KR101193212B1 - Wiring board having built-in semiconductor chip and method for manufacturing the same - Google Patents
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Abstract
반도체 칩의 접속 신뢰성을 높이면서 제조 공정을 간소화할 수 있어서 제조 시간을 단축할 수 있는 반도체 칩 내장 배선 기판의 제조 방법을 제공한다. 구체적으로, 적층 공정에 있어서는, 전극(51a)에 Au로 이루어지는 스터드 범프가 설치된 반도체 칩(50)과 패드(31)가 형성된 열경화성 수지 필름(21b)을 열가소성 수지 필름(22b)을 통하여 스터드 범프(52a)와 패드(31)가 마주보는 방향에 배치한다. 또한, 가압ㆍ가열 공정에서는 패드(31)와 스터드 범프(52a) 및 전극(51a)과 스터드 범프(52a)를 고상 확산 접합에 의해 접합함으로써 패드(31)를 구성하는 Cu와 스터드 범프(52a)를 구성하는 Au의 합금층인 CuAu합금층(522)을 형성하는 것과 함께, 전극(51a)의 Al을 모두 AuAl합금화하여 Al을 포함하지 않는 AuAl합금층(521)으로 한다.Provided is a method for manufacturing a semiconductor chip-embedded wiring board which can simplify the manufacturing process while increasing the connection reliability of the semiconductor chip and can shorten the manufacturing time. Specifically, in the lamination step, the thermosetting resin film 21b having the semiconductor chip 50 provided with the stud bump made of Au and the pad 31 on the electrode 51a is formed through the thermoplastic resin film 22b. 52a) and the pad 31 are arranged in the direction facing each other. In the pressing and heating step, the pad 31, the stud bumps 52a, and the electrodes 51a and the stud bumps 52a are joined by solid phase diffusion bonding, thereby forming Cu and the stud bumps 52a. The CuAu alloy layer 522, which is an alloy layer of Au, is formed, and all of Al of the electrode 51a is AuAl alloyed to form an AuAl alloy layer 521 containing no Al.
Description
본 발명은 열가소성 수지를 포함하는 절연 기재에 배선부가 형성되고, 반도체 칩이 내장된 반도체 칩 내장 배선 기판 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor chip embedded wiring board having a wiring portion formed on an insulating substrate containing a thermoplastic resin and having a semiconductor chip embedded therein, and a method of manufacturing the same.
종래, 열가소성 수지를 포함하는 절연 기재에 배선부가 형성되고, 전자 부품이 내장된 부품 내장 기판의 제조 방법으로서, 예를 들면, 특허 문헌 1에 기재된 것이 알려져 있다.DESCRIPTION OF RELATED ART Conventionally, the thing of patent document 1 is known as a manufacturing method of the board | substrate with which the wiring part is formed in the insulating base material containing a thermoplastic resin, and the electronic component is embedded.
이 제조 방법에서는 표면에 도체 패턴이 형성된 수지 필름, 비아 홀 내에 도전성 페이스트가 충전된 수지 필름을 포함하는 여러 장의 수지 필름을, 전자 부품을 내장하도록 적층하여 적층체로 한다.In this manufacturing method, several resin films, including a resin film having a conductive pattern formed on its surface and a resin film filled with a conductive paste in a via hole, are laminated so as to incorporate electronic components into a laminate.
그리고 적층체에 대하여 상하로부터 가압하면서 가열하는 것으로 수지 필름에 포함되는 열가소성 수지를 연화시키고, 이에 따라, 수지 필름을 상호 접착하여 일괄해서 일체화하는 것과 함께, 전자 부품을 밀봉한다. 또한, 비아 홀 내에 충전한 도전 페이스트를 소결하여 층간 접속부(도전성 조성물)를 형성하고, 전자 부품의 전극과 대응하는 패드(도체 패턴)나 도체 패턴끼리를 전기적으로 접속한다.The thermoplastic resin contained in the resin film is softened by heating while pressing the laminate from above and below. Thus, the resin film is bonded to each other and integrated, and the electronic component is sealed. In addition, the conductive paste filled in the via hole is sintered to form an interlayer connection portion (conductive composition), and the pads (conductor patterns) and conductor patterns corresponding to the electrodes of the electronic component are electrically connected to each other.
이에 따르면, 전자 부품을 내장하는 다층 기판을 가압ㆍ가열에 의해 일괄해서 형성할 수 있어서, 제조 공정을 간소화할 수 있다.According to this, the multilayer board | substrate which embeds an electronic component can be formed collectively by pressurization and heating, and a manufacturing process can be simplified.
그런데 소자가 집적된 반도체 칩(IC칩)에서는 소자의 고집적화, 고속화, 반도체 칩(해당 반도체 칩을 내장한 기판)의 체격의 증대 억제 등 때문에, 전극의 간격이 더욱더 좁은 것(이른바, 파인 피치)으로 되어 오고 있다. 이 때문에, 내장되는 전자 부품으로서 반도체 칩(베어 칩)을 채용하고, 재배선하지 않고 플립 칩 실장하는 경우, 상기한 방법에서는 이웃하는 층간 접속부 간에서의 전기 절연성을 확보하고자 하면, 매우 소직경(예를 들면, 직경 수㎛~10㎛ 정도)의 비아 홀을 형성하지 않으면 안되어서, 비아 홀의 형성이나 도전성 페이트스의 충전이 곤란하게 되는 것이 생각된다.However, in the semiconductor chip (IC chip) in which the device is integrated, the electrode spacing is narrower (so-called fine pitch) due to the high integration of the device, the high speed, and the suppression of the buildup of the semiconductor chip (substrate incorporating the semiconductor chip). Has been. For this reason, in the case of employing a semiconductor chip (bare chip) as an embedded electronic component and flip chip mounting without rewiring, in the above-described method, if the electrical insulation between neighboring interlayer connections is to be ensured, very small diameters (eg For example, it is considered that via holes having a diameter of several μm to about 10 μm) must be formed, so that the formation of the via holes and the filling of the conductive paste become difficult.
또한, 도전성 페이스트의 충전량도 적기 때문에 반도체 칩의 전극이나 기판의 패드를 구성하는 금속과 확산 접합하는 데 충분한 양의 도전성 입자를 확보할 수 없는 것도 생각된다.In addition, since the filling amount of the conductive paste is small, it is also considered that an amount of the conductive particles sufficient for diffusion bonding with the metal constituting the electrode of the semiconductor chip or the pad of the substrate cannot be secured.
이에 대하여, 반도체 칩의 전극에 스터드 범프를 설치하고, 이 스터드 범프를 기판의 패드에 접속하는 플립 칩 실장을 채용하는 것도 생각된다. 그 중에서도 특허 문헌 2에 기재된 바와 같이, 가압하면서 가열하는 것으로 반도체 칩의 Au범프와 기판의 구리 패드(전극)를 직접적으로 접합하면, 파인 피치에 대응하면서 전기적인 접속 신뢰성을 향상시킬 수 있다.On the other hand, it is also conceivable to employ a flip chip mounting in which a stud bump is provided on an electrode of a semiconductor chip and the stud bump is connected to a pad of a substrate. In particular, as described in Patent Document 2, by directly heating Au bumps of a semiconductor chip and a copper pad (electrode) of a substrate by heating while pressing, electrical connection reliability can be improved while corresponding to fine pitch.
한편, 반도체 칩의 전극과 범프의 접속 신뢰성을 향상시키는 기술로서는, 특허 문헌 3에 개시된 Al전극과 Au(금) 범프의 접합 구조를 갖는 반도체 패키지가 있다. 이 반도체 패키지에 있어서는, 반도체 칩(트랜지스터 칩)의 Al전극에 대하여 Au범프가 볼 본딩법에 의해 형성되고, 그 단계에서 예를 들면, 300℃?2h나 250℃?10h의 열처리에 의해 Au범프 하의 Al전극을 구성하는 Al이 모두 AuAl합금으로 바뀌어 있다. 이에 따라서, Al전극/Au범프의 강도를 향상시킬 수 있다.
On the other hand, as a technique of improving the connection reliability of the electrode and bump of a semiconductor chip, there exists a semiconductor package which has a junction structure of Al electrode and Au (gold) bump disclosed in patent document 3. As shown in FIG. In this semiconductor package, Au bumps are formed on the Al electrode of the semiconductor chip (transistor chip) by a ball bonding method, and Au bumps are formed by heat treatment at, for example, 300 ° C.-2h or 250 ° C.-10h. All of the Al constituting the lower Al electrode is changed to AuAl alloy. Thereby, the intensity | strength of an Al electrode / Au bump can be improved.
그러나 특허 문헌 2에 나타내어지는 바와 같이, 범프와 패드를 직접적으로 접합하는 데는, 가압ㆍ가열 시간으로서 소요의 시간을 필요로 한다. 또한, 특허 문헌 3에 나타내어지는 바와 같이, Al전극을 구성하는 Al을 모두 AuAl합금으로 바꾸는 데도 소요의 시간(예를 들면, 300℃?2h나 250℃-10h)을 필요로 한다. 이 때문에, 반도체 칩 내장 배선 기판을 형성하는 데 걸리는 시간이 길어져 버린다.However, as shown in patent document 2, in order to directly bond a bump and a pad, time required as pressurization and heating time is needed. Further, as shown in Patent Document 3, the time required (for example, 300 deg. C to 2 h or 250 deg. C to 10 h) is required to change all Al constituting the Al electrode to AuAl alloy. For this reason, the time taken to form a semiconductor chip embedded wiring board becomes long.
본 발명은 상기 문제점을 감안하여 반도체 칩의 접속 신뢰성을 높이면서 제조 공정을 간소화할 수 있어서 제조 시간을 단축할 수 있는 반도체 칩 내장 배선 기판의 제조 방법을 제공하는 것을 제 1 목적으로 한다. 또한, 반도체 칩의 접속 신뢰성을 높일 수 있는 반도체 칩 내장 배선 기판을 제공하는 것을 제 2 목적으로 한다.
SUMMARY OF THE INVENTION In view of the above problems, a first object of the present invention is to provide a method for manufacturing a semiconductor chip-embedded wiring board which can simplify the manufacturing process while increasing the connection reliability of the semiconductor chip, thereby shortening the manufacturing time. Another object of the present invention is to provide a semiconductor chip-embedded wiring board which can increase the connection reliability of the semiconductor chip.
상기 목적을 달성하기 위해 본 발명의 제 1예에 따르면,According to a first example of the present invention for achieving the above object,
한쪽의 면에 Al계 재료로 이루어지는 제 1 전극을 갖는 반도체 칩을 내장하는 반도체 칩 내장 배선 기판의 제조 방법으로서,As a manufacturing method of a semiconductor chip embedded wiring board which embeds the semiconductor chip which has the 1st electrode which consists of Al type material in one surface,
표면에 Cu로 이루어지는 도체 패턴이 형성된 수지 필름, 비아 홀 내에 도전성 페이스트가 충전된 수지 필름을 포함하는 여러 장의 수지 필름을, 열가소성 수지를 포함하는 열가소성 수지 필름이 적어도 1장 간격으로 위치하면서 반도체 칩의 전극 형성면 및 이 전극 형성면의 이면에 인접하도록 적층하여 적층체로 하는 적층 공정과,A plurality of resin films including a resin film having a conductive pattern made of Cu on the surface and a resin film filled with a conductive paste in a via hole, and a thermoplastic resin film containing a thermoplastic resin are positioned at at least one interval of the semiconductor chip. A lamination step of laminating the electrode forming surface and the back surface of the electrode forming surface to form a laminate;
적층체를 가열하면서 적층 방향 상하로부터 가압함으로써 열가소성 수지를 연화시켜서 여러 장의 수지 필름을 일괄해서 일체화하는 것과 함께, 반도체 칩을 밀봉하고, 도전성 페이스트 중의 도전성 입자를 소결체로 하여, 이 소결체와 도체 패턴을 가진 배선부를 형성하는 가압ㆍ가열 공정을 구비하고,Pressing from above and below the stacking direction while heating the laminate to soften the thermoplastic resin and to integrate a plurality of resin films collectively, seal the semiconductor chip and use the conductive particles in the conductive paste as the sintered body to form the sintered body and the conductor pattern. And a pressurizing and heating step of forming an excitation wiring section,
적층 공정에 있어서는, 제 1 전극에 Au로 이루어지는 스터드 범프가 설치된 반도체 칩과 수지 필름으로 이루어져서 도체 패턴의 일부로서 패드가 형성된 제 1 필름을 열가소성 수지 필름으로서의 제 2 필름을 통하여 스터드 범프와 패드가 마주보는 방향에 배치하고,In the lamination step, the stud bump and the pad face each other via a second film as the thermoplastic resin film, the first film including a semiconductor chip and a resin film provided with a stud bump made of Au and a pad formed as part of a conductor pattern on the first electrode. Place it in the viewing direction,
가압ㆍ가열 공정에서는 패드와 스터드 범프 및 제 1 전극과 스터드 범프를 고상(固相) 확산 접합에 의해 접합함으로써 패드를 구성하는 Cu와 스터드 범프를 구성하는 AU의 합금층인 CuAu합금층을 형성하는 것과 함께, 제 1 전극에 있어서의 스터드 범프와 대향하는 부위의 두께 방향의 Al을 모두 AuAl합금화하여 제 1 전극을, Al을 포함하지 않는 AuAl합금층으로 하는 것을 특징으로 하는 것이다.In the pressurization and heating process, the pad, the stud bump, and the first electrode and the stud bump are joined by solid phase diffusion bonding to form a CuAu alloy layer, which is an alloy layer of Cu constituting the pad and AU constituting the stud bump. In addition, AuAl alloys all Al in the thickness direction of the site | part which opposes the stud bump in a 1st electrode, and makes a 1st electrode the AuAl alloy layer which does not contain Al, It is characterized by the above-mentioned.
본 발명의 상기 제 1예에서는 열가소성 수지 필름이 적어도 1장 간격으로 위치하면서 반도체 칩의 전극 형성면 및 이 전극 형성면의 이면에 인접하도록 열가소성 수지 필름을 포함하는 여러 장의 수지 필름을 적층하여 적층체로 한다. 따라서, 가압ㆍ가열에 의하여 열가소성 수지 필름이 포함하는 열가소성 수지를 연화시키는 것으로 여러 장의 수지 필름을 일괄해서 일체화하는 것과 함께, 적어도 반도체 칩에 인접하는 열가소성 수지 필름에 의하여 반도체 칩을 밀봉할 수 있다. 또한, 상기 가압ㆍ가열에 의해 도전성 페이스트 중의 도전성 입자를 소결체로 하여 도체 패턴과 함께 배선부를 형성할 수 있다. 이 때문에, 제조 공정을 간소화할 수 있다.In the first example of the present invention, a plurality of resin films comprising a thermoplastic resin film are laminated to be laminated so that the thermoplastic resin films are positioned at least one sheet apart and adjacent to the electrode forming surface of the semiconductor chip and the back surface of the electrode forming surface. do. Therefore, by softening the thermoplastic resin contained in the thermoplastic resin film by pressurization and heating, the plurality of resin films can be integrally integrated, and at least the semiconductor chip can be sealed by the thermoplastic resin film adjacent to the semiconductor chip. Moreover, the wiring part can be formed with a conductor pattern by making the electroconductive particle in an electroconductive paste into a sintered compact by the said pressurization and heating. For this reason, a manufacturing process can be simplified.
또한, 이 적층체를 가압ㆍ가열 공정에 있어서, 패드와 스터드 범프 및 제 1 전극과 스터드 범프를 고상 확산 접합에 의하여 접합함으로써 패드를 구성하는 Cu와 스터드 범프를 구성하는 Au의 합금층인 CuAu합금층을 형성하는 것과 함께, 제 1 전극의 Al은 스터드 범프와 대향하는 부위의 두께 방향에 있어서 모두 AuAl합금화하여 AuAl합금층을 형성한다. 이와 같이, 스터드 범프의 양측(반도체 칩측과 그 반대측)에서 합금층을 형성함으로써 반도체 칩의 접속 신뢰성을 높일 수 있다.In addition, in the pressurizing and heating step, the laminate is bonded to the pad, the stud bump, and the first electrode and the stud bump by solid phase diffusion bonding, thereby forming CuAu alloy which is an alloy layer of Cu constituting the pad and Au constituting the stud bump. In addition to forming the layer, Al of the first electrode is AuAl alloyed in the thickness direction of the portion facing the stud bump to form an AuAl alloy layer. In this way, by forming alloy layers on both sides of the stud bump (the semiconductor chip side and the opposite side), the connection reliability of the semiconductor chip can be improved.
특히, 스터드 범프의 반도체 칩측에 있어서는, 반도체 칩의 제 1 전극의 Al이 잔존하면(즉, 반도체 칩과 스터드 범프의 사이에 Al이 잔존하면), 고온의 사용 환경에 있어서, 잔존해 있는 Al에 스터드 범프를 구성하는 Au가 고상 확산하여 Au5Al2를 생성한다. 이 Au5Al2의 성장 속도는 Au4Al에 비하여 훨씬 빠르고, 이 때문에, Au5Al2의 생성에 Au의 확산이 완료되지 않아서, Au4Al과 Au5Al2의 계면에 커켄달 보이드(kirkendall void)를 발생시킨다. 또한, 이 커켄달 보이드를 기점으로 하여 크랙이 발생한다.In particular, on the semiconductor chip side of the stud bumps, if Al of the first electrode of the semiconductor chip remains (i.e., Al remains between the semiconductor chip and the stud bumps), the Al remains in the high temperature use environment. Au constituting the stud bump is solid phase diffused to produce Au 5 Al 2 . Since the Au 5 the growth rate of Al 2 is compared with the Au 4 Al is much faster, this, Au 5 Al because the diffusion of Au not complete the generation of the second, larger Kendall voids at the interface between the Au 4 Al and Au 5 Al 2 ( kirkendall void) In addition, a crack occurs based on the Kirkendal void.
그래서 본 발명의 제 1예에 있어서는, 제 1 전극에 있어서의 스터드 범프와 대향하는 부위의 두께 방향의 Al을 모두 AuAl합금화하여 AuAl합금층을 형성하는 것으로 고온의 사용 환경에 있어서도 스터드 범프를 구성하는 Au가 고상 확산하는 것을 방지할 수 있기 때문에 커켄달 보이드, 나아가서는 크랙이 발생하는 것을 억제할 수 있다.Therefore, in the first example of the present invention, all the Al in the thickness direction of the portion facing the stud bump in the first electrode is AuAl alloyed to form an AuAl alloy layer, which constitutes the stud bump even in a high temperature use environment. Since Au can be prevented from diffusing in solid phase, it is possible to suppress the occurrence of Kerkendal voids and even cracks.
이와 같이, 본 발명은 적층체에 대한 가압ㆍ가열 공정 시의 열과 압력을 이용하여 패드를 구성하는 Cu와 스터드 범프를 구성하는 Au의 합금층인 CuAu합금층을 형성하는 것과 함께, 제 1 전극은 스터드 범프와 대향하는 부위의 두께 방향에 있어서 Al을 모두 AuAl합금화하여 AuAl합금층으로 하기 때문에 Al전극에 Au범프를 볼 본딩법에 의해 형성할 때에 Al전극의 Al을 모두 AlAu합금화하고, 또한, 플립 칩 실장 공정에 있어서 스터드 범프와 패드를 접합 상태로 하고, 그 후, 가압ㆍ가열 공정을 실시하는 방법에 비하여 제조 시간을 단축할 수 있다. 또한, 이 CuAu합금층이나 AuAl합금층은, 이 가압ㆍ가열 공정에 의하여 열가소성 수지 필름으로 밀봉할 수도 있다.As described above, the present invention forms the CuAu alloy layer, which is an alloy layer of Cu constituting the pad and Au constituting the stud bump, by using heat and pressure during the pressurizing and heating step with respect to the laminate. Since Al is all AuAl alloyed in the thickness direction of the part facing the stud bump to form an AuAl alloy layer, when Al bumps are formed on the Al electrode by ball bonding, Al is AlAu alloyed and flipped. In the chip mounting step, the stud bump and the pad are brought into a bonded state, and the manufacturing time can be shortened as compared with the method of performing the pressurization and heating step thereafter. Moreover, this CuAu alloy layer and AuAl alloy layer can also be sealed by a thermoplastic resin film by this pressurization and a heating process.
이상으로부터 반도체 칩의 접속 신뢰성을 높이면서 반도체 칩 내장 배선 기판의 제조 공정을 간소화할 수 있어서, 제조 시간을 단축할 수 있다.As described above, the manufacturing process of the semiconductor chip embedded wiring board can be simplified while increasing the connection reliability of the semiconductor chip, and the manufacturing time can be shortened.
또한, 여러 장의 수지 필름으로서는, 열가소성 수지 필름 이외에도 열경화성 수지를 포함하는 열경화성 수지 필름을 가져도 좋다. 가압ㆍ가열 공정에 있어서, 열가소성 수지 필름을 구성하는 열가소성 수지를 연화시키고, 이에 따라, 수지 필름끼리를 접착하여 일체화하기 때문에 적층체로서 열가소성 수지 필름이 적어도 1장 간격으로 위치하면 좋다.Moreover, as several resin films, you may have the thermosetting resin film containing a thermosetting resin besides a thermoplastic resin film. In the pressurizing and heating step, the thermoplastic resin constituting the thermoplastic resin film is softened, and thus, the resin films are bonded to each other to be integrated, so that the thermoplastic resin films may be positioned at least one sheet apart as a laminate.
열가소성 수지를 포함하는 열가소성 수지 필름으로서는, 열가소성 수지로 이루어지는 제 2 필름을 제외하면, 열가소성 수지와 함께 유리 섬유 등의 무기 재료를 포함하는 필름을 채용할 수도 있다. 열가소성 수지를 포함하는 필름에 대해서도 마찬가지이다. 또한, 제 1 필름으로서는, 열가소성 수지를 포함하는 필름 및 열경화성 수지를 포함하는 필름 중 어느 쪽도 채용할 수 있다.As a thermoplastic resin film containing a thermoplastic resin, the film containing inorganic materials, such as glass fiber, can also be employ | adopted with a thermoplastic resin except the 2nd film which consists of thermoplastic resins. The same applies to the film containing the thermoplastic resin. In addition, as a 1st film, either a film containing a thermoplastic resin and the film containing a thermosetting resin can be employ | adopted.
또한, 본 발명의 제 2예에 따르면, 가압ㆍ가열 공정에서는 주로 Au4Al합금을 포함하는 AuAl합금층으로 하면 바람직하다.Further, according to the second example of the present invention, it is preferable that the AuAl alloy layer mainly containing Au 4 Al alloy is used in the pressing and heating step.
또한, 본 발명의 제 3예에 따르면, 가압ㆍ가열 공정에서는 CuAu3합금을 포함하는 CuAu합금층을 형성하면 바람직하다.According to a third example of the present invention, it is preferable to form a CuAu alloy layer containing a CuAu 3 alloy in the pressing and heating step.
또한, 본 발명의 제 4예에 따르면, 적층 공정의 전공정으로서, 제 1 필름을 포함하는 기판에 대하여, 가열하면서 가압함으로써 패드를 덮도록 제 2 필름을 기판의 패드 형성면에 부착하는 부착 공정과, 제 2 필름을 구성하는 열가소성 수지의 융점 이상의 온도로 가열하면서 가압함으로써 스터드 범프를, 제 2 필름을 용융시키면서 밀어넣어서 대응하는 패드에 압접(pressure welding)시키는 것과 함께, 용융한 제 2 필름으로 반도체 칩과 기판의 사이를 밀봉하는 플립 칩 실장 공정을 구비하도록 해도 좋다.In addition, according to the fourth example of the present invention, as a preliminary step of the lamination step, an attaching step of attaching the second film to the pad forming surface of the substrate so as to cover the pad by pressurizing while heating the substrate including the first film. And pressurizing while heating at a temperature equal to or higher than the melting point of the thermoplastic resin constituting the second film while pushing the stud bump while melting the second film and pressure welding the corresponding pad to the melted second film. You may provide the flip chip mounting process which seals between a semiconductor chip and a board | substrate.
이와 같이, 적층 공정의 전공정(前工程)에 있어서, 반도체 칩과 제 1 필름을 포함하는 기판의 사이에 열가소성 수지 필름으로 이루어지는 제 2 필름을 배치하고, 열가소성 수지의 융점 이상의 온도로 가열하면서 가압한다. 따라서, 온도를 열가소성 수지의 융점 이상까지 올리고 있는 동안은 제 2 필름을 구성하는 열가소성 수지에 유동성을 갖게 할 수 있어서, 가압에 의해 스터드 범프와 패드의 사이에 위치하는 열가소성 수지를 이동시키고, 스터드 범프를 패드에 직접 접촉시켜서 스터드 범프와 패드를 압접 상태(바꾸어 말하면, 가접합 상태)로 할 수 있다.As described above, in the pre-processing of the lamination step, the second film made of the thermoplastic resin film is disposed between the semiconductor chip and the substrate including the first film, and is pressed while heating to a temperature equal to or higher than the melting point of the thermoplastic resin. do. Therefore, while raising the temperature to the melting point or more of the thermoplastic resin, the thermoplastic resin constituting the second film can be made to have fluidity, thereby moving the thermoplastic resin positioned between the stud bump and the pad by pressurization, and the stud bump. Can be brought into direct contact with the stud bumps and the pads (in other words, provisionally bonded states).
이 때, 가열에 의해 유동성을 갖는 열가소성 수지가 스터드 범프와 패드의 접속부의 주위를 포함하여 반도체 칩과 기판의 사이를 밀봉하기 때문에 각 접속부 간에서의 전기적인 절연성을 확보할 수 있다. 또한, 접속부에 있어서의 접속 신뢰성을 향상시킬 수 있다.At this time, the thermoplastic resin having fluidity by heating seals between the semiconductor chip and the substrate, including the periphery of the connection portion of the stud bump and the pad, thereby ensuring electrical insulation between the connection portions. Moreover, the connection reliability in a connection part can be improved.
또한, 스터드 범프와 패드가 압접 상태로 된 시점에서 플립 칩 실장 공정(가열ㆍ가압)을 종료하고, 가압ㆍ가열 공정에서 받는 가압ㆍ가열에 의해 스터드 범프와 패드를 고상 확산 접합한다. 이와 같이, 가압ㆍ가열 공정의 열과 압력을 이용하는 것으로 스터드 범프와 패드를 고상 확산 접합하기 때문에 압접 상태에 비하여 반도체 칩의 전극과 패드의 전기적인 접속 신뢰성을 향상시킬 수 있다.At the time when the stud bump and the pad are brought into a press-contact state, the flip chip mounting process (heating and pressurization) is terminated, and the stud bump and the pad are solid-phase diffusion-bonded by pressurization and heating received in the pressurization and heating process. As described above, since the stud bumps and the pads are solid-phase diffusion-bonded by using the heat and pressure of the pressurization / heating process, the electrical connection reliability of the electrodes and the pads of the semiconductor chip can be improved as compared with the pressure welding state.
또한, 플립 칩 실장 공정에서는 스터드 범프와 패드를 압접 상태로 해 두고, 가압ㆍ가열 공정의 열과 압력을 이용하는 것으로 스터드 범프와 패드를 고상 확산 접합하기 때문에 플립 칩 실장 공정에 있어서, 스터드 범프와 패드를 고상 확산 접합으로 하고, 그 후, 가압ㆍ가열 공정을 실시하는 방법에 비하여 제조 시간을 단축할 수 있다.In the flip chip mounting process, the stud bumps and the pads are placed in a press-contact state, and the stud bumps and the pads are solid-phase diffusion-bonded by using the heat and pressure of the pressurization / heating process. The production time can be shortened as a solid phase diffusion bonding, after which the pressurization and heating step can be performed.
또한, 적층 공정 전에 스터드 범프를 패드에 접촉시키지 않고, 가압ㆍ가열 공정으로 스터드 범프를 패드에 접촉시키고, 또한, 접합 상태로 되도록 하면, 연화한 열가소성 수지의 완충 효과에 의해 스터드 범프가 제 2 필름에 밀어넣어지기 어려워지고, 그 결과, 스터드 범프와 패드의 사이에 열가소성 수지가 남아 버리는 것도 생각된다. 이에 대하여, 본 발명의 제 4예에 있어서는, 적층 공정 전에 스터드 범프와 패드를 압접 상태로 해 두기 때문에 가압ㆍ가열 공정의 가압ㆍ가열에 의해 스터드 범프와 패드를 확실하게 접합 상태로 할 수 있다.In addition, if the stud bumps are brought into contact with the pads by pressing and heating without being brought into contact with the pads before the lamination step and brought into a bonded state, the stud bumps are formed by the buffering effect of the softened thermoplastic resin. It is also difficult to be pushed in, and as a result, a thermoplastic resin remains between the stud bump and the pad. On the other hand, in the fourth example of the present invention, the stud bumps and the pads are press-contacted prior to the lamination process, so that the stud bumps and the pads can be reliably joined by the pressurization and heating of the pressurization and heating processes.
또한, 본 발명의 제 5예에 따르면, 적층 공정의 전공정으로서, 제 1 필름을 포함하는 기판에 대하여, 패드 형성면에, 패드에 대응하는 위치에 관통 구멍이 설치된 제 2 필름을 부착한 상태에서 제 2 필름을 구성하는 열가소성 수지의 유리 전이점 이상의 온도로 가열하면서 가압함으로써 스터드 범프를, 관통 구멍을 통하여 대응하는 패드에 압접시키는 것과 함께, 연화한 제 2 필름으로 반도체 칩과 기판의 사이를 밀봉하는 플립 칩 실장 공정을 구비하도록 해도 좋다.Moreover, according to the 5th example of this invention, the state which attached the 2nd film in which the through-hole was attached to the pad formation surface at the position corresponding to the pad with respect to the board | substrate containing a 1st film as a front process of a lamination process. Pressurizes the stud bump to a corresponding pad through the through hole by heating while pressing at a temperature equal to or higher than the glass transition point of the thermoplastic resin constituting the second film, and between the semiconductor chip and the substrate with the softened second film. A flip chip mounting step of sealing may be provided.
이와 같이, 플립 칩 실장 공정에 있어서의 가열ㆍ가압 전에, 패드에 대응하는 관통 구멍을 제 2 필름에 미리 설치해 두기 때문에 열량이 같으면, 단시간에 스터드 범프와 패드의 압접 상태 및 제 2 필름에 의한 밀봉 구조를 형성할 수 있다. 즉, 플립 칩 실장 공정에서의 가열ㆍ가압 시간, 나아가서는 반도체 칩 내장 배선 기판의 제조 시간을 보다 단축할 수 있다.As described above, since the through holes corresponding to the pads are provided in advance in the second film before heating and pressing in the flip chip mounting step, if the calories are the same, the pressure contact state between the stud bumps and the pads and the sealing by the second film are short. The structure can be formed. In other words, the heating and pressing time in the flip chip mounting step, and further, the manufacturing time of the semiconductor chip embedded wiring board can be shortened.
또한, 가열ㆍ가압 시간 및 가압 조건이 같으면, 상기 제 4예의 방법보다 적은 열량으로 스터드 범프와 랜드(land)의 압접 상태를 확보할 수 있다.In addition, if the heating and pressing time and pressurization conditions are the same, it is possible to secure the pressure contact state of the stud bump and the land with less heat than the method of the fourth example.
이 관통 구멍에 대해서는, 본 발명의 제 6예와 같이, 패드마다 설치해도 좋다. 이에 따르면, 스터드 범프와 패드의 각 접속부의 사이에 열가소성 수지 필름이 위치하기 때문에 플립 칩 실장 공정에 있어서, 연화한 열가소성 수지가 접속부를 덮기 쉽다. 즉, 관통 구멍을 설치하면서도 각 접속부 간에서의 전기적인 절연성을 확보하기 쉬워서, 접속부에 있어서의 접속 신뢰성을 향상시키기 쉽다.This through hole may be provided for each pad as in the sixth example of the present invention. According to this, since a thermoplastic resin film is located between the stud bump and each connection part of a pad, in a flip chip mounting process, the softened thermoplastic resin is easy to cover a connection part. That is, it is easy to ensure the electrical insulation between each connection part, even if a through hole is provided and it is easy to improve the connection reliability in a connection part.
또한, 반도체 칩의 제 1 전극이 파인 피치인 경우, 패드도 파인 피치로 된다. 이 때문에, 패드(예를 들면, 직경 30㎛)보다도 작은 관통 구멍을 형성하는 것은 곤란하다. 그러나 층간 접속부를 형성하기 위한 비아 홀과는 달리, 관통 구멍에는 도전성 페이스트가 충전되지 않고, 또한, 이 관통 구멍은 반도체 칩의 전극과 패드를 전기적으로 접속하는 접속부의 체격을 규정하는 것도 아니다. 따라서, 상기 관통 구멍에 대해서는, 패드보다 크게 해도 좋기 때문에 비아 홀보다도 구멍 형성의 자유도가 높고, 패드마다 설치할 수 있다.In addition, when the 1st electrode of a semiconductor chip is a fine pitch, a pad also becomes a fine pitch. For this reason, it is difficult to form the through hole smaller than a pad (for example, 30 micrometers in diameter). However, unlike via holes for forming interlayer connections, conductive holes are not filled in the through holes, and these through holes do not define the buildup of the connecting portions for electrically connecting the electrodes and pads of the semiconductor chip. Therefore, the through hole may have a greater degree of freedom in forming a hole than the via hole because it may be larger than the pad, and can be provided for each pad.
한편, 본 발명의 제 7예와 같이, 복수의 패드마다 하나 설치해도 좋다. 이에 따르면, 하나의 패드마다 하나의 관통 구멍을 설치하는 구성에 비하여 패드 간의 간격(피치)에 따르지 않아서, 관통 구멍을 형성하기 쉽다. 바꾸어 말하면, 파인 피치에 적합해 있다.On the other hand, as in the seventh example of the present invention, one may be provided for each of the plurality of pads. According to this, it is easy to form a through hole compared with the structure (pitch) between pads compared with the structure which provides one through hole for every pad. In other words, it is suitable for fine pitch.
또한, 본 발명의 제 8예와 같이, 플립 칩 실장 공정으로서, 관통 구멍이 설치된 제 2 필름을 관통 구멍의 형성 위치와는 다른 위치를 가열하면서 가압함으로써 기판의 패드 형성면에 부착하는 공정을 포함하면 좋다.In addition, as in the eighth example of the present invention, a flip chip mounting step includes a step of attaching a second film provided with a through hole to a pad forming surface of the substrate by pressing while heating a position different from the position where the through hole is formed. Do it.
이에 따르면, 미리 관통 구멍을 설치해 두면서도 기판에 제 2 필름을 부착할 때에 가열ㆍ가압에 의하여 관통 구멍이 찌부러지지 않도록 관통 구멍의 형성 위치와는 다른 위치를 가열ㆍ가압하여 부착하기 때문에 반도체 칩을 기판에 실장할 때에 단시간에 스터드 범프와 패드를 압접 상태로 할 수 있다.According to this structure, the semiconductor chip is attached by heating and pressing a position different from the position where the through hole is formed so that the through hole is not crushed by heating or pressing when the second film is attached to the substrate while the through hole is provided in advance. When mounting on a board | substrate, a stud bump and a pad can be made into a pressure contact state for a short time.
한편, 본 발명의 제 9예와 같이, 플립 칩 실장 공정으로서, 가열하면서 가압함으로써 제 2 필름을, 패드를 덮도록 기판의 패드 형성면에 부착한 후, 제 2 필름에 있어서의 패드에 대응하는 위치에 관통 구멍을 형성하는 공정을 포함해도 좋다.On the other hand, as in the ninth example of the present invention, in the flip chip mounting step, the second film is attached to the pad forming surface of the substrate so as to cover the pad by pressing while heating, and then corresponds to the pad in the second film. You may include the process of forming a through hole in a position.
이에 따르면, 기판에 제 2 필름을 부착한 후에 관통 구멍을 형성하기 때문에 위치 정밀도 좋게 관통 구멍을 형성할 수 있다.According to this, since a through hole is formed after a 2nd film is affixed on a board | substrate, a through hole can be formed with high positional precision.
또한, 본 발명의 제 10예와 같이, 적층 공정에서는 반도체 칩과 제 1 필름을, 제 2 필름을 통하여 상기 스터드 범프와 패드가 마주보는 방향으로 분리한 상태에서 적층하고, 가압ㆍ가열 공정에서는 스터드 범프를, 제 2 필름을 용융시키면서 밀어넣어서 패드와 스터드 범프 및 제 1 전극과 스터드 범프를 고상 확산 접합에 의해 접합하도록 해도 좋다.As in the tenth example of the present invention, in the lamination step, the semiconductor chip and the first film are laminated in a state in which the stud bumps and the pad are separated from each other through the second film, and the stud is applied in the pressing and heating step. The bumps may be pushed while melting the second film to bond the pads, the stud bumps, and the first electrode and the stud bumps by solid phase diffusion bonding.
이와 같이 함으로써 상기 전공정을 실시하지 않고, 반도체 칩 내장 배선 기판을 제조할 수 있기 때문에 제조 시간을 단축할 수 있다.By doing in this way, since the semiconductor chip built-in wiring board can be manufactured without performing the said previous process, manufacturing time can be shortened.
또한, 본 발명의 제 11예와 같이, 반도체 칩은 제 1 전극이 형성된 전극 형성면의 이면에 제 2 전극을 갖도록 해도 좋다.In addition, as in the eleventh example of the present invention, the semiconductor chip may have the second electrode on the back surface of the electrode formation surface on which the first electrode is formed.
또한, 본 발명의 제 12예와 같이, 적층 공정에 있어서는, 적층체에 있어서의 상기 반도체 칩의 제 2 전극과 마주보는 방향의 표층에 금속 재료로 이루어지는 방열 부재를 배치하고, 가압ㆍ가열 공정에서는 방열 부재와 수지 필름의 비아 홀 내에 충전된 도전성 페이스트를 접합하도록 해도 좋다.In the lamination step, as in the twelfth example of the present invention, a heat dissipation member made of a metal material is disposed on the surface layer in the direction facing the second electrode of the semiconductor chip in the laminate. You may make it join together the heat conductive member and the electrically conductive paste filled in the via hole of the resin film.
이와 같이 함으로써 반도체 칩 내장 배선 기판의 제조 공정수를 증가시키지 않고, 방열성을 향상시킬 수 있다.By doing in this way, heat dissipation can be improved, without increasing the number of manufacturing processes of a semiconductor chip embedded wiring board.
또한, 반도체 칩을 밀봉하는 열가소성 수지 필름(예를 들면, 제 2 필름)은 5㎛ 미만으로 하면, 가압ㆍ가열 공정에 있어서 응력이 높아져서 반도체 칩의 표면으로부터 벗겨질 가능성이 있다. 그래서 본 발명의 제 13예에 나타내는 바와 같이, 반도체 칩을 밀봉하는 열가소성 수지 필름은 두께가 5㎛ 이상이면 바람직하다.In addition, when the thermoplastic resin film (for example, 2nd film) which seals a semiconductor chip is less than 5 micrometers, there exists a possibility that a stress may become high in a pressurization and a heating process, and it may peel off from the surface of a semiconductor chip. Therefore, as shown in the thirteenth example of the present invention, the thermoplastic resin film sealing the semiconductor chip is preferably 5 µm or more in thickness.
이와 같이 함으로써 반도체 칩의 표면으로부터 벗겨지는 것을 억제할 수 있다.By doing in this way, peeling from the surface of a semiconductor chip can be suppressed.
또한, 본 발명의 제 14예에 나타내는 바와 같이, 반도체 칩을 밀봉하는 열가소성 수지 필름(예를 들면, 제 2 필름)은 필러를 포함하지 않도록 하면 바람직하다.In addition, as shown in the fourteenth example of the present invention, it is preferable that the thermoplastic resin film (for example, the second film) sealing the semiconductor chip does not contain a filler.
이와 같이 함으로써 가압ㆍ가열 공정에 있어서, 반도체 칩에 대한 응력을 저감할 수 있다.By doing in this way, the stress with respect to a semiconductor chip can be reduced in a pressurization and a heating process.
상기 제 2 목적을 달성하기 위해 본 발명의 제 15예에 따르면, 반도체 칩 내장 배선 기판은,According to a fifteenth example of the present invention for achieving the second object, a semiconductor chip embedded wiring board,
적어도 열가소성 수지를 포함하는 절연 기재와,An insulating substrate comprising at least a thermoplastic resin,
복수의 소자가 구성되는 것과 함께, 한쪽 면에 제 1 전극을 갖고, 절연 기재에 매설되어, 이 절연 기재의 열가소성 수지에 의해 밀봉된 반도체 칩과,The semiconductor chip which has a 1st electrode on one surface, is embedded in the insulating base material, and is sealed by the thermoplastic resin of this insulating base material, with several elements comprised,
절연 기재에 설치되어, 반도체 칩의 제 1 전극과 전기적으로 접속되는 것이고, Cu로 이루어지는 도체 패턴과, 비아 홀 내에 설치된 층간 접속부와, Au로 이루어져서 제 1 전극과 도체 패턴의 일부로서의 패드를 접속하는 접속부를 포함하는 배선부와,It is provided in an insulating base material and is electrically connected with the 1st electrode of a semiconductor chip, The conductor pattern which consists of Cu, The interlayer connection part provided in the via hole, The Au which connects the 1st electrode and pad as part of a conductor pattern A wiring portion including a connection portion,
접속부와 패드의 계면에 접속부를 구성하는 Au와 패드를 구성하는 Cu의 합금층인 CuAu합금층을 갖고,At the interface of a connection part and a pad, it has a CuAu alloy layer which is an alloy layer of Au which comprises a connection part, and Cu which comprises a pad,
제 1 전극에 있어서의 접속부와 대향하는 부위는 두께 방향에 있어서 Al을 포함하지 않는 AuAl합금층으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 것이다.The site | part facing the connection part in a 1st electrode consists of AuAl alloy layer which does not contain Al in the thickness direction. It is characterized by the above-mentioned.
이와 같이, 스터드 범프와 도체 패턴의 일부로서의 패드의 계면에 스터드 범프를 구성하는 Au와 패드를 구성하는 Cu의 합금층인 CuAu합금층을 갖는 것과 함께, 제 1 전극은 접속부와 대향하는 부위의 두께 방향에 있어서 Al을 포함하지 않는 AuAl합금층으로 함으로써 내장되는 반도체 칩의 접속 신뢰성을 향상시킬 수 있다.Thus, while having the CuAu alloy layer which is an alloy layer of Au which comprises a stud bump and Cu which comprises a pad at the interface of a pad as part of a stud bump and a conductor pattern, the thickness of the site | part which opposes a connection part is 1st electrode. By using the AuAl alloy layer containing no Al in the direction, the connection reliability of the semiconductor chip to be embedded can be improved.
특히, 스터드 범프의 반도체 칩측에 있어서는, 반도체 칩의 제 1 전극의 Al이 잔존하면(즉, 반도체 칩과 스터드 범프의 사이에 Al이 잔존하면), 고온의 사용 환경에 있어서, 잔존해 있는 Al에 스터드 범프를 구성하는 Au가 고상 확산하여 Au5Al2를 생성한다. 이 Au5Al2의 성장 속도는 Au4Al에 비하여 훨씬 빠르고, 이 때문에, Au5Al2의 생성에 Au의 확산이 완료되지 않아서, Au4Al과 Au5Al2의 계면에 커켄달 보이드를 발생시킨다. 또한, 이 커켄달 보이드를 기점으로 하여 크랙이 발생한다.In particular, on the semiconductor chip side of the stud bumps, if Al of the first electrode of the semiconductor chip remains (i.e., Al remains between the semiconductor chip and the stud bumps), the Al remains in the high temperature use environment. Au constituting the stud bump is solid phase diffused to produce Au 5 Al 2 . The growth rate of Au 5 Al 2 is much faster than that of Au 4 Al. Therefore, Au diffusion is not completed when Au 5 Al 2 is generated, resulting in a kekendal void at the interface between Au 4 Al and Au 5 Al 2 . . In addition, a crack occurs based on the Kirkendal void.
그래서 본 발명에 있어서는, 제 1 전극의 접속부와 대향하는 부위의 두께 방향에 있어서 Al을 모두 AuAl합금화하여 주로 Au4Al합금을 포함하는 AuAl합금층을 형성하는 것으로 고온의 사용 환경에 있어서도 스터드 범프를 구성하는 Au가 고상 확산하는 것을 방지할 수 있기 때문에 커켄달 보이드, 나아가서는 크랙이 발생하는 것을 억제할 수 있다.Therefore, in the present invention, all the Al is AuAl alloyed in the thickness direction of the portion facing the connecting portion of the first electrode to form an AuAl alloy layer mainly containing Au 4 Al alloy, so that the stud bump is used even in a high temperature use environment. Since Au which constitutes a solid phase can be prevented from spreading, it is possible to suppress occurrence of Kerkendal voids, and thus cracks.
또한, 제 1 전극은 본 발명의 제 16예에 나타내는 바와 같이, 주로 Au4Al합금을 포함하도록 하면 바람직하다.In addition, as shown in the sixteenth example of the present invention, the first electrode is preferably made to mainly contain Au 4 Al alloy.
또한, 본 발명의 제 17예에 나타내는 바와 같이, 접속부와 패드의 계면에는 CuAu합금층으로서 CuAu3합금을 포함하도록 하면 바람직하다.In addition, as shown in the seventeenth example of the present invention, it is preferable to include CuAu 3 alloy as the CuAu alloy layer at the interface between the connecting portion and the pad.
또한, 본 발명의 제 18예에 나타내는 바와 같이, 절연 기재는 열가소성 수지를 포함하는 열가소성 수지 필름이 적어도 1장 간격으로 위치하면서 반도체 칩의 양 전극 형성면에 인접하도록 여러 장의 필름이 적층되고, 열가소성 수지 필름을 접착층으로 하여 상호 접착되어 이루어지도록 해도 좋다.In addition, as shown in the eighteenth example of the present invention, in the insulating substrate, a plurality of films are laminated so as to be adjacent to both electrode formation surfaces of the semiconductor chip while the thermoplastic resin film containing the thermoplastic resin is positioned at least at one interval. The resin film may be bonded to each other by using an adhesive layer.
또한, 내장되는 반도체 칩으로서는, 본 발명의 제 19예에 나타내는 바와 같이, 제 1 전극이 형성된 전극 형성면의 이면에 제 2 전극을 갖는 것을 채용할 수 있다. 이 경우, 이 제 2 전극은 층간 접속부와 전기적으로 접속된다.As the embedded semiconductor chip, as shown in the nineteenth example of the present invention, one having a second electrode on the back surface of the electrode formation surface on which the first electrode is formed can be adopted. In this case, this second electrode is electrically connected to the interlayer connecting portion.
또한, 본 발명의 제 20예에 나타내는 바와 같이, 절연 기재에 있어서의 반도체 칩의 제 2 전극과 마주보는 방향의 표층에는 금속 재료로 이루어지는 방열 부재가 배치되고, 이 방열 부재는 배선부를 통하여 상기 제 2 전극과 접속되도록 해도 좋다.In addition, as shown in the twentieth example of the present invention, a heat dissipation member made of a metal material is disposed on the surface layer in the direction facing the second electrode of the semiconductor chip in the insulating substrate, and the heat dissipation member is formed by the wiring portion. You may be connected with 2 electrodes.
이와 같이 함으로써 방열성을 향상시킬 수 있다.By doing in this way, heat dissipation can be improved.
또한, 본 발명의 제 21예에 나타내는 바와 같이, 반도체 칩을 밀봉하는 열가소성 수지는 필러를 포함하지 않도록 해도 좋다.In addition, as shown in the twenty-first example of the present invention, the thermoplastic resin for sealing the semiconductor chip may not include a filler.
이와 같이 함으로써 가압ㆍ가열 공정에 있어서, 반도체 칩에 대한 응력을 저감할 수 있다. 따라서, 반도체 칩의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
By doing in this way, the stress with respect to a semiconductor chip can be reduced in a pressurization and a heating process. Therefore, the reliability of the semiconductor chip can be improved.
도 1은 제 1 실시 형태에 관련되는 제조 방법에 의해 형성된 반도체 칩 내장 배선 기판의 개략 구성을 나타내는 단면도이다.
도 2는 도 1에 나타내는 반도체 칩 내장 배선 기판의 제조 공정 중, 반도체 칩이 실장된 기판에 적층하는 수지 필름의 준비 공정을 나타내는 단면도이다.
도 3의 (a)~(d)는 도 1에 나타내는 반도체 칩 내장 배선 기판의 제조 공정 중, 반도체 칩을 기판에 플립 칩 실장하는 공정을 나타내는 단면도이다.
도 4는 도 3에 나타내는 공정에 있어서, 기판의 패드 형성면에 제 2 필름을 부착한 상태를 나타내는 평면도이다.
도 5는 도 1에 나타내는 반도체 칩 내장 배선 기판의 제조 공정 중, 적층 공정을 나타내는 단면도이다.
도 6은 도 1에 나타내는 반도체 칩 내장 배선 기판의 제조 공정 중, 가압ㆍ가열 공정을 나타내는 단면도이다.
도 7은 도 1에 나타내는 반도체 칩 내장 배선 기판에 있어서의 접속부의 확대도이다.
도 8은 제 1 실시 형태에 관련되는 제조 방법에 의해 형성된 반도체 칩 내장 배선 기판에 있어서의 스터드 범프 형성 시의 접속부의 단면상이다.
도 9는 제 1 실시 형태에 관련되는 제조 방법에 의해 형성된 반도체 칩 내장 배선 기판에 있어서의 반도체 유닛의 형성 공정 후의 접속부의 단면상이다.
도 10은 제 1 실시 형태에 관련되는 제조 방법에 의해 형성된 반도체 칩 내장 배선 기판에 있어서의 가압ㆍ가열 공정 후의 접속부의 단면상이다.
도 11은 도 10의 점선분(XI)의 확대상이다.
도 12는 비교예의 제조 방법에 의해 형성된 반도체 칩 내장 배선 기판에 있어서의 가압ㆍ가열 공정 후의 접속부의 단면상이다.
도 13은 제 1 실시 형태에 관련되는 제조 방법에 의해 형성된 반도체 칩 내장 배선 기판에 있어서의 가압ㆍ가열 공정 후의 접속부의 단면상이다.
도 14는 도 13에 있어서의 반도체 칩 부분의 확대상이다.
도 15는 제 2 실시 형태에 관련되는 제조 공정 중, 반도체 칩을 기판에 플립 칩 실장하는 공정에 있어서, 기판의 패드 형성면에 제 2 필름을 부착한 상태를 나타내는 도면이고, (a)는 평면도, (b)는 (a)의 VIIB-VIIB선을 따르는 단면도이다.
도 16은 제 2 필름을 부착한 상태의 변형예를 나타내는 도면이고, (a)는 평면도, (b)는 (a)의 VIIIB?VIIIB선을 따르는 단면도이다.
도 17은 변형예에 있어서의 반도체 칩 내장 배선 기판의 개략 구성을 나타내는 단면도이다.1 is a cross-sectional view showing a schematic configuration of a semiconductor chip embedded wiring board formed by the manufacturing method according to the first embodiment.
FIG. 2: is sectional drawing which shows the preparation process of the resin film laminated | stacked on the board | substrate with which the semiconductor chip was mounted among the manufacturing processes of the semiconductor chip embedded wiring board shown in FIG.
(A)-(d) is sectional drawing which shows the process of flip-chip mounting a semiconductor chip on a board | substrate among the manufacturing processes of the semiconductor chip embedded wiring board shown in FIG.
It is a top view which shows the state which attached the 2nd film to the pad formation surface of the board | substrate in the process shown in FIG.
FIG. 5: is sectional drawing which shows the lamination process among the manufacturing processes of the semiconductor chip embedded wiring board shown in FIG.
FIG. 6 is a cross-sectional view showing a pressing and heating step in the manufacturing step of the semiconductor chip embedded wiring board shown in FIG. 1.
FIG. 7 is an enlarged view of a connecting portion in the semiconductor chip embedded wiring board shown in FIG. 1. FIG.
FIG. 8 is a cross-sectional view of a connecting portion at the time of stud bump formation in a semiconductor chip embedded wiring board formed by the manufacturing method according to the first embodiment. FIG.
9 is a cross-sectional view of a connecting portion after a forming step of a semiconductor unit in a semiconductor chip embedded wiring board formed by the manufacturing method according to the first embodiment.
10 is a cross-sectional view of the connecting portion after the pressing and heating step in the semiconductor chip embedded wiring board formed by the manufacturing method according to the first embodiment.
FIG. 11 is an enlarged view of the dotted line XI of FIG. 10.
12 is a cross-sectional view of the connecting portion after the pressing and heating step in the semiconductor chip embedded wiring board formed by the manufacturing method of the comparative example.
Fig. 13 is a cross-sectional view of the connecting portion after the pressing and heating step in the semiconductor chip embedded wiring board formed by the manufacturing method according to the first embodiment.
FIG. 14 is an enlarged image of a semiconductor chip portion in FIG. 13.
It is a figure which shows the state which attached the 2nd film to the pad formation surface of a board | substrate in the process of flip-chip mounting a semiconductor chip on a board | substrate among the manufacturing processes which concern on 2nd Embodiment, (a) is a top view and (b) are sectional drawing along the VIIB-VIIB line of (a).
It is a figure which shows the modification of the state which attached the 2nd film, (a) is a top view, (b) is sectional drawing along the VIIIB-VIIIB line of (a).
It is sectional drawing which shows schematic structure of the semiconductor chip embedded wiring board in a modification.
본 발명은 반도체 칩 내장 배선 기판을 형성하는 데 있어서, 1) 스터드 범프가 설치된 반도체 칩(베어 상태의 IC칩)을, 열가소성 수지로 이루어지는 제 2 필름을 통하여 패드가 설치된 제 1 필름으로 이루어지는 기판에 플립 칩 실장하고, 2) 실장 후, PALAP로서 알려지는 일괄 적층법으로 배선 기판을 형성할 때에 반도체 칩이 실장된 기판을 내장시킨다는 2가지의 단계를 거치는 것과 함께, 이들 2가지의 단계에 있어서의 스터드 범프와 패드의 접속 상태에 주요한 특징이 있다.According to the present invention, in forming a semiconductor chip embedded wiring board, 1) a semiconductor chip (IC chip in a bare state) provided with stud bumps is formed on a substrate made of a first film provided with pads through a second film made of thermoplastic resin. 2) After flip-chip mounting and 2) mounting, when forming a wiring board by the batch lamination method known as PALAP, it carries out two steps of embedding the board | substrate with which the semiconductor chip was mounted, and in these two steps The main feature is the connection between the stud bump and the pad.
따라서, 배선 기판의 기본적인 구성이나 제조 방법은 특별히 언급이 없는 한, 본 출원인이 지금까지 출원해 온 PALAP에 관한 구성을 적절히 채용할 수 있다. 또한, PALAP는 주식회사 덴소의 등록 상표이다.
Therefore, as long as there is no notice in particular about the basic structure of a wiring board and a manufacturing method, the structure regarding PALAP which the applicant of this application applied so far can be employ | adopted suitably. In addition, PALAP is a registered trademark of Denso Corporation.
(제 1 실시 형태)(First Embodiment)
이하, 본 발명의 실시 형태를 도면에 기초하여 설명한다. 또한, 절연 기재(20)의 두께 방향(바꾸어 말하면, 여러 장의 수지 필름의 적층 방향)을 단순히 두께 방향으로 나타내고, 해당 두께 방향에 수직인 방향을 단순히 수직 방향으로 나타낸다. 또한, 특별히 언급이 없는 한, 두께란, 두께 방향을 따르는 두께를 나타내는 것으로 한다.DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In addition, the thickness direction (in other words, the lamination direction of several resin films) of the insulating
도 1에 나타내는 반도체 칩 내장 배선 기판(10)(이하, 단순히 배선 기판(10)으로 나타낸다)은 반도체 칩을 내장하는 배선 기판의 기본적인 구성 요소로서, 절연 기재(20), 절연 기재(20)에 설치된 도체 패턴(30) 및 층간 접속부(40), 절연 기재(20)의 내부에 매설, 즉, 내장된 반도체 칩(50)을 구비하고 있다. 또한, 도 1에 나타내는 배선 기판(10)은 상기한 기본 구성 요소에 추가하여 방열 부재(60)를 구비하고 있다. 반도체 칩 내장 배선 기판(10)은 이와 같은 구성 요소를 구비하는 것이기 때문에 단순히 반도체 장치라고도 부를 수 있다.The semiconductor chip-embedded wiring board 10 (hereinafter, simply referred to as the wiring board 10) shown in FIG. 1 is a basic component of the wiring board in which the semiconductor chip is embedded, and is applied to the insulating
절연 기재(20)는 전기 절연 재료로 이루어지고, 이 절연 기재(20) 이외의 구성 요소, 도 1에 나타내는 예에서는 도체 패턴(30), 층간 접속부(40), 반도체 칩(50) 및 방열 부재(60)를 소정 위치에 유지하는 기재로서의 기능을 완수하는 것과 함께, 반도체 칩(50)을 그 내부에 유지하여 보호하는 기능을 완수하는 것이다.The insulating
이 절연 기재(20)는 주로 수지를 포함하는 것과 함께, 이 수지로서 적어도 열가소성 수지를 포함하는 것이며, 열가소성 수지 필름을 포함하는 여러 장의 수지 필름이 적층되고, 가압ㆍ가열에 의해 접착ㆍ일체화되어 이루어진다. 열가소성 수지를 포함하는 이유는 후술하는 가압ㆍ가열 공정으로 일괄해서 절연 기재(20)를 형성할 때에 고온도에 견딜 수 있고, 연화한 열가소성 수지를 접착재 및 밀봉재로서 이용하기 때문이다.This insulating
이 때문에, 여러 장의 수지 필름으로서는, 적층 상태에서 적어도 1장 간격으로 위치하도록 열가소성 수지 필름을 포함하면 좋다. 예를 들면, 열가소성 수지 필름 만을 포함하는 구성으로 해도 좋고, 열가소성 수지 필름과 함께 열경화성 수지 필름을 포함하는 구성으로 해도 좋다.For this reason, as several resin films, a thermoplastic resin film may be included so that it may be located at least 1 space | interval in a laminated state. For example, you may make it the structure containing only a thermoplastic resin film, and you may be set as the structure containing a thermosetting resin film with a thermoplastic resin film.
열가소성 수지 필름으로서는, 열가소성 수지와 함께 유리 섬유, 아라미드 섬유 등의 무기 재료를 포함하는 필름 및 무기 재료를 포함하지 않는 열가소성 수지로 이루어지는 필름 중 적어도 한쪽을 채용할 수 있다. 마찬가지로, 열경화성 수지 필름으로서는, 열경화성 수지와 함께 상기 무기 재료를 포함하는 필름 및 무기 재료를 포함하지 않는 열경화성 수지로 이루어지는 필름 중 적어도 한쪽을 채용할 수 있다.As a thermoplastic resin film, at least one of the film which consists of inorganic materials, such as glass fiber and aramid fiber, and the thermoplastic resin which does not contain an inorganic material can be employ | adopted with a thermoplastic resin. Similarly, as a thermosetting resin film, at least one of the film containing the said inorganic material with the thermosetting resin, and the film which consists of a thermosetting resin which does not contain an inorganic material can be employ | adopted.
본 실시 형태에 관련되는 절연 기재(20)는 도 1에 나타내는 바와 같이, 두께 방향에 있어서, 일면(20a)측으로부터 열경화성 수지 필름(21a), 열가소성 수지 필름(22a), 열경화성 수지 필름(21b), 열가소성 수지 필름(22b), 열경화성 수지 필름(21c), 열가소성 수지 필름(22c), 열경화성 수지 필름(21d), 열가소성 수지 필름(22d)의 차례로 합계 8장의 수지 필름이 적층되어 이루어진다. 즉, 열가소성 수지 필름과 열경화성 수지 필름이 번갈아 적층되어 절연 기재(20)가 구성되어 있다.As shown in FIG. 1, the insulating
또한, 열경화성 수지 필름(21a~21d)으로서, 유리 섬유 등의 무기 재료를 포함하지 않는, 열경화성 폴리이미드(PI)로 이루어지는 필름을 채용하고 있다. 한편, 열가소성 수지 필름(22a~22d)으로서, 유리 섬유 등의 무기 재료나 선팽창 계수 등을 조정하기 위한 무기 필러를 포함하지 않는, 폴리에테르에테르케톤(PEEK) 30중량%와 폴리에테르이미드(PEI) 70중량%로 이루어지는 수지 필름을 채용하고 있다.Moreover, the film which consists of thermosetting polyimide (PI) which does not contain inorganic materials, such as glass fiber, is employ | adopted as
상기한 수지 필름 중, 열경화성 수지 필름(21b)이 반도체 칩(50)이 실장되는 기판(제 1 필름)에 상당하고, 열가소성 수지 필름(22b)이 반도체 칩(50)과 기판으로서의 열경화성 수지 필름(21b)의 사이를 밀봉하는 제 2 필름에 상당한다.The
도체 패턴(30)은 도체박을 패터닝하여 이루어지는 것이고, 반도체 칩(50)과 외부를 전기적으로 접속하는 배선부로서 이용되는 것이다. 나아가서는, 전기적인 배선부 뿐만 아니라, 반도체 칩(50)에 구성된 소자의 동작에 의한 열을 외부로 방열하기 위한 방열 배선부로서 이용할 수도 있다.The
한편, 층간 접속부(40)는 수지 필름에 있어서, 두께 방향을 따라서 설치된 비아 홀(관통 구멍)에 도전성 페이스트가 충전되고, 이 도전성 페이스트 중의 도전성 입자를 가압ㆍ가열에 의해 소결하여 이루어지는 것이다. 이 층간 접속부(40)가 특허 청구 범위에 기재된 소결체에 상당한다. 층간 접속부(40)도 도체 패턴(30)과 함께 반도체 칩(50)과 외부를 전기적으로 접속하는 배선부로서 이용되는 것이다. 또한, 상기 방열 배선부로서 이용할 수도 있다.On the other hand, in the resin film, the
본 실시 형태에서는 도체 패턴(30)과 층간 접속부(40)에 의해 반도체 칩(50)의 전극(51a(AuAl합금층(521)), 51b)과 외부 접속용 전극(35)을 전기적으로 접속하는 배선부가 구성되어 있다. 또한, 상기 배선부를 구성하는 도체 패턴(30) 및 층간 접속부(40)는 별도의 도체 패턴(30) 및 층간 접속부(40)에 의해 반도체 칩(50)의 더미 전극(51c)과 방열 부재(60)를 열적으로 접속하는 방열 배선부가 구성되어 있다. 또한, 전극(51a)이 특허 청구 범위에 기재된 제 1 전극에 상당하고, 전극(51b, 51c)이 특허 청구 범위에 기재된 제 2 전극에 상당한다. 또한, 전극(51a)은 후에 상세히 설명하지만, 가압ㆍ가열 공정 전에는 반도체 칩(50)에 설치된 Al계 재료로 이루어지는 전극이다. 그러나 가압ㆍ가열 공정 후에 있어서는, 전극(51a)의 접속부(52)와 대향하는 부위의 두께 방향에 있어서, 전극(51a)을 구성하는 모든 Al이 AuAl합금화되어 Au4Al합금을 주로 포함하고 있는 AuAl합금층(521)으로 된다(도 7 참조). 즉, 접속부(52)의 바로 아래는 AuAl합금층(521)으로 된다. 바꾸어 말하면, 반도체 칩(50)과 접속부(52)에 의하여 끼워진 부위는 전극(51a)을 구성하는 Al을 포함하지 않는 AuAl합금층(521)으로 된다. 또한, 적어도 반도체 칩(50)과 접속부(52)에 의하여 끼워진 부위, 즉, 전극(51a)의 접속부(52)와 대향하는 부위의 두께 방향의 모두가 AuAl합금층(521)이면 좋다. 다만, 도 7에 나타내는 바와 같이, 예를 들면, SiN 등으로 이루어지는 절연막(53)으로 덮인 부위는 전극(51a)을 구성하는 Al이 남아 있다.In the present embodiment, the
배선부는 구체적으로는, 도체 패턴(30)이 구리(Cu)박을 패터닝하여 이루어진다. 그리고 도체 패턴(30)으로서, 반도체 칩(50)의 전극(51a)에 대응하는 패드(31), 마찬가지로 전극(51b)에 대응하는 패드(32), 마찬가지로 더미 전극(51c)에 대응하는 패드(33), 수직 방향으로 연장된 가로 배선부(34)를 포함하고 있다. 나아가서는, 외부 기기와의 접속에 이용되는 외부 접속용 전극(35)도 도체 패턴(30)의 일부로서 포함하고 있다.Specifically, the wiring portion is formed by patterning the copper (Cu) foil with the
그리고 각 패드(31~33)는 반도체 칩(50)의 대응하는 전극(51)의 피치에 맞춘 피치로 설치되어 있다. 도시하지 않지만, 본 실시 형태에서는 전극(51a)이 1변 10개로 일렬인 직사각형 환상으로 배치되어 있으며, 전극(51a)에 대응하는 패드(31)도 전극(51a)의 배치에 대응하여 복수의 패드(31)가 도 4에 나타내는 바와 같이 직사각형 환상으로 설치되어 있다. 그리고 각 패드(31)는 도 1에 나타내는 바와 같이, 동일층에 설치된 가로 배선부(34)에 의해 직사각형 환상의 고리의 외측 또는 내측(도 1에서는 외측을 예시)으로 인출(재배선)되어 층간 접속부(40)와 접속되어 있다. 또한, 도 4에서는 편의상, 가로 배선부(34)를 생략하여 도시하고 있다.Each of the
또한, 본 실시 형태에서는 층간 접속부(40)가 Ag-Sn합금으로 이루어진다. 그리고 층간 접속부(40)로서, 배선부 중의 세로 배선부를 구성하는 층간 접속부(41)와, 더미 전극(51c)과 방열 부재(60)를 열적으로 접속하기 위한 층간 접속부(42)를 포함하고 있다.In addition, in this embodiment, the
그리고 층간 접속부(41)와 가로 배선부(34), 패드(31, 32)를 포함하여 배선부가 구성되어 있다. 또한, 층간 접속부(42)와 패드(33)를 포함하여 방열 배선부가 구성되어 있다.And the wiring part is comprised including the
Cu로 이루어지는 도체 패턴(30)과 Ag-Sn합금으로 이루어지는 층간 접속부(40)의 계면에는 Cu와 Sn이 상호 확산하여 이루어지는 금속 확산층(Cu-Sn합금층)이 형성되고, 이에 따라, 도체 패턴(30)과 층간 접속부(40)의 접속 신뢰성이 향상되어 있다.At the interface between the
또한, Cu로 이루어지는 도체 패턴(30)으로서의 패드(31)와, 반도체 칩(50)의 전극(51a) 상에 설치되어 금(Au)으로 이루어져서 반도체 칩(50)과 외부를 전기적으로 접속하는 배선부로서 이용되는 접속부(52)의 계면에는 Cu와 Au가 상호 확산하여 이루어지는 금속 확산층인 CuAu합금층(522)(바람직하게는 CuAu3합금을 포함한다)이 형성되고(도 7 참조), 이에 따라, 패드(31)와 접속부(52)의 접속 신뢰성이 향상되어 있다.Moreover, the
또한, 본 실시 형태에서는 절연 기재(20)의 일면(20a)측 표층을 이루는 열경화성 수지 필름(21a)의 내면에 도체 패턴(30)으로서 외부 접속용 전극(35)이 형성되어 있다.Moreover, in this embodiment, the
반도체 칩(50)은 실리콘 등의 반도체 기판에 트랜지스터, 다이오드, 저항, 콘덴서 등의 소자가 집적되어 회로(대규모 집적 회로)가 구성된 IC칩(베어 칩)이다. 이 반도체 칩(50)의 표면에는 외부와의 접속용으로 전극(51)이 형성되어 있으며, 이 전극(51)으로서, 적어도 상기 배선부가 접속되는 전극을 포함한다. 또한, 반도체 칩(50)은 상기한 절연 기재(20)에 의하여 밀봉되어 있다.The
본 실시 형태에서는 도 1에 나타내는 바와 같이, 상기 회로와 전기적으로 접속된 AuAl합금층(521), 전극(51b)과, 상기 회로와는 접속되지 않고, 전기적인 접속 기능을 제공하지 않는 더미 전극(51c)이 형성되어 있다.In this embodiment, as shown in FIG. 1, the
반도체 칩(50)의 일면측에는 반도체 칩(50)의 전극(51a)의 Al과 접속부(52)를 구성하는 Au의 고상 확산에 의하여 Au-Al합금(주로 Au4Al합금)으로 이루어지고, 알루미늄(Al)을 금속 단체(單體)로 포함하지 않는 AuAl합금층(521)이 복수 형성되어 있다. 즉, 이 AuAl합금층(521)은 가압ㆍ가열 공정 전의 반도체 칩(50)의 전극(51a)이 합금화된 것이며, 가압ㆍ가열 공정 후의 반도체 칩(50)의 전극(제 1 전극)에 상당하는 것이다. 따라서, 이 AuAl합금층(521)에는 Au로 이루어지는 접속부(52)가 각각 접속되어 있다. AuAl합금층(521)은 후술하는 가압ㆍ가열 공정 전까지는 Au를 포함하지 않고, Al계 재료로 구성된 전극(51a)이며, 가압ㆍ가열 공정에서의 Al에 대한 Au의 고상 확산에 의해 모든 Al이 Au와 화합하여 Al을 금속 단체로 포함하지 않는 구성으로 되어 있다. 또한, 접속부(52)(가압ㆍ가열 공정 전의 스터드 범프(52a))를 구성하는 원소(여기에서는 Au)는 융점이 열가소성 수지의 융점보다도 높은 것을 채용한다.One surface side of the
접속부(52) 하의 접합면(계면)에 있어서, AuAl합금층(521) 중에 단체로 Al이 잔존하면(즉, 이 반도체 칩(50)과 스터드 범프(52a)(접속부(52))의 계면에 전극(51a)의 Al이 단체로 잔존하면), 고온의 사용 환경에 있어서, 전극(51a)의 Al에 접속부(52)의 Au가 고상 확산하여 Au5Al2를 생성한다. 이 Au5Al2의 성장 속도는 Au4Al에 비하여 훨씬 빠르고, 이 때문에, Au5Al2의 생성에 Au의 확산이 완료되지 않아서, 반도체 칩(50)과 접합부(52)의 사이(예를 들면, Au5Al2와 Au4Al의 사이)에 커켄달 보이드를 발생시킨다(도 12의 보이드(B1)). 또한, 커켄달 보이드를 기점으로 하여 크랙이 발생한다.If Al remains alone in the
이에 대하여, 본 실시 형태에서는 AuAl합금층(521)이 Al을 금속 단체로 포함하지 않고, Au-Al합금의 최종 생성물인 Au4Al합금을 주로 포함하고 있다. 따라서, 고온의 사용 환경에 있어서도 커켄달 보이드, 나아가서는 크랙이 발생하는 것을 억제할 수 있다. 따라서, 본 발명의 제조 방법에 의하여 제조된 반도체 칩 내장 배선 기판(10)은 차량의 엔진 룸 등에 배치되어, 사용 환경이 고온으로 되는 전자 장치 등에 가장 적합하다.In contrast, in the present embodiment, the
또한, 전극(51a)(AuAl합금층(521)) 간의 피치(간격)는 반도체 칩(50)의 반대측의 면에 형성된 전극(51b, 51c)의 피치보다도 좁은 것으로 되어 있다. 구체적으로는, 수십㎛ 피치(예를 들면, 60㎛ 피치)로 되어 있다.The pitch (interval) between the
한편, 반도체 칩(50)의 전극(51a) 형성면과는 반대측의 면에는 Ni계 재료로 이루어지는 전극(51b) 및 더미 전극(51c)이 각각 형성되어 있다. 이들 전극(51b, 51c)에는 대응하는 패드(32, 33)와의 접속부로서 층간 접속부(41, 42)가 각각 접속되어 있다. Ni로 이루어지는 전극(51b, 51c)과 Ag-Sn합금으로 이루어지는 층간 접속부(41, 42)의 계면에는 Sn과 Ni가 상호 확산하여 이루어지는 금속 확산층(Ni-Sn합금층)이 형성되고, 이에 따라, 도체 패턴(30)과 층간 접속부(40)의 접속 신뢰성이 향상되어 있다. 또한, 전극(51b, 51c)은 예를 들면, 백㎛ 단위의 피치로 형성되어 있다. 또한, 전극(51b, 51c)과 전기적으로 접속되는 층간 접속부(41, 42)를 구성하는 적어도 하나의 원소(여기에서는 Sn)는 융점이 열가소성 수지의 유리 전이점(바꾸어 말하면, 열가소성 수지가 연화하는 연화점)보다도 낮은 것이다. 즉, 전극(51b, 51c)과 층간 접속부(41, 42)는 후술하는 가압ㆍ가열 공정에 있어서 액상 확산하는 것으로 금속 확산층이 형성되어 있다.On the other hand, the
이와 같이, 반도체 칩(50)은 양면에 전기적인 접속 기능을 제공하는 전극(51a, 51b)을 갖는 것과 함께, 전기적인 접속 기능을 제공하지 않는 더미 전극(51c)도 갖고 있다. 양면에 전극(51a, 51b)을 갖는 것은 소자로서 두께 방향으로 전류가 흐르는 소자, 예를 들면, 세로형의 MOSFET나 IGBT, 저항 등을 포함하기 때문이다.Thus, the
방열 부재(60)는 Cu 등의 금속 재료로 이루어지고, 반도체 칩(50)에 구성된 소자의 동작에 의한 열을 외부로 방열하기 위한 것이다. 이와 같은 방열 부재(60)로서는, 이른바, 히트 싱크, 방열 핀 등을 채용할 수 있다.The
본 실시 형태에서는 Cu로 이루어지고, 절연 기재(20)의 일면(20b)과 대략 일치하는 크기 및 형상을 갖는 평판상의 방열 부재(60)를 채용하고 있다. 그리고 이 방열 부재(60)에 열가소성 수지 필름(22d)이 밀착하는 것으로 방열 부재(60)가 절연 기재(20)의 일면(20b)에 고정되어 있다.In the present embodiment, a flat
또한, 방열 부재(60)에는 열가소성 수지 필름(22d)에 형성된 층간 접속부(42)의 일단이 접속되어 있다. 본 실시 형태에서는 Cu로 이루어지는 방열 부재(60)와, Ag-Sn합금으로 이루어지는 층간 접속부(42)의 계면에 Cu와 Sn이 상호 확산하여 이루어지는 금속 확산층(Cu-Sn합금층)이 형성되고, 이에 따라, 층간 접속부(42)(방열 배선부)와 방열 부재(60)의 접속 신뢰성이 향상되어 있다.In addition, one end of the
본 실시 형태에서는 반도체 칩(50)에서 발생한 열이 더미 전극(51c)으로부터 층간 접속부(42) 및 패드(33)로 이루어지는 방열 배선부를 통하여 방열 부재(60)에 전달되는 구성으로 되어 있다. 이 때문에 방열성이 향상되어 있다.In the present embodiment, heat generated in the
또한, 절연 기재(20)의 일면(20a)측에는, 일면(20a)측으로부터 외부 접속용 전극(35)을 저면으로 하여 형성된 구멍 내에 도금막 등의 도전 부재가 배치되고, 이 도전 부재 상에 땜납 볼(70)이 형성되어 있다.Further, a conductive member such as a plating film is disposed on one
이와 같이, 본 실시 형태에서는 반도체 칩(50)이 양면에 전기적인 접속 기능을 제공하는 전극(51a, 51b)을 가지면서 절연 기재(20)의 일면(20b)측에 방열 부재(60)를 설치하고, 절연 기재(20)의 일면(20a)측 만에 외부 접속용 전극(35)을 설치하고 있다. 즉, 반도체 칩(50)이 양면 전극 구조이면서 배선 기판(10)은 편면 전극 구조로 되어 있다.As described above, in the present embodiment, the
다음으로, 상기한 배선 기판(반도체 장치)(10)의 제조 방법에 대하여 설명한다. 또한, 도전성 페이스트를 나타내는 부호 40a 뒤의 괄호 내는 대응하는 층간 접속부의 부호를 기재하고 있다.Next, the manufacturing method of the above-mentioned wiring board (semiconductor device) 10 is demonstrated. In addition, in the parenthesis after the code |
우선, 적층체를 가압ㆍ가열하여 배선 기판(10)을 형성하기 위해, 적층체를 구성하는 요소를 준비한다. 반도체 칩(50)이 실장된 기판(이하, 반도체 유닛(80)으로 나타낸다)과, 해당 반도체 유닛(80)에 적층되는 여러 장의 수지 필름을 각각 준비한다.First, in order to form the
본 실시 형태에서는 상기한 바와 같이, 열경화성 수지 필름(21a~21d)으로서, 유리 섬유 등의 무기 재료를 포함하지 않는, 열경화성 폴리이미드(PI)로 이루어지는 필름을 채용한다. 본 실시 형태에서는 일례로서, 모든 수지 필름(21a~21d)의 두께를 동일(예를 들면, 50㎛)하게 한다.In this embodiment, as above-mentioned, the film which consists of thermosetting polyimide (PI) which does not contain inorganic materials, such as glass fiber, is employ | adopted as
한편, 열가소성 수지 필름(22a~22d)으로서, 유리 섬유 등의 무기 재료나 선팽창 계수 등을 조정하기 위한 무기 필러를 포함하지 않는, 폴리에테르에테르케톤(PEEK) 30중량%와 폴리에테르이미드(PEI) 70중량%로 이루어지는 수지 필름을 채용한다. 본 실시 형태에서는 일례로서, 수지 필름(22a, 22c, 22d)을 동일한 두께(예를 들면, 80㎛)로 하고, 제 2 필름으로서의 열가소성 수지 필름(22b)을 상기 수지 필름(22a, 22c, 22d)보다도 얇은 두께(예를 들면, 50㎛)로 한다.On the other hand, 30 weight% of polyether ether ketones (PEEK) and polyetherimide (PEI) which do not contain the inorganic fillers for adjusting inorganic materials, such as glass fiber, a linear expansion coefficient, etc. as
이 준비 공정에서는 PALAP로서 알려지는 일괄 적층법으로 주지와 같이 일괄 적층하기 전에 절연 기재(20)를 구성하는 수지 필름에 대하여 도체 패턴(30)을 형성하거나, 소결에 의해 층간 접속부(40)로 되는 도전성 페이스트(40a)를 비아 홀에 충전해 둔다. 도체 패턴(30)이나 도전성 페이스트(40a)가 충전되는 비아 홀의 배치는 상기한 배선부나 방열 배선부에 따라서 적절히 결정된다.In this preparatory step, the
도체 패턴(30)은 수지 필름의 표면에 부착한 도체박을 패터닝하는 것으로 형성할 수 있다. 절연 기재(20)를 구성하는 여러 장의 수지 필름으로서는, 도체 패턴(30)을 갖는 수지 필름을 포함하면 좋고, 예를 들면, 모든 수지 필름이 도체 패턴(30)을 갖는 구성이나 일부의 수지 필름이 도체 패턴(30)을 갖지 않는 구성도 채용할 수 있다. 또한, 도체 패턴(30)을 갖는 수지 필름으로서는, 편면 만에 도체 패턴(30)을 갖는 수지 필름, 적층 방향에 있어서의 양면에 도체 패턴(30)을 갖는 수지 필름 중 어느 쪽도 채용할 수 있다.The
한편, 도전성 페이스트(40a)는 도전성 입자에 에틸셀룰로오스 수지나 아크릴 수지 등을 보형성 부여를 위해 첨가하고, 테르피네올 등의 유기 용제를 첨가한 상태로 혼련하는 것으로 얻을 수 있다. 그리고 탄산가스 레이저 등에 의해 수지 필름을 관통하는 비아 홀을 형성하고, 스크린 인쇄 등에 의하여 도전성 페이스트(40a)를 비아 홀 내에 충전한다. 비아 홀은 상기 도체 패턴(30)을 저면으로 하여 형성해도 좋고, 도체 패턴(30)이 없는 위치에 비아 홀을 형성해도 좋다.On the other hand, the electrically
도체 패턴(30) 상에 비아 홀을 형성하는 경우, 도체 패턴(30)이 바닥으로 되기 때문에 비아 홀 내에 도전성 페이스트(40a)를 담을 수 있다. 한편, 도체 패턴(30)을 갖지 않는 수지 필름, 또는 도체 패턴(30)을 가지면서도 도체 패턴(30)의 형성 위치와는 다른 위치에 비아 홀을 형성하는 경우에는 바닥이 없는 비아 홀 내에 도전성 페이스트(40a)를 담기 위해 본 출원인에 의한 특원2008-296074호에 기재된 도전성 페이스트(40a)를 이용한다. 또한, 이 도전성 페이스트(40a)를 충전하는 장치(방법)로서는, 본 출원인에 의한 특원2009-75034호에 기재된 장치(방법)를 채용하면 좋다.When the via hole is formed on the
이 도전성 페이스트(40a)는 도전성 입자에 대하여 도전성 입자의 소결 온도보다도 낮은 온도로 분해 또는 휘발하는 것과 함께, 해당 온도보다도 낮고, 실온보다도 높은 온도로 용융 상태로 되고, 실온에서 고체 상태로 되는 저융점 실온 고체 수지가 첨가되어 있다. 저융점 실온 고체 수지로서는 예를 들면, 파라핀이 있다. 이에 따르면, 충전 시에는 가온하는 것으로 저융점 실온 고체 수지가 용융하여 페이스트상으로 되고, 충전 후의 냉각에 있어서, 저융점 실온 고체 수지가 고화하는것으로 도전성 페이스트(40a)도 단단해져서 비아 홀 내에 유지할 수 있다. 또한, 충전할 때에는 비아 홀의 일단을 평탄한 부재로 막아 두면 좋다.This
우선, 반도체 유닛(80)에 적층되는 6장의 수지 필름(21a, 21c, 21d, 22a, 22c, 22d)을 준비하는 공정을 설명한다.First, the process of preparing the six
본 실시 형태에서는 도 2에 나타내는 바와 같이, 6장의 수지 필름(21a, 21c, 21d, 22a, 22c, 22d) 중, 열경화성 수지 필름(21a, 21c, 21d) 만, 편면에 동박(예를 들면, 두께 18㎛)이 부착된 필름을 준비하고, 동박을 패터닝하여 도체 패턴(30)을 각각 형성한다. 또한, 반도체 유닛(80)을 구성하는 나머지 2장의 수지 필름(21b, 22b)에 대해서도 열경화성 수지 필름(21b) 만, 편면에 동박(동일하게 두께 18㎛)이 부착된 필름을 준비하고, 이 동박을 패터닝하여 도체 패턴(30)을 형성한다.In this embodiment, as shown in FIG. 2, among the six
즉, 열경화성 수지 필름(21a~21d)은 편면에 도체 패턴(30)을 갖는 구성으로 하고, 열가소성 수지 필름(22a~22d)은 도체 패턴(30)을 갖지 않는 구성으로 한다.That is, the
또한, 6장의 수지 필름(21a, 21c, 21d, 22a, 22c, 22d) 중, 도체 패턴(30)으로서 외부 접속용 전극(35)을 편면(적층 상태에서 내면)에 갖고, 절연 기재(20)의 일면(20a)측의 표층을 구성하는 열경화성 수지 필름(21a)을 제외한 5장의 수지 필름(21c, 21d, 22a, 22c, 22d)에 비아 홀(부호 생략)을 각각 형성하고, 해당 비아 홀 내에 도전성 페이스트(40a)를 충전한다. 그리고 충전 후, 건조 공정으로 용제를 휘발시킨다.Moreover, in the six
본 실시 형태에서는 열경화성 수지 필름(21a, 21c, 21d) 만에 도체 패턴(30)을 형성하기 때문에 도체 패턴(30)을 형성하지 않는 열가소성 수지 필름(22a, 22c, 22d)에 대해서는, 도전성 입자로서 Ag입자와 Sn입자를 소정의 비율로 포함하고, 또한, 상기한 바와 같이, 파라핀 등의 저융점 실온 고체 수지가 첨가된 도전성 페이스트(40a)를 이용한다.In this embodiment, since the
열경화성 수지 필름(21a, 21c, 21d)에 대해서는, 열가소성 수지 필름(22a, 22c, 22d)과 같은 도전성 페이스트(40a)를 이용해도 좋고, 도전성 입자로서 Ag입자와 Sn입자를 소정의 비율로 포함하고, 저융점 실온 고체 수지를 포함하지 않는 도전성 페이스트(40a)를 채용해도 좋다.For the
또한, 이 준비 공정에서는 적층체가 반도체 칩(50)을 수용하는 공동을 갖기 위해, 여러 장의 수지 필름의 일부에 미리 공동부를 형성해 둔다. 본 실시 형태에서는 열경화성 수지 필름(21c)에 반도체 칩(50)을 수용하기 위한 공동부(23)를 형성한다. 이 때문에, 공동부(23)를 갖는 열경화성 수지 필름(21c)은 직사각형 틀상을 나타낸다.In addition, in this preparatory process, in order for a laminated body to have the cavity which accommodates the
공동부(23)는 펀치나 드릴 등에 의한 기계적 가공, 레이저광의 조사에 의해 형성할 수 있으며, 반도체 칩(50)의 체격에 대하여 소정의 마진을 갖고 형성된다. 공동부(23)의 형성 타이밍으로서는, 도체 패턴(30) 및 층간 접속부(40)의 형성 전, 형성 후 중 어느 쪽이어도 좋다.The
또한, 상기한 수지 필름(21a, 21c, 21d, 22a, 22c, 22d)의 준비 공정에 병행하여 반도체 유닛(80)의 형성 공정(전공정)을 실시한다.Moreover, the formation process (pre-process) of the
우선, 적어도 제 1 필름을 포함하고, 반도체 칩(50)을 실장하기 위한 기판을 구성하는 수지 필름과, 기판과 반도체 칩(50)의 사이를 밀봉하는 제 2 필름을 준비한다.First, the resin film which comprises the at least 1st film and comprises the board | substrate for mounting the
본 실시 형태에서는 도 3(a)에 나타내는 바와 같이, 기판을 이루는 제 1 필름으로서의 열경화성 수지 필름(21b)과 제 2 필름으로서의 열가소성 수지 필름(22b)을 준비한다. 열경화성 수지 필름(21b)에 대해서는, 편면에 동박이 부착된 것을 준비하고, 이 동박을 패터닝하여 도체 패턴(30)을 형성한다. 이 때, 도체 패턴(30)으로서, 패드(31)도 형성된다.In this embodiment, as shown to Fig.3 (a), the
이어서, 가열ㆍ가압하는 것으로 열가소성 수지 필름(22b)을, 패드(31)를 덮도록 기판의 패드 형성면에 부착한다.Subsequently, the
본 실시 형태에서는 도 3(b) 및 도 4에 나타내는 바와 같이, 열가소성 수지 필름(22b)을, 패드(31)를 덮도록 기판으로서의 열경화성 수지 필름(21b)의 패드 형성면에 열압착한다. 또한, 도 4에 이점 쇄선으로 나타내는 영역은 반도체 칩(50)의 탑재 영역(24)을 나타내고 있다.In this embodiment, as shown in FIG.3 (b) and FIG.4, the
구체적으로는, 열가소성 수지 필름(22b)의 온도가, 해당 필름(22b)을 구성하는 열가소성 수지의 유리 전이점 이상, 융점 이하로 되도록 가열하면서 열경화성 수지 필름(21b)측에 가압하는 것으로 연화한 열가소성 수지를 열경화성 수지 필름(21b)의 랜드 형성면 및 도체 패턴(30)의 표면에 밀착시킨다.Specifically, the thermoplastic softened by pressing on the
열가소성 수지 필름(22b)을 열경화성 수지 필름(21b)에 열압착한 후, 수지 필름(21b, 22b)에 도체 패턴(30)을 저면으로 하여 비아 홀을 형성하는 것과 함께, 비아 홀에 대하여 도 3(b)에 나타내는 바와 같이, 도전성 페이스트(40a)를 충전한다. 여기에서는 어느 쪽도 도체 패턴(30)을 저면으로 하기 때문에 도전성 페이스트(40a)로서, 저융점 실온 고체 수지를 포함하지 않는 도전성 페이스트를 채용해도 좋고, 저융점 실온 고체 수지를 포함하는 도전성 페이스트를 채용해도 좋다.After the
다음으로, 별도 준비한 반도체 칩(50)을 기판에 플립 칩 실장한다.Next, the
반도체 칩(50)에는 기판에 대한 탑재면의 전극(51a) 상에 스터드 범프(52a)가 형성되어 있다. 본 실시 형태에서는 Al계 재료로 이루어지는 전극(51a) 상에 예를 들면, 와이어를 사용한 주지의 방법으로 Au로 이루어지는 스터드 범프(52a)(리벳 형상의 범프)가 형성되어 있다. 또한, 이 단계에서는 도 8에 나타내는 바와 같이, 반도체 칩(50)과 스터드 범프(52a)의 사이에는 전극(51a)의 Al이 잔존해 있다.The
그리고 도 3(c)에 나타내는 바와 같이 예를 들면, 펄스 히트 방식의 열압착 툴(100)에 의해, 이 반도체 칩(50)을 기판 탑재면의 이면측으로부터 가열하면서 기판을 향하여 가압한다. 이 때, 열가소성 수지 필름(22b)을 구성하는 열가소성 수지의 융점(PEEK:PEI=30:70에서 330℃) 이상의 온도로 가열하면서 열경화성 수지 필름(21b)측에 가압한다.And as shown in FIG.3 (c), the
열압착 툴(100)로부터의 열이 반도체 칩(50)에 전해지고, 스터드 범프(52a)의 선단 온도가 열가소성 수지 필름(22b)을 구성하는 열가소성 수지의 융점 이상으로 되면, 스터드 범프(52a)가 접하는 열가소성 수지 필름(22b)의 부분이 용융한다. 따라서, 열가소성 수지 필름(22b)을 용융시키면서 스터드 범프(52a)를 열가소성 수지 필름(22b)에 밀어넣어 대응하는 패드(31)에 접촉시킬 수 있다. 이에 따라, 도 3(d)에 나타내는 바와 같이, 스터드 범프(52a)와 패드(31)를 압접 상태로 할 수 있다. 또한, 이 단계에서는 도 9에 나타내는 바와 같이, 반도체 칩(50)과 스터드 범프(52a)의 사이에는 전극(51a)의 Al이 잔존해 있다.When the heat from the
또한, 용융ㆍ연화한 열가소성 수지는 압력을 받아서 유동하고, 반도체 칩(50)의 기판 탑재면, 열경화성 수지 필름(21b)의 패드 형성면, 도체 패턴(30), 전극(51a) 및 스터드 범프(52a)에 밀착한다. 따라서, 도 3(d)에 나타내는 바와 같이, 열가소성 수지 필름(22b)에 의하여 반도체 칩(50)과 열경화성 수지 필름(21b)(기판)의 사이를 밀봉할 수 있다. 이와 같이 하여 반도체 유닛(80)을 형성한다.The molten and softened thermoplastic resin flows under pressure, and the substrate mounting surface of the
본 실시 형태에서는 플립 칩 실장 시의 가열 온도를 융점보다도 약간 높은 350℃ 정도로 하고, 하나의 스터드 범프(52a)에 걸리는 하중이 20~50gf 정도로 되는 압력을 인가한다. 이에 따라, 단시간에 스터드 범프(52a)와 패드(31)를 압접 상태로 할 수 있다.In this embodiment, the heating temperature at the time of flip chip mounting is set to 350 degreeC which is slightly higher than melting | fusing point, and the pressure which applies the load applied to one
또한, 압접 상태로 된 후에도 가열ㆍ가압을 계속하면, 스터드 범프(52a)를 구성하는 Au와 패드(31)를 구성하는 Cu가 상호 확산(고상 확산)하여 금속 확산층(Cu-Au합금층)을 형성한다. 또한, 스터드 범프(52a)를 구성하는 Au가 전극(51a)에 포함되는 Al에 대하여 고상 확산하고, 금속 확산층(Au-Al합금층)을 형성한다. 그러나 이와 같은 금속 확산층을 형성하는 데는, 상기한 압접 상태를 형성하는 데 비하여 가열ㆍ가압 시간으로서 장시간을 요한다. 하나의 반도체 칩(50)을 기판에 실장하는 데 장시간을 요하면, 반도체 칩(50)을 내장하는 배선 기판(10)의 형성 시간이 결과적으로 길어지고, 제조 비용도 증가해 버린다. 또한, 그 동안 전극(51a), 스터드 범프(52a), 패드(31)의 전기적인 접속부 이외의 부분에도 불필요한 열이 인가되게 된다. 이 때문에, 이 실장 공정에서는 스터드 범프(52a)와 패드(31)의 접속 상태를 압접 상태로 머물게 한다.In addition, if heating and pressurization are continued even after the pressure contact state, the Au constituting the
또한, 본 실시 형태에서는 열가소성 수지 필름(22b)을 열경화성 수지 필름(21b)에 부착한 후에 비아 홀을 형성하고, 도전성 페이스트(40a)를 충전하는 예를 나타냈다. 그러나 부착 전의 상태에서 각 수지 필름(21b, 22b)에 비아 홀을 형성하고, 도전성 페이스트(40a)를 충전해도 좋다.In addition, in this embodiment, after attaching the
도전성 페이스트(40a)에 대해서는, 반도체 칩(50)을, 기판에 플립 칩 실장할 때의 가열ㆍ가압이나 열가소성 수지 필름(22b)을 부착 전에 형성한 경우에는 부착 시의 가압ㆍ가열에 의해 도전성 입자가 소결되어 층간 접속부(40(41))를 형성해도 좋고, 소결되지 않고, 반도체 유닛(80)이 형성된 시점에서 도전성 페이스트(40a)의 상태로도 좋다. 또한, 일부가 소결된 상태로 해도 좋다. 본 실시 형태에서는 플립 칩 실장 후의 상태에서 도전성 페이스트(40a)로 한다.About the
다음으로, 적층체를 형성하는 적층 공정을 실시한다. 이 공정에서는 표면에 도체 패턴(30)이 형성된 수지 필름, 비아 홀 내에 도전성 페이스트(40a)가 충전된 수지 필름을 포함하는 여러 장의 수지 필름을 열가소성 수지 필름이 적어도 1장 간격으로 위치하면서 반도체 칩(50)의 전극 형성면 및 해당 전극 형성면의 이면에 인접하도록 적층한다.Next, the lamination process of forming a laminated body is performed. In this step, a plurality of resin films including a resin film having a
본 실시 형태에서는 도 5에 나타내는 바와 같이, 적층 방향에 있어서의 일단측으로부터 열경화성 수지 필름(21a), 열가소성 수지 필름(22a), 열경화성 수지 필름(21b), 열가소성 수지 필름(22b), 열경화성 수지 필름(21c), 열가소성 수지 필름(22c), 열경화성 수지 필름(21d), 열가소성 수지 필름(22d)의 차례로 되도록 여러 장의 수지 필름(21a, 21c, 21d, 22a, 22c, 22d)과 반도체 유닛(80)을 적층한다. 이와 같이, 본 실시 형태에서는 열가소성 수지 필름(22a~22d)과 열경화성 수지 필름(21a~21d)을 번갈아 위치하도록 적층한다.In this embodiment, as shown in FIG. 5, from the one end side in a lamination direction, the
나아가서는, 열가소성 수지 필름(22d) 상에 방열 부재(60)를 적층한다. 또한, 도 5에서는 편의상, 적층체를 구성하는 요소를 이간시켜서 도시하고 있다.Furthermore, the
상세하게는, 열경화성 수지 필름(21a)의 도체 패턴 형성면 상에 열가소성 수지 필름(22a)을 적층하고, 열가소성 수지 필름(22a) 상에 반도체 유닛(80)을, 열경화성 수지 필름(21b)을 탑재면으로 하여 적층한다. 반도체 유닛(80)에 있어서의 열가소성 수지 필름(22b) 상이며, 반도체 칩(50)의 주위에는 열경화성 수지 필름(21c)을, 도체 패턴 형성면과는 반대측의 면을 탑재면으로 하여 적층한다. 또한, 열경화성 수지 필름(21c) 및 반도체 칩(50) 상에 열가소성 수지 필름(22c)을 적층하고, 열가소성 수지 필름(22c) 상에 도체 패턴 형성면을 탑재면으로 하여 열경화성 수지 필름(21d)을 적층한다. 그리고 열경화성 수지 필름(21d) 상에 열가소성 수지 필름(22d)을 적층하고, 또한, 방열 부재(60)를 적층하여 하나의 적층체를 형성한다.In detail, the
이 적층체에서는 적층 방향에 있어서, 반도체 칩(50)에 인접하는 수지 필름이 열가소성 수지 필름(22b, 22c)으로 된다. 적어도 이들 수지 필름(22b, 22c)은 가압ㆍ가열 공정에 있어서, 반도체 칩(50)의 주위를 밀봉하는 기능을 완수한다. 본 실시 형태에서는 수직 방향에 있어서, 반도체 칩(50)을 둘러싸는 수지 필름이 열경화성 수지 필름(21c)이기 때문에 상기 2장의 수지 필름(22b, 22c)이 반도체 칩(50)의 주위를 밀봉하는 기능을 완수한다.In this laminated body, the resin film adjacent to the
이와 같이, 반도체 칩(50)을 밀봉하는 열가소성 수지 필름(22b, 22c)으로서는, 열가소성 수지 필름에 유리 섬유나 아라미드 섬유 등의 무기 재료를 포함하지 않을 뿐만 아니라, 선팽창 계수나 융점을 조정하기 위한 무기 필러(필러)도 포함하지 않는 것을 채용하는 것이 바람직하다. 이렇게 하는 것으로 가압ㆍ가열 공정에 있어서, 반도체 칩(50)에 국소적으로 응력이 걸리는 것을 억제할 수 있다.As described above, the
그러나 선팽창 계수나 융점을 조정하기 위한 무기 필러도 포함하지 않는 열가소성 수지 필름(22b, 22c)을 채용하면, 무기 필러가 없는만큼 반도체 칩(50)과의 선팽창 계수차가 커지고, 이에 동반하는 응력이 증가하는 것이 생각된다. 따라서, 응력 저감을 위해, 열가소성 수지 필름(22b, 22c)으로서 탄성률이 낮은(예를 들면, 10GPa 이하) 수지 필름을 채용하면 좋다.However, if the
또한, 반도체 칩(50)을 밀봉하는 열가소성 수지 필름(22b, 22c)으로서는, 두께가 5㎛ 이상인 것을 채용하는 것이 바람직하다. 5㎛ 미만으로 하면, 가압ㆍ가열 공정에 있어서, 이들 수지 필름(22b, 22c)의 응력이 높아져서, 반도체 칩(50)의 표면으로부터 벗겨져 버릴 염려가 있기 때문이다.Moreover, as
이어서, 진공 열프레스기를 이용하여 적층체를 적층 방향 상하로부터 가압하면서 가열하는 가압ㆍ가열 공정을 실시한다. 이 공정에서는 열가소성 수지를 연화시켜서 여러 장의 수지 필름을 일괄해서 일체화하는 것과 함께, 반도체 칩(50)을 밀봉하고, 도전성 페이스트(40a) 중의 도전성 입자를 소결체로 하여, 해당 소결체와 도체 패턴(30)을 가진 배선부를 형성한다.Subsequently, a pressurization / heating step of heating the laminate while pressing the laminate from above and below the lamination direction is performed using a vacuum heat press. In this step, the thermoplastic resin is softened to integrate the multiple resin films collectively, the
가압ㆍ가열 공정에서는 수지 필름을 일괄해서 일체화하여 절연 기재(20)로 하는 것과 함께, 도전성 페이스트(40a) 중의 도전성 입자를 소결체로 하기 위해, 수지 필름을 구성하는 열가소성 수지의 유리 전이점 이상 융점 이하의 온도, 수MPa의 압력을 소정 시간 유지한다. 본 실시 형태에서는 280℃~330℃의 프레스 온도, 4~5MPa의 압력을 5분 이상(예를 들면, 10분) 유지한다.In the pressurization and heating process, in order to integrate the resin film collectively into the insulating
우선, 가압ㆍ가열 공정에 있어서, 수지 필름 부분의 접속에 대하여 설명한다.First, the connection of a resin film part in a pressurization and a heating process is demonstrated.
1장 간격으로 배치된 열가소성 수지 필름(22a~22d)은 상기 가열에 의해 연화한다. 이 때, 압력을 받고 있기 때문에 연화한 열가소성 수지 필름(22a~22d)은 인접하는 열경화성 수지 필름(21a~21d)에 밀착한다. 이에 따라, 복수의 수지 필름(21a~21d, 22a~22d)이 일괄해서 일체화하여 절연 기재(20)가 형성된다. 이 때, 방열 부재(60)에도 인접하는 열가소성 수지 필름(22d)이 밀착하기 때문에 방열 부재(60)도 절연 기재(20)에 일체화한다.The
또한, 반도체 칩(50)에 인접하는 열가소성 수지 필름(22b, 22c)은 압력을 받아서 유동하고, 반도체 칩(50)의 전극(51a) 형성면 및 그 이면인 전극(51b, 51c) 형성면에 밀착한다. 또한, 반도체 칩(50)의 측면과 열경화성 수지 필름(21c)의 간극에도 들어가서, 해당 간극을 메우는 것과 함께, 반도체 칩(50)의 측면에 밀착한다. 따라서, 열가소성 수지(열가소성 수지 필름(22b, 22c))에 의해 반도체 칩(50)이 밀봉된다.In addition, the
다음으로, 가압ㆍ가열 공정에 있어서, 반도체 칩(50)의 전극(51), 도체 패턴(30), 층간 접속부(40)의 접속에 대하여 설명한다.Next, the connection of the
상기 가열에 의해 도전성 페이스트(40a) 중의 Sn(융점 232℃)이 용융하고, 마찬가지로 도전성 페이스트(40a) 중의 Ag입자로 확산하여 Ag-Sn합금(융점 480℃)을 형성한다. 또한, 도전성 페이스트(40a)에 압력이 가해져 있기 때문에 소결에 의해 일체화한 합금으로 이루어지는 층간 접속부(40(41, 42))가 비아 홀 내에 형성된다.By heating, Sn (melting point 232 占 폚) in the
용융한 Sn은 도체 패턴(30)(패드(31~33))을 구성하는 Cu와도 상호 확산한다. 이에 따라, 층간 접속부(40)와 도체 패턴(30)의 계면에 금속 확산층(Cu-Sn합금층)이 형성된다.Molten Sn also diffuses with Cu which comprises the conductor pattern 30 (pads 31-33). As a result, a metal diffusion layer (Cu-Sn alloy layer) is formed at the interface between the
용융한 Sn은 반도체 칩(50)의 전극(51b, 51c)을 구성하는 Ni와도 상호 확산한다. 이에 따라, 층간 접속부(40)와 전극(51b, 51c)의 계면에 금속 확산층(Ni-Sn합금층)이 형성된다.The molten Sn also diffuses with Ni constituting the
또한, 스터드 범프(52a)를 구성하는 Au가 반도체 칩(50)의 전극(51a)의 Al에 고상 확산한다. 전극(51a)은 파인 피치 대응의 전극이기 때문에 전극(51a)의 Al의 양은 스터드 범프(52a)를 구성하는 Au의 양에 비하여 적고, 전극(51a)을 구성하는 모든 Al이 Au와의 합금화에 소비되어, 가압ㆍ가열 공정 후에는 상기한 바와 같이, Al을 금속 단체로 포함하지 않는 것으로 된다. 또한, 가압ㆍ가열 후의 전극(51a)(즉, AuAl합금층(521))은 Au-Al합금으로서, 주로 Au4Al합금을 포함하는 것으로 된다. 이 AuAl합금층(521)은 예를 들면, 도 10에 나타내는 바와 같이, Au4Al과 Au5Al2로 이루어진다.In addition, Au constituting the
또한, 가압ㆍ가열 공정에 있어서, Au4Al합금이 생성되기 전에 성장 속도가 빠른 Au5Al2가 생성되었다고 해도 압력이 인가되어 있기 때문에 도 10, 도 11에 나타내는 바와 같이, 상기한 커켄달 보이드의 생성을 억제할 수 있다. 또한, 도 10에 있어서는, 전극(51a)의 막두께를 1. 0㎛로 한 경우의 예이다.Also, in the pressurization and heating step, even if Au 5 Al 2 is formed before the Au 4 Al alloy is formed, the pressure is applied even if Au 5 Al 2 is generated. The production of can be suppressed. In addition, in FIG. 10, it is an example in the case where the film thickness of the
이에 대하여, 비교예로서, 무가압(無加壓)으로 제조한 반도체 칩 내장 배선 기판에 있어서의 AuAl합금층(521) 부분의 단면상을 도 12에 나타낸다. 도 12에서도 명백한 바와 같이, 반도체 칩 내장 배선 기판을 무가압으로 제조한 경우, 보이드(B1)가 형성되게 된다.In contrast, as a comparative example, a cross-sectional view of the portion of the
또한, 스터드 범프(52a)를 구성하는 Au와 도체 패턴(30)(패드(31))을 구성하는 Cu가 상호 확산한다. 이에 따라, 도 10에 나타내는 바와 같이, 스터드 범프 유래의 접속부(52)와 패드(31)의 계면에 CuAu합금층(522)(CuAu3합금)이 형성된다. Cu-Au합금은 250℃ 정도 이상의 가열이 있으면 생성할 수 있고, 상기한 가압ㆍ가열 조건에 따르면, CuAu3합금을 형성할 수 있다.In addition, Au constituting the stud bumps 52a and Cu constituting the conductor pattern 30 (the pad 31) are mutually diffused. Accordingly, as shown in Fig. 10,
또한, 스터드 범프(52a)는 고상 확산 접합에 소비된 Au의 나머지에 의해 Au-Al합금으로 이루어지는 AuAl합금층(521)과, Cu로 이루어지고, 계면에 CuAu3합금을 갖는 패드(31)를 전기적으로 접속하는 접속부(52)로 된다. 이와 같이, 가압ㆍ가열 공정에 있어서, 스터드 범프(52a)와 패드(31)의 접속 상태를 직접적인 접합 상태로 한다.The
또한, 패드(31)를 구성하는 Cu는 접속부(52)(스터드 범프(52a))의 Au보다도 저탄성률재를 채용하면 바람직하다. 이와 같이 함으로써 반도체 칩(50)과 절연 기재(20)의 열팽창률의 차에 기초하는 열응력을 Cu로 이루어지는 패드(31)에 집중시킬 수 있다. 이에 따라서, 도 13에 나타내는 바와 같이, 패드(31)에 크랙을 발생시켜서 반도체 칩(50)에 인가되는 열응력을 완화할 수 있다. 따라서, 도 14에 나타내는 바와 같이, 반도체 칩(50)에 크랙이 발생하는 것을 억제할 수 있어서, 반도체 칩(50)이 파괴되는 것을 억제할 수 있다.In addition, it is preferable that Cu constituting the
이상에 의해 도 6에 나타내는 바와 같이, 절연 기재(20)에 반도체 칩(50)이 내장되고, 반도체 칩(50)이 열가소성 수지에 의하여 밀봉되며, 반도체 칩(50)과 외부 접속용 전극(35)이 배선부에 의하여 전기적으로 접속되고, 반도체 칩(50)과 방열 부재(60)가 방열 배선부에 의하여 열적으로 접속된 기판을 얻을 수 있다.As described above, as shown in FIG. 6, the
그리고 이 기판에 대하여, 절연 기재(20)의 일면(20a)측으로부터 외부 접속용 전극(35)을 저면으로 하는 구멍을 형성하고, 구멍 내에 도금막 등의 도전 부재를 배치한 후, 도전 부재 상에 땜납 볼(70)을 형성하는 것으로 도 1에 나타내는 배선 기판(10)을 얻을 수 있다.Then, a hole having the bottom surface of the electrode for
다음으로, 상기 실시 형태에 나타낸 배선 기판(10) 및 그 제조 방법에 있어서의 특징 부분의 효과에 대하여 설명한다.Next, the effect of the characteristic part in the
본 실시 형태에서는 배선 기판(10)을 형성하는 데 있어서, 열가소성 수지 필름(22a~22d)이 적어도 1장 간격으로 위치하면서 반도체 칩(50)의 전극(51a) 형성면 및 해당 전극 형성면의 이면에 인접하도록 여러 장의 수지 필름(21a~21d, 22a~22d)을 적층하여 적층체로 한다.In this embodiment, in forming the
따라서, 가압ㆍ가열에 의해 열가소성 수지 필름(22a~22d)을 구성하는 열가소성 수지를 접착재로 하여 여러 장의 수지 필름(21a~21d, 22a~22d)을 일괄해서 일체화할 수 있다. 또한, 적어도 반도체 칩(50)에 인접하는 열가소성 수지 필름(22b, 22c)에 의하여 반도체 칩(50)을 밀봉할 수 있다. 나아가서는, 상기 가압ㆍ가열에 의해 도전성 페이스트(40a) 중의 도전성 입자를 소결체로 하여 도체 패턴(30)과 함께 배선부를 형성할 수 있다. 이 때문에, 배선 기판(10)의 제조 공정을 간소화할 수 있다.Therefore, by pressing and heating, several sheets of
또한, 본 실시 형태에서는 이 가압ㆍ가열 공정에 의해 패드(31)를 구성하는 Cu와 스터드 범프(52a)를 구성하는 Au를 고상 확산에 의해 CuAu합금층(522)을 형성하는 것과 함께, 전극(51a)의 Al과 스터드 범프(52a)를 구성하는 Au를 고상 확산에 의해 금속 단체로서의 Al이 존재하지 않는, Au-Al합금으로 이루어지는 AuAl합금층(521)을 형성한다. 즉, 전극(51a)은 접속부(52)와 대향하는 부위의 두께 방향에 있어서 AuAl합금층(521)으로 한다. 이 때문에, 고온의 사용 환경에 있어서도 Au의 확산에 의한 커켄달 보이드의 발생을 억제할 수 있다. 또한, AuAl합금층(521)과 CuAu합금층(522)을 동일한 공정(가압ㆍ가열 공정)으로 형성하는 것과 함께, AuAl합금층(521)과 CuAu합금층(522)을 동일한 공정(가압ㆍ가열 공정)으로 밀봉할 수 있어서 제조 공정을 간소화할 수도 있다.In this embodiment, the
이상으로부터 본 발명에 따르면, 반도체 칩의 접속 신뢰성을 높이면서 반도체 칩 내장 배선 기판의 제조 공정을 간소화할 수 있어서 제조 시간을 단축할 수 있다.As mentioned above, according to this invention, the manufacturing process of a semiconductor chip internal wiring board can be simplified, and the manufacturing time can be shortened, improving the connection reliability of a semiconductor chip.
또한, 본 실시 형태에서는 스터드 범프(52a)와 패드(31)의 계면에 CuAu합금층(522)을 갖는 것과 함께, 반도체 칩(50)과 스터드 범프(52a)의 사이의 적어도 일부에 AuAl합금층(521)을 가짐으로써 내장되는 반도체 칩의 접속 신뢰성을 향상시킬 수 있다.In the present embodiment, the
또한, 적층체를 형성하는 적층 공정 전에 반도체 칩(50)과 기판(열경화성 수지 필름(21b))의 사이에 열가소성 수지 필름(22b)을 배치하고, 열가소성 수지의 융점 이상의 온도로 가열하면서 가압한다. 따라서, 온도를 열가소성 수지의 융점 이상까지 올리고 있는 동안은 열가소성 수지에 유동성을 갖게 할 수 있고, 가압에 의해 스터드 범프(52a)와 패드(31)의 사이에 위치하는 열가소성 수지를 이동시켜서 스터드 범프(52a)를 패드(31)에 직접 접촉시켜서 스터드 범프(52a)와 패드(31)를 압접 상태로 할 수 있다.In addition, the
이 때, 용융한 열가소성 수지가 압력을 받아서 유동하고, 스터드 범프(52a)와 패드(31)의 접속부의 주위를 포함하여 반도체 칩(50)과 기판(열경화성 수지 필름(21b))의 사이를 밀봉한다. 따라서, 각 접속부 간에서의 전기적인 절연성을 확보할 수 있다. 또한, 접속부에 있어서의 접속 신뢰성을 향상시킬 수 있다.At this time, the molten thermoplastic resin flows under pressure, and seals between the
또한, 스터드 범프(52a)와 패드(31)가 압접 상태로 된 시점에서 플립 칩 실장 공정(가열ㆍ가압)을 종료하고, 가압ㆍ가열 공정에서 받는 가압ㆍ가열에 의해 스터드 범프(52a)와 패드(31)를 접합 상태로 한다. 이와 같이, 가압ㆍ가열 공정의 열과 압력을 이용하는 것으로 스터드 범프(52a)(접속부(52))와 패드(31)를 접합 상태로 하기 때문에 압접 상태에 비하여 반도체 칩(50)의 전극(51a)과 패드(31)의 전기적인 접속 신뢰성을 향상시킬 수 있다.At the time when the
또한, 플립 칩 실장 공정에서는 스터드 범프(52a)와 패드(31)를 압접 상태로 해 두고, 가압ㆍ가열 공정의 열과 압력을 이용하는 것으로 스터드 범프(52a)와 패드(31)를 접합 상태로 한다. 따라서, 플립 칩 공정에 있어서, 스터드 범프(52a)와 패드(31)를 접합 상태로 하고, 그 후, 가압ㆍ가열 공정을 실시하는 방법에 비하여 제조 시간을 단축할 수 있다.In the flip chip mounting step, the stud bumps 52a and the
또한, 적층 공정 전에 스터드 범프(52a)를 패드(31)에 접촉시키지 않고, 가압ㆍ가열 공정으로 스터드 범프(52a)를 패드(31)에 접촉시키고, 또한, 접합 상태로 되도록 하면, 연화한 열가소성 수지의 완충 효과에 의해 스터드 범프(52a)가 제 2 필름으로서의 열가소성 수지 필름(22b)에 밀어넣어지기 어려워진다. 그 결과, 스터드 범프(52a)와 패드(31)의 사이에 열가소성 수지가 남아 버리는 것도 생각된다.In addition, if the stud bumps 52a are brought into contact with the
이에 대하여, 본 실시 형태에서는 적층 공정 전에 스터드 범프(52a)와 패드(31)를 압접 상태로 해 두기 때문에 가압ㆍ가열 공정의 가압ㆍ가열에 의해 스터드 범프(52a)와 패드(31)를 확실하게 접합 상태로 할 수 있다.In contrast, in the present embodiment, the stud bumps 52a and the
또한, 본 실시 형태에서는 열경화성 수지 필름(21a~21d) 만에 도체 패턴(30)을 형성하고, 열가소성 수지 필름(22a~22d)에는 도체 패턴(30)을 형성하지 않는다. 따라서, 가압ㆍ가열 공정 등으로 열가소성 수지가 연화하고, 압력을 받아서 유동해도 도체 패턴(30)은 열경화성 수지 필름(21a~21d)에 고정되어 있기 때문에 도체 패턴(30)의 위치 어긋남을 억제할 수 있다. 이 때문에, 파인 피치 대응의 반도체 칩(50)을 내장하는 배선 기판(10)에 가장 적합하다.In addition, in this embodiment, the
그런데 양면에 전극(51)을 갖는 반도체 칩(50)에 있어서, 전극(51)을 고상 확산 접합하면, 가압ㆍ가열 공정 동안, 반도체 칩(50)에 고체가 접해 있기 때문에 반도체 칩(50)에 인가되는 압력(프레스압)이 높아진다. 특히, 양면에 설치된 전극(51)을 함께 고상 확산 접합하면, 반도체 칩(50)에 인가되는 압력(프레스압)이 더한층 높아진다. 이에 대하여 본 실시 형태에서는, 반도체 칩(50)의 일면측에서는 Au의 고상 확산에 의해 전극(51a)과 패드(31)를 전기적으로 접속하고, 한편, 반도체 칩(50)의 반대의 면측에서는 용융한 Sn의 액상 확산에 의해 전극(51b, 51c)과 패드(32, 33)를 전기적으로 접속한다. 따라서, 액상측에서 반도체 칩(50)에 인가되는 압력을 완충할 수 있다. 이 때문에, 한쪽을 스터드 범프(52a)를 이용한 고상 확산으로 하여 파인 피치 대응하면서도 가압ㆍ가열 공정에서 반도체 칩(50)에 인가되는 압력을 저감하여 반도체 칩(50)의 신뢰성을 높일 수 있다.By the way, in the
또한, 본 실시 형태에서는 열가소성 수지 필름(22b, 22c)으로서, 유리 섬유 등의 무기 재료나 무기 필러를 포함하지 않는 수지 필름을 채용하기 때문에 이에 의해서도 가압ㆍ가열 공정에서 반도체 칩(50)에 인가되는 압력을 저감할 수 있다.
In addition, in this embodiment, since the
(제 2 실시 형태)(Second Embodiment)
제 1 실시 형태에서는 반도체 칩(50)을, 기판으로서의 열경화성 수지 필름(21b)에 플립 칩 실장할 때에 스터드 범프(52a)를 열경화성 수지 필름(21b)의 패드 형성면 상에 부착한 열가소성 수지 필름(22b)에 밀어넣어서 패드(31)와의 압접 상태를 확보하는 예를 나타냈다.In the first embodiment, the thermoplastic resin film having the stud bumps 52a attached on the pad formation surface of the
이에 대하여, 본 실시 형태에서는 도 15(a), (b)에 나타내는 바와 같이, 열경화성 수지 필름(21b)의 패드 형성면에, 패드(31)에 대응하는 위치에 관통 구멍(25)이 설치된 열가소성 수지 필름(22b)을, 관통 구멍(25)이 패드(31)를 덮도록 부착해 두는 점을 특징으로 한다.On the other hand, in this embodiment, as shown to FIG. 15 (a), (b), the thermoplastic hole provided with the through-
도 15(a), (b)에 나타내는 예에서는, 각 패드(31)마다 관통 구멍(25)을 설치하고 있다. 이에 따르면, 스터드 범프(52a)와 패드(31)의 각 접속부의 사이에 열가소성 수지 필름(22b)이 위치하기 때문에 플립 칩 실장 공정에 있어서, 연화한 열가소성 수지가 접속부를 덮기 쉽다. 즉, 관통 구멍(25)을 설치하면서도 각 접속부 간에서의 전기적인 절연성을 확보하기 쉬워서 접속부에 있어서의 접속 신뢰성을 향상시키기 쉽다.In the example shown to FIG. 15 (a), (b), the through
또한, 반도체 칩(50)의 전극(51a)이 파인 피치인 경우, 패드(31)도 파인 피치로 된다. 따라서, 패드(31)(예를 들면, 직경 30㎛)보다도 작은 관통 구멍(25)을 형성하는 것은 곤란하다. 그러나 층간 접속부(40)를 형성하기 위한 비아 홀(관통 구멍)과는 달리, 관통 구멍(25)에는 도전성 페이스트(40a)가 충전되지 않고, 또한, 반도체 칩(50)의 전극(51a)과 패드(31)를 전기적으로 접속하는 접속부(52)의 체격을 규정하는 것도 아니다. 따라서, 관통 구멍(25)에 대해서는, 패드(31)보다 크게 해도 좋기 때문에 비아 홀보다도 관통 구멍 형성의 자유도가 높아서, 패드(31)마다 설치할 수 있다.In addition, when the
그리고 열가소성 수지 필름(22b)을 구성하는 열가소성 수지의 유리 전이점(바꾸어 말하면, 열가소성 수지가 연화하는 연화점) 이상의 온도로 가열하면서 가압하여 반도체 칩(50)을 열경화성 수지 필름(21b)에 플립 칩 실장한다. 이에 따라, 반도체 칩(50)의 스터드 범프(52a)를, 관통 구멍(25)을 통하여 대응하는 패드(31)에 압접시키는 것과 함께, 연화한 열가소성 수지로 반도체 칩(50)과 열경화성 수지 필름(21b)의 사이를 밀봉한다.The
이와 같은 방법을 이용해도 제 1 실시 형태에 나타낸 제조 방법과 동일한 효과를 이룰 수 있다.Using such a method can achieve the same effect as the manufacturing method shown in 1st Embodiment.
또한, 본 실시 형태에 나타내는 제조 방법에 따르면, 스터드 범프(52a)와 패드(31)의 압접 상태를 형성하는 데 있어서, 열가소성 수지 필름(22b)을 용융시키지 않아도 좋다. 열가소성 수지 필름(22b)을 구성하는 열가소성 수지의 유리 전이점 이상의 온도로 가열하면서 가압하는 것으로 연화한 열가소성 수지로 반도체 칩(50)과 열경화성 수지 필름(21b)의 사이를 밀봉할 수 있으면 좋다. 바꾸어 말하면, 반도체 칩(50)을 열가소성 수지 필름(22b)에 열압착할 수 있으면 좋다. 열가소성 수지 필름(22b)에는 플립 칩 실장 전에 미리 관통 구멍(25)을 설치하기 때문에 제 1 실시 형태에 나타내는 방법에 비하여 압접 상태를 용이하게 형성할 수 있다.Moreover, according to the manufacturing method shown in this embodiment, in forming the pressure contact state of the
따라서, 열량이 같으면 제 1 실시 형태에 나타내는 방법보다도 단시간에 스터드 범프(52a)와 패드(31)의 압접 상태 및 열가소성 수지 필름(22b)에 의한 밀봉 구조를 형성할 수 있다. 즉, 플립 칩 실장 공정에서의 가열ㆍ가압 시간, 나아가서는 배선 기판(10)의 제조 시간을 보다 단축할 수 있다.Therefore, if the calories are the same, the pressed structure of the
또한, 가열ㆍ가압 시간 및 가압 조건이 같으면 제 1 실시 형태에 나타내는 방법보다도 적은 열량으로 스터드 범프(52a)와 패드(31)의 압접 상태를 확보할 수 있다.In addition, if the heating and pressing time and pressurization conditions are the same, the pressure contact state of the stud bumps 52a and the
또한, 관통 구멍(25)은 열가소성 수지 필름(22b)을 열경화성 수지 필름(21b)에 부착하기 전에 형성해도 좋고, 부착한 후에 형성해도 좋다. 본 실시 형태에서는 부착한 후, 열가소성 수지 필름(22b)에 있어서의 패드(31)에 대응하는 위치에 탄산가스 레이저 등에 의해 관통 구멍(25)을 형성한다. 이와 같은 방법을 채용하면, 위치 정밀도 좋게 관통 구멍(25)을 형성할 수 있다.In addition, the through-
한편, 부착하기 전에 레이저광의 조사 등에 의해 관통 구멍(25)을 형성하는 경우, 열가소성 수지 필름(22b)을 부착할 때에 해당 수지 필름(22b)에 있어서의 관통 구멍(25)의 형성 위치와는 다른 위치를 가열하면서 가압하여 부착하면 좋다. 관통 구멍(25)의 형성 위치와는 다른 위치를 가열ㆍ가압하여 부착하기 때문에 관통 구멍(25)의 찌부러짐(폐쇄)을 막을 수 있다. 따라서, 반도체 칩(50)을 기판에 실장할 때에 단시간에 스터드 범프(52a)와 패드(31)를 압접 상태로 할 수 있다.On the other hand, in the case where the through
본 실시 형태에서는 패드(31)마다 관통 구멍(25)을 설치하는 예를 나타냈지만, 복수의 패드(31)마다 관통 구멍(25)을 하나 설치해도 좋다. 예를 들면, 도 16(a), (b)에 나타내는 예에서는, 복수의 패드(31)가 1변 10개로 일렬의 직사각형 환상으로 배치되어 있으며, 관통 구멍(25)은 각 변마다, 즉, 10개의 패드(31)에 대하여 하나의 관통 구멍(25)이 설치되어 있다. 즉, 수직 방향 중의 일방향으로 긴 관통 구멍(25)으로 되어 있다.In the present embodiment, an example in which the through
이에 따르면, 도 15(a), (b)에 나타낸 하나의 패드(31)마다 하나의 관통 구멍(25)을 설치하는 구성에 비하여 패드(31) 간의 간격(피치)에 따르지 않고, 관통 구멍(25)을 형성할 수 있다. 즉, 관통 구멍(25)의 형성 자유도가 높아서, 파인 피치에 적합해 있다.According to this configuration, the through-holes (not pitches) between the
이상, 본 발명의 바람직한 실시 형태에 대하여 설명했지만, 본 발명은 상기한 실시 형태에 전혀 제한되지 않고, 본 발명의 요지를 일탈하지 않는 범위에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하다.As mentioned above, although preferred embodiment of this invention was described, this invention is not restrict | limited to the above-mentioned embodiment at all, It can be variously modified and implemented in the range which does not deviate from the summary of this invention.
상기의 실시 형태에 있어서는, 반도체 유닛(80)을 형성한 후에 적층 공정 및 가압ㆍ가열 공정을 실시하는 예를 채용했지만, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니다. 적층 공정에 있어서, 반도체 칩(50)과 제 1 필름(열경화성 수지 필름(21b))과 제 2 필름(열가소성 수지 필름(22b))을 분리한 상태에서 적층하도록 해도 좋다. 즉, 반도체 칩(50)과 제 1 필름(열경화성 수지 필름(21b))을 제 2 필름(열가소성 수지 필름(22b))을 통하여 스터드 범프(52a)와 패드(31)가 마주보는 방향으로 분리한 상태에서 적층하도록 해도 좋다. 즉, 도 5에 나타내는 적층 공정에 있어서, 반도체 유닛(80)이 배치되는 공간에 열경화성 수지 필름(21b), 열가소성 수지 필름(22b), 반도체 칩(50)을 (지면 하측으로부터 이 순서로)배치하도록 해도 좋다. 그리고 가압ㆍ가열 공정에서는 스터드 범프(52a)를, 열가소성 수지 필름(22b)을 용융시키면서 밀어넣어서 패드(31)와 스터드 범프(52a) 및 전극(51a)과 스터드 범프(52a)를 고상 확산 접합에 의해 접합한다. 이와 같이 함으로써 반도체 유닛(80)을 형성하는 공정을 생략할 수 있어서, 반도체 칩 내장 배선 기판의 제조 시간을 단축할 수 있다.In the above embodiment, an example in which the lamination step and the pressurization and heating step are adopted after the
또한, 절연 기재(20)를 구성하는 여러 장의 수지 필름의 구성은 상기 예에 한정되는 것은 아니다. 수지 필름의 장수는 상기 예(8장)에 한정되는 것은 아니다. 반도체 칩(50)을 내장할 수 있는 장수이면 좋다.In addition, the structure of the several sheets of resin film which comprises the insulating
열가소성 수지 필름의 구성 재료도 상기 예에 한정되지 않는다. 예를 들면, PEEK/PEI로 이루어지는 것이어도, 상기 예와는 비율이 다른 것을 채용해도 좋다. 또한, PEEK/PEI 이외의 구성 재료, 예를 들면, 액정 폴리머(LCP) 등을 채용해도 좋다. 또한, FEP(테트라플루오로에틸렌ㆍ헥사플루오로프로필렌 공중합체), PFA(테트라플루오로에틸렌ㆍ퍼플루오로알킬비닐에테르 공중합체), PPS(폴리페닐렌설파이드 수지) 등을 채용해도 좋다.The constituent material of the thermoplastic resin film is not limited to the above example. For example, even if it consists of PEEK / PEI, what is different from the said example may be employ | adopted. Moreover, you may employ | adopt constituent materials other than PEEK / PEI, for example, liquid crystal polymer (LCP). Moreover, you may employ | adopt FEP (tetrafluoroethylene hexafluoropropylene copolymer), PFA (tetrafluoroethylene perfluoroalkyl vinyl ether copolymer), PPS (polyphenylene sulfide resin), etc.
가압ㆍ가열 공정에서의 반도체 칩(50)으로의 국소적인 응력 인가를 억제하기 위해, 열가소성 수지 필름(22a~22d)으로서, 유리 섬유, 아라미드 섬유 등의 기재에 이용되는 무기 재료, 융점이나 선팽창 계수의 조정을 위해 첨가되는 무기 필러를 갖지 않는 필름을 이용하는 예를 나타냈지만, 이들을 포함하는 열가소성 수지 필름(22a~22d)을 채용할 수도 있다. 그러나 상기한 바와 같이, 반도체 칩(50)을 밀봉하는 데 이용하는 열가소성 수지 필름(본 실시 형태에서는 2장의 열가소성 수지 필름(22b, 22c))에 대해서는, 반도체 칩(50)으로의 국소적인 응력 인가를 억제하기 위해, 유리 섬유, 아라미드 섬유 등의 기재에 이용되는 무기 재료, 융점이나 선팽창 계수의 조정을 위해 첨가되는 무기 필러를 갖지 않는 필름을 이용하는 것이 바람직하다.In order to suppress local stress application to the
열경화성 수지 필름의 구성 재료도 상기 예에 한정되지 않는다. 예를 들면, 유리 섬유, 아라미드 섬유 등의 기재에 이용되는 무기 재료를 포함하는 필름을 채용할 수도 있다. 또한, 열경화성 폴리이미드 이외의 열경화성 수지를 채용할 수도 있다.The structural material of a thermosetting resin film is not limited to the said example, either. For example, the film containing the inorganic material used for base materials, such as glass fiber and aramid fiber, can also be employ | adopted. Moreover, thermosetting resins other than a thermosetting polyimide can also be employ | adopted.
또한, 여러 장의 수지 필름으로서, 열경화성 수지 필름을 포함하지 않고, 열가소성 수지 필름 만을 포함하는 구성으로 해도 좋다. 또한, 열경화성 수지 필름보다도 열가소성 수지 필름의 장수가 많아서, 적층 상태에서 일부, 열가소성 수지 필름이 연속되는 구성으로 해도 좋다.In addition, as several resin films, it is good also as a structure which does not contain a thermosetting resin film but contains only a thermoplastic resin film. In addition, the thermoplastic resin film has a longer life than that of the thermosetting resin film, and may be a structure in which the thermoplastic resin film is partially continued in the laminated state.
본 실시 형태에서는 반도체 칩(50)이 플립 칩 실장되는 기판으로서, 제 1 필름으로서의 열경화성 수지 필름(21b)의 예를 나타냈다. 그러나 제 1 필름으로서 열가소성 수지 필름을 채용해도 좋다. 또한, 제 1 필름을 포함하는 여러 장의 수지 필름을 이용하여 기판을 구성해도 좋다.In this embodiment, an example of the
본 실시 형태에서는 방열성을 향상시키기 위해, 절연 기재(20)의 일면(20b)에 방열 부재(60)를 고정하는 예를 나타냈다. 또한, 마찬가지로 방열성을 향상시키기 위해, 반도체 칩(50)에 더미 전극(51c)을 설치하고, 더미 전극(51c)에 방열 배선부(패드(33) 및 층간 접속부(42))를 접속하는 예를 나타냈다. 그러나 적어도 한쪽을 갖지 않는 구성으로 해도 좋다. 방열 부재(60) 및 방열 배선부 중, 어느 한쪽 만을 갖는 구성으로 하면, 도 1에 나타내는 구성보다는 뒤떨어지지만, 어느 쪽도 갖지 않는 구성에 비하여 방열성을 향상시킬 수 있다.In this embodiment, in order to improve heat dissipation, the example which fixed the
또한, 방열 부재(60)를 절연 기재(20)의 일면(20b) 전면에 설치하고 있지만, 일면(20b)의 일부에 방열 부재(60)가 고정된 구성으로 해도 좋고, 절연 기재(20)의 양면(20a, 20b)에 방열 부재(60)가 각각 고정된 구성으로 해도 좋다.In addition, although the
본 실시 형태에서는 반도체 칩(50)이 양면에 전극(51)을 갖고, 또한, 전극(51)으로서, 전기적인 접속 기능을 제공하는 전극으로서의 AuAl합금층(521), 전극(51b)과, 더미 전극(51c)을 포함하는 예를 나타냈다. 그러나 방열 배선부와 함께 더미 전극(51c)을 갖지 않는 구성으로 해도 좋다. 또한, 반도체 칩(50)으로서, 일면 만에 전극(51)(AuAl합금층(521))을 갖는 구성으로 해도 좋다. 전극(51)으로서, 스터드 범프(52a)가 설치되는 전극(51a)을 적어도 포함하면 좋다.In this embodiment, the
예를 들면, 반도체 칩(50)이 일면에 전극으로서의 AuAl합금층(521)을 갖고, 반대측의 면에 더미 전극(51c) 만을 갖는 구성으로 해도 좋다. 이 경우도 상기한 바와 같이, 더미 전극(51c)과 패드(33)의 전기적인 접속을 액상 확산으로 하면, 가압ㆍ가열 공정에서 반도체 칩(50)에 인가되는 압력(프레스압)을 억제할 수 있다.For example, the
또한, 도 17에 나타내는 변형예와 같이, 반도체 칩 내장 배선 기판(10a)은 반도체 칩(50)이 일면측에 전극(51)(AuAl합금층(521))을 갖고, 반대측의 면에 전극(51)을 갖지 않는 구성으로 해도 좋다. 이 경우, 전극(51)을 설치하지 않는 면에는 배선부, 방열 배선부가 접속되지 않기 때문에 가압ㆍ가열 공정에 있어서, 연화하는 열가소성 수지 필름(22c)에 의해 양면에 전극(51)을 갖는 구성보다도 반도체 칩(50)에 인가되는 압력(프레스압)을 억제할 수 있다.In addition, as in the modification shown in FIG. 17, in the semiconductor chip embedded
또한, 수지 필름의 두께나 도체 패턴(30)의 두께도 상기 예에 한정되는 것은 아니다. 다만, 적층 방향에 있어서, 반도체 칩(50)에 인접하고, 반도체 칩(50)을 밀봉하는 열가소성 수지 필름(22b, 22c)에 대해서는, 상기한 바와 같이, 두께가 5㎛ 이상인 것을 채용하는 것이 바람직하다.In addition, the thickness of the resin film and the thickness of the
Claims (21)
표면에 Cu로 이루어지는 도체 패턴이 형성된 수지 필름, 비아 홀 내에 도전성 페이스트가 충전된 수지 필름을 포함하는 여러 장의 수지 필름을, 열가소성 수지를 포함하는 열가소성 수지 필름이 적어도 1장 간격으로 위치하면서 반도체 칩의 전극 형성면 및 해당 전극 형성면의 이면에 인접하도록 적층하여 적층체로 하는 적층 공정과,
상기 적층체를 가열하면서 적층 방향 상하로부터 가압함으로써 상기 열가소성 수지를 연화시켜서 여러 장의 상기 수지 필름을 일괄해서 일체화하는 것과 함께, 상기 반도체 칩을 밀봉하고, 상기 도전성 페이스트 중의 도전성 입자를 소결체로 하여, 해당 소결체와 상기 도체 패턴을 가진 배선부를 형성하는 가압ㆍ가열 공정을 구비하고,
상기 적층 공정에 있어서는, 상기 제 1 전극에 Au로 이루어지는 스터드 범프가 설치된 상기 반도체 칩과 상기 수지 필름으로 이루어져서 상기 도체 패턴의 일부로서 패드가 형성된 제 1 필름을 상기 열가소성 수지 필름으로서의 제 2 필름을 통하여 상기 스터드 범프와 상기 패드가 마주보는 방향에 배치하고,
상기 가압ㆍ가열 공정에서는 상기 패드와 상기 스터드 범프 및 상기 제 1 전극과 상기 스터드 범프를 고상 확산 접합에 의해 접합함으로써 상기 패드를 구성하는 Cu와 상기 스터드 범프를 구성하는 Au의 합금층인 CuAu합금층을 형성하는 것과 함께, 상기 제 1 전극에 있어서의 상기 스터드 범프와 대향하는 부위의 두께 방향의 Al을 모두 AuAl합금화하여 해당 제 1 전극을, 전부 AuAl합금층으로 하는 것을 특징으로 하는
반도체 칩 내장 배선 기판의 제조 방법.
As a manufacturing method of a semiconductor chip embedded wiring board which embeds the semiconductor chip which has the 1st electrode which consists of Al type material in one surface,
A plurality of resin films including a resin film having a conductive pattern made of Cu on the surface and a resin film filled with a conductive paste in a via hole, and a thermoplastic resin film containing a thermoplastic resin are positioned at at least one interval of the semiconductor chip. A lamination step of laminating the electrode forming surface and the back surface of the electrode forming surface to form a laminate;
The thermoplastic resin is softened by pressurizing from above and below the stacking direction while heating the laminate, and the resin films of the plurality of sheets are integrally integrated, the semiconductor chip is sealed, and the conductive particles in the conductive paste are used as sintered bodies. A pressing and heating step of forming a sintered body and a wiring portion having the conductor pattern,
In the lamination step, the first film comprising the semiconductor chip and the resin film provided with the stud bump made of Au in the first electrode and the pad is formed as part of the conductor pattern through the second film as the thermoplastic resin film. The stud bumps and the pads face each other,
In the pressurizing and heating step, a CuAu alloy layer, which is an alloy layer of Cu constituting the pad and Au constituting the stud bump, is formed by joining the pad, the stud bump, and the first electrode and the stud bump by solid phase diffusion bonding. And Al in the thickness direction of the portion facing the stud bump in the first electrode are all AuAl alloyed, so that all the first electrodes are made of AuAl alloy layer.
Method for manufacturing a semiconductor chip embedded wiring board.
상기 가압ㆍ가열 공정에서는 Au4Al합금을 포함하는 상기 AuAl합금층을 형성하는 것을 특징으로 하는
반도체 칩 내장 배선 기판의 제조 방법.
The method of claim 1,
In the pressurizing and heating step, the AuAl alloy layer containing Au 4 Al alloy is formed.
Method for manufacturing a semiconductor chip embedded wiring board.
상기 가압ㆍ가열 공정에서는 CuAu3합금을 포함하는 상기 CuAu합금층을 형성하는 것을 특징으로 하는
반도체 칩 내장 배선 기판의 제조 방법.
The method of claim 1,
In the pressurization and heating step, the CuAu alloy layer containing the CuAu 3 alloy is formed.
Method for manufacturing a semiconductor chip embedded wiring board.
상기 적층 공정의 전공정으로서,
상기 제 1 필름을 포함하는 기판에 대하여, 가열하면서 가압함으로써 상기 패드를 덮도록 상기 제 2 필름을 상기 기판의 패드 형성면에 부착하는 부착 공정과,
상기 제 2 필름을 구성하는 열가소성 수지의 융점 이상의 온도로 가열하면서 가압함으로써 상기 스터드 범프를, 상기 제 2 필름을 용융시키면서 밀어넣어서 대응하는 상기 패드에 압접시키는 것과 함께, 용융한 상기 제 2 필름으로 상기 반도체 칩과 상기 기판의 사이를 밀봉하는 플립 칩 실장 공정을 구비하는 것을 특징으로 하는
반도체 칩 내장 배선 기판의 제조 방법.
The method according to any one of claims 1 to 3, wherein
As a previous step of the lamination step,
An attaching step of attaching the second film to the pad forming surface of the substrate so as to cover the pad by pressurizing while heating the substrate including the first film;
Pressing the stud bump while pressing while heating to a temperature equal to or higher than the melting point of the thermoplastic resin constituting the second film while pressing the melted second film to the corresponding pad, the molten second film to the And a flip chip mounting step of sealing between the semiconductor chip and the substrate.
Method for manufacturing a semiconductor chip embedded wiring board.
상기 적층 공정의 전공정으로서,
상기 제 1 필름을 포함하는 기판에 대하여, 패드 형성면에, 상기 패드에 대응하는 위치에 관통 구멍이 설치된 상기 제 2 필름을 부착한 상태에서 상기 제 2 필름을 구성하는 열가소성 수지의 유리 전이점 이상의 온도로 가열하면서 가압함으로써 상기 스터드 범프를, 상기 관통 구멍을 통하여 대응하는 상기 패드에 압접시키는 것과 함께, 연화한 상기 제 2 필름으로 상기 반도체 칩과 상기 기판의 사이를 밀봉하는 플립 칩 실장 공정을 구비하는 것을 특징으로 하는
반도체 칩 내장 배선 기판의 제조 방법.
The method according to any one of claims 1 to 3, wherein
As a previous step of the lamination step,
Above the glass transition point of the thermoplastic resin which comprises the said 2nd film in the state which attached the said 2nd film provided with the through hole to the pad formation surface in the position corresponding to the said pad with respect to the board | substrate containing the said 1st film. And pressing the stud bumps to the corresponding pads through the through holes by pressing while heating to a temperature, and a flip chip mounting step of sealing between the semiconductor chip and the substrate with the softened second film. Characterized by
Method for manufacturing a semiconductor chip embedded wiring board.
상기 관통 구멍을 상기 패드마다 설치하는 것을 특징으로 하는
반도체 칩 내장 배선 기판의 제조 방법.
The method of claim 5, wherein
The through holes are provided for each of the pads.
Method for manufacturing a semiconductor chip embedded wiring board.
상기 관통 구멍을 복수의 상기 패드마다 하나 설치하는 것을 특징으로 하는
반도체 칩 내장 배선 기판의 제조 방법.
The method of claim 5, wherein
Characterized in that one through hole is provided for each of the plurality of pads.
Method for manufacturing a semiconductor chip embedded wiring board.
상기 플립 칩 실장 공정으로서,
상기 관통 구멍이 설치된 제 2 필름을 상기 관통 구멍의 형성 위치와는 다른 위치를 가열하면서 가압함으로써 상기 기판의 패드 형성면에 부착하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는
반도체 칩 내장 배선 기판의 제조 방법.The method according to claim 6,
As the flip chip mounting process,
And attaching the second film provided with the through hole to the pad forming surface of the substrate by pressing while heating a position different from the position where the through hole is formed.
Method for manufacturing a semiconductor chip embedded wiring board.
상기 플립 칩 실장 공정으로서,
가열하면서 가압함으로써 상기 제 2 필름을, 상기 패드를 덮도록 상기 기판의 패드 형성면에 부착한 후, 상기 제 2 필름에 있어서의 상기 패드에 대응하는 위치에 관통 구멍을 형성하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는
반도체 칩 내장 배선 기판의 제조 방법.
The method according to claim 6,
As the flip chip mounting process,
Attaching the second film to the pad forming surface of the substrate so as to cover the pad by pressurizing while heating, and forming a through hole at a position corresponding to the pad in the second film. Characterized
Method for manufacturing a semiconductor chip embedded wiring board.
상기 적층 공정에서는 상기 반도체 칩과 상기 제 1 필름을, 상기 제 2 필름을 통하여 상기 스터드 범프와 상기 패드가 마주보는 방향으로 분리한 상태에서 적층하고,
상기 가압ㆍ가열 공정에서는 스터드 범프를, 상기 제 2 필름을 용융시키면서 밀어넣어서 상기 패드와 상기 스터드 범프 및 상기 제 1 전극과 상기 스터드 범프를 고상 확산 접합에 의해 접합하는 것을 특징으로 하는
반도체 칩 내장 배선 기판의 제조 방법.
The method of claim 1,
In the lamination step, the semiconductor chip and the first film are laminated in a state in which the stud bump and the pad are separated from each other through the second film,
In the pressurizing and heating step, a stud bump is pushed while melting the second film to join the pad, the stud bump, the first electrode, and the stud bump by solid phase diffusion bonding.
Method for manufacturing a semiconductor chip embedded wiring board.
상기 반도체 칩은 상기 제 1 전극이 형성된 전극 형성면의 이면에 제 2 전극을 갖는 것을 특징으로 하는
반도체 칩 내장 배선 기판의 제조 방법.
The method according to any one of claims 1 to 3, wherein
The semiconductor chip has a second electrode on a back surface of the electrode formation surface on which the first electrode is formed.
Method for manufacturing a semiconductor chip embedded wiring board.
상기 적층 공정에 있어서는, 상기 적층체에 있어서의 상기 반도체 칩의 제 2 전극과 마주보는 방향의 표층에 금속 재료로 이루어지는 방열 부재를 배치하고, 상기 가압ㆍ가열 공정에서는 상기 방열 부재와 상기 수지 필름의 비아 홀 내에 충전된 도전성 페이스트를 접합하는 것을 특징으로 하는
반도체 칩 내장 배선 기판의 제조 방법.
The method of claim 11,
In the lamination step, a heat dissipation member made of a metal material is disposed on the surface layer in a direction facing the second electrode of the semiconductor chip in the lamination, and in the pressing and heating step, the heat dissipation member and the resin film A conductive paste filled in the via hole is bonded.
Method for manufacturing a semiconductor chip embedded wiring board.
상기 반도체 칩을 밀봉하는 상기 열가소성 수지 필름은 필러를 포함하지 않는 것을 특징으로 하는
반도체 칩 내장 배선 기판의 제조 방법.
The method according to any one of claims 1 to 3, wherein
The thermoplastic resin film for sealing the semiconductor chip does not include a filler
Method for manufacturing a semiconductor chip embedded wiring board.
복수의 소자가 구성되는 것과 함께, 한쪽 면에 제 1 전극을 갖고, 상기 절연 기재에 매설되어, 해당 절연 기재의 열가소성 수지에 의해 밀봉된 반도체 칩과,
상기 절연 기재에 설치되어, 상기 반도체 칩의 제 1 전극과 전기적으로 접속되는 것이고, Cu로 이루어지는 도체 패턴과, 비아 홀 내에 설치된 층간 접속부와, 상기 제 1 전극과 상기 도체 패턴의 일부로서의 패드를 접속하고 Au로 이루어지는 접속부,를 포함하는 배선부와,
상기 접속부와 상기 패드의 계면에 상기 접속부를 구성하는 Au와 상기 패드를 구성하는 Cu의 합금층인 CuAu합금층을 갖고,
상기 제 1 전극에 있어서의 상기 접속부와 대향하는 부위는 두께 방향에 있어서 전부 AuAl합금층으로 이루어지는 것을 특징으로 하는
반도체 칩 내장 배선 기판.
An insulating substrate comprising at least a thermoplastic resin,
The semiconductor chip which has a 1st electrode on one surface, is embedded in the said insulating base material, and is sealed by the thermoplastic resin of this insulating base material, with several elements comprised,
It is provided in the said insulating base material, and is electrically connected with the 1st electrode of the said semiconductor chip, and connects the conductor pattern which consists of Cu, the interlayer connection part provided in the via hole, and the pad as a part of the said 1st electrode and the said conductor pattern. And a connecting portion comprising Au,
At the interface of the said connection part and the said pad, it has a CuAu alloy layer which is an alloy layer of Au which comprises the said connection part, and Cu which comprises the said pad,
The site | parts which oppose the said connection part in a said 1st electrode are all comprised from AuAl alloy layer in the thickness direction, It is characterized by the above-mentioned.
Semiconductor chip embedded wiring board.
상기 제 1 전극은 Au4Al합금을 포함하는 것을 특징으로 하는
반도체 칩 내장 배선 기판.
The method of claim 15,
The first electrode is characterized in that it comprises an Au 4 Al alloy
Semiconductor chip embedded wiring board.
상기 접속부와 상기 패드의 계면에는 상기 CuAu합금층으로서 CuAu3합금을 포함하는 것을 특징으로 하는
반도체 칩 내장 배선 기판.
17. The method of claim 16,
An interface between the connection portion and the pad includes a CuAu 3 alloy as the CuAu alloy layer.
Semiconductor chip embedded wiring board.
상기 절연 기재는 열가소성 수지를 포함하는 열가소성 수지 필름이 적어도 1장 간격으로 위치하면서 상기 반도체 칩의 양 전극 형성면에 인접하도록 여러 장의 수지 필름이 적층되고, 상기 열가소성 수지 필름을 접착층으로 하여 상호 접착되어 이루어지는 것을 특징으로 하는
반도체 칩 내장 배선 기판.
The method according to any one of claims 15 to 17, wherein
The insulating substrate is laminated with a plurality of resin films such that the thermoplastic resin film containing the thermoplastic resin is positioned at least one sheet apart and adjacent to the positive electrode forming surface of the semiconductor chip, and is bonded to each other using the thermoplastic resin film as an adhesive layer. Characterized in that
Semiconductor chip embedded wiring board.
상기 반도체 칩은 상기 제 1 전극이 형성된 전극 형성면의 이면에 제 2 전극을 갖는 것이고, 해당 제 2 전극은 상기 층간 접속부와 전기적으로 접속되는 것을 특징으로 하는
반도체 칩 내장 배선 기판.
The method according to any one of claims 15 to 17, wherein
The semiconductor chip has a second electrode on a back surface of the electrode formation surface on which the first electrode is formed, and the second electrode is electrically connected to the interlayer connection portion.
Semiconductor chip embedded wiring board.
상기 절연 기재에 있어서의 상기 반도체 칩의 제 2 전극과 마주보는 방향의 표층에는 금속 재료로 이루어지는 방열 부재가 배치되고, 해당 방열 부재는 상기 배선부를 통하여 상기 제 2 전극과 접속되는 것을 특징으로 하는
반도체 칩 내장 배선 기판.
The method of claim 19,
A heat dissipation member made of a metal material is disposed on the surface layer facing the second electrode of the semiconductor chip in the insulating substrate, and the heat dissipation member is connected to the second electrode via the wiring portion.
Semiconductor chip embedded wiring board.
상기 반도체 칩을 밀봉하는 상기 열가소성 수지는 필러를 포함하지 않는 것을 특징으로 하는
반도체 칩 내장 배선 기판.The method according to any one of claims 15 to 17, wherein
The thermoplastic resin for sealing the semiconductor chip does not include a filler
Semiconductor chip embedded wiring board.
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KR102107038B1 (en) | 2012-12-11 | 2020-05-07 | 삼성전기주식회사 | Chip embedded PCB(printed circuit board) and semiconductor package using the PCB, and manufacturing method of the PCB |
WO2014159572A1 (en) * | 2013-03-14 | 2014-10-02 | Gmz Energy Inc. | Thermoelectric device fabrication using direct bonding |
US9082885B2 (en) | 2013-05-30 | 2015-07-14 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Semiconductor chip bonding apparatus and method of forming semiconductor device using the same |
KR102066015B1 (en) * | 2013-08-13 | 2020-01-14 | 삼성전자주식회사 | Semiconductor package and method of manufacturing the same |
KR102229018B1 (en) * | 2014-06-02 | 2021-03-17 | 엘지이노텍 주식회사 | Touch panel with resistive pattern for electrostatic discharge protection |
US9603247B2 (en) | 2014-08-11 | 2017-03-21 | Intel Corporation | Electronic package with narrow-factor via including finish layer |
TWI709221B (en) * | 2015-01-13 | 2020-11-01 | 日商迪睿合股份有限公司 | Multilayer substrate, manufacturing method thereof, and anisotropic conductive film |
JP2017162895A (en) * | 2016-03-08 | 2017-09-14 | 株式会社ジェイデバイス | Wiring structure, printed board, semiconductor device, and method of manufacturing wiring structure |
US9865570B1 (en) * | 2017-02-14 | 2018-01-09 | Globalfoundries Inc. | Integrated circuit package with thermally conductive pillar |
US11508587B2 (en) | 2017-12-29 | 2022-11-22 | Intel Corporation | Microelectronic assemblies |
WO2019132957A1 (en) * | 2017-12-29 | 2019-07-04 | Intel Corporation | Microelectronic assemblies |
US11211355B2 (en) * | 2018-01-19 | 2021-12-28 | Mitsubishi Electric Corporation | Semiconductor device, method for manufacturing semiconductor device, and power conversion device |
JP7139048B2 (en) * | 2018-07-06 | 2022-09-20 | 株式会社ディスコ | Wafer processing method |
CN112449514B (en) * | 2019-08-31 | 2022-12-20 | 鹏鼎控股(深圳)股份有限公司 | Multilayer circuit board and manufacturing method thereof |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2004158545A (en) | 2002-11-05 | 2004-06-03 | Denso Corp | Multilayer substrate and its manufacturing method |
JP2005353913A (en) | 2004-06-11 | 2005-12-22 | Denso Corp | Semiconductor device and manufacturing method thereof, and circuit board |
JP2006310541A (en) | 2005-04-28 | 2006-11-09 | Ngk Spark Plug Co Ltd | Multilayer wiring board and its production process, multilayer wiring board structure and its production process |
JP2009272435A (en) | 2008-05-07 | 2009-11-19 | Fujitsu Ltd | Circuit board including built-in component and method for manufacturing the same |
Family Cites Families (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP3721859B2 (en) * | 1999-06-08 | 2005-11-30 | 株式会社日立製作所 | Semiconductor package |
KR20000057810A (en) * | 1999-01-28 | 2000-09-25 | 가나이 쓰토무 | Semiconductor device |
WO2006109383A1 (en) * | 2005-04-05 | 2006-10-19 | Nec Corporation | Electronic device provided with wiring board, method for manufacturing such electronic device and wiring board used for such electronic device |
JP2007324550A (en) * | 2006-06-05 | 2007-12-13 | Denso Corp | Multilayer substrate |
JP2009105276A (en) * | 2007-10-24 | 2009-05-14 | Omron Corp | Semiconductor chip mounting method and semiconductor mounting wiring board |
KR20100084684A (en) * | 2007-11-01 | 2010-07-27 | 다이니폰 인사츠 가부시키가이샤 | Part built-in wiring board, and manufacturing method for the part built-in wiring board |
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Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2004158545A (en) | 2002-11-05 | 2004-06-03 | Denso Corp | Multilayer substrate and its manufacturing method |
JP2005353913A (en) | 2004-06-11 | 2005-12-22 | Denso Corp | Semiconductor device and manufacturing method thereof, and circuit board |
JP2006310541A (en) | 2005-04-28 | 2006-11-09 | Ngk Spark Plug Co Ltd | Multilayer wiring board and its production process, multilayer wiring board structure and its production process |
JP2009272435A (en) | 2008-05-07 | 2009-11-19 | Fujitsu Ltd | Circuit board including built-in component and method for manufacturing the same |
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