(57)【要約】【課題】配線基板の反りを防止する部材を有すると、基板上の領域を有効活用することができない。【解決手段】配線基板は、基板と、基板上に配置された半導体集積回路と、基板上に配置された樹脂部と、半導体集積回路上及び樹脂部上に配置された被覆部と、被覆部上に配置され、半導体集積回路を囲む領域に、半導体集積回路に外接するかそれより拡大した円形又は楕円形の少なくとも一部の形状を有する反り防止部とを有する。【選択図】      図１
2012212843.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、
基板上に配置された半導体集積回路と、
基板上に配置された樹脂部と、
前記半導体集積回路上及び前記樹脂部上に配置された被覆部と、
前記被覆部上に配置され、前記半導体集積回路を囲む領域に、前記半導体集積回路に外接するかそれより拡大した円形又は楕円形の少なくとも一部の形状を有する反り防止部とを有する配線基板。
【請求項２】
前記半導体集積回路に外接する円もしくは楕円又はこれらを拡大したものは、前記被覆部の領域に内接する円又は楕円である請求項１に記載の配線基板。
【請求項３】
前記反り防止部の断面は、コの字形状、Ｕ字形状、Ｖ字形状のいずれか１つであり、
開口を有する面において被覆部と接続している請求項１から２のいずれかに記載の配線基板。
【請求項４】
前記反り防止部の線膨張係数が、前記被覆部の線膨張係数より小さい請求項１から３のいずれかに記載の配線基板。
【請求項５】
前記被覆部の線膨張係数が、前記樹脂部の線膨張係数より小さい請求項１から４のいずれかに記載の配線基板。
【請求項６】
前記被覆部の線膨張係数が、前記半導体集積回路の線膨張係数よりも大きい請求項１から５のいずれかに記載の配線基板。
【請求項７】
前記反り防止部の形状をＰとしたときに、Ｐが下記式で表される請求項１から６のいずれかに記載の配線基板。
Ｐ＝｛（ｘ，ｙ）｜（（２３／２７）・ｒ）２  ≦  ｘ２＋ｙ２  ≦  ｒ２｝
（式中、ｒは前記半導体集積回路４の中心を中心とする円の半径を表し、ｘ、ｙはそれぞれ、前記被覆部の上面をｘｙ平面と見立て、前記半導体集積回路の中心をＯとしたときのｘ方向の座標値、ｙ方向の座標値を表す。）
【請求項８】
前記半導体集積回路の形状は四角形であり、
前記反り防止部は、前記四角形の中心から、前記四角形の各頂点を結ぶ各線の延長線上の領域に配置される請求項１から７のいずれかに記載の配線基板。
【請求項９】
前記反り防止部の中心が、前記半導体集積回路の領域内に位置する請求項１から８のいずれかに記載の配線基板。
【請求項１０】
基板上に半導体集積回路を配置し、
前記半導体集積回路を囲むように前記基板上に樹脂部を配置し、
前記半導体集積回路上及び前記樹脂部上に被覆部を配置し、
前記被覆部上に、
前記半導体集積回路を囲む領域に、前記半導体集積回路に外接するかそれより拡大した円形又は楕円形の少なくとも一部の形状を有する反り防止部を配置する配線基板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、配線基板及び配線基板の製造方法に関し、特に反り防止部を有する配線基板及び配線基板の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
コンピュータのマイクロプロセッサ等として使用される半導体集積回路は、近年、高速化、高機能化している。これに伴い、配線基板については、配線パターンの高密度化や配線基板の薄型化が実施されている。
【０００３】
配線基板を薄型化すると配線基板の剛性が低下するため、配線基板が反りやすくなる。その結果、配線基板と他の部品との接触が悪くなる、配線基板に亀裂が入るなどが起こりやすくなり、その結果、不良品が生じやすくなる。
【０００４】
特許文献１には、この反りが生じるのを防ぐための補強材５０２を有する配線基板５００が開示されている。特許文献１に記載の配線基板５００の平面図を図１３（ａ）、断面図を図１３（ｂ）に示す。この配線基板５００は、基板主面及び基板裏面を有するとともに樹脂絶縁層及び導体層を積層した構造を有し、チップ部品を接続可能な複数の主面側接続端子が基板主面上に配設された、コア基板を有しない基板部５０１と、基板部主面に接合され、複数の主面側接続端子を露出させる開口部が貫通形成された補強材５０２とを備える。この配線基板５００では、補強材５０２が配線基板５００の反りを防止する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１０−１０３５１６号公報（段落「００２９」、「００３０」、図１、図２）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１に開示された配線基板５００では、補強材５０２により配線基板５００の反りを防止することはできるが、基板部５０１上の大部分の領域を補強材５０２が覆ってしまうため、基板上を有効活用することができない、という問題があった。
【０００７】
図１３（ａ）、図１３（ｂ）に示すように、基板部５０１上の大部分の領域は、補強材５０２に覆われている。しかしながら、昨今の製品の小型化を実現するためには基板部上の領域を有効活用する必要があり、例えば、基板部上に電子部品を搭載するための面積が必要となる。
【０００８】
本発明は、配線基板の反りを防止する部材を有すると、基板上の領域を有効活用することができないという課題を解決する配線基板及び配線基板の製造方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の配線基板は、基板と、基板上に配置された半導体集積回路と、基板上に配置された樹脂部と、半導体集積回路上及び樹脂部上に配置された被覆部と、被覆部上に配置され、半導体集積回路を囲む領域に、半導体集積回路に外接するかそれより拡大した円形又は楕円形の少なくとも一部の形状を有する反り防止部とを有する。
【００１０】
また、本発明の配線基板の製造方法は、基板上に半導体集積回路を配置し、半導体集積回路を囲むように基板上に樹脂部を配置し、半導体集積回路上及び樹脂部上に被覆部を配置し、被覆部上に、半導体集積回路を囲む領域に、半導体集積回路に外接するかそれより拡大した円形又は楕円形の少なくとも一部の形状を有する反り防止部を配置する。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の配線基板及び配線基板の製造方法によれば、配線基板の反りを防止する部材を有していても、基板上の領域を有効活用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る配線基板を示す（ａ）平面図、及び（ｂ）平面図（ａ）の１ｂ−１ｂ線断面図である。
【図２】本発明の第１の実施形態に係る他の配線基板を示す（ａ）平面図、及び（ｂ）平面図（ａ）の２ｂ−２ｂ線断面図である。
【図３】（ａ）モデルに対して有限要素法解析を行った結果であって、−５５℃の時の変形形状を示した図である。コンターは縦方向の変位を表す。なお、この変形形状はモデルの変形量を実変形量の５０倍にしたときのものである。（ｂ）モデル中の半導体集積回路と樹脂部の位置を示す図である。
【図４】本発明の第１の実施形態に係る他の配線基板を示す平面図である。
【図５】本発明の第１の実施形態に係る他の配線基板を示す平面図である。
【図６】本発明の第１の実施形態に係るさらに他の配線基板を示す平面図である。
【図７】本発明の第１の実施形態に係るさらに他の配線基板を示す平面図である。
【図８】本発明の第１の実施形態に係るさらに他の配線基板を示す平面図である。
【図９】本発明の第１の実施形態に係るさらに他の配線基板を示す平面図である。
【図１０】本発明の第１の実施形態に係るさらに他の配線基板を示す平面図である。
【図１１】本発明の第１の実施形態に係るさらに他の配線基板を示す平面図である。
【図１２】本発明の第１の実施形態に係るさらに他の配線基板を示す平面図である。
【図１３】特許文献１に記載の配線基板を示す（ａ）平面図、及び（ｂ）断面図である。
【図１４】本発明の第２の実施形態に係る他の配線基板を示す断面図である。
【図１５】本発明の第２の実施形態に係る他の配線基板を示す断面図である。
【図１６】本発明の第２の実施形態に係る他の配線基板を示す平面図である。
【図１７】本発明の第２の実施形態に係る他の配線基板を示す断面図である。
【図１８】本発明の第２の実施形態に係る他の配線基板を示す断面図である。
【図１９】本発明の第２の実施形態に係る他の配線基板を示す平面図である。
【図２０Ａ】本発明の実施例における配線基板の有限要素モデルを示す図である。
【図２０Ｂ】本発明の実施例における配線基板の有限要素モデルを示す図である。
【図２０Ｃ】本発明の実施例における配線基板の有限要素モデルを示す図である。
【図２０Ｄ】本発明の実施例における配線基板の有限要素モデルを示す図である。
【図２０Ｅ】本発明の実施例における配線基板の有限要素モデルを示す図である。
【図２０Ｆ】本発明の実施例における配線基板の有限要素モデルを示す図である。
【図２０Ｇ】本発明の実施例における配線基板の有限要素モデルを示す図である。
【図２０Ｈ】本発明の実施例における反り防止部１２の反りに関するヤング率依存性を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
〔第１の実施形態〕以下、本発明の第１の実施形態の配線基板について説明する。
【００１４】
本実施形態の配線基板１００は、図１（ｂ）に示すように、基板１０７と、半導体集積回路１０４と、樹脂部１０６と、被覆部１０５と、反り防止部１０２とを有する。半導体集積回路１０４は基板１０７上に配置される。樹脂部１０６は基板１０７上に配置される。被覆部１０５は、半導体集積回路１０４上及び樹脂部１０６上に配置される。反り防止部１０２は被覆部１０５上に配置される。反り防止部１０２は、配線基板１００の反りを防止する。さらに、反り防止部１０２は、被覆部上に配置され、半導体集積回路を囲む領域に半導体集積回路に外接するかそれより拡大した円形又は楕円形の少なくとも一部の形状を有し、図１（ａ）に示すように本実施形態の反り防止部１０２は、半導体集積回路１０４に外接する円を拡大したものの形状を有する。
【００１５】
配線基板１００は、前述したとおり、被覆部１０５上に反り防止部１０２を有する。反り防止部１０２は、半導体集積回路１０４に外接する円又は楕円を拡大したものの弧の形状を有する。このため、配線基板１００では、反り防止部１０２が基板部１０１上を覆う領域を最小限に抑えつつ、配線基板１００の反りを防止することができる。
【００１６】
次に、本実施形態の配線基板について、具体例を用いて説明をする。
【００１７】
本実施形態の別の配線基板０は、図２に示すように、基板７と、半導体集積回路４と、樹脂部６と、被覆部５と、反り防止部２と、ダイアタッチフィルム３と、半田バンプ８とを有する。図２（ａ）は、上面図であり、図２（ｂ）は断面図である。
【００１８】
被覆部５とは、例えば、ヒートシンクである。反り防止部２は被覆部５上に配置される。基板７の下面には、配線基板０と他の装置との電気的接続を図るための半田バンプ８が実装されている。
【００１９】
図２（ｂ）に示すように、樹脂部６には開口が設けられており、その開口に半導体集積回路４を内蔵することで配線基板０を薄型化している。半導体集積回路４上にはダイアタッチフィルム３が貼られている。このダイアタッチフィルム３は、半導体集積回路４と被覆部５との緩衝材の役割を果たしている。被覆部５は例えば銅で構成される。
【００２０】
配線基板０では、反り防止部２を被覆部５上に搭載することで、配線基板０の反りを防止することができる。これは、反り防止部２が配線基板０の反りを防止する性質を有するためである。
【００２１】
反り防止部２がこのような性質を有するためには、例えば、反り防止部２の線膨張係数を被覆部５の線膨張係数よりも小さくすれば良い。例えば、反り防止部２の材料として被覆部５の材料よりも線膨張係数が小さい部材を使用すれば良い。これにより反り防止部２は、被覆部５よりも反りにくい性質を具備することになる。よって、被覆部５が反ろうとしても、被覆部５上に配置された反り防止部２は反らない。結果、反り防止部２が被覆部５の反りを防ぐこととなる。
【００２２】
さらに反り防止部２は、図２（ａ）に示すように、半導体集積回路４に外接する円又は楕円を拡大したものの弧の形状を有する。この形状は、反り防止部２が配線基板０の反りを防止するための最適な形状である。反り防止部がこのような形状を有することにより、配線基板０では、反り防止部２に配線基板０の反りを防止する性質を具備させつつ、反り防止部２が覆う基板部１上の領域を最小限に抑えることができる。
【００２３】
反り防止部２が配線基板０の反りを防止するための最適な形状であることは、以下に説明する有限要素法解析の結果から分かったことである。
【００２４】
はじめに、基板部１の詳細構造（ダイアタッチフィルム３、ＬＳＩ４、被覆部５、樹脂６、基板７）を有し、かつ、基板厚み方向ｘｙ対称となる１／４形状の有限要素モデルを作成した。
【００２５】
次に、このモデルに対し、時刻ごとに一様な温度分布を与え、各部材の弾性特性としてヤング率、ポアソン比、線膨張係数をそれぞれ考慮した静的な有限要素法解析を実施した。本有限要素法解析では、モデルに対して与える温度分布の初期温度を１６２℃とした。次いで、３分掛けて、この温度分布を２６０℃まで上昇させた。次いで、３分掛けて、この温度を１６２℃まで下降させた。次いで、３分掛けてこの温度分布を２４℃まで下降させた。次いで、３分掛けて、この温度分布を−５５℃まで下降させた。
【００２６】
温度分布が−５５℃の時のモデルの様子を図３（ａ）、モデル中の半導体集積回路４と樹脂部６の位置関係を示すものを図３（ｂ）に示す。これらの図は、１／４モデルであり、
図３（ｂ）に示すとおり、図中の基板部の左下の角は半導体集積回路４を内蔵する箇所に相当する。本モデルの変形形状は、モデルの変形量を実変形量の５０倍にしたときのものを表す。図中のバーは高さ方向の変位を表す。図３（ｂ）中に記載の「ｃｈｉｐ」は半導体集積回路４に相当する。図３（ｂ）中に記載の「ｒｅｓｉｎ」は樹脂５に相当する。
【００２７】
本モデル中、変位が最も大きかった領域は、図３（ａ）に示す変位量が３．４０７ｅ−２から３．８３０ｅ−２であると示された領域である。図中、この領域は破線で囲われている。また、変位が最も小さかった領域は、変位量が−４．００９ｅ−３から２．２１５ｅ−４であると示された領域である。
【００２８】
本有限要素法解析により、温度分布が基板部１に与えられた場合、図３（ａ）に示されるように、破線で囲われた弧の形状を有する色の薄いコンター領域が最も変位することが分かった。このことから、−５５℃の温度分布が基板部１に与えられた場合、この領域が最も変形することが予測できる。よって、−５５℃の温度分布が基板部１に与えられた場合、この領域に反りが発生しやすく、疲労が最も蓄積しやすい、と考えられる。
【００２９】
ここで、図３（ａ）に示した１／４モデルの有限要素法解析の結果を全体モデルに置き換えて、有限要素法解析の結果を考察する。全体モデルで考えた場合、最も変位が大きかった領域として上述した弧の形状を有する色の薄いコンター領域は、図４に示すように、環状領域Ａとなる。
【００３０】
ここで、環状領域Ａは、半導体集積回路４に外接する円もしくは楕円又はこれらを拡大したものの弧の形状を有する。最も変位が大きかった領域がこのような形状を有する領域となったのは、半導体集積回路４、被覆部５、樹脂部６のそれぞれの位置関係と線膨張係数の違いに起因すると考えられる。
【００３１】
一般的に線膨張係数が大きい場合、温度変化による物体の伸縮が大きく、線膨張係数が小さい場合、温度変化による物体の伸縮が小さい。本モデルの場合、半導体集積回路４の線膨張係数は３ｐｐｍ／℃であった。被覆部５の線膨張係数は１７．７ｐｐｍ／℃であった。樹脂部６の線膨張係数は、ガラス転移点である１５６℃以下の場合は４６ｐｐｍ／℃、１５６℃以上の場合は１２０ｐｐｍ／℃であった。これらのことから、温度変化による物体の伸縮は、半導体集積回路４、被覆部５、樹脂部６の順に大きくなるということがわかる。
【００３２】
図３（ａ）に示す結果は一様な温度分布を２４℃から−５５℃へ下降させたときのモデルであることから、このとき、半導体集積回路４、被覆部５、樹脂部６のそれぞれには収縮が生じていると考えられる。各部の線膨張係数の大小関係から、被覆部５は半導体集積回路４よりも収縮する。このため、基板部１の領域の中で半導体集積回路４と被覆部５が積層された領域では、図３（ａ）の下方向に凸の反り変形が生じる。一方、被覆部５は樹脂部６よりも収縮しない。このため、基板部１の領域の中で被覆部５と樹脂部６とが積層された領域では、図３（ａ）の上方向に凸の反り変形が生じる。
【００３３】
このように、半導体集積回路４と被覆部５が積層された領域では、図３（ａ）の下方向に凸の反り変形が生じ、被覆部５と樹脂部６とが積層された領域では、上方向に凸の反り変形が生じる。このような変形が生じた結果、最も変位が大きかった領域が環状領域Ａに示すような弧の形状になったと考えられる。
【００３４】
これらのことから、基板部１上の領域の中で環状領域Ａに反り防止部２を配置すれば、反りを最も効果的に防止することができると考えることができる。すなわち、環状領域Ａに反り防止部品を配置することで、基板部１上を覆う領域を必要最小限に抑えつつも、効果的に反りを防止することができると考えられる。基板部１を覆う領域を必要最小限に抑えることが出来れば、基板１上に、自由な領域を確保することができ、例えば、多くの電子部品を基板部１上に搭載することができるようになる。
【００３５】
反り防止部２の大きさは、図５に示すとおり、半導体集積回路４の中心からの外径ｒと外円からの幅ｒｒを用いて定義される。外円とは、反り防止部２の外側の円を指す。また、外径とは外円の半径を指す。
【００３６】
反り防止部２の大きさは、図６に示すように、下記式で表されるものであるのが望ましい。下記式では、図６の基板１上面をxy平面と見立て、その上面の中心を原点Ｏ、基板１上面縦方向の座標値をy、基板１上面横方向の座標値をxとしている。ここで、原点Ｏは、半導体集積回路４の中心でもある。
Ｐ＝｛（ｘ，ｙ）｜（（２３／２７）・ｒ）２  ≦  ｘ２＋ｙ２  ≦  ｒ２｝
上記式で表される大きさの反り防止部２を用いて、図３（ａ）に示す変位量が３．４０７ｅ−２から３．８３０ｅ−２の領域、すなわちモデル中、最も大きく変位した領域を被覆することができる。これにより、反りを効果的に防止することができる。
【００３７】
また、反り防止部２の大きさは下記式で表されるものであるのが、より望ましい。
Ｑ＝｛（ｘ，ｙ）｜（（２３／２７）・ｒ）２  ≦  ｘ２＋ｙ２  ≦  （（２６／２７）・ｒ）２｝
反り防止部１０２の線膨張係数は、被覆部１０５の線膨張係数より小さい方が望ましい。これにより、被覆部１０５の反りをより確実に防止することが可能となる。
【００３８】
被覆部１０５の線膨張係数は樹脂部１０６の線膨張係数より小さくても良い。また、被覆部１０５の線膨張係数は半導体集積回路１０４の線膨張係数より大きくても良い。
【００３９】
反り防止部１０２の形状は、図１（ａ）に示すように、被覆部１０２が存在する領域に内接する円又は楕円であっても良い。反り防止部１０２をこのような形状にすることにより、配線基板１００ａの反りをより確実に防ぐことができる。
【００４０】
図７に示す配線基板１００ａのように、反り防止部１０２ａの形状は半導体集積回路１０４ａの外接円であっても良い。反り防止部１０２ａにより、配線基板１００ａの反りを防止することができる。反り防止部１０２ａは、被覆部１０５ａ上に配置される。
【００４１】
図８に示す配線基板１００ｂのように、半導体集積回路１０４ｂの中心は、被覆部１０５ｂの中心とずれていても良い。この場合で、反り防止部１０２ｂの中心を、半導体集積回路１０４ｂの中心と同じとするのが望ましい。
【００４２】
図９に示す配線基板１００ｃのように半導体集積回路１０４ｃが長方形の形状を有する場合、反り防止部１０２ｃの形状は、楕円であっても良い。半導体集積回路１０４ｃに外接する楕円を拡大したものの弧の形状を有するものであっても良い。また、反り防止部１０２ｃの形状は、被覆部１０５ｃに内接する円であっても良い。
【００４３】
図１０に示す配線基板１００ｄのように、反り防止部１０２ｄの形状は、半導体集積回路１０４ｄに外接する円又は楕円を拡大したものの弧の少なくとも一部の形状であっても良い。さらに、半導体集積回路１０４ｄの形状が四角形である場合、反りをより確実に防止するために、反り防止部１０４ｄは、四角形の中心から、四角形の各頂点を結ぶ各線の延長線上の領域に配置されるのが望ましい。
【００４４】
反り防止部１０２と被覆部１０５とは接着剤により接着されていても良い。
【００４５】
反り防止部１０２ｅと被覆部１０５ｅとは、図１１に示すように、接続部１０９ｅを用いて接続させても良い。接続部１０９ｅとは、例えば、ネジである。接続部１０９ｅは、反り防止部１０２ｅを貫通して、被覆部１０５ｅと連結しても良い。接続部１０９ｅは、基板部全体を貫通しても良い。このように、反り防止部１０２ｅと被覆部１０５ｅとを接続部１０９ｅを用いて接続することにより、これらの接続をより強くすることができる。
【００４６】
反り防止部１０２ｆは、図７に示すように、円又は楕円状であって、その円又は楕円状の内側に十字領域を有するものであっても良い。この反り部材１０２ｆは、その十字領域が半導体装置１０４の真上に位置するように配置される。これにより、配線基板１００の平坦性をより確実に確保することができる。
【００４７】
環状領域Ａは、半導体集積回路１０４の大きさや形状に応じて変わる。このため、反り防止部１０２の大きさや形状を、半導体集積回路１０４の大きさや形状に応じて適宜変えるのが望ましい。
【００４８】
反り防止部１０２の中心は、半導体集積回路１０４の領域内に位置するのが望ましい。これにより、反り防止部１０２が、上述したモデルの中で変位が最も大きかった領域に配置されることとなり、反りを効果的に防止することができることとなる。
【００４９】
さらに、反り防止部１０２の中心は、半導体集積回路１０４の中心又は重心と同じになるように基板部１０１上に配置されるのが望ましい。
【００５０】
反り防止部１０２の材料としては、例えば、鉄、銅、アルミ、鋼、チタンの少なくともいずれか一種からなるものを用いることができる。
【００５１】
被覆部１０５のヤング率は大きい方が望ましい。ヤング率が大きいと、被覆部１０５の応力耐性が向上する。また、樹脂１０６のヤング率も同様に、大きい方が望ましい。
【００５２】
基板１０１は、例えば、インターポーザであっても良い。
【００５３】
本発明は上記実施形態に限定されることなく、特許請求の範囲に記載した発明の範囲内で、種々の変形が可能であり、それらも本発明の範囲内に含まれるものであることはいうまでもない。
〔第２の実施形態〕以下、本発明の第２の実施形態の配線基板について説明する。
【００５４】
本実施形態の配線基板１００は、図１４に示すように、基板１０７と、半導体集積回路１０４と、樹脂部１０６と、被覆部１０５と、反り防止部２０２とを有する。
【００５５】
第１の実施形態と同様に、半導体集積回路１０４、および樹脂部１０６は基板１０７上に配置されている。また被覆部１０５は、半導体集積回路１０４上及び樹脂部１０６上に配置されている。反り防止部２０２は、被覆部１０５上に配置されており、配線基板１００の反りを防止する。
【００５６】
ここで本実施形態における反り防止部２０２は、断面がコの字形状である。反り防止部２０２は、開口を有している面において被覆部５と接続している。その他の反り防止部２０２の形状は、第１の実施形態と同様であり、半導体集積回路１０４を囲む領域に半導体集積回路１０４に外接するか、それより拡大した円形又は楕円形の少なくとも一部の形状を有する。
【００５７】
本実施形態における反り防止部２０２は、断面がコの字形状であり、開口を有している面において被覆部１０５と接続している。そのため、配線基板１００の反りを防止する性質を具備させつつ、反り防止部２０２が基板部１０１上と接続する面積を最小限に抑えることができる。そして上記構造により、反り防止部２０２の開口内に配線や他の部品を設けることができ、より高密度の実装および小型化を実現することができる。
【００５８】
次に、本実施形態の配線基板について、具体例を用いて説明をする。
【００５９】
本実施形態の別の配線基板０は、図１５に示すように、基板７と、半導体集積回路４と、樹脂部６と、被覆部５と、反り防止部１２と、ダイアタッチフィルム３と、半田バンプ８とを有する。被覆部５とは、例えば、ヒートシンクである。
【００６０】
第１の実施形態と同様に、反り防止部１２は被覆部５上に配置される。基板７の下面には、配線基板０と他の装置との電気的接続を図るための半田バンプ８が実装されている。樹脂部６には開口が設けられており、その開口に半導体集積回路４を内蔵することで配線基板０を薄型化している。
【００６１】
また半導体集積回路４上にはダイアタッチフィルム３が貼られている。このダイアタッチフィルム３は、半導体集積回路４と被覆部５との緩衝材の役割を果たしている。被覆部５は例えば銅で構成される。
【００６２】
ここで本実施形態における反り防止部１２は、断面がコの字形状であり、開口を有している面において被覆部５と接続している。そして反り防止部１２は、半導体集積回路４に外接する円又は楕円を拡大した弧の形状を有している。反り防止部１２は例えば、鋼（ヤング率２０６ＧＰａ、ポアソン比０．２９、線膨張係数１２ｐｐｍ／℃）で構成される。
【００６３】
配線基板０では、反り防止部１２を被覆部５上に搭載することで、配線基板０の反りを防止することができる。これは、反り防止部１２が配線基板０の反りを防止する性質を有するためである。
【００６４】
反り防止部１２がこのような性質を有するためには、例えば、反り防止部１２の線膨張係数を被覆部５の線膨張係数よりも小さくすれば良く、例えば、反り防止部１２の材料として被覆部５の材料よりも線膨張係数が小さい部材を使用すれば良い。
【００６５】
これにより反り防止部１２は、被覆部５よりも反りにくい性質を具備することになる。よって、被覆部５が反ろうとしても、被覆部５上に配置された反り防止部１２は反らない。結果、反り防止部１２が被覆部５の反りを防ぐこととなる。
【００６６】
この形状は、反り防止部１２が配線基板０の反りを防止するための最適な形状である。反り防止部がこのような形状を有することにより、配線基板０では、反り防止部１２に配線基板０の反りを防止する性質を具備させつつ、反り防止部１２が基板部１上と接続する面積を最小限に抑えることができる。そして上記構造により、反り防止部１２の開口内に配線や他の部品を設けることができ、より高密度の実装および小型化を実現することができる。
【００６７】
なお、反り防止部１２は以下のように変形した形状についても適用することができる。
【００６８】
図１６に示すように、反り防止部１０２ｇは、半導体集積回路１０４ｇに外接する円、又は楕円を拡大した弧の少なくとも一部の形状でも良い。つまり反り防止部１０２ｇは、連続して延在せずに、円または楕円の一部の形状でもよい。なお反り防止部１０２ｇの断面はコの字形状であり、開口を有している面において被覆部５と接続している。
【００６９】
半導体集積回路１０４ｇの形状が四角形である場合、反り防止部１０２ｇは、四角形の中心から四角形の各頂点を結ぶ各線の延長線上の領域に配置することで、反りをより確実に防止することができる。
【００７０】
図１７（ａ）、（ｂ）に示すように、断面がＵ字形状の反り防止部１０２ｈと、断面がＶ字形状の反り防止部１０２ｉを用いてもよい。断面がＵ字形状の反り防止部１０２ｈ、Ｖ字形状の反り防止部１０２ｉを備えた場合においても、基板部１上を覆う領域を必要最小限に抑えつつ、効果的に反りを防止することができる。そして反り防止部１０２ｈ、１０２ｉの開口内に配線や他の部品を設けることで、より高密度の実装および小型化を実現することができる。なお反り防止部１０２ｈ、１０２ｉは、上記の効果を実現することができれば、コの字形状、Ｕ字形状、Ｖ字形状に限らず如何なる形状を有してもよい。
【００７１】
図１８に示すように反り防止部１０２ｊの断面はコの字形状として連続に存在しなくてもよい。反り防止部１０２ｊの断面が連続してコの字形状ではない場合の具体例について図１９を用いて説明を行う。
【００７２】
図１９に示すように、断面がコの字形状の反り防止部１０２ｋが、半導体集積回路１０４ｋに外接する円、又は楕円を拡大したものの弧の少なくとも一部であってよい。例えば反り防止部１０２ｋは４箇所に分かれて不連続に配置されており、反り防止部１０２ｋの間を円又は楕円を拡大した弧の少なくとも一部の形状を有し、断面に開口のない連結部１１０ｋによって連結した構造でもよい。
【００７３】
連結部１１０ｋは、例えば、鉄、銅、アルミ、鋼、チタンのいずれか１つ、あるいは混合物で構成される。反り防止部１０２ｋは、コの字形状であるため基板部１上を覆う領域を最小限に抑えつつ、反り防止部１０２ｋが連結部１１０ｋによって連結されることで配線基板１００ｋの平坦性も保持され、配線基板１００ｋの反りを防止することができる。
【００７４】
次に実施例として、反り防止部１２が配線基板０の反りを防止するための最適な形状であることを、有限要素法解析の結果を用いて説明する。
【００７５】
配線基板０は、第１の実施形態、第２の実施形態と同様にダイアタッチフィルム３、ＬＳＩ４、被覆部５、樹脂６、基板７、反り防止部１２を有し、かつ基板厚み方向ｘｙ対称となる１／４形状の有限要素モデルを用いて解析を行なった。
【００７６】
次に、有限要素モデルに対し、時刻ごとに一様な温度分布を与え、各部材の弾性特性としてヤング率、ポアソン比、線膨張係数をそれぞれ考慮した静的な有限要素法解析を実施した。
【００７７】
なお本有限要素法解析では、モデルに対して与える温度分布の初期温度を１６２℃とした。次に、３分掛けて温度分布を２６０℃まで上昇させた。さらに３分掛けて、この温度を１６２℃まで下降させ、３分掛けてこの温度分布を２４℃まで下降させた。最後に、３分掛けて温度分布を−５５℃まで下降させた。
【００７８】
図２０（ａ）は、温度分布が−５５℃、反り防止部１２のヤング率が２０６ＧＰａ時のモデルの様子を示す。モデル中の半導体集積回路４と樹脂部６の位置関係は図３（ｂ）と同様である。これらの図は、１／４モデルであり、図中の基板部の左下の角は半導体集積回路４を内蔵する箇所に相当する。
【００７９】
本実施例における有限要素モデルの変形形状は、モデルの変形量を実変形量の５０倍にしたときのものを表す。図中のバーは高さ方向の変位を表す。図３（ｂ）中に記載の「ｃｈｉｐ」は半導体集積回路４に相当し、「ｒｅｓｉｎ」は樹脂５に相当する。
【００８０】
本モデル中、変位が最も大きかった領域は、図２０（ａ）に示す変位量が３．０６６ｅ−２から３．４５１ｅ−２であると示された領域である。また、変位が最も小さかった領域は、変位量が−４．０１３ｅ−３から−１．６０３ｅ−４であると示された領域である。よって、モデル全体の反り量は、３．８５２３ｅ−２（＝３．４５１ｅ−２＋４．０１３ｅ−３）となる。
【００８１】
ここで、反り防止部を搭載していない有限要素モデル全体の反り量４．２３０９ｅ−２と比較すると、本実施例における基板部１の反りは約１０％低減することがわかる。
【００８２】
上記シミュレーションの結果から、基板部１上の領域の中で環状領域Ｐに反り防止部１２を配置すれば、反りを効果的に防止することができると考えられる。すなわち、環状領域Ｐに反り防止部１２を配置することで、基板部１上を覆う領域を必要最小限に抑えつつも、効果的に反りを防止することができると考えられる。
【００８３】
基板部１を覆う領域を必要最小限に抑えることが出来れば、基板１上に、自由な領域を確保することができ、例えば、多くの電子部品を基板部１上に搭載することができるようになる。
【００８４】
反り防止部１２の大きさは、図５に示すとおり、半導体集積回路４の中心からの外径ｒと外円からの幅ｒｒを用いて定義される。外円とは、反り防止部１２の外側の円を指す。また、外径とは外円の半径を指す。
【００８５】
反り防止部１２の大きさは、図６に示すように、下記式で表されるものであるのが望ましい。下記式では、図６の基板１上面をｘｙ平面と見立て、その上面の中心を原点Ｏ、基板１上面縦方向の座標値をy、基板１上面横方向の座標値をｘとしている。ここで、原点Ｏは、半導体集積回路４の中心でもある。
Ｐ＝｛（ｘ，ｙ）｜（（２３／２７）・ｒ）２  ≦  ｘ２＋ｙ２  ≦  ｒ２｝
上記式で表される大きさの反り防止部１２を用いて、図３（ａ）に示す変位量が３．４０７ｅ−２から３．８３０ｅ−２の領域、すなわち実施例１のモデル中、最も大きく変位した領域を被覆することができる。これにより、反りを効果的に防止することができる。
【００８６】
また、反り防止部１２が基板部１と非接触となる平面領域は下記式で表される。
Ｓ＝｛（ｘ，ｙ）｜（（２４／２７）・ｒ）２  ≦  ｘ２＋ｙ２  ≦  （（２６／２７）・ｒ）２｝
この平面領域が確保されることで、例えば多くの電子部品を基板部１上に配置することができる。
【００８７】
さらに、反り防止部１２は、基板部１上面の領域Ｐ上に高さｒ／４３２（＝ｒ／（２７・２４））を有する形状から、基板部１上面の領域Ｓ上に高さｒ／８６４（＝ｒ／（２７・２５））を有する形状を差し引いた形状である。ここで、ｒ／２７とは、ｘｙ方向の有限要素寸法である。これは、有限要素法によるシミュレーション(数値解析)において、基板部1の１辺を２７分割したことによる。但し、本実施例は１辺を２７分割することに限るものではない。
【００８８】
反り防止部１２のヤング率は大きい方が望ましく、ヤング率が大きいと、反り防止部１２の応力耐性が向上する。これにより反り防止部１２の配線基板０に対する反り低減の効果が向上する。
【００８９】
しかし、反り防止部１２のヤング率が大きすぎると反り防止部１２の応力耐性が向上しすぎてしまい、その結果、反り防止部１２の配線基板０に対する反り低減の効果が減少することもありえる。
【００９０】
例えば、反り防止部１２のポアソン比０．２９、線膨張係数１２ｐｐｍ／℃とした場合、ヤング率は少なくとも銅のヤング率１１８ＧＰａから４００Ｇｐａであれば、配線基板０に対する反り低減の効果を実現することができる。ここで反り防止部１２のヤング率が１１８ＧＰａから４００Ｇｐａであれば、反り低減の効果を有することを、以下の有限要素法の結果により解析を行う。
【００９１】
図２０（ｂ）は反り防止部１２のヤング率が４０ＧＰａ時のシミュレーション結果である。
【００９２】
図２０（ｂ）に示すように、配線基板０において変位が最も大きかった領域は、変位量が３．４１３ｅ−２から３．８３６ｅ−２であると示された領域である。また変位が最も小さかった領域は、変位量が−４．００９ｅ−３から２．２８０e−４であると示された領域である。よって、モデル全体の反り量は、４．２３６９ｅ−２（＝３．８３６ｅ−２＋４．００９ｅ−３）である。
【００９３】
図２０（ｃ）は反り防止部１２のヤング率が１１８ＧＰａ時のシミュレーション結果である。
【００９４】
図２０（ｃ）に示すように、配線基板０において変位が最も大きかった領域は、変位量が３．２１３ｅ−２から３．６１５ｅ−２であると示された領域である。また、変位が最も小さかった領域は、変位量が−４．０１１ｅ−３から４．３５６e−６であると示された領域である。よって、モデル全体の反り量は、４．０１６１ｅ−２（＝３．６１５ｅ−２＋４．０１１ｅ−３）である。
【００９５】
図２０（ｄ）は反り防止部１２のヤング率が１７３ＧＰａ時のシミュレーション結果である。
【００９６】
図２０（ｄ）に示すように、配線基板０において変位が最も大きかった領域は、変位量が３．０１７ｅ−２から３．３９７ｅ−２であると示された領域である。また、変位が最も小さかった領域は、変位量が−４．０１３ｅ−３から−２．１５２e−４であると示された領域である。よって、モデル全体の反り量は、３．７９８３ｅ−２（＝３．３９７ｅ−２＋４．０１３ｅ−３）である。
【００９７】
図２０（ｅ）は反り防止部１２のヤング率が３００ＧＰａ時のシミュレーション結果である。
【００９８】
図２０（ｅ）に示すように、配線基板０において変位が最も大きかった領域は、変位量が２．９１９ｅ−２から３．２８８ｅ−２であると示された領域である。また、変位が最も小さかった領域は、変位量が−４．０１５ｅ−３から−３．２４８e−４であると示された領域である。よって、モデル全体の反り量は、３．６８９５ｅ−２（＝３．２８８ｅ−２＋４．０１５ｅ−３）である。
【００９９】
図２０（ｆ）は反り防止部１２のヤング率が４００ＧＰａ時のシミュレーション結果である。
【０１００】
図２０（ｆ）に示すように、配線基板０において変位が最も大きかった領域は、変位量が２．７２ｅ−２から３．１２４ｅ−２であると示された領域である。また、変位が最も小さかった領域は、変位量が−９．１５８ｅ−３から−５．１１８e−３であると示された領域である。よって、モデル全体の反り量は、４．０３９８ｅ−２（＝３．１２４ｅ−２＋９．１５８ｅ−３）である。
【０１０１】
図２０（ｇ）は反り防止部１２のヤング率が５００ＧＰａ時のシミュレーション結果である。
【０１０２】
図２０（ｇ）に示すように、配線基板０において変位が最も大きかった領域は、変位量が２．５２３ｅ−２から２．９７２ｅ−２であると示された領域である。また、変位が最も小さかった領域は、変位量が−１．５２ｅ−２から−１．０７１e−２であると示された領域である。よって、モデル全体の反り量は、４．４９２ｅ−２（＝２．９７２ｅ−２＋１．５２ｅ−２）である。
【０１０３】
上記の結果より、図２０（ｈ）は反り防止部１２の反りに関するヤング率依存性を表す。反り防止部１２を搭載していない有限要素モデル全体の反り量は、４．２３０９ｅ−２と比較することで、反り低減の効果を有する反り防止部のヤング率を解析する。
【０１０４】
本実施例における有限要素解析のシミュレーションにより、反り防止部１２のヤング率が１１８ＧＰａから４００Ｇｐａの範囲内である場合、有限要素モデル全体の反り量は、４．２３０９ｅ−２よりも小さい値となる。
【０１０５】
一方、反り防止部１２のヤング率が１１８ＧＰａより小さい値や、４００Ｇｐａより大きい値である場合、有限要素モデル全体の祖量は、４．２３０９ｅ−２よりも大きい値となる。
【０１０６】
上記の結果より、反り防止部のヤング率を１１８Ｇｐａから４００Ｇｐａの範囲とすることで、反り防止部１２を設けない場合と比べて、配線基板０に対する反り低減の効果を実現することができる。
【０１０７】
以上、本明細書では、１０−２をｅ−２と表記しており、１０−３をｅ−３と表記している。なお他の指数に関しても同様である。
【０１０８】
本発明は上記実施形態に限定されることなく、特許請求の範囲に記載した発明の範囲内で、種々の変形が可能であり、それらも本発明の範囲内に含まれるものであることはいうまでもない。上記の実施形態の一部又は全部は、以下の付記のようにも記載されうるが、以下には限られない。
【０１０９】
（付記１）基板と、基板上に配置された半導体集積回路と、基板上に配置された樹脂部と、前記半導体集積回路上及び前記樹脂部上に配置された被覆部と、前記被覆部上に配置され、前記半導体集積回路を囲む領域に、前記半導体集積回路に外接するかそれより拡大した円形又は楕円形の少なくとも一部の形状を有する反り防止部とを有する配線基板。
【０１１０】
（付記２）前記反り防止部は、前記円又は前記楕円を拡大した形状を有する付記１に記載の配線基板。
【０１１１】
（付記３）前記半導体集積回路に外接する円もしくは楕円又はこれらを拡大したものは、前記被覆部の領域に内接する円又は楕円である付記１又は２に記載の配線基板。
【０１１２】
（付記４）前記反り防止部の線膨張係数が、前記被覆部の線膨張係数より小さい付記１から３のいずれかに記載の配線基板。
【０１１３】
（付記５）前記被覆部の線膨張係数が、前記樹脂部の線膨張係数より小さい付記１から４のいずれかに記載の配線基板。
【０１１４】
（付記６）前記被覆部の線膨張係数が、前記半導体集積回路の線膨張係数より大きい付記１から５のいずれかに記載の配線基板。
【０１１５】
（付記７）前記反り防止部は、鉄、銅、アルミ、鋼、チタンの少なくともいずれか一種からなる付記１から６のいずれかに記載の配線基板。
【０１１６】
（付記８）前記被覆部は、銅からなる付記１から６のいずれかに記載の配線基板。
【０１１７】
（付記９）前記反り防止部の形状をＰとしたときに、Ｐが下記式で表される付記１から８のいずれかに記載の配線基板。
Ｐ＝｛（ｘ，ｙ）｜（（２３／２７）・ｒ）２  ≦  ｘ２＋ｙ２  ≦  ｒ２｝
（式中、ｒは前記半導体集積回路４の中心を中心とする円の半径を表し、ｘ、ｙはそれぞれ、前記被覆部の上面をｘｙ平面と見立て、前記半導体集積回路の中心をＯとしたときのｘ方向の座標値、ｙ方向の座標値を表す。）
（付記１０）前記半導体集積回路の形状は四角形であり、前記反り防止部は、前記四角形の中心から、前記四角形の各頂点を結ぶ各線の延長線上の領域に配置される付記１から９のいずれかに記載の配線基板。
【０１１８】
（付記１１）前記基板の、前記半導体集積回路が配置された面とは逆の面に半田バンプが配置される付記１から１０のいずれかに記載の配線基板。
【０１１９】
（付記１２）前記反り防止部の中心が、前記半導体集積回路の領域内に位置する付記１から１１のいずれかに記載の配線基板。
【０１２０】
（付記１３）前記反り防止部の中心が、前記半導体集積回路の中心又は重心と同じである付記１から１２のいずれかに記載の配線基板。
【０１２１】
（付記１４）前記反り防止部のヤング率は、１１８ＧＰａ以上、４００Ｇｐａ以下であることを特徴とする付記１から１３のいずれかに記載の配線基板。
【０１２２】
（付記１５）前記反り防止部の断面は、コの字形状、Ｕ字形状、Ｖ字形状のいずれか１つであり、開口を有する面において被覆部と接続している付記１から１４のいずれかに記載の配線基板。
【０１２３】
（付記１６）反り防止部の断面の形状は不連続である付記１から１５のいずれかに記載の配線基板。
【０１２４】
（付記１７）前記四角形の各頂点を結ぶ各線の延長線上の領域に配置される反り防止部の間に、円又は楕円を拡大した弧の少なくとも一部の形状を有する連結部を設けてよい付記１から１６のいずれかに記載の配線基板。
【０１２５】
（付記１８）前記連結部としては、例えば、鉄、銅、アルミ、鋼、チタンの少なくともいずれか一種で構成される付記１から１７のいずれかに記載の配線基板。
【０１２６】
（付記１９）基板上に半導体集積回路を配置し、前記半導体集積回路を囲むように前記基板上に樹脂部を配置し、前記半導体集積回路上及び前記樹脂部上に被覆部を配置し、
前記被覆部上に、前記半導体集積回路を囲む領域に、前記半導体集積回路に外接するかそれより拡大した円形又は楕円形の少なくとも一部の形状を有する反り防止部を配置する配線基板の製造方法。
【符号の説明】
【０１２７】
０、１００、    配線基板
１、１０１    基板部
２、１２、１０２、２０２、    反り防止部
３    ダイアタッチフィルム
４、１０４    半導体集積回路
５、１０５    被覆部
５００    配線基板
５０１    基板部
５０２    補強材
６、１０６    樹脂部
８    半田バンプ
１０９ｅ    接続部
１１０ｋ    連結部
【図１】
2012212843.tif 000003
【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】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０Ａ】
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【図２０Ｂ】
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【図２０Ｃ】
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【図２０Ｄ】
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【図２０Ｅ】
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【図２０Ｆ】
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【図２０Ｇ】
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【図２０Ｈ】
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