JP4894347B2 - Semiconductor integrated circuit element mounting substrate and semiconductor device - Google Patents
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Description
本発明は半導体集積回路素子を多層回路配線板に接続する際に、半導体集積回路素子に掛かる応力を緩和する構造に関する。詳しくは、補強材、放熱材として多層回路配線板に固着してあるスティフナーに関する。 The present invention relates to a structure for relaxing stress applied to a semiconductor integrated circuit element when the semiconductor integrated circuit element is connected to a multilayer circuit wiring board. Specifically, the present invention relates to a stiffener that is fixed to a multilayer circuit wiring board as a reinforcing material and a heat dissipation material.
半導体装置用の大規模集積回路(LSI)等の半導体集積回路素子(以下半導体素子という)には、近年、その動作速度がクロック周波数で1GHzに達するものが出現している。このような高速度の半導体素子では、トランジスターの集積度が高く、その結果入出力端子数が1000を越えることもある。
このような多端子数の半導体素子をプリント配線板に実装するために、半導体素子とプリント配線板の基板との間には、インターポーザと呼ばれる多層回路配線板が配置され、両者の電気的接合の橋渡しを担っている。
前記多層回路配線板(インターポーザ)では、高密度に配置した半導体素子の端子との接合に対応するため、非常に薄い配線層等の層構造と、微細なライン・アンド・スペースを有する回路配線パターンを持つ特徴がある。
In recent years, semiconductor integrated circuit elements (hereinafter referred to as semiconductor elements) such as large-scale integrated circuits (LSIs) for semiconductor devices have appeared that have an operating speed of 1 GHz as a clock frequency. In such a high-speed semiconductor device, the degree of integration of transistors is high, and as a result, the number of input / output terminals may exceed 1000.
In order to mount such a multi-terminal semiconductor element on a printed wiring board, a multilayer circuit wiring board called an interposer is disposed between the semiconductor element and the printed wiring board substrate, and electrical connection between the two is achieved. It serves as a bridge.
In the multilayer circuit wiring board (interposer), a circuit wiring pattern having a very thin layer structure such as a wiring layer and a fine line and space in order to cope with bonding with terminals of semiconductor elements arranged at high density There is a feature with.
現在広く実用化されているインターポーザとしては、例えばBGA(Ball Grid Array)やCSP(Chip Size Package)等が挙げられる。最近では、更なる高密度実装への対応、又は高速度の動作周波数化への要望に答えるため、ポリイミド樹脂フィルムなどの基板に銅箔等からなる配線パターンを形成した導体層を積層してインターポーザ全体の基板厚を薄くすると共に、導体層間の接続長を短くすることにより高周波数に対応させたものも開発されてきている。
インターポーザへの半導体素子の搭載は、ハンダリフロー過程の処理プロセスにより行う。この製造プロセスでは、インターポーザと半導体素子との位置合わせの後、全体の雰囲気温度を260℃近辺まで昇温して、ハンダバンプを高温で融解し、インターポーザと半導体素子の各々ハンダバンプの所定箇所間を接合し、常温に戻す。温度低下と共に、ハンダバンプは固化してハンダバンプ接合は固定される。
このハンダリフロー過程の処理プロセスでは、インターポーザは薄く撓み易いので半導体素子搭載箇所を取り囲む形状のスティフナーと呼ばれる金属板を固着させ操作する。スティフナーは同一幅の枠型が一般的である。
Examples of interposers that are currently in wide use include BGA (Ball Grid Array) and CSP (Chip Size Package). Recently, in order to respond to the demand for higher density mounting or higher operating frequency, an interposer is formed by laminating a conductor layer with a wiring pattern made of copper foil etc. on a substrate such as a polyimide resin film. In addition to reducing the overall thickness of the substrate and shortening the connection length between the conductor layers, ones corresponding to high frequencies have been developed.
The semiconductor element is mounted on the interposer by a solder reflow process. In this manufacturing process, after the alignment of the interposer and the semiconductor element, the entire ambient temperature is raised to around 260 ° C., the solder bumps are melted at a high temperature, and the solder bumps of the interposer and the semiconductor element are joined between the predetermined portions of the solder bumps. Return to room temperature. As the temperature decreases, the solder bumps solidify and the solder bump joint is fixed.
In this solder reflow process, the interposer is thin and easy to bend, so that a metal plate called a stiffener having a shape surrounding the semiconductor element mounting portion is fixed and operated. The stiffener is generally a frame type with the same width.
シリコンからなる半導体素子の熱膨張係数は約3ppm/℃であり、ポリイミドからなる多層回路配線基板の熱膨張係数は約20ppm/℃である。リフローによる接続でハンダが凝固し、室温に戻る際、冷却により多層回路配線基板、半導体素子ともに収縮する。
多層回路配線板の半導体素子が搭載された部分はハンダによって半導体素子と固定されているため半導体素子が縮む量しか縮めず、伸びを維持した状態となっているのに対し、半導体素子より外周は可動できるため内側に縮む力が働く。このことから半導体素子との境界部分の多層回路配線板に変形が生じ、更に半導体素子にも応力がかかる。
特に半導体素子の角の部分では1点で応力が集中されてしまう。
また、同一幅の枠型のスティフナーが取りつけてあることにより、多層回路配線基板は半導体素子にかかる応力が分散しづらく、バンプの接続不良および素子の割れが発生しやすくなる。
このような問題を解決するために、半導体チップの応力を分散させるべく、スティフナー内周コーナー部に湾曲状の切り欠きを形成したことを特徴とする半導体装置が提案されている(特許文献1参照)。
A semiconductor element made of silicon has a thermal expansion coefficient of about 3 ppm / ° C., and a multilayer circuit wiring board made of polyimide has a thermal expansion coefficient of about 20 ppm / ° C. When the solder is solidified by reflow connection and returns to room temperature, both the multilayer circuit wiring board and the semiconductor element shrink due to cooling.
The part of the multilayer circuit wiring board where the semiconductor element is mounted is fixed to the semiconductor element by soldering, so that the semiconductor element can only be shrunk and maintained in an expanded state. Because it can move, the force shrinks inward. As a result, deformation occurs in the multilayer circuit wiring board at the boundary with the semiconductor element, and stress is also applied to the semiconductor element.
In particular, stress is concentrated at one point in the corner portion of the semiconductor element.
In addition, since the frame-type stiffeners having the same width are attached, the stress applied to the semiconductor element is difficult to disperse in the multilayer circuit wiring board, and bump connection failure and element cracking are likely to occur.
In order to solve such a problem, a semiconductor device is proposed in which a curved notch is formed in the inner peripheral corner portion of the stiffener in order to disperse the stress of the semiconductor chip (see Patent Document 1). ).
また、近年、半導体デバイスの端子数の増加と動作クロック周波数の向上で、リーク電流が増えてきたために、従来から用いられていたシリコン酸化膜(k=4.1)に代り、Low−k材と呼ばれる低誘電率材料を絶縁膜として用いた半導体素子(半導体チップ)が使用されるようになっている。
しかし、Low−k材による絶縁膜はもろく、実装した多層回路配線基板の変形に耐えられず破壊されてしまうという問題があった。特に、多層回路配線基板が内層コアを有さない、フレキシブルなフィルム状絶縁体を絶縁層に用いたいわゆる薄型のコアレス基板である場合、熱履歴による変形は従来のプリント配線板よりも大きいため、Low−k材を用いた半導体チップの実装は困難を極めていた。
However, the insulating film made of the low-k material is fragile, and there is a problem that it cannot withstand the deformation of the mounted multilayer circuit wiring board and is destroyed. In particular, when the multilayer circuit wiring board is a so-called thin coreless board that uses a flexible film-like insulator as an insulating layer without an inner layer core, the deformation due to the thermal history is larger than the conventional printed wiring board, Mounting a semiconductor chip using a low-k material has been extremely difficult.
しかし、厚さが0.5mm以下の多層回路配線基板では、半導体素子実装後の多層回路配線基板の変形が大きいためBGAボール搭載、母基板への実装が困難である。多層回路回線基板の変形を抑制するにはスティフナーの内周を狭くし、より半導体素子に近づけることが効果的であるが、応力を分散させるために、内周コーナー部に切り欠きを設けてしまうと、多層回路配線基板に対する変形抑制効果は失われるという不利があった。
本発明は、従来の技術における、前記の様な問題点を解決するためになされたものであり、その目的は、応力の分散を図りつつ多層回路配線基板に対する変形抑制効果を確保する上で有利な半導体集積回路素子搭載用基板および半導体装置を提供することにある。
However, in a multilayer circuit wiring board having a thickness of 0.5 mm or less, since the deformation of the multilayer circuit wiring board after mounting the semiconductor element is large, it is difficult to mount the BGA ball on the mother board. To suppress the deformation of the multilayer circuit board, it is effective to narrow the inner periphery of the stiffener and bring it closer to the semiconductor element, but in order to disperse the stress, a notch is provided in the inner peripheral corner portion. And there was a disadvantage that the deformation suppressing effect on the multilayer circuit wiring board was lost.
The present invention has been made in order to solve the above-described problems in the prior art, and the object thereof is advantageous in securing the effect of suppressing deformation of the multilayer circuit wiring board while distributing the stress. Another object of the present invention is to provide a semiconductor integrated circuit device mounting substrate and a semiconductor device.
上述の目的を達成するため、請求項1記載の発明は、厚さ方向の一方の面が半導体集積回路素子を搭載するための搭載面として形成された多層回路配線基板と、前記搭載面に接着され4つの角部を有する矩形板状のスティフナーとを備え、前記スティフナーには、前記半導体集積回路素子を収納可能な矩形状の開口部が、その開口部を構成する縁の4辺を前記スティフナーの4辺に平行させて形成されている半導体集積回路素子搭載用基板であって、前記開口部の各角部と前記スティフナーの対応する各角部にわたり延在するスリットが設けられ、前記スリットの延在方向の一端は前記開口部に開放状に形成され、他端は前記スティフナーの対応する角部の近傍に位置し、前記スリットの延在方向と直交する方向における前記スリットの幅は前記スリットの延在方向の長さよりも小さい寸法で形成され、前記スリットは前記幅が1mm以上3mm以下の寸法で形成され、前記スリットの他端とこのスリットに対応する前記スティフナーの角部との距離が0.5mm以上5mm以下であり、前記搭載面には前記半導体集積回路素子と接続するための電極バンプが形成され、前記スティフナーの厚さは、前記半導体集積回路素子の厚さと前記電極バンプの高さとの和と等しいことを特徴とする。
請求項2記載の発明は、前記多層回路配線基板は、絶縁性フィルムと、前記絶縁性フィルムの厚さ方向の両面に積層された配線層とを含んで構成されていることを特徴とする。
請求項3記載の発明は、前記開口部の角部とこの角部に対応する前記スティフナーの角部との間を結ぶ仮想線上に前記開口部の中心が位置していることを特徴とする。
請求項4記載の発明は、前記多層回路配線基板の厚さは0.05mm以上0.5mm以下であることを特徴とする。
請求項5記載の発明は、請求項1乃至4に何れか1項記載の半導体集積回路素子搭載用基板の前記搭載面上で前記開口部の内側に前記半導体集積回路素子が搭載され、前記半導体集積回路素子は導電部を介して前記多層回路配線基板と電気的に接続された半導体装置であって、前記半導体集積回路素子は低誘電率材料を絶縁膜として用いたものであることを特徴とする。
請求項6記載の発明は、前記導電部は、前記半導体集積回路素子が前記搭載面に臨む箇所に設けられたはんだバンプと、前記搭載面が前記半導体集積回路素子に臨む箇所に設けられた電極パッドとがはんだ接合されることで構成されていることを特徴とする。
請求項7記載の発明は、厚さ方向の一方の面が半導体集積回路素子を搭載するための搭載面として形成された多層回路配線基板と、前記搭載面に接着され4つの角部を有する外形が40mm×40mmの矩形板状のスティフナーとを備え、前記スティフナーには、前記半導体集積回路素子を収納可能な25mm×25mmの矩形状の開口部が、その開口部を構成する縁の4辺を前記スティフナーの4辺に平行させて形成されている半導体集積回路素子搭載用基板であって、前記開口部の各角部と前記スティフナーの対応する各角部にわたり延在するスリットが設けられ、前記スリットの延在方向の一端は前記開口部に開放状に形成され、他端は前記スティフナーの対応する角部の近傍に位置し、前記スリットの延在方向と直交する方向における前記スリットの幅は前記スリットの延在方向の長さよりも小さい寸法で形成され、前記多層回路配線基板は、絶縁性フィルムと、前記絶縁性フィルムの厚さ方向の両面に積層された配線層とを含んで構成され、前記スリットは前記幅が1mm以上3mm以下の寸法で形成され、前記開口部の角部とこの角部に対応する前記スティフナーの角部との間を結ぶ仮想線上に前記開口部の中心が位置し、前記スリットの他端とこのスリットに対応する前記スティフナーの角部との距離が0.5mm以上5mm以下であり、前記多層回路配線基板の厚さは0.05mm以上0.5mm以下であり、前記搭載面には前記半導体集積回路素子と接続するための電極バンプが形成され、前記スティフナーの厚さは、前記半導体集積回路素子の厚さと前記電極バンプの高さとの和と等しいことを特徴とする。
In order to achieve the above object, the invention according to claim 1 is directed to a multilayer circuit wiring board in which one surface in the thickness direction is formed as a mounting surface for mounting a semiconductor integrated circuit element, and bonded to the mounting surface. A rectangular plate-shaped stiffener having four corners, and the stiffener has a rectangular opening capable of accommodating the semiconductor integrated circuit element, and the stiffener has four sides that constitute the opening. The semiconductor integrated circuit element mounting substrate is formed in parallel with the four sides of the substrate, and includes slits extending over the corners of the opening and the corresponding corners of the stiffener. the extending direction of the one end of which is formed in an open shape in the opening, the other end is located near the corresponding corner of the stiffener, the width of the slit in the direction orthogonal to the extending direction of the slits The slit is formed with a dimension that is smaller than the length in the extending direction of the slit, and the slit is formed with a width of 1 mm to 3 mm, and the other end of the slit and the corner of the stiffener corresponding to the slit The distance is 0.5 mm or more and 5 mm or less, and an electrode bump for connecting to the semiconductor integrated circuit element is formed on the mounting surface, and the thickness of the stiffener is the thickness of the semiconductor integrated circuit element and the electrode bump. It is characterized by being equal to the sum of the heights .
The invention according to
The invention according to claim 3 is characterized in that the center of the opening is located on an imaginary line connecting the corner of the opening and the corner of the stiffener corresponding to the corner.
The invention according to claim 4 is characterized in that the thickness of the multilayer circuit wiring board is 0.05 mm or more and 0.5 mm or less.
According to a fifth aspect of the present invention, the semiconductor integrated circuit element is mounted inside the opening on the mounting surface of the semiconductor integrated circuit element mounting substrate according to any one of the first to fourth aspects, and the semiconductor An integrated circuit element is a semiconductor device electrically connected to the multilayer circuit wiring board through a conductive portion, wherein the semiconductor integrated circuit element uses a low dielectric constant material as an insulating film. To do.
According to a sixth aspect of the present invention, the conductive portion includes a solder bump provided at a location where the semiconductor integrated circuit element faces the mounting surface, and an electrode provided at a location where the mounting surface faces the semiconductor integrated circuit element. It is characterized by comprising a pad and a solder joint.
The invention according to claim 7 is a multilayer circuit wiring board in which one surface in the thickness direction is formed as a mounting surface for mounting a semiconductor integrated circuit element, and an outer shape having four corners bonded to the mounting surface. Includes a rectangular plate-shaped stiffener having a size of 40 mm × 40 mm. The stiffener has a rectangular opening of 25 mm × 25 mm capable of accommodating the semiconductor integrated circuit element, and has four sides of an edge constituting the opening. A substrate for mounting a semiconductor integrated circuit element formed in parallel with four sides of the stiffener, wherein each slit of the opening and a slit extending over each corresponding corner of the stiffener are provided, One end in the extending direction of the slit is formed open in the opening, and the other end is located in the vicinity of the corresponding corner of the stiffener and in a direction perpendicular to the extending direction of the slit. The width of the slit is formed with a dimension smaller than the length in the extending direction of the slit, and the multilayer circuit wiring board includes an insulating film, and a wiring layer laminated on both surfaces of the insulating film in the thickness direction. The slit is formed with a width of 1 mm or more and 3 mm or less, and the opening is formed on a virtual line connecting a corner of the opening and a corner of the stiffener corresponding to the corner. The distance between the other end of the slit and the corner of the stiffener corresponding to the slit is 0.5 mm or more and 5 mm or less, and the thickness of the multilayer circuit wiring board is 0.05 mm or more and 0 5 mm or less, and electrode bumps for connection to the semiconductor integrated circuit element are formed on the mounting surface, and the thickness of the stiffener is equal to the thickness of the semiconductor integrated circuit element and the electrode bar. Characterized in that equal to a sum of the height of the flop.
本発明によれば、スリットの延在方向の一端をスティフナの開口部に開放状に形成し、他端をスティフナーの対応する角部の近傍に位置し、スリットの延在方向と直交する方向におけるスリットの幅をスリットの延在方向の長さよりも小さい寸法で形成したので、スリットとして可動性を持たせることができ、多層回路配線基板全体で応力を分散させる上で有利となる。 According to the present invention, one end in the slit extending direction is formed in an open shape at the opening of the stiffener, and the other end is positioned in the vicinity of the corresponding corner of the stiffener, in a direction perpendicular to the slit extending direction. Since the slit has a width smaller than the length in the extending direction of the slit, the slit can be provided with mobility, which is advantageous in distributing stress throughout the multilayer circuit wiring board.
次に本発明の実施の形態を添付の図面を基にして詳細に説明する。
図1は本実施の形態の半導体集積回路素子搭載用基板2の断面図、図2は本実施の形態の半導体装置100の断面図である。
図1に示すように、半導体集積回路素子搭載用基板2は、多層回路配線基板10と、スティフナー20とを備えている。
多層回路配線基板10は、絶縁基材16(特許請求の範囲の絶縁性フィルムに相当)と、絶縁基材16の厚さ方向の両面に積層された配線層15とを含んで構成されている。本実施の形態では、多層回路配線基板10の厚さは0.05mm以上0.5mm以下の寸法で形成されている。
多層回路配線基板10の厚さは、0.05mm未満であると、基板の剛性が低下し変形をスティフナーで抑えきれない点で不利があり、0.5mmより大きいと、基板の配線が長くなるので電気特性が悪くなる点で不利がある。
絶縁基材16としては、例えば、ガラス/エポキシ樹脂やポリイミド樹脂などが用いられている。また、配線層15としては、素材として銅がもっとも好ましいが、金属ペーストの焼結体なども任意に選択できる。
各配線層15の表面はソルダーレジスト13、14で覆われている。
多層回路配線基板10の厚さ方向の一方の面(ソルダーレジスト13の表面)が半導体集積回路素子30(図2参照)を搭載するための搭載面10Aとして形成されている。
搭載面10Aには半導体集積回路素子30と接続するための電極バンプ11が形成され、搭載面10Aの反対面10Bには、ハンダボール用パッド12が形成されている。
スティフナー20は、多層回路配線基板10の搭載面10Aの所定位置に接着剤層21を介して貼り合わせされ、加熱、硬化して固定されている。
図2に示すように、半導体装置100は、半導体集積回路素子搭載用基板2に半導体集積回路素子30を実装し、スティフナー20の内側で半導体集積回路素子30と多層回路配線基板10との間に、半導体集積回路素子30と多層回路配線基板10との接合を強化するためのアンダーフィル樹脂41を充填し、ハンダボール用パッド12上にはんだボール51を形成したものである。
Next, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
FIG. 1 is a cross-sectional view of a semiconductor integrated circuit
As shown in FIG. 1, the semiconductor integrated circuit
The multilayer
If the thickness of the multilayer
For example, glass / epoxy resin or polyimide resin is used as the insulating
The surface of each
One surface (the surface of the solder resist 13) in the thickness direction of the multilayer
Electrode bumps 11 for connection to the semiconductor integrated
The
As shown in FIG. 2, the
以下、本発明の半導体装置の製造法について説明する。
まず、厚さ方向の一方の面(搭載面10A)に電極バンプ11が形成され、他方の面(反対面10B)にはんだボール用パッド12が形成され、搭載面10A、反対面10Bにそれぞれソルダーレジスト13、14が形成された多層回路配線板10を作製する。
なお、はんだボール用パッド12は、ソルダーレジスト14に形成されたソルダーレジスト開口部を介して外方に露出している。
Hereinafter, a method for manufacturing the semiconductor device of the present invention will be described.
First, electrode bumps 11 are formed on one surface (mounting
The
次に、枠の内周にスリット56を有するスティフナー20を用意する。
図3はスティフナー20の平面図である。
図3に示すように、スティフナー20は4つの角部50を有する矩形板状に形成されている。
スティフナー20には、半導体集積回路素子30を収納可能な矩形状の開口部52が、その開口部52を構成する縁の4辺をスティフナー20の4辺に平行させて形成されている。
開口部52の各角部54とスティフナー20の対応する各角部50にわたりスリット56が設けられている。
スリット56の延在方向の一端は開口部52に開放状に形成され、他端はスティフナー20の対応する角部50の近傍に位置している。
スリット56の延在方向と直交する方向におけるスリット56の幅Wはスリット56の延在方向の長さL1よりも小さい寸法で形成されている。
本実施の形態では、スリットは幅Wが1mm以上3mm以下の寸法で形成されている。
スリットの幅Wが1mm未満であると、応力緩和の効果が弱くなる点で不利があり、3mmより大きいと基板の平坦度が悪化する点で不利がある。
また、開口部52の角部54とこの角部54に対応するスティフナー20の角部50との間を結ぶ仮想線上に開口部52の中心が位置している。
スリット56の他端とこのスリット56に対応するスティフナー20の角部50との距離L2が0.5mm以上5mm以下の寸法で形成されている。
距離L2が0.5mm未満であると、スティフナーの強度が低下して基板の変形を抑えられない点で不利があり、5mmより大きいと、応力緩和効果が弱くなる点で不利がある。
Next, a
FIG. 3 is a plan view of the
As shown in FIG. 3, the
In the
A
One end of the
The width W of the
In the present embodiment, the slit is formed with a width W of 1 mm or more and 3 mm or less.
If the slit width W is less than 1 mm, there is a disadvantage in that the effect of stress relaxation becomes weak, and if it is more than 3 mm, there is a disadvantage in that the flatness of the substrate deteriorates.
Further, the center of the
A distance L2 between the other end of the
If the distance L2 is less than 0.5 mm, there is a disadvantage in that the strength of the stiffener is lowered and the deformation of the substrate cannot be suppressed, and if it is greater than 5 mm, the stress relaxation effect is weakened.
また、スティフナー20の材質としては多層回路配線基板10と熱膨張係数が近い銅のほかに、42Alloy、インバー、Alのような金属やセラミックスや樹脂なども可能である。
また、図2に示すように、スティフナー20の厚さは半導体集積回路素子30の厚さと電極バンプ11の高さを合わせた高さと同じにする必要がある。
これは、放熱板60を半導体集積回路素子30の多層回路配線基板10と接続されていない面に貼り合わせることから、半導体集積回路素子30の多層回路配線基板10と接続されていない面とスティフナー20上面の高さが揃っている必要があるためである。
スティフナー20の製法はエッチング、金型による打ち抜き、ワイヤーカットなどによる。
スティフナー20の形状は枠型であるが、枠の内側は半導体集積回路素子30が搭載されるため、半導体集積回路素子30の外形サイズよりも大きい必要がある。
図3に示すように、スティフナー20の開口部52の各角部54から形成させるスリット56は開口部52の角部54から対応するスティフナー20の角部50に向かって形成させる。応力を均等に分散させるために、スリット56の形状は、スリット56の外側に配置されるスティフナー20の角部50と開口部52の中心とをつなぐ直線に対して線対称のU字型あるいはI字型を呈している。
スリット56の外側に配置されるスティフナー20の角部50と開口部52の中心とをつなぐ直線に対して垂直方向のスリット56の幅Wを3mm以下にすることで、半導体集積回路素子30を実装した後の多層回路配線基板10の変形を抑えるべくスティフナー20内側をより半導体集積回路素子30に近づけた場合に、多層回路配線基板10の補強効果は損なわれることはない。
また、スリット56の長さL1は長いほど多層回路配線基板10の可動性は増すが、補強効果も持ちつつ、多層回路配線基板10全体で動くことを可能とするためには、スリット56の他端とスティフナー20の角部50との距離L2を0.5mm以上とするのが良い。
その結果、スリット56全体として可動性を持たせることができ、多層回路配線基板10全体で応力を分散させることが可能となり、半導体集積回路素子30に掛かる応力を緩和させられ、更に、実装後の多層回路配線基板10の変形も抑制させることができる。
Further, as the material of the
Further, as shown in FIG. 2, the thickness of the
This is because the
The
The shape of the
As shown in FIG. 3, the
The semiconductor integrated
In addition, the longer the length L1 of the
As a result, the
次に、多層回路配線基板10の所定位置にスティフナー20を貼り合わせ、加圧、加熱することによって、半導体集積回路素子搭載用基板2が製作される。
Next, the
次に、はんだバンプ31が形成された半導体集積回路素子30をスティフナー20が設けられた多層回路配線板10の搭載面10Aの所定位置に載置し、ハンダリフローにて半導体集積回路素子30のはんだバンプ31との多層回路配線板10の電極パッド11をはんだ接合する。
これにより半導体装置100が完成する。
Next, the semiconductor integrated
Thereby, the
(実施例)
まず、厚さ方向の一方の面(搭載面10A)に電極パッド11を、他方の面(反対面10B)にはんだボール用パッド12及びソルダーレジスト13を形成した40×40mmサイズで150μm厚の多層回路配線基板10を作製した。
次に、スティフナー20を作製した。スティフナー20の外形は40×40mm、開口部52の内周は25×25mmとした。厚さは500μm、材質はCuとした。
スリット56の幅Wは2.5mm、スリット56の他端とスティフナー20の角部50との距離L2は2mmとした。
次に、多層回路配線基板10の所定位置にスティフナー20を貼り合わせ、加圧、加熱した。
次に、はんだバンプ31が形成された20mm角の半導体集積回路素子30をスティフナー20が形成された多層回路配線基板10の載置面10A上の所定位置に載置し、ハンダリフローにて半導体集積回路素子30のはんだバンプ31と多層回路配線基板10の電極パッド11をはんだ接合した。
次に、半導体集積回路素子30と多層回路配線基板10間にアンダーフィル樹脂41を充填、硬化した。
次に、半導体集積回路素子30の背面に40mm角の銅からなる放熱板60を接着させた。
さらに、はんだボール用パッド12上のソルダーレジスト開口部にはんだ球を載置し、はんだリフローにてはんだボール用パッド12上にはんだボール51を形成した。
これにより、半導体装置100を得た。
(Example)
First, a multilayer of 40 × 40 mm size and 150 μm thickness in which
Next,
The width W of the
Next, the
Next, the 20 mm square semiconductor integrated
Next, an
Next, a
Further, solder balls were placed in the solder resist openings on the
Thereby, the
(比較例1)
比較例1で用いる多層回路配線基板10と半導体集積回路素子30は実施例1と同様のものを用いた。
また、スティフナー20の外形は40×40mm、開口部52の内周は25×25mmとした。
厚さは500μm、材質はCuとしたが、開口部52の角部54にスリット56を設けていない。
比較例1も実施例1と同様に多層回路配線基板10にスティフナー20を貼り合わせた後、半導体集積回路素子30をはんだ接合させ、半導体集積回路素子30と多層回路配線基板10との間にアンダーフィル樹脂41を充填、硬化させた。
さらに、はんだボール用パッド12上のソルダーレジスト開口部にはんだ球を載置し、はんだリフローにてはんだボール用パッド12上にはんだボール51を形成して、半導体装置100を得た。
(Comparative Example 1)
The multilayer
The outer shape of the
Although the thickness is 500 μm and the material is Cu, no
In the first comparative example, the
Furthermore, a solder ball was placed in the solder resist opening on the
(比較例2)
比較例2で用いる多層回路配線基板10と半導体集積回路素子30は実施例1および比較例1と同様のものを用いた。
また、スティフナー20の外形は40×40mm、開口部52の内周は25×25mmとした。
厚さは500μm、材質はCuとした。
開口部52の角部54には、直径4mmの円形の切り欠きを設けた。
比較例2も実施例1、比較例1と同様に多層回路配線基板10にスティフナー20を貼り合わせた後、半導体集積回路素子30をはんだ接合させ、半導体集積回路素子30と多層回路配線基板10との間にアンダーフィル樹脂41を充填、硬化させた。
さらに、はんだボール用パッド12上のソルダーレジスト開口部にはんだ球を載置し、はんだリフローにてはんだボール用パッド12上にはんだボール51を形成して、半導体装置100を得た。
(Comparative Example 2)
The multilayer
The outer shape of the
The thickness was 500 μm and the material was Cu.
The
In the second comparative example, the
Furthermore, a solder ball was placed in the solder resist opening on the
表1は、実施例、比較例1、比較例2におけるはんだバンプ接続不良数、半導体素子(半導体集積回路素子30)の割れの有無、Low−k膜の破壊の有無、基板(多層回路配線基板10)の反り量の測定値を示す。
表1に示すように、比較例1に示すスティフナー20を用いた半導体装置100では、ハンダバンプの接続不良、半導体集積回路素子30の割れ、Low−k膜の破壊が発生し、比較例2のスティフナー20を用いた場合は、ハンダバンプの接続不良、Low−k膜の破壊が発生しが発生した。
これに対して、実施例では、接続不良、半導体集積回路素子30の割れ、Low−k膜の破壊が無く、多層回路配線基板10の補強効果を有することが可能となるため、基板の反りの初期値からの増加量も比較例1、2に比べて抑制させることができた。
Table 1 shows the number of defective solder bump connections in Examples, Comparative Examples 1 and 2, the presence or absence of cracks in the semiconductor element (semiconductor integrated circuit element 30), the presence or absence of destruction of the Low-k film, and the substrate (multilayer circuit wiring board) The measured value of the warpage amount of 10) is shown.
As shown in Table 1, in the
On the other hand, in the embodiment, there is no connection failure, cracking of the semiconductor integrated
2……半導体集積回路素子搭載用基板、10……多層回路配線基板、11……電極バンプ、12……はんだボール用パッド、13、14……ソルダーレジスト、15……配線層、16……絶縁層、20……スティフナー、21……接着剤層、30……半導体集積回路素子、40……はんだバンプ、41……アンダーフィル樹脂、51……はんだボール、56……スリット、W……スリット56の幅、L1……スリット56の長さ、L2……スリット56の他端とスティフナー20の角部50との距離、60……放熱板、100……半導体装置。
2 ... Semiconductor integrated circuit element mounting substrate, 10 ... Multi-layer circuit wiring board, 11 ... Electrode bump, 12 ... Solder ball pad, 13, 14 ... Solder resist, 15 ... Wiring layer, 16 ... Insulating layer, 20 ... Stiffener, 21 ... Adhesive layer, 30 ... Semiconductor integrated circuit element, 40 ... Solder bump, 41 ... Underfill resin, 51 ... Solder ball, 56 ... Slit, W ... The width of the
Claims (7)
前記搭載面に接着され4つの角部を有する矩形板状のスティフナーとを備え、
前記スティフナーには、前記半導体集積回路素子を収納可能な矩形状の開口部が、その開口部を構成する縁の4辺を前記スティフナーの4辺に平行させて形成されている半導体集積回路素子搭載用基板であって、
前記開口部の各角部と前記スティフナーの対応する各角部にわたり延在するスリットが設けられ、
前記スリットの延在方向の一端は前記開口部に開放状に形成され、他端は前記スティフナーの対応する角部の近傍に位置し、
前記スリットの延在方向と直交する方向における前記スリットの幅は前記スリットの延在方向の長さよりも小さい寸法で形成され、
前記スリットは前記幅が1mm以上3mm以下の寸法で形成され、
前記スリットの他端とこのスリットに対応する前記スティフナーの角部との距離が0.5mm以上5mm以下であり、
前記搭載面には前記半導体集積回路素子と接続するための電極バンプが形成され、
前記スティフナーの厚さは、前記半導体集積回路素子の厚さと前記電極バンプの高さとの和と等しい、
ことを特徴とする半導体集積回路素子搭載用基板。 A multilayer circuit wiring board in which one surface in the thickness direction is formed as a mounting surface for mounting a semiconductor integrated circuit element;
A rectangular plate-like stiffener bonded to the mounting surface and having four corners;
Mounted on the stiffener is a semiconductor integrated circuit element in which a rectangular opening capable of accommodating the semiconductor integrated circuit element is formed with four sides of the edge constituting the opening parallel to the four sides of the stiffener Substrate for
Slits extending over each corner of the opening and corresponding corner of the stiffener are provided,
One end in the extending direction of the slit is formed open in the opening, and the other end is located near the corresponding corner of the stiffener,
The width of the slit in the direction perpendicular to the extending direction of the slit is formed with a dimension smaller than the length in the extending direction of the slit ,
The slit is formed with a width of 1 mm or more and 3 mm or less,
The distance between the other end of the slit and the corner of the stiffener corresponding to the slit is 0.5 mm or more and 5 mm or less,
Electrode bumps for connecting to the semiconductor integrated circuit element are formed on the mounting surface,
The thickness of the stiffener is equal to the sum of the thickness of the semiconductor integrated circuit element and the height of the electrode bump.
A substrate for mounting a semiconductor integrated circuit element.
前記搭載面に接着され4つの角部を有する外形が40mm×40mmの矩形板状のスティフナーとを備え、
前記スティフナーには、前記半導体集積回路素子を収納可能な25mm×25mmの矩形状の開口部が、その開口部を構成する縁の4辺を前記スティフナーの4辺に平行させて形成されている半導体集積回路素子搭載用基板であって、
前記開口部の各角部と前記スティフナーの対応する各角部にわたり延在するスリットが設けられ、
前記スリットの延在方向の一端は前記開口部に開放状に形成され、他端は前記スティフナーの対応する角部の近傍に位置し、
前記スリットの延在方向と直交する方向における前記スリットの幅は前記スリットの延在方向の長さよりも小さい寸法で形成され、
前記多層回路配線基板は、絶縁性フィルムと、前記絶縁性フィルムの厚さ方向の両面に積層された配線層とを含んで構成され、
前記スリットは前記幅が1mm以上3mm以下の寸法で形成され、
前記開口部の角部とこの角部に対応する前記スティフナーの角部との間を結ぶ仮想線上に前記開口部の中心が位置し、
前記スリットの他端とこのスリットに対応する前記スティフナーの角部との距離が0.5mm以上5mm以下であり、
前記多層回路配線基板の厚さは0.05mm以上0.5mm以下であり、
前記搭載面には前記半導体集積回路素子と接続するための電極バンプが形成され、
前記スティフナーの厚さは、前記半導体集積回路素子の厚さと前記電極バンプの高さとの和と等しい、
ことを特徴とする半導体集積回路素子搭載用基板。 A multilayer circuit wiring board in which one surface in the thickness direction is formed as a mounting surface for mounting a semiconductor integrated circuit element;
A rectangular plate-shaped stiffener having an outer shape of 40 mm × 40 mm bonded to the mounting surface and having four corners;
In the stiffener, a 25 mm × 25 mm rectangular opening that can accommodate the semiconductor integrated circuit element is formed with four sides of the edge constituting the opening parallel to the four sides of the stiffener. A substrate for mounting an integrated circuit element,
Slits extending over each corner of the opening and corresponding corner of the stiffener are provided,
One end in the extending direction of the slit is formed open in the opening, and the other end is located near the corresponding corner of the stiffener,
The width of the slit in the direction perpendicular to the extending direction of the slit is formed with a dimension smaller than the length in the extending direction of the slit,
The multilayer circuit wiring board includes an insulating film, and a wiring layer laminated on both surfaces in the thickness direction of the insulating film,
The slit is formed with a width of 1 mm or more and 3 mm or less,
The center of the opening is located on an imaginary line connecting the corner of the opening and the corner of the stiffener corresponding to the corner,
The distance between the other end of the slit and the corner of the stiffener corresponding to the slit is 0.5 mm or more and 5 mm or less,
The multilayer circuit wiring board has a thickness of 0.05 mm or more and 0.5 mm or less,
Electrode bumps for connecting to the semiconductor integrated circuit element are formed on the mounting surface,
The thickness of the stiffener is equal to the sum of the thickness of the semiconductor integrated circuit element and the height of the electrode bump.
A substrate for mounting a semiconductor integrated circuit element.
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