JP2012231182A - 微細配線パッケージ - Google Patents

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Abstract

【課題】電子部品の端子面を均一な高さに設定することにより、各端子に接続する導通孔による端子と配線との電気的接続を容易し、各部の位置ずれ等を生じにくい微細配線パッケージを得る。
【解決手段】一方の面に搭載した、各々複数の端子を有する高さの異なる複数の電子部品(12、14、16)と、電子部品の端子の表面を所定の平面上に揃えるように、これらの電子部品を、電極端子形成面が露出し且つ電子部品の側面の一部を覆うように、封止する封止樹脂(22)と、電子部品及び封止樹脂の表面上に形成した、電子部品の端子に電気的に接続する導体層(44)と、電子部品の電極端子形成面及び封止樹脂上に形成された配線層を覆う絶縁樹脂層(24)と、封止樹脂と絶縁樹脂層との間に形成した補強板(46)とを含む。
【選択図】図6

Description

本発明は半導体パッケージに関し、特に、半導体集積回路の全般のパッケージとして使用可能な微細配線パッケージに関する。
通常、微細配線パッケージ上には、単体又は複数の能動素子又は受動素子が封止樹脂等によって固定されている。そして個々の能動素子又は受動素子上には、配線層と絶縁樹脂層が積層されている。
このような、単体又は複数の能動素子又は受動素子を搭載した微細配線パッケージを製造する場合において、支持体を用い、この支持体上に接着剤層を介して各素子を搭載し、樹脂で各素子を封止した後、配線層と絶縁樹脂層とを積層し、しかる後に、支持体を除去して、微細配線パッケージを完成させる製造方法がある。
上記のように支持体を用いた微細配線パッケージの製造方法において、複数の能動素子又は受動素子を支持体に搭載する場合に、各素子の端子面を同一面に揃えて封止することが必要となる場合がある。かかる場合において、従来の一般的な微細配線パッケージの製造方法を次に説明する。
図1(a)〜図1(f)は、複数の能動素子又は受動素子等の電子部品を支持体に搭載し、樹脂封止して、パッケージに組み込む場合の従来技術であって、各能動素子又は受動素子の端子側を基準として同一面に揃える場合の例を示す。
まず、図1(a)において、支持体10上に接着剤20を介して受動素子12、能動素子14、16等を搭載する。受動素子12、能動素子14、16の端子12a、14a、16aは、支持体10の上面で位置合わせされる。
次に、図1(b)において、支持体10上の受動素子12、能動素子14、16等の部品は、樹脂22で封止する。樹脂22の注入時の圧力により、部品が位置ずれを起こしたり、樹脂22が混入することにより端子12a、14a、16aが汚染されたりする虞がある。
次に、図1(c)において、樹脂22が硬化収縮した後、支持体10が剥離される。封止樹脂の硬化及び収縮により、樹脂22の表面に凹凸が発生したり、支持体10の剥離による樹脂22の表面の反りが生じたりする虞がある。
次に、図1(d)において、図1(a)〜図1(c)とは上下を逆に、受動素子12、能動素子14、16の端子12a、14a、16a側を上側として、パッケージの表面に樹脂層24を形成し、各端子に接続するビア26を形成し、樹脂層24上には、ビア26に接続する配線パターン(配線層)28を形成する。そして、図1(e)に示すように、樹脂層24及び配線層28を交互に積層し、パッケージを多層に形成する。
図1(e)において、樹脂層24及び配線層28を交互に積層すると共に、各層間の接続用のビア26を形成して多層に構成した後、パッケージの最表面に、ソルダレジスト層30等を形成し、最上の配線層28に接続する外部接続用の外部端子32を形成し、パッケージを完成する。
図1(f)にこのようにして完成された微細配線パッケージを示す。各受動素子12、能動素子14、16の端子12a、14a、16aの表面は、支持体10の表面により規定される所定の面Aに整合されることとなる。なお、受動素子12、能動素子14、16の中に放熱部品が含まれる場合は、このような放熱性のある電子部品(素子)について、その背面における封止樹脂22を剥離し、電子部品の背面を露出させる(図示せず)。そして、封止樹脂22を剥離した電子部品の背面には必要によりヒートシンク(図示せず)等を接続して放熱性を良好なものとする。
上記のような従来の微細配線パッケージの製造方法において、一般に次のような問題がある。支持体と素子との間の仮接着を、後の工程で支持体を素子を含むパッケージから剥離する必要があることを考慮して、予め弱くしておくと、素子を支持体に仮接着した後に樹脂を封止する際、端子と支持体との間に樹脂が混入して端子が汚染されたり、樹脂の注入時の圧力によって素子の位置が支持体に対して所定の位置からずれることがある。
逆に支持体と素子との間の仮接着を強くすると、接着剤そのものが端子に付着する。封止樹脂の硬化収縮等により端子面に凹凸が発生し、端子面が平坦にならない。支持体をパッケージから剥離するため、パッケージに反りが発生し、端子面が平坦にならない。素子の背面に放熱部品を付加する場合は、当該背面における封止樹脂を研磨等により除去して素子の背面をあらためて露出させる必要がある。
図2(a)〜図2(e)は、複数の能動素子又は受動素子を支持体に搭載し、樹脂封止して、パッケージに組み込む場合の他の従来技術であって、各素子の背面側を基準として同一面に揃える場合の例を示す。
まず、図2(a)において、支持体10上に接着剤20を介して受動素子12、能動素子14、16等を搭載する。受動素子12、能動素子14、16の背面側が、支持体10の上面で位置合わせされる。
次に、図2(b)において、支持体10上の受動素子12、能動素子14、16等の電子部品は、樹脂22で封止される。樹脂22の注入時の圧力により、部品が位置ずれを起こしたり、樹脂22が混入することにより端子12a、14a、16aが汚染されたりする虞がある。
次に、図2(c)において、封止した樹脂層22にビア26を形成するとともに、樹脂層22上に配線層28を形成する。支持体10上の受動素子12、能動素子14、16等の部品は、背面側が、支持体10の上面で位置合わせされるので、各素子の端子に接続させるためのビア26を形成するにあたっては、各素子間で導通孔の深さが異なり、導通孔の形成が困難である。
図2(d)において、樹脂層22上にはビア26に接続する配線パターン(配線層)28を形成する。そして、樹脂層24及び配線層28を交互に積層すると共に、各層間の接続用のビア26を形成して多層に構成する。パッケージの最表面には、ソルダレジスト層30等を形成し、最上の配線層28に接続する外部接続用の外部端子32を形成し、パッケージを完成する。一方で、このようなパッケージが完成した後、支持体10をパッケージから剥離する。
図2(e)において、受動素子12、能動素子14、16の背面が封止樹脂22から露出した微細配線パッケージが完成する。各部品の背面が封止樹脂22から露出しているので、部品の背面に必要によりヒートシンク等(図示せず)を接続する場合には、好都合である。一方、受動素子12、能動素子14、16の電極端子12a、14a、16aの表面の高さは、各電子部品の高さの相違等によりB1、B2、B3等と不揃いとなる。これにより、受動素子12、能動素子14、16等の電子部品の電極端子12a、14a、16aを配線層8に接続するビア26の高さも電子部品毎に不揃いとなってしまう。
なお、本発明に関連する先行技術として、米国特許第6,154,366号明細書がある。これによると、微細電子部品パッケージの製造方法において、少なくとも端子を有する能動面、背面及び側面を有する微細電子部品素子を準備し、この素子の能動面に絶縁層の第1面を接合し、絶縁層の第2面に配線層を形成すると共に、この配線層の一部を絶縁層を貫通して素子の端子に接続し、素子側を樹脂で封止すると共に、封止樹脂の第1面を絶縁層の底面に隣接するように構成し、前記絶縁層及び配線層に湿気防止用のバリア層を形成している。このような構成により、配線層の金属の腐食を防止すると共に、絶縁層の劣化を防止している。
米国特許第6,154,366号明細書
上記のように、従来の微細配線パッケージの製造方法によると、後の工程において支持体を剥離することを考慮して、支持体と素子との仮接着を弱めに設定する必要があるが、仮接着の程度を弱くすることによって樹脂を封止する際端子と支持体との間に樹脂が混入して端子が汚染されたり、樹脂注入時の圧力により素子が位置ずれすることがある。逆に支持体と素子との仮接着を強めに設定すると、接着剤そのものが端子に付着する、封止樹脂の硬化収縮等により封止樹脂表面に凹凸が発生し、端子面が平坦にならない、支持体を剥離するため、反りが発生し、端子面が平坦にならない、等の問題がある。また、前記封止樹脂上に絶縁層を形成する際、前記封止樹脂から露出した前記電子部品の端子の高さ分だけ絶縁樹脂に凹凸が生じ、その後の配線形成で不具合が生じ、信頼性の良い配線を形成できなくなる、という問題がある。
本発明は上記のような解決するもので、パッケージを構成する電子部品の端子面を均一な高さに設定することにより、各端子に接続する導通孔による端子と配線との電気的接続を容易にする共に、パッケージの製造工程の最後の段階まで、支持体に支持された状態でパッケージを形成して、各部の位置ずれ等を生じさせないような、微細配線に適したパッケージを得ることのできる製造方法及びそのようにして製造された微細配線パッケージのを提供することを課題とする。
このような課題を達成するために、本発明によれば、一方の面に搭載した、各々複数の端子を有する高さの異なる複数の電子部品と、該電子部品の端子の表面を所定の平面上に揃えるように、前記複数の電子部品を、電極端子形成面が露出するように、且つ該電子部品の側面の一部を覆うように、封止する封止樹脂と、前記封止樹脂の表面上に形成した導体層と、前記電子部品の電極端子形成面及び封止樹脂上に形成された前記導体層を覆うように設けた絶縁樹脂層と、前記絶縁樹脂層上に形成した、前記電子部品の端子に電気的に接続される配線層と、を積層して成ることを特徴とする微細配線パッケージが提供される。
上記の微細配線パッケージにおいて、前記配線層の一部はビアを介して前記導体層に接続されていることを特徴とする。また、前記封止樹脂の表面の高さは、前記電子部品の電極端子形成面と同じ又はやや低い程度であることを特徴とする。更にまた、前記導体層は、前記電子部品の電極端子の表面と略同一面であることを特徴とする。
また、本発明によれば、一方の面に搭載した、各々複数の端子を有する高さの異なる複数の電子部品と、該電子部品の端子の表面を所定の平面上に揃えるように、前記複数の電子部品を、電極端子形成面が露出するように、且つ該電子部品の側面の一部を覆うように、封止する封止樹脂と、前記封止樹脂上に、前記複数の電子部品の電極端子形成面を露出し、且つ該電子部品の側面の一部を覆うように設けた補強板としての導電性樹脂と、前記電子部品の電極端子形成面及び前記封止樹脂上に形成された前記導電性樹脂を覆うように設けた絶縁樹脂層と、前記電子部品及び前記封止樹脂の表面上に形成した、前記電子部品の端子に電気的に接続する配線層(28)と、を含むことを特徴とする微細配線パッケージが提供される。
上記の微細配線パッケージにおいて、前記配線層の一部はビアを介して前記導電性樹脂(50)に接続されていることを特徴とする。また、前記導電性樹脂は、前記電子部品の電極端子の表面と略同一面であることを特徴とする。
本発明では、単数又は複数の電子部品の端子側を第1の接着剤層により第1の支持体の表面に仮固定し、電子部品の背面側を第2の接着剤層を有する第2の支持体で固定しているので、たとえ各電子部品の高さが不揃いであったとしても、各電子部品の端子が同一面に整合される。よって、端子と配線層との間の距離(深さ)が均一となり、導通孔による端子と配線との電気的な接続が比較的容易となる。また、配線層が完全に形成されるまで、パッケージが第2の支持体により保持されているので、製造時におけるパッケージの反りが大幅に縮小される。
また、本発明では、樹脂封止構造を採用したので、強度が向上し、この樹脂封止構造をコアとして配線層等の形成することが可能となる。更に、電子部品の端子面を平坦な同一面に成し得るため、微細配線の形成が可能となる。
電子部品を樹脂封止した後、封止した樹脂層の表面に、電子部品の端子と略同一高さとなるように、導体補強層を形成した場合は、この補強層によって、封止樹脂の凹凸を吸収し、端子面の平坦化に寄与することとなる。また、導体補強層を電源層やグランド層として利用することができ、パッケージの電気的な特性を向上させることができる。更に、導体補強層を放熱層をとして利用することにより、パッケージに放熱効果を持たせることもできる。
従来の微細配線パッケージの製造方法の一例を示す工程図である。 従来の微細配線パッケージの製造方法の他の例を示す工程図である。 本発明の第1実施形態の微細配線パッケージの製造方法を示す工程図である。 本発明の第1実施形態の微細配線パッケージの製造方法であって、図3の工程に続く工程を示す。 本発明の第1実施形態の微細配線パッケージの製造方法であって、図4の工程に続く工程を示す。 本発明の第2実施形態に係る微細配線パッケージの断面図である。 本発明の第3実施形態に係る微細配線パッケージの断面図である。 本発明の第4実施形態に係る微細配線パッケージの断面図である。 本発明の第5実施形態に係る微細配線パッケージの断面図である。
以下、添付図面を参照して本発明の実施の形態について詳細に説明する。
図3(a)〜図3(d)、図4(a)〜図4(e)及び図5(a)及び(b)は、本発明の微細配線パッケージの製造方法の実施形態を示す。
各受動素子12や能動素子14、16等の電子部品は、それぞれ、平坦な一方の面(第一の面)に複数の電極端子12a、14a、16aを有し、背面である他方の面(第二の面)も第一の面と平行な平坦面に形成されている。各電子部品の電極端子12a、14a、16aの表面も部品毎に一定の平面上に位置するように形成されている。
図3(a)において、第1の支持体10上に接着剤層20を介して受動素子12、能動素子14、16等を搭載する。受動素子12、能動素子14、16の電極端子12a、14a、16aは、支持体10の上面で位置合わせされる。接着剤層20は、各電子部品の電極端子12a、14a、16aの表面位置を揃えるために、極力薄いもの(例えば、数μm〜数十μm程度)であり、且つ硬いものであることが好適である。また、接着剤層20の接着強度としては、やや弱く、且つ電極端子12a、14a、16aの表面を汚染しない材質であるのが好ましい。このような接着剤層20として、例えば、日東電工株式会社製のTRMテープ、又は同社製のリバアルファ(登録商標)等を使用することができる。
次に、図3(b)において、一方の面に接着剤層40を有する第2の支持体40を、接着剤層40が第1の支持体10上の電子部品の電極端子12a、14a、16aの反対側である電子部品の背面に圧着するように配置する。ここで接着剤層42は、各受動素子12や能動素子14、16等の電子部品の厚さ、即ち電子部品の背面の高さの差異を吸収するために、ある程度厚いものが好ましい(例えば厚さが数十μm〜数百μm程度)。接着剤層42はまた、部品に圧着する時点では、半液化状(常温又は加熱して)で接着力はや強いものが好ましい。また、紫外線(UV)の適用又は加熱等によりで剥離可能なものが好ましい。
次に、図3(c)において、第1の支持体10を、パッケージである、受動素子12や能動素子14、16等の電極端子12a、14a、16aから剥離する。この場合において、接着剤層20は弱く且つ薄いものであるので、UV照射又は加熱等により容易に剥離することができる。このようにして、第1の支持体10を剥離したパッケージを図3(d)に示す。図3(d)においては、受動素子12や能動素子14、16等の電極端子12a、14a、16aがパッケージの上側となるようにパッケージを反転させ、以後の工程を行う。
次に、図4(a)において、第2の支持体10上の受動素子12、能動素子14、16等の部品を、樹脂22で封止する。この場合において、封止する樹脂22の高さは、電子部品の上面と同じか又はやや低い程度とする。なお、封止に使用する樹脂22の仕様は、液状樹脂で充填性の良好なものであって、モールド材、アンダーフィル材、液状レジスト材等を使用する。また、硬化収縮性や熱膨張性が小さく、封止力が強いものが好ましい。また、硬化収縮後に配線層を形成するのに適したものを使用する。
次に、図4(b)において、封止樹脂22の表面に導体層44を形成する。これにより、封止樹脂22の表面が安定し、各電子部品12、14、16の端子12a、14a、16aの位置が安定し且つ平坦化される。
次に、図4(c)において、受動素子12、能動素子14、16の端子12a、14a、16a及び封止樹脂22上に形成した導体層44を覆うように、絶縁樹脂層24を形成する。
図4(d)において、絶縁樹脂層24に、各端子に接続するビア26を貫通形成し、樹脂層24上には、ビア26に接続する配線パターン(配線層)28を形成する。そして、図4(e)に示すように、樹脂層24及び配線層28を交互に積層し、パッケージを多層に形成する。なお、配線層28の一部はビア26を介して導体層44にも接続される。
図4(e)において、樹脂層24及び配線層28を交互に積層すると共に、各層間の接続用のビア26を形成して多層に構成した後、パッケージの最表面に、ソルダレジスト層30等を形成し、最上の配線層28に接続する外部接続用の外部端子32を形成し、第2の支持体40の上にパッケージが完成される。
図5(a)において、第2の支持体40をパッケージの接着剤層42から剥離する。これにより、図5(b)に示すような本発明における微細配線パッケージが完成する。なお、第2の支持体40を剥離する場合において、接着剤層42も共に剥離し、電子部品12、14、16の背面が封止樹脂22から露出するように形成しても良い。
完成した微細配線パッケージを示す図5(b)において、上述のように、導電層44を追加したことにより、パッケージにおける電気的な特性を向上させることができる。例えば、導電層44の一部44aと配線層28の一部28bを接地(GNDに接続)し、配線層28の一部を信号層(Signal)28aとして使用することにより、この信号層28aをGND−GND層で絶縁樹脂層24を介してサンドイッチ状に配置した、いわゆるストリップライン(SL)構造とすることができる。このようなSL構造により、信号層28aの電気的な特性、特にクロストークノイズを低減させる効果が期待できる。
図6〜図9は本発明の微細配線パッケージの変形例であって、第2〜第4実施形態に係る微細配線パッケージを断面図で示す。図6に示す第2実施形態では、第1実施形態における導体層44に代えて、封止樹脂22の表面に金属補強板46を形成する。これにより、封止樹脂22の表面が安定し、各電子部品12、14、16の端子12a、14a、16aの位置が安定し且つ平坦化される。
なお、この金属補強板46は、第1実施形態における導体層44と同様、配線層28の一部がビア26を介してこの金属補強板46にも接続される。この第2実施形態に係る微細配線パッケージの他の製造工程は、第1実施形態の場合と同様である。また、この第2実施形態では、第2の支持体40を剥離する際に接着剤層42も共に剥離し、電子部品12、14、16の背面が封止樹脂22から露出するように形成しているが、第1実施形態の場合と同様に、第2の支持体40を接着剤層42から剥離し、電子部品12、14、16の背面を接着剤層42で覆うように構成しても良い。
図7に示す第3実施形態では、第1実施形態における導体層44に代えて、キャビティ構造をもった金属補強板48を使用する。この金属補強板8は、パッケージに組み込まれる受動素子12や能動素子14、16等の電子部品を収容することのできるキャビティ12b、14b、16bを有する。そして、第1実施形態における図3(b)に対応する工程で、第2の支持体40及び接着剤層42を適用するのに代えて、キャビティ12b、14b、16bを持った金属補強板48を第1の支持体10に接着剤20を介して仮固定する。この場合において、金属補強板48のキャビティ12b、14b、16bはそれぞれの電子部品12、14、16の背面側を覆うように配置すると共に、接着剤にて、各電子部品12、14、16を金属補強板48に固定する。
その後、図3(c)に対応する工程で、第1の支持体10を剥離し、各電子部品12、14、16が金属補強板48に保持された状態で、絶縁層24、ビア26、配線層28等を多層に形成し、最上層にはソルダレジスト層30、外部接続端子32等を形成してパッケージを完成させる。この第3実施形態においても、配線層28の一部がビア26を介してキャビティを持った金属補強板48にも接続される。
図8に示す第4実施形態では、第1実施形態における導体層44に代えて、補強のために導電性の樹脂50を形成する。この導電性樹脂50により、封止樹脂22の表面が安定し、各電子部品12、14、16の端子12a、14a、16aの位置が安定し且つ平坦化される。なお、この導電性樹脂50は、第1実施形態における導体層44と同様、配線層28の一部がビア26を介して接続される。また、この第2実施形態では、第2の支持体40を剥離する際に接着剤層42も共に剥離し、電子部品12、14、16の背面が封止樹脂22から露出するように形成しているが、第1実施形態の場合と同様に、第2の支持体40を接着剤層42から剥離し、電子部品12、14、16の背面を接着剤層42で覆うように構成しても良い。
図9に示す第5実施形態では、第1実施形態における図5(a)に対応する工程において、第2の支持体40をパッケージから剥離する際に、接着剤層42も共に剥離する。これにより、電子部品12、14、16の背面が封止樹脂22から露出するように形成される。そして、一部の発熱性のある電子部品、例えば能動素子14、16の背面にヒートシング等の周知の放熱部品52を設置する。
なお、図9に示すように、2つの能動素子14、16について共通の放熱部品52を用いる場合は、放熱部品52から能動素子14、16の背面までの異なるため、この段差を収拾するために比較的厚みのあり且つ熱伝導性の良好な接着剤54を用いる。
以上添付図面を参照して本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、本発明の精神ないし範囲内において種々の形態、変形、修正等が可能である。
以上に説明したように、本発明は微細配線パッケージ及びその製造方法は、単体又は複数の能動素子又は受動素子を有するあらゆる半導体パッケージに応用することができ、電子部品におけるファインピッチ化を達成することができる。
10 第1の支持体
12、14、16 電子部品
12a、14a、16a 端子
20 第1の接着剤層
22 封止樹脂
24 絶縁樹脂層
26 ビア
28 配線層
30 ソルダレジスト
32 外部端子
40 第2の支持体
42 第2の接着剤層
44 導体補強層
46 補強板
48 キャビティ構造を持つ補強板
50 導電性樹脂

Claims (7)

  1. 一方の面に搭載した、各々複数の端子を有する高さの異なる複数の電子部品と、
    該電子部品の端子の表面を所定の平面上に揃えるように、前記複数の電子部品を、電極端子形成面が露出するように、且つ該電子部品の側面の一部を覆うように、封止する封止樹脂と、
    前記封止樹脂の表面上に形成した導体層と、
    前記電子部品の電極端子形成面及び封止樹脂上に形成された前記導体層を覆うように設けた絶縁樹脂層と、
    前記絶縁樹脂層上に形成した、前記電子部品の端子に電気的に接続される配線層と、を積層して成ることを特徴とする微細配線パッケージ。
  2. 前記配線層の一部はビアを介して前記導体層に接続されていることを特徴とする請求項1に記載の微細配線パッケージ。
  3. 前記封止樹脂の表面の高さは、前記電子部品の電極端子形成面と同じ又はやや低い程度であることを特徴とする請求項1又は2に記載の微細配線パッケージ。
  4. 前記導体層は、前記電子部品の電極端子の表面と略同一面であることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の微細配線パッケージ。
  5. 一方の面に搭載した、各々複数の端子を有する高さの異なる複数の電子部品(12、14、16)と、
    該電子部品の端子の表面を所定の平面上に揃えるように、前記複数の電子部品を、電極端子形成面が露出するように、且つ該電子部品の側面の一部を覆うように、封止する封止樹脂(22)と、
    前記封止樹脂上に、前記複数の電子部品の電極端子形成面を露出し、且つ該電子部品の側面の一部を覆うように設けた補強板としての導電性樹脂(50)と、
    前記電子部品の電極端子形成面及び前記封止樹脂上に形成された前記導電性樹脂を覆うように設けた絶縁樹脂層(24)と、
    前記電子部品及び前記封止樹脂の表面上に形成した、前記電子部品の端子に電気的に接続する配線層(28)と、を含むことを特徴とする微細配線パッケージ。
  6. 前記配線層(28)の一部はビアを介して前記導電性樹脂(50)に接続されていることを特徴とする請求項5に記載の微細配線パッケージ。
  7. 前記導電性樹脂(50)は、前記電子部品の電極端子(12a、14a、16a)の表面と略同一面であることを特徴とする請求項5又は6に記載の微細配線パッケージ。
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