JP2017152484A - Wiring board - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、半導体素子を搭載するための配線基板に関するものである。 The present invention relates to a wiring board for mounting a semiconductor element.
半導体素子を搭載するための配線基板は、絶縁層と配線導体とが交互に複数積層されているとともに、最表層にソルダーレジスト層が被着された多層構造をしている。配線基板の上面中央部には、半導体素子が搭載される搭載部が形成されている。搭載部には、配線導体の一部から成る複数の半導体素子接続パッドが格子状の並びに配列されている。配線基板の下面は、外部電気回路基板との接続面になっている。この接続面には、配線導体の一部から成る複数の外部接続パッドが格子状の並びに配列されている。半導体素子接続パッドと外部接続パッドとは、所定のもの同士が配線基板内部の配線導体を介して電気的に接続されている。半導体素子接続パッドには、半導体素子の電極端子がフリップチップ接続される。外部接続パッドと外部電気回路基板とは、半田ボール接続される。 A wiring board for mounting a semiconductor element has a multilayer structure in which a plurality of insulating layers and wiring conductors are alternately stacked, and a solder resist layer is deposited on the outermost layer. A mounting portion on which a semiconductor element is mounted is formed at the center of the upper surface of the wiring board. In the mounting portion, a plurality of semiconductor element connection pads made of a part of the wiring conductor are arranged in a grid. The lower surface of the wiring board is a connection surface with an external electric circuit board. A plurality of external connection pads made of a part of the wiring conductor are arranged in a grid on the connection surface. A predetermined number of semiconductor element connection pads and external connection pads are electrically connected to each other via a wiring conductor inside the wiring board. The semiconductor element electrode pads are flip-chip connected to the electrode terminals of the semiconductor element. The external connection pads and the external electric circuit board are connected by solder balls.
フリップチップ接続では、半導体素子の下面に形成された電極端子と半導体素子接続パッドとを半田バンプを介して接続する。フリップチップ接続された半導体素子と配線基板との間には、隙間が形成される。この隙間は、アンダーフィルと呼ばれる封止樹脂により充填される。封止樹脂を充填するには、未硬化の液状の熱硬化性樹脂を半導体素子と配線基板との隙間に注入した後、熱硬化させる方法が採用される。ところが、液状の樹脂を注入する際、あるいは注入した後、樹脂の一部が搭載部の周囲に大きく濡れ広がってしまうことがある。 In the flip-chip connection, the electrode terminals formed on the lower surface of the semiconductor element and the semiconductor element connection pads are connected via solder bumps. A gap is formed between the flip-chip connected semiconductor element and the wiring board. This gap is filled with a sealing resin called underfill. In order to fill the sealing resin, a method of injecting an uncured liquid thermosetting resin into the gap between the semiconductor element and the wiring substrate and then thermosetting is employed. However, when or after the liquid resin is injected, a part of the resin may be greatly spread around the mounting portion.
そこで、搭載部の周囲のソルダーレジスト層に溝を設けて封止樹脂の濡れ広がりを防止することが提案されている。しかしながら、最表面にソルダーレジスト層を設けない配線基板もあり、この場合、最表層の絶縁層上に溝を例えばレーザ加工により設ける必要がある。この場合、溝の深さのコントロールが難しく、封止樹脂の濡れ広がりを溝で良好に止めることが困難となる。 Therefore, it has been proposed to provide a groove in the solder resist layer around the mounting portion to prevent the sealing resin from spreading out. However, some wiring boards do not have a solder resist layer on the outermost surface. In this case, it is necessary to provide grooves on the outermost insulating layer by, for example, laser processing. In this case, it is difficult to control the depth of the groove, and it becomes difficult to satisfactorily stop the wetting and spreading of the sealing resin with the groove.
本発明が解決しようとする課題は、ソルダーレジスト層のない配線基板において、封止樹脂の濡れ広がりを良好に防止することが可能な配線基板を提供することにある。 The problem to be solved by the present invention is to provide a wiring board that can satisfactorily prevent the wetting and spreading of the sealing resin in a wiring board without a solder resist layer.
本発明の配線基板は、複数の絶縁層が積層されて成り、上面に半導体素子が搭載される搭載部を有する絶縁基体と、前記各絶縁層の表面に被着された導体層から成る配線導体とを具備して成る配線基板であって、前記搭載部の周囲に、最上層の前記絶縁層で被覆された前記導体層から成るベタ状パターンが配置されているとともに、最上層の前記絶縁層に、前記ベタ状パターンを底面とする溝が前記搭載部に近接して形成されていることを特徴とするものである。 The wiring substrate of the present invention comprises a wiring conductor comprising a plurality of insulating layers laminated, an insulating base having a mounting portion on which a semiconductor element is mounted on the upper surface, and a conductor layer deposited on the surface of each insulating layer. And a solid pattern made of the conductor layer covered with the uppermost insulating layer is disposed around the mounting portion, and the uppermost insulating layer In addition, a groove having the solid pattern as a bottom surface is formed in the vicinity of the mounting portion.
本発明の配線基板によれば、搭載部の周囲に最上層の絶縁層で被覆された導体層から成るベタ状パターンが配置されているとともに、最上層の絶縁層に、ベタ状パターンを底面とする溝が搭載部に近接して形成されていることから、ベタ状パターンがストッパー層となって溝の深さを一定とすることができるとともに、溝の底面を形成するベタ状パターンと封止樹脂との濡れ性が良好なため、ソルダーレジスト層のない配線基板において、封止樹脂の濡れ広がりを良好に防止することが可能な配線基板を提供することができる。 According to the wiring board of the present invention, the solid pattern composed of the conductor layer covered with the uppermost insulating layer is disposed around the mounting portion, and the solid pattern is formed on the uppermost insulating layer as the bottom surface. Since the groove to be formed is formed close to the mounting portion, the solid pattern can be a stopper layer to make the depth of the groove constant, and the solid pattern that forms the bottom surface of the groove and sealing Since the wettability with the resin is good, it is possible to provide a wiring board capable of satisfactorily preventing the sealing resin from spreading in a wiring board having no solder resist layer.
次に、本発明の配線基板の実施形態の一例を、図1〜図3を参照して詳細に説明する。図1は、本発明の実施形態の一例である配線基板20を示す概略断面図である。図1において、1は絶縁基体、2は配線導体である。主としてこれらの絶縁基体1と配線導体2とで配線基板20が形成されている。
Next, an example of an embodiment of the wiring board of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing a
本例の配線基板20においては、絶縁基体1は、複数の絶縁層1a〜1iを含んでいる。また、配線導体2は、複数の導体層2a〜2jを含んでいる。
In the
絶縁基体1の上面中央部には搭載部20Aが設けられている。搭載部20Aは、半導体素子Sを搭載するための四角形状の領域である。搭載部20Aには、多数の半導体素子接続パッド3が二次元的な並びに配列されている。半導体素子接続パッド3には、半導体素子Sの電極端子Tがフリップチップ接続により接続される。
A
絶縁基体1の下面は、外部電気回路基板との接続面となっている。絶縁基体1の下面には、その略全領域にわたり多数の外部接続パッド4が二次元的な並びに配列されている。外部接続パッド4は、外部電気回路基板の配線導体に接続される。
The lower surface of the
絶縁基体1を構成する絶縁層1eは、本例の配線基板20におけるコア部材である。絶縁層1eは、例えばガラス繊維束を縦横に織り込んだガラス織物にエポキシ樹脂やビスマレイミドトリアジン樹脂等の熱硬化性樹脂を含浸させて成る。絶縁層1eの厚みは、0.1〜1mm程度である。絶縁層1eには、その上面から下面にかけて多数のスルーホール5が形成されている。スルーホール5内には、スルーホール導体6が被着されている。このスルーホール導体6を介して絶縁層1e上下面の配線導体2eと2fとが接続されている。
The insulating layer 1e constituting the
このような絶縁層1eは、ガラス織物に未硬化の熱硬化性樹脂を含浸させた絶縁シートを熱硬化させた後、これに上面から下面にかけてドリル加工を施すことにより製作される。絶縁層1a上下面の配線導体2e,2fは、絶縁層1e用の絶縁シートの上下全面に銅箔を貼着しておくとともにこの銅箔をシートの硬化後にエッチング加工することにより所定のパターンに形成される。スルーホール5内のスルーホール導体6は、絶縁層1eにスルーホール5を設けた後に、このスルーホール5内面に無電解めっき法および電解めっき法により銅めっき膜を析出させることにより形成される。配線導体2e,2fの厚みは、50〜20μm程度である。
Such an insulating layer 1e is manufactured by thermally curing an insulating sheet in which a glass fabric is impregnated with an uncured thermosetting resin, and then drilling the insulating sheet from the upper surface to the lower surface. The
さらに、スルーホール導体6が被着されたスルーホール5は、その内部が孔埋め樹脂7で充填されている。孔埋め樹脂7は、エポキシ樹脂やビスマレイミドトリアジン樹脂等の熱硬化性樹脂から成る。孔埋め樹脂7は、スルーホール5を塞ぐことによりスルーホール5の直上および直下に配線導体2e,2fおよび絶縁層1d,1fを形成可能とするためのものである。孔埋め樹脂7は、未硬化のペースト状の熱硬化性樹脂をスルーホール5内にスクリーン印刷法により充填し、それを熱硬化させた後、その上下面を略平坦に研磨することにより形成される。
Further, the inside of the through hole 5 to which the through hole conductor 6 is attached is filled with a
絶縁層1eの上下面に積層された各絶縁層1a〜1d,1f〜1iは、エポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂から成る。絶縁層1a〜1d,1f〜1iの厚みは、それぞれ5〜20μm程度である。絶縁層1a〜1d,1f〜1iは、各層の上面から下面にかけて複数のビアホール8を有している。ビアホール8内にはビアホール導体9が充填されている。そして、上層の配線導体2a〜2d,2g〜2iと下層の配線導体2b〜2e,2h〜2jとがビアホール導体9を介して互いに接続されている。
The insulating layers 1a to 1d and 1f to 1i laminated on the upper and lower surfaces of the insulating layer 1e are made of a thermosetting resin such as an epoxy resin. The thicknesses of the insulating layers 1a to 1d and 1f to 1i are about 5 to 20 μm, respectively. The insulating layers 1a to 1d and 1f to 1i have a plurality of via holes 8 from the upper surface to the lower surface of each layer. A via hole conductor 9 is filled in the via hole 8. The upper wiring conductors 2 a to 2 d and 2 g to 2 i and the
このような各絶縁層1a〜1d,1f〜1iは、厚みが5〜20μm程度の未硬化の熱硬化性樹脂から成る絶縁フィルムを絶縁層1eの上下面または絶縁層1b〜1d,1f〜1h表面に貼着し、これを熱硬化させるとともにレーザ加工によりビアホール8を穿孔することによって形成される。各絶縁層1a〜1d,1f〜1iの表面の配線導体2a〜2d,2h〜2jおよびビアホール8内のビアホール導体9は、各絶縁層1a〜1d,1f〜1iを形成する毎に各絶縁層1a〜1d,1f〜1iの表面およびビアホール8内に銅めっきを被着させることによって形成される。銅めっきの被着には、周知のセミアディティブ法を用いる。配線導体2a〜2d,2h〜2jの厚みは、5〜10μm程度である。
Each of the insulating layers 1a to 1d and 1f to 1i is made of an insulating film made of an uncured thermosetting resin having a thickness of about 5 to 20 μm, and the upper and lower surfaces of the insulating layer 1e or the
本例の配線基板20においては、半導体素子接続パッド3および外部接続パッド4を含む配線導体2には、信号用と接地用と電源用とがある。信号用の半導体素子接続パッド3は、その多くが搭載部20Aの外周部に配設されている。接地用の半導体素子接続パッド3および電源用の半導体素子接続パッド3は、その多くが搭載部20Aの中央部に配設されている。これに対応して信号用の外部接続パッド4は、その多くが絶縁基体1の下面外周部に配設されている。また、接地用の外部接続パッド4および電源用の外部接続パッド4は、絶縁基体1の下面中央部および外周部に配設されている。
In the
信号用の半導体素子接続パッド3と信号用の外部接続パッド4とは、信号用の配線導体2により互いに接続されている。信号用の配線導体2は、絶縁層1b〜1dの表面を搭載部20Aに対応する領域から絶縁基体1の外周部に向けて延びる帯状パターン10を有している。この帯状パターン10と信号用の半導体素子接続パッド3とは、搭載部20Aに対応する領域において、ビアホール導体9を介して接続されている。また、この帯状パターン10と信号用の外部接続パッド4とは、絶縁基体1の外周部において、スルーホール導体6およびビアホール導体9を介して接続されている。
The signal semiconductor
接地用の半導体素子接続パッド3と接地用の外部接続パッド4とは、接地用の配線導体2により互いに接続されている。電源用の半導体素子接続パッド3と電源用の外部接続パッド4とは、電源用の配線導体2により互いに接続されている。接地用の配線導体2および電源用の配線導体2は、広面積のベタ状パターン11を有している。ベタ状パターン11の一部は、信号用の配線導体2の左右および上下に配置されている。このベタ状パターン11は、絶縁層1a〜1iの表面に形成されている。ベタ状パターン11は、搭載部20Aに対応する領域から絶縁基体1の外周部にかけての広い領域にわたり形成されている。このベタ状パターン11と接地用または電源用の半導体素子接続パッド3とは、搭載部20Aの直下において、ビアホール導体9を介して接続されている。また、このベタ状パターン11と接地用または電源用の外部接続パッド4とは、絶縁基体1の中央部から外周部にかけた領域において、スルーホール導体6およびビアホール導体9を介して接続されている。
The semiconductor
さらに、本例の配線基板20においては、最上層の絶縁層1aに、ベタ状パターン11を底面とする溝12が搭載部20Aに近接して形成されている。この溝12は、図2に示すように、搭載部20Aを囲繞する枠状に形成されている。溝12は、幅が0.2〜1mm程度、深さが5〜20μm程度である。この溝12は、最上層の絶縁層1aにレーザ加工を施すことによって形成される。溝12を形成する際に、絶縁層1aの下のベタ状パターン11がレーザ加工に対するストッパー層として機能することにより、絶縁層1aの厚みに対応した一定深さの溝12が形成される。また、レーザ加工により溝12の底面を形成するベタ状パターン11の表面が溶融して算術平均粗さで100nm以下の平滑な面となる。
Furthermore, in the
そして、本例の配線基板20においては、図3に示すように、半導体素子Sの電極端子Tをフリップチップ接続するとともに、半導体素子Sと配線基板20との隙間にアンダーフィルと呼ばれる封止樹脂Uを充填することにより、製品としての半導体装置となる。このとき、本例の配線基板20によれば、最上層の絶縁層1aに、ベタ状パターン11を底面とする溝12が搭載部20Aに近接して一定の深さで形成されていることから、溝12により封止樹脂Uの濡れ広がりを良好に防止することが可能な配線基板20を提供することができる。
In the
さらに、溝12の底面を形成するベタ状パターン11の算術平均粗さが100nm以下の平滑な面であることにより、溝12底面と封止樹脂Uとの濡れ性が良好となる。それにより、溝12底面において封止樹脂Uが良好に濡れ広がって半導体素子Sと溝12との間に封止樹脂Uの良好な形状のメニスカスが形成される。その結果、封止樹脂Uに印加される応力がメニスカスにおいて良好に分散され、封止樹脂Uに剥がれやクラックが発生することが有効に防止される。
Furthermore, the wettability between the bottom surface of the
1・・・・・・・絶縁基体
1a〜1i・・・絶縁層
2・・・・・・・配線導体
2a〜2j・・・導体層
11・・・・・・・ベタ状パターン
12・・・・・・・溝
20・・・・・・・配線基板
20A・・・・・・搭載部
S・・・・・・・半導体素子
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