配線基板および半導体装置
【課題】ペリフェラル状配置のバンプとエリアアレイ状配置のバンプとが混在する半導体チップがフリップチップ接合される、電気的特性に優れた配線基板を提供する。
【解決手段】配線基板1は、半導体チップのバンプとフリップチップ接合される接続パッド11、12を備えた配線基板であって、前記配線基板の周辺部1aの接続パッド11は、ノン・ソルダーマスク・デファイン構造で形成され、前記配線基板1の中央部1bの接続パッド12は、ソルダーマスク・デファイン構造で形成されている。
【解決手段】配線基板1は、半導体チップのバンプとフリップチップ接合される接続パッド11、12を備えた配線基板であって、前記配線基板の周辺部1aの接続パッド11は、ノン・ソルダーマスク・デファイン構造で形成され、前記配線基板1の中央部1bの接続パッド12は、ソルダーマスク・デファイン構造で形成されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、配線基板および半導体装置に関し、さらに詳細には、半導体チップのバンプとフリップチップ接合される接続パッドを備えた配線基板、および該配線基板に該半導体チップがフリップチップ接合された半導体装置に関する。
【背景技術】
【0002】
近年、電子部品(例えば半導体チップ)に外部接続端子としてバンプを設け、これを接合材によって配線基板に設けられた接続パッドにフリップチップ接合する実装構造が多用されるようになってきている。
例えば、従来の配線基板として、特許文献1、特許文献2に記載される技術が提案されている。
【0003】
図6は、図7に示す半導体チップ101がフリップチップ実装される配線基板105の一例を示す平面図(概略図)である。ここで、図7は、半導体チップ101の回路形成面101a側を表示した図であり、フリップチップ実装時にはこの回路形成面101aが配線基板105と対向するようフェイスダウンで実装される。
【0004】
この半導体チップ101の回路形成面101aには、Au(金)を用いて形成されるバンプ(外周バンプ102および中央バンプ103)が形成されている。外周バンプ102は、回路形成面101aの周縁部に配設されている(ペリフェラル状配置)。また、中央バンプ103は、回路形成面101aの中央部に配設されている(エリアアレイ状配置)。従来、バンプを外部接続端子とする半導体チップにおいては、当該バンプを周縁部にペリフェラル状に配置する構成が一般的であった。しかしながら、近年の半導体チップの高密度化に起因して端子数が増大し、回路形成面101aの中央部にも中央バンプ103を配置することが行われるようになってきている。
【0005】
これに伴い、半導体チップ101がフリップチップ実装される配線基板105は、外周バンプ102に対応する接続パッド(外周パッド)107と中央バンプ103に対応する接続パッド(中央パッド)108とが配設される構造となっている(図6参照)。ここで、接続パッド(外周パッド)107は、ソルダーマスク(レジスト)110に設けられた枠状の開口部111に形成される。また、接続パッド(中央パッド)108は、ソルダーマスク(レジスト)110に設けられた各開口部112に形成される。
【0006】
ここで、配線基板における接続パッド(および後述する位置合せマーク)を形成する構造として、NSMD(ノン・ソルダーマスク・デファイン)構造、SMD(ソルダーマスク・デファイン)構造がある。
NSMD構造は図8(a)の平面図および図8(b)の正面断面図(図8(a)におけるA−A線断面図)に示すように、接続パッド131がソルダーマスク(レジスト)133の開口部134内の導体形状で規定される構造であって、開口部134の内径が接続パッド131の円形部の外径よりも大きくなっている。なお、符号130は、ベースとなる絶縁層である。
一方、SMD構造は図9(a)の平面図および図9(b)の正面断面図(図9(a)におけるB−B線断面図)に示すように、接続パッド132がソルダーマスク(レジスト)133の開口形状(開口部135の形状)で規定される構造であって、開口部135の内径が接続パッド132の円形部の外径よりも小さくなっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0007】
【特許文献1】特開2007−194598号公報
【特許文献2】特開2007−158081号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0008】
ところで、半導体チップを配線基板上にフリップチップ実装する場合には、所定位置に接合を行うための位置合わせマークが用いられている。通常、位置合わせマークは、配線基板上に形成される。
従来は、図10に示すように、ペリフェラル状配置のバンプを有する半導体チップ(不図示)を配線基板141上にフリップチップ実装する場合、通常、配線基板141上の接続パッド151に、ソルダーマスク153の開口部154内の導体(すなわち接続パッド151)形状で規定されるNSMD構造が採用されると共に、位置合わせマーク156にもNSMD構造が採用されていた。これは、位置合わせマーク156の構造を、接続パッド151の構造と同一にすることによって、半導体チップ上のバンプ中心と配線基板141上のソルダーマスク153の開口部154内の導体(接続パッド)の中心位置が一致するように正確に位置合わせを行うためである。
一方、図11に示すように、エリアアレイ状配置のバンプを有する半導体チップ(不図示)を配線基板142上にフリップチップ実装する場合、通常、配線基板142上の接続パッド152に、ソルダーマスク153の開口形状(開口部155の形状)で規定されるSMD構造が採用されると共に、位置合わせマーク157にもSMD構造が採用されていた。これは、位置合わせマーク157の構造を、接続パッド152の構造と同一にすることによって、半導体チップ上のバンプ中心と配線基板142上のソルダーマスク153の開口部155の中心位置(すなわち、接続パッド152の露出部の中心位置)が一致するように正確に位置合わせを行うためである。なお、図11中の破線部は、ソルダーマスク153で覆われている接続パッド152の縁部形状の一例を示している。
【0009】
このように、フリップチップ実装時の位置合わせを正確に行うために、位置合わせマークは、接続パッドの構造に対応した構造を採用するのが、従来の設計思想であった。したがって、前述したようなペリフェラル状配置のバンプとエリアアレイ状配置のバンプとが混在する半導体チップ(図6参照)を、図12に示すような配線基板143上にフリップチップ実装しようとする場合は、対応する配線基板143上のペリフェラル状配置の接続パッド151とエリアアレイ状配置の接続パッド150とをNSMD構造かSMD構造のどちらかに統一すると共に、配線基板143上に設けられる位置合わせマーク158も同じ構造に統一しなければならなかった。通常、開口部154内にペリフェラル状に配設される接続パッド151は、隣接する接続パッドのピッチ(以下、「パッドピッチ」という)が狭いため、SMD構造で形成することができず、NSMD構造とされていた。これにともない、配線基板143の中央部のエリアアレイ状配置の接続パッド150、および位置合わせマーク158についても、NSMD構造とされていた。
【0010】
しかし、配線基板143の中央部のエリアアレイ状配置の接続パッド150をNSMD構造で形成する場合には、ソルダーマスク153の開口部159の形状をSMD構造の場合よりも大きく設計して、その開口部159内に導体形状(すなわち、接続パッド150の縁部)が表出するように形成する必要があった(図12参照)。その結果、配線基板143の最上層の電源系ライン(電源ラインもしくはグラウンドライン)をプレーン化、すなわち平板状に一体で形成することが難しいという設計上の制約が発生していた。
【0011】
上記事情に鑑み、ペリフェラル状配置のバンプとエリアアレイ状配置のバンプとが混在する半導体チップがフリップチップ接合される、電気的特性に優れた配線基板を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0012】
一実施形態として、以下に開示するような解決手段により、前記課題を解決する。
【0013】
開示の配線基板は、半導体チップのバンプとフリップチップ接合される接続パッドを備えた配線基板であって、前記配線基板の周辺部の接続パッドは、ノン・ソルダーマスク・デファイン構造で形成され、前記配線基板の中央部の接続パッドは、ソルダーマスク・デファイン構造で形成されていることを要件とする。
【発明の効果】
【0014】
開示の配線基板によれば、配線基板中央部のエリアアレイ状配置の接続パッドをSMD構造とすることができ、配線基板最上層の電源ラインやグラウンドラインをプレーン化し易く、電気的特性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【0015】
【図1】本発明の実施形態に係る配線基板の例を示す概略図である。
【図2】図1の配線基板に実装される半導体チップの例を示す概略図である。
【図3】本発明の実施形態に係る半導体装置の例を示す概略図(断面図)である。
【図4】図1の配線基板の部分拡大図である。
【図5】本発明の実施形態に係る配線基板の変形例を示す概略図である。
【図6】従来の実施形態に係る配線基板の例を示す概略図である。
【図7】図6の配線基板に実装される半導体チップの例を示す概略図である。
【図8】ノン・ソルダーマスク・デファイン構造を説明するための説明図である。
【図9】ソルダーマスク・デファイン構造を説明するための説明図である。
【図10】従来の実施形態に係る配線基板(ペリフェラル状配置の接続パッドを備える場合)の例を示す概略図である。
【図11】従来の実施形態に係る配線基板(エリアアレイ状配置の接続パッドを備える場合)の例を示す概略図である。
【図12】従来の実施形態に係る配線基板(ペリフェラル状配置の接続パッドおよびエリアアレイ状配置の接続パッドを備える場合)の例を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【0016】
本発明の実施形態に係る配線基板1の平面図(概略図)を図1に示す。配線基板1は、半導体チップ2(図2参照)がフリップチップ接合される配線基板である。当該半導体チップ2の回路形成面2aが配線基板1と対向するようにフェイスダウンでフリップチップ接合されて、半導体装置3が形成される。半導体装置3の正面断面図(概略図)を図3に示す。同図3のように、半導体チップ2のバンプ21、22と、対応する配線基板1の接続パッド11、12とが、それぞれ、はんだ4によって接合される。なお、配線基板1と半導体チップ2との間には、アンダーフィル樹脂5が浸透され、隣接する接続部(接続パッド)の絶縁が図られる。
【0017】
半導体チップ2は、図2の平面図(概略図)に示すように、回路形成面2aの周縁部にペリフェラル状に配設されたバンプ21と、回路形成面2aの中央部にエリアアレイ状に配設されたバンプ22とが混在する構造を有する。当該バンプ21およびバンプ22は、一例として、Au(金)あるいはAu合金を用いてワイヤーボンディングにより形成される。
【0018】
配線基板1は、図1、図3に示すように、絶縁層10上に、半導体チップ2に接続されるための接続パッド11、12が形成された構造を有している。ここで、接続パッド11は、接合される半導体チップ2の周縁部のバンプ21に対応させて、配線基板1の周縁部(一点鎖線で囲われた枠状領域)1aにおいて、ペリフェラル状に配設されている。一方、接続パッド12は、接合される半導体チップ2の中央部のバンプ22に対応させて、配線基板1の中央部(二点鎖線で囲われた矩形状領域)1bにおいて、エリアアレイ状に配設されている。
【0019】
ここで、絶縁層10上には、接続パッド11を露出させる開口部14および接続パッド12を露出させる開口部15を有するソルダーマスク(レジスト)13が形成されている。開口部14は、一例として、枠状に形成されている。一方、開口部15は、一例として、円形状に形成されている。なお、開口部14の変形例として、図5に示すように、複数個所に配設される矩形状に形成する構成としてもよい。
【0020】
本実施形態では、ソルダーマスク13は、開口部14を挟んで、二つのソルダーマスク13a、13bに分割された構造となっている。これにより、接続パッド11は、両端がそれぞれソルダーマスク13aとソルダーマスク13bとで覆われた構造となり、接続パッド12は、ソルダーマスク13bによって取り囲むように覆われた構造となっている。
【0021】
また、本実施形態では、例えば、接続パッド11は、実装される半導体チップ2の信号ラインに接続される。近年の半導体チップでは、高密度化に起因して端子数が増大しており、これに接続される配線基板1においても、配線基板1自体の小型化の要求と共に、信号ラインに接続される接続パッド11の狭ピッチ化の要求が一層高まっている。
【0022】
その一方で、例えば、接続パッド12は、実装される半導体チップ2の電源ラインもしくはグラウンドラインに接続される。近年の半導体チップでは、特に省電力化(低電圧対応)の要求があるため、デバイスが形成される中央部近傍に電源系ライン(電源ラインもしくはグラウンドライン)が配設される構成が好ましい。このため、半導体チップ2と接合される配線基板1においても、電源系ラインに接続される接続パッド12を配線基板1の中央部近傍に設ける構成が好適となる。
【0023】
ここで、本実施形態に特徴的な構成として、接続パッド11は、NSMD(ノン・ソルダーマスク・デファイン)構造で形成される。NSMD構造であることによって、接続パッド11のパッドピッチを狭ピッチ化することが可能となる。本実施形態においては、接続パッド11のパッドピッチを100[μm]以下にすることができる。
一方、接続パッド12は、SMD(ソルダーマスク・デファイン)構造で形成される。SMD構造であることによって、接続パッドが形成される配線層(配線基板1が多層基板の場合は最上層)の電源系ライン(電源ラインもしくはグラウンドライン)をプレーン化、すなわち平板状に一体で形成することが容易となる。このように電源系ラインのプレーン化は、当該電源系ラインの電気抵抗値を低下させることができる等、配線基板1における電気的特性を向上させる効果が得られる。なお、SMD構造で形成される接続パッド12は全部をプレーン化してもよく、一部(所定の複数箇所)をプレーン化してもよい。本実施形態では、図1の破線部で示されるように、配線層に二箇所のプレーン(平板状導体)17a、17bを設け、その上層となるソルダーマスク13の所定位置に開口部15を設けることによって当該プレーン17a、17bを露出させて接続パッド12を形成している。
【0024】
また、バンプ21に対応する接続パッド11は、図4(a)(図1のC部拡大図)に示すように、接続パッド11の中心E1とバンプ21の中心とが一致するように設計される。一方、バンプ22に対応する接続パッド12は、図4(b)(図1のD部拡大図)に示すように、ソルダーマスク13の開口部15の中心(すなわち、開口部15に露出している接続パッド12の露出部の中心)E2とバンプ22の中心とが一致するように設計される。このとき、配線基板1と半導体チップ2とをフリップチップ接合させるための位置合わせマーク16は、配線基板1上の接続パッド11、12が設けられない位置に、NSMD構造によって形成される(図1参照)。
【0025】
上記の構成によれば、狭ピッチ化が図られる接続パッド11に対しては、バンプ21をズレがなく高い位置精度でフリップチップ接合させることができる。しかし、位置合わせマーク16がNSMD構造で形成されているため、SMD構造で形成されている接続パッド12にバンプ22をフリップチップ接合させると、ソルダーマスク13の開口部15の形成位置のズレによって、バンプ22がソルダーマスク13上に乗り上げてしまうおそれが生じ得る。この課題に対しては、ソルダーマスク13の開口部15の内径を従来よりも10〜20[μm]大きい形状としている。より具体的には、本実施形態では、接続パッド12のパッドピッチを100[μm]以上とし、且つソルダーマスク13の開口部15の内径を80〜90[μm]程度としている。すなわち、接続パッド12に関しては、敢えて狭ピッチ化の要求に逆行する構成を採用することで、当該課題の解決を図っている。
【0026】
以上、説明した通り、開示の配線基板によれば、ペリフェラル状配置のバンプとエリアアレイ状配置のバンプとが混在する半導体チップがフリップチップ接合可能な配線基板が実現される。また、配線基板中央部のエリアアレイ状配置の接続パッドをSMD構造とすることができる。さらに、配線基板最上層の電源ラインやグラウンドラインをプレーン化し易く、電気的特性を向上させることができる。
【0027】
また、開示の半導体装置によれば、低電圧対応の半導体チップの実装が可能となり、省電力化が図られる。さらに、電気的特性に優れる配線基板を具備することにより、半導体装置の電気的特性を向上させることができる。
【0028】
なお、本発明は、以上説明した実施例に限定されることなく、本発明を逸脱しない範囲において種々変更可能であることは言うまでもない。特に、配線基板にフリップチップ接合される電子部品として半導体チップを例に挙げて説明したが、これに限定されるものではない。
【符号の説明】
【0029】
1 配線基板
2 半導体チップ
3 半導体装置
10 絶縁層
11 配線基板周縁部の接続パッド
12 配線基板中央部の接続パッド
13 ソルダーマスク
14、15 ソルダーマスクの開口部
16 位置合わせマーク
21 半導体チップ周縁部のバンプ
22 半導体チップ中央部のバンプ
【技術分野】
【0001】
本発明は、配線基板および半導体装置に関し、さらに詳細には、半導体チップのバンプとフリップチップ接合される接続パッドを備えた配線基板、および該配線基板に該半導体チップがフリップチップ接合された半導体装置に関する。
【背景技術】
【0002】
近年、電子部品(例えば半導体チップ)に外部接続端子としてバンプを設け、これを接合材によって配線基板に設けられた接続パッドにフリップチップ接合する実装構造が多用されるようになってきている。
例えば、従来の配線基板として、特許文献1、特許文献2に記載される技術が提案されている。
【0003】
図6は、図7に示す半導体チップ101がフリップチップ実装される配線基板105の一例を示す平面図(概略図)である。ここで、図7は、半導体チップ101の回路形成面101a側を表示した図であり、フリップチップ実装時にはこの回路形成面101aが配線基板105と対向するようフェイスダウンで実装される。
【0004】
この半導体チップ101の回路形成面101aには、Au(金)を用いて形成されるバンプ(外周バンプ102および中央バンプ103)が形成されている。外周バンプ102は、回路形成面101aの周縁部に配設されている(ペリフェラル状配置)。また、中央バンプ103は、回路形成面101aの中央部に配設されている(エリアアレイ状配置)。従来、バンプを外部接続端子とする半導体チップにおいては、当該バンプを周縁部にペリフェラル状に配置する構成が一般的であった。しかしながら、近年の半導体チップの高密度化に起因して端子数が増大し、回路形成面101aの中央部にも中央バンプ103を配置することが行われるようになってきている。
【0005】
これに伴い、半導体チップ101がフリップチップ実装される配線基板105は、外周バンプ102に対応する接続パッド(外周パッド)107と中央バンプ103に対応する接続パッド(中央パッド)108とが配設される構造となっている(図6参照)。ここで、接続パッド(外周パッド)107は、ソルダーマスク(レジスト)110に設けられた枠状の開口部111に形成される。また、接続パッド(中央パッド)108は、ソルダーマスク(レジスト)110に設けられた各開口部112に形成される。
【0006】
ここで、配線基板における接続パッド(および後述する位置合せマーク)を形成する構造として、NSMD(ノン・ソルダーマスク・デファイン)構造、SMD(ソルダーマスク・デファイン)構造がある。
NSMD構造は図8(a)の平面図および図8(b)の正面断面図(図8(a)におけるA−A線断面図)に示すように、接続パッド131がソルダーマスク(レジスト)133の開口部134内の導体形状で規定される構造であって、開口部134の内径が接続パッド131の円形部の外径よりも大きくなっている。なお、符号130は、ベースとなる絶縁層である。
一方、SMD構造は図9(a)の平面図および図9(b)の正面断面図(図9(a)におけるB−B線断面図)に示すように、接続パッド132がソルダーマスク(レジスト)133の開口形状(開口部135の形状)で規定される構造であって、開口部135の内径が接続パッド132の円形部の外径よりも小さくなっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0007】
【特許文献1】特開2007−194598号公報
【特許文献2】特開2007−158081号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0008】
ところで、半導体チップを配線基板上にフリップチップ実装する場合には、所定位置に接合を行うための位置合わせマークが用いられている。通常、位置合わせマークは、配線基板上に形成される。
従来は、図10に示すように、ペリフェラル状配置のバンプを有する半導体チップ(不図示)を配線基板141上にフリップチップ実装する場合、通常、配線基板141上の接続パッド151に、ソルダーマスク153の開口部154内の導体(すなわち接続パッド151)形状で規定されるNSMD構造が採用されると共に、位置合わせマーク156にもNSMD構造が採用されていた。これは、位置合わせマーク156の構造を、接続パッド151の構造と同一にすることによって、半導体チップ上のバンプ中心と配線基板141上のソルダーマスク153の開口部154内の導体(接続パッド)の中心位置が一致するように正確に位置合わせを行うためである。
一方、図11に示すように、エリアアレイ状配置のバンプを有する半導体チップ(不図示)を配線基板142上にフリップチップ実装する場合、通常、配線基板142上の接続パッド152に、ソルダーマスク153の開口形状(開口部155の形状)で規定されるSMD構造が採用されると共に、位置合わせマーク157にもSMD構造が採用されていた。これは、位置合わせマーク157の構造を、接続パッド152の構造と同一にすることによって、半導体チップ上のバンプ中心と配線基板142上のソルダーマスク153の開口部155の中心位置(すなわち、接続パッド152の露出部の中心位置)が一致するように正確に位置合わせを行うためである。なお、図11中の破線部は、ソルダーマスク153で覆われている接続パッド152の縁部形状の一例を示している。
【0009】
このように、フリップチップ実装時の位置合わせを正確に行うために、位置合わせマークは、接続パッドの構造に対応した構造を採用するのが、従来の設計思想であった。したがって、前述したようなペリフェラル状配置のバンプとエリアアレイ状配置のバンプとが混在する半導体チップ(図6参照)を、図12に示すような配線基板143上にフリップチップ実装しようとする場合は、対応する配線基板143上のペリフェラル状配置の接続パッド151とエリアアレイ状配置の接続パッド150とをNSMD構造かSMD構造のどちらかに統一すると共に、配線基板143上に設けられる位置合わせマーク158も同じ構造に統一しなければならなかった。通常、開口部154内にペリフェラル状に配設される接続パッド151は、隣接する接続パッドのピッチ(以下、「パッドピッチ」という)が狭いため、SMD構造で形成することができず、NSMD構造とされていた。これにともない、配線基板143の中央部のエリアアレイ状配置の接続パッド150、および位置合わせマーク158についても、NSMD構造とされていた。
【0010】
しかし、配線基板143の中央部のエリアアレイ状配置の接続パッド150をNSMD構造で形成する場合には、ソルダーマスク153の開口部159の形状をSMD構造の場合よりも大きく設計して、その開口部159内に導体形状(すなわち、接続パッド150の縁部)が表出するように形成する必要があった(図12参照)。その結果、配線基板143の最上層の電源系ライン(電源ラインもしくはグラウンドライン)をプレーン化、すなわち平板状に一体で形成することが難しいという設計上の制約が発生していた。
【0011】
上記事情に鑑み、ペリフェラル状配置のバンプとエリアアレイ状配置のバンプとが混在する半導体チップがフリップチップ接合される、電気的特性に優れた配線基板を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0012】
一実施形態として、以下に開示するような解決手段により、前記課題を解決する。
【0013】
開示の配線基板は、半導体チップのバンプとフリップチップ接合される接続パッドを備えた配線基板であって、前記配線基板の周辺部の接続パッドは、ノン・ソルダーマスク・デファイン構造で形成され、前記配線基板の中央部の接続パッドは、ソルダーマスク・デファイン構造で形成されていることを要件とする。
【発明の効果】
【0014】
開示の配線基板によれば、配線基板中央部のエリアアレイ状配置の接続パッドをSMD構造とすることができ、配線基板最上層の電源ラインやグラウンドラインをプレーン化し易く、電気的特性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【0015】
【図1】本発明の実施形態に係る配線基板の例を示す概略図である。
【図2】図1の配線基板に実装される半導体チップの例を示す概略図である。
【図3】本発明の実施形態に係る半導体装置の例を示す概略図(断面図)である。
【図4】図1の配線基板の部分拡大図である。
【図5】本発明の実施形態に係る配線基板の変形例を示す概略図である。
【図6】従来の実施形態に係る配線基板の例を示す概略図である。
【図7】図6の配線基板に実装される半導体チップの例を示す概略図である。
【図8】ノン・ソルダーマスク・デファイン構造を説明するための説明図である。
【図9】ソルダーマスク・デファイン構造を説明するための説明図である。
【図10】従来の実施形態に係る配線基板(ペリフェラル状配置の接続パッドを備える場合)の例を示す概略図である。
【図11】従来の実施形態に係る配線基板(エリアアレイ状配置の接続パッドを備える場合)の例を示す概略図である。
【図12】従来の実施形態に係る配線基板(ペリフェラル状配置の接続パッドおよびエリアアレイ状配置の接続パッドを備える場合)の例を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【0016】
本発明の実施形態に係る配線基板1の平面図(概略図)を図1に示す。配線基板1は、半導体チップ2(図2参照)がフリップチップ接合される配線基板である。当該半導体チップ2の回路形成面2aが配線基板1と対向するようにフェイスダウンでフリップチップ接合されて、半導体装置3が形成される。半導体装置3の正面断面図(概略図)を図3に示す。同図3のように、半導体チップ2のバンプ21、22と、対応する配線基板1の接続パッド11、12とが、それぞれ、はんだ4によって接合される。なお、配線基板1と半導体チップ2との間には、アンダーフィル樹脂5が浸透され、隣接する接続部(接続パッド)の絶縁が図られる。
【0017】
半導体チップ2は、図2の平面図(概略図)に示すように、回路形成面2aの周縁部にペリフェラル状に配設されたバンプ21と、回路形成面2aの中央部にエリアアレイ状に配設されたバンプ22とが混在する構造を有する。当該バンプ21およびバンプ22は、一例として、Au(金)あるいはAu合金を用いてワイヤーボンディングにより形成される。
【0018】
配線基板1は、図1、図3に示すように、絶縁層10上に、半導体チップ2に接続されるための接続パッド11、12が形成された構造を有している。ここで、接続パッド11は、接合される半導体チップ2の周縁部のバンプ21に対応させて、配線基板1の周縁部(一点鎖線で囲われた枠状領域)1aにおいて、ペリフェラル状に配設されている。一方、接続パッド12は、接合される半導体チップ2の中央部のバンプ22に対応させて、配線基板1の中央部(二点鎖線で囲われた矩形状領域)1bにおいて、エリアアレイ状に配設されている。
【0019】
ここで、絶縁層10上には、接続パッド11を露出させる開口部14および接続パッド12を露出させる開口部15を有するソルダーマスク(レジスト)13が形成されている。開口部14は、一例として、枠状に形成されている。一方、開口部15は、一例として、円形状に形成されている。なお、開口部14の変形例として、図5に示すように、複数個所に配設される矩形状に形成する構成としてもよい。
【0020】
本実施形態では、ソルダーマスク13は、開口部14を挟んで、二つのソルダーマスク13a、13bに分割された構造となっている。これにより、接続パッド11は、両端がそれぞれソルダーマスク13aとソルダーマスク13bとで覆われた構造となり、接続パッド12は、ソルダーマスク13bによって取り囲むように覆われた構造となっている。
【0021】
また、本実施形態では、例えば、接続パッド11は、実装される半導体チップ2の信号ラインに接続される。近年の半導体チップでは、高密度化に起因して端子数が増大しており、これに接続される配線基板1においても、配線基板1自体の小型化の要求と共に、信号ラインに接続される接続パッド11の狭ピッチ化の要求が一層高まっている。
【0022】
その一方で、例えば、接続パッド12は、実装される半導体チップ2の電源ラインもしくはグラウンドラインに接続される。近年の半導体チップでは、特に省電力化(低電圧対応)の要求があるため、デバイスが形成される中央部近傍に電源系ライン(電源ラインもしくはグラウンドライン)が配設される構成が好ましい。このため、半導体チップ2と接合される配線基板1においても、電源系ラインに接続される接続パッド12を配線基板1の中央部近傍に設ける構成が好適となる。
【0023】
ここで、本実施形態に特徴的な構成として、接続パッド11は、NSMD(ノン・ソルダーマスク・デファイン)構造で形成される。NSMD構造であることによって、接続パッド11のパッドピッチを狭ピッチ化することが可能となる。本実施形態においては、接続パッド11のパッドピッチを100[μm]以下にすることができる。
一方、接続パッド12は、SMD(ソルダーマスク・デファイン)構造で形成される。SMD構造であることによって、接続パッドが形成される配線層(配線基板1が多層基板の場合は最上層)の電源系ライン(電源ラインもしくはグラウンドライン)をプレーン化、すなわち平板状に一体で形成することが容易となる。このように電源系ラインのプレーン化は、当該電源系ラインの電気抵抗値を低下させることができる等、配線基板1における電気的特性を向上させる効果が得られる。なお、SMD構造で形成される接続パッド12は全部をプレーン化してもよく、一部(所定の複数箇所)をプレーン化してもよい。本実施形態では、図1の破線部で示されるように、配線層に二箇所のプレーン(平板状導体)17a、17bを設け、その上層となるソルダーマスク13の所定位置に開口部15を設けることによって当該プレーン17a、17bを露出させて接続パッド12を形成している。
【0024】
また、バンプ21に対応する接続パッド11は、図4(a)(図1のC部拡大図)に示すように、接続パッド11の中心E1とバンプ21の中心とが一致するように設計される。一方、バンプ22に対応する接続パッド12は、図4(b)(図1のD部拡大図)に示すように、ソルダーマスク13の開口部15の中心(すなわち、開口部15に露出している接続パッド12の露出部の中心)E2とバンプ22の中心とが一致するように設計される。このとき、配線基板1と半導体チップ2とをフリップチップ接合させるための位置合わせマーク16は、配線基板1上の接続パッド11、12が設けられない位置に、NSMD構造によって形成される(図1参照)。
【0025】
上記の構成によれば、狭ピッチ化が図られる接続パッド11に対しては、バンプ21をズレがなく高い位置精度でフリップチップ接合させることができる。しかし、位置合わせマーク16がNSMD構造で形成されているため、SMD構造で形成されている接続パッド12にバンプ22をフリップチップ接合させると、ソルダーマスク13の開口部15の形成位置のズレによって、バンプ22がソルダーマスク13上に乗り上げてしまうおそれが生じ得る。この課題に対しては、ソルダーマスク13の開口部15の内径を従来よりも10〜20[μm]大きい形状としている。より具体的には、本実施形態では、接続パッド12のパッドピッチを100[μm]以上とし、且つソルダーマスク13の開口部15の内径を80〜90[μm]程度としている。すなわち、接続パッド12に関しては、敢えて狭ピッチ化の要求に逆行する構成を採用することで、当該課題の解決を図っている。
【0026】
以上、説明した通り、開示の配線基板によれば、ペリフェラル状配置のバンプとエリアアレイ状配置のバンプとが混在する半導体チップがフリップチップ接合可能な配線基板が実現される。また、配線基板中央部のエリアアレイ状配置の接続パッドをSMD構造とすることができる。さらに、配線基板最上層の電源ラインやグラウンドラインをプレーン化し易く、電気的特性を向上させることができる。
【0027】
また、開示の半導体装置によれば、低電圧対応の半導体チップの実装が可能となり、省電力化が図られる。さらに、電気的特性に優れる配線基板を具備することにより、半導体装置の電気的特性を向上させることができる。
【0028】
なお、本発明は、以上説明した実施例に限定されることなく、本発明を逸脱しない範囲において種々変更可能であることは言うまでもない。特に、配線基板にフリップチップ接合される電子部品として半導体チップを例に挙げて説明したが、これに限定されるものではない。
【符号の説明】
【0029】
1 配線基板
2 半導体チップ
3 半導体装置
10 絶縁層
11 配線基板周縁部の接続パッド
12 配線基板中央部の接続パッド
13 ソルダーマスク
14、15 ソルダーマスクの開口部
16 位置合わせマーク
21 半導体チップ周縁部のバンプ
22 半導体チップ中央部のバンプ
【特許請求の範囲】
【請求項1】
半導体チップのバンプとフリップチップ接合される接続パッドを備えた配線基板であって、
前記配線基板の周縁部の接続パッドは、ノン・ソルダーマスク・デファイン構造で形成され、
前記配線基板の中央部の接続パッドは、ソルダーマスク・デファイン構造で形成されていること
を特徴とする配線基板。
【請求項2】
前記配線基板は、前記半導体チップがフリップチップ接合される際の位置合わせに用いられる位置合わせマークを表面に備え、
前記位置合わせマークはノン・ソルダーマスク・デファイン構造で形成されていること
を特徴とする請求項1記載の配線基板。
【請求項3】
前記配線基板の周縁部の接続パッドは、隣接するパッドのピッチが100μm以下であり、
前記配線基板の中央部の接続パッドは、隣接するパッドのピッチが100μm以上であること
を特徴とする請求項1または請求項2記載の配線基板。
【請求項4】
前記配線基板の中央部の接続パッドは、全部もしくは複数である一部が平板状に一体で形成されていること
を特徴とする請求項1〜3のいずれか一項記載の配線基板。
【請求項5】
請求項1〜4のいずれか一項記載の配線基板の接続パッドに半導体チップのバンプがフリップチップ接合されて形成されていること
を特徴とする半導体装置。
【請求項1】
半導体チップのバンプとフリップチップ接合される接続パッドを備えた配線基板であって、
前記配線基板の周縁部の接続パッドは、ノン・ソルダーマスク・デファイン構造で形成され、
前記配線基板の中央部の接続パッドは、ソルダーマスク・デファイン構造で形成されていること
を特徴とする配線基板。
【請求項2】
前記配線基板は、前記半導体チップがフリップチップ接合される際の位置合わせに用いられる位置合わせマークを表面に備え、
前記位置合わせマークはノン・ソルダーマスク・デファイン構造で形成されていること
を特徴とする請求項1記載の配線基板。
【請求項3】
前記配線基板の周縁部の接続パッドは、隣接するパッドのピッチが100μm以下であり、
前記配線基板の中央部の接続パッドは、隣接するパッドのピッチが100μm以上であること
を特徴とする請求項1または請求項2記載の配線基板。
【請求項4】
前記配線基板の中央部の接続パッドは、全部もしくは複数である一部が平板状に一体で形成されていること
を特徴とする請求項1〜3のいずれか一項記載の配線基板。
【請求項5】
請求項1〜4のいずれか一項記載の配線基板の接続パッドに半導体チップのバンプがフリップチップ接合されて形成されていること
を特徴とする半導体装置。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【公開番号】特開2010−272681(P2010−272681A)
【公開日】平成22年12月2日(2010.12.2)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2009−123040(P2009−123040)
【出願日】平成21年5月21日(2009.5.21)
【出願人】(000190688)新光電気工業株式会社 (1,516)
【Fターム(参考)】
【公開日】平成22年12月2日(2010.12.2)
【国際特許分類】
【出願日】平成21年5月21日(2009.5.21)
【出願人】(000190688)新光電気工業株式会社 (1,516)
【Fターム(参考)】
[ Back to top ]