JP2004288711A - 電子部品内蔵型多層基板 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】電子部品内蔵型基板21は、樹脂層に埋設された電子部品25、該電子部品のパッド27上に形成されたトランジション層29、前記パッドを被覆するパッシベーション膜28、前記トランジション層上に形成されたバイアホール31、該バイアホールを介して前記トランジション層に接続された配線層32とを具備し、前記トランジション層の径(Dd)を、前記パッドの径(De)より小さく、且つ前記パッドを被覆するパッシベーション膜の開口径(Df)より大きく設定する。
【選択図】 図1
Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子部品内蔵型多層基板に関し、特に、ダイパッドの上に任意高さ寸法のトランジション層を形成した電子部品を内蔵する電子部品内蔵型多層基板に関する。
【0002】
【従来の技術】
電子部品内蔵型多層基板とは、多層プリント配線板の内部に、半導体集積回路(以下「IC」と略す。)チップなどの電子部品を“埋設”(本明細書では便宜的に「内蔵」と表現する。)して構成されたもののことをいう。電子部品とプリント配線板との間はバイアホールなどによって直接的に接続されるので、例えば、ワイヤーボンディングやTAB(Tape Automated Bonding)又はフリップチップなどの実装方法における接続用部材(ワイヤー、リード又はバンプなど)を必要としない。したがって、それらの接続用部材にまつわる様々な不具合(断線、接触不良又は腐食等)を生じることがなく、高い信頼性が得られる。
【0003】
<第1の従来例:たとえば、特許文献1参照>
図7は、第1の従来例の断面図(a)及びその要部拡大断面図(b)である。これらの図において、電子部品内蔵型多層基板1は、1層以上の多層構造、例えば、3層構造を有しており、その任意層(図では1層目)は、アルミ等を用いたヒートシンク板2の上に、所定の厚さ寸法Haを有するコア基板3を積層し、そのコア基板3に形成された凹部(単に窪み又はキャビティともいう。)4に電子部品5を入れて、その電子部品5の底面とヒートシンク板2の間を接着剤で固定した後、凹部4の隙間に絶縁樹脂6を充填して封止している。
【0004】
ここで、電子部品5は、その上面5aに形成された任意数(図では便宜的に3個)の電極(以下「ダイパッド」という。)7を有すると共に、該上面5aを覆って形成されたパッシベーション膜8を有し、且つ、ダイパッド7の各々の表面の一部を露出させるようにパッシベーション膜8に穴8aを開け、その穴8aを介してダイパッド7に電気的に接続する所定の高さ寸法Hbのトランジション層9を有している。より詳細には、トランジション層9は、パッシベーション膜8に開けられた穴8aの開口寸法Daと略等値の幅寸法を有する小幅部9aと、その小幅部9aの上部に連続する、ダイパッド7の幅寸法Dbよりも大きい幅寸法Dcを有する大幅部9bとからなり、これらの小幅部9aと大幅部9bを合わせた全体の高さ寸法をHbとするものである。なお、トランジション層9の表面は、絶縁樹脂6との接合強度を高めるために粗化処理されており、図示の例では、粗化処理が施された加工面を鋸歯状の波線で示してある。
【0005】
トランジション層9は、銅等の良導電性素材で形成されており、トランジション層9の径寸法(ただし図面に正対したときの横幅寸法:Dc)は、ダイパッド7の上に形成された穴8aの開口径(Da)よりも大きく(Dc>Da)設定されている。このことは、同引用文献1の図面(特に第6図)の記載、及び、同引用文献1の段落〔0037〕の記載(特に“ICチップのパッド上により大きな径のトランジション層を介在させる”)からも明らかである。
【0006】
そして、図示の電子部品内蔵型多層基板1は、このような構造を有する1層目の上に、所定厚さ寸法の絶縁層10を積層してその絶縁層10に所要数のバイアホール11と所要形状の導体回路12とを形成して2層目となし、さらに、その2層目の上に、所定厚さ寸法の絶縁層13をさらに積層してその絶縁層13に所要数のバイアホール14と所要形状の導体回路15とを形成して3層目となし、且つ、最上層の導体回路15に、例えば、ドータボード等の外部基板と接続するための半田バンプ16を形成し、それらの半田バンプ16の形成箇所を除く最上層表面全体を絶縁膜17で被膜して構成されている。
【0007】
<第2の従来例:たとえば、特許文献2参照>
第2の従来例として、トランジション層9の径寸法(Dc)を、ダイパッド7の上に形成された穴8aの開口径(Da)“以上”とするものが知られている。具体的には、同引用文献2の「請求項2」に記載されているとおり、“トランジション層の幅は、パッドの幅の1.0〜30倍である”と規定するものである。かかる規定の数値限定の“1.0”に着目すれば、「トランジション層の幅=パッドの幅の1.0倍」となるから、このことは、上記の第1の従来例におけるトランジション層9の径寸法(Dc)と、ダイパッド7の上に形成された穴8aの開口径(Da)とを等値(Dc=Da)とすることを意味する。
【0008】
<第3の従来例:たとえば、特許文献3参照>
第3の従来例には、半導体チップに形成されたボンディングパッドにスタッドバンプを形成し、その半導体チップをプリント基板の凹部に実装した後、凹部に絶縁樹脂を充填して半導体チップを埋め込み、レーザ等により穴開け加工してスタッドバンプの頭を樹脂層から露出させるようにした技術が記載されている。
【0009】
【特許文献1】
特開2001−339165号公報(〔0017〕−〔0019〕、〔0037〕、第6図)
【特許文献2】
特開2001−352174号公報(〔請求項2〕)
【特許文献3】
特許第2842378号公報(〔0016〕−〔0020〕、第1、3図)
【0010】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記の第1〜第3の従来例にあっては、以下の問題点を抱えている。
(1)第1の従来例では、トランジション層(の径Dc)>パット(の径Da)であるため、トランジション層のエッジとパッシベーション層との接点を起点に亀裂が生じやすく、この亀裂がパッシベーションを通過して半導体基板に達した場合に、ダイに対するダメージが発生するという問題点がある。
(2)第2の従来例では、トランジション層(の径Dc)≧パット(の径Da)であり、特に、Dc=Daの条件では、ダイに対するダメージは発生しないが、トランジション層とパットを同じ幅で形成することは非常に困難であり、実用的でないという問題点がある。
(3)第3の従来例では、バンプ搭載領域以外のダイパット部分(平坦度の高いダイパット部分)が樹脂層と接することになるため、めっきやデスミア処理時に処理液がバンプの壁面を通じてダイパットと樹脂層の界面に侵入しやすく、剥離が生じるという問題がある。
【0011】
したがって、本発明の目的は、上記の問題点のうち、特に、トランジション層のエッジとパッシベーション層との接点を起点に亀裂が生じてダイダメージが発生すること、及び、処理液がバンプの壁面を通じてダイパットと樹脂層の界面に侵入し剥離が生じることは、どちらも新規の知見であり、いずれの先行技術でも述べられていないに着目し、これらの課題を同時に解決し、以て信頼性の高い接続構造を有する電子部品内蔵型多層基板を提供することにある。
【0012】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記目的を達成するために、樹脂層に埋設された電子部品と、該電子部品のパッド上に形成されたトランジション層と、前記パッドを被覆するパッシベーション膜と、前記トランジション層上に形成されたバイアホールと、該バイアホールを介して前記トランジション層に接続された配線層とを具備する電子部品内蔵型基板において、前記トランジション層の径を、前記パッドの径より小さく、且つ前記パッドを被覆するパッシベーション膜の開口径より大きく設定したことを特徴とするものである。
本発明では、トランジション層の径がパッドの径より小さく且つパッドの周縁を被覆するパッシベーション膜の開口径より大きく設定されているので、トランジション層の角はパッド上に位置しない。このため、たとえ、トランジション層の下にパッシベーション膜があったとしても、上からのストレス(樹脂プレス時等で発生する力)に関わらず、パッシベーション膜及びその下の構造部材(Si等)のクラック発生が回避される。
【0013】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。
図1は、実施の形態における電子部品内蔵型多層基板の断面図(a)及びその要部拡大断面図(b)である。
これらの図において、電子部品内蔵型多層基板21は、1層以上の多層構造を有している。以下、特に限定しないが、説明の便宜上、3層構造とする。1層目(発明の要旨に記載の任意層に相当)は、アルミ等を用いたヒートシンク板22の上に、所定の高さ寸法Haを有する銅等からなるコア基板23を積層し、そのコア基板23に形成された凹部(又は窪みもしくはキャビティ)24に任意の電子部品25を入れて、その電子部品25の底面とヒートシンク板22の間を接着剤で固定した後、凹部24の隙間に絶縁樹脂26を充填して封止している。
【0014】
本実施の形態における電子部品25は、その上面25aに形成された任意数(図では便宜的に3個)のダイパッド(又は電極もしくは端子)27を有すると共に、該上面25aを覆って形成されたパッシベーション膜28を有し、且つ、ダイパッド27の各々の表面の一部を露出させるようにパッシベーション膜28に穴28aを開け、その穴28aを介してダイパッド27に電気的に接続する所定の高さ寸法Hbの、銅等の良導電性素材で形成されたトランジション層29を有する。
【0015】
トランジション層29は、その高さ全体にわたって幅寸法が略同等の形状、たとえて言えば、アルファベットの“I”の文字に似た形状を有しており、具体的には、例えば、トランジション層29の高さ寸法をHbとしたとき、その幅寸法Ddは、高さ寸法Hbの全体にわたって、ダイパッド27の径Deよりも小さく(De>Dd)、且つ、パッシベーション膜28に開けられた穴28aの開口寸法Dfよりも大きく(Df<Dd)なるように揃えられており、要するに、De>Dd、且つ、Df<Ddの関係を有する寸胴型の断面形状を有している。また、本実施の形態におけるトランジション層29の表面は、絶縁樹脂26との接合強度を高めるために粗化処理されており、図示の例では、粗化処理が施された加工面を鋸歯状の波線で示してある。
【0016】
図示の電子部品内蔵型多層基板21は、このような構造を有する1層目の上に、所定厚さ寸法の絶縁層30を積層してその絶縁層30に所要数のバイアホール31と所要形状の導体回路32とを形成して2層目となし、さらに、その2層目の上に、所定厚さ寸法の絶縁層33をさらに積層してその絶縁層33に所要数のバイアホール34と所要形状の導体回路35とを形成して3層目となし、且つ、最上層の導体回路35に、例えば、ドータボード等の外部基板と接続するための半田バンプ36を形成し、それらの半田バンプ36の形成箇所を除く最上層表面全体を絶縁膜37で被膜して構成されている。
【0017】
上記の電子部品25は、以下の工程により製造される。なお、ここでは、ICチップの製造工程を例にするが、これに限定されない。たとえば、抵抗、コンデンサ、コイルなどの受動部品又はそれらを含むものであってもよい。
<図2(a)>
まず、シリコンウェハ41の上に公知の方法によりダイパッド27を形成する。ダイパッド27の大きさはDeである。
<図2(b)>
次に、ダイパッド27を覆って所定厚さのパッシベーション膜28を形成し、そのパッシベーション膜28に穴28aを開けて全てのダイパッド27を露出させる。穴28aの開口寸法は、ダイパッド27の大きさ(De)より小さいDfである。
【0018】
<図3(a)〜(C)>
次に、パッシベーション膜28の全体を覆ってレジスト層42を形成する。そして、そのレジスト層42の上に所定の大きさ(Dd)の開口43aを有する露光マスク43を載置して、露光、現像を行い、レジスト層42に開口部42aを形成する。
<図3(d)>
次に、レジスト層42の開口部42aとパッシベーション膜28の穴28aの中に、ボンダー又はメッキ等によってトランジション層29を形成する。トランジション層29の素材は、銅、ニッケル、金、銀、亜鉛、鉄などの中から任意に選択できるが、後工程において上位層に形成される導体層(バイアホール31)の素材が銅であるとすると、親和性の点でトランジション層29の素材も同じもの(銅)とすることが好ましい。
【0019】
ここで、露光マスク43の開口43aの大きさ(Dd)は、パッシベーション膜28に形成された穴28aの開口寸法Dfよりも大きく(Df<Dd)且つダイパッド27の径Deよりも小さく(De>Dd)しなければならない。
【0020】
<図4(a)〜(c)>
次に、残りのレジスト層42を除去してトランジション層29を露出させ、その露出面29aに、たとえば、メルテックス製CZ8100等の粗化液を吹き付けるなどして当該露出面29aを粗化処理する。なお、露出面29aの粗化処理の粗さ(凹凸)のピークtoピークをRzとするとき、Rzは0.1〜4μm程度(好ましくは、Rz=0.5〜2μm程度)とすることが望ましい。
<図5(a)、(b)>
最後に、シリコンウェハ41を所望の大きさに切断して、各断片を電子部品25とし、それを任意層(本実施の形態では便宜的に1層目)に埋め込んで、図1の電子部品内蔵型多層基板21を製作する。
【0021】
以上のとおり、本実施の形態の電子部品内蔵型多層基板21においては、トランジション層29の径(Dd)を、パッド27の径(De)より小さく、且つ、パッシベーション膜28の開口径(Df)より大きくし、つまり「De>Dd>Df」の関係としたから、上位層を積層する際の加圧力(図1(b)の白抜き矢印参照)がトランジション層29に加えられた場合でも、トランジション層29の幅方向に均一の力が加えられるため、応力集中を生じることがない。したがって、パッシベーション膜28のクラックを回避でき、電子部品25の信頼性を高めることができるという特有の効果が得られる。
【0022】
なお、上記の実施の形態では、コア基板23の高さ寸法とほぼ同等の高さ寸法Hbを有するトランジション層29を例にしたが、これに限定されない。たとえば、Hbよりも遙かに小さい高さ寸法Hb′を有する薄膜状のトランジション層29bとしてもよい(図6(a)参照)。このようにした場合は、たとえば、そのトランジション層29bの上に積層した絶縁樹脂層44にバイアホール45を形成し、このバイアホール45と薄膜状のトランジション層29bとを介して、上位層のバイアホール31(図1(a)参照)と電子部品25のダイパッド27との間を接続すればよい。
【0023】
また、以上の例では、電子部品25のダイパッド27の上に直接的にトランジション層29(又は29b)を形成しているが、間に導電膜を挟んで間接的に形成してもよい。すなわち、ダイパッド27/導電膜/トランジション層29(又は29b)という構造にしてもよい。この場合、導電膜としては、銅、金、銀、錫、クロム、チタン、ニッケル、亜鉛、コバルトなどの中から選択することができる。また、その導電膜の形成はスパッタ法又はメッキによって行うことができ、導電膜の厚さは0.01〜1.0μmとすることができる。
【0024】
【発明の効果】
本発明によれば、トランジション層の径がパッドの径より小さく且つパッドの周縁を被覆するパッシベーション膜の開口径より大きく設定されているので、トランジション層の角はパッド上に位置しない。このため、たとえ、トランジション層の下にパッシベーション膜があったとしても、上からのストレス(樹脂プレス時等で発生する力)に関わらず、パッシベーション膜及びその下の構造部材(Si等)のクラック発生を回避できる。また、トランジション層の表面を粗化処理することにより、絶縁樹脂との結合を強固にして剥がれ等を回避することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施の形態における電子部品内蔵型多層基板の断面図(a)及びその要部拡大断面図(b)である。
【図2】実施の形態における電子部品の製造工程図(その1)である。
【図3】実施の形態における電子部品の製造工程図(その2)である。
【図4】実施の形態における電子部品の製造工程図(その3)である。
【図5】実施の形態における電子部品の製造工程図(その4)である。
【図6】実施の形態における電子部品内蔵型多層基板の変形例を示すその要部拡大断面図である。
【図7】従来の電子部品内蔵型多層基板の一例を示すその断面図(a)及びその要部拡大断面図(b)である。
【符号の説明】
21 電子部品内蔵型多層基板
24 キャビティ
25 電子部品
27 ダイパッド(パッド)
28 パッシベーション膜
29 トランジション層
31 バイアホール
32 導体回路(配線層)
Claims (3)
- 樹脂層に埋設された電子部品と、該電子部品のパッド上に形成されたトランジション層と、前記パッドを被覆するパッシベーション膜と、前記トランジション層上に形成されたバイアホールと、該バイアホールを介して前記トランジション層に接続された配線層とを具備する電子部品内蔵型基板において、
前記トランジション層の径(Dd)を、前記パッドの径(De)より小さく、且つ前記パッドを被覆するパッシベーション膜の開口径(Df)より大きく設定したことを特徴とする電子部品内蔵型多層基板。 - 前記トランジション層は、前記樹脂層との接触面に粗化部を有することを特徴とする請求項1記載の電子部品内蔵型多層基板。
- 樹脂層に埋設された電子部品と、該電子部品のパッド上に形成されたトランジション層と、前記パッドを被覆するパッシベーション膜と、前記トランジション層上に形成されたバイアホールと、該バイアホールを介して前記トランジション層に接続された配線層とを具備する電子部品内蔵型基板において、
前記トランジション層の径を、前記パッドを被覆するパッシベーション膜の開口径より小さく設定すると共に、前記樹脂層との接触面に粗化部を有することを特徴とする電子部品内蔵型多層基板。
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