JP2010056496A - Method of forming metallic material in wafer - Google Patents
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Description
本発明は、貫通穴を金属材料で埋めるウェハの金属材料形成方法に関する。 The present invention relates to a metal material forming method for a wafer in which a through hole is filled with a metal material.
従来から、電子機器には電子部品を搭載した電子基板が用いられている。この電子基板には、金属膜からなる導通パターンが形成されており、この導通パターンに半田等でコンデンサ等のチップ部品を接合することで電子基板に電子部品を搭載している。
また、電子部品は、チップ部品の他に、凹部を有する容器に各種素子を搭載して凹部を封止した構造の電子部品が含まれる。この電子部品に用いられる容器体は、ウェハの状態で複数個設けられており、ウェハの状態で容器体となる部分に設けられた各凹部にそれぞれ各種素子が搭載される。
Conventionally, electronic boards on which electronic components are mounted are used in electronic devices. A conductive pattern made of a metal film is formed on the electronic substrate, and an electronic component is mounted on the electronic substrate by bonding a chip component such as a capacitor to the conductive pattern with solder or the like.
In addition to the chip component, the electronic component includes an electronic component having a structure in which various elements are mounted on a container having a recess and the recess is sealed. A plurality of container bodies used for the electronic component are provided in the state of a wafer, and various elements are mounted in the respective concave portions provided in the portion that becomes the container body in the state of the wafer.
ここで、ウェハに設けられる導通パターンは、例えば、外部と電気的・機械的接続をするための外部端子と、水晶振動素子などの素子と導通を取るための搭載パッド及び引き回しパターンとがある。外部端子は、ウェハの一方の主面に設けられる搭載パッド等とは反対側のウェハの主面に設けられるため、貫通穴を介して導通するように構成される(例えば、特許文献1参照)。
このようなウェハの両主面にそれぞれ設けられた導通パターンを電気的に接続するために、電解めっき又は無電解めっきを行って貫通穴を埋めていた。
Here, the conduction pattern provided on the wafer includes, for example, an external terminal for electrical and mechanical connection with the outside, a mounting pad for conducting with a device such as a crystal resonator element, and a routing pattern. Since the external terminal is provided on the main surface of the wafer opposite to the mounting pad provided on one main surface of the wafer, the external terminal is configured to conduct through the through hole (see, for example, Patent Document 1). .
In order to electrically connect the conductive patterns provided on both main surfaces of such a wafer, electrolytic plating or electroless plating was performed to fill the through holes.
しかしながら、貫通穴の内部の全てを電解めっきや無電解めっきで埋める場合、貫通穴が埋まるまでに多くの時間を要するため、生産性が悪くなる問題がある。
また、貫通穴を電解めっきや無電解めっきで埋める場合、金属材料が貫通穴内から流れ出てしまうことがあるため、これを防ぐために貫通穴の一方の開口を塞ぐことがある。この場合、貫通穴の一方の開口を塞ぐ工程が余計に増えてしまい、作業が煩雑になるという問題がある。
また、電解めっきや無電解めっきは、薬品を多く使用するため、環境負荷が大きくなるという問題も有る。
However, when the entire inside of the through hole is filled with electrolytic plating or electroless plating, a long time is required until the through hole is filled, so that there is a problem that productivity is deteriorated.
Further, when the through hole is filled with electrolytic plating or electroless plating, the metal material may flow out of the through hole, so that one opening of the through hole may be blocked to prevent this. In this case, there is a problem in that the number of steps for closing one opening of the through hole is increased, and the operation becomes complicated.
In addition, since electrolytic plating and electroless plating use a large amount of chemicals, there is also a problem that the environmental load increases.
そこで、本発明では、前記した問題を解決し、容易に貫通穴を埋めることができ、環境負荷が小さくなるウェハの金属材料形成方法を提供することを課題とする。 Therefore, an object of the present invention is to provide a method for forming a metal material of a wafer that solves the above-described problems, can easily fill a through hole, and has a low environmental load.
前記課題を解決するため、本発明は、板状のウェハに設けられたテーパのついた貫通穴に球状の金属材料を設けるウェハの金属材料形成方法であって、前記貫通穴の開口の狭い側の径よりも径の大きい前記金属材料を開口の広い側から前記貫通穴に入れ、前記金属材料の前記貫通穴よりはみ出ている部分を治具により圧力を加え、前記金属材料を変形させながら前記貫通穴の側面に密着させることで、前記貫通穴に前記前記金属材料を設けることを特徴とする。 In order to solve the above problems, the present invention provides a metal material forming method for a wafer in which a spherical metal material is provided in a tapered through hole provided in a plate-shaped wafer, and the narrow side of the opening of the through hole is provided. The metal material having a diameter larger than the diameter of the metal material is put into the through hole from the wide side of the opening, a portion protruding from the through hole of the metal material is pressed with a jig, and the metal material is deformed while being deformed. The metal material is provided in the through hole by being in close contact with a side surface of the through hole.
また、本発明は、前記金属材料が、前記貫通穴に入れられたときに、前記金属材料の中心位置が前記ウェハの厚みの範囲にあることを特徴とする。 Further, the present invention is characterized in that when the metal material is put into the through hole, the center position of the metal material is in the range of the thickness of the wafer.
このようなウェハの金属材料形成方法によれば、治具により押しつぶされた金属材料が貫通穴の側面に密着することで貫通穴を埋めることができる。つまり、金属材料を貫通穴に圧入させることで容易に貫通穴を埋めることができる。
これにより、電解めっきや無電解めっきのように薬品を使わずに貫通穴を埋めることができるので、環境負荷を小さくすることができる。
According to such a metal material forming method for a wafer, the metal material squeezed by the jig can be in close contact with the side surface of the through hole, thereby filling the through hole. That is, the through hole can be easily filled by pressing the metal material into the through hole.
As a result, the through-hole can be filled without using chemicals as in electrolytic plating and electroless plating, so the environmental load can be reduced.
また、金属材料が、貫通穴に入れられたときに、金属材料の中心位置がウェハの厚みの範囲にあることにより、貫通穴の側面に確実に密着するので、気密不良をなくすことができる。 In addition, when the metal material is put into the through hole, the center position of the metal material is in the range of the thickness of the wafer, so that the metal material is securely adhered to the side surface of the through hole, so that the airtight defect can be eliminated.
次に、本発明を実施するための最良の形態(以下、「実施形態」という。)について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。なお、各構成要素について、状態をわかりやすくするために、誇張して図示している。また、各図面において、紙面に対して奥側を「上」、手前側を「下」とする。 Next, the best mode for carrying out the present invention (hereinafter referred to as “embodiment”) will be described in detail with reference to the drawings as appropriate. Note that each component is exaggerated for easy understanding of the state. In each drawing, the back side is “up” and the near side is “down” with respect to the page.
図1(a)はウェハに貫通穴を形成する前の状態の一例を示す概念図であり、(b)はウェハに貫通穴が設けられた状態の一例を示す概念図であり、(c)はウェハに下地金属膜を設けた一例を示す概念図であり、(d)は貫通穴に金属材料を入れた状態の一例を示す概念図であり、(e)は金属材料を加圧する前の状態の一例を示す概念図であり、(f)は金属材料を貫通穴に圧入した状態の一例を示す概念図であり、(g)は貫通穴を金属材料を構成していた金属材料で埋めた状態の一例を示す概念図である。
図2は、導通パターンをウェハに設けた状態の一例を示す概念図である。
図1に示すように、本発明の実施形態に係るウェハの金属材料形成方法は、ウェハ10に設けられた貫通穴11を球状の金属材料20で埋めるものである。
FIG. 1A is a conceptual diagram illustrating an example of a state before a through hole is formed in a wafer, and FIG. 1B is a conceptual diagram illustrating an example of a state in which a through hole is provided in a wafer. Is a conceptual diagram showing an example in which a base metal film is provided on a wafer, (d) is a conceptual diagram showing an example of a state in which a metal material is put in a through hole, and (e) is a diagram before pressurizing the metal material. It is a conceptual diagram which shows an example of a state, (f) is a conceptual diagram which shows an example of the state which press-fitted the metal material in the through-hole, (g) is filled with the metal material which comprised the metal material. FIG.
FIG. 2 is a conceptual diagram showing an example of a state in which a conductive pattern is provided on the wafer.
As shown in FIG. 1, the method for forming a metal material of a wafer according to an embodiment of the present invention fills the through
ここで、図1に示すウェハ10は、ガラス、ガラスセラミック、結晶化ガラス、シリコン(Si)、焼成が完了したセラミックスのいずれかからなり、複数の貫通穴11が設けられている。
なお、このウェハ10は、個片化された部品単位の板状部材であっても良いし、これら板状部材を複数まとめた集合基板であっても良い。なお、説明を判り易くするために、ウェハ10を水晶からなる集合基板として説明する。
Here, the
In addition, this
図1(b)に示す貫通穴11は、例えば、従来周知のフォトリソグラフィ技術及びエッチング技術により形成される。なお、貫通穴11は、サンドブラスト技術で形成しても良い。説明をわかり易くするために、貫通穴11がサンドブラスト技術で形成された場合について説明する。
この貫通穴11は、貫通穴11の形成を始めた一方の開口の直径が、貫通穴11の形成を終えた他方の開口の直径よりも大きくなっている。言い換えれば、この貫通穴11は、一方の主面側から他方の主面側に向かうにつれて拡径するように、つまり、テーパがつけられて形成されている。
また、貫通穴11の開口の広い側の半径R1は、ウェハ10の厚さをTとしたとき、R1<Tの関係となっているのが好ましい。
The through
In the
Further, it is preferable that the radius R1 on the wide side of the opening of the through
図1(d)に示す金属材料20は、例えば、Au(金)からなる。この金属材料20は、球状に形成されており、貫通穴11に入れられたときに、金属材料20の中心位置がウェハ10の厚みの範囲に位置する大きさで形成されている。つまり、金属材料20の中心位置は、ウェハ10の内部に位置していることとなる。
例えば、貫通穴11の広い開口側の半径R1をAとし、狭い側の開口の半径R2がA/2とした場合、金属材料20の半径R3をA×3/4とすれば、金属材料20の中心位置がウェハ10の内部に位置することとなる。
The
For example, when the radius R1 on the wide opening side of the through
なお、金属材料20は、後述する圧入の前であって貫通穴11に入れられたとき、必ず、一部がウェハ10からはみ出る大きさになっている。
このような大きさで金属材料20を形成するのは、金属材料20の中心位置がウェハ10の厚み内に入っていない場合、金属材料20の容積が貫通穴11の容積より大きくなり、圧入したあと、貫通穴11からはみ出し、ウェハ10を破損させる恐れがある。また、金属材料20の中心位置がウェハ10の厚み内にあったとしてもウェハ10からはみ出る部分がなければ、圧入ができなくなり、金属材料20を変形させて貫通穴11を埋めることができなくなる。
したがって、金属材料20は、前記のとおり、一部がウェハ10からはみ出る大きさであって、中心位置がウェハ10の厚み内にあるように形成するのが良い。
The
The
Therefore, as described above, the
次に、本発明の実施形態に係るウェハの金属材料形成方法について説明する。
まず、図1(a)及び(b)に示すように、フォトリソグラフィ技術やエッチング技術又はサンドブラスト技術により貫通穴11を形成する。
図1(c)に示すように、形成された貫通穴11を有するウェハ10に下地金属膜Cを蒸着により形成する下地金属膜形成工程を行う。
このとき、蒸着により、貫通穴11の内部にも下地金属膜Cが設けられる。
なお、下地金属膜Cには、Cr、Ni、ニクロム、Cu、Au、Ag、Tiなどを用いることができる。
Next, a method for forming a metal material on a wafer according to an embodiment of the present invention will be described.
First, as shown in FIGS. 1A and 1B, the through
As shown in FIG. 1C, a base metal film forming step of forming a base metal film C on the formed
At this time, the base metal film C is also provided inside the through
For the base metal film C, Cr, Ni, Nichrome, Cu, Au, Ag, Ti, or the like can be used.
この状態で、図1(d)に示すように、貫通穴11の開口が広い方を上に向けて、所定の載置台にウェハ10を固定する。
貫通穴11の開口の広い側からこの貫通穴11に金属材料20を入れる金属材料設置工程を行う。ここで、貫通穴11が複数ある場合は、全ての貫通穴11に金属材料20を入れる。
このとき、金属材料20の一部はウェハ10からはみ出た状態となっている。
ウェハ10の貫通穴11は、テーパが付けられた形状となっている。そのため、金属材料20は、貫通穴11の側面に接触した状態で、貫通穴11内で止まるようになっている。
In this state, as shown in FIG. 1D, the
A metal material installation step of putting the
At this time, a part of the
The through
ここで、図1(e)に示すように、表面が平らになっている治具Gを用意し、この治具Gの平らな表面を金属材料20の貫通穴11よりはみ出ている部分に当接させ、図1(f)に示すように、ウェハ10の方向にそのまま圧力を加える加圧工程を行う。これにより、金属材料20を変形させながら貫通穴11の側面に密着させる。
つまり、金属材料20は、貫通穴11の側面と接触している点を支持点とて、貫通穴11内に金属材料20が入り込んでくる。これにより、金属材料20は、貫通穴11の側面に設けられている下地金属膜Cと接合して側面と密着した気密性の高い密着状態となる。
したがって、図1(g)に示すように、金属材料20は、貫通穴11を埋めた状態となる。これにより、金属材料20は、図2に示すように、ウェハ10の両主面に設けられる導通パターンPの電気的接続に用いることができるようになる。
Here, as shown in FIG. 1 (e), a jig G having a flat surface is prepared, and the flat surface of the jig G is applied to a portion protruding from the through
That is, the
Therefore, as shown in FIG. 1G, the
このようなウェハの金属材料形成方法によれば、治具Gにより押しつぶされた金属材料20が貫通穴11の側面に密着することで貫通穴11を埋めることができる。つまり、金属材料20を貫通穴11に圧入させることで容易に貫通穴11を埋めることができる。
これにより、電解めっきや無電解めっきのように薬品を使わずに貫通穴11を埋めることができるので、環境負荷を小さくすることができる。
また、金属材料20が貫通穴11に入れられたときに、金属材料20の中心位置がウェハ10の厚みTの範囲にあることにより、圧入された後に貫通穴11の側面に確実に密着するので、気密不良をなくすことができる。
According to such a metal material forming method for a wafer, the
Thereby, since the through-
Further, when the
なお、本発明の実施形態について説明したが、本発明は前記実施形態には限定されない。例えば、金属材料20の材質は、Auに限定されず、導通パターンと導通可能な金属材料を用いることができる。例えば、Cu、Al、金すず、金ゲルマニウム、はんだボールなどを用いることができる。
In addition, although embodiment of this invention was described, this invention is not limited to the said embodiment. For example, the material of the
10 ウェハ
11 貫通穴
20 金属材料
G 治具
C 下地金属膜
10
Claims (2)
前記貫通穴の開口の狭い側の径よりも径の大きい前記金属材料を開口の広い側から前記貫通穴に入れ、
前記金属材料の前記貫通穴よりはみ出ている部分を治具により圧力を加え、
前記金属材料を変形させながら前記貫通穴の側面に密着させることで、前記貫通穴に前記前記金属材料を設けることを特徴とするウェハの金属材料形成方法。 A metal material forming method for a wafer in which a spherical metal material is provided in a tapered through hole provided in a plate-shaped wafer,
Put the metal material having a diameter larger than the diameter of the narrow side of the opening of the through hole into the through hole from the wide side of the opening,
Apply pressure to the part of the metal material protruding from the through hole with a jig,
A method of forming a metal material on a wafer, wherein the metal material is provided in the through hole by bringing the metal material into close contact with a side surface of the through hole while deforming the metal material.
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JP2015084434A (en) * | 2010-07-23 | 2015-04-30 | テッセラ,インコーポレイテッド | Microelectronic element with post-assembly planarization |
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2008
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