布线基板以及半导体元件向布线基板的安装方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及高密度的布线基板以及在该布线基板安装半导体元件的方法。
【背景技术】
[0002]在现有技术中，当将半导体集成电路元件等半导体元件安装于布线基板时，例如如图3A所示，准备半导体元件S’和布线基板B。半导体元件S’例如主要由硅形成，在其下表面，用于与布线基板B相连接的多个电极端子T’以排列间距P2’排列为例如格子状。在电极端子T’上附着有焊料凸块H’。例如，在JP特开2009-188260号公报中记载有经由凸块将半导体芯片与安装基板的电极相连接的半导体装置。
[0003]布线基板B主要由环氧树脂等树脂材料形成，在其上表面的中央部具有用于搭载半导体元件S’的搭载部11a。在该搭载部Ila形成经由焊料凸块H’来对半导体元件S’的电极端子T’进行连接的多个半导体元件连接焊盘12，该多个半导体元件连接焊盘12以与半导体元件S’的电极端子T’的排列间距P2’实质上相同的排列间距ΡΓ进行排列。
[0004]接着，如图3B所示，将半导体元件S’的电极端子T’载置于各自对应的半导体元件连接焊盘12上。该载置在常温下进行。将载置了半导体元件S’的布线基板B放入回焊炉中加热至使焊料凸块H’发生熔融的温度以上而使焊料凸块H’熔融，之后，冷却至常温。通过进行这样的回焊处理，从而如图3C所示将半导体元件S’安装于布线基板B。
[0005]此时，由于由环氧树脂等树脂材料形成的布线基板B的热膨胀系数大于由硅形成的半导体元件S’的热膨胀系数，所以在焊料凸块H’发生熔融的温度，布线基板B比半导体元件S’进行更大的热膨胀。由此，即使在回焊处理前的常温时电极端子T’的排列间距P2’与半导体元件连接焊盘12的排列间距ΡΓ实质上相同，在回焊处理时的焊料凸块H’发生熔融的温度，半导体元件连接焊盘12的排列间距ΡΓ也会变得比电极端子T’的排列间距P2’大。由此，有时会发生电极端子T’没有配置在一部分半导体元件连接焊盘12的正上方而使电极端子T’与半导体元件连接焊盘12偏离地相接合的情况。其结果是，两者间的连接会不充分，或者在半导体元件S’发生了倾斜的状态下相接合，在偏离很厉害时也有无法接合的情况发生。特别是，半导体元件S’的高密度化推进，在排列间距P2’狭小的情况下或在半导体元件S’的尺寸大的情况下，有易于发生这样的缺陷的倾向。
[0006]因此，为了避免这样的状态，如图4所示，本发明者想出以下方法:在回焊处理前的常温时，使半导体元件连接焊盘22的排列间距ΡΓ小于电极端子T’的排列间距P2’。即，在回焊处理时的焊料凸块H’的熔融温度，使电极端子T’的排列间距P2’与半导体元件连接焊盘22的排列间距ΡΓ实质上一致，接着，在回焊处理后将其冷却至常温，从而在双方的排列间距P2’与排列间距ΡΓ实质上一致的状态下，经由焊料凸块H’将电极端子T’与半导体元件连接焊盘22相接合。
[0007]但是，如果基于图4所示的安装方法，则在常温下，由于半导体元件连接焊盘22的排列间距ΡΓ比电极端子T’的排列间距P2’狭小，所以在将附着于半导体元件S’的各电极端子T’的焊料凸块H’载置于分别对应的半导体元件连接焊盘22之上时，有时特别是配置于半导体元件s’的外周部的焊料凸块H’的一部分会从对应的半导体元件连接焊盘22突出出来。由此，会发生一部分焊料凸块H’在被偏离地载置于相邻的半导体元件连接焊盘22彼此之间的状态下进行回焊处理的情况。因此，当回焊处理时布线基板C发生热膨胀之时，一部分焊料凸块H’会被半导体元件连接焊盘22卡住而偏离，从而会发生难以使半导体元件S’精度良好地搭载于布线基板C上的情况。
【发明内容】
[0008]本发明的课题是提供一种布线基板以及半导体元件的安装方法，即使在布线基板的热膨胀系数大于半导体元件的热膨胀系数的情况下，也能够精度良好地将半导体元件搭载于布线基板上，从而能够进行与半导体元件的连接可靠性高的安装。
[0009]本发明的布线基板具备:绝缘基板，其在上表面具有搭载半导体元件的搭载部；和形成于搭载部的多个半导体元件连接焊盘；在上述搭载部的中心部形成以包围该中心部的方式而配置的至少3个第I虚设焊盘，并在上述搭载部的周缘部形成以包围上述中心部的方式而配置的至少3个第2虚设焊盘，在上述第I以及第2虚设焊盘上形成虚设焊料凸块，上述虚设焊料凸块的高度比形成于被搭载的半导体元件的电极端子的高度与形成于该电极端子的焊料凸块的高度的总和高。
[0010]本发明的半导体元件的安装方法，包括下述的(I)?(4)工序。
[0011](I)准备上述布线基板的工序。
[0012](2)准备如下述这样设定的半导体元件的工序:在与上述布线基板的搭载部相对应的大小的半导体基板的下表面，形成位于该下表面的中心的第I电极端子并与上述搭载部的半导体元件连接焊盘的排列相对应地形成第2电极端子，在上述第I以及第2电极端子，以使该电极端子的高度与焊料凸块的高度的总和比形成于上述搭载部的第I虚设焊盘上的虚设焊料凸块的高度低的方式形成焊料凸块，以该焊料凸块以及上述布线基板的虚设焊料凸块发生熔融的温度，使上述第2电极端子的间距与该温度时的上述布线基板的半导体元件连接焊盘的间距实质上一致。
[0013](3)如下述这样将上述半导体元件搭载于上述搭载部的工序:使形成于上述第I电极端子的焊料凸块插入至由形成于上述布线基板的第I虚设焊盘的虚设焊料凸块围成的空间，并且使上述半导体元件的下表面的周缘部与形成于上述布线基板的第2虚设焊盘的虚设焊料凸块相抵接。
[0014](4)将上述布线基板以及半导体元件加热至上述焊料凸块以及上述虚设焊料凸块发生熔融的温度，通过上述焊料凸块以及上述虚设焊料凸块的焊料来连接上述第I电极端子与上述第I虚设焊盘，并且通过上述焊料凸块的焊料来连接上述第2电极端子与上述半导体元件连接焊盘的工序。
[0015]在本发明的布线基板，在搭载部的中心部形成以包围该中心部的方式而配置的至少3个第I虚设焊盘，在搭载部的周缘部形成以包围上述中心部的方式而配置的至少3个第2虚设焊盘，并且在第I以及第2虚设焊盘上形成有具有特定的高度的虚设焊料凸块。在安装于该布线基板的半导体元件，在其下表面的中心设置第I电极端子并设置与半导体元件连接焊盘的排列相对应地配置的第2电极端子，并且在这些电极端子以使电极端子的高度与焊料凸块的高度的总和比虚设焊料凸块的高度低的方式设置焊料凸块。
[0016]并且，在安装半导体元件时，以使形成于第I电极端子的焊料凸块插入至由形成于第I虚设焊盘的虚设焊料凸块围成的空间的方式，将半导体元件载置于搭载部上。此时，形成于半导体元件的第2电极端子的焊料凸块由于形成为使第2电极端子的高度与焊料凸块的高度的总和比虚设焊料凸块的高度低，所以成为从布线基板悬空的状态，而没有载置于半导体元件连接焊盘间。
[0017]此外，形成于位于半导体元件下表面的中心的第I电极端子的焊料凸块通过被插入至由形成于第I虚设焊盘的虚设焊料凸块围成的空间而被卡止。因此，在回焊处理的升温时，即使布线基板发生热膨胀，也能够抑制载置于布线基板的半导体元件的位置发生偏离。进一步地，在焊料发生熔融的温度，在第2电极端子与半导体元件连接焊盘的位置实质上一致的状态下，形成于第I电极端子的焊料凸块与形成于第I虚设焊盘的虚设焊料凸块发生熔融而相接合。这样，能够精度良好地搭载半导体元件，从而能够提供能以高连接可靠性来进行安装的布线基板。
[0018]根据本发明的安装方法，在将半导体元件载置于搭载部之时，形成于第2电极端子的焊料凸块由于形成为使第2电极端子的高度与焊料凸块的高度的总和比虚设焊料凸块的高度低，所以成为从布线基板悬空的状态。由此，不论回焊处理前的常温下的半导体元件连接焊盘的排列间距是否设定为比第2电极端子的排列间距小，即不论半导体元件连接焊盘与第2电极端子是否发生偏离，都不会载置于半导体元件连接焊盘间。因此，根据本发明的安装方法，在通过回焊处理而使布线基板发生热膨胀之时，不会发生一部分焊料凸块被半导体元件连接焊盘卡住而使半导体元件偏离的情况，能够精度良好地将半导体元件搭载于布线基板上，从而能够进行连接可靠性高的安装。
【附图说明】
[0019]图1A以及图1B是表示本发明涉及的布线基板的一实施方式的简要剖面图以及俯视图。
[0020]图2A?图2C是表示本发明涉及的半导体元件的安装方法的一实施方式的简要剖面图。
[0021]图3A?图3C是表示现有技术的半导体元件的安装方法的简要剖面图。
[0022]图4是表示现有技术的布线基板的简要剖面图。
【具体实施方式】
[0023]接着，基于图1A以及图1B来说明本发明的布线基板的一实施方式。另外，图1A是图1B所示的X-X线剖面图。如图1A所示，本发明的布线基板A主要具备绝缘基板I和焊盘2。
[0024]绝缘基板I例如由将环氧树脂、双马来酰亚胺三嗪树脂等热硬化性树脂浸溃于玻璃布而成的电绝缘材料形成。绝缘基板I在其上表面具有搭载半导体元件S的搭载部la。图1A所示的绝缘基板I虽然是单层构造，但是也可以是将由相同或者不同的电绝缘材料形成的多个绝缘层层叠多层而成的多层构造。半导体元件S在由硅形成的半导体基板的下表面的中心具有第I电极端子Tl，在中心以外具有排列为格子状的多个第2电极端子T2。具有四边形形状的半导体基板的下表面的中心是2条对角线的交点。
[0025]焊盘2由铜箔、镀铜等良导电性金属形成。焊盘2有半导体元件连接焊盘2a、第I虚设焊盘2b、第2虚设焊盘2c这3种。半导体元件连接焊盘2a与形成于半导体元件S的第2电极端子T2相对应地在搭载部Ia配置有多个。半导体元件连接焊盘2a经由形成于半导体元件S的第2电极端子T2的焊料凸块H而与第2电极端子T2相连接。在图1A所示的布线基板A中如以下方式配置:考虑到由环氧树脂等树脂材料形成的绝缘基板I的热膨胀系数比由硅等形成的半导体元件S的热膨胀系数大，而将常温下的半导体元件连接焊盘2a的排列间距Pl设定为比第2电极端子T2的排列间距P2小，以使回焊处理时的焊料的熔融温度时的半导体元件连接焊盘2a的排列间距Pl与第2电极端子T2的排列间距P2实质上一致。
[0026]第I虚设焊盘2b在搭载部Ia的中心部以包围搭载部Ia的中心的方式配置3个，在第I虚设焊盘2b上形成有虚设焊料凸块H1。第2虚设焊盘2