JP6942004B2 - Electronic components and their manufacturing methods - Google Patents
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Description
本発明は、電子部品およびその製造方法に関し、デバイスチップが空隙を挟み基板と対向する電子部品およびその製造方法に関する。 The present invention relates to an electronic component and a method for manufacturing the same, and relates to an electronic component in which a device chip faces a substrate with a gap sandwiched between the electronic component and a method for manufacturing the electronic component.
デバイスチップのパッケージング方法として、基板上にデバイスチップをフリップチップ実装し、デバイスチップを囲むように封止部を設ける方法が知られている(例えば、特許文献1から3)。機能素子が設けられたデバイスチップの下面は基板の上面と空隙を挟み対向している。 As a method for packaging a device chip, there is known a method in which a device chip is flip-chip mounted on a substrate and a sealing portion is provided so as to surround the device chip (for example, Patent Documents 1 to 3). The lower surface of the device chip provided with the functional element faces the upper surface of the substrate with a gap in between.
しかしながら、封止部の材料が基板とデバイスチップとの間の空隙に侵入することがある。封止部の材料の侵入を抑制しようとすると、封止部とデバイスチップとの間隔を広げることになり電子部品が大型化してしまう。 However, the material of the sealing portion may enter the gap between the substrate and the device chip. If an attempt is made to suppress the intrusion of the material in the sealing portion, the distance between the sealing portion and the device chip is widened, and the electronic component becomes large.
本発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、空隙内への異物の侵入を抑制することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to suppress the invasion of foreign matter into the voids.
本発明は、主面に、第1領域と、平面視において前記第1領域を囲む第2領域と、を有し、前記第1領域と前記第2領域との間に段差が設けられ、前記第1領域における厚さは前記第2領域における厚さより大きい基板と、前記第1領域上に空隙を挟み対向するようにバンプを用い実装されたデバイスチップと、前記段差の側面に設けられた金属膜と、半田からなり、前記デバイスチップを囲むように設けられ、前記第2領域および前記金属膜と接合し、前記第1領域とは接合しない封止部と、を具備し、前記封止部の前記空隙側の側面は、前記半田からなり、前記デバイスチップ側に傾斜する電子部品である。
The present invention has a first region and a second region surrounding the first region in a plan view on a main surface, and a step is provided between the first region and the second region. A substrate whose thickness in the first region is larger than the thickness in the second region, a device chip mounted on the first region using bumps so as to sandwich a gap, and a metal provided on the side surface of the step. a membrane, made of solder, the provided so as to surround the device chip, joined to the second region and the metal film, anda sealing portion which is not joined to the first region, the sealing portion The side surface on the void side is an electronic component made of the solder and inclined toward the device chip side.
上記構成において、前記封止部の前記空隙側の側面と前記第1領域における前記基板の上面とのなす角度は40°以上かつ70°以下である構成とすることができる。
In the above configuration, the angle formed by the side surface of the sealing portion on the void side and the upper surface of the substrate in the first region can be 40 ° or more and 70 ° or less .
上記構成において、前記金属膜は、前記段差の側面および前記第2領域上に設けられている構成とすることができる。
In the above configuration, the metal film may be configured being provided et the sides and the second region of the step.
上記構成において、前記デバイスチップ上および前記封止部上に設けられたリッドを具備する構成とすることができる。 In the above configuration, the lids provided on the device chip and the sealing portion can be provided.
上記構成において、前記デバイスチップは前記第1領域と空隙を挟み対向する機能素子を備える構成とすることができる。 In the above configuration, the device chip may include a functional element that faces the first region with a gap in between.
上記構成において、前記機能素子は弾性波素子である構成とすることができる。 In the above configuration, the functional element may be an elastic wave element.
本発明は、主面に、第1領域と、平面視において前記第1領域を囲む第2領域と、を有し、前記第1領域と前記第2領域との間に段差が設けられ、前記第1領域における厚さは前記第2領域における厚さより大きい基板の、前記第1領域上に空隙を挟み対向するようにバンプを用いデバイスチップを実装する工程と、前記デバイスチップを囲み、前記第2領域と接合し、前記第1領域とは接合しないように封止部を形成する工程と、を含み、前記基板は、前記段差の側面に設けられた金属膜を有し、前記封止部は半田からなり、前記封止部を形成する工程は、前記封止部が前記金属膜と接合するように前記封止部を形成する工程を含み、前記封止部の前記空隙側の側面は、前記半田からなり、前記デバイスチップ側に傾斜する電子部品の製造方法である。
The present invention has a first region and a second region surrounding the first region in a plan view on a main surface, and a step is provided between the first region and the second region. A step of mounting a device chip using bumps on the first region of a substrate whose thickness in the first region is larger than the thickness in the second region so as to face each other with a gap sandwiched between them, and a step of surrounding the device chip and the first. bonded to the second region, wherein the first region viewed including a step of forming a seal to prevent bonding, the substrate has a metal film provided on a side surface of the step, the sealing The portion is made of solder, and the step of forming the sealing portion includes a step of forming the sealing portion so that the sealing portion is bonded to the metal film, and the side surface of the sealing portion on the void side. Is a method for manufacturing an electronic component made of the solder and inclined toward the device chip side.
上記構成において、前記金属膜は、前記段差の側面および前記第2領域上に設けられている構成とすることができる。 In the above configuration, the metal film may be configured that provided on the side surface and the second region of the step.
本発明によれば、空隙内への異物の侵入を抑制することができる。 According to the present invention, it is possible to suppress the invasion of foreign matter into the voids.
以下、図面を参照し本発明の実施例について説明する。 Hereinafter, examples of the present invention will be described with reference to the drawings.
図1(a)は、実施例1に係る電子部品の断面図、図1(b)は、基板20の平面図である。図1(a)に示すように、基板20上にデバイスチップ11がフリップチップ実装されている。基板20は積層された絶縁層20aおよび20bを有している。絶縁層20aおよび20bは、例えばセラミックス層または樹脂層である。絶縁層20aおよび20bの上面にそれぞれ配線22cおよび24が設けられている。絶縁層20aの下面に端子26が設けられている。端子26は機能素子12を外部に接続するためのフッドパッドである。絶縁層20aおよび20bを貫通するビア配線22aおよび22bが設けられている。ビア配線22a、22bおよび配線22cは内部配線22を形成する。内部配線22は配線24と端子26とを電気的に接続する。ビア配線22a、22b、配線22c、24および端子26は、例えば銅層、金層、アルミニウム層および/またはニッケル層等の金属層である。
FIG. 1A is a cross-sectional view of the electronic component according to the first embodiment, and FIG. 1B is a plan view of the
基板20の上面は領域50および52を有している。図1(b)のように、領域50は基板20の中央領域である。領域52は領域50を囲むように環状に設けられている。領域50と52との間には段差54が形成されている。領域50における基板20の厚さは領域52における基板20の厚さより大きい。領域52および段差54の側面には金属膜28が設けられている。金属膜28は、例えば金膜および/またはニッケル膜である。
The upper surface of the
図1(a)のように、基板10の下面に機能素子12および配線14が設けられている。デバイスチップ11は、基板10、機能素子12および配線14を含む。配線14は例えば銅層、アルミニウム層または金層等の金属層である。基板10はバンプ36を介し基板20上面の領域50にフリップチップ実装(フェースダウン実装)されている。バンプ36は、例えば金バンプ、半田バンプまたは銅バンプである。バンプ36は、配線14および24と接合する。機能素子12は空隙38を介し基板20の上面に対向する。
As shown in FIG. 1A, the
デバイスチップ11を囲むように封止部30が設けられている。封止部30は、例えば半田等の金属または樹脂である。封止部30は基板20上面の領域52および段差54に形成された金属膜28に接合する。封止部30およびデバイスチップ11の上面にリッド32が設けられている。リッド32は、例えばコバール板等の金属板または絶縁板である。リッド32および封止部30を覆うように保護膜34が設けられている。保護膜34は例えばニッケル膜等の金属膜または絶縁膜である。デバイスチップ11上に封止部30が設けられていてもよい。リッド32は設けられていなくてもよい。
A sealing
端子26は、内部配線22、配線24、バンプ36、配線14を介し機能素子12に電気的に接続されている。金属膜28は、内部配線22を介し端子26のうちグランド端子に電気的に接続されている。これにより、封止部30は接地される。
The terminal 26 is electrically connected to the
図2(a)は、実施例1における機能素子の一例を示す平面図、図2(b)は、機能素子の別の例を示す断面図である。図2(a)および図2(b)は、それぞれ機能素子12が弾性表面波共振器および圧電薄膜共振器の例である。
FIG. 2A is a plan view showing an example of the functional element in the first embodiment, and FIG. 2B is a cross-sectional view showing another example of the functional element. 2 (a) and 2 (b) are examples in which the
図2(a)に示すように、基板10上にIDT(Interdigital Transducer)40と反射器42が形成されている。IDT40は、互いに対向する1対の櫛型電極40aを有する。櫛型電極40aは、複数の電極指40bと複数の電極指40bを接続するバスバー40cとを有する。反射器42は、IDT40の両側に設けられている。IDT40が基板10に弾性表面波を励振する。基板10は、例えばタンタル酸リチウム基板またはニオブ酸リチウム基板等の圧電基板である。IDT40および反射器42は例えばアルミニウム膜または銅膜により形成される。基板20は、サファイア基板、アルミナ基板、スピネル基板、水晶基板またはシリコン基板等の支持基板に接合されていてもよい。IDT40および反射器42を覆う保護膜または温度補償膜が設けられていてもよい。この場合、保護膜または温度補償膜を含め機能素子12として機能する。
As shown in FIG. 2A, an IDT (Interdigital Transducer) 40 and a
図2(b)に示すように、基板10上に圧電膜46が設けられている。圧電膜46を挟むように下部電極44および上部電極48が設けられている。下部電極44と基板10との間に空隙45が形成されている。下部電極44および上部電極48は圧電膜46内に、厚み縦振動モードの弾性波を励振する。下部電極44および上部電極48は例えばルテニウム膜等の金属膜である。圧電膜46は例えば窒化アルミニウム膜である。基板10は例えばシリコン基板もしくは砒化ガリウム等の半導体基板、またはサファイア基板、アルミナ基板、スピネル基板またはガラス基板等の絶縁基板である。図2(a)および図2(b)のように、機能素子12は弾性波を励振する電極を含む。このため、弾性波の振動を制限しないように、機能素子12は空隙38に覆われている。
As shown in FIG. 2B, the piezoelectric film 46 is provided on the
[実施例1の製造方法]
図3(a)から図4(c)は、実施例1に係る電子部品の製造方法を示す断面図である。図3(a)に示すように、内部配線22、配線24および端子26が設けられた基板20を準備する。
[Manufacturing method of Example 1]
3 (a) to 4 (c) are cross-sectional views showing a method of manufacturing an electronic component according to the first embodiment. As shown in FIG. 3A, the
図3(b)に示すように、基板20の上面にデバイスチップ11が実装される領域50を囲むように、溝60を形成する。溝60の底面が領域52となる。溝60の形成は、例えばダイシングブレードを用いハーフダイシングにより行う。溝60の深さは絶縁層20bの厚さより大きくてもよいし、小さくてもよい。溝60はエッチング法を用い形成してもよい。
As shown in FIG. 3B, a
図3(c)に示すように、溝60の底面および側面に金属膜28を形成する。金属膜28は、基板20側から例えば金膜、ニッケル膜および金膜である。金属膜28は例えばめっき法を用い形成する。金属膜28をめっき法で形成する場合、シード層を形成した後、めっき層を形成してもよい。金属膜28の最上面は半田との濡れ性のよい金膜等であることが好ましい。金膜と内部配線22との間には相互拡散を抑制するためのニッケル膜等のバリア層を設けることが好ましい。
As shown in FIG. 3C, a
図3(d)に示すように、バンプ36を用い基板20上にデバイスチップ11をフリップチップ実装する。基板20上面の領域50とデバイスチップ11の機能素子12との間に空隙38が形成される。
As shown in FIG. 3D, the
図4(a)に示すように、デバイスチップ11の上方に、下面に半田31が設けられたリッド32を配置する。半田31は例えばSnAg半田である。半田31を半田31の融点以上に加熱する。矢印58のように、リッド32の上面をデバイスチップ11に押圧する。
As shown in FIG. 4A, a
図4(b)に示すように、半田31が溶融し溝60内面の金属膜28に接合する。基板20上面の領域50には金属膜28が設けられていない。このため、領域50は半田31の濡れ性が悪い。よって、半田31は領域50には接合しない。半田31により封止部30が形成される。
As shown in FIG. 4B, the
図4(c)に示すように、切断領域62のようにリッド32、封止部30および基板20を例えばダイシング法を用い切断する。その後、リッド32および封止部30を覆うように保護膜34を形成する。保護膜34は例えばめっき法を用い形成する。以上により図1(a)の電子部品が完成する。
As shown in FIG. 4C, the
[比較例1]
図5は、比較例1に係る電子部品の断面図である。図5に示すように、比較例1では、基板20の上面は平坦であり段差54が設けられていない。金属膜28は配線24と同じ高さの基板20上面に形成されている。その他の構成は実施例1と同じであり説明を省略する。
[Comparative Example 1]
FIG. 5 is a cross-sectional view of the electronic component according to Comparative Example 1. As shown in FIG. 5, in Comparative Example 1, the upper surface of the
図6(a)および図6(b)は、それぞれ比較例1および実施例1の断面の拡大図である。図6(a)に示すように、比較例1では、金属膜28は、基板20上面に平坦に設けられている。封止部30の側面と基板20の上面とがなす角度はθ1である。角度θ1は、図4(a)および図4(b)において、金属膜28の表面における溶融した封止部30の表面張力に依存する。例えば封止部30がSnAg半田であり、金属膜28の最上面が金膜の場合、角度θ1は30°から60°である。角度θ1が小さいと封止部30の側面と基板20上面との間隔が狭くなる。このため、封止部30の材料(例えば半田)が異物として空隙38内に侵入しやすくなる。また、電子部品を実装するときのリフロー等において封止部30の材料が空隙38内に侵入しやすくなる。デバイスチップ11と基板20との間に異物が侵入しないようにしようとすると、デバイスチップ11と金属膜28との距離L1を大きくすることになる。これにより、電子部品が大型化する。
6 (a) and 6 (b) are enlarged views of cross sections of Comparative Example 1 and Example 1, respectively. As shown in FIG. 6A, in Comparative Example 1, the
図6(b)に示すように、実施例1では、金属膜28が段差54の側面に設けられている。例えば、領域52と段差54の側面とのなす角度θ3が90°とすると、封止部30の表面張力からは封止部30の側面は破線64のように設けられるはずである。しかしながら、封止部30には内向きに応力が加わるため、封止部30の側面は基板20の上面に対し垂直に近くなる。一例として、基板20の上面とがなす角度θ2は40°から70°となる。このように、角度θ2は比較例1の角度θ1より大きくなる。このため、封止部30の材料は空隙38内に侵入し難くなる。これにより、デバイスチップ11と金属膜28との距離L2を小さくでき、電子部品を小型化できる。
As shown in FIG. 6B, in the first embodiment, the
基板20が多層基板の場合、絶縁層20bの厚さは例えば50μmから70μmである。溝60をハーフダイシングで形成する場合、溝60の深さD1は最も上の絶縁層20bの厚さより大きくてもよいし小さくてもよい。溝60の深さが小さいと角度θ2を大きくできない。よって、溝60の深さD1は10μm以上が好ましく、20μm以上が好ましく、30μm以上がさらに好ましい。溝の深さが大きいと加工工数が大きくなる。よって、溝60の深さは100μm以下が好ましく、70μm以下がより好ましい。金属膜28の膜厚は例えば1μmから20μmであり、深さD1に比べると十分に小さい。基板20の上面とデバイスチップ11の下面との距離は例えば10μmから20μmである。
When the
角度θ3が大きすぎると角度θ2が小さくなる。よって、角度θ3は135°以下が好ましく、120°以下がより好ましい。溝60をハーフダイシングにより形成するとθ3は略90°となる。溝60をエッチング法を用い形成すると角度θ3は90°より大きくなる。デバイスチップ11と金属膜28との距離L2は、小型化の観点から100μm以下が好ましく、空隙38に異物が侵入しないように5μm以上が好ましい。
If the angle θ3 is too large, the angle θ2 becomes small. Therefore, the angle θ3 is preferably 135 ° or less, more preferably 120 ° or less. When the
図6(a)および図6(b)の例として封止部30が半田からなる場合を説明したが、封止部30が樹脂の場合にも、封止部30を基板20と接合させるときに樹脂が空隙38に侵入しやすくなる。よって、封止部30は樹脂からなる場合であってもよい。
Although the case where the sealing
実施例1によれば、基板20の上面(主面)は、領域50(第1領域)と、平面視において領域50を囲む領域52(第2領域)を有する。領域50と領域52との間に段差54が設けられている。領域50における基板20の厚さは領域52における基板20の厚さより大きい。デバイスチップ11は、領域50上に空隙38を挟み対向するようにバンプ36を用い実装されている。封止部30は、デバイスチップ11を囲むように設けられ、領域52と接合し、領域50とは接合しない。これにより、空隙38に異物が侵入することを抑制できる。
According to the first embodiment, the upper surface (main surface) of the
金属膜28は段差54の側面に設けられている。封止部30は半田からなり金属膜28と接合する。これにより、半田の表面張力により封止部30がデバイスチップ11の方に回り込むことを抑制できる。よって、空隙38への異物の侵入をより抑制できる。金属膜28は領域52上に設けられていてもよい。これにより、封止部30は領域52に強固に接合する。
The
リッド32は、デバイスチップ11上および封止部30上に設けられている。これにより、封止部30とリッド32により空隙38を気密封止できる。
The
デバイスチップ11は領域50と空隙38を挟み対向する機能素子12を備える。これにより、機能素子12を空隙38に封止できる。
The
機能素子12は弾性波素子である。弾性波素子が空隙38に囲まれるため弾性波素子の振動が制限されない。
The
実施例1においては、機能素子12として弾性波素子を例に説明したが、機能素子12はインダクタまたはキャパシタ等の受動素子、トランジスタを含む能動素子、またはMEMS(Micro Electro Mechanical Systems)素子でもよい。機能素子12は各々弾性波フィルタを形成してもよい。機能素子12は、デュプレクサ、トリプレクサまたはクワッドプレクサ等のマルチプレクサを形成してもよい。
In the first embodiment, an elastic wave element has been described as an example of the
以上、本発明の実施例について詳述したが、本発明はかかる特定の実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。 Although the examples of the present invention have been described in detail above, the present invention is not limited to such specific examples, and various modifications and modifications are made within the scope of the gist of the present invention described in the claims. It can be changed.
10、20 基板
12 機能素子
14、24 配線
28 金属膜
30 封止部
32 リッド
34 保護膜
10, 20
Claims (8)
前記第1領域上に空隙を挟み対向するようにバンプを用い実装されたデバイスチップと、
前記段差の側面に設けられた金属膜と、
半田からなり、前記デバイスチップを囲むように設けられ、前記第2領域および前記金属膜と接合し、前記第1領域とは接合しない封止部と、
を具備し、
前記封止部の前記空隙側の側面は、前記半田からなり、前記デバイスチップ側に傾斜する電子部品。 The main surface has a first region and a second region surrounding the first region in a plan view, and a step is provided between the first region and the second region in the first region. With a substrate whose thickness is larger than the thickness in the second region,
A device chip mounted on the first region using bumps so as to sandwich a gap and face each other.
A metal film provided on the side surface of the step and
A sealing portion made of solder, provided so as to surround the device chip, bonded to the second region and the metal film, and not bonded to the first region.
Equipped with
An electronic component whose side surface on the void side of the sealing portion is made of the solder and is inclined toward the device chip side.
前記デバイスチップを囲み、前記第2領域と接合し、前記第1領域とは接合しないように封止部を形成する工程と、
を含み、
前記基板は、前記段差の側面に設けられた金属膜を有し、
前記封止部は半田からなり、
前記封止部を形成する工程は、前記封止部が前記金属膜と接合するように前記封止部を形成する工程を含み、
前記封止部の前記空隙側の側面は、前記半田からなり、前記デバイスチップ側に傾斜する電子部品の製造方法。 The main surface has a first region and a second region surrounding the first region in a plan view, and a step is provided between the first region and the second region in the first region. A step of mounting a device chip on a substrate having a thickness larger than the thickness in the second region by using bumps on the first region so as to sandwich a gap and face each other.
A step of surrounding the device chip, joining the second region, and forming a sealing portion so as not to join the first region.
Only including,
The substrate has a metal film provided on the side surface of the step.
The sealing part is made of solder.
The step of forming the sealing portion includes a step of forming the sealing portion so that the sealing portion is bonded to the metal film.
A method for manufacturing an electronic component in which the side surface of the sealing portion on the void side is made of the solder and is inclined toward the device chip side.
The metal film is a side and the method of manufacturing the second electronic component according to claim 7, wherein that provided on the region of the step.
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