JP2006324572A

JP2006324572A - 実装基板モジュール、その製造方法、および半導体装置

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Publication number: JP2006324572A
Application number: JP2005147925A
Authority: JP
Inventors: Hideki Hatakeyama; 英樹畠山; Kazuhisa Itoi; 和久糸井; Tatsuya Ito; 達也伊藤
Original assignee: Fujikura Ltd
Current assignee: Fujikura Ltd
Priority date: 2005-05-20
Filing date: 2005-05-20
Publication date: 2006-11-30
Anticipated expiration: 2025-05-20
Also published as: JP4837307B2

Abstract

【課題】優れたインダクタンスを得ることができる実装基板モジュール、その製造方法、および半導体装置を提供する。
【解決手段】一方の面にインダクタ４が設けられた半導体基板２と回路基板１とがバンプ３を介して接続され、半導体基板２のインダクタ４と回路基板１との間に板状の磁性体５が配置されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、一方の面にインダクタが設けられた半導体基板を回路基板に実装した基板モジュール、その製造方法、および半導体装置に関する。

近年、コスト削減やチップ部品の低減を目的として、インダクタ（誘導素子）等の受動素子を半導体基板上に集積化した半導体装置が用いられている。
しかしながら、従来の半導体装置を回路基板に実装した基板モジュールにおいては、大型のインダクタを用いれば高いインダクタンスを得ることができるが、基板のサイズが小さいため大型のインダクタは使用できない。このため、低いインダクタンス（例えば数ｎＨ〜数十ｎＨ）しか得られなかった。
また、例えばコイル状のインダクタでは、配線の巻き数を増やせばインダクタンスを大きくすることができるが、配線長が長くなるため電気抵抗が増大し、電気的な特性が劣化してしまう。
このため、上記実装基板モジュールを、高いインダクタンスが必要となる用途、例えばＤＣ−ＤＣコンバータ等に適用するのは難しかった。上記従来技術に関する文献としては、特許文献１、２がある。
特開２００２−２４６５７号公報特開２００３−８６６９０号公報

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、優れたインダクタンスを得ることができる実装基板モジュール、その製造方法、および半導体装置を提供することを目的とする。

本発明の請求項１に係る実装基板モジュールは、一方の面にインダクタが設けられた半導体基板と回路基板とがバンプを介して接続され、前記半導体基板のインダクタと回路基板との間に板状の磁性体が配置されていることを特徴とする。
本発明の請求項２に係る実装基板モジュールは、請求項１において、前記磁性体が、バンプの高さとほぼ同じ厚みを有することを特徴とする。
本発明の請求項３に係る実装基板モジュールは、請求項１または２において、インダクタが、平面視螺旋状に形成された導電部からなり、前記磁性体が、少なくとも前記インダクタを覆うように形成されていることを特徴とする。

本発明の請求項４に係る半導体装置は、一方の面にインダクタが設けられた半導体基板と、前記インダクタの上に設けられた板状の磁性体を備えていることを特徴とする。

本発明の請求項５に係る実装基板モジュールの製造方法は、一方の面にインダクタが設けられた半導体基板と回路基板とがバンプを介して接続された実装基板モジュールの製造方法であって、前記半導体基板のインダクタに相当する位置に、板状の磁性体を配置する工程と、前記磁性体を挟み込むように前記半導体基板と回路基板とを向かい合わせ、前記バンプを介して電気的に接続する工程とを含むことを特徴とする。
本発明の請求項６に係る実装基板モジュールの製造方法は、一方の面にインダクタが設けられた半導体基板と回路基板とがバンプを介して接続された実装基板モジュールの製造方法であって、前記回路基板の一方の面に、板状の磁性体を配置する工程と、前記磁性体がインダクタに相当する位置に配置されるように前記回路基板と半導体基板とを向かい合わせ、前記バンプを介して電気的に接続する工程とを含むことを特徴とする。

本発明によれば、半導体基板のインダクタと回路基板との間に、板状の磁性体を配置するので、メッキ法などにより磁性体の膜を形成する場合に比べて、十分な厚みをもつ磁性体を、容易な操作で設けることができる。
このため、容易にインダクタのインダクタンスを向上させることができる。
従って、高いインダクタンスが要求されるＤＣ−ＤＣコンバータ等に適用した場合においても、十分なインダクタンスが得られる。
さらには、磁性体を有する実装基板モジュールが容易な操作で得られるため、製造コストの点でも有利である。

図１は、本発明に係る実装基板モジュールの一例の概略構成を示す側面図、図２（ａ）は、図１におけるＡ−Ａ線に沿う断面図、図２（ｂ）は要部拡大図である。
ここに示す実装基板モジュールは、回路基板１と半導体基板２とがバンプ３を介して接続されている。
回路基板１は、基材の表面に、回路パターンをなす配線（導電部）が形成されたものである。
半導体基板２としては、シリコンウェハ等の半導体ウェハを挙げることができる。

図２に示すように、半導体基板２の表面には、導電部７が形成されている。
導電部７は、平面視螺旋状のスパイラルコイルであるインダクタ４と、インダクタ４の両端部４ａ、４ｂから延びる配線部６を有する。
インダクタ４は、半導体基板２の表面に対し交差する方向（例えば半導体基板２の表面に垂直な方向）の磁束を発生するものであればよく、その形状は平面視螺旋状に限らず、任意とすることができる。

導電部７の材料としては、例えばＣｕ、Ａｕが用いられ、その厚さは、例えば１〜３０μｍである。導電部７は、例えば、電解銅メッキ法等のメッキ法、スパッタリング法、蒸着法により形成することができる。
導電部７の表面には、例えばポリイミド樹脂、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂等からなる封止層を設けることができる。封止層の厚みは例えば１０〜１５０μｍとすることができる。

バンプ３としては、共晶タイプ、鉛フリータイプなどのはんだが好適である。

インダクタ４と回路基板１との間には、板状の磁性体５が配置されている。磁性体５は、フェライト、パーマロイ等の磁性材料からなるものである。
磁性体５の厚さは、バンプ３の高さ以下とするのが好ましく、バンプ３の高さとほぼ同じであることがさらに好ましい。バンプ３の高さとほぼ同じにすることによって、磁性体５とインダクタ４との距離を小さくし、インダクタンスを向上させることができる。
磁性体５の厚さは、具体的には、５０μｍ以上、好ましくは１００μｍ以上が好適である。また、この厚さは３００μｍ以下、好ましくは２００μｍ以下が好適である。最も好ましい範囲は１００〜２００μｍである。

磁性体５は、少なくともインダクタ４を覆うように形成するのが好ましい。図示例では、磁性体５は、インダクタ４の全体を覆う大きさの矩形状に形成されている。
インダクタ４で発生した磁束は、インダクタ４から出て再びインダクタ４に戻る磁路を形成し、磁束の一部は磁性体５の内部を通る。磁性体５は空気に比べ透磁率が高いため、インダクタ４で得られるインダクタンスは、この透磁率に応じて大きくなる。
なお、磁性体５は、少なくともインダクタ４の最内周より内側の中央領域を覆うように形成した場合でも、インダクタンスを高める効果を得ることができる。

次に、本発明に係る実装基板モジュールの製造方法の第１の例について説明する。
図３に示すように、半導体基板２の上面側に、メッキ法などにより、インダクタ４を有する導電部７を形成する。導電部７の上には、必要に応じてポリイミド樹脂などからなる封止層を形成する。
次いで、半導体基板２の上面のインダクタ４に相当する位置に、板状の磁性体５を配置する。
磁性体５は、フェライトやパーマロイからなる板材を所望の大きさおよび形状にすることによって製造することができる。磁性体５は、接着剤等を用いて半導体基板２に固定するのが好ましいが、半導体基板２に対し非接着とすることもできる。
このようにして、インダクタ４の上に磁性体５が設けられた半導体装置が得られる。図４は、この半導体装置の平面図である。

この製造方法では、別途作製した板状の磁性体５を半導体基板２上に配置するので、メッキ法などにより磁性体の膜を形成する方法に比べて、十分な厚みをもつ磁性体５を、容易な操作で設けることができる。
従って、容易にインダクタ４のインダクタンスを向上させることができる。
さらには、磁性体５を有する実装基板モジュールが容易な操作で得られるため、製造コストの点でも有利である。

次いで、図５に示すように、半導体基板２と回路基板１とを、磁性体５を挟み込むように向かい合わせる。
バンプ３によって半導体基板２と回路基板１とを電気的に接続することによって、図１に示す実装基板モジュールが得られる。

次に、実装基板モジュールの製造方法の第２の例を説明する。
図６に示すように、回路基板１の上面に、別途作製した磁性体５を配置する。磁性体５は、接着剤等を用いて回路基板１に固定するのが好ましいが、回路基板１に対し非接着とすることもできる。
次いで、図７に示すように、磁性体５がインダクタ４に相当する位置に配置されるように、回路基板１と半導体基板２とを向かい合わせる。
バンプ３によって半導体基板２と回路基板１とを電気的に接続することによって、図１に示す実装基板モジュールが得られる。

本発明は、例えばインダクタがアンテナコイルとして機能する非接触ＩＣタグ用の実装基板モジュールなど、インダクタを有する各種実装基板モジュールに適用できる。

本発明の実装基板モジュールの一例を示す側面図である。（ａ）は図１に示す実装基板モジュールにおけるＡ−Ａ線に沿う断面図であり、（ｂ）はこの実装基板モジュールの要部拡大図である。図１に示す実装基板モジュールを製造する方法の第１の例を示す工程図である。前図に続く工程を示す工程図である。前図に続く工程を示す工程図である。図１に示す実装基板モジュールを製造する方法の第２の例を示す工程図である。前図に続く工程を示す工程図である。

符号の説明

１・・・回路基板、２…半導体基板、３…バンプ、４…インダクタ、５…磁性体。

Claims

一方の面にインダクタが設けられた半導体基板と回路基板とがバンプを介して接続された実装基板モジュールにおいて、
前記半導体基板のインダクタと回路基板との間に板状の磁性体が配置されていることを特徴とする実装基板モジュール。
前記磁性体は、バンプの高さとほぼ同じ厚みを有することを特徴とする請求項１記載の実装基板モジュール。
前記インダクタは、平面視螺旋状に形成された導電部からなり、
前記磁性体は、少なくとも前記インダクタを覆うように形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の実装基板モジュール。
一方の面にインダクタが設けられた半導体基板と、前記インダクタの上に設けられた板状の磁性体を備えていることを特徴とする半導体装置。
一方の面にインダクタが設けられた半導体基板と回路基板とがバンプを介して接続された実装基板モジュールの製造方法であって、
前記半導体基板のインダクタに相当する位置に、板状の磁性体を配置する工程と、
前記磁性体を挟み込むように前記半導体基板と回路基板とを向かい合わせ、前記バンプを介して電気的に接続する工程と、
を含むことを特徴とする実装基板モジュールの製造方法。
一方の面にインダクタが設けられた半導体基板と回路基板とがバンプを介して接続された実装基板モジュールの製造方法であって、
前記回路基板の一方の面に、板状の磁性体を配置する工程と、
前記磁性体がインダクタに相当する位置に配置されるように前記回路基板と半導体基板とを向かい合わせ、前記バンプを介して電気的に接続する工程と、
を含むことを特徴とする実装基板モジュールの製造方法。