JP4660946B2 - Manufacturing method of circuit board with built-in electronic components - Google Patents
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Landscapes
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば、複数の外部接続電極が形成されている能動面を備えた半導体集積回路チップなどの電子部品が内部に実装されている電子部品内蔵型回路基板の製造方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
先ず、従来技術の回路基板の構造を説明する。
【0003】
電子機器の小型化、軽量化に伴い、回路基板の高密度化や実装部品の小型化に対する要求が厳しくなっている。回路基板においては、配線ルールの縮小により回路基板表面と平行な方向について高密度化が図られている。更に、ビルドアツプ工法を採用して配線を積層させ、任意の層間にビアを形成することにより、回路基板表面に垂直な方向における高密度化も可能となった。
【0004】
その高密度実装化の初期の頃は、半導体装置として、ICチップ(半導体集積回路チップ、ベアチップ、或いは半導体素子、以下、「ICチップ」と記す)をパッケージで封止したものをマザー基板に実装する構造のものと、近年、ICチップそのものをマザー基板またはインターポーザに直接実装する構造のものとがある。
【0005】
前者の半導体パッケージとしては、従来、パッケージの外周に多ピン化されたリードを有するSOP(Small Outline Package)やQFP(Quad Flat Packeage)などの表面実装形式のデバイス(SMD;Surface Mount Device)が用いられることが多かった。
【0006】
このような半導体パッケージの実装構造を更に小型化するため、ICチップをベアで用いられるようになり、図3に示したように、ICチップ1を、その複数の接続電極である電極パッド2が形成されている能動面を上向きにしてマザー基板100上に銀ペースト110で固定し、電極パッド2とマザー基板100側に形成されているパッド101とをワイヤーボンディング装置により金ワイヤー102で接続し、その全体を覆うように封止樹脂103を印刷、デスペンサーなどによって封止して実装する構造が用いられた。
【0007】
この表面実装構造の利点は、金ワイヤー102で接続することから、ICチップ1の電極パッド2のピッチの制限の影響を受け難いことや、実績が多いことから信頼性に問題がないこと、安価なことなど利点は多いが、欠点としては、金ワイヤ102を低ループで形成することが比較的難しいことから、実装後の高さが他の実装構造に比較して高くなってしまうことことである。また、ICチップ1の電極パッド2をICチップ1外に形成されているマザー基板100側のパッド101に接続する必要があることから実装に要する面積が他の実装構造に比較して広くなってしまうなどの欠点がある。
【0008】
そこで近年、半導体パッケージの実装構造を更に小型化するため、図4に示したように、ICチップ1を、その複数の電極パッド2にバンプ3が形成されている能動面を下向きに、所謂フェイスダウンの状態にしてマザー基板100或いはインターポーザの表面に向けてフリップチップボンドし、バンプ3をマザー基板100のパッド101にリードを用いずに直接実装し、チップサイズパッケージ(CSP)化を図っている。
【0009】
前記のフリップチップボンドによれば、ICチップの実装が可能な領域は基板表面の一面だけであり、実装密度は基板サイズの制限を受けるため、実装密度を更に飛躍的に向上させることは困難である。そこで、ICチップを多層基板の内部に実装して実装密度を上げ、電子機器を小型化する実装構造が提案されるようになって来ている。
【0010】
その一例を図5に示した。この図5に示した先願発明の多層実装構造の回路基板は、本出願人が平成11年9月1日に出願した特願平11−248024「電子回路内蔵プリント配線板およびその製造方法」に記載の発明の一実施形態の多層実装構造のものであって、それを略線的断面図で示したものであって、電気導体層(以下、単に「導体層」と略記する)が8層構造の回路基板20を示した。
【0011】
即ち、回路パターンが形成された導体層L1〜L8の8導体層を備え、各導体層間が電気絶縁樹脂を印刷などの手段で形成した電気絶縁層(以下、単に「導体層」と略記する)I1〜I7で硬くて曲がらない基板構造に仕上げられている。各絶縁層I2〜I7の材質は、ガラス布に、例えば、エポキシ系樹脂のような熱硬化性樹脂を含浸させたものであり、絶縁層I1はエポキシ系樹脂のような熱硬化性樹脂にフィラーを多く混合して硬化時の応力緩和を図れるようになされている。導体層L1は導体層L2の上方に樹脂付き銅箔を積層するかメッキ処理により形成される。
【0012】
電気的構造は、導体層L2に複数の電極パッド或いはランド(以下、「パッド」と記す)21や配線回路が、例えば、フォトレジスト法によりレジスト被膜Rをマスクとして形成されている。これらは銅箔をエッチングまたはメッキ処理によって形成されている。そして一部のパッド21に、必要性に応じて不図示の異方性導電膜(ACF)を介してICチップ1がフェイスダウン状態で機械的、電気的に接続されている。
【0013】
また、導体層L2に形成されている他のパッド21はビアH1を介して導体層L1と接続されている。同様に導体層L2と導体層L3とはビアH2で接続されており、導体層L3、L4、L5、L6はビアH3で、導体層L6と導体層L7とはビアH4で、導体層L7と導体層L8とはビアH5で接続されている。
【0014】
このようにビアはそれぞれの絶縁層を貫通して必要な導体層間を電気的に接続するために設けられている。ビアはレーザ加工、ショットブラスト法による加工などで孔開け加工が施され、そしてそれらビアによる導体層間の導通方法としては、銅メッキが主であるが、銀、銅−銀、半田などの導電性ペーストを印刷などの手法により埋め込みまたは焼結して導通を取っている。
【0015】
なお、それぞれの導体層L1〜L8には所要の回路パターンが形成されており、そしてそれらの回路パターンにチップ形状の所要の電子部品が必要に応じて接続されているものであるが、ここでは説明の簡単にするため省略した。
【0016】
前記の多層実装構造はICチップ1がフェイスダウン状態で内部に組み込んだ回路基板20であるが、図6に示した回路基板30のように、ICチップ1をフェイスアップ状態で内部にフリップチップボンドして組み込んだ構造で構成することもできる。基板31としては、平坦性が求められることから、金属板、セラミックス板、またはシリコンウェーハなどが用いられる。但し、現状では、実際の商品に応用されているものは、少ない。
【0017】
図示の例の実装構造では、前記のような材質の基板31の表面に、スパッターなどの半導体プロセスで使用される手段で配線パターンが形成された導体層L3上に複数のICチップ1をフェイスアップ状態でフリップチップボンドで実装し、その後、絶縁樹脂を塗布して絶縁層I2を形成し、その絶縁層I2の表面に前記と同様に配線パターンが形成された導体層L2を形成し、その導体層L2の表面に複数のICチップ1をフェイスアップ状態でフリップチップボンドで実装し、その後、絶縁樹脂を塗布して絶縁層I1を形成し、そしてその絶縁層I1の表面に前記と同様に配線パターンが形成された導体層L1を形成した構造のもである。
【0018】
このような実装構造は、まだ実用化されていないが、用途としては、同じICチップを多層に積層することから、メモリーモジュールなどへの使用が考えられる。
【0019】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、これまで提案されているICチップ内蔵型回路基板においては、回路設計時に、前記のようにICチップがその能動面を基板面に面するように実装する(即ち、フェイスダウン)か、フェイスアップで実装するかの選択を行って配線しなければならなかった。このことは、回路基板を設計する上で、内蔵させるICチップと外層部との接続を充分に検討して部品配置を行う必要がある。その結果、内蔵されたICチップと外層部を接続するためのビアの数が増大して内蔵するICチップの数や配線回路の設計に大きな制約が加わることにもなっている。
【0020】
本発明は前記のような問題点に鑑みてなされたものであって、外部との接続を行うビアの数を増やすことなく回路設計が容易になる電子部品内蔵型回路基板の製造方法を得ることを目的とするものである。
【0021】
【課題を解決するための手段】
前記の目的を達成するために、本発明の電子部品内蔵型回路基板の製造方法は、配線回路が形成されている電気導体層が被覆されている基板面に、複数の外部接続電極が配設されている能動面を備えた少なくとも2個の第1及び第2電子部品を、それらの能動面の向きを互いに逆向きにして実装されている構造の電子部品内蔵型回路基板を製造するに当たり、
前記電子部品内蔵型回路基板は、
第1の電気絶縁層と該第1の電気絶縁層の表面に複数の電極パッドを含む配線回路が形成されている第1の電気導体層とをベース基板とし、前記複数の電極パッドに前記複数の外部接続電極を接続して前記第1電子部品を固定し、前記複数の電極パッドが存在しない前記第1の電気導体層の部分に前記能動面の裏面側を向け、前記複数の外部接続電極を接続しないで前記第2電子部品を固定する第1の工程と、固定された前記第1電子部品と前記第2電子部品にそれらの厚みより少し厚く絶縁樹脂を被着、硬化させて第2の電気絶縁層を形成する第2の工程と、該第2の電気絶縁層の表面に第2の電気導体層を被覆する第3の工程と、前記ベース基板の裏面に所定の厚さの絶縁樹脂を被着、硬化させて少なくとも一層の第3の電気絶縁層を形成する第3の工程と、前記第3の電気絶縁層の表面に第3の電気導体層を形成する第4の工程と、前記第1の電気導体層の前記複数の電極パッドに接続されている複数の電極パッドと前記第2の電気導体層とを電気的に接続するビアを形成する第5の工程と、前記第1の電気絶縁層と第3の電気導体層とを電気的に接続するビアを形成する第6の工程と、前記第2の電気導体層と前記第2電子部品の前記外部接続電極を接続する第7の工程とを含む工程で製造されることを特徴とする。
【0026】
更にまた、前記の電子部品内蔵型回路基板の製造方法の前記第2の工程における第2の電気絶縁層の厚みが、固定された前記第1電子部品の厚みより厚く、前記第2電子部品の前記複数の外部接続電極までの厚みと同等か、それより少し薄く絶縁樹脂を被着、硬化させて第2の電気絶縁層を形成し、前記第2の電気導体層を前記第2の電子部品の前記外部接続電極に直接接続する工程であることを特徴とする。
【0027】
以上のように一枚の配線基板に電子部品をフェイスダウンとフェイスアップで実装する組合せ構造を採ることにより、回路基板外層側との配線が多い電子部品はフェイスアップ状態で実装すれば、比較的簡単に多数の配線を処理することができるばかりではなく、外層部への接続のためのビア数を増加させる必要がない。従って、本発明の回路基板を組み込んだ電子機器はより一層小型化することができる。
【0028】
また、フェイスアップで実装する電子部品には、比較的消費電力の大きい電子部品を電子部品を当てることができる。
【0029】
更に、フェイスアップで実装された電子部品の放熱は、その裏面から接続材、導体層の銅ランド、ビアを介して内層部へと熱拡散させることができる。
【0030】
更にまた、本発明の電子部品内蔵型回路基板の製造方法によれば、半導体装置の製造工程で用いられている印刷、成膜、エッチング、ボンディング技術、実装技術などの既存の技術を組み合わせて用いて高密度実装された電子部品内蔵型回路基板を極めて容易に製造することができる。
【0031】
【発明の実施の形態】
以下、図を用いて、本発明の一実施形態の電子部品内蔵型回路基板を説明する。
【0032】
図1は本発明の一実施形態の電子部品内蔵型回路基板の断面側面図、図2は図1に示した電子部品内蔵型回路基板に内蔵されている複数のICチップの内のフェイスアップ状態で実装されているICチップの実装構造を説明するための電子部品内蔵型回路基板の断面側面図である。
【0033】
図1において、符号10は全体として本発明の電子部品内蔵型回路基板(以下、単に「回路基板」と略記する)を指す。この回路基板10には多層構造の基板に複数のICチップ1A、1Bが能動面の向きを異にして内蔵されているものである。ICチップ1A、1Bは外形がほぼ同一構造のベアチップで、それらの能動面の複数の電極パッドには半田または金製のバンプ2が形成されている。
【0034】
ICチップ1Aは導体層L2の表面に形成されている回路パターンのパッド11に前記のフェイスダウン状態で、ICチップ1Bは前記のフェイスアップ状態で実装されている。即ち、ICチップ1Aはそのバンプ2をパッド11にフリップチップボンドして実装されており、ICチップ1Bはそのバンプ2を上向きにしたフェイスアップ状態で、その裏面を銀ペースト、異方性導電膜(ACF)などの接続材12を介してパッド11に固定して実装されている。
【0035】
また、この回路基板10も、図5に示した回路基板200と同様に、導体層が8層構造の基板で示した。即ち、回路パターンが形成された導体層L1〜L8の8導体層を備え、各導体層間が絶縁樹脂を印刷などの手段で形成した絶縁層I1〜I7で硬くて曲がらない基板構造に仕上げられている。各絶縁層I2〜I7の材質は、ガラス布に、例えば、エポキシ系樹脂のような熱硬化性樹脂を含浸させたものであり、絶縁層I1はエポキシ系樹脂のような熱硬化性樹脂にフィラーを多く混合して硬化時の応力緩和を図れるようにしておくとよい。導体層L1は導体層L2の上方に樹脂付き銅箔を積層するかメッキ処理により形成される。
【0036】
電気的構造は、導体層L2に複数のパッド11や配線回路が形成されている。これらは銅箔をエッチングまたはメッキ処理によって形成されている。そして一部のパッド11にバンプ2が位置するようにICチップ1Aがフェイスダウン状態でフリップチップボンドされており、ICチップ1Bは接続材12を介して導体層L2にフェイスアップ状態で電気的、機械的に接続されている。
【0037】
また、導体層L2に形成されている他のパッド11はビアH1aを介して導体層L1と接続されており、また、ICチップ1Bの複数のバンプ2はビアH1bを介して導体層L1に接続されている。
【0038】
同様に導体層L2と導体層L3とはビアH2で接続されており、導体層L3、L4、L5、L6はビアH3で、導体層L6は導体層L7にビアH4で、導体層L7は導体層L8はビアH5で接続されている。
【0039】
従って、各導体層上に実装されている各電子部品間はビアH2、H3、H4を通じて接続され、それぞれ電子回路の構成要素となる。また、外部の電子回路へはビアH1a、H1b、H5を介して接続することができる。
【0040】
前記接続材12はICチップ1Bの固定と放熱の機能を果たす。接続材12は一般的には導電性であって、熱または紫外線によって硬化する樹脂に金属系フィラーを混入させたものである。
【0041】
ICチップ1Bの放熱は、そのICチップ1Bの裏面から接続材12を介して、導体層l2、L3間のビアH2から導体層L3〜L6に形成されたビアH3を通して内層部または導体層L8側に放熱される。
【0042】
前記のようにビアによる導体層間の導通方法は前記の手段と同様であるので、その説明は省略する。また、それぞれの導体層L1〜L8には所要の回路パターンが形成されており、そしてそれらの回路パターンにチップ形状の所要の電子部品が必要に応じて接続されているものであるが、その説明も省略する。
【0043】
次に、本発明の回路基板10の製造方法を工程順に説明する。
【0044】
1)先ず、絶縁層I2とその表面に形成されている導体層L2とをベース基板として、その導体層L2の表面に、例えば、フォトレジスト法によりレジスト被膜Rを形成し、ICチップ1Aの外部接続電極を固定する電極パッドを形成すると共に、印刷にてICチップ1Bの固定用の接続材12である銀ペーストを塗布する。
【0045】
2)次に、ICチップ1Bの中心またはICチップ1Bのアライメントマークを画像認識などで認識して、接続材12を介してICチップ1Bをフェイスアップ状態で導体層L2にボンディングする。
【0046】
3)次に、接続材12を硬化する。
【0047】
4)次に、導体層L2の他の予め決められた位置に導電性接着剤を塗布するか異方性導電膜(ACF)を貼る。
【0048】
5)次に、ICチップ1Aをボンディング装置により仮固定の後、本圧着する。
【0049】
6)次に、実装された両ICチップ1A、1BにそれらICチップ1A、1Bの厚みより少し厚く絶縁樹脂を印刷し、硬化させて絶縁層I1を形成する。
【0050】
7)次に、絶縁層I1の表面に導体層L1を形成する。この場合、樹脂付き銅箔を積層するか、銅箔をプリプレグを挟んで積層するなどの積層プレス方法とメッキ処理による方法が用いられる。
8)次に、導体層L1のビアH1a、H1bを開ける部分の銅箔をエッチングし、除去する。
【0051】
9)次に、銅箔が除去された部分にレーザ装置を用いてビアH1a、H1bを加工する。レーザとしては、炭酸ガスレーザまたはエキシマレーザを用い、導体層L1を基準面としてビアH1a、H1bの底までの距離(深さ)及び径が異なるので出力、加工方法の条件を調整して加工を行う。
10)レーザ加工部分の樹脂残りを除去する(約1μm程度)。
11)ビアH1a、H1bにメッキ又は導電性ペーストを埋めて、導電性をもたせる。
12)次に、ビアH1a、H1bが開けられた導体層L1の表面に配線回路パターンを形成する。
【0052】
回路基板10における他の絶縁層I3〜I7、導体層L3〜L8、ビアH2〜H5の形成方法は、図5に示した従来技術の回路基板200の場合と同様であるので、それらの説明は省略する。
【0053】
図2には、前記フェイスアップ状態で実装したICチップ1Bの他の実装構造を示した。このICチップ1Bの実装構造は、図1に示したICチップ1Bの絶縁層I1の硬化後で導体層L2に実装されたICチップ1Bのバンプ2が露出するところまで平坦化処理(研磨)を行い、その後、ビアH1aの加工を行い、メッキ処理によってバンプ2との接続計る。
【0054】
このような実装構造を採ることにより、図1に示したビアHia、H1bの深さ及び形状を考慮した加工を行う必要がない。
【0055】
以上のように一枚の多層配線基板内に複数のICチップをフェイスダウンとフェイスアップで実装する組合せ構造を採ることにより、回路基板外層側との配線が多いICチップはフェイスアップ状態で実装すれば、比較的簡単に多数の配線を処理することができるばかりではなく、外層部への接続のためのビア数を増加させる必要がない。従って、本発明の回路基板を組み込んだ電子機器はより一層小型化することができる。
【0056】
また、フェイスアップで実装するICチップには、比較的消費電力の大きいICチップ、例えば、中央演算素子(CPU)を実装することができる。
【0057】
更に、フェイスアップで実装されたICチップの放熱は、その裏面から接続材、導体層の銅ランド、ビアを介して内層部へと熱拡散させることができる。
【0058】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の電子部品内蔵型回路基板の製造方法によれば、半導体装置の製造工程で用いられている印刷、成膜、エッチング、ボンディング技術、実装技術などの既存の技術を組み合わせて用いて高密度実装された電子部品内蔵型回路基板を極めて容易に製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の一実施形態の電子部品内蔵型回路基板の断面側面図である。
【図2】 図1に示した電子部品内蔵型回路基板に内蔵されている複数のICチップの内のフェイスアップ状態で実装されているICチップの実装構造を説明するための電子部品内蔵型回路基板の断面側面図である。
【図3】 従来技術のベア型ICチップのマザー基板への実装構造を示す断面側面図である。
【図4】 従来技術のベア型ICチップをマザー基板へフリップチップボンドで実装構造を示す断面側面図である。
【図5】 従来技術のベアのICチップをマザー基板へフェイスダウン状態で実装した実装構造を示す断面側面図である。
【図6】 ICチップをフェイスアップ状態で内部にフリップチップボンドして組み込んだ実装構造の断面側面図である。
【符号の説明】
1…ICチップ、2…電極パッド、3…バンプ、10…本発明の一実施形態の電子部品内蔵型回路基板、L1,L2,L3,L4,L5,L6,L7,L8…電気導体層、I1,I2,I3,I4,I5,I6,I7…電気絶縁層、H1a,H1b,H2,H3,H4,H5,H6,H7…ビア、R…レジスト被膜[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a method of manufacturing a circuit board with a built-in electronic component in which an electronic component such as a semiconductor integrated circuit chip having an active surface on which a plurality of external connection electrodes are formed is mounted.
[0002]
[Prior art]
First, the structure of a conventional circuit board will be described.
[0003]
As electronic devices become smaller and lighter, demands for higher circuit board density and smaller mounting components have become stricter. In the circuit board, the density is increased in the direction parallel to the surface of the circuit board by reducing the wiring rule. Furthermore, by adopting a build-up method, wiring is laminated, and vias are formed between arbitrary layers, so that it is possible to increase the density in the direction perpendicular to the circuit board surface.
[0004]
In the early days of high-density mounting, a semiconductor device in which an IC chip (semiconductor integrated circuit chip, bare chip, or semiconductor element, hereinafter referred to as “IC chip”) is sealed in a package is mounted on a mother substrate. In recent years, there is a structure in which an IC chip itself is directly mounted on a mother substrate or an interposer.
[0005]
As the former semiconductor package, a surface mount type device (SMD; Surface Mount Device) such as SOP (Small Outline Package) or QFP (Quad Flat Package) having a multi-pin lead on the outer periphery of the package is conventionally used. It was often done.
[0006]
In order to further reduce the mounting structure of such a semiconductor package, an IC chip can be used barely. As shown in FIG. 3, the
[0007]
The advantage of this surface mounting structure is that it is not affected by the pitch limit of the
[0008]
Therefore, in recent years, in order to further reduce the mounting structure of the semiconductor package, as shown in FIG. 4, the
[0009]
According to the above-mentioned flip chip bonding, the area where the IC chip can be mounted is only one surface of the substrate surface, and the mounting density is limited by the substrate size, so it is difficult to further improve the mounting density. is there. Therefore, a mounting structure has been proposed in which an IC chip is mounted inside a multilayer substrate to increase the mounting density and to reduce the size of the electronic device.
[0010]
An example is shown in FIG. The circuit board having the multilayer mounting structure of the invention of the prior application shown in FIG. 5 is Japanese Patent Application No. 11-248024 filed on September 1, 1999 by the present applicant, “Electronic Circuit Built-in Printed Wiring Board and Manufacturing Method Thereof” And a multi-layer mounting structure according to an embodiment of the present invention, which is shown in a schematic cross-sectional view, and has 8 electric conductor layers (hereinafter simply referred to as “conductor layers”). A
[0011]
That is, an electrical insulation layer (hereinafter simply abbreviated as “conductor layer”) comprising 8 conductor layers of conductor layers L1 to L8 on which a circuit pattern is formed, and between each conductor layer formed by means such as printing an electrical insulation resin. The substrate structure is hard and does not bend at I1 to I7. The insulating layers I2 to I7 are made of glass cloth impregnated with, for example, a thermosetting resin such as an epoxy resin, and the insulating layer I1 is filled with a thermosetting resin such as an epoxy resin with a filler. It is designed to relieve stress during curing by mixing a large amount of. The conductor layer L1 is formed by laminating a resin-coated copper foil above the conductor layer L2 or by plating.
[0012]
In the electrical structure, a plurality of electrode pads or lands (hereinafter referred to as “pads”) 21 and a wiring circuit are formed on the conductor layer L2 by, for example, a photoresist method using the resist film R as a mask. These are formed by etching or plating copper foil. The
[0013]
Further, the
[0014]
Thus, the vias are provided to electrically connect the necessary conductor layers through the respective insulating layers. Vias are drilled by laser processing, shot blasting, etc., and the conductive method between conductor layers by these vias is mainly copper plating, but conductive such as silver, copper-silver, solder, etc. The paste is embedded or sintered by a technique such as printing to establish conduction.
[0015]
In addition, a required circuit pattern is formed in each of the conductor layers L1 to L8, and a chip-shaped required electronic component is connected to these circuit patterns as necessary. Omitted for simplicity.
[0016]
The multilayer mounting structure described above is the
[0017]
In the mounting structure of the illustrated example, a plurality of
[0018]
Although such a mounting structure has not yet been put into practical use, it can be used for a memory module or the like because the same IC chip is laminated in multiple layers.
[0019]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the circuit board with a built-in IC chip proposed so far, when the circuit is designed, the IC chip is mounted so that the active surface thereof faces the substrate surface (that is, face-down) or the face as described above. I had to choose whether to mount it up or not. This means that in designing a circuit board, it is necessary to sufficiently consider the connection between the IC chip to be built in and the outer layer portion and perform component placement. As a result, the number of vias for connecting the built-in IC chip and the outer layer portion increases, which places great restrictions on the number of built-in IC chips and the design of the wiring circuit.
[0020]
The present invention has been made in view of the above problems, and provides a method of manufacturing a circuit board with a built-in electronic component that facilitates circuit design without increasing the number of vias that are connected to the outside. It is intended.
[0021]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, according to the method for manufacturing a circuit board with a built-in electronic component of the present invention , a plurality of external connection electrodes are arranged on a substrate surface covered with an electric conductor layer on which a wiring circuit is formed. In manufacturing an electronic component-embedded circuit board having a structure in which at least two first and second electronic components having active surfaces are mounted with their active surfaces oriented in opposite directions,
The electronic component built-in circuit board is:
The first electrical insulating layer and a first electrical conductor layer on which a wiring circuit including a plurality of electrode pads is formed on the surface of the first electrical insulating layer are used as a base substrate, and the plurality of electrode pads are provided with the plurality of the plurality of electrode pads. A plurality of external connection electrodes, the first electronic component is fixed by connecting a plurality of external connection electrodes, and the back surface side of the active surface is directed to a portion of the first electrical conductor layer where the plurality of electrode pads do not exist. A first step of fixing the second electronic component without connecting the second electronic component, and applying a second insulating resin to the fixed first electronic component and the second electronic component to be slightly thicker and curing the second electronic component. A second step of forming the electrical insulating layer, a third step of covering the surface of the second electrical insulating layer with the second electrical conductor layer, and insulation having a predetermined thickness on the back surface of the base substrate At least one third electrical insulating layer is formed by applying and curing resin. Connected to the plurality of electrode pads of the first electric conductor layer, and a fourth step of forming a third electric conductor layer on the surface of the third electric insulating layer. A fifth step of forming a via for electrically connecting a plurality of electrode pads and the second electric conductor layer, and electrically connecting the first electric insulating layer and the third electric conductor layer It is manufactured by a process including a sixth process of forming a via and a seventh process of connecting the second electrical conductor layer and the external connection electrode of the second electronic component.
[0026]
Furthermore, the thickness of the second electrical insulating layer in the second step of the method of manufacturing a circuit board with a built-in electronic component is larger than the thickness of the fixed first electronic component, A second electrical insulation layer is formed by depositing and curing an insulating resin that is equal to or slightly thinner than the thickness of the plurality of external connection electrodes, and the second electrical conductor layer is used as the second electronic component. The step of directly connecting to the external connection electrode.
[0027]
By adopting a combination structure in which electronic components are mounted face-down and face-up on a single wiring board as described above, electronic components with a lot of wiring to the outer layer side of the circuit board can be relatively mounted if they are mounted face-up. Not only can a large number of wirings be processed easily, it is not necessary to increase the number of vias for connection to the outer layer. Therefore, an electronic device incorporating the circuit board of the present invention can be further reduced in size.
[0028]
Moreover, an electronic component with relatively large power consumption can be applied to the electronic component mounted face up.
[0029]
Furthermore, the heat radiation of the electronic component mounted face up can be diffused from the back surface to the inner layer portion via the connecting material, the copper land of the conductor layer, and the via.
[0030]
Furthermore, according to the method for manufacturing a circuit board with built-in electronic components of the present invention, a combination of existing technologies such as printing, film formation, etching, bonding technology, and mounting technology used in the semiconductor device manufacturing process is used. as possible out to very easily produce the electronic component built-in circuit board which is high-density mounting Te.
[0031]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, a circuit board with a built-in electronic component according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0032]
FIG. 1 is a sectional side view of an electronic component built-in circuit board according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a face-up state of a plurality of IC chips built in the electronic component built-in circuit board shown in FIG. It is a cross-sectional side view of the electronic component built-in type circuit board for explaining the mounting structure of the IC chip mounted in the above.
[0033]
In FIG. 1, reference numeral 10 indicates an electronic component built-in circuit board (hereinafter simply abbreviated as “circuit board”) of the present invention as a whole. In this circuit board 10, a plurality of IC chips 1A, 1B are built in a multi-layered board with different active surfaces. The IC chips 1A and 1B are bare chips having substantially the same outer shape, and solder or
[0034]
The IC chip 1A is mounted on the
[0035]
Further, this circuit board 10 is also shown as a board having an eight-layered conductor layer, similarly to the circuit board 200 shown in FIG. That is, it has eight conductor layers of conductor layers L1 to L8 on which circuit patterns are formed, and each conductor layer is finished to a hard and unbent board structure with insulating layers I1 to I7 formed by means such as printing an insulating resin. Yes. The insulating layers I2 to I7 are made of glass cloth impregnated with, for example, a thermosetting resin such as an epoxy resin, and the insulating layer I1 is filled with a thermosetting resin such as an epoxy resin with a filler. It is advisable to mix a large amount of so that stress can be relaxed during curing. The conductor layer L1 is formed by laminating a resin-coated copper foil above the conductor layer L2 or by plating.
[0036]
In the electrical structure, a plurality of
[0037]
The
[0038]
Similarly, the conductor layer L2 and the conductor layer L3 are connected by a via H2, the conductor layers L3, L4, L5, and L6 are vias H3, the conductor layer L6 is a via H4 to the conductor layer L7, and the conductor layer L7 is a conductor. The layer L8 is connected by a via H5.
[0039]
Therefore, the electronic components mounted on the conductor layers are connected through the vias H2, H3, and H4, and become electronic circuit components. Further, it can be connected to an external electronic circuit via vias H1a, H1b, and H5.
[0040]
The connecting
[0041]
The heat radiation of the IC chip 1B is conducted from the back surface of the IC chip 1B via the connecting
[0042]
As described above, the conduction method between the conductor layers using vias is the same as that described above, and thus the description thereof is omitted. Further, required circuit patterns are formed on the respective conductor layers L1 to L8, and required electronic components in the form of chips are connected to these circuit patterns as necessary. Is also omitted.
[0043]
Next, the manufacturing method of the circuit board 10 of this invention is demonstrated in order of a process.
[0044]
1) First, using the insulating layer I2 and the conductor layer L2 formed on the surface thereof as a base substrate, a resist film R is formed on the surface of the conductor layer L2 by, for example, a photoresist method, and the outside of the IC chip 1A. An electrode pad for fixing the connection electrode is formed, and a silver paste that is a
[0045]
2) Next, the center of the IC chip 1B or the alignment mark of the IC chip 1B is recognized by image recognition or the like, and the IC chip 1B is bonded to the conductor layer L2 through the connecting
[0046]
3) Next, the connecting
[0047]
4) Next, a conductive adhesive is applied or an anisotropic conductive film (ACF) is applied to another predetermined position of the conductor layer L2.
[0048]
5) Next, the IC chip 1A is temporarily fixed by a bonding apparatus and then finally bonded.
[0049]
6) Next, an insulating resin is printed on both of the mounted IC chips 1A and 1B slightly thicker than the thickness of the IC chips 1A and 1B and cured to form the insulating layer I1.
[0050]
7) Next, the conductor layer L1 is formed on the surface of the insulating layer I1. In this case, a laminating press method such as laminating a resin-coated copper foil or laminating a copper foil with a prepreg interposed therebetween and a plating method are used.
8) Next, the copper foil in the portion of the conductor layer L1 where the vias H1a and H1b are opened is etched and removed.
[0051]
9) Next, the vias H1a and H1b are processed using a laser device in the portion where the copper foil has been removed. As the laser, a carbon dioxide laser or an excimer laser is used, and the distance (depth) and the diameter to the bottom of the vias H1a and H1b are different with the conductor layer L1 as a reference plane, so that processing is performed by adjusting the conditions of the output and processing method. .
10) The resin residue in the laser processed part is removed (about 1 μm).
11) Fill the vias H1a and H1b with plating or conductive paste to make them conductive.
12) Next, a wiring circuit pattern is formed on the surface of the conductor layer L1 in which the vias H1a and H1b are opened.
[0052]
Since the other insulating layers I3 to I7, conductor layers L3 to L8, and vias H2 to H5 in the circuit board 10 are formed in the same manner as the prior art circuit board 200 shown in FIG. Omitted.
[0053]
FIG. 2 shows another mounting structure of the IC chip 1B mounted in the face-up state. The mounting structure of the IC chip 1B is flattened (polished) until the
[0054]
By adopting such a mounting structure, there is no need to perform processing in consideration of the depth and shape of the vias Hia and H1b shown in FIG.
[0055]
As described above, by adopting a combination structure in which a plurality of IC chips are mounted face-down and face-up in a single multilayer wiring board, IC chips with many wirings on the outer side of the circuit board can be mounted face-up. For example, a large number of wirings can be processed relatively easily, and it is not necessary to increase the number of vias for connection to the outer layer portion. Therefore, an electronic device incorporating the circuit board of the present invention can be further reduced in size.
[0056]
Further, an IC chip with relatively large power consumption, for example, a central processing element (CPU) can be mounted on the IC chip mounted face up.
[0057]
Furthermore, the heat radiation of the IC chip mounted face up can be diffused from the back surface to the inner layer portion via the connecting material, the copper land of the conductor layer, and the via.
[0058]
【The invention's effect】
As described above , according to the method for manufacturing a circuit board with a built-in electronic component of the present invention , existing technologies such as printing, film formation, etching, bonding technology, and mounting technology used in the semiconductor device manufacturing process are used. An electronic component built-in type circuit board that is used in combination and mounted at high density can be manufactured very easily.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional side view of an electronic component built-in circuit board according to an embodiment of the present invention.
2 is an electronic component built-in circuit for explaining a mounting structure of an IC chip mounted in a face-up state among a plurality of IC chips built in the electronic component built-in circuit board shown in FIG. It is a cross-sectional side view of a substrate.
FIG. 3 is a cross-sectional side view showing a mounting structure of a bare IC chip on a mother substrate according to the prior art.
FIG. 4 is a cross-sectional side view showing a mounting structure of a conventional bare IC chip mounted on a mother substrate by flip chip bonding.
FIG. 5 is a cross-sectional side view showing a mounting structure in which a bare IC chip according to the prior art is mounted on a mother substrate in a face-down state.
FIG. 6 is a cross-sectional side view of a mounting structure in which an IC chip is incorporated by flip chip bonding in a face-up state.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF
Claims (2)
前記電子部品内蔵型回路基板は、The electronic component built-in circuit board is:
第1の電気絶縁層と該第1の電気絶縁層の表面に複数の電極パッドを含む配線回路が形成されている第1の電気導体層とをベース基板とし、前記複数の電極パッドに前記複数の外部接続電極を接続して前記第1電子部品を固定し、前記複数の電極パッドが存在しない前記第1の電気導体層の部分に前記能動面の裏面側を向け、前記複数の外部接続電極を接続しないで前記第2電子部品を固定する第1の工程と、The first electrical insulating layer and a first electrical conductor layer on which a wiring circuit including a plurality of electrode pads is formed on the surface of the first electrical insulating layer are used as a base substrate, and the plurality of electrode pads are provided with the plurality of the plurality of electrode pads. A plurality of external connection electrodes, the first electronic component is fixed by connecting a plurality of external connection electrodes, and the back surface side of the active surface is directed to a portion of the first electrical conductor layer where the plurality of electrode pads do not exist. A first step of fixing the second electronic component without connecting
固定された前記第1電子部品と前記第2電子部品にそれらの厚みより少し厚く絶縁樹脂を被着、硬化させて第2の電気絶縁層を形成する第2の工程と、A second step of forming a second electrical insulating layer by depositing and curing an insulating resin on the first electronic component and the second electronic component fixed to be slightly thicker than their thicknesses;
該第2の電気絶縁層の表面に第2の電気導体層を被覆する第3の工程と、A third step of covering the surface of the second electrical insulation layer with a second electrical conductor layer;
前記ベース基板の裏面に所定の厚さの絶縁樹脂を被着、硬化させて少なくとも一層の第3の電気絶縁層を形成する第3の工程と、A third step of depositing and curing an insulating resin of a predetermined thickness on the back surface of the base substrate to form at least one third electrical insulating layer;
前記第3の電気絶縁層の表面に第3の電気導体層を形成する第4の工程と、A fourth step of forming a third electrical conductor layer on the surface of the third electrical insulation layer;
前記第1の電気導体層の前記複数の電極パッドに接続されている複数の電極パッドと前記第2の電気導体層とを電気的に接続するビアを形成する第5の工程と、A fifth step of forming vias for electrically connecting the plurality of electrode pads connected to the plurality of electrode pads of the first electric conductor layer and the second electric conductor layer;
前記第1の電気絶縁層と第3の電気導体層とを電気的に接続するビアを形成する第6の工程と、A sixth step of forming a via for electrically connecting the first electrical insulating layer and the third electrical conductor layer;
前記第2の電気導体層と前記第2電子部品の前記外部接続電極を接続する第7の工程とを含む工程で製造されることを特徴とする電子部品内蔵型回路基板の製造方法。A method for manufacturing a circuit board with a built-in electronic component, comprising: a step including a seventh step of connecting the second electrical conductor layer and the external connection electrode of the second electronic component.
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