JP2000068328A - フリップチップ実装用配線基板 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 フェースダウンで半導体チップを配線基板に
実装する際に、半導体チップのバンプと接続されるラン
ドの埋没を防止して半導体チップと配線基板とのショー
トをなくす。 【解決手段】 バンプ８をパッド上に形成した半導体チ
ップ７をフェースダウンで配線基板１に実装する。半導
体チップ７に形成されたパッドが接続されるランド３
と、ランド３の直下部分における内層部分に設けられた
内層補強パターン５とを備える。内層補強パターン５が
半導体チップ７実装時のランド３の埋没を防止する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体チップがフ
ェースダウンで実装されるフリップチップ実装用配線基
板に関する。

【０００２】

【従来の技術】フリップチップの実装に用いることがで
きる従来の配線基板としては、特開平４−１１６８３９
号公報に開示されている。図１３は、この配線基板１０
０を示す。

【０００３】配線基板１００はその表面上に四辺から中
央部分に延びた配線１１０が設けられていると共に、配
線１１０の端部の内側には平面矩形状の補強パターン１
２０が形成されている。補強パターン１２０は配線１１
０と同様な金属材料や配線１１０を構成する金属材料の
一部によって形成されており、ｘ軸方向及びｙ軸方向へ
の回路基板１００の変形及び伸縮を防止するように作用
する。

【０００４】かかる配線基板１００には半田を用いて半
導体チップがボンディングされる。このボンディングに
おいて、回路基板１００は半田を溶融させるために加え
られた熱によって高温となるが、上述した補強パターン
１２０によって良好な平面性を維持することができる。
又、半導体チップの半田バンプ電極が配線１１０の端部
にボンディングされた後にも、良好な平面性を維持する
ことができ、これにより半田バンプ電極と配線１１０と
を確実に電気的に接続することができる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、半導体チッ
プをフェースダウンで配線基板に実装する場合には、半
導体チップに圧力を作用させながら熱を加える必要があ
る。図１４はこのようなフェースダウンにより、上述し
た従来の配線基板１００に対し半導体チップ２００を実
装した状態を示す。

【０００６】図１４に示すように、配線基板１００には
上述した配線１１０に接続されたランド１３０が形成さ
れる一方、半導体チップ２００のパッド上にはバンプ２
１０が形成されている。この半導体チップ２００をフェ
ースダウンさせてバンプ２１０をランド１３０に接触さ
せると共に、半導体チップ２００の周囲及び内部に接着
剤１５０を塗布する。そして、半導体チップ２００側か
ら加熱及び加圧することにより、半導体チップ２００を
固定すると共に、バンプ２１０を介してパッドとランド
１３０とを接続する。

【０００７】しかしながら、このような実装では、加圧
力によってランド１３０が配線基板１００に埋没し、こ
の埋没によって半導体チップ２００のエッジ２００ａと
配線１１０とが接触してショートする問題を有してい
る。

【０００８】本発明は、このような従来の問題点を考慮
してなされたものであり、半導体チップを加圧して実装
する場合であっても、半導体チップのエッジと配線とが
ショートすることのない構造のフリップチップ実装用配
線基板を提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１の発明は、バンプをパッド上に形成した半
導体チップがフェースダウンで実装されるフリップチッ
プ実装用配線基板において、前記半導体チップに形成さ
れたパッドが接続されるランドと、このランド直下部分
における内層部分に設けられた内層補強パターンとを備
えていることを特徴とする。

【００１０】この発明では、ランド直下部分に設けた内
層補強パターンがランドを下側から支持して、その埋没
量を規制するため、ランドの埋没量が少なくなる。この
ため、配線と半導体チップ間のショートが発生すること
なく、フリップチップ実装を良好に行うことができる。

【００１１】請求項２の発明は、請求項１記載の発明で
あって、前記内層補強パターンが配線の一部を用いて形
成されていることを特徴とする。

【００１２】この発明では、内層補強パターンを配線の
一部を用いることにより、ランド直下部分の内層に配線
を設けることができる。このため、配線基板の内層の配
線密度を増大させることが可能となる。

【００１３】請求項３の発明は、請求項１記載の発明で
あって、前記パッドが接続されない部位に、前記ランド
間隔を均一にするためのダミーランドが設けられている
ことを特徴とする。

【００１４】この発明では、ランド間隔が均一になるよ
うにダミーランドを設けるため、各ランド間の埋没量の
バラツキが少なくなり、配線と半導体チップ間のショー
トの発生をさらに確実に防止することができる。

【００１５】請求項４の発明は、請求項１記載の発明で
あって、前記半導体チップの回路面直下部分にバンプの
厚さとランドの厚さの和より小さい厚さの絶縁層が設け
られていることを特徴とする。

【００１６】この発明では、回路面直下に設けた絶縁層
が半導体チップ内の回路と配線との接触を防ぐと共に、
絶縁層の厚みを変えることによりランドの埋没量を簡単
に制御することができる。

【００１７】請求項５の発明は、請求項１記載の発明で
あって、前記半導体チップが接着剤によって表面に接着
されると共に、この接着剤と表面との境界部分に表層補
強パターンが設けられていることを特徴とする。

【００１８】この発明では、接着剤と表面との境界部分
に設けた表層補強パターンがフリップチップ実装部位の
機械的強度を増大させる。

【００１９】請求項６の発明は、請求項３記載の発明で
あって、前記ダミーランドが配線の一部を用いて形成さ
れていることを特徴とする。

【００２０】この発明では、ダミーランドを配線の一部
を用いて設けているため、表層のランド内側部分にも配
線することができ、表層の配線密度を増大させることが
可能となる。

【００２１】

【発明の実施の形態】（実施の形態１）図１〜図３は本
発明の実施の形態１を示し、図１はその平面図、図２は
図１のＡ−Ａ線断面図、図３はフリップチップ実装状態
の断面図である。

【００２２】図１及び図２に示すように、フリップチッ
プ実装用配線基板は、基板１の表面に形成された配線
２、ランド３及びダミーランド４と、基板１の内部に設
けられた内層補強パターン５とを備えている。

【００２３】基板１はポリイミド樹脂、ガラスエポキシ
樹脂等の樹脂を主成分として成形されている。配線２は
ＣｕやＡｌ、その他の導電性金属によって形成されてい
る。ランド３は配線２に接続されており、基板１の表面
をエッチングすることにより、基板表面から露出してい
る。このランド３は半導体チップの実装部位の周囲に配
置されており、図３に示すように、半導体チップ７のバ
ンプ８が接続される。

【００２４】ダミーランド４は配線２に接続されていな
いランドであり、ランド３と同材料によって形成されて
いる。このダミーランド４及びランド３は間隔６が均一
となるように形成されるものである。又、ダミーランド
４の頂部４ａ及びランド３の頂部３ａには、表面処理が
施されている。この表面処理はダミーランド４及びラン
ド３が銅の場合、銅素地を防錆処理したり、銅素地にニ
ッケルメッキを行い、さらに金メッキを行ったり、銅素
地に半田メッキを行うことによりなされるものである。

【００２５】内層補強パターン５は基板１の内部に設け
られている。又、内層補強パターン５はランド３及びダ
ミーランド４の形成領域をカバーする大きさの面積及び
形状に形成されており、これによりランド３は内層補強
パターン５の上部に位置する。この内層補強パターン５
の材質は配線２やランド３と同材料が使用されている。
なお、内層補強パターン５の厚さは、例えば１８〜３５
μｍとなるように形成されるものである。

【００２６】かかる内層補強パターン５の形成は、基板
１を下基板１ａ及び上基板１ｂの２層とすることにより
行うことができる。すなわち、下基板１ａの上面に内層
補強パターン５を形成した後、下基板１ａの上に上基板
１ｂをエポキシ系接着剤により貼り合わせることによ
り、基板１の内部に内層補強パターン５を形成するもの
である。

【００２７】次に、この実施の形態のフリップチップ実
装配線基板への半導体チップの実装を図３により説明す
る。半導体チップ７のパッド（図示省略）にバンプ８を
形成し、この半導体チップ７をフェースダウンさせ、バ
ンプ８を対応しているランド３と接触させる。そして、
半導体チップ７の背面から２５〜１００ｇｆ／バンプの
圧力及び１８０〜２５０℃の熱を加えながら、バンプ８
とランド３とを電気的に接合すると同時に半導体チップ
７の周囲及び内部に供給した接着剤９によって半導体チ
ップ７と基板１を固定する。

【００２８】なお、上述した加熱は半導体チップ７側か
らだけで行っても良く、半導体チップ７及び基板１の両
側から行っても良い。また、基板１側から加熱する場合
は基板１の変形を防止するため、１２０℃以下で行うこ
とが好ましい。

【００２９】以上の加圧及び加熱において、基板１はポ
リイミド樹脂又はガラス転移温度が１２０〜１５０℃の
ガラスエポキシ樹脂によって成形されているため、上述
した加熱温度では非常に軟らかくなり、その状態で加圧
するとランド３の底部が基板１内に埋没する。しかしな
がら、この実施の形態では、内層補強パターン５が全て
のランド３直下に設けてあるため、埋没量はごく僅か
で、しかもバラツキのない埋没量となる。このため、半
導体チップ７エッジと配線２とが接触することがなく、
接触によるショートを発生することがなくなる。

【００３０】また、図１に示すように、ダミーランド４
がランドの間隔６を均一にするように配置されているた
め、基板１の表面上の各ランド間の収縮のバラツキがな
くなり、埋没量のバラツキがさらに発生しにくくするこ
とができる。さらに、構造的にもシンプルであり、簡単
に製造することができるため、製造コストを安価とする
ことができる。

【００３１】（実施の形態２）図４は本発明の実施の形
態２のフリップチップ実装用配線基板の平面図、図５は
図４のＢ−Ｂ線断面図、図６は図５のＣ−Ｃ線断面図で
ある。

【００３２】この実施の形態では、ダミーランド４Ａが
表層配線１０の一部を用いて設けられている。また、図
５及び図６に示す通り、内層補強パターン５Ａが内層配
線１２の一部を用いて設けられている。この内層補強パ
ターン５Ａは下基板１ａの上面に対して内層配線１２を
形成すると同時に形成されるものである。

【００３３】又、表層配線１０及び内層配線１２は、ビ
アホール１１により接続されている。ビアホール１１は
半導体チップ７（図示省略）の下で表層から内層へ貫通
する配線であり、その一部がダミーランド４Ａ及び内層
補強パターン５Ａとなっている。

【００３４】この実施の形態において、ダミーランド４
Ａは表層配線１０の一部を用い、しかも表層配線１０の
幅よりも大きな幅となっている。一方、内層補強パター
ン５Ａは基板１の表面のランド３及びダミーランド４Ａ
の直下に設けられる。この内層補強パターン５は内層配
線１２の幅よりも大きな幅を有し、しかもランド３及び
ダミーランド４Ａと同等か、幾分大きな幅に形成されて
いる。

【００３５】このような実施の形態では、表層配線１０
の一部を用いてダミーランド４Ａを形成すると共に、内
層配線１２の一部を用いて内層補強パターン５Ａを形成
してているため、ランド３形成領域の内側及びその直下
を配線領域として使用することができる。このため、基
板１への配線密度を増大させることができる。

【００３６】（実施の形態３）図７は本発明の実施の形
態３のフリップチップ実装用配線基盤の平面図、図８は
図７のＤ−Ｄ線断面図、図９はフリップチップ実装状態
を拡大した断面図である。

【００３７】この実施の形態においても、内層補強パタ
ーン５が基板１内に設けられている。この内層補強パタ
ーン５は実施の形態１と同様に、ランド３及びダミーラ
ンド４の直下に位置すると共に、ランド３及びダミーラ
ンド４の形成領域よりも大きな面積及び形状となるよう
に形成されている。

【００３８】内層補強パターン５に加えて、この実施の
形態では、基板１上に絶縁層１３が設けられている。絶
縁層１３はランド３及びダミーランド４の形成領域の内
側に位置するように設けられており、その厚さが半導体
チップ７のバンプ８の厚さとランド３の厚さとの和より
も小さくなるように設定されている。この絶縁層１３は
ポリイミド樹脂やレジストなどを基板１上に印刷した
り、ポリイミド樹脂やレジストからなるフィルムを接着
することにより設けられる。

【００３９】この実施の形態では、図９に示すように、
半導体チップ７のパッド上にバンプ８を形成し、半導体
チップ７をフェースダウンさせてバンプ８をランド３に
合わせる。そして、半導体チップ７の背面から２５〜１
００ｇｆ／バンプの圧力と１８０〜２５０℃の熱を加え
ながら接着剤９で半導体チップ７を基板１に固定するこ
とによって半導体チップ７を実装する。

【００４０】この実施の形態においても、加圧及び加熱
時にランド３の底部が基板１に埋没するが、一定量埋設
すると、半導体チップ７と絶縁層１３が接触して絶縁層
１３が抵抗となるため、それ以上、埋没することがなく
なる。このため、半導体チップ７の回路と基板１との接
触を防ぐことができる。又、この実施の形態では、絶縁
層１３の厚みを変えることにより、ランド３の埋没量を
制御できるという効果がある。

【００４１】（実施の形態４）図１０は本発明の実施の
形態４のフリップチップ実装用配線基板の平面図、図１
１は図１０のＧ−Ｇ線断面図、図１２はフリップチップ
実装状態を拡大した図１１のＦ−Ｆ線における断面図で
ある。

【００４２】この実施の形態においても、内層補強パタ
ーン５が基板１内に設けられている。この内層補強パタ
ーン５は実施の形態１と同様に、ランド３及びダミーラ
ンド４の直下に位置すると共に、ランド３及びダミーラ
ンド４の形成領域よりも大きな面積及び形状となるよう
に形成されている。

【００４３】内層補強パターン５に加えて、この実施の
形態では、表層補強パターン１４が設けられている。表
層補強パターン１４はランド３及びダミーランド４の形
成領域を囲むように設けられている。又、表層補強パタ
ーン１４は基板１の表面と、接着剤９の塗布領域との境
界部分に位置するように設けられている。この表層補強
パターン１４は基板１上のダミーランド４と接続される
と共に、ダミーランド４と同じ材質によって形成されて
いる。かかる表層補強パターン１４は幅１〜２ｍｍ程度
であり、図１０に示すように接着境界部分の大部分を占
めるように配置されている。

【００４４】この実施の形態では、図１２に示すよう
に、半導体チップ７のパッド上にバンプ８を形成し、半
導体チップ７をフェースダウンさせてバンプ８をランド
３に合わせる。そして、半導体チップ７の背面から２５
〜１００ｇｆ／バンプの圧力と１８０〜２５０℃の熱を
加えながら接着剤９で半導体チップ７を基板１に固定す
ることによって半導体チップ７を実装する。

【００４５】このような実装によって、接着剤９と基板
表面との境界の大部分では、表層補強パターン１４と接
着剤９が接触している。この表層補強パターン１４によ
って接着剤界面付近の機械的強度が向上する。このた
め、外部からの機械的ストレスに対する耐久性が向上
し、基板１の材質が軟らかいポリイミド樹脂からなるフ
レキシブル基板に対して有効となる。

【００４６】以上の説明から、本発明は以下の発明を包
含するものである。

【００４７】（１） パッド上にバンプを形成した半導
体チップをフェースダウンでフリップチップ実装用配線
基板に実装したフリップチップ実装構造において、前記
フリップチップ実装用配線基板の内部であって、且つ、
前記バンプと電気的に接続されるフリップチップ実装用
配線基板表面のランドの直下部分に内層補強パターンが
設けられていることを特徴とするフリップチップ実装構
造。

【００４８】この発明では、内層補強パターンがランド
の埋没を規制するため、半導体チップとフリップチップ
実装用配線基板とがショートすることがなくなる。

【００４９】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１の発明に
よれば、ランド直下部分に設けた内層補強パターンがラ
ンドを下側から支持して、ランドの埋没量を規制するた
め、ランドの埋没量が少なくなり、配線と半導体チップ
間のショートが発生することなく、フリップチップ実装
を良好に行うことができる。

【００５０】請求項２の発明によれば、内層補強パター
ンを配線の一部を用いるため、配線基板の内層の配線密
度を増大させることができる。

【００５１】請求項３の発明によれば、ランド間隔が均
一になるようにダミーランドを設けるため、各ランド間
の埋没量のバラツキが少なくなり、配線と半導体チップ
間のショートの発生を確実に防止することができる。

【００５２】請求項４の発明によれば、絶縁層が半導体
チップ内の回路と配線との接触を防ぐと共に、絶縁層の
厚みを変えることによりランドの埋没量を簡単に制御す
ることができる。

【００５３】請求項５の発明によれば、表層補強パター
ンによってフリップチップ実装部位の機械的強度を増大
させることができる。

【００５４】請求項６の発明によれば、ダミーランドを
配線の一部を用いて設けているため、表層のランド内側
部分にも配線することができ、表層の配線密度を増大さ
せることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施の形態１のフリップチップ実装用配線基板
の平面図である。

【図２】図１のＡ−Ａ線断面図である。

【図３】実施の形態１におけるフリップチップ実装状態
の拡大断面図である。

【図４】実施の形態２のフリップチップ実装用配線基板
の平面図である。

【図５】図４のＢ−Ｂ線断面図である。

【図６】図５のＣ−Ｃ線断面図である。

【図７】実施の形態３のフリップチップ実装用配線基板
の平面図である。

【図８】図７のＤ−Ｄ線断面図である。

【図９】実施の形態３におけるフリップチップ実装状態
の拡大断面図である。

【図１０】実施の形態４のフリップチップ実装用配線基
板の平面図である。

【図１１】図１０のＧ−Ｇ線断面図である。

【図１２】実施の形態４におけるフリップチップ実装状
態を図１０Ｆ−Ｆ線に沿って示す拡大断面図である。

【図１３】従来のフリップチップ実装用配線基板の平面
図である。

【図１４】従来例のフリップチップ実装状態の拡大断面
図である。

【符号の説明】

１ 基板 ２ 配線 ３ ランド ４ ダミーランド ５ ５Ａ 内層補強パターン ７ 半導体チップ ８ バンプ ９ 接着剤 １０ 表層配線 １２ 内層配線 １３ 絶縁層 １４ 表層補強パターン

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 バンプをパッド上に形成した半導体チッ
   プがフェースダウンで実装されるフリップチップ実装用
   配線基板において、 前記半導体チップに形成されたパッドが接続されるラン
   ドと、このランド直下部分における内層部分に設けられ
   た内層補強パターンとを備えていることを特徴とするフ
   リップチップ実装用配線基板。
2. 【請求項２】 前記内層補強パターンが配線の一部を用
   いて形成されていることを特徴とする請求項１記載のフ
   リップチップ実装用配線基板。
3. 【請求項３】 前記パッドが接続されない部位に、前記
   ランド間隔を均一にするためのダミーランドが設けられ
   ていることを特徴とする請求項１記載のフリップチップ
   実装用配線基板。
4. 【請求項４】 前記半導体チップの回路面直下部分にバ
   ンプの厚さとランドの厚さの和より小さい厚さの絶縁層
   が設けられていることを特徴とする請求項１記載のフリ
   ップチップ実装用配線基板。
5. 【請求項５】 前記半導体チップが接着剤によって表面
   に接着されると共に、この接着剤と表面との境界部分に
   表層補強パターンが設けられていることを特徴とする請
   求項１記載のフリップチップ実装用配線基板。
6. 【請求項６】 前記ダミーランドが配線の一部を用いて
   形成されていることを特徴とする請求項３記載のフリッ
   プチップ実装用配線基板。