JP5252007B2

JP5252007B2 - 電子部品の製造方法

Info

Publication number: JP5252007B2
Application number: JP2011050176A
Authority: JP
Inventors: 祐二豊田
Original assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2011-03-08
Filing date: 2011-03-08
Publication date: 2013-07-31
Anticipated expiration: 2031-03-08
Also published as: US9426897B2; US20120229991A1; JP2012186761A

Description

本発明は、電子部品およびその製造方法に関し、特に、電気素子または基板に研磨処理を施す工程を含む電子部品の製造方法、および当該製造方法により製造された電子部品に関する。

特許文献１（特開２００６−１００５８７号公報）には、次のような固体撮像装置の製造方法が示されている。まず、表面に複数の固体撮像素子を形成したウエハに、固体撮像素子をそれぞれ区画するように所定深さの溝を入れる。その後、図３（左側図）に示すように、固体撮像素子を囲うスペーサー７０を介してウエハ６０と基板５０とを接合する。ウエハ６０と基板５０とを接合した後に、裏面側からウエハ６０を研削して固体撮像素子を個片化する。その後、基板５０をダイシングして固体撮像装置を作製する。

特許文献２（特開２００１−３３２６５４号公報）には、次のような電気素子内蔵モジュールの製造方法が示されている。まず、表面に電気素子が形成されている電気素子８１をバンプ８２を介して配線基板９０にフリップチップボンディングし、熱硬化性樹脂１００で封止する。その後、電気素子８１の裏面と熱硬化性樹脂１００とを同時に研削することで、低背化する。

特開２００６−１００５８７号公報特開２００１−３３２６５４号公報

特許文献１に記載の固体撮像装置の製造方法においては、ウエハ６０の研削時、ウエハ６０に対して砥石から垂直方向のみならず水平方向にも物理的負荷が作用する。ウエハ６０の研削が進んで、固体撮像素子が個片化される時、固体撮像素子に対して水平方向に十分な保持力が作用していないため、図３（右側図）に示すように、砥石からの水平方向の負荷により電気素子がスペーサー７０から剥離してしまう不具合が発生しやすくなる。

特許文献２に記載の電気素子内蔵モジュールの製造方法においては、電気素子８１を研削するとき、電気素子８１のみならず、熱硬化性樹脂１００も同時に研削される。したがって、研削時の水平方向の物理負荷により、電気素子８１の側面と熱硬化性樹脂１００との界面が剥離し、隙間（図４中のＡ）が出来やすくなる。電気素子８１の側面と熱硬化性樹脂１００との間に隙間が出来ると、その隙間が湿気などの進入部となり、電気素子内蔵モジュールの耐候性が劣化する。

本発明は、上記のような問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的は、電子部品の製造過程において、電気素子を保持または封止する部材から電気素子が剥離することを抑制することが可能な電子部品の製造方法、および当該製造方法により製造された機械的強度および対候性に優れた電子部品を提供することにある。

本発明に係る電子部品の製造方法は、複数の電気素子が形成されている第１の基体を準備する工程と、第１の基体上に樹脂層を形成する工程と、表面に複数の突起部を有する第２の基体を準備する工程と、複数の突起部を樹脂層に押圧することにより、複数の突起部の側面の一部を樹脂層に接合する工程と、第２の基体の裏面に研磨処理を施して、複数の突起部を個片化して複数の基板を形成する工程と、第１の基体を分割することにより、複数の電気素子を個片化する工程とを備える。

１つの実施態様では、上記電子部品の製造方法は、樹脂層を形成した後に、樹脂層に複数の凹部を設ける工程をさらに備える。

１つの実施態様では、上記電子部品の製造方法において、樹脂層は感光性樹脂である。

本発明によれば、電子部品の製造過程において、電気素子を保持または封止する部材から電気素子が剥離することを抑制することができる。また、機械的強度および信頼性に優れた電子部品を実現することができる。

本発明の実施の形態１に係る電子部品の製造方法の各工程を示す図である。本発明の実施の形態２に係る電子部品の製造方法の各工程を示す図である。従来の電子部品の製造方法の問題点を示す図（その１）である。従来の電子部品の製造方法の問題点を示す図（その２）である。

以下に、本発明の実施の形態について説明する。なお、同一または相当する部分に同一の参照符号を付し、その説明を繰返さない場合がある。

なお、以下に説明する実施の形態において、個数、量などに言及する場合、特に記載がある場合を除き、本発明の範囲は必ずしもその個数、量などに限定されない。また、以下の実施の形態において、各々の構成要素は、特に記載がある場合を除き、本発明にとって必ずしも必須のものではない。
（実施の形態１）
図１は、実施の形態１に係る電子部品の製造方法の各工程を示す図である。図１を用いて各工程について説明する。

まず、図１（ａ）に示すように、表面に薄膜微細加工技術により複数の電気素子１１の機能部、配線、およびパッド電極が形成されているウエハ１１Ａ（厚み２５０μｍ）を準備する。次に、図１（ｂ）に示すように、電気素子１１のパッド電極に金（Ａｕ）からなるスタッドバンプ１２を形成する。さらに、図１（ｃ）に示すように、ウエハ１１Ａをダイシングすることにより、複数の矩形チップ状の電気素子１１を個片化する。

その一方で、図１（ｄ）に示すように、電気素子１１を実装する配線基板２０を集合体である基体２０Ａを準備する。次に、図１（ｅ）に示すように、基体２０Ａの表面に感光性の樹脂２１を塗布する。そして、フォトリソグラフィー技術によって、樹脂２１に複数の凹部を形成する。ここで、樹脂２１の凹部は電気素子１１のパッド電極に対応するランド電極が露出するように開口している。また、凹部の開口部は、電気素子１１より小さくなるように形成されている。

図１（ｆ）に示すように、図１（ｃ）の工程で個片化した複数の電気素子１１を、基体２０Ａにフリップチップボンディング（ＦＣＢ）する。より具体的には、樹脂２１の凹部の開口部を封止するように、且つ、電気素子１１のパッド電極に形成されているスタッドバンプ１２が基体２０Ａのランド電極の上方に位置するように、電気素子１１を配置する。そして、電気素子１１の裏面を、ボンディングツールによって超音波振動を印加しながら基体２０Ａに向かって押圧する。それによって、電気素子１１のパッド電極がスタッドバンプ１２を介して基体２０Ａのランド電極に接続される。また、この時点では樹脂２１は未硬化であるため、電気素子１１を樹脂２１に食い込ませることができる。そのため、電気素子１１の側面に樹脂２１が回り込むことになる。

次に、図１（ｇ）に示すように、熱硬化性でもある樹脂２１を３００℃〜４００℃の温度で加熱することによって、硬化させる。それにより、電気素子１１の一部が樹脂２１と接合し、電気素子１１が樹脂２１によって保持されることになる。さらに、図１（ｈ）に示すように、電気素子１１の裏面に研削処理を施し、電気素子１１の厚みを所望の厚み、例えば、１５０μｍにまで薄化する。電気素子１１の厚みはより薄いほうが望ましいが、研削処理は砥石が樹脂２１に達する前に終了する。そのため、樹脂２１自体が研削されることはない。

最後に、図１（ｉ）に示すように、基体２０Ａを樹脂２１とともにダイシングして複数の配線基板２０を個片化することにより、複数の電子部品を完成させる。

このようにして完成した電子部品は、互いに対向する第１および第２の主面と、主面間を連結する側面と、第１の主面上に設けられている機能部とを有する電気素子１１と、互いに対向する第１および第２の主面と、主面間を連結する側面とを有し、第１の主面が電気素子１１の第１の主面に対向して配置されている配線基板２０と、電気素子１１の第１の主面と配線基板２０の第１の主面との間に介在している樹脂２１とを備えている。電気素子１１の第２の主面は、研磨処理された被研磨面となっている。樹脂２１は、電気素子１１の側面の一部を覆うとともに、被研磨面とは離間している接合部を有している。また、樹脂２１は、電気素子１１の機能部を密封する中空部を有している。

なお、電気素子１１は、表面弾性波素子であってもよいし、圧電薄膜素子であってもよいし、薄膜回路素子であってもよいし、半導体素子であってもよいし、その他のものであってもよい。

本実施の形態では、配線基板２０の素材としては、典型的には、アルミナなどのセラミックスが考えられるが、その他にも、Ｓｉ、ＬｉＴａＯ_３、ＬｉＮｂＯ_３、水晶などの単結晶やガラスエポキシ樹脂などの樹脂が適用可能である。なお、本発明は、電気素子の台座となる基板はこれら配線基板に限るものではなく、それ自体が電気素子として機能する基板を適用してもよい。

また、樹脂２１としては、たとえば、感光性ポリイミド樹脂などの感光性樹脂を用いることにより、凹部のパターニング精度をより向上させ、電気素子１１の側面をより確実に保護することができる。ただし、樹脂２１は、感光性樹脂に限定されるものではなく、感光性樹脂でないものを用いてエッチング等により凹部を形成してもよい。

なお、樹脂２１の初期の厚み（図１（ｅ）の状態）は、電気素子１１を基板２０にＦＣＢした際に、電気素子１１の側面に回り込む樹脂２１の高さが、研削処理後の最終的な電気素子１１の厚みとＦＣＢ後の最終的なスタッドバンプ１２の高さとの和よりも低くなるように調整される。初期の樹脂２１の厚みは、樹脂２１の粘土、スピン塗布時の回転数などの条件により調整される。

同様に、ＦＣＢ接合の条件は、最終的なスタッドバンプ１２の高さが、樹脂２１の初期の厚みより小さくなるように調整される。ＦＣＢ接合の条件とは、スタッドバンプ１２の体積、ボンディングツールの荷重、超音波条件などを意味する。

本実施の形態に係る電子部品およびその製造方法によれば、被研削物である電気素子１１の側面が、樹脂２１により保持されているので、研削時の水平方向の物理負荷で電気素子１１が剥がれることを抑制できる。

また、樹脂２１は、研削後の電気素子１１の厚みよりも小さい領域のみを保持しているため、樹脂２１自体が研削されることはない。そのため、研削時の物理負荷で電気素子１１と樹脂２１の界面で剥離することもない。

さらに、樹脂２１の中空部は密閉された状態となるため、耐候性に優れた電子部品となる。特に、電気素子１１が、機能部であるインタディジタル・トランスジューサ（ＩＤＴ）の上方に中空部を必要する弾性表面波素子である場合、本実施の形態は適している。

上述した内容を要約すると、以下のようになる。すなわち、本実施の形態に係る電子部品の製造方法は、複数の電気素子１１を準備する工程（図１（ａ）〜（ｃ））と、複数の電気素子１１をそれぞれ実装する複数の基板２０の集合体である基体２０Ａを準備する工程（図１（ｄ））と、基体２０Ａ上に「樹脂層」としての樹脂２１を形成する工程（図１（ｅ））と、複数の電気素子１１を樹脂２１に押圧することにより、複数の電気素子１１の側面の一部を樹脂２１に接合する工程（図１（ｆ），（ｇ））と、複数の電気素子１１に研磨処理を施して複数の電気素子１１を薄化する工程（図１（ｈ））と、基体２０Ａを分割することにより、複数の基板２０を個片化する工程（図１（ｉ））とを備えている。
（実施の形態２）
図２は、実施の形態２に係る電子部品の製造方法の各工程を示す図である。図２を用いて各工程について説明する。

まず、図２（ａ）に示すように、表面に薄膜微細加工技術により複数の電気素子３１の機能部、配線、およびパッド電極となる電極パターン３２が形成されているウエハ３１Ａを準備する。次に、ウエハ３１Ａの表面にフィルムタイプの感光性樹脂を接着し、図２（ｂ）に示すように、フォトリソグラフィー技術によって、樹脂３３に複数の電気素子３１の機能部が露出するように複数の凹部を形成する。同時に、複数の凹部を区画するように、且つ、複数の電気素子３１のパッド電極の少なくとも一部が露出するように、縦横に複数の溝部を形成する。このように、樹脂３３として、フィルムタイプのものを用いることにより、樹脂３３の厚みをより正確に制御することができる。フィルムタイプの樹脂としては、たとえば、ポリイミド系、エポキシ系の樹脂などを用いることが考えられる。

一方で、図２（ｃ）に示すように、最終的にパッケージのキャップ部になるキャップ用ウエハ４０（厚み３５０μｍ）を準備する。次に、図２（ｄ）に示すように、ダイシングにより、キャップ用ウエハ４０の表面をハーフカットし、縦横に複数の溝を入れる。この結果、溝部４０Ｂによって区画されている、複数の矩形状の突起部４０Ａキャップ用ウエハ４０の表面に形成される。ここで、突起部４０Ａは、樹脂３３の凹部の開口部より大きく形成されている。なお、ハーフカットの深さは１２５μｍとした。

図２（ｅ）に示すように、突起部４０Ａが樹脂３３の凹部の開口部を封止するように、ウエハ３１Ａとキャップ用ウエハ４０とをウエハレベルで貼合わせ、樹脂３３を介した熱圧着で接合する。この時、圧着の荷重でキャップ用ウエハ４０の溝部４０Ｂの一部に樹脂３３が入り込むようにする。すなわち、突起部４０Ａの表面側周縁部と側面とが樹脂３３に接合する。

次に、図２（ｆ）に示すように、キャップ用ウエハ４０を、１００μｍの厚みになるまで研削することにより、突起部４０Ａを個片化する。それにより、突起部４０Ａは、樹脂３３の凹部を密閉するキャップ用基板４０Ｃとなる。

さらに、図２（ｇ）に示すように、スパッタリング、めっき等の成膜方法によって、金属膜をキャップ用基板４０Ｃ、樹脂３３、ウエハ３１Ａに被覆する。そして、金属膜上にフォトレジストを塗布し、フォトリソグラフィー技術によってフォトレジストをパターン成形した後、エッチング技術により、外部端子５０を形成する。ここで、外部端子５０は樹脂３３の溝部から露出したパッド電極の少なくとも一部に接続されている。

最後に、図２（ｈ）に示すように、樹脂３３の溝部に沿ってダイシングしてウエハ３１Ａを個片化することにより、複数の電子部品を完成させる。

このようにして完成した電子部品は、互いに対向する第１および第２の主面と、当該主面間を連結する側面と、当該第１の主面上に設けられている機能部とを有する電気素子３１と、互いに対向する第１および第２の主面と、当該主面間を連結する側面とを有し、当該第１の主面が電気素子３１の第１の主面に対向して配置されているキャップ用基板４０Ｃと、電気素子３１の第１の主面とキャップ用基板４０Ｃの第１の主面との間に介在している樹脂３３とを備えている。キャップ用基板４０Ｃの第２の主面は、研磨処理された被研磨面となっている。樹脂３３は、キャップ用基板４０Ｃの側面の一部を覆うとともに、前記被研磨面とは離間している接合部を有している。また、樹脂３３は、電気素子３１の機能部を密封する中空部を有している。

本実施の形態に係る電子部品およびその製造方法によれば、被研削物であるウエハ４０の突起部４０Ａの側面が、樹脂３３により保持されているので、研削時の水平方向の物理負荷で、キャップ用基板４０Ｃ（個片化した突起部４０Ａ）が剥がれることを抑制できる。

また、樹脂３３は、キャップ用基板４０Ｃの厚みよりも小さい領域のみを保持しているため、樹脂３３自体が研削されることはない。そのため、研削時の物理負荷でキャップ用基板４０Ｃと樹脂３３の界面で剥離することもない。

上述した内容を要約すると、以下のようになる。すなわち、本実施の形態に係る電子部品の製造方法は、複数の電気素子３１が形成されている「第１の基体」としてのウエハ３１Ａを準備する工程（図２（ａ））と、ウエハ３１Ａ上に「樹脂層」としての樹脂３３を形成する工程（図２（ｂ））と、表面に複数の突起部４０Ａを有する「第２の基体」としてのウエハ４０を準備する工程（図２（ｃ），（ｄ））と、複数の突起部４０Ａを樹脂３３に押圧することにより、複数の突起部４０Ａの側面の一部を樹脂３３に接合する工程（図２（ｅ））と、ウエハ４０の裏面に研磨処理を施して複数の突起部４０Ａを個片化して複数のキャップ用基板４０Ｃを形成する工程（図２（ｆ））と、ウエハ３１Ａを分割することにより、複数の電気素子３１を個片化する工程（図２（ｈ））とを備えている。

以上、本発明の実施の形態について説明したが、今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１１電気素子、１１Ａウエハ、１２バンプ、２０基板、２１樹脂、３１電気素子、３１Ａウエハ、３２電極パターン、３３樹脂、４０キャップ用ウエハ、４０Ａ突起部、４０Ｂ溝部、４０Ｃキャップ用基板、５０外部端子。

Claims

複数の電気素子が形成されている第１の基体を準備する工程と、
第１の基体上に樹脂層を形成する工程と、
表面に複数の突起部を有する第２の基体を準備する工程と、
前記複数の突起部を前記樹脂層に押圧することにより、前記複数の突起部の側面の一部を前記樹脂層に接合する工程と、
前記第２の基体の裏面に研磨処理を施して、前記複数の突起部を個片化して複数の基板を形成する工程と、
前記第１の基体を分割することにより、前記複数の電気素子を個片化する工程とを備えた、電子部品の製造方法。
前記樹脂層を形成した後に、前記樹脂層に複数の凹部を設ける工程をさらに備えた、請求項１に記載の電子部品の製造方法。
前記樹脂層は感光性樹脂である、請求項２に記載の電子部品の製造方法。