JP2007305692A - 電子部品及びその製造方法並びに電子部品内蔵基板及びその製造方法 - Google Patents

電子部品及びその製造方法並びに電子部品内蔵基板及びその製造方法 Download PDF

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Abstract

【課題】基板総厚600μm程度の電子部品内蔵基板に適用できる電源層を備えた電子部品を提供する。
【解決手段】ウエハの少なくとも片面を研削してその研削面に導電層を形成し、研削面と反対側の面に外部端子を設けた構造として、電子部品内蔵基板に適用したとき薄型化を実現できるようにした。
【選択図】図1

Description

本発明は、導電層を有する電子部品及びこの電子部品を内蔵した電子部品内蔵基板に関するものである。
近年、携帯電話をはじめとするモバイル機器の軽量、薄型、短小化、及び高機能化の進展は著しく、従来の部品実装技術では市場の要求を満たせなくなってきている。
そのような背景から、システムインパッケージ(SIP: System In Package)技術の1つとして、それまでプリント配線板(PWB: Printed Wiring Board)の表面に実装されていた部品を、配線板の内部に埋め込む部品内蔵基板技術が注目されている。
このような部品を基板に内蔵する内蔵方式としてウエハレベルチップサイズパッケージ(Wafer Level Chip Size Package)あるいはウエハレベルチップスケールパッケージ(Wafer Level Chip Scale Package)と称される電子部品(以下W−CSP)を埋め込む方式があり、この内蔵方式に用いられる、例えばウエハレベルチップスケールパッケージタイプの電子部品として、特許文献1に示されるような片面に電極としてのパッドを備えた半導体部品がある。
一方、電子部品内蔵基板として、特許文献2に示されるものがあり、この電子部品内蔵基板は、電子部品(ICチップ)が内蔵された樹脂基板上に導体回路及びバイアホールを有する層間樹脂絶縁層を二層に積層し、前記電子部品に設けられた入出力端子を構成するアルミパッドをトランジション層及び前記層間樹脂絶縁層の導体回路及びバイアホールを介して表層の導体回路に電気的に接続した構成を備えている。
図7は、このような電子部品内蔵基板の一般的な製造方法を示す工程図である。
すなわち、図7(a)に示すように、両面銅張コア基板である第1のコア基板101のGND層102をパターンニングする。
次に、図7(b)に示すように、外部電極を有する電子部品103及びチップ部品(ディスクリート受動部品)104をリフロー法等によりGND層(電源層)102上の部品実装位置に半田付けして実装し、電子部品103の外部電極部分にアンダーフィル105を施す。
次に、図7(c)に示すように、例えばプリプレグに代表される絶縁材料106に座ぐり加工を施して部品収納部107、108を形成し、この部品収納部107、108内に電子部品103及びチップ部品104が収まるように第1のコア基板101と絶縁材料106を重ね、更に第1のコア基板101と同様にGND層(電源層)109をパターンニングした第2のコア基板110を第1のコア基板101との間に絶縁材料106を挟むように積層して、これらに圧着を施すことにより図7(d)に示すように一体化する。
次に、図7(e)に示すように、第1のコア基板101のGND層102と信号層111、及び第1、第2のコア基板101、110の及び信号層111、GND層102、GND層113、信号層109を電気的に導通させるために、ドリル及びレーザによって穴あけ加工を施し、そこにメッキを施してビア113、114を形成する。
最後に図7(f)に示すように、エッチング法等により、両面一括で信号層111、112をパターンニングして信号層パターンを形成する。
特開2006−49762(段落「0031」、図1) 特開2002−9448(段落「0053」〜段落「0055」、図1)
しかしながら、通常の4層プリント配線板は言うまでもなく、従来の技術により製造された部品内蔵基板が有する構造では、電源層と対向する信号層配線に対して高速信号による電圧変動に起因するノイズ等の結合により良好な信号伝送品質を得ることは困難であり、特に伝送損失が影響を及ぼすような線路に対してモジュール設計者が求める伝送線路を部品内蔵基板において実現することは困難であった。
また、近年、携帯機器の軽量、薄型、短小化は著しく、基板総厚600μm以下への要求も高まっているが、従来の電子部品では薄型化が困難であった。
本発明は、このような問題を解決することを課題とする。
そのため、本発明の電子部品は、 第1の表面及び該第1の表面と対向する第2の表面とを有する基板と、前記第1の表面に形成された第1の導電層と、前記第2の表面に形成された第2の導電層と、前記第1の導電層上に形成された電極と、前記電極の一部を露出するように前記第1の導電層上に形成された樹脂と、前記第1の表面に形成され、前記露出した電極の一部に電気的に接続された外部端子を備えたことを特徴とする。
また、本発明の電子部品内蔵基板は、第1の表面及び該第1の表面と対向する第2の表面とを有し、前記第1の表面に電源層を形成すると共に第2の表面に信号層を形成した第1の基板と、前記電源層上に実装された請求項1または請求項2の電子部品と、第1の表面及び該第1の表面と対向する第2の表面とを有し、前記第1の表面に電源層を形成すると共に第2の表面に信号層を形成し、かつ前記電源層の前記電子部品の導電層と対向する部分を除去した第2の基板と、前記第1の基板と前記第2の基板との間に挟まれて積層され、前記電子部品を収納する部品収納部を設けた絶縁材層と、前記第1の基板の信号層と前記第2の基板の信号層を電気的に導通させてマイクロストリップラインを形成するビアを備えたことを特徴とする。
このようにした本発明の電子部品は、外部端子を形成した基板の第1の表面と反対面側第2の表面に形成された導電層を電源層として用いることができるので、電源層を有する薄型の構造を実現でき、基板総厚600μm程度の電子部品内蔵基板に適用できるという効果が得られる。
また、本発明の電子部品内蔵基板は、電子部品の導電層と対向する第2の基板の電源層の部分を取除くことにより電子部品の導電層を電源層として利用する構造としたマイクロストリップラインを形成しているため、第2の基板の信号層が対向する電源層の電圧変動に起因するノイズと結合しにくい構造となり、そのため従来電源層の電圧変動に起因するノイズとの結合により信号品質を阻害されていた信号層においても良好な信号品質を得ることができるという効果が得られる。
以下、図面を参照して本発明による部品内蔵基板の実施例を説明する。
図1は第1の実施例を示す部品内蔵基板に内蔵される電子部品、具体的には導電層を有する電子部品(ウエハレベルチップサイズパッケージまたはウエハレベルチップスケールパッケージ)の製造プロセスを示す図である。
まず、図1(a)に示したようにウエハ(基板)1を準備し、粒子の細かい砥石2aによりウエハ1の両面を研削して所望の厚みを得る。
次に、スパッタリングまたは無電解メッキ法でウエハ1の両面に通電用のシード層を形成した後、電解メッキ法により図1(b)に示したようにウエハ1の両面に導電層3a、3bを形成する。
次に、フォトリソグラフィ及び電解メッキ法により導電層3b上に図1(c)に示したように必要数の柱状電極4を形成する。
次に、モールディング法等により図1(d)に示したように封止樹脂5で導電層3b及び柱状電極4を覆い、砥石2aより粒子の粗い砥石2bにより封止樹脂5を研削して図1(e)に示したように柱状電極4の端面を露出させる。
次に、この露出した各柱状電極4の端面上にメタルマスク等を使用してスクリーン印刷法等により図1(f)に示したように外部端子6を形成し、最後にダイシングブレード7を用いたダイシング法等により図1(g)に示したように各チップを個片化することによりそれぞれ導電層3a、3bを有する電子部品8Aを完成させる。
このようにして得られた導電層3a、3bを有する電子部品8Aを例えば4層プリント配線板に内蔵し、4層プリント配線板の導電層と電子部品8Aの外部端子を電気的に導通させることにより導電層3aをGND層(電源層)として用いることができる。
以上説明したように、第1の実施例では、ウエハを研削することで、ウエハを所望の厚さに調節でき、また、外部端子と反対面側の導電層を電源層として用いることができるので、電源層を有する薄型の電子部品を実現でき、基板総厚600μm程度の電子部品内蔵基板に適用できるという効果が得られる。
図2は第2の実施例を示す部品内蔵基板に内蔵される電子部品、具体的には導電層及び貫通ビアを有する電子部品(ウエハレベルチップサイズパッケージまたはウエハレベルチップスケールパッケージ)の製造プロセスを示す図である。
まず、図2(a)に示したようにウエハ1を準備し、粒子の細かい砥石2aによりウエハ1の両面を研削して所望の厚みを得る。
次に、図2(b)に示したように反応性イオンエッチング法等でウエハ201に必要数の貫通穴9を形成し、スパッタリングまたは無電解メッキ法でウエハ1の両面及び各貫通穴9に通電用のシード層を形成した後、図2(c)に示したように電解メッキ法によりウエハ1の両面に導電層3a、3bを形成すると共に各貫通穴9に電解メッキ法によるメッキを施して貫通ビア10を形成する。
次に、フォトリソグラフィ及び電解メッキ法により導電層3b上に図2(d)に示したように必要数の柱状電極4を形成する。
次に、モールディング法等により図2(e)に示したように封止樹脂5で導電層3b及び柱状電極4を覆い、砥石2aより粒子の粗い砥石2bにより封止樹脂5を研削して図2(f)に示したように柱状電極4の端面を露出させる。
次に、この露出した各柱状電極4の端面上にメタルマスク等を使用してスクリーン印刷法等により図2(g)に示したように外部端子6を形成し、最後にダイシングブレード7を用いたダイシング法等により図2(h)に示したように各チップを個片化することによりそれぞれ導電層3a、3bを有する電子部品8Bを完成させる。
このようにして得られた導電層3a、3b及び貫通ビア10を有する電子部品8Bを例えば4層プリント配線板に内蔵し、4層プリント配線板の導電層と電子部品8Bの外部端子を電気的に導通させることにより導電層3aをGND層(電源層)として用いることができる。
以上説明したように、第2の実施例では、ウエハを研削することで、ウエハを所望の厚さに調節でき、また、外部端子と反対面側の導電層を電源層として用いることができるので、電源層を有する薄型の電子部品を実現でき、基板総厚600μm程度の電子部品内蔵基板に適用できるという効果が得られ、また、貫通ビアにより外部端子と導電層を導電位にすることができるという効果も得られる。
尚、上述した第1、第2の実施例における電子部品8A、8Bは導電層3a、3bを有するものとしたが、導電層3bは必ずしも必要ではなく、導電層3bを省略してウエハに直接柱状電極4を形成して外部端子を設ける構造としてもよい。その場合、柱状電極4を形成する面の研削は行わず、ウエハ1の片面のみを研削して、その研削面に導電層3aを形成すればよく、このようにしても研削は行われるので、ウエハを所望の厚さに調節可能である。
図3は第3の実施例を示す電子部品内蔵基板の製造プロセスを示す図である。
まず、図3(a)に示したようにコア21の両面にGND層(電源層)22と信号層23を設けた第1のコア基板(両面銅張コア基板)24を用意し、そのGND層22をエッチング法等によりパターンニングする。
次に、図3(b)に示したように第1の実施例で製造した導電層3aを有する電子部品8A(無論、導電層3a、3bを有する電子部品でも可)の外部端子6をリフロー法等により第1のコア基板24に設けられているGND層22上の部品実装位置に半田付けして実装する。
次に、図3(c)に示したように例えばプリプレグに代表される絶縁材料25に座ぐり加工を施して部品収納部26を形成する。また、第1のコア基板24と同様にコア27の両面にGND層(電源層)28と信号層29を設けてなる第2のコア基板30を用意し、この第2のコア基板30におけるGND層28の電子部品8Aの導電層3aと対向するベタ部位をエッチングにより除去して、除去部31とする。
このようにした絶縁材料25の部品収納部26内に電子部品8Aが収まるように第1のコア基板24と絶縁材料25を重ね、そして第2のコア基板30を第1のコア基板24との間に絶縁材料25を挟むように積層して、これらに圧着を施すことによりに示すように一体化する。
次に、ドリル及びレーザによって第1のコア基板24、絶縁材料25、及び第2のコア基板30の必要箇所に穴あけ加工を施し、その穴にメッキを施して図3(d)に示したように第1のコア基板24のGND層22と第2のコア基板30の信号層29を電気的に導通させるビア32、第1のコア基板24の信号層23と第2のコア基板30の信号層29を電気的に導通させるビア33、第2のコア基板30の信号層29と電子部品8Aの導電層3aを電気的に導通させるビア34を形成する。
これにより電子部品8Aの導電層3aを外部端子6と同電位にすることができる。
最後にエッチング法等により両面一括で信号層23、29をパターンニングして信号パターンを形成し、これにより電子部品内蔵基板が完成する。
図4はこのようにして形成した電子部品内蔵基板の平面図で、第2のコア基板30の信号層29と電子部品8Aの導電層において形成されたマイクロストリップラインにより、入力ポートから入力された高速信号が例えば第2のコア基板30の信号層29を伝播し、ビア33を介して第1のコア基板24の信号層23へ伝達されて出力されるが、その際図示したように出力側では入力側と同様の信号波形が得られる。
以上説明した第3の実施例によれば、第1の実施例で製造された電子部品を内蔵し、この電子部品の導電層と対向する第2のコア基板の電源層の部分パターンをエッチングによって取除くことにより電子部品の導電層を電源層として利用する構造としたマイクロストリップラインを形成しているため、第2のコア基板の信号層が対向する電源層の電圧変動に起因するノイズと結合しにくい構造となり、そのため従来電源層の電圧変動に起因するノイズとの結合により信号品質を阻害されていた信号層においても良好な信号品質を得ることができ、高速信号線を形成できるという効果が得られる。
また、基板に内蔵する電子部品は第1の実施例で説明したように、研削によって所望のウエハ厚が得られるので、第2のコア基板の信号層と電子部品の導電層間の距離(図3(c)のL)を制御でき、このことから所望の特性インピーダンスを得ることができるという効果が得られる。
図5は第4の実施例を示す部品内蔵基板の製造プロセスを示す図である。
まず、図5(a)に示したようにコア21の両面にGND層22と信号層23を設けた第1のコア基板(両面銅張コア基板)24を用意し、そのGND層22をエッチング法等によりパターンニングする。
次に、図5(b)に示したように第2の実施例で製造した導電層3a及び貫通ビア10を有する電子部品8B(無論、導電層3a、3b及び貫通ビア10を有する電子部品でも可)の外部端子6をリフロー法等により第1のコア基板24に設けられているGND層22上の部品実装位置に半田付けして実装する。
次に、図5(c)に示したように絶縁材料25に座ぐり加工を施して部品収納部26を形成し、また第2のコア基板30におけるGND層28の電子部品8Aの導電層3aと対向するベタ部位をエッチングにより除去して、除去部31とする。
このようにした絶縁材料25の部品収納部26内に電子部品8Aが収まるように第1のコア基板24と絶縁材料25を重ね、そして第2のコア基板30を第1のコア基板24との間に絶縁材料25を挟むように積層して、これらに圧着を施すことによりに示すように一体化する。
次に、ドリル等によって第1のコア基板24、絶縁材料25、及び第2のコア基板30の必要箇所に穴あけ加工を施し、その穴にメッキを施して図5(d)に示したように第1のコア基板24の信号層23と第2のコア基板30の信号層29を電気的に導通させるビア33を形成する。
最後にエッチング法等により両面一括で信号層23、29をパターンニングして信号パターンを形成し、これにより電子部品内蔵基板が完成する。
図6はこのようにして形成した電子部品内蔵基板の平面図で、この電子部品内蔵基板も第3の実施例のものと同様に第2のコア基板30の信号層29と電子部品8Aの導電層において形成されたマイクロストリップラインにより、入力ポートから入力された高速信号が例えば第2のコア基板30の信号層29を伝播し、ビア33を介して第1のコア基板24の信号層23へ伝達されて出力されるが、その際図示したように出力側では入力側と同様の信号波形が得られる。
以上説明した第4の実施例によれば、第2の実施例で製造された電子部品を内蔵し、この電子部品の導電層と対向する第2のコア基板の電源層の部分パターンをエッチングによって取除くことにより電子部品の導電層を電源層として利用する構造としたマイクロストリップラインを形成しているため、第3の実施例と同様に第2のコア基板の信号層が対向する電源層の電圧変動に起因するノイズと結合しにくい構造となり、そのため従来電源層の電圧変動に起因するノイズとの結合により信号品質を阻害されていた信号層においても良好な信号品質を得ることができ、高速信号線を形成できるという効果が得られる。
また、基板に内蔵する電子部品は第2の実施例で説明したように、研削によって所望のウエハ厚が得られるので、第3の実施例と同様に第2のコア基板の信号層と電子部品の導電層間の距離を制御でき、このことから第3の実施例と同様に所望の特性インピーダンスを得ることができるという効果が得られる。
尚、上記第3、第4実施例においてはモジュールの信号伝送部に限定して説明したが、実際のモジュールでは、ドライバ・レシーバ機能を有するLSI、ディスクリート半導体、LCR、水晶振動子等の電子部品が基板表層、内層に実装されている。
本発明は部品内蔵形態を取るすべてのモジュール品に対して適用可能である。また、電子部品の基板としては半導体を用いてもよいし、絶縁体を用いてもよい。
第1の実施例を示す電子部品の製造プロセスを示す図 第2の実施例を示す電子部品の製造プロセスを示す図 第3の実施例を示す電子部品内蔵基板の製造プロセスを示す図 第4の実施例を示す電子部品内蔵基板の平面図 第4の実施例を示す電子部品内蔵基板の製造プロセスを示す図 第4の実施例を示す電子部品内蔵基板の平面図 従来の電子部品内蔵基板の製造プロセスを示す図
符号の説明
1 ウエハ
3a、3b 導電層
4 柱状電極
5 封止樹脂
6 外部端子
8A、8B 電子部品
10 貫通ビア
21 コア
22 GND層
23 信号層
24 第1のコア基板
25 絶縁材料
26 部品収納部
27 コア
28 電源層
29 信号層
30 第2のコア基板
31〜33 ビア

Claims (6)

  1. 第1の表面及び該第1の表面と対向する第2の表面とを有する基板と、
    前記第1の表面に形成された第1の導電層と、
    前記第2の表面に形成された第2の導電層と、
    前記第1の導電層上に形成された電極と、
    前記電極の一部を露出するように前記第1の導電層上に形成された樹脂と、
    前記第1の表面に形成され、前記露出した電極の一部に電気的に接続された外部端子を備えたことを特徴とする電子部品。
  2. 請求項1に記載の電子部品において、
    前記基板を貫通して前記第1の導電層と前記第2の導電層とを電気的に導通させる貫通ビアを備えたことを特徴とする電子部品。
  3. 第1の表面及び該第1の表面と対向する第2の表面とを有する基板の前記第1の表面に第1の導電層を、前記第2の表面に第2の導電層を形成する工程と、
    前記第1の導電層上に電極を形成する工程と、
    前記電極の一部を露出するように前記第1の導電層上に樹脂を形成する工程と、
    前記露出した電極の一部に電気的に接続されるように外部端子を前記第1の表面に形成する工程とを備えたことを特徴とする電子部品の製造方法。
  4. 請求項3に記載の電子部品の製造方法において、
    前記基板を貫通して前記第1の導電層と前記第2の導電層とを電気的に導通させる貫通ビアを形成する工程を備えたことを特徴とする電子部品の製造方法。
  5. 第1の表面及び該第1の表面と対向する第2の表面とを有し、前記第1の表面に電源層を形成すると共に第2の表面に信号層を形成した第1の基板と、
    前記電源層上に実装された請求項1または請求項2の電子部品と、
    第1の表面及び該第1の表面と対向する第2の表面とを有し、前記第1の表面に電源層を形成すると共に第2の表面に信号層を形成し、かつ前記電源層の前記電子部品の導電層と対向する部分を除去した第2の基板と、
    前記第1の基板と前記第2の基板との間に挟まれて積層され、前記電子部品を収納する部品収納部を設けた絶縁材層と、
    前記第1の基板の信号層と前記第2の基板の信号層を電気的に導通させてマイクロストリップラインを形成するビアを備えたことを特徴とする電子部品内蔵基板。
  6. 第1の表面及び該第1の表面と対向する第2の表面とを有し、前記第1の表面に電源層を形成すると共に第2の表面に信号層を形成した第1の基板の前記電源層上に請求項1または請求項2の電子部品を実装する工程と、
    前記電子部品を収納する部品収納部を絶縁材層に形成する工程と、
    第1の表面及び該第1の表面と対向する第2の表面とを有し、前記第1の表面に電源層を形成すると共に、第2の表面に信号層を形成した第2の基板の前記電源層の前記電子部品の導電層と対向する部分を除去する工程と、
    前記第1の基板と前記第2の基板との間に絶縁材層を挟んで積層する工程と、
    前記第1の基板の信号層と前記第2の基板の信号層を電気的に導通させてマイクロストリップラインを形成するビアを形成する工程とを備えたことを特徴とする電子部品内蔵基板の製造方法。
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