JPWO2012029549A1 - Semiconductor package and semiconductor device - Google Patents
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Abstract
基板と、前記基板の一方の面側に設けられた第1導体パターンと、前記基板の他方の面側に設けられ、前記第1導体パターンと電気的に接続された第2導体パターンとを備える配線基板と、前記基板の前記一方の面に接合され、前記第1導体パターンに電気的に接続される半導体素子と、前記基板の前記一方の面および前記他方の面のうちの少なくとも一方の面に接合された補強部材とを有することを特徴とする半導体パッケージを提供する。本発明の半導体パッケージによれば、配線基板の反りを抑制または防止することができ、さらに、半導体パッケージ全体の剛性が増す。また、半導体パッケージの放熱性を優れたものとすることができる。A substrate, a first conductor pattern provided on one surface side of the substrate, and a second conductor pattern provided on the other surface side of the substrate and electrically connected to the first conductor pattern. A wiring board; a semiconductor element bonded to the one surface of the substrate and electrically connected to the first conductor pattern; and at least one surface of the one surface and the other surface of the substrate And a reinforcing member joined to the semiconductor package. According to the semiconductor package of the present invention, warping of the wiring board can be suppressed or prevented, and the rigidity of the entire semiconductor package is further increased. Moreover, the heat dissipation of the semiconductor package can be made excellent.
Description
本発明は、半導体パッケージおよび半導体装置に関する。
本願は、2010年8月30日に日本に出願された特願2010−192903号、2010年9月17日に日本に出願された特願2010−210161号、2010年9月17日に日本に出願された特願2010−210162号、2010年9月17日に日本に出願された特願2010−210163号、2010年9月17日に日本に出願された特願2010−210164号、2010年9月17日に日本に出願された特願2010−210167号、2010年9月17日に日本に出願された特願2010−210168号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。The present invention relates to a semiconductor package and a semiconductor device.
This application is filed in Japanese Patent Application No. 2010-192903 filed in Japan on August 30, 2010, Japanese Patent Application No. 2010-210161 filed in Japan on September 17, 2010, and in Japan on September 17, 2010. Japanese Patent Application No. 2010-210162 filed, Japanese Patent Application No. 2010-210163 filed in Japan on September 17, 2010, Japanese Patent Application No. 2010-210164 filed in Japan on September 17, 2010, 2010 Claim priority based on Japanese Patent Application No. 2010-210167 filed in Japan on September 17, 2010 and Japanese Patent Application No. 2010-210168 filed on September 17, 2010, the contents of which are incorporated herein by reference. .
近年の電子機器の高機能化並びに軽薄短小化の要求に伴い、電子部品の高密度集積化、さらには高密度実装化が進んできており、これらの電子機器に使用される半導体パッケージは、従来にも増して益々小型化かつ多ピン化が進んできている。 In recent years, with the demand for higher functionality and lighter, thinner and smaller electronic devices, high-density integration and further high-density mounting of electronic components have progressed. Semiconductor packages used in these electronic devices have been In addition, the size and number of pins are increasing.
半導体パッケージはその小型化に伴って、従来のようなリードフレームを使用した形態のパッケージでは、小型化に限界がきているため、最近では回路基板上にチップを実装したものとして、BGA(Ball Grid Array)や、CSP(Chip Scale Package)と言った、エリア実装型の新しいパッケージ方式が提案されている。 With the miniaturization of semiconductor packages, the conventional package using a lead frame has a limit on miniaturization. Therefore, recently, it is assumed that a chip is mounted on a circuit board, and BGA (Ball Grid) is used. Array) and a new area mounting type package system such as CSP (Chip Scale Package) have been proposed.
BGAやCSP等の新しいパッケージに用いられるインターポーザは、一般に、繊維基材に樹脂組成物を含浸してなる基板に導体パターンや導体ポストが形成されてなる。 In general, an interposer used for a new package such as BGA or CSP is formed by forming a conductor pattern or a conductor post on a substrate obtained by impregnating a fiber base material with a resin composition.
このようなインターポーザは、チップとの熱膨張係数差が大きい。また、インターポーザは、通常、チップよりも大面積となるため、チップと接触していない部分の面積が大きい。このようなチップと接触していない部分は、剛性が極めて低く、前述したようなチップとインターポーザの熱膨張差に起因して反りやすく、電気的接続の信頼性を低下させるという問題があった。
また、チップは発熱するため、インターポーザには優れた放熱性が要求されている。さらに、このような半導体パッケージには、優れた放熱性が要求される。Such an interposer has a large difference in thermal expansion coefficient from the chip. Further, since the interposer usually has a larger area than the chip, the area of the portion not in contact with the chip is large. Such a portion that is not in contact with the chip has a very low rigidity, and thus tends to warp due to the difference in thermal expansion between the chip and the interposer as described above, resulting in a problem that reliability of electrical connection is lowered.
Moreover, since the chip generates heat, the interposer is required to have excellent heat dissipation. Furthermore, such a semiconductor package is required to have excellent heat dissipation.
本発明の目的は、製造時の作業性を優れたものとするとともに、熱による不具合の発生を防止することができる半導体パッケージおよび半導体装置を提供することである。 An object of the present invention is to provide a semiconductor package and a semiconductor device capable of improving workability at the time of manufacture and preventing occurrence of defects due to heat.
このような目的は、下記(1)〜(10)の本発明により達成される。
(1) 基板と、前記基板の一方の面側に設けられた第1導体パターンと、前記基板の他方の面側に設けられ、前記第1導体パターンと電気的に接続された第2導体パターンとを備える配線基板と、
前記基板の前記一方の面に接合され、前記第1導体パターンに電気的に接続される半導体素子と、
前記基板の前記一方の面および前記他方の面のうちの少なくとも一方の面に接合され、Fe−Ni系合金で構成された補強部材とを有することを特徴とする半導体パッケージ。Such an object is achieved by the present inventions (1) to (10) below.
(1) A substrate, a first conductor pattern provided on one surface side of the substrate, and a second conductor pattern provided on the other surface side of the substrate and electrically connected to the first conductor pattern. A wiring board comprising:
A semiconductor element bonded to the one surface of the substrate and electrically connected to the first conductor pattern;
A semiconductor package comprising: a reinforcing member joined to at least one of the one surface and the other surface of the substrate and made of an Fe-Ni alloy.
(2) 基板と、前記基板の一方の面側に設けられた第1導体パターンと、前記基板の他方の面側に設けられ、前記第1導体パターンと電気的に接続された第2導体パターンとを備える配線基板と、
前記基板の前記一方の面に接合され、前記第1導体パターンに電気的に接続される半導体素子と、
前記基板の前記一方の面の、前記半導体素子が接合されていない部分に接合され、前記基板よりも熱膨張係数の小さい第1補強部材と、
前記基板の前記他方の面に接合され、前記基板よりも熱膨張係数の小さい第2補強部材とを有し、
前記第1補強部材および前記第2補強部材のうちの少なくとも一方は、Fe−Ni系合金で構成されていることを特徴とする半導体パッケージ。(2) A substrate, a first conductor pattern provided on one surface side of the substrate, and a second conductor pattern provided on the other surface side of the substrate and electrically connected to the first conductor pattern. A wiring board comprising:
A semiconductor element bonded to the one surface of the substrate and electrically connected to the first conductor pattern;
A first reinforcing member bonded to a portion of the one surface of the substrate where the semiconductor element is not bonded, and having a smaller coefficient of thermal expansion than the substrate;
A second reinforcing member bonded to the other surface of the substrate and having a smaller coefficient of thermal expansion than the substrate;
At least one of the first reinforcing member and the second reinforcing member is made of an Fe—Ni-based alloy.
(3) 前記Fe−Ni系合金は、前記基板よりも熱膨張係数が小さい上記(1)または(2)に記載の半導体パッケージ。 (3) The semiconductor package according to (1) or (2), wherein the Fe—Ni alloy has a smaller thermal expansion coefficient than the substrate.
(4) 前記Fe−Ni系合金の熱膨張係数は、3ppm/℃以上10ppm/℃以下である上記(3)に記載の半導体パッケージ。 (4) The semiconductor package according to (3), wherein the Fe—Ni alloy has a thermal expansion coefficient of 3 ppm / ° C. or more and 10 ppm / ° C. or less.
(5) 前記Fe−Ni系合金は、前記半導体素子との熱膨張係数差が7ppm/℃以下である上記(1)ないし(4)のいずれかに記載の半導体パッケージ。 (5) The semiconductor package according to any one of (1) to (4), wherein the Fe—Ni-based alloy has a thermal expansion coefficient difference of 7 ppm / ° C. or less with respect to the semiconductor element.
(6) 前記Fe−Ni系合金は、Niの含有量が30wt%以上50wt%以下である上記(1)ないし(5)のいずれかに記載の半導体パッケージ。 (6) The semiconductor package according to any one of (1) to (5), wherein the Fe—Ni alloy has a Ni content of 30 wt% or more and 50 wt% or less.
(7) 前記Fe−Ni系合金は、残部の含有量が0wt%以上15wt%以下である上記(1)ないし(6)のいずれかに記載の半導体パッケージ。 (7) The semiconductor package according to any one of (1) to (6), wherein the Fe—Ni-based alloy has a balance content of 0 wt% or more and 15 wt% or less.
(8) 前記第1補強部材は、前記半導体素子の周囲を囲むように設けられている上記(2)ないし(7)のいずれかに記載の半導体パッケージ。 (8) The semiconductor package according to any one of (2) to (7), wherein the first reinforcing member is provided so as to surround a periphery of the semiconductor element.
(9) 前記第1補強部材および前記第2補強部材は、それぞれ、板状をなしている上記(2)ないし(8)のいずれかに記載の半導体パッケージ。 (9) The semiconductor package according to any one of (2) to (8), wherein each of the first reinforcing member and the second reinforcing member has a plate shape.
(10) 上記(1)ないし(9)のいずれかに記載の半導体パッケージを備えることを特徴とする半導体装置。 (10) A semiconductor device comprising the semiconductor package according to any one of (1) to (9).
また、このような目的は、下記(11)〜(18)の本発明により達成される。
(11) 基板と、前記基板の一方の面側に設けられた第1導体パターンと、前記基板の他方の面側に設けられ、前記第1導体パターンと電気的に接続された第2導体パターンとを備える配線基板と、
前記基板の前記一方の面に接合され、前記第1導体パターンに電気的に接続される半導体素子と、
前記基板の前記一方の面および前記他方の面のうちの少なくとも一方の面に接着層を介して接合され、前記基板よりも熱膨張係数が小さい補強部材とを有し、
前記接着層は、樹脂材料および無機フィラーを含む樹脂組成物で構成されていることを特徴とする半導体パッケージ。Moreover, such an object is achieved by the present inventions (11) to (18) below.
(11) A substrate, a first conductor pattern provided on one surface side of the substrate, and a second conductor pattern provided on the other surface side of the substrate and electrically connected to the first conductor pattern. A wiring board comprising:
A semiconductor element bonded to the one surface of the substrate and electrically connected to the first conductor pattern;
A reinforcing member bonded to at least one of the one surface and the other surface of the substrate via an adhesive layer, and having a smaller thermal expansion coefficient than the substrate;
The adhesive layer is composed of a resin composition containing a resin material and an inorganic filler.
(12) 前記接着層の25℃における弾性率は、0.5MPa以上10GPa以下である上記(1)に記載の半導体パッケージ。 (12) The semiconductor package according to (1), wherein the adhesive layer has an elastic modulus at 25 ° C. of 0.5 MPa to 10 GPa.
(13) 前記接着層の熱伝導率は、0.5W/(m・K)以上100W/(m・K)以下である上記(11)または(12)に記載の半導体パッケージ。 (13) The semiconductor package according to (11) or (12), wherein the adhesive layer has a thermal conductivity of 0.5 W / (m · K) to 100 W / (m · K).
(14) 前記接着層の平均厚さは、5μm以上150μm以下である上記(11)ないし(13)のいずれかに記載の半導体パッケージ。 (14) The semiconductor package according to any one of (11) to (13), wherein an average thickness of the adhesive layer is not less than 5 μm and not more than 150 μm.
(15) 前記補強部材の熱膨張係数は、0.5ppm/℃以上10ppm/℃以下である上記(11)ないし(14)のいずれかに記載の半導体パッケージ。 (15) The semiconductor package according to any one of (11) to (14), wherein the reinforcing member has a thermal expansion coefficient of 0.5 ppm / ° C. or more and 10 ppm / ° C. or less.
(16) 前記補強部材は、前記半導体素子との熱膨張係数差が7ppm/℃以下である上記(11)ないし(15)のいずれかに記載の半導体パッケージ。 (16) The semiconductor package according to any one of (11) to (15), wherein the reinforcing member has a difference in thermal expansion coefficient of 7 ppm / ° C. or less from the semiconductor element.
(17) 前記補強部材は、Fe−Ni系合金で構成されている上記(11)ないし(16)のいずれかに記載の半導体パッケージ。 (17) The semiconductor package according to any one of (11) to (16), wherein the reinforcing member is made of an Fe—Ni alloy.
(18) 上記(11)ないし(17)のいずれかに記載の半導体パッケージを備えることを特徴とする半導体装置。 (18) A semiconductor device comprising the semiconductor package according to any one of (11) to (17).
また、このような目的は、下記(19)〜(28)の本発明により達成される。
(19) 基板と、前記基板の一方の面側に設けられた第1導体パターンと、前記基板の他方の面側に設けられ、前記第1導体パターンと電気的に接続された第2導体パターンとを備える配線基板と、
前記基板の前記一方の面に接合され、前記第1導体パターンに電気的に接続される半導体素子と、
前記基板の前記一方の面および前記他方の面のうちの少なくとも一方の面に接合され、前記基板よりも熱膨張係数の小さい板状の補強部材とを有し、
前記補強部材は、第1層と、前記第1層の前記基板と反対側の面上に接合され、前記第1層とは異なる熱膨張係数を有する第2層とを備えることを特徴とする半導体パッケージ。Moreover, such an object is achieved by the present inventions (19) to (28) below.
(19) A substrate, a first conductor pattern provided on one surface side of the substrate, and a second conductor pattern provided on the other surface side of the substrate and electrically connected to the first conductor pattern. A wiring board comprising:
A semiconductor element bonded to the one surface of the substrate and electrically connected to the first conductor pattern;
A plate-shaped reinforcing member bonded to at least one of the one surface and the other surface of the substrate, and having a smaller coefficient of thermal expansion than the substrate;
The reinforcing member includes a first layer and a second layer bonded to a surface of the first layer opposite to the substrate and having a thermal expansion coefficient different from that of the first layer. Semiconductor package.
(20) 前記補強部材は、前記基板の前記一方の面に接合されており、
前記第2層の熱膨張係数は、前記第1層の熱膨張係数よりも大きい上記(19)に記載の半導体パッケージ。(20) The reinforcing member is bonded to the one surface of the substrate,
The semiconductor package according to (19), wherein a thermal expansion coefficient of the second layer is larger than a thermal expansion coefficient of the first layer.
(21) 前記補強部材は、前記半導体素子の周囲を囲むように設けられている上記(20)に記載の半導体パッケージ。 (21) The semiconductor package according to (20), wherein the reinforcing member is provided so as to surround the periphery of the semiconductor element.
(22) 前記補強部材は、前記基板の前記他方の面に接合されており、
前記第2層の熱膨張係数は、前記第1層の熱膨張係数よりも小さい上記(19)に記載の半導体パッケージ。(22) The reinforcing member is bonded to the other surface of the substrate,
The semiconductor package according to (19), wherein a thermal expansion coefficient of the second layer is smaller than a thermal expansion coefficient of the first layer.
(23) 前記基板の前記他方の面上には、複数の金属バンプが設けられており、
前記補強部材は、前記金属バンプ同士の間に位置する部分を有する上記(22)に記載の半導体パッケージ。(23) On the other surface of the substrate, a plurality of metal bumps are provided,
The said reinforcement member is a semiconductor package as described in said (22) which has a part located between the said metal bumps.
(24) 前記第1層の熱膨張係数と前記第2層の熱膨張係数との差の絶対値は、0.5ppm/℃以上20ppm/℃以下である上記(19)ないし(23)のいずれかに記載の半導体パッケージ。 (24) The absolute value of the difference between the coefficient of thermal expansion of the first layer and the coefficient of thermal expansion of the second layer is 0.5 ppm / ° C. or more and 20 ppm / ° C. or less. A semiconductor package according to the above.
(25) 前記第1層の厚さをt1[mm]とし、前記第2層の厚さをt2[mm]としたとき、
t2/t1が0.03以上34以下である上記(19)ないし(24)のいずれかに記載の半導体パッケージ。(25) When the thickness of the first layer is t1 [mm] and the thickness of the second layer is t2 [mm],
The semiconductor package according to any one of (19) to (24), wherein t2 / t1 is 0.03 or more and 34 or less.
(26) 前記第1層の熱膨張係数は、0.5ppm/℃以上10ppm/℃以下である上記(19)ないし(25)のいずれかに記載の半導体パッケージ。 (26) The semiconductor package according to any one of (19) to (25), wherein the thermal expansion coefficient of the first layer is not less than 0.5 ppm / ° C. and not more than 10 ppm / ° C.
(27) 前記第1層は、前記半導体素子との熱膨張係数差が7ppm/℃以下である上記(19)ないし(26)のいずれかに記載の半導体パッケージ。 (27) The semiconductor package according to any one of (19) to (26), wherein the first layer has a difference in thermal expansion coefficient of 7 ppm / ° C. or less with respect to the semiconductor element.
(28) 上記(19)ないし(27)のいずれかに記載の半導体パッケージを備えることを特徴とする半導体装置。 (28) A semiconductor device comprising the semiconductor package according to any one of (19) to (27).
また、このような目的は、下記(29)〜(38)の本発明でも達成される。
(29) 基板と、前記基板の一方の面側に設けられた第1導体パターンと、前記基板の他方の面側に設けられ、前記第1導体パターンと電気的に接続された第2導体パターンとを備える配線基板と、
前記基板の前記一方の面に接合され、前記第1導体パターンに電気的に接続される半導体素子と、
前記基板の前記一方の面および前記他方の面のうちの少なくとも一方の面に接合され、前記基板よりも熱膨張係数の小さい板状の補強部材とを有し、
前記補強部材は、第1層と、前記第1層の前記基板とは反対側の面に接合され、前記第1層とは異なる特性を有する第2層とを備えることを特徴とする半導体パッケージ。Such an object is also achieved by the present inventions (29) to (38) below.
(29) A substrate, a first conductor pattern provided on one surface side of the substrate, and a second conductor pattern provided on the other surface side of the substrate and electrically connected to the first conductor pattern. A wiring board comprising:
A semiconductor element bonded to the one surface of the substrate and electrically connected to the first conductor pattern;
A plate-shaped reinforcing member bonded to at least one of the one surface and the other surface of the substrate, and having a smaller coefficient of thermal expansion than the substrate;
The reinforcing member includes a first layer and a second layer bonded to a surface of the first layer opposite to the substrate and having a characteristic different from that of the first layer. .
(30) 基板と、前記基板の一方の面側に設けられた第1導体パターンと、前記基板の他方の面側に設けられ、前記第1導体パターンと電気的に接続された第2導体パターンとを備える配線基板と、
前記基板の前記一方の面に接合され、前記第1導体パターンに電気的に接続される半導体素子と、
前記基板の前記一方の面の、前記半導体素子が接合されていない部分に接合され、前記基板よりも熱膨張係数の小さい板状の第1補強部材と、
前記基板の前記他方の面に接合され、前記基板よりも熱膨張係数の小さい板状の第2補強部材とを有し、
前記第1補強部材および前記第2補強部材は、それぞれ、第1層と、前記第1層の前記基板とは反対側の面に接合され、前記第1層とは異なる特性を有する第2層とを備えることを特徴とする半導体パッケージ。(30) A substrate, a first conductor pattern provided on one surface side of the substrate, and a second conductor pattern provided on the other surface side of the substrate and electrically connected to the first conductor pattern. A wiring board comprising:
A semiconductor element bonded to the one surface of the substrate and electrically connected to the first conductor pattern;
A plate-like first reinforcing member bonded to a portion of the one surface of the substrate where the semiconductor element is not bonded, and having a smaller coefficient of thermal expansion than the substrate;
A plate-like second reinforcing member bonded to the other surface of the substrate and having a smaller coefficient of thermal expansion than the substrate;
The first reinforcing member and the second reinforcing member are bonded to the first layer and the surface of the first layer opposite to the substrate, respectively, and have a characteristic different from that of the first layer. A semiconductor package comprising:
(31) 前記第1層および前記第2層は、互いに異なる材料で構成されている上記(29)または(30)に記載の半導体パッケージ。 (31) The semiconductor package according to (29) or (30), wherein the first layer and the second layer are made of different materials.
(32) 前記第1層および前記第2層は、一方が他方よりも硬質な材料で構成されている上記(29)ないし(31)のいずれかに記載の半導体パッケージ。 (32) The semiconductor package according to any one of (29) to (31), wherein one of the first layer and the second layer is made of a material harder than the other.
(33) 前記第1層および前記第2層は、所定のエッチングにおけるエッチングレートが互いに異なる材料で構成されている上記(29)ないし(32)のいずれかに記載の半導体パッケージ。 (33) The semiconductor package according to any one of (29) to (32), wherein the first layer and the second layer are made of materials having different etching rates in predetermined etching.
(34) 前記第1層および前記第2層のうちの少なくとも一方の層の熱膨張係数は、0.5ppm/℃以上10ppm/℃以下である上記(29)ないし(33)のいずれかに記載の半導体パッケージ。 (34) The thermal expansion coefficient of at least one of the first layer and the second layer is 0.5 ppm / ° C. or more and 10 ppm / ° C. or less, according to any one of (29) to (33). Semiconductor package.
(35) 前記第1層および前記第2層のうちの少なくとも一方の層は、前記半導体素子との熱膨張係数差が7ppm/℃以下である上記(29)ないし(34)のいずれかに記載の半導体パッケージ。 (35) In any one of (29) to (34), at least one of the first layer and the second layer has a thermal expansion coefficient difference of 7 ppm / ° C. or less with respect to the semiconductor element. Semiconductor package.
(36) 前記第1層および前記第2層のうちの少なくとも一方の層は、Fe−Ni系合金で構成されている上記(29)ないし(35)のいずれかに記載の半導体パッケージ。 (36) The semiconductor package according to any one of (29) to (35), wherein at least one of the first layer and the second layer is made of an Fe—Ni alloy.
(37) 前記第1補強部材は、前記半導体素子の周囲を囲むように設けられている上記(29)ないし(36)のいずれかに記載の半導体パッケージ。 (37) The semiconductor package according to any one of (29) to (36), wherein the first reinforcing member is provided so as to surround a periphery of the semiconductor element.
(38) 上記(29)ないし(37)のいずれかに記載の半導体パッケージを備えることを特徴とする半導体装置。 (38) A semiconductor device comprising the semiconductor package according to any one of (29) to (37).
また、このような目的は、下記(39)〜(47)の本発明により達成される。
(39) 基板と、前記基板の一方の面側に設けられた第1導体パターンと、前記基板の他方の面側に設けられ、前記第1導体パターンと電気的に接続された第2導体パターンとを備える配線基板と、
前記基板の前記一方の面に接合され、前記第1導体パターンに電気的に接続される半導体素子と、
前記基板の前記一方の面および前記他方の面のうちの少なくとも一方の面に接着層を介して接合され、前記基板よりも熱膨張係数の小さい補強部材とを有し、
前記補強部材は、前記接着層に接触する第1層と、前記第1層の前記基板とは反対側の面に接合され、前記第1層と異なる材料で構成された第2層とを備え、前記第1層は、前記接着層との密着性を向上させる機能を有することを特徴とする半導体パッケージ。Moreover, such an object is achieved by the present inventions (39) to (47) below.
(39) A substrate, a first conductor pattern provided on one surface side of the substrate, and a second conductor pattern provided on the other surface side of the substrate and electrically connected to the first conductor pattern. A wiring board comprising:
A semiconductor element bonded to the one surface of the substrate and electrically connected to the first conductor pattern;
A reinforcing member bonded to at least one of the one surface and the other surface of the substrate via an adhesive layer, having a smaller coefficient of thermal expansion than the substrate;
The reinforcing member includes a first layer that contacts the adhesive layer, and a second layer that is bonded to a surface of the first layer opposite to the substrate and is made of a material different from the first layer. The first package has a function of improving adhesion with the adhesive layer.
(40) 前記第1層は、銅、銅合金、ニッケル、ニッケル合金、アルミニウム、アルミニウム合金、モリブデン、モリブデン合金、鉄、鉄合金、銀、銀合金、亜鉛、亜鉛合金、金、金合金からなる群から選択される金属材料で構成されている上記(39)に記載の半導体パッケージ。 (40) The first layer is made of copper, copper alloy, nickel, nickel alloy, aluminum, aluminum alloy, molybdenum, molybdenum alloy, iron, iron alloy, silver, silver alloy, zinc, zinc alloy, gold, gold alloy. The semiconductor package according to (39), which is made of a metal material selected from the group.
(41) 前記接着層は、樹脂材料および無機フィラーを含んで構成されている上記(40)に記載の半導体パッケージ。 (41) The semiconductor package according to (40), wherein the adhesive layer includes a resin material and an inorganic filler.
(42) 前記第1層の前記接着層との接触面は、粗面化処理されている上記(39)ないし(41)のいずれかに記載の半導体パッケージ。 (42) The semiconductor package according to any one of (39) to (41), wherein a contact surface of the first layer with the adhesive layer is roughened.
(43) 前記第1層の厚さをt1とし、前記第2層の厚さをt2としたときに、
t2/t1は、2以上80000以下である上記(39)ないし(42)のいずれかに記載の半導体パッケージ。(43) When the thickness of the first layer is t1, and the thickness of the second layer is t2,
The semiconductor package according to any one of (39) to (42), wherein t2 / t1 is not less than 2 and not more than 80000.
(44) 前記第2層の熱膨張係数は、0.5ppm/℃以上10ppm/℃以下である上記(39)ないし(43)のいずれかに記載の半導体パッケージ。 (44) The semiconductor package according to any one of (39) to (43), wherein the second layer has a thermal expansion coefficient of 0.5 ppm / ° C. or more and 10 ppm / ° C. or less.
(45) 前記第2層は、前記半導体素子との熱膨張係数差が7ppm/℃以下である上記(39)ないし(44)のいずれかに記載の半導体パッケージ。 (45) The semiconductor package according to any one of (39) to (44), wherein the second layer has a thermal expansion coefficient difference of 7 ppm / ° C. or less with respect to the semiconductor element.
(46) 前記第2層は、Fe−Ni系合金で構成されている上記(39)ないし(45)のいずれかに記載の半導体パッケージ。 (46) The semiconductor package according to any one of (39) to (45), wherein the second layer is made of an Fe—Ni alloy.
(47) 上記(39)ないし(46)のいずれかに記載の半導体パッケージを備えることを特徴とする半導体装置。 (47) A semiconductor device comprising the semiconductor package according to any one of (39) to (46).
また、このような目的は、下記(48)〜(58)の本発明により達成される。
(48) 基板と、前記基板の一方の面側に設けられた第1導体パターンと、前記基板の他方の面側に設けられ、前記第1導体パターンと電気的に接続された第2導体パターンとを備える配線基板と、
前記基板の前記一方の面に接合され、前記第1導体パターンに電気的に接続される半導体素子と、
前記基板の前記一方の面および前記他方の面のうちの少なくとも一方の面に接合され、前記基板よりも熱膨張係数の小さい補強部材とを有し、
前記補強部材は、その表面のうちの少なくとも露出した部分が粗面化処理されることにより形成された多数の凹部または凸部を有することを特徴とする半導体パッケージ。Moreover, such an object is achieved by the present invention described in (48) to (58) below.
(48) A substrate, a first conductor pattern provided on one surface side of the substrate, and a second conductor pattern provided on the other surface side of the substrate and electrically connected to the first conductor pattern. A wiring board comprising:
A semiconductor element bonded to the one surface of the substrate and electrically connected to the first conductor pattern;
A reinforcing member bonded to at least one of the one surface and the other surface of the substrate and having a smaller coefficient of thermal expansion than the substrate;
The reinforcing member has a plurality of concave portions or convex portions formed by roughening at least an exposed portion of the surface thereof.
(49) 前記複数の凹部または凸部は、平面視にて前記補強部材の全面に対して均一に分散して配置されている上記(48)に記載の半導体パッケージ。 (49) The semiconductor package according to (48), wherein the plurality of concave portions or convex portions are uniformly distributed over the entire surface of the reinforcing member in a plan view.
(50) 前記多数の凹部または凸部は、規則的に配置されている上記(48)または(49)に記載の半導体パッケージ。 (50) The semiconductor package according to (48) or (49), wherein the plurality of concave portions or convex portions are regularly arranged.
(51) 前記粗面化処理は、エッチング処理である上記(50)に記載の半導体パッケージ。 (51) The semiconductor package according to (50), wherein the roughening process is an etching process.
(52) 前記多数の凹部または凸部は、ランダムに配置されている上記(48)または(49)に記載の半導体パッケージ。 (52) The semiconductor package according to (48) or (49), wherein the plurality of concave portions or convex portions are randomly arranged.
(53) 前記粗面化処理は、ブラスト処理である上記(52)に記載の半導体パッケージ。 (53) The semiconductor package according to (52), wherein the roughening process is a blast process.
(54) 前記凹部または前記凸部の平面視形状が円形をなし、
前記補強部材の前記粗面化処理された表面の表面粗さは、0.1μm以上400μm以下である上記(48)ないし(53)のいずれかに記載の半導体パッケージ。(54) A planar view shape of the concave portion or the convex portion is circular,
The semiconductor package according to any one of (48) to (53), wherein a surface roughness of the roughened surface of the reinforcing member is 0.1 μm or more and 400 μm or less.
(55) 前記粗面化処理は、前記補強部材の表面のうちの前記基板に対向する部分に施されている上記(48)ないし(54)のいずれかに記載の半導体パッケージ。 (55) The semiconductor package according to any one of (48) to (54), wherein the roughening treatment is performed on a portion of the surface of the reinforcing member facing the substrate.
(56) 前記補強部材は、金属材料で構成されている上記(48)ないし(55)のいずれかに記載の半導体パッケージ。 (56) The semiconductor package according to any one of (48) to (55), wherein the reinforcing member is made of a metal material.
(57) 前記補強部材は、Fe−Ni系合金で構成されている上記(56)に記載の半導体パッケージ。 (57) The semiconductor package according to (56), wherein the reinforcing member is made of an Fe—Ni alloy.
(58) 上記(48)ないし(57)のいずれかに記載の半導体パッケージを備えることを特徴とする半導体装置。 (58) A semiconductor device comprising the semiconductor package according to any one of (48) to (57).
また、このような目的は、下記(59)〜(67)の本発明により達成される。
(59) 基板と、前記基板の一方の面側に設けられた第1導体パターンと、前記基板の他方の面側に設けられ、前記第1導体パターンと電気的に接続された第2導体パターンとを備える配線基板と、
前記基板の前記一方の面に接合され、前記第1導体パターンに電気的に接続される半導体素子と、
前記基板の前記一方の面および前記他方の面のうちの少なくとも一方の面に接合され、前記基板よりも熱膨張係数の小さい補強部材とを有し、
前記補強部材は、板状をなし、その厚さ方向に貫通する複数の貫通孔が形成されていることを特徴とする半導体パッケージ。Moreover, such an object is achieved by the present invention described in the following (59) to (67).
(59) A substrate, a first conductor pattern provided on one surface side of the substrate, and a second conductor pattern provided on the other surface side of the substrate and electrically connected to the first conductor pattern. A wiring board comprising:
A semiconductor element bonded to the one surface of the substrate and electrically connected to the first conductor pattern;
A reinforcing member bonded to at least one of the one surface and the other surface of the substrate and having a smaller coefficient of thermal expansion than the substrate;
The semiconductor package according to
(60) 前記複数の貫通孔は、平面視にて規則的に配置されている上記(59)に記載の半導体パッケージ。 (60) The semiconductor package according to (59), wherein the plurality of through holes are regularly arranged in a plan view.
(61) 前記複数の貫通孔は、平面視にて前記補強部材の全面に対して均一に分散して配置されている上記(59)または(60)に記載の半導体パッケージ。 (61) The semiconductor package according to (59) or (60), wherein the plurality of through holes are uniformly distributed over the entire surface of the reinforcing member in a plan view.
(62) 前記補強部材の平面視での面積をS1とし、前記複数の貫通孔の平面視での合計面積をS2としたとき、
S2/(S1+S2)が0.1以上0.9以下である上記(61)に記載の半導体パッケージ。(62) When the area of the reinforcing member in plan view is S1, and the total area of the plurality of through holes in plan view is S2,
The semiconductor package according to (61), wherein S2 / (S1 + S2) is 0.1 or more and 0.9 or less.
(63) 前記各貫通孔の平面視形状は、円形をなす上記(59)ないし(62)のいずれかに記載の半導体パッケージ。 (63) The semiconductor package according to any one of (59) to (62), wherein each through hole has a circular shape in plan view.
(64) 前記基板上に接合された複数の金属バンプを有し、
前記複数の貫通孔は、前記複数の金属バンプを露出するように形成されている上記(59)ないし(63)のいずれかに記載の半導体パッケージ。(64) having a plurality of metal bumps bonded on the substrate;
The semiconductor package according to any one of (59) to (63), wherein the plurality of through holes are formed so as to expose the plurality of metal bumps.
(65) 前記補強部材は、金属材料で構成されている上記(59)ないし(64)のいずれかに記載の半導体パッケージ。 (65) The semiconductor package according to any one of (59) to (64), wherein the reinforcing member is made of a metal material.
(66) 前記補強部材は、Fe−Ni系合金で構成されている上記(65)に記載の半導体パッケージ。 (66) The semiconductor package according to (65), wherein the reinforcing member is made of an Fe—Ni alloy.
(67) 上記(59)ないし(66)のいずれかに記載の半導体パッケージを備えることを特徴とする半導体装置。 (67) A semiconductor device comprising the semiconductor package according to any one of (59) to (66).
本発明の半導体パッケージによれば、配線基板の反りを抑制または防止することができ、さらに、半導体パッケージ全体の剛性が増す。また、半導体パッケージの放熱性を優れたものとすることができる。
本発明の半導体装置によれば、前述したような半導体パッケージを備えるので、信頼性に優れる。According to the semiconductor package of the present invention, warping of the wiring board can be suppressed or prevented, and the rigidity of the entire semiconductor package is further increased. Moreover, the heat dissipation of the semiconductor package can be made excellent.
According to the semiconductor device of the present invention, since the semiconductor package as described above is provided, the reliability is excellent.
以下、添付図面に基づき、本発明の半導体パッケージおよび半導体装置の好適な実施形態について説明する。 DESCRIPTION OF EXEMPLARY EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments of a semiconductor package and a semiconductor device according to the invention will be described with reference to the accompanying drawings.
(1)第1実施形態
(1−1)半導体パッケージ
まず、本発明の半導体パッケージを説明する。(1) First Embodiment (1-1) Semiconductor Package First, the semiconductor package of the present invention will be described.
図1は、第1実施形態に係る半導体パッケージを模式的に示す断面図、図2は、図1に示す半導体パッケージを示す上面図、図3は、図1に示す半導体パッケージを示す下面図、図4A〜図4Gは、図1に示す半導体パッケージの製造方法の一例を示す図である。なお、以下の説明では、説明の便宜上、図1中の上側を「上」、下側を「下」と言う。また、図1ないし図4(図4A〜図4G)では、それぞれ、説明の便宜上、半導体パッケージの各部が誇張して描かれている。 1 is a cross-sectional view schematically showing the semiconductor package according to the first embodiment, FIG. 2 is a top view showing the semiconductor package shown in FIG. 1, and FIG. 3 is a bottom view showing the semiconductor package shown in FIG. 4A to 4G are diagrams showing an example of a method for manufacturing the semiconductor package shown in FIG. In the following description, for convenience of description, the upper side in FIG. 1 is referred to as “upper” and the lower side is referred to as “lower”. 1 to 4 (FIGS. 4A to 4G), each part of the semiconductor package is exaggerated for convenience of explanation.
図1に示すように、半導体パッケージ1は、配線基板2と、この配線基板2上に搭載された半導体素子3と、第1補強部材(補強部材)4と、第2補強部材(補強部材)5とを有する。
As shown in FIG. 1, a
このような半導体パッケージ1によれば、半導体素子3と接合された部分以外の部分においても、配線基板2の両面が第1補強部材4および第2補強部材5により補強されるため、半導体パッケージ1全体の剛性が増す。特に、第1補強部材4および第2補強部材5の熱膨張係数が配線基板2(具体的には後述する基板21)よりも小さいため、半導体素子3が配線基板2の全面に亘って設けられているのと同様に、配線基板2と半導体素子3との熱膨張係数差に起因する配線基板2の反りを抑制または防止することができる。
According to such a
また、配線基板2自体の剛性を高める必要がなく、配線基板2の厚さを薄くすることができるので、配線基板2の厚さ方向での熱伝導性を高めることができる。そのため、半導体パッケージ1は、半導体素子3からの熱を配線基板2を介して逃すことができ、放熱性に優れる。また、第1補強部材4および第2補強部材5の構成材料を適宜選択することにより、半導体パッケージ1の放熱性を高めることもできる。
Further, it is not necessary to increase the rigidity of the
このようなことから、半導体素子3および配線基板2の昇温を抑えることができるので、この点でも、配線基板2と半導体素子3との熱膨張係数差に起因する配線基板2の反りを抑制または防止することができる。
For this reason, since the temperature rise of the
特に、半導体パッケージ1では、後に詳述するように第1補強部材4および第2補強部材5は、それぞれ、Fe−Ni系合金で構成されているので、優れた剛性および放熱性を有するとともに、熱膨張係数が小さい(半導体素子3に近い)。そのため、配線基板2と半導体素子3との熱膨張係数差に起因する配線基板2の反りを抑制または防止することができる。
In particular, in the
以下、半導体パッケージ1の各部を順次詳細に説明する。
[配線基板]
配線基板2は、半導体素子3を支持する基板であり、例えば、その搭載した半導体素子3と後述するようなマザーボード200との電気的接続を中継する中継基板(インターポーザ)である。また、配線基板2は、その平面視形状は、通常、正方形、長方形等の四角形とされる。Hereinafter, each part of the
[Wiring board]
The
配線基板2は、基板21と、導体パターン221、222、223、224と、導体ポスト231、232、233、234と、伝熱ポスト24とを有している。
The
なお、第1実施形態では、導体パターン221は、基板21の一方の面側に設けられた第1導体パターンを構成し、導体パターン224は、基板21の他方の面側に設けられ、前記第1導体パターンと電気的に接続された第2導体パターンを構成する。
In the first embodiment, the
基板21は、複数(第1実施形態では5層)の絶縁層211、212、213、214、215で構成されている。より具体的には、基板21は、絶縁層211、絶縁層212、絶縁層213、絶縁層214、絶縁層215がこの順で積層されて構成されている。なお、基板21を構成する絶縁層の数は、これに限定されず、1〜4層であってもよいし、6層以上であってもよい。
The
各絶縁層211、212、213、214、215は、絶縁性を有する材料で構成されている。
Each of the insulating
具体的には、各絶縁層211、212、213、214、215は、基材(繊維基材)と、その基材に含浸された樹脂組成物とで構成されている。
Specifically, each insulating
基材は、各絶縁層211、212、213、214、215の芯材として用いられるものである。このような基材を有することにより、基板21の剛性を高めることができる。
A base material is used as a core material of each insulating layer 211,212,213,214,215. By having such a base material, the rigidity of the
基材としては、例えば、ガラス織布、ガラス不織布等のガラス繊維で構成されたガラス繊維基材、ポリアミド樹脂繊維、芳香族ポリアミド樹脂繊維、全芳香族ポリアミド樹脂繊維等のポリアミド系樹脂繊維、ポリエステル樹脂繊維、芳香族ポリエステル樹脂繊維、全芳香族ポリエステル樹脂繊維等のポリエステル系樹脂繊維、ポリイミド樹脂繊維、フッ素樹脂繊維等を主成分とする織布または不織布で構成される合成繊維基材、クラフト紙、コットンリンター紙、リンターとクラフトパルプの混抄紙等を主成分とする紙基材等が挙げられる。これらの中でも、かかる基材としては、ガラス繊維基材が好ましい。これにより、基板21の剛性を高めるとともに、基板21の薄型化を図ることができる。さらに、基板21の熱膨張係数も小さくすることができる。
Examples of the base material include glass fiber base materials composed of glass fibers such as glass woven fabrics and glass nonwoven fabrics, polyamide resin fibers such as polyamide resin fibers, aromatic polyamide resin fibers, wholly aromatic polyamide resin fibers, and polyesters. Synthetic fiber base material, kraft paper composed of woven fabric or non-woven fabric mainly composed of resin fiber, aromatic polyester resin fiber, polyester resin fiber such as wholly aromatic polyester resin fiber, polyimide resin fiber, fluororesin fiber, etc. And paper base materials mainly composed of cotton linter paper, mixed paper of linter and kraft pulp, and the like. Among these, as such a base material, a glass fiber base material is preferable. Thereby, the rigidity of the
このようなガラス繊維基材を構成するガラスとしては、例えば、Eガラス、Cガラス、Aガラス、Sガラス、Dガラス、NEガラス、Tガラス、Hガラス等が挙げられる。これらの中でもTガラスが好ましい。これにより、ガラス繊維基材の熱膨張係数を小さくすることができ、それによって基板21の熱膨張係数を小さくすることができる。
As glass which comprises such a glass fiber base material, E glass, C glass, A glass, S glass, D glass, NE glass, T glass, H glass etc. are mentioned, for example. Among these, T glass is preferable. Thereby, the thermal expansion coefficient of a glass fiber base material can be made small, and, thereby, the thermal expansion coefficient of the board |
また、絶縁層211、212、213、214、215が基材を含む場合、絶縁層211、212、213、214、215における基材の含有率は、それぞれ、30〜70wt%であることが好ましく、40〜60wt%であることがより好ましい。これにより、これらの絶縁層のひび割れ等の破損を確実に防ぎつつ、各絶縁層の電気絶縁性および熱膨張係数を十分に低いものとすることができる。なお、絶縁層211、212、213、214、215のうちの少なくとも1層は、基材を含まずに樹脂組成物のみで構成されていてもよい。
When the insulating
このような基材に含浸される樹脂組成物は、樹脂材料が含まれている。かかる樹脂材料としては、熱硬化性樹脂が好適に用いられる。 The resin composition impregnated in such a base material contains a resin material. As such a resin material, a thermosetting resin is preferably used.
前記熱硬化性樹脂としては、例えば、フェノールノボラック樹脂、クレゾールノボラック樹脂、ビスフェノールAノボラック樹脂等のノボラック型フェノール樹脂、未変性のレゾールフェノール樹脂、桐油、アマニ油、クルミ油等で変性した油変性レゾールフェノール樹脂等のレゾール型フェノール樹脂等のフェノール樹脂、ビスフェノールAエポキシ樹脂、ビスフェノールFエポキシ樹脂等のビスフェノール型エポキシ樹脂、ノボラックエポキシ樹脂、クレゾールノボラックエポキシ樹脂等のノボラック型エポキシ樹脂、ビフェニル型エポキシ樹脂等のエポキシ樹脂、シアネート樹脂、ユリア(尿素)樹脂、メラミン樹脂等のトリアジン環を有する樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ビスマレイミド樹脂、ポリウレタン樹脂、ジアリルフタレート樹脂、シリコーン樹脂、ベンゾオキサジン環を有する樹脂、シアネートエステル樹脂等が挙げられる。 Examples of the thermosetting resin include an oil-modified resole modified with a novolak-type phenol resin such as a phenol novolak resin, a cresol novolak resin, a bisphenol A novolak resin, an unmodified resole phenol resin, tung oil, linseed oil, walnut oil, and the like. Phenol resin such as phenolic resin, bisphenol type epoxy resin such as bisphenol A epoxy resin, bisphenol F epoxy resin, novolac epoxy resin, novolac epoxy resin such as cresol novolac epoxy resin, biphenyl type epoxy resin, etc. Epoxy resin, cyanate resin, urea (urea) resin, resin having triazine ring such as melamine resin, unsaturated polyester resin, bismaleimide resin, polyurethane resin, diallyl phthalate DOO resins, silicone resins, resins having a benzoxazine ring, cyanate ester resins.
これらの中でも、特に、シアネート樹脂が好ましい。これにより、基板21の熱膨張係数を十分に小さくすることができる。さらに、基板21の電気特性(低誘電率、低誘電正接等)を優れたものとすることができる。
Among these, a cyanate resin is particularly preferable. Thereby, the thermal expansion coefficient of the board |
また、前記樹脂組成物は、フィラーを含むのが好ましい。すなわち、絶縁層211、212、213、214、215は、それぞれ、フィラーを含むことが好ましい。これにより、絶縁層211、212、213、214、215の熱膨張係数を低くすることができる。
Moreover, it is preferable that the said resin composition contains a filler. That is, each of the insulating
前記フィラーとしては、各種無機フィラーまたは有機フィラーが挙げられる。
無機フィラー(無機充填材)としては、例えば、シリカ、アルミナ、ケイ藻土、酸化チタン、酸化鉄、酸化亜鉛、酸化マグネシウム、金属フェライト等の酸化物、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム等の水酸化物、炭酸カルシウム(軽質、重質)、炭酸マグネシウム、ドロマイト、ドーソナイト等の炭酸塩、硫酸カルシウム、硫酸バリウム、硫酸アンモニウム、亜硫酸カルシウム等の硫酸塩または亜硫酸塩、タルク、マイカ、クレー、ガラス繊維、ケイ酸カルシウム、モンモリロナイト、ベントナイト等のケイ酸塩、ホウ酸亜鉛、メタホウ酸バリウム、ホウ酸アルミニウム、ホウ酸カルシウム、ホウ酸ナトリウム等のホウ酸塩、カーボンブラック、グラファイト、炭素繊維等の炭素、その他鉄粉、銅粉、アルミニウム粉、亜鉛華、硫化モリブデン、ボロン繊維、チタン酸カリウム、チタン酸ジルコン酸鉛が挙げられる。Examples of the filler include various inorganic fillers or organic fillers.
Examples of the inorganic filler (inorganic filler) include oxides such as silica, alumina, diatomaceous earth, titanium oxide, iron oxide, zinc oxide, magnesium oxide and metal ferrite, and hydroxide such as aluminum hydroxide and magnesium hydroxide. , Calcium carbonate (light, heavy), carbonates such as magnesium carbonate, dolomite, and dawsonite, sulfates or sulfites such as calcium sulfate, barium sulfate, ammonium sulfate, calcium sulfite, talc, mica, clay, glass fiber, silica Silicates such as calcium oxide, montmorillonite, bentonite, borate such as zinc borate, barium metaborate, aluminum borate, calcium borate, sodium borate, carbon black, graphite, carbon fiber and other iron Powder, copper powder, aluminum powder, zinc white, sulfide Ribuden, boron fiber, potassium titanate, and a lead zirconate titanate.
また、有機フィラーとしては、合成樹脂粉末が挙げられる。この合成樹脂粉末としては、例えば、アルキド樹脂、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、フェノール樹脂、ポリエステル、アクリル樹脂、アセタール樹脂、ポリエチレン、ポリエーテル、ポリカーボネート、ポリアミド、ポリスルホン、ポリスチレン、ポリ塩化ビニル、フッ素樹脂、ポリプロピレン、エチレン−酢酸ビニル共重合体等の各種熱硬化性樹脂または熱可塑性樹脂の粉末、またはこれらの樹脂の共重合体の粉末が挙げられる。また、有機フィラーの他の例としては、芳香族または脂肪族ポリアミド繊維、ポリプロピレン繊維、ポリエステル繊維、アラミド繊維等が挙げられる。 Moreover, synthetic resin powder is mentioned as an organic filler. Examples of the synthetic resin powder include alkyd resin, epoxy resin, silicone resin, phenol resin, polyester, acrylic resin, acetal resin, polyethylene, polyether, polycarbonate, polyamide, polysulfone, polystyrene, polyvinyl chloride, fluororesin, and polypropylene. And various thermosetting resins such as ethylene-vinyl acetate copolymers or powders of thermoplastic resins, or powders of copolymers of these resins. Other examples of organic fillers include aromatic or aliphatic polyamide fibers, polypropylene fibers, polyester fibers, and aramid fibers.
前述したようなフィラーの中でも、無機フィラーを用いるのが好ましい。これにより、絶縁層211、212、213、214、215の熱膨張係数を効果的に低めることができる。また、絶縁層211、212、213、214、215の伝熱性を高めることもできる。
Among the fillers as described above, it is preferable to use an inorganic filler. Thereby, the thermal expansion coefficient of the insulating
特に、無機フィラーの中でも、シリカが好ましく、溶融シリカ(特に球状溶融シリカ)が低熱膨張性に優れる点で好ましい。 In particular, among inorganic fillers, silica is preferable, and fused silica (particularly spherical fused silica) is preferable in terms of excellent low thermal expansion.
無機フィラーの平均粒子径は、特に限定されないが、0.05〜2.0μmが好ましく、特に0.1〜1.0μmが好ましい。これにより、絶縁層211、212、213、214、215中で、無機フィラーは、より均一に分散することができ、絶縁層211、212、213、214、215の物理的強度および絶縁性を特に優れたものとすることができる。
Although the average particle diameter of an inorganic filler is not specifically limited, 0.05-2.0 micrometers is preferable and especially 0.1-1.0 micrometer is preferable. As a result, the inorganic filler can be more uniformly dispersed in the insulating
なお、上記無機フィラーの平均粒子径は、例えば、粒度分布計(HORIBA製、LA−500)により測定することができる。また、本明細書において、平均粒子径とは、体積基準での平均粒子径を指す。 In addition, the average particle diameter of the said inorganic filler can be measured with a particle size distribution meter (product made from HORIBA, LA-500), for example. Moreover, in this specification, an average particle diameter refers to the average particle diameter on a volume basis.
絶縁層211、212、213、214、215における無機充填材の含有量は、それぞれ、特に限定されないが、基材を除く樹脂組成物を100wt%としたときに、30〜80wt%が好ましく、特に45〜75wt%が好ましい。含有量が前記範囲内であると、絶縁層211、212、213、214、215は、熱膨張係数が十分に低く、吸湿性が特に低いものとなる。
The content of the inorganic filler in the insulating
また、前記樹脂組成物は、前述した熱硬化性樹脂の他、フェノキシ樹脂、ポリイミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、ポリフェニレンオキサイド樹脂、ポリエーテルスルホン樹脂等の熱可塑性樹脂含んでいてもよい。 In addition to the thermosetting resin described above, the resin composition may contain a thermoplastic resin such as a phenoxy resin, a polyimide resin, a polyamideimide resin, a polyphenylene oxide resin, or a polyethersulfone resin.
また、前記樹脂組成物は、必要に応じて、顔料、酸化防止剤等の上記成分以外の添加物を含んでいてもよい。 Moreover, the said resin composition may contain additives other than the said components, such as a pigment and antioxidant, as needed.
また、絶縁層211、212、213、214、215は、互いに同じ材料で構成されていてもよいし、互いに異なる材料で構成されていてもよい。
The insulating
上述したような複数の層で構成された基板21の平均厚さは、特に限定されないが、30μm以上800μm以下であることが好ましく、30μm以上400μm以下であることがより好ましい。
The average thickness of the
このような基板21の絶縁層211と絶縁層212の間には、導体パターン221が介挿されている。また、絶縁層212と絶縁層213との間には、導体パターン222が介挿されている。また、絶縁層213と絶縁層214との間には、導体パターン223が介挿されている。また、絶縁層214と絶縁層215との間には、導体パターン224が介挿されている。
A
この導体パターン221、222、223、224は、それぞれ、複数の配線を有する回路として機能するものである。
Each of the
導体パターン221、222、223、224の構成材料としては、導電性を有するものであれば、特に限定されず、例えば、銅、銅系合金、アルミ、アルミ系合金等の各種金属および各種合金が挙げられる。中でも、かかる構成材料としては、銅および銅系合金を用いるのが好ましい。銅および銅系合金は、電気伝導率が比較的高いものである。そのため、配線基板2の電気的特性を良好なものとすることができる。また、銅および銅系合金は熱伝導性にも優れるので、配線基板2の放熱性を向上させることもできる。
The constituent material of the
また、導体パターン221、222、223、224の平均厚さは、特に限定されないが、5μm以上30μm以下であることが好ましい。
In addition, the average thickness of the
また、絶縁層211には、その厚さ方向に貫通するビアホールが形成され、そのビアホール内に導体ポスト(ビアポスト)231が設けられている。この導体ポスト231は、絶縁層211をその厚さ方向に貫通しており、上端部が半導体素子3に金属バンプ31を介して接続されるとともに、下端部が導体パターン221に接続されている。これにより、導体パターン221と半導体素子3とが導通している。
The insulating
同様に、絶縁層212には、その厚さ方向に貫通する導体ポスト(ビアポスト)232が設けられている。この導体ポスト232は、上端部が導体パターン221に接続されるとともに、下端部が導体パターン222に接続されている。これにより、導体パターン221と導体パターン222とが導通している。
Similarly, the insulating
また、絶縁層213には、その厚さ方向に貫通する導体ポスト(ビアポスト)233が設けられている。この導体ポスト233は、上端部が導体パターン222に接続されるとともに、下端部が導体パターン223に接続されている。これにより、導体パターン222と導体パターン223とが導通している。
The insulating
また、絶縁層214には、その厚さ方向に貫通する導体ポスト(ビアポスト)234が設けられている。この導体ポスト234は、上端部が導体パターン223に接続されるとともに、下端部が導体パターン224に接続されている。これにより、導体パターン223と導体パターン224とが導通している。
The insulating
また、絶縁層215には、その厚さ方向に貫通する複数の開口部が設けられ、その各開口部から導体パターン224の一部(端子)が露出している。そして、その導体パターン224の露出した各部分(端子)上には、金属バンプ71が接合されている。すなわち、第2導体パターンである導体パターン224の基板21と反対側の面には、複数の金属バンプ71が接合されている。
The insulating
この金属バンプ71は、半導体パッケージ1を例えば後述するようなマザーボードに対して電気的に接続するためのものである。
The
第1実施形態では、金属バンプ71は、略球状をなしている。なお、金属バンプ71の形状は、これに限定されない。
In the first embodiment, the
金属バンプ71の構成材料としては、特に限定されないが、例えば、錫−鉛系、錫−銀系、錫−亜鉛系、錫−ビスマス系、錫−アンチモン系、錫−銀−ビスマス系、錫−銅系、錫−銀−銅系等の各種ろう材(半田)を用いることができる。
The constituent material of the
また、基板21には、その厚さ方向に貫通する複数のビアホールが形成され、その各ビアホールに伝熱ポスト24が設けられている。
The
この各伝熱ポスト24は、基板21全体をその厚さ方向に貫通しており、上端が基板21の上面から露出するとともに、下端が基板21の下面から露出している。そして、伝熱ポスト24は、上端が第1補強部材4に接触し、下端が第2補強部材5に接触している。これにより、各伝熱ポスト24は、第1補強部材4と第2補強部材5とを接続している。
Each
この各伝熱ポスト(熱伝導部)24は、前述した基板21(絶縁層)よりも高い伝熱性を有する。これにより、第1補強部材4から伝熱ポスト24を介して第2補強部材5へ熱を効率的に伝達することができる。その結果、半導体パッケージ1の放熱性を向上させることができる。
Each of the heat transfer posts (heat conduction portions) 24 has higher heat transfer properties than the substrate 21 (insulating layer) described above. Thereby, heat can be efficiently transferred from the first reinforcing
また、この各伝熱ポスト24は、基板21をその厚さ方向に貫通するものであるため、公知の導体ポストと同様に、簡単かつ高精度に形成することができる。
Further, since each
また、各伝熱ポスト24は、中空であってもよいし、中実であってもよい。また、各伝熱ポスト24の横断面形状としては、特に限定されず、例えば、円形、楕円形、多角形等が挙げられる。また、伝熱ポスト24の数は、特に限定されず、任意であるが、配線基板2の機械的強度を損ねない程度に、できるだけ多くするのが好ましい。
Each
各伝熱ポスト24は、電気信号の伝送に寄与しないものである。これにより、第1補強部材4から伝熱ポスト24を介して第2補強部材5へ熱をより効率的に伝達することができる。
Each
第1実施形態では、複数の伝熱ポスト24は、配線基板2を平面視したときに、配線基板2の外周部に沿って互いに間隔を隔てて並設されている。特に、複数の伝熱ポスト24は、配線基板2を平面視したときに、配線基板2の外周部に沿って周方向に等間隔で並設されているのが好ましい。これにより、配線基板2の温度分布を均一化することができる。
In the first embodiment, the plurality of heat transfer posts 24 are arranged side by side along the outer peripheral portion of the
また、複数の伝熱ポスト24は、配線基板2を平面視したときに、前述した導体パターン221、222、223、224に重ならないように設けられている。これにより、伝熱ポスト24の形成が簡単となるとともに、伝熱ポスト24と導体パターン221、222、223、224との短絡を防止することができる。
The plurality of heat transfer posts 24 are provided so as not to overlap the
このような各伝熱ポスト24の構成材料としては、前述した基板21(絶縁層)よりも高い伝熱性を有するものであれば、特に限定されないが、金属材料を用いるのが好ましい。
The constituent material of each
かかる金属材料としては、例えば、銅、銅系合金、アルミ、アルミ系合金等の各種金属および各種合金が挙げられる。中でも、かかる金属材料としては、伝熱性に優れるので、銅、銅系合金、アルミ、アルミ系合金を用いるのが好ましい。銅および銅系合金は、熱伝導性に優れるので、配線基板2の放熱性を向上させることもできる。
Examples of the metal material include various metals and various alloys such as copper, a copper-based alloy, aluminum, and an aluminum-based alloy. Among these, as such a metal material, it is preferable to use copper, a copper-based alloy, aluminum, or an aluminum-based alloy because of excellent heat conductivity. Since copper and a copper-based alloy are excellent in thermal conductivity, the heat dissipation of the
また、伝熱ポスト24の構成材料は、前述した導体ポスト231〜234の構成材料と異なっていてもよいが、導体ポスト231〜234の構成材料(特に導体ポスト234の構成材料)と同じであるのが好ましい。これにより、伝熱ポスト24を導体ポスト234の形成と同時に一括して形成することができる。そのため、半導体パッケージ1の製造が簡単化され、また、半導体パッケージ1を安価なものとすることができる。
Further, the constituent material of the
[半導体素子]
半導体素子3は、例えば、集積回路素子(IC)であり、より具体的には、例えば、ロジックIC、メモリおよび受発光素子等である。[Semiconductor element]
The
この半導体素子3は、前述した配線基板2の基板21の上面(一方の面)に接合され、第1導体パターンである導体パターン221に電気的に接続されている。
The
具体的には、半導体素子3は、その下面に、図示しない複数の端子が設けられており、その各端子が金属バンプ31を介して、前述した配線基板2の導体ポスト231に電気的に接続されている。これにより、半導体素子3と配線基板2の導体パターン221とが電気的に接続されている。
Specifically, the
金属バンプ31の構成材料としては、特に限定されないが、前述した金属バンプ71と同様、例えば、錫−鉛系、錫−銀系、錫−亜鉛系、錫−ビスマス系、錫−アンチモン系、錫−銀−ビスマス系、錫−銅系、錫−銀−銅系等の各種ろう材(半田)を用いることができる。
The constituent material of the
また、半導体素子3は、接着層32を介して、配線基板2の上面に接着(接合)されている。
Further, the
この接着層32は、接着性および絶縁性を有する材料で構成され、例えば、アンダーフィル材の硬化物で構成されている。
The
アンダーフィル材としては、特に限定されず、公知のアンダーフィル材を用いることができるが、後述する絶縁材81を形成するための半田接合用レジストと同様のものを用いることもできる。
The underfill material is not particularly limited, and a known underfill material can be used, but the same solder bonding resist as that for forming an insulating
[第1補強部材]
第1補強部材(スティフナー)4は、前述した配線基板2の基板21の上面(一方の面)の、半導体素子3が接合されていない部分に接合されている。[First reinforcing member]
The first reinforcing member (stiffener) 4 is bonded to a portion of the upper surface (one surface) of the
この第1補強部材4と基板21とは、接着剤を介して接合することができる。これにより、第1補強部材4の設置が簡単となる。
This
かかる接着剤としては、接着機能を有するものであれば、特に限定されず、各種接着剤を用いることができるが、熱伝導性に優れたものが好ましく、後述する熱伝導性材料6と同様のものを用いることができる。
Such an adhesive is not particularly limited as long as it has an adhesive function, and various adhesives can be used. However, an adhesive excellent in thermal conductivity is preferable, and is the same as the thermal
この第1補強部材4は、基板21よりも熱膨張係数が小さい。これにより、基板21の熱膨張を抑えることができる。
The first reinforcing
また、第1補強部材4は、板状をなしている。これにより、第1補強部材4の構成を簡単かつ小型なものとすることができる。
Moreover, the
このような第1補強部材4の基板21と反対側の面(すなわち上面)は、半導体素子3の基板21と反対側の面(すなわち上面)と同一面上またはそれよりも基板21側(すなわち下側)に位置しているのが好ましい。これにより、半導体パッケージ1の製造に際し、第1補強部材4の設置後に半導体素子3を設置する場合、半導体素子3の設置が容易となる。
The surface of the first reinforcing
第1実施形態では、第1補強部材4の基板21と反対側の面(すなわち上面)と、半導体素子3の基板21と反対側の面(すなわち上面)とが同一面上に位置している。これにより、半導体パッケージ1を薄型化しつつ、配線基板2の反りを効果的に抑制または防止することができる。また、第1補強部材4の上面上に他の構造体(例えば、基板、半導体素子、ヒートシンク等)を設ける場合、その構造体の設置を安定的に行うことができる。
なお、第1補強部材4および半導体素子3を封止樹脂でモールドしてもよい。In the first embodiment, the surface of the first reinforcing
The first reinforcing
また、第1補強部材4は、半導体素子3の周囲を囲むように設けられている。第1実施形態では、第1補強部材4は、半導体素子3を囲むように環状(より具体的には四角環状)をなしている。これにより、第1補強部材4による配線基板2の剛性を高める効果を優れたものとすることができる。
The first reinforcing
また、第1補強部材4は、半導体素子3との間の距離(第1補強部材4の内周面41と半導体素子3の外周面33との間の距離)が半導体素子3の全周に亘って一定となるように形成されている。これにより、第1補強部材4および半導体素子3の一体性が増し、これらによる配線基板2の補強効果が好適に発揮される。また、後述する熱伝導性材料6を介した半導体素子3から第1補強部材への伝熱を効率的かつ均一に生じさせることができる。
Further, the distance between the first reinforcing
また、第1補強部材4は、半導体素子3との熱膨張係数差が7ppm/℃以下であるのが好ましい。これにより、半導体素子3および第1補強部材4が一体的に配線基板2を補強し、半導体パッケージ1全体の熱膨張を抑えることができる。
The first reinforcing
また、第1補強部材4は、Fe−Ni系合金で構成されている。
Fe−Ni系合金は、放熱性に優れるだけでなく、熱膨張係数が低く、かつ、一般的な半導体素子3の熱膨張係数に近い熱膨張係数を有する。そのため、半導体素子3および第1補強部材4が一体的に配線基板2を補強することができる。Moreover, the
The Fe—Ni alloy not only has excellent heat dissipation, but also has a low thermal expansion coefficient and a thermal expansion coefficient close to that of a
Fe−Ni系合金としては、FeおよびNiを含むものであれは、特に限定されず、FeおよびNiの他に、残部(M)として、Co、Ti、Mo、Cr、Pd、Pt等の金属のうちの1種または2種以上の金属を含んでいてもよい。 The Fe—Ni-based alloy is not particularly limited as long as it contains Fe and Ni. In addition to Fe and Ni, the balance (M) is a metal such as Co, Ti, Mo, Cr, Pd, and Pt. Of these, one or more metals may be included.
より具体的には、Fe−Ni系合金としては、例えば、Fe−36Ni合金(インバー)等のFe−Ni合金、Fe−32Ni−5Co合金(スーパーインバー)、Fe−29Ni−17Co合金(コバール)、Fe−36Ni−12Co合金(エリンバー)等のFe−Ni−Co合金、Fe−Ni−Cr−Ti合金、Ni−28Mo−2Fe合金等のNi−Mo−Fe合金等が挙げられる。 More specifically, examples of Fe-Ni alloys include Fe-Ni alloys such as Fe-36Ni alloy (Invar), Fe-32Ni-5Co alloy (Super Invar), and Fe-29Ni-17Co alloy (Kovar). Fe-Ni-Co alloys such as Fe-36Ni-12Co alloy (Erin bar), Ni-Mo-Fe alloys such as Fe-Ni-Cr-Ti alloy and Ni-28Mo-2Fe alloy.
また、Fe−Ni−Co合金は、例えば、KV−2、KV−4、KV−6、KV−15、KV−25等のKVシリーズ(NEOMAXマテリアル社製)、Nivarox等の商品名で市販されている。また、Fe−Ni合金は、例えば、NS−5、D−1(NEOMAXマテリアル社製)等の商品名で市販されている。また、Fe−Ni−Cr−Ti合金は、例えば、Ni−Span C−902(大同スペシャルメタル社製)、EL−3(NEOMAXマテリアル社製)等の商品名で市販されている。 In addition, Fe-Ni-Co alloys are commercially available under trade names such as KV series (manufactured by NEOMAX Materials) such as KV-2, KV-4, KV-6, KV-15, and KV-25, and Nivarox. ing. Moreover, the Fe-Ni alloy is marketed with brand names, such as NS-5 and D-1 (made by NEOMAX material company), for example. Fe-Ni-Cr-Ti alloys are commercially available under trade names such as Ni-Span C-902 (manufactured by Daido Special Metal), EL-3 (manufactured by NEOMAX Material).
特に、前記Fe−Ni系合金の熱膨張係数(すなわち第1補強部材4の熱膨張係数)は、0.5ppm/℃以上10ppm/℃以下であるのが好ましく、1ppm/℃以上7ppm/℃以下であるのがより好ましく、1ppm/℃以上5ppm/℃以下であるのがさらに好ましい。これにより、半導体素子3と第1補強部材4との熱膨張係数差を小さくし、これらが一体として配線基板2を補強することができる。そのため、配線基板2の反りを効果的に防止することができる。
In particular, the thermal expansion coefficient of the Fe—Ni-based alloy (that is, the thermal expansion coefficient of the first reinforcing member 4) is preferably 0.5 ppm / ° C. or more and 10 ppm / ° C. or less, and preferably 1 ppm / ° C. or more and 7 ppm / ° C. or less. It is more preferable that it is 1 ppm / ° C. or more and 5 ppm / ° C. or less. Thereby, the difference in thermal expansion coefficient between the
また、前記Fe−Ni系合金と半導体素子3との熱膨張係数差の絶対値(第1補強部材4と半導体素子3との熱膨張係数差の絶対値)は、7ppm/℃以下であるのが好ましく、5ppm/℃以下であるのがより好ましく、2ppm/℃以下であるのがさらに好ましい。これにより、半導体素子3と第1補強部材4との熱膨張係数差を小さくし、これらが一体として配線基板2を補強することができる。そのため、配線基板2の反りを効果的に防止することができる。
Further, the absolute value of the difference in thermal expansion coefficient between the Fe—Ni-based alloy and the semiconductor element 3 (the absolute value of the difference in thermal expansion coefficient between the first reinforcing
上述したような熱膨張係数の観点から、前記Fe−Ni系合金は、Niの含有量が30wt%以上50wt%以下であるのが好ましく、Niの含有量が35wt%以上45wt%以下であるのがより好ましい。これにより、第1補強部材4の熱膨張係数を半導体素子3の熱膨張係数に近づけることができる。この場合、前記Fe−Ni系合金は、Feの含有量が50wt%以上70wt%以下であるのが好ましく、Feの含有量が55wt%以上65wt%以下であるのがより好ましい。
From the viewpoint of the thermal expansion coefficient as described above, the Fe—Ni-based alloy preferably has a Ni content of 30 wt% or more and 50 wt% or less, and the Ni content is 35 wt% or more and 45 wt% or less. Is more preferable. Thereby, the thermal expansion coefficient of the first reinforcing
また、前記Fe−Ni系合金は、FeおよびNiの合計含有量が85wt%以上100wt%以下であるのが好ましく、FeおよびNiの合計含有量が90wt%以上100wt%以下であるのがより好ましい。すなわち、前記Fe−Ni系合金は、残部(M)の含有量が0wt%以上15wt%以下であるのが好ましく、残部(M)の含有量が0wt%以上10wt%以下であるのがより好ましい。これにより、第1補強部材4の熱膨張係数を半導体素子3の熱膨張係数に近づけることができる。
Further, the Fe—Ni-based alloy preferably has a total content of Fe and Ni of 85 wt% or more and 100 wt% or less, and more preferably a total content of Fe and Ni is 90 wt% or more and 100 wt% or less. . That is, the content of the balance (M) is preferably 0 wt% or more and 15 wt% or less, and the content of the balance (M) is more preferably 0 wt% or more and 10 wt% or less. . Thereby, the thermal expansion coefficient of the first reinforcing
また、第1補強部材4の平均厚さは、配線基板2の熱膨張係数、配線基板2の第1補強部材4および第2補強部材5の形状、大きさ、構成材料等に応じて決められるものであり、特に限定されないが、例えば、0.02mm以上0.8mm以下程度である。
The average thickness of the first reinforcing
また、熱放散性の観点から、第1補強部材4の表面が粗化されていてもよい。第1補強部材4表面が粗化されていれば、表面積が増大し熱放散の効率が上がる。第1補強部材4表面の粗化方法は、特に限定されず、例えば化学的な薬液処理、機械的なサンドブラスト処理などにより実施することができる。
Moreover, the surface of the
第1補強部材4の表面粗度の大きさは、半導体素子3の発熱量、樹脂材料の構成、配線基板2の構成、第1補強部材4の形状、大きさ等に応じて決められるものであり、特に限定されないが、例えば、算術平均で表される表面粗度が0.1μm以上100μm以下程度である。前記算術平均で表される表面粗度は、例えばJIS B 0601に準じて測定することができる。
The magnitude of the surface roughness of the first reinforcing
また、樹脂材料との密着性向上の観点から、第1補強部材4表面に銅皮膜が形成されていてもよい。銅については、樹脂材料との密着強度を向上させるための表面処理技術が数多く知られているため、第1補強部材4の形状、大きさ、樹脂材料の種類等に応じてその表面処理を適宜選択し、実施することができる。
Moreover, the copper membrane | film | coat may be formed in the
銅皮膜の形成方法は、特に限定されないが、例えば、電解めっき、無電解めっき等のめっき処理、スパッタ処理等により実施することができる。 Although the formation method of a copper membrane is not specifically limited, For example, it can implement by plating processing, such as electrolytic plating and electroless plating, sputtering processing.
また、銅皮膜の平均厚さは、第1補強部材4の熱膨張係数に影響を及ぼさず、密着性向上の表面処理が可能な範囲で薄い方が好ましい。
The average thickness of the copper film is preferably as thin as possible without affecting the thermal expansion coefficient of the first reinforcing
また、第1実施形態では、図1および図2に示すように、第1補強部材4と半導体素子3との間に、熱伝導性材料6が充填されている。これにより、半導体素子3から熱伝導性材料6を介して第1補強部材4へ効率的に熱を伝達することができる。その結果、半導体パッケージ1の放熱性を向上させることができる。
In the first embodiment, as shown in FIGS. 1 and 2, a thermally
このような熱伝導性材料6としては、特に限定されないが、無機フィラーおよび樹脂材料を含んで構成された樹脂組成物が挙げられる。
Such a heat
熱伝導性材料6(樹脂組成物)に用いる無機フィラー(無機充填材)としては、例えば、Au、Ag、Pt等の金属、シリカ、アルミナ、ケイ藻土、酸化チタン、酸化鉄、酸化亜鉛、酸化マグネシウム、金属フェライト等の酸化物、窒化ホウ素、窒化ケイ素、窒化ガリウム、窒化チタン等の窒化物、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム等の水酸化物、炭酸カルシウム(軽質、重質)、炭酸マグネシウム、ドロマイト、ドーソナイト等の炭酸塩、硫酸カルシウム、硫酸バリウム、硫酸アンモニウム、亜硫酸カルシウム等の硫酸塩または亜硫酸塩、タルク、マイカ、クレー、ガラス繊維、ケイ酸カルシウム、モンモリロナイト、ベントナイト等のケイ酸塩、ホウ酸亜鉛、メタホウ酸バリウム、ホウ酸アルミニウム、ホウ酸カルシウム、ホウ酸ナトリウム等のホウ酸塩、カーボンブラック、グラファイト、炭素繊維等の炭素、その他鉄粉、銅粉、アルミニウム粉、亜鉛華、硫化モリブデン、ボロン繊維、チタン酸カリウム、チタン酸ジルコン酸鉛が挙げられる。なお、無機フィラーとして導電性を有するものを用いた場合、必要に応じて、熱伝導性材料6の接する部位に絶縁処理を施す。
Examples of the inorganic filler (inorganic filler) used in the heat conductive material 6 (resin composition) include metals such as Au, Ag, and Pt, silica, alumina, diatomaceous earth, titanium oxide, iron oxide, zinc oxide, Oxides such as magnesium oxide and metal ferrite, nitrides such as boron nitride, silicon nitride, gallium nitride, and titanium nitride, hydroxides such as aluminum hydroxide and magnesium hydroxide, calcium carbonate (light and heavy), magnesium carbonate Carbonates such as dolomite and dosonite, sulfates or sulfites such as calcium sulfate, barium sulfate, ammonium sulfate and calcium sulfite, talc, mica, clay, glass fiber, silicates such as calcium silicate, montmorillonite and bentonite, boron Zinc oxide, barium metaborate, aluminum borate, calcium borate, borate Borates such as sodium, carbon black, graphite, carbon, such as carbon fibers, other iron powder, copper powder, aluminum powder, zinc oxide, molybdenum sulfide, boron fiber, potassium titanate, and a lead zirconate titanate. In addition, when what has electroconductivity as an inorganic filler is used, the insulation process is performed to the site | part which the heat
中でも、前記無機フィラーとしては、絶縁性および熱伝導性に優れるという観点から、シリカ、アルミナ、ケイ藻土、酸化チタン、酸化鉄、酸化亜鉛、酸化マグネシウム、金属フェライト等の酸化物、窒化ホウ素、窒化ケイ素、窒化ガリウム、窒化チタン等の窒化物が好ましい。 Among these, as the inorganic filler, from the viewpoint of excellent insulation and thermal conductivity, oxides such as silica, alumina, diatomaceous earth, titanium oxide, iron oxide, zinc oxide, magnesium oxide, metal ferrite, boron nitride, Nitride such as silicon nitride, gallium nitride and titanium nitride is preferable.
また、熱伝導性材料6(樹脂組成物)に用いる樹脂材料としては、各種熱可塑性樹脂、各種熱硬化性樹脂が挙げられる。 Examples of the resin material used for the heat conductive material 6 (resin composition) include various thermoplastic resins and various thermosetting resins.
熱伝導性材料6(樹脂組成物)に用いる熱可塑性樹脂としては、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、エチレン−酢酸ビニル共重合体等のポリオレフィン、変性ポリオレフィン、ポリアミド(例:ナイロン6、ナイロン46、ナイロン66、ナイロン610、ナイロン612、ナイロン11、ナイロン12、ナイロン6−12、ナイロン6−66)、熱可塑性ポリイミド、芳香族ポリエステル等の液晶ポリマー、ポリフェニレンオキシド、ポリフェニレンサルファイド、ポリカーボネート、ポリメチルメタクリレート、ポリエーテル、ポリエーテルエーテルケトン、ポリエーテルイミド、ポリアセタール、スチレン系、ポリオレフィン系、ポリ塩化ビニル系、ポリウレタン系、ポリエステル系、ポリアミド系、ポリブタジエン系、トランスポリイソプレン系、フッ素ゴム系、塩素化ポリエチレン系等の各種熱可塑性エラストマー等、またはこれらを主とする共重合体、ブレンド体、ポリマーアロイ等が挙げられ、これらのうちの1種または2種以上を混合して用いることができる。
Examples of the thermoplastic resin used for the heat conductive material 6 (resin composition) include polyolefins such as polyethylene, polypropylene, and ethylene-vinyl acetate copolymer, modified polyolefins, polyamides (eg,
また、熱伝導性材料6(樹脂組成物)に用いる熱硬化性樹脂としては、例えば、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ユリア樹脂、メラミン樹脂、ポリエステル(不飽和ポリエステル)樹脂、ポリイミド樹脂、シリコーン樹脂、ポリウレタン樹脂等が挙げられ、これらのうちの1種または2種以上を混合して用いることができる。 Moreover, as a thermosetting resin used for the heat conductive material 6 (resin composition), for example, epoxy resin, phenol resin, urea resin, melamine resin, polyester (unsaturated polyester) resin, polyimide resin, silicone resin, polyurethane Resins etc. are mentioned, 1 type or 2 types or more of these can be mixed and used.
中でも、熱伝導性材料6(樹脂組成物)に用いる樹脂材料としては、熱硬化性樹脂(特に硬化前に液状をなすもの)を用いるのが好ましく、フェノール樹脂、エポキシ樹脂を用いるのがより好ましく、フェノール樹脂を用いるのが特に好ましい。これにより、熱伝導性材料6を第1補強部材4と半導体素子3との間に隙間なく充填できるとともに、熱伝導性材料6の熱膨張係数を効果的に抑えることができる。
Among these, as the resin material used for the heat conductive material 6 (resin composition), it is preferable to use a thermosetting resin (particularly, a liquid that forms a liquid before curing), more preferably a phenol resin or an epoxy resin. It is particularly preferable to use a phenol resin. Thereby, the thermal
かかるフェノール樹脂としては、フェノールノボラック樹脂、クレゾールノボラック樹脂、ビスフェノールAノボラック樹脂等のノボラック型フェノール樹脂、未変性のレゾールフェノール樹脂、桐油、アマニ油、クルミ油等で変性した油変性レゾールフェノール樹脂等のレゾール型フェノール樹脂等のフェノール樹脂等が挙げられる。 Such phenolic resins include phenolic novolac resins, cresol novolac resins, bisphenol A novolac resins and other novolac type phenol resins, unmodified resole phenolic resins, oil-modified resole phenolic resins modified with tung oil, linseed oil, walnut oil, etc. Examples thereof include phenolic resins such as resol type phenolic resins.
また、この熱伝導性材料6は、前述した接着層32(アンダーフィル材)と同様のものを用いてもよく、また、熱伝導性材料6および接着層32を一括して形成することもできる。
In addition, the heat
[第2補強部材]
第2補強部材(スティフナー)5は、配線基板2の基板21の下面(他方の面)に接合されている。[Second reinforcing member]
The second reinforcing member (stiffener) 5 is joined to the lower surface (the other surface) of the
この第2補強部材5と基板21とは、接着剤を介して接合することができる。これにより、第2補強部材5の設置が簡単となる。
This
かかる接着剤としては、接着機能を有するものであれば、特に限定されず、各種接着剤を用いることができるが、熱伝導性に優れたものが好ましく、後述する熱伝導性材料6と同様のものを用いることができる。
Such an adhesive is not particularly limited as long as it has an adhesive function, and various adhesives can be used. However, an adhesive excellent in thermal conductivity is preferable, and is the same as the thermal
この第2補強部材5は、前述した第1補強部材4と同様、基板21よりも熱膨張係数が小さい。
The second reinforcing
第2補強部材5は、板状をなしている。これにより、第2補強部材5の構成を簡単かつ小型なものとすることができる。
The second reinforcing
また、第2補強部材5は、配線基板2(基板21)の外周部(導体パターン224よりも外側)に沿って設けられた部分(枠部)52と、金属バンプ71同士の間に設けられた部分53とを有している。第2補強部材5の部分52と配線基板2(基板21)との接合により、第2補強部材5が配線基板2を効果的に補強することができる。また、第2補強部材5の部分53と配線基板2との接合により、第2補強部材5の剛性が高められる。
The second reinforcing
より具体的に説明すると、第2補強部材5は、前述した各金属バンプ71に非接触で各金属バンプ71を囲むように形成された複数の開口部51を有する。これにより、第2補強部材5が配線基板2の下面に占める面積の割合を大きくすることができる。その結果、第2補強部材5による配線基板2の剛性を高める効果を優れたものとすることができる。
More specifically, the second reinforcing
第1実施形態では、各開口部51は、平面視にて、円形をなしている。なお、各開口部51の平面視形状は、これに限定されず、例えば、楕円形、多角形等であってもよい。
In the first embodiment, each opening 51 is circular in plan view. In addition, the planar view shape of each opening
また、各開口部51は、各金属バンプ71に対応して(一対一で対応して)設けられている。これにより、第2補強部材5の剛性の均一化を図ることができる。また、第2補強部材5の放熱性も向上させることができる。
Each
また、第2補強部材5は、各金属バンプ71との間の距離(平面視における開口部51の壁面と金属バンプ71の外周面との間の距離)が金属バンプ71の全周に亘って一定となるように形成されている。これにより、第2補強部材5および各金属バンプ71の一体性が増し、これらによる配線基板2の補強効果が好適に発揮される。
In addition, the distance between the second reinforcing
第1実施形態では、第2補強部材5の下面に、伝熱バンプ91が設けられている。
この伝熱バンプ91は、配線基板2の基板21よりも高い熱伝導性を有し、例えば、後述する半導体装置100において、マザーボード200に接合されるものである。これにより、第2補強部材5の熱を外部(例えばマザーボード200)に逃がすことができる。In the first embodiment, the heat transfer bumps 91 are provided on the lower surface of the second reinforcing
The
伝熱バンプ91の構成材料としては、前述したような伝熱性を有するものであれば、特に限定されず、金属材料、樹脂材料を用いることができるが、特に、前述した金属バンプ71と同様の構成材料、無機フィラーおよび樹脂材料を含有する伝熱性接着剤等を用いるのが好ましい。
The constituent material of the
また、前述した第1補強部材4と同様、第2補強部材5は、半導体素子3との熱膨張係数差が7ppm/℃以下であるのが好ましい。これにより、第2補強部材5が効果的に配線基板2を補強し、半導体パッケージ1全体の熱膨張を抑えることができる。
Similarly to the first reinforcing
特に、第2補強部材5は、Fe−Ni系合金で構成されている。
Fe−Ni系合金としては、前述した第1補強部材4と同様のものを用いることができる。In particular, the second reinforcing
As the Fe—Ni alloy, the same material as the first reinforcing
また、第2補強部材5を構成するFe−Ni系合金は、第1補強部材4を構成するFe−Ni系合金と異なっていてもよいが、第1補強部材4を構成するFe−Ni系合金と同じであるのが好ましい。これにより、配線基板2の両面の熱膨張差を防止または抑制することができる。
Further, the Fe—Ni based alloy constituting the second reinforcing
特に、第2補強部材5の熱膨張係数は、0.5ppm/℃以上10ppm/℃以下であるのが好ましく、1ppm/℃以上7ppm/℃以下であるのがより好ましく、1ppm/℃以上5ppm/℃以下であるのがさらに好ましい。これにより、半導体素子3と第2補強部材5との熱膨張係数差を小さくし、第2補強部材5が配線基板2を効果的に補強することができる。そのため、配線基板2の反りを効果的に防止することができる。
In particular, the thermal expansion coefficient of the second reinforcing
また、第2補強部材5と半導体素子3との熱膨張係数差の絶対値は、7ppm/℃以下であるのが好ましく、5ppm/℃以下であるのがより好ましく、2ppm/℃以下であるのがさらに好ましい。これにより、半導体素子3と第2補強部材5との熱膨張係数差を小さくし、第2補強部材5が配線基板2を効果的に補強することができる。そのため、配線基板2の反りを効果的に防止することができる。
The absolute value of the difference in thermal expansion coefficient between the second reinforcing
また、第2補強部材5と第1補強部材4との熱膨張係数差の絶対値は、2ppm/℃以下であるのが好ましく、1ppm/℃以下であるのがより好ましく、0ppm/℃であるのがさらに好ましい。これにより、第1補強部材4と第2補強部材5との熱膨張係数差を小さくし、これらの熱膨張差に起因する配線基板2の反りを防止することができる。
The absolute value of the difference in thermal expansion coefficient between the second reinforcing
このような観点から、第2補強部材5の構成材料は、第1補強部材4の構成材料と同種または同じであるのが好ましい。
From this point of view, the constituent material of the second reinforcing
また、第2補強部材5の平均厚さは、配線基板2の熱膨張係数、配線基板2の第1補強部材4および第2補強部材5の形状、大きさ、構成材料等に応じて決められるものであり、特に限定されないが、例えば、0.02mm以上0.8mm以下程度である。
The average thickness of the second reinforcing
また、熱放散性の観点から、第2補強部材5の表面が粗化されていてもよい。第2補強部材5表面が粗化されていれば、表面積が増大し熱放散の効率が上がる。第2補強部材5表面の粗化方法は、特に限定されず、例えば化学的な薬液処理、機械的なサンドブラスト処理などにより実施することができる。
Further, the surface of the second reinforcing
第2補強部材5の表面粗度の大きさは、半導体素子3の発熱量、樹脂材料の構成、配線基板2の構成、第2補強部材5の形状、大きさ等に応じて決められるものであり、特に限定されないが、例えば、算術平均で表される表面粗度が0.1μm以上100μm以下程度である。前記算術平均で表される表面粗度は、例えばJIS B 0601に準じて測定することができる。
The magnitude of the surface roughness of the second reinforcing
また、樹脂材料との密着性向上の観点から、第2補強部材5表面に銅皮膜が形成されていてもよい。銅については、樹脂材料との密着強度を向上させるための表面処理技術が数多く知られているため、補強部材の形状、大きさ、樹脂材料の種類等に応じてその表面処理を適宜選択し、実施することができる。
Moreover, the copper film may be formed in the
銅皮膜の形成方法は、特に限定されないが、例えば、電解めっき、無電解めっき等のめっき処理、スパッタ処理等により実施することができる。 Although the formation method of a copper membrane is not specifically limited, For example, it can implement by plating processing, such as electrolytic plating and electroless plating, sputtering processing.
また、銅皮膜の平均厚さは、第2補強部材5の熱膨張係数に影響を及ぼさず、密着性向上の表面処理が可能な範囲で薄い方が好ましい。
In addition, the average thickness of the copper film is preferably as thin as possible without affecting the thermal expansion coefficient of the second reinforcing
また、第2補強部材5と各金属バンプ71との間には、絶縁材81が設けられている(充填されている)。これにより、第2補強部材5と各金属バンプ71との接触を防止することができる。そのため、半導体パッケージ1の信頼性を優れたものとしつつ、第2補強部材5の剛性および放熱性を高めることができる。
An insulating
また、絶縁材81は、金属バンプ71の周囲を囲むように形成され、かつ、各半田バンプに接合されている。これにより、絶縁材81は、金属バンプ71を補強している。
The insulating
このような絶縁材81は、絶縁性を有し、樹脂材料を含んで構成されている。
このような絶縁材81は、特に限定されないが、例えば、熱硬化性を有する半田接合用樹脂により形成されるのが好ましい。Such an insulating
Such an insulating
このような半田接合用樹脂(以下、「硬化性フラックス)とも言う)は、半田接合時にフラックスとして作用し、次いで加熱することにより、硬化して半田接合部の補強材として作用する。また、かかる半田接合用樹脂は、半田接合の際に、半田接合面および半田材料の酸化物などの有害物を除去し、半田接合面を保護するとともに、半田材料の精錬を行って、強度の大きい良好な接合を可能にする。さらに、半田接合用樹脂は、半田接合後に洗浄などにより除去する必要がなく、そのまま加熱することにより、三次元架橋した樹脂となり、半田接合部の補強材として作用する。 Such a solder bonding resin (hereinafter also referred to as “curing flux”) acts as a flux at the time of solder bonding, and then is cured by heating to act as a reinforcing material for the solder bonding portion. Solder bonding resin removes harmful substances such as solder joint surfaces and oxides of solder materials during solder joining, protects the solder joint surfaces, and refines the solder materials to provide good strength and good strength. In addition, the solder bonding resin does not need to be removed by washing after solder bonding, and is heated as it is to become a three-dimensionally crosslinked resin, which acts as a reinforcing material for the solder bonding portion.
かかる半田接合用樹脂は、例えば、フェノール性ヒドロキシル基を有する樹脂(A)および該樹脂の硬化剤(B)を含んで構成することができる。 Such a solder bonding resin can be configured to include, for example, a resin (A) having a phenolic hydroxyl group and a curing agent (B) of the resin.
フェノール性ヒドロキシル基を有する樹脂(A)としては、特に制限はないが、例えば、フェノールノボラック樹脂、アルキルフェノールノボラック樹脂、多価フェノールノボラック樹脂、レゾール樹脂、ポリビニルフェノール樹脂などを挙げることができる。 Although there is no restriction | limiting in particular as resin (A) which has a phenolic hydroxyl group, For example, a phenol novolak resin, an alkylphenol novolak resin, a polyhydric phenol novolak resin, a resole resin, a polyvinyl phenol resin etc. can be mentioned.
また、硬化性フラックスにおいて、フェノール性ヒドロキシル基を有する樹脂(A)の含有量は、硬化性フラックス全体の20〜80重量%であることが好ましく、25〜60重量%であることがより好ましい。樹脂(A)の含有量が20重量%未満であると、半田および金属表面の酸化物などの汚れを除去する作用が低下し、半田接合性が不良となるおそれがある。樹脂(A)の含有量が80重量%を超えると、十分な物性を有する硬化物が得られず、接合強度と信頼性が低下するおそれがある。 In the curable flux, the content of the resin (A) having a phenolic hydroxyl group is preferably 20 to 80% by weight, and more preferably 25 to 60% by weight of the entire curable flux. If the content of the resin (A) is less than 20% by weight, the effect of removing dirt such as solder and oxides on the metal surface may be reduced, and solder jointability may be deteriorated. When content of resin (A) exceeds 80 weight%, the hardened | cured material which has sufficient physical property cannot be obtained, and there exists a possibility that joining strength and reliability may fall.
また、フェノール性ヒドロキシル基を有する樹脂(A)のフェノール性ヒドロキシル基は、その還元作用により、半田および金属表面の酸化物などの汚れを除去するので、半田接合のフラックスとして効果的に作用する。 Further, the phenolic hydroxyl group of the resin (A) having a phenolic hydroxyl group effectively removes dirt such as oxides on the solder and the metal surface by its reducing action, and therefore effectively acts as a solder joint flux.
また、フェノール性ヒドロキシル基を有する樹脂(A)の硬化剤(B)としては、例えば、エポキシ化合物、イソシアネート化合物などを挙げることができる。エポキシ化合物およびイソシアネート化合物としては、例えば、ビスフェノール系、フェノールノボラック系、アルキルフェノールノボラック系、ビフェノール系、ナフトール系、レゾルシノール系などのフェノールベースのエポキシ化合物、イソシアネート化合物や、飽和脂肪族、環状脂肪族、不飽和脂肪族などの骨格をベースとして変性されたエポキシ化合物、イソシアネート化合物などを挙げることができる。 Moreover, as a hardening | curing agent (B) of resin (A) which has a phenolic hydroxyl group, an epoxy compound, an isocyanate compound, etc. can be mentioned, for example. Examples of the epoxy compound and isocyanate compound include phenol-based epoxy compounds such as bisphenol, phenol novolak, alkylphenol novolak, biphenol, naphthol, and resorcinol, isocyanate compounds, saturated aliphatic, cycloaliphatic, Examples thereof include an epoxy compound and an isocyanate compound modified based on a skeleton such as a saturated aliphatic group.
また、硬化剤(B)の配合量は、硬化剤のエポキシ基、イソシアネート基などの反応性の官能基が、樹脂(A)のフェノール性ヒドロキシル基の0.5〜1.5当量倍であることが好ましく、0.8〜1.2当量倍であることがより好ましい。硬化剤の反応性の官能基がヒドロキシル基の0.5当量倍未満であると、十分な物性を有する硬化物が得られず、補強効果が小さくなって、接合強度と信頼性が低下するおそれがある。硬化剤の反応性の官能基がヒドロキシル基の1.5当量倍を超えると、半田および金属表面の酸化物などの汚れを除去する作用が低下し、半田接合性が不良となるおそれがある。 The compounding amount of the curing agent (B) is such that the reactive functional group such as epoxy group and isocyanate group of the curing agent is 0.5 to 1.5 equivalent times the phenolic hydroxyl group of the resin (A). It is preferably 0.8 to 1.2 equivalent times. When the reactive functional group of the curing agent is less than 0.5 equivalents of the hydroxyl group, a cured product having sufficient physical properties cannot be obtained, and the reinforcing effect may be reduced, thereby reducing the bonding strength and reliability. There is. When the reactive functional group of the curing agent exceeds 1.5 equivalents of the hydroxyl group, the action of removing dirt such as oxides on the solder and the metal surface is lowered, and there is a possibility that the solderability is deteriorated.
このような半田接合用樹脂(硬化性フラックス)は、フェノール性ヒドロキシル基を有する樹脂(A)と該樹脂の硬化剤(B)の反応により、良好な物性を有する硬化物が形成されるために、半田接合後に洗浄によりフラックスを除去するが必要なく、硬化物により半田接合部が保護されて、高温、多湿雰囲気でも電気絶縁性を保持し、接合強度と信頼性の高い半田接合が可能となる。 Such a solder bonding resin (curable flux) is formed because a cured product having good physical properties is formed by the reaction of the resin (A) having a phenolic hydroxyl group and the curing agent (B) of the resin. It is not necessary to remove the flux by washing after soldering, the soldered part is protected by the cured product, and electrical insulation is maintained even in a high temperature and high humidity atmosphere, and soldering with high joining strength and reliability is possible. .
なお、前述したような半田接合用樹脂は、フェノール性ヒドロキシル基を有する樹脂(A)と該樹脂の硬化剤(B)の他に、硬化性酸化防止剤(C)、微結晶状態で分散するフェノール性ヒドロキシル基を有する化合物(D)および該化合物の硬化剤(E)、溶剤(F)、硬化触媒、密着性や耐湿性を向上させるためのシランカップリング剤、ボイドを防止するための消泡剤、あるいは液状または粉末の難燃剤等を含んでいてもよい。 In addition to the resin (A) having a phenolic hydroxyl group and the curing agent (B) of the resin, the solder bonding resin as described above is dispersed in a microcrystalline state as a curable antioxidant (C). Compound (D) having phenolic hydroxyl group, curing agent (E), solvent (F), curing catalyst, silane coupling agent for improving adhesion and moisture resistance, and elimination for preventing voids It may contain a foaming agent or a liquid or powder flame retardant.
以上説明したように構成された半導体パッケージ1によれば、半導体素子3と接合された部分以外の部分においても、配線基板2の両面が第1補強部材4および第2補強部材5により補強されるため、半導体パッケージ1全体の剛性が増す。特に、第1補強部材4および第2補強部材5の熱膨張係数が配線基板2よりも小さいため、半導体素子3が配線基板2の全面に亘って設けられているのと同様に、配線基板2と半導体素子3との熱膨張係数差に起因する配線基板2の反りを抑制または防止することができる。
According to the
また、配線基板2の厚さを薄くすることができるので、配線基板2の厚さ方向での熱伝導性を高めることができる。そのため、半導体パッケージ1は、半導体素子3からの熱を配線基板2を介して逃すことができ、放熱性に優れる。また、第1補強部材4および第2補強部材5の構成材料を適宜選択することにより、半導体パッケージ1の放熱性を高めることもできる。
Moreover, since the thickness of the
このようなことから、半導体素子3および配線基板2の昇温を抑えることができるので、この点でも、配線基板2と半導体素子3との熱膨張係数差に起因する配線基板2の反りを抑制または防止することができる。
For this reason, since the temperature rise of the
(1−2)半導体パッケージの製造方法
以上説明したような半導体パッケージ1は、例えば、以下のようにして製造することができる。(1-2) Semiconductor Package Manufacturing Method The
以下、図4A〜図4Gに基づき、半導体パッケージ1の製造方法の一例を簡単に説明する。
[1]
まず、図4Aに示すように、金属層221Aとプリプレグ211Aとの積層体を用意し、その積層体のプリプレグ211A側の面に、第1補強部材4を貼り付ける。Hereinafter, an example of a method for manufacturing the
[1]
First, as shown to FIG. 4A, the laminated body of 221 A of metal layers and
ここで、プリプレグ211Aは、前述した配線基板2の絶縁層211を形成するためのものであり、前述した絶縁層211の樹脂組成物の未硬化物(半硬化物)が基材に含浸してなるものである。
Here, the
また、金属層221Aは、前述した配線基板2の導体パターン221を形成するためのものであり、導体パターン221の構成材料と同様の材料で構成されている。
The
[2]
次に、図4Bに示すように、プリプレグ211Aに貫通孔2111(ビアホール)を形成する。[2]
Next, as shown in FIG. 4B, a through hole 2111 (via hole) is formed in the
貫通孔2111の形成方法としては、特に限定されないが、例えば、レーザーを照射することにより形成することができる。
A method for forming the through-
ここで、レーザーとしては、例えばCO2レーザー、UV−YAGレーザー等を用いることができる。 Here, for example, a CO2 laser, a UV-YAG laser, or the like can be used as the laser.
なお、貫通孔2111は、例えば、ドリル等の機械加工によって形成することもできる。
The through
[3]
次に、図4Cに示すように、貫通孔2111内に導体ポスト231を形成する。[3]
Next, as shown in FIG. 4C, conductor posts 231 are formed in the through holes 2111.
導体ポスト231の形成方法としては、特に限定されないが、例えば、導電性ペーストを充填する方法、無電解めっきにより埋め込む方法、電解めっきにより埋め込む方法等を用いることができる。
The method for forming the
[4]
次に、図4Dに示すように、金属層221Aをパターンニングすることにより、導体パターン221を形成する。[4]
Next, as shown in FIG. 4D, the
かかるパターンニングの方法としては、特に限定されないが、エッチングが好適に用いられる。 The patterning method is not particularly limited, but etching is preferably used.
以上のようにして、絶縁層211、導体パターン221および導体ポスト231が形成される。
As described above, the insulating
[5]
次に、上記工程[1]〜[4]と同様にして、絶縁層212、213、214、215および導体パターン222、223、224を形成するためのプリプレグおよび金属層からなる積層体をそれぞれ用意し、導体パターン222、223、224および導体ポスト232、233、234、235を形成する。また、絶縁層211、212、213、214、215のためのプリプレグを積層した後、導体ポスト231、232、233、234、235と同様の方法を用いて、伝熱ポスト24を形成する。その後、絶縁層211、212、213、214、215のためのプリプレグを硬化(完全硬化)させて、図4Eに示すように、配線基板2を得る。[5]
Next, in the same manner as in the above steps [1] to [4], prepregs for forming the insulating
絶縁層211、212、213、214、215のためのプリプレグを積層する方法としては、例えば、真空プレス、ラミネート等が挙げられる。これらの中でも真空プレスによる接合方法が好ましい。これにより、絶縁層211、212、213、214、215のためのプリプレグの密着強度を向上することができる。
Examples of the method for laminating the prepreg for the insulating
絶縁層211、212、213、214、215のためのプリプレグを硬化させる方法としては、特に限定されないが、例えば、熱処理が好適に用いられる。
A method for curing the prepreg for the insulating
なお、伝熱ポスト24の形成は、各導体ポスト231、232、233、234、235と同時に、各絶縁層211、212、213、214、215のためのプリプレグに伝熱ポストを形成しておき、これらのプリプレグを積層することにより、これらの伝熱ポストを接続して形成してもよい。
The
[6]
次に、配線基板2の下面に、絶縁材81Aを塗布した後、金属ボール(半田ボール)71Aを半田リフローにより半田接合する。これにより、金属バンプ71および絶縁材81が形成される。[6]
Next, after applying an insulating
かかる半田接合は、特に限定されないが、配線基板2の下面に各金属バンプ71が当接するように配置し、その状態で、例えば200〜280℃×10〜60秒間加熱することにより行うことができる。
Such solder bonding is not particularly limited, but can be performed by placing each
また、絶縁材81Aは、前述した絶縁材81を形成するためのものであり、例えば、加熱により硬化するものである。
The insulating
絶縁材81を形成するに際しては、例えば、図4Fに示すように、絶縁材81Aを配線基板2の下面に塗布し、前述したような半田接合の後、加熱により絶縁材81Aを硬化させることにより、絶縁材81を得る。
When forming the insulating
このようにして得られた絶縁材81は、前述したように金属バンプ71の周囲を囲むように形成される。
The insulating
このとき、絶縁材81Aは、半田接合時にフラックスとして機能し、且つ、金属ボール71Aとの界面張力により半田接合部周辺をリング状に補強する形状で硬化する。
At this time, the insulating
[7]
次に、図4Gに示すように、配線基板2の下面に、第2補強部材5を接合する。また、配線基板2の上面に、アンダーフィル材を塗布した後、半導体素子3を金属バンプ31を介して半田リフローにより接合する。なお、この場合、アンダーフィル材として前述した絶縁材81と同じようなフラックス活性のある樹脂を用いる。また、半導体素子3を搭載し、フラックスあるいは半田ペースト等を用いてリフローにより半導体素子3を配線基板2に接合させた後、通常のキャピラリーアンダーフィル材を配線基板2と半導体素子3との間に充填・硬化させることもできる。
その後、半導体素子3と第1補強部材4との間に、熱伝導性材料6を充填する。
以上のようにして、半導体パッケージ1が得られる。[7]
Next, as shown in FIG. 4G, the second reinforcing
Thereafter, a thermally
The
(1−3)半導体装置
次に、半導体装置の製造方法および半導体装置について好適な実施形態に基づいて説明する。(1-3) Semiconductor Device Next, a semiconductor device manufacturing method and a semiconductor device will be described based on preferred embodiments.
図5は、第1実施形態に係る半導体装置を模式的に示す断面図である。
図5に示すように、半導体装置100は、マザーボード(基板)200と、このマザーボード200に搭載された半導体パッケージ1とを有している。FIG. 5 is a cross-sectional view schematically showing the semiconductor device according to the first embodiment.
As shown in FIG. 5, the
このような半導体装置100においては、半導体パッケージ1の金属バンプ71がマザーボード200の端子(図示せず)に接合されている。これにより、半導体パッケージ1とマザーボード200とが電気的に接続され、これらの間で電気的信号の伝送が行われる。また、この接合部を介して、半導体パッケージ1の熱をマザーボード200へ逃すことができる。
In such a
また、半導体パッケージ1の伝熱バンプ91がマザーボード200の放熱用の端子(図示せず)に接合されている。この接合部を介して、半導体パッケージ1の熱をマザーボード200へ効率的に逃すことができる。このような伝熱バンプ91は、前述した金属バンプ71と同様の構成材料で構成されている場合、金属バンプ71の接合と同時に一括してマザーボード200に対して接合を行うことができる。
Further, the heat transfer bumps 91 of the
以上説明したような半導体装置100によれば、前述したような放熱性および信頼性に優れた半導体パッケージ1を備えるので、信頼性に優れる。
According to the
以上、本発明の半導体パッケージおよび半導体装置を、図示の実施形態に基づいて説明したが、本発明はこれらに限定されるものでない。 As mentioned above, although the semiconductor package and semiconductor device of this invention were demonstrated based on embodiment of illustration, this invention is not limited to these.
例えば、第1実施形態では、第1補強部材4が半導体素子3の全周に亘って囲むように設けられていたが、これに限定されず、例えば、半導体素子3の周囲の一部に欠損した部分(切り欠き)が形成されていてもよい。
For example, in the first embodiment, the first reinforcing
また、第1実施形態では、第1補強部材4および第2補強部材5の双方がFe−Ni系合金で構成されている場合を説明したが、第1補強部材4または第2補強部材5がFe−Ni系合金以外の材料で構成されていてもよい。
Moreover, although 1st Embodiment demonstrated the case where both the
また、第1補強部材4または第2補強部材5を省略してもよい。この場合、配線基板2のいずれか一方の面に、Fe−Ni系合金で構成された補強部材が接合されていればよい。
Further, the first reinforcing
また、第1実施形態では、第1補強部材4と第2補強部材5とを接続する熱伝導部として、基板21を貫通する伝熱ポスト24を用いたが、例えば、基板21の外側に設けた熱伝導部材(金属部材)を用いてもよい。この場合、伝熱性接着剤を用いて熱伝導部材を基板21、第1補強部材4および第2補強部材5に接着(接合)してもよいし、基板21の側面側から基板21、第1補強部材4および第2補強部材5を上下から銜えこむような形態としてもよい。また、配線基板2自体の放熱性の程度によっては、伝熱ポスト24を省略してもよい。
In the first embodiment, the
また、第2補強部材5に形成される開口部は、各金属バンプ71と一対一で対応していなくてもよい。すなわち、第2補強部材5には、複数の金属バンプ71に対して1つが対応するように、開口部が形成されていてもよい。
Moreover, the opening part formed in the
第1実施形態の半導体パッケージによれば、Fe−Ni系合金で構成された補強部材は、優れた剛性および放熱性を有するとともに、熱膨張係数が小さい。 According to the semiconductor package of the first embodiment, the reinforcing member made of the Fe—Ni-based alloy has excellent rigidity and heat dissipation and a low coefficient of thermal expansion.
このような補強部材を配線基板(インターポーザ)の半導体素子側の面に接合することにより、半導体素子と接合された部分以外の部分においても、配線基板(インターポーザ)が補強部材により補強されるため、半導体パッケージ全体の剛性が増す。 By joining such a reinforcing member to the surface of the wiring board (interposer) on the semiconductor element side, the wiring board (interposer) is also reinforced by the reinforcing member in parts other than the part joined to the semiconductor element. The rigidity of the entire semiconductor package is increased.
また、補強部材を配線基板の半導体素子と反対側の面に接合することにより、配線基板の両面の熱膨張差を防止または抑制することができる。 Further, by bonding the reinforcing member to the surface of the wiring board opposite to the semiconductor element, the difference in thermal expansion between both surfaces of the wiring board can be prevented or suppressed.
このようなことから、配線基板と半導体素子との熱膨張係数差に起因する配線基板の反りを抑制または防止することができる。 For this reason, it is possible to suppress or prevent the warpage of the wiring board due to the difference in thermal expansion coefficient between the wiring board and the semiconductor element.
また、配線基板自体の剛性を高める必要がなく、配線基板の厚さを薄くすることができるので、配線基板の厚さ方向での熱伝導性を高めることができる。そのため、本発明の半導体パッケージは、半導体素子からの熱を配線基板を介して逃すことができ、放熱性に優れる。これにより、半導体素子および配線基板の昇温を抑えることができるので、この点でも、配線基板と半導体素子との熱膨張係数差に起因する配線基板の反りを抑制または防止することができる。 Further, it is not necessary to increase the rigidity of the wiring board itself, and the thickness of the wiring board can be reduced, so that the thermal conductivity in the thickness direction of the wiring board can be increased. Therefore, the semiconductor package of the present invention can release heat from the semiconductor element through the wiring board, and is excellent in heat dissipation. Thereby, since the temperature rise of the semiconductor element and the wiring board can be suppressed, the warping of the wiring board due to the difference in thermal expansion coefficient between the wiring board and the semiconductor element can also be suppressed or prevented.
また、第1実施形態の半導体装置によれば、前述したような半導体パッケージを備えるので、信頼性に優れる。 Moreover, according to the semiconductor device of 1st Embodiment, since the semiconductor package as mentioned above is provided, it is excellent in reliability.
(2)第2実施形態
以下、第2実施形態の半導体パッケージについて、第1実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。なお、図中において、前述した実施形態と同様の構成については、同一符号を付している。
(2−1)半導体パッケージ
まず、本発明の半導体パッケージを説明する。(2) Second Embodiment Hereinafter, the semiconductor package of the second embodiment will be described with a focus on differences from the first embodiment, and description of similar matters will be omitted. In addition, in the figure, the same code | symbol is attached | subjected about the structure similar to embodiment mentioned above.
(2-1) Semiconductor Package First, the semiconductor package of the present invention will be described.
図6は、第2実施形態に係る半導体パッケージを模式的に示す断面図、図2は、図6に示す半導体パッケージを示す上面図、図3は、図6に示す半導体パッケージを示す下面図、図7A〜図7Gは、図6に示す半導体パッケージの製造方法の一例を示す図である。なお、以下の説明では、説明の便宜上、図6中の上側を「上」、下側を「下」と言う。また、図2〜図3及び図6〜図8では、それぞれ、説明の便宜上、半導体パッケージの各部が誇張して描かれている。 6 is a cross-sectional view schematically showing a semiconductor package according to the second embodiment, FIG. 2 is a top view showing the semiconductor package shown in FIG. 6, and FIG. 3 is a bottom view showing the semiconductor package shown in FIG. 7A to 7G are diagrams showing an example of a method for manufacturing the semiconductor package shown in FIG. In the following description, for convenience of description, the upper side in FIG. 6 is referred to as “upper” and the lower side is referred to as “lower”. 2 to 3 and 6 to 8, each part of the semiconductor package is exaggerated for convenience of explanation.
図6に示すように、半導体パッケージ1は、配線基板2と、この配線基板2上に搭載された半導体素子3と、第1補強部材(補強部材)4と、第2補強部材(補強部材)5とを有する。
As shown in FIG. 6, the
このような半導体パッケージ1によれば、半導体素子3と接合された部分以外の部分においても、配線基板(インターポーザ)2が第1補強部材4および第2補強部材5により補強されるため、半導体パッケージ1全体の剛性が増す。その結果、配線基板2の熱膨張または熱収縮に伴う反りを防止または抑制することができる。
According to such a
特に、後に詳述するように、第1補強部材4および第2補強部材5がそれぞれ接着剤(接着層)を介して配線基板2に接合されているが、その接着層の弾性率を比較的低いものとすることができる。そのため、第1補強部材4と配線基板2との間、および、第2補強部材5と配線基板との間の応力をそれぞれ緩和し、第1補強部材4および第2補強部材5が配線基板2から剥がれるのを防止することができる。
In particular, as will be described in detail later, the first reinforcing
また、かかる接着層の熱伝導性を高めることができ、配線基板2の熱を接着層を介して第1補強部材4および第2補強部材5に効率的に伝達することができる。そのため、半導体パッケージ1の放熱性を優れたものとすることができる。
Further, the thermal conductivity of the adhesive layer can be increased, and the heat of the
以下、半導体パッケージ1の各部を順次詳細に説明する。
[配線基板]
第2実施形態の配線基板は以下の点を除き、第1実施形態の配線基板と同様であるので、説明を省略する。Hereinafter, each part of the
[Wiring board]
Since the wiring board of the second embodiment is the same as the wiring board of the first embodiment except for the following points, the description thereof is omitted.
第1の実施形態は、「伝熱ポスト24は、上端が第1補強部材4に接触し、下端が第2補強部材5に接触しており、これにより、各伝熱ポスト24は、第1補強部材4と第2補強部材5とを接続している。」
これに対し、第2の実施形態の伝熱ポスト24は、上端が接着層300に接触し、下端が接着層400に接触している。これにより、各伝熱ポスト24は、接着層300を介して第1補強部材4に熱的に接続されるとともに、接着層400を介して第2補強部材5に熱的に接続されている。According to the first embodiment, “the
In contrast, the
[半導体素子]
第1実施形態の半導体素子は、第1実施形態と同様であるので説明を省略する。[Semiconductor element]
Since the semiconductor device of the first embodiment is the same as that of the first embodiment, description thereof is omitted.
[第1補強部材]
第1補強部材(スティフナー)4は、前述した配線基板2の基板21の上面(一方の面)の、半導体素子3が接合されていない部分に接合されている。[First reinforcing member]
The first reinforcing member (stiffener) 4 is bonded to a portion of the upper surface (one surface) of the
この第1補強部材4と基板21とは、接着層300を介して接合されている。このように接着剤を用いて第1補強部材4と基板21とを接合することにより、半導体パッケージ1の製造が容易となる。
The first reinforcing
接着層300は、樹脂材料および無機フィラーを含む接着剤(樹脂組成物)の硬化物で構成されている。すなわち、接着層300は、樹脂材料および無機フィラーを含んで構成されている。
The
接着剤(樹脂組成物)に用いる無機フィラー(無機充填材)としては、例えば、Au、Ag、Pt等の金属、シリカ、アルミナ、ケイ藻土、酸化チタン、酸化鉄、酸化亜鉛、酸化マグネシウム、金属フェライト等の酸化物、窒化ホウ素、窒化ケイ素、窒化ガリウム、窒化チタン等の窒化物、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム等の水酸化物、炭酸カルシウム(軽質、重質)、炭酸マグネシウム、ドロマイト、ドーソナイト等の炭酸塩、硫酸カルシウム、硫酸バリウム、硫酸アンモニウム、亜硫酸カルシウム等の硫酸塩または亜硫酸塩、タルク、マイカ、クレー、ガラス繊維、ケイ酸カルシウム、モンモリロナイト、ベントナイト等のケイ酸塩、ホウ酸亜鉛、メタホウ酸バリウム、ホウ酸アルミニウム、ホウ酸カルシウム、ホウ酸ナトリウム等のホウ酸塩、カーボンブラック、グラファイト、炭素繊維等の炭素、その他鉄粉、銅粉、アルミニウム粉、亜鉛華、硫化モリブデン、ボロン繊維、チタン酸カリウム、チタン酸ジルコン酸鉛が挙げられる。 Examples of the inorganic filler (inorganic filler) used for the adhesive (resin composition) include metals such as Au, Ag, and Pt, silica, alumina, diatomaceous earth, titanium oxide, iron oxide, zinc oxide, magnesium oxide, Oxides such as metal ferrite, nitrides such as boron nitride, silicon nitride, gallium nitride, and titanium nitride, hydroxides such as aluminum hydroxide and magnesium hydroxide, calcium carbonate (light and heavy), magnesium carbonate, dolomite, Carbonate such as dosonite, sulfate or sulfite such as calcium sulfate, barium sulfate, ammonium sulfate, calcium sulfite, talc, mica, clay, glass fiber, silicate such as calcium silicate, montmorillonite, bentonite, zinc borate, Barium metaborate, aluminum borate, calcium borate, sodium borate Borate such as beam, carbon black, graphite, carbon, such as carbon fibers, other iron powder, copper powder, aluminum powder, zinc oxide, molybdenum sulfide, boron fiber, potassium titanate, and a lead zirconate titanate.
中でも、前記無機フィラーとしては、絶縁性および熱伝導性に優れるという観点から、シリカ、アルミナ、ケイ藻土、酸化チタン、酸化鉄、酸化亜鉛、酸化マグネシウム、金属フェライト等の酸化物、窒化ホウ素、窒化ケイ素、窒化ガリウム、窒化チタン等の窒化物が好ましい。 Among these, as the inorganic filler, from the viewpoint of excellent insulation and thermal conductivity, oxides such as silica, alumina, diatomaceous earth, titanium oxide, iron oxide, zinc oxide, magnesium oxide, metal ferrite, boron nitride, Nitride such as silicon nitride, gallium nitride and titanium nitride is preferable.
また、無機フィラーは、球状をなすものを用いるのが好ましく、その平均粒径は、0.05μm以上50μm以下であるのが好ましく、0.1μm以上5μm以下であるのがより好ましい。これにより、接着剤の流動性を優れたものとすることができる。 The inorganic filler preferably has a spherical shape, and the average particle size is preferably 0.05 μm or more and 50 μm or less, and more preferably 0.1 μm or more and 5 μm or less. Thereby, the fluidity | liquidity of an adhesive agent can be made excellent.
また、接着剤(樹脂組成物)に用いる樹脂材料としては、各種熱可塑性樹脂、各種熱硬化性樹脂が挙げられる。 Examples of the resin material used for the adhesive (resin composition) include various thermoplastic resins and various thermosetting resins.
接着剤(樹脂組成物)に用いる熱可塑性樹脂としては、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、エチレン−酢酸ビニル共重合体等のポリオレフィン、変性ポリオレフィン、ポリアミド(例:ナイロン6、ナイロン46、ナイロン66、ナイロン610、ナイロン612、ナイロン11、ナイロン12、ナイロン6−12、ナイロン6−66)、熱可塑性ポリイミド、芳香族ポリエステル等の液晶ポリマー、ポリフェニレンオキシド、ポリフェニレンサルファイド、ポリカーボネート、ポリメチルメタクリレート、ポリエーテル、ポリエーテルエーテルケトン、ポリエーテルイミド、ポリアセタール、スチレン系、ポリオレフィン系、ポリ塩化ビニル系、ポリウレタン系、ポリエステル系、ポリアミド系、ポリブタジエン系、トランスポリイソプレン系、フッ素ゴム系、塩素化ポリエチレン系等の各種熱可塑性エラストマー等、またはこれらを主とする共重合体、ブレンド体、ポリマーアロイ等が挙げられ、これらのうちの1種または2種以上を混合して用いることができる。
Examples of the thermoplastic resin used for the adhesive (resin composition) include polyolefins such as polyethylene, polypropylene, and ethylene-vinyl acetate copolymer, modified polyolefins, polyamides (eg,
また、接着剤(樹脂組成物)に用いる熱硬化性樹脂としては、例えば、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ユリア樹脂、メラミン樹脂、ポリエステル(不飽和ポリエステル)樹脂、ポリイミド樹脂、シリコーン樹脂、ポリウレタン樹脂等が挙げられ、これらのうちの1種または2種以上を混合して用いることができる。 Examples of the thermosetting resin used for the adhesive (resin composition) include epoxy resin, phenol resin, urea resin, melamine resin, polyester (unsaturated polyester) resin, polyimide resin, silicone resin, and polyurethane resin. 1 type or 2 types or more of these can be mixed and used.
中でも、接着剤(樹脂組成物)に用いる樹脂材料としては、熱硬化性樹脂(特に硬化前に液状をなすもの)を用いるのが好ましく、フェノール樹脂、エポキシ樹脂を用いるのがより好ましく、フェノール樹脂を用いるのが特に好ましい。これにより、接着層300を第1補強部材4と基板21との間に隙間なく形成できるとともに、接着層300の熱膨張係数を効果的に抑えることができる。
Among them, as the resin material used for the adhesive (resin composition), it is preferable to use a thermosetting resin (particularly, a liquid that forms a liquid before curing), more preferably a phenol resin or an epoxy resin, more preferably a phenol resin. It is particularly preferable to use Thereby, the
かかるフェノール樹脂としては、フェノールノボラック樹脂、クレゾールノボラック樹脂、ビスフェノールAノボラック樹脂等のノボラック型フェノール樹脂、未変性のレゾールフェノール樹脂、桐油、アマニ油、クルミ油等で変性した油変性レゾールフェノール樹脂等のレゾール型フェノール樹脂等のフェノール樹脂等が挙げられる。 Such phenolic resins include phenolic novolac resins, cresol novolac resins, bisphenol A novolac resins and other novolac type phenol resins, unmodified resole phenolic resins, oil-modified resole phenolic resins modified with tung oil, linseed oil, walnut oil, etc. Examples thereof include phenolic resins such as resol type phenolic resins.
このような接着層300の25℃における弾性率は、0.5MPa以上10GPa以下であるのが好ましく、1MPa以上3GPa以下であるのがより好ましい。これにより、第1補強部材4と配線基板2との間の応力を効果的に緩和することができる。
The
これに対し、かかる弾性率が前記上限値を超えると、第1補強部材4と配線基板2との熱膨張係数差によっては、第1補強部材4と配線基板2との間の応力を緩和しきれずに、第1補強部材4が配線基板2から剥がれるおそれがある。また、無機フィラーの充填量が多くなりすぎて、接着層300の接着強度が低下する傾向を示す。一方、かかる弾性率が前記下限値未満であると、無機フィラーの充填量が少なくなりすぎて、接着層300の熱伝導性が低下する傾向を示す。
On the other hand, when the elastic modulus exceeds the upper limit value, the stress between the first reinforcing
また、接着層300の熱伝導率は、0.5W/(m・K)以上100W/(m・K)以下であるのが好ましく、1W/(m・K)以上50W/(m・K)以下であるのがより好ましい。これにより、接着層300の熱伝導性を優れたものとすることができる。
The thermal conductivity of the
これに対し、かかる熱伝導率が前記下限値未満であると、接着層300の厚さによっては、第1補強部材4と配線基板2との間の熱伝導性が良好でなく、半導体パッケージ1の放熱性が低下する傾向を示す。一方、かかる熱伝導率が前記上限値を超えると、接着層300中の無機フィラーの充填量が多くなりすぎて、接着層300の接着強度が低下する傾向を示す。
On the other hand, if the thermal conductivity is less than the lower limit, depending on the thickness of the
このような接着層300中における樹脂材料の含有量は、用いる樹脂材料や無機フィラーの種類、添加剤の含有量、接着層300の厚さ、接着面の状態等によっても異なるが、前述したような接着層300の弾性率や熱伝導性を実現する観点から、例えば、20wt%以上90wt%以下であるのが好ましく、40wt%以上70wt%以下であるのがより好ましい。
The content of the resin material in the
また、接着層300中における無機フィラーの含有量は、例えば、1vol%以上80vol%以下であるのが好ましく、10vol%以上60vol%以下であるのがより好ましい。
Further, the content of the inorganic filler in the
また、接着層300の平均厚さは、接着層300の熱伝導性と接着性とを両立する観点から、5μm以上150μm以下であるのが好ましく、10μm以上80μm以下であるのがより好ましい。
The average thickness of the
なお、接着層300(接着剤)には、前述したような樹脂材料および無機フィラーの他に、硬化剤、硬化助剤、触媒、助触媒、カップリング剤等の添加剤が含まれていてもよい。 The adhesive layer 300 (adhesive) may contain additives such as a curing agent, a curing aid, a catalyst, a cocatalyst, and a coupling agent in addition to the resin material and the inorganic filler as described above. Good.
このような接着層300を介して配線基板2に接合された第1補強部材4は、基板21よりも熱膨張係数が小さい。これにより、基板21の熱膨張を抑えることができる。
The first reinforcing
また、第1補強部材4は、板状をなしている。これにより、第1補強部材4の構成を簡単かつ小型なものとすることができる。
Moreover, the
特に、第1補強部材4は、第1層42と、第1層42の基板21と反対側の面上に接合された第2層43とを備える。言い換えると、第1補強部材4は、基板21の上面上に第1層42、第2層43がこの順で積層されている。
In particular, the first reinforcing
第1層42と第2層43との接合方法としては、特に限定されず、例えば、拡散接合、表面活性化接合、ろう材による接合等が挙げられる。また、第1層42は、第2層43上に電解めっき、無電解めっき等のめっき処理、スパッタ処理等を施すことにより形成することができる。
The bonding method between the
そして、第1層42は、前述した接着層300との密着性を向上させる機能を有する。これにより、第1補強部材4が配線基板2から剥がれるのを防止することができる。
The
このような第1層42の構成材料としては、接着層300との密着性を向上させ得るものであれば、特に限定されないが、銅、銅合金、ニッケル、ニッケル合金、アルミニウム、アルミニウム合金、モリブデン、モリブデン合金、鉄、鉄合金、銀、銀合金、亜鉛、亜鉛合金、金、金合金からなる群から選択される金属材料を用いるのが好ましく、特に、銅または銅合金を用いるのが好ましい。これにより、第1補強部材4の接着層300との密着性を向上させることができる。
The constituent material of the
また、第1層42の第2層43とは反対側の面には、粗面化処理が施されているのが好ましい。すなわち、第1層42の接着層300との接触面は、粗面化処理されているのが好ましい。これにより、アンカー効果により第1補強部材4と接着層300との接着強度を向上させることができる。なお、このような粗面化処理は、第1補強部材4の接着面以外の面に施されていてもよい。この場合、第1補強部材4の表面積増大により放熱性を向上させることができる。
Moreover, it is preferable that the surface of the
この粗面化処理の方法としては、特に限定されないが、例えば、化学的な薬液処理、機械的なサンドブラスト処理等が挙げられる。 The surface roughening treatment method is not particularly limited, and examples thereof include chemical chemical treatment and mechanical sandblast treatment.
また、粗面化処理された表面の粗度の大きさは、特に限定されないが、例えば、算術平均で表される表面粗度が0.1μm以上100μm以下程度である。前記算術平均で表される表面粗度は、例えばJIS B 0601に準じて測定することができる。 Moreover, the magnitude | size of the roughness of the surface by which the roughening process was carried out is although it does not specifically limit, For example, the surface roughness represented by arithmetic mean is about 0.1 micrometer or more and 100 micrometers or less. The surface roughness represented by the arithmetic average can be measured according to, for example, JIS B 0601.
また、第1層42は、薄膜状をなしている。
また、第1層42の厚さは、特に限定されないが、0.001μm以上10μm以下であるのが好ましく、0.1μm以上3μm以下であるのがより好ましい。これにより、第1補強部材4の接着層300との密着性を向上させるとともに、第1層42が第1補強部材4に悪影響を与えるのを防止することができる。The
The thickness of the
一方、第2層43は、第1層42とは異なる機能を有する。具体的には、第2層43は、第1層42よりも熱膨張係数の小さい材料で構成され、第1補強部材4の熱膨張を抑える機能を有する。これにより、配線基板2の熱膨張または熱収縮に伴う反りを防止または抑制することができる。
On the other hand, the
また、第2層43は、半導体素子3との熱膨張係数差が7ppm/℃以下であるのが好ましい。これにより、半導体素子3および第1補強部材4が一体的に配線基板2を補強し、半導体パッケージ1全体の熱膨張を抑えることができる。
The
このような第2層43の構成材料としては、特に限定されず、例えば、金属材料、セラミックス材料等を用いることができるが、金属材料を用いるのが好ましい。第1補強部材4が金属材料で構成されていると、第1補強部材4の放熱性を高めることができる。その結果、半導体パッケージ1の放熱性を向上させることができる。
The constituent material of the
かかる金属材料としては、前述したような熱膨張係数を有するものであれば、特に限定されず、各種金属材料を用いることができるが、放熱性および低熱膨張を実現する観点から、Feを含む合金を用いるのが好ましい。 Such a metal material is not particularly limited as long as it has a thermal expansion coefficient as described above, and various metal materials can be used. From the viewpoint of realizing heat dissipation and low thermal expansion, an alloy containing Fe is used. Is preferably used.
かかるFeを含む合金としては、例えば、Fe−Ni系合金、Fe−Co−Cr系合金、Fe−Co系合金、Fe−Pt系合金、Fe−Pd合金等が挙げられ、特に、Fe−Ni系合金を用いるのが好ましい。 Examples of such Fe-containing alloys include Fe-Ni alloys, Fe-Co-Cr alloys, Fe-Co alloys, Fe-Pt alloys, Fe-Pd alloys, and the like. It is preferable to use a base alloy.
このような金属材料は、放熱性に優れるだけでなく、熱膨張係数が低く、かつ、一般的な半導体素子3の熱膨張係数に近い熱膨張係数を有する。
Such a metal material not only has excellent heat dissipation, but also has a low thermal expansion coefficient and a thermal expansion coefficient close to that of a
Fe−Ni系合金としては、FeおよびNiを含むものであれは、特に限定されず、FeおよびNiの他に、残部(M)として、Co、Ti、Mo、Cr、Pd、Pt等の金属のうちの1種または2種以上の金属を含んでいてもよい。 The Fe—Ni-based alloy is not particularly limited as long as it contains Fe and Ni. In addition to Fe and Ni, the balance (M) is a metal such as Co, Ti, Mo, Cr, Pd, and Pt. Of these, one or more metals may be included.
より具体的には、Fe−Ni系合金としては、例えば、Fe−36Ni合金(インバー)等のFe−Ni合金、Fe−32Ni−5Co合金(スーパーインバー)、Fe−29Ni−17Co合金(コバール)、Fe−36Ni−12Co合金(エリンバー)等のFe−Ni−Co合金、Fe−Ni−Cr−Ti合金、Ni−28Mo−2Fe合金等のNi−Mo−Fe合金等が挙げられる。また、Fe−Ni−Co合金は、例えば、KV−2、KV−4、KV−6、KV−15、KV−25等のKVシリーズ(NEOMAXマテリアル社製)、Nivarox等の商品名で市販されている。また、Fe−Ni合金は、例えば、NS−5、D−1(NEOMAXマテリアル社製)等の商品名で市販されている。また、Fe−Ni−Cr−Ti合金は、例えば、Ni−Span C−902(大同スペシャルメタル社製)、EL−3(NEOMAXマテリアル社製)等の商品名で市販されている。 More specifically, examples of Fe-Ni alloys include Fe-Ni alloys such as Fe-36Ni alloy (Invar), Fe-32Ni-5Co alloy (Super Invar), and Fe-29Ni-17Co alloy (Kovar). Fe-Ni-Co alloys such as Fe-36Ni-12Co alloy (Erin bar), Ni-Mo-Fe alloys such as Fe-Ni-Cr-Ti alloy and Ni-28Mo-2Fe alloy. In addition, Fe-Ni-Co alloys are commercially available under trade names such as KV series (manufactured by NEOMAX Materials) such as KV-2, KV-4, KV-6, KV-15, and KV-25, and Nivarox. ing. Moreover, the Fe-Ni alloy is marketed with brand names, such as NS-5 and D-1 (made by NEOMAX material company), for example. Fe-Ni-Cr-Ti alloys are commercially available under trade names such as Ni-Span C-902 (manufactured by Daido Special Metal), EL-3 (manufactured by NEOMAX Material).
また、Fe−Co−Cr系合金としては、Fe、CoおよびCrを含むものであれは、特に限定されないが、例えば、Fe−54Co−9.5Cr(ステンレスインバー)等のFe−Co−Cr合金が挙げられる。なお、Fe−Co−Cr系合金は、Fe、CoおよびCrの他に、Ni、Ti、Mo、Pd、Pt等の金属のうちの1種または2種以上の金属を含んでいてもよい。 The Fe—Co—Cr alloy is not particularly limited as long as it contains Fe, Co, and Cr. For example, an Fe—Co—Cr alloy such as Fe-54Co-9.5Cr (stainless invar) is used. Is mentioned. Note that the Fe—Co—Cr-based alloy may contain one or more metals of metals such as Ni, Ti, Mo, Pd, and Pt in addition to Fe, Co, and Cr.
また、Fe−Co系合金としては、FeおよびCoを含むものであれは、特に限定されず、FeおよびCoの他に、Ni、Ti、Mo、Cr、Pd、Pt等の金属のうちの1種または2種以上の金属を含んでいてもよい。 Further, the Fe—Co alloy is not particularly limited as long as it contains Fe and Co, and in addition to Fe and Co, one of metals such as Ni, Ti, Mo, Cr, Pd, and Pt. It may contain seeds or two or more metals.
また、Fe−Pt系合金としては、FeおよびPtを含むものであれは、特に限定されず、FeおよびPtの他に、Co、Ni、Ti、Mo、Cr、Pd等の金属のうちの1種または2種以上の金属を含んでいてもよい。 Further, the Fe—Pt alloy is not particularly limited as long as it contains Fe and Pt. In addition to Fe and Pt, one of metals such as Co, Ni, Ti, Mo, Cr, and Pd is used. It may contain seeds or two or more metals.
また、Fe−Pd系合金としては、FeおよびPdを含むものであれは、特に限定されず、FeおよびPdの他に、Co、Ni、Ti、Mo、Cr、Pt等の金属のうちの1種または2種以上の金属を含んでいてもよい。 Further, the Fe—Pd-based alloy is not particularly limited as long as it contains Fe and Pd. In addition to Fe and Pd, one of metals such as Co, Ni, Ti, Mo, Cr, and Pt is used. It may contain seeds or two or more metals.
また、第2層43(第1補強部材4)の熱膨張係数は、0.5ppm/℃以上10ppm/℃以下であるのが好ましく、1ppm/℃以上7ppm/℃以下であるのがより好ましく、1ppm/℃以上5ppm以下であるのがさらに好ましい。これにより、半導体素子3と第1補強部材4との熱膨張係数差を小さくし、これらが一体として配線基板2を補強することができる。そのため、配線基板2の反りを効果的に防止することができる。
The thermal expansion coefficient of the second layer 43 (first reinforcing member 4) is preferably 0.5 ppm / ° C. or more and 10 ppm / ° C. or less, more preferably 1 ppm / ° C. or more and 7 ppm / ° C. or less. More preferably, it is 1 ppm / ° C. or more and 5 ppm or less. Thereby, the difference in thermal expansion coefficient between the
また、第2層43(第1補強部材4)と半導体素子3との熱膨張係数差の絶対値は、7ppm/℃以下であるのが好ましく、5ppm/℃以下であるのがより好ましく、2ppm/℃以下であるのがさらに好ましい。これにより、半導体素子3と第1補強部材4との熱膨張係数差を小さくし、これらが一体として配線基板2を補強することができる。そのため、配線基板2の反りを効果的に防止することができる。
The absolute value of the difference in thermal expansion coefficient between the second layer 43 (first reinforcing member 4) and the
上述したような熱膨張係数の観点から、前記Fe−Ni系合金は、Niの含有量が30wt%以上50wt%以下であるのが好ましく、Niの含有量が35wt%以上45wt%以下であるのがより好ましい。これにより、第1補強部材4の熱膨張係数を半導体素子3の熱膨張係数に近づけることができる。この場合、前記Fe−Ni系合金は、Feの含有量が50wt%以上70wt%以下であるのが好ましく、Feの含有量が55wt%以上65wt%以下であるのがより好ましい。
From the viewpoint of the thermal expansion coefficient as described above, the Fe—Ni-based alloy preferably has a Ni content of 30 wt% or more and 50 wt% or less, and the Ni content is 35 wt% or more and 45 wt% or less. Is more preferable. Thereby, the thermal expansion coefficient of the first reinforcing
また、前記Fe−Ni系合金は、FeおよびNiの合計含有量が85wt%以上100wt%以下であるのが好ましく、FeおよびNiの合計含有量が90wt%以上100wt%以下であるのがより好ましい。すなわち、前記Fe−Ni系合金は、残部(M)の含有量が0wt%以上15wt%以下であるのが好ましく、残部(M)の含有量が0wt%以上10wt%以下であるのがより好ましい。これにより、第1補強部材4の熱膨張係数を半導体素子3の熱膨張係数に近づけることができる。
Further, the Fe—Ni-based alloy preferably has a total content of Fe and Ni of 85 wt% or more and 100 wt% or less, and more preferably a total content of Fe and Ni is 90 wt% or more and 100 wt% or less. . That is, the content of the balance (M) is preferably 0 wt% or more and 15 wt% or less, and the content of the balance (M) is more preferably 0 wt% or more and 10 wt% or less. . Thereby, the thermal expansion coefficient of the first reinforcing
また、第1層42の厚さをt1[mm]とし、第2層43の厚さをt2[mm]としたとき、第1層42による接着層との密着性向上機能と、第2層43による補強機能とをバランスよく発揮させる観点から、t2/t1は、2以上80000以下であるのが好ましく、200以上5000以下であるのがより好ましい。
Further, when the thickness of the
また、第2層43の厚さt2は、特に限定されないが、0.02mm以上0.8mm以下程度である。
The thickness t2 of the
また、第1補強部材4の平均厚さは、配線基板2の熱膨張係数、配線基板2の第1補強部材4および補強部材5の形状、大きさ、構成材料等に応じて決められるものであり、特に限定されないが、例えば、0.02mm以上1mm以下程度である。
The average thickness of the first reinforcing
なお、第2の実施形態では、第1補強部材4が2層で構成されているが、第1補強部材4が3層以上で構成されていてもよい。例えば、第2層43の上面上にも第1層42と同様の層が設けられていてもよい。
In the second embodiment, the first reinforcing
このような第1補強部材4の基板21と反対側の面(すなわち上面)は、半導体素子3の基板21と反対側の面(すなわち上面)と同一面上またはそれよりも基板21側(すなわち下側)に位置しているのが好ましい。これにより、半導体パッケージ1の製造に際し、第1補強部材4の設置後に半導体素子3を設置する場合、半導体素子3の設置が容易となる。
The surface of the first reinforcing
第2実施形態では、第1補強部材4の基板21と反対側の面(すなわち上面)と、半導体素子3の基板21と反対側の面(すなわち上面)とが同一面上に位置している。これにより、半導体パッケージ1を薄型化しつつ、配線基板2の反りを効果的に抑制または防止することができる。また、第1補強部材4の上面上に他の構造体(例えば、基板、半導体素子、ヒートシンク等)を設ける場合、その構造体の設置を安定的に行うことができる。
なお、第1補強部材4および半導体素子3を封止樹脂でモールドしてもよい。In the second embodiment, the surface of the first reinforcing
The first reinforcing
また、第1補強部材4は、半導体素子3の周囲を囲むように設けられている。第2実施形態では、第1補強部材4は、半導体素子3を囲むように環状(より具体的には四角環状)をなしている。これにより、第1補強部材4による配線基板2の剛性を高める効果を優れたものとすることができる。
The first reinforcing
また、第1補強部材4は、半導体素子3との間の距離(第1補強部材4の内周面41と半導体素子3の外周面33との間の距離)が半導体素子3の全周に亘って一定となるように形成されている。これにより、第1補強部材4および半導体素子3の一体性が増し、これらによる配線基板2の補強効果が好適に発揮される。また、後述する熱伝導性材料6を介した半導体素子3から第1補強部材への伝熱を効率的かつ均一に生じさせることができる。
Further, the distance between the first reinforcing
また、第2実施形態では、図6および図2に示すように、第1補強部材4と半導体素子3との間に、熱伝導性材料6が充填されている。これにより、半導体素子3から熱伝導性材料6を介して第1補強部材4へ効率的に熱を伝達することができる。その結果、半導体パッケージ1の放熱性を向上させることができる。
Moreover, in 2nd Embodiment, as shown in FIG. 6 and FIG. 2, between the
この熱伝導性材料6は、第1実施形態の熱伝導性材料6と同様である。
The heat
[第2補強部材]
第2補強部材(スティフナー)5は、配線基板2の基板21の下面(他方の面)に接合されている。[Second reinforcing member]
The second reinforcing member (stiffener) 5 is joined to the lower surface (the other surface) of the
この第2補強部材5と基板21とは、接着層400を介して接合されている。このように接着剤を用いて第2補強部材5と基板21とを接合することにより、半導体パッケージ1の製造が容易となる。
The second reinforcing
接着層400は、接着剤の硬化物で構成され、その接着剤としては、前述した接着層300に用いる接着剤と同様のものを用いることができる。
The
また、接着層400の25℃における弾性率は、前述した接着層300と同様、0.5MPa以上10GPa以下であるのが好ましく、1MPa以上3GPa以下であるのがより好ましい。これにより、第2補強部材5と配線基板2との間の応力を効果的に緩和することができる。
Further, the elastic modulus at 25 ° C. of the
また、接着層400の熱伝導率は、接着層300と同様、0.5W/(m・K)以上100W/(m・K)以下であるのが好ましく、1W/(m・K)以上50W/(m・K)以下であるのがより好ましい。これにより、接着層400の熱伝導性を優れたものとすることができる。
Further, like the
また、接着層400の平均厚さは、接着層400の熱伝導性と接着性とを両立する観点から、5μm以上150μm以下であるのが好ましく、10μm以上80μm以下であるのがより好ましい。
The average thickness of the
このような接着層400を介して配線基板2に接合された第2補強部材5は、前述した第1補強部材4と同様、基板21よりも熱膨張係数が小さい。
The second reinforcing
第2補強部材5は、板状をなしている。これにより、第2補強部材5の構成を簡単かつ小型なものとすることができる。
The second reinforcing
特に、第2補強部材5は、第1層54と、第1層54の基板21と反対側の面上に接合された第2層55とを備える。言い換えると、第2補強部材5は、基板21の下面上に第1層54、第2層55がこの順で積層されている。
In particular, the second reinforcing
第1層54と第2層55との接合方法としては、特に限定されず、例えば、拡散接合、表面活性化接合、ろう材による接合等が挙げられる。また、第1層54は、第2層55上に電解めっき、無電解めっき等のめっき処理、スパッタ処理等を施すことにより形成することができる。
The bonding method between the
そして、第1層54は、接着層400との密着性を向上させる機能を有する。このような第1層54の構成材料としては、前述した第1補強部材4の第1層42の構成材料と同様のものを用いることができる。
The
また、第1層54は、薄膜状をなしている。
また、第1層54の厚さは、特に限定されないが、0.001μm以上10μm以下であるのが好ましく、0.1μm以上3μm以下であるのがより好ましい。これにより、第2補強部材5の接着層400との密着性を向上させるとともに、第1層54が第2補強部材5に悪影響を与えるのを防止することができる。The
The thickness of the
一方、第2層55は、第2補強部材5の熱膨張を抑える機能を有する。このような第2層55の構成材料としては、前述した第1補強部材4の第2層43の構成材材料と同様のものを用いることができる。
On the other hand, the
また、第1層54の厚さをt3[mm]とし、第2層55の厚さをt4[mm]としたとき、第1層54による接着層との密着性向上機能と、第2層55による補強機能とをバランスよく発揮させる観点から、t4/t3は、2以上80000以下であるのが好ましく、200以上5000以下であるのがより好ましい。
Further, when the thickness of the
また、第2層55の厚さt4は、特に限定されないが、0.02mm以上0.8mm以下程度である。
The thickness t4 of the
また、前述した第1補強部材4と同様、第2補強部材5(特に第2層55)は、半導体素子3との熱膨張係数差が7ppm/℃以下であるのが好ましい。これにより、第2補強部材5が効果的に配線基板2を補強し、半導体パッケージ1全体の熱膨張を抑えることができる。
Similarly to the first reinforcing
また、第2補強部材5(特に第2層55)の熱膨張係数は、0.5ppm/℃以上10ppm/℃以下であるのが好ましく、1ppm/℃以上7ppm/℃以下であるのがより好ましく、1ppm/℃以上5ppm/℃以下であるのがさらに好ましい。これにより、半導体素子3と第2補強部材5との熱膨張係数差を小さくし、第2補強部材5が配線基板2を効果的に補強することができる。そのため、配線基板2の反りを効果的の防止することができる。
The thermal expansion coefficient of the second reinforcing member 5 (particularly the second layer 55) is preferably 0.5 ppm / ° C. or more and 10 ppm / ° C. or less, more preferably 1 ppm / ° C. or more and 7 ppm / ° C. or less. More preferably, it is 1 ppm / ° C. or more and 5 ppm / ° C. or less. Thereby, the difference in thermal expansion coefficient between the
また、第2補強部材5(特に第2層55)と半導体素子3との熱膨張係数差の絶対値は、7ppm/℃以下であるのが好ましく、5ppm/℃以下であるのがより好ましく、2ppm/℃以下であるのがさらに好ましい。これにより、半導体素子3と第2補強部材5との熱膨張係数差を小さくし、第2補強部材5が配線基板2を効果的に補強することができる。そのため、配線基板2の反りを効果的の防止することができる。
The absolute value of the difference in thermal expansion coefficient between the second reinforcing member 5 (particularly the second layer 55) and the
また、第2補強部材5と第1補強部材4との熱膨張係数差の絶対値は、2ppm/℃以下であるのが好ましく、1ppm/℃以下であるのがより好ましく、0ppm/℃であるのがさらに好ましい。これにより、第1補強部材4と第2補強部材5との熱膨張係数差を小さくし、これらの熱膨張差に起因する配線基板2の反りを防止することができる。
The absolute value of the difference in thermal expansion coefficient between the second reinforcing
また、第2補強部材5の平均厚さは、配線基板2の熱膨張係数、配線基板2の第1補強部材4および第2補強部材5の形状、大きさ、構成材料等に応じて決められるものであり、特に限定されないが、例えば、0.02mm以上1mm以下程度である。
The average thickness of the second reinforcing
また、第2補強部材5は、配線基板2(基板21)の外周部(導体パターン224よりも外側)に沿って設けられた部分(枠部)52と、金属バンプ71同士の間に設けられた部分53とを有している。第2補強部材5の部分52と配線基板2(基板21)との接合により、第2補強部材5が配線基板2を効果的に補強することができる。また、第2補強部材5の部分53と配線基板2との接合により、第2補強部材5の剛性が高められる。
The second reinforcing
より具体的に説明すると、第2補強部材5は、前述した各金属バンプ71に非接触で各金属バンプ71を囲むように形成された複数の開口部51を有する。これにより、第2補強部材5が配線基板2の下面に占める面積の割合を大きくすることができる。その結果、第2補強部材5による配線基板2の剛性を高める効果を優れたものとすることができる。
More specifically, the second reinforcing
第2実施形態では、各開口部51は、平面視にて、円形をなしている。なお、各開口部51の平面視形状は、これに限定されず、例えば、楕円形、多角形等であってもよい。
In the second embodiment, each opening 51 is circular in plan view. In addition, the planar view shape of each opening
また、各開口部51は、各金属バンプ71に対応して(一対一で対応して)設けられている。これにより、第2補強部材5の剛性の均一化を図ることができる。また、第2補強部材5の放熱性も向上させることができる。
Each
また、第2補強部材5は、各金属バンプ71との間の距離(平面視における開口部51の壁面と金属バンプ71の外周面との間の距離)が金属バンプ71の全周に亘って一定となるように形成されている。これにより、第2補強部材5および各金属バンプ71の一体性が増し、これらによる配線基板2の補強効果が好適に発揮される。
In addition, the distance between the second reinforcing
第2実施形態では、第2補強部材5の下面に、伝熱バンプ91が設けられている。
この伝熱バンプ91は、配線基板2の基板21よりも高い熱伝導性を有し、例えば、後述する半導体装置100において、マザーボード200に接合されるものである。これにより、第2補強部材5の熱を外部(例えばマザーボード200)に逃がすことができる。In the second embodiment, heat transfer bumps 91 are provided on the lower surface of the second reinforcing
The
伝熱バンプ91の構成材料としては、前述したような伝熱性を有するものであれば、特に限定されず、金属材料、樹脂材料を用いることができるが、特に、前述した金属バンプ71と同様の構成材料、無機フィラーおよび樹脂材料を含有する伝熱性接着剤等を用いるのが好ましい。
The constituent material of the
また、第2補強部材5と各金属バンプ71との間には、絶縁材81が設けられている(充填されている)。これにより、第2補強部材5と各金属バンプ71との接触を防止することができる。そのため、半導体パッケージ1の信頼性を優れたものとしつつ、第2補強部材5の剛性および放熱性を高めることができる。
An insulating
また、絶縁材81は、金属バンプ71の周囲を囲むように形成され、かつ、各半田バンプに接合されている。これにより、絶縁材81は、金属バンプ71を補強している。
The insulating
このような絶縁材81は、絶縁性を有し、樹脂材料を含んで構成されている。
この絶縁体81は、第1実施形態の絶縁体と同様である。Such an insulating
This
以上説明したように構成された半導体パッケージ1によれば、半導体素子3と接合された部分以外の部分においても、配線基板(インターポーザ)2が第1補強部材4および第2補強部材5により補強されるため、半導体パッケージ1全体の剛性が増す。その結果、配線基板2の熱膨張または熱収縮に伴う反りを防止または抑制することができる。
According to the
特に、第1補強部材4と配線基板2とを接合する接着層300、および、第2補強部材5と配線基板2とを接合する接着層400の弾性率をそれぞれ比較的低いものとすることができる。そのため、第1補強部材4と配線基板2との間、および、第2補強部材5と配線基板との間の応力をそれぞれ緩和し、第1補強部材4および第2補強部材5が配線基板2から剥がれるのを防止することができる。
In particular, the elastic modulus of the
また、接着層300、400の熱伝導性を高めることができ、配線基板2の熱を、接着層300を介して第1補強部材4に、あるいは、接着層400を介して第2補強部材5に効率的に伝達することができる。そのため、半導体パッケージ1の放熱性を優れたものとすることができる。
Further, the thermal conductivity of the
(2−2)半導体パッケージの製造方法
以上説明したような半導体パッケージ1は、例えば、以下のようにして製造することができる。(2-2) Semiconductor Package Manufacturing Method The
以下、図7A〜図7Gに基づき、半導体パッケージ1の製造方法の一例を簡単に説明する。
[1]
まず、図7Aに示すように、金属層221Aとプリプレグ211Aとの積層体を用意する。Hereinafter, an example of a method for manufacturing the
[1]
First, as shown in FIG. 7A, a laminate of a
ここで、プリプレグ211Aは、前述した配線基板2の絶縁層211を形成するためのものであり、前述した絶縁層211の樹脂組成物の未硬化物(半硬化物)が基材に含浸してなるものである。
Here, the
また、金属層221Aは、前述した配線基板2の導体パターン221を形成するためのものであり、導体パターン221の構成材料と同様の材料で構成されている。
The
[2]〜[5]
第1実施形態の半導体パッケージの製造方法の[2]〜[5]と同様である。なお、第1の実施形態の図4B〜図4Eは、第2実施形態の図7B〜図7Eに対応する。[2]-[5]
This is the same as [2] to [5] of the semiconductor package manufacturing method of the first embodiment. 4B to 4E of the first embodiment correspond to FIGS. 7B to 7E of the second embodiment.
[6]
次に、図7Fに示すように、配線基板2の上面に、第1補強部材4を貼り付ける。その際、前述したような接着剤を用いて、接着層300を介して配線基板2と第1補強部材4とを接着する。また、同様にして配線基板2の下面に、第2補強部材5を接合する。その際、前述したような接着剤を用いて、接着層400を介して配線基板2と第2補強部材5とを接着する。[6]
Next, as illustrated in FIG. 7F, the first reinforcing
また、配線基板2の下面に、絶縁材81Aを塗布した後、金属ボール(半田ボール)71Aを半田リフローにより半田接合する。これにより、金属バンプ71および絶縁材81が形成される。
Further, after applying an insulating
かかる半田接合は、特に限定されないが、配線基板2の下面に各金属バンプ71が当接するように配置し、その状態で、例えば200〜280℃×10〜60秒間加熱することにより行うことができる。
Such solder bonding is not particularly limited, but can be performed by placing each
また、絶縁材81Aは、前述した絶縁材81を形成するためのものであり、例えば、加熱により硬化するものである。
The insulating
絶縁材81を形成するに際しては、例えば、図7Fに示すように、絶縁材81Aを配線基板2の下面の金属ボール71A搭載部に塗布し、前述したような半田接合の後、加熱により絶縁材81Aを硬化させることにより、絶縁材81を得る。
When forming the insulating
このようにして得られた絶縁材81は、前述したように金属バンプ71の周囲を囲むように形成される。
The insulating
このとき、絶縁材81Aは、半田接合時にフラックスとして機能し、且つ、金属ボール71Aとの界面張力により半田接合部周辺をリング状に補強する形状で硬化する。
At this time, the insulating
[7]
次に、図7Gに示すように、配線基板2の上面に、アンダーフィル材を塗布した後、半導体素子3を金属バンプ31を介して半田リフローにより接合する。なお、この場合、アンダーフィル材として前述した絶縁材81と同じようなフラックス活性のある樹脂を用いる。また、半導体素子3を搭載し、フラックスあるいは半田ペースト等を用いてリフローにより半導体素子3を配線基板2に接合させた後、通常のキャピラリーアンダーフィル材を配線基板2と半導体素子3との間に充填・硬化させることもできる。[7]
Next, as shown in FIG. 7G, after applying an underfill material to the upper surface of the
その後、半導体素子3と第1補強部材4との間に、熱伝導性材料6を充填する。
以上のようにして、半導体パッケージ1が得られる。Thereafter, a thermally
The
(2−3)半導体装置
次に、半導体装置の製造方法および半導体装置について好適な実施形態に基づいて説明する。(2-3) Semiconductor Device Next, a semiconductor device manufacturing method and a semiconductor device will be described based on preferred embodiments.
図8は、第2実施形態に係る半導体装置を模式的に示す断面図である。第2実施形態の半導体装置は、第1実施形態の半導体装置と同様であるので説明を省略する。 FIG. 8 is a cross-sectional view schematically showing a semiconductor device according to the second embodiment. Since the semiconductor device of the second embodiment is the same as the semiconductor device of the first embodiment, description thereof is omitted.
以上、本発明の半導体パッケージおよび半導体装置を、図示の実施形態に基づいて説明したが、本発明はこれらに限定されるものでない。 As mentioned above, although the semiconductor package and semiconductor device of this invention were demonstrated based on embodiment of illustration, this invention is not limited to these.
例えば、第2実施形態では、第1補強部材4が半導体素子3の全周に亘って囲むように設けられていたが、これに限定されず、例えば、半導体素子3の周囲の一部に欠損した部分(切り欠き)が形成されていてもよい。
For example, in the second embodiment, the first reinforcing
また、第2実施形態では、第1補強部材4および第2補強部材5がそれぞれ接着剤との密着性を向上させる層(第1層)を有する場合を説明したが、例えば、第1補強部材4および第2補強部材5の少なくとも一方の補強部材が、接着剤との密着性を向上させる層(第1層)有しておらず、1層で構成されていてもよい。
Moreover, although 2nd Embodiment demonstrated the case where the
また、第1補強部材4または第2補強部材5を省略してもよい。
また、第2実施形態では、第1補強部材4と第2補強部材5とを接続する熱伝導部として、基板21を貫通する伝熱ポスト24を用いたが、例えば、基板21の外側に設けた熱伝導部材(金属部材)を用いてもよい。この場合、伝熱性接着剤を用いて熱伝導部材を基板21、第1補強部材4および第2補強部材5に接着(接合)してもよいし、基板21の側面側から基板21、第1補強部材4および第2補強部材5を上下から銜えこむような形態としてもよい。また、配線基板2自体の放熱性の程度によっては、伝熱ポスト24を省略してもよい。Further, the first reinforcing
In the second embodiment, the
また、第2補強部材5に形成される開口部は、各金属バンプ71と一対一で対応していなくてもよい。すなわち、第2補強部材5には、複数の金属バンプ71に対して1つが対応するように、開口部が形成されていてもよい。
Moreover, the opening part formed in the
第2実施形態の半導体パッケージによれば、半導体素子と接合された部分以外の部分においても、配線基板(インターポーザ)が補強部材により補強されるため、半導体パッケージ全体の剛性が増す。その結果、配線基板の熱膨張または熱収縮に伴う反りを防止または抑制することができる。 According to the semiconductor package of the second embodiment, since the wiring board (interposer) is reinforced by the reinforcing member even in a portion other than the portion joined to the semiconductor element, the rigidity of the entire semiconductor package is increased. As a result, warpage associated with thermal expansion or contraction of the wiring board can be prevented or suppressed.
特に、接着層の弾性率を比較的低いものとすることができる。そのため、補強部材と配線基板との間の応力を緩和し、補強部材が配線基板から剥がれるのを防止することができる。 In particular, the elastic modulus of the adhesive layer can be made relatively low. Therefore, the stress between the reinforcing member and the wiring board can be relaxed, and the reinforcing member can be prevented from peeling off from the wiring board.
また、接着層の熱伝導性を高めることができ、配線基板の熱を接着層を介して補強部材に効率的に伝達することができる。そのため、半導体パッケージの放熱性を優れたものとすることができる。 Further, the thermal conductivity of the adhesive layer can be increased, and the heat of the wiring board can be efficiently transmitted to the reinforcing member through the adhesive layer. Therefore, the heat dissipation of the semiconductor package can be made excellent.
また、第2実施形態の半導体装置によれば、前述したような半導体パッケージを備えるので、信頼性に優れる。 Further, according to the semiconductor device of the second embodiment, since the semiconductor package as described above is provided, the reliability is excellent.
(3)第3実施形態
(3―1−A)第3A実施形態
以下、第3A〜第3B実施形態の半導体パッケージについて、第1〜2実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。なお、図中において、前述した実施形態と同様の構成については、同一符号を付している。
(3−1−A−1)半導体パッケージ
まず、本発明の半導体パッケージを説明する。(3) Third Embodiment (3-1-A) Third Embodiment A Hereinafter, the semiconductor packages of the third embodiment to the third embodiment will be described with a focus on differences from the first and second embodiments. The explanation of matters is omitted. In addition, in the figure, the same code | symbol is attached | subjected about the structure similar to embodiment mentioned above.
(3-1-A-1) Semiconductor Package First, the semiconductor package of the present invention will be described.
図9は、第3A実施形態に係る半導体パッケージを模式的に示す断面図、図2は、図9に示す半導体パッケージを示す上面図、図10A〜図10Gは、図9に示す半導体パッケージの製造方法の一例を示す図である。なお、以下の説明では、説明の便宜上、図9中の上側を「上」、下側を「下」と言う。また、図2〜図3及び図9〜12では、それぞれ、説明の便宜上、半導体パッケージの各部が誇張して描かれている。 9 is a cross-sectional view schematically showing the semiconductor package according to the 3A embodiment, FIG. 2 is a top view showing the semiconductor package shown in FIG. 9, and FIGS. 10A to 10G are diagrams for manufacturing the semiconductor package shown in FIG. It is a figure which shows an example of a method. In the following description, for convenience of explanation, the upper side in FIG. 9 is referred to as “upper” and the lower side is referred to as “lower”. 2 to 3 and 9 to 12, each part of the semiconductor package is exaggerated for convenience of explanation.
図9に示すように、半導体パッケージ1は、配線基板2と、この配線基板2上に搭載された半導体素子3と、補強部材4とを有する。
As shown in FIG. 9, the
この半導体パッケージ1では、後述するように、補強部材4が互いに熱膨張係数の異なる第1層42および第2層43を備えている。そのため、第1層42および第2層43の熱膨張係数差に起因して配線基板2に作用する力により、配線基板2と半導体素子3との熱膨張係数差に起因して配線基板2に作用する力を相殺または緩和させることができる。そのため、配線基板2と半導体素子3との熱膨張係数差に起因する配線基板2の反りを抑制または防止することができる。
In this
また、配線基板2の半導体素子3とは反対側の面上に、配線基板2の反り防止のための補強部材を別途設ける必要がないので、半導体パッケージ1の構成を簡単化することができる。そのため、半導体パッケージ1の製造が容易となるとともに、半導体パッケージ1を安価なものとすることができる。
In addition, since it is not necessary to separately provide a reinforcing member for preventing warpage of the
なお、本明細書において、特に断りのない限り、熱膨張係数とは、配線基板2の板面に平行な方向(面方向)での30℃〜300℃の熱膨張係数を言う。
In this specification, unless otherwise specified, the thermal expansion coefficient refers to a thermal expansion coefficient of 30 ° C. to 300 ° C. in a direction (plane direction) parallel to the plate surface of the
以下、半導体パッケージ1の各部を順次詳細に説明する。
[配線基板]Hereinafter, each part of the
[Wiring board]
第3A実施形態は、下記を除いて第1実施形態と同様であるので説明を省略する。
第1実施形態では、基板21には、その厚さ方向に貫通する複数のビアホールが形成され、その各ビアホールに伝熱ポスト24が設けられているが、第3A実施形態では伝熱ポストが設けられていない。Since the third embodiment A is the same as the first embodiment except for the following, the description thereof is omitted.
In the first embodiment, the
第3実施形態の各絶縁層211、212、213、214、215は、基材を含まずに樹脂組成物のみで構成されていてもよい。
Each insulating
また、第3A実施形態の各金属バンプ71の周囲には、絶縁材81が設けられている。絶縁材81は、金属バンプ71の周囲を囲むように形成され、かつ、各金属バンプ71に接合されている。これにより、絶縁材81は、金属バンプ71を補強している。第3A実施形態の絶縁材81は、第1実施形態の絶縁材81と同様である。
In addition, an insulating
[半導体素子]
第3A実施形態の半導体素子は、第1実施形態の半導体素子と同様であるので説明を省略する。[Semiconductor element]
Since the semiconductor device of the 3A embodiment is the same as the semiconductor device of the first embodiment, description thereof is omitted.
[補強部材]
補強部材(スティフナー)4は、前述した配線基板2の基板21の上面(一方の面)の、半導体素子3が接合されていない部分に接合されている。[Reinforcing member]
The reinforcing member (stiffener) 4 is bonded to a portion of the upper surface (one surface) of the
この補強部材4と基板21とは、接着剤を介して接合することができる。これにより、補強部材4の設置が簡単となる。
The reinforcing
かかる接着剤としては、接着機能を有するものであれば、特に限定されず、各種接着剤を用いることができるが、熱伝導性に優れたものが好ましく、後述する熱伝導性材料6と同様のものを用いることができる。
Such an adhesive is not particularly limited as long as it has an adhesive function, and various adhesives can be used. However, an adhesive excellent in thermal conductivity is preferable, and is the same as the thermal
この補強部材4は、基板21よりも熱膨張係数が小さい。これにより、基板21の熱膨張を抑えることができる。
The reinforcing
また、補強部材4は、板状をなしている。これにより、補強部材4の構成を簡単かつ小型なものとすることができる。
The reinforcing
特に、補強部材4は、第1層42と、第1層42の基板21と反対側の面上に接合された第2層43とを備える。言い換えると、補強部材4は、基板21の上面上に第1層42、第2層43がこの順で積層されている。
In particular, the reinforcing
第1層42と第2層43との接合方法としては、特に限定されず、例えば、拡散接合、表面活性化接合、ろう材による接合等が挙げられる。
The bonding method between the
そして、第1層42および第2層43は、互いに異なる熱膨張係数を有する。これにより、補強部材4が温度変化に伴いバイメタルのような作用を発揮し、第1層42および第2層43の熱膨張係数差に起因して配線基板2に作用する力(第1の力)により、配線基板2と半導体素子3との熱膨張係数差に起因して配線基板2に作用する力(第2の力)を相殺または緩和させることができる。そのため、配線基板2と半導体素子3との熱膨張係数差に起因する配線基板2の反りを抑制または防止することができる。
The
このような第1層42の熱膨張係数と第2層43の熱膨張係数との差は、基板21(あるいは配線基板2)の熱膨張または熱収縮に伴う反りを防止または抑制するように設定されている。
The difference between the thermal expansion coefficient of the
より具体的に説明すると、第3A実施形態においては、第2層43の熱膨張係数が第1層42の熱膨張係数よりも大きいのが好ましい。
More specifically, in the 3A embodiment, it is preferable that the thermal expansion coefficient of the
通常、配線基板2の熱膨張係数は半導体素子3の熱膨張係数よりも大きくなる。そのため、配線基板2が半導体素子3よりも大きく熱膨張しようとし、配線基板2の外周部が半導体素子3側に変位する方向の力(第2の力)が生じる。一方、第2層43の熱膨張係数を第1層42の熱膨張係数よりも大きくすると、第2層43が第1層42よりも大きく熱膨張しようとし、配線基板2の外周部が半導体素子3とは反対側へ変位する方向の力(第2の方向と反対方向の第1の力)が生じる。したがって、このような2つの力(第1の力および第2の力)を互いに相殺させることができる。その結果、配線基板2の熱膨張に起因する反りを防止または抑制することができる。
Usually, the thermal expansion coefficient of the
また、第1層42の熱膨張係数と第2層43の熱膨張係数との差の絶対値は、配線基板2の熱膨張係数と半導体素子3の熱膨張係数との差や、補強部材4の剛性等に応じて設定されるものであり、特に限定されないが、前述したような配線基板2の反りを効果的に防止する観点から、0.5ppm/℃以上20ppm/℃以下であるのがより好ましい。
The absolute value of the difference between the thermal expansion coefficient of the
また、前述したような配線基板2の反りを効果的に防止する観点(第1の力を効率的に生じさせる観点)から、第1層42の厚さをt1[mm]とし、第2層43の厚さをt2[mm]としたとき、t2/t1は、0.03以上34以下であるのが好ましく、0.3以上10以下であるのがより好ましい。これに対し、t2/t1が前記範囲外であると、第1層42または第2層43の厚さが薄すぎて、第1層42および第2層43の熱膨張係数差が大きくても、補強部材4が前述したようなバイメタルのような作用を発揮することが難しい。
Further, from the viewpoint of effectively preventing the warping of the
また、第1層42の厚さt1は、特に限定されないが、0.03mm以上1mm以下程度である。また、第2層43の厚さt2は、特に限定されないが、0.03mm以上1mm以下程度である。
The thickness t1 of the
また、補強部材4(特に第1層42)は、半導体素子3との熱膨張係数差が7ppm/℃以下であるのが好ましい。これにより、半導体素子3および補強部材4が一体的に配線基板2を補強し、半導体パッケージ1全体の熱膨張を抑えることができる。
Further, the reinforcing member 4 (particularly the first layer 42) preferably has a difference in thermal expansion coefficient from the
また、補強部材4の構成材料(第1層42および第2層43の構成材料)としては、前述したような熱膨張係数を有するものであれば、特に限定されず、例えば、金属材料、セラミックス材料等を用いることができるが、金属材料を用いるのが好ましい。補強部材4が金属材料で構成されていると、補強部材4の放熱性を高めることができる。その結果、半導体パッケージ1の放熱性を向上させることができる。
The constituent material of the reinforcing member 4 (the constituent material of the
かかる金属材料としては、前述したような熱膨張係数を有するものであれば、特に限定されず、各種金属材料を用いることができるが、放熱性および低熱膨張を実現する観点から、Feを含む合金を用いるのが好ましい。 Such a metal material is not particularly limited as long as it has a thermal expansion coefficient as described above, and various metal materials can be used. From the viewpoint of realizing heat dissipation and low thermal expansion, an alloy containing Fe is used. Is preferably used.
特に、第1層42の熱膨張係数が第2層43の熱膨張係数よりも小さい場合、第1層42がFeを含む合金で構成されているのが好ましい。
In particular, when the thermal expansion coefficient of the
かかるFeを含む合金としては、例えば、Fe−Ni系合金、Fe−Co−Cr系合金、Fe−Co系合金、Fe−Pt系合金、Fe−Pd合金等が挙げられ、特に、Fe−Ni系合金を用いるのが好ましい。 Examples of such Fe-containing alloys include Fe-Ni alloys, Fe-Co-Cr alloys, Fe-Co alloys, Fe-Pt alloys, Fe-Pd alloys, and the like. It is preferable to use a base alloy.
このような金属材料は、放熱性に優れるだけでなく、熱膨張係数が低く、かつ、一般的な半導体素子3の熱膨張係数に近い熱膨張係数を有する。
Such a metal material not only has excellent heat dissipation, but also has a low thermal expansion coefficient and a thermal expansion coefficient close to that of a
Fe−Ni系合金としては、FeおよびNiを含むものであれは、特に限定されず、FeおよびNiの他に、残部(M)として、Co、Ti、Mo、Cr、Pd、Pt等の金属のうちの1種または2種以上の金属を含んでいてもよい。より具体的なFe−Ni系合金は、第2実施形態において挙げられた具体例と同様である。 The Fe—Ni-based alloy is not particularly limited as long as it contains Fe and Ni. In addition to Fe and Ni, the balance (M) is a metal such as Co, Ti, Mo, Cr, Pd, and Pt. Of these, one or more metals may be included. More specific Fe—Ni-based alloys are the same as the specific examples given in the second embodiment.
特に、前記Fe−Ni系合金の熱膨張係数(特に、第1層42の熱膨張係数)は、0.5ppm/℃以上10ppm/℃以下であるのが好ましく、1ppm/℃以上7ppm/℃以下であるのがより好ましく、1ppm/℃以上5ppm/℃以下であるのがさらに好ましい。これにより、半導体素子3と補強部材4との熱膨張係数差を小さくし、これらが一体として配線基板2を補強することができる。そのため、配線基板2の反りを効果的に防止することができる。
In particular, the thermal expansion coefficient of the Fe—Ni-based alloy (particularly, the thermal expansion coefficient of the first layer 42) is preferably 0.5 ppm / ° C. or more and 10 ppm / ° C. or less, preferably 1 ppm / ° C. or more and 7 ppm / ° C. or less. It is more preferable that it is 1 ppm / ° C. or more and 5 ppm / ° C. or less. Thereby, the difference in thermal expansion coefficient between the
また、前記Fe−Ni系合金と半導体素子3との熱膨張係数差の絶対値(特に、第1層42と半導体素子3との熱膨張係数差の絶対値)は、7ppm/℃以下であるのが好ましく、5ppm/℃以下であるのがより好ましく、2ppm/℃以下であるのがさらに好ましい。これにより、半導体素子3と補強部材4との熱膨張係数差を小さくし、これらが一体として配線基板2を補強することができる。そのため、配線基板2の反りを効果的に防止することができる。
The absolute value of the difference in thermal expansion coefficient between the Fe-Ni alloy and the semiconductor element 3 (particularly, the absolute value of the difference in thermal expansion coefficient between the
上述したような熱膨張係数の観点から、前記Fe−Ni系合金は、Niの含有量が30wt%以上50wt%以下であるのが好ましく、Niの含有量が35wt%以上45wt%以下であるのがより好ましい。これにより、補強部材4の熱膨張係数を半導体素子3の熱膨張係数に近づけることができる。この場合、前記Fe−Ni系合金は、Feの含有量が50wt%以上70wt%以下であるのが好ましく、Feの含有量が55wt%以上65wt%以下であるのがより好ましい。
From the viewpoint of the thermal expansion coefficient as described above, the Fe—Ni-based alloy preferably has a Ni content of 30 wt% or more and 50 wt% or less, and the Ni content is 35 wt% or more and 45 wt% or less. Is more preferable. Thereby, the thermal expansion coefficient of the reinforcing
また、前記Fe−Ni系合金は、FeおよびNiの合計含有量が85wt%以上100wt%以下であるのが好ましく、FeおよびNiの合計含有量が90wt%以上100wt%以下であるのがより好ましい。すなわち、前記Fe−Ni系合金は、残部(M)の含有量が0wt%以上15wt%以下であるのが好ましく、残部(M)の含有量が0wt%以上10wt%以下であるのがより好ましい。これにより、補強部材4の熱膨張係数を半導体素子3の熱膨張係数に近づけることができる。
Further, the Fe—Ni-based alloy preferably has a total content of Fe and Ni of 85 wt% or more and 100 wt% or less, and more preferably a total content of Fe and Ni is 90 wt% or more and 100 wt% or less. . That is, the content of the balance (M) is preferably 0 wt% or more and 15 wt% or less, and the content of the balance (M) is more preferably 0 wt% or more and 10 wt% or less. . Thereby, the thermal expansion coefficient of the reinforcing
また、第2層43の構成材料は、第1層42の構成材料と異なるのが好ましい。これにより、前述したような第1層42および第2層43の熱膨張係数差を容易に設定することができる。
The constituent material of the
なお、第2層43の熱膨張係数が第1層42の熱膨張係数よりも大きい場合、第2層43の構成材料としては、前述したようなFeを含む合金を用いてもよいし、Feを含む合金以外の金属を用いてもよい。
When the thermal expansion coefficient of the
また、補強部材4の平均厚さは、配線基板2の熱膨張係数、配線基板2の補強部材4および補強部材5の形状、大きさ、構成材料等に応じて決められるものであり、特に限定されないが、例えば、0.02mm以上2以下程度である。
The average thickness of the reinforcing
このような補強部材4の基板21と反対側の面(すなわち上面)は、半導体素子3の基板21と反対側の面(すなわち上面)と同一面上またはそれよりも基板21側(すなわち下側)に位置しているのが好ましい。これにより、半導体パッケージ1の製造に際し、補強部材4の設置後に半導体素子3を設置する場合、半導体素子3の設置が容易となる。
The surface (that is, the upper surface) opposite to the
第3A実施形態では、補強部材4の基板21と反対側の面(すなわち上面)と、半導体素子3の基板21と反対側の面(すなわち上面)とが同一面上に位置している。これにより、半導体パッケージ1を薄型化しつつ、配線基板2の反りを効果的に抑制または防止することができる。また、補強部材4の上面上に他の構造体(例えば、基板、半導体素子、ヒートシンク等)を設ける場合、その構造体の設置を安定的に行うことができる。
In the 3A embodiment, the surface of the reinforcing
なお、補強部材4および半導体素子3を封止樹脂でモールドしてもよい。
また、補強部材4は、半導体素子3の周囲を囲むように設けられている。第3A実施形態では、補強部材4は、半導体素子3を囲むように環状(より具体的には四角環状)をなしている。これにより、補強部材4による配線基板2の剛性を高める効果を優れたものとすることができる。The reinforcing
The reinforcing
また、補強部材4は、半導体素子3との間の距離(補強部材4の内周面41と半導体素子3の外周面33との間の距離)が半導体素子3の全周に亘って一定となるように形成されている。これにより、補強部材4および半導体素子3の一体性が増し、これらによる配線基板2の補強効果が好適に発揮される。また、後述する熱伝導性材料6を介した半導体素子3から補強部材4への伝熱を効率的かつ均一に生じさせることができる。
In addition, the distance between the reinforcing
また、熱放散性の観点から、補強部材4の第2層43の表面(上面)が粗化されていてもよい。補強部材4の第2層43の表面が粗化されていれば、表面積が増大し熱放散の効率が上がる。補強部材4の第2層43の表面粗化方法は、特に限定されず、例えば化学的な薬液処理、機械的なサンドブラスト処理などにより実施することができる。
Further, from the viewpoint of heat dissipation, the surface (upper surface) of the
補強部材4の第2層43の表面粗度の大きさは、半導体素子3の発熱量、樹脂材料の構成、基板21の構成、補強部材4の形状、大きさ等に応じて決められるものであり、特に限定されないが、例えば、算術平均で表される表面粗度が0.1μm以上100μm以下程度である。前記算術平均で表される表面粗度は、例えばJIS B 0601に準じて測定することができる。
The magnitude of the surface roughness of the
また、樹脂材料との密着性向上の観点から、補強部材4の第1層42および第2層43の表面に銅皮膜が形成されていてもよい。銅については、樹脂材料との密着強度を向上させるための表面処理技術が数多く知られているため、補強部材4の形状、大きさ、樹脂材料の種類等に応じてその表面処理を適宜選択し、実施することができる。
Moreover, the copper film may be formed in the surface of the
銅皮膜の形成方法は、特に限定されないが、例えば、電解めっき、無電解めっき等のめっき処理、スパッタ処理等により実施することができる。 Although the formation method of a copper membrane is not specifically limited, For example, it can implement by plating processing, such as electrolytic plating and electroless plating, sputtering processing.
また、銅皮膜の平均厚さは、補強部材4の熱膨張係数に影響を及ぼさず、密着性向上の表面処理が可能な範囲で薄い方が好ましい。
In addition, the average thickness of the copper film does not affect the thermal expansion coefficient of the reinforcing
また、第3A実施形態では、図9および図2に示すように、補強部材4と半導体素子3との間に、熱伝導性材料6が充填されている。これにより、半導体素子3から熱伝導性材料6を介して補強部材4へ効率的に熱を伝達することができる。その結果、半導体パッケージ1の放熱性を向上させることができる。
In the 3A embodiment, as shown in FIGS. 9 and 2, the heat
第3A実施形態の熱伝導性材料6は、第1実施形態の熱伝導性材料6と同様である。
The thermally
以上説明したように構成された半導体パッケージ1によれば、補強部材4の第1層42および第2層43の熱膨張係数差に起因して配線基板2に作用する力により、配線基板2と半導体素子3との熱膨張係数差に起因して配線基板2に作用する力を相殺または緩和させることができる。そのため、配線基板2と半導体素子3との熱膨張係数差に起因する配線基板2の反りを抑制または防止することができる。
According to the
また、配線基板2の半導体素子3とは反対側の面上に、配線基板2の反り防止のための補強部材を別途設ける必要がないので、半導体パッケージ1の構成を簡単化することができる。そのため、半導体パッケージ1の製造が容易となるとともに、半導体パッケージ1を安価なものとすることができる。
In addition, since it is not necessary to separately provide a reinforcing member for preventing warpage of the
(3−1−A−2)半導体パッケージの製造方法
以上説明したような半導体パッケージ1は、例えば、以下のようにして製造することができる。(3-1-A-2) Semiconductor Package Manufacturing Method The
以下、図10A〜図10Gに基づき、半導体パッケージ1の製造方法の一例を簡単に説明する。
[1]〜[4]
第3A実施形態の半導体パッケージの製造方法の[1]〜[4]は第1実施形態の半導体パッケージ製造方法と同様であるため記載を省略する。なお、図10A〜図10Dは、図4A〜図4Dに対応する。Hereinafter, an example of a method for manufacturing the
[1]-[4]
Since [1] to [4] of the semiconductor package manufacturing method of the 3A embodiment are the same as those of the semiconductor package manufacturing method of the first embodiment, description thereof is omitted. 10A to 10D correspond to FIGS. 4A to 4D.
[5]
次に、上記工程[1]〜[4]と同様にして、絶縁層212、213、214、215および導体パターン222、223、224を形成するためのプリプレグおよび金属層からなる積層体をそれぞれ用意し、導体パターン222、223、224および導体ポスト232、233、234、235を形成する。その後、絶縁層211、212、213、214、215のためのプリプレグを硬化(完全硬化)させて、図10Eに示すように、配線基板2を得る。[5]
Next, in the same manner as in the above steps [1] to [4], prepregs for forming the insulating
絶縁層211、212、213、214、215のためのプリプレグを積層する方法としては、例えば、真空プレス、ラミネート等が挙げられる。これらの中でも真空プレスによる接合方法が好ましい。これにより、絶縁層211、212、213、214、215のためのプリプレグの密着強度を向上することができる。
Examples of the method for laminating the prepreg for the insulating
絶縁層211、212、213、214、215のためのプリプレグを硬化させる方法としては、特に限定されないが、例えば、熱処理が好適に用いられる。
A method for curing the prepreg for the insulating
[6]
第3A実施形態の半導体パッケージの製造方法の[6]は第1実施形態の半導体パッケージ製造方法と同様であるため記載を省略する。なお、図10Fは、図4Fに対応する。[6]
[6] of the semiconductor package manufacturing method according to the third embodiment is the same as the semiconductor package manufacturing method according to the first embodiment, and a description thereof will be omitted. Note that FIG. 10F corresponds to FIG. 4F.
[7]
次に、図10Gに示すように、配線基板2の上面に、アンダーフィル材を塗布した後、半導体素子3を金属バンプ31を介して半田リフローにより接合する。なお、この場合、アンダーフィル材として前述した絶縁材81と同じようなフラックス活性のある樹脂を用いる。また、半導体素子3を搭載し、フラックスあるいは半田ペースト等を用いてリフローにより半導体素子3を配線基板2に接合させた後、通常のキャピラリーアンダーフィル材を配線基板2と半導体素子3との間に充填・硬化させることもできる。[7]
Next, as shown in FIG. 10G, after applying an underfill material to the upper surface of the
その後、半導体素子3と補強部材4との間に、熱伝導性材料6を充填する。
以上のようにして、半導体パッケージ1が得られる。Thereafter, a thermally
The
(3−1−B)第3B実施形態
次に、本発明の第3B実施形態を説明する。(3-1-B) Third Embodiment Next, a third embodiment of the present invention will be described.
図11は、第3B実施形態に係る半導体パッケージを模式的に示す断面図、図3は、図11に示す半導体パッケージを示す下面図である。なお、以下の説明では、説明の便宜上、図11中の上側を「上」、下側を「下」と言う。また、図11では、説明の便宜上、半導体パッケージの各部が誇張して描かれている。 FIG. 11 is a cross-sectional view schematically showing the semiconductor package according to the third embodiment, and FIG. 3 is a bottom view showing the semiconductor package shown in FIG. In the following description, for convenience of explanation, the upper side in FIG. 11 is referred to as “upper” and the lower side is referred to as “lower”. Further, in FIG. 11, for convenience of explanation, each part of the semiconductor package is exaggerated.
以下、第3B実施形態の半導体パッケージについて、第3A実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。なお、図11において、前述した実施形態と同様の構成については、同一符号を付している。 Hereinafter, the semiconductor package of the 3B embodiment will be described with a focus on differences from the 3A embodiment, and description of similar matters will be omitted. In FIG. 11, the same reference numerals are given to the same configurations as those in the above-described embodiment.
第3B実施形態の半導体パッケージは、配線基板の上面上に設けた補強部材、熱伝導性材料を省略し、それに代えて、配線基板の下面上に補強部材を設けた以外は、第3A実施形態とほぼ同様である。 The semiconductor package of the 3B embodiment is the same as that of the 3A embodiment except that the reinforcing member and the heat conductive material provided on the upper surface of the wiring board are omitted, and instead the reinforcing member is provided on the lower surface of the wiring board. Is almost the same.
図11に示すように、半導体パッケージ1Aは、配線基板2の下面(基板21の下面)に、補強部材(スティフナー)5が接合されている。なお、第3B実施形態では、配線基板2の上面上には、配線基板2の反り防止のための補強部材は設けられていない。
As shown in FIG. 11, in the
この補強部材5と基板21とは、接着剤を介して接合することができる。これにより、補強部材5の設置が簡単となる。
The reinforcing
かかる接着剤としては、接着機能を有するものであれば、特に限定されず、各種接着剤を用いることができるが、熱伝導性に優れたものが好ましく、第3A実施形態における熱伝導性材料6と同様のものを用いることができる。
Such an adhesive is not particularly limited as long as it has an adhesive function, and various adhesives can be used, but those having excellent thermal conductivity are preferable, and the thermal
この補強部材5は、第3A実施形態の補強部材4と同様、基板21よりも熱膨張係数が小さい。
The reinforcing
補強部材5は、板状をなしている。これにより、補強部材5の構成を簡単かつ小型なものとすることができる。
The reinforcing
特に、補強部材5は、第1層54と、第1層54の基板21と反対側の面上に接合された第2層55とを備える。言い換えると、補強部材5は、基板21の下面上に第1層54、第2層55がこの順で積層されている。
In particular, the reinforcing
そして、第1層54および第2層55は、互いに異なる熱膨張係数を有する。これにより、補強部材5が温度変化に伴いバイメタルのような作用を発揮し、第1層54および第2層55の熱膨張係数差に起因して配線基板2に作用する力(第1の力)により、配線基板2と半導体素子3との熱膨張係数差に起因して配線基板2に作用する力(第2の力)を相殺または緩和させることができる。そのため、配線基板2と半導体素子3との熱膨張係数差に起因する配線基板2の反りを抑制または防止することができる。
The
このような第1層54の熱膨張係数と第2層55の熱膨張係数との差は、基板21(あるいは配線基板2)の熱膨張または熱収縮に伴う反りを防止または抑制するように設定されている。
The difference between the thermal expansion coefficient of the
より具体的に説明すると、第3B実施形態においては、第2層55の熱膨張係数は、第1層54の熱膨張係数よりも小さいのが好ましい。
More specifically, in the 3B embodiment, the thermal expansion coefficient of the
通常、配線基板2の熱膨張係数は半導体素子3の熱膨張係数よりも大きくなる。そのため、配線基板2が半導体素子3よりも大きく熱膨張しようとし、配線基板2の外周部が半導体素子3側に変位する方向の力(第2の力)が生じる。一方、第2層55の熱膨張係数を第1層54の熱膨張係数よりも小さくすると(すなわち、第1層54の熱膨張係数を第2層55の熱膨張係数よりも大きくすると)、第1層54が第2層55よりも大きく熱膨張しようとし、配線基板2の外周部が半導体素子3とは反対側へ変位する方向の力(第2の方向と反対方向の第1の力)が生じる。したがって、このような2つの力(第1の力および第2の力)を互いに相殺させることができる。その結果、配線基板2の熱膨張に起因する反りを防止または抑制することができる。
Usually, the thermal expansion coefficient of the
また、第1層54の熱膨張係数と第2層55の熱膨張係数との差の絶対値は、配線基板2の熱膨張係数と半導体素子3の熱膨張係数との差や、補強部材5の剛性等に応じて設定されるものであり、特に限定されないが、前述したような配線基板2の反りを効果的に防止する観点から、0.5ppm/℃以上20ppm/℃以下であるのがより好ましい。
The absolute value of the difference between the thermal expansion coefficient of the
また、前述したような配線基板2の反りを効果的に防止する観点(第1の力を効率的に生じさせる観点)から、第1層54の厚さをt3[mm]とし、第2層55の厚さをt4[mm]としたとき、t4/t3は、0.03以上34以下であるのが好ましく、0.3以上10以下であるのがより好ましい。これに対し、t4/t3が前記範囲外であると、第1層54または第2層55の厚さが薄すぎて、第1層54および第2層55の熱膨張係数差が大きくても、補強部材5が前述したようなバイメタルのような作用を発揮することが難しい。
Further, from the viewpoint of effectively preventing the warping of the
また、第1層54の厚さt3は、特に限定されないが、0.03mm以上1mm以下程度である。また、第2層55の厚さt4は、特に限定されないが、0.03mm以上1mm以下程度である。
The thickness t3 of the
また、補強部材5(特に第2層55)は、半導体素子3との熱膨張係数差が7ppm/℃以下であるのが好ましい。これにより、半導体素子3および補強部材5が一体的に配線基板2を補強し、半導体パッケージ1A全体の熱膨張を抑えることができる。
The reinforcing member 5 (particularly the second layer 55) preferably has a difference in thermal expansion coefficient from the
このような補強部材5において、第1層54の構成材料としては、第3A実施形態の補強部材4の第2層43の構成材料と同様のものを用いることができる。また、第2層55の構成材料としては、第3A実施形態の補強部材4の第1層42の構成材料と同様のものを用いることができる。
In such a reinforcing
具体的には、補強部材5の構成材料(第1層54および第2層55の構成材料)としては、前述したような熱膨張係数を有するものであれば、特に限定されず、例えば、金属材料、セラミックス材料等を用いることができるが、金属材料を用いるのが好ましい。補強部材5が金属材料で構成されていると、補強部材5の放熱性を高めることができる。その結果、半導体パッケージ1Aの放熱性を向上させることができる。
Specifically, the constituent material of the reinforcing member 5 (the constituent material of the
かかる金属材料としては、前述したような熱膨張係数を有するものであれば、特に限定されず、第3A実施形態の補強部材4と同様、各種金属材料を用いることができるが、放熱性および低熱膨張を実現する観点から、Feを含む合金を用いるのが好ましい。
Such a metal material is not particularly limited as long as it has a thermal expansion coefficient as described above, and various metal materials can be used as in the reinforcing
特に、第2層55の熱膨張係数が第1層54の熱膨張係数よりも小さい場合、第2層55がFeを含む合金で構成されているのが好ましい。
In particular, when the thermal expansion coefficient of the
特に、補強部材5の熱膨張係数(特に第2層55の熱膨張係数)は、0.5ppm/℃以上10ppm/℃以下であるのが好ましく、1ppm/℃以上7ppm/℃以下であるのがより好ましく、1ppm/℃以上5ppm/℃以下であるのがさらに好ましい。これにより、半導体素子3と補強部材5との熱膨張係数差を小さくし、補強部材5が配線基板2を効果的に補強することができる。そのため、配線基板2の反りを効果的に防止することができる。
In particular, the thermal expansion coefficient of the reinforcing member 5 (particularly the thermal expansion coefficient of the second layer 55) is preferably 0.5 ppm / ° C. or more and 10 ppm / ° C. or less, and preferably 1 ppm / ° C. or more and 7 ppm / ° C. or less. More preferably, it is 1 ppm / ° C. or more and 5 ppm / ° C. or less. Thereby, the difference in thermal expansion coefficient between the
また、補強部材5(特に第2層55)と半導体素子3との熱膨張係数差の絶対値は、7ppm/℃以下であるのが好ましく、5ppm/℃以下であるのがより好ましく、2ppm/℃以下であるのがさらに好ましい。これにより、半導体素子3と補強部材5との熱膨張係数差を小さくし、補強部材5が配線基板2を効果的に補強することができる。そのため、配線基板2の反りを効果的に防止することができる。
The absolute value of the difference in thermal expansion coefficient between the reinforcing member 5 (particularly the second layer 55) and the
また、補強部材5の平均厚さは、配線基板2の熱膨張係数、配線基板2の補強部材4および補強部材5の形状、大きさ、構成材料等に応じて決められるものであり、特に限定されないが、例えば、0.02mm以上2以下程度である。
The average thickness of the reinforcing
また、熱放散性の観点から、補強部材5の第2層55の表面(下面)が粗化されていてもよい。補強部材5の第2層の表面が粗化されていれば、表面積が増大し熱放散の効率が上がる。補強部材5の第2層55の表面粗化方法は、特に限定されず、例えば化学的な薬液処理、機械的なサンドブラスト処理などにより実施することができる。
Moreover, the surface (lower surface) of the
補強部材5の第2層55の表面粗度の大きさは、半導体素子3の発熱量、樹脂材料の構成、基板21の構成、補強部材5の形状、大きさ等に応じて決められるものであり、特に限定されないが、例えば、算術平均で表される表面粗度が0.1μm以上100μm以下程度である。前記算術平均で表される表面粗度は、例えばJIS B 0601に準じて測定することができる。
The magnitude of the surface roughness of the
また、樹脂材料との密着性向上の観点から、補強部材5の第1層54および第2層55の表面に銅皮膜が形成されていてもよい。銅については、樹脂材料との密着強度を向上させるための表面処理技術が数多く知られているため、補強部材5の形状、大きさ、樹脂材料の種類等に応じてその表面処理を適宜選択し、実施することができる。
Further, from the viewpoint of improving the adhesion with the resin material, a copper film may be formed on the surfaces of the
銅皮膜の形成方法は、特に限定されないが、例えば、電解めっき、無電解めっき等のめっき処理、スパッタ処理等により実施することができる。 Although the formation method of a copper membrane is not specifically limited, For example, it can implement by plating processing, such as electrolytic plating and electroless plating, sputtering processing.
また、銅皮膜の平均厚さは、補強部材5の熱膨張係数に影響を及ぼさず、密着性向上の表面処理が可能な範囲で薄い方が好ましい。
In addition, the average thickness of the copper film is preferably as thin as possible without affecting the thermal expansion coefficient of the reinforcing
また、補強部材5は、配線基板2(基板21)の外周部(導体パターン224よりも外側)に沿って設けられた部分(枠部)52と、金属バンプ71同士の間に設けられた部分53とを有している。補強部材5の部分52と配線基板2(基板21)との接合により、補強部材5が配線基板2を効果的に補強することができる。また、補強部材5の部分53と配線基板2との接合により、補強部材5の剛性が高められる。
Further, the reinforcing
より具体的に説明すると、図3に示すように、補強部材5は、前述した各金属バンプ71に非接触で各金属バンプ71を囲むように形成された複数の開口部51を有する。これにより、補強部材5が配線基板2の下面に占める面積の割合を大きくすることができる。その結果、補強部材5による配線基板2の剛性を高める効果を優れたものとすることができる。
More specifically, as shown in FIG. 3, the reinforcing
第3B実施形態では、各開口部51は、平面視にて、円形をなしている。なお、各開口部51の平面視形状は、これに限定されず、例えば、楕円形、多角形等であってもよい。
In the 3B embodiment, each opening 51 has a circular shape in plan view. In addition, the planar view shape of each opening
また、各開口部51は、各金属バンプ71に対応して(一対一で対応して)設けられている。これにより、補強部材5の剛性の均一化を図ることができる。また、補強部材5の放熱性も向上させることができる。
Each
また、補強部材5は、各金属バンプ71との間の距離(平面視における開口部51の壁面と金属バンプ71の外周面との間の距離)が金属バンプ71の全周に亘って一定となるように形成されている。これにより、補強部材5および各金属バンプ71の一体性が増し、これらによる配線基板2の補強効果が好適に発揮される。
The distance between the reinforcing
第3B実施形態では、補強部材5の下面に、伝熱バンプ91が設けられている。
この伝熱バンプ91は、配線基板2の基板21よりも高い熱伝導性を有し、例えば、マザーボードに接合されるものである。これにより、補強部材5の熱を外部(例えばマザーボード)に逃がすことができる。In the third embodiment, heat transfer bumps 91 are provided on the lower surface of the reinforcing
The
伝熱バンプ91の構成材料としては、前述したような伝熱性を有するものであれば、特に限定されず、金属材料、樹脂材料を用いることができるが、特に、前述した金属バンプ71と同様の構成材料、無機フィラーおよび樹脂材料を含有する伝熱性接着剤等を用いるのが好ましい。
The constituent material of the
また、補強部材5と各金属バンプ71との間には、絶縁材81が設けられている(充填されている)。これにより、補強部材5と各金属バンプ71との接触を防止することができる。そのため、半導体パッケージ1Aの信頼性を優れたものとしつつ、補強部材5の剛性および放熱性を高めることができる。
An insulating
以上説明したような第3B実施形態の半導体パッケージ1Aによっても、配線基板2の熱膨張に起因する反りを防止または抑制することができる。
The warpage caused by the thermal expansion of the
(3−2)半導体装置
次に、半導体装置の製造方法および半導体装置について好適な実施形態に基づいて説明する。(3-2) Semiconductor Device Next, a semiconductor device manufacturing method and a semiconductor device will be described based on preferred embodiments.
図12は、第3A実施形態に係る半導体装置を模式的に示す断面図である。
図12に示すように、半導体装置100は、マザーボード(基板)200と、このマザーボード200に搭載された半導体パッケージ1とを有している。FIG. 12 is a cross-sectional view schematically showing the semiconductor device according to the 3A embodiment.
As illustrated in FIG. 12, the
このような半導体装置100においては、半導体パッケージ1の金属バンプ71がマザーボード200の端子(図示せず)に接合されている。これにより、半導体パッケージ1とマザーボード200とが電気的に接続され、これらの間で電気的信号の伝送が行われる。また、この接合部を介して、半導体パッケージ1の熱をマザーボード200へ逃すことができる。
In such a
以上説明したような半導体装置100によれば、前述したような放熱性および信頼性に優れた半導体パッケージ1を備えるので、信頼性に優れる。
According to the
以上、本発明の半導体パッケージおよび半導体装置を、図示の実施形態に基づいて説明したが、本発明はこれらに限定されるものでない。 As mentioned above, although the semiconductor package and semiconductor device of this invention were demonstrated based on embodiment of illustration, this invention is not limited to these.
例えば、第3A実施形態では、補強部材4が半導体素子3の全周に亘って囲むように設けられていたが、これに限定されず、例えば、半導体素子3の周囲の一部に欠損した部分(切り欠き)が形成されていてもよい。
For example, in the 3A embodiment, the reinforcing
また、第3A及び3B実施形態では、配線基板の一方の面上にのみ補強部材を設けた場合を例に説明したが、配線基板の両面上にそれぞれ補強部材を設けてもよい。その場合、第3A実施形態と第3B実施形態とを組み合わせたように、各補強部材が熱膨張係数の異なる第1層および第2層を備えていてもよいし、いずれか一方の補強部材のみが熱膨張係数の異なる第1層および第2層を備えていてもよい。 In the third and third embodiments, the case where the reinforcing member is provided only on one surface of the wiring board has been described as an example, but the reinforcing member may be provided on both surfaces of the wiring board. In that case, each of the reinforcing members may include the first layer and the second layer having different thermal expansion coefficients, as in the case of combining the 3A embodiment and the 3B embodiment, or only one of the reinforcing members. May have a first layer and a second layer having different thermal expansion coefficients.
また、補強部材5に形成される開口部は、各金属バンプ71と一対一で対応していなくてもよい。すなわち、補強部材5には、複数の金属バンプ71に対して1つが対応するように、開口部が形成されていてもよい。
Further, the opening formed in the reinforcing
また、補強部材の第1層と第2層との間に中間層が設けられていてもよい。すなわち、補強部材の第1層と第2層とが中間層を介して接合されていてもよい。この場合、中間層の熱膨張係数は第1層の熱膨張係数と第2層の熱膨張係数との間の値であるのが好ましい。 An intermediate layer may be provided between the first layer and the second layer of the reinforcing member. That is, the first layer and the second layer of the reinforcing member may be joined via the intermediate layer. In this case, the thermal expansion coefficient of the intermediate layer is preferably a value between the thermal expansion coefficient of the first layer and the thermal expansion coefficient of the second layer.
第3A及び第3B実施形態の半導体パッケージによれば、補強部材の第1層および第2層の熱膨張係数差に起因して配線基板に作用する力により、配線基板と半導体素子との熱膨張係数差に起因して配線基板に作用する力を相殺または緩和させることができる。そのため、配線基板と半導体素子との熱膨張係数差に起因する配線基板の反りを抑制または防止することができる。 According to the semiconductor packages of the third and third embodiments, the thermal expansion between the wiring board and the semiconductor element is caused by the force acting on the wiring board due to the difference in thermal expansion coefficient between the first layer and the second layer of the reinforcing member. The force acting on the wiring board due to the coefficient difference can be offset or alleviated. Therefore, it is possible to suppress or prevent the warpage of the wiring board due to the difference in thermal expansion coefficient between the wiring board and the semiconductor element.
また、第3A及び第3B実施形態の半導体装置によれば、前述したような半導体パッケージを備えるので、信頼性に優れる。 In addition, according to the semiconductor devices of the 3A and 3B embodiments, since the semiconductor package as described above is provided, the reliability is excellent.
(4)第4実施形態
以下、第4実施形態の半導体パッケージについて、第1〜3実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。なお、図中において、前述した実施形態と同様の構成については、同一符号を付している。
(4−1)半導体パッケージ
まず、第4実施形態半導体パッケージを説明する。(4) Fourth Embodiment Hereinafter, a semiconductor package according to a fourth embodiment will be described with a focus on differences from the first to third embodiments, and description of similar matters will be omitted. In addition, in the figure, the same code | symbol is attached | subjected about the structure similar to embodiment mentioned above.
(4-1) Semiconductor Package First, a semiconductor package according to a fourth embodiment will be described.
図13は、第4実施形態に係る半導体パッケージを模式的に示す断面図、図2は、図13に示す半導体パッケージを示す上面図、図3は、図13に示す半導体パッケージを示す下面図、図4A〜図4Gは、図13に示す半導体パッケージの製造方法の一例を示す図である。なお、以下の説明では、説明の便宜上、図13中の上側を「上」、下側を「下」と言う。また、図2〜図4(図4A〜図4G)及び図13〜図14では、それぞれ、説明の便宜上、半導体パッケージの各部が誇張して描かれている。 13 is a cross-sectional view schematically showing a semiconductor package according to the fourth embodiment, FIG. 2 is a top view showing the semiconductor package shown in FIG. 13, and FIG. 3 is a bottom view showing the semiconductor package shown in FIG. 4A to 4G are diagrams showing an example of a method for manufacturing the semiconductor package shown in FIG. In the following description, for convenience of explanation, the upper side in FIG. 13 is referred to as “upper” and the lower side is referred to as “lower”. 2 to 4 (FIGS. 4A to 4G) and FIGS. 13 to 14, each part of the semiconductor package is exaggerated for convenience of explanation.
図13に示すように、半導体パッケージ1は、配線基板2と、この配線基板2上に搭載された半導体素子3と、第1補強部材(補強部材)4と、第2補強部材(補強部材)5とを有する。
As shown in FIG. 13, a
このような半導体パッケージ1によれば、半導体素子3と接合された部分以外の部分においても、配線基板(インターポーザ)2が第1補強部材4および第2補強部材5により補強されるため、半導体パッケージ1全体の剛性が増す。そのため、配線基板2と半導体素子3との熱膨張係数差に起因する配線基板2の反りを抑制または防止することができる。そのため、このような半導体パッケージ1は、電気的接続の信頼性を優れたものとすることができる。
According to such a
また、後に詳述するように第1補強部材4および第2補強部材5はそれぞれ特性(例えば加工性)の異なる2つの層(第1層および第2層)を備えているので、半導体パッケージ1の製造時において、例えば、第1補強部材4および第2補強部材5を打ち抜き加工によりそれぞれ形成した場合、バリの発生を防止することができ、バリを除去する工程が不要になる。
Further, as will be described in detail later, the first reinforcing
以下、半導体パッケージ1の各部を順次詳細に説明する。
[配線基板]
第4実施形態における配線基板は、第1実施形態における配線基板と同様であるので説明を省略する。Hereinafter, each part of the
[Wiring board]
Since the wiring board in the fourth embodiment is the same as the wiring board in the first embodiment, the description thereof is omitted.
[半導体素子]
第4実施形態における半導体素子は、第1実施形態における半導体素子と同様であるので説明を省略する。[Semiconductor element]
Since the semiconductor element in the fourth embodiment is the same as the semiconductor element in the first embodiment, description thereof is omitted.
[第1補強部材]
第1補強部材(スティフナー)4は、前述した配線基板2の基板21の上面(一方の面)の、半導体素子3が接合されていない部分に接合されている。これにより、半導体素子3と接合された部分以外の部分においても、配線基板(インターポーザ)2が第1補強部材4により補強されるため、半導体パッケージ1全体の剛性が増す。[First reinforcing member]
The first reinforcing member (stiffener) 4 is bonded to a portion of the upper surface (one surface) of the
この第1補強部材4と基板21とは、接着剤を介して接合することができる。これにより、第1補強部材4の設置が簡単となる。
This
かかる接着剤としては、接着機能を有するものであれば、特に限定されず、各種接着剤を用いることができるが、熱伝導性に優れたものが好ましく、後述する熱伝導性材料6と同様のものを用いることができる。
Such an adhesive is not particularly limited as long as it has an adhesive function, and various adhesives can be used. However, an adhesive excellent in thermal conductivity is preferable, and is the same as the thermal
この第1補強部材4は、基板21よりも熱膨張係数が小さい。これにより、基板21の熱膨張を抑えることができる。
The first reinforcing
また、第1補強部材4は、板状をなしている。これにより、第1補強部材4の構成を簡単かつ小型なものとすることができる。
Moreover, the
特に、第1補強部材4は、第1層42と、第1層42の基板21と反対側の面上に接合された第2層43とを備える。言い換えると、第1補強部材4は、基板21の上面上に第1層42、第2層43がこの順で積層されている。
In particular, the first reinforcing
第1層42と第2層43との接合方法としては、特に限定されず、例えば、拡散接合、表面活性化接合、ろう材による接合等が挙げられる。
The bonding method between the
そして、第1層42および第2層43は、互いに異なる特性(特に、加工性)を有する。これにより、半導体パッケージ1の製造時における作業性を向上させることができる。
The
例えば、第1層42および第2層43の特性を適宜設定することにより、第1補強部材4を打ち抜き加工により形成する場合にバリの発生を防止するという効果や、第1補強部材4をエッチングにより形成する場合に加工性を向上させるという効果をもたらすことができる。以下、第1補強部材4を打ち抜き加工により形成する場合と、第1補強部材4をエッチングにより形成する場合とをそれぞれ説明する。
For example, by appropriately setting the characteristics of the
(打ち抜き加工により第1補強部材を形成する場合)
第1補強部材4を打ち抜き加工により形成する場合、第1層42および第2層43は、一方が他方よりも硬質な材料で構成されているのが好ましい。すなわち、第1層42および第2層43の一方を硬質な第1材料で構成し、他方を第1材料よりも軟質な第2材料で構成するのが好ましい。(When forming the first reinforcing member by punching)
When the first reinforcing
これにより、打ち抜き加工を用いて第1補強部材4を形成する場合、バリの発生を防止することができる。この場合、第1層42と同様の構成材料で構成された層と、第2層43と同様の構成材料で構成された層とが積層された板材(例えば積層金属板)を用意し、その板材を軟質な層側が上型(パンチ)側、硬質な層側が下型(ダイ)側となるように打ち抜き加工装置に載置した状態で、打ち抜き加工を行う。これにより、打ち抜き加工を用いて寸法精度に優れた第1補強部材4を簡単に製造することができる。また、バリ除去のための工程が不要となり、第1補強部材4の製造、ひいては、半導体パッケージ1の製造が簡単となる。
Thereby, when forming the
また、第1層42および第2層43は、第1層42が第1材料で構成され、第2層43が第2材料で構成されているのが好ましい。すなわち、第1層42が第2層43よりも硬質であるのが好ましい。この場合、前述したように打ち抜き加工により第1補強部材4を形成すると、第2層43の第1層42とは反対側の角部が丸みを帯びたものとなる。そのため、半導体パッケージ1を製造する際に、第1補強部材4の設置後に半導体素子3を設置する場合、半導体素子3の設置が容易となる。また、この場合、第1層42の第2層43とは反対側の角部に発生するバリを防止することができるので、バリが第1補強部材4と配線基板2との接合を妨げたり配線基板2を損傷させたりすることはない。
The
また、第1材料は、第2材料よりも脆性が高いのが好ましい。すなわち、第1材料は、第2材料よりも延性が低いのが好ましい。これにより、打ち抜き加工により第1補強部材4を形成する際に、バリの発生を確実に防止することができる。
The first material is preferably more brittle than the second material. That is, the first material preferably has a lower ductility than the second material. Thereby, when forming the
また、前述したようなバリを防止する観点から、第1材料の引張試験における破断伸びの値は、第2材料の引張試験における破断伸びの値よりも小さく、20%以上70%以下であるのが好ましい。 Further, from the viewpoint of preventing burrs as described above, the value of the elongation at break in the tensile test of the first material is smaller than the value of the elongation at break in the tensile test of the second material, and is 20% or more and 70% or less. Is preferred.
また、第1補強部材4を打ち抜き加工により形成する場合、前述したようなバリを防止する観点から、第1層42の厚さをt1[mm]とし、第2層43の厚さをt2[mm]としたとき、t2/t1は、0.03以上34以下であるのが好ましく、0.1以上10以下であるのがより好ましい。これに対し、t2/t1が前記範囲外であると、第1層42または第2層43の厚さが薄すぎて、バリの発生を防止できなかったり、第1補強部材4に必要な特性(補強、熱膨張係数)を確保することができなかったりする場合がある。
When the first reinforcing
また、第1補強部材4を打ち抜き加工により形成する場合、第1層42の厚さt1は、特に限定されないが、0.03mm以上1mm以下程度である。また、第2層43の厚さt2は、特に限定されないが、0.03mm以上1mm以下程度である。
Moreover, when forming the
なお、第4実施形態では、第1補強部材4が2層で構成されているが、第1補強部材4が3層以上で構成されていてもよい。例えば、第1補強部材4を3層で構成する場合、両外側の層を中間の層よりも硬質なものとすればよい。
In the fourth embodiment, the first reinforcing
(エッチングにより第1補強部材を形成する場合)
第1補強部材4をエッチングにより形成する場合、第1層42および第2層43は、前記エッチングにおけるエッチングレートが互いに異なる材料で構成されているのが好ましい。(When forming the first reinforcing member by etching)
When the first reinforcing
これにより、第1補強部材4をエッチング(特にウエットエッチング)により形成する場合、その加工性を優れたものとすることができる。この場合、第1層42と同様の構成材料で構成された層と、第2層43と同様の構成材料で構成された層とが積層された板材(例えば積層金属板)を用意し、その板材をウエットエッチングする。
Thereby, when forming the
その際、エッチングレートが低い方の層側からエッチングを行うことにより、当該層のサイドエッチング量を抑えることができる。そのため、片面側からエッチングを行っても、幅狭な貫通孔を形成することができる。また、例えば、板材の一方の層が他方の層に対してエッチングレートが極端に低い場合、そのエッチングレートが遅い側の一方の層をエッチングの停止層として用いることにより、他方の層のみを貫通させ、第1補強部材4に優れた寸法精度で凹部を形成することもできる。このような凹部は、第1層42側に形成すると、第1補強部材4と配線基板2とを接着剤により接着する場合、その接着性をアンカー効果により向上させることができる。また、このような凹部は、第2層43側に形成すると、第1補強部材4の表面積を大きくして、第1補強部材4の放熱性を高めることができる。
At that time, by performing etching from the side of the layer having the lower etching rate, the amount of side etching of the layer can be suppressed. Therefore, a narrow through hole can be formed even if etching is performed from one side. Also, for example, when one layer of a plate material has an extremely low etching rate relative to the other layer, one layer on the side with the slower etching rate is used as an etching stop layer, so that only the other layer penetrates. It is also possible to form the recesses in the first reinforcing
このようなエッチングを用いることにより、前述したような打ち抜き加工を用いずに、第1補強部材4を形成することができる。このようなエッチングにより形成された第1補強部材4は、残留応力を少なくすることができる。そのため、第1補強部材4の歪みを防止することができる。
By using such etching, the first reinforcing
また、ウエットエッチングとしては、特に限定されず、公知のウエットエッチングを用いることができ、例えば、第1層42および第2層43がそれぞれ金属材料で構成されている場合、硝酸や酸化第二鉄等のエッチング液を用いたものを用いることができる。
Moreover, it does not specifically limit as wet etching, A well-known wet etching can be used, for example, when the
また、第1補強部材4をエッチングにより形成する場合、第1層42の厚さt1および第2層43の厚さt2は、それぞれ、特に限定されないが、0.03mm以上1mm以下程度である。また、この場合、第1層42の厚さt1と第2層43の厚さt2は、互いに同じであっても異なっていてもよい。
When the first reinforcing
以上のように第1層42および第2層43の特性を互いに異ならせることにより、第1補強部材4を製造する際の作業性や加工性を優れたものとすることができる。
As described above, by making the characteristics of the
このように第1層42および第2層43の特性を互いに異ならせるには、第1層42および第2層43は、互いに異なる材料で構成されているのが好ましい。これにより、比較的簡単に、第1層42および第2層43の特性を互いに異ならせることができる。
Thus, in order to make the characteristics of the
また、第1層42および第2層43のうちの少なくとも1つの層(好ましくは、第1層42および第2層43の双方)は、半導体素子3との熱膨張係数差が7ppm/℃以下であるのが好ましい。これにより、半導体素子3および第1補強部材4が一体的に配線基板2を補強し、半導体パッケージ1全体の熱膨張を抑えることができる。
In addition, at least one of the
また、第1層42および第2層43の構成材料としては、それぞれ、特に限定されず、例えば、金属材料、セラミックス材料等を用いることができるが、金属材料を用いるのが好ましい。第1補強部材4が金属材料で構成されていると、第1補強部材4の放熱性を高めることができる。その結果、半導体パッケージ1の放熱性を向上させることができる。
In addition, the constituent materials of the
かかる金属材料としては、特に限定されず、各種金属材料を用いることができるが、放熱性および低熱膨張を実現する観点から、Feを含む合金を用いるのが好ましい。 The metal material is not particularly limited, and various metal materials can be used. From the viewpoint of realizing heat dissipation and low thermal expansion, it is preferable to use an alloy containing Fe.
特に、第1層42および第2層43のうちの少なくとも一層は、Feを含む合金で構成されているのが好ましい。
In particular, it is preferable that at least one of the
かかるFeを含む合金としては、例えば、Fe−Ni系合金、Fe−Co−Cr系合金、Fe−Co系合金、Fe−Pt系合金、Fe−Pd合金等が挙げられ、特に、Fe−Ni系合金を用いるのが好ましい。 Examples of such Fe-containing alloys include Fe-Ni alloys, Fe-Co-Cr alloys, Fe-Co alloys, Fe-Pt alloys, Fe-Pd alloys, and the like. It is preferable to use a base alloy.
このような金属材料は、放熱性に優れるだけでなく、熱膨張係数が低く、かつ、一般的な半導体素子3の熱膨張係数に近い熱膨張係数を有する。
Such a metal material not only has excellent heat dissipation, but also has a low thermal expansion coefficient and a thermal expansion coefficient close to that of a
Fe−Ni系合金としては、FeおよびNiを含むものであれは、特に限定されず、FeおよびNiの他に、残部(M)として、Co、Ti、Mo、Cr、Pd、Pt等の金属のうちの1種または2種以上の金属を含んでいてもよい。より具体的なFe−Ni系合金は、第2実施形態において挙げられた具体例と同様である。 The Fe—Ni-based alloy is not particularly limited as long as it contains Fe and Ni. In addition to Fe and Ni, the balance (M) is a metal such as Co, Ti, Mo, Cr, Pd, and Pt. Of these, one or more metals may be included. More specific Fe—Ni-based alloys are the same as the specific examples given in the second embodiment.
特に、第1層42および第2層43のうちの少なくとも1つの層(好ましくは、第1層42および第2層43の双方)の熱膨張係数は、0.5ppm/℃以上10ppm/℃以下であるのが好ましく、1ppm/℃以上7ppm/℃以下であるのがより好ましく、1ppm/℃以上5ppm/℃以下であるのがさらに好ましい。これにより、半導体素子3と第1補強部材4との熱膨張係数差を小さくし、これらが一体として配線基板2を補強することができる。そのため、配線基板2の反りを効果的に防止することができる。
In particular, the thermal expansion coefficient of at least one of the
また、第1層42と半導体素子3との熱膨張係数差、および、第2層43と半導体素子3との熱膨張係数差の絶対値は、それぞれ、7ppm/℃以下であるのが好ましく、5ppm/℃以下であるのがより好ましく、2ppm/℃以下であるのがさらに好ましい。これにより、半導体素子3と第1補強部材4との熱膨張係数差を小さくし、これらが一体として配線基板2を補強することができる。そのため、配線基板2の反りを効果的に防止することができる。
The absolute value of the difference in thermal expansion coefficient between the
上述したような熱膨張係数の観点から、前記Fe−Ni系合金は、Niの含有量が30wt%以上50wt%以下であるのが好ましく、Niの含有量が35wt%以上45wt%以下であるのがより好ましい。これにより、第1補強部材4の熱膨張係数を半導体素子3の熱膨張係数に近づけることができる。この場合、前記Fe−Ni系合金は、Feの含有量が50wt%以上70wt%以下であるのが好ましく、Feの含有量が55wt%以上65wt%以下であるのがより好ましい。
From the viewpoint of the thermal expansion coefficient as described above, the Fe—Ni-based alloy preferably has a Ni content of 30 wt% or more and 50 wt% or less, and the Ni content is 35 wt% or more and 45 wt% or less. Is more preferable. Thereby, the thermal expansion coefficient of the first reinforcing
また、前記Fe−Ni系合金は、FeおよびNiの合計含有量が85wt%以上100wt%以下であるのが好ましく、FeおよびNiの合計含有量が90wt%以上100wt%以下であるのがより好ましい。すなわち、前記Fe−Ni系合金は、残部(M)の含有量が0wt%以上15wt%以下であるのが好ましく、残部(M)の含有量が0wt%以上10wt%以下であるのがより好ましい。これにより、第1補強部材4の熱膨張係数を半導体素子3の熱膨張係数に近づけることができる。
Further, the Fe—Ni-based alloy preferably has a total content of Fe and Ni of 85 wt% or more and 100 wt% or less, and more preferably a total content of Fe and Ni is 90 wt% or more and 100 wt% or less. . That is, the content of the balance (M) is preferably 0 wt% or more and 15 wt% or less, and the content of the balance (M) is more preferably 0 wt% or more and 10 wt% or less. . Thereby, the thermal expansion coefficient of the first reinforcing
また、第1補強部材4の平均厚さは、配線基板2の熱膨張係数、配線基板2の第1補強部材4および第2補強部材5の形状、大きさ、構成材料等に応じて決められるものであり、特に限定されないが、例えば、0.02mm以上2mm以下程度である。
The average thickness of the first reinforcing
このような第1補強部材4の基板21と反対側の面(すなわち上面)は、半導体素子3の基板21と反対側の面(すなわち上面)と同一面上またはそれよりも基板21側(すなわち下側)に位置しているのが好ましい。これにより、半導体パッケージ1の製造に際し、第1補強部材4の設置後に半導体素子3を設置する場合、半導体素子3の設置が容易となる。
The surface of the first reinforcing
第4実施形態では、第1補強部材4の基板21と反対側の面(すなわち上面)と、半導体素子3の基板21と反対側の面(すなわち上面)とが同一面上に位置している。これにより、半導体パッケージ1を薄型化しつつ、配線基板2の反りを効果的に抑制または防止することができる。また、第1補強部材4の上面上に他の構造体(例えば、基板、半導体素子、ヒートシンク等)を設ける場合、その構造体の設置を安定的に行うことができる。
なお、第1補強部材4および半導体素子3を封止樹脂でモールドしてもよい。In 4th Embodiment, the surface (namely, upper surface) on the opposite side to the board |
The first reinforcing
また、第1補強部材4は、半導体素子3の周囲を囲むように設けられている。第4実施形態では、第1補強部材4は、半導体素子3を囲むように環状(より具体的には四角環状)をなしている。これにより、第1補強部材4による配線基板2の剛性を高める効果を優れたものとすることができる。
The first reinforcing
また、第1補強部材4は、半導体素子3との間の距離(第1補強部材4の内周面41と半導体素子3の外周面33との間の距離)が半導体素子3の全周に亘って一定となるように形成されている。これにより、第1補強部材4および半導体素子3の一体性が増し、これらによる配線基板2の補強効果が好適に発揮される。また、後述する熱伝導性材料6を介した半導体素子3から第1補強部材への伝熱を効率的かつ均一に生じさせることができる。
Further, the distance between the first reinforcing
また、熱放散性の観点から、第1補強部材4の第2層42の表面(上面)が粗化されていてもよい。第1補強部材4の第2層42の表面が粗化されていれば、表面積が増大し熱放散の効率が上がる。第1補強部材4の第2層42の表面粗化方法は、特に限定されず、例えば化学的な薬液処理、機械的なサンドブラスト処理などにより実施することができる。第1補強部材4の第2層42の表面粗度の大きさは、半導体素子3の発熱量、樹脂材料の構成、基板21の構成、第1補強部材4の形状、大きさ等に応じて決められるものであり、特に限定されないが、例えば、算術平均で表される表面粗度が0.1μm以上100μm以下程度である。前記算術平均で表される表面粗度は、例えばJIS B 0601に準じて測定することができる。
Further, from the viewpoint of heat dissipation, the surface (upper surface) of the
また、樹脂材料との密着性向上の観点から、第1補強部材4の第1層41および第2層42の表面に銅皮膜が形成されていてもよい。銅については、樹脂材料との密着強度を向上させるための表面処理技術が数多く知られているため、第1補強部材4の形状、大きさ、樹脂材料の種類等に応じてその表面処理を適宜選択し、実施することができる。
Moreover, the copper film may be formed in the surface of the
銅皮膜の形成方法は、特に限定されないが、例えば、電解めっき、無電解めっき等のめっき処理、スパッタ処理等により実施することができる。 Although the formation method of a copper membrane is not specifically limited, For example, it can implement by plating processing, such as electrolytic plating and electroless plating, sputtering processing.
また、銅皮膜の平均厚さは、第1補強部材4の熱膨張係数に影響を及ぼさず、密着性向上の表面処理が可能な範囲で薄い方が好ましい。
The average thickness of the copper film is preferably as thin as possible without affecting the thermal expansion coefficient of the first reinforcing
また、第4実施形態では、図13および図2に示すように、第1補強部材4と半導体素子3との間に、熱伝導性材料6が充填されている。これにより、半導体素子3から熱伝導性材料6を介して第1補強部材4へ効率的に熱を伝達することができる。その結果、半導体パッケージ1の放熱性を向上させることができる。
Further, in the fourth embodiment, as shown in FIGS. 13 and 2, a thermally
第4実施形態の熱伝導性材料6は、第1実施形態の熱伝導性材料6と同様である。
The thermally
[第2補強部材]
第2補強部材(スティフナー)5は、配線基板2の基板21の下面(他方の面)に接合されている。これにより、配線基板2が第2補強部材5により補強されるため、半導体パッケージ1全体の剛性が増す。[Second reinforcing member]
The second reinforcing member (stiffener) 5 is joined to the lower surface (the other surface) of the
この第2補強部材5と基板21とは、接着剤を介して接合することができる。これにより、第2補強部材5の設置が簡単となる。
This
かかる接着剤としては、接着機能を有するものであれば、特に限定されず、各種接着剤を用いることができるが、熱伝導性に優れたものが好ましく、後述する熱伝導性材料6と同様のものを用いることができる。
Such an adhesive is not particularly limited as long as it has an adhesive function, and various adhesives can be used. However, an adhesive excellent in thermal conductivity is preferable, and is the same as the thermal
この第2補強部材5は、前述した第1補強部材4と同様、基板21よりも熱膨張係数が小さい。
The second reinforcing
第2補強部材5は、板状をなしている。これにより、第2補強部材5の構成を簡単かつ小型なものとすることができる。
The second reinforcing
特に、第2補強部材5は、第1層54と、第1層54の基板21と反対側の面上に接合された第2層55とを備える。言い換えると、第2補強部材5は、基板21の下面上に第1層54、第2層55がこの順で積層されている。
In particular, the second reinforcing
第1層54と第2層55との接合方法としては、特に限定されず、例えば、拡散接合、表面活性化接合、ろう材による接合等が挙げられる。
The bonding method between the
そして、第1層54および第2層55は、前述した第1補強部材4の第1層42および第2層43と同様、互いに異なる特性(特に、加工性)を有する。これにより、半導体パッケージ1の製造時における作業性を向上させることができる。
And the
また、第2補強部材5は、配線基板2(基板21)の外周部(導体パターン224よりも外側)に沿って設けられた部分(枠部)52と、金属バンプ71同士の間に設けられた部分53とを有している。第2補強部材5の部分52と配線基板2(基板21)との接合により、第2補強部材5が配線基板2を効果的に補強することができる。また、第2補強部材5の部分53と配線基板2との接合により、第2補強部材5の剛性が高められる。
The second reinforcing
より具体的に説明すると、第2補強部材5は、前述した各金属バンプ71に非接触で各金属バンプ71を囲むように形成された複数の開口部51を有する。これにより、第2補強部材5が配線基板2の下面に占める面積の割合を大きくすることができる。その結果、第2補強部材5による配線基板2の剛性を高める効果を優れたものとすることができる。
More specifically, the second reinforcing
第4実施形態では、各開口部51は、平面視にて、円形をなしている。なお、各開口部51の平面視形状は、これに限定されず、例えば、楕円形、多角形等であってもよい。
In the fourth embodiment, each opening 51 is circular in plan view. In addition, the planar view shape of each opening
また、各開口部51は、各金属バンプ71に対応して(一対一で対応して)設けられている。これにより、第2補強部材5の剛性の均一化を図ることができる。また、第2補強部材5の放熱性も向上させることができる。
Each
また、第2補強部材5は、各金属バンプ71との間の距離(平面視における開口部51の壁面と金属バンプ71の外周面との間の距離)が金属バンプ71の全周に亘って一定となるように形成されている。これにより、第2補強部材5および各金属バンプ71の一体性が増し、これらによる配線基板2の補強効果が好適に発揮される。
In addition, the distance between the second reinforcing
第4実施形態では、第2補強部材5の下面に、伝熱バンプ91が設けられている。
この伝熱バンプ91は、配線基板2の基板21よりも高い熱伝導性を有し、例えば、後述する半導体装置100において、マザーボード200に接合されるものである。これにより、第2補強部材5の熱を外部(例えばマザーボード200)に逃がすことができる。In the fourth embodiment, heat transfer bumps 91 are provided on the lower surface of the second reinforcing
The
伝熱バンプ91の構成材料としては、前述したような伝熱性を有するものであれば、特に限定されず、金属材料、樹脂材料を用いることができるが、特に、前述した金属バンプ71と同様の構成材料、無機フィラーおよび樹脂材料を含有する伝熱性接着剤等を用いるのが好ましい。
The constituent material of the
また、前述した第1補強部材4と同様、第1層54および第2層55のうちの少なくとも一方の層(好ましくは、第1層54および第2層55の双方)は、半導体素子3との熱膨張係数差が7ppm/℃以下であるのが好ましい。これにより、第2補強部材5が効果的に配線基板2を補強し、半導体パッケージ1全体の熱膨張を抑えることができる。
Similarly to the first reinforcing
このような第2補強部材5において、第1層54および第2層55の構成材料としては、第4実施形態の補強部材4の第1層42および第2層43の構成材料と同様のものを用いることができる。
In such a second reinforcing
具体的には、第2補強部材5の構成材料(第1層54および第2層55の構成材料)としては、前述したような熱膨張係数を有するものであれば、特に限定されず、例えば、金属材料、セラミックス材料等を用いることができるが、金属材料を用いるのが好ましい。第2補強部材5が金属材料で構成されていると、第2補強部材5の放熱性を高めることができる。その結果、半導体パッケージ1の放熱性を向上させることができる。
Specifically, the constituent material of the second reinforcing member 5 (the constituent material of the
かかる金属材料としては、前述したような熱膨張係数を有するものであれば、特に限定されず、前述した第1補強部材4と同様、各種金属材料を用いることができるが、放熱性および低熱膨張を実現する観点から、Feを含む合金を用いるのが好ましい。
The metal material is not particularly limited as long as it has a thermal expansion coefficient as described above, and various metal materials can be used as in the first reinforcing
特に、第1層54および第2層55のうちの少なくとも一方の層(好ましくは、第1層54および第2層55の双方)の熱膨張係数は、0.5ppm/℃以上10ppm/℃以下であるのが好ましく、1ppm/℃以上7ppm/℃以下であるのがより好ましく、1ppm/℃以上5ppm/℃以下であるのがさらに好ましい。これにより、半導体素子3と第2補強部材5との熱膨張係数差を小さくし、第2補強部材5が配線基板2を効果的に補強することができる。そのため、配線基板2の反りを効果的に防止することができる。
In particular, the thermal expansion coefficient of at least one of the
また、第1層54と半導体素子3との熱膨張係数差の絶対値、および、第2層55と半導体素子3との熱膨張係数差の絶対値は、それぞれ、7ppm/℃以下であるのが好ましく、5ppm/℃以下であるのがより好ましく、2ppm/℃以下であるのがさらに好ましい。これにより、半導体素子3と第2補強部材5との熱膨張係数差を小さくし、第2補強部材5が配線基板2を効果的に補強することができる。そのため、配線基板2の反りを効果的に防止することができる。
The absolute value of the difference in thermal expansion coefficient between the
また、第1層54と第1補強部材4との熱膨張係数差の絶対値、および、第2層55と第1補強部材4との熱膨張係数差の絶対値は、それぞれ、2ppm/℃以下であるのが好ましく、1ppm/℃以下であるのがより好ましく、0ppm/℃であるのがさらに好ましい。これにより、第1補強部材4と第2補強部材5との熱膨張係数差を小さくし、これらの熱膨張差に起因する配線基板2の反りを防止することができる。
The absolute value of the difference in thermal expansion coefficient between the
このような観点から、第2補強部材5の構成材料は、第1補強部材4の構成材料と同種または同じであるのが好ましい。
From this point of view, the constituent material of the second reinforcing
また、第2補強部材5の平均厚さは、配線基板2の熱膨張係数、配線基板2の第1補強部材4および第2補強部材5の形状、大きさ、構成材料等に応じて決められるものであり、特に限定されないが、例えば、0.02mm以上2mm以下程度である。
The average thickness of the second reinforcing
また、熱放散性の観点から、第2補強部材5の第2層55の表面(上面)が粗化されていてもよい。第2補強部材5の第2層55の表面が粗化されていれば、表面積が増大し熱放散の効率が上がる。第2補強部材5の第2層55の表面粗化方法は、特に限定されず、例えば化学的な薬液処理、機械的なサンドブラスト処理などにより実施することができる。第2補強部材5の第2層55の表面粗度の大きさは、半導体素子3の発熱量、樹脂材料の構成、基板21の構成、第2補強部材5の形状、大きさ等に応じて決められるものであり、特に限定されないが、例えば、算術平均で表される表面粗度が0.1μm以上100μm以下程度である。前記算術平均で表される表面粗度は、例えばJIS B 0601に準じて測定することができる。
Further, from the viewpoint of heat dissipation, the surface (upper surface) of the
また、樹脂材料との密着性向上の観点から、第2補強部材5の第1層54および第2層55の表面に銅皮膜が形成されていてもよい。銅については、樹脂材料との密着強度を向上させるための表面処理技術が数多く知られているため、第2補強部材5の形状、大きさ、樹脂材料の種類等に応じてその表面処理を適宜選択し、実施することができる。
Further, from the viewpoint of improving the adhesion with the resin material, a copper film may be formed on the surfaces of the
銅皮膜の形成方法は、特に限定されないが、例えば、電解めっき、無電解めっき等のめっき処理、スパッタ処理等により実施することができる。 Although the formation method of a copper membrane is not specifically limited, For example, it can implement by plating processing, such as electrolytic plating and electroless plating, sputtering processing.
また、銅皮膜の平均厚さは、第2補強部材5の熱膨張係数に影響を及ぼさず、密着性向上の表面処理が可能な範囲で薄い方が好ましい。
In addition, the average thickness of the copper film is preferably as thin as possible without affecting the thermal expansion coefficient of the second reinforcing
また、第2補強部材5と各金属バンプ71との間には、絶縁材81が設けられている(充填されている)。これにより、第2補強部材5と各金属バンプ71との接触を防止することができる。そのため、半導体パッケージ1の信頼性を優れたものとしつつ、第2補強部材5の剛性および放熱性を高めることができる。
An insulating
また、絶縁材81は、金属バンプ71の周囲を囲むように形成され、かつ、各半田バンプに接合されている。これにより、絶縁材81は、金属バンプ71を補強している。
The insulating
このような絶縁材81は、絶縁性を有し、樹脂材料を含んで構成されている。
第4実施形態の絶縁材81は、第1実施形態の絶縁材81と同様である。Such an insulating
The insulating
以上説明したように構成された半導体パッケージ1によれば、半導体素子3と接合された部分以外の部分においても、配線基板(インターポーザ)2が第1補強部材4および第2補強部材5により補強されるため、半導体パッケージ1全体の剛性が増す。そのため、配線基板2と半導体素子3との熱膨張係数差に起因する配線基板2の反りを抑制または防止することができる。そのため、このような半導体パッケージ1は、電気的接続の信頼性を優れたものとすることができる。
According to the
また、第1補強部材4および第2補強部材5はそれぞれ特性(例えば加工性)の異なる2つの層(第1層および第2層)を備えているので、半導体パッケージ1の製造時において、例えば、第1補強部材4および第2補強部材5を打ち抜き加工によりそれぞれ形成した場合、バリの発生を防止することができ、バリを除去する工程が不要になる。
In addition, since the first reinforcing
(4−2)半導体パッケージの製造方法
以上説明したような半導体パッケージ1は、例えば、以下のようにして製造することができる。(4-2) Semiconductor Package Manufacturing Method The
以下、図4A〜図4Gに基づき、半導体パッケージ1の製造方法の一例を簡単に説明する。
第4実施形態の半導体パッケージの製造方法[1]〜[7]は、第1実施形態の半導体パッケージの製造方法[1]〜[7]と同様であるので省略する。Hereinafter, an example of a method for manufacturing the
Since the semiconductor package manufacturing methods [1] to [7] of the fourth embodiment are the same as the semiconductor package manufacturing methods [1] to [7] of the first embodiment, a description thereof will be omitted.
(4−3)半導体装置
次に、半導体装置の製造方法および半導体装置について好適な実施形態に基づいて説明する。(4-3) Semiconductor Device Next, a semiconductor device manufacturing method and a semiconductor device will be described based on preferred embodiments.
図14は、第4実施形態に係る半導体装置を模式的に示す断面図である。
第4実施形態の半導体装置は、第1実施形態の半導体装置と同様であるので説明を省略する。FIG. 14 is a cross-sectional view schematically showing a semiconductor device according to the fourth embodiment.
Since the semiconductor device of the fourth embodiment is the same as the semiconductor device of the first embodiment, the description thereof is omitted.
以上、本発明の半導体パッケージおよび半導体装置を、図示の実施形態に基づいて説明したが、本発明はこれらに限定されるものでない。 As mentioned above, although the semiconductor package and semiconductor device of this invention were demonstrated based on embodiment of illustration, this invention is not limited to these.
例えば、第4実施形態では、第1補強部材4が半導体素子3の全周に亘って囲むように設けられていたが、これに限定されず、例えば、半導体素子3の周囲の一部に欠損した部分(切り欠き)が形成されていてもよい。
For example, in the fourth embodiment, the first reinforcing
また、第4実施形態では、第1補強部材4および第2補強部材5の双方が特性の異なる2層で構成されている場合を説明したが、第1補強部材4または第2補強部材5が単層で構成されていてもよい。
Moreover, although 4th Embodiment demonstrated the case where both the
また、第1補強部材4または第2補強部材5を省略してもよい。この場合、配線基板2のいずれか一方の面に、特性の異なる2層を有する補強部材が接合されていればよい。
Further, the first reinforcing
また、第4実施形態では、第1補強部材4と第2補強部材5とを接続する熱伝導部として、基板21を貫通する伝熱ポスト24を用いたが、例えば、基板21の外側に設けた熱伝導部材(金属部材)を用いてもよい。この場合、伝熱性接着剤を用いて熱伝導部材を基板21、第1補強部材4および第2補強部材5に接着(接合)してもよいし、基板21の側面側から基板21、第1補強部材4および第2補強部材5を上下から銜えこむような形態としてもよい。また、配線基板2自体の放熱性の程度によっては、伝熱ポスト24を省略してもよい。
In the fourth embodiment, the
また、第2補強部材5に形成される開口部は、各金属バンプ71と一対一で対応していなくてもよい。すなわち、第2補強部材5には、複数の金属バンプ71に対して1つが対応するように、開口部が形成されていてもよい。
Moreover, the opening part formed in the
第4実施形態の半導体パッケージによれば、半導体素子と接合された部分以外の部分においても、配線基板(インターポーザ)が補強部材により補強されるため、半導体パッケージ全体の剛性が増す。そのため、配線基板と半導体素子との熱膨張係数差に起因する配線基板の反りを抑制または防止することができる。そのため、このような半導体パッケージは、電気的接続の信頼性を優れたものとすることができる。 According to the semiconductor package of the fourth embodiment, since the wiring board (interposer) is reinforced by the reinforcing member also in the portion other than the portion joined to the semiconductor element, the rigidity of the entire semiconductor package is increased. Therefore, it is possible to suppress or prevent the warpage of the wiring board due to the difference in thermal expansion coefficient between the wiring board and the semiconductor element. Therefore, such a semiconductor package can have excellent electrical connection reliability.
また、補強部材は特性(例えば加工性)の異なる第1層および第2層を備えているので、半導体パッケージの製造時における作業性を向上させることができる。例えば、第1層および第2層の一方を硬質な材料で構成し、他方を軟質な材料で構成することにより、打ち抜き加工を用いて補強部材を形成した場合に、バリの発生を防止することができ、バリを除去する工程が不要になる。 In addition, since the reinforcing member includes the first layer and the second layer having different characteristics (for example, workability), workability at the time of manufacturing the semiconductor package can be improved. For example, when one of the first layer and the second layer is made of a hard material and the other is made of a soft material, the formation of burrs can be prevented when the reinforcing member is formed by punching. This eliminates the need to remove the burrs.
また、第4実施形態の半導体装置によれば、前述したような半導体パッケージを備えるので、信頼性に優れ、また、安価なものとなる。 Further, according to the semiconductor device of the fourth embodiment, since the semiconductor package as described above is provided, it is excellent in reliability and inexpensive.
(5)第5実施形態
以下、第5実施形態の半導体パッケージについて、第1〜4実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。なお、図中において、前述した実施形態と同様の構成については、同一符号を付している。
(5−1)半導体パッケージ
まず、本発明の半導体パッケージを説明する。(5) Fifth Embodiment Hereinafter, the semiconductor package of the fifth embodiment will be described with a focus on differences from the first to fourth embodiments, and description of similar matters will be omitted. In addition, in the figure, the same code | symbol is attached | subjected about the structure similar to embodiment mentioned above.
(5-1) Semiconductor Package First, the semiconductor package of the present invention will be described.
図6は、第5実施形態に係る半導体パッケージを模式的に示す断面図、図2は、図6に示す半導体パッケージを示す上面図、図3は、図6に示す半導体パッケージを示す下面図、図7A〜図7Gは、図6に示す半導体パッケージの製造方法の一例を示す図である。なお、以下の説明では、説明の便宜上、図6中の上側を「上」、下側を「下」と言う。また、図2〜3及び図6〜8では、それぞれ、説明の便宜上、半導体パッケージの各部が誇張して描かれている。 6 is a cross-sectional view schematically showing a semiconductor package according to the fifth embodiment, FIG. 2 is a top view showing the semiconductor package shown in FIG. 6, and FIG. 3 is a bottom view showing the semiconductor package shown in FIG. 7A to 7G are diagrams showing an example of a method for manufacturing the semiconductor package shown in FIG. In the following description, for convenience of description, the upper side in FIG. 6 is referred to as “upper” and the lower side is referred to as “lower”. Also, in FIGS. 2 to 3 and FIGS. 6 to 8, each part of the semiconductor package is exaggerated for convenience of explanation.
図6に示すように、半導体パッケージ1は、配線基板2と、この配線基板2上に搭載された半導体素子3と、第1補強部材(補強部材)4と、第2補強部材(補強部材)5とを有する。
As shown in FIG. 6, the
このような半導体パッケージ1によれば、半導体素子3と接合された部分以外の部分においても、配線基板(インターポーザ)2が第1補強部材4および第2補強部材5により補強されるため、半導体パッケージ1全体の剛性が増す。
According to such a
特に、後に詳述するように、第1補強部材4および第2補強部材5が配線基板2に対してそれぞれ接着剤(接着層)を介して接合され、第1補強部材4および第2補強部材5がそれぞれ接着剤(接着層)との密着性を向上させる層を有するので、第1補強部材4および第2補強部材5が配線基板2から剥がれるのを防止することができる。
In particular, as will be described in detail later, the first reinforcing
また、第1補強部材4および第2補強部材5がそれぞれ接着剤との密着性を向上させる層とは別途設けられた層を有しているので、その層の構成材料として熱膨張係数の小さいものを選択できる。そのため、第1補強部材4全体および第2補強部材5全体の熱膨張係数をそれぞれ抑えることができ、その結果、配線基板2の熱膨張または熱収縮に伴う反りを防止または抑制することができる。
Moreover, since the
以下、半導体パッケージ1の各部を順次詳細に説明する。
[配線基板]
第5実施形態の配線基板は、第2実施形態の配線基板と同様であるので説明を省略する。Hereinafter, each part of the
[Wiring board]
Since the wiring board of the fifth embodiment is the same as the wiring board of the second embodiment, description thereof is omitted.
[半導体素子]
第5実施形態の半導体素子は、第2実施形態の半導体素子と同様であるので説明を省略する。[Semiconductor element]
Since the semiconductor device of the fifth embodiment is the same as the semiconductor device of the second embodiment, description thereof is omitted.
[第1補強部材]
第5実施形態の第1補強部材は、以下の点を除いて第2実施形態と同様であるため説明を省略する。
第2実施形態の接着層300は、「樹脂材料および無機フィラーを含む接着剤(樹脂組成物)の硬化物で構成されている」が、第5実施形態の接着層300は、接着剤の硬化物で構成されており、樹脂材料および無機フィラーを含む樹脂組成物を好適に用いることができる。すなわち、接着剤の硬化物のみで構成されていてもよい。
また、第2実施形態の第2層43の構成材料として、「特に限定されず、例えば、金属材料、セラミックス材料等を用いることができるが、金属材料を用いるのが好ましい。」としているが、第5実施形態の第2層43の構成材料は、第1層42よりも熱膨張係数の小さい材料であれば、特に限定されず、例えば、金属材料、セラミックス材料等を用いることができるが、金属材料を用いるのが好ましい。[First reinforcing member]
Since the 1st reinforcement member of 5th Embodiment is the same as that of 2nd Embodiment except for the following points, it abbreviate | omits description.
The
Further, as a constituent material of the
[第2補強部材]
第5実施形態の第2補強部材は、第2実施形態の第2補強部材と同様であるので、説明を省略する。[Second reinforcing member]
Since the 2nd reinforcement member of 5th Embodiment is the same as the 2nd reinforcement member of 2nd Embodiment, description is abbreviate | omitted.
以上説明したように構成された半導体パッケージ1によれば、半導体素子3と接合された部分以外の部分においても、配線基板(インターポーザ)2が第1補強部材4および第2補強部材5により補強されるため、半導体パッケージ1全体の剛性が増す。
According to the
特に、第1補強部材4および第2補強部材5が配線基板2に対してそれぞれ接着剤(接着層)を介して接合され、第1補強部材4および第2補強部材5がそれぞれ接着剤(接着層)との密着性を向上させる層を有するので、第1補強部材4および第2補強部材5が配線基板2から剥がれるのを防止することができる。
In particular, the first reinforcing
また、第1補強部材4および第2補強部材5がそれぞれ接着剤との密着性を向上させる層とは別途設けられた層を有しているので、その層の構成材料として熱膨張係数の小さいものを選択できる。そのため、第1補強部材4全体および第2補強部材5全体の熱膨張係数をそれぞれ抑えることができ、その結果、配線基板2の熱膨張または熱収縮に伴う反りを防止または抑制することができる。
Moreover, since the
(5−2)半導体パッケージの製造方法
以上説明したような半導体パッケージ1は、例えば、以下のようにして製造することができる。(5-2) Semiconductor Package Manufacturing Method The
図7A〜図7Gは、半導体パッケージ1の製造方法の一例である。
第5実施形態の半導体パッケージの製造方法は第2実施形態の半導体パッケージの製造方法と同様なので、説明を省略する。7A to 7G are an example of a method for manufacturing the
Since the manufacturing method of the semiconductor package of the fifth embodiment is the same as the manufacturing method of the semiconductor package of the second embodiment, description thereof is omitted.
(5−3)半導体装置
次に、半導体装置の製造方法および半導体装置について好適な実施形態に基づいて説明する。(5-3) Semiconductor Device Next, a semiconductor device manufacturing method and a semiconductor device will be described based on preferred embodiments.
図8は、第5実施形態に係る半導体装置を模式的に示す断面図である。
第5実施形態の半導体装置は、第1実施形態の半導体装置と同様であるので説明を省略する。FIG. 8 is a cross-sectional view schematically showing a semiconductor device according to the fifth embodiment.
Since the semiconductor device of the fifth embodiment is the same as the semiconductor device of the first embodiment, description thereof is omitted.
以上、本発明の半導体パッケージおよび半導体装置を、図示の実施形態に基づいて説明したが、本発明はこれらに限定されるものでない。 As mentioned above, although the semiconductor package and semiconductor device of this invention were demonstrated based on embodiment of illustration, this invention is not limited to these.
例えば、前述した実施形態では、第1補強部材4が半導体素子3の全周に亘って囲むように設けられていたが、これに限定されず、例えば、半導体素子3の周囲の一部に欠損した部分(切り欠き)が形成されていてもよい。
For example, in the above-described embodiment, the first reinforcing
また、前述した実施形態では、第1補強部材4および第2補強部材5の双方が接着剤との密着性を向上させる層(第1層)を有する場合を説明したが、例えば、第1補強部材4または第2補強部材5が、接着剤との密着性を向上させる層(第1層)有しておらず、1層で構成されていてもよい。
Moreover, although embodiment mentioned above demonstrated the case where both the
また、第1補強部材4または第2補強部材5を省略してもよい。
また、前述した実施形態では、第1補強部材4と第2補強部材5とを接続する熱伝導部として、基板21を貫通する伝熱ポスト24を用いたが、例えば、基板21の外側に設けた熱伝導部材(金属部材)を用いてもよい。この場合、伝熱性接着剤を用いて熱伝導部材を基板21、第1補強部材4および第2補強部材5に接着(接合)してもよいし、基板21の側面側から基板21、第1補強部材4および第2補強部材5を上下から銜えこむような形態としてもよい。また、配線基板2自体の放熱性の程度によっては、伝熱ポスト24を省略してもよい。Further, the first reinforcing
In the above-described embodiment, the
また、第2補強部材5に形成される開口部は、各金属バンプ71と一対一で対応していなくてもよい。すなわち、第2補強部材5には、複数の金属バンプ71に対して1つが対応するように、開口部が形成されていてもよい。
Moreover, the opening part formed in the
第5実施形態の半導体パッケージによれば、半導体素子と接合された部分以外の部分においても、配線基板(インターポーザ)が補強部材により補強されるため、半導体パッケージ全体の剛性が増す。 According to the semiconductor package of the fifth embodiment, since the wiring board (interposer) is reinforced by the reinforcing member also in the portion other than the portion joined to the semiconductor element, the rigidity of the entire semiconductor package is increased.
特に、補強部材が接着層との密着性を向上させる第1層を有するので、補強部材が配線基板から剥がれるのを防止することができる。また、補強部材が第1層とは別途第2層を有しているので、第2層の構成材料として熱膨張係数の小さいものを選択できる。そのため、補強部材全体の熱膨張係数を抑えることができ、その結果、配線基板の熱膨張または熱収縮に伴う反りを防止または抑制することができる。 In particular, since the reinforcing member has the first layer that improves the adhesion with the adhesive layer, the reinforcing member can be prevented from being peeled off from the wiring board. Further, since the reinforcing member has the second layer separately from the first layer, a material having a small thermal expansion coefficient can be selected as the constituent material of the second layer. Therefore, the thermal expansion coefficient of the entire reinforcing member can be suppressed, and as a result, warpage associated with thermal expansion or thermal contraction of the wiring board can be prevented or suppressed.
また、第5実施形態の半導体装置によれば、前述したような半導体パッケージを備えるので、信頼性に優れる。 Moreover, according to the semiconductor device of 5th Embodiment, since the semiconductor package as mentioned above is provided, it is excellent in reliability.
(6)第6実施形態
以下、第6実施形態の半導体パッケージについて、第1〜5実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。なお、図中において、前述した実施形態と同様の構成については、同一符号を付している。
(6−1−A)第6A実施形態
(6−1−A−1)半導体パッケージ
まず、本発明の半導体パッケージを説明する。(6) Sixth Embodiment Hereinafter, a semiconductor package according to a sixth embodiment will be described with a focus on differences from the first to fifth embodiments, and description of similar matters will be omitted. In addition, in the figure, the same code | symbol is attached | subjected about the structure similar to embodiment mentioned above.
(6-1-A) Sixth Embodiment (6-1-A-1) Semiconductor Package First, the semiconductor package of the present invention will be described.
図15は、本発明の第6A実施形態に係る半導体パッケージを模式的に示す断面図、図16は、図15に示す半導体パッケージを示す上面図、図17は、図15に示す半導体パッケージを示す下面図、図4A〜図4Gは、図15に示す半導体パッケージの製造方法の一例を示す図である。なお、以下の説明では、説明の便宜上、図15中の上側を「上」、下側を「下」と言う。また、図4A〜図4G、図15〜図23では、それぞれ、説明の便宜上、半導体パッケージの各部が誇張して描かれている。 15 is a cross-sectional view schematically showing a semiconductor package according to the 6A embodiment of the present invention, FIG. 16 is a top view showing the semiconductor package shown in FIG. 15, and FIG. 17 shows the semiconductor package shown in FIG. 4A to 4G are views showing an example of a method for manufacturing the semiconductor package shown in FIG. In the following description, for convenience of explanation, the upper side in FIG. 15 is referred to as “upper” and the lower side is referred to as “lower”. Also, in FIGS. 4A to 4G and FIGS. 15 to 23, each part of the semiconductor package is exaggerated for convenience of explanation.
図15に示すように、半導体パッケージ1は、配線基板2と、この配線基板2上に搭載された半導体素子3と、第1補強部材(補強部材)4と、第2補強部材(補強部材)5とを有する。
As shown in FIG. 15, the
このような半導体パッケージ1によれば、配線基板(インターポーザ)2が第1補強部材4および第2補強部材5により補強されるため、配線基板2と半導体素子3との熱膨張係数差に起因する配線基板の反りを抑制または防止することができる。
According to such a
また、後に詳述するように、第1補強部材4および第2補強部材5の表面のうちの露出した部分にはそれぞれ複数の凹部または凸部が形成されているので、第1補強部材4および第2補強部材5の表面積の増大により放熱性を向上させることができる。そのため、半導体パッケージ1の放熱性を向上させることができる。このような優れた放熱性も相俟って、配線基板2の熱膨張または熱収縮に伴う反りを防止または抑制することができる。
Further, as will be described in detail later, since the exposed portions of the surfaces of the first reinforcing
以下、半導体パッケージ1の各部を順次詳細に説明する。
[配線基板]
第6A実施形態の配線基板は、第1実施形態の配線基板と同様であるので説明を省略する。
第6A実施形態のような基板21は、第1補強部材4および第2補強部材5により補強されるので、基板21自体の剛性を高める必要がなく、基板21の厚さを薄くすることができるので、基板21の厚さ方向での熱伝導性を高めることができる。Hereinafter, each part of the
[Wiring board]
The wiring board according to the sixth embodiment is the same as the wiring board according to the first embodiment, and a description thereof will be omitted.
Since the
[半導体素子]
第6A実施形態の半導体素子は、第1実施形態の半導体素子と同様なので、説明を省略する。[Semiconductor element]
Since the semiconductor device of the sixth embodiment is the same as the semiconductor device of the first embodiment, description thereof is omitted.
[第1補強部材]
第1補強部材(スティフナー)4は、前述した配線基板2の基板21の上面(一方の面)の、半導体素子3が接合されていない部分に接合されている。これにより、半導体素子3と接合された部分以外の部分においても、配線基板2が第1補強部材4により補強されるため、半導体パッケージ1全体の剛性が増す。[First reinforcing member]
The first reinforcing member (stiffener) 4 is bonded to a portion of the upper surface (one surface) of the
この第1補強部材4と基板21とは、接着剤を介して接合することができる。これにより、第1補強部材4の設置が簡単となる。
This
かかる接着剤としては、接着機能を有するものであれば、特に限定されず、各種接着剤を用いることができるが、熱伝導性に優れたものが好ましく、後述する熱伝導性材料6と同様のものを用いることができる。
Such an adhesive is not particularly limited as long as it has an adhesive function, and various adhesives can be used. However, an adhesive excellent in thermal conductivity is preferable, and is the same as the thermal
この第1補強部材4は、基板21よりも熱膨張係数が小さい。これにより、基板21の熱膨張を抑えることができる。
The first reinforcing
また、第1補強部材4は、板状をなしている。これにより、第1補強部材4の構成を簡単かつ小型なものとすることができる。
Moreover, the
そして、第1補強部材4の上面(表面のうちの露出した部分)には、粗面化処理が施されている。 The upper surface of the first reinforcing member 4 (exposed portion of the surface) is subjected to a roughening process.
そのため、第1補強部材4の上面には、複数(多数)の凹部42Aが形成されている。言い換えると、第1補強部材4の上面のうち、複数の凹部42A以外の部分に、凸部43Aが形成されている。これにより、第1補強部材4の表面積の増大により放熱性を向上させることができる。
Therefore, a plurality (large number) of
第6A実施形態では、各凹部42Aの平面視形状は、円形をなしている。これにより、複数の凹部42Aを効率的に(できるだけ高い配置密度に)配置することができる。なお、各凹部42Aの平面視形状は、円形に限定されず任意であり、例えば、三角形、四角形、五角形等の多角形、楕円形、帯状等であってもよい。
In the 6A embodiment, the planar view shape of each
また、各凹部42Aは、第1補強部材4の上面側から下面側に向けて、幅が漸減している。第6A実施形態では、各凹部42Aは、半球状をなしている。なお、各凹部42Aの幅は、第1補強部材4の厚さ方向の一方側から他方側に向けて、一定であってもよい。
Each
また、図16に示すように、複数の凹部42Aは、平面視にて第1補強部材4の上面(板面)に対して均一に分散して配置されている。これにより、第1補強部材4の放熱性を第1補強部材4の板面の全域に亘って均一にすることができる。また、簡単かつ確実に、第1補強部材4が基板21を均一に補強することができる。
As shown in FIG. 16, the plurality of
また、複数の凹部42Aは、平面視にて規則的に配置されている。第6A実施形態では、複数の凹部42Aは、千鳥格子状に配置されている。これにより、簡単かつ確実に、複数の凹部42Aを平面視にて第1補強部材4の全面に対して均一に分散して配置することができる。なお、複数の凹部42Aは、行列状に配置されていてもよい。
The plurality of
また、複数の凹部42Aは、互いの直径が略等しくなっている。
このような複数の凹部42Aの形成方法としては、特に限定されないが、例えば、ドリル加工、ルーター加工、打ち抜き加工、レーザー加工、エッチング加工等の方法が挙げられる。The plurality of
A method for forming the plurality of
中でも、複数の凹部42Aの形成方法(粗面化処理)は、エッチング加工(エッチング処理)であるのが好ましい。これにより、前述したような規則的な配置で多数の凹部42Aを効率的に形成することができる。また、エッチング加工を用いると、任意の平面視形状および配置の複数の凹部を第1補強部材4に形成することができる。
Especially, it is preferable that the formation method (roughening process) of the some recessed
また、各凹部42Aの幅(直径)は、特に限定されないが、0.1μm以上2000μm以下であるのが好ましく、5μm以上500μm以下であるのがより好ましい。これにより、複数の凹部42Aの形成を容易なものとするとともに、複数の凹部42Aが第1補強部材4の機械的強度に悪影響を与えるのを防止または抑制することができる。なお、本明細書において、「各凹部の幅」とは、複数の凹部の平均幅を言う。
Further, the width (diameter) of each
また、各凹部42Aの平均深さは、特に限定されないが、0.1μm以上800μm以下であるのが好ましく、5μm以上300μm以下であるのがより好ましい。
The average depth of each
また、第1補強部材4の上面の表面粗さは、0.1μm以上400μm以下であるのが好ましく、1μm以上100μm以下であるのがより好ましい。これにより、複数の凹部42Aを比較的簡単に形成することができる。また、多数の凹部42Aが第1補強部材4の機械的強度に悪影響を与えるのを防止または抑制することができる。なお、本明細書において、「表面粗さ」とは、算術平均で表わされる表面粗度を言い、例えば、JIS B 0601に準じて測定することができる。
Further, the surface roughness of the upper surface of the first reinforcing
このような第1補強部材4の基板21と反対側の面(すなわち上面)は、半導体素子3の基板21と反対側の面(すなわち上面)と同一面上またはそれよりも基板21側(すなわち下側)に位置しているのが好ましい。これにより、半導体パッケージ1の製造に際し、第1補強部材4の設置後に半導体素子3を設置する場合、半導体素子3の設置が容易となる。
The surface of the first reinforcing
第6A実施形態では、第1補強部材4の基板21と反対側の面(すなわち上面)と、半導体素子3の基板21と反対側の面(すなわち上面)とが同一面上に位置している。これにより、半導体パッケージ1を薄型化しつつ、配線基板2の反りを効果的に抑制または防止することができる。また、第1補強部材4の上面上に他の構造体(例えば、基板、半導体素子、ヒートシンク等)を設ける場合、その構造体の設置を安定的に行うことができる。
なお、第1補強部材4および半導体素子3を封止樹脂でモールドしてもよい。In the sixth embodiment, the surface of the first reinforcing
The first reinforcing
一方、図15に示すように、第6A実施形態では、第1補強部材4の下面にも、粗面化処理が施されている。すなわち、第1補強部材4の表面のうちの基板21に対向する部分に粗面化処理が施されている。
On the other hand, as shown in FIG. 15, in the 6A embodiment, the lower surface of the first reinforcing
そのため、第1補強部材4の下面には、複数(多数)の凹部44が形成されている。言い換えると、第1補強部材4の下面のうち、複数の凹部44以外の部分に、凸部45が形成されている。これにより、第1補強部材4と基板21とを接着剤を介して接合した場合に、その接着剤と第1補強部材4との接着強度をアンカー効果により向上させることができる。
Therefore, a plurality of (many) recesses 44 are formed on the lower surface of the first reinforcing
第6A実施形態では、各凹部44の平面視形状は、円形をなしている。これにより、複数の凹部44を効率的に(できるだけ高い配置密度に)配置することができる。なお、各凹部44の平面視形状は、円形に限定されず任意であり、例えば、三角形、四角形、五角形等の多角形、楕円形、帯状等であってもよい。
In the 6A embodiment, the planar view shape of each
また、各凹部44は、第1補強部材4の下面側から上面側に向けて、幅が漸減している。第6A実施形態では、各凹部44は、半球状をなしている。なお、各凹部44の幅は、第1補強部材4の厚さ方向の一方側から他方側に向けて、一定であってもよい。
In addition, the width of each
また、図示しないが、複数の凹部44は、平面視にて第1補強部材4の下面(板面)に対して均一に分散して配置されている。これにより、前述したようなアンカー効果を第1補強部材4の板面の全域に亘って均一に生じさせることができる。また、簡単かつ確実に、第1補強部材4が基板21を均一に補強することができる。
In addition, although not illustrated, the plurality of
また、複数の凹部44は、平面視にて規則的に配置されていても、平面視にてランダムに配置されていてもよいが、前述した複数の凹部42Aと同様の配置であるのが好ましい。これにより、複数の凹部44の形成を複数の凹部42Aと同様の方法を用いて行うことができ、第1補強部材4の製造が簡単になる。
The plurality of
また、複数の凹部44は、互いの直径が略等しくなっている。
このような複数の凹部44の形成方法としては、特に限定されないが、例えば、ドリル加工、ルーター加工、打ち抜き加工、レーザー加工、エッチング加工等の方法が挙げられる。なお、複数の凹部44がランダムに配置されている場合には、ブラスト処理により複数の凹部44を形成することもできる。The plurality of
A method for forming the plurality of
また、各凹部44の幅(直径)は、特に限定されないが、0.1μm以上1000μm以下であるのが好ましく、1μm以上100μm以下であるのがより好ましい。これにより、複数の凹部44の形成を容易なものとするとともに、前述したようなアンカー効果を効果的に生じさせることができる。
The width (diameter) of each
また、各凹部44の平均深さは、特に限定されないが、0.1μm以上1000μm以下であるのが好ましく、1μm以上100μm以下であるのがより好ましい。
Moreover, the average depth of each recessed
また、第1補強部材4の下面の表面粗さは、0.1μm以上100μm以下であるのが好ましく、0.5μm以上50μm以下であるがより好ましい。これにより、複数の凹部44を比較的簡単に形成することができる。また、多数の凹部44が第1補強部材4の機械的強度に悪影響を与えるのを防止または抑制することができる。
The surface roughness of the lower surface of the first reinforcing
また、第1補強部材4と接着剤(樹脂材料)との密着性を向上させる観点から、例えば、第1補強部材4の下面に銅皮膜を形成してもよい。銅については、樹脂材料との密着強度を向上させるための表面処理技術が数多く知られているため、第1補強部材4の形状、大きさ、樹脂材料の種類等に応じてその表面処理を適宜選択し、実施することができる。その銅皮膜の形成方法は、特に限定されないが、例えば、電解めっき、無電解めっき等のめっき処理、スパッタ処理等により実施することができる。また、銅皮膜の平均厚さは、第1補強部材4の熱膨張係数に影響を及ぼさず、密着性向上の表面処理が可能な範囲で薄い方が好ましい。
Further, from the viewpoint of improving the adhesion between the first reinforcing
また、第1補強部材4は、半導体素子3の周囲を囲むように設けられている。第6A実施形態では、第1補強部材4は、半導体素子3を囲むように環状(より具体的には四角環状)をなしている。これにより、第1補強部材4による配線基板2の剛性を高める効果を優れたものとすることができる。
The first reinforcing
また、第1補強部材4は、半導体素子3との間の距離(第1補強部材4の内周面41と半導体素子3の外周面33との間の距離)が半導体素子3の全周に亘って一定となるように形成されている。これにより、第1補強部材4および半導体素子3の一体性が増し、これらによる配線基板2の補強効果が好適に発揮される。また、後述する熱伝導性材料6を介した半導体素子3から第1補強部材への伝熱を効率的かつ均一に生じさせることができる。
Further, the distance between the first reinforcing
また、第1補強部材4は、半導体素子3との熱膨張係数差が7ppm/℃以下であるのが好ましい。これにより、半導体素子3および第1補強部材4が一体的に配線基板2を補強し、半導体パッケージ1全体の熱膨張を抑えることができる。
The first reinforcing
また、第1補強部材4は、放熱性を有するのが好ましい。これにより、半導体素子3および配線基板2の昇温を抑えることができる。その結果、この点でも、配線基板2と半導体素子3との熱膨張係数差に起因する配線基板2の反りを抑制または防止することができる。
Moreover, it is preferable that the
また、第1補強部材4の構成材料としては、前述したような熱膨張係数を有するものであれば、特に限定されず、例えば、金属材料、セラミックス材料等を用いることができるが、金属材料を用いるのが好ましい。第1補強部材4が金属材料で構成されていると、第1補強部材4の放熱性を高めることができる。その結果、半導体パッケージ1の放熱性を向上させることができる。
In addition, the constituent material of the first reinforcing
かかる金属材料としては、前述したような熱膨張係数を有するものであれば、特に限定されず、各種金属材料を用いることができるが、放熱性および低熱膨張を実現する観点から、Feを含む合金を用いるのが好ましい。 Such a metal material is not particularly limited as long as it has a thermal expansion coefficient as described above, and various metal materials can be used. From the viewpoint of realizing heat dissipation and low thermal expansion, an alloy containing Fe is used. Is preferably used.
かかるFeを含む合金としては、例えば、Fe−Ni系合金、Fe−Co−Cr系合金、Fe−Co系合金、Fe−Pt系合金、Fe−Pd合金等が挙げられ、特に、Fe−Ni系合金を用いるのが好ましい。 Examples of such Fe-containing alloys include Fe-Ni alloys, Fe-Co-Cr alloys, Fe-Co alloys, Fe-Pt alloys, Fe-Pd alloys, and the like. It is preferable to use a base alloy.
このような金属材料は、放熱性に優れるだけでなく、熱膨張係数が低く、かつ、一般的な半導体素子3の熱膨張係数に近い熱膨張係数を有する。そのため、半導体素子3および第1補強部材4が一体的に配線基板2を補強することができる。
Such a metal material not only has excellent heat dissipation, but also has a low thermal expansion coefficient and a thermal expansion coefficient close to that of a
Fe−Ni系合金としては、FeおよびNiを含むものであれは、特に限定されず、FeおよびNiの他に、残部(M)として、Co、Ti、Mo、Cr、Pd、Pt等の金属のうちの1種または2種以上の金属を含んでいてもよい。より具体的なFe−Ni系合金は、第2実施形態において挙げられた具体例と同様である。 The Fe—Ni-based alloy is not particularly limited as long as it contains Fe and Ni. In addition to Fe and Ni, the balance (M) is a metal such as Co, Ti, Mo, Cr, Pd, and Pt. Of these, one or more metals may be included. More specific Fe—Ni-based alloys are the same as the specific examples given in the second embodiment.
特に、第1補強部材4の熱膨張係数は、0.5ppm/℃以上10ppm/℃以下であるのが好ましく、1ppm/℃以上7ppm/℃以下であるのがより好ましく、1ppm/℃以上5ppm/℃以下であるのがさらに好ましい。これにより、半導体素子3と第1補強部材4との熱膨張係数差を小さくし、これらが一体として配線基板2を補強することができる。そのため、配線基板2の反りを効果的の防止することができる。
In particular, the thermal expansion coefficient of the first reinforcing
また、第1補強部材4と半導体素子3との熱膨張係数差の絶対値は、7ppm/℃以下であるのが好ましく、5ppm/℃以下であるのがより好ましく、2ppm/℃以下であるのがさらに好ましい。これにより、半導体素子3と第1補強部材4との熱膨張係数差を小さくし、これらが一体として配線基板2を補強することができる。そのため、配線基板2の反りを効果的の防止することができる。
The absolute value of the difference in thermal expansion coefficient between the first reinforcing
上述したような熱膨張係数の観点から、第1補強部材4を構成する金属材料がFe−Ni系合金である場合、前記Fe−Ni系合金は、Niの含有量が30wt%以上50wt%以下であるのが好ましく、Niの含有量が35wt%以上45wt%以下であるのがより好ましい。これにより、第1補強部材4の熱膨張係数を半導体素子3の熱膨張係数に近づけることができる。この場合、前記Fe−Ni系合金は、Feの含有量が50wt%以上70wt%以下であるのが好ましく、Feの含有量が55wt%以上65wt%以下であるのがより好ましい。
From the viewpoint of the thermal expansion coefficient as described above, when the metal material constituting the first reinforcing
また、第1補強部材4を構成する金属材料がFe−Ni系合金である場合、前記Fe−Ni系合金は、FeおよびNiの合計含有量が85wt%以上100wt%以下であるのが好ましく、FeおよびNiの合計含有量が90wt%以上100wt%以下であるのがより好ましい。すなわち、前記Fe−Ni系合金は、残部(M)の含有量が0wt%以上15wt%以下であるのが好ましく、残部(M)の含有量が0wt%以上10wt%以下であるのがより好ましい。これにより、第1補強部材4の熱膨張係数を半導体素子3の熱膨張係数に近づけることができる。
Further, when the metal material constituting the first reinforcing
また、第1補強部材4の平均厚さT2は、配線基板2の熱膨張係数、配線基板2の第1補強部材4および第2補強部材5の形状、大きさ、構成材料等に応じて決められるものであり、特に限定されないが、例えば、0.02mm以上0.8mm以下程度である。
The average thickness T2 of the first reinforcing
また、第6A実施形態では、図15および図16に示すように、第1補強部材4と半導体素子3との間に、熱伝導性材料6が充填されている。これにより、半導体素子3から熱伝導性材料6を介して第1補強部材4へ効率的に熱を伝達することができる。その結果、半導体パッケージ1の放熱性を向上させることができる。
In the 6A embodiment, as shown in FIGS. 15 and 16, the heat
第6A実施形態の熱伝導性材料6は、第1実施形態の熱伝導性材料6と同様である。
The heat
[第2補強部材]
第2補強部材(スティフナー)5は、配線基板2の基板21の下面(他方の面)に接合されている。これにより、第2補強部材5により配線基板2が補強される。[Second reinforcing member]
The second reinforcing member (stiffener) 5 is joined to the lower surface (the other surface) of the
この第2補強部材5と基板21とは、接着剤を介して接合することができる。これにより、第2補強部材5の設置が簡単となる。
This
かかる接着剤としては、接着機能を有するものであれば、特に限定されず、各種接着剤を用いることができるが、熱伝導性に優れたものが好ましく、後述する熱伝導性材料6と同様のものを用いることができる。
Such an adhesive is not particularly limited as long as it has an adhesive function, and various adhesives can be used. However, an adhesive excellent in thermal conductivity is preferable, and is the same as the thermal
この第2補強部材5は、前述した第1補強部材4と同様、基板21よりも熱膨張係数が小さい。
The second reinforcing
第2補強部材5は、板状をなしている。これにより、第2補強部材5の構成を簡単かつ小型なものとすることができる。
The second reinforcing
そして、第2補強部材5の下面(表面のうちの露出した部分)には、粗面化処理が施されている。
And the roughening process is performed to the lower surface (exposed part of the surface) of the
そのため、第2補強部材5の下面には、複数(多数)の凹部54が形成されている。言い換えると、第2補強部材5の下面のうち、複数の凹部54以外の部分に、凸部55が形成されている。これにより、第2補強部材5の表面積の増大により放熱性を向上させることができる。
Therefore, a plurality of (many) recesses 54 are formed on the lower surface of the second reinforcing
第6A実施形態では、各凹部54の平面視形状は、円形をなしている。これにより、複数の凹部54を効率的に(できるだけ高い配置密度に)配置することができる。なお、各凹部54の平面視形状は、円形に限定されず任意であり、例えば、三角形、四角形、五角形等の多角形、楕円形、帯状等であってもよい。
In the 6A embodiment, the planar view shape of each
また、各凹部54は、第2補強部材5の下面側から上面側に向けて、幅が漸減している。第6A実施形態では、各凹部54は、半球状をなしている。なお、各凹部54の幅は、第2補強部材5の厚さ方向の一方側から他方側に向けて、一定であってもよい。
Further, the width of each
また、図17に示すように、複数の凹部54は、平面視にて第2補強部材5の下面(板面)に対して均一に分散して配置されている。これにより、第2補強部材5の放熱性を第2補強部材5の板面の全域に亘って均一にすることができる。また、簡単かつ確実に、第2補強部材5が基板21を均一に補強することができる。
As shown in FIG. 17, the plurality of
また、複数の凹部54は、平面視にて規則的に配置されている。第6A実施形態では、複数の凹部54は、第2補強部材5の下面の外周部に沿って互いに間隔を隔てて並設されるとともに、後述する金属バンプ71同士の間を埋めるように配置されている。これにより、簡単かつ確実に、複数の凹部54を平面視にて第2補強部材5の全面に対して均一に分散して配置することができる。
The plurality of
また、複数の凹部54は、互いの直径が略等しくなっている。
このような複数の凹部54の形成方法としては、特に限定されないが、例えば、ドリル加工、ルーター加工、打ち抜き加工、レーザー加工、エッチング加工等の方法が挙げられる。The plurality of
The method for forming the plurality of
中でも、複数の凹部54の形成方法(粗面化処理)は、エッチング加工(エッチング処理)であるのが好ましい。これにより、前述したような規則的な配置で多数の凹部54を効率的に形成することができる。
Especially, it is preferable that the formation method (roughening process) of the some recessed
また、各凹部54の幅(直径)は、特に限定されないが、0.1μm以上2000μm以下であるのが好ましく、5μm以上500μm以下であるのがより好ましい。これにより、複数の凹部54の形成を容易なものとするとともに、複数の凹部54が第2補強部材5の機械的強度に悪影響を与えるのを防止または抑制することができる。
The width (diameter) of each
また、第2補強部材5の下面の表面粗さは、0.1μm以上400μm以下であるが好ましく、0.5μm以上100μm以下であるがより好ましい。これにより、複数の凹部54を比較的簡単に形成することができる。また、多数の凹部54が第2補強部材5の機械的強度に悪影響を与えるのを防止または抑制することができる。
Further, the surface roughness of the lower surface of the second reinforcing
一方、図15に示すように、第6A実施形態では、第2補強部材5の上面にも、粗面化処理が施されている。すなわち、第2補強部材5の表面のうちの基板21に対向する部分に粗面化処理が施されている。
On the other hand, as shown in FIG. 15, in the 6A embodiment, the top surface of the second reinforcing
そのため、第2補強部材5の上面には、複数(多数)の凹部56が形成されている。言い換えると、第2補強部材5の上面のうち、複数の凹部56以外の部分に、凸部57が形成されている。これにより、第2補強部材5と基板21とを接着剤を介して接合した場合に、その接着剤と第2補強部材5との接着強度をアンカー効果により向上させることができる。
Therefore, a plurality of (many) recesses 56 are formed on the upper surface of the second reinforcing
第6A実施形態では、各凹部56の平面視形状は、円形をなしている。これにより、複数の凹部56を効率的に(できるだけ高い配置密度に)配置することができる。なお、各凹部56の平面視形状は、円形に限定されず任意であり、例えば、三角形、四角形、五角形等の多角形、楕円形、帯状等であってもよい。
In the 6A embodiment, the planar view shape of each
また、各凹部56は、第2補強部材5の上面側から下面側に向けて、幅が漸減している。第6A実施形態では、各凹部56は、半球状をなしている。なお、各凹部56の幅は、第2補強部材5の厚さ方向の一方側から他方側に向けて、一定であってもよい。
In addition, the width of each
また、図示しないが、複数の凹部56は、平面視にて第2補強部材5の上面(板面)に対して均一に分散して配置されている。これにより、前述したようなアンカー効果を第2補強部材5の板面の全域に亘って均一に生じさせることができる。また、簡単かつ確実に、第2補強部材5が基板21を均一に補強することができる。
In addition, although not illustrated, the plurality of
また、複数の凹部56は、平面視にて規則的に配置されていても、平面視にてランダムに配置されていてもよいが、前述した複数の凹部54と同様の配置であるのが好ましい。これにより、複数の凹部56の形成を複数の凹部54と同様の方法を用いて行うことができ、第2補強部材5の製造が簡単になる。
The plurality of
また、複数の凹部56は、互いの直径が略等しくなっている。
このような複数の凹部56の形成方法としては、特に限定されないが、例えば、ドリル加工、ルーター加工、打ち抜き加工、レーザー加工、エッチング加工等の方法が挙げられる。なお、複数の凹部56がランダムに配置されている場合には、ブラスト処理により複数の凹部56を形成することもできる。The plurality of
A method for forming such a plurality of
また、各凹部56の幅(直径)は、特に限定されないが、0.1μm以上1000μm以下であるのが好ましく、0.5μm以上100μm以下であるのがより好ましい。これにより、複数の凹部56の形成を容易なものとするとともに、前述したようなアンカー効果を効果的に生じさせることができる。
The width (diameter) of each
また、第2補強部材5の上面の表面粗さは、0.1μm以上100μm以下であるのが好ましく、0.5μm以上50μm以下であるのがより好ましい。これにより、複数の凹部56を比較的簡単に形成することができる。また、多数の凹部56が第2補強部材5の機械的強度に悪影響を与えるのを防止または抑制することができる。
Further, the surface roughness of the upper surface of the second reinforcing
また、第2補強部材5と接着剤(樹脂材料)との密着性を向上させる観点から、例えば、第2補強部材5の上面に銅皮膜を形成してもよい。銅については、樹脂材料との密着強度を向上させるための表面処理技術が数多く知られているため、第2補強部材5の形状、大きさ、樹脂材料の種類等に応じてその表面処理を適宜選択し、実施することができる。その銅皮膜の形成方法は、特に限定されないが、例えば、電解めっき、無電解めっき等のめっき処理、スパッタ処理等により実施することができる。また、銅皮膜の平均厚さは、第2補強部材5の熱膨張係数に影響を及ぼさず、密着性向上の表面処理が可能な範囲で薄い方が好ましい。
Further, from the viewpoint of improving the adhesion between the second reinforcing
また、第2補強部材5は、配線基板2(基板21)の外周部(導体パターン224よりも外側)に沿って設けられた部分(枠部)52と、金属バンプ71同士の間に設けられた部分53とを有している。第2補強部材5の部分52と配線基板2(基板21)との接合により、半導体素子3と接合された部分以外の部分においても、配線基板2が補強されるため、半導体パッケージ1全体の剛性が増す。また、第2補強部材5の部分53と配線基板2との接合により、第2補強部材5の剛性が高められる。
The second reinforcing
より具体的に説明すると、第2補強部材5は、前述した各金属バンプ71に非接触で各金属バンプ71を囲むように形成された複数の開口部(貫通孔)51を有する。これにより、第2補強部材5が配線基板2の下面に占める面積の割合を大きくすることができる。その結果、第2補強部材5による配線基板2の剛性を高める効果を優れたものとすることができる。
More specifically, the second reinforcing
また、各開口部51は、各金属バンプ71に対応して(一対一で対応して)設けられている。これにより、第2補強部材5の剛性の均一化を図ることができる。また、第2補強部材5の放熱性も向上させることができる。
Each
また、第2補強部材5は、各金属バンプ71との間の距離(平面視における開口部51の壁面と金属バンプ71の外周面との間の距離)が金属バンプ71の全周に亘って一定となるように形成されている。これにより、第2補強部材5および各金属バンプ71の一体性が増し、これらによる配線基板2の補強効果が好適に発揮される。
In addition, the distance between the second reinforcing
第6A実施形態では、第2補強部材5の下面に、伝熱バンプ91が設けられている。
この伝熱バンプ91は、配線基板2の基板21よりも高い熱伝導性を有し、例えば、後述する半導体装置100において、マザーボード200に接合されるものである。これにより、第2補強部材5の熱を外部(例えばマザーボード200)に逃がすことができる。In the sixth embodiment, the
The
伝熱バンプ91の構成材料としては、前述したような伝熱性を有するものであれば、特に限定されず、金属材料、樹脂材料を用いることができるが、特に、前述した金属バンプ71と同様の構成材料、無機フィラーおよび樹脂材料を含有する伝熱性接着剤等を用いるのが好ましい。
The constituent material of the
また、前述した第1補強部材4と同様、第2補強部材5は、半導体素子3との熱膨張係数差が7ppm/℃以下であるのが好ましい。これにより、第2補強部材5が効果的に配線基板2を補強し、半導体パッケージ1全体の熱膨張を抑えることができる。
Similarly to the first reinforcing
また、第2補強部材5の構成材料としては、前述した第1補強部材4の構成材料と同様のものを用いることができ、第1補強部材4と同様、Fe−Ni系合金を用いるのが好ましい。
Further, as the constituent material of the second reinforcing
また、第2補強部材5の構成材料は、第1補強部材4の構成材料と異なっていてもよいが、第1補強部材4の構成材料と同じであるのが好ましい。これにより、配線基板2の両面の熱膨張差を防止または抑制することができる。
The constituent material of the second reinforcing
特に、第2補強部材5の熱膨張係数は、0.5ppm/℃以上10ppm/℃以下であるのが好ましく、1ppm/℃以上7ppm/℃以下であるのがより好ましく、1ppm/℃以上5ppm/℃以下であるのがさらに好ましい。これにより、半導体素子3と第2補強部材5との熱膨張係数差を小さくし、第2補強部材5が配線基板2を効果的に補強することができる。そのため、配線基板2の反りを効果的に防止することができる。
In particular, the thermal expansion coefficient of the second reinforcing
また、第2補強部材5と半導体素子3との熱膨張係数差の絶対値は、7ppm/℃以下であるのが好ましく、5ppm/℃以下であるのがより好ましく、2ppm/℃以下であるのがさらに好ましい。これにより、半導体素子3と第2補強部材5との熱膨張係数差を小さくし、第2補強部材5が配線基板2を効果的に補強することができる。そのため、配線基板2の反りを効果的に防止することができる。
The absolute value of the difference in thermal expansion coefficient between the second reinforcing
また、第2補強部材5と第1補強部材4との熱膨張係数差の絶対値は、2ppm/℃以下であるのが好ましく、1ppm/℃以下であるのがより好ましく、0ppm/℃であるのがさらに好ましい。これにより、第1補強部材4と第2補強部材5との熱膨張係数差を小さくし、これらの熱膨張差に起因する配線基板2の反りを防止することができる。
The absolute value of the difference in thermal expansion coefficient between the second reinforcing
また、第2補強部材5の平均厚さは、配線基板2の熱膨張係数、配線基板2の第1補強部材4および第2補強部材5の形状、大きさ、構成材料等に応じて決められるものであり、特に限定されないが、例えば、0.02mm以上0.8mm以下程度である。
The average thickness of the second reinforcing
また、第2補強部材5と各金属バンプ71との間には、絶縁材81が設けられている(充填されている)。これにより、第2補強部材5と各金属バンプ71との接触を防止することができる。そのため、半導体パッケージ1の信頼性を優れたものとしつつ、第2補強部材5の剛性および放熱性を高めることができる。
An insulating
また、絶縁材81は、金属バンプ71の周囲を囲むように形成され、かつ、各半田バンプに接合されている。これにより、絶縁材81は、金属バンプ71を補強している。
The insulating
このような絶縁材81は、絶縁性を有し、樹脂材料を含んで構成されている。
第6A実施形態の絶縁体81は、第1実施形態の絶縁体81と同様である。Such an insulating
The
以上説明したように構成された半導体パッケージ1によれば、配線基板2が第1補強部材4および第2補強部材5により補強されるため、配線基板2と半導体素子3との熱膨張係数差に起因する配線基板の反りを抑制または防止することができる。
According to the
また、第1補強部材4および第2補強部材5にはそれぞれ複数の凹部または凸部が形成されているので、第1補強部材4および第2補強部材5の表面積の増大により放熱性を向上させることができる。そのため、半導体パッケージ1の放熱性を向上させることができる。
In addition, since the first reinforcing
(6−1−A−2)半導体パッケージの製造方法
以上説明したような半導体パッケージ1は、例えば、以下のようにして製造することができる。(6-1-A-2) Semiconductor Package Manufacturing Method The
以下、図4A〜図4Gに基づき、半導体パッケージ1の製造方法の一例を簡単に説明する。なお、図4A〜図4Gにおいては、説明の便宜上、前述した凹部42A、44および凹部54、56の図示を省略している。
Hereinafter, an example of a method for manufacturing the
第6A実施形態の半導体パッケージの製造方法([1]〜[7])は、第1実施形態の半導体パッケージの製造方法([1]〜[7])と同様であるので、説明を省略する。 Since the semiconductor package manufacturing method ([1] to [7]) of the sixth embodiment is the same as the semiconductor package manufacturing method ([1] to [7]) of the first embodiment, description thereof is omitted. .
(6−1−A−3)半導体装置
次に、第6A実施形態の半導体装置について好適な実施形態に基づいて説明する。(6-1-A-3) Semiconductor Device Next, the semiconductor device according to Embodiment 6A will be described based on a preferred embodiment.
図18は、第6A実施形態の半導体装置の一例を模式的に示す断面図である。
第6A実施形態の半導体装置は、第1実施形態の半導体装置と同様であるため、説明を省略する。FIG. 18 is a cross-sectional view schematically showing an example of the semiconductor device of the 6A embodiment.
The semiconductor device according to the sixth embodiment is the same as the semiconductor device according to the first embodiment, and a description thereof will be omitted.
(6−1−B)第6B実施形態
次に、本発明の第6B実施形態を説明する。(6-1-B) Sixth Embodiment Next, a sixth embodiment of the present invention will be described.
図19は、本発明の第6B実施形態に係る半導体パッケージを模式的に示す断面図である。なお、以下の説明では、説明の便宜上、図19中の上側を「上」、下側を「下」と言う。また、図19では、説明の便宜上、半導体パッケージの各部が誇張して描かれている。 FIG. 19 is a cross-sectional view schematically showing a semiconductor package according to the sixth embodiment of the present invention. In the following description, for convenience of explanation, the upper side in FIG. 19 is referred to as “upper” and the lower side is referred to as “lower”. In FIG. 19, for convenience of explanation, each part of the semiconductor package is exaggerated.
以下、第6B実施形態の半導体パッケージについて、前述した第6A実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。なお、図19において、前述した実施形態と同様の構成については、同一符号を付している。 Hereinafter, the semiconductor package of the 6B embodiment will be described with a focus on differences from the above-described 6A embodiment, and description of similar matters will be omitted. In FIG. 19, the same components as those in the above-described embodiment are denoted by the same reference numerals.
第6B実施形態の半導体パッケージは、第1補強部材、伝熱ポストおよび熱伝導性材料を省略した以外は、第6A実施形態とほぼ同様である。 The semiconductor package of the 6B embodiment is substantially the same as the 6A embodiment except that the first reinforcing member, the heat transfer post, and the heat conductive material are omitted.
図19に示すように、半導体パッケージ1Aは、配線基板2Aと、この配線基板2A上に搭載された半導体素子3Aと、配線基板2Aの基板21Aの下面(他方の面)に接合されている補強部材5Aとを有する。
As shown in FIG. 19, the
半導体パッケージ1Aは、伝熱ポスト24を省略した以外は前述した第6A実施形態の配線基板2と同様に構成された配線基板2Aを有している。そして、その配線基板2Aの下面上には、前述した第6A実施形態の第2補強部材5と同様に構成された補強部材5Aが接合されている。一方、配線基板2Aの上面上には、配線基板2Aの補強を目的とする補強部材は接合されていない。
The
補強部材5Aが、半導体素子3Aの搭載面と他方面上に接合されていることにより、半導体パッケージ1Aの構造の対称性が増し、その結果、配線基板2Aと半導体素子3Aとの熱膨張係数差に起因する配線基板2Aの反りを抑制または防止することができる。
Since the reinforcing
また、補強部材5Aの大きさは、半導体素子3Aの大きさ・厚さ、配線基板2Aの構成・厚さ、補強部材5Aの材料種、厚さ、開口状態等に応じて決められるものであり、配線基板2Aと同等以下の大きさであれば特に限定されない。
The size of the reinforcing
また、第6B実施形態では第6A実施形態における伝熱ポスト24が省略されているが、半導体素子3Aが発生した熱は、金属バンプ31、配線基板2Aの導体パターンおよび導体ポスト、金属バンプ71、絶縁材81、補強部材5Aの順で伝えられ放散されるため、半導体パッケージ1Aは、高い放熱性を有する。
Further, in the 6B embodiment, the
以上説明したような第6B実施形態の半導体パッケージ1Aによっても、配線基板2Aの反りを防止することができる。
The warp of the
(6−1−C)第6C実施形態
次に、本発明の第6C実施形態を説明する。(6-1-C) Sixth Embodiment Next, a sixth embodiment of the present invention will be described.
図20は、本発明の第6C実施形態に係る半導体パッケージを示す上面図、図21は、図20に示す半導体パッケージを示す下面図である。なお、以下の説明では、説明の便宜上、図20中の紙面手前側を「上」、紙面奥側を「下」と言う。また、図20および図21では、説明の便宜上、半導体パッケージの各部が誇張して描かれている。 20 is a top view showing a semiconductor package according to the sixth embodiment of the present invention, and FIG. 21 is a bottom view showing the semiconductor package shown in FIG. In the following description, for convenience of explanation, the front side of the sheet in FIG. 20 is referred to as “up” and the back side of the sheet is referred to as “down”. 20 and 21, each part of the semiconductor package is exaggerated for convenience of explanation.
以下、第6C実施形態の半導体パッケージについて、前述した第6A実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。なお、図20および図21において、前述した実施形態と同様の構成については、同一符号を付している。 Hereinafter, the semiconductor package of the 6C embodiment will be described mainly with respect to the differences from the above-described 6A embodiment, and description of similar matters will be omitted. 20 and 21, the same reference numerals are given to the same configurations as those in the above-described embodiment.
第6C実施形態の半導体パッケージは、第1補強部材の上面に形成した凹部の配置、および、第2補強部材の下面に形成した凹部の配置が異なる以外は、第6A実施形態とほぼ同様である。 The semiconductor package of the 6C embodiment is substantially the same as the 6A embodiment except that the arrangement of the recesses formed on the upper surface of the first reinforcement member and the arrangement of the recesses formed on the lower surface of the second reinforcement member are different. .
図20に示すように、半導体パッケージ1Bは、配線基板2の上面に接合された第1補強部材4Bを有する。
As shown in FIG. 20, the
第1補強部材4Bの上面には、粗面化処理が施され、ランダムに配置された複数の凹部42Bが形成されている。また、第1補強部材4Bの上面のうち、複数の凹部42B以外の部分には、凸部43Bが形成されている。これにより、第1補強部材4Bの表面積の増大により放熱性を向上させることができる。
On the upper surface of the first reinforcing
また、複数の凹部42Bは、互いに直径が異なる複数種の凹部から構成されている。なお、図20では、説明の便宜上、複数の凹部42Bが互いに重ならないように形成され、各凹部42Bの平面視形状が円形をなしているが、複数の凹部42Bが互いに部分的に重なるように形成され、各凹部42Bの平面視形状が異形状をなしていてもよい。
The plurality of
このような複数の凹部42Bの形成方法としては、特に限定されないが、例えば、ドリル加工、ルーター加工、打ち抜き加工、レーザー加工、エッチング加工、ブラスト処理等の方法が挙げられる。
A method for forming such a plurality of
中でも、複数の凹部42Bの形成方法(粗面化処理)は、ブラスト処理であるのが好ましい。これにより、前述したようなランダムな配置で多数の凹部42Bを効率的に形成することができる。
Especially, it is preferable that the formation method (roughening process) of the some recessed
また、第1補強部材4Bの上面の表面粗さは、0.1μm以上400μm以下であるのが好ましく、0.5μm以上100μm以下であるがより好ましい。これにより、複数の凹部42Bを比較的簡単に形成することができる。また、多数の凹部42Bが第1補強部材4Bの機械的強度に悪影響を与えるのを防止または抑制することができる。
Further, the surface roughness of the upper surface of the first reinforcing
また、図21に示すように、半導体パッケージ1Bは、配線基板2の下面に接合された第2補強部材5Bとを有する。
Further, as shown in FIG. 21, the
第2補強部材5Bの下面には、粗面化処理が施され、ランダムに配置された複数の凹部54Bが形成されている。また、第2補強部材5Bの下面のうち、複数の凹部54B以外の部分には、凸部55Bが形成されている。これにより、第2補強部材5Bの表面積の増大により放熱性を向上させることができる。
A roughening process is performed on the lower surface of the second reinforcing
また、複数の凹部54Bは、前述した複数の凹部42Bと同様、互いに直径が異なる複数種の凹部から構成されている。なお、図21では、説明の便宜上、複数の凹部54Bが互いに重ならないように形成され、各凹部54Bの平面視形状が円形をなしているが、複数の凹部54Bが互いに部分的に重なるように形成され、各凹部54Bの平面視形状が異形状をなしていてもよい。
The plurality of
このような複数の凹部54Bの形成方法としては、特に限定されず、前述した複数の凹部42Bと同様の方法を用いることができるが、ブラスト処理を用いるのが好ましい。これにより、前述したようなランダムな配置で多数の凹部54Bを効率的に形成することができる。
A method for forming the plurality of
また、第2補強部材5Bの下面の表面粗さは、0.1μm以上400μm以下であるのが好ましく、0.5μm以上100μm以下であるがより好ましい。これにより、複数の凹部54Bを比較的簡単に形成することができる。また、多数の凹部54Bが第2補強部材5Bの機械的強度に悪影響を与えるのを防止または抑制することができる。
Further, the surface roughness of the lower surface of the second reinforcing
以上説明したような第6C実施形態に係る半導体パッケージ1Bによっても、配線基板2の反りを防止することができる。
The warp of the
(6−1−D)第6D実施形態
次に、本発明の第6D実施形態を説明する。(6-1-D) Sixth Embodiment Next, a sixth embodiment of the present invention will be described.
図22は、本発明の第6D実施形態に係る半導体パッケージを示す上面図、図23は、図22に示す半導体パッケージを示す下面図である。なお、以下の説明では、説明の便宜上、図22中の紙面手前側を「上」、紙面奥側を「下」と言う。また、図22および図23では、説明の便宜上、半導体パッケージの各部が誇張して描かれている。 FIG. 22 is a top view showing the semiconductor package according to the sixth embodiment of the present invention, and FIG. 23 is a bottom view showing the semiconductor package shown in FIG. In the following description, for the sake of convenience of explanation, the front side of the paper in FIG. 22 is referred to as “up” and the back side of the paper is referred to as “down”. 22 and 23, each part of the semiconductor package is exaggerated for convenience of explanation.
以下、第6D実施形態の半導体パッケージについて、前述した第6A実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。なお、図22および図23において、前述した実施形態と同様の構成については、同一符号を付している。 Hereinafter, the semiconductor package of the 6D embodiment will be described focusing on the differences from the above-described 6A embodiment, and description of similar matters will be omitted. 22 and 23, the same reference numerals are given to the same configurations as those in the above-described embodiment.
第6D実施形態の半導体パッケージは、第1補強部材の上面に形成した凹部の配置、および、第2補強部材の下面に形成した凹部の配置が異なる以外は、第6A実施形態とほぼ同様である。 The semiconductor package of the 6D embodiment is substantially the same as the 6A embodiment except that the arrangement of the recesses formed on the upper surface of the first reinforcement member and the arrangement of the recesses formed on the lower surface of the second reinforcement member are different. .
図22に示すように、半導体パッケージ1Cは、配線基板2の上面に接合された第1補強部材4Cを有する。
As shown in FIG. 22, the
第1補強部材4Cの上面には、粗面化処理が施され、帯状をなす複数の凹部42Cが形成されている。また、第1補強部材4Cの上面のうち、複数の凹部42C以外の部分には、凸部43Cが形成されている。これにより、第1補強部材4Cの表面積の増大により放熱性を向上させることができる。
On the upper surface of the first reinforcing
また、複数の凹部42Cは、平面視にて略放射状に配列されている。より具体的には、複数の凹部42Cは、四角環状をなす第1補強部材4Cの各辺に対応して4つの群から構成されており、各群において、複数の凹部42Cが互いに平行に配置されている。
Further, the plurality of
このような複数の凹部42Cの形成方法としては、特に限定されないが、例えば、ドリル加工、ルーター加工、打ち抜き加工、レーザー加工、エッチング加工等の方法が挙げられる。
A method for forming the plurality of
また、各凹部42Cの幅は、特に限定されないが、5μm以上3000μm以下であるのが好ましく、20μm以上1000μm以下であるのがより好ましい。これにより、複数の凹部42Cの形成を容易なものとするとともに、複数の凹部42Cが第1補強部材4Cの機械的強度に悪影響を与えるのを防止または抑制することができる。
The width of each
また、各群における複数の凹部42Cのピッチは、特に限定されないが、10μm以上6000μm以下であるのが好ましい。
The pitch of the plurality of
また、図23に示すように、半導体パッケージ1Cは、配線基板2の下面に接合された第2補強部材5Cとを有する。
Further, as shown in FIG. 23, the
第2補強部材5Cの下面には、粗面化処理が施され、帯状をなす複数の凹部54Cが形成されている。また、第2補強部材5Cの下面のうち、複数の凹部54C以外の部分には、凸部55Cが形成されている。これにより、第2補強部材5Cの表面積の増大により放熱性を向上させることができる。
A roughening process is performed on the lower surface of the second reinforcing
また、複数の凹部54Cは、前述した複数の凹部42Cと同様、四角状の外形をなす第2補強部材5Cの各辺に対応して4つの群から構成されており、各群において、複数の凹部54Cが互いに平行に配置されている。
The plurality of recesses 54C are composed of four groups corresponding to the respective sides of the second reinforcing
このような複数の凹部54Cの形成方法としては、特に限定されず、前述した複数の凹部42Cと同様の方法を用いることができる。
A method for forming the plurality of recesses 54C is not particularly limited, and a method similar to that for the plurality of
また、各凹部54Cの幅は、特に限定されないが、5μm以上3000μm以下であるのが好ましく、20μm以上1000μm以下であるのがより好ましい。これにより、複数の凹部54Cの形成を容易なものとするとともに、複数の凹部54Cが第2補強部材5Cの機械的強度に悪影響を与えるのを防止または抑制することができる。
Further, the width of each recess 54C is not particularly limited, but is preferably 5 μm or more and 3000 μm or less, and more preferably 20 μm or more and 1000 μm or less. Accordingly, it is possible to easily form the plurality of recesses 54C and to prevent or suppress the plurality of recesses 54C from adversely affecting the mechanical strength of the second reinforcing
また、各群における複数の凹部54Cのピッチは、特に限定されないが、10μm以上6000μm以下であるのが好ましい。 The pitch of the plurality of recesses 54C in each group is not particularly limited, but is preferably 10 μm or more and 6000 μm or less.
以上説明したような第6D実施形態に係る半導体パッケージ1Cによっても、配線基板2の反りを防止することができる。
The
以上、本発明の半導体パッケージおよび半導体装置を、図示の実施形態に基づいて説明したが、本発明はこれらに限定されるものでない。 As mentioned above, although the semiconductor package and semiconductor device of this invention were demonstrated based on embodiment of illustration, this invention is not limited to these.
例えば、第6A〜第6D実施形態では、第1補強部材4が半導体素子3の全周に亘って囲むように設けられていたが、これに限定されず、例えば、半導体素子3の周囲の一部に欠損した部分(切り欠き)が形成されていてもよい。
For example, in the sixth to sixth embodiments, the first reinforcing
また、第6A〜第6D実施形態では、第1補強部材4および第2補強部材5の双方に粗面化処理を施した場合を説明したが、第1補強部材4または第2補強部材5において粗面化処理が施されていなくてもよい。
Moreover, although the case where the roughening process was performed to both the
また、第6A〜第6D実施形態では、補強部材の基板と対向する側の面に粗面化処理を施した場合を説明したが、補強部材の基板と対向する側の面の粗面化処理を省略してもよい。 In the sixth to sixth embodiments, the case where the surface of the reinforcing member facing the substrate is roughened is described. However, the surface of the reinforcing member facing the substrate is roughened. May be omitted.
また、第1補強部材4または第2補強部材5を省略してもよい。
また、第6A〜第6D実施形態では、第1補強部材4と第2補強部材5とを接続する熱伝導部として、基板21を貫通する伝熱ポスト24を用いたが、例えば、基板21の外側に設けた熱伝導部材(金属部材)を用いてもよい。この場合、伝熱性接着剤を用いて熱伝導部材を基板21、第1補強部材4および第2補強部材5に接着(接合)してもよいし、基板21の側面側から基板21、第1補強部材4および第2補強部材5を上下から銜えこむような形態としてもよい。また、配線基板2自体の放熱性の程度によっては、伝熱ポスト24を省略してもよい。Further, the first reinforcing
In the 6A to 6D embodiments, the
また、第2補強部材5に形成される開口部51は、各金属バンプ71と一対一で対応していなくてもよい。すなわち、第2補強部材5には、複数の金属バンプ71に対して1つが対応するように、開口部が形成されていてもよい。
Further, the
第6A〜第6D実施形態の半導体パッケージによれば、配線基板(インターポーザ)が補強部材により補強されるため、配線基板と半導体素子との熱膨張係数差に起因する配線基板の反りを抑制または防止することができる。 According to the semiconductor packages of the sixth to sixth embodiments, since the wiring board (interposer) is reinforced by the reinforcing member, warping of the wiring board due to a difference in thermal expansion coefficient between the wiring board and the semiconductor element is suppressed or prevented. can do.
また、補強部材に複数の凹部または凸部が設けられているので、補強部材の表面積の増大により放熱性を向上させることができる。そのため、半導体パッケージの放熱性を向上させることができる。 In addition, since the reinforcing member is provided with a plurality of concave portions or convex portions, the heat dissipation can be improved by increasing the surface area of the reinforcing member. Therefore, the heat dissipation of the semiconductor package can be improved.
また、第6A〜第6D実施形態の半導体装置によれば、前述したような半導体パッケージを備えるので、信頼性に優れる。 Further, according to the semiconductor devices of the sixth to sixth embodiments, since the semiconductor package as described above is provided, the reliability is excellent.
(7)第7実施形態
以下、第7実施形態の半導体パッケージについて、第1〜6実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。なお、図中において、前述した実施形態と同様の構成については、同一符号を付している。
(7−1−A)第7A実施形態
(7−1−A−1)半導体パッケージ
まず、本発明の半導体パッケージを説明する。(7) Seventh Embodiment Hereinafter, the semiconductor package of the seventh embodiment will be described with a focus on differences from the first to sixth embodiments, and description of similar matters will be omitted. In addition, in the figure, the same code | symbol is attached | subjected about the structure similar to embodiment mentioned above.
(7-1-A) Seventh A Embodiment (7-1-A-1) Semiconductor Package First, the semiconductor package of the present invention will be described.
図24は、本発明の第7A実施形態に係る半導体パッケージを模式的に示す断面図、図25は、図24に示す半導体パッケージを示す上面図、図3は、図24に示す半導体パッケージを示す下面図、図26A〜図26Gは、図24に示す半導体パッケージの製造方法の一例を示す図である。なお、以下の説明では、説明の便宜上、図24中の上側を「上」、下側を「下」と言う。また、図3及び図24〜28では、それぞれ、説明の便宜上、半導体パッケージの各部が誇張して描かれている。 24 is a cross-sectional view schematically showing a semiconductor package according to a seventh embodiment of the present invention, FIG. 25 is a top view showing the semiconductor package shown in FIG. 24, and FIG. 3 shows the semiconductor package shown in FIG. 26A to 26G are diagrams showing an example of a method for manufacturing the semiconductor package shown in FIG. In the following description, for convenience of explanation, the upper side in FIG. 24 is referred to as “upper” and the lower side is referred to as “lower”. 3 and FIGS. 24 to 28, the respective parts of the semiconductor package are exaggerated for convenience of explanation.
図24に示すように、半導体パッケージ1は、配線基板2と、この配線基板2上に搭載された半導体素子3と、第1補強部材(補強部材)4と、第2補強部材(補強部材)5とを有する。
As shown in FIG. 24, the
このような半導体パッケージ1によれば、配線基板(インターポーザ)2が第1補強部材4および第2補強部材5により補強されるため、配線基板2と半導体素子3との熱膨張係数差に起因する配線基板の反りを抑制または防止することができる。
According to such a
また、後に詳述するように、第1補強部材4および第2補強部材5にはそれぞれ複数の貫通孔が形成されているので、第1補強部材4および第2補強部材5の表面積の増大により放熱性を向上させたり、第1補強部材4および第2補強部材5による半導体パッケージ1の質量の増加を抑制したりすることもできる。
Further, as will be described in detail later, since the first reinforcing
以下、半導体パッケージ1の各部を順次詳細に説明する。
[配線基板]
第7A実施形態の配線基板は第6A実施形態の配線基板と同様であるので、説明を省略する。Hereinafter, each part of the
[Wiring board]
Since the wiring board of the seventh embodiment is the same as the wiring board of the sixth embodiment, the description thereof is omitted.
[半導体素子]
第7A実施形態の半導体素子は、第1実施形態の半導体素子と同様であるので、説明を省略する。[Semiconductor element]
Since the semiconductor device of the seventh embodiment is the same as the semiconductor device of the first embodiment, description thereof is omitted.
[第1補強部材]
第1補強部材(スティフナー)4は、前述した配線基板2の基板21の上面(一方の面)の、半導体素子3が接合されていない部分に接合されている。これにより、半導体素子3と接合された部分以外の部分においても、配線基板2が第1補強部材4により補強されるため、半導体パッケージ1全体の剛性が増す。[First reinforcing member]
The first reinforcing member (stiffener) 4 is bonded to a portion of the upper surface (one surface) of the
この第1補強部材4と基板21とは、接着剤を介して接合することができる。これにより、第1補強部材4の設置が簡単となる。
This
かかる接着剤としては、接着機能を有するものであれば、特に限定されず、各種接着剤を用いることができるが、熱伝導性に優れたものが好ましく、後述する熱伝導性材料6と同様のものを用いることができる。
Such an adhesive is not particularly limited as long as it has an adhesive function, and various adhesives can be used. However, an adhesive excellent in thermal conductivity is preferable, and is the same as the thermal
この第1補強部材4は、基板21よりも熱膨張係数が小さい。これにより、基板21の熱膨張を抑えることができる。
The first reinforcing
また、第1補強部材4は、板状をなしている。これにより、第1補強部材4の構成を簡単かつ小型なものとすることができる。
Moreover, the
そして、第1補強部材4には、その厚さ方向に貫通する複数の貫通孔42Dが形成されている。これにより、第1補強部材4の表面積の増大により放熱性を向上させたり、第1補強部材4による半導体パッケージ1の質量の増加を抑制したりすることができる。
The first reinforcing
第7A実施形態では、各貫通孔42Dの平面視形状は、円形をなしている。これにより、第1補強部材4に必要な機械的強度を確保しながら、複数の貫通孔42Dを効率的に(できるだけ高い配置密度に)配置することができる。なお、各貫通孔42Dの平面視形状は、円形に限定されず任意であり、例えば、三角形、四角形、五角形等の多角形、楕円形、帯状等であってもよい。
In the 7A embodiment, each through
また、各貫通孔42Dは、第1補強部材4の厚さ方向の全域に亘って、幅が一定となっている。このような複数の貫通孔42Dの形成方法としては、特に限定されないが、例えば、ドリル加工、ルーター加工、打ち抜き加工、レーザー加工、エッチング加工等の方法が挙げられる。なお、各貫通孔42Dの幅は、第1補強部材4の厚さ方向の一方側から他方側に向けて増加または減少する部分を有していてもよい。
In addition, each through
また、各貫通孔42Dの幅(直径)は、特に限定されないが、5μm以上2000μm以下であるのが好ましく、20μm以上1000μm以下であるのがより好ましい。これにより、複数の貫通孔42Dの形成を容易なものとするとともに、複数の貫通孔42Dが第1補強部材4の機械的強度に悪影響を与えるのを防止または抑制することができる。なお、「各貫通孔の幅」とは、複数の貫通孔の平均幅を言う。
Further, the width (diameter) of each through
また、複数の貫通孔42Dは、平面視にて第1補強部材4の全面に対して均一に分散して配置されている。これにより、簡単かつ確実に、第1補強部材4が基板21を均一に補強することができる。
Further, the plurality of through
また、複数の貫通孔42Dは、平面視にて規則的に配置されている。第7A実施形態では、複数の貫通孔42Dは、基板21の外周部に沿って互いに間隔を隔てて並設されている。これにより、簡単かつ確実に、複数の貫通孔42Dを平面視にて第1補強部材4の全面に対して均一に分散して配置することができる。
The plurality of through
また、第1補強部材4の平面視での面積(貫通孔42Dを除く面積)をS11(S1)とし、複数の貫通孔42Dの平面視での合計面積をS12(S2)としたとき、S12/(S11+S12)が、0.1以上0.9以下であるのが好ましく、0.3以上0.7以下であるのがより好ましい。これにより、第1補強部材4の高剛性化と軽量化との両立を図ることができる。
When the area of the first reinforcing
このような第1補強部材4の基板21と反対側の面(すなわち上面)は、半導体素子3の基板21と反対側の面(すなわち上面)と同一面上またはそれよりも基板21側(すなわち下側)に位置しているのが好ましい。これにより、半導体パッケージ1の製造に際し、第1補強部材4の設置後に半導体素子3を設置する場合、半導体素子3の設置が容易となる。
The surface of the first reinforcing
第7A実施形態では、第1補強部材4の基板21と反対側の面(すなわち上面)と、半導体素子3の基板21と反対側の面(すなわち上面)とが同一面上に位置している。これにより、半導体パッケージ1を薄型化しつつ、配線基板2の反りを効果的に抑制または防止することができる。また、第1補強部材4の上面上に他の構造体(例えば、基板、半導体素子、ヒートシンク等)を設ける場合、その構造体の設置を安定的に行うことができる。
なお、第1補強部材4および半導体素子3を封止樹脂でモールドしてもよい。In the seventh embodiment, the surface of the first reinforcing
The first reinforcing
また、第1補強部材4は、半導体素子3の周囲を囲むように設けられている。第7の実施形態では、第1補強部材4は、半導体素子3を囲むように環状(より具体的には四角環状)をなしている。これにより、第1補強部材4による配線基板2の剛性を高める効果を優れたものとすることができる。
The first reinforcing
また、第1補強部材4は、半導体素子3との間の距離(第1補強部材4の内周面41と半導体素子3の外周面33との間の距離)が半導体素子3の全周に亘って一定となるように形成されている。これにより、第1補強部材4および半導体素子3の一体性が増し、これらによる配線基板2の補強効果が好適に発揮される。また、後述する熱伝導性材料6を介した半導体素子3から第1補強部材への伝熱を効率的かつ均一に生じさせることができる。
Further, the distance between the first reinforcing
また、第1補強部材4は、半導体素子3との熱膨張係数差が7ppm/℃以下であるのが好ましい。これにより、半導体素子3および第1補強部材4が一体的に配線基板2を補強し、半導体パッケージ1全体の熱膨張を抑えることができる。
The first reinforcing
また、第1補強部材4は、放熱性を有するのが好ましい。これにより、半導体素子3および配線基板2の昇温を抑えることができる。その結果、この点でも、配線基板2と半導体素子3との熱膨張係数差に起因する配線基板2の反りを抑制または防止することができる。
Moreover, it is preferable that the
また、第1補強部材4の構成材料としては、前述したような熱膨張係数を有するものであれば、特に限定されず、例えば、金属材料、セラミックス材料等を用いることができるが、金属材料を用いるのが好ましい。第1補強部材4が金属材料で構成されていると、第1補強部材4の放熱性を高めることができる。その結果、半導体パッケージ1の放熱性を向上させることができる。
In addition, the constituent material of the first reinforcing
かかる金属材料としては、前述したような熱膨張係数を有するものであれば、特に限定されず、各種金属材料を用いることができるが、放熱性および低熱膨張を実現する観点から、Feを含む合金を用いるのが好ましい。 Such a metal material is not particularly limited as long as it has a thermal expansion coefficient as described above, and various metal materials can be used. From the viewpoint of realizing heat dissipation and low thermal expansion, an alloy containing Fe is used. Is preferably used.
かかるFeを含む合金としては、例えば、Fe−Ni系合金、Fe−Co−Cr系合金、Fe−Co系合金、Fe−Pt系合金、Fe−Pd合金等が挙げられ、特に、Fe−Ni系合金を用いるのが好ましい。 Examples of such Fe-containing alloys include Fe-Ni alloys, Fe-Co-Cr alloys, Fe-Co alloys, Fe-Pt alloys, Fe-Pd alloys, and the like. It is preferable to use a base alloy.
このような金属材料は、放熱性に優れるだけでなく、熱膨張係数が低く、かつ、一般的な半導体素子3の熱膨張係数に近い熱膨張係数を有する。そのため、半導体素子3および第1補強部材4が一体的に配線基板2を補強することができる。
Such a metal material not only has excellent heat dissipation, but also has a low thermal expansion coefficient and a thermal expansion coefficient close to that of a
Fe−Ni系合金としては、FeおよびNiを含むものであれは、特に限定されず、FeおよびNiの他に、残部(M)として、Co、Ti、Mo、Cr、Pd、Pt等の金属のうちの1種または2種以上の金属を含んでいてもよい。
より具体的なFe−Ni系合金は、第2実施形態において挙げられた具体例と同様である。The Fe—Ni-based alloy is not particularly limited as long as it contains Fe and Ni. In addition to Fe and Ni, the balance (M) is a metal such as Co, Ti, Mo, Cr, Pd, and Pt. Of these, one or more metals may be included.
More specific Fe—Ni-based alloys are the same as the specific examples given in the second embodiment.
特に、第1補強部材4の熱膨張係数は、0.5ppm/℃以上10ppm/℃以下であるのが好ましく、1ppm/℃以上7ppm/℃以下であるのがより好ましく、1ppm/℃以上5ppm/℃以下であるのがさらに好ましい。これにより、半導体素子3と第1補強部材4との熱膨張係数差を小さくし、これらが一体として配線基板2を補強することができる。そのため、配線基板2の反りを効果的の防止することができる。
In particular, the thermal expansion coefficient of the first reinforcing
また、第1補強部材4と半導体素子3との熱膨張係数差の絶対値は、7ppm/℃以下であるのが好ましく、5ppm/℃以下であるのがより好ましく、2ppm/℃以下であるのがさらに好ましい。これにより、半導体素子3と第1補強部材4との熱膨張係数差を小さくし、これらが一体として配線基板2を補強することができる。そのため、配線基板2の反りを効果的の防止することができる。
The absolute value of the difference in thermal expansion coefficient between the first reinforcing
上述したような熱膨張係数の観点から、第1補強部材4を構成する金属材料がFe−Ni系合金である場合、前記Fe−Ni系合金は、Niの含有量が30wt%以上50wt%以下であるのが好ましく、Niの含有量が35wt%以上45wt%以下であるのがより好ましい。これにより、第1補強部材4の熱膨張係数を半導体素子3の熱膨張係数に近づけることができる。この場合、前記Fe−Ni系合金は、Feの含有量が50wt%以上70wt%以下であるのが好ましく、Feの含有量が55wt%以上65wt%以下であるのがより好ましい。
From the viewpoint of the thermal expansion coefficient as described above, when the metal material constituting the first reinforcing
また、第1補強部材4を構成する金属材料がFe−Ni系合金である場合、前記Fe−Ni系合金は、FeおよびNiの合計含有量が85wt%以上100wt%以下であるのが好ましく、FeおよびNiの合計含有量が90wt%以上100wt%以下であるのがより好ましい。すなわち、前記Fe−Ni系合金は、残部(M)の含有量が0wt%以上15wt%以下であるのが好ましく、残部(M)の含有量が0wt%以上10wt%以下であるのがより好ましい。これにより、第1補強部材4の熱膨張係数を半導体素子3の熱膨張係数に近づけることができる。
Further, when the metal material constituting the first reinforcing
また、第1補強部材4の平均厚さT2は、配線基板2の熱膨張係数、配線基板2の第1補強部材4および第2補強部材5の形状、大きさ、構成材料等に応じて決められるものであり、特に限定されないが、例えば、0.02mm以上0.8mm以下程度である。
The average thickness T2 of the first reinforcing
また、熱放散性の観点から、第1補強部材4の表面が粗化されていてもよい。第1補強部材4表面が粗化されていれば、表面積が増大し熱放散の効率が上がる。第1補強部材4表面の粗化方法は、特に限定されず、例えば化学的な薬液処理、機械的なサンドブラスト処理などにより実施することができる。
Moreover, the surface of the
第1補強部材4の表面粗度の大きさは、半導体素子3の発熱量、樹脂材料の構成、配線基板2の構成、第1補強部材4の形状、大きさ等に応じて決められるものであり、特に限定されないが、例えば、算術平均で表される表面粗度が0.1μm以上100μm以下程度である。前記算術平均で表される表面粗度は、例えばJIS B 0601に準じて測定することができる。
The magnitude of the surface roughness of the first reinforcing
また、樹脂材料との密着性向上の観点から、第1補強部材4表面に銅皮膜が形成されていてもよい。銅については、樹脂材料との密着強度を向上させるための表面処理技術が数多く知られているため、第1補強部材4の形状、大きさ、樹脂材料の種類等に応じてその表面処理を適宜選択し、実施することができる。
Moreover, the copper membrane | film | coat may be formed in the
銅皮膜の形成方法は、特に限定されないが、例えば、電解めっき、無電解めっき等のめっき処理、スパッタ処理等により実施することができる。 Although the formation method of a copper membrane is not specifically limited, For example, it can implement by plating processing, such as electrolytic plating and electroless plating, sputtering processing.
また、銅皮膜の平均厚さは、第1補強部材4の熱膨張係数に影響を及ぼさず、密着性向上の表面処理が可能な範囲で薄い方が好ましい。
The average thickness of the copper film is preferably as thin as possible without affecting the thermal expansion coefficient of the first reinforcing
また、第7A実施形態では、図24および図25に示すように、第1補強部材4と半導体素子3との間に、熱伝導性材料6が充填されている。これにより、半導体素子3から熱伝導性材料6を介して第1補強部材4へ効率的に熱を伝達することができる。その結果、半導体パッケージ1の放熱性を向上させることができる。
In the seventh embodiment, as shown in FIGS. 24 and 25, the heat
第7A実施形態の熱伝導性材料6は、第1実施形態の熱伝導性材料6と同様である。
The thermally
また、この熱伝導性材料6は、前述した接着層32(アンダーフィル材)と同様のものを用いてもよく、また、熱伝導性材料6および接着層32を一括して形成することもできる。
In addition, the heat
[第2補強部材]
第2補強部材(スティフナー)5は、配線基板2の基板21の下面(他方の面)に接合されている。これにより、第2補強部材5により配線基板2が補強される。[Second reinforcing member]
The second reinforcing member (stiffener) 5 is joined to the lower surface (the other surface) of the
この第2補強部材5と基板21とは、接着剤を介して接合することができる。これにより、第2補強部材5の設置が簡単となる。
This
かかる接着剤としては、接着機能を有するものであれば、特に限定されず、各種接着剤を用いることができるが、熱伝導性に優れたものが好ましく、後述する熱伝導性材料6と同様のものを用いることができる。
Such an adhesive is not particularly limited as long as it has an adhesive function, and various adhesives can be used. However, an adhesive excellent in thermal conductivity is preferable, and is the same as the thermal
この第2補強部材5は、前述した第1補強部材4と同様、基板21よりも熱膨張係数が小さい。
The second reinforcing
第2補強部材5は、板状をなしている。これにより、第2補強部材5の構成を簡単かつ小型なものとすることができる。
The second reinforcing
また、第2補強部材5は、配線基板2(基板21)の外周部(導体パターン224よりも外側)に沿って設けられた部分(枠部)52と、金属バンプ71同士の間に設けられた部分53とを有している。第2補強部材5の部分52と配線基板2(基板21)との接合により、半導体素子3と接合された部分以外の部分においても、配線基板2が補強されるため、半導体パッケージ1全体の剛性が増す。また、第2補強部材5の部分53と配線基板2との接合により、第2補強部材5の剛性が高められる。
The second reinforcing
より具体的に説明すると、第2補強部材5は、前述した各金属バンプ71に非接触で各金属バンプ71を囲むように形成された複数の開口部(貫通孔)51を有する。これにより、第2補強部材5が配線基板2の下面に占める面積の割合を大きくすることができる。その結果、第2補強部材5による配線基板2の剛性を高める効果を優れたものとすることができる。
More specifically, the second reinforcing
また、各開口部51は、第2補強部材5をその厚さ方向に貫通している。これにより、第2補強部材5の表面積の増大により放熱性を向上させたり、第2補強部材5による半導体パッケージ1の質量の増加を抑制したりすることができる。
Moreover, each opening
第7A実施形態では、各開口部51の平面視形状は、円形をなしている。これにより、第2補強部材5に必要な機械的強度を確保しながら、複数の開口部51を効率的に(できるだけ高い配置密度に)配置することができる。なお、各開口部51の平面視形状は、円形に限定されず任意であり、例えば、三角形、四角形、五角形等の多角形、楕円形、帯状等であってもよい。
In the seventh embodiment, the shape of each opening 51 in plan view is a circle. Thereby, a plurality of
また、各開口部51は、第2補強部材5の厚さ方向の全域に亘って、幅が一定となっている。このような複数の開口部51の形成方法としては、特に限定されないが、例えば、ドリル加工、ルーター加工、打ち抜き加工、レーザー加工、エッチング加工等の方法が挙げられる。なお、各開口部51の幅は、第2補強部材5の厚さ方向の一方側から他方側に向けて増加または減少する部分を有していてもよい。
Each
また、各開口部51の幅(直径)は、特に限定されないが、50μm以上1000μm以下であるのが好ましく、100μm以上800μm以下であるのがより好ましい。これにより、複数の開口部51の形成を容易なものとするとともに、複数の開口部51が第2補強部材5の機械的強度に悪影響を与えるのを防止または抑制することができる。
The width (diameter) of each
また、複数の開口部51は、平面視にて第2補強部材5の全面に対して均一に分散して配置されている。これにより、簡単かつ確実に、第2補強部材5が基板21を均一に補強することができる。
Further, the plurality of
また、複数の開口部51は、平面視にて規則的に配置されている。第7A実施形態では、複数の開口部51は、平面視にて、行列状に配置されている。これにより、簡単かつ確実に、複数の開口部51を平面視にて第2補強部材5の全面に対して均一に分散して配置することができる。
The plurality of
また、第2補強部材5の平面視での面積(開口部51を除く面積)をS21(S1)とし、複数の開口部51の平面視での合計面積をS22(S2)としたとき、S22/(S21+S22)が、0.1以上0.9以下であるのが好ましく、0.3以上0.7以下であるのがより好ましい。これにより、第2補強部材5の高剛性化と軽量化との両立を図ることができる。
Further, when the area of the second reinforcing
また、各開口部51は、各金属バンプ71に対応して(一対一で対応して)設けられている。これにより、第2補強部材5の剛性の均一化を図ることができる。また、第2補強部材5の放熱性も向上させることができる。
Each
このような複数の開口部51は、複数の金属バンプ71を露出するように形成されている。これにより、開口部51を有効利用することができる。
The plurality of
また、第2補強部材5は、各金属バンプ71との間の距離(平面視における開口部51の壁面と金属バンプ71の外周面との間の距離)が金属バンプ71の全周に亘って一定となるように形成されている。これにより、第2補強部材5および各金属バンプ71の一体性が増し、これらによる配線基板2の補強効果が好適に発揮される。
In addition, the distance between the second reinforcing
第7A実施形態では、第2補強部材5の下面に、伝熱バンプ91が設けられている。
この伝熱バンプ91は、配線基板2の基板21よりも高い熱伝導性を有し、例えば、後述する半導体装置100において、マザーボード200に接合されるものである。これにより、第2補強部材5の熱を外部(例えばマザーボード200)に逃がすことができる。In the seventh embodiment, heat transfer bumps 91 are provided on the lower surface of the second reinforcing
The
伝熱バンプ91の構成材料としては、前述したような伝熱性を有するものであれば、特に限定されず、金属材料、樹脂材料を用いることができるが、特に、前述した金属バンプ71と同様の構成材料、無機フィラーおよび樹脂材料を含有する伝熱性接着剤等を用いるのが好ましい。
The constituent material of the
また、前述した第1補強部材4と同様、第2補強部材5は、半導体素子3との熱膨張係数差が7ppm/℃以下であるのが好ましい。これにより、第2補強部材5が効果的に配線基板2を補強し、半導体パッケージ1全体の熱膨張を抑えることができる。
Similarly to the first reinforcing
また、第2補強部材5の構成材料としては、前述した第1補強部材4の構成材料と同様のものを用いることができ、第1補強部材4と同様、Fe−Ni系合金を用いるのが好ましい。
Further, as the constituent material of the second reinforcing
また、第2補強部材5の構成材料は、第1補強部材4の構成材料と異なっていてもよいが、第1補強部材4の構成材料と同じであるのが好ましい。これにより、配線基板2の両面の熱膨張差を防止または抑制することができる。
The constituent material of the second reinforcing
特に、第2補強部材5の熱膨張係数は、0.5ppm/℃以上10ppm/℃以下であるのが好ましく、1ppm/℃以上7ppm/℃以下であるのがより好ましく、1ppm/℃以上5ppm/℃以下であるのがさらに好ましい。これにより、半導体素子3と第2補強部材5との熱膨張係数差を小さくし、第2補強部材5が配線基板2を効果的に補強することができる。そのため、配線基板2の反りを効果的に防止することができる。
In particular, the thermal expansion coefficient of the second reinforcing
また、第2補強部材5と半導体素子3との熱膨張係数差の絶対値は、7ppm/℃以下であるのが好ましく、5ppm/℃以下であるのがより好ましく、2ppm/℃以下であるのがさらに好ましい。これにより、半導体素子3と第2補強部材5との熱膨張係数差を小さくし、第2補強部材5が配線基板2を効果的に補強することができる。そのため、配線基板2の反りを効果的に防止することができる。
The absolute value of the difference in thermal expansion coefficient between the second reinforcing
また、第2補強部材5と第1補強部材4との熱膨張係数差の絶対値は、2ppm/℃以下であるのが好ましく、1ppm/℃以下であるのがより好ましく、0ppm/℃であるのがさらに好ましい。これにより、第1補強部材4と第2補強部材5との熱膨張係数差を小さくし、これらの熱膨張差に起因する配線基板2の反りを防止することができる。
The absolute value of the difference in thermal expansion coefficient between the second reinforcing
また、第2補強部材5の平均厚さは、配線基板2の熱膨張係数、配線基板2の第1補強部材4および第2補強部材5の形状、大きさ、構成材料等に応じて決められるものであり、特に限定されないが、例えば、0.02mm以上0.8mm以下程度である。
The average thickness of the second reinforcing
また、熱放散性の観点から、第2補強部材5の表面が粗化されていてもよい。第2補強部材5表面が粗化されていれば、表面積が増大し熱放散の効率が上がる。第2補強部材5表面の粗化方法は、特に限定されず、例えば化学的な薬液処理、機械的なサンドブラスト処理などにより実施することができる。
Further, the surface of the second reinforcing
第2補強部材5の表面粗度の大きさは、半導体素子3の発熱量、樹脂材料の構成、配線基板2の構成、第2補強部材5の形状、大きさ等に応じて決められるものであり、特に限定されないが、例えば、算術平均で表される表面粗度が0.1μm以上100μm以下程度である。前記算術平均で表される表面粗度は、例えばJIS B 0601に準じて測定することができる。
The magnitude of the surface roughness of the second reinforcing
また、樹脂材料との密着性向上の観点から、第2補強部材5表面に銅皮膜が形成されていてもよい。銅については、樹脂材料との密着強度を向上させるための表面処理技術が数多く知られているため、補強部材の形状、大きさ、樹脂材料の種類等に応じてその表面処理を適宜選択し、実施することができる。
Moreover, the copper film may be formed in the
銅皮膜の形成方法は、特に限定されないが、例えば、電解めっき、無電解めっき等のめっき処理、スパッタ処理等により実施することができる。 Although the formation method of a copper membrane is not specifically limited, For example, it can implement by plating processing, such as electrolytic plating and electroless plating, sputtering processing.
また、銅皮膜の平均厚さは、第2補強部材5の熱膨張係数に影響を及ぼさず、密着性向上の表面処理が可能な範囲で薄い方が好ましい。
In addition, the average thickness of the copper film is preferably as thin as possible without affecting the thermal expansion coefficient of the second reinforcing
また、第2補強部材5と各金属バンプ71との間には、絶縁材81が設けられている(充填されている)。これにより、第2補強部材5と各金属バンプ71との接触を防止することができる。そのため、半導体パッケージ1の信頼性を優れたものとしつつ、第2補強部材5の剛性および放熱性を高めることができる。
An insulating
また、絶縁材81は、金属バンプ71の周囲を囲むように形成され、かつ、各半田バンプに接合されている。これにより、絶縁材81は、金属バンプ71を補強している。
The insulating
このような絶縁材81は、絶縁性を有し、樹脂材料を含んで構成されている。
第7A実施形態の絶縁材81は、第1実施形態の絶縁材81と同様である。Such an insulating
The insulating
以上説明したように構成された半導体パッケージ1によれば、配線基板2が第1補強部材4および第2補強部材5により補強されるため、配線基板2と半導体素子3との熱膨張係数差に起因する配線基板の反りを抑制または防止することができる。
According to the
また、第1補強部材4および第2補強部材5にはそれぞれ複数の貫通孔が形成されているので、第1補強部材4および第2補強部材5の表面積の増大により放熱性を向上させたり、第1補強部材4および第2補強部材5による半導体パッケージ1の質量の増加を抑制したりすることもできる。
In addition, since the first reinforcing
(7−1−A−2)半導体パッケージの製造方法
以上説明したような半導体パッケージ1は、例えば、以下のようにして製造することができる。(7-1-A-2) Semiconductor Package Manufacturing Method The
以下、図26A〜図26Gに基づき、半導体パッケージ1の製造方法の一例を簡単に説明する。なお、図26A〜図26Gにおいては、説明の便宜上、前述した貫通孔42Dおよび開口部51の図示を省略している。
Hereinafter, an example of a method for manufacturing the
なお、第7A実施形態の半導体パッケージの製造方法([1]〜[7])は、第1実施形態の半導体パッケージの製造方法([1]〜[7])と同様であるため、説明を省略する。なお、図4A〜図4Gは、それぞれ図26A〜図26Gに対応する。 Note that the semiconductor package manufacturing method ([1] to [7]) of the seventh embodiment A is the same as the semiconductor package manufacturing method ([1] to [7]) of the first embodiment. Omitted. 4A to 4G correspond to FIGS. 26A to 26G, respectively.
(半導体装置)
次に、本発明の半導体装置について好適な実施形態に基づいて説明する。(Semiconductor device)
Next, the semiconductor device of the present invention will be described based on a preferred embodiment.
図27は、本発明の半導体装置の一例を模式的に示す断面図である。
第7A実施形態の半導体装置は、第1実施形態の半導体装置と同様なので、説明を省略する。FIG. 27 is a cross-sectional view schematically showing an example of the semiconductor device of the present invention.
Since the semiconductor device according to the seventh embodiment is the same as the semiconductor device according to the first embodiment, the description thereof is omitted.
(7−1−B)第7B実施形態
次に、本発明の第7B実施形態を説明する。(7-1-B) Seventh Embodiment Next, a seventh embodiment of the present invention will be described.
図28は、本発明の第7B実施形態に係る半導体パッケージを模式的に示す断面図である。なお、以下の説明では、説明の便宜上、図28中の上側を「上」、下側を「下」と言う。また、図28では、説明の便宜上、半導体パッケージの各部が誇張して描かれている。 FIG. 28 is a sectional view schematically showing a semiconductor package according to the seventh embodiment of the present invention. In the following description, for convenience of explanation, the upper side in FIG. 28 is referred to as “upper” and the lower side is referred to as “lower”. In FIG. 28, for convenience of explanation, each part of the semiconductor package is exaggerated.
以下、第7B実施形態の半導体パッケージについて、前述した第7A実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。なお、図28において、前述した実施形態と同様の構成については、同一符号を付している。 Hereinafter, the semiconductor package of the 7B embodiment will be described focusing on the differences from the 7A embodiment described above, and the description of the same matters will be omitted. In FIG. 28, the same reference numerals are given to the same configurations as those in the above-described embodiment.
第7B実施形態の半導体パッケージは、第1補強部材、伝熱ポストおよび熱伝導性材料を省略した以外は、第7A実施形態とほぼ同様である。 The semiconductor package of the seventh embodiment is substantially the same as the seventh embodiment, except that the first reinforcing member, the heat transfer post, and the heat conductive material are omitted.
図28に示すように、半導体パッケージ1Aは、配線基板2Aと、この配線基板2A上に搭載された半導体素子3Aと、配線基板2Aの基板21Aの下面(他方の面)に接合されている補強部材5Aとを有する。
As shown in FIG. 28, the
半導体パッケージ1Aは、伝熱ポスト24を省略した以外は前述した第7A実施形態の配線基板2と同様に構成された配線基板2Aを有している。そして、その配線基板2Aの下面上には、前述した第7A実施形態の第2補強部材5と同様に構成された補強部材5Aが接合されている。一方、配線基板2Aの上面上には、配線基板2Aの補強を目的とする補強部材は接合されていない。
The
補強部材5Aが、半導体素子3Aの搭載面と他方面上に接合されていることにより、半導体パッケージ1Aの構造の対称性が増し、その結果、配線基板2Aと半導体素子3Aとの熱膨張係数差に起因する配線基板2Aの反りを抑制または防止することができる。
Since the reinforcing
また、補強部材5Aの大きさは、半導体素子3Aの大きさ・厚さ、配線基板2Aの構成・厚さ、補強部材5Aの材料種、厚さ、開口状態等に応じて決められるものであり、配線基板2Aと同等以下の大きさであれば特に限定されない。
The size of the reinforcing
また、第7B実施形態では第7A実施形態における伝熱ポスト24が省略されているが、半導体素子3Aが発生した熱は、金属バンプ31、配線基板2Aの導体パターンおよび導体ポスト、金属バンプ71、絶縁材81、補強部材5Aの順で伝えられ放散されるため、半導体パッケージ1Aは、高い放熱性を有する。
Further, in the 7B embodiment, the
以上説明したような第7B実施形態の半導体パッケージ1Aによっても、配線基板2Aの反りを防止するとともに、放熱性を高めることができる。また、半導体パッケージ1Aの軽量化を図ることができる。
The
以上、本発明の半導体パッケージおよび半導体装置を、図示の実施形態に基づいて説明したが、本発明はこれらに限定されるものでない。 As mentioned above, although the semiconductor package and semiconductor device of this invention were demonstrated based on embodiment of illustration, this invention is not limited to these.
例えば、第7A〜第7B実施形態では、第1補強部材4が半導体素子3の全周に亘って囲むように設けられていたが、これに限定されず、例えば、半導体素子3の周囲の一部に欠損した部分(切り欠き)が形成されていてもよい。
For example, in the seventh to seventh embodiment, the first reinforcing
また、第7A〜第7B実施形態では、第1補強部材4および第2補強部材5の双方に複数の貫通孔を形成した場合を説明したが、第1補強部材4または第2補強部材5において複数の貫通孔が形成されていなくてもよい。
In the seventh to seventh embodiments, the case where a plurality of through holes are formed in both the first reinforcing
また、第1補強部材4または第2補強部材5を省略してもよい。
また、第7A〜第7B実施形態では、第1補強部材4と第2補強部材5とを接続する熱伝導部として、基板21を貫通する伝熱ポスト24を用いたが、例えば、基板21の外側に設けた熱伝導部材(金属部材)を用いてもよい。この場合、伝熱性接着剤を用いて熱伝導部材を基板21、第1補強部材4および第2補強部材5に接着(接合)してもよいし、基板21の側面側から基板21、第1補強部材4および第2補強部材5を上下から銜えこむような形態としてもよい。また、配線基板2自体の放熱性の程度によっては、伝熱ポスト24を省略してもよい。Further, the first reinforcing
Further, in the seventh to seventh embodiment, the
また、第2補強部材5に形成される貫通孔(開口部51)は、各金属バンプ71と一対一で対応していなくてもよい。すなわち、第2補強部材5には、複数の金属バンプ71に対して1つが対応するように、貫通孔が形成されていてもよい。
Further, the through holes (openings 51) formed in the second reinforcing
第7A〜第7B実施形態の半導体パッケージによれば、配線基板(インターポーザ)が補強部材により補強されるため、配線基板と半導体素子との熱膨張係数差に起因する配線基板の反りを抑制または防止することができる。 According to the semiconductor packages of the seventh to seventh embodiments, since the wiring board (interposer) is reinforced by the reinforcing member, warping of the wiring board due to the difference in thermal expansion coefficient between the wiring board and the semiconductor element is suppressed or prevented. can do.
また、補強部材に複数の貫通孔が形成されているので、補強部材の表面積の増大により放熱性を向上させたり、補強部材による半導体パッケージの質量の増加を抑制したりすることもできる。
また、第7A〜第7B実施形態の半導体装置によれば、前述したような半導体パッケージを備えるので、信頼性に優れる。In addition, since a plurality of through holes are formed in the reinforcing member, heat dissipation can be improved by increasing the surface area of the reinforcing member, and an increase in the mass of the semiconductor package due to the reinforcing member can be suppressed.
Further, according to the semiconductor devices of the seventh to seventh embodiments, since the semiconductor package as described above is provided, the reliability is excellent.
本発明によれば、配線基板の反りを抑制又は防止することができ、また、半導体パッケージの剛性及び放熱性に優れたものとすることができる。また、本発明の半導体装置はこのような半導体パッケージを備えるので、信頼性に優れる。 According to the present invention, the warping of the wiring board can be suppressed or prevented, and the semiconductor package can be excellent in rigidity and heat dissipation. Moreover, since the semiconductor device of the present invention includes such a semiconductor package, it is excellent in reliability.
1 半導体パッケージ
1A 半導体パッケージ
1B 半導体パッケージ
1C 半導体パッケージ
2 配線基板
2A 配線基板
3 半導体素子
3A 半導体素子
4 第1補強部材
4B 第1補強部材
4C 第1補強部材
5 第2補強部材
5A 補強部材
5B 第2補強部材
5C 第2補強部材
6 熱伝導性材料
21 基板
21A 基板
24 伝熱ポスト
31 金属バンプ
32 接着層
33 外周面
41 内周面
42 第1層
42A 凹部
42B 凹部
42C 凹部
42D 貫通孔
43 第2層
43A 凸部
43B 凸部
43C 凸部
44 凹部
45 凸部
51 開口部(貫通孔)
52 部分
53 部分
54 第1層
55 第2層
71 金属バンプ
71A 金属ボール
81 絶縁材
81A 絶縁材
91 伝熱バンプ
100 半導体装置
200 マザーボード
211 絶縁層
211A プリプレグ
212 絶縁層
213 絶縁層
214 絶縁層
215 絶縁層
221 導体パターン
221A 金属層
222 導体パターン
223 導体パターン
224 導体パターン
231 導体ポスト
232 導体ポスト
233 導体ポスト
234 導体ポスト
2111 貫通孔
300 接着層
400 接着層
42 凹部
42B 凹部
42C 凹部
43 凸部
43B 凸部
43C 凸部
44 凹部
45 凸部
54 凹部
54B 凹部
54C 凹部
55 凸部
55B 凸部
55C 凸部
56 凹部
57 凸部1
52
Claims (67)
前記基板の前記一方の面に接合され、前記第1導体パターンに電気的に接続される半導体素子と、
前記基板の前記一方の面および前記他方の面のうちの少なくとも一方の面に接合され、Fe−Ni系合金で構成された補強部材とを有することを特徴とする半導体パッケージ。A substrate, a first conductor pattern provided on one surface side of the substrate, and a second conductor pattern provided on the other surface side of the substrate and electrically connected to the first conductor pattern. A wiring board;
A semiconductor element bonded to the one surface of the substrate and electrically connected to the first conductor pattern;
A semiconductor package comprising: a reinforcing member joined to at least one of the one surface and the other surface of the substrate and made of an Fe-Ni alloy.
前記基板の前記一方の面に接合され、前記第1導体パターンに電気的に接続される半導体素子と、
前記基板の前記一方の面の、前記半導体素子が接合されていない部分に接合され、前記基板よりも熱膨張係数の小さい第1補強部材と、
前記基板の前記他方の面に接合され、前記基板よりも熱膨張係数の小さい第2補強部材とを有し、
前記第1補強部材および前記第2補強部材のうちの少なくとも一方は、Fe−Ni系合金で構成されていることを特徴とする半導体パッケージ。A substrate, a first conductor pattern provided on one surface side of the substrate, and a second conductor pattern provided on the other surface side of the substrate and electrically connected to the first conductor pattern. A wiring board;
A semiconductor element bonded to the one surface of the substrate and electrically connected to the first conductor pattern;
A first reinforcing member bonded to a portion of the one surface of the substrate where the semiconductor element is not bonded, and having a smaller coefficient of thermal expansion than the substrate;
A second reinforcing member bonded to the other surface of the substrate and having a smaller coefficient of thermal expansion than the substrate;
At least one of the first reinforcing member and the second reinforcing member is made of an Fe—Ni-based alloy.
前記基板の前記一方の面に接合され、前記第1導体パターンに電気的に接続される半導体素子と、
前記基板の前記一方の面および前記他方の面のうちの少なくとも一方の面に接着層を介して接合され、前記基板よりも熱膨張係数が小さい補強部材とを有し、
前記接着層は、樹脂材料および無機フィラーを含む樹脂組成物で構成されていることを特徴とする半導体パッケージ。A substrate, a first conductor pattern provided on one surface side of the substrate, and a second conductor pattern provided on the other surface side of the substrate and electrically connected to the first conductor pattern. A wiring board;
A semiconductor element bonded to the one surface of the substrate and electrically connected to the first conductor pattern;
A reinforcing member bonded to at least one of the one surface and the other surface of the substrate via an adhesive layer, and having a smaller thermal expansion coefficient than the substrate;
The adhesive layer is composed of a resin composition containing a resin material and an inorganic filler.
前記基板の前記一方の面に接合され、前記第1導体パターンに電気的に接続される半導体素子と、
前記基板の前記一方の面および前記他方の面のうちの少なくとも一方の面に接合され、前記基板よりも熱膨張係数の小さい板状の補強部材とを有し、
前記補強部材は、第1層と、前記第1層の前記基板と反対側の面上に接合され、前記第1層とは異なる熱膨張係数を有する第2層とを備えることを特徴とする半導体パッケージ。A substrate, a first conductor pattern provided on one surface side of the substrate, and a second conductor pattern provided on the other surface side of the substrate and electrically connected to the first conductor pattern. A wiring board;
A semiconductor element bonded to the one surface of the substrate and electrically connected to the first conductor pattern;
A plate-shaped reinforcing member bonded to at least one of the one surface and the other surface of the substrate, and having a smaller coefficient of thermal expansion than the substrate;
The reinforcing member includes a first layer and a second layer bonded to a surface of the first layer opposite to the substrate and having a thermal expansion coefficient different from that of the first layer. Semiconductor package.
前記第2層の熱膨張係数は、前記第1層の熱膨張係数よりも大きい請求項19に記載の半導体パッケージ。The reinforcing member is bonded to the one surface of the substrate;
The semiconductor package according to claim 19, wherein a thermal expansion coefficient of the second layer is larger than a thermal expansion coefficient of the first layer.
前記第2層の熱膨張係数は、前記第1層の熱膨張係数よりも小さい請求項19に記載の半導体パッケージ。The reinforcing member is bonded to the other surface of the substrate;
The semiconductor package according to claim 19, wherein a thermal expansion coefficient of the second layer is smaller than a thermal expansion coefficient of the first layer.
前記補強部材は、前記金属バンプ同士の間に位置する部分を有する請求項22に記載の半導体パッケージ。A plurality of metal bumps are provided on the other surface of the substrate,
The semiconductor package according to claim 22, wherein the reinforcing member has a portion located between the metal bumps.
t2/t1が0.03以上34以下である請求項19ないし23のいずれかに記載の半導体パッケージ。When the thickness of the first layer is t1 [mm] and the thickness of the second layer is t2 [mm],
24. The semiconductor package according to claim 19, wherein t2 / t1 is not less than 0.03 and not more than 34.
前記基板の前記一方の面に接合され、前記第1導体パターンに電気的に接続される半導体素子と、
前記基板の前記一方の面および前記他方の面のうちの少なくとも一方の面に接合され、前記基板よりも熱膨張係数の小さい板状の補強部材とを有し、
前記補強部材は、第1層と、前記第1層の前記基板とは反対側の面に接合され、前記第1層とは異なる特性を有する第2層とを備えることを特徴とする半導体パッケージ。A substrate, a first conductor pattern provided on one surface side of the substrate, and a second conductor pattern provided on the other surface side of the substrate and electrically connected to the first conductor pattern. A wiring board;
A semiconductor element bonded to the one surface of the substrate and electrically connected to the first conductor pattern;
A plate-shaped reinforcing member bonded to at least one of the one surface and the other surface of the substrate, and having a smaller coefficient of thermal expansion than the substrate;
The reinforcing member includes a first layer and a second layer bonded to a surface of the first layer opposite to the substrate and having a characteristic different from that of the first layer. .
前記基板の前記一方の面に接合され、前記第1導体パターンに電気的に接続される半導体素子と、
前記基板の前記一方の面の、前記半導体素子が接合されていない部分に接合され、前記基板よりも熱膨張係数の小さい板状の第1補強部材と、
前記基板の前記他方の面に接合され、前記基板よりも熱膨張係数の小さい板状の第2補強部材とを有し、
前記第1補強部材および前記第2補強部材は、それぞれ、第1層と、前記第1層の前記基板とは反対側の面に接合され、前記第1層とは異なる特性を有する第2層とを備えることを特徴とする半導体パッケージ。A substrate, a first conductor pattern provided on one surface side of the substrate, and a second conductor pattern provided on the other surface side of the substrate and electrically connected to the first conductor pattern. A wiring board;
A semiconductor element bonded to the one surface of the substrate and electrically connected to the first conductor pattern;
A plate-like first reinforcing member bonded to a portion of the one surface of the substrate where the semiconductor element is not bonded, and having a smaller coefficient of thermal expansion than the substrate;
A plate-like second reinforcing member bonded to the other surface of the substrate and having a smaller coefficient of thermal expansion than the substrate;
The first reinforcing member and the second reinforcing member are bonded to the first layer and the surface of the first layer opposite to the substrate, respectively, and have a characteristic different from that of the first layer. A semiconductor package comprising:
前記基板の前記一方の面に接合され、前記第1導体パターンに電気的に接続される半導体素子と、
前記基板の前記一方の面および前記他方の面のうちの少なくとも一方の面に接着層を介して接合され、前記基板よりも熱膨張係数の小さい補強部材とを有し、
前記補強部材は、前記接着層に接触する第1層と、前記第1層の前記基板とは反対側の面に接合され、前記第1層と異なる材料で構成された第2層とを備え、前記第1層は、前記接着層との密着性を向上させる機能を有することを特徴とする半導体パッケージ。A substrate, a first conductor pattern provided on one surface side of the substrate, and a second conductor pattern provided on the other surface side of the substrate and electrically connected to the first conductor pattern. A wiring board;
A semiconductor element bonded to the one surface of the substrate and electrically connected to the first conductor pattern;
A reinforcing member bonded to at least one of the one surface and the other surface of the substrate via an adhesive layer, having a smaller coefficient of thermal expansion than the substrate;
The reinforcing member includes a first layer that contacts the adhesive layer, and a second layer that is bonded to a surface of the first layer opposite to the substrate and is made of a material different from the first layer. The first package has a function of improving adhesion with the adhesive layer.
t2/t1は、2以上80000以下である請求項39ないし41のいずれかに記載の半導体パッケージ。When the thickness of the first layer is t1, and the thickness of the second layer is t2,
42. The semiconductor package according to claim 39, wherein t2 / t1 is 2 or more and 80000 or less.
前記基板の前記一方の面に接合され、前記第1導体パターンに電気的に接続される半導体素子と、
前記基板の前記一方の面および前記他方の面のうちの少なくとも一方の面に接合され、前記基板よりも熱膨張係数の小さい補強部材とを有し、
前記補強部材は、その表面のうちの少なくとも露出した部分が粗面化処理されることにより形成された多数の凹部または凸部を有することを特徴とする半導体パッケージ。A substrate, a first conductor pattern provided on one surface side of the substrate, and a second conductor pattern provided on the other surface side of the substrate and electrically connected to the first conductor pattern. A wiring board;
A semiconductor element bonded to the one surface of the substrate and electrically connected to the first conductor pattern;
A reinforcing member bonded to at least one of the one surface and the other surface of the substrate and having a smaller coefficient of thermal expansion than the substrate;
The reinforcing member has a plurality of concave portions or convex portions formed by roughening at least an exposed portion of the surface thereof.
前記補強部材の前記粗面化処理された表面の表面粗さは、0.1μm以上400μm以下である請求項48または49に記載の半導体パッケージ。The planar view shape of the concave portion or the convex portion is circular,
50. The semiconductor package according to claim 48 or 49, wherein a surface roughness of the roughened surface of the reinforcing member is 0.1 μm or more and 400 μm or less.
前記基板の前記一方の面に接合され、前記第1導体パターンに電気的に接続される半導体素子と、
前記基板の前記一方の面および前記他方の面のうちの少なくとも一方の面に接合され、前記基板よりも熱膨張係数の小さい補強部材とを有し、
前記補強部材は、板状をなし、その厚さ方向に貫通する複数の貫通孔が形成されていることを特徴とする半導体パッケージ。A substrate, a first conductor pattern provided on one surface side of the substrate, and a second conductor pattern provided on the other surface side of the substrate and electrically connected to the first conductor pattern. A wiring board;
A semiconductor element bonded to the one surface of the substrate and electrically connected to the first conductor pattern;
A reinforcing member bonded to at least one of the one surface and the other surface of the substrate and having a smaller coefficient of thermal expansion than the substrate;
The semiconductor package according to claim 1, wherein the reinforcing member has a plate shape and a plurality of through holes penetrating in the thickness direction.
S2/(S1+S2)が0.1以上0.9以下である請求項61に記載の半導体パッケージ。When the area of the reinforcing member in plan view is S1, and the total area of the plurality of through holes in plan view is S2,
62. The semiconductor package according to claim 61, wherein S2 / (S1 + S2) is 0.1 or more and 0.9 or less.
前記複数の貫通孔は、前記複数の金属バンプを露出するように形成されている請求項59または60に記載の半導体パッケージ。A plurality of metal bumps bonded on the substrate;
61. The semiconductor package according to claim 59, wherein the plurality of through holes are formed so as to expose the plurality of metal bumps.
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