造方法
JP5221315B2 (ja) 配線基板及びその製造方法
JP4431123B2 (ja) 電子装置用基板およびその製造方法、並びに電子装置およびその製造方法
JP5026400B2 (ja) 配線基板及びその製造方法
JP6584939B2 (ja) 配線基板、半導体パッケージ、半導体装置、配線基板の製造方法及び半導体パッケージの製造方法
JP5147779B2 (ja) 配線基板の製造方法及び半導体パッケージの製造方法
JP6462480B2 (ja) 配線基板及び配線基板の製造方法
JP6780933B2 (ja) 端子構造、端子構造の製造方法、及び配線基板
JP5795196B2 (ja) 半導体パッケージ
JP2016207958A (ja) 配線基板及び配線基板の製造方法
JP5406572B2 (ja) 電子部品内蔵配線基板及びその製造方法
JP6816964B2 (ja) 配線基板、半導体装置及び配線基板の製造方法
JP6550260B2 (ja) 配線基板及び配線基板の製造方法
US9334576B2 (en) Wiring substrate and method of manufacturing wiring substrate
JP7202785B2 (ja) 配線基板及び配線基板の製造方法
JP6570924B2 (ja) 電子部品装置及びその製造方法
JP2013021058A (ja) 半導体装置の製造方法
JP2009252942A (ja) 部品内蔵配線板、部品内蔵配線板の製造方法
US9263376B2 (en) Chip interposer, semiconductor device, and method for manufacturing a semiconductor device
JP2014107427A (ja) 配線基板、半導体装置及び配線基板の製造方法
JP6505521B2 (ja) 配線基板、半導体装置及び配線基板の製造方法
JP2009267149A (ja) 部品内蔵配線板、部品内蔵配線板の製造方法
JP2020191388A (ja) 配線基板、及び配線基板の製造方法
JP5880036B2 (ja) 電子部品内蔵基板及びその製造方法と積層型電子部品内蔵基板

Legal Events

Date Code Title Description
A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20150810

A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20150810

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20160526

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

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20160531

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20160608

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 5951414

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150