JP5581830B2 - 部品内蔵基板の製造方法及び部品内蔵基板 - Google Patents

部品内蔵基板の製造方法及び部品内蔵基板 Download PDF

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Description

本発明は、電子部品を内蔵する部品内蔵基板及びその製造方法に関する。
電子デバイス分野においては、半導体チップや、半導体チップを含む電子部品を、バンプ等を介して回路基板に接続する形態のほか、複数の半導体チップ同士を、バンプ等を介して互いに接続する形態等が知られている。また、接続する部品同士の位置合わせのために、部品に貫通孔やマークを設け、それを利用して接続時の位置合わせを行う技術等も知られている。
ところで、半導体のベアチップに代表される電子部品のパッケージ技術のひとつとして、CSP(Chip-Size Package)がある。近年では、従来のインターポーザを用いた形態のほか、WLP(Wafer Level Package)技術を利用した部品内蔵基板等も知られている。尚、WLPは、WL−CSP(Wafer Level CSP)、W−CSP(Wafer CSP)と呼ばれることもある。
部品内蔵基板には、内蔵される電子部品の端子に通じる外部接続用端子を、電子部品配置エリアに対応するパッケージ表面に再配置する形態、つまりファンイン(Fan-in)型で再配置する形態がある。このほか、部品内蔵基板には、内蔵される電子部品の多端子化に伴い、電子部品配置エリアに対応するパッケージ表面よりも外側のパッケージ表面に外部接続用端子を再配置する形態、つまりファンアウト(Fan-out)型で再配置する形態も提案されている。
特開平8−125396号公報 特許第3920399号公報 特開2009−38335号公報
ファンアウト型の部品内蔵基板は、例えば、内蔵される電子部品の周囲が樹脂組成物等で被覆された、ウエハのような板状体の上に、再配線、外部接続用端子等を含む配線層を形成し、その後、個片化することで得ることができる。
しかし、その際、板状体の一方の面側のみに配線層を形成すると、その板状体に反りが発生し、得られる部品内蔵基板に不具合が生じる場合があった。一方、板状体の両面側に、互いに電気的に接続されるように、配線層を形成することも可能であるが、その場合、板状体の形態(用いられている材料の種類等)によっては、両配線層間の位置合わせを精度良く行えず、それらの電気的な接続が行えない場合があった。
本発明の一観点によれば、ポストが埋設された電子部品と、前記電子部品の第1主面及び側面を被覆する被覆部材とを含む板状体を形成する工程と、前記板状体の、前記電子部品の第2主面側に、前記電子部品に電気的に接続された第1配線層を形成する工程と、前記板状体の、前記第1主面側の前記被覆部材を研削して、前記ポストを露出させる工程と、前記板状体の、前記ポストの露出面側に、前記ポストの位置に基づき、前記第1配線層に電気的に接続された第2配線層を形成する工程と、を含む部品内蔵基板の製造方法が提供される。
また、本発明の一観点によれば、ポストが埋設された電子部品と、前記電子部品の第1主面及び側面を被覆する被覆部材とを含む板状体を形成する工程と、前記板状体の、前記第1主面側の前記被覆部材を研削して、前記ポストを露出させる工程と、前記板状体の、前記電子部品の第2主面側に、前記電子部品に電気的に接続された第1配線層を形成する工程と、前記板状体の、前記ポストの露出面側に、前記ポストの位置に基づき、前記第1配線層に電気的に接続された第2配線層を形成する工程と、を含む部品内蔵基板の製造方法が提供される。
開示の方法によれば、部品内蔵基板の両面側に配線層を形成し、部品内蔵基板の反りの発生を抑えることが可能になる。更に、部品内蔵基板の両面側に形成する配線層同士を、精度良く電気的に接続させることが可能になる。
部品内蔵基板の一例を示す図である。 電子部品の構成例を示す図(その1)である。 電子部品の構成例を示す図(その2)である。 部品内蔵基板の形成方法の一例を示す図(その1)である。 部品内蔵基板の形成方法の一例を示す図(その2)である。 配線層形成工程の説明図(その1)である。 配線層形成工程の説明図(その2)である。 部品内蔵基板の形成方法の別例を示す図(その1)である。 部品内蔵基板の形成方法の別例を示す図(その2)である。 部品内蔵基板を用いた電子装置の一例を示す図である。 電子装置の別例を示す図である。 部品内蔵基板の第1変形例を示す図である。 部品内蔵基板の第2変形例を示す図である。 第2変形例に係る部品内蔵基板の形成工程の一例を示す図である。
まず、形成する部品内蔵基板の構成例について説明する。
図1は部品内蔵基板の一例を示す図である。
図1に例示する部品内蔵基板100は、電子部品10を含んでいる。ここでは一例として、電子部品10として、半導体素子(チップ)を用いた場合を示している。また、ここでは一例として、電子部品10内に、その両主面(表裏面)を貫通するように形成されたポスト(ビア)11を埋設している場合を示している。電子部品10の表面には、電極パッド等の複数の端子12が配設されている。
尚、ここでポストとは、電子部品に埋設される、貫通又は未貫通の穴を、金属を含む導電材料で充填したもの(ビア)を指し、結果として金属の柱、即ち、ポストを形成することになるので、ポストと表現する。
電子部品10の側面は、被覆部材20で被覆されており、電子部品10と被覆部材20は、板状に形成された板状体101になっている。被覆部材20には、例えば、樹脂とフィラーを含む、モールド樹脂等の樹脂組成物を用いることができる。
電子部品10と被覆部材20を含む板状体101の両主面(表裏面)にはそれぞれ、第1,第2多層配線30,40が形成されている。第1多層配線30は、電子部品10の端子12に電気的に接続された配線31、異なる層の配線31間等を電気的に接続するビア32、並びに配線31及びビア32の周りに設けられた絶縁層33を含んでいる。第2多層配線40も同様に、配線41、ビア42、及び絶縁層43を含んでいる。第1,第2多層配線30,40は、例えば、電子部品10の外側の被覆部材20を貫通するように形成されたビア50を用いて配線31,41間を接続することにより、電気的に接続されている。
第1多層配線30上には、その最上層の配線31の一部31aを残して、ソルダレジスト等の絶縁材料を用いた保護層60が形成されている。配線31の一部31aには、ニッケル(Ni)と金(Au)の積層構造等を有する表面電極(表面処理層)70が形成されている。第2多層配線40上にも同様に、その最上層の配線41の一部41aを残して、ソルダレジスト等の保護層80が形成され、配線41の一部41aには、NiとAuの積層構造等で表面電極90が形成されている。
部品内蔵基板100は、電子部品10の配置エリアに対応するパッケージ表面よりも外側に延びる再配線を含み、電子部品10の外側に設けたビア50で第1,第2多層配線30,40が電気的に接続された、ファンアウト型の構造を有している。
部品内蔵基板100は、例えば、複数の部品内蔵基板100が連続してウエハのような板状の状態に一体形成されているものを、各部品内蔵基板100間の位置で切断して個片化することによって、得ることができる。その場合、図1に示した部品内蔵基板100の側面100aが、個片化時の切断面となる。
続いて、上記のような構成を有する部品内蔵基板100の形成方法の一例について説明する。
部品内蔵基板100の形成にあたり、ここでは、電子部品10として、予めその表裏面を貫通するポスト11が形成され、更に、表面に予め複数の端子12が形成されているものを用いる。電子部品10としてチップを用いる場合、チップは、例えば、端子12を有する複数のチップをウエハ上にダイシングラインを介して形成した後、それをダイシングラインの位置で切断して個々のチップに個片化することによって、得ることができる。ポスト11は、例えば、レーザ照射、エッチング、イオンミリング等の技術を利用した孔開け加工と、当該孔への所定材料の埋め込みを、ダイシング前又はダイシング後に行うことで、形成することができる。
ポストを有する電子部品(チップ)の構成例を図2及び図3に示す。尚、図2及び図3において、(A)は表面側から見た電子部品(チップ)の模式図、(B)は裏面側から見た電子部品(チップ)の模式図である。
図2(A)及び図3(A)に示すように、電子部品(チップ)10の表面には、その端部に複数の端子12(電極パッド)が形成されている。電子部品10には、例えば、図2に示すように、その4箇所の角部に、或いは、図3に示すように、その4箇所の角部のうち、対角位置にある2箇所の角部に、電子部品10の表裏面を貫通するようにポスト11が形成される。
尚、ポスト11は、後述のように、部品内蔵基板100の配線層形成過程で、位置合わせマークとして利用される。ポスト11が、そのような位置合わせマークとして利用可能であれば、その配置は、この図2及び図3に示したような例に限定されるものではない。例えば、ポスト11を、4箇所の角部のうちの3箇所に形成したり、隣り合う2箇所の角部に形成したりすることも可能である。また、電子部品10の形態によっては、角部に限らず、任意の箇所に、ポスト11を形成することも可能である。但し、形成する配線層について一定の位置合わせ精度を確保するためには、ポスト11は、1つの電子部品10内に複数設けることが好ましい。
位置合わせマークとして利用されるポスト11は、その端面が電子部品10の裏面から露出しているときに、その裏面内でポスト11の端面を他の部分と識別可能な材料、例えば視覚的に或いは光学的に識別可能な材料を用いて、形成される。電子部品10としてチップを用いる場合であれば、ポスト11には、例えば、金属を含む導電材料を用いることができる。
このようなポスト11を有する、例えば複数の電子部品10を用いて、部品内蔵基板100を形成していく。
図4及び図5は部品内蔵基板の形成方法の一例を示す図である。尚、図4(A)は被覆部材形成工程の要部断面模式図、図4(B)は第1多層配線形成工程の要部断面模式図、図4(C)は被覆部材研削工程の要部断面模式図である。また、図5(A)はビア形成工程の要部断面模式図、図5(B)は第2多層配線形成工程の要部断面模式図、図5(C)は保護層及び表面電極の形成工程の要部断面模式図である。
部品内蔵基板100の形成においては、まず、ポスト11及び端子12を有する複数の電子部品10を準備する。
そして、図4(A)に示すように、それら複数の電子部品10の、表面(端子12配設面)を除く、裏面及び側面を被覆するように、樹脂組成物等の被覆部材20を形成する。これにより、複数の電子部品10とそれらの裏面及び側面を被覆する被覆部材20を板状に形成した板状体101を得る。
尚、被覆部材20の形成は、例えば、複数の電子部品10を内部にセットした金型内に、流動性の樹脂組成物を導入し、その樹脂組成物の硬化後に金型を取り外す、モールド成型によって行うことができる。この場合、樹脂組成物には、例えば、樹脂と無機フィラーを含むモールド樹脂を用いることができる。無機フィラーには、例えば、酸化アルミニウム、酸化シリコン、水酸化アルミニウム、若しくは窒化アルミニウム、又はそれらのうちの2種以上を含む混合物を用いることができる。尚、被覆部材20には、フィラーを含まない樹脂を用いることも可能である。
また、板状体101は、平面的には、複数の電子部品10が縦横にそれぞれ複数並べられ、それらの裏面及び側面が被覆部材20で被覆された構造とすることができる。
図4(A)に示したような板状体101を形成した後は、図4(B)に示すように、その表面(電子部品10の端子12配設面側の主面)側に、端子12に電気的に接続された配線31及びビア32を含む、第1多層配線30を形成する。
ここで、第1多層配線30に含まれる配線層の形成工程の一例について説明する。
図6及び図7は配線層形成工程の説明図である。尚、図6及び図7には、図4(B)のX部の拡大模式図を示している。図6(A)は板状体の要部断面模式図、図6(B)は第1絶縁層形成工程の要部断面模式図、図6(C)はシード層形成工程の要部断面模式図、図6(D)はレジストパターニング工程の要部断面模式図である。また、図7(A)は電気めっき工程の要部断面模式図、図7(B)はレジスト剥離工程の要部断面模式図、図7(C)はシード層エッチング工程の要部断面模式図、図7(D)は第2絶縁層形成工程の要部断面模式図である。
まず、図6(A)に示すような被覆部材20形成後の板状体101の表面に、図6(B)に示すように、端子12の少なくとも一部が露出する開口部(ビアホール)201aを有する第1絶縁層201(上記絶縁層33の一部)を形成する。第1絶縁層201は、例えば、感光性エポキシ或いは感光性ポリイミド等の感光性樹脂を板状体101の上に塗布した後、開口部201aが得られるように露光及び現像を行い、その後キュアを行い、更に必要に応じてプラズマ処理を行って、形成する。
次いで、図6(C)に示すように、第1絶縁層201上、及びその開口部201aから露出する端子12上に、シード層202を形成する。シード層202は、例えば、所定の金属層を、スパッタ法を用いて形成することにより、得ることができる。シード層202は、例えば、チタン(Ti)やクロム(Cr)等の金属層(密着層)と、銅(Cu)層との積層構造とすることができる。
次いで、図6(D)に示すように、上記配線31を形成する領域に開口部203aを有するレジスト203を形成する。ここでは、開口部203aは、第1絶縁層201の開口部201aと連通する。レジスト203は、フォトレジストの露光及び現像によってパターニングすることができる。
次いで、レジスト203から露出するシード層202を用い、配線金属、例えばCuの電気めっきを行い、上記ビア32及び配線31として機能する、図7(A)に示すような導電部204を形成する。
次いで、図7(B)に示すように、レジスト203を剥離し、更に、図7(C)に示すように、剥離前のレジスト203で覆われていた部分のシード層202を除去する。シード層202の除去は、エッチングにより行うことができる。シード層202のエッチングには、ウェットエッチングを用いてもよいし、ドライエッチングを用いてもよい。尚、シード層202の除去後は、必要に応じ、導電部204に対し、密着性向上等の目的で表面処理を施すようにしてもよい。
以上の工程により、第1多層配線30の、第1層目の配線層が形成される。第2層目の配線層を形成する際には、図7(D)に示すように、導電部204表面の、第2層目のビア32を形成する領域に開口部(ビアホール)205aを有する第2絶縁層205(上記絶縁層33の一部)を形成する。以降は、図6(C),(D)及び図7(A)〜(C)で述べたのと同様にして、第2層目のビア32及び配線31を含む、第2層目の配線層を形成すればよい。
この図6及び図7に示したような方法を用いることで、上記の図4(B)に示したような、配線31、ビア32及び絶縁層33を含む、第1多層配線30を得ることができる。尚、3層以上の配線層を含む第1多層配線30も、このような2層の配線層を含む場合と同様にして形成することができ、それにより、所望の層数の第1多層配線30を形成することができる。
このようにして板状体101の表面側に第1多層配線30を形成した後は、その板状体101に対し、裏面(端子12配設面側と反対側の主面)側から、研削を行う。この研削は、例えば、形成した第1多層配線30側をテープ等で保護し、板状体101の被覆部材20をバックグラインドと呼ばれる方法で研削することにより行う。このような研削を行うことにより、図4(C)に示すように、板状体101の裏面に、電子部品10に設けたポスト11の端面を露出させる。
次いで、図5(A)に示すように、被覆部材20を貫通し、更に第1多層配線30内の配線31に達するビア50を形成する。
ビア50を形成する際は、まず、板状体101の裏面内において、研削により端面を露出させたポスト11の位置を基準にして、表面側の第1多層配線30に含まれる、所定の配線31に対応する位置を決定する。そして、その決定した位置に、被覆部材20を貫通し、且つ、当該所定の配線31に達するビアホール51を形成する。このようにしてビアホール51を形成した後は、形成したそのビアホール51に導電材料等の所定の埋め込み材料を充填することにより、ビア50を形成する。即ち、研削により端面を露出させたポスト11を位置合わせマークとして用い、第1多層配線30に通じるビア50を形成する。
尚、ビアホール51の形成は、例えば、炭酸ガスレーザ、UV−YAGレーザ等を用いたレーザ加工により行うことができる。
また、形成したビアホール51への埋め込み材料の充填は、めっき層の充填、導電性ペーストの充填等により行うことができる。
ビアホール51内にめっき層を充填する場合は、例えば、まず、ビアホール51に、無電解めっき法又はスパッタ法によりシード層を形成し、その後、電気めっき法によりめっき層を形成して、ビアホール51内にめっき層を充填する。その際は、例えば、ビアホール51内面を含む、板状体101の裏面全体にシード層を形成し、ビアホール51部分に開口部を有するレジストを形成したうえで、電気めっきを行い、ビアホール51内に選択的に、めっき層を充填する。
また、ビアホール51内に導電性ペーストを充填する場合は、例えば、金属粒子等の導電性粒子を含むペースト材料を、印刷法を用いてビアホール51内に充填する。
尚、ビアホール51への埋め込み材料の充填は、いずれの充填方法を用いる場合でも、得られるビア50内にボイドが形成されないように行うことが好ましい。
図5(A)に示したように、端面を露出させたポスト11を位置合わせマークに用いてビア50を形成することにより、ビア50を精度良く第1多層配線30の配線31に接続させることが可能になる。
例えば、研削によってポスト11の端面を露出させた板状体101の裏面では(図4(C))、電子部品10及び被覆部材20に用いられている材料の種類によっては、電子部品10と被覆部材20とが同色(例えば、いずれも黒色)になることがある。このような場合、図5(A)に示したビアホール51及びビア50の形成段階において、板状体101の裏面の電子部品10と被覆部材20を、例えば視覚的又は光学的に識別することができないことが起こり得る。
更に、ビア50の形成に先立ち、板状体101を形成する際には(図4(A))、板状体101内での電子部品10の位置が、当初の設定位置からずれてしまう場合がある。また、第1多層配線30を形成する際(図4(B))等に、樹脂を含む被覆部材20の膨張、収縮が起こり、板状体101内での電子部品10の位置が、当初の設定位置からずれてしまう場合もあり得る。
このように電子部品10が当初の設定位置からずれたとしても、第1多層配線30については、板状体101表面の端子12や形成済みの配線31等を基準にして、電子部品10のずれに応じた適切な位置に、配線31及びビア32を形成していくことができる。しかし、ビアホール51及びビア50の形成段階において、板状体101裏面の電子部品10と被覆部材20が識別不能で、しかも電子部品10が当初の設定位置からずれてしまっていると、配線31に接続されるようなビア50を、精度良く形成できないことが起こり得る。即ち、板状体101内での電子部品10の当初の設定位置に基づいてビア50の形成位置を決め、そこにビア50を形成したとしても、ビア50が配線31に接続されるような位置に形成されないことが起こり得る。
これに対し、上記のように電子部品10内にポスト11を埋設している場合には、第1多層配線30の配線31に接続されるビア50を、精度良く形成することができる。即ち、ビアホール51の形成時に、電子部品10と被覆部材20が識別不能で、電子部品10が当初の設定位置からずれてしまっていたとしても、端面が露出するポスト11の位置を基準にすることができる。ポスト11の位置を基準にすることで、板状体101内における電子部品10の位置を特定することができ、その電子部品10に接続されるように形成した板状体101表面の配線31の位置を特定することができる。ポスト11の位置を基準にして、第1多層配線30の配線31に対応する位置に、精度良くビアホール51の形成位置を決めることができ、その結果、配線31に接続されるビア50を、精度良く形成することができる。
上記のようにしてビア50を形成した後は、図5(B)に示すように、板状体101の裏面側に、配線41、ビア42及び絶縁層43を含む、第2多層配線40を形成する。第2多層配線40は、上記の図6及び図7に示した方法の例に従って、形成することができる。
例えば、まず、板状体101の裏面全体にシード層を形成した後、配線41を形成する領域に開口部を有するレジストを形成し、電気めっきにより、第1層目の配線41を形成する。或いは、ビア50の形成時に板状体101の裏面全体に形成した上記シード層を、ビアホール51の充填後も除去せずに残しておき、その上に、配線41を形成する領域に開口部を有するレジストを形成し、電気めっきを行うようにしてもよい。この第1層目の配線41は、先にポスト11の位置を基準にして形成されたビア50に接続されるように、形成される。即ち、ポスト11の位置を基に、ビア50が形成され、更にそのビア50に接続される第1層目の配線41が形成される。第1層目の配線41の形成後は、用いたレジストを剥離し、剥離後に露出するシード層を除去する。
次いで、第2層目のビア42を形成する領域に開口部を有する絶縁層(絶縁層43の一部)を形成した後、シード層を形成し、更に第2層目の配線41を形成する領域に開口部を有するレジストを形成する。そして、電気めっきにより、第2層目のビア42及び配線41を形成する。この第2層目のビア42及び配線41は、例えば、ポスト11の位置を基準にして形成されたビア50に接続されている、先に形成した第1層目の配線41に接続されるように、形成される。第2層目のビア42及び配線41の形成後は、用いたレジストの剥離と、シード層の除去を行う。
これにより、上記の図5(B)に示したような第2多層配線40を得る。3層以上の配線層を含む第2多層配線40も、このような2層の配線層を含む場合と同様にして形成することができ、それにより、所望の層数の第2多層配線40を形成することができる。
尚、第2多層配線40に含まれる配線層の層数又は膜厚は、第1多層配線30に含まれる配線層の層数又は膜厚と、同じ値、或いは同じ値に近付けることが、板状体101の反り低減の観点からは好ましい。板状体101に反りが発生すると、その厚み方向の寸法が増加し、得られる部品内蔵基板100の薄型化が阻害される場合がある。また、反りが発生した板状体101を含む部品内蔵基板100を、他の部品(チップ、回路基板等)と接続する場合に、接続不良が生じることがある。板状体101を挟んで形成される第1,第2多層配線30,40の、互いの配線層の層数又は膜厚を、同じ値、或いは同じ値に近付けるようにすることで、板状体101の反りの発生を抑え、反りに起因した上記のような不具合を効果的に抑制することが可能になる。
上記のようにして第2多層配線40の形成まで行った後は、図5(C)に示すように、第1,第2多層配線30,40の各表面にそれぞれ、最上層の配線31,41の一部31a,41aを残して、ソルダレジスト等の保護層60,80を形成する。そして、それらの配線31,41の一部31a,41aにそれぞれ、例えばNi及びAuを順に形成し、表面電極70,90を形成する。これにより、複数の部品内蔵基板100が一体に形成された状態の、板状の構造体を得る。
保護層60,80及び表面電極70,90の形成後は、図5(C)に点線で示した位置で切断し、各電子部品10とそれに電気的に接続された導電部(配線31,41、ビア32,42,50、表面電極70,90)を含む、個々の部品内蔵基板100に個片化する。これにより、図1に示したような構成を有する、個々の部品内蔵基板100が形成される。
以上の説明では、図5(A)に示したビア50の形成工程に関し、研削によるポスト11の露出後で、第2多層配線40の形成前に、第1多層配線30の配線31に接続されるようにビア50を形成する場合について述べた。このほか、ビア50は、第2多層配線40に形成する配線41等の配置によっては、第2多層配線40の形成途中の段階で、形成することも可能である。
この場合は、まず、露出するポスト11の位置を基準にして、第2多層配線40の第1層目の配線41を形成する。次いで、所定の領域に開口部(第2層目の配線層のビアホール)を設けた絶縁層43を形成する。そして、形成済みの配線41の位置や、絶縁層43に設けた開口部の位置を基準にして、ビア50の形成位置を決定し、そこにレーザ加工で第1多層配線30の配線31まで達するビアホールを形成し、埋め込み材料の充填を行って、ビア50を形成する。その後は、ビア50の形成まで行ったその絶縁層43に対し、第2層目のビア42及び配線41の形成を行っていくようにすればよい。このような方法を用いても、第1多層配線30の配線31に接続されるビア50を精度良く形成することができる。
また、以上の説明では、図4及び図5に示したように、第1多層配線30を形成した後に、第2多層配線40を形成する場合について述べた。このほか、第1多層配線30に含まれる配線層と、第2多層配線40に含まれる配線層を、交互に形成していき、最終的に板状体101の表裏面にそれぞれ第1,第2多層配線30,40を完成させるようにすることもできる。
図8及び図9は部品内蔵基板の形成方法の別例を示す図である。尚、図8(A)は第1多層配線の第1配線層形成工程の要部断面模式図、図8(B)は被覆部材研削工程の要部断面模式図、図8(C)はビア形成工程の要部断面模式図である。また、図9(A)は第2多層配線の第1,第2配線層形成工程の要部断面模式図、図9(B)は第1多層配線の第2配線層形成工程の要部断面模式図である。
ここでは、まず、図8(A)に示すように、複数の電子部品10の裏面及び側面を被覆部材20で被覆した板状体101の上に、配線31、ビア32及び絶縁層33を含む、第1多層配線30の第1層目の配線層30aを形成する。この第1層目の配線層30aは、上記の図6(A)〜(D)及び図7(A)〜(C)に示した方法で形成することができる。
次いで、図8(B)に示すように、板状体101に対し、その裏面側から研削を行い、電子部品10のポスト11の端面を露出させる。そして、露出させたポスト11を位置合わせマークとして用い、図8(C)に示すように、被覆部材20を貫通し、配線層30a内の配線31に達するビア50を形成する。ビア50は、図5(A)について述べたのと同様にして、形成することができる。ビア50の形成時にポスト11を位置合わせマークに用いることで、配線31に接続されるビア50を精度良く形成することができる。
次いで、図9(A)に示すように、配線41及びビア42を含む、第2多層配線40の第1層目の配線層を形成し、続けて第2多層配線40の第2層目の配線層を形成する。第2多層配線40の第1層目及び第2層目の配線層は、ビア50及びポスト11の位置等を基に、図5(B)について述べたのと同様にして、形成することができる。
次いで、図9(B)に示すように、配線31及びビア32を含む、第1多層配線30の第2層目の配線層を、先に形成した第1層目の配線層30aの上に、形成する。この第2層目の配線層は、上記の図7(D)、更に図6(C),(D)及び図7(A)〜(C)に示した方法の例に従って、形成することができる。
以降は、上記の図5(C)で述べたのと同様に、保護層60,80及び表面電極70,90を形成し、個々の部品内蔵基板100に個片化する。
このように、図8及び図9に示した別例の方法では、第1多層配線30に含まれる配線層と、第2多層配線40に含まれる配線層を、交互に形成していく。このようにすると、第1,第2多層配線30,40の形成過程で、板状体101の表裏面に形成される配線層の層数差又は膜厚差が小さくなるため、板状体101に発生する反りを効果的に抑制することが可能になる。板状体101に反りが発生してしまうと、配線層形成時の露光精度が低下して微細配線が形成できないことも起こり得る。しかし、この例のように、板状体101の表裏面の配線層を交互に形成していき、その反りの発生を抑制することで、露光精度を向上させることが可能になり、また、微細配線を形成することが可能になる。
尚、この図8及び図9の例では、第1,第2多層配線30,40をそれぞれ2層の配線層で構成する場合を例示したが、第1,第2多層配線30,40をそれぞれ3層以上の配線層で構成する場合も、上記同様にして形成することができる。
また、板状体101、及びそれを含む部品内蔵基板100の反り低減の観点から、第1,第2多層配線30,40の、互いの配線層の層数又は膜厚は、同じ値、或いは同じ値に近付けることが好ましい。
また、ここでは、研削によるポスト11の露出後で、第2多層配線40の形成前に、ビア50を形成するようにしたが(図8(C))、第2多層配線40の配線41等の配置によっては、第2多層配線40の形成途中の段階でビア50を形成することもできる。また、第1,第2多層配線30,40の配線31,41等の配置によっては、第2多層配線40の形成後に(図9(A))、第1多層配線30の第1層目の配線層30a側から、第2多層配線40の所定の配線41に接続されるビア50を形成することも可能である。
以上説明したような部品内蔵基板100の形成方法によれば、板状体101を挟んで第1,第2多層配線30,40を形成することで、板状体101の反りの発生を抑えることが可能になる。第1,第2多層配線30,40の配線層の層数、膜厚等を適切に調整することにより、板状体101の反りの発生を、より一層、抑えることが可能になる。板状体101の反りを抑えることにより、部品内蔵基板100の薄型化を図ることが可能になる。更に、第1,第2多層配線30,40内に形成する配線の配置精度の向上、及び配線の微細化を図ることが可能になる。
また、以上説明したような部品内蔵基板100の形成方法によれば、第1,第2多層配線30,40を形成する際、電子部品10内に設けたポスト11を位置合わせマークとして用いることで、第1,第2多層配線30,40を精度良く接続することが可能になる。
尚、以上の図4〜図9に示した方法では、電子部品10の裏面及び側面を被覆部材20で被覆した板状体101を形成した後、その表面側に第1多層配線30又はその一部の配線層を形成し、それから裏面側の被覆部材20を研削するようにした。このほか、板状体101を形成した後、まず、その裏面側の被覆部材20を研削し、それから表面側に第1多層配線30又はその一部の配線層を形成するようにしてもよい。この場合は、配線層を形成する際、研削により板状体101が薄くなる分、より反りが発生し易い構造となるが、電子部品10の厚さ(研削後の板状体101の厚さ)によっては、板状体101の反りの発生を抑えて、配線層を形成することが可能である。また、板状体101を挟んで形成する配線層の層数や厚さを適切に調整することで、板状体101の反りの発生を抑えて、配線層を形成することが可能である。また、板状体101を形成した後、まず、その裏面側の被覆部材20を研削できれば、両面の配線層を一層毎に同時に形成してもよい。
以上のようにして形成される部品内蔵基板100には、チップ等の他の電子部品を実装することができ、また、部品内蔵基板100は、マザーボード等の回路基板に実装することができる。
図10は部品内蔵基板を用いた電子装置の一例を示す図である。また、比較のため、電子装置の別例を図11に示す。
図10に示す電子装置300では、チップ(電子部品)10を含む部品内蔵基板100の上に、バンプ等(図示せず)を介して、別のチップ400が実装されている。更に、その部品内蔵基板100が、バンプ500を介して、マザーボード600の上に実装されている。
一方、図11に示す電子装置300aでは、図10と同じチップ400をパッケージ基板700に実装したデバイスが、バンプ500を介して、マザーボード600の上に実装されている。更に、この電子装置300aでは、上記部品内蔵基板100に含まれるのと同じチップ10をパッケージ基板800に実装したデバイスが、バンプ500を介して、同じマザーボード600の上に実装されている。
このように、2つのチップ10,400をマザーボード600の上に搭載する場合、図10の電子装置300のように部品内蔵基板100を用いると、図11の電子装置300aに比べ、チップ10,400の搭載に要する面積を小さく抑えることができる。そのため、電子装置300の小型化を図ることが可能になる。或いは、チップ10,400の搭載に要する面積が小さく抑えられる分、マザーボード600の上に、更に別の電子部品等を搭載することも可能になる。また、上記のように、部品内蔵基板100は、その反りの発生を抑えて形成されるため、図10に示した電子装置300において、部品内蔵基板100とチップ400の間、及び部品内蔵基板100とマザーボード600の間の接続不良が効果的に抑制される。
以上、部品内蔵基板100の一例に関して説明したが、以下に示すような部品内蔵基板を形成することも可能である。
図12は部品内蔵基板の第1変形例を示す図である。
上記の例では、電子部品10に設けたポスト11を配線層形成時の位置合わせマークとして用いるようにしたが、この図12に示す部品内蔵基板100Aでは、更にこのポスト11によって第1,第2多層配線30,40間を電気的に接続する。
このような部品内蔵基板100Aについても、第1,第2多層配線30,40は、図4〜図9に示した方法の例に従って、形成することができる。また、その際は、上記同様、板状体101を形成した後、まず、その裏面側の被覆部材20を研削し、それから表面側に第1多層配線30又はその一部の配線層を形成するようにしてもよい。尚、この図12に示すような部品内蔵基板100Aを形成する場合には、第1多層配線30の形成時に、ポスト11に電気的に接続された導電部(配線31、ビア32)が形成される。
また、図12に示す部品内蔵基板100Aでは、ビア50を形成し、そのビア50によって第1,第2多層配線30,40を電気的に接続する場合を例示した。このほか、第1,第2多層配線30,40の配線構造によっては、このようなビア50が不要になる場合がある。その場合には、ビア50の形成工程を省略することが可能になる。
図13は部品内蔵基板の第2変形例を示す図である。
上記の例では、表裏面を貫通するポスト11を設けた電子部品10を用いて部品内蔵基板100を形成するようにした。これに対し、この図13に示す部品内蔵基板100Bは、表面にはポスト11の端面が露出しておらず、裏面にのみポスト11の端面が露出している電子部品10Bを用いて、形成される。
このような部品内蔵基板100Bの第1,第2多層配線30,40は、図4〜図9に示した方法の例に従って、形成することができる。また、その際は、上記同様、板状体101を形成した後、まず、その裏面側の被覆部材20を研削し、それから表面側に第1多層配線30又はその一部の配線層を形成するようにしてもよい。電子部品10Bの裏面にポスト11の端面が露出しているため、それを位置合わせマークとして第1,第2多層配線30,40を形成し、この図13に示すような部品内蔵基板100Bを得ることができる。
尚、このような部品内蔵基板100Bは、初めから裏面にポスト11の端面が露出している電子部品10Bを用いて、形成することができる。また、次の図14に示すように、初めはポスト11が両端面共に露出していない電子部品10Baを用いて、形成することもできる。
図14は第2変形例に係る部品内蔵基板の形成工程の一例を示す図である。
まず、図14(A)に示すように、初めはポスト11が両端面共に露出していない電子部品10Baの、裏面及び側面を被覆部材20で被覆する。その後、図14(B)に示すように、被覆部材20を研削し、更に、ポスト11が露出するまで(図14(A)の点線の位置まで)、被覆部材20と共に電子部品10Baを研削する。これにより、裏面にポスト11の端面が露出する電子部品10Bが形成される。ポスト11端面を露出させた後の工程は、上記同様である。このような方法を用いて、図13に示したような部品内蔵基板100Bを形成することも可能である。
尚、図14には第1多層配線30を図示しないが、この図14(A),(B)に示す工程は、第1多層配線30の形成後に行ってもよく、また、第1多層配線30の形成前に行ってもよい。
この図14に示したような方法を、表面にはポスト11の端面が露出し、且つ、裏面にはポスト11の端面が露出していないような電子部品10について適用した場合には、最終的に、図1に示したような電子部品10を含む部品内蔵基板100が得られる。
尚、以上の説明では、電子部品としてチップを用いた場合を例にして述べたが、電子部品としては、チップのほか、様々な電子部品を適用することが可能である。例えば、電子部品10には、MEMS(Micro Electro Mechanical Systems)素子、センサ素子、薄膜型の受動部品(抵抗、インダクタ、コンデンサ等)を適用することも可能である。
また、電子部品と被覆部材を含む板状体を形成する際、その中に含める複数の電子部品は、全て同じものとするほか、異なるものが含まれるような構成とすることも可能である。更に、板状体に少なくとも1つの電子部品が含まれる場合には、電子部品に埋設したポストを位置合わせマークとした上記のような手法を適用することが可能である。
以上、部品内蔵基板及びその形成方法について説明した。以下、上記の手法を用いた部品内蔵基板形成の具体的な実施例について述べる。
<実施例1>
縦6mm×横6mm、厚さ0.3mmのシリコン(Si)ベアチップ(電子部品)を10個準備する。各ベアチップは、その表面に配設された端子、更に、表裏面を貫通する直径80μmの複数のポストを備える。このような10個のベアチップを、端子面が露出するようにモールド樹脂(被覆部材)で埋め込み、直径100mmのモールドウエハ(板状体)を形成する。
次に、そのモールドウエハの表面(ベアチップの端子配設面)の側に、スピンコーティングで感光性エポキシワニスを塗布し、プリベーク、露光、現像、キュアを順に行い、更に酸素プラズマ処理を行う。これにより、膜厚10μmで、ベアチップの端子を直径50μm開口した絶縁層を形成する。続いて、スパッタ法により、膜厚0.2μmのCrと、膜厚0.3μmのCuを順に形成し、シード層を形成する。その後、配線を形成する領域に開口部を有するフォトレジストパターンを形成し、先に形成したシード層を用いて、Cuの電気めっきを行う。電気めっき後、フォトレジストを剥離し、フォトレジストの下にあったシード層を、エッチング液を用いて除去する。これにより、モールドウエハの表面側に、第1層目の配線層を形成する。
更に、このような感光性エポキシワニスの塗布からシード層の除去までの工程を同様に繰り返し、先に形成した第1層目の配線層の上に、第2層目の配線層を形成する。このようにして、モールドウエハの表面側に、2層の配線層を含む、多層配線(第1多層配線)を形成する。
次に、そのモールドウエハの表面側に形成した多層配線を保護テープで保護し、裏面側のモールド樹脂を研削し、ベアチップのポストの端面を露出させる。この露出させたポストの端面を位置合わせマークとして、炭酸ガスレーザを用いて、モールド樹脂を貫通し、且つ、モールドウエハの表面側に形成した多層配線内の配線に接続する、直径100μmのビアホールを形成する。このビアホールを開口したモールドウエハの裏面に無電解Cuめっきを施した後、ビアホール部分を開口したドライフィルムレジストパターンを形成し、無電解Cuめっきをシード層にしてCuの電気めっきを行い、ビアホール内にCuのめっき層を充填する。ドライフィルムレジストの剥離後、ドライフィルムレジストの下にあったシード層を、エッチング液を用いて除去する。これにより、モールドウエハの表面側に形成した多層配線に接続されたビアを形成する。
このようにしてビアを形成した、モールドウエハの裏面側に、上記同様の感光性エポキシワニスの塗布からシード層の除去までの工程を2回繰り返し、ビアに電気的に接続された、2層の配線層を含む、多層配線(第2多層配線)を形成する。
その後、モールドウエハの表面側に設けた保護テープを剥離し、その表裏面の多層配線上に、一部の配線上を残して、ソルダレジスト(保護層)を形成し、残した配線上にNiとAu(表面電極)を形成する。そして、ここまで形成した基板を、1つのベアチップとそれに電気的に接続されている導電部を含む個片に切断することで、部品内蔵基板を完成させる。
<実施例2>
縦5mm×横5mm、厚さ0.4mmのSiのベアチップ(電子部品)を15個準備する。各ベアチップは、その表面に配設された端子、更に、表裏面を貫通する直径100μmの複数のポストを備える。このような15個のベアチップを、端子面が露出するようにモールド樹脂(被覆部材)で埋め込み、直径100mmのモールドウエハ(板状体)を形成する。
次に、そのモールドウエハの表面側に、スピンコーティングで感光性ポリイミドワニスを塗布し、プリベーク、露光、現像、キュアを順に行い、更に酸素プラズマ処理を行う。これにより、膜厚10μmで、ベアチップの端子を直径50μm開口した絶縁層を形成する。続いて、スパッタ法により、膜厚0.2μmのTiと、膜厚0.3μmのCuを順に形成し、シード層を形成する。その後、配線を形成する領域に開口部を有するフォトレジストパターンを形成し、先に形成したシード層を用いて、Cuの電気めっきを行う。電気めっき後、フォトレジストを剥離し、フォトレジストの下にあったシード層を、エッチング液を用いて除去する。これにより、モールドウエハの表面側に、第1層目の配線層を形成する。
次に、モールドウエハの表面側に形成した、この第1層目の配線層を保護テープで保護し、モールドウエハの裏面側のモールド樹脂を研削し、ベアチップのポストの端面を露出させる。この露出させたポストの端面を位置合わせマークとして、上記同様の感光性ポリイミドワニスの塗布からシード層の除去までの工程を2回繰り返し、モールドウエハの裏面側に、第1層目と第2層目の、2層の配線層を形成する。
次に、モールドウエハの表面側に設けた保護テープを剥離し、裏面側に形成した2層の配線層を保護テープで保護する。そして、感光性ポリイミドワニスの塗布からキュアまでの工程を実施し、モールドウエハの表面側に、ビアを形成する領域に開口部を有する、2層目の絶縁層を形成する。ここで、UV−YAGレーザと酸素プラズマ処理を用いて、絶縁層とモールド樹脂を貫通し、且つ、モールドウエハの裏面側に形成した配線に接続する、直径80μmのビアホールを形成する。次いで、ビアホールを開口したモールドウエハの表面に、スパッタ法により、膜厚0.2μmのTiと、膜厚0.3μmのCuを順に形成し、シード層を形成する。そして、ビアホール部分を開口したドライフィルムレジストパターンを形成し、シード層を用いて、ビアホール内にCuのめっき層を充填する。ドライフィルムレジストの剥離後、ビアホール充填に用いたシード層を用い、ビア及び配線を形成する領域に開口部を有するフォトレジストパターンを形成し、Cuの電気めっきを行う。電気めっき後、フォトレジストを剥離し、フォトレジストの下にあったシード層を、エッチング液を用いて除去する。これにより、モールドウエハの表面側に、第2層目の配線層を形成する。更に、この第2層目の配線層の上に、感光性ポリイミドワニスの塗布からシード層の除去までの工程を実施して、第3層目の配線層を形成する。このようにして、モールドウエハの表面側に、3層の配線層を含む、多層配線(第1多層配線)を形成する。
次に、モールドウエハの裏面側に設けた保護テープを剥離し、モールドウエハの表面側に形成した3層の配線層を保護テープで保護する。そして、モールドウエハの裏面側に形成している2層の配線層の上に、感光性ポリイミドワニスの塗布からシード層の除去までの工程を実施して、第3層目の配線層を形成する。このようにして、モールドウエハの裏面側に、3層の配線層を含む、多層配線(第2多層配線)を形成する。
その後、モールドウエハの表面側に設けた保護テープを剥離し、その表裏面の多層配線上に、一部の配線上を残して、ソルダレジスト(保護層)を形成し、残した配線上にNiとAu(表面電極)を形成する。そして、ここまで形成した基板を、1つのベアチップとそれに電気的に接続されている導電部を含む個片に切断することで、部品内蔵基板を完成させる。
以上説明した実施の形態に関し、更に以下の付記を開示する。
(付記1) ポストが埋設された電子部品と、前記電子部品の第1主面及び側面を被覆する被覆部材とを含む板状体を形成する工程と、
前記板状体の、前記電子部品の第2主面側に、前記電子部品に電気的に接続された第1配線層を形成する工程と、
前記板状体の、前記第1主面側の前記被覆部材を研削して、前記ポストを露出させる工程と、
前記板状体の、前記ポストの露出面側に、前記ポストの位置に基づき、前記第1配線層に電気的に接続された第2配線層を形成する工程と、
を含むことを特徴とする部品内蔵基板の製造方法。
(付記2) ポストが埋設された電子部品と、前記電子部品の第1主面及び側面を被覆する被覆部材とを含む板状体を形成する工程と、
前記板状体の、前記第1主面側の前記被覆部材を研削して、前記ポストを露出させる工程と、
前記板状体の、前記電子部品の第2主面側に、前記電子部品に電気的に接続された第1配線層を形成する工程と、
前記板状体の、前記ポストの露出面側に、前記ポストの位置に基づき、前記第1配線層に電気的に接続された第2配線層を形成する工程と、
を含むことを特徴とする部品内蔵基板の製造方法。
(付記3) 前記ポストを露出させる工程後、前記電子部品の前記側面を被覆する前記被覆部材に、露出された前記ポストの位置に基づき、前記第1配線層に電気的に接続されたビアを形成する工程を含み、
前記第2配線層を形成する工程では、前記ビアに電気的に接続された前記第2配線層を形成することを特徴とする付記1又は2に記載の部品内蔵基板の製造方法。
(付記4) 前記ポストは、前記第1主面と前記第2主面との間を貫通して前記電子部品に埋設されることを特徴とする付記1乃至3のいずれかに記載の部品内蔵基板の製造方法。
(付記5) 前記ポストは、前記第1主面側の端面と前記第2主面側の端面のうち、前記第1主面側の端面が露出した状態で前記電子部品に埋設されることを特徴とする付記1乃至3のいずれかに記載の部品内蔵基板の製造方法。
(付記6) 前記ポストは、前記第1主面側の端面が非露出状態で前記電子部品に埋設され、
前記ポストを露出させる工程では、前記第1主面側の前記被覆部材及び前記電子部品を研削して、前記ポストを露出させることを特徴とする付記1乃至3のいずれかに記載の部品内蔵基板の製造方法。
(付記7) 前記第1配線層を形成する工程後、前記第2配線層を形成する工程前に、前記第1配線層上に、前記第1配線層に電気的に接続された第3配線層を形成する工程を含み、
前記第2配線層を形成する工程後、前記第2配線層上に、前記第2配線層に電気的に接続された第4配線層を形成する工程を含むことを特徴とする付記1乃至6のいずれかに記載の部品内蔵基板の製造方法。
(付記8) 前記第2配線層を形成する工程後、前記第2配線層上に、前記第2配線層に電気的に接続された第3配線層を形成する工程を含み、
前記第3配線層を形成する工程後、前記第1配線層上に、前記第1配線層に電気的に接続された第4配線層を形成する工程を含むことを特徴とする付記1乃至6のいずれかに記載の部品内蔵基板の製造方法。
(付記9) 第1主面に端面が露出するポストを有する電子部品と、前記電子部品の側面を被覆する被覆部材とを含む板状体と、
前記板状体の、前記電子部品の第2主面側に形成され、前記電子部品に電気的に接続された第1配線層と、
前記板状体の、前記ポストの露出面側に形成され、前記第1配線層に電気的に接続された第2配線層と、
を含むことを特徴とする部品内蔵基板。
(付記10) 前記被覆部材に形成されたビアを含み、前記第1配線層と前記第2配線層とは、前記ビアを介して、電気的に接続されることを特徴とする付記9に記載の部品内蔵基板。
10,10B,10Ba 電子部品
11 ポスト
12 端子
20 被覆部材
30 第1多層配線
30a 配線層
40 第2多層配線
31,41 配線
31a,41a 一部
32,42,50 ビア
33,43 絶縁層
51 ビアホール
60,80 保護層
70,90 表面電極
100,100A,100B 部品内蔵基板
100a 側面
101 板状体
201 第1絶縁層
201a,203a,205a 開口部
202 シード層
203 レジスト
204 導電部
205 第2絶縁層
300,300a 電子装置
400 チップ
500 バンプ
600 マザーボード
700,800 パッケージ基板

Claims (5)

  1. ポストが埋設された電子部品と、前記電子部品の第1主面及び側面を被覆する被覆部材とを含む板状体を形成する工程と、
    前記板状体の、前記電子部品の第2主面側に、前記電子部品に電気的に接続された第1配線層を形成する工程と、
    前記板状体の、前記第1主面側の前記被覆部材を研削して、前記ポストを露出させる工程と、
    前記板状体の、前記ポストの露出面側に、前記ポストの位置に基づき、前記第1配線層に電気的に接続された第2配線層を形成する工程と、
    を含むことを特徴とする部品内蔵基板の製造方法。
  2. ポストが埋設された電子部品と、前記電子部品の第1主面及び側面を被覆する被覆部材とを含む板状体を形成する工程と、
    前記板状体の、前記第1主面側の前記被覆部材を研削して、前記ポストを露出させる工程と、
    前記板状体の、前記電子部品の第2主面側に、前記電子部品に電気的に接続された第1配線層を形成する工程と、
    前記板状体の、前記ポストの露出面側に、前記ポストの位置に基づき、前記第1配線層に電気的に接続された第2配線層を形成する工程と、
    を含むことを特徴とする部品内蔵基板の製造方法。
  3. 前記ポストを露出させる工程後、前記電子部品の前記側面を被覆する前記被覆部材に、露出された前記ポストの位置に基づき、前記第1配線層に電気的に接続されたビアを形成する工程を含み、
    前記第2配線層を形成する工程では、前記ビアに電気的に接続された前記第2配線層を形成することを特徴とする請求項1又は2に記載の部品内蔵基板の製造方法。
  4. 前記ポストは、前記第1主面と前記第2主面との間を貫通して前記電子部品に埋設されることを特徴とする請求項1乃至3のいずれかに記載の部品内蔵基板の製造方法。
  5. 第1主面に端面が露出するポストを有する電子部品と、前記電子部品の側面を被覆する被覆部材とを含み、前記電子部品の前記第1主面と第2主面とが前記被覆部材から露出する板状体と、
    前記板状体の、前記第2主面側に形成され、前記電子部品に電気的に接続された第1配線層と、
    前記板状体の、前記ポストが露出する前記第1主面側に形成され、前記第1配線層に電気的に接続された第2配線層と、
    を含むことを特徴とする部品内蔵基板。
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