JP2013012523A - 電子部品および電子部品の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】貫通配線を備えた電子部品であって、その電極パッドが配された側の主面または側面に、電極パッドとの段差を解消するための層を介さずに、別な基体を重ねて接合することが可能な、電子部品を提供する。
【解決手段】単一の部材からなり、少なくとも一面に凹部１０１cを有する基体１０１と、前記凹部内を埋めるように配された電極パッド１０２、１０３と、前記基体に内在し、一端が前記電極パッドと接続された配線部１０４と、を備えた電子部品１００であって、前記凹部の開口部側に露出する前記電極パッドの表面１０２a、１０３aが、前記基体の一面１０１a、１０１bと面一である。
【選択図】図１

Description

本発明は、電極パッドと配線部を内在させた、電子部品および電子部品の製造方法に関する。

近年、携帯電話器等の電子機器の高機能化に伴い、電子機器を構成する電子デバイスの動作の高速化が求められている。高速化の実現に向けて、電子デバイス自身の回路を高集積化することに加えて、電子デバイスのパッケージ体を高密度に実装するための技術開発が進められている。

パッケージ体の高密度化を実現する技術の一例として、貫通配線基板を用いたシステムインパッケージ（ＳｉＰ）が提案されている。従来の貫通配線基板は、基板内部を貫通する配線部と、基板の主面に設けられた導電層（電極パッド）とを備えている（特許文献１）。配線部は、レーザー光の照射等により基板内部を改質させ、改質した部位をエッチングにより除去し、除去後に形成された空間に、導電性物質を充填することにより形成される。

ところで、従来の貫通配線基板は、基板の主面と電極パッドとの間に、段差が生じる構成を備えている。そのため、基板を複数枚重ねて接合する場合には、隣接する基板同士の間において、段差を解消するための層を形成する必要がある。また、従来の貫通配線基板の製造方法によれば、電極パッドと配線部とを別々の工程において形成する必要がある。

特開２００９−１７６９２６号公報

本発明は以上のような点を考慮してなされたものであり、貫通配線基板からなる電子部品であって、その電極パッドが配された側の主面または側面に、電極パッドとの段差を解消するための層を介さずに、別な基板を重ねて接合することが可能な、電子部品の提供を第一の目的とする。

また、本発明は、貫通配線基板からなる電子部品を構成する、電極パッドと配線部とを同一の工程において形成することを可能とする、電子部品の製造方法の提供を第二の目的とする。

本発明の請求項１に係る電子部品は、単一の部材からなり、少なくとも一面に凹部を有する基体と、前記凹部内に配された電極パッドと、前記基体に内在し、一端が前記電極パッドと接続された配線部と、を備えた電子部品であって、前記凹部の開口部側に露出する前記電極パッドの表面が、前記凹部を有する前記基体の一面と面一であることを特徴とする。

請求項１の構成によれば、電極パッドと基体の一面との間に段差が生じない。したがって、電極パッドと基体の一面との間の段差を解消するための層を介さずに、基体の一面と他の電子部品とを重ねて接合することが可能となる。

本発明の請求項２に係る電子部品は、請求項１において、前記電極パッドと前記配線部とが一体形成されていることを特徴とする。

請求項２の構成によれば、電極パッドと配線部との間には接合界面が存在しない。したがって、電極パッドと配線部との接合強度が強固となり、電子部品の損傷を抑制することができる。

本発明の請求項３に係る電子部品の製造方法は、基体の内部にレーザー光を照射し、該レーザー光が集光した焦点の近傍域に改質部を形成する第一工程と、前記改質部をエッチングにより除去し、前記基体に空間を形成する第二工程と、前記空間に導電性物質を充填し、前記基体の内部に、電極パッドとして機能する第一導電部と、一端が該第一導電部に接続された配線部として機能する第二導電部とを形成する第三工程と、前記第一導電部を前記基板の主面または側面と面一となるように露出させる第四工程と、を備えることを特徴とする。

請求項３の構成によれば、貫通配線基板からなる電子部品を構成する、電極パッドと配線部とは、連続体をなし、かつ同一の導電性物質を配されてなる。したがって、貫通配線基板からなる電子部品を構成する、電極パッドと配線部の両方を、一つの工程において形成することが可能となる。

本発明の請求項４に係る電子部品の製造方法は、請求項３において、前記第四工程において、前記基板をダイシング法を用いて切断し、前記第一導電部を該基板の側面と面一となるように露出させることを特徴とする。

請求項４の構成によれば、第一導電部を、基体の側面に平行な一面において、基体を切断することができる。したがって、基体の切断面と面一をなす第一導電部を形成することができる。

本発明に係る電子部品の構成によれば、電極パッドと基体の主面または側面との間に段差が生じない。したがって、電極パッドと基体の主面または側面との間の段差を解消するための層を介さずに、基体の主面または側面と他の電子部品を重ねて接合することが可能となる。従来の構成のように、接合する電子部品同士の間に中間層が形成されないため、電子部品を小型化することができる。ひいては、電子デバイスのパッケージ体を高密度に実装することができる。

また、本発明に係る電子部品の製造方法では、貫通配線基板からなる電子部品を構成する電極パッドと配線部とが、連続体をなし、かつ同一の導電性物質を配されてなる。したがって、貫通配線基板からなる電子部品を構成する、電極パッドと配線部の両方を、一つの工程において形成することが可能となる。従来の製造方法のように、電極パッドと配線部とが互いに異なる層に属し、電極パッドと配線部とを、二つの工程に分けて形成する場合に比べて、工程処理を簡略化することができる。

（ａ）第一実施形態に係る電子部品の平面図である。第一実施形態に係る電子部品の断面図である。 （ａ）〜（ｃ）第一実施形態に係る電子部品の製造工程図である。 （ａ）基板の主面側からみた平面図である。個片化された電子部品の斜視図である。 （ａ）、（ｂ）第一実施形態に係る電子部品の製造工程図である。 （ａ）電子部品の製造工程のうち、第一工程の変形例１を示す図である。電子部品の製造工程のうち、第一工程の変形例２を示す図である。 （ａ）電子部品の製造工程のうち、第一工程の変形例３を示す図である。電子部品の製造工程のうち、第一工程の変形例４を示す図である。 電子部品に内在する配線部の形状の一例を示す断面図である。 電子部品に内在する配線部の形状の一例を示す断面図である。 電子部品に内在する配線部の形状の一例を示す断面図である。 電子部品に内在する配線部の形状の一例を示す断面図である。 電子部品に内在する配線部の形状の一例を示す断面図である。 電極パッドの形状を比較する図である。

以下、好適な実施形態に基づき、図面を参照して本発明を説明する。

＜第一実施形態＞

図１（ａ）は、本発明の第一実施形態に係る電子部品１００の主面側からみた平面図である。電子部品１００は、基体１０１と、電極パッド１０２および１０３と、配線部１０４とを有する。図１（ａ）では、基体１０１の主面側に配された３つの電極パッド１０２と、基体１０１の側面側に配された３つの電極パッド１０３とが、それぞれ配線部１０４を介して接続されている。図１（ｂ）は、図１（ａ）のＡ−Ａ線において、電子部品１００を切断した断面を示す図である。

基体１０１は、単一の部材により構成される。基体１０１を構成する部材としては、例えばガラスなどの非結晶性基板が挙げられる。ガラス基板としては、例えば合成石英ガラス、珪酸塩を主成分とするガラス、ホウ珪酸ガラスからなるガラス基板等を用いることが出来る。合成石英ガラス基板は、加工性が良いため好適である。また、ガラス基板の厚さは特に制限されない。また、シリコン、サファイアなどの結晶性基板も、例として挙げられる。これらの部材は、後述する空間１０６の加工性に優れるので好ましい。なかでも、結晶方位による加工異方性の影響を受けにくい非結晶性である方が好ましい。

基体１０１は、主面１０１ａおよび側面１０１ｂに、それぞれ凹部１０１ｃ、１０１ｄを有する。電極パッド１０２、１０３は、それぞれ凹部１０１ｃ、１０１ｄ内を埋めるように配される。配線部１０４は、基体１０１に内在し、一端が電極パッド１０２に接続され、他端が電極パッド１０３に接続されている。

電極パッド１０２、１０３、配線部１０４は、例えば、Ａｌ、Ｃｕ、Ｃｒ、Ｔｉ、Ａｕ、Ｓｉ等の導電性を有する金属により構成される。機械的、電気的に接続された、電極パッド１０２、１０３、配線部１０４は、一体であることが好ましい。一体である場合、電極パッドと配線部との間には接合面が存在しない。したがって、電極パッドと配線部との接合が強固となり、断線することを防止できる。

ここで、電極パッドと配線部とが一体であるとは、電極パッドと配線部とが同一の材料により構成され、機械的、電気的に連続体をなす関係にあることを意味するものとする。なお、凹部１０１ｃ、１０１ｄの開口部側において露出する電極パッドの表面１０２ａ、１０３ａの面積は、配線部１０４の断面積よりも大きく形成することが好ましい。このようにすることで、一つの電極パッドに対して複数の配線部を接合した構造をとることができる。

凹部１０１ｃの開口部側において露出する、電極パッドの表面１０２ａは、凹部１０１ｃの開口部を含む、基体の主面１０１ａと面一である。また、凹部１０１ｄの開口部側において露出する、電極パッドの表面１０３ａは、凹部１０１ｄの開口部を含む、基体の側面１０１ｂと面一である。

以上説明したように、第一実施形態に係る電子部品の構成によれば、電極パッドと基体の主面または側面との間に段差が生じない。したがって、電極パッドと基体の主面または側面との間の段差を解消するための層を介さずに、基体の主面または側面と他の電子部品を重ねて接合することが可能となる。従来の構成のように、接合する電子部品同士の間に中間層が形成されないため、電子部品を小型化することができる。ひいては、電子デバイスのパッケージ体を高密度に実装することができる。

なお、図１では、基体の主面１０１ａと側面１０１ｂの両方に凹部を有する場合を例として示したが、基体の主面１０１ａと側面１０１ｂのうち少なくとも一面に凹部を有する場合にも本発明は適用される。その場合、例えば、配線部の一端を電極パッド１０２と電極パッド１０３のどちらか一方に接続し、他端を基体１０１に内蔵されたデバイス部（不図示）に接続することができる。

＜製造方法＞
図２（ａ）〜（ｃ）および図３（ａ）、（ｂ）は、第一実施形態に係る電子部品１００の製造工程図である。電子部品１００の製造方法について、図２（ａ）〜（ｃ）および図３（ａ）、（ｂ）を用いて説明する。

まず、図２（ａ）に示す第一工程において、基体１０１の内部に、レーザー光Ｌを照射する。そして、レーザー光Ｌが集光した焦点の近傍域に、エッチング耐性の弱い、構造改質部（改質部）１０５を形成する。

レーザー光Ｌとしては、パルス時間幅がピコ秒オーダー以下のパルス幅を有するレーザー光を用いることが好ましい。例えばチタンサファイアレーザー、前記パルス幅を有するファイバーレーザーなどを用いることが出来る。ただし、基体１０１に対して透明な波長を使用することが必要である。より具体的には、基体１０１に対する透過率が６０％以上のレーザー光であることが好ましい。また、レーザー光Ｌとして、加工用レーザーとして使用される一般的な波長領域（０．１〜１０ｕｍ）の光を適用することが出来る。ただし、被加工部材である基体１０１に対して透明である必要がある。

次に、図２（ｂ）に示す第二工程において、レーザー光を照射して形成された改質部１０５をエッチングにより除去し、基体１０１の内部に空間１０６を形成する。ここで行うエッチングは、ウェットエッチングであることが好ましい。エッチング液については特に限定されず、例えば１％以下のフッ酸を用いるのが最も好ましいが、その他の酸や塩基性を有するものでもよい。

次に、図２（ｃ）に示す第三工程において、改質部１０５を除去して形成された空間１０６に、導電性物質を充填し、基体１０１の内部に、導電部１０７を形成する。導電部１０７は、配線部として機能する第二導電部１０４と、第二導電部１０４の一端側に配された電極パッドとして機能する第一導電部１０２と、他端側に配された電極パッドとして機能する第一導電部１０３とで構成される。導電性物質は、めっき、スパッタリング、蒸着、ＣＶＤ、超臨界流体成膜、印刷等、およびこれらを組み合わせた方法により、成膜される。特に、均一な成膜を行うためには、ＣＶＤ、超臨界流体成膜の方法を用いることが好ましい。

第一〜第三工程の処理を行うことにより、電子部品１００を備えた基板１１０が得られる。基板１１０は、電子部品１００を１つないし複数備えたものである。図３（ａ）に、基板１１０を主面側からみた平面図を示す。図３（ａ）は、基板１１０に、ダイシングラインＤで仕切られた電子部品１００が、複数個配列された例を示している。

次に、第四工程において第一導電部を、基体の主面または側面と面一となるように露出させる。第一導電部１０２を、基体の主面と面一となるように露出させる場合には、第一導電部１０２の一部が基体の主面１０１ａにおいて露出するまで、主面１０１ａ全体を均等に研磨し、図４（ａ）に示すように、基体の研磨面１０１ｄと面一をなす電極パッド（第一導電部）１０２を形成する。研磨により、電極パッド１０２が基体の研磨面において露出し、露出面１０２ａと基体の研磨面１０１ｄとが面一をなす。研磨する方法としては、例えばＣＭＰ法等の機械的摩擦を利用した方法がある。

第一導電部１０３を、基体の側面と面一となるように露出させる場合には、第一導電部１０３を含み、かつ基体の側面１０１ｂに平行な面において、基体１０１を切断し、図４（ｂ）に示すように、基体の切断面１０１ｅと面一をなす電極パッド（第一導電部）１０３を形成する。切断により、電極パッド１０３が基体の切断面１０１ｅにおいて露出し、露出面１０３ａと基体の切断面１０１ｅとが面一をなす。切断の方法としては、ダイシングブレードを用いる方法がある。なお、露出させる電極パッド（第一導電部）を、基体の主面１０１ａ、側面１０１ｂのいずれにも形成する場合には、上述した基体１０１の研磨および切断の両方を行う。

図３（ｂ）は、図３（ａ）の基板１１０が備えた複数の電子部品１００のうち、領域Ｂに配された１個の拡大斜視図である。基板１１０に対し、第四工程の処理を行うことにより、個片化された電子部品１００が得られる。

第一実施形態に係る電子部品１００は、少なくとも、以上説明した第一〜第四工程の処理を順に行うことにより、製造することができる。

第一実施形態に係る電子部品の製造方法では、電子部品を構成する電極パッドと配線部とが、連続体をなし、かつ同一の導電性物質を配されてなる。したがって、貫通配線基板からなる電子部品を構成する、電極パッドと配線部の両方を、一つの工程において形成することが可能となる。従来の製造方法のように、電極パッドと配線部とが互いに異なる層に属し、電極パッドと配線部とを、二つの工程に分けて形成する場合に比べて、工程処理を簡略化することができる。

以上説明した電子部品１００の製造方法では、最終的に個々の電子部品に切り分けることを想定し、第一工程において、導電部として機能する部分の形状に対応した、改質部１０５を形成する。すなわち、第一工程において、導電部として機能する部分に対応した、隣接する改質部１０５同士が分断された状態となる。しかしながら、少なくとも第一工程においては、隣接する改質部１０５同士は連結していてもよい。

図５（ａ）は、第一工程において、隣接する改質部同士を、切断する面を介して連結するように形成した例（変形例１）である。隣接する改質部同士が連結した状態において、第二、第三工程の処理を行うことにより、第四工程において、個々の電子部品１００に切り分ける際に、切断面の位置に自由度が生じる。

図５（ｂ）は、第一工程において、隣接する改質部１０５同士を、切断する面を介して連結させ、かつ切断する箇所と基体の主面１０１ａとの間に、仮の改質部１０５ａを形成した例（変形例２）である。隣接する改質部同士を連結させ、かつ仮の改質部１０５ａを形成した状態において、第二、第三工程の処理を行うことにより、第四工程において、個々の電子部品１００に切り分ける際に、切断面の位置を正確に制御することができる。

図６（ａ）は、基板１１０の主面の一部領域を含む平面図である。第一工程において、隣接する改質部同士を、切断面Ｄを介して連結させるとともに、切断面Ｄが４つの側面に形成されるように改質部１０５を形成し、第二〜第四工程までの処理を行うことにより、４つの側面に電極パッドが露出するように形成される。これにより、電子部品１００の４方向の側面に、他の電子部品を接続することができる。なお、図６（ａ）では、切断面Ｄを４つの側面に設けた例を示したが、連結された改質部は、形状を自由に変えて形成することができるため、切断面Ｄにおける、改質部の位置を自由に設定することができる。すなわち、切断面Ｄにおける、電極パッドの位置も自由に設定することができる。したがって、接続する他の電子部品の回路構成に応じた最適な位置に、電極パッドを形成することができる。

図６（ｂ）は、基板の１１０の主面の一部領域を含む平面図である。第一工程において、隣接する改質部同士を、切断面Ｄを介して連結させるとともに、配線部が切断面Ｄに含まれるように改質部１０５を形成する。そして、第二〜第四工程までの処理を行うことにより、切断面Ｄにおいて電極パッドに加えて、配線部１０５も露出させた電子部品を形成することができる。

なお、図１〜６に示した、電子部品が備えた配線部の形状は、一例である。配線部の形状について他の実施例を、図７〜１１を用いて説明する。

［実施例１］
本発明に係る電子部品としては、図７に示す電子部品１２０も挙げられる。電子部品１２０は、基体１２１と、基体１２１に内在した、電極パッド１２２ｄ、電極パッド１２２ｅ、配線部１２４とを備えている。電極パッド１２２ｄは、基体１２１の一方の主面１２１ｄと面一をなし、電極パッド１２２ｅは、基体１２１の他方の主面１２１ｅと面一をなしている。配線部１２４は、一端が電極パッド１２２ｄに、他端が電極パッド１２２ｅに、それぞれ電気的に接続されている。

［実施例２］
本発明に係る電子部品としては、図８に示す電子部品１３０も挙げられる。電子部品１３０は、基体１３１と、基体１３１に内在した、電極パッド１３２ｄ、電極パッド１３２ｅ、配線部１３４とを備えている。電極パッド１３２ｄ、１３２ｅは、いずれも基体１３１の一方の主面１３１ｄと面一をなしている。すなわち、電極パッドが、基体１３１の片側の主面側においてのみ露出している。配線部１３４は、一端が電極パッド１３２ｄに、他端が電極パッド１３２ｅに、それぞれ電気的に接続されている。

［実施例３］
本発明に係る電子部品としては、図９に示す電子部品１４０も挙げられる。電子部品１４０は、基体１４１と、基体１４１に内在した、電極パッド１４２ｄ、電極パッド１４２ｅ、電極パッド１４２ｆ、配線部１４４とを備えている。電極パッド１４２ｄは、基体１４１の一方の主面１４１ｄと面一をなし、電極パッド１４２ｅおよび１４２ｆは、基体１４１の他方の主面１４１ｅと面一をなしている。配線部１４４は、３方向に分岐しており、分岐した三つの端部は、それぞれ電極パッド１４２ｄ、１４２ｅ、１４２ｆに、それぞれ電気的に接続されている。なお、配線部１４４は、この例に限らず、三つ以上に分岐してもよい。また、分岐した端部はいずれも、一方の主面１４１ｄ、他方の主面１４１ｅのどちらと面一をなしていてもよい。

［実施例４］
本発明に係る電子部品としては、図１０に示す電子部品１５０も挙げられる。電子部品１５０は、基体１５１と、基体１５１に内在した、電極パッド１５２ｄ、電極パッド１５２ｅ、電極パッド１５２ｆ、電極パッド１５２ｇ、配線部１５４とを備えている。電極パッド１５２ｄは、基体１５１の一方の主面１５１ｄと面一をなし、電極パッド１５２ｅは、基体１５１の他方の主面１５１ｅと面一をなしている。電極パッド１５２ｆ、１５２ｇは、いずれも基体の側面１５１ｂと面一をなしている。配線部１５４は、４方向に分岐しており、分岐した４つの端部は、それぞれ電極パッド１５２ｄ、１５２ｅ、１５２ｆ、１５２ｇに、それぞれ電気的に接続されている。なお、配線部１５４は、この例に限らず、５方向以上に分岐していてもよい。また、分岐した端部はいずれも、一方の主面１５１ｄ、他方の主面１５１ｅ、側面１５１ｂのいずれと面一をなしていてもよい。

［実施例５］
本発明に係る電子部品としては、図１１に示す電子部品１６０も挙げられる。電子部品１６０は、基体１６１と、基体１６１に内在した、電極パッド（１６２ｄ、１６２ｅ、１６２ｆ、１６２ｇ、１６２ｈ）、配線部（１６４ａ、１６４ｂ、１６４ｃ、１６４ｄ）とを備えている。電極パッド１６２ｄは、基体１６１の一方の主面１６１ｄと面一をなし、電極パッド１６２ｅ、１６２ｆ、１６２ｇ、１６２ｈは、それぞれ基体１４１の他方の主面１６１ｅと面一をなしている。配線部１６４ａ、配線部１６４ｂ、配線部１６４ｃ、配線部１６４ｄは、それぞれ電極パッド１６２ｄと電極パッド１６２ｅ、電極パッド１６２ｄと電極パッド１６２ｆ、電極パッド１６２ｄと電極パッド１６２ｇ、電極パッド１６２ｄと電極パッド１６２ｈを、電気的に接続している。すなわち、基体１６１の片方の主面側において、複数の配線部に共通の電極パッドが形成されている。

電極パッドの形状について、図１２を用いて説明する。図１２は、形状が異なる三種類の電極パッド１９２α、１９２β、１９２γを比較する図である。電極パッド１９２α、１９２β、１９２γはそれぞれ、基体１９１に内在し、基体の主面１９１ａと面一をなしている。そして、基体１９１内において、配線部１９４α、１９４β、１９４γが、それぞれ電極パッド１９２α、１９２β、１９２γに接続されている。

図１〜１１においては、電極パッド１９２αのように、平板状のものを一例として示したが、電極パッドは、少なくとも基体の主面または側面と面一となる露出面を有していればよい。そこで、例えば、電極パッド１９２βのように、露出面を除いた側面１９１ｄが、基体の主面１９１ａから所定深さの内部に向けて、内向きに傾斜しているものを用いてもよい。また、電極パッド１９２γのように、露出面を除いた側面１９１ｅが、曲面になっているものを用いてもよい。

本発明は、例えばダイシング工程によって分離される貫通電極を備えた半導体装置に広く適用することができる。また、本発明は、他のデバイスを積層して配線するための基台（インターポーザ）として利用することができる。

１００・・・電子部品、１０１・・・基体、１０１ａ・・・主面、１０１ｂ・・・側面、
１０１ｃ、１０１ｄ・・・凹部、１０２、１０３・・・電極パッド（第一導電部）、
１０２ａ、１０３ａ・・・表面、１０４・・・配線部（第二導電部）、１０５・・・改質部、
レーザー光・・・Ｌ。

Claims (4)

1. 単一の部材からなり、少なくとも一面に凹部を有する基体と、
   前記凹部内に配された電極パッドと、
   前記基体に内在し、一端が前記電極パッドと接続された配線部と、を備えた電子部品であって、
   前記凹部の開口部側に露出する前記電極パッドの表面が、
   前記凹部を有する前記基体の一面と面一であることを特徴とする電子部品。
2. 前記電極パッドと前記配線部とが一体形成されていることを特徴とする請求項１に記載の電子部品。
3. 基体の内部にレーザー光を照射し、該レーザー光が集光した焦点の近傍域に改質部を形成する第一工程と、
   前記改質部をエッチングにより除去し、前記基体に空間を形成する第二工程と、
   前記空間に導電性物質を充填し、前記基体の内部に、電極パッドとして機能する第一導電部と、一端が該第一導電部に接続された配線部として機能する第二導電部とを形成する第三工程と、
   前記第一導電部を前記基板の主面または側面と面一となるように露出させる第四工程と、
   を備えることを特徴とする電子部品の製造方法。
4. 前記第四工程において、前記基板をダイシング法を用いて切断し、前記第一導電部を該基板の側面と面一となるように露出させることを特徴とする請求項３に記載の電子部品の製造方法。

Images