JP2012513109A - 表面実装用電子モジュールのウェハスケール製造の方法 - Google Patents
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Abstract
本方法は、以下のステップを含む。
・ウェハ(2')を所定のパターンにカットして、少なくとも1つの電子部品を含む再構成モールド部品(30)を得るステップ。
・プリント回路(1)上に再構成部品(30)を実装するステップ。再構成部品の金属化外部出力は、プリント回路の金属化接触パッド(11)と対向して配置される。
・導電性の接着剤またはインクをベースとする材料(10)を用いて、これらの外部出力を、プリント回路の金属化接触パッドに無はんだ接続するステップ。
【選択図】 図2
Description
・受動部品22。コネクタ、コンデンサ、抵抗、変圧器、インダクタなどの種類があり、部品本体の側面に接続要素が配置されている。
・電気機械部品。シリコンにエッチングされる。MEMS(Micro−ElectroMechanical systems(微小電気機械システム))などの名前で知られ、表面実装用接続パッドなどを備える。
・半導体電子部品。もしくは、能動部品または「チップ」と呼ばれるもの。
・ウェハを所定のパターンにカットして、少なくとも1つの電子部品を含む再構成モールド部品を得るステップ。
・プリント回路上に再構成部品を実装するステップ。再構成部品の金属化外部出力は、プリント回路の金属化接触パッドと対向して配置される。
・導電性の接着剤またはインクをベースとする材料を用いて、これらの外部出力を、プリント回路の金属化接触パッドに無はんだ接続するステップ。
・一時的基板の、上面と呼ばれる側(ボンディング膜の接着面など)に電子部品を実装するステップ。外部出力はこの上面と対向する。
・上面に樹脂層を堆積させることにより、部品をモールドしてウェハを得るステップ。
・一時的基板を除去するステップ。
・上面と対向する、ウェハの底面側に表面処理を、電子部品の外部出力が出現するまで施して、平坦面を得るステップ。
・マスキングにより、外部出力の上にのみ、難酸化性または非酸化性の金属または合金を堆積させるか、この平坦面に金属または合金を堆積させ、外部出力からはみ出した金属または合金を、化学エッチングまたはレーザアブレーションまたはサンドブラスチングにより除去するステップ。
・電子部品の外部出力を受ける部分を除く、銅プレートの上面にラッカーを堆積させるステップ。
・外部出力とこれらのラッカー無し部分とが重なるように、このプレートの上面に電子部品を実装し、外部出力を銅プレートにはんだ付けするステップ。
・上面に樹脂層を堆積させることにより、部品を(場合によっては部分的に)モールドしてウェハを得るステップ。
・銅を溶解させることにより除去して、電子部品の外部出力を平坦面上に露出させるステップ。
・マスキングにより、外部出力の上にのみ、難酸化性または非酸化性の金属または合金を堆積させるか、この平坦面に金属または合金を堆積させ、外部出力からはみ出した金属または合金を、化学エッチングまたはレーザアブレーションまたはサンドブラスチングにより除去するステップ。
・電子部品の外部出力を受ける部分を除く、銅プレートの上面にラッカーを堆積させるステップ。
・外部出力とこれらのラッカー無し部分とが重なるように、このプレートの上面に電子部品を実装し、外部出力を銅プレートにはんだ付けするステップ。
・上面に樹脂層を堆積させることにより、部品を(場合によっては部分的に)モールドしてウェハを得るステップ。
・銅プレートの、下面と呼ばれる反対側に、難酸化性または非酸化性の金属または合金を堆積させるステップ。
・金属または合金の、外部出力のほぼ下に位置する部分にラッカーを堆積させるステップ。
・これらの部分からはみ出した金属または合金および銅を除去して、ラッカー塗布された金属化出力を露出させるステップ。
・これらの部分、すなわち、これらのラッカー塗布された出力からラッカーを除去して、金属化出力を得るステップ。
・一時的基板の、上面と呼ばれる側(ボンディング膜の接着面など)に電子部品を実装するステップ。外部出力はこの上面と対向する。
・上面に樹脂層を堆積させることにより、部品を(場合によっては部分的に)モールドしてウェハを得るステップ。
・一時的基板を除去するステップ。
・上面の反対側である、ウェハの下面を、プラズマを用いてエッチングすることにより、外部出力を露出させるステップ。
・マスキングにより、外部出力の上にのみ、難酸化性または非酸化性の金属または合金を堆積させるか、この平坦面に金属または合金を堆積させ、外部出力からはみ出した金属または合金を、化学エッチングまたはレーザアブレーションまたはサンドブラスチングにより除去するステップ。
・下面全体に金属シード層を堆積させるステップ。
・各外部出力に沿ってフォトエッチングされるフォトレジスト層を堆積させるステップ。
・シード層があることにより、電気化学的に堆積されるニッケルまたは金を選択的に堆積させるステップ。
・フォトレジスト層およびシード層を溶解させるステップ。
・無鉛はんだを使用する場合、プリント回路の信頼性は不明である。これは、はんだリフロー温度が30℃から40℃上昇しているためである。
・防衛分野、航空分野、および自動車分野向けのような高感度電子カードを製造している機器製造業者らは、前記カードの信頼性が変わらないようにするために、はんだリフロー温度を無鉛はんだの登場以前のレベルに保つことを義務づけられている。このため、機器製造業者らは、すずと鉛を含有する(融点が183℃の)旧式のはんだを、無鉛はんだを有する部品とともに使用することになる。このアプローチは、はんだ接合箇所の信頼性を再評価するための試験の後であれば容認できる可能性があるが、パッケージ上で使用される無鉛はんだの組成は頻繁に変更される。頻繁に変更される理由は電話機業界にあり、個々の要件を満たすために無鉛はんだの組成が変更されるためである。それらの要件は、主として、電話機の衝撃検査(落下検査)におけるはんだ接合箇所の保全性に関するものであるため、「SAC」ファミリとしてまとめられる多くの三元合金(すなわち、すず、銀、および銅を含有する合金)が開発されており、これらは新規な四元合金を有するが、これらは、はんだ接合箇所の信頼性向上のための最適化がなされない。したがって、一定レベルの信頼性を保証したい機器製造業者らは、そのようにするはずがなく、
・すべての表面実装機器を、変更せずに用いることが可能であり、
・従来のはんだペーストの代わりに接着剤をスクリーン印刷し、
・再構成部品を、標準部品とまったく同様に自動実装し、
・はんだペースト用リフローオーブンと同じ硬化オーブンを、より低い温度(たとえば、無鉛はんだの場合の250〜260℃ではなく、100℃)で使用する。
・一時的基板の上面(たとえば、ボンディング膜とも呼ばれる接着シート27のボンディング面)に、電子部品(パッケージ23、24、およびMEMS、または受動部品22)を実装する(図3a)。
・上面に樹脂層28を堆積させることにより、部品22、23、24をモールドして、これらの部品の相互の機械的保持を確実にする(図3b)。たとえば、これらの部品の上に、必要であれば高温で、(自然硬化する)エポキシ樹脂を堆積させて、それらの部品を(場合によっては部分的に)覆い、所与の数の同一パターンを含むことが可能なウェハ2を形成する。
・一時的基板27を、たとえば、剥離により、除去して(図3c)、出現するすべての外部出力26(すべての表面実装部品のリード、ボール、または接触パッド)の端部を露出させる。
・接続部分を研磨面処理にかけて「リフレッシュ」して、あらゆる酸化物層、硫化物層、または塩化物層を除去することにより、外部出力がボールである場合の接続部分の露出を増やす。
・外部出力26の上にのみ、この平坦面に対する液体処理、気体処理、または固体処理により、難酸化性または非酸化性の金属または合金21を堆積させ(図3d)、外部出力からはみ出した金属または合金は、化学エッチングまたはレーザアブレーションまたはサンドブラスチングにより除去する。
・電子部品の外部出力を受ける部分42を除く銅プレート41の上に、厚さ25〜100μmのラッカー40を堆積させる。
・外部出力26とこれらのラッカー無し部分42とが重なるように、電子部品22、23、24を、この銅プレート41上に実装し(図4a)、はんだペーストにより、外部出力26を銅プレート41にはんだ付けする(図4b)。このはんだ付け作業の間に、ボールが融解して、銅と接触しているボールの表面積が、ボールの直径断面の面積とほぼ同じ(すなわち、約200μm)になる。
・このラッカー塗布された銅プレートの上に樹脂層28を堆積させることにより(図4c)、部品をモールドして、これらの部品の相互の機械的保持を確実にする。これに伴い、たとえば、これらの部品の上に、必要であれば高温で、(自然硬化する)エポキシ樹脂を堆積させて、それらの部品を(場合によっては部分的に)覆い、所与の数の同一パターンを含むことが可能なウェハを形成する。
・銅41を溶解させて除去する(図4d)。
・液体処理、気体処理、または固体処理により、難酸化性または非酸化性の金属または合金21を外部出力の上に堆積させ(図4e)、外部出力26だけを露出させるか、平坦面全体に前記金属または合金を堆積させ、外部出力からはみ出した金属または合金を化学エッチングまたはレーザアブレーションまたはサンドブラスチングにより除去する。
・電子部品の外部出力を受ける部分42を除く銅プレート41の上に、厚さ25〜100μmのラッカー40を堆積させる。
・外部出力26とこれらのラッカー無し部分42とが重なるように、電子部品22、23、24を、この銅プレート41上(ラッカー塗布面上)に実装し、はんだペーストにより、外部出力26を銅プレートにはんだ付けする。これは、既述の実施形態と同様であり、図4aおよび図4bに示したとおりである。
・このラッカー塗布された銅プレートに、樹脂層28を堆積させることにより、部品をモールドして、これらの部品の相互の機械的保持を確実にする。これは既述の実施形態と同様であり、図5aに示すとおりである。
・この銅プレート41の全面にわたる銅の上に、難酸化性または非酸化性の金属または合金21を堆積させる(図5b)。
・その金属または合金の、外部出力26のほぼ下の部分に、(フォトエッチング可能であってもなくてもよい)ラッカー43を堆積させて、それらの部分を、次のステップの間、保護する(図5c)。
・これらの保護部分からはみ出した金属または合金21および銅41を、たとえば、溶解させることにより、除去して、ラッカー塗布された金属化出力を露出させる。これは、この段階では、外部出力の上に銅、難酸化性または非酸化性の金属または合金、およびラッカーからなるスタックを構成している(図5d)。
・これらの部分、すなわち、これらのラッカー塗布された出力から、ラッカー43を(たとえば、化学的に溶解させることによって)除去することにより、元の外部出力26の上に、銅41と、難酸化性または非酸化性の金属または合金21とからなるスタックを含む金属化出力が得られる(図5e)。
・図3aに示したように、一時的基板の、上面と呼ばれる一方の面(ボンディング膜の接着面など)に電子部品を実装する。
・図3bに示したように、この上面に樹脂層を堆積させることにより、部品をモールドして、これらの部品の相互の機械的保持を確実にする。これは既述の実施形態と同様である。
・図3cに示したように、一時的基板を、たとえば、剥離により、除去して、出現するすべての外部出力(すべての表面実装部品のリード、ボール、または接触パッド)の端部を露出させる。
・一時的基板が除去されて露出した面を、プラズマ(たとえば、酸素/過フッ化炭化水素(O2/CF4)混合物のプラズマ)を用いてエッチングすることにより(図6a)、外部出力26を、樹脂28から、10〜100μmの厚さeにわたって露出させる。このプラズマにより、エポキシ樹脂28とこの樹脂の中のシリカビーズとがエッチングされるが、受動部品のボール、リード、および接触パッドの金属はエッチングされない(図6b)。
・図3dに示したように、マスキングにより、外部出力26の上にのみ、難酸化性または非酸化性の金属または合金21を堆積させるか、この平坦面に金属または合金21を堆積させ、外部出力からはみ出した金属または合金は、化学エッチングまたはレーザアブレーションまたはサンドブラスチングにより除去する。
・下面全体に金属シード層を堆積させる。
・フォトレジスト層を堆積させる。フォトレジスト層は、各外部出力26に沿ってフォトエッチングされる。
・ニッケルまたは金を選択的に堆積させる。ニッケルまたは金は、シード層があることにより、電気化学堆積によって生成される。
・フォトレジスト層(すなわち、フォトエッチング可能な樹脂の層)を溶解させて、シード層とする。
Claims (7)
- 樹脂(28)内にモールドされた電子部品(22、23、24)と、一方の面に、非酸化性の金属または合金(21)が堆積される、前記電子部品の外部出力(26)と、を備える、金属化出力を有するウェハ(2')からのCMS電子モジュールのウェハスケール製造と、酸化性の金属または合金の接触パッド(11)が設けられたプリント回路(1)のウェハスケール製造と、の方法であって、
・前記ウェハ(2')を所定のパターンにカットして、少なくとも1つの電子部品を含む再構成モールド部品(30)を得るステップと、
・前記プリント回路(1)上に前記再構成部品(30)を実装するステップであって、前記再構成部品の前記金属化外部出力は、前記プリント回路の前記金属化接触パッド(11)と対向して配置される、前記ステップと、
・導電性の接着剤またはインクをベースとする材料(10)を用いて、前記外部出力を、前記プリント回路の前記金属化接触パッドに無はんだ接続するステップと、
を含むことを特徴とする方法。 - 金属化出力を有する前記ウェハ(2')は、
・一時的基板(27)の、上面と呼ばれる側に、前記電子部品(22、23、24)を実装するステップであって、前記外部出力(26)は前記上面と対向する、前記ステップと、
・前記上面に樹脂層(28)を堆積させることにより、前記部品(22、23、24)をモールドしてウェハ(2)を得るステップと、
・前記一時的基板(27)を除去するステップと、
・前記上面と対向する、前記ウェハ(2)の底面側に表面処理を、前記電子部品の前記外部出力(26)が出現するまで施して、平坦面を得るステップと、
・マスキングにより、前記外部出力(26)の上にのみ、前記難酸化性または非酸化性の金属または合金(21)を堆積させるか、前記平坦面に前記金属または合金(21)を堆積させ、前記外部出力(26)からはみ出した前記金属または合金を、化学エッチングまたはレーザアブレーションまたはサンドブラスチングにより除去するステップと、
に従って得られることを特徴とする、請求項1に記載の方法。 - 金属化出力を有する前記ウェハ(2')は、
・前記電子部品の前記外部出力(26)を受ける部分(42)を除く、銅プレート(41)の上面にラッカー(40)を堆積させるステップと、
・前記外部出力(26)と前記ラッカー無し部分(42)とが重なるように、前記プレートの前記上面に前記電子部品(22、23、24)を実装し、前記外部出力(26)を前記銅プレート(41)にはんだ付けするステップと、
・前記上面に樹脂層(28)を堆積させることにより、前記部品をモールドしてウェハ(2)を得るステップと、
・前記銅(41)を、溶解させることにより除去して、前記電子部品の前記外部出力(26)を平坦面上に露出させるステップと、
・マスキングにより、前記外部出力(26)の上にのみ、前記難酸化性または非酸化性の金属または合金(21)を堆積させるか、前記平坦面に前記金属または合金を堆積させ、前記外部出力からはみ出した前記金属または合金を、化学エッチングまたはレーザアブレーションまたはサンドブラスチングにより除去するステップと、
に従って得られることを特徴とする、請求項1に記載の方法。 - 金属化出力を有する前記ウェハ(2')は、
・前記電子部品の前記外部出力を受ける部分(42)を除く、銅プレート(41)の上面にラッカー(40)を堆積させるステップと、
・前記外部出力(26)と前記ラッカー無し部分(42)とが重なるように、前記プレートの前記上面に前記電子部品(22、23、24)を実装し、前記外部出力(26)を前記銅プレート(41)にはんだ付けするステップと、
・前記上面に樹脂層(28)を堆積させることにより、前記部品をモールドしてウェハ(2)を得るステップと、
・前記銅プレート(41)の、下面と呼ばれる反対側に、前記難酸化性または非酸化性の金属または合金(21)を堆積させるステップと、
・前記外部出力(21)のほぼ下に位置する部分でのスクリーン印刷により、前記金属(21)上にラッカー(43)を堆積させるステップと、
・前記部分からはみ出した前記金属または合金(21)および銅(41)を除去して、前記ラッカー塗布された金属化出力を露出させるステップと、
・前記部分、すなわち、前記ラッカー塗布された出力から前記ラッカー(43)を除去して、金属化出力を得るステップと、
に従って得られることを特徴とする、請求項1に記載の方法。 - 金属化出力を有する前記ウェハ(2')は、
・一時的基板(27)の、上面と呼ばれる側に、前記電子部品(22、23、24)を実装するステップであって、前記外部出力(26)は前記上面と対向する、前記ステップと、
・前記上面に樹脂層(28)を堆積させることにより、前記部品をモールドしてウェハ(2)を得るステップと、
・前記一時的基板(27)を除去するステップと、
・前記上面の反対側である、前記ウェハ(2)の下面を、プラズマを用いてエッチングすることにより、前記外部出力(26)を露出させるステップと、
・マスキングにより、前記外部出力(26)の上にのみ、前記難酸化性または非酸化性の金属または合金(21)を堆積させるか、前記平坦面に前記金属または合金を堆積させ、前記外部出力からはみ出した前記金属または合金を、化学エッチングまたはレーザアブレーションまたはサンドブラスチングにより除去するステップと、
に従って得られることを特徴とする、請求項1に記載の方法。 - 金属化出力を有する前記ウェハ(2')は、
・一時的基板(27)の、上面と呼ばれる側に、前記電子部品(22、23、24)を実装するステップであって、前記外部出力(26)は前記上面と対向する、前記ステップと、
・前記上面に樹脂層(28)を堆積させることにより、前記部品をモールドしてウェハ(2)を得るステップと、
・前記一時的基板(27)を除去するステップと、
・前記上面の反対側である、前記ウェハ(2)の下面を、プラズマを用いてエッチングすることにより、前記外部出力(26)を露出させるステップと、
・前記下面全体に金属シード層を堆積させるステップと、
・各出力(26)に沿ってフォトエッチングされるフォトレジスト層を堆積させるステップと、
・前記シード層があることにより、電気化学的に堆積されるニッケルまたは金を選択的に堆積させるステップと、
・前記フォトレジスト層および前記シード層を溶解させるステップと、
に従って得られることを特徴とする、請求項1に記載の方法。 - 前記非酸化性の金属または合金(21)は、金、または、ニッケル層に金層を重ねたものであることを特徴とする、請求項1〜6のいずれか一項に記載の方法。
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