(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
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、該絶縁基体の前記搭載部に被着されており、前記半導体素子の電極が半田バンプを介して接続される円形の複数の半導体素子接続パッドと、前記絶縁基体の内部から上面にかけて前記半導体素子接続パッドから離間して導出する複数の配線導体と、前記絶縁基体の上面に、前記半導体素子接続パッドと前記配線導体とを接続するように被着された帯状の接続導体と、前記配線導体および前記接続導体上を含む前記絶縁基体の上面に被着されており、前記半導体素子接続パッドを一定の間隔をあけて取り囲むとともに該半導体素子接続パッドおよびこれに接続された前記接続導体の一部を露出させる円形の開口部を有する耐半田樹脂層とを具備し、前記半導体素子接続パッドのうちのいくつかに、前記配線導体と電気的に非接続の半導体素子接続パッドを有する配線基板であって、前記配線導体と電気的に非接続の前記半導体素子接続パッドには、前記絶縁基体上を前記接続導体と同じ幅で前記耐半田樹脂の下まで延出するダミー導体が接続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】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体素子を搭載するために用いられる配線基板に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、半導体素子を搭載するために用いられる配線基板として、例えばガラス繊維織物に熱硬化性樹脂を含浸させて成る複数の絶縁板を積層した絶縁基体の内部および表面に銅箔や銅めっきから成る配線導体を配設して成る多層プリント配線基板や、ガラス繊維織物に熱硬化性樹脂を含浸させて成る絶縁板上に熱硬化性樹脂に無機フィラーを含有させて成る複数の絶縁層を積層して成る絶縁基体の内部および表面に銅箔や銅めっきから成る配線導体を配設して成るビルドアップ配線基板等の有機材料系の配線基板が用いられてきている。
【０００３】
このような有機材料系の配線基板においては、絶縁基体の上面に半導体素子が搭載される搭載部が形成されており、その搭載部には半導体素子の電極に電気的に接続される円形の半導体素子接続パッドが半導体素子の電極に対応した並びに配列されている。また、絶縁基体の上面から下面にかけては、絶縁基体の上面に前記半導体素子接続パッドと離間して導出する複数の配線導体が配設されており、さらにこの上面には前記半導体素子接続パッドと前記配線導体とを接続する帯状の複数の接続導体が被着されている。またさらに、この絶縁基体の上面には、前記半導体素子接続パッドを一定の間隔で取り囲むとともに、その半導体素子接続パッドおよびこれに接続された接続導体の一部を露出させる開口部を有する耐半田樹脂層が被着されており、この耐半田樹脂層から露出した半導体素子接続パッド上に半導体素子の電極と半導体素子接続パッドとを接続するための半田バンプが溶着されている。
【０００４】
なお、前記半導体素子接続パッドのうちのいくつかは、前記配線導体に電気的に非接続の半導体素子接続パッドであり、この配線導体に非接続の半導体素子接続パッドには前記接続導体は接続されておらず、パッドのみで独立したパターンである。このような配線導体に非接続の半導体素子接続パッドは、半導体素子と配線基板との接続を強固にするための補強用の接続パッドや、半導体素子や配線基板の設計変更に備えて予め余分に設けてある予備の接続パッドである。
【０００５】
そして、この配線基板によれば、半導体素子の各電極とそれに対応する半導体素子接続パッドとを、半導体素子接続パッドに溶着させた半田バンプを介して電気的に接続することにより半導体素子を搭載部に搭載した後、その半導体素子を金属蓋体や封止樹脂により気密に封止することによって製品としての半導体装置になる。
【０００６】
なお、この配線基板において、各半導体素子接続パッドに半田バンプを溶着するには、各半導体素子接続パッド上に、それぞれ一定量の半田ペーストを印刷塗布したり、あるいは一定大きさの半田ボールを載置したりするとともに、この半田ペーストや半田ボールを加熱溶融させて半田バンプを溶着させる方法が採用されている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の配線基板においては、配線導体に電気的に接続された半導体素子接続パッドには帯状の接続導体が接続されているのに対して、配線導体に電気的に非接続の半導体素子接続パッドには接続導体が接続されておらず、円形のパッドのみで独立したパターンとなっているので、これらの半導体素子接続パッドにそれぞれ一定量の半田ペーストを塗布または一定大きさの半田ボールを載置して、それを加熱溶融させることにより半田バンプを溶着すると、配線導体に電気的に接続された半導体素子接続パッドでは、それに接続された接続導体が露出する分だけ半田バンプが溶着する面積が大きいものとなるので、その分、配線導体に電気的に非接続の半導体素子接続パッドよりも半田バンプの高さが低いものとなりやすい。その結果、半導体素子の各電極と半導体素子接続パッドとを、半導体素子接続パッドに溶着した半田バンプを介して接続する際、半導体素子の電極と半田バンプとが良好に接触せずに半導体素子の電極と半導体素子接続パッドとを、半導体素子接続パッドに溶着させた半田バンプを介して良好に接続することが困難であるという問題点を有していた。
【０００８】
本発明は、かかる従来の問題点に鑑み完成されたものであり、その目的は、全ての半導体素子接続パッドにおいて同じ高さの半田バンプを溶着させることができ、それにより半導体素子の各電極と半導体素子接続パッドとを、半導体素子接続パッドに溶着させた半田バンプを介して良好に接続することが可能な配線基板を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明の配線基板は、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、該絶縁基体の前記搭載部に被着されており、前記半導体素子の電極が半田バンプを介して接続される円形の複数の半導体素子接続パッドと、前記絶縁基体の内部から上面にかけて前記半導体素子接続パッドから離間して導出する複数の配線導体と、前記絶縁基体の上面に、前記半導体素子接続パッドと前記配線導体とを接続するように被着された帯状の複数の接続導体と、前記配線導体および前記接続導体上を含む前記絶縁基体の上面に被着されており、前記半導体素子接続パッドを一定の間隔をあけて取り囲むとともに該半導体素子接続パッドおよびこれに接続された前記接続導体の一部を露出させる円形の開口部を有する耐半田樹脂層とを具備し、前記半導体素子接続パッドのうちのいくつかに、前記配線導体と電気的に非接続の半導体素子接続パッドを有する配線基板であって、前記配線導体と電気的に非接続の前記半導体素子接続パッドには、前記絶縁基体上を前記接続導体と同じ幅で前記耐半田樹脂の下まで延出するダミー導体が接続されていることを特徴とするものである。
【００１０】
本発明の配線基板によれば、配線導体と電気的に非接続の半導体素子接続パッドに、絶縁基体上を接続導体と同じ幅で耐半田樹脂の下まで延出するダミー導体が接続されていることから、全ての半導体素子接続パッドにおいて、これに接続された接続導体やダミー導体と合わせた露出面積がそれぞれ同一面積となる。そして、これらの半導体素子接続パッドのそれぞれに一定量の半田ペーストを塗布または一定大きさの半田ボールを載置して、それを加熱溶融することにより半田バンプを溶着すると、全ての半導体素子接続パッドに同じ高さの半田バンプが形成され、その結果、半導体素子の各電極と半導体素子接続パッドとを、各半導体素子接続パッドに溶着させた半田バンプを介して良好に接続することができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の配線基板を添付の図面に基づき詳細に説明する。
【００１２】
図１は、本発明の配線基板の実施の形態の一例を示す断面図であり、１は絶縁基体、２は半導体素子接続パッド、３は配線導体、４は接続導体、６は耐半田樹脂層であり、主にこれらで半導体素子７が搭載される本発明の配線基板が構成される。また、図２は本発明の配線基板の要部拡大平面図である。
【００１３】
絶縁基体１は、ガラス繊維織物やアラミド繊維不織布にエポキシ樹脂や変性ポリフェニレンエーテル樹脂、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基板１ａの上下面にエポキシ樹脂や変性ポリフェニレンエーテル樹脂、ビスマレイミドトリアジン樹脂等の熱硬化性樹脂にシリカ等の無機絶縁物フィラーを含有させて成る絶縁層１ｂを複数層積層して成る有機系の多層板であり、その上面中央部に半導体素子７が搭載される搭載部Ａを有している。そして、その搭載部Ａには半導体素子７の電極が接続される複数の半導体素子接続パッド２が被着形成されており、その下面には外部電気回路基板に接続される複数の外部接続パッド８が被着されている。またその上面から下面にかけては複数の配線導体３が配設されており、その上面には半導体素子接続パッド２と配線導体３とを接続する接続導体４が被着されている。さらにその上下面には耐半田樹脂層６が被着されている。
【００１４】
絶縁基板１を構成する絶縁板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０．１〜１ｍｍ程度の複数の貫通孔９を有している。そして、その上下面および各貫通孔９の内壁には配線導体３の一部が被着されており、上下面の配線導体３が貫通孔９を介して互いに電気的に接続されている。
【００１５】
このような絶縁板１ａは、ガラス繊維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。
【００１６】
さらに、絶縁板１ａは、その貫通孔９の内部にエポキシ樹脂や変性ポリフェニレンエーテル樹脂、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樹脂柱１０が充填されている。樹脂柱１０は、貫通孔９を塞ぐことにより貫通孔９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貫通孔９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、その上下面を平坦に研磨することにより形成される。そして、この樹脂柱１０を含む絶縁板１ａの上下面に絶縁層１ｂが積層されている。
【００１７】
絶縁板１ａの上下面に積層された絶縁層１ｂは、それぞれの厚みが１０〜８０μｍ程度であり、各層の上面から下面にかけて直径が２０〜１００μｍ程度の貫通孔１１を有している。これらの絶縁層１ｂは、配線導体３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る。そして、上層の配線導体３と下層の配線導体３とを貫通孔１１内に被着させた配線導体３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。このような絶縁層１ｂは、絶縁層１ｂ用の未硬化の熱硬化性樹脂フィルムを配線導体３が被着された絶縁板１ａの上下面に貼着し、これを熱硬化させるとともに炭酸ガスレーザやＵＶレーザ、エキシマレーザ等を使用したレーザ加工により貫通孔１１を形成し、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積層される。
【００１８】
また、絶縁基体１の搭載部Ａに被着された半導体素子接続パッド２は、図２に示すように、半導体素子７の電極に対応した並びに配列された銅めっき膜から成る直径が５０〜３００μｍ程度の円形のパターンであり、その上には鉛−錫合金や錫−亜鉛合金、錫−銀−ビスマス合金等の半田材料から成る半田バンプ１２が溶着されている。そして、この半導体素子接続パッド２に半導体素子７の各電極が半田バンプ１２を介して接続される。このような半導体素子接続パッド２は、絶縁基体１の上面に厚みが５〜５０μｍ程度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。
【００１９】
また、絶縁基体１の上面から下面かけて配設された配線導体３は、搭載部Ａに搭載される半導体素子７の電極を外部電気回路基板に電気的に接続するための導電路として機能する。そして、その上端は絶縁基体１の上面に半導体素子接続パッド２と離間して導出し、接続導体４を介して半導体素子接続パッド２に電気的に接続されており、その下端は絶縁基体１の下面に導出して外部接続パッド８に電気的に接続されている。なお、絶縁板１ａの上下面の配線導体３は、絶縁板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絶縁板１ａ用の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、貫通孔９の内壁の配線導体３は、絶縁板１ａに貫通孔９を設けた後に、この貫通孔９の内壁に無電解めっき法および電解めっき法により厚みが３〜５０μｍ程度の銅めっき膜を析出させることにより形成される。また、各絶縁層１ｂの表面および貫通孔１１内に被着された配線導体３は、各絶縁層１ｂを形成する毎に各絶縁層１ｂの表面および貫通孔１１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。
【００２０】
また、絶縁基体１の上面に半導体素子接続パッド２と配線導体３とを接続するように被着された接続導体４は、図２に示すように、銅めっきから成る幅が１０〜５０μｍ程度の帯状のパターンであり、その両端を半導体素子接続パッド２と配線導体３にそれぞれ接続することにより半導体素子接続パッド２と配線導体３とを電気的に接続する。このような接続導体４は、半導体素子接続パッド２を形成するのと同時に銅めっき膜を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て形成すればよい。
【００２１】
なお、半導体素子接続パッド２は、その全てが接続導体４を介して配線導体３に電気的に接続されているのではなく、そのうちのいくつかは配線導体３に電気的に非接続の半導体素子接続パッド２であり、それらは電気的に独立したパターンとなっている。このように配線導体３に電気的に非接続の半導体素子接続パッド２は、半導体素子７と配線基板との接続を強固にするための補強用の接続パッドや、半導体素子７や配線基板の設計変更に備えて予め余分に設けてある予備の接続パッドとして機能する。
【００２２】
また、絶縁基体１の下面に被着された外部接続パッド８は、銅めっきから成る直径が０．５〜２．５ｍｍ程度の円形のパターンであり、外部電気回路基板の配線導体に接続するための接続端子として機能し、その下面には鉛−錫合金や錫−亜鉛合金、錫−銀−ビスマス合金等の半田材料から成る半田バンプ１３が溶着されている。そして、この外部接続パッド８を外部電気回路基板の配線導体に半田バンプ１３を介して接続することにより搭載部Ａに搭載された半導体素子７の各電極が外部電気回路に接続されることとなる。このような外部接続パッド８は、絶縁基体１の下面に厚みが５〜５０μｍ程度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】
なお、半導体素子接続パッド２や外部接続パッド８に半田バンプ１２や１３を溶着するには、半導体素子接続パッド２や外部接続パッド８の上に半田ペーストを印刷塗布したり、あるいは半田ボールを載置したりするとともに、この半田ペーストや半田ボールを加熱溶融させることにより半田バンプ１２や１３を溶着する方法が採用される。
【００２４】
さらに、絶縁基体１の上下面に被着された耐半田樹脂層６は、エポキシ樹脂や変性ポリフェニレンエーテル樹脂、ビスマレイミドトリアジン樹脂等の熱硬化性樹脂にシリカ等の無機絶縁物フィラーを含有させて成り、上面側の耐半田樹脂層６には各半導体素子接続パッド２を１０から５０μｍ程度の一定の間隔をあけて取り囲み、半導体素子接続パッド２およびこれに接続された接続導体４の一部を露出させる円形の開口部６ａが形成されており、下面側の耐半田樹脂層６には外部接続パッド８の中央部を露出させる円形の開口部６ｂが形成されている。そして、これらの開口部６ａや６ｂから露出した半導体素子接続パッド２や外部接続パッド８上に半田バンプ１２や１３が溶着されている。このような耐半田樹脂層６は、半田バンプ１２や１３の溶着時の熱負荷から絶縁基体１を保護するとともに隣接する半田バンプ１２や１３同士の短絡を防止する機能を有し、絶縁基板１の上下面に耐半田樹脂層６用の感光性を有する未硬化の熱硬化性樹脂シートを貼着するとともに、これを従来周知のフォトリソグラフィー技術を採用して露光、現像した後、紫外線硬化および／または熱硬化させることにより絶縁基体１の上下面に１０〜５０μｍ程度の厚みに被着される。
【００２５】
さらに、本発明の配線基板においては、図２に示すように、絶縁基体１の上面に、配線導体３に電気的に非接続の半導体素子接続パッド２に接続されて耐半田樹脂層６の下まで延出するダミー導体５が被着されている。ダミー導体５は、半導体素子接続パッド２と配線導体３とを接続する接続導体４と同じ幅、同じ厚みの銅めっきから成り、半導体素子接続パッド２に半田バンプ１２を溶着する際に半田バンプ１２が溶着される面積を、配線導体３に電気的に接続された半導体素子接続パッド２と、配線導体３に電気的に非接続の半導体素子接続パッド２とで同じ面積となるようにして、全ての半導体素子接続パッドに同じ高さの半田バンプ１２を形成させる作用を為す。このように、本発明の配線基板によると、配線導体３と電気的に非接続の半導体素子接続パッド２に、絶縁基体１上を接続導体４と同じ幅で耐半田樹脂層６の下まで延出するダミー導体５が接続されていることから、各半導体素子接続パッド２およびこれに接続された接続導体４やダミー導体５の露出面積が全ての半導体素子接続パッド２で同一面積となる。そして、各半導体素子接続パッド２にそれぞれ一定量の半田ペーストを塗布または一定大きさの半田ボールを載置して、それを加熱溶融することにより半田バンプ１２を溶着すると、各半導体素子接続パッド２に同じ高さの半田バンプ１２が形成され、その結果、半導体素子７の各電極と半導体素子接続パッド２とを、各半導体素子接続パッド２に溶着させた半田バンプ１２を介して良好に接続することができる。なお、このようなダミー導体５は、半導体素子接続パッド２を形成するのと同時に銅めっき膜を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て形成すればよい。
【００２６】
かくして、本発明の配線基板によれば、半導体素子接続パッド２上に半田バンプ１２を溶着させるとともに、半導体素子７の電極と半導体素子接続パッド２とを半田バンプ１２を介して電気的に接続した後、半導体素子７を金属蓋体や封止樹脂により気密に封止することによって、製品としての半導体装置となる。
【００２７】
なお、本発明の配線基板は上述の実施の形態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ことは言うまでもない。
【００２８】
【発明の効果】
本発明の配線基板によれば、配線導体と電気的に非接続の半導体素子接続パッドに、絶縁基体上を接続導体と同じ幅で耐半田樹脂の下まで延出するダミー導体が接続されていることから、各半導体素子接続パッドおよびこれに接続された接続導体やダミー導体と合わせた露出面積が全ての半導体素子接続パッドで同一面積となる。そして、各半導体素子接続パッドにそれぞれ一定量の半田ペーストを塗布または一定大きさの半田ボールを載置して、それを加熱溶融することにより半田バンプを溶着すると、各半導体素子接続パッドに同じ高さの半田バンプが形成され、その結果、半導体素子の各電極と半導体素子接続パッドとを、各半導体素子接続パッドに溶着させた半田バンプを介して良好に接続す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】
【図１】本発明の配線基板の実施の形態の一例を示す断面図である。
【図２】本発明の配線基板の要部拡大平面図である。
【符号の説明】
１・・・・・絶縁基体
２・・・・・半導体素子接続パッド
３・・・・・配線導体
４・・・・・接続導体
５・・・・・ダミー導体
６・・・・・耐半田樹脂層
６ａ・・・・半導体素子接続パッド２を露出させる開口部
７・・・・・半導体素子
Ａ・・・・半導体素子の搭載部
【図１】
0003825356.tif 000002
【図２】
0003825356.tif 000003