JP2008277691A - Mounting structure of electronic part to double-sided mounting circuit substrate, semiconductor device, and method of manufacturing double-sided mounting semiconductor device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、両面実装回路基板に対する電子部品の実装構造、半導体装置、及び両面実装半導体装置の製造方法に関する。より具体的には、半導体素子又はパッケージ基板等の電子部品を回路基板の両面に実装する構造、当該実装構造を備えた半導体装置、及び両面実装半導体装置の製造方法に関する。 The present invention relates to a mounting structure of an electronic component on a double-sided mounted circuit board, a semiconductor device, and a method for manufacturing the double-sided mounted semiconductor device. More specifically, the present invention relates to a structure for mounting an electronic component such as a semiconductor element or a package substrate on both sides of a circuit board, a semiconductor device provided with the mounting structure, and a method for manufacturing a double-sided mounting semiconductor device.
近年の電子機器の小型化・高密度化・高機能化に伴い、電子部品の小型化・薄型化が要求されている。そこで、小型化により実装面積を低減させた高密度実装に優れたパッケージとして、ボール・グリッド・アレイ(BGA: Ball Grid Array)等の表面実装型パッケージが提案されている。 With recent miniaturization, high density, and high functionality of electronic devices, there is a demand for miniaturization and thinning of electronic components. Therefore, surface mount packages such as a ball grid array (BGA) have been proposed as packages excellent in high-density mounting in which the mounting area is reduced by downsizing.
かかるBGA表面実装型パッケージは、配線基板の一方の主面上に、半導体集積回路素子(以下半導体素子と称する)が搭載・接続され、当該配線基板の他方の主面上においては、銅(Cu)等からなる導電層に、半田を主体とする球状電極端子(バンプ)がグリッド状に複数配設された構造を有する。 In such a BGA surface-mount package, a semiconductor integrated circuit element (hereinafter referred to as a semiconductor element) is mounted and connected on one main surface of a wiring board, and copper (Cu ) Etc., a plurality of spherical electrode terminals (bumps) mainly composed of solder are arranged in a grid.
このような構造を有するBGA表面実装型パッケージの配線基板を、マザーボードとも称される回路基板の両主面に実装することにより、配線長の短縮化と回路基板の面積の縮小化とを図り、電子部品を高密度に実装する実装構造が提案されている。 By mounting the wiring board of the BGA surface mounting type package having such a structure on both main surfaces of the circuit board, also referred to as a mother board, the wiring length is shortened and the area of the circuit board is reduced. A mounting structure for mounting electronic components at high density has been proposed.
なお、セラミック基板に、制御用IC及びパワートランジスタを実装し、制御用ICに形成された貫通突起電極を介して、セラミック基板に、制御用IC及びパワートランジスタを電気的に接続する態様も提案されている(特許文献1参照)。 A mode is also proposed in which a control IC and a power transistor are mounted on a ceramic substrate, and the control IC and the power transistor are electrically connected to the ceramic substrate via a through-projection electrode formed on the control IC. (See Patent Document 1).
更に、基板本体に接合されたインターポーザを貫通してその両面から突出した半田材料の接続部材の一端が前記基板本体に接続し、他端が半導体チップとの接続部を形成し、当該接続部と前記半導体チップの半田バンプとをリフローにより接続してなる態様も提案されている(特許文献2参照)。 Furthermore, one end of a connecting member of solder material that protrudes from both sides of the interposer bonded to the substrate body is connected to the substrate body, and the other end forms a connection portion with the semiconductor chip. An aspect in which the solder bumps of the semiconductor chip are connected by reflow has also been proposed (see Patent Document 2).
また、半導体チップの突起電極が、フレキシブル配線基板のフィルム基板の上面に設けられた配線を介して、前記フィルム基板に形成された貫通孔内に埋め込まれた柱状電極に接続された態様も提案されている(特許文献3参照)。
ところで、小型化・高密度化・高機能化が求められる電子機器にあっては、電子部品のみならず当該電子部品が実装される回路基板の小型化・薄型化が要求されている。 Incidentally, in an electronic device that is required to be downsized, highly densified, and highly functional, not only electronic components but also circuit boards on which the electronic components are mounted are required to be downsized and thinned.
しかしながら、回路基板が小型化・薄型化すると、それに伴って回路基板としての剛性が低下するおそれがある。 However, when the circuit board is reduced in size and thickness, the rigidity as the circuit board may be reduced accordingly.
また、前記電子機器内における実装レイアウトの自由度を拡大するために、電子部品が実装される回路基板としてフレキシブルな回路基板が用いられ、かかる回路基板を折り曲げて使用することも少なくない。 In order to increase the degree of freedom of the mounting layout in the electronic device, a flexible circuit board is used as a circuit board on which electronic components are mounted, and the circuit board is often used by being bent.
一方、回路基板に実装される電子部品は、シリコン(Si)等、機械的なフレキシビリティを有しない材料を基材として用いることが多く、電子部品そのものは本質的に機械的なフレキシビリティを有していない場合がある。 On the other hand, electronic components mounted on a circuit board often use a material that does not have mechanical flexibility such as silicon (Si) as a base material, and the electronic components themselves have inherent mechanical flexibility. May not have.
そのため、フレキシブルな回路基板とかかる電子部品との接合箇所に於いて機械的な応力が発生し易く、電子機器の使用環境における振動又は衝撃等に対する実装信頼性の低下を招くおそれがある。 For this reason, mechanical stress is likely to occur at the joint between the flexible circuit board and the electronic component, and there is a risk that the mounting reliability against vibration or impact in the environment where the electronic device is used will be reduced.
なお、特許文献1に記載の態様では、半田の表面上にニッケルめっき層が形成され、当該ニッケルめっき層上に半田めっき層が形成されて、貫通突起電極が形成される。従って、貫通突起電極は、均一の単一の材料から構成されておらず、半田とニッケルめっき層との間、及びニッケルめっき層と半田めっき層との間に、接合界面が形成されてしまう。よって、セラミック基板に、制御用IC及びパワートランジスタの接合強度を高くすることができず、外力に対して弱い構造となっている。 In the aspect described in Patent Document 1, a nickel plating layer is formed on the surface of the solder, the solder plating layer is formed on the nickel plating layer, and the penetrating protrusion electrode is formed. Therefore, the through-projection electrode is not composed of a uniform single material, and a bonding interface is formed between the solder and the nickel plating layer and between the nickel plating layer and the solder plating layer. Therefore, the bonding strength between the control IC and the power transistor cannot be increased on the ceramic substrate, and the structure is weak against external force.
また、特許文献2に記載の態様では、インターポーザ内に形成された貫通孔内に半田ペーストを充填され、当該半田ペーストと基板本体の半田材料を加熱によりリフローさせて一体化させている。従って、基板本体と半導体チップとの接続箇所は、均一の材料から構成されておらず、当該接続箇所内に接合界面が形成されてしまう。よって、両者の接合強度を高くすることができず、外力に対して弱い構造となっている。 Moreover, in the aspect described in Patent Document 2, a solder paste is filled in a through hole formed in the interposer, and the solder paste and the solder material of the substrate body are reflowed by heating to be integrated. Therefore, the connection location between the substrate body and the semiconductor chip is not made of a uniform material, and a bonding interface is formed in the connection location. Therefore, the joint strength between the two cannot be increased, and the structure is weak against external force.
更に、特許文献3に記載の態様では、半導体チップの突起電極とフィルム基板に形成された貫通孔内に埋め込まれた柱状電極との接続には、フィルム基板の上面に設けられた配線が介在しており、半導体チップとフィルム基板との接続箇所は略L字形状を有している。従って、半導体チップとフィルム基板との十分な接合強度を確保することができず、外力に対して弱い構造となっている。 Furthermore, in the aspect described in Patent Document 3, the wiring provided on the upper surface of the film substrate is interposed between the protruding electrode of the semiconductor chip and the columnar electrode embedded in the through hole formed in the film substrate. The connection portion between the semiconductor chip and the film substrate has a substantially L shape. Therefore, sufficient bonding strength between the semiconductor chip and the film substrate cannot be ensured, and the structure is weak against external force.
そこで、本発明は、上記の点に鑑みてなされたものであって、両面実装回路基板に対する電子部品の実装構造であって、両面実装回路基板に実装する電子部品の実装強度を向上して実装信頼性の向上を図りつつ、当該電子部品の高密度実装を実現する実装構造、当該実装構造を備えた半導体装置、及び両面実装半導体装置の製造方法を提供することを本発明の目的とする。 Therefore, the present invention has been made in view of the above points, and is a mounting structure of an electronic component on a double-sided mounting circuit board, which is mounted with improved mounting strength of the electronic component to be mounted on the double-sided mounting circuit board. It is an object of the present invention to provide a mounting structure that realizes high-density mounting of the electronic component while improving reliability, a semiconductor device including the mounting structure, and a method for manufacturing a double-sided mounting semiconductor device.
本発明の一観点によれば、回路基板の表面に第1の電子部品が実装され、前記回路基板の裏面に第2の電子部品が実装され、前記回路基板を挟んで互いに対向する少なくとも一組の前記第1の電子部品の電極部と前記第2の電子部品の電極部とが、前記回路基板に形成された貫通孔部内に一体形成された導体部材によって、接続されることを特徴とする両面実装回路基板に対する電子部品の実装構造が提供される。 According to one aspect of the present invention, a first electronic component is mounted on the front surface of the circuit board, a second electronic component is mounted on the back surface of the circuit board, and at least one pair facing each other with the circuit board interposed therebetween. The electrode portion of the first electronic component and the electrode portion of the second electronic component are connected by a conductor member integrally formed in a through-hole portion formed in the circuit board. An electronic component mounting structure for a double-sided mounting circuit board is provided.
前記導体部材は、前記回路基板の主面に対して略垂直の方向に略直線状に形成され、少なくとも一組の前記第1の電子部品の前記電極部と前記第2の電子部品の前記電極部とが、前記導体部材によって一体的に接続されてもよい。また、前記導体部材は、均一の材料から構成されていてもよい。 The conductor member is formed in a substantially straight line in a direction substantially perpendicular to the main surface of the circuit board, and at least one set of the electrode portion of the first electronic component and the electrode of the second electronic component. The part may be integrally connected by the conductor member. The conductor member may be made of a uniform material.
更に、前記貫通孔部は、前記第1の電子部品及び前記第2の電子部品の主面の外周近傍に形成された電極部と対向して、前記回路基板に貫通形成されてもよい。 Furthermore, the through-hole portion may be formed through the circuit board so as to face an electrode portion formed in the vicinity of the outer periphery of the main surface of the first electronic component and the second electronic component.
本発明の別の観点によれば、回路基板の表面に、第1の半導体素子を備えた第1のパッケージ基板が実装され、前記回路基板の裏面に、第2の半導体素子を備えた第2のパッケージ基板が実装され、前記回路基板を挟んで互いに対向する少なくとも一組の前記第1のパッケージ基板の電極部と前記第2のパッケージ基板の電極部とが、前記回路基板に形成された貫通孔部内に一体形成された導体部材によって、接続されることを特徴とする半導体装置が提供される。 According to another aspect of the present invention, a first package substrate provided with a first semiconductor element is mounted on a surface of a circuit board, and a second semiconductor element provided with a second semiconductor element on the back surface of the circuit board. The package substrate is mounted, and at least one pair of the electrode portion of the first package substrate and the electrode portion of the second package substrate facing each other across the circuit substrate are formed in the circuit board. A semiconductor device is provided which is connected by a conductor member integrally formed in the hole.
本発明の更に別の観点によれば、両面実装半導体装置の製造方法であって、熱処理を施して、回路基板の表面に、第1の半導体素子を備えた第1のパッケージ基板が実装する際、及び前記回路基板の裏面に、第2の半導体素子を備えた第2のパッケージ基板を実装する際に、前記回路基板に形成された貫通孔部内に、溶融した導体部材を流れ込ませて、前記回路基板を挟んで互いに対向する少なくとも一組の前記第1のパッケージ基板の電極部と前記第2のパッケージ基板の電極部とを前記導体部材を介して接続することを特徴とする両面半導体装置の製造方法が提供される。 According to still another aspect of the present invention, there is provided a method for manufacturing a double-sided mounted semiconductor device, wherein heat treatment is performed to mount a first package substrate having a first semiconductor element on a surface of a circuit board. When the second package substrate having the second semiconductor element is mounted on the back surface of the circuit board, the molten conductor member is caused to flow into the through hole formed in the circuit board, A double-sided semiconductor device characterized in that at least one pair of the electrode portions of the first package substrate and the electrode portions of the second package substrate facing each other across the circuit board are connected via the conductor member. A manufacturing method is provided.
本発明によれば、両面実装回路基板に対する電子部品の実装構造であって、両面実装回路基板に実装する電子部品の実装強度を向上して実装信頼性の向上を図りつつ、当該電子部品の高密度実装を実現する実装構造、当該実装構造を備えた半導体装置、及び両面実装半導体装置の製造方法を提供することができる。 According to the present invention, there is provided a structure for mounting an electronic component on a double-sided mounted circuit board, and the mounting strength of the electronic component to be mounted on the double-sided mounted circuit board is improved to improve the mounting reliability. A mounting structure that realizes density mounting, a semiconductor device including the mounting structure, and a method for manufacturing a double-sided mounting semiconductor device can be provided.
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。説明の便宜上、本発明の実施の形態に係る両面実装回路基板に対する電子部品の実装構造(両面実装半導体装置)の例について説明し、次いで、当該両面実装半導体装置の製造方法の例について説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. For convenience of explanation, an example of an electronic component mounting structure (double-sided mounting semiconductor device) on a double-sided mounting circuit board according to an embodiment of the present invention will be described, and then an example of a method for manufacturing the double-sided mounting semiconductor device will be described.
1.本発明の実施の形態に係る両面実装回路基板に対する電子部品の実装構造(両面実装半導体装置)
図1に、本発明の実施の形態に係る両面実装回路基板に対する電子部品の実装構造(両面実装半導体装置)の例を示す。
1. Electronic component mounting structure (double-sided mounting semiconductor device) on double-sided mounting circuit board according to an embodiment of the present invention
FIG. 1 shows an example of an electronic component mounting structure (double-sided mounting semiconductor device) on a double-sided mounting circuit board according to an embodiment of the present invention.
図1を参照するに、本発明の実施の形態に係る両面実装半導体装置10は、回路基板1の表面に第1の電子部品として第1パッケージ基板2が実装され、回路基板1の裏面に第2の電子部品として第2パッケージ基板3が実装された構造を有する。即ち、第1パッケージ基板2と第2パッケージ基板3とは、回路基板1を挟んで互いに対向している。
Referring to FIG. 1, in a double-sided mounted
回路基板1は、マザーボードとも称され、例えば0.5mmの厚さを有する。回路基板1は、例えば、ガラスエポキシ樹脂等の絶縁性樹脂を基材とし、表面及び裏面に銅(Cu)等からなる導電層が選択的に配設され、当該導電層はソルダーレジスト層により選択的に被覆されている。当該ソルダーレジスト層により画定された導電層は、電極パッド4として機能する。 The circuit board 1 is also called a mother board, and has a thickness of 0.5 mm, for example. The circuit board 1 is made of, for example, an insulating resin such as glass epoxy resin as a base material, and a conductive layer made of copper (Cu) or the like is selectively disposed on the front and back surfaces, and the conductive layer is selected by a solder resist layer Is covered. The conductive layer defined by the solder resist layer functions as the electrode pad 4.
また、当該電極パッド4の形成位置よりも回路基板1の外周側に、回路基板1を貫通して貫通孔部(ビアホール)5が形成されている。図1に示す例では、回路基板1の2箇所に、貫通孔部5が形成されている。貫通孔部5は、例えば、0.2mmの直径を有し、内壁部分に金属部として銅(Cu)メッキ6が施されている。
Further, a through-hole portion (via hole) 5 is formed through the circuit board 1 on the outer peripheral side of the circuit board 1 from the position where the electrode pad 4 is formed. In the example shown in FIG. 1, through-hole portions 5 are formed at two locations on the circuit board 1. The through-hole part 5 has a diameter of 0.2 mm, for example, and a copper (Cu)
回路基板1の内部には、接地(グランド)層又は電源層として機能する導電層7が形成されており、当該導電層7は、貫通孔部5の内壁部分に形成された銅(Cu)メッキ部6に接続し、貫通孔部5は接地(グランド)電極又は電源電極として機能する。
A conductive layer 7 that functions as a ground (ground) layer or a power supply layer is formed inside the circuit board 1, and the conductive layer 7 is plated with copper (Cu) formed on the inner wall portion of the through-hole portion 5. The through-hole part 5 is connected to the
一方、インターポーザ又は支持基板とも称される第1パッケージ基板2及び/又は第2パッケージ基板3の一方の主面上には、図示を省略する半導体素子がワイヤーボンディング法、フリップチップ実装法等により実装されている。なお、第1パッケージ基板2及び/又は第2パッケージ基板3上であって前記半導体素子の近傍に、コンデンサ(容量素子)、サーミスタ等の受動素子又は能動素子が実装されていてもよい。 On the other hand, a semiconductor element (not shown) is mounted on one main surface of the first package substrate 2 and / or the second package substrate 3, which is also called an interposer or a support substrate, by a wire bonding method, a flip chip mounting method, or the like. Has been. A passive element or active element such as a capacitor (capacitance element) or thermistor may be mounted on the first package substrate 2 and / or the second package substrate 3 and in the vicinity of the semiconductor element.
第1パッケージ基板2及び第2パッケージ基板3の主面のうち、回路基板1に対向している面、即ち、上述の半導体素子等が実装されている面と反対の面には、電極パッド8と貫通孔部用電極パッド9が電極部として形成されている。より具体的には、当該面のうち、回路基板1の電極パッド4に対向する箇所に電極パッド8が形成され、貫通孔部5に対向する箇所に貫通孔部用電極パッド9が形成されている。即ち、第1パッケージ基板2の電極パッド8と第2パッケージ基板3の電極パッド8とは、また、第1パッケージ基板2の貫通孔部用電極パッド9と第2パッケージ基板3の貫通孔部用電極パッド9とは、回路基板1を挟んで互いに対向している。
Of the main surfaces of the first package substrate 2 and the second package substrate 3, an
第1パッケージ基板2及び第2パッケージ基板3の電極パッド8上には、半田を主体とする球状電極端子(バンプ)20が配設されている。当該球状電極端子(バンプ)20を介して、第1パッケージ基板2及び第2パッケージ基板3の電極パッド8と回路基板1の電極パッド4とが接続されている。
On
また、第1パッケージ基板2の貫通孔部用電極パッド9と第2パッケージ基板3の貫通孔部用電極パッド9との間は、貫通孔部5内に充填され一体形成された半田を主体とする導体部材25によって接合されてなるリベット構造が形成されている。より具体的には、導体部材25が、回路基板1の主面に対して略垂直の方向に略直線状に形成され、第1パッケージ基板2の貫通孔部用電極パッド9と第2パッケージ基板3の貫通孔部用電極パッド9とを一体的に接続している。
The space between the through hole electrode pad 9 of the first package substrate 2 and the through hole electrode pad 9 of the second package substrate 3 is mainly composed of the solder filled in the through hole 5 and integrally formed. A rivet structure is formed which is joined by the
本例のリベット構造により、回路基板1の表面及び裏面において、球状電極端子(バンプ)20のみを介して第1パッケージ基板2及び第2パッケージ基板3が表面実装されている構造よりも、回路基板1と第1パッケージ基板2及び第2パッケージ基板3の接合強度を向上させることができる。よって、電子機器の使用環境における振動又は衝撃等に対する実装信頼性を向上することができる。 With the rivet structure of this example, the circuit board 1 has a circuit board 1 rather than a structure in which the first package board 2 and the second package board 3 are mounted on the front and back surfaces of the circuit board 1 via only spherical electrode terminals (bumps) 20. The bonding strength between the first package substrate 2 and the second package substrate 3 can be improved. Therefore, it is possible to improve the mounting reliability against vibration or impact in the environment where the electronic device is used.
上述のように、導体部材25は、回路基板1の主面に対して略垂直の方向に略直線状に形成されている。従って、例えば、導体部材25が略L字状に形成されている場合に比し、回路基板1と第1パッケージ基板2及び第2パッケージ基板3の接合強度を向上させることができ、外力に対して強い構造となっている。
As described above, the
また、導体部材25は、どの箇所においても均一の材料から構成されている。よって、導体部材25内において材料の相違等に因る界面は存在しないため、前記界面が形成されている場合に比し、回路基板1と第1パッケージ基板2及び第2パッケージ基板3の接合強度を向上させることができ、外力に対して強い構造となっている。
Moreover, the
更に、本例では、回路基板1の電極パッド4の形成位置よりも回路基板1の外周側に形成され、導体部材25が充填された貫通孔部5は、第1パッケージ基板2及び第2パッケージ基板3の外周近傍に形成された第1パッケージ基板2の貫通孔部用電極パッド9と第2パッケージ基板3の貫通孔部用電極パッド9に対向して形成されている。
Furthermore, in this example, the through hole portion 5 formed on the outer peripheral side of the circuit board 1 with respect to the position where the electrode pads 4 of the circuit board 1 are formed and filled with the
よって、貫通孔部5が形成された領域の剛直性が向上するため、電子機器の使用環境における振動又は衝撃等に起因して、回路基板1が変形し、その結果、機械的な応力が発生しても、貫通孔部5に囲まれた部分に配置された電極パッド4や、貫通孔部用電極パッド9に囲まれた部分に配置された電極パッド8に作用する応力を軽減することができる。即ち、実装信頼性を向上することができる。
Therefore, since the rigidity of the region where the through-hole portion 5 is formed is improved, the circuit board 1 is deformed due to vibration or impact in the use environment of the electronic device, and as a result, mechanical stress is generated. Even so, the stress acting on the electrode pad 4 disposed in the portion surrounded by the through-hole portion 5 and the
なお、上述の貫通孔部5は、回路基板1において、第1パッケージ基板2及び第2パッケージ基板3の外周近傍に対向する箇所の少なくとも1箇所に貫通形成されていればよく、その形成箇所の数に特に制限はない。 In addition, the above-mentioned through-hole part 5 should just be penetrated and formed in at least one place of the circuit board 1 facing the outer periphery vicinity of the 1st package board | substrate 2 and the 2nd package board | substrate 3, There is no particular limitation on the number.
従って、例えば、回路基板1において、第1パッケージ基板2及び第2パッケージ基板3の外周近傍に対向する2箇所に、或いは、回路基板1において、第1パッケージ基板2及び第2パッケージ基板3の主面の四隅(4つのコーナ部)の近傍に対向する箇所に、貫通孔部5が形成されていてもよい。 Therefore, for example, in the circuit board 1, two locations facing the vicinity of the outer periphery of the first package board 2 and the second package board 3, or in the circuit board 1, the main package board 2 and the main package board 3. The through-hole part 5 may be formed in the location facing the vicinity of the four corners (four corner parts) of the surface.
また、本例では、回路基板1の内部に形成され、接地(グランド)層又は電源層として機能する導電層7が、貫通孔部5に接続し、貫通孔部5が接地(グランド)電極又は電源電極として機能している。そして、導体部材25を介して当該貫通孔部5に接合された貫通孔部用電極パッド9も、接地(グランド)電極又は電源電極として機能する。
In this example, the conductive layer 7 formed inside the circuit board 1 and functioning as a ground (ground) layer or a power supply layer is connected to the through-hole portion 5, and the through-hole portion 5 is connected to a ground (ground) electrode or It functions as a power supply electrode. The through-hole electrode pad 9 joined to the through-hole 5 via the
よって、第1パッケージ基板2及び第2パッケージ基板3の電極パッド8及び貫通孔部用電極パッド9のレイアウトの自由度を損なうことなく、第1パッケージ基板2の貫通孔部用電極パッド9と第2パッケージ基板3の貫通孔部用電極パッド9との間に、貫通孔部5内に充填され一体形成された半田を主体とする導体部材25によって接合されてなるリベット構造を形成することができる。
Therefore, the through hole electrode pads 9 of the first package substrate 2 and the
貫通孔部5が接地(グランド)電極又は電源電極として機能し、更に、貫通孔部5の内壁部分に形成された銅(Cu)メッキ部6が回路基板1の内層として機能して、回路基板1内で大きな面積を占め接地(グランド)層又は電源層として機能する導電層7と接合している。よって、回路基板1と貫通孔部5内に充填された導体部材25との機械的な接合強度を向上することができる。即ち、電子機器の使用環境における振動又は衝撃等に対する実装信頼性を向上することができる。
The through-hole portion 5 functions as a ground (ground) electrode or a power supply electrode, and the copper (Cu) plating
このように、本発明の実施の形態に係る両面実装回路基板に対する電子部品の実装構造(両面実装半導体装置10)によれば、回路基板1に対して電子部品である第1パッケージ基板2及び第2パッケージ基板3を高密度に実装、即ち、両面実装する態様において、第1パッケージ基板2及び第2パッケージ基板3の実装強度を向上させることができる。 Thus, according to the mounting structure of electronic components (double-sided mounting semiconductor device 10) on the double-sided mounting circuit board according to the embodiment of the present invention, the first package board 2 and the first package board 2 which are electronic parts with respect to the circuit board 1 In the aspect in which the two-package substrate 3 is mounted with high density, that is, double-sided mounting, the mounting strength of the first package substrate 2 and the second package substrate 3 can be improved.
なお、本例では上述のように、回路基板1に実装される第1の電子部品及び第2の電子部品として、第1パッケージ基板2及び第2パッケージ基板3が用いられているが、本発明はかかる例に限定されない。回路基板1に実装される第1の電子部品及び第2の電子部品として、例えば半導体素子を用いてもよい。 In this example, as described above, the first package substrate 2 and the second package substrate 3 are used as the first electronic component and the second electronic component mounted on the circuit substrate 1, but the present invention is not limited thereto. Is not limited to such an example. For example, semiconductor elements may be used as the first electronic component and the second electronic component mounted on the circuit board 1.
2.本発明の実施の形態に係る両面実装半導体装置の製造方法
次に、上述の構造を備えた両面実装半導体装置10の製造方法の例について、図2及び図3を参照して説明する。ここで、図2及び図3は、本発明の実施の形態に係る両面実装半導体装置の製造方法の例を説明するための図(その1)及び(その2)である。
2. Next, an example of a method for manufacturing the double-sided
図2(a)に示すように、例えば、ガラスエポキシ樹脂等の絶縁性樹脂を基材とし、表面及び裏面に銅(Cu)等からなる導電層が選択的に配設され、当該導電層はソルダーレジスト層により選択的に被覆されてなる回路基板1を準備する。なお、前記ソルダーレジスト層により画定された導電層は、電極パッド4として機能する。 As shown in FIG. 2A, for example, an insulating resin such as a glass epoxy resin is used as a base material, and a conductive layer made of copper (Cu) or the like is selectively disposed on the front and back surfaces, and the conductive layer is A circuit board 1 that is selectively covered with a solder resist layer is prepared. The conductive layer defined by the solder resist layer functions as the electrode pad 4.
また、当該電極パッド4の形成位置よりも回路基板1の外周側に、回路基板1を貫通して貫通孔部5が形成されている。貫通孔部5は、回路基板1の製造過程において、例えば、フォトレジスト法及びエッチング法を用いて、或いは、レーザ光照射等を用いて、回路基板1に貫通形成されている。貫通孔部5の内壁部分には、銅(Cu)メッキ6が施されている。 Further, a through-hole portion 5 is formed through the circuit board 1 on the outer peripheral side of the circuit board 1 from the position where the electrode pad 4 is formed. The through-hole portion 5 is formed through the circuit board 1 in the manufacturing process of the circuit board 1 using, for example, a photoresist method and an etching method, or using laser beam irradiation or the like. Copper (Cu) plating 6 is applied to the inner wall portion of the through-hole portion 5.
回路基板1の内部には、接地(グランド)層又は電源層として機能する導電層7が形成されており、当該導電層7は、貫通孔部5の内壁部分に形成された銅(Cu)メッキ部6に接続し、貫通孔部5は接地(グランド)電極又は電源電極として機能する。
A conductive layer 7 that functions as a ground (ground) layer or a power supply layer is formed inside the circuit board 1, and the conductive layer 7 is plated with copper (Cu) formed on the inner wall portion of the through-hole portion 5. The through-hole part 5 is connected to the
更に、本工程においては、回路基板1の上方に、第2パッケージ基板3を配置する。 Further, in this step, the second package substrate 3 is disposed above the circuit substrate 1.
第2パッケージ基板3の一方の主面上には、図示を省略する半導体素子がワイヤーボンディング法、フリップチップ実装法等により実装されている。 A semiconductor element (not shown) is mounted on one main surface of the second package substrate 3 by a wire bonding method, a flip chip mounting method, or the like.
第2パッケージ基板3の主面のうち、回路基板1に対向している面、即ち、上述の半導体素子等が実装されている面と反対の面には、電極パッド8と貫通孔部用電極パッド9が形成されており、当該電極パッド8と貫通孔部用電極パッド9上には、半田を主体とする球状電極端子(バンプ)20が配設されている。
Of the main surface of the second package substrate 3, the
電極パッド8上に形成された球状電極端子20が回路基板1の電極パッド4に対向するように、更に、貫通孔部用電極パッド9上に形成された球状電極端子20が回路基板1に貫通形成された貫通孔部5に対向するように、第2パッケージ基板3を回路基板1の上方に配置する。
Further, the
次に、図2(b)に示すように、例えば約200℃の温度の下、約2分間リフロー加熱処理を施し、第2パッケージ基板3を回路基板1上に実装する。 Next, as shown in FIG. 2 (b), for example, a reflow heat treatment is performed at a temperature of about 200 ° C. for about 2 minutes, and the second package substrate 3 is mounted on the circuit substrate 1.
これにより、第2パッケージ基板3の電極パッド8上に形成された球状電極端子(バンプ)20は溶融し、第2パッケージ基板3の電極パッド8と回路基板1の電極パッド4とは、当該球状電極端子(バンプ)20を介して接合する。
Thereby, the spherical electrode terminals (bumps) 20 formed on the
更に、第2パッケージ基板3の貫通孔部用電極パッド9上に形成された球状電極端子(バンプ)20も溶融して、回路基板1に貫通形成され内壁部分に銅(Cu)メッキ6が施されている貫通孔部5内に流れ込む。
Further, the spherical electrode terminals (bumps) 20 formed on the through-hole electrode pads 9 of the second package substrate 3 are also melted to penetrate the circuit board 1 and the inner wall portion is subjected to copper (Cu)
このようにして第2パッケージ基板3が実装された回路基板1を反転し、更に、反転した状態の回路基板1の上方に、第1パッケージ基板2を配置する。この状態を図3(c)に示す。 In this way, the circuit board 1 on which the second package board 3 is mounted is inverted, and the first package board 2 is disposed above the inverted circuit board 1. This state is shown in FIG.
第1パッケージ基板2の一方の主面上には、図示を省略する半導体素子がワイヤーボンディング法、フリップチップ実装法等により実装されている。 On one main surface of the first package substrate 2, a semiconductor element (not shown) is mounted by a wire bonding method, a flip chip mounting method, or the like.
第1パッケージ基板2の主面のうち、回路基板1に対向している面、即ち、上述の半導体素子等が実装されている面と反対の面には、電極パッド8と貫通孔部用電極パッド9が形成されており、当該電極パッド8と貫通孔部用電極パッド9上には、半田を主体とする球状電極端子(バンプ)20が配設されている。
Of the main surface of the first package substrate 2, the
電極パッド8上に形成された球状電極端子20が回路基板1の電極パッド4に対向するように、更に、貫通孔部用電極パッド9上に形成された球状電極端子20が回路基板1に貫通形成された貫通孔部5に対向するように、第1パッケージ基板2を回路基板1の上方に配置する。
Further, the
次に、図3(d)に示すように、例えば約200℃の温度の下、約2分間リフロー加熱処理を施し、第1パッケージ基板2を回路基板1上に実装する。 Next, as shown in FIG. 3D, for example, a reflow heating process is performed for about 2 minutes at a temperature of about 200 ° C., and the first package substrate 2 is mounted on the circuit substrate 1.
これにより、第1パッケージ基板2の電極パッド8上に形成された球状電極端子(バンプ)20は溶融し、第1パッケージ基板2の電極パッド8と回路基板1の電極パッド4とが、当該球状電極端子(バンプ)20を介して接合する。
Thereby, the spherical electrode terminals (bumps) 20 formed on the
更に、第1パッケージ基板2の貫通孔部用電極パッド9形成された球状電極端子(バンプ)20も溶融して、回路基板1に貫通形成され内壁部分に銅(Cu)メッキ6が施されている貫通孔部5内に流れ込む。
Further, the spherical electrode terminals (bumps) 20 formed on the through hole electrode pads 9 of the first package substrate 2 are also melted and formed to penetrate the circuit board 1 and the inner wall portion is subjected to copper (Cu)
このようにして、第1パッケージ基板2の貫通孔部用電極パッド9と第2パッケージ基板3の貫通孔部用電極パッド9との間に、貫通孔部5内に充填され一体形成された半田を主体とする導体部材25によって接合されてなるリベット構造が形成される。
In this way, the solder that is filled in and integrally formed in the through-hole portion 5 between the through-hole portion electrode pad 9 of the first package substrate 2 and the through-hole portion electrode pad 9 of the second package substrate 3. A rivet structure is formed which is joined by a
即ち、球状電極端子(バンプ)20の構成材料と同じ材料の半田を主体とする導体部材25が、回路基板1の主面に対して略垂直の方向に略直線状に形成され、第1パッケージ基板2の貫通孔部用電極パッド9と第2パッケージ基板3の貫通孔部用電極パッド9とを一体的に接続する構造が形成される。
That is, the
以上説明したように、上述の構造を備えた両面実装半導体装置10の製造方法の例によれば、特段の工程を設けることなく、第1パッケージ基板2及び第2パッケージ基板3を回路基板1に両面実装する際に施されるリフロー加熱処理を利用して、第1パッケージ基板2及び第2パッケージ基板3の外周部近傍に設けられた貫通孔部用電極パッド9上に形成された球状電極端子(バンプ)20を構成する半田を溶融して回路基板1に形成された貫通孔部5に流し込み、これを第1パッケージ基板2及び第2パッケージ基板3と回路基板1とを接合する導体部材25としている。
As described above, according to the example of the method of manufacturing the double-sided
よって、両面実装回路基板に対する電子部品の両面実装の通常のプロセスにおいて、新たな工程を設けたり、工程を変更することなく、上述のリベット構造を備えた両面実装半導体装置10を形成することができる。
Therefore, in the normal process of double-sided mounting of electronic components on the double-sided mounted circuit board, the double-sided
以上、本発明の実施の形態について詳述したが、本発明は特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形及び変更が可能である。 Although the embodiment of the present invention has been described in detail above, the present invention is not limited to the specific embodiment, and various modifications and changes are within the scope of the gist of the present invention described in the claims. It can be changed.
1 回路基板
2 第1パッケージ基板
3 第2パッケージ基板
4、8 電極パッド
5 貫通孔部
6 銅メッキ部
7 導電層
9 貫通孔部用電極パッド
10 両面実装半導体装置
20 球状電極端子
25 導体部材
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Circuit board 2 1st package board | substrate 3 2nd package board |
Claims (6)
前記回路基板の裏面に第2の電子部品が実装され、
前記回路基板を挟んで互いに対向する少なくとも一組の前記第1の電子部品の電極部と前記第2の電子部品の電極部とが、前記回路基板に形成された貫通孔部内に一体形成された導体部材によって、接続されることを特徴とする両面実装回路基板に対する電子部品の実装構造。 A first electronic component is mounted on the surface of the circuit board;
A second electronic component is mounted on the back surface of the circuit board;
The electrode part of the first electronic component and the electrode part of the second electronic component facing each other across the circuit board are integrally formed in a through hole formed in the circuit board. A mounting structure of an electronic component on a double-sided mounting circuit board, which is connected by a conductor member.
前記導体部材は、前記回路基板の主面に対して略垂直の方向に略直線状に形成され、少なくとも一組の前記第1の電子部品の前記電極部と前記第2の電子部品の前記電極部とが、前記導体部材によって一体的に接続されることを特徴とする両面実装回路基板に対する電子部品の実装構造。 An electronic component mounting structure for the double-sided mounting circuit board according to claim 1,
The conductor member is formed in a substantially straight line in a direction substantially perpendicular to the main surface of the circuit board, and at least one set of the electrode portion of the first electronic component and the electrode of the second electronic component. An electronic component mounting structure on a double-sided mounting circuit board, wherein the parts are integrally connected by the conductor member.
前記導体部材は、均一の材料から構成されていることを特徴とする両面実装回路基板に対する電子部品の実装構造。 An electronic component mounting structure for the double-sided mounting circuit board according to claim 1 or 2,
The mounting structure of an electronic component on a double-sided mounting circuit board, wherein the conductor member is made of a uniform material.
前記貫通孔部は、前記第1の電子部品及び前記第2の電子部品の主面の外周近傍に形成された電極部と対向して、前記回路基板に貫通形成されていることを特徴とする両面実装回路基板に対する電子部品の実装構造。 An electronic component mounting structure for a double-sided mounting circuit board according to any one of claims 1 to 3,
The through-hole portion is formed through the circuit board so as to face an electrode portion formed near the outer periphery of the main surface of the first electronic component and the second electronic component. Electronic component mounting structure on a double-sided mounting circuit board.
前記回路基板の裏面に、第2の半導体素子を備えた第2のパッケージ基板が実装され、
前記回路基板を挟んで互いに対向する少なくとも一組の前記第1のパッケージ基板の電極部と前記第2のパッケージ基板の電極部とが、前記回路基板に形成された貫通孔部内に一体形成された導体部材によって、接続されることを特徴とする半導体装置。 A first package substrate including a first semiconductor element is mounted on the surface of the circuit board,
A second package substrate having a second semiconductor element is mounted on the back surface of the circuit board,
The electrode part of the first package substrate and the electrode part of the second package substrate facing each other across the circuit board are integrally formed in a through-hole part formed in the circuit board. A semiconductor device connected by a conductor member.
熱処理を施して、回路基板の表面に、第1の半導体素子を備えた第1のパッケージ基板が実装する際、及び前記回路基板の裏面に、第2の半導体素子を備えた第2のパッケージ基板を実装する際に、
前記回路基板に形成された貫通孔部内に、溶融した導体部材を流れ込ませて、前記回路基板を挟んで互いに対向する少なくとも一組の前記第1のパッケージ基板の電極部と前記第2のパッケージ基板の電極部とを前記導体部材を介して接続することを特徴とする両面半導体装置の製造方法。 A method of manufacturing a double-sided mounted semiconductor device,
When the first package substrate having the first semiconductor element is mounted on the surface of the circuit board by performing heat treatment, and the second package substrate having the second semiconductor element on the back surface of the circuit board When implementing
At least one set of the electrode part of the first package substrate and the second package substrate facing each other with the circuit substrate interposed therebetween by flowing a molten conductor member into the through-hole portion formed in the circuit substrate A method for manufacturing a double-sided semiconductor device, comprising: connecting a plurality of electrode portions to each other through the conductor member.
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