JP2010074151A - Wiring board with built-in component - Google Patents
Wiring board with built-in component Download PDFInfo
- Publication number
- JP2010074151A JP2010074151A JP2009189320A JP2009189320A JP2010074151A JP 2010074151 A JP2010074151 A JP 2010074151A JP 2009189320 A JP2009189320 A JP 2009189320A JP 2009189320 A JP2009189320 A JP 2009189320A JP 2010074151 A JP2010074151 A JP 2010074151A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- wiring board
- metal
- insulating layer
- semiconductor element
- component
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Images
Classifications
-
- H10W90/724—
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
- Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product
Landscapes
- Production Of Multi-Layered Print Wiring Board (AREA)
- Electric Connection Of Electric Components To Printed Circuits (AREA)
- Ceramic Capacitors (AREA)
Abstract
【課題】複数種の部品が混載で埋設、実装される場合であっても大きな生産性と低コストを実現しかつ信頼性を維持することが可能な部品内蔵配線板を提供すること。
【解決手段】積層された第1、第2の絶縁層と、第2の絶縁層に埋設の、表面実装端子をもつ半導体素子およびチップ状の部品と、第1、第2の絶縁層に挟まれた、第1、第2のランドを有する配線パターンと、半導体素子、部品と第1、第2のランドとをそれぞれ電気的に接続する第1、第2の接続部材とを具備し、第2の接続部材が、硬化樹脂部と、該樹脂部に含有された融点が240℃以下の金属と、該金属の組成金属のひとつである第1の金属が第2の金属を含む複数元素系相に変化することで融点が260℃以上となる性質の第1の金属の該複数元素系相により表面が覆われた第2の金属の粒子を含有しかつ樹脂部中で該複数元素系相が連接し導電性の骨格構造を形成している導電部とを有する。
【選択図】図1An object of the present invention is to provide a component built-in wiring board capable of realizing high productivity and low cost and maintaining reliability even when plural types of components are embedded and mounted in a mixed manner.
A semiconductor device having a surface mount terminal and a chip-like component embedded in a first insulating layer and a second insulating layer embedded in the second insulating layer, and sandwiched between the first and second insulating layers. A wiring pattern having first and second lands, and first and second connecting members for electrically connecting the semiconductor element and component to the first and second lands, respectively. The connecting member 2 includes a cured resin portion, a metal having a melting point of 240 ° C. or less contained in the resin portion, and a first metal which is one of the metal components of the metal includes a second metal. A second metal particle whose surface is covered with the multi-element phase of the first metal having a melting point of 260 ° C. or more by changing to a phase; and the multi-element phase in the resin portion Are connected to each other to form a conductive skeleton structure.
[Selection] Figure 1
Description
本発明は、絶縁板中に部品が埋設、実装された部品内蔵配線板に係り、特に、複数種の部品が混載で埋設、実装された部品内蔵配線板に関する。 The present invention relates to a component built-in wiring board in which components are embedded and mounted in an insulating plate, and particularly to a component built-in wiring board in which a plurality of types of components are embedded and mounted in a mixed manner.
複数種の部品が混載で埋設、実装された部品内蔵配線板の例として、特開2003−197849号公報に記載されたものがある。同文献に開示された配線板では、チップコンデンサ(チップキャパシタ)などの受動部品に加えて、半導体チップが埋設の対象部品になっている。半導体チップのような半導体部品が埋設されることにより、部品内蔵配線板としての付加価値は、受動部品のみ有する場合に比較して格段に大きくなる。 An example of a component built-in wiring board in which a plurality of types of components are embedded and mounted in a mixed manner is disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2003-197849. In the wiring board disclosed in this document, in addition to passive components such as a chip capacitor (chip capacitor), a semiconductor chip is a target component to be embedded. By embedding a semiconductor component such as a semiconductor chip, the added value as a component built-in wiring board is remarkably increased as compared with a case where only a passive component is provided.
配線板中に半導体部品を埋設、実装する場合、配線板自体が、近年は多層板であってもさほどの厚みを有するものでなく、必然的に通常は、例えばベアチップのようなできるだけ厚みのない形態のものを利用することになる。ベアチップを利用する場合、上記文献でも示されているように、配線板の内層配線パターン上にフェースダウンでこれを実装する形態が厚みの節約上、有利である。一般に、配線パターン上にフェースダウンで半導体チップを実装する技術は、フリップチップ接続として知られており、その技術を援用することができる。 When embedding and mounting a semiconductor component in a wiring board, the wiring board itself is not so thick even in recent years even if it is a multi-layer board, and inevitably usually has as little thickness as a bare chip, for example. The form will be used. In the case of using a bare chip, as shown in the above-mentioned document, it is advantageous in terms of saving thickness that a face-down mounting is performed on the inner layer wiring pattern of the wiring board. In general, a technique for mounting a semiconductor chip face down on a wiring pattern is known as flip chip connection, and this technique can be used.
フリップチップ接続は、配線パターンによるランドに対して、半導体チップ上に形成された、微細ピッチの接続パッドを位置合わせする技術を含んでおり、位置精度の確保上、配線パターンを有するワークのサイズをあまり大きくすることはできない。一方、配線パターンに対して、チップコンデンサなどの受動部品を実装する技術は、部品と配線パターンとの接続部材としてはんだや導電性接着剤を利用する、いわゆる表面実装技術である。この場合の配線パターンに対する部品の位置合わせ精度は、フリップチップ接続の場合より粗くて済み、したがって、生産性を考慮して、比較的大きなワークにも対応した生産設備を利用可能になっている。 Flip chip connection includes a technique for aligning fine-pitch connection pads formed on a semiconductor chip with respect to lands formed by a wiring pattern. To ensure positional accuracy, the size of a work having a wiring pattern is reduced. It can't be too big. On the other hand, a technique for mounting a passive component such as a chip capacitor on a wiring pattern is a so-called surface mounting technique that uses solder or a conductive adhesive as a connection member between the component and the wiring pattern. In this case, the positioning accuracy of the parts with respect to the wiring pattern may be coarser than that in the case of flip-chip connection, and therefore, the production equipment corresponding to a relatively large work can be used in consideration of productivity.
配線板中に、受動部品および半導体部品のような複数種の部品が混載で埋設、実装される部品内蔵配線板では、ゆえに、受動部品の実装のためには表面実装技術が、半導体チップの実装ためにはフリップチップ接続技術が、それぞれ利用されることになる。したがって、性質の異なる2つの工程が必要であり、生産性を向上させる上でひとつ課題が生じる。また、フリップチップ接続では、大きなワークに対応することができないということからも生産性向上に不利である。 In a wiring board with a built-in component in which multiple types of components such as passive components and semiconductor components are embedded and mounted in a wiring board, surface mounting technology is used for mounting passive components. For this purpose, flip-chip connection technology is used. Therefore, two processes having different properties are required, and one problem arises in improving productivity. Also, flip chip connection is disadvantageous in improving productivity because it cannot handle large workpieces.
また、特開2003−197849号公報の図1に示されるその構造では、電気部品の配線層への電気的接続にははんだ(または導電性接着剤)が用いられている。その製造方法は、あらかじめ、コアとなる配線板にはんだ(または導電性接着剤)を用いて電気部品を電気的・機械的に接続する。またこれとは別の絶縁樹脂層に穴あけを行いこの穴に導電性組成物を充填し、先に部品実装したコア板と位置合わせ配置して積層・一体化する。 Further, in the structure shown in FIG. 1 of Japanese Patent Application Laid-Open No. 2003-197849, solder (or conductive adhesive) is used for electrical connection of electrical components to the wiring layer. In the manufacturing method, electrical components are electrically and mechanically connected to a wiring board serving as a core in advance using solder (or conductive adhesive). In addition, a hole is formed in another insulating resin layer, and the hole is filled with a conductive composition, aligned and arranged with the core plate on which the component has been previously mounted, and laminated and integrated.
部品内蔵配線板では、この配線板上に別の部品が外部実装されるときや部品内蔵配線板自体が別の配線板に実装されるとき(両者、2次実装ともいう)に、内蔵部品の接続信頼性が損なわれないことが重要である。具体的には、例えば、内蔵部品の接続材料としてはんだが使用される場合、そのはんだの再溶融による接続不良や短絡が発生しないようにする必要がある。 In the component built-in wiring board, when another component is externally mounted on this wiring board or when the component built-in wiring board itself is mounted on another wiring board (both referred to as secondary mounting), It is important that the connection reliability is not impaired. Specifically, for example, when solder is used as a connection material for a built-in component, it is necessary to prevent connection failure or short circuit due to remelting of the solder.
同文献には、このような再溶融を防ぐため融点の高い高温はんだを用いることの記述がある(同文献段落0034)。ただしはんだの具体的成分は明らかではない。一般的には、高温はんだとして、Sn−Pb系のPbリッチ材が知られており、Pb−5Sn(融点314℃から310℃)、Pb−10Sn(融点302℃から275℃)のはんだがあるが、はんだ付け温度として300℃以上の高温を必要とする。このような高温では、配線板の絶縁板材料として一般的なエポキシ系の樹脂では耐熱性が不足し適用が困難である。 This document describes the use of high-temperature solder having a high melting point in order to prevent such remelting (paragraph 0034 of the document). However, the specific components of solder are not clear. In general, Sn—Pb-based Pb-rich materials are known as high-temperature solders, including Pb-5Sn (melting point: 314 ° C. to 310 ° C.) and Pb-10 Sn (melting point: 302 ° C. to 275 ° C.). However, the soldering temperature requires a high temperature of 300 ° C. or higher. At such a high temperature, a general epoxy resin as an insulating plate material for a wiring board is insufficient in heat resistance and is difficult to apply.
本発明は、上記した事情を考慮してなされたもので、絶縁板中に部品が埋設、実装された部品内蔵配線板において、複数種の部品が混載で埋設、実装される場合であっても大きな生産性と低コストを実現しかつ信頼性を維持することが可能な部品内蔵配線板を提供することを目的とする。 The present invention has been made in consideration of the above-described circumstances, and even when a plurality of types of components are embedded and mounted in a mixed manner in a component built-in wiring board in which components are embedded and mounted in an insulating plate. An object of the present invention is to provide a component built-in wiring board capable of realizing high productivity and low cost and maintaining reliability.
上記の課題を解決するため、本発明に係る部品内蔵配線板は、第1の絶縁層と、前記第1の絶縁層に対して積層状に位置する第2の絶縁層と、前記第2の絶縁層に埋設され、かつ、端子パッドを有する半導体チップと、該端子パッドに電気的接続された、グリッド状配列の表面実装用端子とを備えた半導体素子と、前記第2の絶縁層にさらに埋設された、チップコンデンサ、チップ抵抗、およびチップインダクタからなる群より選択された一種の電気/電子部品と、前記第1の絶縁層と前記第2の絶縁層とに挟まれて設けられた、前記半導体素子用の第1の実装用ランドと前記電気/電子部品用の第2の実装用ランドとを含む配線パターンと、前記半導体素子の前記表面実装用端子と前記第1の実装用ランドとを電気的に接続する第1の接続部材と、前記電気/電子部品の端子と前記第2の実装用ランドとを電気的に接続する第2の接続部材とを具備し、前記第1の接続部材および前記第2の接続部材のうちの少なくとも前記第2の接続部材が、硬化された樹脂部と、該樹脂部に含有された融点が240℃以下の金属と、該金属の組成金属のひとつである第1の金属が該第1の金属と異なる第2の金属を含む複数元素系相に変化することで融点が260℃以上となる性質の前記第1の金属の該複数元素系相により表面が覆われた前記第2の金属の粒子を含有しかつ前記樹脂部中で該複数元素系相が連接し導電性の骨格構造を形成している導電部とを有することを特徴とする。 In order to solve the above-described problem, a component built-in wiring board according to the present invention includes a first insulating layer, a second insulating layer positioned in a stacked manner with respect to the first insulating layer, and the second insulating layer. A semiconductor element having a semiconductor chip embedded in an insulating layer and having a terminal pad; and a grid-arranged surface-mounting terminal electrically connected to the terminal pad; and the second insulating layer A kind of electrical / electronic component selected from the group consisting of embedded chip capacitors, chip resistors, and chip inductors, and the first insulating layer and the second insulating layer, A wiring pattern including a first mounting land for the semiconductor element and a second mounting land for the electric / electronic component; the surface mounting terminal of the semiconductor element; and the first mounting land; First connection to electrically connect And a second connecting member that electrically connects the terminal of the electric / electronic component and the second mounting land, and the first connecting member and the second connecting member At least the second connecting member includes a cured resin portion, a metal having a melting point of 240 ° C. or less contained in the resin portion, and a first metal that is one of the metal components of the metal. The second metal whose surface is covered with the multi-element phase of the first metal having a property of having a melting point of 260 ° C. or more by changing to a multi-element phase including a second metal different from the metal of And a conductive part in which the plural element phase is connected in the resin part to form a conductive skeleton structure.
すなわち、この部品内蔵配線板は、複数種の部品のひとつとして半導体素子を、もうひとつとして、チップコンデンサ、チップ抵抗、およびチップインダクタからなる群より選択された一種の電気/電子部品を、同時に埋設して備えている。ここで、半導体素子は、半導体チップとグリッド状配列の表面実装用端子とを有しており、半導体チップは端子パッドを有している。半導体チップの端子パッドと表面実装用端子とは電気的に接続されている。したがって、半導体素子としては、グリッド状配列の表面実装用端子により配線板に実装され得る。 That is, this component built-in wiring board simultaneously embeds a semiconductor element as one of a plurality of types of components and a kind of electric / electronic component selected from the group consisting of a chip capacitor, a chip resistor, and a chip inductor at the same time. It is prepared. Here, the semiconductor element has a semiconductor chip and a surface mounting terminal in a grid-like arrangement, and the semiconductor chip has a terminal pad. The terminal pads of the semiconductor chip and the surface mounting terminals are electrically connected. Therefore, the semiconductor element can be mounted on the wiring board by the surface mounting terminals arranged in a grid pattern.
半導体素子が表面実装用端子を有することにより、これを配線板へ実装するには、チップコンデンサ等と同様に表面実装技術を用い得る。また、表面実装用端子が特にグリッド状配列であること、すなわち面配置であることにより、半導体素子としての平面面積を極力狭くすることが可能になっていて、半導体チップと同様に面積的な内蔵のしやすさが確保されている。したがって、複数種の部品が混載で埋設、実装される場合であっても大きな生産性と低コストを実現した部品内蔵配線板となる。 In order to mount the semiconductor element on the wiring board by having the surface mounting terminal, the surface mounting technique can be used in the same manner as the chip capacitor. In addition, the surface mounting terminals are arranged in a grid pattern, that is, in a plane arrangement, so that it is possible to reduce the plane area as a semiconductor element as much as possible. Easy to manage. Therefore, even if a plurality of types of components are embedded and mounted in a mixed manner, the component-embedded wiring board achieves high productivity and low cost.
また、この部品内蔵配線板では、内蔵のチップコンデンサ等を配線パターンに接続する接続部材が、硬化された樹脂部と、該樹脂部に含有された融点が240℃以下の金属と、該金属の組成金属のひとつである第1の金属が該第1の金属と異なる第2の金属を含む複数元素系相に変化することで融点が260℃以上となる性質の上記第1の金属の該複数元素系相により表面が覆われた上記第2の金属の粒子を含有しかつ樹脂部中で該複数元素系相が連接し導電性の骨格構造を形成している導電部とを有する構成になっている。 In this component built-in wiring board, the connecting member for connecting the built-in chip capacitor or the like to the wiring pattern includes a cured resin portion, a metal having a melting point of 240 ° C. or less contained in the resin portion, The plurality of the first metals having the property of having a melting point of 260 ° C. or higher by changing the first metal, which is one of the composition metals, into a multi-element phase including a second metal different from the first metal. And a conductive portion containing the second metal particles whose surface is covered with an elemental phase and in which a plurality of elemental phases are connected in the resin portion to form a conductive skeleton structure. ing.
このような構成の接続部材では、とりわけ、上記導電部中において複数元素系相が連接して形成された骨格構造がその導電性を担っており、この複数元素系相は、上記第1の金属と第2の金属とを含む相であり、融点が260℃以上になるようなものとして選択されている。260℃以上として選択することで2次実装時加熱(例えば高くとも250℃)での溶融を回避でき、再溶融による接続不良や短絡を防止できる。また、この導電性の骨格構造は硬化された樹脂部中に形成されており、骨格構造の隙間は樹脂により埋められ得る。したがって、接続部材中にボイドが発生し信頼性が損なわれることもない。以上により、部品内蔵配線板としての信頼性が保たれる。 In the connection member having such a configuration, in particular, a skeleton structure formed by connecting a plurality of elemental phases in the conductive portion bears the conductivity, and the plurality of elemental phases are formed by the first metal. And a second metal, and the melting point is selected to be 260 ° C. or higher. By selecting it as 260 ° C. or higher, melting during heating at the time of secondary mounting (for example, at most 250 ° C.) can be avoided, and poor connection and short circuit due to remelting can be prevented. In addition, this conductive skeleton structure is formed in the cured resin portion, and the gaps of the skeleton structure can be filled with resin. Therefore, voids are not generated in the connecting member, and reliability is not impaired. As described above, the reliability as the component built-in wiring board is maintained.
なお、内蔵の半導体素子を配線パターンに接続する接続部材(第1の接続部材)も、上記と同様の材料、構造を有する接続部材とすることができる。ただし、チップコンデンサ等の場合に比較するとその必要性は相対的に小さい。これは、部品と第2の絶縁層との密着性の差にある。チップコンデンサ等の部品は、その端子部分を除くとセラミック材料であることが多く、絶縁層との密着性がより劣る。 Note that the connection member (first connection member) for connecting the built-in semiconductor element to the wiring pattern can also be a connection member having the same material and structure as described above. However, the necessity is relatively small compared to the case of a chip capacitor or the like. This is due to the difference in adhesion between the component and the second insulating layer. A component such as a chip capacitor is often a ceramic material except for its terminal portion, and has poorer adhesion to the insulating layer.
これに対し、表面実装用端子を有する半導体素子では、端子周りに樹脂層が配されている場合が多く、第2の絶縁層との密着性はより良好である。密着性が悪いセラミック材料などの場合には、その界面が剥離しやすく、剥離すると2次実装時に再溶融したはんだが侵入しショート不良に至るおそれがある。よって、少なくとも、内蔵のチップコンデンサ等を配線パターンに接続する接続部材(第2の接続部材)について上記のような特別な材料、構造のものを用いる。 On the other hand, in a semiconductor element having a surface mounting terminal, a resin layer is often disposed around the terminal, and adhesion with the second insulating layer is better. In the case of a ceramic material or the like having poor adhesion, the interface is easy to peel off, and if it is peeled off, remelted solder may enter during secondary mounting and lead to a short circuit failure. Therefore, at least a connection member (second connection member) for connecting a built-in chip capacitor or the like to the wiring pattern is made of a special material and structure as described above.
本発明によれば、絶縁板中に部品が埋設、実装された部品内蔵配線板において、複数種の部品が混載で埋設、実装される場合であっても大きな生産性と低コストを実現しかつ信頼性を維持することができる。 According to the present invention, in a component built-in wiring board in which components are embedded and mounted in an insulating plate, high productivity and low cost are realized even when multiple types of components are embedded and mounted in a mixed manner. Reliability can be maintained.
本発明の実施態様として、前記第2の接続部材が、前記樹脂部として、該第2の接続部材の前記金属の前記融点より高い熱硬化温度を有する熱硬化性樹脂を有する、とすることができる。この樹脂部は、上記で述べた製造方法によって得られる結果物が有する樹脂部である。すなわち、この場合、樹脂部が熱硬化するより前にこれに含有された金属を溶融することができる。先に熱硬化してしまうと、金属が溶融しても樹脂中でその移動が円滑にはいかず融点が260℃以上となる複数元素系相の形成が減じられる。これを回避して融点が260℃以上となる複数元素系相を意図通り形成させることができる。 As an embodiment of the present invention, the second connecting member has a thermosetting resin having a thermosetting temperature higher than the melting point of the metal of the second connecting member as the resin portion. it can. This resin part is a resin part which the result obtained by the manufacturing method described above has. That is, in this case, the metal contained therein can be melted before the resin portion is thermally cured. If the resin is thermally cured first, even if the metal is melted, the movement in the resin does not proceed smoothly, and the formation of a multi-element phase having a melting point of 260 ° C. or higher is reduced. By avoiding this, a multi-element phase having a melting point of 260 ° C. or higher can be formed as intended.
また、実施態様として、前記第1の接続部材が、すずを主成分とするはんだである、とすることができる。上記のように、第1の接続部材は、第2の接続部材ほどには制限がないので、よく使われているはんだを使用するものである。その分コスト減にできる。Sn−3Ag−0.5Cuなどの組成の鉛フリーはんだも利用できる。 As an embodiment, the first connecting member may be solder containing tin as a main component. As described above, the first connecting member is not limited as much as the second connecting member, and therefore, a commonly used solder is used. The cost can be reduced accordingly. A lead-free solder having a composition such as Sn-3Ag-0.5Cu can also be used.
また、実施態様として、前記第1の接続部材が、導電性組成物である、とすることもできる。第1の接続部材として導電性組成物を使用しても、半導体素子の表面実装用端子との接続の相性は悪くはない。第2の接続部材については、これに導電性組成物を使用すると、チップコンデンサの端子の表面にSnめっきが施されている場合に、導電性組成物に含まれる金属微粒子との間で化学反応(電池効果)が起こり、端子の腐食をもたらす場合がある。第1の接続部材では、半導体素子の表面実装用端子の表面にすずめっき層がないものを選択することで、これを避けることが容易である。 As an embodiment, the first connecting member can be a conductive composition. Even if a conductive composition is used as the first connecting member, the compatibility with the surface mounting terminals of the semiconductor element is not bad. For the second connecting member, when a conductive composition is used for this, when Sn plating is applied to the surface of the terminal of the chip capacitor, a chemical reaction occurs between the metal particles contained in the conductive composition. (Battery effect) may occur and lead to corrosion of the terminal. As the first connecting member, it is easy to avoid this by selecting a member having no tin plating layer on the surface of the surface mounting terminal of the semiconductor element.
また、実施態様として、前記半導体素子における前記表面実装用端子と前記端子パッドとの前記電気的接続が、前記半導体チップ上に形成された再配線層によりなされている、とすることができる。このような再配線層を用いた場合、半導体素子のうちのパッケージ相当部分をわずかな厚みおよび体積とすることができ、配線板内に内蔵することにより適性を有する。 As an embodiment, the electrical connection between the surface mounting terminal and the terminal pad in the semiconductor element can be made by a rewiring layer formed on the semiconductor chip. When such a rewiring layer is used, a portion corresponding to the package of the semiconductor element can be made to have a slight thickness and volume, and is suitable by being incorporated in the wiring board.
また、実施態様として、前記半導体素子の前記表面実装用端子が、LGAの端子である、とすることができる。LGAを利用した表面実装では、はんだボールなどのバンプを使用せずに配線板に実装することが可能であり、高さ方向のサイズを抑えることができるので、より内蔵することに適性がある。 As an embodiment, the surface mounting terminal of the semiconductor element can be an LGA terminal. In surface mounting using LGA, it is possible to mount on a wiring board without using bumps such as solder balls, and the size in the height direction can be suppressed.
また、実施態様として、前記半導体素子の前記表面実装用端子が、表層としてNi/Auめっき層を有する、とすることができる。表面実装用端子がこのようなめっき層を表層に有することで、例えば良好なはんだ付けとその接続の高信頼性を得ることができる。 As an embodiment, the surface mounting terminal of the semiconductor element may have a Ni / Au plating layer as a surface layer. When the surface mounting terminal has such a plating layer on the surface layer, for example, good soldering and high reliability of the connection can be obtained.
また、実施態様として、前記半導体素子の前記表面実装用端子が、表層としてすずめっき層を有する、とすることができる。より安価であるが、例えば良好なはんだ付けとその接続の高信頼性を得ることができる。 As an embodiment, the surface mounting terminal of the semiconductor element may have a tin plating layer as a surface layer. Although cheaper, for example, good soldering and high reliability of the connection can be obtained.
また、実施態様として、前記半導体素子の前記表面実装用端子が、表層としてCuである、とすることができる。Cuであっても接続のため例えばはんだ付けが可能であり、またこの場合、半導体素子としての構成がより簡単になる可能性が高く、より廉価に製造ができる。 As an embodiment, the surface mounting terminal of the semiconductor element may be Cu as a surface layer. Even Cu, for example, can be soldered for connection, and in this case, there is a high possibility that the structure as a semiconductor element becomes simpler, and it can be manufactured at a lower cost.
また、実施態様として、前記第2の接続部材の前記樹脂部が、その材料としてエポキシ変性ポリイミド樹脂である、とすることができる。エポキシ変性ポリイミド樹脂を使用することでその熱硬化温度を例えば240℃を少し超える程度とすることができる。これにより、この樹脂部が熱硬化するより前にこれに含有された融点が240℃以下の金属を溶融することができる。先に熱硬化してしまうと、融点が240℃以下の金属が溶融しても樹脂中でその移動が円滑にはいかず融点が260℃以上となる複数元素系相の形成が減じられる。これを回避して融点が260℃以上となる複数元素系相を意図通り形成させることができる。 As an embodiment, the resin portion of the second connection member may be an epoxy-modified polyimide resin as a material thereof. By using an epoxy-modified polyimide resin, the thermosetting temperature can be made slightly higher than 240 ° C., for example. Thereby, before this resin part thermosets, the melting | fusing point contained in this can melt | dissolve the metal of 240 degrees C or less. If the resin is thermally cured first, even if a metal having a melting point of 240 ° C. or less is melted, the movement in the resin does not proceed smoothly, and the formation of a multi-element phase having a melting point of 260 ° C. or more is reduced. By avoiding this, a multi-element phase having a melting point of 260 ° C. or higher can be formed as intended.
また、実施態様として、融点が240℃以下である前記金属が、Sn−In組成系、Sn−Bi組成系、Sn−Zn−Bi組成系、Sn−Ag−In組成系、Sn−Ag−Cu組成系、Sn−Ag組成系、Sn−Cu組成系、およびSn−Sb組成系、ならびにSnからなる群より選択された1種の組成系または金属であり、前記第2の金属が、Ag、Au、Cu、Ni、およびFe、ならびにCu−Ni組成系、Cu−Sn組成系、Ag−Sn組成系、Cu−Zn組成系、およびCo−Sb組成系からなる群より選択された1種以上の金属または組成系である、とすることができる。 Further, as an embodiment, the metal having a melting point of 240 ° C. or lower is Sn—In composition system, Sn—Bi composition system, Sn—Zn—Bi composition system, Sn—Ag—In composition system, Sn—Ag—Cu. A composition system, a Sn—Ag composition system, a Sn—Cu composition system, a Sn—Sb composition system, and one composition system or metal selected from the group consisting of Sn, wherein the second metal is Ag, Au, Cu, Ni, and Fe, and one or more selected from the group consisting of a Cu—Ni composition system, a Cu—Sn composition system, an Ag—Sn composition system, a Cu—Zn composition system, and a Co—Sb composition system Or a compositional system.
これによれば、複数元素系相を、CuxSny(融点:640.4℃)、CoxSny(同:525℃)、CuxZny(同:598.8℃)、CuxSby(同:586℃)、CoxSby(同:770℃)、NixBiy(同:469℃)、AgxSny(同:480℃)、FexSny(同:496.6℃)、AgxCuySnz(同:515℃)、またはAuxSny(同:278℃)とすることができる。したがって、融点が260℃以上の複数元素系相を実現できる。 According to this, Cu x Sn y (melting point: 640.4 ° C.), Co x Sn y (same as 525 ° C.), Cu x Zn y (same as 598.8 ° C.), Cu x Sb y (same as 586 ° C.), Co x Sb y (same as 770 ° C.), Ni x Bi y (same as 469 ° C.), Ag x Sn y (same as 480 ° C.), Fe x Sn y (same as 496 ° C.) .6 ° C.), Ag x Cu y Sn z (same as 515 ° C.), or Au x Sn y (same as 278 ° C.). Therefore, a multi-element phase having a melting point of 260 ° C. or higher can be realized.
また、実施態様として、前記第2の接続部材の前記導電部の前記複数元素系相が、CuxSny、CoxSny、CuxZny、CuxSby、CoxSby、NixBiy、AgxSny、FexSny、AgxCuySnz、およびAuxSnyからなる群から選択された1種以上による相である、とすることができる。これらは上記のように、融点が260℃以上である相の例示である。 Further, as the embodiment, the multi-element system phase of the conductive portion of the second connection member, Cu x Sn y, Co x Sn y, Cu x Zn y, Cu x Sb y, Co x Sb y, Ni x Bi y, Ag x Sn y , Fe x Sn y, Ag x Cu y Sn z, and Au x Sn is a phase by one or more selected from the group consisting of y, can be. As described above, these are examples of phases having a melting point of 260 ° C. or higher.
また、実施態様として、融点が240℃以下である前記金属が、Snと、Ag、Bi、Cu、In、およびZnからなる群より選択された1種以上とを含む第1の合金と、Snと、Agと、Bi、Cu、In、およびZnからなる群より選択された1種以上とを含む第2の合金とを有し、前記第2の金属が、Cuと、Ag、Bi、In、およびSnからなる群より選択された1種以上とを含む合金である、とすることができる。これは、融点が240℃以下である金属として、2種の合金を用いている態様である。融点としてより低温化できる、つまりより低い温度での接続工程を実現できる可能性がある。 Further, as an embodiment, the metal having a melting point of 240 ° C. or lower includes a first alloy containing Sn and one or more selected from the group consisting of Ag, Bi, Cu, In, and Zn, and Sn And a second alloy containing Ag and one or more selected from the group consisting of Bi, Cu, In, and Zn, wherein the second metal is Cu, Ag, Bi, In , And one or more selected from the group consisting of Sn. This is an embodiment in which two types of alloys are used as the metal having a melting point of 240 ° C. or lower. There is a possibility that the melting point can be lowered, that is, a connection process at a lower temperature can be realized.
以上を踏まえ、以下では本発明の実施形態を図面を参照しながら説明する。図1は、本発明の一実施形態に係る部品内蔵配線板の構成を模式的に示す断面図である。図1に示すように、この部品内蔵配線板は、絶縁層11(第1の絶縁層)、同12、同13、同14、同15(12、13、14、15で第2の絶縁層)、配線層(配線パターン)21、同22、同23、同24、同25、同26(=合計6層)、層間接続体31、同32、同34、同35、スルーホール導電体33、チップ部品41(電気/電子部品)、半導体素子(ウエハレベル・チップスケールパッケージによる)42、接続部材51、接続部材(はんだ)52、はんだレジスト61、62を有する。
Based on the above, embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a cross-sectional view schematically showing a configuration of a component built-in wiring board according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, this component built-in wiring board includes an insulating layer 11 (first insulating layer), 12, 12, 13, 14, and 15 (12, 13, 14, 15 second insulating layer). ), Wiring layer (wiring pattern) 21, 22, 23, 24, 25, 26 (= 6 layers in total),
すなわち、この配線板は、内蔵部品として、互いに異種の部品であるチップ部品41と半導体素子42とを有する。チップ部品41は、いわゆる表面実装用のチップ部品であり、ここでは例えばチップコンデンサ(あるいはチップ抵抗、チップインダクタ)である。その平面的な大きさは例えば0.6mm×0.3mmである。両端に端子41aを有し、その下側が配線層22による実装用ランドに対向位置している。チップ部品41の端子41aと実装用ランドとは接続部材51(特徴を後述)により電気的・機械的に接続されている。
That is, this wiring board has
半導体素子42は、ウエハレベル・チップスケールパッケージによる素子であり、半導体チップと、該半導体チップ上に形成されたグリッド状配列の表面実装用端子42aとを少なくとも備えている。その構造例および製造工程例については詳細を後述する(図2、図3)。表面実装用端子42aは、半導体チップがもともと有する端子パッドから再配線層を介して電気的に導通しつつその位置を再配置して設けられた端子である。このような再配置により、端子としての配置密度が半導体チップ上の端子パッドのそれより粗くなっている。これにより、半導体素子42は、表面実装技術により、配線層22による実装用ランドに接続部材(はんだ)52を介して実装することができる。
The
部品内蔵配線板としてのほかの構造について述べると、配線層21、26は、配線板としての両主面上の配線層であり、その上に各種の部品(不図示)が実装され得る。実装ではんだ(不図示)が載るべき配線層21、26のランド部分を除いて両主面上には、はんだ接続時に溶融したはんだをランド部分に留めかつその後は保護層として機能するはんだレジスト61、62が形成されている(厚さはそれぞれ例えば20μm程度)。ランド部分の表層には、耐腐食性の高いNi/Auのめっき層(不図示)を形成するようにしてもよい。 Describing another structure as a component built-in wiring board, the wiring layers 21 and 26 are wiring layers on both main surfaces as a wiring board, and various components (not shown) can be mounted thereon. Solder resist 61 is provided on both main surfaces except for the land portions of the wiring layers 21 and 26 on which solder (not shown) is to be mounted in mounting, so that the solder melted at the time of solder connection is held on the land portions and thereafter functions as a protective layer. , 62 (thickness is about 20 μm, for example). An Ni / Au plating layer (not shown) with high corrosion resistance may be formed on the surface layer of the land portion.
また、配線層22、23、24、25は、それぞれ、内層の配線層であり、順に、配線層21と配線層22の間に絶縁層11が、配線層22と配線層23の間に絶縁層12が、配線層23と配線層24との間に絶縁層13が、配線層24と配線層25との間に絶縁層14が、配線層25と配線層26との間に絶縁層15が、それぞれ位置しこれらの配線層21〜26を隔てている。各配線層21〜26は、例えばそれぞれ厚さ18μmの金属(銅)箔からなっている。
The wiring layers 22, 23, 24, and 25 are inner wiring layers, and the insulating
各絶縁層11〜15は、絶縁層13を除き例えばそれぞれ厚さ100μm、絶縁層13のみ例えば厚さ300μmで、それぞれ例えばガラスエポキシ樹脂からなるリジッドな素材である。特に絶縁層13は、内蔵されたチップ部品41および半導体素子42に相当する位置部分が開口部となっており、チップ部品41および半導体素子42を埋設するための空間を提供する。絶縁層12、14は、内蔵されたチップ部品41および半導体素子42のための絶縁層13の上記開口部および絶縁層13のスルーホール導電体33内部の空間を埋めるように変形進入しており内部に空隙となる空間は存在しない。
Each of the insulating
配線層21と配線層22とは、それらのパターンの面の間に挟設されかつ絶縁層11を貫通する層間接続体31により導通し得る。同様に、配線層22と配線層23とは、それらのパターンの面の間に挟設されかつ絶縁層12を貫通する層間接続体32により導通し得る。配線層23と配線層24とは、絶縁層13を貫通して設けられたスルーホール導電体33により導通し得る。配線層24と配線層25とは、それらのパターンの面の間に挟設されかつ絶縁層14を貫通する層間接続体34により導通し得る。配線層25と配線層26とは、それらのパターンの面の間に挟設されかつ絶縁層15を貫通する層間接続体35により導通し得る。
The
層間接続体31、32、34、35は、それぞれ、導電性組成物のスクリーン印刷により形成される導電性バンプを由来とするものであり、その製造工程に依拠して軸方向(図1の図示で上下の積層方向)に径が変化している。その直径は、太い側で例えば200μmである。
The
以上、本実施形態に係る部品内蔵配線板の構造をひと通り述べた。次に、この部品内蔵配線板に使用の半導体素子42についてその構成を、図2を参照してやや詳細に説明する。図2は、図1に示した部品内蔵配線板に使用の半導体素子42を模式的に、やや詳細に示す下面図(図2(a))および断面図(図2(b))である。図2(a)におけるA−Aa位置における矢視方向断面が、図2(b)である。図2において、図1中に示した構成要素と同一のものには同一符号を付している。
The structure of the component built-in wiring board according to this embodiment has been described above. Next, the configuration of the
図2(a)に示すように、この半導体素子42は、表面実装用端子42aがグリッド状に配置されている。端子42aの配置ピッチは、例えば0.2mmないし1.0mmである。端子42aが配置された面の中央付近は、半導体素子42として必要な端子数が少ない場合は、端子42aが配置されない態様とすることもできる。
As shown in FIG. 2A, the
この半導体素子42は、配線板中に内蔵のため実装される前の形態として、端子42a上にはんだボールのない、いわゆるLGA(land grid array)の形態である。このようなはんだボールのない構成とすることで高さ方向の実装サイズを抑制し、より内蔵への適性を向上させている。内蔵される配線板の厚さが許せば、端子42a上にはんだボールが搭載されたいわゆるBGA(ball grid array)も利用できる。
The
半導体素子42の断面方向には、図2(b)に示すように、表面実装用端子42aが、絶縁層42e上に、かつ、絶縁層42eを貫通する部分を介して再配線層42bに接触するように形成されている。さらに、再配線層42bは、絶縁層42eと半導体チップとの間に設けられた絶縁層42d上に、かつ、絶縁層42dを貫通する部分を介して半導体チップ上の端子パッド42cに接触するように形成されている。
In the cross-sectional direction of the
端子パッド42cは、通常、半導体チップの各辺に沿って一列に列設されているので、その配置ピッチは比較上狭い。すなわち、その配置ピッチと、グリッド状に配置され、配置ピッチが比較上広くなっている表面実装用端子42aの配置ピッチとの導通を仲介するために、再配線層42bが設けられる。このような構成により、この半導体素子42は表面実装可能な形態であるにもかかわらず、平面的には半導体チップと同じ面積であり、厚さ方向にも半導体チップそのものよりわずかに厚い程度の大きさとなっている。なお、半導体素子42としてより薄くするために、半導体チップの裏面を、研削工程を設けて研削しておくようにしてもよい。例えば、総厚を0.3mm程度以下としておくことができる。
Since the
次に、このような半導体素子42の製造工程例について図3を参照して説明する。図3は、図1に示した部品内蔵配線板に使用の半導体素子42についてその製造過程例を模式的断面で示す工程図である。図3において、すでに説明の図中に示した構成要素と同一のものには同一符号を付している。
Next, an example of a manufacturing process of such a
まず、図3(a)に示すように、半導体ウエハ42wであってその面上に複数の半導体デバイスがすでに形成されたものを用意する。半導体ウエハ42wの面上には、それぞれの半導体デバイスの外部接続部として端子パッド42cが形成されている。端子パッド42cは、通常、ワイヤボンディングを行なうのに必要な面積を有しており、かつワイヤボンディングを行うのに支障のない程度の配置ピッチを有して各半導体デバイスの四辺に沿って設けられている。この配置ピッチは、一般的な表面実装を行う端子の配置ピッチより狭い。
First, as shown in FIG. 3A, a
次に、図3(b)に示すように、パッド42cを覆うように半導体ウエハ42w上全面に絶縁層42dを形成する。形成方法は、周知の方法を用いてよいが、例えば、半導体ウエハ42w上に絶縁材料であるポリイミドを滴下してスピンコートし厚さ例えば1μm程度に形成することができる。
Next, as shown in FIG. 3B, an insulating
次に、図3(c)に示すように、パッド42c上の絶縁層42dを選択的にエッチング除去し絶縁層42dに、パッド42cに通じる開口部71を形成する。選択的にエッチングするには、フォトリソグラフィなどの周知の方法を適用することができる。なお、図3(b)および図3(c)に示す方法に代えて、パッド42c上を除き選択的に絶縁層42dを形成する方法を用いてもよい。選択的に絶縁層42dを形成するのも同様に周知の方法により行なうことができる。
Next, as shown in FIG. 3C, the insulating
開口部71を形成したら、次に、図3(d)に示すように、開口部71内を充填しかつ必要なパターンを有するように導電材料で再配線層42bを絶縁層42d上に形成する。再配線層42bは、材料として例えばAlやAu、Cuなどを用いることができる。形成方法としては、スパッタ、蒸着、めっきなどの中から使用する材料を考慮して適当なものを選択することができる。パターン化のためには、使用する材料を考慮の上、絶縁層42d上に全面的に形成したあと不要部分をエッチング除去するか、または絶縁層42d上に所定パターンのレジストマスクを形成しさらに再配線層42bとなる層を形成するかして行うことができる。再配線層42bの厚さは例えば1μm程度とすることができる。
After the
再配線層42bを形成したら、次に、図3(e)に示すように、再配線層42b上を覆って絶縁層42eを形成し、さらに絶縁層42eを選択的にエッチング除去して絶縁層42eに再配線層42bに通じる開口部72を形成する。この図3(e)に示す工程は、絶縁層42dの形成およびその加工の工程である図3(b)、図3(c)と同様の要領により行うことができる。絶縁層42eを選択的に形成する方法を選択した場合も同様である。
After forming the
開口部72を形成したら、次に、図3(f)に示すように、開口部72内を充填しかつ絶縁層42e上の所定の配置位置を占めるように表面実装用端子42aを導電材料で形成する。この導電材料には、例えばAlやAu、Cuなどを用いることができる。形成方法としては、スパッタ、蒸着、めっきなどの中から使用する材料を考慮して適当なものを選択することができる。選択的に形成するには、使用する材料を考慮の上、絶縁層42e上に全面的に形成したあと不要部分をエッチング除去するか、または絶縁層42d上に所定パターンのレジストマスクを形成しさらに表面実装用端子42aとなる層を形成するかして行なうことができる。表面実装用端子42aの層は、その厚さを例えば1μm程度とすることができる。
After the
表面実装用端子42aは、さらに、その導電材料がCuやAlであればその表層をNi/Auのめっき層、またはSn(すず)のめっき層で覆うように処理を加えてもよい。このようなめっきを施すには例えば無電解めっき工程を用いることができる。所定材料のめっき層を有することにより、配線板内への内蔵のための表面実装において良好なはんだ付けとその接続信頼性を得ることができる。 If the conductive material is Cu or Al, the surface mounting terminal 42a may be further processed so that its surface layer is covered with a Ni / Au plating layer or a Sn (tin) plating layer. For example, an electroless plating process can be used to perform such plating. By having a plating layer of a predetermined material, it is possible to obtain good soldering and connection reliability in surface mounting for incorporation in a wiring board.
表面実装用端子42aが形成されたら、最後に、図3(g)に示すように、半導体ウエハ42wをダイシングし個々の半導体素子42を得る。このようにして得られた半導体素子42は、表面実装用端子42aにより、すでに述べたようにチップ部品と同様に表面実装工程に供することができる。
When the surface mounting terminals 42a are formed, finally, as shown in FIG. 3G, the
なお、図3においては、ダイシングする前のウエハ42wを用いて表面実装用端子42aを形成する方法を説明したが、これは、より生産性を上げて形成する例を示したものであり、当然ながらダイシングしたあとの個々の半導体チップに対して同様の方法で表面実装用端子42aを形成することもできる。
In FIG. 3, the method of forming the surface mounting terminals 42a using the
図3に示した製造過程の半導体素子42の変形例としては、再配線層42bと表面実装用端子42aとを同一層として形成する例を挙げることができる。この場合には、再配線として必要なパターンを有するように、かつこのパターンに連絡して表面実装用端子42aのパターンを有するように導電材料の層を絶縁層42d上に形成する。この導電材料の層は、絶縁層42dに形成された開口部71内を充填している。そして、この導電材料の層のうちの表面実装用端子42aの部分を除いて全面を絶縁層42eで覆うように形成する。これによっても、半導体デバイスの端子パッド42cを再配置した表面実装用端子42aを有する半導体素子を得ることができる。
As a modification of the
次に、図1中に示した接続部材51の微細な構造について図4を参照して説明する。図4は、図1に示した部品内蔵配線板に使用の接続部材51の微細な構造を示す説明図である。接続部材51は、図4(a)右側に示すように、微細な構造として、硬化されている樹脂部503A中に導電部505の骨格構造が形成された構成になっている。この骨格構造はその抜けた部位に樹脂部503Aが満たされ、空隙をもたせないようにしている。
Next, the fine structure of the connecting
導電部505は、さらに詳細には、図4(b)に示す拡大断面図に描かれるように、粒子状の金属の種部502Aとこの表面を覆う複数元素系相512とを有し、種部502Aを覆う複数元素系相512が互いに連接することによって骨格構造になっている。なお、接続部材51中には、種部502A、複数元素系相512のほかに、残留はんだ501Aも多少存在する。複数元素系相512は、はんだ粒子501(図4(a)左側を参照)中の金属と種部502A中の金属とによる複数元素系相であり、はんだ粒子501の融点が240℃以下、複数元素系相512の融点が260℃以上となるように、はんだ粒子501および種部502A(種粒子502)の材料が選ばれている。
More specifically, as shown in the enlarged cross-sectional view shown in FIG. 4B, the
接続部材51の上記微細構造には、それらの形成過程が関連している。概略的には、図4(a)左側に示すように、接続部材51は、硬化される前の状態として、ペースト状の熱硬化性樹脂503中にはんだ粒子501と種粒子502とが分散された構成を有している(硬化前の接続部材51A[=導電性接着性樹脂])。
The formation process of the
このような導電性接着性樹脂を加熱してはんだ粒子501を溶解させると、その成分金属と種粒子502が含有する金属とが反応して種粒子502表面が複数元素系相512に変化し、はんだ粒子501の溶解に由来して複数元素系相512は互いに連接する。複数元素系相512が発現するとその融点ははんだ粒子501より高いので、上記加熱の温度程度では固相となって骨格構造になる。種粒子502のうちの未反応部(中心に近い部位)は、複数元素系相512の中に種となって残り種部502Aになる。はんだ粒子501のうち複数元素系相512への変化に残留した分は凝固して残留はんだ501Aになる。
When such a conductive adhesive resin is heated to dissolve the
上記で、はんだ粒子501を溶解させる温度では、熱硬化性樹脂503は硬化しないようにその材料が選択されている。これにより、はんだ粒子501が溶解したときのその移動を妨げずに溶解金属と種粒子502との反応が円滑になされるようになっている。このような溶解、反応を生じさせた後に、加熱温度を上げて熱硬化性樹脂503を熱硬化させる。この熱硬化により、上記形成された骨格構造を固定化するように骨格構造の隙間に樹脂部503Aが満たされた構造ができあがる。
The material is selected so that the
このような構成の接続部材51では、とりわけ、上記導電部505中において複数元素系相512が連接して形成された骨格構造がその導電性を担っており、この複数元素系相512は、上記のように、融点が260℃以上になっている。260℃以上とすることで2次実装時加熱(例えば高くとも250℃)での溶融を回避でき、再溶融による接続不良や短絡を防止できる。
In the
また、この導電性の骨格構造は硬化された樹脂部503A中に形成されており、骨格構造の隙間はこれにより埋められている。したがって、接続部材51中にボイドが発生し信頼性が損なわれることがない。さらに、接続部材51の導電性が導電体による骨格構造によっているので、低抵抗の接続部にすることができる。なお、残留はんだ501Aが2次実装時に再溶融することはあり得るが、複数元素系相512へ変化せずに残留した分なのでその量はわずかでありかつ樹脂部503A中に閉じ込められているので、信頼性に対する影響は最小限に抑制できる。
The conductive skeleton structure is formed in the cured
ちなみに、半導体素子42を配線パターン22によるランドに接続している接続部材(はんだ)52についても、接続部材51と同じものを使用してよい。ただし、チップ部品41の場合に比較するとその必要性は相対的に小さい。これは、各部品と絶縁層12との密着性の差にある。チップ部品41は、その端子41aの部分を除くとセラミック材料であることが多く、絶縁層12との密着性がより劣る。
Incidentally, the same connection member (solder) 52 that connects the
これに対し、表面実装用端子42aを有する半導体素子42では、端子42a周りに樹脂層(この場合絶縁層42e)が配されていて、絶縁層12との密着性はより良好である。密着性が悪いセラミック材料などの場合には、その界面が剥離しやすく、剥離すると2次実装時に再溶融したはんだが侵入しショート不良に至るおそれがある。よって、少なくとも、チップコンデンサ等のチップ部品41をランドに接続する接続部材51について、上記のような特別な材料、構造のものを用いると信頼性向上に効果的である。
On the other hand, in the
次に、図5は、図4に示した接続部材51中の導電部505を得るための材料の例を示す表であり、図5(a)は、硬化前の接続部材51A中に含まれるはんだ粒子501の材料例、図5(b)は、同じく種粒子502の材料例である。図5(a)に示すように、これらのはんだ粒子501では、その融点が240℃以下である。はんだ粒子501としてこのような融点の金属材料を用いることで、絶縁層11〜15が有機材料であってもそれに対する加熱温度としてその耐熱温度までには余裕を持たせることができる。図5(b)に示す組成系または金属は、はんだ粒子501の組成金属のひとつと反応してできる複数元素系相が融点として260℃以上を有する組成系または金属として選択されている。
Next, FIG. 5 is a table showing an example of a material for obtaining the
次に、図6は、図4に示した接続部材51を構成する複数元素系相512の材料例を示す表であり、図5に示した材料のはんだ粒子501と種粒子502とから形成され得る複数元素系相を示している。図6に示すように、これらの複数元素系相512は、その融点が260℃以上となっている。このような複数元素系相512により、2次実装時加熱(例えば高くとも250℃)で溶融は起こらず、再溶融での接続不良や短絡の発生を効果的に防止できる。
Next, FIG. 6 is a table showing an example of the material of the
なお、図6に示す複数元素系相におけるx、y(、z)の比は、単純な整数比になる場合(=化学量論的組成;金属間化合物)のみならず、これからはずれて例えばxの値を固定したときにy(、z)が幅をもった値で存在できる場合もある。例えば、合金(固溶体)相の場合や、組成比の異なる2種以上の金属間化合物が混晶している相の場合である。 Note that the ratio of x, y (, z) in the multi-element phase shown in FIG. 6 is not only a simple integer ratio (= stoichiometric composition; intermetallic compound), but deviates from this, for example, x In some cases, y (, z) can exist as a value having a width when the value of is fixed. For example, it is an alloy (solid solution) phase or a phase in which two or more intermetallic compounds having different composition ratios are mixed crystals.
図6に示す複数元素系相における金属間化合物としては、例えば、Cu6Sn5、CuZn3、Cu2Sb、Ag3Sn、FeSn2、AuSn2が知られている。Cu6Sn5は、これと組成元素が同じで組成比が異なる異種の金属間化合物であるCu3Snと混在して形成される場合があり、この混在比に応じて全体としてx、yの比は単純な整数比ではなくなる。Cu3Snは、Cu6Sn5と比較してもろい性質があるが、その融点が260℃以上であることに変わりはなく、また、導電部505の構造が樹脂部503Aにより補強される構造により、その悪影響を小さく留めることができる。
For example, Cu 6 Sn 5 , CuZn 3 , Cu 2 Sb, Ag 3 Sn, FeSn 2 , and AuSn 2 are known as intermetallic compounds in the multi-element phase shown in FIG. Cu 6 Sn 5 may be formed in combination with Cu 3 Sn, which is a different type of intermetallic compound having the same compositional element and different composition ratio. Depending on this mixture ratio, x and y as a whole may be formed. The ratio is no longer a simple integer ratio. Cu 3 Sn has fragile properties as compared with Cu 6 Sn 5 , but the melting point is 260 ° C. or higher, and the structure of the
以上説明してきたように、この実施形態に係る部品内蔵配線板は、複数種の部品のひとつとして半導体素子42を、もうひとつとしてチップ部品41を、同時に埋設して備えている。ここで、半導体素子42は、半導体チップとグリッド状配列の表面実装用端子42aとを有している。したがって、半導体素子42を配線板に内蔵のため実装のとき、表面実装技術を適用し得る。よって、複数種の部品の実装に表面実装技術を利用でき、このとき生産性を考慮して比較的大きなワークを使用できる。したがって、大きな生産性と低コストを実現した部品内蔵配線板となる。
As described above, the component built-in wiring board according to this embodiment includes the
また、表面実装用端子42aが特にグリッド状配列であること、すなわち面配置であることにより、半導体素子42としての平面面積を極力小さくするが可能である。さらに、表面実装用端子42aと半導体チップ上の端子パッド42cとの電気的接続が、半導体チップ上に形成された再配線層42bによってなされているので、半導体素子42としての厚みも半導体チップそのものと比較してさほど厚くならない。すなわち、半導体素子42の面積および厚みという観点で、半導体チップと同様の内蔵のしやすさが確保されている。一方、半導体チップを内蔵する場合に必要なフリップチップ接続ほどに高精度な位置合わせ工程を必要とするわけではない。よってこれも生産性の向上と低コスト化に寄与する。
In addition, since the surface mounting terminals 42a are particularly arranged in a grid, that is, in a plane arrangement, the plane area of the
なお、内蔵、埋設する半導体素子42として、上記説明のようなウエハレベル・チップスケールパッケージのものでなく、ほかのパッケージ品(例えば半導体チップと表面実装用素子42aとの間にインターポーズ基板を有する形態)とすることも可能である。この場合は、素子としての面積および厚みが、ウエハレベル・チップスケールパッケージのものより必然的に大きくなるが、部品内蔵に供する基板側の仕様次第では対応できる。この場合も、表面実装技術を、半導体素子42に適用し得る利点は維持される。
The
また、この部品内蔵配線板では、内蔵のチップ部品41を配線層22に接続する接続部材51が、硬化された樹脂部503Aと、この樹脂部503A中に含まれた融点が240℃以下の残留はんだ501Aとを有し、さらに次のような導電部505を有している。すなわち、導電部505は、残留はんだ501Aの組成金属のひとつである金属が別の金属(種部502Aの金属)と反応してできた融点が260℃以上の複数元素系相512と、この複数元素系相512により表面が覆われた上記別の金属の粒子(種部502A)とを含有している。さらに、導電部505は、樹脂部503A中で複数元素系相512が連接し導電性の骨格構造になっている。
In this component built-in wiring board, the connecting
このような構成の接続部材51では、とりわけ、上記導電部505中の、複数元素系相512が連接して形成された骨格構造がその導電性を担っており、この複数元素系相512は、融点が260℃以上になるようなものとして選択されている。260℃以上として選択することで2次実装時加熱(例えば高くとも250℃)での溶融を回避でき、再溶融による接続不良や短絡を防止できる。
In the
また、この導電性の骨格構造は硬化された樹脂部503A中に形成されており、骨格構造の隙間は樹脂部503Aにより埋められている。したがって、接続部材51中にボイドが発生し信頼性が損なわれることもない。さらに、この接続部材51は、例えば銀ペーストのような導電性組成物とは異なり、端子41aの表層がすず層である場合にも電池効果による腐食をもたらさない。以上により、部品内蔵配線板としての信頼性が保たれる。さらに、接続部材51の導電性が導電体による骨格構造によっているので、低抵抗の接続部にすることができる。
The conductive skeleton structure is formed in the cured
次に、図1に示した部品内蔵配線板の製造工程を図7ないし図9を参照して説明する。図7ないし図9は、それぞれ、図1に示した部品内蔵配線板の製造過程の一部を模式的断面で示す工程図である。これらの図において図1中に示した構成要素と同一または同一相当のものには同一符号を付してある。 Next, the manufacturing process of the component built-in wiring board shown in FIG. 1 will be described with reference to FIGS. 7 to 9 are process diagrams schematically showing a part of the manufacturing process of the component built-in wiring board shown in FIG. In these figures, the same or equivalent components as those shown in FIG.
図7から説明する。図7は、図1中に示した各構成のうち絶縁層11を中心とした部分の製造工程を示している。まず、図7(a)に示すように、厚さ例えば18μmの金属箔(電解銅箔)22A上に例えばスクリーン印刷により、層間接続体31となるペースト状の導電性組成物をほぼ円錐形のバンプ状(底面径例えば200μm、高さ例えば160μm)に形成する。この導電性組成物は、ペースト状の樹脂中に銀、金、銅などの金属微細粒または炭素微細粒を分散させたものである。説明の都合で金属箔22Aの下面に印刷しているが上面でもよい(以下の各図も同じである)。層間接続体31の印刷後これを乾燥させて硬化させる。
It demonstrates from FIG. FIG. 7 shows a manufacturing process of a portion centering on the insulating
次に、図7(b)に示すように、金属箔22A上に厚さ例えば公称100μmのFR−4のプリプレグ11Aを積層して層間接続体31を貫通させ、その頭部が露出するようにする。露出に際してあるいはその後その先端を塑性変形でつぶしてもよい(いずれにしても層間接続体31の形状は、積層方向に一致する軸を有しその軸方向に径が変化している。)。続いて、図7(c)に示すように、プリプレグ11A上に金属箔(電解銅箔)21Aを積層配置して加圧・加熱し全体を一体化する。このとき、金属箔21Aは層間接続体31と電気的導通状態となり、プリプレグ11Aは完全に硬化して絶縁層11になる。
Next, as shown in FIG. 7B, an FR-4 prepreg 11A having a thickness of, for example, 100 μm is laminated on the
次に、図7(d)に示すように、片側の金属箔22Aに例えば周知のフォトリソグラフィによるパターニングを施し、これを、実装用ランドを含む配線パターン22に加工する。そして、加工により得られた実装用ランド上に、図7(e)に示すように、硬化前の接続部材51Aおよびクリームはんだ52Aを適用する。硬化前の接続部材51Aは、例えばスクリーン印刷を用いてランド上に適用することができる。スクリーン印刷によれば容易に効率的に所定パターンに印刷できる。このスクリーン印刷のあと、クリームはんだ52Aを例えばディスペンサを用いてランド上に適用する。なお、硬化前の接続部材51Aも、スクリーン印刷に代えてディスペンサで適用することもできる。
Next, as shown in FIG. 7D, patterning by, for example, well-known photolithography is performed on the
クリームはんだ52Aは、これらに代えて硬化前の導電性組成物(例えば銀ペースト)を使用するようにしてもよい。導電性組成物とすると硬化後の耐熱性が高く、完成された後の配線板としての部品実装時に加わる熱で接続不良が発生するのを効果的に防止できる。なお、半導体素子42では、その表面実装用端子42aの表面にすずめっき層がないものを選択することが比較的容易であり、これにより銀ペーストを使用しても電池効果による腐食を避けることができる。
The cream solder 52A may be replaced with a conductive composition (for example, silver paste) before curing. When the conductive composition is used, heat resistance after curing is high, and it is possible to effectively prevent poor connection due to heat applied during component mounting as a wiring board after completion. It should be noted that it is relatively easy to select a
続いて、チップ部品41および半導体素子42を硬化前の接続部材51Aまたはクリームはんだ52Aを介して実装用ランド上にそれぞれ例えばマウンタで載置する。
Subsequently, the
硬化前の接続部材51Aとして、ここでは、例えば硬化温度240℃の例えばエポキシ変性ポリイミド樹脂たる熱硬化性樹脂503(図4を参照)中に、例えば、はんだ粒子501(図4を参照)たるSn−3Ag−0.5Cu(融点217℃)の組成の粒子、および種粒子502(図4を参照)たるCu粒子が分散されたものを用いる。その組成比としては、例えば、CuをSn−3Ag−0.5Cuとの全体に対して30wt%、CuおよびSn−3Ag−0.5Cuを熱硬化性樹脂503との全体に対して75wt%とすることができる。なお、組成がSn−3Ag−0.5Cuのはんだ粒子501は、その粒径として例えば10μmないし20μm、Cuの種粒子502は、その粒径として例えば3μmないし40μmとすることができる。
As the
硬化前の接続部材51Aには、はんだ粒子501を加熱、溶解させたときにこれを活性化させる性質を有するフラックス成分を含ませておくことができる。このような接続部材51Aによれば、フラックスを適用する工程を別途行う必要がなくなり、生産性を向上させる上で好ましい。
The
チップ部品41、半導体素子42が接続部材51Aまたはクリームはんだ52Aを介して実装用ランド上に載置されたら、次に、接続部材51A中に分散されたはんだ粒子501を溶融させるべく加熱(例えば225℃程度)を行う。この加熱では、接続部材51A中の熱硬化性樹脂503を硬化させることなく、はんだ粒子501が有する金属と種粒子502が有する金属との反応により複数元素系相512(図4を参照)を生成させる。この反応時には熱硬化性樹脂503が硬化していないので、樹脂503中で金属の移動は妨げられず反応は円滑に進む。複数元素系相512は225℃程度の温度で固相として発現する。この固相は、互いに連接して骨格構造を形成する。
After the
なお、クリームはんだ52Aについては、例えばこれをはんだ粒子501と同様のSn−3Ag−0.5Cuのはんだ粒子をフラックス中に分散させた構成のものとすることができる。これによれば、上記の例えば225℃の加熱でリフローさせることができる。
For example, the cream solder 52A may have a configuration in which Sn-3Ag-0.5Cu solder particles similar to the
複数元素系相512を生成させる加熱に続いて、次に、多少加熱温度を上昇させ(例えば250℃)、熱硬化性樹脂503を熱硬化させる。これにより、上記骨格構造による導電部505(図4を参照)の隙間を埋めるような硬化された樹脂部503A(図4を参照)が形成され、結果、接続部材51になる(図7(f)中に示す)。
Following the heating for generating the
以上説明の、2段階の加熱工程での温度プロファイルは例えば図10に示すように設定することができる。図10は、図7(f)に示す実装工程における温度プロファイルの例を示すグラフである。図10に示すように、徐々に加熱して225℃程度に達したときに一旦この温度を数十秒間保つ。その後温度を250℃に上げてこの温度状態を数十秒間保つ。このように2段階の温度保持を要する点は、はんだ粒子を溶融させる加熱工程のみを有する一般のクリームはんだのリフロー工程と異なる点である。 The temperature profile in the two-step heating process described above can be set as shown in FIG. 10, for example. FIG. 10 is a graph showing an example of a temperature profile in the mounting process shown in FIG. As shown in FIG. 10, when the temperature is gradually increased to reach about 225 ° C., this temperature is once maintained for several tens of seconds. Thereafter, the temperature is raised to 250 ° C. and this temperature state is maintained for several tens of seconds. Thus, the point which needs temperature maintenance of two steps is a different point from the reflow process of the general cream solder which has only the heating process which fuses a solder particle.
以上により、図7(f)に示すように、接続部材51、52を介してチップ部品41および半導体素子42が配線層22の実装用ランド上に接続された状態の配線板素材1が得られる。この配線板素材1を用いる後の工程については図9で述べる。
As described above, as shown in FIG. 7F, the
次に、図8を参照して説明する。図8は、図1中に示した各構成のうち絶縁層13および同12を中心とした部分の製造工程を示している。まず、図8(a)に示すように、両面に例えば厚さ18μmの金属箔(電解銅箔)23A、24Aが積層された例えば厚さ300μmのFR−4の絶縁層13を用意し、その所定位置にスルーホール導電体を形成するための貫通孔83をあけ、かつ内蔵するチップ部品41および半導体素子42に相当する部分に部品用開口部81、82を形成する。
Next, a description will be given with reference to FIG. FIG. 8 shows a manufacturing process of a portion centering on the insulating
次に、無電解めっきおよび電解めっきを行い、図8(b)に示すように、貫通孔83の内壁にスルーホール導電体33を形成する。このとき開口部81、82の内壁にも導電体が形成される。さらに、図8(c)に示すように、金属箔23A、24Aを周知のフォトリソグラフィを利用して所定にパターニングして配線層23、24を形成する。配線層23、24のパターニング形成により、開口部81、82の内壁に形成された導電体も除去される。
Next, electroless plating and electrolytic plating are performed to form a through-
次に、図8(d)に示すように、配線層23上の所定の位置に層間接続体32となる導電性バンプ(底面径例えば200μm、高さ例えば160μm)をペースト状導電性組成物のスクリーン印刷により形成する。続いて、図8(e)に示すように、絶縁層12とすべきFR−4のプリプレグ12A(公称厚さ例えば100μm)を配線層23側にプレス機を用い積層する。プリプレグ12Aには、絶縁層13と同様の、内蔵するチップ部品41および半導体素子42に相当する部分の開口部をあらかじめ設けておく。
Next, as shown in FIG. 8 (d), conductive bumps (bottom diameter: 200 μm, height: 160 μm, for example) that become
図8(e)の積層工程では、層間接続体32の頭部をプリプレグ12Aに貫通させる。なお、図8(e)における層間接続体32の頭部の破線は、この段階でその頭部を塑性変形させてつぶしておく場合と塑性変形させない場合の両者あり得ることを示す。以上により得られた配線板素材を配線板素材2とする。
In the stacking step of FIG. 8 (e), the head of the
以上の図8に示した工程は、以下のような手順とすることも可能である。図8(a)の段階では、貫通孔83のみ形成し内蔵部品用の開口部81、82を形成せずに続く図8(b)から図8(d)までの工程を行う。次に、図8(e)に相当する工程として、プリプレグ12A(開口のないもの)の積層を行う。そして、絶縁層13およびプリプレグ12Aに部品内蔵用の開口部を同時に形成する、という工程である。
The steps shown in FIG. 8 can be performed as follows. In the stage of FIG. 8A, only the through
次に、図9を参照して説明する。図9は、上記で得られた配線板素材1、2などを積層する配置関係を示す図である。ここで、図示上側の配線板素材3は、下側の配線板素材1と同様な工程を適用し、かつそのあと層間接続体34およびプリプレグ14Aを、図示中間の配線板素材2における層間接続体32およびプリプレグ12Aと同様にして形成し得られたものである。
Next, a description will be given with reference to FIG. FIG. 9 is a diagram showing an arrangement relationship in which the
ただし、配線板素材3は、部品(チップ部品41および半導体素子42)およびこれを接続するための部位(実装用ランド)のない構成であり、さらにプリプレグ14Aにはチップ部品41用の開口部、半導体素子42用の開口部を設けない。そのほかは、金属箔(電解銅箔)26A、絶縁層15、層間接続体35、配線層25、プリプレグ14A、層間接続体34とも、それぞれ配線板素材1の金属箔21A、絶縁層11、層間接続体31、配線層22、配線板素材2のプリプレグ12A、層間接続体32と同じである。
However, the
図9に示すような配置で各配線板素材1、2、3を積層配置してプレス機で加圧・加熱する。これにより、プリプレグ12A、14Aが完全に硬化し全体が積層・一体化する。このとき、加熱により得られるプリプレグ12A、14Aの流動性により、チップ部品41および半導体素子42の周りの空間およびスルーホール導電体33内部の空間にはプリプレグ12A、14Aが変形進入し空隙は発生しない。また、配線層22、24は、層間接続体32、34にそれぞれ電気的に接続される。
The
このプレス工程において、半導体素子42に加わるプレス力を緩和しその破壊などの不良発生を抑止するには、チップ部品41の高さに比べて半導体素子42の高さをやや低くしておくようにすると好ましい。多くのアプリケーションで半導体素子42の数は少なく(例えば1個)、かつこれを取り巻くようにチップ部品41が配置されることが多いからである。このように取り囲んで配置されたチップ部品41がよりプレス力を負担して半導体素子42に加わるプレス力は小さくなる。
In this pressing process, in order to relieve the pressing force applied to the
図9に示す積層工程の後、上下両面の金属箔26A、21Aを周知のフォトリソグラフィを利用して所定にパターニングし、さらにはんだレジスト61、62の層を形成することにより、図1に示したような部品内蔵配線板を得ることができる。 After the lamination step shown in FIG. 9, the metal foils 26A and 21A on the upper and lower surfaces are patterned by using well-known photolithography, and further layers of solder resists 61 and 62 are formed, as shown in FIG. Such a component built-in wiring board can be obtained.
変形例として、中間の絶縁層13に設けられたスルーホール導電体33については、層間接続体31や同32と同様なものとする構成も当然ながらあり得る。また、層間接続体31、32、34、35について、説明した導電性組成物印刷による導電性バンプを由来とするもの以外に、例えば、金属板エッチングにより形成された金属バンプ、導電性組成物充填による接続体、めっきにより形成された導体バンプなどを由来とするものなどのうちから適宜選択、採用することもできる。また、外側の配線層21、26は、最後の積層工程のあとにパターニングして得る以外に、各配線板素材1、3の段階で(例えば図7(d)の段階で)形成するようにしてもよい。
As a modification, the through-
また、図9に示した積層工程において、配線板素材1、2については、プリプレグ12Aおよび層間接続体32の部分を配線板素材2の側ではなく配線板素材1の側に設けておくようにしてもよい。すなわち、層間接続体32の形成およびプリプレグ12Aの積層を、配線板素材1の配線層22上(絶縁層11上)であらかじめ行うようにする。この場合、実装されたチップ部品41および半導体素子42が、一見、層間接続体32をスクリーン印刷で形成するときに干渉要因となるように見えるが、チップ部品41および半導体素子42として十分薄い部品の場合は実際上干渉要因とはならない。プリプレグ12Aの積層工程のときには、チップ部品41および半導体素子42の厚さを吸収できるクッション材を介在させて加圧・加熱すれば面内方向均一にプリプレグ12Aを積層できる。
In the laminating process shown in FIG. 9, for the
以上、本実施形態に係る部品内蔵配線板についてひと通り説明した。上記説明した製造工程では、接続部材51Aとして、硬化温度240℃の例えばエポキシ変性ポリイミド樹脂たる熱硬化性樹脂503中に、はんだ粒子501たるSn−3Ag−0.5Cu(融点217℃)の組成の粒子、および種粒子502たるCu粒子が分散されたものを用いた。ここで、部品41の実装工程における温度プロファイルの設定をよりラフ(非高精度)にするには、はんだ粒子501の融点と熱硬化性樹脂503の硬化温度とをより離すように、接続部材51Aの材料として次のようなものを採用することができる。
Heretofore, the component built-in wiring board according to the present embodiment has been described. In the manufacturing process described above, the connecting
すなわち、接続部材51Aのはんだ粒子501として、Snと、Ag、Bi、Cu、In、およびZnからなる群より選択された1種以上とを含む第1の合金の粒子と、Snと、Agと、Bi、Cu、In、およびZnからなる群より選択された1種以上とを含む第2の合金の粒子とが備えられたものを用いる。種粒子502としては、Cuと、Ag、Bi、In、およびSnからなる群より選択された1種以上とを含む合金の粒子とする。熱硬化性樹脂503には、上記説明の製造工程と同じ硬化温度240℃のエポキシ変性ポリイミド樹脂を用いる。上記3種の合金は、熱硬化性樹脂503との全体に対して80wt%の含有率とする。
That is, as the
以上の、合金の粒子と熱硬化性樹脂との混合体についてDSC(示差走査熱量測定)による融点観察を行うと、100℃ないし200℃の間に複数の融点があり、さらに、300℃ないし500℃の間にも複数の融点があることがわかる。よって、この合金粒子分散の熱硬化性樹脂を用いれば、100℃ないし200℃の間に存在する融点により、一般的に言われるはんだづけが可能である。 When the melting point observation by DSC (differential scanning calorimetry) is performed on the above mixture of alloy particles and thermosetting resin, there are a plurality of melting points between 100 ° C. and 200 ° C., and 300 ° C. to 500 ° C. It can be seen that there are a plurality of melting points also between ° C. Therefore, when this alloy particle-dispersed thermosetting resin is used, generally called soldering is possible due to the melting point existing between 100 ° C. and 200 ° C.
また、100℃ないし200℃に存在する融点での融解を生じしめたあとに生じる凝固組成物について同様にDSCによる融点観察を行うと、100℃ないし200℃の間に存在する融点はほとんど消失し(∵融点の高い複数元素系相に変化している)、300℃以上に融点が残るのみとなることがわかる。この性質から、2次実装での加熱(例えば250℃)においてはこの組成物はほぼ溶融はしないことになるので、上記の合金粒子分散の熱硬化性樹脂は、図7に示した接続部材51Aと同様に利用できることがわかる。ここで、第1、第2の合金粒子の融点と熱硬化性樹脂503の硬化温度とは、図7での説明の場合より離れているので、部品41の実装工程における温度プロファイルの設定はよりラフで済む。
Further, when the solidification composition formed after melting at the melting point existing at 100 ° C. to 200 ° C. is similarly observed by DSC, the melting point existing between 100 ° C. and 200 ° C. is almost lost. It can be seen that the melting point remains only at 300 ° C. or higher (changed to a multi-element phase having a high melting point). Because of this property, the composition hardly melts during heating in the secondary mounting (for example, 250 ° C.). Therefore, the thermosetting resin in which the alloy particles are dispersed is the connecting
次に、部品41の実装工程の温度をより低温化するには、はんだ粒子501の融点をより低下させ、かつ、熱硬化性樹脂503の硬化温度もより低下させるように、接続部材51Aの材料として次のようなものを採用することができる。
Next, in order to lower the temperature of the mounting process of the
すなわち、接続部材51Aとして、はんだ粒子501がSn−58Bi(融点138℃)の粒子であり、種粒子502がSnのめっきされたCu粒子およびNi粒子であり、熱硬化性樹脂503が硬化温度180℃のエポキシ樹脂であるような、金属粒子分散の熱硬化性樹脂を用いる。これによれば、第1段階の加熱を例えば150℃で行い、次に第2段階の加熱としてこれを例えば185℃で行うことができる。
That is, as the connecting
実際にこのような加熱を行って部品41、42を実装した後、2次実装を想定して260℃の加熱を3回行って信頼性試験を実施したところ、再溶融による問題は生じないことがわかった。この場合の接続部材51を観察したところ、CuSn合金(融点約630℃)およびNiBi合金(融点約469℃)が生じていることがわかった。
After mounting the
1…配線板素材、2…配線板素材、3…配線板素材、11…絶縁層、11A…プリプレグ、12…絶縁層、12A…プリプレグ、13…絶縁層、14…絶縁層、14A…プリプレグ、15…絶縁層、21…配線層(配線パターン)、21A…金属箔(銅箔)、22…配線層(配線パターン)、22A…金属箔(銅箔)、23…配線層(配線パターン)、23A…金属箔(銅箔)、24…配線層(配線パターン)、24A…金属箔(銅箔)、25…配線層(配線パターン)、26…配線層(配線パターン)、26A…金属箔(銅箔)、31、32、34、35…層間接続体(導電性組成物印刷による導電性バンプ)、33…スルーホール導電体、41…チップ部品(電気/電子部品)、41a…端子、42…半導体素子(ウエハレベル・チップスケールパッケージによる)、42a…表面実装用端子、42b…再配線層、42c…端子パッド、42d、42e…絶縁層、42w…半導体ウエハ、51…接続部材、52…接続部材(はんだまたは導電性組成物)、51A…硬化前の接続部材、52A…クリームはんだまたは硬化前導電性組成物、61、62…はんだレジスト、71、72…開口部、81、82…部品用開口部、83…貫通孔、501…はんだ粒子、501A…残留はんだ、502…種粒子、502A…種部、503…熱硬化性樹脂、503A…樹脂部(硬化後熱硬化性樹脂)、505…導電部、512…複数元素系相。
DESCRIPTION OF
Claims (13)
前記第1の絶縁層に対して積層状に位置する第2の絶縁層と、
前記第2の絶縁層に埋設され、かつ、端子パッドを有する半導体チップと、該端子パッドに電気的接続された、グリッド状配列の表面実装用端子とを備えた半導体素子と、
前記第2の絶縁層にさらに埋設された、チップコンデンサ、チップ抵抗、およびチップインダクタからなる群より選択された一種の電気/電子部品と、
前記第1の絶縁層と前記第2の絶縁層とに挟まれて設けられた、前記半導体素子用の第1の実装用ランドと前記電気/電子部品用の第2の実装用ランドとを含む配線パターンと、
前記半導体素子の前記表面実装用端子と前記第1の実装用ランドとを電気的に接続する第1の接続部材と、
前記電気/電子部品の端子と前記第2の実装用ランドとを電気的に接続する第2の接続部材とを具備し、
前記第1の接続部材および前記第2の接続部材のうちの少なくとも前記第2の接続部材が、硬化された樹脂部と、該樹脂部に含有された融点が240℃以下の金属と、該金属の組成金属のひとつである第1の金属が該第1の金属と異なる第2の金属を含む複数元素系相に変化することで融点が260℃以上となる性質の前記第1の金属の該複数元素系相により表面が覆われた前記第2の金属の粒子を含有しかつ前記樹脂部中で該複数元素系相が連接し導電性の骨格構造を形成している導電部とを有すること
を特徴とする部品内蔵配線板。 A first insulating layer;
A second insulating layer positioned in a stack with respect to the first insulating layer;
A semiconductor element comprising a semiconductor chip embedded in the second insulating layer and having a terminal pad; and a grid-arranged surface mounting terminal electrically connected to the terminal pad;
A kind of electric / electronic component selected from the group consisting of a chip capacitor, a chip resistor, and a chip inductor, further embedded in the second insulating layer;
Including a first mounting land for the semiconductor element and a second mounting land for the electric / electronic component provided between the first insulating layer and the second insulating layer. A wiring pattern;
A first connecting member for electrically connecting the surface mounting terminal of the semiconductor element and the first mounting land;
A second connecting member for electrically connecting the terminal of the electric / electronic component and the second mounting land;
Of the first connecting member and the second connecting member, at least the second connecting member is a cured resin part, a metal having a melting point of 240 ° C. or less contained in the resin part, and the metal The first metal which is one of the compositional metals of the first metal having the property of having a melting point of 260 ° C. or higher by changing to a multi-element phase containing a second metal different from the first metal. A conductive portion containing particles of the second metal whose surface is covered with a multi-element phase and in which the multi-element phase is connected in the resin portion to form a conductive skeleton structure. Component built-in wiring board.
前記第2の金属が、Ag、Au、Cu、Ni、およびFe、ならびにCu−Ni組成系、Cu−Sn組成系、Ag−Sn組成系、Cu−Zn組成系、およびCo−Sb組成系からなる群より選択された1種以上の金属または組成系であること
を特徴とする請求項1記載の部品内蔵配線板。 The metal having a melting point of 240 ° C. or lower is Sn—In composition system, Sn—Bi composition system, Sn—Zn—Bi composition system, Sn—Ag—In composition system, Sn—Ag—Cu composition system, Sn—Ag. A composition system, a Sn—Cu composition system, and a Sn—Sb composition system, and one composition system or metal selected from the group consisting of Sn,
The second metal is composed of Ag, Au, Cu, Ni, and Fe, and a Cu—Ni composition system, a Cu—Sn composition system, an Ag—Sn composition system, a Cu—Zn composition system, and a Co—Sb composition system. The component built-in wiring board according to claim 1, wherein the wiring board is one or more metals selected from the group or a composition system.
前記第2の金属が、Cuと、Ag、Bi、In、およびSnからなる群より選択された1種以上とを含む合金であること
を特徴とする請求項1記載の部品内蔵配線板。 A first alloy containing Sn and one or more selected from the group consisting of Ag, Bi, Cu, In, and Zn, Sn, Ag, Bi; And a second alloy containing one or more selected from the group consisting of Cu, In, and Zn,
The component built-in wiring board according to claim 1, wherein the second metal is an alloy containing Cu and at least one selected from the group consisting of Ag, Bi, In, and Sn.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2009189320A JP5851079B2 (en) | 2008-08-21 | 2009-08-18 | Component built-in wiring board |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2008212453 | 2008-08-21 | ||
| JP2008212453 | 2008-08-21 | ||
| JP2009189320A JP5851079B2 (en) | 2008-08-21 | 2009-08-18 | Component built-in wiring board |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2010074151A true JP2010074151A (en) | 2010-04-02 |
| JP5851079B2 JP5851079B2 (en) | 2016-02-03 |
Family
ID=42205609
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2009189320A Expired - Fee Related JP5851079B2 (en) | 2008-08-21 | 2009-08-18 | Component built-in wiring board |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP5851079B2 (en) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2012015521A (en) * | 2010-07-05 | 2012-01-19 | Samsung Electro-Mechanics Co Ltd | Ic module and manufacturing method thereof, and embedded printed circuit board using ic module and manufacturing method thereof |
| JP2012182379A (en) * | 2011-03-02 | 2012-09-20 | Murata Mfg Co Ltd | Multilayer chip component and method for manufacturing the same |
| JP2014146842A (en) * | 2014-05-02 | 2014-08-14 | Dainippon Printing Co Ltd | Manufacturing method of component built-in wiring board |
| US9114594B2 (en) | 2011-07-26 | 2015-08-25 | Rohm And Haas Electronic Materials Llc | High temperature resistant silver coated substrates |
| US9204541B2 (en) | 2011-02-15 | 2015-12-01 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | Multilayer circuit board and method for manufacturing the same |
| US9560767B2 (en) | 2012-02-27 | 2017-01-31 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Wiring boards and semiconductor modules including the same |
| CN110120354A (en) * | 2019-05-06 | 2019-08-13 | 珠海格力电器股份有限公司 | Packaging method of intelligent power module and intelligent power module |
| CN114664771A (en) * | 2022-02-14 | 2022-06-24 | 致瞻科技(上海)有限公司 | Novel semiconductor capacitor packaging structure and packaging method thereof |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003211289A (en) * | 2002-01-21 | 2003-07-29 | Fujitsu Ltd | Conductive bonding material, bonding method using the same, and electronic equipment |
| JP2003282792A (en) * | 2002-03-25 | 2003-10-03 | Hitachi Ltd | Semiconductor device manufacturing method, semiconductor device, and semiconductor module |
| JP2005039094A (en) * | 2003-07-16 | 2005-02-10 | Dt Circuit Technology Co Ltd | Semiconductor chip built-in wiring board and manufacturing method of semiconductor chip built-in wiring board |
| JP2007073866A (en) * | 2005-09-09 | 2007-03-22 | Dainippon Printing Co Ltd | Component built-in wiring board |
| JP2007281160A (en) * | 2006-04-06 | 2007-10-25 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Circuit component built-in module and method for manufacturing the circuit component built-in module |
| JP2007329213A (en) * | 2006-06-07 | 2007-12-20 | Dainippon Printing Co Ltd | Component built-in wiring board, manufacturing method of component built-in wiring board. |
-
2009
- 2009-08-18 JP JP2009189320A patent/JP5851079B2/en not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003211289A (en) * | 2002-01-21 | 2003-07-29 | Fujitsu Ltd | Conductive bonding material, bonding method using the same, and electronic equipment |
| JP2003282792A (en) * | 2002-03-25 | 2003-10-03 | Hitachi Ltd | Semiconductor device manufacturing method, semiconductor device, and semiconductor module |
| JP2005039094A (en) * | 2003-07-16 | 2005-02-10 | Dt Circuit Technology Co Ltd | Semiconductor chip built-in wiring board and manufacturing method of semiconductor chip built-in wiring board |
| JP2007073866A (en) * | 2005-09-09 | 2007-03-22 | Dainippon Printing Co Ltd | Component built-in wiring board |
| JP2007281160A (en) * | 2006-04-06 | 2007-10-25 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Circuit component built-in module and method for manufacturing the circuit component built-in module |
| JP2007329213A (en) * | 2006-06-07 | 2007-12-20 | Dainippon Printing Co Ltd | Component built-in wiring board, manufacturing method of component built-in wiring board. |
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2012015521A (en) * | 2010-07-05 | 2012-01-19 | Samsung Electro-Mechanics Co Ltd | Ic module and manufacturing method thereof, and embedded printed circuit board using ic module and manufacturing method thereof |
| US9204541B2 (en) | 2011-02-15 | 2015-12-01 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | Multilayer circuit board and method for manufacturing the same |
| JP2012182379A (en) * | 2011-03-02 | 2012-09-20 | Murata Mfg Co Ltd | Multilayer chip component and method for manufacturing the same |
| US9114594B2 (en) | 2011-07-26 | 2015-08-25 | Rohm And Haas Electronic Materials Llc | High temperature resistant silver coated substrates |
| US9560767B2 (en) | 2012-02-27 | 2017-01-31 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Wiring boards and semiconductor modules including the same |
| JP2014146842A (en) * | 2014-05-02 | 2014-08-14 | Dainippon Printing Co Ltd | Manufacturing method of component built-in wiring board |
| CN110120354A (en) * | 2019-05-06 | 2019-08-13 | 珠海格力电器股份有限公司 | Packaging method of intelligent power module and intelligent power module |
| CN110120354B (en) * | 2019-05-06 | 2024-05-28 | 珠海零边界集成电路有限公司 | Packaging method of intelligent power module and intelligent power module |
| CN114664771A (en) * | 2022-02-14 | 2022-06-24 | 致瞻科技(上海)有限公司 | Novel semiconductor capacitor packaging structure and packaging method thereof |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP5851079B2 (en) | 2016-02-03 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| TWI545998B (en) | Built-in parts wiring board | |
| JP5851079B2 (en) | Component built-in wiring board | |
| JP4204989B2 (en) | Semiconductor device and manufacturing method thereof | |
| JP2010010671A (en) | Wiring board with built-in component, and method of manufacturing wiring board with built-in component | |
| JP2009252942A (en) | Component built-in wiring board, and method of manufacturing component built-in wiring board | |
| JP2009111307A (en) | Component built-in wiring board | |
| JP2009267149A (en) | Part built-in wiring board, and method for manufacturing part built-in wiring board | |
| US20240136265A1 (en) | Interconnect substrate, method of making the same, and semiconductor apparatus | |
| TW201225209A (en) | Semiconductor device and method of confining conductive bump material with solder mask patch | |
| JP2003229513A (en) | Element-embedded substrate and method of manufacturing element-embedded substrate | |
| JP2011249457A (en) | Wiring board having embedded component, and manufacturing method for the same | |
| JP2013077726A (en) | Method of manufacturing semiconductor package | |
| JP2010272814A (en) | Circuit board and method for repairing crack of solder bump | |
| JP5108253B2 (en) | Component mounting module | |
| JP5359993B2 (en) | Component built-in wiring board, method of manufacturing component built-in wiring board | |
| JP6007956B2 (en) | Component built-in wiring board | |
| JP2011228422A (en) | Wiring board incorporating components, and method of manufacturing the same | |
| JP2010040891A (en) | Wiring board with built-in component | |
| JP5649771B2 (en) | Component built-in wiring board | |
| JP5895981B2 (en) | Electronic module | |
| JP5818296B2 (en) | Electronic module and method for manufacturing electronic module | |
| JP2013110441A (en) | Component built-in wiring board manufacturing method | |
| JP5733378B2 (en) | Component built-in wiring board, method of manufacturing component built-in wiring board | |
| JP6079329B2 (en) | Component built-in wiring board, method of manufacturing component built-in wiring board | |
| JP2011171578A (en) | Semiconductor device, laminated semiconductor device, and method of manufacturing semiconductor device |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20120615 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20130515 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20130521 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20130722 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20140318 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20140519 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20150106 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20151202 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 5851079 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |