JP2016100555A

JP2016100555A - 電子装置

Info

Publication number: JP2016100555A
Application number: JP2014238587A
Authority: JP
Inventors: 勇西村; Isamu Nishimura
Original assignee: Rohm Co Ltd
Current assignee: Rohm Co Ltd
Priority date: 2014-11-26
Filing date: 2014-11-26
Publication date: 2016-05-30

Abstract

【課題】放熱性を高めることが可能な電子装置を提供すること。
【解決手段】厚さ方向において互いに反対側を向く主面１１１および裏面１１２を有し、半導体材料よりなる基板１と、基板１に配置された電子素子７１と、電子素子７１に導通する導電層３と、を備え、基板１には、主面１１１から凹む素子配置用凹部１４が形成されており、素子配置用凹部１４には、電子素子７１が配置されており、導電層３は、素子配置用凹部１４に形成された放熱用パッド３７を含み、電子素子７１は、放熱用パッド３７に接合されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、電子装置に関する。

外部からの電流の入出力に対して特定の機能を果たす電子装置は、様々な形態のものが提案されている。一般的には、この電子装置の機能を果たすために、各々が電気回路の一部を構成する複数の素子が内蔵されている。これらの素子を支持し、かつ互いに導通させることを目的として、金属製のリードが用いられる。このリードは、上記複数の素子の機能や形状および大きさに応じて、その個数や形状および大きさが決定される。このリードに搭載された上記複数の素子は、封止樹脂によって覆われる。封止樹脂は、これらの素子や上記リードの一部を保護するためのものである。このような電子装置は、たとえば電子機器の回路基板などに実装されて用いられる。当該電子装置の作動時には、上記素子から発生する熱を外部へと放散することが重要である。なお、電子装置に関する文献としては、特許文献１が挙げられる。

特開２０１２−９９６７３号公報

本発明は、上記した事情のもとで考え出されたものであって、放熱性を高めることが可能な電子装置を提供することをその課題とする。

本発明によって提供される電子装置は、厚さ方向において互いに反対側を向く主面および裏面を有し、半導体材料よりなる基板と、前記基板に配置された電子素子と、前記電子素子に導通する導電層と、を備え、前記基板には、前記主面から凹む素子配置用凹部が形成されており、前記素子配置用凹部には、前記電子素子が配置されており、前記導電層は、前記素子配置用凹部に形成された放熱用パッドを含み、前記電子素子は、前記放熱用パッドに接合されている。

本発明の好ましい実施の形態においては、前記電子素子と前記放熱用パッドとは、良伝熱性接合材によって接合されている。

本発明の好ましい実施の形態においては、前記良伝熱性接合材は、金属を含む。

本発明の好ましい実施の形態においては、前記良伝熱性接合材は、はんだである。

本発明の好ましい実施の形態においては、前記素子配置用凹部は、前記厚さ方向のうちの一方である第１厚さ方向を向く素子配置用凹部底面を有し、前記放熱用パッドは、前記素子配置用凹部底面に形成されている。

本発明の好ましい実施の形態においては、前記素子配置用凹部底面は、前記厚さ方向に直交する面である。

本発明の好ましい実施の形態においては、前記基板に形成された絶縁層を更に備え、前記絶縁層の少なくとも一部は、前記導電層と前記基板との間に介在している。

本発明の好ましい実施の形態においては、前記絶縁層は、ＳｉＯ₂あるいはＳｉＮよりなる。

本発明の好ましい実施の形態においては、前記絶縁層は、前記素子配置用凹部の内面に形成された凹部内面絶縁部を含む。

本発明の好ましい実施の形態においては、前記凹部内面絶縁部は、前記素子配置用凹部底面を露出させる開口部を有しており、前記放熱用パッドは、前記開口部内において前記素子配置用凹部底面に直接形成されている。

本発明の好ましい実施の形態においては、前記基板には、当該素子配置用凹部から前記裏面に貫通する貫通孔が形成されており、前記貫通孔は、貫通孔内面を有し、前記導電層は、前記貫通孔内面に形成され、且つ前記貫通孔と通じて前記放熱用パッドと接触している貫通孔内面導電部を含む。

本発明の好ましい実施の形態においては、前記絶縁層は、前記貫通孔内面に形成された貫通孔内面絶縁部を含む。

本発明の好ましい実施の形態においては、前記貫通孔内面絶縁部は、前記貫通孔内面導電部と前記貫通孔内面との間に介在する。

本発明の好ましい実施の形態においては、前記貫通孔は、前記主面側から前記裏面側に向かうほど断面寸法が大である。

本発明の好ましい実施の形態においては、前記基板には、当該素子配置用凹部から前記裏面に貫通する貫通孔が形成されており、前記貫通孔は、貫通孔内面を有し、前記導電層は、前記貫通孔内面を介して前記素子配置用凹部から前記裏面にわたって、形成されている。

本発明の好ましい実施の形態においては、前記凹部内面絶縁部は、厚さ方向視において前記貫通孔の前記主面側端縁と位置する補助貫通孔を有する。

本発明の好ましい実施の形態においては、前記補助貫通孔は、前記厚さ方向において断面形状が一定である。

本発明の好ましい実施の形態においては、前記絶縁層は、前記補助貫通孔の内面に形成され、且つ前記貫通孔内面絶縁部に繋がる補助貫通孔内面絶縁部を含む。

本発明の好ましい実施の形態においては、前記導電層は、前記素子配置用凹部において前記補助貫通孔を塞ぐ補助貫通孔封鎖部を含む。

本発明の好ましい実施の形態においては、前記導電層は、少なくとも一部が前記貫通孔内面絶縁部に形成されており、且つ前記補助貫通孔封鎖部と接する貫通孔内面導電部を含む。

本発明の好ましい実施の形態においては、前記絶縁層は、裏面側絶縁部を含み、前記裏面側絶縁部の少なくとも一部は、前記基板の前記裏面に形成されている。

本発明の好ましい実施の形態においては、少なくとも一部が前記裏面に形成された裏面側絶縁膜を更に備え、前記裏面側絶縁膜は、前記貫通孔内に形成された部位を有しており、前記導電層は、前記裏面側絶縁膜と前記基板との間に介在している。

本発明の好ましい実施の形態においては、前記裏面に形成された裏面電極パッドを更に備え、前記裏面電極パッドは、前記導電層に接しており、且つ、前記電子素子に導通している。

本発明の好ましい実施の形態においては、前記導電層は、シード層と、メッキ層と、を含み、前記シード層は、前記基板と前記メッキ層との間に介在している。

本発明の好ましい実施の形態においては、前記素子配置用凹部に充填され、前記電子素子を覆う封止樹脂部を更に備える。

本発明の好ましい実施の形態においては、前記貫通孔の個数は、複数である。

本発明の好ましい実施の形態においては、前記基板は、半導体材料の単結晶よりなる。

本発明の好ましい実施の形態においては、前記半導体材料は、Ｓｉである。

本発明の好ましい実施の形態においては、前記主面および前記裏面は、前記基板の厚さ方向に直交し、且つ、平坦である。

本発明の好ましい実施の形態においては、前記主面は、（１００）面である。

本発明によれば、前記電子素子は、前記放熱用パッドに接合されている。前記放熱用パッドは、前記素子配置用凹部に配置されている。前記素子配置用凹部は、前記主面から凹む部分であるため、前記放熱用パッドは、前記裏面までの距離が相対的に小さい。これにより、前記電子素子からの熱が、前記裏面側へと伝わりやすい。したがって、前記電子装置の放熱性を高めることができる。

本発明のその他の特徴および利点は、添付図面を参照して以下に行う詳細な説明によって、より明らかとなろう。

本発明の第１実施形態に基づく電子装置を示す断面図である。図１の電子装置を示す要部拡大断面図である。図１の電子装置を示す要部拡大断面図である。図１の電子装置の基板を示す平面図である。図１の電子装置の製造方法の一例を示す断面図である。図１の電子装置の製造方法の一例を示す断面図である。図１の電子装置の製造方法の一例を示す断面図である。図１の電子装置の製造方法の一例を示す断面図である。図１の電子装置の製造方法の一例を示す断面図である。図１の電子装置の製造方法の一例を示す断面図である。図１の電子装置の製造方法の一例を示す断面図である。図１の電子装置の製造方法の一例を示す断面図である。図１の電子装置の製造方法の一例を示す断面図である。図１の電子装置の製造方法の一例を示す断面図である。図１の電子装置の製造方法の一例を示す断面図である。図１の電子装置の製造方法の一例を示す断面図である。図１の電子装置の製造方法の一例を示す断面図である。本発明の第２実施形態に基づく電子装置を示す断面図である。本発明の第３実施形態に基づく電子装置を示す断面図である。

以下、本発明の好ましい実施の形態につき、図面を参照して具体的に説明する。

図１〜図３は、本発明の第１実施形態に基づく電子装置を示している。本実施形態の電子装置Ａ１は、基板１、絶縁層２、導電層３、裏面側絶縁膜４１、裏面電極パッド５１、封止樹脂部６、電子素子７１および電子素子７２を備えている。図１は、電子装置Ａ１の厚さ方向に沿う断面における断面図である。図２および図３は、電子装置Ａ１の要部拡大断面図である。また、図４は、基板１のみを示す平面図である。

基板１は、半導体材料の単結晶よりなる。本実施形態においては、基板１は、Ｓｉ単結晶からなる。基板１の材質は、Ｓｉに限定されず、たとえば、ＳｉＣであってもよい。基板１の厚さは、たとえば、２００〜５５０μｍである。基板１には、電子素子７１および電子素子７２が配置されている。

基板１は、主面１１１と、裏面１１２と、を有する。

主面１１１は、厚さ方向の一方を向く。主面１１１は平坦である。主面１１１は厚さ方向に直交する。主面１１１は、（１００）面、あるいは、（１１０）面である。本実施形態では、主面１１１は、（１００）面である。

裏面１１２は、厚さ方向の他方を向く。すなわち、裏面１１２および主面１１１は互いに反対側を向く。裏面１１２は平坦である。裏面１１２は厚さ方向に直交する。

基板１には、素子配置用凹部１４、２つの貫通孔１７および１つの貫通孔１８が形成されている。

素子配置用凹部１４は、主面１１１から凹んでいる。素子配置用凹部１４には、電子素子７１および電子素子７２が配置されている。素子配置用凹部１４の深さ（主面１１１と後述の素子配置用凹部底面１４２との、厚さ方向における離間寸法）は、たとえば、１００〜３００μｍである。素子配置用凹部１４は、厚さ方向視において矩形状である。素子配置用凹部１４の形状は、主面１１１として（１００）面を採用したことに依存している。

素子配置用凹部１４は、素子配置用凹部第１側面１４１、素子配置用凹部底面１４２、素子配置用凹部中間面１４３および素子配置用凹部第２側面１４４を有している。

素子配置用凹部底面１４２は、基板１の厚さ方向において主面１１１と同じ側を向く。素子配置用凹部底面１４２は、厚さ方向視において矩形状である。素子配置用凹部底面１４２には、電子素子７１が配置されている。素子配置用凹部底面１４２は、厚さ方向に直交する面である。

素子配置用凹部第１側面１４１は、素子配置用凹部底面１４２から起立する。素子配置用凹部第１側面１４１は、素子配置用凹部底面１４２につながっている。素子配置用凹部第１側面１４１は、厚さ方向に対し傾斜している。厚さ方向に直交する平面に対する素子配置用凹部第１側面１４１の角度は、５５度である。これは、主面１１１として（１００）面を採用したことに由来している。素子配置用凹部第１側面１４１は、４つの平坦面を有している。

素子配置用凹部中間面１４３は、素子配置用凹部底面１４２につながっている。素子配置用凹部中間面１４３は、厚さ方向において主面１１１と同じ側を向いている。素子配置用凹部中間面１４３は、厚さ方向視矩形環状であり、平坦面である。

素子配置用凹部第２側面１４４は、素子配置用凹部中間面１４３から起立する。素子配置用凹部第２側面１４４は、主面１１１につながっている。素子配置用凹部第２側面１４４は、厚さ方向に対し傾斜している。厚さ方向に直交する平面に対する素子配置用凹部第２側面１４４の角度は、５５度である。これは、主面１１１として（１００）面を採用したことに由来している。素子配置用凹部第２側面１４４は、４つの平坦面を有している。

貫通孔１７は、基板１における一部分を素子配置用凹部底面１４２から裏面１１２へと貫通する。本実施形態では、貫通孔１７の個数は、複数（２つ）である。貫通孔１７の深さは、たとえば、１０〜５０μｍである。基板１の厚さ方向視における貫通孔１７の最大開口寸法は、たとえば、１０〜５０μｍである。基板１の厚さ方向視における貫通孔１７の最大開口寸法に対する、貫通孔１７の深さの比は、０．２〜５である。本実施形態では、貫通孔１７は、厚さ方向視において、矩形状である。また、本実施形態においては、貫通孔１７は、厚さ方向において主面１１１側から裏面１１２側に向かうほど断面寸法が大である。

貫通孔１７は、貫通孔内面１７１を有する。

貫通孔内面１７１は、基板１の厚さ方向に対して傾斜している。貫通孔内面１７１は、４つの平坦面を有している。本実施形態では、貫通孔内面１７１は、素子配置用凹部底面１４２および裏面１１２につながっている。厚さ方向に直交する平面に対する貫通孔内面１７１の角度は、５５度である。これは、主面１１１として（１００）面を採用したことに由来している。

貫通孔１８は、基板１における一部分を素子配置用凹部底面１４２から裏面１１２へと貫通している。本実施形態では、貫通孔１８の個数は、１つであり、２つの貫通孔１７の間に位置している。貫通孔１８の深さは、たとえば、１０〜５０μｍである。基板１の厚さ方向視における貫通孔１８の最大開口寸法は、たとえば、１０〜５０μｍである。基板１の厚さ方向視における貫通孔１８の最大開口寸法に対する、貫通孔１８の深さの比は、０．２〜５である。本実施形態では、貫通孔１８は、厚さ方向視において、矩形状である。また、本実施形態においては、貫通孔１８は、厚さ方向において主面１１１側から裏面１１２側に向かうほど断面寸法が大である。

貫通孔１８は、貫通孔内面１８１を有する。

貫通孔内面１８１は、基板１の厚さ方向に対して傾斜している。貫通孔内面１８１は、４つの平坦面を有している。本実施形態では、貫通孔内面１８１は、素子配置用凹部底面１４２および裏面１１２につながっている。厚さ方向に直交する平面に対する貫通孔内面１８１の角度は、５５度である。これは、主面１１１として（１００）面を採用したことに由来している。

絶縁層２は、導電層３と基板１との間に介在している。絶縁層２の厚さは、たとえば０．１〜１．０μｍ程度である。絶縁層２は、たとえば、ＳｉＯ₂あるいはＳｉＮよりなる。

絶縁層２は、凹部内面絶縁部２１、貫通孔内面絶縁部２２、補助貫通孔内面絶縁部２３および裏面側絶縁部２４を有する。

凹部内面絶縁部２１は、基板１の素子配置用凹部１４に形成されている。本実施形態では、凹部内面絶縁部２１は、素子配置用凹部第１側面１４１、素子配置用凹部底面１４２、素子配置用凹部中間面１４３および素子配置用凹部第２側面１４４のすべてに形成されている。凹部内面絶縁部２１は、たとえば熱酸化によって形成されている。凹部内面絶縁部２１は、たとえば、ＳｉＯ₂よりなる。

凹部内面絶縁部２１には、補助貫通孔２１１が形成されている。補助貫通孔２１１は、凹部内面絶縁部２１を厚さ方向に貫通している。また、補助貫通孔２１１は、厚さ方向視において貫通孔１７内に位置している。補助貫通孔２１１は、厚さ方向において断面形状が一定である。

また、本実施形態においては、凹部内面絶縁部２１には、開口部２５が形成されている。開口部２５は、凹部内面絶縁部２１を厚さ方向に貫通しており、素子配置用凹部底面１４２を素子配置用凹部１４側に露出させている。また、開口部２５は、厚さ方向視において貫通孔１８を内包している。

貫通孔内面絶縁部２２は、貫通孔１７の貫通孔内面１７１および貫通孔１８の貫通孔内面１８１に形成されている。貫通孔内面絶縁部２２は、たとえばＣＶＤ（ＣｈｅｍｉｃａｌＶａｐｏｒＤｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）によって形成されている。貫通孔内面絶縁部２２は、たとえば、ＳｉＯ₂またはＳｉＮよりなる。

補助貫通孔内面絶縁部２３は、凹部内面絶縁部２１の補助貫通孔２１１の内面に形成されている。補助貫通孔内面絶縁部２３は、たとえばＣＶＤ（ＣｈｅｍｉｃａｌＶａｐｏｒＤｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）によって形成されている。補助貫通孔内面絶縁部２３は、たとえば、ＳｉＯ₂またはＳｉＮよりなる。

裏面側絶縁部２４の少なくとも一部は、基板１の裏面１１２に形成されている。裏面側絶縁部２４は、熱酸化によって形成されている。裏面側絶縁部２４は、たとえば、ＳｉＯ₂よりなる。

導電層３は、電子素子７１および電子素子７２に導通する。導電層３は、電子素子７１および電子素子７２に入出力する電流経路を構成するためのものである。導電層３は、素子配置用凹部第１側面１４１、素子配置用凹部底面１４２、素子配置用凹部中間面１４３、貫通孔内面１７１および裏面１１２に形成されている。より具体的には、導電層３は、貫通孔内面１７１を介して素子配置用凹部１４から裏面１１２にわたって、形成されている。

導電層３は、シード層３１およびメッキ層３２を含む。

シード層３１は、所望のメッキ層３２を形成するためのいわゆる下地層である。シード層３１は、基板１とメッキ層３２との間に介在している。シード層３１は、たとえばＣｕよりなる。シード層３１は、たとえばスパッタリングによって形成される。シード層３１の厚さは、たとえば、１μｍ以下である。

メッキ層３２は、シード層３１を利用した電解めっきによって形成される。メッキ層３２は、たとえばＣｕあるいはＴｉ、Ｎｉ、Ｃｕなどが積層された層よりなる。メッキ層３２の厚さは、たとえば３〜１０μｍ程度である。メッキ層３２の厚さは、シード層３１の厚さよりも厚い。

導電層３は、素子配置用凹部パッド３３、貫通孔内面導電部３５、貫通孔内面導電部３５Ａ、補助貫通孔封鎖部３６、放熱用パッド３７および裏面放熱用パッド３８を含む。

素子配置用凹部パッド３３は、素子配置用凹部１４に形成されており、特に素子配置用凹部底面１４２に形成されたものを含む。また、素子配置用凹部パッド３３は、素子配置用凹部中間面１４３に形成されたものを含んでいてもよい。素子配置用凹部底面１４２に形成された素子配置用凹部パッド３３は、電子素子７１を素子配置用凹部底面１４２に搭載するために用いられる。素子配置用凹部中間面１４３に形成された素子配置用凹部パッド３３は、電子素子７２を素子配置用凹部中間面１４３に搭載するために用いられる。

貫通孔内面導電部３５は、貫通孔１７の貫通孔内面１７１に形成された部分を含む。本実施形態においては、図２に示すように、貫通孔内面導電部３５は、貫通孔１７の貫通孔内面１７１において絶縁層２の貫通孔内面絶縁部２２に積層された部分と、補助貫通孔内面絶縁部２３に形成された部分とを含む。さらに、貫通孔内面導電部３５は、貫通孔１７の底面をなすように配置された、厚さ方向に対して直角である部分を含む。

補助貫通孔封鎖部３６は、貫通孔１７を主面１１１側から塞いでおり、素子配置用凹部パッド３３のうち素子配置用凹部底面１４２に形成されたものと同層をなしている。補助貫通孔封鎖部３６と貫通孔内面導電部３５とは、互いに接している。

放熱用パッド３７は、素子配置用凹部１４に形成されており、より具体的には、素子配置用凹部底面１４２に形成されている。さらに、本実施形態においては、放熱用パッド３７は、絶縁層２の開口部２５内に形成されており、絶縁層２を介することなく素子配置用凹部底面１４２に直接形成されている。

貫通孔内面導電部３５Ａは、貫通孔１８の貫通孔内面１８１に形成された部分を含む。本実施形態においては、図３に示すように、貫通孔内面導電部３５Ａは、貫通孔１８の貫通孔内面１８１において絶縁層２の貫通孔内面絶縁部２２に積層された部分と、貫通孔１８の底部において放熱用パッド３７と直接接する部分を有する。

裏面放熱用パッド３８は、裏面１１２に形成されており、より具体的には、絶縁層２の裏面側絶縁部２４を介して裏面１１２に形成されている。裏面放熱用パッド３８は、厚さ方向視において貫通孔１８を囲んでおり、貫通孔内面導電部３５Ａにつながっている。

裏面側絶縁膜４１の少なくとも一部は、裏面１１２に形成されている。裏面側絶縁膜４１は、貫通孔１７内に形成された部位を有している。裏面側絶縁膜４１と基板１との間に導電層３が介在している。裏面側絶縁膜４１は、たとえばＳｉＮよりなる。裏面側絶縁膜４１は、たとえば、ＣＶＤによって形成されている。

裏面電極パッド５１は、裏面１１２に形成されている。裏面電極パッド５１は、導電層３に接しており、且つ、電子素子７１に導通している。裏面電極パッド５１は、たとえば基板１に近い順に、Ｎｉ層、Ｐｄ層、およびＡｕ層が積層された構造となっている。本実施形態では、裏面電極パッド５１は矩形状である。

封止樹脂部６は、素子配置用凹部１４に充填され、電子素子７１および電子素子７２を覆っている。封止樹脂部６は、第１封止樹脂部６１および第２封止樹脂部６２を含む。第１封止樹脂部６１は、電子素子７１を覆っており、素子配置用凹部底面１４２および素子配置用凹部第１側面１４１によって囲まれた空間に充填されている。第２封止樹脂部６２は、電子素子７２を覆っており、素子配置用凹部中間面１４３および素子配置用凹部第２側面１４４によって囲まれた空間に充填されている。封止樹脂部６の材質としては、たとえばエポキシ樹脂、フェノール樹脂、ポリイミド樹脂、ポリベンゾオキサゾール（ＰＢＯ）樹脂、および、シリコーン樹脂が挙げられる。封止樹脂部６は、透光性樹脂または非透光性樹脂のいずれであってもよいが、本実施形態においては、非透光性樹脂が好ましい。

電子素子７１は、素子配置用凹部底面１４２に搭載されている。電子素子７１の一例としては、たとえば集積回路素子が挙げられ、具体的には、いわゆるＡＳＩＣ（ＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎＳｐｅｃｉｆｉｃＩｎｔｅｇｒａｔｅｄＣｉｒｃｕｉｔ）素子である。あるいは、電子素子７１の他の例としては、インダクタやキャパシタなどの受動素子が挙げられる。

さらに、本実施形態においては、電子素子７１は、放熱用パッド３７に接合されている。電子素子７１のうち放熱用パッド３７に接合される部位は特に限定されないが、電子素子７１の底面に形成された絶縁層、あるいは金属層などが適宜選択される。電子素子７１の前記金属層が接合される場合、導電層３の裏面放熱用パッド３８は、裏面電極パッド５１とは導通しない構成が好ましい。図３は、電子素子７１に形成された金属層が放熱用パッド３７に接合された例である。

電子素子７１は、良伝熱性接合材５５によって放熱用パッド３７に接合されている。良伝熱性接合材５５は、相対的に良好な伝熱性を有する材質からなり、好ましくは金属を含み、たとえばはんだである。この良伝熱性接合材５５は、電子素子７１および電子素子７２を素子配置用凹部パッド３３に接合するために用いられていてもよい。

電子素子７２は、素子配置用凹部中間面１４３に搭載されている。電子素子７２の一例としては、たとえば集積回路素子が挙げられ、具体的には、いわゆるＡＳＩＣ（ＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎＳｐｅｃｉｆｉｃＩｎｔｅｇｒａｔｅｄＣｉｒｃｕｉｔ）素子である。あるいは、電子素子７２の他の例としては、インダクタやキャパシタなどの受動素子が挙げられる。

次に、電子装置Ａ１の製造方法の一例について、図５〜図１７を参照しつつ、以下に説明する。

まず、図５に示すように基板１を用意する。基板１は、半導体材料の単結晶からなり、本実施形態においては、Ｓｉ単結晶からなる。基板１の厚さは、たとえば２００〜５５０μｍ程度である。基板１は、上述した電子装置Ａ１の基板１を複数個得ることのできるサイズである。すなわち、以降の製造工程においては、複数の電子装置Ａ１を一括して製造する手法を前提としている。１つの電子装置Ａ１を製造する方法であっても構わないが、工業上の効率を考慮すると、複数の電子装置Ａ１を一括して製造する手法が現実的である。なお、図４に示す基板１は、電子装置Ａ１における基板１とは厳密には異なるが、理解の便宜上、いずれの基板についても、基板１として表すものとする。

基板１は、互いに反対側を向く主面１１１および裏面１１２を有している。本実施形態においては、主面１１１として結晶方位が（１００）である面、すなわち（１００）面を採用する。

次いで、主面１１１をたとえば酸化させることによりＳｉＯ₂からなるマスク層を形成する。このマスク層の厚さは、たとえば０．７〜１．０μｍ程度である。

次いで、前記マスク層に対してたとえばエッチングによるパターニングを行う。これにより、前記マスク層にたとえば矩形状の開口を形成する。この開口の形状および大きさは、最終的に得ようとする素子配置用凹部１４の形状および大きさに応じて設定する。

次いで、基板１に対して、たとえばＫＯＨを用いた異方性エッチングによって行う。ＫＯＨは、Ｓｉ単結晶に対して良好な異方性エッチングを実現しうるアルカリエッチング溶液の一例である。これにより、基板１には、凹部が形成される。この凹部は、底面および側面を有する。前記底面は、厚さ方向に対して直角である。前記側面が厚さ方向に直交する平面に対してなす角度は、５５°程度となる。

次いで、前記マスク層の開口を拡大する。続いて、上述したＫＯＨを用いた異方性エッチングによって行う。そして、前記マスク層を除去する。この２段階のエッチングを行うことにより、図６に示す素子配置用凹部１４が形成される。素子配置用凹部１４は、素子配置用凹部第１側面１４１、素子配置用凹部底面１４２、素子配置用凹部中間面１４３および素子配置用凹部第２側面１４４を有しており、主面１１１から凹んでいる。素子配置用凹部１４は、厚さ方向視矩形状である。

次いで、図７に示すように、熱酸化させることにより、素子配置用凹部第１側面１４１、素子配置用凹部底面１４２、素子配置用凹部中間面１４３および素子配置用凹部第２側面１４４に、絶縁層２を形成する。この絶縁層２は、上述した凹部内面絶縁部２１となる。また、凹部内面絶縁部２１をエッチングするなどにより、開口部２５を形成する。

次いで、図８に示すように、導電層３を形成する。導電層３の形成は、シード層３１およびメッキ層３２の形成を含む。シード層３１は、たとえばＣｕを用いたスパッタリングを行った後にパターニングを施すことにより、形成される。メッキ層３２の形成は、たとえばシード層３１を利用した電解メッキによって行う。この結果、たとえばＣｕあるいはＴｉ、Ｎｉ、Ｃｕなどが積層された層からなるメッキ層３２が得られる。シード層３１およびメッキ層３２は、積層されることにより導電層３をなす。この際、導電層３は、たとえば素子配置用凹部パッド３３を含む形状とされている。また、導電層３のうち開口部２５内に形成された部分が、放熱用パッド３７となる。

次いで、図９に示すように、電子素子７１を素子配置用凹部１４に配置する。より具体的には、電子素子７１を素子配置用凹部底面１４２に搭載する。電子素子７１には、たとえばはんだボールを形成しておく。はんだボールには、フラックスを塗布しておく。このフラックスの粘着性を利用して、電子素子７１を載置する。また、電子素子７１の下面に形成された金属層などに良伝熱性接合材５５を塗布する。あるいは、放熱用パッド３７に良伝熱性接合材５５を塗布する。そして、リフロー炉によって上記はんだボールを溶融させた後に硬化させることにより、電子素子７１の配置が完了する。また、これと並行して、良伝熱性接合材５５によって電子素子７１が放熱用パッド３７に接合される。はんだボールを形成する手法の他に、導電層３の素子配置用凹部パッド３３にはんだペーストを塗布しておく手法を採用してもよい。

次いで、図１０に示すように、第１封止樹脂部６１を形成する。第１封止樹脂部６１の形成は、たとえば浸透性に優れるとともに、感光することによって硬化する樹脂材料を素子配置用凹部底面１４２および素子配置用凹部第１側面１４１に囲まれた空間に電子素子７１を覆うように充填し、これを硬化させることによって行う。

次いで、図１１に示すように、電子素子７２を素子配置用凹部１４に配置する。より具体的には、電子素子７２を素子配置用凹部中間面１４３に搭載する。電子素子７２には、たとえばはんだボールを形成しておく。はんだボールには、フラックスを塗布しておく。このフラックスの粘着性を利用して、電子素子７２を載置する。そして、リフロー炉によって上記はんだボールを溶融させた後に硬化させることにより、電子素子７２の配置が完了する。はんだボールを形成する手法の他に、導電層３の素子配置用凹部パッド３３にはんだペーストを塗布しておく手法を採用してもよい。

次いで、図１２に示すように、第２封止樹脂部６２を形成する。第２封止樹脂部６２の形成は、たとえば浸透性に優れるとともに、感光することによって硬化する樹脂材料を素子配置用凹部中間面１４３および素子配置用凹部第２側面１４４に囲まれた空間に電子素子７２を覆うように充填し、これを硬化させることによって行う。

次いで、図１３に示すように、貫通孔１７および貫通孔１８を形成する。貫通孔１７および１８の形成は、たとえば裏面１１２を熱参加することによってＳｉＯ₂からなるマスク層を形成する。続いて、このマスク層に、貫通孔１７および貫通孔１８に相当する位置に開口を設ける。そして、たとえばＫＯＨを用いた異方性エッチングを行う。これにより、厚さ方向に対して傾斜した貫通孔内面１７１を有する貫通孔１７および貫通孔内面１８１を有する貫通孔１８が得られる。

次いで、図１４に示すように、補助貫通孔２１１を形成する。具体的には、絶縁層２の凹部内面絶縁部２１のうち電子素子７１から裏面１１２側に露出した部分に対して、たとえばドライエッチングを施す。これにより、凹部内面絶縁部２１の当該部分には、厚さ方向において断面形状が一定である補助貫通孔２１１が形成される。

次いで、図１５に示すように、貫通孔内面絶縁部２２、補助貫通孔内面絶縁部２３および裏面側絶縁部２４を形成する。これらは、たとえばＳｉＯ₂あるいはＳｉＮなどの絶縁材料を用いたＣＶＤを行った後にパターニングを施すことにより、形成される。

次いで、絶縁層２の貫通孔内面絶縁部２２、補助貫通孔内面絶縁部２３および裏面側絶縁部２４の適所にシード層３１を形成する。シード層３１は、たとえばＣｕを用いたスパッタリングを行った後にパターニングを施すことにより、形成される。次いで、図１７に示すように、絶縁層２の貫通孔内面絶縁部２２、補助貫通孔内面絶縁部２３および裏面側絶縁部２４の適所にメッキ層３２を形成する。メッキ層３２の形成は、たとえばシード層３１を利用した電解メッキによって行う。この結果、たとえばＣｕあるいはＴｉ、Ｎｉ、Ｃｕなどが積層された層からなるメッキ層３２が得られる。そして、図１６に示すように、導電層３の貫通孔内面導電部３５、貫通孔内面導電部３５Ａよおび裏面放熱用パッド３８が形成される。

次いで、図１７に示すように、裏面側絶縁膜４１を形成する。裏面側絶縁膜４１は、たとえばＳｉＮを用いたＣＶＤを行った後にパターニングを施すことにより、形成される。この後は、裏面電極パッド５１を形成する。裏面電極パッド５１は、たとえばＮｉ，Ｐｄ，Ａｕなどの金属を無電解めっきすることにより形成される。

そして、基板１をたとえばダイサーによって切断するこれにより、図１〜図３に示した電子装置Ａ１が得られる。

次に、電子装置Ａ１の作用について説明する。

本実施形態によれば、電子素子７１は、放熱用パッド３７に接合されている。放熱用パッド３７は、素子配置用凹部１４に配置されている。素子配置用凹部１４は、主面１１１から凹む部分であるため、放熱用パッド３７は、裏面１１２までの距離が相対的に小さい。これにより、電子素子７１からの熱が、裏面１１２側へと伝わりやすい。したがって、電子装置Ａ１の放熱性を高めることができる。

また、本実施形態においては、放熱用パッド３７は、貫通孔１８を通じて貫通孔内面導電部３５Ａと接している。このため、電子素子７１からの熱は、放熱用パッド３７および貫通孔内面導電部３５Ａを介して、外部へと放散される。これは、電子装置Ａ１の放熱性を高めるのに好ましい。

また、放熱用パッド３７は、絶縁層２を介することなく、基板１の素子配置用凹部底面１４２に直接接合されている。これにより、電子素子７１からの熱を、基板１にも効率よく伝えることができる。

電子素子７１と放熱用パッド３７とを接合する良伝熱性接合材５５としてはんだを選択すれば、電子装置Ａ１の放熱性を更に高めることができる。

また、基板１には、素子配置用凹部１４から裏面１１２に貫通する貫通孔１７が形成されている。導電層３は、貫通孔内面１７１を介して素子配置用凹部１４から裏面１１２にわたって、形成されている。このような構成によると、素子配置用凹部１４側から裏面１１２側への電流経路を形成することができる。これにより、電子素子７１を動作させるために必要となる導通経路を、たとえば厚さ方向視において電子素子７１と重ならせる構成が実現される。したがって、電子装置Ａ１の厚さ方向視におけるサイズの小型化を図るのに適する。

本実施形態においては、素子配置用凹部第１側面１４１は、厚さ方向Ｚに対し傾斜している。このような構成によると、素子配置用凹部第１側面１４１を比較的に平坦に形成することができる。そのため、シード層３１（すなわち導電層３）を形成しやすくなるといった利点を享受できる。

本実施形態においては、貫通孔内面１７１は、厚さ方向Ｚに対し傾斜している。このような構成によると、貫通孔内面１７１を比較的に平坦に形成することができる。そのため、シード層３１（すなわち導電層３）を形成しやすくなるといった利点を享受できる。

素子配置用凹部１４（素子配置用凹部底面１４２）と貫通孔１７との境界部分においては、補助貫通孔封鎖部３６と貫通孔内面導電部３５とが接している。この接触は、貫通孔１７の底部の面積に相当する面積においてなされる。したがって、補助貫通孔封鎖部３６と貫通孔内面導電部３５との導通、すなわち導電層３のうち裏面１１２側に形成された部分と、導電層３のうち素子配置用凹部１４側に形成された部分とをより確実に導通させることができる。

図１８および図１９は、本発明の他の実施形態を示している。なお、これらの図において、上記実施形態と同一または類似の要素には、上記実施形態と同一の符号を付している。

図１８は、本発明の第２実施形態に基づく電子装置を示している。本実施形態の電子装置Ａ２は、基板１に貫通孔１８が形成されていない点が上述した実施形態と異なっている。

素子配置用凹部底面１４２に形成された絶縁層２の凹部内面絶縁部２１には、開口部２５が形成されている。また、放熱用パッド３７は、開口部２５内に形成されており、素子配置用凹部底面１４２と直接接している。

このような実施形態によっても、電子装置Ａ２の放熱性を高めることができる。また、放熱用パッド３７が基板１の素子配置用凹部底面１４２に直接接していることは、放熱性の向上に好ましい。

図１８は、本発明の第２実施形態に基づく電子装置を示している。本実施形態の電子装置Ａ３は、基板１に貫通孔１８が形成されていない。また、電子装置Ａ３においては、放熱用パッド３７が絶縁層２の凹部内面絶縁部２１上に形成されている。このような実施形態によっても、電子装置Ａ３の放熱性を高めることができる。

本発明に係る電子装置は、上述した実施形態に限定されるものではない。本発明に係る電子装置の各部の具体的な構成は、種々に設計変更自在である。

Ａ１〜Ａ３電子装置
１基板
１１１主面
１１２裏面
１４素子配置用凹部
１４２素子配置用凹部底面
１４１素子配置用凹部第１側面
１４３素子配置用凹部中間面
１４４素子配置用凹部第２側面
１７貫通孔
１７１貫通孔内面
１８貫通孔
１８１貫通孔内面
３導電層
３１シード層
３２メッキ層
３３素子配置用凹部パッド
３５貫通孔内面導電部
３５Ａ貫通孔内面導電部
３６補助貫通孔封鎖部
３７放熱用パッド
３８裏面放熱用パッド
２絶縁層
２１凹部内面絶縁部
２１１補助貫通孔
２２貫通孔内面絶縁部
２３補助貫通孔内面絶縁部
２４裏面側絶縁部
２５開口部
４１裏面側絶縁膜
５１裏面電極パッド
５５良伝熱性接合材
６封止樹脂部
６１第１封止樹脂部
６２第２封止樹脂部
７１電子素子
７２電子素子

Claims

厚さ方向において互いに反対側を向く主面および裏面を有し、半導体材料よりなる基板と、
前記基板に配置された電子素子と、
前記電子素子に導通する導電層と、を備え、
前記基板には、前記主面から凹む素子配置用凹部が形成されており、
前記素子配置用凹部には、前記電子素子が配置されており、
前記導電層は、前記素子配置用凹部に形成された放熱用パッドを含み、
前記電子素子は、前記放熱用パッドに接合されている、電子装置。
前記電子素子と前記放熱用パッドとは、良伝熱性接合材によって接合されている、請求項１に記載の電子装置。
前記良伝熱性接合材は、金属を含む、請求項２に記載の電子装置。
前記良伝熱性接合材は、はんだである、請求項３に記載の電子装置。
前記素子配置用凹部は、前記厚さ方向のうちの一方である第１厚さ方向を向く素子配置用凹部底面を有し、
前記放熱用パッドは、前記素子配置用凹部底面に形成されている、請求項１ないし４のいずれかに記載の電子装置。
前記素子配置用凹部底面は、前記厚さ方向に直交する面である、請求項５に記載の電子装置。
前記基板に形成された絶縁層を更に備え、前記絶縁層の少なくとも一部は、前記導電層と前記基板との間に介在している、請求項５または６のいずれかに記載の電子装置。
前記絶縁層は、ＳｉＯ₂あるいはＳｉＮよりなる、請求項７に記載の電子装置。
前記絶縁層は、前記素子配置用凹部の内面に形成された凹部内面絶縁部を含む、請求項７または８に記載の電子装置。
前記凹部内面絶縁部は、前記素子配置用凹部底面を露出させる開口部を有しており、
前記放熱用パッドは、前記開口部内において前記素子配置用凹部底面に直接形成されている、請求項９に記載の電子装置。
前記基板には、当該素子配置用凹部から前記裏面に貫通する貫通孔が形成されており、
前記貫通孔は、貫通孔内面を有し、
前記導電層は、前記貫通孔内面に形成され、且つ前記貫通孔と通じて前記放熱用パッドと接触している貫通孔内面導電部を含む、請求項１０に記載の電子装置。
前記絶縁層は、前記貫通孔内面に形成された貫通孔内面絶縁部を含む、請求項１１に記載の電子装置。
前記貫通孔内面絶縁部は、前記貫通孔内面導電部と前記貫通孔内面との間に介在する、請求項１２に記載の電子装置。
前記貫通孔は、前記主面側から前記裏面側に向かうほど断面寸法が大である、請求項１１ないし１３のいずれかに記載の電子装置。
前記基板には、当該素子配置用凹部から前記裏面に貫通する貫通孔が形成されており、
前記貫通孔は、貫通孔内面を有し、
前記導電層は、前記貫通孔内面を介して前記素子配置用凹部から前記裏面にわたって、形成されている、請求項１ないし１０のいずれかに記載の電子装置。
前記絶縁層は、前記貫通孔内面に形成された貫通孔内面絶縁部を含む、請求項１５に記載の電子装置。
前記凹部内面絶縁部は、厚さ方向視において前記貫通孔の前記主面側端縁と位置する補助貫通孔を有する、請求項１６に記載の電子装置。
前記補助貫通孔は、前記厚さ方向において断面形状が一定である、請求項１７に記載の電子装置。
前記絶縁層は、前記補助貫通孔の内面に形成され、且つ前記貫通孔内面絶縁部に繋がる補助貫通孔内面絶縁部を含む、請求項１８に記載の電子装置。
前記導電層は、前記素子配置用凹部において前記補助貫通孔を塞ぐ補助貫通孔封鎖部を含む、請求項１７ないし１９のいずれかに記載の電子装置。
前記導電層は、少なくとも一部が前記貫通孔内面絶縁部に形成されており、且つ前記補助貫通孔封鎖部と接する貫通孔内面導電部を含む、請求項２０に記載の電子装置。
前記貫通孔は、前記主面側から前記裏面側に向かうほど断面寸法が大である、請求項１５ないし２１のいずれかに記載の電子装置。
前記絶縁層は、裏面側絶縁部を含み、前記裏面側絶縁部の少なくとも一部は、前記基板の前記裏面に形成されている、請求項１ないし２２のいずれかに記載の電子装置。
少なくとも一部が前記裏面に形成された裏面側絶縁膜を更に備え、
前記裏面側絶縁膜は、前記貫通孔内に形成された部位を有しており、
前記導電層は、前記裏面側絶縁膜と前記基板との間に介在している、請求項２３に記載の電子装置。
前記裏面に形成された裏面電極パッドを更に備え、
前記裏面電極パッドは、前記導電層に接しており、且つ、前記電子素子に導通している、請求項２４に記載の電子装置。
前記導電層は、シード層と、メッキ層と、を含み、前記シード層は、前記基板と前記メッキ層との間に介在している、請求項１ないし２５のいずれかに記載の電子装置。
前記素子配置用凹部に充填され、前記電子素子を覆う封止樹脂部を更に備える、請求項１ないし２６のいずれかに記載の電子装置。
前記貫通孔の個数は、複数である、請求項１ないし２７のいずれかに記載の電子装置。
前記基板は、半導体材料の単結晶よりなる、請求項１ないし２８のいずれかに記載の電子装置。
前記半導体材料は、Ｓｉである、請求項２９に記載の電子装置。
前記主面および前記裏面は、前記基板の厚さ方向に直交し、且つ、平坦である、請求項３０に記載の電子装置。
前記主面は、（１００）面である、請求項３１に記載の電子装置。