セラミック多層基板へのベアチップＩＣの実装構造

【目的】サーマルビアの突出部とベアチップＩＣの裏面との接触を避け、サーマルビアの突出に関係なく、安定したベアチップＩＣのダイボンディングを可能にする。
【構成】放熱用サーマルビアを有するセラミック多層基板において、サーマルビア１２の突出高さのばらつきを吸収できるように、最上層を穴抜きしたキャビティ部１４を設け、しかもキャビティ部１４の外形はベアチップＩＣ１７の外形より小さくし、キャビティ内部へダイペースト１６を塗布し、ベアチップＩＣ１７と基板を固着すると同時に、キャビティ上面外周部とベアチップＩＣ下面外周を密着させる。

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、放熱用サーマルビアを有するセラミック多層基板へのベアチップＩＣの実装構造に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、このような分野の技術としては、例えば、以下に示すようなものがあった。図２はかかる従来のセラミック多層基板上のサーマルビア上にベアチップＩＣをダイボンディングした状態を示す断面図である。
【０００３】この図に示すように、各層のグリーンシート１へサーマルビア用のスルーホールをパンチングにより形成し、サーマルビア２にペーストを印刷により充填した後、信号用配線パターン３を印刷により形成し、各層を熱圧着してラミネーションを行い、バーンアウト、焼成され完成されたセラミック多層基板７上に高熱伝導性のダイペースト４を印刷またはディスペンサにより塗布し、ベアチップＩＣ５を搭載後、ダイペースト４中のボイド等を除去するためにスクラブを行ってから、熱硬化することにより、ベアチップＩＣ５がセラミック多層基板７上に接着固定される。
【０００４】ベアチップＩＣ５とセラミック多層基板７との電気的な接続は、ワイヤボンディング法により行われ、Ａｕワイヤ６をボール状に形成し、ベアチップＩＣ５側の電極に熱、荷重及び超音波を加えて接続した後（１ｓｔボンド）、図２に示されるようなループを形成しながらセラミック多層基板７側の電極に熱、荷重及び超音波を加えて接続する（２ｎｄボンド）。
【０００５】このような構造をとることにより、動作時にベアチップＩＣ５が発生する熱を効率良くセラミック多層基板裏面に伝導することが可能となる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記した従来のセラミック多層基板へのベアチップＩＣのダイボンディング構造では、基板焼成時の誘電体材料であるグリーンシート１の収縮率がサーマルビア２のペーストの収縮率より大きいため、基板焼成後では、図３に示すように、基板に対しサーマルビア２が突出してしまい、しかも、それらのサーマルビア２ａと２ｂの突出高さがばらついてしまう。
【０００７】このような状態で、ベアチップＩＣ５をダイボンディングすると、図４に示すように、サーマルビア２ａと２ｂの突出のばらつきにより、ダイボンディングされるベアチップＩＣ５に傾きが生じてしまい、１ｓｔボンド時の加圧条件や超音波条件等にばらつきが生じ、ワイヤボンディングされなかったり、ベアチップＩＣ５が欠けてしまうという問題点があった。
【０００８】また、ダイペースト４の塗布量のばらつきにより、図４のＡ部に示すように、ベアチップＩＣ５の周辺部にダイペースト４が広がらない部分（ペーストぬけ）が生じ、ワイヤボンディング時にツールから基板へ超音波が伝わらず、１ｓｔボンディングされないという問題点があった。本発明は、上記したベアチップＩＣのダイボンディング時に発生するベアチップＩＣの傾きとダイペーストが広がりきらず、ベアチップＩＣの周辺部下のペーストぬけの部分が生じないようにし、ワイヤボンディング時の加圧条件や超音波条件を安定させ、良好なワイヤボンディングを可能にするために、サーマルビアの突出部とベアチップＩＣの裏面との接触を避け、サーマルビアの突出に関係なく安定したベアチップＩＣのダイボンディングを可能にするセラミック多層基板へのベアチップＩＣの実装構造を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達成するために、放熱用サーマルビアを有するセラミック多層基板へのベアチップＩＣの実装構造において、サーマルビア形成層の最上部にキャビティ部を有する多層のグリーンシートからなる基板と、前記キャビティ部内に塗布されるダイペーストと、該ダイペースト上に搭載される前記キャビティ部の外形より大きい外形を有するベアチップＩＣとを設け、前記サーマルビアの突出高さのばらつきを前記キャビティ部で吸収すると共に、前記キャビティ上面外周部とベアチップＩＣ下面外周を密着させて固着させるようにしたものである。
【００１０】
【作用】本発明によれば、上記したように、放熱用サーマルビアを有するセラミック多層基板において、サーマルビアの突出高さのばらつきを吸収できるように、最上層を穴抜きしたキャビティ部を設け、しかもキャビティ部の外形はベアチップＩＣ外形より小さくし、キャビティ内部へダイペーストを塗布し、ベアチップＩＣと基板を固着すると同時に、キャビティ上面外周部とベアチップＩＣ下面外周を密着させる。
【００１１】したがって、基板材料とサーマルビアの焼成時の収縮率の違いにより、サーマルビアが突出してもサーマルビアの高さ方向に関係なく、ベアチップＩＣは傾きを生じない。更に、このような安定したダイボンディングが行われるため、ベアチップＩＣへのワイヤボンディング時の加圧条件、超音波条件の変化に伴って発生するばらつきが減少するため、良好なワイヤボンディングを行うことができる。
【００１２】
【実施例】以下、本発明の実施例について図を参照しながら詳細に説明する。図１は本発明の実施例を示すセラミック多層基板へのベアチップＩＣの実装状態を示す断面図である。この図に示すように、１１は各層の誘電体材料であるグリーンシート（例えば、ガラスセラミックス）、１２はサーマルビア（例えば、金であり、銀又は銅を用いることもできる。）、１３は各層上の信号用配線パターン、１５はキャビティ部１４を有するグリーンシート（例えば、ガラスセラミックス）であり、このキャビティ部１４は、セラミック多層基板１７焼成前に形成される。１６はダイペーストであり、サーマルビアと同様に例えば、金であり、銀又は銅を用いることもできる。１８はベアチップＩＣ、１９はＡｕワイヤである。ここで、キャビティの外形は、例えば、９mm角であり、ベアチップＩＣの外形（例えば、１１mm角）より小さくし、ベアチップＩＣの下面外周部が基板に密着する構造となっている。
【００１３】以下、その実装工程について説明する。焼成前の各層の誘電体材料であるグリーンシート１１に、サーマルビア１２となるビアペーストを充填するため、パンチングによりビアホールを形成し、高熱伝導性のビアペーストを、印刷により先に設けたビアホールに充填し、ビアペースト乾燥後、グリーンシート１１上に各層の信号用配線パターン１３を厚膜印刷により形成し、乾燥を行う。
【００１４】前記キャビティ部１４は、この後、各層のグリーンシート１５ごとパンチングにより、サーマルビアより上層部に角状で誘電体を窓抜きにする。その場合、キャビティ部１４の外形（例えば、９mm角）はベアチップＩＣ外形（例えば、１１mm角）より小さくする。また、そのパンチング層数はサーマルビアの突出高さで決定される。例えば、過去のデータよりサーマルビア１２が８層で形成された場合、基板上面に突出するサーマルビアの高さは５０μｍ程度であるので、１層の誘電体厚さは焼成後で約１００μｍであることから、キャビティ形成のためのパンチングは１層で対応することができる。
【００１５】次に、キャビティ部１４をパンチング後、各層のグリーンシート１１を重ね、熱圧着によりラミネーションを行い、バーンアウト後、焼成を行ってセラミック多層基板１７が完成される。このようにして製造されたセラミック多層基板１７において、先に形成されたキャビティ部１４の中に、高熱伝導性のダイペースト１６をディスペンサにより塗布し、ベアチップＩＣ１８をキャビティ上部に搭載し硬化する。ここで、キャビティ部上面外周部と、ベアチップＩＣの下面外周部を密着させる。
【００１６】このように、ベアチップＩＣ１８はキャビティ上部に接着されるため、サーマルビアの突出によるベアチップＩＣ１８が傾くこともなく、セラミック多層基板１７に対して平行に確実にダイボンディングすることができる。したがって、ワイヤボンディング時にはツールから基板へ超音波が十分に伝わり、１ｓｔボンディングを確実に行うことができる。
【００１７】なお、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、本発明の趣旨に基づいて種々の変形が可能であり、これらを本発明の範囲から排除するものではない。
【００１８】
【発明の効果】以上、詳細に説明したように、本発明によれば、放熱用サーマルビアを有するセラミック多層基板において、サーマルビアの突出高さのばらつきを吸収できるように最上層を穴抜きしたキャビティ部を設け、しかもキャビティの外形はベアチップＩＣの外形より小さくし、ベアチップＩＣの下面外周部を基板に密着するようにしたので、基板材料とサーマルビアの焼成時の収縮率の違いにより、サーマルビアが突出しても、サーマルビアの高さ方向に関係なく、ベアチップＩＣは傾きが生じることはない。
【００１９】更に、上記した安定したダイボンディングが行われるため、ベアチップＩＣへのワイヤボンディング時の加圧条件、超音波条件の変化に伴って発生するばらつきが減少するため、良好なワイヤボンディングを行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例を示すセラミック多層基板へのベアチップＩＣの実装状態を示す断面図である。
【図２】従来のセラミック多層基板へのベアチップＩＣの実装状態を示す断面図である。
【図３】従来のサーマルビアの突出状態を示す断面図である。
【図４】従来のセラミック多層基板へのベアチップＩＣの実装時の問題点説明図である。
【符号の説明】
１１，１５グリーンシート
１２サーマルビア
１３信号用配線パターン
１４キャビティ部
１６ダイペースト
１７セラミック多層基板
１８ベアチップＩＣ
１９Ａｕワイヤ

【特許請求の範囲】
【請求項１】放熱用サーマルビアを有するセラミック多層基板へのベアチップＩＣの実装構造において、（ａ）サーマルビア形成層の最上部にキャビティ部を有する多層のグリーンシートからなる基板と、（ｂ）前記キャビティ部内に塗布されるダイペーストと、（ｃ）該ダイペースト上に搭載される前記キャビティ部の外形より大きい外形を有するベアチップＩＣとを有し、（ｄ）前記サーマルビアの突出高さのばらつきを前記キャビティ部で吸収すると共に、前記キャビティ上面外周部とベアチップＩＣ下面外周部を密着させて固着させることを特徴とするセラミック多層基板へのベアチップＩＣの実装構造。

【図１】