(57)【要約】【課題】半導体装置の信頼性を向上させることができる技術を提供する。【解決手段】表面と裏面とを有する配線基板１と、配線基板１の表面に搭載された半導体素子３とを備え、配線基板１は、積層された複数の絶縁層と、絶縁層それぞれの表面に所望のパターンで形成された表面配線６と、前記複数の絶縁層それぞれを貫通するように形成され、前記複数の絶縁層のうち、上層に配置された第１絶縁層の表面に形成された第１表面配線と、第１絶縁層の下層に配置された第２絶縁層の表面に形成された第２表面配線とを連絡する複数のビアとを備え、前記複数のビアのうち、配線基板１の半導体素子３の搭載領域に形成されるサーマルビア９は、半導体素子３の搭載面の互いに隣り合った第１の辺３ａおよび第２の辺３ｂに沿って格子状に配列されるように構成する。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の面と前記第１の面の反対側に位置する第２の面とを有する配線基板と、前記配線基板の前記第１の面に搭載された半導体素子とを備え、
前記配線基板は、
積層された複数の絶縁層と、
前記複数の絶縁層それぞれの表面に所望のパターンで形成された表面配線と、
前記第２の面に所望のパターンで形成された裏面配線と、
前記複数の絶縁層それぞれを貫通するように形成され、前記複数の絶縁層のうち、上層に配置された第１絶縁層の表面に形成された第１表面配線と、前記第１絶縁層の下層に配置された第２絶縁層の表面に形成された第２表面配線、あるいは、前記第２の面に形成された前記裏面配線とを連絡する複数のビアとを備え、
前記複数のビアのうち、前記配線基板の前記半導体素子の搭載領域に形成されるビアは、前記半導体素子の搭載面が有する互いに隣り合った第１の辺および第２の辺に沿って格子状に配列されていることを特徴とする半導体装置。
【請求項２】
第１の面と前記第１の面の反対側に位置する第２の面とを有する配線基板と、前記配線基板の前記第１の面に搭載された半導体素子とを備え、
前記配線基板は、
複数の絶縁層と、
前記複数の絶縁層それぞれの表面に所望のパターンで形成された配線層と、
前記複数の絶縁層それぞれを貫通するように形成され、前記複数の絶縁層のうち、上層に配置された第１絶縁層表面に形成された第１配線層と、前記第１絶縁層の下層に配置された第２絶縁層表面に形成された第２絶縁層表面に形成された第２配線層とを連絡する複数のビアとを備え、
前記複数のビアは、前記配線基板の厚さ方向と交差する平面方向に対して、前記第１絶縁層に形成された第１ビアと前記第２絶縁層に形成された第２ビアとが重ならない位置に配置されていることを特徴とする半導体装置。
【請求項３】
請求項２に記載の半導体装置において、
前記第１ビアと前記第２ビアとが前記半導体素子の搭載領域に形成されたビアであることを特徴とする半導体装置。
【請求項４】
複数枚の絶縁体板を用意し、前記複数枚の絶縁体板のそれぞれに表面から厚さ方向に貫通する貫通孔を形成し、前記貫通孔の内部に導体を充填する工程と、
前記複数枚の絶縁体板それぞれの表面に、所望のパターンで表面配線を形成する工程と、
前記複数枚の絶縁体板それぞれの表面であって、前記表面配線を形成していない領域に、絶縁性材料を塗布する工程と、
前記表面配線が形成され、前記絶縁性材料が塗布された前記複数枚の絶縁体板を積層した後、焼成して積層構造の配線基板を形成する工程と、
前記配線基板に半導体素子を実装する工程とを含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体装置技術に関し、特に、複数層構造の配線基板を備える半導体装置に適用して有効な技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
携帯電話等のような移動通信機器には、例えば電力増幅器（Power Amplifier）またはアンテナスイッチ等が形成された表面実装型の半導体チップと、コンデンサまたはレジスタ等が形成された表面実装型のチップ部品とが、同一基板上に搭載された構造の高周波回路モジュールが採用されている。このような高周波回路モジュールはＨＰＡ（High Power Amplifier）モジュール、あるいはＲＦ（Radio Frequency）モジュールと呼ばれる。
【０００３】
ＨＰＡモジュールには、半導体チップを搭載する多層配線基板のチップ下部に放熱を目的とするサーマルビアと呼ばれるビア（Via）が複数個設けられた構造のものがある。
【０００４】
近年、ＨＰＡモジュールでは、小型化・高機能化の要求から、サーマルビアを設けるためのスペースが減少しているため、少ないスペースで効率良く放熱する必要がある。
【０００５】
例えば、特開平９−１５３６７９号公報（特許文献１）には、隣接ピッチを同一として千鳥状にサーマルビアを配置する積層ガラスセラミック回路基板が記載されている。このように配列することにより、サーマルビアの密度を配列的に高めることができるとされている。
【特許文献１】特開平９−１５３６７９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明者は、ＨＰＡモジュールについて検討を行い、以下の課題を見出した。
【０００７】
ＨＰＡモジュールには、表面に所望のパターンで配線が形成された複数枚のセラミック板（グリーンシートと呼ばれる）を積層して一体化した複数層に亘る配線構造を有する配線基板が用いられる。
【０００８】
配線基板の一方の面（半導体チップ実装面）には例えば電力増幅器、あるいはアンテナスイッチ等が形成された半導体チップやその他のチップ部品が搭載されており、半導体チップ実装面の反対側の面（モジュール実装面）には、ＨＰＡモジュールをプリント回路基板などに実装するための外部接続端子などが形成されている。
【０００９】
この配線基板は、所望のパターンで各グリーンシート表面に形成される表面配線、およびグリーンシート間を電気的あるいは熱的に接続するビアと呼ばれる層間連絡導体を形成した複数枚のグリーンシートを積層した後、焼成することにより製造される。
【００１０】
ところが、グリーンシートは配線やビアに用いられる銅や銀などの導体材料と比較して焼成時に収縮し易いという特性を持っている。このため、配線基板を焼成する工程では、配線パターンの密度が高い箇所や、ビアの密度が高い箇所は収縮せずあるいは収縮し難く、配線パターンやビアの密度が低い箇所は焼成により収縮し易い。
【００１１】
このように、配線パターンやビアの密度により焼成時の収縮率が異なるため、焼成後の配線基板は、配線パターンやビアの密度が高い箇所が突出した状態となる。すなわち、配線パターンやビアの密度が高くなる程、配線基板の表面（半導体チップ実装面およびモジュール実装面）の平坦度が悪化してしまうという課題がある。
【００１２】
特に、半導体チップが駆動する際に発生する熱を外部に放出するために半導体チップ搭載領域に配置されるサーマルビアは、例えば、特開平９−１５３６７９号公報のように高密度で配置されるため、配線基板の半導体チップ搭載領域周辺は平坦度が悪くなる。
【００１３】
また、サーマルビアは伝熱経路を短縮するため、配線基板の厚さ方向に沿って一直線上に配置される。このため、各絶縁層の突出した部分が重なるので、配線基板全体としては非常に平坦性が悪くなる。
【００１４】
ここで、モジュール実装面の平坦度が悪いと、プリント回路基板などの実装基板の部品搭載面にＨＰＡモジュールを実装する際に、例えば半田など接合材料の濡れ不足による接続不良や、短絡などが発生する可能性がある。
【００１５】
また、半導体チップ搭載面の平坦度が悪いと、半導体チップまたはその他のチップ部品等の実装性が低下する。
【００１６】
このように、配線基板の半導体チップ搭載面あるいはモジュール実装面の平坦度が低下すると、ＨＰＡモジュールの信頼性が低下する原因となる。
【００１７】
本願発明の目的は、半導体装置の信頼性を向上させることができる技術を提供することにある。
【００１８】
本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
本願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、次のとおりである。
【００２０】
すなわち、第１の面と前記第１の面の反対側に位置する第２の面とを有する配線基板と、前記配線基板の前記第１の面に搭載された半導体素子とを備え、前記配線基板は、積層された複数の絶縁層と、前記複数の絶縁層それぞれの表面に所望のパターンで形成された表面配線と、前記複数の絶縁層それぞれを貫通するように形成され、前記複数の絶縁層のうち、上層に配置された第１絶縁層の表面に形成された第１表面配線と、前記第１絶縁層の下層に配置された第２絶縁層の表面に形成された第２表面配線とを連絡する複数のビアとを備え、前記複数のビアのうち、前記配線基板の前記半導体素子の搭載領域に形成されるビアは、前記半導体素子の搭載面の互いに隣り合った第１の辺および第２の辺に沿って格子状に配列されるように構成するものである。
【発明の効果】
【００２１】
本願において開示される発明のうち、代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば以下のとおりである。
【００２２】
すなわち、本発明によれば、半導体装置の信頼性を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下の実施の形態においては便宜上その必要があるときは、複数のセクションまたは実施の形態に分割して説明するが、特に明示した場合を除き、それらはお互いに無関係なものではなく、一方は他方の一部または全部の変形例、詳細、補足説明等の関係にある。
【００２４】
また、以下の実施の形態において、要素の数等（個数、数値、量、範囲等を含む）に言及する場合、特に明示した場合および原理的に明らかに特定の数に限定される場合等を除き、その特定の数に限定されるものではなく、特定の数以上でも以下でも良い。
【００２５】
本実施の形態を説明するための全図において同一機能を有するものは同一の符号を付すようにし、その繰り返しの説明は原則として省略する。以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
【００２６】
（実施の形態１）
本実施の形態１では半導体装置として、携帯電話など移動通信機器に搭載される高周波回路モジュールであるＨＰＡモジュールを例に説明する。図１は本実施の形態１のＨＰＡモジュールの外観を示す平面図、図２は図１に示すＡ−Ａ線に沿った断面図、図３は図１に示すＨＰＡモジュールの配線基板の表面を示す平面図、図４は図３に示す平面図の配線基板の表面に搭載された半導体素子などの部品を取り除いた状態を示す平面図である。
【００２７】
なお、図４においては、図３に示す半導体素子３、４、電子部品１４の輪郭を点線で示している。
【００２８】
図１において、本実施の形態１のＨＰＡモジュール（半導体装置）１００は配線基板１が封止樹脂２により封止されている。また、図２に示すように配線基板１は半導体素子３、４などが搭載された表面（第１の面）１ａおよび表面１ａの反対側に位置する裏面（第２の面）１ｂとを有している。半導体素子３、４は封止樹脂２により封止されている。
【００２９】
また、配線基板１は例えばガラスセラミックなどの複数の絶縁層５が積層された（図２では４層）構造をなしており、各絶縁層５の表面にはＨＰＡモジュール１００に必要な回路を構成するため所望のパターンで形成された表面配線６が形成されている。また、配線基板１の裏面（第２の面）には所望のパターンで形成された裏面配線８が形成されている。
【００３０】
この表面配線６および裏面配線８には、配線基板１と半導体素子３、４などを電気的に接続する電極端子や、ＨＰＡモジュール１００の外部接続端子も含まれる。
【００３１】
また、各層の表面配線６は、ビア７によって電気的、あるいは熱的に接続されている。例えば、図２において、第２層目に配置された絶縁層（第１絶縁層）５ａの表面に形成された表面配線（第１表面配線）６ａは、第３層に配置されたの絶縁層（第２絶縁層）５ｂに形成された表面配線（第２表面配線）６ｂとビア７、またはサーマルビア９を介して接続されている。
【００３２】
また、最下層に配置される絶縁層５ｃの表面配線６ｃは、絶縁層５ｃの裏面、すなわち配線基板１の裏面１ｂに形成された裏面配線８とビア７、または、サーマルビア９を介して接続されている。
【００３３】
このビア７およびサーマルビア９は各絶縁層５を貫通して形成された貫通孔に銅（Ｃｕ）や銀（Ａｇ）などの導体を充填して形成される層間連絡路である。
【００３４】
この配線基板１の表面１ａには、図３に示すように半導体素子３の他、複数の電子部品１４が搭載されている。この半導体素子３の内部には電力増幅回路が形成されており、半導体素子３の入力端子に入力された送信信号電流を増幅する機能を有している。半導体素子３で増幅された送信信号電流は配線基板１に形成された表面配線６、ビア７などを介して、アンテナスイッチ回路が形成された半導体素子４に伝送される。
【００３５】
ここで、半導体素子３は高周波の信号電流を増幅する機能を備えているため、他の電子部品１４と比較して、駆動時の発熱量が大きい。また、半導体素子４は増幅された高周波の信号電流をアンテナに伝送するためのスイッチ機能を備えているため、他の電子部品と比較して駆動時の発熱量が大きい。
【００３６】
半導体素子３、４の構成部品のうち、増幅された高周波の信号電流を外部と入出力するために形成された電極端子は、特に発熱量が高いため、これらの電極端子が配置される半導体素子３、４の外縁部は半導体素子３、４の中央部周辺と比較して発熱量が大きい。
【００３７】
このため、配線基板１の半導体素子３および半導体素子４を搭載する領域には、半導体素子３および半導体素子４に発生した熱を外部に放出するため、図２および図４に示すようにサーマルビア９が複数形成されている。
【００３８】
このサーマルビア９は前述したビア７の一種であるが、半導体素子３、４に発生する熱をＨＰＡモジュール１００の外部に放熱するための熱的連絡路としての機能を有しているので、サーマルビア９以外のビア７とは区別して説明する。
【００３９】
なお、サーマルビア９は、熱的連絡路としての機能の他、半導体素子３、４に基準電源電位を供給する電気的連絡路としての機能を有している場合もある。
【００４０】
ここで、図４に示すように、本実施の形態１では配線基板１の半導体素子３、４（図１参照）などが搭載された表面１ａ（図２参照）におけるサーマルビア９の平面上の配置が、格子状に配列されている。詳しくは、半導体素子３、４が搭載面側に有する四辺のうち、互いに隣り合った第１の辺３ａ、４ａおよび第２の辺３ｂ、４ｂに沿って格子状に配列されている。
【００４１】
このようにサーマルビア９を格子状に配列することにより、半導体素子３、４の搭載領域におけるサーマルビア９の密度を低減することができる。サーマルビア９を格子状に配列すると、例えば、特開平９−１５３６７９号公報（特許文献１）に記載されるように、隣接ピッチを同一として千鳥状にサーマルビアを配置する場合と比較して１０％程度低減することができる。
【００４２】
詳細は製造方法の説明で後述するが、サーマルビア９の密度を低減すると、図２に示すサーマルビア９と絶縁層５との収縮率の違いによる配線基板１の半導体素子３、４などが搭載された表面１ａおよび、その反対側に位置する裏面（第２の面）１ｂの平坦度の低下を抑制することが可能になる。
【００４３】
ところで、サーマルビア９の密度を低減すると、ＨＰＡモジュール１００の放熱特性は低下するおそれがある。しかし、サーマルビア９を格子状に配列する場合、半導体素子３、４の最も発熱量が大きい箇所である半導体素子３、４の外縁部に対応するサーマルビア９の密度（すなわち、最外周に配列されたサーマルビア９の密度）は隣接ピッチを同一として千鳥状にサーマルビアを配置する場合と比較して同程度の密度で配置することができる。このため、ＨＰＡモジュール１００の放熱特性の低下を抑制することが可能となる。
【００４４】
本実施の形態１によれば、配線基板１の表面１ａの平坦度を向上させることができるので、半導体素子３、４やその他の部品の実装信頼性を向上させることが可能となる。また、配線基板１の表面１ａの反対側の裏面１ｂの平坦度を向上させることができるので、ＨＰＡモジュール１００の実装信頼性を向上させることが可能となる。
【００４５】
また、半導体素子３、４の構成部品のうち特に発熱量が大きい箇所のサーマルビア９の配置密度は低下しないので、ＨＰＡモジュール１００の放熱特性の低下を抑制することができる。
【００４６】
次に、本実施の形態１のＨＰＡモジュール１００の製造方法について図５から図８を用いて説明する。
【００４７】
図５は本実施の形態１のＨＰＡモジュールの製造工程において、配線基板となる絶縁体板にビアを形成する工程を示す断面図、図６は本実施の形態１のＨＰＡモジュールの製造工程において、配線基板となる絶縁体板の表面に所望のパターンで表面配線を形成する工程を示す断面図、図７は本実施の形態１のＨＰＡモジュールの製造工程において、配線基板となる絶縁体板を積層する工程を示す断面図、図８は本実施の形態１のＨＰＡモジュールの製造工程において、絶縁体板の積層体を焼成する工程を示す断面図である。
【００４８】
まず、図５に示すように焼結前の絶縁体板であるグリーンシート（絶縁体板）１０を複数枚用意する。このグリーンシート１０には、ガラスとセラミック粉末などの材料を有機系の溶媒とともに所定の割合で混合し、シート状に形成したものなどを用いることができる。
【００４９】
次に、このグリーンシート１０の所定の位置に表面から厚さ方向に貫通する貫通孔１１を複数形成する。貫通孔形成工程において、図２に示すビア７およびサーマルビア９が形成される領域には複数の貫通孔１１を格子状に形成する。
【００５０】
この貫通孔１１は次工程で銅（Ｃｕ）や銀（Ａｇ）などの導体１２が充填されると、層間連絡路であるビアとなる。このため、このように半導体素子を搭載する領域に形成される貫通孔１１を格子状に配列することにより、図３に示すようにサーマルビア９を格子状に配列することが可能となる。
【００５１】
次に、この複数の貫通孔１１に銅（Ｃｕ）や銀（Ａｇ）などの導体１２を充填する。導体１２の充填方法は、例えば、ペースト状の導体１２をグリーンシート１０の表面に全面印刷した後、スキージングにより貫通孔１１に埋め込む方法を採用することができる。
【００５２】
次に、図６に示すように、グリーンシート１０の表面１０ａに所望のパターンで表面配線６を形成する。この表面配線形成工程では、感光性導電材料、あるいは感光性レジストを用いたフォトリソグラフィー法を採用することができる。
【００５３】
また、配線基板１（図２参照）の最下層に配置されるグリーンシート１０は、裏面１０ｂ側にも所望のパターンで裏面配線８を形成する。
【００５４】
次に、図７に示すように所望のパターンで表面配線６が形成されたグリーンシート１０を積層する。このとき、裏面１０ｂに裏面配線８が形成されたグリーンシート１０を最下層として、所定の順序で積層し、グリーンシート１０の積層体とする。
【００５５】
次に、グリーンシート１０の積層体に圧力を加え、焼成することにより、図８に示すように、グリーンシート１０が焼結されたガラスセラミックである絶縁層５（図２参照）となり、配線基板１が完成する。
【００５６】
焼成前のグリーンシート１０は焼結後のガラスセラミックである絶縁層５と比較して柔らかい状態である。このため、焼成工程に先立って圧力を加えることにより、表面配線６が形成されていない箇所のグリーンシート１０は図８に示すように互いに接する。
【００５７】
したがって、このグリーンシート１０の積層体を焼成すると、焼結後の絶縁層５は、一体構造となり、配線基板１（図２参照）の内部に形成された表面配線６は絶縁層５に封止された状態となる。
【００５８】
この焼成工程では、グリーンシート１０、導体１２、表面配線６、裏面配線８はそれぞれ収縮する。グリーンシート１０は金属材料である導体１２、表面配線６、裏面配線８と比較して収縮率が大きいので、導体１２、表面配線６、裏面配線８の配置密度が高い領域、特に導体１２の配置密度が最も高いサーマルビア９を形成した部分が突出した形状となりやすい。
【００５９】
しかし、本実施の形態１ではサーマルビア９を格子状に配列することにより、サーマルビア９の配置密度を低減しているので、配線基板１を構成する材料の収縮率の違いに起因する突出現象を抑制することが可能となる。
【００６０】
このため、配線基板１の表面１ａおよび裏面１ｂの平坦性を向上させることが可能となる。
【００６１】
次に、図２に示すように、配線基板１の表面１ａに半導体素子３、４やその他の受動部品を実装する。この実装工程では、半田などの接合材料を介して半導体素子３、４などを所定の位置に搭載するとともに、ボンディングワイヤなどの導電性材料を用いて所定の結線を行う。
【００６２】
最後に、封止樹脂２により、配線基板１の表面１ａを封止して図２に示すＨＰＡモジュール１００が完成する。
【００６３】
（実施の形態２）
前記実施の形態１では、配線基板の半導体素子搭載領域に形成されるサーマルビアの配置密度を低減する方法として、サーマルビアの平面上の配置を格子状に配列する方法について説明した。
【００６４】
本実施の形態２では、サーマルビアの配置を、上層に配置される絶縁層に形成されたサーマルビアと下層に配置される絶縁層に形成されたサーマルビアとが重ならない位置に配置する方法について説明する。
【００６５】
図９は本実施の形態２のＨＰＡモジュールの配線基板の第３層目の絶縁層表面の半導体素子搭載領域を示す平面図、図１０は図９に示すＢ−Ｂ線に沿った断面図である。
【００６６】
図９および図１０において、本実施の形態２のＨＰＡモジュール２００と前記実施の形態１で説明したＨＰＡモジュール１００との相違点は、配線基板１の平面方向に対するサーマルビア９の配置である。
【００６７】
前記実施の形態１で説明したＨＰＡモジュール１００では、配線基板１の厚さ方向と交差する平面方向に対するサーマルビア９の配置は、各絶縁層５に形成されたサーマルビア９が、重なる位置に配置されている。すなわち、図２に示すように、配線基板１の表面１ａから裏面１ｂの方向（配線基板１の厚さ方向）に見たときに直線状に配列されている。
【００６８】
これに対して、本実施の形態２のＨＰＡモジュール２００では、各絶縁層５に形成されるサーマルビア９が厚さ方向に沿って直線状には配列されていない。
【００６９】
ＨＰＡモジュール２００においては、配線基板１の厚さ方向と交差する平面方向に対するサーマルビア９の配置は、図９および図１０に示すように、上層に配置される絶縁層５に形成されたサーマルビア９と下層に配置される絶縁層５に形成されたサーマルビア９とが配線基板１の厚さ方向に対して重ならない位置に配置されている。このようなサーマルビア９の配置態様を以下オフセット配置と呼ぶ。
【００７０】
例えば、図９および図１０に示すように、第２層目の絶縁層５ａに形成されるサーマルビア（第１ビア）９ａは第３層目の絶縁層５ｂに形成されるサーマルビア（第２ビア）９ｂとは配線基板１の厚さ方向と交差する平面方向に対して重ならない位置に配置される。つまりサーマルビア９ａとサーマルビア９ｂとはオフセット配置されている。
【００７１】
なお、図９では、サーマルビア９ａとサーマルビア９ｂとが重なっていない状態を解りやすく示すため、サーマルビア９ａを実線で、サーマルビア９ｂを点線で示している。
【００７２】
このように、サーマルビア９ａとサーマルビア９ｂとをオフセット配置すると、配線基板１の表面１ａあるいは裏面１ｂの平面に対するサーマルビア９の配置密度は、半導体素子搭載領域全体として平均化することができる。すなわち、前記実施の形態１で説明したＨＰＡモジュール１００のようにサーマルビア９を直線的に配列した場合と比較して、サーマルビア９の配置密度のバラツキを抑制することができる。
【００７３】
このようにサーマルビア９の配置密度のバラツキを抑制することにより、前記実施の形態１で説明した配線基板１を構成する材料の収縮率の違いに起因する突出現象を抑制することが可能となる。
【００７４】
ここで、例えば、図９および図１０に示すＨＰＡモジュール２００において、第２層目の絶縁層５ａに形成されるサーマルビア９ａが第３層目の絶縁層５ｂに形成されるサーマルビア９ｂとの一部が重なっている場合について説明する。
【００７５】
図１１は本実施の形態２の比較例であるＨＰＡモジュールのサーマルビアの配置態様を示す配線基板の第３層目の絶縁層表面の半導体素子搭載領域を拡大した平面図、図１２は図１１に示すＢ−Ｂ線に沿って切断したＨＰＡモジュールの拡大断面図である。
【００７６】
図１１および図１２において、本実施の形態２の比較例であるＨＰＡモジュール２０１は、第２層目の絶縁層５ａに形成されるサーマルビア９ａが第３層目の絶縁層５ｂに形成されるサーマルビア９ｂとの一部が重なっている。
【００７７】
このように、サーマルビア９ａとサーマルビア９ｂの一部が重なっている場合、重なった部分のサーマルビア９の配置密度が周囲と比較して局所的に高くなる。つまり、サーマルビア９の配置密度にバラツキが生じる。このため配線基板１の表面１ａおよび裏面１ｂの平坦度は低下してしまう。
【００７８】
本実施の形態２のＨＰＡモジュール２００は図９および図１０に示すように、サーマルビア９ａとサーマルビア９ｂは重なっていない。このため、サーマルビア９の配置密度が局所的に高くなっている場所がないので、図１１および図１２に示すＨＰＡモジュール２０１と比較して飛躍的に配線基板１の表面１ａおよび裏面１ｂの平坦度を向上させることが可能となる。
【００７９】
本実施の形態２では、オフセット配置の実施態様の例として、第２層目の絶縁層５ａに形成されるサーマルビア（第１ビア）９ａは第３層目の絶縁層５ｂに形成されるサーマルビア（第２ビア）９ｂと重ならない位置に配置されたＨＰＡモジュール２００について説明した。
【００８０】
しかし、サーマルビア９をオフセット配置させる位置は第２層目と第３層目の間に限定される訳ではない。例えば第１層目と第２層目の間でサーマルビア９をオフセット配置しても良い。また、第１層目と第２層目の間、および第３層目と第４層目の間の２箇所でサーマルビア９をオフセット配置としても良い。
【００８１】
また、例えば、第１層目と第４層目、あるいは第２層目と第４層目など、互いに接していない絶縁層５に形成されたサーマルビア９がオフセット配置となっていても良い。
【００８２】
但し、このオフセット配置する箇所を増やしすぎると、熱の伝達経路が長くなってしまうため、放熱特性が低下するおそれがある。本発明者が検討したところ、少なくとも１箇所でオフセット配置を行えば、配線基板１の表面１ａおよび裏面１ｂの平坦度を向上させることが可能となるので、最上層から最下層までの各層間のうちいずれか１箇所でオフセット配置を行うことが好ましい。
【００８３】
次に、本実施の形態２のＨＰＡモジュール２００の製造方法と、前記実施の形態１で説明したＨＰＡモジュール１００の製造方法との相違点について説明する。
【００８４】
本実施の形態２のＨＰＡモジュール２００の製造方法では前記実施の形態１で説明した図５に示すグリーンシート１０に、サーマルビア９（図１０参照）となる貫通孔１１を形成する工程で、積層されるグリーンシート１０毎に異なる平面上の位置（積層した際に重ならない位置）に貫通孔１１を形成する点が異なる。
【００８５】
例えば、図９および図１０に示すＨＰＡモジュール２００を得るためには、第１層目と第２層目の貫通孔１１は平面上の同じ位置にサーマルビア９となる貫通孔１１を形成するが、第２層目と第３層目の貫通孔１１は平面上の異なる位置（積層した際に互いに重ならない位置）に貫通孔１１を形成する。
【００８６】
その他の製造工程は前記実施の形態１で説明した製造方法と同様の方法で本実施の形態２のＨＰＡモジュール２００を得ることができる。
【００８７】
本実施の形態２では、サーマルビア９をオフセット配置する実施形態について説明したが、電気信号を伝達する導電路である信号ビアをオフセット配置させることもできる。
【００８８】
図１３は本実施の形態２の変形例であるＨＰＡモジュール２００の配線基板１の第４層目の絶縁層表面の信号ビア形成領域を拡大した平面図、図１４は図１３に示すＣ−Ｃ線に沿ったＨＰＡモジュール２００の断面図である。
【００８９】
図１３および図１４において、ＨＰＡモジュール２００が有するビアのうち、電気信号を伝送する導電路となる信号ビア１３は、上層に配置される絶縁層５に形成された信号ビア１３と下層に配置される絶縁層５に形成された信号ビア１３とが重ならない位置に配置されている。すなわち、信号ビア１３がオフセット配置されている。
【００９０】
例えば、図１３および図１４に示すように、第３層目の絶縁層５ａに形成される信号ビア（第１ビア）１３ａは第４層目の絶縁層５ｂに形成される信号ビア（第２ビア）１３ｂと重ならない位置に配置される。つまり信号ビア１３ａと信号ビア１３ｂとはオフセット配置されている。
【００９１】
ＨＰＡモジュール２００は高周波回路モジュールであり、例えば携帯電話などの移動体通信機器に組み込まれて使用される。このため、移動体通信機器の使用環境によっては、ＨＰＡモジュール２００が大気中の水分が多い環境に曝される場合がある。
【００９２】
ここで、ＨＰＡモジュール２００の周辺環境中の水分が多い場合、この水分はＨＰＡモジュール２００の配線基板１に形成された信号ビア１３などに沿ってＨＰＡモジュール２００内部に浸入する可能性がある。
【００９３】
このため、ＨＰＡモジュール２００に水分が浸入すると、リーク電流などが発生し、ＨＰＡモジュール２００が所望の特性を示さなくなる可能性がある。特に、半導体素子３（図９参照）などが搭載される配線基板１の最上層にまで水分が発生すると、リーク電流が発生し易くなる。このため、ＨＰＡモジュール２００の信頼性が低下してしまう。
【００９４】
本実施の形態２では、信号ビア１３をオフセット配置とすることにより、信号ビア１３を配線基板１の厚さ方向に対して直線的に配置する場合と比較して、水分の浸入経路距離を長くすることができる。
【００９５】
このため、ＨＰＡモジュール２００は水分がＨＰＡモジュール２００の内部、特に半導体素子３（図９参照）などが搭載される配線基板１の最上層にまで水分が浸入することを抑制することが可能となる。
【００９６】
したがって、本実施の形態２によれば、ＨＰＡモジュール２００の信頼性を向上させることが可能となる。
【００９７】
（実施の形態３）
前記実施の形態１および前記実施の形態２では、サーマルビアの配置方法により、配線基板の表面および裏面の平坦化する方法について説明した。本実施の形態３ではビアや表面配線の密度が低い箇所に絶縁層を追加して挿入する方法について説明する。
【００９８】
図１５は本実施の形態３のＨＰＡモジュールの断面図である。図１５において、本実施の形態３のＨＰＡモジュール３００と前記実施の形態１で説明したＨＰＡモジュール１００との相違点は、配線基板１の各絶縁層５に挟まれた領域であって表面配線６が形成されていない領域には、層間絶縁性材料（絶縁性材料）１５で埋められている。
【００９９】
このように、配線基板１の各絶縁層５に挟まれた領域であって表面配線６が形成されていない領域を層間絶縁性材料１５で埋めることにより、焼成工程で、絶縁層５が収縮したとしても、配線基板１の表面１ａおよび裏面１ｂの平坦度の低下を抑制することができる。
【０１００】
ところで、この層間絶縁性材料１５には、絶縁性を有する材料であれば、種々の材料を選択して用いることができるが、好ましくは、絶縁層５と同じ材料を用いる方が良い。絶縁層５と層間絶縁性材料１５に同じ材料を用いることにより、焼成工程で、絶縁層５と層間絶縁性材料１５とが結合して、配線基板１を一体構造とすることができる。
【０１０１】
このため、焼結後の配線基板１の各絶縁層５が剥離してＨＰＡモジュール３００の信頼性が低下するのを抑制することが可能となる。
【０１０２】
次に本実施の形態３のＨＰＡモジュール３００の製造方法と、前記実施の形態１で説明したＨＰＡモジュール１００の製造方法との相違点について説明する。
【０１０３】
本実施の形態３のＨＰＡモジュール３００の製造方法では前記実施の形態１で説明した図７に示すグリーンシート１０を積層する工程で、表面配線６が形成されていない領域に層間絶縁性材料１５を塗布する。
【０１０４】
図７において、最下層に積層されるグリーンシート１０に第３層目に積層されるグリーンシート１０を積層する前に表面配線６が形成されていない領域に層間絶縁性材料１５を塗布する。
【０１０５】
以降順次、グリーンシート１０を積層する度に、グリーンシート１０の表面の表面配線６が形成されていない領域に層間絶縁性材料１５を塗布していき、グリーンシート１０の積層体を作成する。
【０１０６】
以降の製造工程は前記実施の形態１で説明したＨＰＡモジュール１００と同様の製造方法で本実施の形態３のＨＰＡモジュール３００を得ることができる。
【０１０７】
本実施の形態３によれば、グリーンシート１０を積層する工程で、各グリーンシート１０の表面の表面配線６が形成されていない領域に層間絶縁性材料１５を塗布することにより、配線基板１の表面１ａおよび裏面１ｂの平坦度を向上させることが可能となる。
【０１０８】
配線基板１の表面１ａおよび裏面１ｂの平坦性を向上させることにより、ＨＰＡモジュール３００の信頼性を向上させることが可能となる。
【０１０９】
以上、本発明者によってなされた発明を発明に実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記発明の実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。
【０１１０】
例えば、実施の形態２で説明したオフセット配置を行ったＨＰＡモジュール２００において、配線基板１の各絶縁層５に挟まれた領域であって表面配線６が形成されていない領域を、実施の形態３で説明したように層間絶縁性材料１５で埋めても良い。
【０１１１】
この場合は、配線基板１の表面１ａおよび裏面１ｂの平坦度を向上させるので、ＨＰＡモジュール２００の信頼性を更に向上させることが可能となる。
【産業上の利用可能性】
【０１１２】
本発明は、複数の積層構造を有する配線基板を用いた半導体装置に適用できる。
【図面の簡単な説明】
【０１１３】
【図１】本発明の実施の形態１のＨＰＡモジュールの外観を示す平面図である。
【図２】図１に示すＡ−Ａ線に沿った断面図である。
【図３】図１に示すＨＰＡモジュールの配線基板の表面を示す平面図である。
【図４】図３に示す平面図の配線基板の表面に搭載された半導体素子などの部品を取り除いた状態を示す平面図である。
【図５】本発明の実施の形態１のＨＰＡモジュールの製造工程において、配線基板となる絶縁体板にビアを形成する工程を示す断面図である。
【図６】本発明の実施の形態１のＨＰＡモジュールの製造工程において、配線基板となる絶縁体板の表面に所望のパターンで表面配線を形成する工程を示す断面図である。
【図７】本発明の実施の形態１のＨＰＡモジュールの製造工程において、配線基板となる絶縁体板を積層する工程を示す断面図である。
【図８】本発明の実施の形態１のＨＰＡモジュールの製造工程において、絶縁体板の積層体を焼成する工程を示す断面図である。
【図９】本発明の実施の形態２のＨＰＡモジュールの配線基板の第３層目の絶縁層表面の半導体素子搭載領域を拡大して示す平面図である。
【図１０】図９に示すＢ−Ｂ線に沿ったＨＰＡモジュールの断面図である。
【図１１】本発明の実施の形態２の比較例であるＨＰＡモジュールの配線基板の第３層目の絶縁層表面の半導体素子搭載領域を拡大して示す平面図である。
【図１２】図１１に示すＢ−Ｂ線に沿ったＨＰＡモジュールの断面図である。
【図１３】本発明の実施の形態２の変形例であるＨＰＡモジュールの配線基板の第４層目の絶縁層表面の信号ビアが形成された箇所を示す拡大平面図である。
【図１４】図１３に示すＣ−Ｃ線に沿ったＨＰＡモジュールの断面図である。
【図１５】本発明の実施の形態３のＨＰＡモジュールの断面図である。
【符号の説明】
【０１１４】
１  配線基板
１ａ  表面（第１の面）
１ｂ  裏面（第２の面）
２  封止樹脂
３  半導体素子
４  半導体素子
３ａ、４ａ  辺（第１の辺）
３ｂ、４ｂ  辺（第２の辺）
５  絶縁層
５ａ  絶縁層（第１絶縁層）
５ｂ  絶縁層（第２絶縁層）
５ｃ  絶縁層
６、６ｃ  表面配線
６ａ  表面配線（第１表面配線）
６ｂ  表面配線（第２表面配線）
７  ビア
８  裏面配線
９  サーマルビア
９ａ  サーマルビア（第１ビア）
９ｂ  サーマルビア（第２ビア）
１０  グリーンシート（絶縁体板）
１０ａ  表面
１０ｂ  裏面
１１  貫通孔
１２  導体
１３  信号ビア
１３ａ  信号ビア（第１ビア）
１３ｂ  信号ビア（第２ビア）
１４  電子部品
１５  層間絶縁性材料（絶縁性材料）
１００、２００、２０１、３００  ＨＰＡモジュール（半導体装置）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2008251850.tif 000009
【図８】
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【図９】
2008251850.tif 000011
【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
2008251850.tif 000015
【図１４】
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【図１５】
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