JP2010206211A - Electronic substrate, semiconductor device, and electronic equipment - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電子基板、半導体装置および電子機器に関するものである。 The present invention relates to an electronic substrate, a semiconductor device, and an electronic apparatus.
携帯電話機、ノート型パーソナルコンピュータ、PDA(Personal data assistance)などの電子機器には、集積回路を備えた電子基板(半導体チップ)が搭載されている。一般に電子基板には接続端子が形成され、その接続端子を介して他の電子基板や母基板(マザーボード)等に実装されている。これにより、当該電子基板と、他の電子基板やマザーボード等との間で、電力伝送や通信等の信号授受を行うことができるようになっている(例えば、特許文献1および2参照)。 An electronic device (semiconductor chip) including an integrated circuit is mounted on an electronic device such as a mobile phone, a notebook personal computer, or a PDA (Personal data assistance). Generally, a connection terminal is formed on an electronic board, and the electronic circuit board is mounted on another electronic board, a mother board (mother board), or the like via the connection terminal. Accordingly, it is possible to exchange signals such as power transmission and communication between the electronic board and other electronic boards, motherboards, and the like (see, for example, Patent Documents 1 and 2).
しかしながら、電子基板に接続端子を形成すると構造が複雑になり、またその接続端子と他の電子基板や母基板等との実装作業が煩雑になるという問題がある。さらに、実装に伴って導通不良や短絡等が発生するおそれがあり、電気的接続の信頼性を低下させることになる。
本発明は、上記問題点を解決するためになされたものであって、構造が簡単であり、また実装作業を簡略化することが可能な、電子基板および半導体装置の提供を目的とする。また、低コストの電子機器の提供を目的とする。
However, if the connection terminals are formed on the electronic substrate, the structure becomes complicated, and there is a problem that the mounting work between the connection terminals and other electronic substrates, mother substrates, and the like becomes complicated. Furthermore, there is a possibility that a continuity failure or a short circuit may occur with the mounting, and the reliability of the electrical connection is lowered.
The present invention has been made to solve the above problems, and an object thereof is to provide an electronic substrate and a semiconductor device that have a simple structure and can simplify a mounting operation. Another object is to provide a low-cost electronic device.
上記目的を達成するため、本発明に係る電子基板は、基体の能動面側または前記能動面の裏面側に、複数のインダクタ素子が形成されていることを特徴とする。
この構成によれば、電子基板に形成された複数のインダクタ素子を用いて信号授受を行うことができるので、電子基板の接続端子を削減することが可能になり、電子基板の構造を簡素化することができる。これに伴って、電子基板の実装作業を簡略化することが可能になり、さらには実装に伴う信頼性の低下を防止することができる。
In order to achieve the above object, the electronic substrate according to the present invention is characterized in that a plurality of inductor elements are formed on the active surface side of the substrate or the back surface side of the active surface.
According to this configuration, since signal exchange can be performed using a plurality of inductor elements formed on the electronic substrate, it is possible to reduce the connection terminals of the electronic substrate and simplify the structure of the electronic substrate. be able to. Along with this, it is possible to simplify the mounting operation of the electronic substrate, and further it is possible to prevent a decrease in reliability associated with the mounting.
また前記複数のインダクタ素子は、相互にインダクタンス値または適用可能周波数の異なる第1インダクタ素子および第2インダクタ素子を含んでいることが望ましい。
ここで「適用可能周波数」とは、当該インダクタをアンテナとして機能させる場合に当該インダクタがアンテナとしての特性を示し、アンテナとして適用することが可能な周波数をいう。
この構成によれば、各インダクタ素子に機能を分担させることができるので、各インダクタ素子を最適設計することが可能になる。これにより、各インダクタ素子の寸法効率や伝送効率を向上させることができる。
Moreover, it is preferable that the plurality of inductor elements include a first inductor element and a second inductor element having mutually different inductance values or applicable frequencies.
Here, the “applicable frequency” refers to a frequency that can be applied as an antenna when the inductor functions as an antenna and the inductor exhibits characteristics as an antenna.
According to this configuration, each inductor element can be assigned a function, so that each inductor element can be optimally designed. Thereby, the dimensional efficiency and transmission efficiency of each inductor element can be improved.
また前記第1インダクタ素子は、外部との電力伝送に使用され、前記第2インダクタ素子は、外部との通信に使用されることが望ましい。
この構成によれば、外部とのすべての信号授受をインダクタ素子によって行うことが可能になり、電子基板の接続端子を廃止することができる。
The first inductor element may be used for power transmission with the outside, and the second inductor element may be used for communication with the outside.
According to this configuration, all signal exchange with the outside can be performed by the inductor element, and the connection terminal of the electronic board can be eliminated.
また前記基体には、外部との電力伝送に使用される接続端子が設けられ、前記第1インダクタ素子および前記第2インダクタ素子は、外部との通信に使用されてもよい。
この構成によれば、電力伝送のみを接続端子によって確実に行うことができる。また、外部との通信を複数のインダクタ素子によって行うことにより、通信速度を向上させることができる。
The base may be provided with a connection terminal used for power transmission with the outside, and the first inductor element and the second inductor element may be used for communication with the outside.
According to this configuration, only power transmission can be reliably performed by the connection terminal. In addition, communication speed can be improved by performing communication with the outside using a plurality of inductor elements.
また、前記複数のインダクタ素子の全部または一部と前記基体との間には、前記基体より誘電正接が小さい材料層が設けられていることが望ましい。
この構成によれば、インダクタ素子から出力された電磁波が、基体において渦電流発生損として吸収されるのを抑制することが可能になり、アンテナとしての性能を向上させることができる。
Further, it is desirable that a material layer having a dielectric loss tangent smaller than that of the base is provided between all or a part of the plurality of inductor elements and the base.
According to this configuration, it is possible to suppress the electromagnetic wave output from the inductor element from being absorbed as an eddy current generation loss in the substrate, and the performance as an antenna can be improved.
一方、本発明に係る半導体装置は、上述した電子基板が積層配置され、前記電子基板に形成された前記インダクタ素子をアンテナとして電磁波を送受信することにより、前記電子基板間における信号授受を可能としたことを特徴とする。
上述した電子基板は、接続端子を削減することが可能である。したがって、電子基板の実装作業を簡略化することが可能になり、製造コストを低減することができる。また、実装に伴う信頼性の低下を防止することができる。
On the other hand, in the semiconductor device according to the present invention, the electronic substrates described above are stacked, and signals can be exchanged between the electronic substrates by transmitting and receiving electromagnetic waves using the inductor element formed on the electronic substrate as an antenna. It is characterized by that.
The electronic substrate described above can reduce the number of connection terminals. Therefore, it is possible to simplify the mounting operation of the electronic substrate, and the manufacturing cost can be reduced. In addition, it is possible to prevent a decrease in reliability associated with mounting.
また、信号授受を行う一対の前記電子基板に形成された前記インダクタ素子が、相互に対向配置されていることが望ましい。
この構成によれば、伝送効率をさらに向上させることができる。また混信を防止することができる。
In addition, it is desirable that the inductor elements formed on the pair of electronic substrates that perform signal exchange are arranged to face each other.
According to this configuration, transmission efficiency can be further improved. Moreover, interference can be prevented.
一方、本発明に係る電子機器は、上述した電子基板を備えたことを特徴とする。
この構成によれば、接続端子が削減された電子基板を備えているので、低コストの電子機器を提供することができる。
On the other hand, an electronic apparatus according to the present invention includes the above-described electronic substrate.
According to this configuration, since the electronic substrate having the connection terminals reduced is provided, a low-cost electronic device can be provided.
以下、本発明の実施形態につき、図面を参照して説明する。なお、以下の説明に用いる各図面では、各部材を認識可能な大きさとするため、各部材の縮尺を適宜変更している。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. In each drawing used for the following description, the scale of each member is appropriately changed to make each member a recognizable size.
(第1実施形態)
最初に、第1実施形態に係る電子基板について説明する。
図1は第1実施形態に係る電子基板の平面図である。第1実施形態に係る電子基板1は、基体10の能動面側にインダクタンス値または適用可能周波数の異なる複数のインダクタ素子40,80が形成されたものである。そのうち、第1インダクタ素子80は通信に使用されるものであり、第2インダクタ素子40は電力伝送に使用されるものである。
(First embodiment)
First, the electronic substrate according to the first embodiment will be described.
FIG. 1 is a plan view of the electronic substrate according to the first embodiment. In the electronic substrate 1 according to the first embodiment, a plurality of
電子基板1は、シリコンやガラス、石英、水晶等からなる基体10を備えている。その基体10の能動面には、電子回路(不図示)が形成されている。その電子回路は、少なくとも配線パターンが形成されたものであり、複数の薄膜トランジスタ(Thin Film Transistor;TFT)等の半導体素子や、複数のパッシブコンポーネント(部品)、それらを相互に接続する配線等によって構成されている。
The electronic substrate 1 includes a
基体10の能動面の中央部には、後述する誘電体層31が形成されている。この誘電体層31は、能動面の全体に形成されていても良い。電子基板1が絶縁体の場合、必ずしも誘電体層31は必要ないが、例えば、Q値を向上させたり、自己共振周波数を調整したりするなど、最適なインダクタ特性を得るために、積極的に誘電体層31を形成しても良い。また基体10の能動面の周縁部には、電子回路を外部に電気的接続するための電極11,21が配列形成されている。その電極11,21から、誘電体層31の表面にかけて、複数のインダクタ素子40,80が形成されている。
A
図2はインダクタ素子の説明図であり、図2(a)は平面図であり、図2(b)は図2(a)のB−B線における断面図である。図2(b)に示すように、基体10の能動面には、電子回路を保護するため、SiN等の電気絶縁性材料からなるパッシベーション膜8が形成されている。また基体10の能動面の周縁部には、電子回路を外部に電気的接続するための電極11が形成されている。その電極11の表面には、パッシベーション膜8の開口部が形成されている。
2A and 2B are explanatory diagrams of the inductor element, FIG. 2A is a plan view, and FIG. 2B is a cross-sectional view taken along line BB in FIG. 2A. As shown in FIG. 2B, a
その開口部からパッシベーション膜8の表面にかけて、連結配線12aが形成されている。この連結配線12aは、銅(Cu)、金(Au)、銀(Ag)、チタン(Ti)、タングステン(W)、チタンタングステン(TiW)、窒化チタン(TiN)、ニッケル(Ni)、ニッケルバナジウム(NiV)、クロム(Cr)、アルミニウム(Al)、パラジウム(Pd)等の導電性材料の単体または複合材料により、単層もしくは複数層に形成されている。なお電解メッキ法により連結配線12aを形成する場合には、連結配線12aは下地層の表面に形成されることが多いが、図2(b)では下地層の記載を省略している。
A connecting
その連結配線12aを覆うように、誘電体層31が形成されている。この誘電体層31には、連結配線12aの端部を露出させる貫通孔31aが形成されている。
その誘電体層31の表面に、インダクタ素子40の巻き線41が形成されている。巻き線41の構成材料は、連結配線12aと同様であるが、巻き線41として必要な抵抗レンジや耐許容電流値等の特性に応じて適宜選択することができる。
A
A winding 41 of the
図2(a)に示すように、巻き線41は平面視において略矩形の渦巻状に形成されているが、略円形や略多角形の渦巻状に形成されていてもよい。また図2(b)に示すように、巻き線41は側面視において同一平面状に形成されている。すなわち、本実施形態のインダクタ素子40として、平面型インダクタ素子(スパイラルインダクタ素子)が採用されている。
As shown in FIG. 2A, the winding 41 is formed in a substantially rectangular spiral shape in a plan view, but may be formed in a substantially circular or substantially polygonal spiral shape. Moreover, as shown in FIG.2 (b), the winding 41 is formed in the same plane shape in side view. That is, a planar inductor element (spiral inductor element) is employed as the
図2(a)に示すように、巻き線41の外側端部は、連結配線22aを介して電極21に連結されている。また巻き線41の内側端部は、貫通孔31aを通って連結配線12aの一方端部に連結されている。この連結配線12aの他方端部は、巻き線41の外側に引き出されて、電極11に連結されている。連結配線12aを外側に引き出す際、誘電体層31により連結配線12aと巻き線41との短絡が防止されている。そして、電極11,21からインダクタ素子40に通電することにより、インダクタ素子40がアンテナとして機能し、適用可能周波数の電磁波が出力されるようになっている。
As shown in FIG. 2A, the outer end portion of the winding
ところで図2(b)に示すように、基体10を構成するシリコンは電波吸収体であり、インダクタ素子40から出力された電磁波も吸収されて減衰することになる。しかしながら、本実施形態では、上述した誘電体層31によりインダクタ素子40が基体10から離間配置されている。なお誘電体層31の厚さは、例えば20μm以上に形成されている。これにより、インダクタ素子40から出力された電磁波が、基体10によって吸収されるのを抑制することができる。言い換えれば、基体10による渦電流損を減少させることができる。
As shown in FIG. 2B, the silicon constituting the
この誘電体層31の構成材料として、誘電正接の小さい材料を採用することが望ましい。誘電正接とは、絶縁体に交流電圧を印加した場合における絶縁体内部の電気エネルギーの損失度合を示すものである。誘電正接の小さい材料で誘電体層31を構成することにより、インダクタ素子40から出力された電磁波が、基体において渦電流発生損として吸収されるのを抑制することが可能になり、アンテナとしての性能を向上させることができる。具体的には、誘電体層31の構成材料として、ポリイミドやベンゾシクロブテン(BCB)、フッ素樹脂等を採用すればよい。
As a constituent material of the
図3は、インダクタ素子の変形例の説明図であり、図3(a)は平面図であり、図3(b)は図3(a)のC−C線における断面図である。図3(b)に示すように、この変形例では、上述した誘電体層が形成されていないので、パッシベーション膜8の表面にインダクタ素子40の巻き線41が直接形成されている。また誘電体層が形成されていないので、上記のように巻き線41と連結配線とを立体交差させることができない。そのため、図3(a)に示すように、巻き線41の内側端部は、巻き線41の中央部に形成された電極11に連結されている。
3A and 3B are explanatory views of a modification of the inductor element, FIG. 3A is a plan view, and FIG. 3B is a cross-sectional view taken along the line CC in FIG. 3A. As shown in FIG. 3B, in this modified example, since the dielectric layer described above is not formed, the winding 41 of the
また、図3(b)に示すパッシベーション膜8の表面にインダクタ素子40を形成し、そのインダクタ素子を覆うように誘電体層を形成し、その誘電体層の表面に他のインダクタ素子を形成してもよい。このようにインダクタ素子を重ねて形成することにより、電子基板を小型化することができる。ここで、各インダクタ素子を異なるインダクタンス値または適用可能周波数に設定することにより、各インダクタ素子をアンテナとして適用する場合の混信を防止することが可能である。
Further, an
なお、図3(b)に示す変形例では、パッシベーション膜8の外側にインダクタ素子40が形成されているが、パッシベーション膜8の内側にインダクタ素子40が形成されていてもよい。この場合には、半導体素子の製造プロセスを利用して、CuやAl等の導電性材料により巻き線41を形成すればよい。また、パッシベーション膜8の内側および外側に、インダクタ素子を重ねて形成してもよい。
In the modification shown in FIG. 3B, the
図1に戻り、基体10には、第1インダクタ素子80および第2インダクタ素子40が形成されている。第2インダクタ素子40は、第1インダクタ素子80より巻き線の巻き数が多くなっている。一般にインダクタ素子の巻き数が増えると、インダクタ素子の経路が長くなるため、インダクタンス(L値)が増加する。またインダクタンスが増加すると、適用可能周波数が低周波側にシフトする。したがって、第2インダクタ素子40の適用可能周波数は、第1インダクタ素子80より低周波側にシフトしている。なお「適用可能周波数」とは、当該インダクタをアンテナとして機能させる場合に当該インダクタがアンテナとしての特性を示し、アンテナとして適用することが可能な周波数をいう。
Returning to FIG. 1, a
第1実施形態における各インダクタはアンテナとして機能し、そのうち第1インダクタ素子80は、通信に使用されるものであり、高速・大容量通信のため適用可能周波数が例えば2〜5GHzに設定されている。また第2インダクタ素子40は、電力伝送に使用されるものであり、適用可能周波数が例えば数kHz〜数100MHzに設定されている。なお電力伝送用の低周波数の電磁波に、通信用の高周波数の電磁波を重畳して出力することにより、第2インダクタ素子を電力伝送用および通信用に共用することも可能である。
なお本明細書中の各実施形態では、巻き線(スパイラル)型インダクタを例にして説明しているが、これに限定されるものではなく、インダクタもしくはアンテナとして機能するものであれば各実施形態に適用することができる。巻き線(スパイラル)型インダクタの他に、ミアンダ型、トロイダル型、パッチ型等が知られており、それらを適用する場合のインダクタンス値の大小はそれぞれのインダクタ、アンテナによる。
Each inductor in the first embodiment functions as an antenna, of which the
Each embodiment in the present specification has been described by taking a wound type (spiral) type inductor as an example. However, the present invention is not limited to this, and any embodiment can be used as long as it functions as an inductor or an antenna. Can be applied to. In addition to the wound type (spiral) type inductor, meander type, toroidal type, patch type and the like are known, and the magnitude of the inductance value when applying them depends on the respective inductor and antenna.
(半導体装置)
図4は、第1実施形態に係る半導体装置の説明図であり、図1のA−A線に相当する部分における断面図である。図4に示すように、第1実施形態に係る半導体装置5は、母基板(マザーボード)100の表面に、第1電子基板200および第2電子基板300が順に実装されたものである。
(Semiconductor device)
FIG. 4 is an explanatory diagram of the semiconductor device according to the first embodiment, and is a cross-sectional view taken along a line AA in FIG. As shown in FIG. 4, the semiconductor device 5 according to the first embodiment is obtained by mounting a first
母基板100はガラスエポキシ樹脂等によって構成され、その表面には第1インダクタ素子180および第2インダクタ素子140が形成されている。この第1インダクタ素子180は、通信に使用されるものであり、適用可能周波数が例えば2〜5GHzに設定されている。また第2インダクタ素子140は、電力伝送に使用されるものであり、適用可能周波数が例えば数kHz〜数100MHzに設定されている。
The
この母基板100の表面に、接着剤(不図示)等を介して、第1電子基板200が実装されている。第1電子基板200の第1インダクタ素子280および母基板100の第1インダクタ素子180は、同等の適用可能周波数に設定され、相互に対向配置されている。すなわち各第1インダクタ素子180,280は、それぞれの中心を通る法線同士が略一致するように配置されている。また、第1電子基板200の第2インダクタ素子240および母基板100の第2インダクタ素子140も、同等の適用可能周波数に設定され、相互に対向配置されている。
The first
その第1電子基板200の裏面に、接着剤(不図示)等を介して、第2電子基板300が実装されている。第2電子基板300の第1インダクタ素子380および母基板100の第1インダクタ素子180は、同等の適用可能周波数に設定され、第1電子基板200を挟んで相互に対向配置されている。また、第2電子基板300の第2インダクタ素子340および母基板100の第2インダクタ素子140も、同等の適用可能周波数に設定され、第1電子基板200を挟んで相互に対向配置されている。
The second
上記のように構成された半導体装置5では、母基板100の第2インダクタ素子140に通電することにより、第2インダクタ素子140から電磁波を送信する。この電磁波を、第1電子基板200の第2インダクタ素子240および第2電子基板300の第2インダクタ素子340で受信して、電気エネルギーを取り出す。このように、各第2インダクタ素子140,240,340をアンテナとして電磁波を送受信することにより、母基板100から第1電子基板200および第2電子基板300に対する電力伝送が行われる。その結果、第1電子基板200および第2電子基板300を駆動することができる。その際、電磁波を送受信する各第2インダクタ素子140,240,340が対向配置されているので、電力伝送損失を抑制して伝送効率を向上させることができる。
In the semiconductor device 5 configured as described above, an electromagnetic wave is transmitted from the
また、母基板100の第1インダクタ素子180または各電子基板200,300の第1インダクタ素子280,380のうち、一方から送信された電磁波を他方で受信して電気信号を取り出す。このように、各第1インダクタ素子180,280,380をアンテナとして電磁波を送受信することにより、母基板100と各電子基板200,300との間で通信が行われる。その結果、電子基板をドライバとして機能させることができる。なお、第1電子基板200の第1インダクタ素子280または第2電子基板300の第1インダクタ素子380のうち、一方から送信された電磁波を他方で受信することにより、第1電子基板200と第2電子基板300との間で通信を行うことも可能である。また、母基板100および/または各電子基板200,300に形成された各インダクタ素子の適用可能周波数および出力を適当に設定することにより、半導体装置5と外部との通信を行うことも可能である。
Further, the electromagnetic wave transmitted from one of the
以上に詳述したように、本実施形態に係る電子基板は、基体の能動面にインダクタンス値または適用可能周波数の異なる複数のインダクタ素子が形成され、そのうち第1インダクタ素子は通信に使用され、第2インダクタ素子は電力伝送に使用される構成とした。この構成によれば、電子基板に形成された複数のインダクタ素子を用いて電力伝送および通信を行うことができるので、電子基板に接続端子を設ける必要がなくなり、電子基板の構造を簡素化することができる。これに伴って、電子基板の実装作業を簡素化することが可能になる。具体的には、両者の精密な位置合わせや、リフロー等の作業が不要になる。さらには、実装に伴う信頼性の低下を防止することができる。具体的には、実装に伴って導通不良や短絡等が発生するのを防止することができる。このように製造不良の発生を抑制することができるので、製造歩留まりを向上させることができる。 As described in detail above, in the electronic substrate according to the present embodiment, a plurality of inductor elements having different inductance values or applicable frequencies are formed on the active surface of the substrate, of which the first inductor element is used for communication, The 2-inductor element was used for power transmission. According to this configuration, since power transmission and communication can be performed using a plurality of inductor elements formed on the electronic substrate, there is no need to provide connection terminals on the electronic substrate, and the structure of the electronic substrate is simplified. Can do. Accordingly, it is possible to simplify the mounting operation of the electronic board. Specifically, operations such as precise alignment between the two and reflow are not required. Furthermore, it is possible to prevent a decrease in reliability associated with mounting. Specifically, it is possible to prevent a conduction failure, a short circuit, or the like from occurring with mounting. In this way, the occurrence of manufacturing defects can be suppressed, so that the manufacturing yield can be improved.
(第2実施形態)
次に、第2実施形態に係る電子基板について説明する。
図5は第2実施形態に係る電子基板の説明図であり、図5(a)は平面図であり、図5(b)は図5(a)のE−E線における断面図である。図5(a)に示すように、第2実施形態に係る電子基板1は、接続端子63を使用して電力伝送を行う点で、インダクタ素子を使用して電力伝送を行う第1実施形態とは異なっている。また第2実施形態に係る電子基板は、複数のインダクタ素子80,90を使用して通信を行う点で、第1実施形態とは異なっている。なお第1実施形態と同様の構成となる部分については、その詳細な説明を省略する。
(Second Embodiment)
Next, an electronic substrate according to a second embodiment will be described.
FIG. 5 is an explanatory view of an electronic substrate according to the second embodiment, FIG. 5 (a) is a plan view, and FIG. 5 (b) is a cross-sectional view taken along line EE of FIG. 5 (a). As shown in FIG. 5A, the electronic substrate 1 according to the second embodiment is different from the first embodiment in which power transmission is performed using an inductor element in that power transmission is performed using a
(再配置配線等)
図5(a)に示すように、外部から電力供給を受けるため、電子基板1の周縁部に沿って複数の電極62が整列配置されている。近年の電子基板1の小型化により、隣接する電極62間のピッチは非常に狭くなっている。この電子基板1を相手側部材に実装すると、隣接する電極62との間で短絡が発生するおそれがある。そこで電極62間のピッチを広げるため、電極62の再配置配線64が形成されている。
(Relocation wiring, etc.)
As shown in FIG. 5A, a plurality of
具体的には、電子基板1の表面中央部に、接続端子63を構成する複数のパッドが形成されている。その接続端子63に対して、電極62から引き出された再配置配線64が連結されている。これにより、狭ピッチの電極62が中央部に引き出されて広ピッチ化されている。このような電子基板1の形成には、ウエハの状態において一括して再配置配線や樹脂封止等を行ってから個々の電子基板1に分離する、W−CSP(Wafer level Chip Scale Package)技術が利用されている。
Specifically, a plurality of pads constituting the
図5(b)に示すように、接続端子63の表面にはバンプ78が形成されている。このバンプ78は、例えばハンダバンプであり、印刷法等によって形成されている。このバンプ78がリフロー等により溶解されて、相手側部材の接続端子に連結されるようになっている。
As shown in FIG. 5B, bumps 78 are formed on the surface of the
そのバンプ78の周囲には、ソルダーレジスト66が形成されている。このソルダーレジスト66は、電子基板1を相手側部材に実装する際にハンダバンプ78の隔壁となるものであり、電気絶縁性を有する樹脂材料等によって構成されている。このソルダーレジスト66により、電子基板1の表面全体が覆われている。
A solder resist 66 is formed around the
ところで、電子基板1を相手側部材に実装すると、電子基板1の基体10と相手側部材との熱膨張係数の差により、両者間に熱応力が発生する。この熱応力を緩和するため、接続端子63と基体10との間に応力緩和層30が形成されている。この応力緩和層30は、感光性ポリイミドやベンゾシクロブテン(BCB)、フェノールノボラック樹脂等の樹脂材料により、所定の厚さに形成されている。
By the way, when the electronic substrate 1 is mounted on the counterpart member, a thermal stress is generated between the two due to the difference in thermal expansion coefficient between the base 10 of the electronic substrate 1 and the counterpart member. In order to relieve this thermal stress, the
図5(a)に示すように、第2実施形態に係る電子基板1にも複数のインダクタ素子80,90が形成されている。各インダクタ素子80,90として、第1実施形態と同様の平面型インダクタ素子(スパイラルインダクタ素子)が採用されている。各インダクタ素子80,90の巻き線は、上述した応力緩和層30の表面に形成されている。この応力緩和層30は、誘電体である樹脂材料によって構成されているので、第1実施形態における誘電体層と同様に機能する。したがって、応力緩和層30により各インダクタ素子80,90を基体10から離間配置することが可能になり、各インダクタ素子80,90から出力された電磁波が基体10によって吸収されるのを抑制することができる。
As shown in FIG. 5A, a plurality of
第2インダクタ素子90の巻き数は、第1インダクタ素子80より多くなっている。これにより、第2インダクタ素子90の適用可能周波数は、第1インダクタ素子80より低周波側にシフトしている。ただし、この第2インダクタ素子90は電力伝送に使用されるものではなく、第1インダクタ素子80とともに通信に使用される。そのため、各インダクタ素子80,90の適用可能周波数は、ともに2〜5GHzに設定されている。なお、第2インダクタ素子90と第1インダクタ素子80との適用可能周波数の差は、第1実施形態に比べて小さくなっている。
The number of turns of the
(電子基板の製造方法)
次に、第2実施形態に係る電子基板の製造方法について説明する。
図6および図7は、第2実施形態に係る電子基板の製造方法の工程図であり、図5のF−F線に相当する部分における断面図である。なお電子基板の製造には、W−CSP技術を利用する。すなわち、ウエハに対し一括して以下の各工程を行い、最後に個々の電子基板に分離する。
(Electronic substrate manufacturing method)
Next, a method for manufacturing an electronic substrate according to the second embodiment will be described.
6 and 7 are process diagrams of the method of manufacturing the electronic substrate according to the second embodiment, and are cross-sectional views taken along a line FF in FIG. Note that W-CSP technology is used for manufacturing the electronic substrate. That is, the following steps are collectively performed on the wafer and finally separated into individual electronic substrates.
まず図6(a)に示すように、ウエハ10aのパッシベーション膜8の表面に連結配線12aを形成する。その前提として、パッシベーション膜8の表面全体に下地膜(不図示)を形成する。この下地膜は、下層のバリア層と上層のシード層とで構成される。バリア層は、連結配線12aを構成するCuの拡散を防止するものであり、TiWやTiN等により厚さ100nm程度に形成する。シード層は、連結配線12aを電解メッキ法で形成する際の電極として機能するものであり、Cu等により厚さ数100nm程度に続けて形成する。それらはスパッタ法、CVD法、無電解メッキ法などで形成されることが多い。次に、連結配線12aの形成領域に開口部を有するマスクを形成する。次に、下地膜のシード層を電極として電解Cuメッキを行い、マスクの開口部にCuを埋め込んで連結配線12aを形成する。これは、無電解メッキ法などで形成しても良い。マスクを除去した後に、連結配線12aをマスクとして下地膜をエッチングする。
First, as shown in FIG. 6A, a
次に図6(b)に示すように、ウエハ10aの表面に応力緩和層30を形成する。また連結配線12aの一方端部が露出するように、応力緩和層30の貫通孔31aを形成する。この応力緩和層30の形成は、印刷法やフォトリソグラフィ等を用いて行うことが可能である。特に、応力緩和層30の構成材料として感光性を有する樹脂材料を採用すれば、フォトリソグラフィを用いて簡単かつ正確に応力緩和層30をパターニングすることができる。
Next, as shown in FIG. 6B, a
次に図6(c)に示すように、応力緩和層30の表面に、再配置配線および接続端子63(以下「接続端子63等」という。)を形成する。この接続端子63等の形成工程において、接続端子63等と同時に、応力緩和層30の表面に巻き線41を形成する。その具体的な方法は、上述した連結配線12aの形成方法と同様である。このように、接続端子63等と同時に巻き線41を形成することにより、製造工程を簡略化して製造コストを低減することができる。また、メッキやフォトリソグラフィ等を利用して正確に巻き線41を形成することが可能になり、所望の特性を備えたインダクタ素子を形成することができる。なお応力緩和層30の表面に形成された巻き線41をレーザ等でトリミングすることにより、インダクタ素子の特性のチューニングを行うことも可能である。
Next, as shown in FIG. 6C, rearrangement wirings and connection terminals 63 (hereinafter referred to as “
次に図7(a)に示すように、ウエハ10aの表面全体にソルダーレジスト66を形成する。また接続端子63の上方に、ソルダーレジスト66の開口部67を形成する。
次に図7(b)に示すように、その開口部の内側における接続端子63の表面に、バンプ78を形成する。
その後、ウエハから個々の基体10を分離する。基体10の分離は、ダイシング等によって行うことができる。以上により、本実施形態に係る電子基板1が完成する。
Next, as shown in FIG. 7A, a solder resist 66 is formed on the entire surface of the
Next, as shown in FIG. 7B, a
Thereafter, the
(半導体装置)
図8は、第2実施形態に係る半導体装置の説明図であり、図5のF−F線に相当する部分における断面図である。図8に示すように、第2実施形態に係る半導体装置5は、母基板(マザーボード)100の表面に、第1電子基板200が実装されたものである。
母基板(マザーボード)100の表面には、第1電子基板200との接続端子163が形成されている。また母基板100の表面には、第1インダクタ素子(不図示)および第2インダクタ素子190が形成されている。各インダクタ素子は通信に使用されるものであり、適用可能周波数が2〜5GHzに設定されている。
(Semiconductor device)
FIG. 8 is an explanatory diagram of the semiconductor device according to the second embodiment, and is a cross-sectional view taken along a line FF in FIG. As shown in FIG. 8, the semiconductor device 5 according to the second embodiment is obtained by mounting a first
On the surface of the mother board (mother board) 100,
この母基板100の表面に、第1電子基板200が実装されている。具体的には、第1電子基板200に形成された接続端子163が、母基板100の接続端子263と対向するように配置されている。そして、第1電子基板200の接続端子163の表面に形成されたハンダバンプ278が、リフロー等により母基板100の接続端子263に連結されている。
A first
また、第1電子基板200の第1インダクタ素子および母基板100の第1インダクタ素子が、同等の適用可能周波数に形成されて、相互に対向配置されている。さらに、第1電子基板200の第2インダクタ素子290および母基板100の第2インダクタ素子190も、同等の適用可能周波数に形成されて、相互に対向配置されている。
In addition, the first inductor element of the first
上記のように構成された半導体装置5では、接続端子163,263を介して母基板100から第1電子基板200への電力伝送を行う。このように、接続端子を介して電力伝送を行うことにより、電力伝送を確実かつ安定的に行うことが可能になる。これにより、半導体装置5の動作信頼性を向上させることができる。
In the semiconductor device 5 configured as described above, power is transmitted from the
また半導体装置5では、母基板100の第1インダクタ素子および第1電子基板200の第1インダクタ素子をアンテナとして電磁波を送受信し、また母基板100の第2インダクタ素子190および第1電子基板200の第2インダクタ素子290をアンテナとして電磁波を送受信することにより、母基板100と第1電子基板200との間で通信を行う。
Further, in the semiconductor device 5, electromagnetic waves are transmitted and received using the first inductor element of the
その際、一対の第1インダクタ素子と一対の第2インダクタ素子との適用可能周波数が異なっているので、混信を防止することができる。例えば、母基板100の第1インダクタ素子から送信された電磁波は、第1電子基板200において適用可能周波数が同じ能動面第1素子のみによって受信され、適用可能周波数が異なる能動面第2素子290には受信されない。このように混信を防止しうる結果、多ビットシリアル通信を実現することが可能になり、通信速度を向上させることができる。また、母基板100と第1電子基板200との位置合わせを厳密に行う必要がなくなり、製造コストを低減することができる。
At that time, since the applicable frequencies of the pair of first inductor elements and the pair of second inductor elements are different, interference can be prevented. For example, the electromagnetic wave transmitted from the first inductor element of the
(電子機器)
次に、上述した電子基板を備えた電子機器の例について説明する。
図9は、携帯電話の斜視図である。上述した電子基板は、携帯電話1300の筐体内部に配置されている。この構成によれば、構造が簡単で実装作業性に優れた電子基板を備えているので、低コストの携帯電話を提供することができる。
(Electronics)
Next, an example of an electronic device including the above-described electronic substrate will be described.
FIG. 9 is a perspective view of the mobile phone. The electronic board described above is disposed inside the housing of the
なお、上述した電子基板は、携帯電話以外にも種々の電子機器に適用することができる。例えば、液晶プロジェクタ、マルチメディア対応のパーソナルコンピュータ(PC)およびエンジニアリング・ワークステーション(EWS)、ページャ、ワードプロセッサ、テレビ、ビューファインダ型またはモニタ直視型のビデオテープレコーダ、電子手帳、電子卓上計算機、カーナビゲーション装置、POS端末、タッチパネルを備えた装置などの電子機器に適用することが可能である。いずれの場合でも、低コストの電子機器を提供することができる。 Note that the electronic substrate described above can be applied to various electronic devices other than mobile phones. For example, LCD projectors, multimedia personal computers (PCs) and engineering workstations (EWS), pagers, word processors, TVs, viewfinder type or monitor direct view type video tape recorders, electronic notebooks, electronic desk calculators, car navigation systems The present invention can be applied to electronic devices such as a device, a POS terminal, and a device provided with a touch panel. In either case, a low-cost electronic device can be provided.
なお、本発明の技術範囲は、上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、上述した実施形態に種々の変更を加えたものを含む。すなわち、実施形態で挙げた具体的な材料や層構成などはほんの一例に過ぎず、適宜変更が可能である。 It should be noted that the technical scope of the present invention is not limited to the above-described embodiments, and includes those in which various modifications are made to the above-described embodiments without departing from the spirit of the present invention. In other words, the specific materials and layer configurations described in the embodiments are merely examples, and can be changed as appropriate.
例えば、上記実施形態では基体の能動面側に複数のインダクタ素子を形成したが、基体の裏面側に複数のインダクタ素子を形成してもよい。この場合には、基体に貫通電極を形成して、裏面側に形成されたインダクタ素子を能動面側に電気的接続する。また、上記実施形態では基体の能動面側に2個のインダクタ素子を形成したが、3個以上のインダクタ素子を形成してもよい。また、上記実施形態ではすべてのインダクタ素子をアンテナとして機能させたが、一部のインダクタ素子を受動素子として機能させ発信回路等を形成してもよい。また、上記実施形態では電子回路が形成された基体にインダクタ素子を形成したが、電気絶縁性材料からなる基体にインダクタ素子を形成してもよい。また、上記実施形態では電解メッキ法により巻き線等を形成したが、スパッタ法や蒸着法等の他の成膜方法を採用してもよい。また、成膜工程を経ずにインクジェト法等を採用して、インダクタやアンテナのパターンを直接形成するようにしても良い。 For example, in the above embodiment, a plurality of inductor elements are formed on the active surface side of the substrate, but a plurality of inductor elements may be formed on the back surface side of the substrate. In this case, a through electrode is formed on the base, and the inductor element formed on the back surface side is electrically connected to the active surface side. In the above embodiment, two inductor elements are formed on the active surface side of the substrate, but three or more inductor elements may be formed. In the above embodiment, all inductor elements function as antennas, but some inductor elements may function as passive elements to form a transmission circuit or the like. In the above embodiment, the inductor element is formed on the base on which the electronic circuit is formed. However, the inductor element may be formed on the base made of an electrically insulating material. In the above embodiment, the windings are formed by the electrolytic plating method, but other film forming methods such as a sputtering method and a vapor deposition method may be adopted. Further, an inductor method or the like may be directly formed by employing an inkjet method or the like without going through a film forming process.
以上に述べたすべての実施形態中で、電子基板上にはインダクタもしくはアンテナのみを形成する例について述べてきたが、これに限ることはなく、薄膜や厚膜のプロセスによりインダクタ以外の部品、例えばキャパシタやレジスタを電子基板上に形成した複合電子部品としても良い。また、それらの部品を別の手段、例えば表面実装技術によって電子基板上に形成した複合電子部品としても良い。 In all the embodiments described above, an example in which only an inductor or an antenna is formed on an electronic substrate has been described. However, the present invention is not limited to this, and components other than the inductor, such as thin film and thick film processes, for example, A composite electronic component in which a capacitor and a resistor are formed on an electronic substrate may be used. Moreover, it is good also as a composite electronic component which formed those components on the electronic substrate by another means, for example, a surface mounting technique.
1…電子基板 5…半導体装置 10…基体 40…第2インダクタ素子 80…第1インダクタ素子 90…第2インダクタ素子 31…誘電体層(材料層) 1300…携帯電話(電子機器)。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Electronic substrate 5 ...
Claims (8)
前記第2インダクタ素子は、外部との通信に使用されることを特徴とする請求項2に記載の電子基板。 The first inductor element is used for power transmission with the outside,
The electronic board according to claim 2, wherein the second inductor element is used for communication with the outside.
前記第1インダクタ素子および前記第2インダクタ素子は、外部との通信に使用されることを特徴とする請求項2に記載の電子基板。 The base is provided with a connection terminal used for power transmission with the outside,
The electronic board according to claim 2, wherein the first inductor element and the second inductor element are used for communication with the outside.
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