JP2009054745A - Method of manufacturing core substrate for semiconductor package - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、半導体素子等のチップ部品を搭載するのに用いられる配線基板(「半導体パッケージ」ともいう)を製造する技術に係り、特に、高密度化及び高機能化に適応された多層配線構造を有する半導体パッケージのベース基材として供されるコア基板を製造する方法に関する。 The present invention relates to a technique for manufacturing a wiring board (also referred to as a “semiconductor package”) used for mounting chip components such as semiconductor elements, and more particularly to a multilayer wiring structure adapted to high density and high functionality. The present invention relates to a method for manufacturing a core substrate to be used as a base substrate of a semiconductor package having the following.
BGA(Ball Grid Array) やLGA(Land Grid Array) 、PGA(Pin Grid Array)等の半導体パッケージを製造する場合、一般的には、当該パッケージのベース基材として供されるコア層(コア基板)を用意し、その両面もしくは片面に、例えばビルドアップ工法により、導体パターン(配線層)の形成、絶縁層の形成、絶縁層におけるビアホールの形成を順次繰り返して多層配線構造とし、最終的に最表面を保護膜で被覆し、保護膜の所要箇所を開口して導体パターンの一部(パッド部もしくはランド部)を露出させている。さらに、BGAやPGAの場合、その露出しているパッド部等に外部接続端子としてのボールやピンを接合している。このような半導体パッケージは、一方の面に半導体素子等のチップ部品が搭載され、他方の面に設けられた外部接続端子を介してプリント基板等の実装用基板に実装されるようになっている。つまり、半導体パッケージを介してチップ部品と実装用基板とが電気的に接続されるようになっている。 When manufacturing semiconductor packages such as BGA (Ball Grid Array), LGA (Land Grid Array), and PGA (Pin Grid Array), a core layer (core substrate) generally used as a base material for the package On both sides or one side, for example, by build-up method, conductor pattern (wiring layer) formation, insulation layer formation, via hole formation in the insulation layer are repeated in order to form a multilayer wiring structure, and finally the outermost surface Is covered with a protective film, and a necessary portion of the protective film is opened to expose a part of the conductor pattern (pad portion or land portion). Further, in the case of BGA or PGA, balls or pins as external connection terminals are joined to the exposed pad portion or the like. Such a semiconductor package has a chip component such as a semiconductor element mounted on one surface and is mounted on a mounting substrate such as a printed circuit board via an external connection terminal provided on the other surface. . That is, the chip component and the mounting substrate are electrically connected via the semiconductor package.
このため、半導体パッケージのベース基材として用いられるコア層(コア基板)には、その両面間を電気的に導通させるための手段としてスルーホールが形成され、このスルーホールに導電性材料が充填されている。従来の方法では、半導体パッケージの種類や搭載されるチップ部品の機能等に応じて所定のサイズ及び厚さのベース基材(例えば、プラスチックパッケージであれば両面銅張積層板、セラミックパッケージであればアルミナや窒化アルミニウム等の粉末を有機樹脂で結合したグリーンシート)を用意し、このベース基材の所要の箇所に、機械ドリル等による穴明け加工によりスルーホールを形成した後、セラミックパッケージであればその表面にメタライジング加工を施し、さらにその表面に、プラスチックパッケージであれば電解めっき等により、セラミックパッケージであれば導電性ペーストを用いたスクリーン印刷法等により、スルーホールを充填するようにして導体パターンを形成している。つまり、要求されるパッケージ毎に1枚ずつ、ベース基材に対して穴明け加工(スルーホールの形成)、メタライジング加工(金属層の形成)、穴埋め処理(スルーホール内への導体の充填)等を行う必要があった。 For this reason, a core layer (core substrate) used as a base substrate of a semiconductor package is formed with a through hole as a means for electrically conducting both surfaces, and the through hole is filled with a conductive material. ing. In the conventional method, a base substrate of a predetermined size and thickness (for example, a double-sided copper-clad laminate for a plastic package, a ceramic package for a ceramic package) If a ceramic package is used after preparing a through-hole by drilling with a mechanical drill or the like at the required location on the base substrate, a green sheet (alumina or aluminum nitride powder bonded with an organic resin) is prepared. Conduct the metallization process on the surface and fill the through-holes on the surface by electrolytic plating etc. for plastic packages and screen printing method using conductive paste for ceramic packages. A pattern is formed. In other words, one hole for each required package, drilling (through-hole formation), metalizing (metal layer formation), hole-filling (filling conductor into the through-hole) in the base substrate It was necessary to do etc.
かかる従来技術に関連する技術としては、例えば、特許文献1に記載されるように、ガラス又は焼結セラミック薄板にサンドブラストで貫通孔と配線用凹溝を加工して導体材料を充填し、これらを積み重ねて加熱し貫通孔を電気的接続することによって積層配線基板を作製するようにしたものがある。また、特許文献2に記載されるように、焼結体の焼成温度より高い融点を有する金属からなる金属線材を、内部にその軸線に平行に埋設した柱状の未焼成体を成形し、この未焼成体を当該焼結体の絶縁基体の融点又は流動点又は軟化点よりも高い温度で焼成して焼結体とした後、この焼結体をその軸線に垂直な方向から所定の厚さに切断して基板を製造するようにしたものがある。
上述したように従来の技術では、半導体パッケージ用コア基板の両面間を電気的に導通させるのに必要なスルーホールを形成するにあたり、当該パッケージの種類や搭載されるチップ部品の機能等に応じて1枚ずつ、ベース基材に対して穴明け、メタライジング、穴埋め等の加工を行わなければならなかった。 As described above, according to the conventional technology, when forming a through hole necessary to electrically connect both surfaces of a core substrate for a semiconductor package, depending on the type of the package, the function of the chip component to be mounted, and the like. One by one, the base substrate had to be processed such as drilling, metalizing, and hole filling.
このため、当該パッケージに適したコア基板を作製するのに長時間を要し、目的とするコア基板を効率良く製造することができないといった課題があった。また、コア基板の製造に要する時間が長期化するため、製造コストが高くなり、歩留りの低下をきたすといった問題があった。 For this reason, it took a long time to produce a core substrate suitable for the package, and there was a problem that the target core substrate could not be produced efficiently. In addition, since the time required for manufacturing the core substrate is prolonged, there is a problem that the manufacturing cost increases and the yield decreases.
特に、セラミックパッケージの場合、グリーンシートに対して所要の処理(穴明け、メタライジング、穴埋め等)を行った後、この処理されたグリーンシートを2層以上積層して一体化し、さらに脱バインダ処理を行い、このセラミック基板の成形体を焼成(焼結)させるといった手法をとっているため、その焼結時に得られる基板のサイズが成形体のそれよりも収縮する現象(シュリンケージ)が発生する。その結果、微細なスルーホールを高精度で形成することができないといった問題があった。 In particular, in the case of a ceramic package, after the required processing (drilling, metalizing, hole filling, etc.) is performed on the green sheet, two or more layers of the processed green sheet are laminated and integrated, and then the binder removal process is performed. The ceramic substrate molded body is fired (sintered), and therefore, a phenomenon (shrinkage) occurs in which the size of the substrate obtained during the sintering is smaller than that of the molded body. . As a result, there is a problem that a fine through hole cannot be formed with high accuracy.
本発明は、かかる従来技術における課題に鑑み創作されたもので、半導体パッケージのベース基材として用いられるコア基板を効率良く製造可能とし、ひいては製造コストの低減化及び歩留りの向上に寄与することができる半導体パッケージ用コア基板の製造方法を提供することを目的とする。 The present invention has been created in view of the problems in the prior art, and can efficiently manufacture a core substrate used as a base substrate of a semiconductor package, and thus contributes to a reduction in manufacturing cost and an improvement in yield. An object of the present invention is to provide a method for manufacturing a core substrate for a semiconductor package.
上記の従来技術の課題を解決するため、本発明によれば、少なくとも1枚の溝付平板を含む複数の平板を用意する工程であって、各平板が絶縁性材料からなり、かつ平面的に見て矩形状であり、前記溝付平板として少なくともその片面に複数の溝が一方向に平行して形成された形態を有するものを含む複数の平板を用意する工程と、前記溝付平板を内側に配置して前記複数の平板を積層し、所定の接合技術を用いて一体化する工程と、一体化された構造体を、前記溝が形成されている方向に垂直な方向から所要の厚さに切り出す工程とを含むことを特徴とする半導体パッケージ用コア基板の製造方法が提供される。 In order to solve the above-described problems of the prior art, according to the present invention, a step of preparing a plurality of flat plates including at least one grooved flat plate, each flat plate being made of an insulating material and planarly A step of preparing a plurality of flat plates including a shape that is rectangular when viewed and has a form in which a plurality of grooves are formed in parallel in one direction on at least one side of the flat plate with grooves; And stacking the plurality of flat plates and integrating them using a predetermined joining technique, and the integrated structure with a required thickness from a direction perpendicular to the direction in which the grooves are formed. And a method of manufacturing a core substrate for a semiconductor package.
本発明に係る半導体パッケージ用コア基板の製造方法によれば、少なくとも片面に複数の溝が一方向に平行して形成された溝付平板を含む複数の平板を、例えば、本コア基板を用いて半導体パッケージを製造する客先側の要望に応じて所要枚数用意し、これら各平板を溝付平板を内側に配置して積層し、一体化した構造体を作製した後、この構造体を、スルーホールを構成する溝が形成されている方向に垂直な方向から、例えば客先側の要望に応じた所要の厚さに切り出すことで、当該コア基板を得るようにしている。 According to the method for manufacturing a core substrate for a semiconductor package according to the present invention, a plurality of flat plates including a grooved flat plate in which a plurality of grooves are formed in parallel in one direction on at least one surface, for example, using the core substrate Prepare the required number according to the customer's request for manufacturing the semiconductor package, and arrange these flat plates with the grooved flat plate inside and laminate them to produce an integrated structure. The core substrate is obtained by cutting out from the direction perpendicular to the direction in which the grooves constituting the holes are formed, for example, to a required thickness according to the customer's request.
つまり、従来のようにパッケージ毎に1枚ずつ所要の処理(穴明け、メタライジング、穴埋め等)を行う必要はなく、溝付平板を含む複数の平板を積層して一体化した構造体とし、この構造体を溝の方向に垂直な方向から所要の厚さに切り出すだけでよいので、目的とするコア基板を効率良く製造することができる。また、客先側の要望によりコア基板の厚さが変更された場合でも、容易に対応できるので、厚さの異なるコア基板でも簡単に製造することが可能となる。 That is, it is not necessary to perform the required processing (drilling, metalizing, hole filling, etc.) one by one for each package as in the past, and a structure in which a plurality of flat plates including grooved flat plates are laminated and integrated, Since it is only necessary to cut this structure to a required thickness from a direction perpendicular to the direction of the groove, the target core substrate can be efficiently manufactured. Further, even when the thickness of the core substrate is changed according to the request from the customer side, it can be easily handled, so that even core substrates having different thicknesses can be easily manufactured.
また、目的とするコア基板を効率良く製造することができるので、製造コストの低減化及び歩留りの向上を図ることができる。 Further, since the target core substrate can be efficiently manufactured, the manufacturing cost can be reduced and the yield can be improved.
また、各平板を構成する材料としてセラミックスを用いた場合でも、従来のようにセラミック基板の成形体を焼結させるといった手法をとっていないので、収縮(シュリンケージ)の問題は発生しない。その結果、高精度で、かつ微細なスルーホールを備えたコア基板を製造することが可能となる。 Further, even when ceramics are used as the material constituting each flat plate, the problem of shrinkage (shrinkage) does not occur because the method of sintering the ceramic substrate compact is not used as in the prior art. As a result, it is possible to manufacture a core substrate having high precision and fine through holes.
本発明に係る半導体パッケージ用コア基板の製造方法の他のプロセス上の特徴及びそれに基づく具体的な処理等については、発明の実施の形態を参照しながら説明する。 Other process features of the method for manufacturing a core substrate for a semiconductor package according to the present invention and specific processing based on the process features will be described with reference to the embodiments of the present invention.
以下、本発明の好適な実施の形態について、添付の図面を参照しながら説明する。 DESCRIPTION OF EXEMPLARY EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments of the invention will be described with reference to the accompanying drawings.
図1は本発明の一実施形態に係る半導体パッケージ用コア基板の製造工程を斜視図(一部は断面図) の形態で示したものである。 FIG. 1 is a perspective view (partially a sectional view) showing a manufacturing process of a core substrate for a semiconductor package according to an embodiment of the present invention.
本実施形態では、プラスチックパッケージのベース基材として用いられるコア基板を作製することを意図している。作製されたコア基板10(図1(d))は、所望の数(図示の例では20個)のスルーホールTHが基板10の厚さ方向(図示の例では左右方向)に貫通して形成され、各スルーホールTHには導電性材料(図1(b)の導体17)が充填されている。
In this embodiment, it is intended to produce a core substrate used as a base substrate of a plastic package. The manufactured core substrate 10 (FIG. 1D) is formed by penetrating a desired number (20 in the illustrated example) of through holes TH in the thickness direction of the substrate 10 (left and right in the illustrated example). Each through hole TH is filled with a conductive material (
本実施形態に係る半導体パッケージ用コア基板(スルーホール付コア基板)10を構成する各部材の材料や形態等については、以下に記述するプロセスに関連させて具体的に説明する。 The material, form, and the like of each member constituting the core substrate for semiconductor package (core substrate with through hole) 10 according to the present embodiment will be specifically described in relation to the process described below.
先ず最初の工程では(図1(a)参照)、平面的に見て矩形状の平板を所要枚数用意する。図示の例では、6枚の平板11〜16を用意している。用意する平板の大きさ、厚さ及び枚数は、最終的に得られるコア基板10(図1(d))を用いてBGA等の半導体パッケージを製造する客先側の要望に応じて、適宜決定される。このようにして決定された平板の大きさ、厚さ及び枚数は、最終的に得られるコア基板10の面方向のサイズを規定する。
First, in the first step (see FIG. 1A), a required number of rectangular flat plates are prepared in plan view. In the illustrated example, six
また、用意する平板の少なくとも1枚(図示の例では、13〜16で示す4枚)には、その長手方向に複数の溝GRが平行して形成されている。図示の例では、平板13〜16の片面(上側の面)にそれぞれ5本の溝GRが長手方向に平行して形成されている。この例では当該平板の片面にのみ溝GRを形成しているが、必要に応じて両面に形成してもよい。また、溝を形成する方向についても、必ずしも長手方向に形成する必要はなく、場合によってはこれと垂直な方向に複数の溝を平行して形成してもよい。このように溝GRが形成された平板13〜16を、溝が形成されていない平板11,12と区別する意味で、便宜上「溝付平板」ともいう。溝付平板13〜16にそれぞれ形成された各溝GRは、最終的に得られるコア基板10のスルーホールTHを構成する。
In addition, a plurality of grooves GR are formed in parallel in the longitudinal direction of at least one of the prepared flat plates (in the example shown, four sheets indicated by 13 to 16). In the illustrated example, five grooves GR are formed on one side (upper side) of each of the
平板11〜16の材料としては、基本的には絶縁性材料が用いられ、例えば、ガラス、セラミックス、ビルドアップ材(樹脂)、ガラスクロス等が用いられる。セラミックスとしては、アルミナ(Al2 O3 )、窒化アルミニウム(AlN)、炭化珪素(SiC)、ガラスセラミックス等の低温焼成セラミックスなどを用いることができる。
As a material of the
本実施形態では、平板11〜16の材料としてパイレックスガラス(コーニング社の硼珪酸ガラスの商品名)を使用した場合を例にとって説明する。所要のサイズに成形されたパイレックスガラス(平板)に対し、例えばブラスト加工を施すことで、溝付平板13〜16を作製することができる。ブラスト加工は、ケイ砂、スチールグリット等を研掃材として用い、これらを圧縮空気などに混合させて加工対象(この場合、ガラス)の表面に吹きつけることで、その表面処理(この場合、溝GRの形成)を行う方法である。
In this embodiment, a case where Pyrex glass (trade name of borosilicate glass manufactured by Corning) is used as a material for the
特に図示はしないが、所要のサイズに成形されたガラス基材(溝GRが形成される前の平板)の各々に対し、その一方の面上に、マスクとしてのドライフィルムレジストを所要の形状にパターニング形成し、このレジスト(マスク)の開口部から露出しているガラス基材に対して細かい研磨粒(例えば、SiC#700)を吹き付ける。これにより、その吹き付けの圧力によって当該部分は削られ、溝GRが形成される。このときの溝GRの断面形状は、15〜20°程度のテーパ面を有した台形状を呈する(図1(b))。このような溝GRを120μm程度の開口幅で、かつ500μm程度のピッチで形成する。 Although not shown in particular, a dry film resist as a mask is formed in a required shape on one surface of each glass substrate (a flat plate before the groove GR is formed) formed in a required size. Patterning is performed, and fine abrasive grains (for example, SiC # 700) are sprayed onto the glass substrate exposed from the opening of the resist (mask). Thereby, the said part is shaved by the pressure of the spray and the groove | channel GR is formed. The cross-sectional shape of the groove GR at this time has a trapezoidal shape having a taper surface of about 15 to 20 ° (FIG. 1B). Such grooves GR are formed with an opening width of about 120 μm and a pitch of about 500 μm.
形成された溝GRの断面形状は概ね台形状となるため、最終的に得られるコア基板10のスルーホールTHの断面形状も概ね台形状を呈する。従って、スルーホールTHの断面形状として一般的な円形に近い形状を所望する場合には、対向する2枚の平板の対応する位置にそれぞれ溝GRを形成しておけばよい。つまり、同じ態様で溝GRが形成された2枚の溝付平板を、それぞれ溝GRが形成されている側の面を対向させ、かつ溝GRの位置を合わせて積層すればよい。 Since the cross-sectional shape of the formed groove GR is substantially trapezoidal, the cross-sectional shape of the through hole TH of the core substrate 10 finally obtained also has a substantially trapezoidal shape. Therefore, when a shape close to a general circle is desired as the cross-sectional shape of the through hole TH, the grooves GR may be formed at corresponding positions on the two opposing flat plates. That is, the two grooved flat plates in which the grooves GR are formed in the same manner may be stacked such that the surfaces on which the grooves GR are formed face each other and the positions of the grooves GR are aligned.
ブラスト加工以外の方法としては、例えば、フッ酸系の溶液を用いたウェットエッチングや、超音波加工、レーザ加工、機械ドリルによる加工等を適宜用いることができる。超音波加工は、超音波振動をするビット等の工具に砥粒(アルミナ、炭化珪素、炭化硼素、ダイヤモンド等の高硬度の粒子もしくは粉末状の物質)を塗布したものを用いて対象ワークに加工を施す(この場合、溝GRを形成する)方法である。また、レーザ加工の場合には、CO2 レーザ、YAGレーザ、エキシマレーザ等を用いることができる。 As a method other than blasting, for example, wet etching using a hydrofluoric acid solution, ultrasonic machining, laser machining, machining with a mechanical drill, or the like can be used as appropriate. Ultrasonic machining is performed on a target workpiece using a tool such as a bit that vibrates ultrasonically with abrasive grains (high-hardness particles such as alumina, silicon carbide, boron carbide, diamond, or powdered substance) applied to it. (In this case, the groove GR is formed). In the case of laser processing, a CO2 laser, a YAG laser, an excimer laser, or the like can be used.
なお、形成する溝GRの断面形状については、図示の例では台形状となっているが、この形状に限定されないことはもちろんであり、他にもV字状やU字状など任意の形状で十分である。また、形成する溝GRの大きさやその形成間隔(ピッチ)についても、図示の例では同じ大きさで等間隔に配設されているが、これに限定されないことはもちろんである。例えば、サーマルビア等の別の目的に使用するために、該当する溝(スルーホール)の大きさを他の部分の溝(スルーホール)よりも大きく形成してもよい。 The cross-sectional shape of the groove GR to be formed is a trapezoidal shape in the illustrated example. However, the shape is not limited to this shape, and may be any other shape such as a V shape or a U shape. It is enough. In addition, the size of the groove GR to be formed and the formation interval (pitch) thereof are the same size and are arranged at equal intervals in the illustrated example, but it is of course not limited thereto. For example, in order to use it for another purpose such as a thermal via, the size of the corresponding groove (through hole) may be formed larger than the groove (through hole) of other portions.
次の工程では(図1(b)参照)、溝付平板13〜16にそれぞれ形成された各溝GRに導電性材料(導体17)を充填する。導電性材料としては、銅(Cu)、金(Au)、ニッケル(Ni)、チタン(Ti)、クロム(Cr)等が用いられる。また、充填方法としては、スパッタリング又は無電解めっきを行った後に電解めっきで充填する方法、無電解めっきのみで充填する方法、導電性ペーストを用いたスクリーン印刷により充填する方法などを用いることができる。 In the next step (see FIG. 1B), a conductive material (conductor 17) is filled in each groove GR formed in each of the grooved flat plates 13-16. As the conductive material, copper (Cu), gold (Au), nickel (Ni), titanium (Ti), chromium (Cr), or the like is used. In addition, as a filling method, a method of filling by electrolytic plating after performing sputtering or electroless plating, a method of filling only by electroless plating, a method of filling by screen printing using a conductive paste, or the like can be used. .
図1(b)の例では、溝GRを導体17で完全に埋め込んでいるが、この導体17が最終的にはコア基板10の両面間を電気的に接続する手段として利用されることを考慮すると、溝GRは必ずしも完全に充填されている必要はなく、少なくとも溝GRの内壁面上に導電性材料が被着されていれば十分である。例えば、無電解めっきやスパッタリング等により、溝GRの内壁面上にのみ導体を被着させておいてもよい。また、図1(b)の例では全ての溝GRが導体17で埋め込まれているが、当該パッケージに要求される条件等に応じて、必ずしも全ての溝GRを埋め込む必要がないことはもちろんである。
In the example of FIG. 1B, the groove GR is completely filled with the
次の工程では(図1(c)参照)、片面にそれぞれ5本の溝GRが長手方向に平行して形成された4枚の溝付平板13〜16を重ね合わせて配置し、これら溝付平板13〜16を挟み込むようにしてその両側にそれぞれ1枚の平板11,12を配置して積層する。そして、低温ガラス接合技術を用いて各平板11〜16を一体化する。図中、20は積層/一体化された構造体を示す。この積層/一体化により、各溝付平板13〜16に形成されていた各溝GR(導体17)は、それぞれスルーホールTHとなる。
In the next step (see FIG. 1 (c)), four grooved
なお、最終的に得られるスルーホールTHの断面形状として「円形に近い形状」を所望した場合(つまり、対向配置する2枚の平板の対応する位置にそれぞれ溝GRを形成した場合)には、各溝付平板のそれぞれの溝GRの位置が対向するように位置合わせして積層した後、各平板を一体化する。 In addition, when a “near circular shape” is desired as the cross-sectional shape of the finally obtained through hole TH (that is, when the grooves GR are formed at the corresponding positions of the two flat plates arranged opposite to each other), After aligning and laminating so that the position of each groove | channel GR of each flat plate with a groove | channel opposes, each flat plate is integrated.
この工程では、低温ガラス接合技術を用いて各平板11〜16を一体化しているが、他の方法として、熱圧着、超音波接合、ガラスフリット、プラズマによる接合などを用いることも可能である。また、フッ酸系の溶液を用いて各ガラス平板の表面を若干溶かして液状とし、その液状部分を介してガラス平板相互を接着させることも考えられる。
In this step, the
また、この例では4枚の溝付平板13〜16を挟んでその両側に2枚の平板11,12を配置して積層しているが、上述したようにあらかじめ用意する平板の枚数が客先側の要望に応じて適宜決定されることに鑑み、平板と溝付平板との積層の順序が図示の例に限定されないことはもちろんである。
In this example, four
最後の工程では(図1(d)参照)、前の工程で積層/一体化された構造体20を、ダイサー、スライサー、ワイヤソー等により、スルーホールTH(溝GR)が形成されている方向に垂直な方向から所要の厚さに切り出す。これによって、本実施形態に係るスルーホール付コア基板10が得られる。このとき、その切り出すべき「所要の厚さ」は、このコア基板10を用いてBGA等の半導体パッケージを製造する客先側の要望に応じて決定される。また、切り出した後のコア基板10に対し、必要に応じて研磨処理等を行うことで所望の寸法及び面精度にしてもよい。
In the last step (see FIG. 1D), the
以上の工程により、客先側の要望に応じた所要の大きさ(面方向のサイズ)及び厚さを有するスルーホール付コア基板10が作製されたことになる。 Through the above steps, the core substrate 10 with a through hole having a required size (size in the surface direction) and thickness according to the request from the customer side is produced.
以上説明したように、本実施形態に係る半導体パッケージ用コア基板10の製造方法によれば(図1参照)、少なくとも一方の面に5本の溝GRが長手方向に平行して形成された溝付平板13〜16を含む複数の平板11〜16を、本コア基板を用いて半導体パッケージを製造する客先側の要望に応じて所要枚数用意しておき、これら各平板11〜16を溝付平板13〜16を内側に配置して積層し、一体化した構造体20を作製した後、この構造体20を、スルーホールTHを構成する溝GRが形成されている方向に垂直な方向から、客先側の要望に応じた所要の厚さに切り出すことで、スルーホール付コア基板10を得るようにしている。
As described above, according to the method for manufacturing the semiconductor package core substrate 10 according to the present embodiment (see FIG. 1), grooves having five grooves GR formed in parallel to the longitudinal direction on at least one surface. A plurality of
つまり、従来のように要求される半導体パッケージ毎に1枚ずつ所要の処理(穴明け、メタライジング、穴埋め等)を行うといった手法をとっておらず、単に、溝付平板13〜16を含む複数の平板11〜16を積層して一体化した構造体20とし、この構造体20を溝GRの方向に垂直な方向から切り出すだけでよいので、目的とするコア基板10を効率良く製造することができる。また、客先側の要望によりコア基板の厚さが変更された場合でも、図1(d)の工程においてその要望に応じた厚さに「切り出し」することで、容易に対応することができる。つまり、厚さの異なるコア基板を簡単に製造することが可能となる。
That is, it does not take a method of performing required processing (drilling, metalizing, hole filling, etc.) one by one for each semiconductor package required as in the prior art, and simply includes a plurality of
また、目的とするスルーホール付コア基板10を効率良く製造することができるので、その製造に係るコストの低減化及び歩留りの向上に寄与することができる。 Moreover, since the target core substrate 10 with a through-hole can be manufactured efficiently, it can contribute to the reduction of the cost concerning the manufacture and the improvement of a yield.
また、各平板を構成する材料としてセラミックスを用いた場合でも、従来のようにセラミック基板の成形体を焼結させるといった手法をとっていないので、収縮(シュリンケージ)の問題は発生せず、高精度で、かつ微細なスルーホールを備えたコア基板を製造することが可能となる。 Also, even when ceramics are used as the material for each flat plate, there is no problem of shrinkage (shrinkage) because there is no conventional method of sintering a molded body of a ceramic substrate. It becomes possible to manufacture a core substrate with accuracy and fine through holes.
上述した実施形態(図1)では、所要枚数の平板11〜16を用意した後、各平板11〜16を積層して一体化する前の段階(同図(b))で、溝付平板13〜16の各溝GRに導体17を充填するようにしたが、溝GRに導体17を充填するタイミングはこの段階に限定されないことはもちろんであり、他にも種々の実施形態が考えられる。
In the embodiment described above (FIG. 1), after preparing the required number of
例えば、図2に示すように、所要枚数の平板11〜16を用意し(同図(a))、各平板11〜16を積層して一体化(同図(b))した後に、この一体化された構造体20aのスルーホールTHを構成する溝GRに導体17を充填し(同図(c))、そして、各スルーホールTHに導体17が充填された構造体20を所要の厚さに切り出すようにしてもよい(同図(d))。
For example, as shown in FIG. 2, a required number of
あるいは、図3に示すように、所要枚数の平板11〜16を用意し(同図(a))、各平板11〜16を積層して一体化し(同図(b))、この一体化された構造体20aを所要の厚さに切り出した後(同図(c))、この切り出されたコア基板10aのスルーホールTHを構成する溝GRに導体17を充填するようにしてもよい(同図(d))。
Alternatively, as shown in FIG. 3, the required number of
上述した各実施形態(図1〜図3)に係る製造方法によって製造されたスルーホール付コア基板10は、BGA、LGA、PGA等の各種半導体パッケージを製造する際のベース基材として好適に利用することができる。図4はその一例を示したものであり、BGA型パッケージを製造する場合の工程を示している。 The core substrate 10 with a through hole manufactured by the manufacturing method according to each of the above-described embodiments (FIGS. 1 to 3) is suitably used as a base substrate when manufacturing various semiconductor packages such as BGA, LGA, and PGA. can do. FIG. 4 shows an example of this, and shows a process for manufacturing a BGA type package.
先ず最初の工程では(図4(a)参照)、上述した各実施形態のいずれかの方法によって製造したスルーホール付コア基板10を用意する。図中、17はスルーホールTHに充填された導体、18は絶縁層を示しており、この絶縁層18は、絶縁性材料(ガラス)からなる平板11〜16の一部分に相当する。
First, in the first step (see FIG. 4A), a core substrate 10 with a through hole manufactured by any one of the above-described embodiments is prepared. In the figure,
次の工程以降は、ビルドアップ工法を用いてコア基板10の両面(上下)に、それぞれ導体パターン(配線層)及び絶縁層(ビアホールを含む)を交互に所要の層数となるまで積み上げていく。先ず、図4(b)の工程では、1層目のビルドアップ層を形成する。すなわち、コア基板10(絶縁層18及び導体17)の両面にそれぞれ所要形状の配線層31a,31bを形成し、さらに各配線層31a,31b及び絶縁層18上にそれぞれ絶縁層32a,32bを形成する。
From the next step onward, the conductor pattern (wiring layer) and the insulating layer (including via holes) are alternately stacked on both surfaces (upper and lower sides) of the core substrate 10 using the build-up method until the required number of layers is obtained. . First, in the process of FIG. 4B, a first buildup layer is formed. That is, wiring layers 31a and 31b having required shapes are formed on both surfaces of the core substrate 10 (insulating
配線層31a,31bは、以下の方法で形成することができる。先ず、無電解銅めっき及び電解銅めっきにより、コア基板10の両面に導体(Cu)層を形成し、各導体層上にそれぞれパターニング材料を使用してエッチング用レジストを形成し、各レジストの所定の部分を開口する。この開口する部分は、形成すべき所要の導体パターンの形状に従ってパターニング形成される。パターニング材料としては、感光性のドライフィルム又は液状のフォトレジストを用いることができる。例えば、ドライフィルムを使用する場合には、各導体層の表面を洗浄した後、ドライフィルムを熱圧着により貼り付け、各ドライフィルムに対し、所要の導体パターンの形状にパターニングされたマスク(図示せず)を用いて紫外線(UV)照射による露光を施して硬化させ、さらに所定の現像液(ネガ型のレジストの場合には有機溶剤を含む現像液、ポジ型のレジストの場合にはアルカリ系の現像液)を用いて当該部分をエッチング除去し、所要の導体パターンの形状に応じたレジスト層を形成する。次に、このパターニングされたレジスト層をマスクにして、銅(Cu)に対してのみ可溶性の薬液を用いたウエットエッチングにより、露出している部分の導体を除去し、さらに各レジスト層を、例えば、水酸化ナトリウム等のアルカリ性の薬液を用いて除去する。これによって、所要形状の配線層31a,31bが形成されたことになる。 The wiring layers 31a and 31b can be formed by the following method. First, a conductor (Cu) layer is formed on both surfaces of the core substrate 10 by electroless copper plating and electrolytic copper plating, and an etching resist is formed on each conductor layer using a patterning material. Open the part. This opening is patterned according to the shape of the required conductor pattern to be formed. As the patterning material, a photosensitive dry film or a liquid photoresist can be used. For example, when using a dry film, after cleaning the surface of each conductor layer, the dry film is attached by thermocompression bonding, and a mask (not shown) patterned in the shape of a required conductor pattern is applied to each dry film. In the case of a negative type resist, a developer containing an organic solvent is used, and in the case of a positive type resist, an alkaline type is used. The portion is etched away using a developing solution, and a resist layer corresponding to the shape of the required conductor pattern is formed. Next, using this patterned resist layer as a mask, the exposed portion of the conductor is removed by wet etching using a chemical solution that is soluble only in copper (Cu). Remove using an alkaline chemical such as sodium hydroxide. Thereby, the wiring layers 31a and 31b having a required shape are formed.
さらに、各配線層31a,31b及び絶縁層18上に、エポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂を所要の厚さに塗布し、紫外線(UV)照射等により硬化させて絶縁層32a,32bを形成する。
Furthermore, a thermosetting resin such as an epoxy resin is applied to each
次の工程では(図4(c)参照)、各絶縁層32a,32bのそれぞれ所要の箇所に、CO2 レーザ、YAGレーザ等による穴明け加工により、各配線層31a,31bにそれぞれ到達するビアホールを形成し、さらに電解銅めっき等により、各ビアホールを導体33a,33bで埋め込む。
In the next step (see FIG. 4 (c)), via holes reaching the
次の工程では(図4(d)参照)、図4(b)及び(c)の工程で行った処理と同様にして、絶縁層32a,32b及び導体33a,33b上にそれぞれ2層目のビルドアップ層(配線層34a,34b、絶縁層35a,35b)を形成した後、各絶縁層35a,35bのそれぞれ所要の箇所に、各配線層34a,34bにそれぞれ到達するビアホールを形成し、さらに各ビアホールを導体36a,36bで埋め込む。
In the next process (see FIG. 4D), the second layer is formed on the insulating
最後の工程では(図4(e)参照)、両面を保護膜で被覆し、保護膜の所要箇所に開口された部分から露出している導体部(パッド部等)に外部接続端子としてのボールを接合する。先ず、プリント基板等の実装用基板に実装される側の面(図示の例では下側)を保護膜で被覆する前に、露出している導体36b上に、受けパッドとしての外部接続端子用パッド37を形成する。これは、上述した所要形状の配線層31a,31bを形成した方法と同様にして形成することができる。
In the last step (see FIG. 4 (e)), both surfaces are covered with a protective film, and a ball as an external connection terminal is formed on a conductor part (such as a pad part) exposed from a part opened in a required part of the protective film. Join. First, before the surface (the lower side in the illustrated example) to be mounted on a mounting board such as a printed board is covered with a protective film, an external connection terminal as a receiving pad is placed on the exposed
次に、このようにして形成された構造体に対し、上側に露出している導体36aと下側に露出しているパッド37の部分を除いて全面を覆うように、それぞれ保護膜として機能するソルダレジスト層38a,38bを形成する。例えば、両面に感光性のドライフィルムをラミネートし、各ドライフィルムをそれぞれ所要の形状にパターニングすることで、ソルダレジスト層38a,38bを形成することができる。
Next, the structure thus formed functions as a protective film so as to cover the entire surface except for the
さらに、上側のソルダレジスト層38aから露出する導体36aに、本パッケージに搭載される半導体素子等の電極端子を接続するためのはんだボール(半導体素子用パッド)39aを接合すると共に、下側のソルダレジスト層38bから露出するパッド37に、本パッケージを実装用基板に実装する際に使用されるはんだボール(外部接続端子)39bを接合する。これによって、BGA型パッケージが製造されたことになる。
Further, a solder ball (semiconductor element pad) 39a for connecting an electrode terminal of a semiconductor element or the like mounted on this package is joined to the
上述した各実施形態では(図1〜図3参照)、前もって用意する平板11〜16の材料として絶縁性材料(ガラス)を用いた場合を例にとって説明したが、必ずしも平板全体が絶縁性材料で構成されている必要はなく、少なくともその表面(表層部分)が絶縁性を有していれば十分である。従って、各平板11〜16の材料として、シリコン等の半導体材料を使用することも可能である。
In each of the above-described embodiments (see FIGS. 1 to 3), the case where an insulating material (glass) is used as an example of the material of the
ただし、各平板11〜16の材料としてシリコン(Si)を用いた場合、図1の実施形態については溝付平板13〜16の各溝GRに導体17を充填する前の段階、図2の実施形態については積層/一体化された構造体20aのスルーホールTHに導体17を充填する前の段階、図3の実施形態については所要の厚さに切り出されたコア基板10aのスルーホールTHに導体17を充填する前の段階で、それぞれ、熱酸化法やCVD法等によりシリコンの表面に絶縁膜(SiO2 )を形成しておくなどの処理が必要である。
However, when silicon (Si) is used as the material of each flat plate 11-16, in the embodiment of FIG. 1, the stage before filling the
10,10a…半導体パッケージ用コア基板(スルーホール付コア基板)、
11,12…平板、
13,14,15,16…溝付平板、
17…導体(導電性材料)、
18…絶縁層(平板の一部分)、
20,20a…積層/一体化された構造体、
31a,31b,34a,34b…配線層、
32a,32b,35a,35b…絶縁層(樹脂層)、
33a,33b,36a,36b…(ビアホールに充填された)導体、
37…外部接続端子用パッド、
38a,38b…保護膜(ソルダレジスト層)、
39a…半導体素子用パッド(はんだボール)、
39b…外部接続端子(はんだボール)、
GR…溝、
TH…スルーホール(積層/一体化された後の溝)。
10, 10a ... Core substrate for semiconductor package (core substrate with through hole),
11, 12 ... flat plate,
13, 14, 15, 16 ... flat plate with groove,
17: Conductor (conductive material),
18 ... Insulating layer (part of flat plate),
20, 20a ... laminated / integrated structure,
31a, 31b, 34a, 34b ... wiring layer,
32a, 32b, 35a, 35b ... insulating layer (resin layer),
33a, 33b, 36a, 36b ... (filled via holes) conductors,
37. Pad for external connection terminal,
38a, 38b ... protective film (solder resist layer),
39a ... pads for semiconductor elements (solder balls),
39b ... external connection terminals (solder balls),
GR ... groove,
TH: Through hole (groove after lamination / integration).
Claims (6)
前記溝付平板を内側に配置して前記複数の平板を積層し、所定の接合技術を用いて一体化する工程と、
一体化された構造体を、前記溝が形成されている方向に垂直な方向から所要の厚さに切り出す工程とを含むことを特徴とする半導体パッケージ用コア基板の製造方法。 A step of preparing a plurality of flat plates including at least one grooved flat plate, wherein each flat plate is made of an insulating material and has a rectangular shape in plan view, and the grooved flat plate includes a plurality of flat plates on at least one side thereof. Preparing a plurality of flat plates including one having a form in which the grooves are formed in parallel in one direction;
Laminating the grooved flat plate on the inside, laminating the plurality of flat plates, and integrating using a predetermined joining technique;
And a step of cutting the integrated structure to a required thickness from a direction perpendicular to the direction in which the grooves are formed.
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