專利名稱：中間基板的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種中間基板。
背景技術(shù)：
專利文獻1特開2001-035966號公報CPU及其他的LSI等高速操作的半導(dǎo)體集成電路元件近年來逐漸小型化，信號端子、電源端子或接地端子的數(shù)量增加，而端子間距離也逐漸縮小。多個端子密集的集成電路側(cè)的端子陣列以倒裝片的方式連接至母板側(cè)的技術(shù)被普及，但集成電路側(cè)的端子陣列和母板側(cè)的端子陣列在端子間隔上有很大的差距，需要用于將其變換的中間基板。
在上述中間基板中，被稱為有機封裝基板的部分，具有互相積層由高分子材料構(gòu)成的電介質(zhì)層和導(dǎo)體層的配線積層部，在該配線積層部的由電介質(zhì)形成的第一主表面上，配置有倒裝片連接用的端子陣列。配線積層部在以由玻璃纖維強化的環(huán)氧樹脂等高分子材料為主體的基板芯上形成。在IC側(cè)的端子間隔和作為連接對象的主板(母板)側(cè)的端子間隔之間存在相當大的開口時，用于其變換的配線及貫通孔的配設(shè)圖形，與端子數(shù)增加相應(yīng)，趨于細化及復(fù)雜化，但有機封裝基板存在以下優(yōu)點可以通過光刻蝕技術(shù)和電鍍技術(shù)的組合，高精度且容易地形成這種微細而又復(fù)雜的配線圖形。
但是，有機封裝基板，除了作為連接對象的主板(例如母板)以高分子材料為主體之外，自身的構(gòu)成材料也以高分子材料為主體，因此進行了回流焊接等加熱歷史時，以硅為主體的半導(dǎo)體集成電路元件(線膨脹系數(shù)為例如2～3ppm/℃)和主板(線膨脹系數(shù)為例如17～18ppm/℃)的線膨脹系數(shù)差不能被完全吸收，容易產(chǎn)生焊錫剝落等問題。
另一方面，在專利文獻1等中，公開了由陶瓷構(gòu)成基板的主材料的陶瓷封裝基板。使用這種陶瓷封裝基板時，可以彌補被倒裝片連接的半導(dǎo)體集成電路元件和主板間的很大的線膨脹系數(shù)之差，特別是可以有效地防止與半導(dǎo)體集成電路元件的端子間的焊錫接合部由熱應(yīng)力而斷線等問題。
但是，陶瓷封裝基板，由于配線部利用金屬膏的印制、燒成形成，因此在能利用光刻蝕技術(shù)的有機封裝基板之使配線部細微化、高集成化比較困難，半導(dǎo)體集成電路側(cè)的端子間隔的縮小也存在限制。因此，可以考慮下述多段基板連接結(jié)構(gòu)在主板側(cè)連接由有機封裝基板構(gòu)成的第一中間基板，在該第一中間基板連接由陶瓷構(gòu)成的第二中轉(zhuǎn)基板，在該第二中轉(zhuǎn)基板連接半導(dǎo)體集成電路元件，但由于只要中間基板的個數(shù)增加，基板連接結(jié)構(gòu)的高度方向的尺寸就增大，因此難以對應(yīng)小型化的要求，并且由于連接工時增加，因此還存在效率低的缺點。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的課題是提供如下中間基板難以發(fā)生由熱應(yīng)力產(chǎn)生的斷線，并且可以容易地獲得基板連接結(jié)構(gòu)整體的低高度化(低背化)，可以減少連接工時。
為了解決上述課題，本發(fā)明的中間基板，其特征在于，包括基板芯，由芯主體部和副芯部構(gòu)成，上述芯主體部由高分子材料(其概念包括使陶瓷纖維及粒子等填料復(fù)合化的材料)構(gòu)成，呈板狀，在第一主表面上以減少自身厚度的方式開口形成副芯收納部，上述副芯部由比上述芯主體部的線膨脹系數(shù)小的材料構(gòu)成，呈板狀，以和上述芯主體部在厚度方向上一致的方式收納在上述副芯收納部內(nèi)；第一端子陣列，形成在上述基板芯的第一主表面一側(cè)，由以一方是電源端子、另一方是接地端子而起作用的第一側(cè)第一種端子及第一側(cè)第二種端子、和第一側(cè)信號端子構(gòu)成；以及第二端子陣列，形成在上述基板芯的第二主表面一側(cè)，由分別與上述第一側(cè)第一種端子及第二種端子導(dǎo)通的第二側(cè)第一種端子及第二側(cè)第二種端子，和與上述第一側(cè)信號端子導(dǎo)通的第二側(cè)信號端子構(gòu)成，上述第一端子陣列通過以下位置關(guān)系形成在向與上述基板芯的板面平行的基準面的正射投影中，與上述副芯部的投影區(qū)域重疊。
根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，把由線膨脹系數(shù)比由高分子材料構(gòu)成的芯主體小的材料構(gòu)成的副芯部埋設(shè)到基板芯內(nèi)，以使其與倒裝片連接至半導(dǎo)體集成電路元件側(cè)的第一端子陣列的區(qū)域重疊，由于具有上述結(jié)構(gòu)，因此可以對于第一端子陣列內(nèi)的端子，充分地縮小與半導(dǎo)體集成電路元件側(cè)的線膨脹系數(shù)差，進而可以使其難以大幅地產(chǎn)生由熱應(yīng)力引起的斷線等。此外，在與第一中間基板相當?shù)男局黧w部，埋設(shè)與第二中間基板相當?shù)母毙静?，因此可以使使用了中間基板的半導(dǎo)體集成電路元件和主板的連接結(jié)構(gòu)整體低高度化，可以減少連接工時。
本發(fā)明的中間基板，也可以如下構(gòu)成。即，包括基板芯，由芯主體部和副芯部構(gòu)成，上述芯主體部由高分子材料(其概念包括使陶瓷纖維及粒子等填料復(fù)合化的材料)構(gòu)成，呈板狀，在第一主表面上以減少自身厚度的方式開口形成副芯收納部，上述副芯部由比上述芯主體部的線膨脹系數(shù)小的材料構(gòu)成，呈板狀，以和上述芯主體部在厚度方向上一致的方式收納在上述副芯收納部內(nèi)；第一端子陣列，形成在上述基板芯的第一主表面一側(cè)，由以一方是電源端子、另一方是接地端子而起作用的第一側(cè)第一種端子及第一側(cè)第二種端子、和第一側(cè)信號端子構(gòu)成；以及第二端子陣列，形成在上述基板芯的第二主表面一側(cè)，由分別與上述第一側(cè)第一種端子及第二種端子導(dǎo)通的第二側(cè)第一種端子及第二側(cè)第二種端子，和與上述第一側(cè)信號端子導(dǎo)通的第二側(cè)信號端子構(gòu)成，上述第一端子陣列通過以下位置關(guān)系形成在向與上述基板芯的板面平行的基準面的正射投影中，全部包含在上述副芯部的投影區(qū)域內(nèi)。
根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，把調(diào)整了尺寸的副芯部埋設(shè)到基板芯內(nèi)，以使其包含與倒裝片連接至半導(dǎo)體集成電路元件側(cè)的第一端子陣列的全部區(qū)域，由于具有上述結(jié)構(gòu)，因此可以對于第一端子陣列內(nèi)的端子，充分地縮小與半導(dǎo)體集成電路元件側(cè)的線膨脹系數(shù)差，進而可以使其難以大幅地產(chǎn)生由熱應(yīng)力引起的斷線等。此外，在與第一中間基板相當?shù)男局黧w部，埋設(shè)與第二中間基板相當?shù)母毙静?，因此可以使使用了中間基板的半導(dǎo)體集成電路元件和主板的連接結(jié)構(gòu)整體低高度化，可以減少連接工時。
以上的本發(fā)明的效果，在副芯部與第一端子陣列的形成區(qū)域的面積同等或比其大時特別顯著。
副芯部，并不特別限定于比芯主體部的線膨脹系數(shù)小的材質(zhì)。但是，考慮到高分子材料的線膨脹系數(shù)比較高，使副芯部為由陶瓷構(gòu)成的陶瓷副芯部，這樣可以更為顯著地達成縮小與半導(dǎo)體集成電路元件間的線膨脹系數(shù)差的效果。
此時，形成陶瓷副芯部的陶瓷，可以使用氧化鋁(7～8ppm/℃)、玻璃陶瓷(把氧化鋁等無機陶瓷填料添加了40～60重量分至硼硅玻璃或硼硅酸鉛鹽玻璃的一種復(fù)合材料)等。前者的線膨脹系數(shù)在各種陶瓷中特別小，與應(yīng)該連接的半導(dǎo)體集成電路元件間的線膨脹系數(shù)差的縮小效果好。此外，通過向氧化鋁中添加Si、Mn、Ti、Zr及元素周期表2a族元素等添加劑，可以使燒成溫度降低，能夠使其與包含Cu的高導(dǎo)電率材料同時燒成。作為具體的添加劑，可以添加SiO2-MnO2-TiO2-ZrO2-BaO-MgO，燒成溫度可以在1350℃以下(具體的說在1250℃)燒成。另一方面，后者存在以下優(yōu)點低溫燒成容易，且，在根據(jù)需要形成金屬配線部及貫通孔等時，可以與以Cu或Ag為主體的熔點比較低的高導(dǎo)電率金屬材料同時燒成。
此外，形成陶瓷副芯部的陶瓷可以由下述氧化物系玻璃材料構(gòu)成通過SiO2換算使Si成分的含有率在68質(zhì)量％以上99質(zhì)量％以下，通過在從室溫到200℃的溫度范圍內(nèi)，由形成比SiO2線膨脹系數(shù)大的氧化物的氧化物形成陽離子，構(gòu)成Si以外的陽離子成分，把1ppm/℃的從室溫到200℃的平均的線膨脹系數(shù)調(diào)整至1ppm/℃以上7ppm/℃以下。
在從室溫到200℃的溫度范圍內(nèi)的SiO2的線膨脹系數(shù)為1ppm/℃左右，非常小，通過由含有了形成線膨脹系數(shù)比其大的氧化物的氧化物形成陽離子的如上所述的材料，構(gòu)成副芯部，與該氧化物形成陽離子的種類和含有量相對應(yīng)，可以把該玻璃材料的線膨脹系數(shù)自由地調(diào)整至1ppm/℃以上的任意值。其結(jié)果，使用了該玻璃材料的副芯部，可以盡可能的縮小與組裝的半導(dǎo)體集成電路元件的線膨脹系數(shù)的差，可以大幅度地提高與倒裝片連接等的半導(dǎo)體集成電路元件的端子連接狀態(tài)的可靠性。
作為連接對象的半導(dǎo)體集成電路元件為Si半導(dǎo)體零部件時，由于Si的線膨脹系數(shù)為3ppm/℃左右，優(yōu)選的是，把氧化物系玻璃材料的線膨脹系數(shù)調(diào)整至1ppm/℃以上6ppm/℃以下，特別是調(diào)整至2ppm/℃以上5ppm/℃以下。另一方面，作為連接對象的半導(dǎo)體集成電路為由與GaAs匹配的III-IV族化合物構(gòu)成的化合物半導(dǎo)體零部件時，由于該半導(dǎo)體的線膨脹系數(shù)為5～6ppm/℃，因此優(yōu)選的是，把氧化物系的玻璃材料的線膨脹系數(shù)調(diào)整至4ppm/℃以上7ppm/℃以下。任何一種情況下，在與組裝于副芯部上的半導(dǎo)體集成電路元件的端子連接結(jié)構(gòu)中，基于零部件/基板間的線膨脹系數(shù)差的熱剪切應(yīng)力難以作用，可以大幅度地減少連接斷線等故障發(fā)生的概率。
此時，若構(gòu)成副芯部的氧化物系玻璃材料的SiO2的含有率未滿68質(zhì)量％，則難以把玻璃材料的線膨脹系數(shù)滯留在7ppm/℃以下，不能充分地縮小與半導(dǎo)體零部件間的線膨脹系數(shù)差。若超過99質(zhì)量％，則玻璃熔點上升，制造氣泡殘留小的優(yōu)質(zhì)玻璃的成本增大。此外，還有難以確保玻璃材料的線膨脹系數(shù)在1ppm/℃以上的情況。


圖1為表示本發(fā)明的中間基板的使用方式的一例的側(cè)面示意圖。
圖2為表示圖1的中間基板的第一端子陣列的配置方式的一例的俯視圖。
圖3為表示本發(fā)明的中間基板的第一實施方式的剖面示意圖。
圖4為表示同樣的第二實施方式的剖面示意圖。
圖5為表示同樣的第三實施方式的剖面示意圖。
圖6為表示同樣的第四實施方式的剖面示意圖。
圖7為表示同樣的第五實施方式的剖面示意圖。
圖8為表示同樣的第六實施方式的剖面示意圖。
圖9為本發(fā)明的中間基板的第七實施方式的剖面示意圖。
圖10為本發(fā)明的中間基板的第八實施方式的剖面示意圖。
圖11為本發(fā)明的中間基板的第九實施方式的剖面示意圖。
具體實施例方式
以下，利用

本發(fā)明的實施方式。
圖1為把形成本發(fā)明的一實施方式的中間基板200作為配置在半導(dǎo)體集成電路元件2和主板3之間的中間基板構(gòu)成的例子。此外，在本實施方式中，板狀部件的第一主表面為圖中顯示在上側(cè)的面，第二主表面為顯示在下側(cè)的面。
半導(dǎo)體集成電路元件2在第二主表面上具有由各多個信號端子、電源端子及接地端子構(gòu)成的元件側(cè)端子陣列4，與形成于中間基板200的第一主表面的第一端子陣列5，通過焊錫連接部6被倒裝片連接。另一方面，主板3為母板、或形成2段的中間基板的有機積層封裝基板，任何一種都是以陶瓷粒子或纖維作為填充物被強化的高分子材料為主體構(gòu)成的，在由焊錫球或金屬引腳構(gòu)成的主板側(cè)端子陣列8中，與形成于中間基板200的第二主表面的第二端子陣列7，通過焊錫連接部9連接。
如圖3所示，中間基板200具有基板芯100，該基板芯100由芯主體部100m和陶瓷副芯部1構(gòu)成，上述芯主體部100m由高分子材料構(gòu)成，呈板狀，在第一主表面上，以減少自身厚度的方式開口形成副芯收納部100h，上述陶瓷副芯部1由陶瓷構(gòu)成，呈板狀，以和芯主體部100m在厚度方向上一致的方式收納在副芯收納部100h內(nèi)。在該基板芯100的第一主表面?zhèn)?，形成第一端子陣?，該第一端子陣列5由以一方是電源端子、另一方是接地端子而起作用的第一側(cè)第一種端子5a及第一側(cè)第二種端子5b、和第一側(cè)信號端子5s構(gòu)成。
并且，第一端子陣列5通過以下位置關(guān)系形成在向與基板芯100的板面平行的基準面的正投影中，全體包含在陶瓷副芯部1的投影區(qū)域內(nèi)。即，第一側(cè)第一種端子5a、第一側(cè)第二種端子5b及第一側(cè)信號端子5s，全部在陶瓷副芯部1上與半導(dǎo)體集成電路元件2(的元件側(cè)端子陣列4)倒裝片接合。由此，對于第一端子陣列5內(nèi)的所有的端子，可以充分地縮小與半導(dǎo)體集成電路元件2側(cè)的線膨脹系數(shù)差，可以使之難以大幅地產(chǎn)生由熱應(yīng)力引起的斷線等。在圖3的中間基板200中，使陶瓷副芯部1比第一端子陣列5的形成區(qū)域面積大，進一步提高熱應(yīng)力減低效果。
芯主體部100m，由例如耐熱性樹脂板(例如雙馬來酰亞胺三嗪樹脂)、纖維強化樹脂板(例如玻璃纖維強化環(huán)氧樹脂)等構(gòu)成為板狀。
此外，作為陶瓷副芯部1的構(gòu)成材料，可以使用氧化鋁(7～8ppm/℃)、以及向硼硅酸系玻璃或硼硅酸鉛系玻璃中添加了40～60重量分的氧化鋁等無機陶瓷填料的玻璃陶瓷等。此外，作為其他的陶瓷材料，可以使用氮化鋁、氮化硅、富鋁紅柱石、二氧化硅、氧化鎂等。進而，當可以滿足陶瓷副芯部1比芯主體部100m的線膨脹系數(shù)小的條件時，可以由例如高分子材料和陶瓷材料的復(fù)合材料(例如，比芯主體部的陶瓷的重量含有率高的高分子材料和陶瓷的復(fù)合材料)構(gòu)成。另一方面，作為參考技術(shù)，從與半導(dǎo)體元件的線膨脹系數(shù)類似的觀點，可以把陶瓷副芯部1置換為硅副芯部。
另一方面，形成陶瓷副芯部的陶瓷，可以由玻璃材料、例如骨架成分為二氧化硅(硅石)的硅石系玻璃構(gòu)成。此時，為了進行適于作為陶瓷電介質(zhì)的用途的物性調(diào)整，可以配合SiO2以外的種種玻璃添加成分。上述玻璃材料，在提高熔融玻璃的流動性、抑制氣泡殘留等的觀點上，作為助溶(煤溶)材料，Na2O、K2O或LiO2等堿金屬氧化物、及B2O3(硼酸)的配合是有效的。另外，若添加BaO及SrO等堿土金屬氧化物，可以提高玻璃材料的介電常數(shù)特性。但是，過量的添加，容易導(dǎo)致玻璃的線膨脹系數(shù)的增大，進而導(dǎo)致與部件側(cè)的線膨脹系數(shù)差的擴大，存在由熱應(yīng)力產(chǎn)生的連接不良等情況。此外，由于玻璃軟化點的上升流動性顯著降低，導(dǎo)致氣泡殘留等問題。
并且，為了抑制玻璃的線膨脹系數(shù)的增大，有效的是提高SiO2成分的含有率，或把ZnO作為玻璃添加成分配合。另一方面，Ti、Zr乃至Hf的氧化物，除了提高玻璃的介電常數(shù)特性之外，還有改善玻璃的防水性的效果。但是，過量的添加，由于玻璃軟化點的上升而使流動性顯著下降，導(dǎo)致氣泡殘留等問題。
硅石系玻璃材料(氧化物系玻璃材料)，通過SiO2換算使Si成分的含有率在68質(zhì)量％以上99質(zhì)量％以下，通過在從室溫到200℃的溫度范圍內(nèi)，由形成比SiO2線膨脹系數(shù)大的氧化物(以下稱為線膨脹系數(shù)調(diào)整用氧化物)的氧化物形成陽離子，構(gòu)成Si以外的陽離子成分，通過使1ppm/℃的從室溫到200℃的平均的線膨脹系數(shù)被調(diào)整至1ppm/℃以上7ppm/℃以下，對應(yīng)(線膨脹系數(shù)比SiO2大的)氧化物成分的重量和含有量，可以自由地把玻璃材料的線膨脹系數(shù)調(diào)整至1ppm/℃以上的任意值。其結(jié)果，陶瓷副芯部1可以盡可能地縮小與組裝的半導(dǎo)體部件1的線膨脹系數(shù)的差。半導(dǎo)體集成電路元件2為Si半導(dǎo)體零部件(從室溫到200℃的平均的線膨脹系數(shù)3ppm/℃)時，硅石系玻璃材料的線膨脹系數(shù)為1ppm/℃以上6ppm/℃以下，尤其優(yōu)選的是，調(diào)整至2ppm/℃以上5ppm/℃以下。另外，半導(dǎo)體集成電路元件2可以由與GaAs匹配的III-IV族化合物構(gòu)成的化合物半導(dǎo)體零部件(例如GaAs系的最新型(次世代型)高速CPU及MMIC(MonolithicMicrowave Integrated Circuit，單片微波集成電路))構(gòu)成，但此時，由于該半導(dǎo)體的線膨脹系數(shù)為5～6ppm/℃，因此優(yōu)選的是，把硅石系的玻璃材料的線膨脹系數(shù)調(diào)整至4ppm/℃以上7ppm/℃以下。
比SiO2線膨脹系數(shù)大的氧化物，可以列舉如下堿金屬氧化物(Na2O、K2O、LiO220～50ppm/℃)，堿土類金屬氧化物(BeO、MgO、CaO、SrO、BaO8～15ppm/℃)，ZnO(6ppm/℃)，Al2O3(7ppm/℃)等，可以考慮介電特性及熔點、進而玻璃的流動性等進行適當?shù)倪x擇。另外，為了使線膨脹系數(shù)在上述范圍內(nèi)，把SiO2的含有率調(diào)整至68質(zhì)量％以上99質(zhì)量％以下(優(yōu)選的是80質(zhì)量％以上85質(zhì)量％以下)，可以由上述線膨脹系數(shù)調(diào)整用氧化物構(gòu)成剩余部分。
以下，為可以在本發(fā)明采用的玻璃組成的具體例SiO280.9質(zhì)量％，B2O312.7質(zhì)量％，Al2O32.3質(zhì)量％，Na2O4.0質(zhì)量％，K2O0.04質(zhì)量％，F(xiàn)e2O30.03質(zhì)量％，軟化點812℃，線膨脹系數(shù)(從20℃到200℃的平均值)3.25ppm/℃。
然后，在基板芯100的第二主表面?zhèn)龋纬傻诙俗雨嚵?，該第二端子陣列7包括分別導(dǎo)通第一側(cè)第一種端子5a及第一側(cè)第二種端子5b的第二側(cè)第一種端子7a及第二側(cè)第二種端子7b；以及導(dǎo)通第一側(cè)信號端子5s的第二側(cè)信號端子7s。并且，第一端子陣列5以下述位置關(guān)系形成，在向與基板芯10的板面平行的基準面(例如，可以設(shè)定為基板芯100的第一主表面MP1自身)的正投影中，全體包含在陶瓷副芯部1的投影區(qū)域內(nèi)。另外，在副芯收納部100h內(nèi)形成陶瓷副芯部1和芯主體部100m的間隙的空間，形成由高分子材料構(gòu)成的填充結(jié)合層55。該填充結(jié)合層55，起到下述效果將陶瓷副芯部1固定在主體部100m，并且通過自身的彈性形變吸收陶瓷副芯部1和芯主體部100m的面內(nèi)方向及厚度方向的線膨脹系數(shù)差。
如圖2所示，在第一端子陣列5中，第一側(cè)第一種端子5a和第一側(cè)第二種端子5b排列為互相不同的格子狀(或者交錯狀也可以)。同樣，在第二端子陣列7中，第二側(cè)第一種端子7a和第二側(cè)第二種端子7b排列為和第一端子陣列5的端子排列對應(yīng)的互不相同的格子狀(或者交錯狀也可以)。此外，任意一個陣列5或7都以包圍電源端子和接地端子的格子狀排列的方式而具有多個第一側(cè)信號端子5s及第二側(cè)信號端子7s。
在圖3中，基板芯100的結(jié)構(gòu)是陶瓷副芯部1的第一主表面和芯主體部100m的第一主表面都被第一配線積層部61(所謂組合配線層)覆蓋而形成，其中上述第一配線積層部61由高分子材料構(gòu)成的電介質(zhì)層102和包括配線或者接地用或電源用的面導(dǎo)體的導(dǎo)體層交互積層而成，第一端子陣列5露出該第一配線積層部61的第一主表面(MP1)。根據(jù)該結(jié)構(gòu)，由于芯主體部100m和陶瓷副芯部1一同由第一配線積層部61覆蓋，所以可以將第一配線積層部61和第一端子陣列5通過與一般的組合型有機封裝基板幾乎完全相同的工序而形成，有利于制造工序的簡潔化。
并且，基板芯100的第二主表面(MP2)被第二配線積層部62覆蓋，其中第二配線積層部62是由高分子材料構(gòu)成的電介質(zhì)層102和包括配線或者接地用或電源用的面導(dǎo)體的導(dǎo)體層交互積層而成的，第二端子陣列7露出該第二配線積層部62的第一主表面而形成。
在任意一個配線積層部61、62中，電介質(zhì)層102都作為由環(huán)氧樹脂等樹脂組成物構(gòu)成的組合層，形成例如20μm以上50μm以下的厚度。在本實施方式中，電介質(zhì)層102由環(huán)氧樹脂構(gòu)成，是將由SiO2構(gòu)成的電介質(zhì)填充物按照10質(zhì)量％以上30質(zhì)量％以下的比率配合而成的，相對介電常數(shù)ε被調(diào)整為2-4(例如3左右)。并且，配線及面導(dǎo)體中的任意一個都作為電介質(zhì)層102上的圖案電鍍層(例如電解銅鍍層)，形成厚度為10μm以上20μm以下的導(dǎo)體層。
在圖3中，在陶瓷副芯部1的厚度方向形成第一種副芯導(dǎo)體51a及第二種副芯導(dǎo)體51b，該第一種副芯導(dǎo)體51a及第二種副芯導(dǎo)體51b，與第一端子陣列5的第一側(cè)第一種端子5a及第一側(cè)第二種端子5b相對應(yīng)，且分別對第二端子陣列7的第二側(cè)第一種端子7a及第二側(cè)第二種端子7b導(dǎo)通。此外，這些第一種副芯導(dǎo)體51a及第二種副芯導(dǎo)體51b，經(jīng)由以貫穿第一配線積層部61的各電介質(zhì)層102的方式形成的通孔導(dǎo)體107，分別與第一側(cè)第一種端子5a及第一側(cè)第二種端子5b導(dǎo)通。通過在陶瓷副芯部1內(nèi)并列形成接地用及電源用的導(dǎo)體51a、51b，可以使接地用及電源用的路徑低電感化進而低阻抗化。另外，第一種副芯導(dǎo)體51a及第二種副芯導(dǎo)體51b，都經(jīng)由通孔導(dǎo)體107，與第二配線積層部62內(nèi)的第二側(cè)第一種面導(dǎo)體211a及第二側(cè)第二種面導(dǎo)體211b結(jié)合。進而，在這些第二側(cè)第一種面導(dǎo)體211a及第二側(cè)第二種面導(dǎo)體211b，分別連接上述的第二端子陣列7的第二側(cè)第一種端子7a及第二側(cè)第二種端子7b。
如上所述的陶瓷副芯部1是通過向含有構(gòu)成陶瓷的原料粉末的周知的陶瓷印刷電路基板和通過沖孔或者激光穿孔等而形成的通孔，積層填充了金屬粉末膏的材料并進行燒成，將上述的副芯導(dǎo)體51a、51b(以及后面所述的51s)作為積層通孔形成。
并且，配線積層部61、62的通孔導(dǎo)體107具有以下結(jié)構(gòu)利用光刻工序(電介質(zhì)層102由感光性樹脂組成物，例如紫外線固化型環(huán)氧樹脂構(gòu)成)或者激光穿孔通孔工序(電介質(zhì)層102由非感光性樹脂組成物構(gòu)成)等周知的方法在電介質(zhì)層102設(shè)置通孔，對其內(nèi)側(cè)通過電鍍等用通孔導(dǎo)體進行填充或覆蓋。此外，任意的配線積層部61、62都以露出端子陣列5、7的方式被由感光性樹脂組成物構(gòu)成的阻焊劑層101覆蓋。
如圖2所示，在第一端子陣列5(及第二端子陣列7)中，第一側(cè)第一種端子5a及第一側(cè)第二種端子5b被配置在陣列內(nèi)側(cè)區(qū)域，第一側(cè)信號端子5s被配置在陣列外側(cè)區(qū)域。如圖3所示，在第一配線積層部61內(nèi)，以對第一側(cè)信號端子5s導(dǎo)通的方式，設(shè)置把信號傳遞路徑引出至陶瓷副芯部1的配置區(qū)域的外側(cè)的第一側(cè)信號用配線108。該第一側(cè)信號用配線108的末端，以迂回于陶瓷副芯部1的方式，與在芯主體部100m的厚度方向形成的信號用貫通孔導(dǎo)體109s導(dǎo)通。
半導(dǎo)體集成電路元件2的元件側(cè)端子陣列4，與電源用及接地用的端子4a、4b同樣以較窄間隔配置信號端子4s，位于陣列的外周部的信號端子4s，到在中間基板200的背面?zhèn)刃纬傻牡诙俗雨嚵袃?nèi)的、對應(yīng)的第二側(cè)信號端子7s的面內(nèi)方向距離也變大，多數(shù)情況下，不得不向陶瓷副芯部1的外部露出。但是，根據(jù)上述構(gòu)成，可以使焊錫連接的元件側(cè)信號端子4s和第一側(cè)信號端子5s，位于線膨脹系數(shù)差縮小效果顯著的陶瓷副芯部1的正上方，且即使對于非常遠的第二側(cè)信號端子7s也可以毫無問題地形成導(dǎo)通狀態(tài)。
另外，形成于芯主體部100m的貫通孔導(dǎo)體，比形成于配線積層部61、62的通孔導(dǎo)體107的軸截面直徑大。這種貫通孔導(dǎo)體，可以通過以在板厚方向貫穿芯主體部100m的方式，由鉆孔設(shè)備等穿設(shè)貫通孔，由Cu電鍍等形成的金屬層覆蓋其內(nèi)表面來形成。貫通孔導(dǎo)體的內(nèi)側(cè)由環(huán)氧樹脂等樹脂制的孔填充材料109f填充。進而，貫通孔導(dǎo)體的兩個端面，由導(dǎo)體焊盤(パッド)110密封。此外，欲使通孔導(dǎo)體107及導(dǎo)體焊盤110與電源層及接地層等的面導(dǎo)體直流隔離時，可以形成在該面導(dǎo)體形成的孔部107i，在其內(nèi)側(cè)以間隔了圓環(huán)狀的間隙的形態(tài)配置通孔導(dǎo)體107或?qū)w焊盤110。
另外，在圖3的中間基板200中，副芯收納部100h以貫通芯主體部100m的方式構(gòu)成，第二配線積層部62與在副芯收納部100h內(nèi)收納的陶瓷副芯部1的第二主表面連接形成。在該構(gòu)成中，從陶瓷副芯部1的位置，除去以線膨脹系數(shù)大的高分子材料為主體的芯主體部100m，因此可以更為顯著地達成半導(dǎo)體集成電路元件2和中間基板200之間的線膨脹系數(shù)差的縮小效果。
以下，就本發(fā)明的中間基板的各種變形例進行說明。另外，在以下的構(gòu)成中，與圖3的中間基板200同樣地構(gòu)成的部分，附以相同的標號而省略其詳細的說明。首先，圖4的中間基板300，其副芯收納部100h作為在芯主體部100m的第一主表面開口的有底的凹狀部而形成。第二配線積層部62在該凹狀部的背面一側(cè)和芯主體部100m的第二主表面連接而形成。該結(jié)構(gòu)中，由于陶瓷副芯部1不露到芯主體部100m的第二主表面一側(cè)，所以其優(yōu)點是可以較簡便地形成平坦的第二配線積層部62。具體而言，以貫通芯主體部100m的、形成副芯收納部100h的底部的部分的形式，形成和構(gòu)成第二端子陣列7的各端子導(dǎo)通的底部貫通孔導(dǎo)體部209，形成在陶瓷副芯部1的各副芯導(dǎo)體51a、51b和這些底部貫通孔導(dǎo)體部209導(dǎo)通。具體而言，底部貫通孔導(dǎo)體部209一側(cè)的焊盤80和副芯導(dǎo)體一側(cè)的焊盤70通過焊接連接部6變?yōu)榈寡b片連接的形態(tài)。
其次，圖5的中間基板400，分別和第一端子陣列5的第一側(cè)第一種端子5a及第一側(cè)第二種端子5b導(dǎo)通的第一側(cè)第一種面導(dǎo)體111a及第一側(cè)第二種面導(dǎo)體111b在第一配線積層部61內(nèi)，以分別覆蓋陶瓷副芯部1和芯主體部100m的第一主表面的形式形成。并且，這些第一側(cè)第一種面導(dǎo)體111a及第一側(cè)第二種面導(dǎo)體111b分別以迂回于陶瓷副芯部1的形式，和形成在芯主體部100m的厚度方向上的第一種貫通孔導(dǎo)體109a及第二種貫通孔導(dǎo)體109b導(dǎo)通。根據(jù)該結(jié)構(gòu)，在陶瓷副芯部1內(nèi)，不形成和第一側(cè)第一種端子5a及第一側(cè)第二種端子5b導(dǎo)通的副芯導(dǎo)體。Cu等導(dǎo)體用金屬的線膨脹系數(shù)比較大，但根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，可以減少金屬制的副芯導(dǎo)體的形成體積率，所以可以減少陶瓷副芯部1全體的平均的線膨脹系數(shù)，并且可以顯著地達到縮小半導(dǎo)體集成電路元件2和中間基板400之間的線膨脹系數(shù)差的效果。此外，第一種貫通孔導(dǎo)體109a及第二種貫通孔導(dǎo)體109b均經(jīng)由通孔導(dǎo)體107，和第二配線積層部62內(nèi)的第二側(cè)第一種面導(dǎo)體211a及第二側(cè)第二種面導(dǎo)體211b結(jié)合。
此時，在第一端子陣列5中，如同圖2，在陣列內(nèi)側(cè)區(qū)域配置第一側(cè)第一種端子5a及第一側(cè)第二種端子5b，在陣列外側(cè)區(qū)域配置第一側(cè)信號端子5s時，與圖3相同，能夠以對第一側(cè)信號端子5s導(dǎo)通的方式，在第一配線積層部61內(nèi)，設(shè)置把信號傳遞路徑引出至陶瓷副芯部1的配置區(qū)域的外側(cè)的第一側(cè)信號用配線108。該第一側(cè)信號用配線108的末端，能夠以迂回于陶瓷副芯部1的方式，與在芯主體部100m的厚度方向形成的信號用貫通孔導(dǎo)體109s導(dǎo)通。根據(jù)該構(gòu)成，可以從陶瓷副芯部1完全地除去副芯導(dǎo)體，可以有陶瓷的實心板構(gòu)成，因此不僅可以提高半導(dǎo)體集成電路元件2和中間基板200間的線膨脹系數(shù)差的縮小效果，而且陶瓷副芯部1的制造工序也大幅地簡略化。
圖6的中間基板500，使圖5的中間基板400與圖4的中間基板300相同，把副芯收納部100h作為在芯主體部100m的第一主表面開口的有底的凹狀部構(gòu)成。其中，沒有在陶瓷副芯部1形成副芯導(dǎo)體，因此，在形成副芯收納部100h的底部的部分，沒有形成圖4的底部貫通孔導(dǎo)體部209。
接著，圖7的中間基板600，在陶瓷副芯部1的第一主表面上，露出形成構(gòu)成第一端子陣列5的第一側(cè)第一種端子5a及第一側(cè)第二種端子5b。此外，在該陶瓷副芯部1的厚度方向形成第一種副芯導(dǎo)體51a及第二種副芯導(dǎo)體51b，該第一種副芯導(dǎo)體51a及第二種副芯導(dǎo)體51b，與第一端子陣列5的第一側(cè)第一種端子5a及第一側(cè)第二種端子5b相對應(yīng)，且分別對第二端子陣列7的第二側(cè)第一種端子7a及第二側(cè)第二種端子7b導(dǎo)通。根據(jù)該構(gòu)成，從陶瓷副芯部1的第一主表面，除去以高分子材料為主體的第一配線積層部61，通過焊錫連接部6直接連接半導(dǎo)體集成電路元件2和陶瓷副芯部1。由此，進一步提高半導(dǎo)體集成電路元件2和中間基板200間的線膨脹系數(shù)差的縮小效果。此外，在陶瓷副芯部1的正上方，沒有引出對端子導(dǎo)通的配線，因此可以使對該端子導(dǎo)通的傳送路徑低電感化進而低阻抗化。另外，在本實施方式的中間基板600中，沒有形成第一側(cè)配線積層部。
在圖7的中間基板600中，在陶瓷副芯部1的第一主表面上露出形成構(gòu)成第一端子陣列5的第一側(cè)信號端子5s，在該陶瓷副芯部1的厚度方向形成信號用副芯導(dǎo)體51s，該信號用副芯導(dǎo)體51s與上述第一側(cè)信號端子5s相對應(yīng)，且與第二端子陣列7的第二側(cè)信號端子7s導(dǎo)通。在第一端子陣列5的端子間距離并不是很小時可以采用該構(gòu)成，由于對信號端子也形成副芯導(dǎo)體51s，因此不僅使接地用及電源用的傳送路徑，還可以使信號用的傳送路徑低電感化進而低阻抗化。
另一方面，在圖11的中間基板1000中，由第一配線積層部61覆蓋陶瓷副芯部1的第一主表面的外周邊緣部，并且覆蓋芯主體部100m的第一主表面，其中上述第一配線積層部61交互地積層了由高分子材料構(gòu)成的電介質(zhì)層102、以及包括配線及接地用或電源用的面導(dǎo)體的導(dǎo)體層。并且，以與第一側(cè)信號端子5s導(dǎo)通的方式，在第一配線積層部61內(nèi)，設(shè)置把信號傳遞路徑引出至陶瓷副芯部1的配置區(qū)域的外側(cè)的第一側(cè)信號用配線108。第一側(cè)信號用配線108的末端，以迂回于陶瓷副芯部1的方式，與在芯主體部100m的厚度方向上形成的信號用貫通孔導(dǎo)體109s導(dǎo)通。該構(gòu)成，可以把對陣列外周部的信號用端子導(dǎo)通的配線大大地向面內(nèi)外方引出，在第一端子陣列5的端子間距離小的時候比較有利。
圖8的中間基板700，進一步向面內(nèi)方向擴張圖3的配線基板200的陶瓷副芯部1，并且在副芯部1的厚度方向形成了信號用副芯導(dǎo)體51s，該信號用副芯導(dǎo)體51s，與第一端子陣列5的第一側(cè)信號端子5s相對應(yīng)，且與第二端子陣列7的第二側(cè)信號端子7s導(dǎo)通。
此外，在以上的實施方式中，任意一個的副芯部1均被形成為比半導(dǎo)體集成電路元件1的面積大，但也可以把副芯部1形成為與半導(dǎo)體集成電路元件1的投影區(qū)域的面積大致相同。進而，也可以如同圖9的中間基板800，第一端子陣列5全部被收納在副芯部1的區(qū)域內(nèi)，把副芯部1構(gòu)成為比半導(dǎo)體集成電路元件1面積小。此外，在不會產(chǎn)生對位于比半導(dǎo)體集成電路元件1外周的端子的焊錫連接部6的連接狀態(tài)的影響的情況下，如同圖10的中間基板900，把副芯部1構(gòu)成為比第一端子陣列5的區(qū)域的面積小也不是不可能的。
權(quán)利要求
1.一種中間基板，其特征在于，包括基板芯，由芯主體部和副芯部構(gòu)成，上述芯主體部由高分子材料構(gòu)成，呈板狀，在第一主表面上以減少自身厚度的方式開口形成副芯收納部，上述副芯部由比上述芯主體部的線膨脹系數(shù)小的材料構(gòu)成，呈板狀，以和上述芯主體部在厚度方向上一致的方式收納在上述副芯收納部內(nèi)；第一端子陣列，形成在上述基板芯的第一主表面一側(cè)，由以一方是電源端子、另一方是接地端子而起作用的第一側(cè)第一種端子及第一側(cè)第二種端子、和第一側(cè)信號端子構(gòu)成；以及第二端子陣列，形成在上述基板芯的第二主表面一側(cè)，由分別與上述第一側(cè)第一種端子及第二種端子導(dǎo)通的第二側(cè)第一種端子及第二側(cè)第二種端子，和與上述第一側(cè)信號端子導(dǎo)通的第二側(cè)信號端子構(gòu)成，上述第一端子陣列通過以下位置關(guān)系形成在向與上述基板芯的板面平行的基準面的正射投影中，與上述副芯部的投影區(qū)域重疊。
2.一種中間基板，其特征在于，包括基板芯，由芯主體部和副芯部構(gòu)成，上述芯主體部由高分子材料構(gòu)成，呈板狀，在第一主表面上以減少自身厚度的方式開口形成副芯收納部，上述副芯部由比上述芯主體部的線膨脹系數(shù)小的材料構(gòu)成，呈板狀，以和上述芯主體部在厚度方向上一致的方式收納在上述副芯收納部內(nèi)；第一端子陣列，形成在上述基板芯的第一主表面一側(cè)，由以一方是電源端子、另一方是接地端子而起作用的第一側(cè)第一種端子及第一側(cè)第二種端子、和第一側(cè)信號端子構(gòu)成；以及第二端子陣列，形成在上述基板芯的第二主表面一側(cè)，由分別與上述第一側(cè)第一種端子及第二種端子導(dǎo)通的第二側(cè)第一種端子及第二側(cè)第二種端子，和與上述第一側(cè)信號端子導(dǎo)通的第二側(cè)信號端子構(gòu)成，上述第一端子陣列通過以下位置關(guān)系形成在向與上述基板芯的板面平行的基準面的正射投影中，全部包含在上述副芯部的投影區(qū)域內(nèi)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的中間基板，其中，上述基板芯的結(jié)構(gòu)是上述副芯部的第一主表面和上述芯主體部的第一主表面都被第一配線積層部覆蓋而形成，上述第一配線積層部由高分子材料構(gòu)成的電介質(zhì)層和包括配線或接地用或電源用的面導(dǎo)體的導(dǎo)體層交互積層而成；上述第一端子陣列露出該第一配線積層部的第一主表面而形成。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的中間基板，其中，和上述第一端子陣列的上述第一側(cè)第一種端子及第一側(cè)第二種端子對應(yīng)、并且分別和上述第二端子陣列的上述第二側(cè)第一種端子及第二側(cè)第二種端子導(dǎo)通的第一種副芯導(dǎo)體及第二種副芯導(dǎo)體形成在上述副芯部的厚度方向上，這些第一種副芯導(dǎo)體及第二種副芯導(dǎo)體經(jīng)由通孔導(dǎo)體分別和上述第一側(cè)第一種端子及第一側(cè)第二種端子導(dǎo)通，上述通孔導(dǎo)體以貫通上述第一配線積層部的上述各電介質(zhì)層的方式形成。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的中間基板，其中，各自和上述第一端子陣列的上述第一側(cè)第一種端子及第一側(cè)第二種端子導(dǎo)通的第一側(cè)第一種面導(dǎo)體及第一側(cè)第二種面導(dǎo)體在上述第一配線積層部內(nèi)，分別以覆蓋上述陶瓷副芯部和上述芯主體部的第一主表面的方式而形成，這些第一側(cè)第一種面導(dǎo)體及第一側(cè)第二種面導(dǎo)體以迂回于上述副芯部的形式，分別和在上述芯主體部的厚度方向上形成的第一種貫通孔導(dǎo)體及第二種貫通孔導(dǎo)體導(dǎo)通。
6.根據(jù)權(quán)利要求3～5的任一項所述的中間基板，其中，在上述第一端子陣列中，上述第一側(cè)第一種端子及第一側(cè)第二種端子配置在陣列內(nèi)側(cè)區(qū)域，上述第一側(cè)信號端子配置在陣列外側(cè)區(qū)域，第一側(cè)信號用配線以導(dǎo)通上述第一側(cè)信號端子的方式設(shè)置在上述第一配線積層部內(nèi)，用于向上述副芯部的配置區(qū)域的外側(cè)引出信號傳遞路徑，該第一側(cè)信號用配線的末端以迂回于上述副芯部的方式和在上述芯主體部的厚度方向上形成的信號用貫通孔導(dǎo)體導(dǎo)通。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的中間基板，其中，構(gòu)成上述第一端子陣列的上述第一側(cè)第一種端子及上述第一側(cè)第二種端子露出上述副芯部的第一主表面上而形成；和上述第一端子陣列的上述第一側(cè)第一種端子及第一側(cè)第二種端子對應(yīng)、并且分別和上述第二端子陣列的上述第二側(cè)第一種端子及第二側(cè)第二種端子導(dǎo)通的第一種副芯導(dǎo)體及第二種副芯導(dǎo)體在該副芯部的厚度方向上形成。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的中間基板，其中，構(gòu)成上述第一端子陣列的上述第一側(cè)信號端子露出上述副芯部的第一主表面上而形成，和該第一側(cè)信號端子對應(yīng)、并且和上述第二端子陣列的上述第二側(cè)信號端子導(dǎo)通的信號用副芯導(dǎo)體在該副芯部的厚度方向上形成。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的中間基板，其中，上述副芯部的第一主表面的外邊緣部和上述芯主體部的第一主表面都被第一配線積層部覆蓋，上述第一側(cè)信號端子露出上述第一配線積層部的表面而形成，其中上述第一配線積層部由高分子材料構(gòu)成的電介質(zhì)層和包括配線或者接地用或電源用的面導(dǎo)體的導(dǎo)體層交互積層而成，第一側(cè)信號用配線以導(dǎo)通上述第一側(cè)信號端子的方式設(shè)置在上述第一配線積層部內(nèi)，用于向上述副芯部的配置區(qū)域的外側(cè)引出信號傳遞路徑，該第一側(cè)信號用配線的末端以迂回于上述副芯部的方式和在上述芯主體部的厚度方向上形成的信號用貫通孔導(dǎo)體導(dǎo)通。
10.根據(jù)權(quán)利要求1～9的任一項所述的中間基板，其中，上述副芯部被形成為與上述第一端子陣列的形成區(qū)域的面積同等或比其面積大。
11.根據(jù)權(quán)利要求1～9的任一項所述的中間基板，其中，上述副芯部為由陶瓷構(gòu)成的陶瓷副芯部。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的中間基板，其中，形成上述陶瓷副芯部的陶瓷由氧化鋁或玻璃陶瓷構(gòu)成。
全文摘要
提供一種中間基板，包括基板芯，由芯主體部和陶瓷副芯部構(gòu)成，上述芯主體部由高分子材料構(gòu)成，呈板狀，在第一主表面上以減少自身厚度的方式開口形成副芯收納部，上述副芯部由陶瓷構(gòu)成，呈板狀，以和上述芯主體部在厚度方向上一致的方式收納在上述副芯收納部內(nèi)；第一端子陣列，形成在該基板芯的第一主表面一側(cè)，由以一方是電源端子、另一方是接地端子而起作用的第一側(cè)第一種端子及第一側(cè)第二種端子、和第一側(cè)信號端子構(gòu)成。第一端子陣列通過以下位置關(guān)系形成在向與上述基板芯的板面平行的基準面的正射投影中，全部包含在上述陶瓷副芯部的投影區(qū)域內(nèi)。
文檔編號H01L23/498GK1702854SQ200410061538
公開日2005年11月30日 申請日期2004年12月24日 優(yōu)先權(quán)日2004年5月28日
發(fā)明者神戶六郎, 柏木哲哉, 木村幸廣, 杉本康宏, 鈴木一廣 申請人:日本特殊陶業(yè)株式會社