JP2006071292A - 回路装置の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 本発明は複数の回路素子を搭載した回路装置の製造方法に関し、特に、内蔵された回路素子の電気的特性を測定することができる回路装置の製造方法を提供する。
【解決手段】 本発明の回路装置の製造方法は、内蔵された回路素子３０単体の電気的特性を測定するために測定用パターンを形成し、測定用パターンに外部電極を形成することで、パッケージ後においても測定を行うことを可能にした。ここで回路素子３０と外部電極との間を電気的に接続する測定用パターンには、電気的信号を変化させる回路素子などが形成されないことを特徴とする。そして、外部電極は電気回路を形成する第１の外部電極３７と測定にのみ使用される第２の外部電極３８とから構成される。この第１の外部電極３７と第２の外部電極３８とをプローブによって電気的に接続することにより内蔵された回路素子３０の電気的特性を測定することが可能となる。
【選択図】図４

Description

本発明は複数の回路素子を搭載した回路装置の製造方法に関し、特に、内蔵された回路素子の電気的特性を測定することができる回路装置の製造方法に関する。

図７を参照して、従来の回路装置の製造方法を説明する。

先ず、図７（Ａ）を参照して、樹脂等の絶縁性の材料から成る基板１０１にレーザー等でコンタクトホール１０３を形成して、コンタクトホール１０３の内側を含む基板１０１の両面にメッキ膜を形成する。そして、メッキ膜をエッチングすることにより、基板１０１の表面に第１の導電パターン１０２Ａを形成し、裏面に第２の導電パターン１０２Ｂを形成する。

図７（Ｂ）を参照して、第１の導電パターン１０２Ａ上に半導体素子１０４および回路素子１０６を載置し、金属細線１０５を介して第１の導電パターン１０２Ａと半導体素子１０４とを電気的に接続する。そして、半導体素子１０４、回路素子１０６、金属細線１０５および第１の導電パターン１０２Ａが覆われるように封止樹脂１０７で封止する。最後に、第２の導電パターン１０２Ｂの所定の箇所に外部電極１０８を形成する。このようにして回路装置１００が製造される。
特開平９−７４１４９

しかしながら、上述したような回路装置の製造方法では、回路装置１００に内蔵された回路素子１０６を単体で電気的特性を検査することができなかった。これは、回路素子１０６が電気的に接続された第１の導電パターン１０２Ａが半導体素子１０４を介して外部電極１０８と電気的に接続されているからである。

また、半導体素子１０４に電界効果トランジスタなどを採用した場合、外部電極１０８とプローブとの接触抵抗によってＯＮ抵抗を高精度に測定することができなかった。

本発明は上記した問題を鑑みて成されたものである。従って、本発明の主な目的は、内蔵された回路素子の電気的特性を高精度の測定することを可能にした回路装置の製造方法を提供することにある。

本発明の回路装置の製造方法は、電気回路を構成する導電パターンおよび測定に使用される測定用パターンを含む配線層を形成する工程と、前記配線層に複数の回路素子を電気的に接続する工程と、前記導電パターンと前記測定用パターンとをプローブによって電気的に接続することにより、前記回路素子の電気的特性を測定する工程とを具備することを特徴とする。従って、内蔵された回路素子単体の電気的特性を測定することが可能となる。

本発明の回路装置の製造方法によれば、電気回路を構成する導電パターンと、測定用パターンとが形成されており、導電パターンおよび測定用パターンとプローブとを電気的に接続することにより、内蔵された回路素子の電気的特性を測定している。従って、内蔵された回路装置単体の電気的特性を測定することが可能となり、信頼性の高い回路装置を製造することができる。

また、本発明の回路装置の製造方法によれば、配線層および回路素子は絶縁性樹脂にて封止され、絶縁性樹脂の裏面から露出する配線層に外部電極が電気的に接続されている。従って、樹脂封止された後においても内蔵された回路素子の電気的特性を測定することが可能となる。

更に、本発明の回路装置の製造方法によれば、外部電極は外部と電気信号のやりとりを行う第１の外部電極および測定に用いられる第２の外部電極とから成り、導電パターンは第１の外部電極と電気的に接続され、測定用パターンは第２の外部電極と電気的に接続されることを特徴とする。従って、測定だけに使用される外部電極が形成されており、四端子測定などの精度の高い測定方法を用いることが可能となる。

更に、本発明の回路装置の製造方法によれば、第１の外部電極および第２の外部電極とプローブとを電気的に接続することにより、回路素子の電気的特性を測定することを特徴とする。従って、回路素子の電気的特性だけでなく、導電パターンの断線などの不具合が発生した箇所を特定することが可能となる。

更に、本発明の回路装置の製造方法によれば、外部電極を形成する前に、回路素子の電気的特性を測定することを特徴とする。従って、導電パターンおよび測定用パターンとプローブとの接触面積が広いため、より確実な測定を行うことが可能となる。

更に、本発明の回路装置の製造方法によれば、導電パターンと測定用パターンとをプローブで電気的に接続することにより、一つの前記回路素子の電気的特性を測定することを特徴とする。従って、誤配置された回路素子を特定することが可能となる。

更に、本発明の回路装置の製造方法によれば、測定用パターンは導電パターンから分岐して成ることを特徴とする。従って、導電パターンの断線などの不具合があった場合、その箇所を特定することが可能となる。

〈第１の実施形態〉
図１から図４を参照して、本形態の回路装置の製造方法を説明する。

図１（Ａ）を参照して、第１の導電箔１１と第２の導電箔１２とが絶縁膜１３を介して積層された基板１４を用意する。そして、第１の導電箔１１の表面にレジスト１６を塗布した後、パターニングを行って第１の導電箔１１を部分的に露出させる。次に、レジスト１６をマスクにして第１の導電箔１１をエッチングする。このことにより、第１の導電箔１１の所定の箇所に貫通孔１７が形成される。貫通孔１７を形成した後、レジスト１６は除去される。

ここで、第１の導電箔１１および第２の導電箔１２は、好ましくは、Ｃｕを主材料とするもの、または公知のリードフレームの材料から成る。また、第１の導電箔１１および第２の導電箔１２は、メッキ法、蒸着法またはスパッタ法で絶縁膜１３の表面に形成されたり、圧延法やメッキ法により形成された金属箔が貼着されても良い。

絶縁膜１３は、ポリイミド樹脂またはエポキシ樹脂等の高分子から成る絶縁材料で成る。ペースト状のものを塗ってシートとするキャスティング法の場合、絶縁膜１３の膜厚は、１０μｍ〜１００μｍ程度である。また、熱伝導性が考慮され、絶縁膜１３の中にフィラーが混入されても良い。

本形態では、第１の導電箔１１はＣｕを主材料とするであるので、エッチング液には塩化第二鉄または塩化第二銅を用いることができる。エッチングにより形成された貫通孔１７の開口径は、例えば５０〜１００μｍ程度である。

図１（Ｂ）を参照して、第１の導電箔１１をマスクにして、レーザーにより貫通孔１７の真下の絶縁膜１３を取り除く。そして、貫通孔１７の底には第２の導電箔１２の上面を露出させる。レーザーとしては炭酸ガスレーザーが好ましい。また、レーザーで絶縁膜１３を除去した後、貫通孔１７の底部に残査がある場合は、過マンガン酸ソーダまたは過硫酸アンモニウム等でウェットエッチングし、この残査を取り除く。

図１（Ｃ）を参照して、貫通孔１７を含む第１の導電箔１１全面にメッキ膜を形成する。このメッキ膜は無電解メッキ、電解メッキまたはそれらの組み合わせに形成することが可能である。ここでは、先ず無電解メッキにより、厚さ約２μｍのＣｕ膜を少なくとも貫通孔１７を含む第１の導電箔１１全面に形成する。これにより第１の導電箔１１と第２の導電箔１２が電気的に接続される。その後に、この第１および第２導電箔１１、１２を電極にして電解メッキを行い、厚さ約２０μｍのＣｕ膜をメッキする。これにより貫通孔１７はＣｕで埋め込まれ、接続部１８が形成される。

図２（Ａ）を参照して、基板１４の表面および裏面をパターニングすることにより第１の配線層２１および第２の配線層２２を形成する。

第１の配線層２１は、測定に使用される第１の測定用パターン２１Ａと電気回路を構成する第１の導電パターン２１Ｂとを含んでいる。同様に、第２の配線層２２も測定に使用される第２の測定用パターン２２Ａと電気回路を構成する第２の導電パターン２２Ｂとを含んでいる。

基板１４の上面図である図２（Ｂ）および、その下面図である図２（Ｃ）を参照して測定用パターンについて説明する。図２（Ａ）は、第１の配線層２１を上方から見た図である。図２（Ｂ）は、第２の配線層２２を上方から見た図である。

実線で囲まれた箇所が第１の測定用パターン２１Ａであり、破線で囲まれた箇所が第１の導電パターン２１Ｂである。ここで、第１の測定用パターン２１Ａは第１の導電パターン２１Ｂから分岐して形成されている。本形態では回路素子載置領域２７に載置される回路素子の電気的特性を測定するために、この測定用パターンが設けられている。また、第１の測定用パターン２１Ａを導電パターン２１Ｂから電気的に独立するように形成することも可能である。

第１の導電パターン２１Ｂは電気回路を構成し、パッド２２、配線２３、ダミーパターン２４および、ランド２５から成る。パッド２３は半導体素子と金属細線によって電気的に接続される部位である。ランド２５は半導体素子や回路素子が載置される箇所である。そして、配線２３はパッド２３またはランド２５から延在し、電気信号を所定の箇所に伝達する部位である。

第２の測定用パターン２２Ａは接続部１８Ａを介して第１の測定用パターン２１Ａと電気的に接続されている。また第２の導電パターン２２Ｂは接続部１８Ｂを介して第１の導電パターン２１Ｂと電気的に接続されている。また、上述した測定用パターンは、電気信号が通過するパターンとして機能しなくても良い。

図３（Ａ）を参照して、第１の配線層２１上に回路素子３０、半導体素子３１を載置する。半導体素子３１は金属細線３３を介して第１の配線層２１と電気的に接続されている。

図３（Ｂ）を参照して、回路素子３０、半導体素子３１および、第１の配線層２１が被覆されるように絶縁性樹脂３３によって封止する。そして、第２の配線層２２をソルダーレジスト３６で被覆し、所定の箇所に外部電極が形成される。最後にダイシングして分離することで回路装置１０が製造される。

ここで、外部電極として第１の外部電極３７と第２の外部電極３８が形成されている。第１の外部電極３７は第２の導電パターン２２Ｂと電気的に接続されており、外部との電気信号をやりとりする役割を有する。また、全ての外部接続電極が、実装される側の導電路に固着されても良い。

第２の外部電極３８は、回路装置１０に内蔵された回路素子３０の電気的特性を測定するために使用される。

図４を参照して、回路装置１０に内蔵された回路素子３０を測定する工程について説明する。図４（Ａ）は回路装置１０の上面図であり、図４（Ｂ）は回路装置１０の下面図である。そして、図４（Ｃ）は、回路装置１０の電気回路図である。図４（Ａ）では絶縁性樹脂３３を、図４（Ｂ）ではソルダーレジスト３６を省略して図示している。

図４（Ａ）および図４（Ｂ）を参照して、第１の導電パターン２１Ｂには回路素子３０、半導体素子３１および半導体素子３２が電気的に接続されている。そして、半導体素子３１は金属細線３３を介して第１の導電パターンの所望の箇所と電気的に接続されている。

回路素子３０は２つの電極を有し、それぞれが第１の導電パターン２１Ｂ１および第１の導電パターン２１Ｂ２と電気的に接続されている。

第１の導電パターン２１Ｂ１は、回路素子３０と半導体素子３１とを電気的に接続しており、その途中から第１の測定用パターン２１Ａが分岐している。そして、第１の測定用パターン２１Ａは裏面に形成された第２の測定用パターン２２Ａと接続部１８Ａを介して電気的に接続されている。第２の測定用パターン２２Ａには第２の外部電極３８が形成される。このことから、回路素子３０と第２の外部電極３８間でやりとりされる電気信号は、他の回路素子などによって影響を受けない。

第１の導電パターン２１Ｂ２は、接続部１８Ｂを介して第２の導電パターン２２Ｂと電気的に接続されており、第２の導電パターン２２Ｂには第１の外部電極３７が形成されている。従って、第１の外部電極３７と第２の外部電極３８をプローブによって電気的に接続することにより、回路素子３０単体の電気的特性を測定することが可能となる。

更に、具体的には、図４（Ｃ）を参照して、本形態では、回路素子３０はコンデンサであり、一方の電極は第１の外部電極３７に接続されており、他方の電極は半導体素子３１と電気的に接続されている。そして、半導体素子３１は多数の電極を有するＩＣである。測定用パターンは回路素子３０と第２の外部電極３８とを電気的に接続しており、回路素子３０と外部電極３８との間に電気信号を変化させる素子などが存在しないように形成されている。このことにより、第１の外部電極３７と第２の外部電極３８とをプローブを用いて電気的に接続することによって、回路素子３０単体の電気的特性の測定が可能となる。本形態では回路素子３０としてコンデンサを採用したが、抵抗、トランジスタ、ダイオード等でもよい。

以上のことにより、測定用の第２の外部電極３８を形成することで、樹脂封止した後でも回路素子３０の電気的特性を測定することができる。従って、回路素子の誤配置を検査することができ、信頼性の高い回路装置を提供することが可能となる。ここで、第２の外部電極３８は、測定用に用いられる電極として機能している。

更に、第１の測定用パターン２１Ａが第１の導電パターン２１Ｂから分岐して成ることにより、第１の導電パターン２１Ｂの断線などの不具合を検査することが可能となる。

更に、第２の外部電極を回路装置全体の機能検査の際に使用することにより、電気信号を詳細に測定することができ、更には不具合の箇所をより詳細に特定することが可能となる。

更に、フライングプローバ４１を使用して回路素子３０単体の電気的特性を測定した後、プローブカードを使用して回路装置全体の機能を行うことによって、より信頼性の高い回路装置の製造が可能となる。

本形態では外部電極を形成した後にプローブを当接させて測定を行ったが、外部電極を形成する前に測定してもよい。具体的には、回路素子１０の裏面から露出した導電パターンにプローバを当接させて測定を行う。このように、外部電極形成前の測定することにより、プローブ４０と当接させるパターンの面積が広い状態で測定を行うことが可能であるため、確実な測定を行うことが可能となる。

〈第２の実施形態〉
図５および図６を参照して、本形態の回路装置の製造方法を説明する。本形態では、単層の導電パターンが形成される場合について説明する。

図５（Ａ）を参照して、導電箔５１を用意し、導電箔５１の表面にレジスト１６を塗布した後、パターニングを行って、導電箔５１を部分的に露出させる。次に、レジスト１６をマスクにして導電箔５１をエッチングして分離溝５２を形成する。

導電箔５１はロウ材の付着性、ボンディング性、メッキ性が考慮されてその材料が選択され、最良としては、Ｃｕを主原料とした導電箔、Ｆｅ−Ｎｉ等の合金から成る導電箔などが採用される。また、導電箔５１の厚みは、後のエッチングを考慮すると１０μｍ〜３００μｍ程度が好ましい。しかし、３００μｍ以上でも１０μｍ以下の導電箔５１を採用してもよく、導電箔５１の厚みよりも浅い分離溝５２が形成できればよい。分離溝５２が形成された後、レジスト１６は除去される。

エッチャントには、塩化第二鉄または塩化第二銅が主に採用され、導電箔５１はこのエッチャントの中に浸漬させるか、シャワーリングされて処理される。ここでウェットエッチングは、一般に等方的にエッチングが進行するため、分離溝５２の側面は湾曲構造になる。

図５（Ｂ）を参照して、導電箔５１の上に回路素子３０および半導体素子３１を電気的に接続する。半導体素子３１は、金属細線３３を介して導電箔５１と電気的に接続されている。そして、絶縁性樹脂３３が分離溝５２に充填されるように、回路素子３０および半導体素子３１を絶縁性樹脂３３にて封止する。

本形態では半導体素子３１として、電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）が採用されている。回路素子３０としては、ダイオード、トランジスタ、ＩＣチップ等の半導体素子やチップコンデンサ、チップ抵抗などの受動素子が採用される。

図５（Ｃ）を参照して、導電箔５１の裏面を、分離溝５２に充填された絶縁性樹脂３３が露出するまで一様に除去する。これは、エッチングによって行うのが好適である。しかし、研削または研削とエッチングの組み合わせによって成されても良い。

裏面から絶縁性樹脂３３を露出させることにより、導電箔５１が分離されて、測定用パターン５５と導電パターン５６が形成される。そして、裏面を一様にソルダーレジスト３６で被覆した後、所望の箇所に第１の外部電極５７および第２の外部電極５８を形成する。最後に、ダイシングによって分離することで、回路装置５０が形成される。

第１の外部電極５７は外部と電気信号の入出力を行う部位である。そして第２の外部電極５８は回路装置５０に内蔵された半導体素子３１の電気的特定を測定するために使用される。

半導体素子３１は電界効果トランジスタであり、ソース電極およびゲート電極は金属細線３７を介して導電パターン５６と電気的に接続されている。ソース電極が接続されたパターンには第１の外部電極５７Ａおよび第２の外部電極５８Ａが形成されている。そして、ドレイン電極は半導体素子３１の裏面に形成されており、導電性のロウ材によって導電パターン５６と電気的に接続されている。このドレイン電極が接続されたパターンには、第１の外部電極５７Ｂおよび第２の外部電極５８Ｂが形成されている。

図６を参照して、回路装置に内蔵された半導体素子３１を測定する工程について説明する。図６（Ａ）は回路装置５０の上面図であり、図６（Ｂ）は回路装置５０の下面図である。そして、図６（Ｃ）は、半導体素子３１の電気回路図である。図６（Ａ）では絶縁性樹脂３３を省略し、図６（Ｂ）ではソルダーレジスト３６を省略して図示している。

導電パターン５６に回路素子３０および半導体素子３１が電気的に接続されている。半導体素子３１は金属細線３３を介して導電パターン５６の所望の箇所と電気的に接続されている。

本形態では、半導体素子３１は電界効果トランジスタであり、この抵抗値（ＯＮ抵抗）を測定する。この抵抗値は非常に小さいため通常の二端子測定法では接触抵抗による電圧降下等によって正確に測定できないが、四端子測定法を採用することにより抵抗を正確に測定することができる。四端子測定とは電流印可端子と電圧測定端子とを分離することにより、接触抵抗の影響を取り除き、高精度な測定を可能にする測定方法である。

そこで、四端子測定を行うために測定用パターン５５が形成されている。半導体素子３１のソース電極は導電パターン５６Ａに接続され、ドレイン電極は導電パターン５６Ｂに接続され、ゲート電極は導電パターン５６Ｃに接続されている。そして、導電パターン５６Ａから分岐して成る測定用パターン５５Ａが形成されて、同様に導電パターン５６Ｂからは測定用パターン５５Ｂが分岐している。

ここで、半導体素子３１を四端子測定するためには４つの外部電極が必要になる。従って、外部電極を形成できる箇所に導電パターン５６Ａ、５６Ｂを引き回すために測定用パターン５５Ａ、５５Ｂが形成されている。更に、導電パターン５６Ａには第１の外部電極５７Ａが形成されており、測定用パターン５５Ａには第２の外部電極５８Ａが形成されている。同様に、導電パターン５６Ｂには第１の外部電極５７Ｂが形成され、測定用パターン５５Ｂには第２の外部電極５８Ｂが形成されている。ここで、第２の外部電極５８Ａ、５８Ｂが、測定のために形成される外部電極である。

この四つの外部電極（第１の外部電極５７Ａ、５７Ｂ、第２の外部電極５８Ａ、５８Ｂ）にプローブを電気的に接続することで、半導体素子３１を四端子測定することが可能となる。従って、接触抵抗による測定誤差を防止することができ、半導体素子３１の電気的特性を高精度に測定することが可能となる。

具体的には、図６（Ｃ）に示すように、半導体素子３１のソース電極およびドレイン電極と電気的に接続される外部電極をそれぞれ２つずつ形成して、各第１の外部電極５７を電流印可端子とし、各第２の外部電極５８を電圧印可端子とすることで、接触抵抗の影響を取り除かれた高精度な測定が可能となる。また、測定用パターンは、半導体素子３１と第２の外部電極との間に電気信号を変化させる素子等が存在しないように形成されることが好適である。

本発明の回路装置の製造方法を説明する（Ａ）断面図−（Ｃ）断面図である。 本発明の回路装置の製造方法を説明する（Ａ）断面、（Ｂ）上面図、（Ｃ）下面図である。 本発明の回路装置の製造方法を説明する（Ａ）断面図、（Ｂ）断面図である。 本発明の回路装置の製造方法を説明する（Ａ）上面図、（Ｂ）下面図、（Ｃ）電気回路図である。 本発明の回路装置の製造方法を説明する（Ａ）断面図−（Ｃ）断面図である。 本発明の回路装置の製造方法を説明する（Ａ）上面図、（Ｂ）下面図、（Ｃ）電気回路図である。 従来の回路装置の製造方法を説明する（Ａ）断面図、（Ｂ）断面図である。

符号の説明

１０ 回路装置
１１ 第１の導電箔
１２ 第２の導電箔
１３ 絶縁膜
１４ 基板
１８ 接続部
２１ 第１の配線層
２１Ａ 第１の測定用パターン
２１Ｂ 第１の導電パターン
２２ 第２の配線層
２２Ａ 第２の測定用パターン
２２Ｂ 第２の導電パターン
３０ 回路素子
３１ 半導体素子
３２ 半導体素子
３７ 第１の外部電極
３８ 第２の外部電極
５０ 回路装置
５５ 測定用パターン
５６ 導電パターン
５７ 第１の外部電極
５８ 第２の外部電極

Claims (7)

1. 電気回路を構成する導電パターンおよび測定に使用される測定用パターンを含む配線層を形成する工程と、
   前記配線層に複数の回路素子を電気的に接続する工程と、
   前記導電パターンと前記測定用パターンとをプローブで電気的に接続することにより、前記回路素子の電気的特性を測定する工程とを具備することを特徴とする回路装置の製造方法。
2. 前記配線層および前記回路素子は絶縁性樹脂にて封止され、前記絶縁性樹脂の裏面から露出する前記配線層に外部電極が形成されることを特徴とする請求項１記載の回路装置の製造方法。
3. 前記外部電極は外部と電気信号のやりとりを行う第１の外部電極と測定に用いられる第２の外部電極とから成り、前記導電パターンは前記第１の外部電極と電気的に接続され、前記測定用パターンは前記第２の外部電極と電気的に接続されることを特徴とする請求項２記載の回路装置の製造方法。
4. 前記第１の外部電極および前記第２の外部電極とプローブとを電気的に接続することにより、前記回路素子の電気的特性を測定することを特徴とする請求項３記載の回路装置の製造方法。
5. 前記外部電極を形成する前に、前記回路素子の電気的特性を測定することを特徴とする請求項２記載の回路装置の製造方法。
6. 前記導電パターンと前記測定用パターンとをプローブで電気的に接続することにより、一つの前記回路素子の電気的特性を測定することを特徴とする請求項１記載の回路装置の製造方法。
7. 前記測定用パターンは前記導電パターンから分岐して成ることを特徴とする請求項１記載の回路装置の製造方法。
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   

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