JP2012009560A - Flexible multi layer wiring board, flexible semiconductor device and method for manufacturing flexible multi layer wiring board - Google Patents
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Abstract
【課題】半導体素子をワイヤを用いて電極パッドに圧着させる際に、接続強度を十分に確保できるフレキシブル多層配線板を提供する。
【解決手段】フレキシブル多層配線板30は、第1主面M1及び第1主面M1に対向する第2主面M2を備える接着剤層1Aと、接着剤層1A上に配置された、第2主面M2と接する第3主面M3及び第3主面M3に対向する第4主面M4を備える低弾性率素材で形成された絶縁性基材層2Aとを有する基材10Aを有する。フレキシブル多層配線板30は、基材10Aと同様の構成を備える基材10B,10Cと、最外郭基材10Dをさらに有する。最外郭基材10Dの接着剤層1D中には、接着剤層1Dよりも弾性率が高いビア層9A,9Bが埋設されている。
【選択図】図1Provided is a flexible multilayer wiring board capable of ensuring sufficient connection strength when a semiconductor element is crimped to an electrode pad using a wire.
A flexible multilayer wiring board 30, an adhesive layer 1A having a second major surface M 2 opposite to the first major surface M 1 and the first main surface M 1, disposed on the adhesive layer 1A , and a third major surface M 3 and the insulating base layer 2A formed by low modulus material having a fourth major surface M 4 facing the third major surface M 3 in contact with the second major surface M 2 A substrate 10A is included. The flexible multilayer wiring board 30 further includes base materials 10B and 10C having the same configuration as the base material 10A and an outermost base material 10D. In the adhesive layer 1D of the outermost base material 10D, via layers 9A and 9B having an elastic modulus higher than that of the adhesive layer 1D are embedded.
[Selection] Figure 1
Description
本発明は、フレキシブル多層配線板、フレキシブル半導体装置及びフレキシブル多層配線板の製造方法に関する。 The present invention relates to a flexible multilayer wiring board, a flexible semiconductor device, and a method for manufacturing a flexible multilayer wiring board.
半導体チップと配線基板との電気的な接続において、従来から微細なワイヤを用いて接続するワイヤーボンディング工法が用いられている。このワイヤーボンディング工法による接続において、一般的にワイヤ材料にAuが用いられ、電極材料に金(Au)、アルミニウム(Al)、銅(Cu)等の金属が用いられる。この金属ワイヤを電極金属に熱圧着することで接続する。このとき、例えば、Au−Au接合においては、熱圧着のみでは300℃程度まで温度上昇する必要があることから、この温度領域では、樹脂基板は適用できない。このため、超音波による振動(振動エネルギー)を与えることで金属表面を活性化させ、100℃〜200℃の低温での接続を可能にしている。この熱・荷重・超音波により、金属表面の水分等の不純物の除去や金属ワイヤと電極間の原子拡散を促進することで固相接合する。このため、超音波の伝達や荷重の負荷を十分に行うために比較的弾性率の高いガラスエポキシ樹脂を用いたリジット基板が用いられてきた。 In the electrical connection between a semiconductor chip and a wiring board, a wire bonding method for connecting using a fine wire has been conventionally used. In connection by this wire bonding method, Au is generally used as a wire material, and a metal such as gold (Au), aluminum (Al), copper (Cu) is used as an electrode material. The metal wire is connected to the electrode metal by thermocompression bonding. At this time, for example, in Au-Au bonding, since it is necessary to increase the temperature to about 300 ° C. only by thermocompression bonding, the resin substrate cannot be applied in this temperature region. For this reason, the metal surface is activated by applying vibration (vibration energy) by ultrasonic waves, and connection at a low temperature of 100 ° C. to 200 ° C. is enabled. This heat, load, and ultrasonic wave are used for solid phase bonding by removing impurities such as moisture on the metal surface and promoting atomic diffusion between the metal wire and the electrode. For this reason, a rigid substrate using a glass epoxy resin having a relatively high elastic modulus has been used in order to sufficiently transmit ultrasonic waves and load.
ところが、近年、電子機器の高機能化・高速伝送を実現するために、ガラスエポキシ樹脂よりも低誘電率のポリイミドを用いたフレキシブル多層配線板が採用される傾向にある。ポリイミドを用いた多層配線板は、ポリイミドからなる絶縁性基材及び接着剤層を備える基材を複数備える。ポリイミドは一般的にガラスエポキシ樹脂に比べて弾性率が低い。ガラスエポキシ樹脂の弾性率が約20GPaであるのに対して、ポリイミドの弾性率は約5GPaである。また接着剤層の弾性率は数GPa〜数百MPaである。 However, in recent years, there has been a tendency to adopt a flexible multilayer wiring board using polyimide having a dielectric constant lower than that of glass epoxy resin in order to realize high functionality and high speed transmission of electronic equipment. A multilayer wiring board using polyimide includes a plurality of substrates including an insulating substrate made of polyimide and an adhesive layer. Polyimide generally has a lower elastic modulus than glass epoxy resin. The elastic modulus of glass epoxy resin is about 20 GPa, whereas the elastic modulus of polyimide is about 5 GPa. The elastic modulus of the adhesive layer is several GPa to several hundred MPa.
絶縁性基材として低弾性率材料であるポリイミドを用いた多層配線板は、ワイヤーボンディング時の荷重により、基板表面が容易に変形するため、荷重の負荷が不十分となり、ワイヤと電極間の接続強度が低下する。弾性率が数GPa〜数百MPaの接着材がダンパのように作用し、超音波を十分に伝達できていないことも、接続強度低下の要因のひとつと推測されている。 Multi-layer wiring boards using polyimide, which is a low-modulus material, as an insulating base material can easily deform the surface of the board due to the load during wire bonding, so the load is insufficient and the connection between the wire and electrode Strength decreases. It is speculated that the adhesive having an elastic modulus of several GPa to several hundreds of MPa acts like a damper and does not sufficiently transmit ultrasonic waves, which is one of the causes of connection strength reduction.
上述の課題を解決する手段として、例えば、ワイヤーボンディング接続による接続強度不足を補うために、ワイヤーボンディング電極パッドの厚さを厚くする方法や接着材の改良(弾性率増加)等の対策がとられている(例えば、特許文献1等参照。)。 As means for solving the above-mentioned problems, for example, in order to make up for insufficient connection strength due to wire bonding connection, measures such as increasing the thickness of the wire bonding electrode pad and improving the adhesive (increasing the elastic modulus) are taken. (See, for example, Patent Document 1).
しかし、上記ワイヤーボンディング電極パッドは主としてスパッタ法や電解めっき法により形成されることから、厚膜化することでコスト上昇やプロセスの複雑化にもつながる。また、接着材の改良も開発コストや時間の増加を避けられない。そのため、ワイヤとワイヤーボンディング電極パッドの接続強度を十分に確保できるフレキシブル多層配線板が求められていた。 However, since the wire bonding electrode pad is mainly formed by sputtering or electroplating, increasing the film thickness leads to cost increase and process complexity. In addition, improvement of the adhesive material inevitably increases development costs and time. Therefore, a flexible multilayer wiring board that can sufficiently secure the connection strength between the wire and the wire bonding electrode pad has been demanded.
本発明は、半導体素子をワイヤを用いてワイヤーボンディング電極パッドに圧着させる際に、接続強度を十分に確保できるフレキシブル多層配線板を提供することを目的とする。 An object of this invention is to provide the flexible multilayer wiring board which can fully ensure connection strength, when crimping a semiconductor element to a wire bonding electrode pad using a wire.
本発明の第1の態様は、第1主面及び第1主面に対向する第2主面を備える接着剤層と、接着剤層上に配置された、第2主面と接する第3主面及び第3主面に対向する第4主面を備える低弾性率素材で形成された絶縁性基材層とを有する基材を複数有し、接着剤層と絶縁性基材層とが交互に積層されたフレキシブル多層配線板であって、最外郭基材の第4主面の一部にワイヤーボンディング電極パッドが設けられ、最外郭基材の接着剤層中に接着剤層よりも弾性率が高いビア層が埋設されていることを特徴とするフレキシブル多層配線板を要旨とする。 According to a first aspect of the present invention, there is provided an adhesive layer including a first main surface and a second main surface opposite to the first main surface, and a third main surface disposed on the adhesive layer and in contact with the second main surface. A plurality of base materials having an insulating base material layer formed of a low elastic modulus material having a fourth main surface facing the surface and the third main surface, and the adhesive layer and the insulating base material layer alternate A flexible multi-layer wiring board laminated with a wire bonding electrode pad on a part of the fourth main surface of the outermost base material, and an elastic modulus higher than that of the adhesive layer in the adhesive layer of the outermost base material The gist of the present invention is a flexible multilayer wiring board in which a high via layer is embedded.
本発明の第2の態様は、第1主面及び第1主面に対向する第2主面を備える接着剤層と、接着剤層上に配置された、第2主面と接する第3主面及び第3主面に対向する第4主面を備える低弾性率素材で形成された絶縁性基材層とを有する基材を複数有し、接着剤層と絶縁性基材層とが交互に積層されたフレキシブル半導体装置であって、最外郭基材の第4主面の一部にワイヤーボンディング電極パッドが設けられ、最外郭基材の接着剤層中にワイヤーボンディング電極パッドよりも弾性率が高いビア層が埋設され、最外郭基材の第4主面の一部に半導体素子が配置され、半導体素子とワイヤーボンディング電極パッドがワイヤにより電気的に接続されていることを特徴とするフレキシブル半導体装置を要旨とする。 According to a second aspect of the present invention, there is provided an adhesive layer including a first main surface and a second main surface opposite to the first main surface, and a third main surface disposed on the adhesive layer and in contact with the second main surface. A plurality of base materials having an insulating base material layer formed of a low elastic modulus material having a fourth main surface facing the surface and the third main surface, and the adhesive layer and the insulating base material layer alternate A flexible semiconductor device laminated on the outermost base material, wherein a wire bonding electrode pad is provided on a part of the fourth main surface of the outermost base material, and an elastic modulus higher than that of the wire bonding electrode pad in the adhesive layer of the outermost base material. A flexible via layer is embedded, a semiconductor element is disposed on a part of the fourth main surface of the outermost base material, and the semiconductor element and the wire bonding electrode pad are electrically connected by a wire The gist is a semiconductor device.
本発明の第3の態様は、第1主面及び第1主面に対向する第2主面を備える接着剤層上に、第3主面及び第3主面に対向する第4主面を備える低弾性率素材で形成された絶縁性基材層を配置して複数の基材を製造する工程と、基材の少なくとも1つに、ワイヤーボンディング電極パッドが形成される真下に当たる部分に孔を設け、孔にワイヤーボンディング電極パッドよりも弾性率が高い材料を充填してビア層を形成する工程と、接着剤層と絶縁性基材層とが交互になるように複数の基材を積層させて仮基板を製造する工程と、ビア層の上部に当たる最外郭基材の第4主面の一部にワイヤーボンディング電極パッドを設ける工程とを有する多層配線板の製造方法を要旨とする。 According to a third aspect of the present invention, a fourth main surface facing the third main surface and the third main surface is provided on the adhesive layer including the first main surface and the second main surface facing the first main surface. A step of manufacturing a plurality of base materials by arranging an insulating base material layer formed of a low elastic modulus material provided, and at least one of the base materials, a hole is formed immediately below where a wire bonding electrode pad is formed And stacking multiple substrates so that the step of filling the hole with a material having a higher modulus of elasticity than the wire bonding electrode pad to form a via layer and the adhesive layer and insulating substrate layer alternate The gist of the present invention is a method for manufacturing a multilayer wiring board, which includes a step of manufacturing a temporary substrate, and a step of providing a wire bonding electrode pad on a part of the fourth main surface of the outermost base material corresponding to the upper portion of the via layer.
本発明によれば、半導体素子をワイヤを用いてワイヤーボンディング電極パッドに圧着させる際に、接続強度を十分に確保できるフレキシブル多層配線板が提供される。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, when crimping a semiconductor element to a wire bonding electrode pad using a wire, the flexible multilayer wiring board which can fully ensure connection strength is provided.
以下に、実施形態を挙げて本発明の説明を行うが、本発明は以下の実施形態に限定されるものではない。尚、図中同一の機能又は類似の機能を有するものについては、同一又は類似の符号を付して説明を省略する。 Hereinafter, the present invention will be described with reference to embodiments, but the present invention is not limited to the following embodiments. In addition, about what has the same function or a similar function in a figure, the same or similar code | symbol is attached | subjected and description is abbreviate | omitted.
[第1の実施形態]
[フレキシブル多層配線板]
図1に示すように、第1の実施形態にかかるフレキシブル多層配線板30は、第1主面M1及び第1主面M1に対向する第2主面M2を備える接着剤層1Aと、接着剤層1A上に配置された、第2主面M2と接する第3主面M3及び第3主面M3に対向する第4主面M4を備える低弾性率素材で形成された絶縁性基材層2Aとを有する基材10Aを有する。フレキシブル多層配線板30は、基材10Aと同様の構成を備える基材10B,10Cと、最外郭基材10Dをさらに有する。複数の基材10A…10C及び最外郭基材10Dは、基礎基板300上に、接着剤層1A、絶縁性基材層2A、…接着剤層1D、絶縁性基材層2Dという具合に、接着剤層1A…1Dと絶縁性基材層2A…2Dとが交互に積層されている。最外郭基材10Dの第4主面M4の一部にはワイヤーボンディング電極パッド4A,4Bが設けられている。最外郭基材10Dの接着剤層1D中には、接着剤層1Dよりも弾性率が高いビア層9A,9Bが埋設されている。ここでは、最外郭基材10Dの第4主面M4から最外郭基材10Dの第1主面M1に至る貫通孔が設けられ、貫通孔にビア層9A,9Bが埋設されている。最外郭基材10Dの接着剤層1D中に、接着剤層1Dよりも弾性率が高いビア層9A,9Bを埋設することで、沈み込みが防止される。また接着剤層1Dにより決定される沈み込み量を減少できるために、基板表面のたわみが抑制される。
[First Embodiment]
[Flexible multilayer wiring board]
As shown in FIG. 1, a flexible
基材10Aの第1主面M1上には配線12Aが形成され、基材10B,10C,最外郭基材10Dの第1主面M1においてもそれぞれ配線12B,12C,12Dが形成されている。配線12Aと配線12Bは基材10Aの第1主面M1から第4主面M4の貫通孔に埋設された配線ビア15A1、15A2、15A3、15A4を介して電気的に接続されている。同様にして配線12Bと配線12Cは、配線ビア15B1、15B2、15B3を介して電気的に接続され、配線12Cと配線12Dは、配線ビア15C1、15C2、15C3を介して電気的に接続され、配線12Dと電極パッド5A,5Bは、配線ビア15D1、15D2を介して電気的に接続されている。
On the first major surface M 1 of the
ビア層9A,9Bの材質としては、接着剤層1Dよりも弾性率の高い材料が好ましい。沈み込みを効果的に防止してくれるからである。また弾性率が高いビア層9A,9Bを用いることで、超音波の振動伝達効率が上昇するからである。ビア層9A,9Bとしては、接着剤層1A…1Dよりも1桁以上弾性率が高い材料が好ましく、2桁以上弾性率が高い材料がより好ましい。なお、ビア層9A,9Bは、最外郭基材10Dの接着剤層1D中に配置されるのであれば特に制限はないが、より沈み込み防止効果が期待できるので、ワイヤーボンディング電極パッド4A,4Bの真下に配置することが好ましい。
As a material of the
ビア層9A,9Bとしては、例えば、金属材料もしくは無機材料を用いることができる。金属材料としては、銅(Cu)、銀(Ag)、錫(Sn)や、Agペースト等の導電ペーストを用いることができる。無機材料としては、焼結セラミック、無機フィラー入り樹脂、無機フィラー入り焼結ペースト等を用いることができる。 As the via layers 9A and 9B, for example, a metal material or an inorganic material can be used. As the metal material, a conductive paste such as copper (Cu), silver (Ag), tin (Sn), or Ag paste can be used. As the inorganic material, a sintered ceramic, a resin containing an inorganic filler, a sintered paste containing an inorganic filler, or the like can be used.
ビア層9A,9Bは、電気的に接続される配線であっても、電気的に接続されないダミー配線であっても構わない。ビア層9A,9Bは、配線12A…12Dや、配線ビア15A1…15D2と同一素材であっても構わない。生産工程の簡略化が図れるという観点からは、ビア層9A,9Bと、配線12A…12D、配線ビア15A1…15D2と同一素材とすることが好ましい。ビア層9A,9Bの形状は特に制限されないが、後に図2(a)を用いて説明するように円柱状のものを用いることができる。
The via layers 9A and 9B may be wirings that are electrically connected or dummy wirings that are not electrically connected. Via
絶縁性基材層2A…2Dとしては、低弾性率素材で形成された基材を用いることができる。具体的には全芳香族ポリイミド(API)等によるポリイミドフィルムやポリエステルフィルム等の可撓性を有する樹脂フィルムを用いることができる。なかでもポリイミドフィルムを用いることが好ましい。可撓性があり曲げられるからである。またガラスエポキシ樹脂よりも誘電率が低く、高速伝送特性が高いからである。なお、ポリイミドフィルム以外にも、エポキシ系、イミド系のプリプレグなどを絶縁性基材層2A…2Dとして使用することも可能である。
As the insulating base material layers 2A... 2D, a base material made of a low elastic modulus material can be used. Specifically, a flexible resin film such as a polyimide film made of wholly aromatic polyimide (API) or the like, or a polyester film can be used. Among these, it is preferable to use a polyimide film. This is because it is flexible and can be bent. Moreover, it is because a dielectric constant is lower than a glass epoxy resin, and a high-speed transmission characteristic is high. In addition to the polyimide film, epoxy-based, imide-based prepreg, or the like can be used as the insulating
接着剤層1A…1Dは、接着剤の塗布以外に、熱可塑性ポリイミド、もしくは熱可塑性ポリイミドに熱硬化機能を付与したフィルムの貼り付けにより形成することができる。 The adhesive layers 1 </ b> A to 1 </ b> D can be formed by sticking a thermoplastic polyimide or a film obtained by adding a thermosetting function to a thermoplastic polyimide in addition to the application of the adhesive.
[フレキシブル半導体装置]
上述の通り、フレキシブル多層配線板30は、沈み込みが防止される。かかる特性を生かす用途としては、図2(a)に示すような、半導体素子20Aと、半導体素子20Aの周囲に配置されたワイヤーボンディング電極パッド4A,4Bがワイヤ3A,3Bにより電気的に接続されたフレキシブル半導体装置31が挙げられる。図2(b)に示すように、フレキシブル半導体装置31は、第1主面M1及び第1主面M1に対向する第2主面M2を備える接着剤層1A…1Dと、接着剤層1A…1D上に配置された、第2主面M2と接する第3主面M3及び第3主面M3に対向する第4主面M4を備える低弾性率素材で形成された絶縁性基材層2A…2Dとを有する基材を複数有する。接着剤層1A…1Dと絶縁性基材層2A…2Dとが交互に、複数の基材10A…10Cと最外郭基材10Dが、積層されている。フレキシブル半導体装置31の最外郭基材10Dの第4主面M4の一部にはワイヤーボンディング電極パッド4A,4Bが設けられている。図2(a)の一部切り欠きの上面図に示すように、最外郭基材10Dの接着剤層1D中に接着剤層1Dよりも弾性率が高いビア層9A,9Bが埋設されている。ここではビア層9A,9Bは円柱状の形状をしている。最外郭基材10Dの第4主面M4の一部には半導体素子20Aが配置され、半導体素子20Aとワイヤーボンディング電極パッド4A,4Bがワイヤ3A,3Bにより電気的に接続されている。ワイヤ3A,3Bをワイヤーボンディング電極パッド4A,4Bに熱圧着させても、フレキシブル半導体装置31においては、沈み込みが防止されるので、ワイヤ3A,3Bとワイヤーボンディング電極パッド4A,4Bの接続強度が確保される。また最外郭基材10Dの第4主面M4から最外郭基材10Dの第1主面M1に至る貫通孔が設けられ、貫通孔にビア層9A,9Bが埋設されている。そのため、ビア層9A、9Bを配線ビアとして、使用してワイヤーボンディング電極パッド4A,4Bとビア層9A、9Bを電気的に接続させることで、半導体素子20Aからの信号を最短距離で基材10Cに送ることができる(この逆の経路も同様)。そのため、配線抵抗を最小にでき、信号伝送速度が速くなる。また、従来、LVH構造においては、LVH直上にボンディングすることが困難であり、ワイヤーボンディング電極パッドを引き回す必要があったが、これにより、ワイヤーボンディング電極パッドを引き回す必要が無くなる。
[Flexible semiconductor devices]
As described above, the flexible
[フレキシブル多層配線板の製造方法]
以下に、フレキシブル多層配線板30(フレキシブル半導体装置31)の製造方法について説明する。
[Manufacturing method of flexible multilayer wiring board]
Below, the manufacturing method of the flexible multilayer wiring board 30 (flexible semiconductor device 31) is demonstrated.
(イ)図3に示すように、第3主面M3及び第3主面M3に対向する第4主面M4を備える低弾性率素材で形成された絶縁性基材層102Aを用意する。ここではポリイミドで形成されたものを用意する。第4主面M4上には、例えば銅からなる導電材料112Aを付しておく。
(B) As shown in FIG. 3, prepared third main surface M 3 and the fourth main surface M 4 insulating
(ロ)図4に示すように、絶縁性基材層102A上に、第1主面M1及び第1主面M1に対向する第2主面M2を備える接着剤層101Aを配置する。ここでは、第3主面M3に接する面が第2主面M2となる。図5に示すように導電材料112A上に所望のパターンの開口部(図示せず)を備えるマスク200を配置する。接着剤層101Aの第1主面M1上に所望のパターンの開口部(図示せず)を備えるマスク201を配置する。
As shown in (b) FIG. 4, the insulating
(ハ)エッチングにより図6に示すように配線12Aを形成する。レーザビーム照射により図7に示すように孔15Ah1、15Ah2、15Ah3、15Ah4を形成する。レーザビーム照射の他にも、エッチングや、レーザビーム照射とエッチングとの組み合わせによっても孔15Ah1…15Ah4を形成してもよい。図8に示すように、スキージSを用いたスキージ印刷法等により孔15Ah1…15Ah4に金属からなる導電ペーストを埋め込んで配線ビア15A1…15A4を形成して基材10Aを製造する。なお、スキージ印刷法の他に、ビア層の形成方法としては、電解めっき法、無電解めっき法、スクリーン印刷、スパッタ法等を用いてもよい。
(C) A
(ニ)上述の(イ)〜(ハ)工程を繰り返して、基材10B、10C、最外郭基材10Dを形成する。基材10A…10C、最外郭基材10Dの少なくとも1つに、ワイヤーボンディング電極パッド4A,4Bが形成される真下に当たる部分に孔を設ける。ここでは、図7と同様にして最外郭基材10Dの第4主面M4から最外郭基材10Dの第1主面M1に至る孔を設ける。そして、図8と同様にして孔に接着剤層1Dよりも弾性率が高いビア層9A,9Bを埋設してビア層9A,9Bを形成する。接着剤層1A…1Dと絶縁性基材層2A…2Dとが交互になるように、複数の基材10A…10C、最外郭基材10Dを積層させて図9に示すような仮基板130を得る。なお、ビア層9A,9Bは配線ビア15D1、15D2の作製よりも前(先)に作製しても良い。
(D) The above-described steps (a) to (c) are repeated to form the
(ホ)図10に示すように、最外郭基材10Dの第4主面M4に導電性材料114を設ける。その後、図11に示すように、導電性材料114上にマスク202を配置する。マスク202はワイヤーボンディング電極パッド4A,4Bが形成される部分に開口部(図示せず)を備える。そしてエッチングにより、ビア層9A,9Bの上部に当たる最外郭基材10Dの第4主面M4の一部にワイヤーボンディング電極パッド4A,4Bを設ける。以上により図1に示す、フレキシブル多層配線板30が製造される。
(E) As shown in FIG. 10, provided with a
(ヘ)さらに、最外郭基材10Dの第4主面M4に半導体素子20Aを配置し、ワイヤーボンディング電極パッド4A,4Bと半導体素子20Aをワイヤ3A,3Bを用いて電気的に接続することにより、図2に示すようなフレキシブル半導体装置31が製造される。
(F) further, the
第1の実施形態によれば、最外郭基材10Dの接着剤層1D中に、接着剤層1Dよりも弾性率が高いビア層9A,9Bを形成することで、沈み込みが防止される。また、沈み込みが防止されるだけでなく、相対的にビア層9A,9B直上のワイヤーボンディング電極パッド4A,4Bのたわみを抑制してくれるので、ボンディング荷重面の平坦性が向上する。ビア層9A、9Bを用いることで、超音波の振動伝達効率が上昇する。さらに、スクリーン印刷、電解めっき法等の既存技術で対応可能であり、配線ビア15D1,15D2とビア層9A、9Bを同時に形成可能できることから、工程数の増加、生産コストを抑えることができる。
According to the first embodiment, sinking is prevented by forming the via layers 9A and 9B having a higher elastic modulus than that of the
[第2の実施形態]
[フレキシブル半導体装置]
以下に第1の実施形態との相違点を中心に、フレキシブル半導体装置31の説明を通して第2の実施形態について説明する。なお、フレキシブル半導体装置31の説明を行うことで、第2の実施形態に係る配線基板の説明を行うことにもなる。
[Second Embodiment]
[Flexible semiconductor devices]
Hereinafter, the second embodiment will be described through the description of the
第1の実施形態においては、ワイヤーボンディング時のワイヤーボンディング電極パッド4A,4Bの沈み込みを防止することにより、フレキシブル半導体装置31のワイヤ3A,3Bとワイヤーボンディング電極パッド4A,4Bの接続強度を確保した。しかし、その他にもフレキシブル多層配線板30の有する基板表面のたわみ抑制効果によっても、ワイヤ3A,3Bとワイヤーボンディング電極パッド4A,4Bの接続強度を確保することができる。
In the first embodiment, the connection strength between the
第1の実施形態においては、最外郭基材10Dの接着剤層1D中に接着剤層1Dよりも弾性率が高いビア層9A,9Bが埋設されていた。第2の実施形態においては、最外郭基材10Dの接着剤層1D中にワイヤーボンディング電極パッド4A,4Bよりも弾性率が高いビア層9A,9Bが埋設されている。このように構成することで、基板表面のたわみを抑制することができる。ビア層9A,9Bが最外郭基材10Dの接着剤層1D中に配置されるのであれば特に制限はないが、ワイヤーボンディング電極パッド4A,4Bの真下に配置することが好ましい。
In the first embodiment, the via
ワイヤーボンディング電極パッド4A,4Bとしては、銀(Ag)、銅(Cu)等を用いることができる。銀の弾性率は80GPa程度である。よって、ワイヤーボンディング電極パッド4A,4Bとして銀を用いたときは、ビア層9A,9Bとしては弾性率が80GPaよりも大きいものを用いることが好ましい。
As the wire
(その他の実施形態)
上記のように、本発明は第1、第2の実施形態によって記載したが、この開示の一部をなす論述及び図面はこの発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施の形態、実施例及び運用技術が明らかとなろう。
(Other embodiments)
As described above, the present invention has been described according to the first and second embodiments. However, it should not be understood that the description and drawings constituting a part of this disclosure limit the present invention. From this disclosure, various alternative embodiments, examples and operational techniques will be apparent to those skilled in the art.
例えば、第1、第2の実施形態においては、ビア層9A、9Bは金属材料で形成した。しかし、金属材料に限定されることなく、ビア層9A、9Bを無機材料で形成されたものに置き換えても構わない。例えば、図2(b)のように基板10Cとビア層9A、9Bとを電気的に接続すると、基材10Cの絶縁性基材層2C上に配線を形成できない等の不都合が生じる場合に有効である。
For example, in the first and second embodiments, the via
また第1、第2の実施形態のそれぞれにおいて、ビア層9A,9Bは最外郭基材10Dの接着剤層1D中に埋設され、所定の弾性率を有するのであれば形状は特に制限されない。例えば、図2(a)ではビア層9A,9Bは円柱状としたが、図13(a)の上面図に示すように、ドーナツ状のビア層19A,19Bを用いたフレキシブル半導体装置32としてもよい。なお、ビア層9A,9B、19A,19Bはワイヤーボンディング電極パッド4A,4Bの径より大きくてもよい。また、図14に示すように、最外郭基材10Dの第2主面M2から最外郭基材10Dの第1主面M1に至る貫通孔を設け、貫通孔にビア層29A,29Bを埋設したフレキシブル半導体装置33としてもよい。例えば、図2(b)に示すように基材10Cとビア層9A、9Bとを電気的に接続したくない場合、無機材料を用いることなく、配線ビア15D1,15D2と同一の金属材料からなるビア層29A、29Bを用いることができるので、材料の管理が容易になる等で有利である。またワイヤーボンディング電極パッド4A径が小さく、レーザー加工技術の精度の問題等でワイヤーボンディング電極パッド4A径よりも小さい径を備えるビア層を設けることができず絶縁性基材層2Dを貫通することが困難な場合であっても、図14の構成であれば、課題を解消できるからである。
In each of the first and second embodiments, the via
また図16(a)の上面図に示すように、ビア層はワイヤーボンディング電極パッド4A,4Bのそれぞれの下方に、図1のビア層9A,9Bよりも小径のビア層を1層の基材中に複数配置したフレキシブル半導体装置35としてもよい。基材間の線膨張係数差による熱応力を緩和できるという作用効果が得られるからである。
Further, as shown in the top view of FIG. 16A, the via layer is a base material having a via layer smaller in diameter than the via layers 9A and 9B in FIG. 1 below the wire
第1、第2の実施形態のそれぞれにおいて、さらに、図17に示すように半導体素子20Aの真下に埋設半導体素子20Bをさらに配置してもよい。半導体素子20A,埋設半導体素子20B間の配線距離を短くすることで演算速度が向上するからである。
In each of the first and second embodiments, an embedded
第1、第2の実施形態において、ビア層は1層に限られず、図15に示すように、最外郭基材10Dと接する基材10Cにビア層39A、39Bを設け、2層としたフレキシブル半導体装置34としてもよい。ビア層を2層とすることで、沈み込みや、たわみを効果的に防止できるからである。
In the first and second embodiments, the via layer is not limited to one layer. As shown in FIG. 15, the via
第1、第2の実施形態においては、図2(b)に示すように基礎基板300上に基材10A…10Dを積層させることとした。しかし、接着剤層1Aの図面下方に、基礎基板300の代わりに、絶縁性基材層2Dと同様の構成を備える新たな絶縁性基材層を設け、配線基板30の主両面に電極を形成する構成としても構わない。
In the first and second embodiments, the
このように、本発明はここでは記載していない様々な実施の形態等を含むことは勿論である。したがって、本発明の技術的範囲は上記の説明から妥当な特許請求の範囲に係る発明特定事項によってのみ定められるものである。 As described above, the present invention naturally includes various embodiments not described herein. Therefore, the technical scope of the present invention is defined only by the invention specifying matters according to the scope of claims reasonable from the above description.
三次元解析モデルを用いて弾性解析を行った。図12に、有限要素法解析法(アンシス社製、商品名「アンシス(ANSYS)11.0」の汎用プログラム)による多層配線板の表面の沈み込み解析結果を示す。 Elastic analysis was performed using a three-dimensional analysis model. FIG. 12 shows the subsidence analysis result of the surface of the multilayer wiring board by the finite element method analysis method (a general-purpose program manufactured by Ansys, trade name “ANSYS 11.0”).
本解析では、絶縁性基材としてポリイミドを想定し、接着剤層としてエポキシ樹脂系接着剤を想定した。(1)実施例として、ワイヤーボンディング電極パッド直下に金属ビア層を形成した多層配線板、(2)比較例1としてワイヤーボンディング電極パッドの厚みを通常の2倍厚くした多層配線板、(3)比較例2として通常の多層配線板の3種類について解析した。 In this analysis, polyimide was assumed as the insulating substrate, and an epoxy resin adhesive was assumed as the adhesive layer. (1) As an example, a multilayer wiring board in which a metal via layer is formed immediately below the wire bonding electrode pad. (2) As a comparative example 1, a multilayer wiring board in which the thickness of the wire bonding electrode pad is doubled as usual. (3) As Comparative Example 2, three types of ordinary multilayer wiring boards were analyzed.
実施例では、ビア径を100μmとし、ビア層の弾性率を80GPa(Agの弾性率)とした。解析条件として、ボンディング加圧面積を40μm2とし、250MPa(荷重40gfに相当)をワイヤーボンディング電極パッドに負荷した。また、評価条件として、多層配線基板表面の法線方向(垂直方向)の変位を用いた。 In the examples, the via diameter was 100 μm, and the elastic modulus of the via layer was 80 GPa (Ag elastic modulus). As analysis conditions, the bonding pressure area was 40 μm 2, and 250 MPa (corresponding to a load of 40 gf) was applied to the wire bonding electrode pad. Further, as the evaluation condition, the displacement in the normal direction (vertical direction) on the surface of the multilayer wiring board was used.
図12から、ビア層をワイヤーボンディング電極パッド直下に形成することで、ワイヤーボンディング電極パッド直下にビア層を形成しない多層配線基板に比べて、多層配線基板表面の法線方向変位を1/3にまで低減できた。この結果から、平坦性を向上でき、ボンディング圧力の分布も抑制できることが確認できた。 From FIG. 12, by forming the via layer immediately below the wire bonding electrode pad, the normal direction displacement on the surface of the multilayer wiring board is reduced to 1/3 compared to the multilayer wiring board not forming the via layer immediately below the wire bonding electrode pad. We were able to reduce to. From this result, it was confirmed that the flatness could be improved and the bonding pressure distribution could be suppressed.
また、ワイヤーボンディング電極パッドを2倍に厚くした多層配線基板と比べても、ワイヤーボンディング電極パッド直下にビア層を形成した多層配線基板では、多層配線基板表面の法線方向変位を50%低減できることが確認できた。 In addition, compared to a multilayer wiring board in which the wire bonding electrode pad is twice as thick, the multilayer wiring board in which a via layer is formed immediately below the wire bonding electrode pad can reduce the displacement in the normal direction on the surface of the multilayer wiring board by 50%. Was confirmed.
以上より、実施例によれば、ワイヤーボンディング電極パッドの厚膜化よりもボンディング信頼性が向上した。また金属ビア層により、超音波の振動伝達効率も向上した。よって、ワイヤーボンディング電極パッドの厚膜化や接着材の高弾性率化よりもボンディング性能が向上するものと期待できる。 As mentioned above, according to the Example, bonding reliability improved rather than thickening of the wire bonding electrode pad. Moreover, the vibration transmission efficiency of ultrasonic waves has been improved by the metal via layer. Therefore, it can be expected that the bonding performance is improved as compared with the increase in the thickness of the wire bonding electrode pad and the increase in the elastic modulus of the adhesive.
また、プロセス面において、ワイヤーボンディング電極パッド直下に形成するビア層は、Cuめっき法、ペースト印刷、スパッタ法等により形成できる。いずれの方法であっても、通常の基板プロセスで対応でき、既存の配線ビア層と同時に形成可能であることから、コスト上昇や工程数増加につながらないというメリットがある。 Further, in the process surface, the via layer formed immediately below the wire bonding electrode pad can be formed by a Cu plating method, paste printing, a sputtering method, or the like. Either method can be handled by a normal substrate process and can be formed simultaneously with an existing wiring via layer, and therefore has an advantage that it does not lead to an increase in cost and an increase in the number of processes.
30…フレキシブル多層配線板、
31…フレキシブル半導体装置、
10A、10B、10C…基材、10D…最外郭基材、
1A…接着剤層、M1…第1主面、M2…第2主面
2A…絶縁性基材、M3…第3主面、M4…第4主面
4A,4B…ワイヤーボンディング電極パッド、
9A,9B…ビア層、
30 ... Flexible multilayer wiring board,
31 ... Flexible semiconductor device,
10A, 10B, 10C ... base material, 10D ... outermost base material,
1A ... adhesive layer, M 1 ... first main surface,
9A, 9B ... via layer,
Claims (9)
前記接着剤層上に配置された、前記第2主面と接する第3主面及び前記第3主面に対向する第4主面を備える低弾性率素材で形成された絶縁性基材層とを有する基材を複数有し、
前記接着剤層と前記絶縁性基材層とが交互に積層されたフレキシブル多層配線板であって、
最外郭基材の第4主面の一部にワイヤーボンディング電極パッドが設けられ、前記最外郭基材の前記接着剤層中に前記接着剤層よりも弾性率が高いビア層が埋設されていることを特徴とするフレキシブル多層配線板。 An adhesive layer comprising a first main surface and a second main surface opposite to the first main surface;
An insulating base layer formed of a low elastic modulus material provided on the adhesive layer and having a third main surface in contact with the second main surface and a fourth main surface opposite to the third main surface; Having a plurality of substrates having
A flexible multilayer wiring board in which the adhesive layer and the insulating base layer are alternately laminated,
A wire bonding electrode pad is provided on a part of the fourth main surface of the outermost base material, and a via layer having a higher elastic modulus than that of the adhesive layer is embedded in the adhesive layer of the outermost base material. A flexible multilayer wiring board characterized by that.
前記接着剤層上に配置された、前記第2主面と接する第3主面及び前記第3主面に対向する第4主面を備える低弾性率素材で形成された絶縁性基材層とを有する基材を複数有し、
前記接着剤層と前記絶縁性基材層とが交互に積層されたフレキシブル半導体装置であって、
最外郭基材の第4主面の一部にワイヤーボンディング電極パッドが設けられ、前記最外郭基材の前記接着剤層中に前記ワイヤーボンディング電極パッドよりも弾性率が高いビア層が埋設され、
前記最外郭基材の第4主面の一部に半導体素子が配置され、前記半導体素子と前記ワイヤーボンディング電極パッドがワイヤにより電気的に接続されていることを特徴とするフレキシブル半導体装置。 An adhesive layer comprising a first main surface and a second main surface opposite to the first main surface;
An insulating base layer formed of a low elastic modulus material provided on the adhesive layer and having a third main surface in contact with the second main surface and a fourth main surface opposite to the third main surface; Having a plurality of substrates having
A flexible semiconductor device in which the adhesive layer and the insulating base layer are alternately laminated,
A wire bonding electrode pad is provided on a part of the fourth main surface of the outermost base material, and a via layer having a higher elastic modulus than the wire bonding electrode pad is embedded in the adhesive layer of the outermost base material,
A flexible semiconductor device, wherein a semiconductor element is disposed on a part of a fourth main surface of the outermost base material, and the semiconductor element and the wire bonding electrode pad are electrically connected by a wire.
前記基材の少なくとも1つに、ワイヤーボンディング電極パッドが形成される真下に当たる部分に孔を設け、前記孔に前記ワイヤーボンディング電極パッドよりも弾性率が高い材料を充填してビア層を形成する工程と、
前記接着剤層と前記絶縁性基材層とが交互になるように前記複数の基材を積層させて仮基板を製造する工程と、
前記ビア層の上部に当たる最外郭基材の第4主面の一部に前記ワイヤーボンディング電極パッドを設ける工程
とを有することを特徴とするフレキシブル多層配線板の製造方法。 Formed with a low modulus material having a third main surface and a fourth main surface opposite to the third main surface on an adhesive layer having a first main surface and a second main surface opposite to the first main surface. A step of producing a plurality of base materials by arranging the insulating base material layer,
A step of forming a via layer by forming a hole in a portion of the base material that is directly below where the wire bonding electrode pad is formed, and filling the hole with a material having a higher elastic modulus than the wire bonding electrode pad. When,
A step of producing a temporary substrate by laminating the plurality of base materials such that the adhesive layer and the insulating base material layer alternate;
And a step of providing the wire bonding electrode pad on a part of the fourth main surface of the outermost base material corresponding to the upper portion of the via layer.
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