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布线基板的制作方法

2022-03-01 20:56:15 来源:中国专利 TAG:


1.本发明涉及一种布线基板。


背景技术:

2.作为将半导体芯片与布线基板的布线电连接的方法,以往已知有使用了配置于布线基板的具有导电性的焊盘的引线接合技术(例如,参照专利文献1)。
3.现有技术文献
4.专利文献
5.专利文献1:日本特开2005-86200号公报


技术实现要素:

6.发明要解决的问题
7.另外,以往使用了在形成于陶瓷封装体的凹部(空腔)搭载有半导体芯片的半导体器件。对于该陶瓷封装体,与专利文献1相同,焊盘载置于陶瓷封装体的表面。对于这样的陶瓷封装体,焊盘自空腔的开口离开预定的距离,换言之,焊盘形成为自空腔的开口后撤。
8.近年来,寻求半导体芯片高性能化、大型化的同时抑制半导体器件的大型化的技术。
9.本发明是为了解决上述问题而做出的,目的在于提供抑制半导体器件的大型化的技术。
10.用于解决问题的方案
11.(1)根据本发明的一技术方案,提供一种布线基板,具有以陶瓷为主成分的基体和配置于所述基体的具有导电性的焊盘。对于该布线基板,所述基体具有:空腔,该空腔具有底面和与所述底面的外周连接并立设于所述底面的空腔侧面;以及电极配置面,该电极配置面为形成有所述空腔的开口的面,在该电极配置面配置所述焊盘,所述焊盘具有:第1主面;第2主面,其为所述第1主面的背面;以及多个侧面,其连接所述第1主面和所述第2主面,该焊盘自身的至少一部分埋入于所述基体,所述第1主面在所述基体的所述电极配置面侧暴露,所述多个侧面中的第1侧面向所述空腔内突出,或者,所述第1侧面与所述基体的所述空腔侧面对齐,在所述基体的所述空腔侧面,所述基体在所述焊盘的所述第2主面与所述空腔的所述底面的外周之间暴露。
12.根据该结构,焊盘自身的至少一部分埋入于基体,焊盘的侧面与基体接触,焊盘借助这些面与基体接合。另外,由于布线基板的制造工序的烧成时的热收缩,焊盘自侧面侧被基体夹压。因此,能够抑制焊盘20的剥离。
13.另外,焊盘的第1侧面向空腔内突出,或者,第1侧面与基体的空腔侧面对齐,能够缩短空腔的开口和焊盘之间的距离,因此例如能够在不改变布线基板的外形尺寸的情况下增大空腔的开口面积,来搭载大型化后的半导体芯片。另外,例如能够使布线基板的外形小型化。即,能够抑制半导体器件的大型化。
14.另外,在基体的空腔侧面,基体在焊盘的第2主面与空腔的底面的外周之间暴露,例如,没有配置通路等金属部等,因此能够抑制伴随由通路等导致的焊盘顶端被上推的焊盘的剥离。
15.(2)在上述技术方案的布线基板中,也可以是,所述焊盘自身的60%以上埋于所述基体。这样的话,能够适当地抑制焊盘的剥离。
16.(3)在上述技术方案的布线基板中,也可以是,所述焊盘的所述第1侧面与所述基体的所述空腔的所述空腔侧面在沿所述第1主面的方向上的距离为10μm以下。这样的话,能够适当地抑制焊盘的剥离,另外,能够有助于抑制布线基板的大型化。
17.(4)在上述技术方案的布线基板中,也可以是,所述布线基板具有:内部布线层,其形成于所述基体的内部;以及通路,其形成于所述基体的内部,连接所述焊盘和所述内部布线层。这样的话,与通路配置于空腔侧面的内侧的情况相比较,能够适当地抑制焊盘的剥离。
18.此外,本发明能够以各种各样的形态实现,例如能够以包含布线基板的产品、布线基板的制造方法以及包含布线基板的产品的制造方法等形态来实现。
附图说明
19.图1是表示第1实施方式的布线基板的大致结构的图。
20.图2是示意性地表示自空腔侧观察焊盘的情况的图。
21.图3是使用了本实施方式的布线基板的半导体器件的说明图。
22.图4是本实施方式的陶瓷布线基板的制造方法的流程图。
23.图5是表示比较例的布线基板的大致结构的图。
24.图6是将实施方式的布线基板和比较例的布线基板的尺寸进行了比较的说明图。
25.图7是表示第2实施方式的布线基板的大致结构的图。
26.图8是表示第3实施方式的布线基板的大致结构的图。
27.附图标记说明
28.10、基体;12、空腔;12l、开口;14、14p、电极配置面;15、框部;16、内部布线层;18、通路;20、20p、焊盘;21、第1主面;22、第2主面;22p、底面;23、侧面;100、100a、100b、100p、布线基板;122、底面;122l、外周;124、空腔侧面;200、半导体芯片;231、第1侧面;l1、距离;w、引线
具体实施方式
29.《第1实施方式》
30.图1是表示第1实施方式的布线基板100的大致结构的图。图1的(a)表示俯视图,图1的(b)表示图1的(a)的a-a截面。为了指定方向,在图中示出了相互正交的x轴、y轴以及z轴。在本说明书中,为了方便将z轴正方向称为上方向,将z轴负方向称为下方向,但实际上布线基板100也可以设置为与这样的朝向不同的朝向。在图1的(a)中,朝向纸面近前侧的方向为z轴正方向,在图1的(b)中,朝向纸面里侧的方向为y轴正方向。
31.如图1所示,布线基板100具有以陶瓷为主成分的基体10和多个具有导电性的焊盘20。基体10整体上为外形呈大致正方形形状的平板状,在正方形的中心形成有空腔12。空腔
12具有底面122和与底面122的外周122l(图1的(b))连接并立设于底面122的空腔侧面124。基体10还具有电极配置面14,该电极配置面14为形成有空腔12的开口12l(图1的(a))的面,在该电极配置面14配置焊盘20。电极配置面14也被称为“搁板(日文:
シェルフ
)”。布线基板100具有在电极配置面14的外周较电极配置面14向z轴正方向突出的大致正方形框状的框部15。基体10由以陶瓷为主成分的绝缘性材料形成,在本实施方式中,例如由氧化铝形成。本实施方式的布线基板100是所谓的半导体封装体,在空腔12搭载半导体芯片,构成半导体器件(后述)。
32.图2是示意性地表示自空腔12侧观察焊盘20的情况的图。焊盘20是以金属为主成分的导电体,外形是俯视呈大致长方形的平板状(图1)。焊盘20具有:第1主面21(图1的(b));第2主面22,其为第1主面21的背面;以及多个侧面23,其连接第1主面21和第2主面22。在本实施方式中,布线基板100具有28个焊盘20,但焊盘20的个数不限定于本实施方式。
33.焊盘20配置于基体10的电极配置面14。如图2所示,在本实施方式中,焊盘20全部埋入于基体10,焊盘20的第1主面21的面位置与基体10的电极配置面14对齐,第1主面21暴露。另外,焊盘20的4个侧面23中的第1侧面231的面位置与基体10的空腔12的空腔侧面124对齐,第1侧面231暴露(图1的(b)、图2)。
34.能够将铜、银、金、铝、钨、钼或以这些各个金属为主成分的合金等导电性较高的金属用作作为焊盘20的主成分的金属。另外,也能够使用碳、导电性高分子材料等金属以外的各种导电性材料。
35.如图1的(b)所示,布线基板100具有:内部布线层16,其形成于基体10的内部;以及通路18,其形成于基体10的内部并连接焊盘20和内部布线层16。内部布线层16和通路18由以与焊盘20相同的导电性材料为主成分的材料形成。
36.图3是使用了本实施方式的布线基板100的半导体器件的说明图。对于图3所示的半导体器件,半导体芯片200搭载于布线基板100的空腔12,半导体芯片200的电极和焊盘20利用引线w电连接。由此,半导体芯片200与布线基板100的内部布线层16电连接。此外,在图3中省略密封材料的图示。
37.作为半导体芯片200,能够使用例如logic电路用芯片、图像传感器用芯片、晶体振子、被动元件等各种半导体芯片。
38.接下来,对本实施方式的布线基板100的制造方法进行说明。
39.图4是本实施方式的陶瓷布线基板的制造方法的流程图。在本实施方式中,使用形成有焊盘图案的载体膜,将焊盘图案转印于陶瓷生坯片。以下,对层叠3个生坯片来制造布线基板100的例子进行说明。3个生坯片分别为:俯视呈大致正方形的第1生坯片,其具有成为底面122(图1的(b))的面;俯视呈大致正方形框状的第2生坯片,其具有成为电极配置面14(图1的(a))的面(以下,也称为“生坯片电极载置面”);以及俯视呈大致正方形框状的第3生坯片,其成为框部15。
40.在准备工序(p11)中,准备3个生坯片、溶剂以及形成有焊盘图案的载体膜。3个生坯片包含形成有成为布线图案的金属膜、成为通路的金属的生坯片。金属膜可以利用印刷、蒸镀等来形成,也可以利用转印来形成。焊盘图案例如使用光刻法形成于载体膜上。
41.在溶剂涂覆工序(p12)中,利用印刷、喷涂等公知的方法将溶剂涂敷于第2生坯片的生坯片电极载置面。作为溶剂,能够使用使生坯片表现出可塑性的各种溶剂。期望的是,
根据包含于生坯片的有机粘结剂来选择溶剂,例如,能够使用乙醇系、丙酮系、酮系等溶剂。能够适当设定溶剂的涂敷量。通过向第2生坯片的生坯片电极载置面涂敷溶剂,溶剂自生坯片电极载置面渗透,第2生坯片的一部分溶解,因此第2生坯片的自生坯片电极载置面到预定距离的部分较其他的部分柔软,变得易于变形。
42.在转印工序(p13)中,将形成于载体膜的焊盘图案转印于第2生坯片上。具体来讲,将形成于载体膜的焊盘图案放置于第2生坯片的生坯片电极载置面,加压、加热后,剥离载体膜,由此焊盘图案形成于第2生坯片上。
43.在层叠工序(p14)中,在第1生坯片上层叠第2生坯片,再在第2生坯片上层叠第3生坯片来形成生坯片层叠体。此时,在第2生坯片的生坯片电极载置面转印有焊盘图案。
44.在加压工序(p15)中,利用具有与通过层叠第1生坯片、第2生坯片以及第3生坯片而形成的台阶形状嵌合的突起的加压板,在大致垂直于生坯片电极配置面的方向上对生坯片层叠体进行加压。通过对生坯片层叠体进行加压,焊盘图案压入于第2生坯片。
45.在烧成工序(p16)中,对生坯片层叠体进行烧成。具体来讲,例如,将生坯片层叠体以被加压的状态放入氮化铝制的壳体,并放置于碳炉中。而且,例如在常压氮气环境下,以预定的温度烧成预定的时间。由此,制造布线基板100。对于所制造的布线基板100,焊盘20埋入于基体10。
46.图5是表示比较例的布线基板100p的大致结构的图。在图5中,与图1相同地,图5的(a)表示俯视图,图5的(b)表示图5的(a)的a-a截面。在图5的(b)中,示出了搭载有半导体芯片200的状态。对于比较例的布线基板100p,焊盘20p是利用丝网印刷以印刷方式制作的。因此,如图5的(b)所示,焊盘20p以载置于基体10的电极配置面14上的状态形成。而且,焊盘20p以自电极配置面14的端部(空腔12的空腔侧面124的面位置)隔开距离l1的方式形成。换言之,比较例的焊盘20p以自电极配置面14的端部后撤距离l1的方式形成。另外,在比较例的布线基板100p中,如上所述,焊盘20p通过印刷方式形成,在印刷后的墨脱离时,盘边缘部被掩膜的乳剂捕捉,因此如图5的(b)所示,截面形状成为鱼糕形状(日文:
かまぼこ
形状)。在比较例的布线基板100p中,焊盘20p主要借助底面22p与基体10接合。
47.相对于此,对于本实施方式的布线基板100,焊盘20的第1侧面231的面位置与基体10的空腔12的空腔侧面124对齐(图1的(b)、图2)。换言之,焊盘20的顶端延伸至电极配置面14的端部,后撤距离为“0”。另外,根据本实施方式的布线基板100,焊盘20埋入于基体10。因此,主要焊盘20的第2主面22和3个侧面23与基体10接触,焊盘20借助这些面与基体10接合。另外,由于布线基板100的制造工序的烧成时的热收缩,焊盘20自侧面23侧被基体10夹压。因此,根据本实施方式的布线基板100,即使将焊盘20配置为第1侧面231的面位置与基体10的空腔12的空腔侧面124对齐,也能够抑制焊盘20的剥离。
48.另外,对于布线基板100,连接形成于基体10的内部的内部布线层16和焊盘20的通路18形成于基体10的内部(图1的(b))。例如在通路18设为沿空腔12的空腔侧面124暴露于空腔12内的情况下,由于通路18上推焊盘20的顶端(第1侧面231附近),焊盘20变为易于自顶端剥离。相对于此,对于本实施方式的布线基板100,通路18形成于基体10的内部,在基体10的空腔侧面124,基体10在焊盘20的第2主面22与空腔12的底面122的外周122l之间暴露,因此能够抑制伴随由通路18导致的焊盘20顶端被上推的焊盘20的剥离。
49.另外,根据本实施方式的布线基板100的制造方法,利用转印形成焊盘20,因此与
比较例的布线基板100p相比较,能够提升表面的平坦性。因此,能够抑制因焊盘的表面的凹凸带来的引线接合的连接不良。
50.另外,根据本实施方式的布线基板100的制造方法,焊盘20由感光性金属化糊剂形成,并利用转印埋入于基体10内。因此,与像比较例的布线基板100p那样利用印刷技术形成焊盘的情况相比较,能够使其精细化。因此,能够以引线键合方式连接端子数较多的半导体芯片和基板电极。由此,能够直接将半导体芯片的发热自以陶瓷为主成分的基体10散出。
51.图6是比较实施方式的布线基板100和比较例的布线基板100p的尺寸的说明图。图6的(a)表示本实施方式的布线基板100,图6的(b)表示比较例的布线基板100p。如图所示,在布线基板100和布线基板100p搭载有相同的半导体芯片200。布线基板100和布线基板100p形成有相同尺寸的空腔12,形成有相同宽度的框部15。另外,焊盘20和焊盘20p的宽度不同,但长度相同。
52.如上所述,对于比较例的布线基板100p,焊盘20p以自电极配置面14p的端部隔开(后撤)距离的方式形成。焊盘20p的长度与焊盘20相同,因此,比较例的布线基板100p的电极配置面14p的宽度较本实施方式的布线基板100的电极配置面14宽。因此,比较例的布线基板100p的外形较本实施方式的布线基板100的外形大。即,根据本实施方式的布线基板100,焊盘20的顶端延伸至电极配置面14的端部,后撤距离为“0”,因此即使在半导体芯片复杂化、大型化的情况下,也能够抑制半导体器件的大型化。另外,通过在不改变布线基板(半导体封装体)的外形的尺寸的情况下增大空腔,能够搭载大型化后的半导体芯片,因此,例如能够不需要改变pc板(printed-circuit board)内的空间。
53.《第2实施方式》
54.图7是表示第2实施方式的布线基板100a的大致结构的图。与图1相同,图7的(a)表示俯视图,图7的(b)表示图7的(a)的a-a截面。
55.对于本实施方式的布线基板100a,焊盘20自身的一部分埋于基体10。在图7的(b)中用虚线表示焊盘20中的埋于基体10的部分,对于较电极配置面14向上突出的部分标注斜线阴影来表示。在本实施方式中,焊盘20自身的60%以上埋于基体10。
56.利用本实施方式的布线基板100a,与第1实施方式的布线基板100相同地,也能够抑制焊盘20的剥离。
57.《第3实施方式》
58.图8是表示第3实施方式的布线基板100b的大致结构的图。与图1相同地,图8的(a)表示俯视图,图8的(b)表示图8的(a)的a-a截面。
59.对于本实施方式的布线基板100b,焊盘20的第1侧面231向空腔12内突出。在本实施方式中,焊盘20的第1侧面231与基体10的空腔12的空腔侧面124在沿第1主面21的方向(图7的(b)中为x轴方向)上的距离为10μm以下。
60.利用本实施方式的布线基板100b,与第1实施方式的布线基板100相同地,也能够抑制焊盘20的剥离。
61.《本实施方式的变形例》
62.本发明不限定于上述的实施方式,能够在不脱离其主旨的范围内以各种形态实施,例如也能够进行如下变形。
63.·
在上述的实施方式中,示出了焊盘整体埋于基体的例子(第1实施方式)、焊盘的
顶端与空腔侧面对齐且焊盘的第1主面较电极载置面突出的例子(焊盘的一部分埋于基体的例子)(第2实施方式)以及焊盘的顶端(第1侧面)向空腔内突出且焊盘的第1主面的面位置与电极载置面对齐的例子(焊盘的一部分埋于基体的例子)(第3实施方式)。焊盘的至少一部分埋于基体即可,例如可以是焊盘的顶端(第1侧面)向空腔内突出,并且焊盘的第1主面较电极载置面突出。
64.·
焊盘埋于基体的比例不限定于上述实施方式。例如,也可以是50%,还可以是40%。焊盘的60%以上埋入于基体时,能够进一步抑制焊盘和基体的剥离,故为优选。
65.·
焊盘的第1侧面与基体的空腔的空腔侧面在沿第1主面的方向上的距离不限定于上述实施方式。例如,该距离也可以是15μm、20μm。当该距离为10μm时,能够适当地抑制焊盘的剥离,能够有助于抑制半导体器件的大型化,故为优选。
66.·
焊盘的俯视形状不限定于上述实施方式。例如,也可以是正方形、六边形等。
67.·
基体的形状不限定于上述实施方式。例如,也可以是俯视形状为长方形,空腔的开口形状为长方形,也可以不具有框部。
68.·
布线基板的制造方法不限定于上述实施方式。例如,焊盘也可以利用印刷、蒸镀等来形成。
69.·
基体也可以利用以氮化铝(aln)、氧化锆(zro2)、氮化硅(si3n4)、碳化硅(sic)等陶瓷为主成分的绝缘材料来形成。
70.以上,基于实施方式、变形例对本发明进行了说明,但上述形态的实施方式仅为了易于理解本发明,不对本发明进行限定。本发明在不脱离其主旨以及权利要求书的情况下,能够进行变更、改良,并且在本发明中包含其等同物。另外,如果该技术特征在本说明书中没有作为必须的特征进行说明,则能够适当地删除。
再多了解一些

本文用于企业家、创业者技术爱好者查询,结果仅供参考。

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