JP2006237517A - 回路装置およびその製造方法 - Google Patents
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- H01L2224/16151—Disposition the bump connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive
- H01L2224/16221—Disposition the bump connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked
- H01L2224/16225—Disposition the bump connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being non-metallic, e.g. insulating substrate with or without metallisation
- H01L2224/16235—Disposition the bump connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being non-metallic, e.g. insulating substrate with or without metallisation the bump connector connecting to a via metallisation of the item
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Abstract
【課題】 動作が高速で薄型構造の回路装置を得る。
【解決手段】 回路装置10は、第1の回路素子14と、基板74に形成された回路素子部16とを備え、第1の回路素子14と回路素子部16とが、素子面同士が対向するように配置されている。第1の回路素子14の素子面に形成された端子と回路素子部16の素子面に形成された端子17とは、異方性導電フィルム18を構成するバインダ中の導電性粒子、および、ビア24を介して電気的に導通している。また、異方性導電フィルム18および第3の絶縁樹脂膜30を同一工程で熱圧着することによって、回路装置10の製造工程の簡素化が図れる。
【選択図】図1
【解決手段】 回路装置10は、第1の回路素子14と、基板74に形成された回路素子部16とを備え、第1の回路素子14と回路素子部16とが、素子面同士が対向するように配置されている。第1の回路素子14の素子面に形成された端子と回路素子部16の素子面に形成された端子17とは、異方性導電フィルム18を構成するバインダ中の導電性粒子、および、ビア24を介して電気的に導通している。また、異方性導電フィルム18および第3の絶縁樹脂膜30を同一工程で熱圧着することによって、回路装置10の製造工程の簡素化が図れる。
【選択図】図1
Description
本発明は、回路装置およびその製造方法に関する。
携帯電話、PDA、DVC、DSCといったポータブルエレクトロニクス機器の高機能化が加速するなか、これらの製品が市場で受け入れられるためには、小型・軽量化がほぼ必須となっている。エレクトロニクス機器の小型・軽量化の実現のためには、高集積のシステムLSIが求められている。
一方、これらのエレクトロニクス機器に対しては、より使い易く便利なものが求められており、機器に使用されるLSIに対し、高機能化、高性能化が要求されている。このため、LSIチップの高集積化に伴ってそのI/O数が増大する一方で、パッケージ自体の小型化要求も強い。I/O数の増大とパッケージの小型化を両立させるためには、半導体部品の高密度な基板実装に適合した半導体パッケージの開発が強く求められる。
回路素子が搭載された回路装置を積層し、回路素子を高密度に実装した回路装置として、回路素子間の接続導体回路を絶縁層内部に形成したものが知られている(例えば、特許文献1参照)。
しかしながら、特許文献1に記載された回路装置では、回路素子間を接続する配線が長くなり、処理速度が遅くなる。また、ある回路素子の接続端子と他の回路素子の接続端子とが、ハンダ電極またはバンプ電極を介して接続されているため、回路装置の積層構造が厚くなってしまう。
本発明は、上記の問題に鑑みてなされたもので、動作が高速で薄型構造の回路装置を提供することを目的とする。
本発明の第1の態様は、第1の回路素子と、第2の回路素子とを備える回路装置であって、第1の回路素子と第2の回路素子とは、素子面同士が対向するように配置され、第1の回路素子の素子面に形成された端子と第2の回路素子の素子面に形成された端子とは、絶縁樹脂中に複数の導電性粒子を有する膜を介して電気的に導通している回路装置である。
この構成によれば、第1の回路素子と第2の回路素子とは、素子面同士が対向するように配置されているため、回路素子間を接続する配線を短くすることができる。このため、処理速度を上げることができる。また、絶縁樹脂中に複数の導電性粒子を有する膜を介して回路素子間の電気的な導通を行えるため、回路装置を簡易に作製することができる。
第1の回路素子の素子面に形成された端子と、第2の回路素子の素子面に形成された端子は、異方性導電フィルムを介して電気的に導通していてもよい。この構成によれば、異方性導電フィルムを介して回路素子間の電気的な導通を行えるため、回路装置を簡易に作製することができる。
本発明の第2の態様は、基材と、基材上に設けられた第1の回路素子と、第1の回路素子上に設けられた絶縁層と、絶縁層に設けられると共に、第1の回路素子の素子面に形成された端子と電気的に導通する導電体と、絶縁層上に設けられると共に、導電体と電気的に導通する導電性粒子を含む樹脂層と、樹脂層上に設けられると共に、素子面に形成された端子が導電性粒子と電気的に導通する第2の回路素子と、を有する回路装置である。
本発明の第3の態様は、基材上に、第1の回路素子を配置する第1回路素子配置工程と、第1の回路素子上に、異方性導電フィルムと第2の回路素子とを積層状に配置する第2回路素子積層配置工程と、第2の回路素子上に、絶縁樹脂を配置する絶縁樹脂配置工程と、第2回路素子積層配置工程、および、絶縁樹脂配置工程の後、異方性導電フィルムおよび絶縁樹脂を加熱して、第2の回路素子を異方性導電フィルムおよび絶縁樹脂に圧着する工程と、を有する回路装置の製造方法である。
この方法によれば、第2の回路素子を異方性導電フィルムおよび絶縁樹脂に圧着する工程を同時に行うことができ、製造工程の簡素化が図れる。
第2回路素子積層配置工程は、第1の回路素子上に、素子面に異方性導電フィルムが貼着された第2の回路素子を配置する工程であってもよい。また、第2回路素子積層配置工程において、第2の回路素子は、その素子面が第1の回路素子の素子面と対向するように配置されてもよい。
本発明によれば、動作が高速で薄型構造の回路装置が得られる。
以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて説明する。なお、すべての図面において、同様な構成要素には同様の符号を付し、適宜説明を省略することがある。また、本明細書において、「上」とは、膜の積層の順番によって決まり、先に積層される膜から見て後から積層される膜の方向をいう。この場合、先に積層される膜と後から積層される膜とが接触しているか否かは問わない。
図1は、本実施の形態に係る回路装置10の断面を示す。回路装置10は、主に、基材12と、第1の回路素子14と、第2の回路素子である半導体ウエハ等の基板74上に形成された回路素子部16と、異方性導電フィルム(Anisotropic Conductive Film;以下、「ACF」ということがある。)18と、を備える。また、回路装置10は、第3の回路素子20と、他の回路素子である受動素子22と、ビア24と、第1の絶縁樹脂膜26と、第2の絶縁樹脂膜28と、第3の絶縁樹脂膜30と、導電膜40と、ハンダ電極42と、を備える。
基材12は、第1の回路素子14、第3の回路素子20、および、受動素子22等の他の回路素子を溝にはめ込んで固定する板状部材である。基材12は、熱膨張係数が0.5×10−6から5.0×10−6/Kの金属と、熱伝導率が200から500W/mKの金属とを組み合わせたクラッド材を用いることができる。
第1の回路素子14および第3の回路素子20は、例えば、トランジスタ、ダイオード、または、ICチップ等である。また、回路素子部16は、半導体ウエハ等に形成された回路素子である。第1の回路素子14と回路素子部16とは、素子面同士が対向した状態で、回路装置10内に配置されている。このため、回路素子間を接続する配線を短くすることができ、回路装置10の処理速度を上げることができる。
第3の回路素子20には、裏面に金属が埋め込まれた複数の凹部が形成されている。 このように、第3の回路素子20の裏面に金属が埋め込まれた凹部を形成することによって、第3の回路素子20に蓄積された熱は、凹部の金属を介して外部に放出されやすくなる。
ACF18は、導電性粒子がバインダ中に含まれる膜状部材である。導電性粒子としては、Cu単体、Ag単体、もしくは、Ni単体、金メッキ処理を施したNi等の金属粒子、または、スチレン樹脂もしくはアクリル樹脂等の樹脂核に金メッキを施した粒子などが使用できる。バインダとしては、合成ゴム、熱硬化樹脂、または、熱可塑性樹脂などが使用できる。
ACF18の膜形状の表側と裏側から2つの部材を圧着すると、これらの2つの部材は、導電性粒子を介して電気的に導通する。一方、ACF18の膜形状の平面方向は、導電性粒子間にバインダが存在するため、電気的に導通されない。本実施の形態では、図1に示すように、第1の回路素子14の素子面の所定の端子(不図示)と、回路素子部16の素子面の所定の端子17とが、ACF18およびビア24を介して電気的に導通されている。
受動素子22は、例えば、チップコンデンサまたはチップ抵抗等である。受動素子22は、一部または全部の材料となる埋込材料を、第1の絶縁樹脂膜26の凹部内部に埋め込むことによっても形成することができる。
ビア24は、Cu、Al、または、Cu−Al合金等の導電体を、めっき等によってビアホールに埋め込んで形成される。第1、第2、第3の絶縁樹脂膜26,28,30としては、加熱によって一度軟化し、冷却後に硬化するものが使用できる。このようなものとしては、例えば、エポキシ樹脂、BTレジン等のメラミン誘導体、液晶ポリマー、PPE樹脂、ポリイミド樹脂、フッ素樹脂、フェノール樹脂、または、ポリアミドビスマレイミドなどが挙げられる。これらを用いることによって、回路装置10の剛性を高めることができ、回路装置10の安定性が向上する。
第1、第2、第3の絶縁樹脂膜26,28,30は、回路素子を安定的に固定し、また、回路素子で発生した熱を効率良く放出する。第1、第2、第3の絶縁樹脂膜26,28,30には、フィラーまたは繊維等の充填材を含めることができる。フィラーとしては、例えば、粒子状または繊維状のSiO2やSiNを用いることができる。
第1、第2、第3の絶縁樹脂膜26,28,30に充填材を含めることによって、第1、第2、第3の絶縁樹脂膜26,28,30を加熱して回路素子を熱圧着した後に第1、第2、第3の絶縁樹脂膜26,28,30を冷却する際、第1、第2、第3の絶縁樹脂膜26,28,30の反りが低減されると共に、熱伝導性が向上する。このため、回路素子と第1、第2、第3の絶縁樹脂膜26,28,30との密着性を上げることができる。なお、第1、第2、第3の絶縁樹脂膜26,28,30は、同一の絶縁樹脂膜であってもよいし、それぞれ異なる絶縁樹脂膜であってもよい。
導電膜40は、例えば、圧延銅箔等の圧延金属である。後述する他の導電膜50,54,56,58も、例えば、圧延銅箔等の圧延金属とすることができる。ハンダ電極42は、導電膜40上にハンダ印刷法等によって形成された回路装置10の裏面電極である。回路装置10は、ハンダ電極42を介して、外部基板等の外部装置と電気的に導通させることができる。
次に、図2から図8を参照しながら、本実施の形態に係る回路装置10の製造方法について説明する。
図2から図8は、回路装置10の製造工程を説明する断面図である。まず、図2に示すように、第1の回路素子14、第3の回路素子20、および、受動素子22等の他の回路素子を基材12上の溝48に固定するダイ・チップボンド工程を行う。本実施の形態では、回路素子を搭載する領域に合わせて基材の表面に溝48が形成されている。このため、基材12に第1の回路素子14、第3の回路素子20、および、受動素子22をそれぞれに対応する溝48にはめ込むことにより、これらを容易かつ正確に、基材12に載置することができる。
次に、図3に示すように、導電膜50と第1の絶縁樹脂膜26を備える導電膜付き絶縁樹脂膜52を基材12上に貼付し、真空プレスにより、第1の回路素子14、第3の回路素子20、および、受動素子22を第1の絶縁樹脂膜26内に押し込む。この工程によって、第1の回路素子14、第3の回路素子20、および、受動素子22は、第1の絶縁樹脂膜26内に埋め込まれると共に、第1の絶縁樹脂膜26内に圧着されて第1の絶縁樹脂膜26と接着する。また、この工程によって、第1の絶縁樹脂膜26と基材12とが接合する。
また、第1の回路素子14、第3の回路素子20、および、受動素子22に段差が生じている場合でも、第1の回路素子14、第3の回路素子20、および、受動素子22の間に絶縁樹脂膜が入り込むため、基材12から導電膜40までの厚さを均一に保つことができる。この結果、回路装置10の寸法精度を高めることができる。
導電膜付き絶縁樹脂膜52としては、フィルム状の第1の絶縁樹脂膜26上に導電膜50が付着したものを用いることができる。また、導電膜付き絶縁樹脂膜52は、導電膜50上に、第1の絶縁樹脂膜26を構成する樹脂組成物を塗布し、乾燥させることによって形成することもできる。本実施の形態において、樹脂組成物は、本発明の目的に反しない範囲において、硬化剤、硬化促進剤、粘度調整剤、または、その他の添加剤を含むことができる。
なお、導電膜付き絶縁樹脂膜52は、第1の絶縁樹脂膜26が一次硬化、半硬化、または、仮硬化した状態で基材12上に配置される。このようにすれば、第1の絶縁樹脂膜26と第1の回路素子14、第3の回路素子20、および、受動素子22との密着性を高めることができる。
次に、第1の絶縁樹脂膜26を構成する樹脂の種類に応じて、第1の絶縁樹脂膜26を加熱し、減圧下で導電膜付き絶縁樹脂膜52を第1の回路素子14、第3の回路素子20、および、受動素子22に圧着する。
なお、この工程に代えて、フィルム状の第1の絶縁樹脂膜26が一次硬化、半硬化、または、仮硬化した状態で基材12上に配置し、更にその上に導電膜50を配置し、第1の絶縁樹脂膜26を第1の回路素子14、第3の回路素子20、および、受動素子22と熱圧着する際に、導電膜50を第1の絶縁樹脂膜26と熱圧着して導電膜付き絶縁樹脂膜52を形成することもできる。
次に、導電膜50を、レーザー直描法、または、ウェット銅エッチングによって、ビア形成するビアパターニング工程およびCuを開口させる工程を行う。次に、図4に示すように、炭酸ガスレーザー照射、YAGレーザー照射、または、ドライエッチングを適宜組み合わせて、第1の絶縁樹脂膜26にビアホールを形成するビアホール形成工程を行う。
次に、図5に示すように、高アスペクト比対応の無電解銅めっき、または、スパッタ等によりCuを成膜する。次に、電解銅めっきを施して、導電膜54を形成すると共に、ビアホール内を導電性材料で充填するめっき工程を行う。次に、リソグラフィーとエッチングによりパターニングして高密度配線を形成し、第1の回路素子14、第3の回路素子20、および、受動素子22間を電気的に導通させる配線形成工程を行う。
次に、図6に示すように、導電膜56が付いた第2の絶縁樹脂膜28を形成する。この工程によって、第1の絶縁樹脂膜26上に第2の絶縁樹脂膜28が形成され、第2の絶縁樹脂膜28上に導電膜56が形成される。
次に、図7に示すように、第2の絶縁樹脂膜28およびその上部の導電膜56についても、上述と同様に、ビアパターニング工程、ビアホール形成工程、めっき工程、および、配線形成工程を繰り返して、二層目の配線を形成する。
次に、図8に示すように、ACF18を挟んで回路素子部16の素子面と第1の回路素子14の素子面とが対向するように、基板74を配置し、更に、その上に導電膜58が付いた第3の絶縁樹脂膜30を配置する。なお、ACF18を回路素子部16の素子面に設ける工程、および、ACF18が素子面に設けられた回路素子部16を第2の絶縁樹脂膜28上に配置する工程の詳細は後述する。
次に、ACF18および第3の絶縁樹脂膜30を加熱して、(1)ACF18によって、第2の絶縁樹脂膜28およびビア24と、回路素子部16とを、(2)第3の絶縁樹脂膜30によって、第2の絶縁樹脂膜28と配線29とを、それぞれ圧着させる。このように、ACF18および第3の絶縁樹脂膜30が同一の工程で熱圧着されるため、製造工程を簡素化できる。
次に、第3の絶縁樹脂膜30およびその上部の導電膜58についても、上述と同様に、ビアパターニング工程、ビアホール形成工程、めっき工程、および、配線形成工程を繰り返して、三層目の配線を形成する。次に、フォトソルダーレジスト(PSR)41を成膜し、パターニングする。次に、回路装置10の最上層の表面に形成された導電膜40上に、ハンダ電極42を形成する。こうして、図1に示すような回路装置10が作製される。
次に、図9から図11を参照しながら、本実施の形態に係る素子面にACF18が設けられた回路素子部16を第2の絶縁樹脂膜28に配置する工程について詳しく説明する。
まず、剥離シート70,72が両面に設けられたACF18を準備する。このとき、ACF18中のバインダは、一次硬化、半硬化、または、仮硬化した状態である。次に、図9に示すように、片面の剥離シート70をはがして、ACF18を半導体ウエハ等の基板74の回路素子部16が形成されている面に仮貼着する。なお、剥離シート70,72は、例えば、PET(PolyEthylene Terephthalate)シートとすることができる。
次に、図10に示すように、基板74をダイシングする。このとき、剥離シート72の一部にも切り込みが入るようにダイシングする。次に、図11に示すように、ACF18が回路素子部16に設けられた基板74を剥離シート72からはがして、第2の絶縁樹脂膜28上に設置する。こうして、第1、第2の絶縁樹脂膜26,28、ビア24、および、ACF18を介して、回路素子部16の素子面が、第1の回路素子14の素子面と対向するように仮配置される。
以上、実施の形態に基づいて本発明を説明したが、本発明は、上述の実施の形態に限定されるものではなく、当業者の知識に基づいて各種の設計変更等の変形を加えることも可能であり、そのような変形が加えられた実施の形態も本発明の範囲に含まれ得る。
例えば、層間を電気的に導通させる方法は、ビアホールに導電性材料を埋め込む方法に限らない。ワイヤを介して層間を電気的に導通させることもできる。この場合、ワイヤを封止材により覆ってもよい。
また、本実施の形態に係る回路装置10では、絶縁性樹脂膜によって積層構造を形成したが、これに代えて、抵抗器の材料となるカーボン材料、または、キャパシタの構成部材となる高誘電率材料によって積層構造を形成してもよい。
10 回路装置、 12 基材、 14 第1の回路素子、 16 回路素子部、 18 異方性導電フィルム(ACF)、 20 第3の回路素子、 22 受動素子、 24 ビア、 26 第1の絶縁樹脂膜、 28 第2の絶縁樹脂膜、 30 第3の絶縁樹脂膜、 40 導電膜、 42 ハンダ電極。
Claims (6)
- 第1の回路素子と、第2の回路素子とを備える回路装置であって、
前記第1の回路素子と前記第2の回路素子とは、素子面同士が対向するように配置され、
前記第1の回路素子の素子面に形成された端子と前記第2の回路素子の素子面に形成された端子とは、絶縁樹脂中に複数の導電性粒子を有する膜を介して電気的に導通していることを特徴とする回路装置。 - 前記第1の回路素子の素子面に形成された端子と、前記第2の回路素子の素子面に形成された端子は、異方性導電フィルムを介して電気的に導通していることを特徴とする請求項1記載の回路装置。
- 基材と、
前記基材上に設けられた第1の回路素子と、
前記第1の回路素子上に設けられた絶縁層と、
前記絶縁層に設けられると共に、前記第1の回路素子の素子面に形成された端子と電気的に導通する導電体と、
前記絶縁層上に設けられると共に、前記導電体と電気的に導通する導電性粒子を含む樹脂層と、
前記樹脂層上に設けられると共に、素子面に形成された端子が前記導電性粒子と電気的に導通する第2の回路素子と、
を有することを特徴とする回路装置。 - 基材上に、第1の回路素子を配置する第1回路素子配置工程と、
前記第1の回路素子上に、異方性導電フィルムと第2の回路素子とを積層状に配置する第2回路素子積層配置工程と、
前記第2の回路素子上に、絶縁樹脂を配置する絶縁樹脂配置工程と、
前記第2回路素子積層配置工程、および、絶縁樹脂配置工程の後、前記異方性導電フィルムおよび前記絶縁樹脂を加熱して、前記第2の回路素子を異方性導電フィルムおよび絶縁樹脂に圧着する工程と、
を有することを特徴とする回路装置の製造方法。 - 前記第2回路素子積層配置工程は、前記第1の回路素子上に、素子面に前記異方性導電フィルムが貼着された前記第2の回路素子を配置する工程であることを特徴とする請求項4記載の回路装置の製造方法。
- 前記第2回路素子積層配置工程において、前記第2の回路素子は、その素子面が前記第1の回路素子の素子面と対向するように配置されることを特徴とする請求項4または5記載の回路装置の製造方法。
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