JPH0546069U - 高密度実装回路基板 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 半導体素子に掛かる応力集中を有効に緩衝す
るのに好適な高密度実装回路基板を得る。 【構成】 回路パターン１及び埋め込まれた半導体素子
４を有する回路基板３において、半導体素子４を埋め込
むために回路基板３に設けられた孔部２と、孔部２内に
固定される半導体素子４と、回路パターン１と半導体素
子４とを接続するボンディングワイヤ６と、孔部２にお
ける半導体素子４近傍の空隙部に設けられた微粉末１１
と、微粉末１１の上部に充填されるチップコート樹脂７
ａとを具備する。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、半導体素子を回路基板内に埋め込み搭載する高密度実装回路基板に 関し、特に半導体素子に集中する応力を有効に緩衝するのに好適な高密度実装回 路基板に関する。

【０００２】

【従来の技術】

従来、この種の装置においては図４に示すものが知られており、回路基板３に は、その表面上に回路パターン１が設けられ、かつ半導体素子４を埋め込むため の孔部２が設けられている。その孔部２の内部には半導体素子４が接着剤５を介 して固定され、回路パターン１と半導体素子４とが金属製ボンディングワイヤ６ で接続される。

【０００３】 半導体素子４の近傍の空隙部には、半導体素子４の保護を目的として酸化シリ コンまたは酸化アルミニウム等の無機物質をフィラーとして混入したチップコー ト樹脂７を滴下し硬化する。その後、回路パターン１を有する回路基板８が外装 材として半田バンプ９を介して貼り合わせられ、残る空隙領域へ樹脂１０が充填 される。このようにして、厚さ方向に寸法を減じた軽く薄い高密度実装回路基板 が得られる。

【０００４】

【考案が解決しようとする課題】

この種の高密度実装回路基板は、半田バンプを介して行う外装材の貼り合わせ の熱処理工程における高熱等の履歴によって、半導体素子が劣化若しくは破損す るという不都合があった。すなわち、低熱膨張率のシリコン等からなる半導体素 子４と、空隙部分を充填する酸化シリコンや酸化アルミニウム等の無機フィラー 粉末を混入したチップコート樹脂７と、貼り合わせ樹脂基板である回路基板８と の３者の熱膨張率が互いに相違するので、加工時の熱的履歴にともない応力歪み が発生する。このとき、３者の中で機械的に最も脆弱な半導体素子４が劣化若し くは破損するという不具合があった。

【０００５】 さらに、半導体素子の劣化や破損を防止するために、無機フィラーを多量に混 入して熱膨張率の低減を図るチップコート樹脂を使用する方法が知られているが 、フィラー混入率を増量すると好ましくない空孔部分が発生するという問題があ り、高い比率のフィラーを調合した樹脂では作業性、信頼性の低下を招くという 不都合があった。

【０００６】

【課題を解決するための手段】

本考案は、前述した従来技術の問題点を解決することを目的とし、その目的を 達成するために回路パターン及び埋め込まれた半導体素子を有する回路基板にお いて、半導体素子を埋め込むために回路基板に設けられた孔部と、孔部内に固定 される半導体素子と、回路パターンと半導体素子とを接続するボンディングワイ ヤと、孔部における半導体素子近傍の空隙部に設けられた応力緩衝領域と、応力 緩衝領域の上部に充填される樹脂とを具備することを特徴とする。

【０００７】

【実施例】

以下、本考案の実施例につき図１、図２及び図３を参照して詳細に述べる。

【０００８】 図１は、本考案の一実施例を示す断面図であるが、図４に示した部材と同一若 しくは同等のものには同一の参照符号を付してその詳細な説明は省略する。図４ の従来例と相違するのは、孔部２内部のフィラー充填態様である。すなわち、座 繰り加工により設けられた孔部２内に接着・固定された半導体素子４と孔部２と の間に介在する空隙部分へ酸化シリコンまたは酸化アルミニウム等の低熱膨張率 で絶縁性かつ流動性の微粉末１１を充填し、震盪処理を施した後、さらにその上 部に酸化シリコン等の低熱膨張率物質を混入したチップコート樹脂７ａを注入し 真空減圧しながら脱気・充填し硬化する。その後、前に述べたように回路基板８ を半田バンプ９で接合し、残る空隙領域へ樹脂１０を含浸して硬化処理する。

【０００９】 このような構成によれば、半導体素子４の周辺が低熱膨張率の酸化シリコンま たは酸化アルミニウムからなる無機フィラーで充填されているので、またこれら の無機物質は良好な流動性を有しており、その上振り込み機等の震盪処理を適用 することによって空孔等のない緻密な充填が達成され得る。

【００１０】 図２は、本考案の第２実施例を示すもので、充填物質として２種類の物質を使 用し２層に充填するものである。半導体素子４の周辺には、粒径１．０ミクロン の酸化アルミニウム粉末１１ａと粒径５．０ミクロンの酸化アルミニウム粉末１ １ｂとを重量比６：４の割合で混合し空隙部分を震盪処理を行いながら充填する 。

【００１１】 その後に平均粒径０．０４から０．０８ミクロンの極微細活性化炭酸カルシウ ム粉末１１ｃを同じく震盪処理を行いながら充填する。その後、酸化シリコン４ ０％残部エポキシ樹脂からなるチップコート樹脂７ｂを滴下し、１０-4トールで 約３０分脱気・含浸処理を行い樹脂被覆層を構成する。

【００１２】 さらに、半田バンプ９を介して表面層の回路基板８を接合し、１０-4トール以 下の真空域で樹脂１０を含浸し、残存空隙部分を充填して多層化された充填物質 層構成が得られる。

【００１３】 さらに、別実施例として粒径０．７５ミクロンの酸化アルミニウム粉末を５０ ％含有するチップコート樹脂を調合して滴下・注入し真空減圧しながら脱気・充 填する。樹脂の未硬化処理状態において、粒径０．７５ミクロンの酸化アルミニ ウム粉末を３０％含有するチップコート樹脂を調合し、さらに滴下・注入し真空 減圧を加え脱気・充填し、熱処理を加えて樹脂を硬化処理することも有効である 。

【００１４】 図３は熱衝撃試験の評価結果を示すグラフであって、−５５℃、５分間の低温 域、＋１２５℃、５分間の高温域をそれぞれ媒体ＦＣ−７７、ＦＣ−７０のフロ リナート液を使用して行った液槽熱衝撃試験の評価結果を示す。従来例の場合を 示す試料１２は熱衝撃回数２０００回弱で半導体素子の破損による不具合を発生 したが、本考案の場合の試料１３では、３８００回の時点でも異常を生じなかっ た。

【００１５】

【考案の効果】

以上述べたように、本考案によれば熱膨張率の異なる半導体素子を周辺樹脂材 料と巧妙に組み合わせることによって、半導体素子の劣化や破損を有効に防止で きる応力緩衝領域を構成することが可能となり、低温領域から高温領域まで応力 集中のない高信頼性の高密度実装回路基板を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の一実施例を示す断面図である。

【図２】本考案の他の実施例を示す断面図である。

【図３】熱衝撃試験の評価結果を示すグラフである。

【図４】従来の高密度実装回路基板を示す断面図であ
る。

【符号の説明】

１ 回路パターン ２ 孔部 ３、８ 回路基板 ４ 半導体素子 ６ ボンディングワイヤ ７、７ａ、７ｂ チップコート樹脂 ９ 半田バンプ １０ 樹脂 １１ 微粉末 １１ａ、１１ｂ 酸化アルミニウム粉末 １１ｃ 炭酸カルシウム粉末

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁵ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０１Ｌ 23/31 Ｈ０５Ｋ 3/46 Ｔ 6921−4Ｅ

Claims (4)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 回路パターン及び埋め込まれた半導体素
   子を有する回路基板において、該半導体素子を埋め込む
   ために回路基板に設けられた孔部と、該孔部内に固定さ
   れる前記半導体素子と、前記回路パターンと前記半導体
   素子とを接続するボンディングワイヤと、前記孔部にお
   ける前記半導体素子近傍の空隙部に設けられた応力緩衝
   領域と、該応力緩衝領域の上部に充填される樹脂とを具
   備することを特徴とする高密度実装回路基板。
2. 【請求項２】 請求項１において、前記応力緩衝領域
   が、低熱膨張率で絶縁性かつ流動性の微粉末で充填され
   ることを特徴とする高密度実装回路基板。
3. 【請求項３】 請求項２において、前記微粉末が酸化ア
   ルミニウム、酸化硅素または炭酸カルシウムであること
   を特徴とする高密度実装回路基板。
4. 【請求項４】 請求項１において、前記応力緩衝領域に
   複数の無機フィラー層を積層したことを特徴とする高密
   度実装回路基板。