JPH11260955A - 多層回路基板 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 多層回路基板を構成する配線層の層数を減ら
し、製造歩留りを上げ、信頼性の高い製品を提供する。 【解決手段】 コア基板の一方の面に形成される配線層
で、コア基板に設けるビア間隔以上の間隔を有しかつ最
も多くのランドが選択できる配置で選択したビア接続用
のランドと、これらのビア接続用のランド以外の、配線
が接続される引き出し用のランドとを選択し、記ランド
が配列される領域で外周に位置するランドについては引
き出し用のランドとビア接続用のランドからともに配線
を引き出すとともに、前記領域の内側に配列される引き
出し用のランドについては、隣接するランド間に少なく
とも１本の配線を通して前記領域の対角線位置およびそ
の近傍に配置されるランドを優先して引き出すことによ
り、すべての引き出し用のランドから配線を引き出して
コア基板を貫通するビアと電気的に接続し、一方の面に
形成される配線層で配線が引き出されていないビア接続
用のランドについては、コア基板を貫通するビアと電気
的に接続する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は接続電極を格子状に
平面配列した半導体チップあるいは外部接続端子を格子
状に平面配列した半導体装置等の電子部品を搭載する多
層回路基板に関する。

【０００２】

【従来の技術】図６はフリップチップ接続により半導体
チップ４を回路基板５に搭載した半導体装置の構成を示
す。この半導体装置では半導体チップ４の電極形成面に
設けられた接続電極６を回路基板５上に設けたランド８
に接合し、各々のランド８から配線７を引き出してい
る。半導体チップ４の搭載領域から外側に引き出された
配線７は半導体装置を実装するためのはんだボールある
いはリードピン等の外部接続端子に電気的に接続され
る。

【０００３】ところで、半導体チップあるいは半導体装
置等の電子部品では、高集積、高密度化に対応して、半
導体チップの電極形成面あるいは半導体装置の実装面の
全体に格子状に接続電極あるいははんだボール等の外部
接続端子を配列した製品が製造されるようになってき
た。このような製品では単一層のみですべての接続電極
あるいは外部接続端子から配線を引き出すことができな
くなるから、配線層を多層化し、配線が干渉しないよう
に各配線層での配線パターンを決めるようにしている。

【０００４】このように配線層を多層化する場合は、配
線層を支持するコア基板を使用し、コア基板上に所定の
配線パターンを設けた配線層を形成する方法が一般的で
ある。図７にコア基板１０上に配線層１２ａ、１２ｂを
設けた半導体装置の構成を示す。コア基板１０の両面に
設けた配線層１２ａ、１２ｂのうち、半導体チップ４を
搭載した一方の面に設けた配線層１２ａは半導体チップ
の接続電極６と電気的に接続する配線７を引き出した層
であり、コア基板１０の他方の面に設けた配線層１２ｂ
はコア基板１０の一方の面に設けた配線層１２ａと同じ
層数に積層して形成し半導体装置が反らないようにした
ものである。

【０００５】半導体チップ４の接続電極６とコア基板１
０の他方の面に設ける外部接続端子１４とはコア基板１
０を貫通して設けたビア１６を介して電気的に導通され
る。ビア１６はコア基板１０の貫通穴を加工して形成す
る関係上、ある程度以上の間隔をあけて配置する必要が
あり、また外部接続端子１４も一定の間隔をおいて配置
する必要がある。前記配線７はこのようなビア１６ある
いは外部接続端子１４の配置を考慮してパターンが形成
されるものである。製品によってはコア基板１０の他方
の面に設ける配線層１２ｂに、外部接続端子１４とビア
１６とを電気的に接続する導体部の他に共通に使用する
接地層を設けるといったことがある。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】図７に示すように、電
極形成面に格子状配列で多数個の接続電極を配列した半
導体チップを搭載する回路基板は必然的に配線層を多層
化する必要があり、それとともに製造上の技術的困難さ
が増大する。半導体チップの接続電極と電気的に接続し
て多層で配線を形成する方法としては、ビルドアップ法
等があるがこれらの多層形成の製造プロセスにはきわめ
て高精度が要求され、多層回路基板を量産するプロセス
では製造歩留り、信頼性を向上させる点で問題があっ
た。

【０００７】とくに、配線層を６〜１０層といったよう
に多層に積層して形成する場合は、そのうちの１つの層
に不良があっても製品全体が不良になることから、製造
工程における技術的困難さがきわめて増大する。したが
って、このような多層回路基板の製造では配線層の数を
減少させることが製造歩留りを向上させ、信頼性の高い
製品として提供する上できわめて有効になる。また、半
導体装置の反り等を防止するため、コア基板１０の両面
に同数ずつ配線層を設けるから、一方の面で配線層の数
が増えると半導体装置全体として配線層の数が必然的に
増大してしまうという問題もある。本発明はこのような
多層回路基板の製造における問題点を解消し、製造歩留
りを向上させ、信頼性の高い製品として提供することを
可能にする多層回路基板を提案する。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するため次の構成を備える。すなわち、コア基板の電子
部品を搭載する一方の面に、格子状配列で多数個の接続
電極が配列された前記電子部品の前記接続電極と同一の
配置で形成され、ビアを介して層間で電気的に接続され
たランドと、一端が前記ランドに接続され他端が前記ラ
ンドが配列された領域内から外側に引き出されて形成さ
れた配線とを有する複数の配線層が積層され、前記コア
基板の他方の面に、前記コア基板を貫通して設けられた
ビアを介して前記一方の面の配線層に形成された配線と
コア基板の実装面に装着される外部接続端子とを電気的
に接続する配線が設けられた配線層が、前記一方の面に
形成された配線層と同数積層して形成された多層回路基
板において、前記一方の面に形成される配線層で、前記
コア基板に設けるビア間隔以上の間隔を有しかつ最も多
くのランドが選択できる配置で選択したビア接続用のラ
ンドと、これらのビア接続用のランド以外の、配線が接
続される引き出し用のランドとを選択し、前記ランドが
配列される領域で外周に位置するランドについては前記
引き出し用のランドと前記ビア接続用のランドからとも
に配線を引き出すとともに、前記領域の内側に配列され
る前記引き出し用のランドについては、隣接するランド
間に少なくとも１本の配線を通して前記領域の対角線位
置およびその近傍に配置されるランドを優先して引き出
すことにより、すべての前記引き出し用のランドから配
線を引き出して前記コア基板を貫通するビアと電気的に
接続し、前記一方の面に形成される配線層で前記配線が
引き出されていないビア接続用のランドについては、前
記コア基板を貫通するビアと電気的に接続することを特
徴とする。また、前記ビア接続用のランドが、格子状に
配列されたランドの配列から一つおきに選択したスタッ
ガー配列に配置されていることを特徴とする。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る多層回路基板
の実施形態について、添付図面とともに詳細に説明す
る。図１は多層回路基板の一実施形態の概略構成を示
す。本実施形態の半導体装置は図７に示す半導体装置と
同様にコア基板１０の両面に複数層で積層した配線層１
２ａ、１２ｂを設け、コア基板１０を貫通してビア１６
を設け、フリップチップ接続によって半導体チップ４の
接続電極６と外部接続端子１４とを電気的に接続したも
のである。

【００１０】従来例と同様に半導体装置の反り防止のた
め、コア基板１０の一方の面に形成する配線層１２ａと
他方の面に形成する配線層１２ｂの層数は同じになって
いる。半導体チップ４を搭載する側の配線層１２ａに
は、一端が半導体チップ４の接続電極６に接続され他端
が接続電極６が配列された領域から外側に引き出された
配線７が形成されている。本実施形態の半導体装置と図
７に示す従来の半導体装置の構成上の相違点は、コア基
板１０の一方の面に引き出し用の配線７を設けると同時
に、コア基板１０の他方の面にも外部接続端子１４と電
気的に接続する配線を設けたことにあり、いわばコア基
板１０の両面で配線を分担することによって半導体装置
を構成する全体の配線層の数を減少させることにある。

【００１１】本発明は、このようにコア基板１０の両面
で配線を分担して配線層１２ａ、１２ｂの層数をできる
だけ少なくするための配線７の配置に係るものである。
以下では、まず、コア基板１０の一方の面の配線層１２
ａでの配線７について説明する。

【００１２】図２〜５は３０×３０の格子状にランドが
配列された領域内から配線７を引き出す配置例を示す。
ランドは、ランド径１３０μｍ、ランドピッチ３５０μ
ｍで配列され、配線７は配線幅７０μｍ、配線間間隔７
０μｍの配線規則にしたがって引き出したものである。
図２は半導体チップ４を接合する第１層の配線層でのラ
ンドと配線７の引き出し、図３〜５は第２〜４層に設け
るランドと配線７の引き出し方法を示す。なお、図では
３０×３０の格子状に配列されているランド領域を十字
に４分割した一つを示し、他の領域を省略している。図
示した以外の他の領域のランドと配線７の配置は図示し
た配置と対称配置となる。

【００１３】図２に示す第１層の配線層では半導体チッ
プ４のすべての接続電極６とランドが接続されるから、
各ランドは接続電極６と一対一に対応し、ランドの数お
よびランド配置間隔は接続電極６の数および配置間隔と
合致している。各配線層に設けられるランドはその上層
のランドと同一の間隔で配置されており、隣接層間では
ビアを介して電気的に導通される。ただし、当該層で配
線７が引き出されたランドは、引き出し端側でコア基板
１０に設けたビア１６と電気的に接続され、次層では当
該ランドと対応するランドを形成する必要がない。図２
〜５に示すように、第１層から第４層に進むにしたがっ
て、各層でのランドの数が減っていくのは、引き出し済
みのランドについては次層でランドを形成しないためで
ある。

【００１４】本実施形態の多層回路基板は半導体チップ
４を搭載した平面領域内においてもコア基板１０に設け
たビア１６とランドとを電気的に接続するようにするか
ら、一方の配線層１２ａでの配線７を考える際には、ま
ずこれらの半導体チップ４を搭載した平面領域内に配置
されるビア１６と電気的に接続させるビア接続用のラン
ドを選択し、これらのビア接続用のランド１６の配置に
基づいて配線７の引き出し方法を決めるようにする。ビ
ア接続用のランド１６以外のランドは、配線７を接続す
る引き出し用のランドとなる。

【００１５】コア基板１０には通常樹脂基板が使用され
るが、樹脂基板にビア１６を形成する際にはドリルで孔
あけ加工をしたりするから、ビア１６の設置間隔として
は最低でも４００〜５００μｍ程度確保する必要があ
る。本実施形態でのランドピッチは３５０μｍであるか
ら、格子状に配列されたランドのうち、半導体チップ４
を搭載する領域内でビア１６に接続するランドを選択す
る場合は、少なくとも４００μｍ程度の間隔を確保でき
るように選択する必要がある。

【００１６】図２で示す第１層の配線層で、黒丸で示し
たランド２０はランドを配列した領域内でビア１６に接
続するビア接続用のランドとして選んだものであり、白
丸で示したランド２２は配線７を引き出す引き出し用の
ランドとして選択したものである。実施形態のランドピ
ッチは３５０μｍであるから、格子状に配列されたラン
ドを一つおきに選択することによって、ビア１６を形成
するに十分な設置間隔を確保することができる。実施形
態のビア接続用のランドは格子状配列からランドを一つ
おきに選択したスタッガー配置にしたものである。

【００１７】各配線層で配線７を引き出す際にはこれら
のビア接続用のランド２０を除いた引き出し用のランド
２２から配線７を効率的に引き出すようにすればよい。
図２は第１層での配線７の引き出し例であるが、配線７
を引き出す場合には、図のように、ビア接続用のランド
２０として選択したものであってもランド配置領域の外
周に配置されているビア接続用のランド２０ａについて
はビア接続用とせず、配線７を引き出すランドとして配
線７を配置するようにする。これは、配線７を引き出す
際に、ビア接続用のランド２０が外周列に残っている
と、内側の引き出し用のランド２２から配線７を引き出
す妨げとなり、全体としては効率的な配線７の引き出し
ができなくなるからである。

【００１８】また、配線７は隣接するランド間に通すこ
とによって内側の引き出し用のランド２２からも引き出
すことができるが、内側の引き出し用のランド２２から
配線７を引き出す際には、半導体チップ４の対角線の近
傍に配列されている引き出し用のランド２２ｂから優先
的に配線７を引き出すようにする。内側の引き出し用の
ランド２２から配線７を引き出す際に、対角線位置にあ
るランド２２ｂとその近傍のランド２２ｂから優先的に
配線７を引き出す理由は、外周側から順に配線７を引き
出す従来の引き出し方法では対角線方向の中心側にラン
ドが多く残ることから、ランドが残りやすい対角線近傍
のランドからの引き出しを優先させることで全体として
の配線の引き出し効率を上げられるようにするためであ
る。

【００１９】図３に示す第２層での配線７の引き出し方
法も上述した方法にならうものである。すなわち、第１
層で引き出されたランドを除いて残っている引き出し用
のランド２２のうち、外周側に配置されている引き出し
用のランド２２については配線７を引き出すとともに、
ビア接続用のランド２０のうち最外周に位置するビア接
続用のランド２０ａについても配線７を引き出すように
する。内側の引き出し用のランド２２については、対角
線近傍部分を優先的に引き出しする。

【００２０】図４に示す第３層での配線７の引き出し方
法も同様で、最外周にある引き出し用のランド２２とビ
ア接続用のランド２０から配線７を引き出すとともに、
内側の引き出し用のランド２２については対角線近傍に
あるランドから優先的に引き出している。このように配
線７を配置することにより、中心部側にはビア接続用の
ランド２０が多く残るようになっていく。

【００２１】図５は第４層での配線７の配置を示す。第
４層では配線７を引き出す引き出し用のランド２２の残
りは僅かであり、これらの引き出し用のランド２２のす
べてから配線７が引き出されている。なお、第４層でも
最外周にあるビア接続用のランド２０については配線７
を引き出している。こうして、本実施形態の多層回路基
板でコア基板１０の一方の面に設ける配線層１２ａにつ
いては、図２〜５に示す配線パターンにより４層構成に
よって配線７の引き出しが完了している。

【００２２】図５に示す第４層に形成されているランド
のうち、配線７が接続されていないランドはビア接続用
のランド２０であり、これらのランド２０については、
コア基板１０に設けられているビア１６と電気的に接続
され、コア基板１０の他方の面に設けられる配線層１２
ｂのランドおよび配線と電気的に接続される。コア基板
１０の他方の面に設ける配線層１２ｂについての配線
は、第４層で残っているランド２０からのみ配線７を引
き出して外部接続端子１４と電気的に接続するようにす
ればよく、これらのランド２０はビア１６と同間隔に配
置されていて隣接するランド２０間の間隔は配線７を引
き出すのに十分な間隔があるから、配線層１２ｂでの配
線の引き出しは容易である。

【００２３】なお、本実施形態の場合も、コア基板１０
の他方の面に設ける配線層１２ｂについては配線が複雑
になることはないから、外部接続端子１４と接続するた
めの引き出し用の配線の他に、共通に利用する接地層や
電源層をつくり込むことは可能である。

【００２４】コア基板１０の他方の面に設ける配線層１
２ｂは、コア基板１０の一方の面に設ける配線層１２ａ
と同じ層数とする。本実施形態では一方の面の配線層１
２ａが４層構成であるから他方の面の配線層１２ｂも４
層構成とする。これによって、コア基板１０の両面での
層数を考慮すれば、本実施形態の半導体装置は４＋２＋
４の１０層構成によって完成することになる。本実施形
態での３０×３０の格子状のランド配列で従来の配線方
法による場合は、コア基板の片面で７層の配線層が必要
であり、したがって従来方法では７＋２＋７の１６層構
成が必要であることと比較して、本実施形態の方法によ
れば全体の層数を大きく減少させることが可能となる。

【００２５】前述したように、ビルドアップ法等で配線
層を多層に形成することは技術的に相当の困難を伴うも
のであるから、上述したように、コア基板１０の両面に
設ける配線層１２ａ、１２ｂで配線を各々展開する構成
とすることによって、配線層１２ａ、１２ｂの総数を減
らすことは、製品の不良発生を抑え、信頼性の高い半導
体装置を得る上できわめて有効である。上記実施形態で
は３０×３０のランド配列の場合を例に説明したが、本
発明の考え方はランド径、ランドピッチ、配線幅、配線
間隔等が異なる種々のパターンのランド配列について適
用可能である。また、上記実施形態では隣接するランド
間に１本の配線を通す例であるが、隣接するランド間に
２本以上の配線を通すことができるような場合にも同様
に適用することが可能である。

【００２６】

【発明の効果】本発明に係る多層回路基板は、上述した
ように、ビア接続用のランドと引き出し用のランドとを
選択し、配線を効率的に引き出すことによって、コア基
板の両面に複数の配線層を積層して成る多層回路基板の
配線層の数を減少させることができ、これによって多層
回路基板の不良発生を抑えて製造歩留りを向上させるこ
とができるとともに、製造コストを抑え、かつ信頼性の
高い製品として提供可能とする等の著効を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る多層回路基板の断面構成を示す説
明図である。

【図２】実施形態の多層回路基板で第１層での配線を示
す説明図である。

【図３】実施形態の多層回路基板で第２層での配線を示
す説明図である。

【図４】実施形態の多層回路基板で第３層での配線を示
す説明図である。

【図５】実施形態の多層回路基板で第４層での配線を示
す説明図である。

【図６】フリップチップ接続により半導体チップを搭載
する方法を示す説明図である。

【図７】コア基板を有する多層回路基板の従来の構成を
示す説明図である。

【図８】従来の配線の引き出し方法を示す説明図であ
る。

【符号の説明】

４ 半導体チップ ５ 回路基板 ６ 接続電極 ７ 配線 ８ ランド １０ コア基板 １２ａ、１２ｂ 配線層 １４ 外部接続端子 １６ ビア ２０、２０ａ ビア接続用のランド ２２、２２ａ、２２ｂ 引き出し用のランド

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 田窪 知章 神奈川県横浜市磯子区新磯子町33番地 株 式会社東芝生産技術研究所内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 コア基板の電子部品を搭載する一方の面
   に、格子状配列で多数個の接続電極が配列された前記電
   子部品の前記接続電極と同一の配置で形成され、ビアを
   介して層間で電気的に接続されたランドと、一端が前記
   ランドに接続され他端が前記ランドが配列された領域内
   から外側に引き出されて形成された配線とを有する複数
   の配線層が積層され、 前記コア基板の他方の面に、前記コア基板を貫通して設
   けられたビアを介して前記一方の面の配線層に形成され
   た配線とコア基板の実装面に装着される外部接続端子と
   を電気的に接続する配線が設けられた配線層が、前記一
   方の面に形成された配線層と同数積層して形成された多
   層回路基板において、 前記一方の面に形成される配線層で、前記コア基板に設
   けるビア間隔以上の間隔を有しかつ最も多くのランドが
   選択できる配置で選択したビア接続用のランドと、これ
   らのビア接続用のランド以外の、配線が接続される引き
   出し用のランドとを選択し、 前記ランドが配列される領域で外周に位置するランドに
   ついては前記引き出し用のランドと前記ビア接続用のラ
   ンドからともに配線を引き出すとともに、前記領域の内
   側に配列される前記引き出し用のランドについては、隣
   接するランド間に少なくとも１本の配線を通して前記領
   域の対角線位置およびその近傍に配置されるランドを優
   先して引き出すことにより、すべての前記引き出し用の
   ランドから配線を引き出して前記コア基板を貫通するビ
   アと電気的に接続し、 前記一方の面に形成される配線層で前記配線が引き出さ
   れていないビア接続用のランドについては、前記コア基
   板を貫通するビアと電気的に接続することを特徴とする
   多層回路基板。
2. 【請求項２】 前記ビア接続用のランドが、格子状に配
   列されたランドの配列から一つおきに選択したスタッガ
   ー配列に配置されていることを特徴とする請求項１記載
   の多層回路基板。