JP6009844B2 - Relay board and manufacturing method thereof - Google Patents
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Description
本発明は、半導体素子を実装するための半導体素子実装領域が設定された中継基板及びその製造方法に関するものである。 The present invention relates to a relay board on which a semiconductor element mounting region for mounting a semiconductor element is set, and a method for manufacturing the same.
近年、ICチップが搭載された配線基板(IC搭載基板やICパッケージなど)とマザーボート等のプリント基板とをじかに接続するのではなく、配線基板とマザーボートとの間にインターポーザと呼ばれる中継基板を介在させてそれらを互いに導通した構造体が各種知られている。かかるインターポーザの材料としてはセラミック等の無機材料が用いられる。また、最近では、上記のインターポーザとは異なるレベルでの接続を図るもの、具体的にはICチップ−配線基板間の接続を図るインターポーザも提案されている。本明細書では便宜上前者を「マザーボード側インターポーザ」と呼び、後者を「ICチップ側インターポーザ」と呼ぶことにする。なお、ICチップ側インターポーザの一例としては、高分子材料によってコア基板を構成し、そのコア基板の表面及び裏面にビルドアップ層を形成したものなどが考えられる(例えば特許文献1参照)。 In recent years, instead of directly connecting a wiring board (IC mounting board, IC package, etc.) on which an IC chip is mounted and a printed board such as a mother board, a relay board called an interposer is provided between the wiring board and the mother board. Various structures are known in which they are connected to each other. As the material for such an interposer, an inorganic material such as ceramic is used. Recently, an interposer for connecting at a level different from the above-described interposer, specifically, an interposer for connecting the IC chip and the wiring board has been proposed. In the present specification, for convenience, the former will be referred to as “motherboard side interposer” and the latter will be referred to as “IC chip side interposer”. As an example of the IC chip-side interposer, a structure in which a core substrate is formed of a polymer material and build-up layers are formed on the front surface and the back surface of the core substrate is conceivable (see, for example, Patent Document 1).
しかし、特許文献1に記載の従来技術には以下の問題がある。即ち、特許文献1に記載のコア基板は、クラック防止用の樹脂を充填するための切欠部を外縁部に有している。ところが、コア基板は、ガラスやセラミックなどのようなクラックが発生しやすい材料によって形成されている。よって、切欠部を形成しようとしても、コア基板が割れる可能性が高いために困難である。その結果、中継基板に必要とされる所定の信頼性を付与できないという問題がある。
However, the conventional technique described in
本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであり、その第1の目的は、中継基板本体の破損を防止することにより、高い信頼性を付与することができる中継基板を提供することにある。また、第2の目的は、上記の優れた中継基板を実現することが可能な中継基板の製造方法を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above problems, and a first object of the invention is to provide a relay board capable of imparting high reliability by preventing damage to the relay board body. . A second object is to provide a method for manufacturing a relay board capable of realizing the above-described excellent relay board.
上記課題を解決するための手段(手段1)としては、基板主面、基板裏面及び基板側面を有し、絶縁材料、または、表面に絶縁処理が施された材料からなる略板形状の中継基板本体と、前記基板主面及び前記基板裏面間を貫通する複数の導体柱とを備え、前記基板主面に、半導体素子を実装するための複数の半導体素子接続用端子が存在する半導体素子実装領域が設定された中継基板であって、前記基板側面に、前記基板側面の少なくとも一部を覆う被覆材が密着形成され、前記被覆材は、前記基板主面側に加えて前記基板裏面側にも突出するとともに前記半導体素子実装領域の周囲に配置される凸部を備え、前記基板裏面側に突出する前記凸部の高さは、前記基板主面側に突出する前記凸部の高さよりも低いことを特徴とする中継基板がある。 As means (means 1) for solving the above-mentioned problem, a substantially plate-shaped relay substrate having a substrate main surface, a substrate back surface, and a substrate side surface and made of an insulating material or a material subjected to an insulation treatment on the surface is used. A semiconductor element mounting region comprising a main body and a plurality of conductor pillars penetrating between the substrate main surface and the substrate back surface, wherein a plurality of semiconductor element connection terminals for mounting a semiconductor element exist on the substrate main surface Is formed on the side surface of the substrate, and a covering material that covers at least a part of the side surface of the substrate is formed in close contact with the back surface side of the substrate in addition to the main surface side of the substrate. Protruding portions that protrude and are arranged around the semiconductor element mounting region, and the height of the protruding portion protruding to the back side of the substrate is lower than the height of the protruding portion protruding to the substrate main surface side There is a relay board characterized by .
従って、手段1の中継基板によると、中継基板本体の基板側面の少なくとも一部が被覆材によって覆われているため、中継基板本体に直接大きな応力が作用しにくくなる。よって、たとえ強度が低い材料によって中継基板本体が形成されていたとしても、クラック等が発生しにくい。ゆえに、中継基板本体の破損が防止されるため、中継基板に高い信頼性を付与することができる。
Therefore, according to the relay substrate of the
しかも、被覆材は、基板主面側に突出するとともに半導体素子実装領域の周囲に配置される凸部を備えている。このため、半導体素子の実装時において、中継基板本体と半導体素子との隙間を封止するアンダーフィル材の一部が基板主面上に流出したとしても、アンダーフィル材の流動が、半導体素子実装領域の周囲に配置された凸部に接触することによって停止する。その結果、凸部の外側領域へのアンダーフィル材のはみ出しが防止されるため、アンダーフィル材が中継基板を実装する基板に付着することに起因した不具合を防止することができる。なお、半導体素子としては、例えば、シリコンからなる半導体集積回路チップ(ICチップ)などを挙げることができる。 In addition, the covering material includes a convex portion that protrudes toward the main surface of the substrate and is disposed around the semiconductor element mounting region. For this reason, even when a part of the underfill material that seals the gap between the relay substrate body and the semiconductor element flows out onto the main surface of the substrate when the semiconductor element is mounted, the flow of the underfill material is Stop by touching the protrusions located around the area. As a result, since the underfill material is prevented from protruding to the outer region of the convex portion, it is possible to prevent problems caused by the underfill material adhering to the substrate on which the relay substrate is mounted. Examples of the semiconductor element include a semiconductor integrated circuit chip (IC chip) made of silicon.
中継基板は、絶縁材料、または、表面に絶縁処理が施された材料からなる略板形状の中継基板本体を備えている。中継基板本体の形成材料については特に限定されず、コスト性、加工性、絶縁性、機械的強度などを考慮して適宜選択することができる。よって、中継基板本体としては、例えば、セラミックからなる中継基板本体、樹脂からなる中継基板本体、金属からなる中継基板本体、ガラスからなる中継基板本体、シリコンからなる中継基板本体などが挙げられる。セラミックからなる中継基板本体の形成材料としては、アルミナ、窒化アルミニウム、窒化珪素、窒化ホウ素、べリリア、ムライト、低温焼成ガラスセラミック、ガラスセラミック等が好適に使用される。また、樹脂からなる中継基板本体の形成材料としては、EP樹脂(エポキシ樹脂)、PI樹脂(ポリイミド樹脂)、BT樹脂(ビスマレイミド−トリアジン樹脂)、PPE樹脂(ポリフェニレンエーテル樹脂)などが好適に使用される。そのほか、これらの樹脂とガラス繊維(ガラス織布やガラス不織布)やポリアミド繊維等の有機繊維との複合材料を使用してもよい。あるいは、連続多孔質PTFE等の三次元網目状フッ素系樹脂基材にエポキシ樹脂などの熱硬化性樹脂を含浸させた樹脂−樹脂複合材料等を使用してもよい。さらに、金属からなる中継基板本体の好適例としては、例えば、銅からなる基板、銅合金からなる基板、銅以外の金属単体からなる基板、銅以外の合金からなる基板などを挙げることができる。なお、中継基板本体が半導体であるシリコンからなる場合、表面に絶縁処理(例えば、SiO2膜の形成など)が施されることが好ましい。さらに、中継基板本体がコア基板である場合には、特許文献1に示されるようなビルドアップ層を形成してもよい。
The relay board includes a substantially plate-shaped relay board body made of an insulating material or a material whose surface is insulated. The material for forming the relay substrate body is not particularly limited, and can be appropriately selected in consideration of cost, workability, insulation, mechanical strength, and the like. Therefore, examples of the relay board body include a relay board body made of ceramic, a relay board body made of resin, a relay board body made of metal, a relay board body made of glass, and a relay board body made of silicon. As a material for forming the relay substrate body made of ceramic, alumina, aluminum nitride, silicon nitride, boron nitride, beryllia, mullite, low-temperature fired glass ceramic, glass ceramic and the like are preferably used. Moreover, EP resin (epoxy resin), PI resin (polyimide resin), BT resin (bismaleimide-triazine resin), PPE resin (polyphenylene ether resin), etc. are suitably used as the material for forming the relay substrate body made of resin. Is done. In addition, composite materials of these resins and glass fibers (glass woven fabric or glass nonwoven fabric) or organic fibers such as polyamide fibers may be used. Alternatively, a resin-resin composite material obtained by impregnating a thermosetting resin such as an epoxy resin with a three-dimensional network fluorine-based resin base material such as continuous porous PTFE may be used. Furthermore, suitable examples of the relay substrate body made of metal include, for example, a substrate made of copper, a substrate made of a copper alloy, a substrate made of a single metal other than copper, and a substrate made of an alloy other than copper. In addition, when the relay substrate body is made of silicon which is a semiconductor, it is preferable that the surface is subjected to an insulation process (for example, formation of a SiO 2 film). Furthermore, when the relay substrate body is a core substrate, a build-up layer as shown in
中継基板本体の厚さは、特に限定されないが、強いて言えば50μm以上500μm以下であることが好ましい。厚さが50μm未満であると、中継基板本体の介在による効果、即ち、応力軽減効果が十分に得られない可能性がある。また、厚さが500μmを超えると、中継基板を実装する基板と中継基板と半導体素子とからなる構造体全体の厚さが増すばかりでなく、小径の導体柱の形成が困難になり製造コストが高くつくおそれがある。 The thickness of the relay substrate main body is not particularly limited, but is preferably 50 μm or more and 500 μm or less. If the thickness is less than 50 μm, there is a possibility that the effect due to the interposition of the relay substrate body, that is, the stress reduction effect cannot be obtained sufficiently. On the other hand, if the thickness exceeds 500 μm, not only the thickness of the entire structure composed of the substrate on which the relay substrate is mounted, the relay substrate and the semiconductor element is increased, but also the formation of small-diameter conductor pillars becomes difficult and the manufacturing cost is reduced. May be expensive.
中継基板は、基板主面及び基板裏面間を貫通する複数の導体柱を有している。また、中継基板の基板主面には複数の半導体素子接続用端子が配置されている。なお、導体柱や半導体素子接続用端子は、例えば、金、銀、銅、白金、パラジウム、ニッケル、スズ、鉛、チタン、タングステン、モリブデン、タンタル、ニオブなどから選択される1種または2種以上の導電性金属を充填または印刷することにより形成される。2種以上の金属からなる導電性金属としては、例えば、スズ及び鉛の合金であるはんだ等を挙げることができる。2種以上の金属からなる導電性金属として、鉛フリーのはんだ(例えば、Sn−Ag系はんだ、Sn−Ag−Cu系はんだ、Sn−Ag−Bi系はんだ、Sn−Ag−Bi−Cu系はんだ、Sn−Zn系はんだ、Sn−Zn−Bi系はんだ等)を用いても勿論よい。導電性金属を充填する具体的な手法としては、例えば、導電性金属を含む非固形状材料(例えば導電性金属ペースト)を作製し、それを中継基板本体に形成された複数の貫通孔内に印刷充填する手法があるほか、導電性金属めっきを施す手法などがある。また、固形状の材料、具体的には金属塊や金属柱などを貫通孔内に埋め込むという手法を採用してもよい。なお、導電性金属の充填によって導体柱を形成する場合、内部に空洞が生じないように貫通孔をほぼ完全に埋めることが好ましい。その理由は、導体柱の低抵抗化を図るとともに、導体柱自体の強度を高めるためである。もっとも、導体柱は、必ずしも貫通孔全体に導体を充填した中実状構造でなくてもよく、貫通孔の内壁面にのみ導体を設けた中空状構造(例えばめっきスルーホールのような構造)であってもよい。 The relay substrate has a plurality of conductor pillars penetrating between the substrate main surface and the substrate back surface. A plurality of semiconductor element connection terminals are arranged on the main surface of the relay substrate. The conductor pillar and the semiconductor element connection terminal are, for example, one or more selected from gold, silver, copper, platinum, palladium, nickel, tin, lead, titanium, tungsten, molybdenum, tantalum, niobium, and the like. The conductive metal is filled or printed. Examples of the conductive metal composed of two or more metals include solder that is an alloy of tin and lead. Lead-free solder (for example, Sn-Ag solder, Sn-Ag-Cu solder, Sn-Ag-Bi solder, Sn-Ag-Bi-Cu solder) as a conductive metal composed of two or more metals Of course, Sn—Zn solder, Sn—Zn—Bi solder, etc.) may be used. As a specific method for filling the conductive metal, for example, a non-solid material containing a conductive metal (for example, a conductive metal paste) is produced and placed in a plurality of through holes formed in the relay substrate body. In addition to printing and filling methods, there are methods such as conducting metal plating. Moreover, you may employ | adopt the method of embedding solid material, specifically, a metal lump, a metal pillar, etc. in a through-hole. In addition, when forming a conductor pillar by filling with a conductive metal, it is preferable to fill the through hole almost completely so as not to form a cavity inside. The reason is to reduce the resistance of the conductor column and increase the strength of the conductor column itself. However, the conductor column does not necessarily have a solid structure in which the entire through hole is filled with a conductor, but has a hollow structure in which a conductor is provided only on the inner wall surface of the through hole (for example, a structure like a plated through hole). May be.
また、中継基板本体の基板側面には被覆材が密着形成されている。被覆材は、絶縁性、耐熱性、耐湿性等を考慮して適宜選択することができる。被覆材が例えば高分子材料によって形成されている場合、被覆材を形成するための高分子材料の好適例としては、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ウレタン樹脂、シリコーン樹脂、ポリイミド樹脂などの熱硬化性樹脂、エポキシアクリレート樹脂などの紫外線硬化樹脂、ポリカーボネート樹脂、アクリル樹脂、ポリアセタール樹脂、ポリプロピレン樹脂などの熱可塑性樹脂等が挙げられる。そのほか、これらの樹脂とガラス繊維(ガラス織布やガラス不織布)やポリアミド等の有機繊維との混合材料、あるいは、連続多孔質PTFE等の三次元網目状フッ素系樹脂基材にエポキシ樹脂などの熱硬化性樹脂を含浸させた樹脂−樹脂複合材料等を使用してもよい。 Further, a covering material is formed in close contact with the side surface of the relay substrate body. The covering material can be appropriately selected in consideration of insulation, heat resistance, moisture resistance, and the like. When the coating material is formed of, for example, a polymer material, examples of the polymer material for forming the coating material include thermosetting resins such as epoxy resin, phenol resin, urethane resin, silicone resin, and polyimide resin. UV curable resin such as epoxy acrylate resin, thermoplastic resin such as polycarbonate resin, acrylic resin, polyacetal resin, and polypropylene resin. In addition, mixed materials of these resins and organic fibers such as glass fibers (glass woven fabrics and glass nonwoven fabrics) and polyamides, or heat such as epoxy resins on a three-dimensional network fluorine-based resin substrate such as continuous porous PTFE. A resin-resin composite material impregnated with a curable resin may be used.
ここで、被覆材の厚さは、例えば2μm以上50μm以下であることが好ましい。仮に、被覆材の厚さが2μm未満であると、被覆材が薄くなりすぎるため、中継基板に直接かかる応力を十分に緩和させることができない可能性がある。一方、被覆材の厚さが50μmよりも大きいと、被覆材を形成するための材料が大量に必要になるため、中継基板の製造コストが上昇する可能性がある。 Here, the thickness of the covering material is preferably 2 μm or more and 50 μm or less, for example. If the thickness of the covering material is less than 2 μm, the covering material becomes too thin, and the stress directly applied to the relay substrate may not be sufficiently relaxed. On the other hand, if the thickness of the covering material is larger than 50 μm, a large amount of material for forming the covering material is required, which may increase the manufacturing cost of the relay substrate.
なお、被覆材は、基板側面の少なくとも一部を覆うものである。ここで、中継基板本体が例えば平面視略矩形状である場合、即ち、基板側面が4つ存在する場合、被覆材は、1つの基板側面のみを覆っていてもよいし、2つ以上の基板側面を覆っていてもよい。また、被覆材は基板側面のみに密着していてもよいが、それに加えて、被覆材の一部が、基板主面の外縁部にも密着していていてもよい。さらに、被覆材の一部は、基板主面の外縁部及び基板裏面の外縁部の両方に密着していてもよい。仮に、被覆材が密着する面が基板側面のみであると、中継基板本体と半導体素子との隙間を封止するアンダーフィル材の一部が基板主面上に流出した場合に、流出したアンダーフィル材が基板主面の外側領域にはみ出すおそれがある。 The covering material covers at least a part of the side surface of the substrate. Here, when the relay substrate main body has, for example, a substantially rectangular shape in plan view, that is, when there are four substrate side surfaces, the covering material may cover only one substrate side surface, or two or more substrates. The side may be covered. Further, the covering material may be in close contact with only the side surface of the substrate, but in addition, a part of the covering material may be in close contact with the outer edge portion of the main surface of the substrate. Furthermore, a part of the covering material may be in close contact with both the outer edge portion of the substrate main surface and the outer edge portion of the substrate back surface. If the surface to which the coating material adheres is only the side surface of the substrate, if a part of the underfill material that seals the gap between the relay substrate body and the semiconductor element flows out onto the main surface of the substrate, the outflowed underfill There is a possibility that the material protrudes to the outer region of the main surface of the substrate.
さらに、被覆材は、基板主面側に突出するとともに半導体素子実装領域の周囲に配置される凸部を備えている。ここで、凸部を半導体素子実装領域の周囲に配置する方法としては、半導体素子実装領域を完全に包囲する環状の凸部を配置することや、半導体素子実装領域を包囲するように複数の凸部を散点的に配置することなどが挙げられる。なお、凸部の高さは、複数の半導体素子接続用端子の高さよりも高いことが好ましく、例えば10μm以上500μm以下であることが好ましい。仮に、凸部の高さが10μm未満になると、中継基板本体と半導体素子との隙間を封止するアンダーフィル材の一部が基板主面上に流出した場合に、流出したアンダーフィル材が凸部を乗り越えて基板主面の外側領域にはみ出すおそれがある。一方、凸部の高さが500μmよりも大きくなると、樹脂が硬化して被覆材となる際に中継基板本体に掛かる応力が大きくなるため、中継基板本体が反るおそれがある。 Further, the covering material includes a convex portion that protrudes toward the substrate main surface side and is disposed around the semiconductor element mounting region. Here, as a method of arranging the convex portion around the semiconductor element mounting region, an annular convex portion that completely surrounds the semiconductor element mounting region or a plurality of convex portions that surround the semiconductor element mounting region can be used. For example, the parts may be arranged in a scattered manner. In addition, it is preferable that the height of a convex part is higher than the height of the several semiconductor element connection terminal, for example, it is preferable that they are 10 micrometers or more and 500 micrometers or less. If the height of the convex portion is less than 10 μm, when the part of the underfill material that seals the gap between the relay substrate body and the semiconductor element flows out onto the main surface of the substrate, the outflowed underfill material is convex. There is a risk of overcoming the portion and protruding to the outside region of the main surface of the substrate. On the other hand, when the height of the convex portion is larger than 500 μm, the stress applied to the relay substrate body when the resin is cured and becomes a coating material increases, and the relay substrate body may be warped.
なお、凸部は、基板主面側に加えて基板裏面側にも突出している。そして、基板裏面側に突出する凸部の高さは、基板主面側に突出する凸部の高さよりも低くなっている。仮に、基板裏面側に突出する凸部の高さが基板主面側に突出する凸部の高さよりも高くなると、基板裏面側に突出する凸部が中継基板を実装する基板に接触し、中継基板の基板への実装が妨げられるおそれがある。 Incidentally, projections, it is also projected to the back side of the substrate in addition to the substrate main surface. The height of the convex portion protruding substrate rear side is lower Kuna' than the height of the protrusion protruding to the substrate main surface. If the height of the convex portion protruding to the back side of the substrate is higher than the height of the convex portion protruding to the main surface side of the substrate, the convex portion protruding to the back side of the substrate comes into contact with the substrate on which the relay substrate is mounted and relays. There is a possibility that the mounting of the substrate on the substrate may be hindered.
上記課題を解決するための別の手段(手段2)としては、基板主面、基板裏面及び基板側面を有し、絶縁材料、または、表面に絶縁処理が施された材料からなる略板形状の中継基板本体と、前記基板主面及び前記基板裏面間を貫通する複数の導体柱とを備え、前記基板主面に、半導体素子を実装するための複数の半導体素子接続用端子が存在する半導体素子実装領域が設定された中継基板の製造方法において、前記中継基板本体を準備する中継基板本体準備工程と、前記中継基板本体に前記複数の導体柱を形成する導体柱形成工程と、前記基板主面側に突出するとともに前記半導体素子実装領域の周囲に配置される凸部を備え、前記基板側面の少なくとも一部を覆う被覆材を密着形成する被覆材形成工程とを含み、前記被覆材形成工程は、感光性を有する樹脂フィルムを前記基板主面上に貼付する樹脂フィルム貼付工程と、前記樹脂フィルムを加熱及び加圧することによりその一部を溶融させて流動させることにより、その流動した前記樹脂フィルムの一部を前記基板側面に貼付するラミネート工程と、前記樹脂フィルムを露光することにより、前記基板主面において同基板主面の外周部を除く領域に貼付されている前記樹脂フィルムを除去する露光工程と、露光された前記樹脂フィルムを現像することにより、前記樹脂フィルムを前記被覆材とするとともに、前記基板主面の外周部に貼付されている前記樹脂フィルムを前記凸部とする現像工程とを含むことを特徴とする中継基板の製造方法がある。 As another means (means 2) for solving the above-mentioned problem, a substantially plate-like shape made of an insulating material or a material having an insulating treatment applied to the surface has a substrate main surface, a substrate back surface, and a substrate side surface. A semiconductor element comprising a relay substrate body and a plurality of conductor pillars penetrating between the substrate main surface and the substrate back surface, wherein a plurality of semiconductor element connection terminals for mounting a semiconductor element exist on the substrate main surface In the method for manufacturing a relay board in which a mounting area is set, a relay board body preparing step for preparing the relay board body, a conductor pillar forming step for forming the plurality of conductor pillars on the relay board body, and the board main surface includes a convex portion which is arranged around the semiconductor element mounting region with protruding side, viewed contains a coating material forming step of contact forming at least a portion of the cover coating material of the substrate side, the covering material forming step The feeling A resin film affixing step for affixing a resin film having a property on the main surface of the substrate; and by heating and pressurizing the resin film to melt and flow part of the resin film, A laminating step of attaching a portion to the side surface of the substrate, and an exposing step of removing the resin film attached to a region excluding the outer peripheral portion of the main surface of the substrate by exposing the resin film. And developing the exposed resin film so that the resin film becomes the coating material and the resin film affixed to the outer peripheral portion of the main surface of the substrate is the convex portion. There is a method of manufacturing a relay board characterized by this.
従って、手段2の中継基板の製造方法によると、被覆材形成工程を行って中継基板本体の基板側面の少なくとも一部を被覆材で覆うことにより、中継基板本体に直接大きな応力が作用しにくくなる。よって、たとえ強度が低い材料によって中継基板本体を形成したとしても、クラック等が発生しにくい。ゆえに、中継基板本体の破損が防止されるため、高い信頼性を有する中継基板を得ることができる。 Therefore, according to the method of manufacturing the relay substrate of the means 2, the covering material forming step is performed to cover at least part of the substrate side surface of the relay substrate body with the covering material, so that a large stress is not easily applied directly to the relay substrate body. . Therefore, even if the relay substrate body is formed of a material having low strength, cracks and the like are not easily generated. Therefore, since the breakage of the relay board main body is prevented, a relay board having high reliability can be obtained.
しかも、被覆材形成工程では、基板主面側に突出するとともに半導体素子実装領域の周囲に配置される凸部を備えた被覆材を形成している。このため、半導体素子の実装時において、中継基板本体と半導体素子との隙間を封止するアンダーフィル材の一部が基板主面上に流出したとしても、アンダーフィル材の流動が、半導体素子実装領域の周囲に配置される凸部に接触することによって停止する。その結果、凸部の外側領域へのアンダーフィル材のはみ出しが防止されるため、アンダーフィル材が中継基板を実装する基板に付着することに起因した不具合を防止することができる。 In addition, in the covering material forming step, a covering material that protrudes toward the main surface of the substrate and includes a convex portion that is disposed around the semiconductor element mounting region is formed. For this reason, even when a part of the underfill material that seals the gap between the relay substrate body and the semiconductor element flows out onto the main surface of the substrate when the semiconductor element is mounted, the flow of the underfill material is Stop by touching the protrusions located around the area. As a result, since the underfill material is prevented from protruding to the outer region of the convex portion, it is possible to prevent problems caused by the underfill material adhering to the substrate on which the relay substrate is mounted.
以下、中継基板の製造方法について説明する。 Hereinafter, a method for manufacturing the relay board will be described.
中継基板本体準備工程では、中継基板本体を従来周知の手法により作製し、あらかじめ準備しておく。続く導体柱形成工程では、中継基板本体に複数の導体柱を形成する。なお、中継基板本体準備工程では、中継基板本体となるべき基板形成領域が平面方向に沿って複数配置された多数個取り用基板を準備し、導体柱形成工程後かつ被覆材形成工程前に、多数個取り用基板を、基板形成領域の外形線に沿って切断することにより、複数個の中継基板本体を得る分割工程を行うことが好ましい。このようにすれば、複数個の中継基板本体を同時に得ることができるため、中継基板を効率良く製造することができる。 In the relay substrate main body preparation step, the relay substrate main body is prepared by a conventionally known technique and prepared in advance. In the subsequent conductor pillar forming step, a plurality of conductor pillars are formed on the relay substrate body. In addition, in the relay substrate body preparation step, a plurality of substrates are prepared in which a plurality of substrate formation regions to be the relay substrate body are arranged along the plane direction, after the conductor pillar formation step and before the coating material formation step, It is preferable to perform a dividing step of obtaining a plurality of relay substrate bodies by cutting the multi-piece substrate along the outline of the substrate formation region. In this way, since a plurality of relay board bodies can be obtained simultaneously, the relay board can be manufactured efficiently.
続く被覆材形成工程では、基板主面側に突出するとともに半導体素子実装領域の周囲に配置される凸部を備え、基板側面の少なくとも一部を覆う被覆材を密着形成する。その結果、中継基板が完成する。 In the subsequent covering material forming step, a covering material that protrudes toward the main surface of the substrate and is provided around the semiconductor element mounting region and covers at least a part of the side surface of the substrate is formed in close contact. As a result, the relay board is completed.
ここで、被覆材形成工程としては、例えば、基板側面に液状の硬化性樹脂を塗布する樹脂塗布工程と、基板主面が下方を向くように中継基板本体を配置することにより、硬化性樹脂の自重によって基板主面から下方に垂れる液ダレを生じさせた後、硬化性樹脂を硬化させることにより、硬化性樹脂を被覆材とするとともに、液ダレを凸部とする硬化工程とを含むものなどが挙げられる。このようにした場合、硬化性樹脂の自重によって生じた液ダレを硬化させるだけで凸部を形成できるため、凸部の形成が容易になる。なお、硬化性樹脂が熱硬化性樹脂である場合、硬化工程としては、未硬化状態の硬化性樹脂を加熱することなどが挙げられる。また、硬化性樹脂が紫外線硬化樹脂である場合、硬化工程としては、未硬化状態の硬化性樹脂に紫外線を照射することなどが挙げられる。 Here, as the covering material forming step, for example, a resin coating step of applying a liquid curable resin to the side surface of the substrate, and a relay substrate main body is arranged so that the substrate main surface faces downward, thereby Including a curing process in which the sag droops downward from the main surface of the substrate due to its own weight, and then the curable resin is cured to make the curable resin a coating material and the liquid sag to be a convex part. Is mentioned. In such a case, since the convex portion can be formed only by curing the dripping generated by the weight of the curable resin, the convex portion can be easily formed. When the curable resin is a thermosetting resin, the curing step includes heating the curable resin in an uncured state. When the curable resin is an ultraviolet curable resin, the curing step includes irradiating the uncured curable resin with ultraviolet rays.
なお、被覆材形成工程は、感光性を有する樹脂フィルムを基板主面上に貼付する樹脂フィルム貼付工程と、樹脂フィルムを加熱及び加圧することによりその一部を溶融させて流動させることにより、その流動した樹脂フィルムの一部を基板側面に貼付するラミネート工程と、樹脂フィルムを露光することにより、基板主面において同基板主面の外周部を除く領域に貼付されている樹脂フィルムを除去する露光工程と、露光された樹脂フィルムを現像することにより、樹脂フィルムを被覆材とするとともに、基板主面の外周部に貼付されている樹脂フィルムを凸部とする現像工程とを含んでいる。この場合、樹脂フィルムを露光及び現像するだけで凸部を形成できるため、凸部の形成が容易になる。 The covering material forming step includes a resin film sticking step of sticking a photosensitive resin film on the main surface of the substrate, and by melting and flowing a part of the resin film by heating and pressurizing, A laminating process in which a part of the resin film that has flowed is attached to the side surface of the substrate, and an exposure that removes the resin film that is attached to the substrate main surface except for the outer peripheral portion of the substrate main surface by exposing the resin film. a step, by developing the exposed resin film, as well as the resin film and the covering material, and Nde including a development step of the resin film is adhered to the outer peripheral portion of the substrate main surface and the convex portion. In this case, since a convex part can be formed only by exposing and developing a resin film, formation of a convex part becomes easy.
[第1実施形態]
以下、本発明を具体化した第1実施形態を図面に基づき詳細に説明する。
[First Embodiment]
Hereinafter, a first embodiment embodying the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
図1に示されるように、本実施形態の半導体パッケージ11(構造体)は、ICチップ21(半導体素子)と、インターポーザ31(中継基板)と、配線基板41とからなるLGA(ランドグリッドアレイ)である。なお、半導体パッケージ11の形態は、LGAのみに限定されず、例えばBGA(ボールグリッドアレイ)やPGA(ピングリッドアレイ)等であってもよい。MPUとしての機能を有するICチップ21は、縦11.0mm×横11.0mm×厚さ0.4mmの矩形平板状であって、熱膨張係数が2.6ppm/℃程度のシリコンからなる。かかるICチップ21の下面側表層には、図示しない回路素子が形成されている。また、ICチップ21の下面側には複数の面接続端子22が格子状に設けられ、各面接続端子22上にははんだバンプ23が形成されている。
As shown in FIG. 1, a semiconductor package 11 (structure) of this embodiment includes an LGA (land grid array) including an IC chip 21 (semiconductor element), an interposer 31 (relay substrate), and a
配線基板41は、表面42及び裏面43を有する矩形平板状の部材からなり、樹脂絶縁層44と導体層45とを交互に積層した構造を有する、いわゆる多層配線基板である。本実施形態の場合、具体的には、エポキシ樹脂をガラスクロスに含浸させてなる絶縁基材により樹脂絶縁層44が形成され、銅箔または銅めっき層により導体層45が形成されている。かかる配線基板41の熱膨張係数は、13.0ppm/℃以上16.0ppm/℃未満となっている。配線基板41の表面42には複数の面接続パッド46が格子状に形成され、各面接続パッド46上にははんだバンプ49が形成されている。各面接続パッド46及び各はんだバンプ49は、インターポーザ31側との電気的な接続を図るためのものである。配線基板41の裏面43には、図示しないマザーボード側との電気的な接続を図るための複数の面接続パッド47が格子状に形成されている。なお、マザーボード接続用の面接続パッド47は、インターポーザ接続用の面接続パッド46よりも広いピッチとなっている。樹脂絶縁層44にはビアホール導体48が設けられており、これらのビアホール導体48を介して、異なる層の導体層45、面接続パッド46,47が相互に電気的に接続されている。また、配線基板41の表面42には、インターポーザ31以外にも、半導体素子やその他の電子部品(いずれも図示略)が実装されている。
The
本実施形態のインターポーザ31は、ICチップ側インターポーザと呼ばれるべきものであって、1つの基板主面32(図2では上面)、1つの基板裏面33(図2では下面)、及び、4つの基板側面34を有する略矩形板状のインターポーザ本体39(中継基板本体)を有している。そして、このインターポーザ本体39は、絶縁材料(本実施形態ではガラス)からなっている。インターポーザ本体39の大きさは、接続するICチップ21よりも大きいことが好ましく、本実施形態では縦15.0mm×横15.0mmに設定されている。また、インターポーザ本体39の厚さは、50μm以上500μm以下(本実施形態では300μm)に設定されている。本実施形態において、インターポーザ本体39の熱膨張係数は、15ppm/℃未満、具体的には4〜5ppm/℃程度となっている。なお、インターポーザ本体39の熱膨張係数は、30℃〜400℃間の測定値の平均値をいう。
The
図2に示されるように、インターポーザ本体39には、基板主面32及び基板裏面33間を貫通する複数の貫通孔35が格子状に形成されている。これらの貫通孔35は、配線基板41が有する各面接続パッド46の位置に対応している。そして、かかる貫通孔35内には、銅からなる導体柱36が設けられている。
As shown in FIG. 2, the
基板主面32上における複数箇所には、高さ(厚さ)10μmの半導体素子接続用端子37が設けられている。半導体素子接続用端子37は、銅を主体として構成され、各導体柱36における基板主面32側の端部に接続される。各半導体素子接続用端子37は、ICチップ21を実装するためのものであり、ICチップ21側のはんだバンプ23に電気的に接続されている。なお、各半導体素子接続用端子37が存在する領域は、ICチップ実装領域24(半導体素子実装領域)となる。ICチップ実装領域24は、配線基板41の基板主面32に設定されている。また、基板裏面33上における複数箇所には、高さ(厚さ)10μmの基板接続用端子38が設けられている。基板接続用端子38は、銅を主体として構成され、各導体柱36における基板裏面33側の端部に接続される。これらの基板接続用端子38は、基板裏面33から突出しており、配線基板41側のはんだバンプ49に接続されている。
Semiconductor
従って、このような構造の半導体パッケージ11では、インターポーザ31の導体柱36を介して、配線基板41側とICチップ21側とが電気的に接続されている。ゆえに、インターポーザ31を介して、配線基板41−ICチップ21間で信号の入出力が行われるとともに、ICチップ21をMPUとして動作させるための電源が供給されるようになっている。
Therefore, in the
図1〜図3に示されるように、インターポーザ本体39の4つの基板側面34には、各基板側面34の全体を覆う被覆材61が密着形成されている。被覆材61は、基板主面32上において、ICチップ実装領域24を包囲するように配置されている。即ち、インターポーザ本体39を厚さ方向から見たときの被覆材61は、矩形環状をなしている。また、本実施形態の被覆材61は、熱硬化性樹脂であるポリイミド樹脂によって形成されている。被覆材61の熱膨張係数は、具体的には、10〜90ppm/℃程度(具体的には60ppm/℃程度)に設定されている。また、基板側面34を覆う被覆材61の厚さは、基板裏面33側から基板主面32側に行くに従って徐々に厚くなっている。そして、被覆材61の厚さの最大値t1は、2μm以上50μm以下(本実施形態では20μm)に設定されている。
As shown in FIGS. 1 to 3, a covering
さらに、被覆材61の一部は、基板主面32の外縁部にも密着している。詳述すると、被覆材61の上端部は、基板主面32の外縁部全体を覆っている。そして、基板主面32に密着する被覆材61と基板側面34に密着する被覆材61とが互いに繋がっている。また、被覆材61は、基板主面32側に突出するとともにICチップ実装領域24の周囲に配置される凸部62を備えている。一方、被覆材61は、基板裏面33側に突出しないようになっている。図2に示されるように、凸部62の高さh1は、各半導体素子接続用端子37及び各基板接続用端子38の高さ(10μm)よりも高くなっており、具体的には、10μm以上500μm以下(本実施形態では100μm)に設定されている。そして、凸部62の頂点P1は、基板側面34から延びて基板主面32側に突出する仮想線L1上に位置している。
Further, a part of the covering
図1に示されるように、基板主面32とICチップ21との隙間には、アンダーフィル材51が充填されている。その結果、インターポーザ31とICチップ21とが、隙間が封止された状態で互いに固定される。また、アンダーフィル材51は、ICチップ実装領域24を包囲する被覆材61の内側領域に充填されている。即ち、被覆材61は、同被覆材61の外側領域へのアンダーフィル材51のはみ出しを防止するダムとしての機能を有している。なお、本実施形態では、インターポーザ31とICチップ21との隙間の大きさが80μmとなっている。また、本実施形態のアンダーフィル材51は、熱膨張係数が20〜200ppm/℃程度(具体的には25ppm/℃)のエポキシ樹脂からなる。
As shown in FIG. 1, an
ここで、上記構造の半導体パッケージ11を製造する手順について説明する。
Here, a procedure for manufacturing the
まず、中継基板本体準備工程を行ってインターポーザ本体39を従来周知の手法により作製し、あらかじめ準備しておく。なお、本実施形態の中継基板本体準備工程では、インターポーザ本体39となるべき基板形成領域が平面方向に沿って縦横に複数配置された多数個取り用基板を準備する。
First, an
インターポーザ本体39は以下のように作製される。まず、市販の薄ガラス基板を用意する。ガラス基板としては、日本電気硝子株式会社製のOA−10Gや、HOYA株式会社製のPEG−3Cなどが挙げられる。
The
続く導体柱形成工程では、レーザー照射やサンドブラストなどといった周知の手法によって薄ガラス基板に貫通孔35を多数個貫通形成し、銅めっき等の周知の手法によって導体柱36を形成する。なお、ガラスセラミックのグリーンシートを用いてインターポーザ本体39を形成する場合には、貫通孔35を形成した後に、図示しないペースト圧入充填装置を用いて、導体柱用銅ペーストを各貫通孔35内に充填する。この後、グリーンシートの乾燥を行い、グリーンシートをある程度固化させる。次に、グリーンシートを脱脂し、さらに所定温度で所定時間焼成を行う。その結果、ガラスセラミック及びペースト中の銅が同時焼結し、複数の導体柱36が形成されたインターポーザ本体39としてもよい。
In the subsequent conductor column forming step, a large number of through
また、導体柱形成工程後であって、後述する被覆材形成工程前に接続端子形成工程を行い、各導体柱36における基板主面32側の端部に接続される半導体素子接続用端子37を形成するとともに、各導体柱36における基板裏面33側の端部に接続される基板接続用端子38を形成する。具体的には、半導体素子接続用端子37及び基板接続用端子38を、サブトラクティブ法やセミアディティブ法などといった周知の手法によって形成する。
Further, after the conductor pillar forming step, before the covering material forming step described later, a connection terminal forming step is performed, and the semiconductor
さらに、導体柱形成工程後かつ被覆材形成工程前に分割工程を行う。具体的には、従来周知の切断装置(レーザー加工機やダイシング装置等)を用いて、多数個取り用基板を、基板形成領域の外形線に沿って切断する。その結果、クラックが発生しやすい材料(本実施形態ではガラス)が切断端面に露出したインターポーザ本体39を、複数個同時に得ることができる。
Further, the dividing step is performed after the conductor pillar forming step and before the covering material forming step. Specifically, the multi-piece substrate is cut along the outline of the substrate forming region using a conventionally known cutting device (laser processing machine, dicing device, etc.). As a result, it is possible to simultaneously obtain a plurality of
続く被覆材形成工程では、インターポーザ本体39の基板側面34に被覆材61を密着形成する。被覆材形成工程は、樹脂塗布工程及び硬化工程からなる。まず、樹脂塗布工程では、インターポーザ本体39の基板裏面33にマスキングテープ71(図4参照)を貼付する。かかるマスキングテープ71の粘着面には、インターポーザ本体39が貼り付けられて仮固定されている。本実施形態では、耐熱性に優れたポリイミドテープがマスキングテープ71として用いられている。次に、インターポーザ本体39を構成する4つの基板側面34のうち、いずれか1つの基板側面34を下方に向けた状態でインターポーザ本体39を配置し、下方を向いている基板側面34に液状の硬化性樹脂63を塗布する。具体的には、ディップコートを行い、下方を向いている基板側面34を容器72内の硬化性樹脂63に浸してから引き上げる(図4,図5参照)。その結果、浸した基板側面34に硬化性樹脂63が付着する(図5参照)。また、他の3つの基板側面34に対する硬化性樹脂63の塗布についても、同様にして行われ、全ての基板側面34に対して硬化性樹脂63が塗布される。なお、被覆材形成工程中の硬化性樹脂63のタレを防ぐために、基板側面34に硬化性樹脂63を付着させる度に熱処理(100℃程度)を行い、硬化性樹脂63をある程度硬化させるようにしてもよい。また、本実施形態の硬化性樹脂63としては、粘度が1.8Pa・sのポリイミド樹脂が用いられている。
In the subsequent covering material forming step, the covering
続く硬化工程では、まず、基板主面32が下方を向くようにインターポーザ本体39を配置することにより、硬化性樹脂63の自重によって基板主面32から下方に垂れる液ダレ64を生じさせる(図6参照)。その後、マスキングテープ71を剥離する(図7参照)。このとき、硬化性樹脂63においてマスキングテープ71に付着している部分65(図6参照)もマスキングテープ71とともに除去されるため、硬化性樹脂63は、各基板側面34全体と基板主面32の外縁部に付着するようになる。そして、硬化性樹脂63を硬化させる。具体的には、大気中において140℃での熱処理を3分間行った後、窒素中において320℃での熱硬化を60分間行う。その結果、硬化性樹脂63が被覆材61となり、液ダレ64の部分が凸部62となる。この時点で、図2に示すインターポーザ31が完成する。
In the subsequent curing step, first, the
その後、完成したインターポーザ31の基板裏面33にある基板接続用端子38と、配線基板41側のはんだバンプ49とを位置合わせして、配線基板41上にインターポーザ31を載置する。そして、加熱して各はんだバンプ49をリフローすることにより、基板接続用端子38とはんだバンプ49とを接合する。
Thereafter, the
次に、インターポーザ31の基板主面32にICチップ21を載置する。このとき、ICチップ21側のはんだバンプ23と、インターポーザ31側の半導体素子接続用端子37とを位置合わせするようにする。そして、加熱して各はんだバンプ23をリフローすることにより、半導体素子接続用端子37とはんだバンプ23とを接合する。その後、アンダーフィル材51を用いてインターポーザ31とICチップ21との隙間を封止すれば、図1に示す半導体パッケージ11が完成する。
Next, the
従って、本実施形態によれば以下の効果を得ることができる。 Therefore, according to the present embodiment, the following effects can be obtained.
(1)本実施形態のインターポーザ31は、インターポーザ本体39の基板側面34全体が被覆材61によって覆われているため、インターポーザ本体39に直接大きな応力が作用しにくくなる。よって、たとえ強度が低い材料(ガラスやガラスセラミックなど)によってインターポーザ本体39が形成されていたとしても、クラック等が発生しにくい。ゆえに、インターポーザ本体39の破損が防止されるため、インターポーザ31に高い信頼性を付与することができる。
(1) In the
しかも、被覆材61は、基板主面32側に突出するとともにICチップ実装領域24の周囲に配置される凸部62を備えている。このため、ICチップ21の実装時において、インターポーザ本体39とICチップ21との隙間を封止するアンダーフィル材51の一部が基板主面32上に流出したとしても、アンダーフィル材51の流動が、ICチップ実装領域24を包囲する凸部62に接触することによって停止する。つまり、凸部62の外側領域へのアンダーフィル材51のはみ出しが防止される。よって、絶縁物であるアンダーフィル材51が配線基板41の面接続パッド46を覆うことなどに起因した不具合を防止することができる。
In addition, the covering
(2)本実施形態では、硬化性樹脂63の自重によって基板主面32から下方に垂れる液ダレ64を生じさせた後、液ダレ64を硬化させるだけで凸部62を形成している。つまり、硬化性樹脂63からなる被覆材61とは別々に凸部62を形成しなくても済むため、凸部62の形成が容易になる。
(2) In the present embodiment, the liquid dripping 64 that hangs downward from the substrate
(3)本実施形態では、被覆材61の一部が基板主面32の外縁部に密着しているため、被覆材61を形成したとしても、基板主面32に広面積のICチップ実装領域24を確保しやすくなる。ゆえに、ICチップ実装領域24に複数のICチップ21を実装することも可能となる。
(3) In this embodiment, since a part of the covering
(4)本実施形態のICチップ21はインターポーザ本体39の真上に配置される。その結果、ICチップ21とインターポーザ本体39とを電気的に接続する導通経路が最短となる。ゆえに、ICチップ21に対する電源供給をスムーズに行うことができる。また、ICチップ21とインターポーザ本体39との間で侵入するノイズを極めて小さく抑えることができるため、誤動作等の不具合を生じることもなく高い信頼性を得ることができる。
(4) The
また、本実施形態では、ICチップ実装領域24がインターポーザ本体39の基板主面32に設定されているため、ICチップ実装領域24に実装されるICチップ21は高剛性で熱膨張率が小さいインターポーザ本体39によって支持される。よって、上記ICチップ実装領域24においては、インターポーザ本体39が変形しにくくなるため、ICチップ実装領域24に実装されるICチップ21をより安定的に支持できる。従って、大きな熱応力に起因するICチップ21のクラックや接続不良を防止することができる。ゆえに、ICチップ21として、熱膨張差による応力(歪)が大きくなり熱応力の影響が大きく、かつ発熱量が大きく使用時の熱衝撃が厳しい10mm角以上の大型のICチップや、脆いとされるLow−k(低誘電率)のICチップを用いることができる。
In the present embodiment, since the IC
[第2実施形態]
以下、本発明を具体化した第2実施形態を図面に基づき説明する。ここでは、前記第1実施形態と相違する部分を中心に説明し、共通する部分については同じ部材番号を付す代わりに説明を省略する。
[Second Embodiment]
Hereinafter, a second embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. Here, the description will focus on the parts that are different from the first embodiment, and the common parts will not be described in place of the same member numbers.
本実施形態では、インターポーザの被覆材の構造などが前記第1実施形態とは異なっている。詳述すると、図8に示されるように、本実施形態のインターポーザ131(中継基板)はインターポーザ本体139(中継基板本体)を備え、インターポーザ本体139が有する4つの基板側面134には、各基板側面134の全体を覆うとともに基板主面132の外縁部全体を覆う被覆材161が密着形成されている。また、被覆材161は、基板主面132側に突出する凸部162を備えている。なお、本実施形態の被覆材161は、感光性を有するポリイミド樹脂によって形成されている。被覆材161の厚さt2は、10μm以上50μm以下(本実施形態では50μm)に設定されている。さらに、凸部162の高さh2は、10μm以上50μm以下(本実施形態では50μm)に設定されている。
In this embodiment, the structure of the covering material of the interposer is different from that of the first embodiment. Specifically, as shown in FIG. 8, the interposer 131 (relay board) of the present embodiment includes an interposer body 139 (relay board body), and the four substrate side surfaces 134 of the
次に、上記構造のインターポーザ131を製造する手順について説明する。
Next, a procedure for manufacturing the
本実施形態では、被覆材形成工程が前記第1実施形態とは異なっている。詳述すると、被覆材形成工程は、樹脂フィルム貼付工程、ラミネート工程、露光工程及び現像工程からなる。まず、樹脂フィルム貼付工程では、未硬化状態の被覆材161である樹脂フィルム163(厚さ50μm)をインターポーザ本体139の基板主面132上に貼付する(図9参照)。なお、本実施形態の樹脂フィルム163の形成材料としては、感光性を有するポリイミド樹脂が用いられている。また、樹脂フィルム163は、基板主面132よりも大きいもの、具体的には、基板主面132に加えて各基板側面134の全体を覆うことが可能な大きさのものが用いられている。
In the present embodiment, the coating material forming step is different from that of the first embodiment. More specifically, the coating material forming step includes a resin film sticking step, a laminating step, an exposure step, and a developing step. First, in the resin film sticking step, a resin film 163 (thickness: 50 μm), which is an
続くラミネート工程では、樹脂フィルム163を加熱及び加圧することによりその一部を溶融させて流動させることにより、その流動した樹脂フィルム163の一部を基板側面134に貼付する(図10参照)。なお、樹脂フィルム163の一部が基板裏面133に回り込むことを防止するために、あらかじめ基板裏面133を粘着テープなどで保護しておいてもよい。
In the subsequent laminating step, a part of the
続く露光工程では、樹脂フィルム163がラミネートされたインターポーザ本体139を、従来周知の露光機(図示略)の上に固定する。次に、樹脂フィルム163の表面全体にフォトマスクを配置する(図示略)。そして、樹脂フィルム163の表面に対して、フォトマスクを介して紫外光を照射し、樹脂フィルム163を露光する。その結果、基板主面132において同基板主面132の外周部を除く領域に貼付されている樹脂フィルム163が除去され、ICチップ実装領域124(半導体素子実装領域)を露出させる開口部164(図8参照)が樹脂フィルム163に形成される。その後、樹脂フィルム163を剥離する。
In the subsequent exposure step, the
続く現像工程では、露光された樹脂フィルム163を現像する。その結果、樹脂フィルム163が被覆材161となるとともに、基板主面132の外周部に貼付されている樹脂フィルム163が凸部162となる。この時点で、図8に示すインターポーザ131が完成する。
In the subsequent development process, the exposed
従って、本実施形態では、樹脂フィルム163を露光及び現像するだけで凸部162を形成できるため、凸部162の形成が容易になる。
Therefore, in this embodiment, since the
次に、インターポーザの評価方法及びその結果を説明する。 Next, an interposer evaluation method and the results will be described.
まず、測定用サンプルを次のように準備した。上記第1実施形態と同じインターポーザ31を準備し、これを実施例1とした。また、上記第2実施形態と同じインターポーザ131を準備し、これを実施例2とした。さらに、基板側面234のみに被覆材261が密着形成されたインターポーザ231(図11参照)を準備し、これを比較例1とした。なお、インターポーザ231は、基板主面232及び基板裏面233の両方にマスキングテープを貼付し、基板側面234に硬化性樹脂を塗布した後で両マスキングテープを剥離することにより得られるものである。また、被覆材を形成することなく得られたインターポーザ331(図12参照)を準備し、これを比較例2とした。なお、測定用サンプルは、それぞれ20個ずつ準備した。
First, a measurement sample was prepared as follows. The
次に、各測定用サンプル(実施例1,2、比較例1,2)に対してダミーチップを実装し、外観歩留まり及び実装歩留まりを評価した。なお、「外観歩留まり」の評価では、インターポーザ本体の基板側面の状態を観察し、クラックの発生を目視で確認できるものを“不合格”と判定し、クラックの発生を目視で確認できないものを“合格”と判定した。「実装歩留まり」の評価では、配線基板に対するインターポーザの実装状態、及び、インターポーザに対するICチップの実装状態を観察した。そして、インターポーザと配線基板との間で接続不良が発生したもの、及び、ICチップの実装時にアンダーフィル材がインターポーザ外に流出したものを“不合格”と判定し、それ以外を“合格”と判定した。そして、各測定用サンプルにおいて、“合格”と判定された測定用サンプルの割合(%)を評価ごとに算出した。その結果を表1に示す。
その結果、比較例1では、外観歩留まりが95%、実装歩留まりが60%となった。即ち、比較例1では、外観歩留まりは比較的高いものの、実装歩留まりが低くなることが確認された。また、比較例2では、外観歩留まりが70%、実装歩留まりが55%となった。即ち、比較例2では、外観歩留まりも実装歩留まりも低くなることが確認された。 As a result, in Comparative Example 1, the appearance yield was 95%, and the mounting yield was 60%. That is, in Comparative Example 1, it was confirmed that the appearance yield was relatively high, but the mounting yield was low. In Comparative Example 2, the appearance yield was 70%, and the mounting yield was 55%. That is, in Comparative Example 2, it was confirmed that the appearance yield and the mounting yield were lowered.
一方、実施例1では、外観歩留まりが100%、実装歩留まりが90%となった。また、実施例2では、外観歩留まり及び実装歩留まりがともに95%となった。つまり、実施例1,2では、各評価の歩留まりが比較的高く、90%以上になることが確認された。 On the other hand, in Example 1, the appearance yield was 100%, and the mounting yield was 90%. In Example 2, the appearance yield and the mounting yield were both 95%. In other words, in Examples 1 and 2, it was confirmed that the yield of each evaluation was relatively high, being 90% or more.
以上のことから、インターポーザ本体の基板側面に被覆材を形成すれば、インターポーザ本体でのクラックの発生を防止できること、即ち、外観歩留まりの改善が期待できることが確認された。さらに、被覆材に対して、基板主面側に突出する凸部を形成すれば、インターポーザからのアンダーフィル材の流出などを防止できること、即ち、実装歩留まりの改善が期待できることが確認された。 From the above, it was confirmed that if the covering material is formed on the side surface of the substrate of the interposer body, the occurrence of cracks in the interposer body can be prevented, that is, the improvement of the appearance yield can be expected. Further, it was confirmed that if a convex portion protruding toward the substrate main surface side is formed on the covering material, it is possible to prevent the underfill material from flowing out from the interposer, that is, to improve the mounting yield.
なお、本実施形態を以下のように変更してもよい。 In addition, you may change this embodiment as follows.
・図13のインターポーザ431に示されるように、凸部は、基板主面432側に加えて基板裏面433側に突出していてもよい。なお、この場合、基板裏面433側に突出する凸部463の高さh4は、基板主面432側に突出する凸部462の高さh3よりも低いことが好ましい。仮に、凸部463の高さh4が凸部462の高さh3よりも高くなると、凸部463がインターポーザ431を実装する配線基板に接触し、インターポーザ431の配線基板への実装が妨げられるおそれがある。また、図13に示されるように、被覆材461の一部は、基板主面432の外縁部及び基板裏面433の外縁部の両方に密着していてもよい。
As shown in the
・上記各実施形態のインターポーザ31,131では、基板主面32,132に密着する被覆材61,161と基板側面34,134に密着する被覆材61,161とが互いに繋がっていた。しかし、図14のインターポーザ531に示されるように、基板主面532に密着する被覆材561と、基板側面534に密着する被覆材561とが互いに離間していてもよい。
In the
・上記第1実施形態のインターポーザ31では、被覆材61が基板主面32側に突出する凸部62を備えるとともに、被覆材61の一部が基板主面32の外縁部に密着していた。しかし、図15のインターポーザ631に示されるように、被覆材661が凸部662を備える場合であっても、被覆材661は、基板主面632に密着せずに、基板側面634のみに密着するものであってもよい。
In the
・上記第1実施形態のインターポーザ31では、被覆材61の凸部62の頂点P1が、基板側面34から延びる仮想線L1上に位置していた。しかし、図16のインターポーザ731に示されるように、被覆材761は、凸部762の頂点P2が、基板側面734から延びる仮想線L2よりも基板主面732の中央側に位置するものであってもよい。
In the
・上記各実施形態のインターポーザ31,131では、4つの基板側面34,134が被覆材61,161によって覆われていたが、1つの基板側面34,134のみが被覆材61,161によって覆われていてもよいし、2つまたは3つの基板側面34,134が被覆材61,161によって覆われていてもよい。また、被覆材61,161は、同被覆材61,161が覆う面(基板側面34,134)を完全に覆っていてもよいし、被覆材61,161が覆う面(基板側面34,134)の一部のみを覆っていてもよい。
In the
・上記各実施形態では、インターポーザ31,131が中継基板として用いられていたが、他の構造物を中継基板として用いることも許容される。例えば、中継基板として、層間絶縁層と導体層とを交互に積層してなるビルドアップ層をコア基板の片面または両面に有するビルドアップ多層配線基板を用いてもよい。このようにすれば、中継基板の高密度化を図りやすくなる。なお、層間絶縁層の形成材料としては、エポキシ樹脂やポリイミド樹脂等を挙げることができる。また、導体層の形成材料としては銅などを挙げることができる。
In each of the above embodiments, the
次に、前述した実施形態によって把握される技術的思想を以下に列挙する。 Next, the technical ideas grasped by the embodiment described above are listed below.
(1)上記手段1において、前記被覆材の一部は、前記基板主面の外縁部にも密着しており、前記基板主面に密着する前記被覆材と、前記基板側面に密着する前記被覆材とが互いに繋がっていることを特徴とする中継基板。 (1) In the above means 1, a part of the covering material is in close contact with an outer edge portion of the substrate main surface, and the covering material in close contact with the substrate main surface and the covering in close contact with the substrate side surface A relay board characterized in that the materials are connected to each other.
(2)上記手段1において、前記被覆材の一部は、前記基板主面の外縁部にも密着しており、前記基板主面に密着する前記被覆材と、前記基板側面に密着する前記被覆材とが互いに離間していることを特徴とする中継基板。 (2) In the above means 1, a part of the covering material is in close contact with the outer edge portion of the substrate main surface, and the covering material in close contact with the substrate main surface and the covering in close contact with the substrate side surface A relay substrate characterized in that the materials are separated from each other.
(3)上記手段1において、前記凸部の高さが10μm以上500μm以下であることを特徴とする中継基板。 (3) In the above means 1, the height of the convex part is 10 μm or more and 500 μm or less.
(4)上記手段1において、前記被覆材は、前記基板裏面側に突出していないことを特徴とする中継基板。 (4) In the above means 1, the relay board is characterized in that the covering material does not protrude toward the back side of the board.
(5)上記手段1において、前記中継基板本体は、ガラス、セラミック及びガラスセラミックのいずれか1つからなることを特徴とする中継基板。 (5) In the above means 1, the relay substrate body is made of any one of glass, ceramic and glass ceramic.
(6)上記手段1において、前記複数の導体柱における前記基板主面側の端部、及び、前記複数の導体柱における前記基板裏面側の端部の少なくとも一方に、配線層が接続されることを特徴とする中継基板。 (6) In the above means 1, a wiring layer is connected to at least one of the end of the plurality of conductor columns on the substrate main surface side and the end of the plurality of conductor columns on the substrate back surface side. A relay board characterized by
(7)上記手段1において、前記基板側面を覆う前記被覆材の厚さが、前記基板裏面側から前記基板主面側に行くに従って徐々に厚くなっていることを特徴とする中継基板。 (7) In the above means 1, the relay substrate is characterized in that the covering material covering the side surface of the substrate gradually increases in thickness from the back surface side of the substrate toward the main surface side of the substrate.
(8)上記手段1において、前記凸部の頂点が、前記基板側面から延びる仮想線上に位置していることを特徴とする中継基板。 (8) In the above means 1, the relay substrate is characterized in that the vertex of the convex portion is located on an imaginary line extending from the side surface of the substrate.
(9)上記手段2において、前記導体柱形成工程後かつ前記被覆材形成工程前に、前記複数の導体柱における前記基板主面側の端部、及び、前記複数の導体柱における前記基板裏面側の端部の少なくとも一方に接続される配線層を形成する接続端子形成工程を行うことを特徴とする中継基板の製造方法。 (9) In said means 2, after said conductor pillar formation process and before said coating | covering material formation process, the said board | substrate main surface side edge part in these conductor pillars, and the said board | substrate back surface side in these conductor pillars A method for manufacturing a relay substrate, comprising performing a connection terminal forming step of forming a wiring layer connected to at least one of the end portions of the substrate.
(10)上記手段1の中継基板と面接続端子を有する半導体素子とを備えることを特徴とする半導体素子付き中継基板。
(10) A relay substrate with a semiconductor element, comprising the relay substrate of the
(11)上記手段1の中継基板と面接続端子を有する半導体素子とを備え、さらに面接続パッドを有する基板を備えることを特徴とする、半導体素子と中継基板と基板とからなる構造体。
(11) A structure comprising a semiconductor element, a relay substrate, and a substrate, comprising the relay substrate of the
21…半導体素子としてのICチップ
24,124…半導体素子実装領域としてのICチップ実装領域
31,131,431,531,631,731…中継基板としてのインターポーザ
32,132,432,532,632,732…基板主面
33,133,433…基板裏面
34,134,534,634,734…基板側面
36…導体柱
37…半導体素子接続用端子
39,139…中継基板本体としてのインターポーザ本体
61,161,461,561,661,761…被覆材
62,162,462,762…基板主面側に突出する凸部
463…基板裏面側に突出する凸部
63…硬化性樹脂
64…液ダレ
163…樹脂フィルム
h1,h2,h3…基板主面側に突出する凸部の高さ
h4…基板裏面側に突出する凸部の高さ
21...
Claims (6)
前記基板側面に、前記基板側面の少なくとも一部を覆う被覆材が密着形成され、
前記被覆材は、前記基板主面側に加えて前記基板裏面側にも突出するとともに前記半導体素子実装領域の周囲に配置される凸部を備え、
前記基板裏面側に突出する前記凸部の高さは、前記基板主面側に突出する前記凸部の高さよりも低い
ことを特徴とする中継基板。 A substrate main surface, a substrate back surface, and a substrate side surface, and has a substantially plate-shaped relay substrate body made of an insulating material or a material whose surface is insulated, and penetrates between the substrate main surface and the substrate back surface. A relay board comprising a plurality of conductor pillars, and a semiconductor element mounting region in which a plurality of semiconductor element connection terminals for mounting a semiconductor element are present on the main surface of the board;
A covering material covering at least a part of the side surface of the substrate is formed in close contact with the side surface of the substrate,
The covering material includes a convex portion that protrudes to the substrate back surface side in addition to the substrate main surface side and is arranged around the semiconductor element mounting region ,
The relay substrate according to claim 1, wherein a height of the convex portion protruding toward the back surface side of the substrate is lower than a height of the convex portion protruding toward the main surface side of the substrate.
前記中継基板本体を準備する中継基板本体準備工程と、
前記中継基板本体に前記複数の導体柱を形成する導体柱形成工程と、
前記基板主面側に突出するとともに前記半導体素子実装領域の周囲に配置される凸部を備え、前記基板側面の少なくとも一部を覆う被覆材を密着形成する被覆材形成工程と
を含み、
前記被覆材形成工程は、
感光性を有する樹脂フィルムを前記基板主面上に貼付する樹脂フィルム貼付工程と、
前記樹脂フィルムを加熱及び加圧することによりその一部を溶融させて流動させることにより、その流動した前記樹脂フィルムの一部を前記基板側面に貼付するラミネート工程と、
前記樹脂フィルムを露光することにより、前記基板主面において同基板主面の外周部を除く領域に貼付されている前記樹脂フィルムを除去する露光工程と、
露光された前記樹脂フィルムを現像することにより、前記樹脂フィルムを前記被覆材とするとともに、前記基板主面の外周部に貼付されている前記樹脂フィルムを前記凸部とする現像工程と
を含むことを特徴とする中継基板の製造方法。 A substrate main surface, a substrate back surface, and a substrate side surface, and has a substantially plate-shaped relay substrate body made of an insulating material or a material whose surface is insulated, and penetrates between the substrate main surface and the substrate back surface. In a method for manufacturing a relay board comprising a plurality of conductor pillars, and a semiconductor element mounting region in which a plurality of semiconductor element connection terminals for mounting a semiconductor element are present on the main surface of the board.
A relay board body preparation step of preparing the relay board body;
A conductor pillar forming step of forming the plurality of conductor pillars on the relay substrate body;
Wherein comprises a convex portion disposed around the semiconductor element mounting region with protruding board main surface side, viewed contains a coating material forming step of contact forming at least a portion of the cover coating material of the substrate side,
The coating material forming step includes
A resin film pasting step of pasting a photosensitive resin film on the main surface of the substrate;
A laminating step of applying a part of the resin film that has flowed to the side surface of the substrate by melting and flowing part of the resin film by heating and pressurizing, and
By exposing the resin film, an exposure step of removing the resin film attached to a region excluding the outer peripheral portion of the substrate main surface in the substrate main surface;
Developing the exposed resin film to make the resin film the covering material, and developing the resin film affixed to the outer peripheral portion of the substrate main surface as the convex portion;
The manufacturing method of the relay board | substrate characterized by including .
前記導体柱形成工程後かつ前記被覆材形成工程前に、前記多数個取り用基板を、前記基板形成領域の外形線に沿って切断することにより、複数個の前記中継基板本体を得る分割工程を行う
ことを特徴とする請求項5に記載の中継基板の製造方法。 In the relay substrate main body preparation step, preparing a substrate for multi-cavity in which a plurality of substrate formation regions to be the relay substrate main body are arranged along a planar direction,
After the conductor pillar forming step and before the covering material forming step, a dividing step of obtaining the plurality of relay substrate bodies by cutting the multi-piece substrate along the outline of the substrate forming region. The relay board manufacturing method according to claim 5 , wherein the relay board is manufactured.
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