(57)【要約】【課題】  半導体素子との電気的な接続信頼性に優れるとともに、高周波で作動する半導体素子を安定して作動させることが可能な配線基板を提供すること。【解決手段】  絶縁基板１の第１の絶縁層間において第１の間隙Ｇ１を挟んで互いに隣接するように配設された接地用または電源用の第１の導体層２ａおよび第２の導体層２ｂと、前記第１の絶縁層間に隣接する第２の絶縁層間において第１の導体層２ａに対向するように配設された第３の導体層お２ｃよび第２の導体層２ｂに対向するように配設された第４の導体層２ｄとを具備して成る配線基板であって、前記第２の絶縁層間における第３の導体層２ｃと第４の導体層２ｄとの間に第１の間隙Ｇ１よりも広い幅のダミーの導体層２ｅが、ダミー導２ｅと第１の導体層２ａおよび第２の導体層２ｂとがそれぞれ平面視で互いに５０μｍ以上の幅で重なるように配設されている。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の絶縁層が積層されて成り、上面の中央部に半導体素子がフリップチップ接続により搭載される搭載部を有する絶縁基板と、前記絶縁基板の第１の絶縁層間において第１の間隙を挟んで互いに隣接するように配設された接地用または電源用の第１の導体層および第２の導体層と、前記第１の絶縁層間に隣接する第２の絶縁層間において前記第１の導体層に対向するように配設された第３の導体層および前記第２の導体層に対向するように配設された第４の導体層とを具備して成る配線基板であって、前記第２の絶縁層間における前記第３の導体層と第４の導体層との間に前記第１の間隙よりも広い幅のダミーの導体層が、該ダミー導体と前記第１の導体層および前記第２の導体層とがそれぞれ平面視で５０μｍ以上の幅で互いに重なるように配設されていることを特徴とする配線基板。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体集積回路素子等の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。
【背景技術】
【０００２】
近年、マイクロプロセッサやＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）等に代表される半導体素子を小型、高密度配線の配線基板上に搭載して成る半導体装置においては、半導体素子の高集積化に伴い、半導体素子の搭載方法として、素子および半導体装置の小型化に対応できるフリップチップ接続による搭載が多用されるようになってきている。
【０００３】
このフリップチップ接続による搭載は、半導体素子の電極を半導体素子の下面に格子状の並びに多数配列するとともに、この半導体素子を搭載するための配線基板の上面に半導体素子の電極に対応した配列の接続パッドを設けておき、半導体素子の電極と配線基板の接続パッドとを互いに対向させて半田接続したものである。
【０００４】
半導体素子が搭載される配線基板としては、主に樹脂材料系の配線基板が用いられる。この樹脂製の配線基板は、例えばガラス−エポキシ板等から成る絶縁層やエポキシ樹脂等から成る絶縁層を複数層積層して成る絶縁基板の内部および表面に銅箔や銅めっき膜等の導体層から成る配線導体を設けて成る。
【０００５】
配線導体の一部は絶縁基板の上面に露出して半導体素子の電極に接続される半導体素子接続用の接続パッドを形成しているとともに絶縁基板の下面に露出して外部電気回路基板の配線導体に接続される外部接続用の接続パッドを形成している。さらに絶縁基板の表面には接続パッドの中央部を露出させる開口部を有するソルダーレジスト層が被着されている。ソルダーレジスト層は接続パッド間の電気的な絶縁を良好に保つとともに接続パッドを絶縁基体に強固に密着させるための保護層である。そして、ソルダーレジスト層の開口部内に露出した半導体素子接続用の接続パッドと半導体素子の電極とを半田を介して接続することにより半導体素子がフリップチップ接続により配線基板上に搭載されて半導体装置となり、この半導体装置における外部接続用の接続パッドを外部電気回路基板の配線導体に半田を介して接続することによって配線基板上の半導体素子が外部電気回路に電気的に接続されることとなる。
【０００６】
このような配線基板における配線導体は、用途によって信号用と接地用と電源用の配線導体に機能化されている。このうち、信号用の配線導体は、半導体素子の電極と外部電気回路基板との間で電気信号を伝播させるための導電路として機能し、絶縁層間を絶縁基板の中央部から外周部に向けて延びるように配設された複数の細い帯状の配線導体を有している。
【０００７】
また、接地用の配線導体や電源用の配線導体は、配線基板に搭載される半導体素子にそれぞれ接地電位や電源電位を供給するための供給路としての機能を有しているとともに信号用の配線導体に対する電磁シールド機能や特性インピーダンスの調整機能を有しており、絶縁層を挟んで信号用の配線導体に対向するように絶縁層間に配置された広面積の導体層を有している。なお、このような広面積の導体層は、異なる電位に接続される複数の導体層が同じ絶縁層間に隣接して配置されるとともに、異なる絶縁層間に同様にして配置された複数の導体層と互いに対向するようにして配置されることがある。
【０００８】
しかしながら、上述のように樹脂材料系の配線基板に半導体素子をフリップチップ接続により搭載した半導体装置においては、配線基板の剛性が低く変形しやすいことから、配線基板の同じ絶縁層間に複数の広面積の導体層が隣接するように配設されている場合、配線基板に半導体素子との熱膨張係数の差に起因する応力が加えられると、その応力が隣接して配設された広面積の導体層の隣接する縁と絶縁層との間に集中して作用し、そこを起点として絶縁層およびその上の配線導体にクラックが発生してしまい、その結果、配線導体が断線して半導体素子と配線基板との電気的な接続信頼性が損なわれてしまうという問題点を有していた。
【０００９】
そこで、特許文献１には、複数の絶縁層が積層されて成る絶縁基板における第１の絶縁層間に隣接して配設された第１および第２の導体層と、第２の絶縁層間に前記第１および第２の導体層と対向するようにして隣接して配設された第３および第４の導体層とで、それぞれの間の間隙が平面視で重ならないように配設することにより、配線基板と半導体素子との熱膨張係数の差に起因して導体層の縁と絶縁層との間に作用する応力を分散させることにより、絶縁層にクラックが発生することを有効に防止するようになした技術が提案されている。
【００１０】
しかしながら、特許文献１で提案された配線基板によると、第１の絶縁層間に隣接して配設された第１および第２の導体層と、第２の絶縁層間に隣接して配設された第３および第４の導体層とで、それぞれの間の間隙が平面視で重ならないように配設することにより、絶縁層にクラックが発生することを有効に防止することができるものの、前記間隙を平面視で重ならないようにしたことにより、例えば第２の導体層の一部と第３の導体層の一部とが上下に重なった状態となってしまう。このように第２の導体層の一部と第３の導体層の一部とが上下に重なった状態となってしまうと、第２の導体層と第３の導体層との間に互いの重なり部分に応じた不要な静電容量が形成されてしまう。このような静電容量は、第２の導体層と第３の導体層との間の交流に対する電気的な独立を阻害し、例えば第２導体層における交流的な電位変動が第３の導体層にノイズとしての電位変動を与えてしまい、その結果、特に高周波で作動する半導体装置においては、搭載する半導体素子を安定して作動させることができない場合があるという解決すべき課題が新たに生じてしまう。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開２００５−１５９１３３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本発明は、かかる従来の問題点に鑑み案出されたものであり、その課題は、絶縁基板を形成する絶縁層にクラックが発生することが有効に防止され、半導体素子と配線基板との電気的な接続信頼性に優れるとともに、互いに分離されて設けられた接地または電源用の導体層における交流に対する電気的な独立性が高く、その結果、高周波で作動する半導体素子を搭載させた場合であっても、該半導体素子を安定して作動させることが可能な配線基板を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明の配線基板は、複数の絶縁層が積層されて成り、上面の中央部に半導体素子がフリップチップ接続により搭載される搭載部を有する絶縁基板と、前記絶縁基板の第１の絶縁層間において第１の間隙を挟んで互いに隣接するように配設された接地用または電源用の第１の導体層および第２の導体層と、前記第１の絶縁層間に隣接する第２の絶縁層間において前記第１の導体層に対向するように配設された第３の導体層および前記第２の導体層に対向するように配設された第４の導体層とを具備して成る配線基板であって、前記第２の絶縁層間における前記第３の導体層と第４の導体層との間に前記第１の間隙よりも広い幅のダミーの導体層が、該ダミー導体と前記第１の導体層および前記第２の導体層とがそれぞれ平面視で５０μｍ以上の幅で互いに重なるように配設されていることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の配線基板によれば、複数の絶縁層が積層されて成る絶縁基板の第１の絶縁層間において第１の間隙を挟んで互いに隣接するように配設された接地用または電源用の第１の導体層および第２の導体層と、前記第１の絶縁層間に隣接する第２の絶縁層間において前記第１の導体層に対向するように配設された第３の導体層および前記第２の導体層に対向するように配設された第４の導体層とを具備して成る配線基板において、第３導体層と第４の導体層との間に前記第１の間隙よりも広い幅のダミーの導体層が、該ダミー導体と前記第１の導体層および前記第２の導体層とがそれぞれ平面視で互いに５０μｍ以上の幅で重なるように配設されていることから、配線基板と半導体素子との熱膨張係数の差に起因する応力が隣接して配設された各導体層の縁と絶縁層との間に作用したとしても、その応力は上下の絶縁層間において平面視でずれた位置に作用することとなるため良好に分散されるとともに、第１の導体層および第３の導体層の一部と第２の導体層および第４の導体層の一部とが重なった状態とならないので、これらの間に不要な静電容量が形成されることはない。その結果、絶縁層にクラックが発生することが有効に防止され、半導体素子との電気的な接続信頼性に優れる配線基板を提供することができるとともに、互いに分離されて設けられた接地または電源用の導体層における交流に対する電気的な独立性が高く、高周波で作動する半導体素子を安定して作動させることが可能な配線基板を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】図１は、本発明の配線基板における実施形態の一例を示す概略断面図である。
【図２】図２（ａ）は、図１に示す配線基板における要部平面図であり、図２（ｂ）その断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
次に、本発明の配線基板における実施形態の一例を添付の図１および図２を図面に基づき詳細に説明する。図１において１は絶縁基板、２は配線導体であり、主としてこれらで本発明の配線基板が構成される。
【００１７】
絶縁基板１は、例えばガラス繊維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板状の絶縁層１ａの上下面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から成る絶縁層１ｂをそれぞれ複数層ずつ積層して成り、その上面の中央部に半導体素子３がフリップチップ接続により搭載される搭載部を有している。そして、その搭載部から下面にかけて銅箔や銅めっき膜等の導体層から成る複数の配線導体２が形成されている。
【００１８】
絶縁基板１を構成する絶縁層１ａは、厚みが０．３〜１．５ｍｍ程度であり、その上面から下面にかけて直径が０．２〜１．０ｍｍ程度の複数のスルーホール４を有している。そして、その上下面および各スルーホール４の内面には配線導体２の一部が被着されており、上下面の配線導体２がスルーホール４の内部を介して電気的に接続されている。
【００１９】
このような絶縁層１ａは、ガラス織物に未硬化の熱硬化性樹脂を含浸させた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。なお、絶縁層１ａ上下面の配線導体２は、絶縁層１ａ用のシートの上下全面に厚みが５〜５０μｍ程度の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。また、スルーホール４内面の配線導体２は、絶縁層１ａにスルーホール４を設けた後に、このスルーホール４内面に無電解めっき法および電解めっき法により厚みが５〜５０μｍ程度の銅めっき膜を析出させることにより形成される。
【００２０】
さらに、絶縁層１ａは、そのスルーホール４の内部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から成る穴埋め樹脂５が充填されている。穴埋め樹脂５は、スルーホール４を塞ぐことによりスルーホール４の直上および直下に絶縁層１ｂを形成可能とするためのものであり、未硬化のペースト状の熱硬化性樹脂をスルーホール４内にスクリーン印刷法により充填し、こ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。そして、この穴埋め樹脂５を含む絶縁層１ａの上下面に絶縁層１ｂが積層されている。
【００２１】
絶縁層１ａの上下面に積層された絶縁層１ｂは、それぞれの厚みが２０〜５０μｍ程度であり、各層の上面から下面にかけて直径が３０〜１００μｍ程度の複数のビアホール６を有している。これらの絶縁層１ｂは、配線導体２を高密度に配線するための絶縁間隔を提供するためのものであり、絶縁層１ｂにはその表面およびビアホール６内に配線導体２の一部が被着されている。そして、上層の配線導体２と下層の配線導体２とをビアホール６の内部を介して電気的に接続することにより高密度配線を立体的に形成可能としている。
【００２２】
このような絶縁層１ｂは、厚みが２０〜５０μｍ程度の未硬化の熱硬化性樹脂フィルムを絶縁層１ａの上下面に貼着し、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６を穿孔し、さらにその上に同様にして次の絶縁層１ｂを順次積み重ねることによって形成される。なお、各絶縁層１ｂ表面およびビアホール６内に被着された配線導体２は、各絶縁層１ｂを形成する毎に各絶縁層１ｂの表面およびビアホール６内に５〜５０μｍ程度の厚みの銅めっき膜を公知のセミアディティブ法やサブトラクティブ法等のパターン形成法により所定のパターンに被着させることによって形成される。
【００２３】
さらに、最表層の絶縁層１ｂ上にはソルダーレジスト層７が被着されている。ソルダーレジスト層７は、例えばアクリル変性エポキシ樹脂にシリカやタルク等の無機物粉末フィラーを３０〜７０質量％程度分散させた絶縁材料から成り、表層の配線導体２同士の電気的絶縁信頼性を高める作用をなす。
【００２４】
このようなソルダーレジスト層７は、その厚みが１０〜５０μｍ程度であり、感光性を有するソルダーレジスト層７用の未硬化樹脂ペーストをロールコーター法やスクリーン印刷法を採用して最表層の絶縁層１ｂ上に塗布し、これを乾燥させた後、露光および現像処理を行なった後、これを熱硬化させることによって形成される。
【００２５】
絶縁基板１の搭載部から下面にかけて形成された配線導体２は、用途によって信号用と接地用と電源用の配線導体２に機能化されている。このうち、信号用の配線導体２は、半導体素子３の電極と外部電気回路基板との間で電気信号を伝播させるための導電路として機能し、絶縁層１ｂ間を絶縁基板の中央部から外周部に向けて延びるように配設された複数の細い帯状の配線導体を有している。
【００２６】
また、接地用や電源用の配線導体２は、配線基板に搭載される半導体素子３にそれぞれ異なる機能の接地電位や電源電位を供給するための供給路としての機能を有しているとともに信号用の配線導体２に対する電磁シールド機能や特性インピーダンスの調整機能を有している。なお、本例においては、このような接地用または電源用の広面積の導体層は、図２（ａ）に要部平面図で、図２（ｂ）に要部断面図で示すように、互いに異なる電位に接続される第１の導体層２ａおよび第２の導体層２ｂが第１の絶縁層１ｂ間に間隙Ｇ１をあけて隣接して配設されているとともに、これらの導体層２ａ、２ｂにそれぞれ対向するようにして第３の導体層２ｃおよび第４の導体層２ｄがの第２の絶縁層１ｂ間に互いに離間して配設されている。なお、第１の導体層２ａおよび第３の導体層２ｃは例えば半導体素子３のコア用の接地または電源用の導体層として機能し、第２の導体層２ｂおよび第４の導体層２ｄは半導体素子３の入出力用の接地または電源用の導体層として機能し、交流的に互いに独立していることが好ましい。
【００２７】
さらに、本例の配線基板においては、第２の絶縁層間における第３の導体層２ｃと第４の導体層２ｄとの間に、第１の間隙Ｇ１よりも広い幅を有するダミー導体２ｅが、第１の導体層２ａおよび第２の導体層２ｂとそれぞれ平面視で例えば５０μｍ以上の幅で互いに重なるようにして配設されている。ダミーの導体層２ｅは、配線基板と半導体素子３との熱膨張係数の差に起因して第１導体層２ａおよび第２の導体層２ｂならびに第３の導体層２ｃおよび第４の導体層２ｄの縁と絶縁層１ｂとの間に発生する応力の集中を分散させるためのものであり、ダミー導体層２ｅと第１の導体層２ａおよび第２の導体層２ｂとがそれぞれ平面視で例えば５０μｍ以上の幅で互いに重なるようにして配設されることにより、配線基板と半導体素子３との熱膨張係数の差に起因する応力が第１の導体層２ａおよび第２の導体層２ｂならびに第３の導体層２ｃおよび第４の導体層２ｄの縁と絶縁層１ｂとの間に集中して作用したとしても、その応力は上下の絶縁層１ｂ間において平面視でずれた位置に作用することとなるため良好に分散される。その結果、絶縁層１ｂにクラックが発生することが有効に防止され、半導体素子３との電気的な接続信頼性に優れる配線基板を提供することができる。さらに、ダミー導体層１ｅを設けることにより、第１の導体層２ａと第４の導体層２ｄおよび第２の導体層２ｂと第３の導体層２ｃとはお互いに重なり合うことがないので、第１の導体層２ａと第４の導体層２ｄおよび第２の導体層２ｂと第３の導体層２ｃとの間に不要な静電容量が形成されることはない。したがって、第１の導体層２ａと第４の導体層２ｄおよび第２の導体層２ｂと第３の導体層２ｃとの間の交流に対する電気的に独立性が高く維持され、その結果、高周波で作動する半導体素子３を安定して作動させることが可能な配線基板を提供することができる。
【００２８】
なお、ダミー導体層２ｅと第１の導体層２ａまたは第２の導体層２ｂとが平面視で互いに重なる幅が例えば５０μｍ未満であると、配線基板と半導体素子３との熱膨張係数の差に起因する応力が第１の導体層２ａおよび第２の導体層２ｂならびに第３の導体層２ｃおよび第４の導体層２ｄの縁と絶縁層１ｂとの間に作用したときに、その応力を上下の絶縁層１ｂ間で十分に分散させることができずに、絶縁層１ｂにクラックを発生させてしまう危険性が大きくなり、他方、幅が５００μｍを超えると、第３の導体層２ｃおよび第４の導体層２ｄを効率良く配置することが困難となる。したがって、ダミー導体層２ｅと第１の導体層２ａまたは第２の導体層２ｂとが平面視で互いに重なる幅は、５０〜５００μｍの範囲が好ましい。なお、ダミーの導体層２ｅは、電気的に独立したものであっても良いし、第１の導体層２ａおよび第２の導体層２ｂならびに第３の導体層２ｃおよび第４の導体層２ｄの電位にダミーの導体層２ｅを介して影響を与えない他の接地電位または電源電位に接続されていてもよい。
【００２９】
なお、本発明の配線基板は、上述の実施形態の一例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲であれば種々の変更は可能である。例えば上述の実施形態の一例では、接地用または電源用の第１の導体層２ａや第３の導体層２ｃを第２の導体層２ｂや第４の導体層２ｄが取り囲むように配置されていたが、必ずしも一方の導体層が他方の導体層を取り囲むように配置される必要はない。また、上述の実施の形態例では、一つの絶縁層１ｂ間に２つずつの接地用または電源用の導体層２ａ、２ｂや２ｃ、２ｄが配設されていたが一つの絶縁１ｂ間に３つずつ以上の接地用または電源用の導体層が配設されてもよい。
【符号の説明】
【００３０】
１：絶縁基板
１ｂ：絶縁層
２ａ：第１の導体層
２ｂ：第２の導体層
２ｃ：第３の導体層
２ｄ：第４の導体層
２ｅ：ダミーの導体層
３：半導体素子
Ｇ１：導体層２ａと２ｂとの間の間隙
【図１】
2010238814.tif 000003
【図２】
2010238814.tif 000004