JP7140530B2 - 電子部品およびその製造方法 - Google Patents
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Description
実装基板の配線レイアウトは、通常、チップの電極ピッチに基づいて設定される。しかし、配線レイアウトの都合上、実装基板の配線ピッチを、チップの電極ピッチよりも大きく設定せざるを得ない場合がある。
特許文献1に係る電子部品は、一面および他面を有する配線体(基板)と、配線体の一面に形成された外部端子と、配線体の他面に配置された半導体チップと、配線体の他面において半導体チップを封止する封止樹脂と、を含む。
そこで、本発明の一実施形態は、小型化を図ることができる電子部品およびその製造方法を提供することを一つの目的とする。
しかも、封止絶縁層から露出するチップの非実装面は、その後の工程において、カバー層によって被覆される。これにより、チップを適切に保護できる。よって、電子部品の小型化を適切に図ることができる。
図1は、本発明の第1実施形態に係る電子部品1を示す斜視図である。図2は、図1に示す電子部品1の内部構造を示す平面図である。図3は、図2に示すIII-III線に沿う断面図である。図4は、図3に示す領域IVの拡大図である。
電子部品1は、ピッチ変換用の基板としてのインターポーザ2を含む。インターポーザ2は、一方側の第1主面3、他方側の第2主面4、ならびに、第1主面3および第2主面4を接続する側面5を有している。
リセス部6は、インターポーザ2の周縁から間隔を空けて、インターポーザ2の第1主面3の中央部に形成されている。リセス部6は、平面視においてインターポーザ2の各辺と略平行な四角形状に形成されている。
インターポーザ2の第1主面3には、低域部7、高域部8および接続部9が形成されている。低域部7は、リセス部6の底部からなる。高域部8は、リセス部6の周囲の領域からなる。接続部9は、低域部7および高域部8を接続している。
インターポーザ2の第1主面3の上には、主面絶縁層11が形成されている。主面絶縁層11は、無機系の絶縁材料を含んでいてもよい。主面絶縁層11は、無機系の絶縁材料の一例として、酸化シリコン、窒化シリコン、酸窒化シリコン、酸化アルミニウム、窒化アルミニウムまたは酸窒化アルミニウムのうちの少なくとも1種を含んでいてもよい。
4つの第1パッド領域13は、この形態では、低域部7の四隅に一つずつ形成されている。各第1パッド領域13は、平面視において四角形状に形成されている。4つの第2パッド領域14は、この形態では、高域部8の四隅に一つずつ形成されている。各第2パッド領域14は、平面視において四角形状に形成されている。
各配線層12は、この形態では、インターポーザ2の第1主面3側からこの順に積層された第1電極層16および第2電極層17を含む積層構造を有している。第1電極層16は、インターポーザ2の第1主面3側からこの順に積層されたチタン層18および銅層19を含む積層構造を有している。チタン層18および銅層19は、それぞれ、シード層であってもよい。
インターポーザ2の第1主面3には、チップ21が配置されている。チップ21は、インターポーザ2のリセス部6に収容されている。チップ21は、直方体形状のチップ本体22を含む。チップ本体22は、一方側の実装面23、他方側の非実装面24、ならびに、実装面23および非実装面24を接続するチップ側面25を有している。チップ21の非実装面24は、研削面からなる。
チップ本体22は、機能デバイスを含む。機能デバイスは、実装面23側に形成されていてもよい。機能デバイスは、抵抗、コンデンサ、コイル、ダイオードまたはトランジスタのうちの少なくとも1種を含んでいてもよい。
チップ21の実装面23には、複数(この形態では4個)の端子電極26が形成されている。複数の端子電極26は、それぞれ、機能デバイスに電気的に接続されている。チップ21の非実装面24には、いずれの電極も形成されていない。
チップ21は、実装面23をインターポーザ2の第1主面3に対向させた姿勢で、インターポーザ2の第1主面3の上に配置されている。チップ21は、低域部7の上に配置されている。
チップ21の非実装面24は、インターポーザ2の高域部8よりも上方に突出している。チップ21の実装面23は、インターポーザ2の低域部7および高域部8の間の領域に位置している。
第1の形態例において、チップ21の実装面23は、低域部7に加えて、接続部9の一部と対向していてもよい。第2の形態例において、チップ21の実装面23および非実装面24は、平面視において低域部7の面積よりも大きい面積を有していてもよい。
封止絶縁層41は、ネガティブタイプまたはポジティブタイプの感光性樹脂を含んでいてもよい。封止絶縁層41は、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、ポリアミド樹脂、ポリベンゾオキサゾール樹脂またはアクリル樹脂のうちの少なくとも1種を含んでいてもよい。
封止絶縁層41の封止主面42は、チップ21の非実装面24と段差なく繋がっている。封止絶縁層41の封止主面42は、チップ21の非実装面24から連続的に延びる平坦面を有している。つまり、封止絶縁層41は、チップ21の非実装面24に対して面一に形成された外面を有している。
チップ21の非実装面24、各電極体31の他端面33、および、封止絶縁層41の封止主面42は、段差なく繋がっており、一つの平坦面を形成している。この平坦面は、研削面からなり、インターポーザ2の第2主面4に対して略平行に形成されている。
封止絶縁層41の封止主面42の上には、カバー層46が形成されている。カバー層46は、被覆部47および延部48を含む。カバー層46の被覆部47は、チップ21の非実装面24を被覆している。被覆部47は、非実装面24を選択的に被覆している。
カバー層46は、カバー主面49およびカバー側面50を含む。カバー側面50は、平面視において、封止絶縁層41の封止側面43から内方に間隔を空けた領域に位置している。これにより、カバー層46のカバー側面50および封止絶縁層41の封止側面43の間の領域に、段部51が形成されている。
図4を参照して、段部51が延びる方向に直交する方向に関して、段部51の幅WSは、1μm以上であってもよい。段部51の幅WSは、10μm以上であることが好ましい。カバー層46の厚さは、封止絶縁層41の厚さよりも小さい。カバー層46の厚さは、チップ21の厚さよりも小さい。カバー層46の厚さは、チップ21の厚さの2分の1以下、または、2分の1未満であってもよい。
カバー層46の厚さは、1μm以上10μm以下であってもよい。カバー層46の厚さは、10μm以上20μm以下であってもよい。カバー層46の厚さは、20μm以上30μm以下であってもよい。カバー層46の厚さは、30μm以上40μm以下であってもよい。カバー層46の厚さは、40μm以上50μm以下であってもよい。つまり、カバー層46の厚さは、1μm以上50μm以下であってもよい。
カバー層46は、有機系の絶縁材料の一例として、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、ポリアミド樹脂、ポリベンゾオキサゾール樹脂またはアクリル樹脂のうちの少なくとも1種を含んでいてもよい。カバー層46は、ネガティブタイプまたはポジティブタイプの感光性を有していてもよい。
カバー層46には、複数(この形態では4個)の開口55が形成されている。複数の開口55は、それぞれ、電極体31の他端面33を露出させている。
Ni層57は、開口55内において電極体31の他端面33に接続されている。Ni層57は、カバー層46のカバー主面49よりも上方に突出している。Ni層57は、カバー層46のカバー主面49にオーバラップしたオーバラップ部を有している。
図5A~図5Mは、図1に示す電子部品1の製造方法の一例を説明するための断面図である。
次に、図5Bを参照して、リセス部6が、各部品形成領域65に形成される。リセス部6は、たとえばマスク(図示せず)を介するエッチング法によって、ベース基板62の第1主面63を選択的に掘り下げることによって形成される。
次に、図5Cを参照して、複数の配線層12が、主面絶縁層11の上に形成される。配線層12の形成工程では、まず、第1電極層16が主面絶縁層11の表面の全面に形成される。
次に、所定パターンを有するマスク(図示せず)が、第1電極層16の上に形成される。マスク(図示せず)は、複数の配線層12を形成すべき領域を露出させる開口を選択的に有している。
次に、第1電極層16において第2電極層17から露出する不要な部分が、除去される。第1電極層16の不要な部分は、第2電極層17をマスクとするエッチング法によって除去されてもよい。これにより、所定パターンを有する複数の配線層12が形成される。
次に、図5Eを参照して、複数の電極体31が、対応する第1パッド領域13の上にそれぞれ形成される。複数の電極体31は、電解銅めっき法によって形成されてもよい。
次に、図5Gを参照して、チップ21が、各部品形成領域65に配置される。チップ21は、ベース基板62の第1主面63に実装面23を対向させた状態で、各部品形成領域65に配置される。チップ21の端子電極26は、導電性接合材27を介して、対応する配線層12の第1パッド領域13に接合される。
次に、図5Iを参照して、封止構造69が研削される。より具体的には、封止絶縁層41の封止主面42が研削される。この研削工程は、化学機械研磨(Chemical Mechanical Polishing:CMP)法によって実施されてもよい。
感光性樹脂溶剤からなる樹脂層が形成されてもよい。この場合、感光性樹脂溶剤は、スピンコート法によって封止構造69の表面の略全面を被覆するように、封止構造69の表面に塗布される。その後、感光性樹脂溶剤が硬化されて、樹脂層が形成される。
次に、図5Kを参照して、樹脂層がカバー層46に対応したパターンで露光された後、現像される。これにより、樹脂層からなるカバー層46が形成される。この工程では、チップ21の非実装面24を被覆し、かつ、電極体31の他端面33をそれぞれ露出させる複数の開口55を有するカバー層46が形成される。
カバー層46は、無機系の絶縁材料を含む絶縁層(図示せず)によっても形成され得る。この場合、絶縁層は、封止構造69の表面の略全面を被覆するように形成される。絶縁層は、CVD法によって形成されてもよい。
Ni層57、Pd層58およびAu層59は、それぞれ、無電解めっき法によって形成されてもよい。これにより、Ni層57、Pd層58およびAu層59を含む積層構造を有する外部電極層56が形成される。
封止構造69は、このダイシング領域70に沿って切断される。これにより、複数の電子部品1が切り出される。以上を含む工程を経て、電子部品1が製造される。 以上、電子部品1の製造方法では、チップ21がベース基板62の上において封止絶縁層41によって封止される。これにより、ベース基板62、チップ21および封止絶縁層41を含む封止構造69が形成される(図5G参照)。
また、電子部品1の製造方法では、カバー層46は、各部品形成領域65において、各部品形成領域65の周縁から内方に間隔を空けた領域に周縁を有するように形成される。これにより、ダイシング工程(図5M参照)において、互いに隣り合うカバー層46の間の領域をダイシング領域70として利用できる。したがって、ダイシングブレードによってカバー層46を切断しなくて済む。
図6は、本発明の第2実施形態に係る電子部品71を示す斜視図である。図7は、図6に示す電子部品71の内部構造を示す平面図である。図8は、図7に示すVIII-VIII線に沿う断面図である。図9は、図8に示す領域IXの拡大図である。以下では、電子部品1の構造に対応する構造については、同一の参照符号を付して説明を省略する。
カバー層46の全体が、平面視においてリセス部6の周縁によって取り囲まれた領域内に位置していてもよい。各外部電極層56は、この形態では、電極体31の他端面33を被覆するように封止絶縁層41の封止主面42の上にだけ形成されている。
図9を参照して、カバー層46の厚さTCは、外部電極層56の厚さTE以下(TC≦TE)であることが好ましい。カバー層46の厚さTCは、外部電極層56の厚さTE未満(TC<TE)であることがさらに好ましい。
このような構造の電子部品71は、電子部品1の製造工程中、カバー層46の形成工程(図5K参照)において、カバー層46を形成するためのマスクのレイアウトを変更するだけで製造できる。むろん、外部電極層56の厚さTEよりも大きい厚さTC(TC>TE)を有するカバー層46が形成されてもよい。
各配線層12は、この形態では、高域部8に設けられた第3パッド領域82を含む。第3パッド領域82は、接続領域15において高域部8に位置する部分に介装されている。つまり、接続領域15は、第1パッド領域13および第3パッド領域82を接続する部分を含む。また、接続領域15は、第2パッド領域14および第3パッド領域82を接続する部分を含む。
チップ21の実装面23およびインターポーザ2の低域部7の間の領域には、リセス部6を含む凹状空間83が区画されている。凹状空間83には、第2チップ84(下側チップ)が収容されている。
第2チップ84は、直方体形状の第2チップ本体85を含む。第2チップ本体85は、一方側の第2実装面86、他方側の第2非実装面87、ならびに、第2実装面86および第2非実装面87を接続する第2チップ側面88を有している。
第2チップ本体85は、機能デバイスを含む。機能デバイスは、第2実装面86側に形成されていてもよい。機能デバイスは、抵抗、コンデンサ、コイル、ダイオードまたはトランジスタのうちの少なくとも1種を含んでいてもよい。
第2チップ84の第2実装面86には、複数(この形態では4個)の第2端子電極89が形成されている。複数の第2端子電極89は、機能デバイスに電気的に接続されている。第2チップ84の第2非実装面87には、いずれの電極も形成されていない。
第2チップ84は、第2実装面86を低域部7に対向させた姿勢で、低域部7の上に配置されている。第2チップ84の第2端子電極89は、導電性接合材90を介して、対応する配線層12の第1パッド領域13に接合されている。第2チップ84は、配線層12を介してチップ21に電気的に接続されている。導電性接合材90は、半田または金属ペーストを含んでいてもよい。
第2チップ84の第2実装面86および第2非実装面87は、平面視において低域部7の面積よりも小さい面積を有している。第2チップ84の第2実装面86の全面は、低域部7に対向している。つまり、第2チップ84は、低域部7の周縁に取り囲まれた領域内に位置している。
この形態では、1つの第2チップ84が、凹状空間83に収容された例について説明した。しかし、複数(2つ以上)の第2チップ84が、凹状空間83に収容されていてもよい。
封止絶縁層41は、凹状空間83内において、第2チップ84を封止している。封止絶縁層41は、凹状空間83外において、チップ21の非実装面24の全面を露出させるようにチップ21を封止している。封止絶縁層41は、さらに、凹状空間83外において、各電極体31の他端面33の全面を露出させるように各電極体31を封止している。
また、電子部品81では、チップ21および第2チップ84が、インターポーザ2の第1主面3の上に三次元配置されている。これにより、電子部品81を実装基板に実装する場合には、チップ21および第2チップ84を実装基板に対して三次元実装できる。
電子部品81は、電子部品1の製造工程に係るチップ21の配置工程(図5G参照)において、第2チップ84を低域部7に配置する工程の後、チップ21を高域部8に配置する工程を実施することにより、製造できる。
図12は、本発明の第4実施形態に係る電子部品91の内部構造を示す平面図である。以下では、電子部品1の構造に対応する構造については、同一の参照符号を付して説明を省略する。
以上、電子部品91によっても、前述の電子部品1について述べた効果と同様の効果を奏することができる。このような構造の電子部品91は、電子部品1の製造工程から、リセス部6の形成工程(図5B参照)を省くことにより、製造できる。このような構造は、前述の第2~第3実施形態にも適用できる。
前述の各実施形態に係る製造方法は、ベース基板62の第2主面64を研削する研削工程をさらに含んでいてもよい。この場合、インターポーザ2の第2主面4は研削面となる。ベース基板62の研削工程を実施することにより、インターポーザ2の厚さを低減できるから、電子部品の更なる小型化を実現できる。
前述の各実施形態では、インターポーザ2が半導体材料(シリコン)からなる例について説明した。しかし、インターポーザ2は、半導体材料に代えて、有機系の絶縁材料または無機系の絶縁材料を含んでいてもよい。
また、インターポーザ2は、無機系の絶縁材料の一例として、酸化シリコン、窒化シリコン、酸窒化シリコン、酸化アルミニウム、窒化アルミニウムまたは酸窒化アルミニウムのうちの少なくとも1種を含んでいてもよい。インターポーザ2が絶縁材料からなる場合、主面絶縁層11は除かれてもよい。
封止絶縁層41は、無機系の絶縁材料の一例として、酸化シリコン、窒化シリコン、酸窒化シリコン、酸化アルミニウム、窒化アルミニウムまたは酸窒化アルミニウムのうちの少なくとも1種を含んでいてもよい。
粗面化された第1主面3は、たとえば主面絶縁層11の形成工程(図5Bも参照)に先だって、ベース基板62の第1主面63を粗面化することによって、得ることができる。粗面化処理は、エッチング法、サンドブラスト法、レーザ照射法、その他公知の粗面化法によって実施されてもよい。
前述の各実施形態において、外部電極層56は、Ni層57、Pd層58またはAu層59のうちの少なくとも1種を含む単層構造または積層構造を有していてもよい。たとえば、外部電極層56は、Ni層57およびAu層59を含む二層構造を有していてもよいし、Ni層57だけを含む単層構造を有していてもよい。
図13を参照して、各外部電極層56の全体は、開口55内に収まっていてもよい。より具体的には、各外部電極層56の表面は、開口55内においてカバー層46のカバー主面49よりも封止絶縁層41側に位置していてもよい。Ni層57、Pd層58およびAu層59は、それぞれ、開口55の内壁面に接していてもよい。
図14は、図1に示す電子部品1の外部電極層56の他の変形例を示す断面図である。以下では、電子部品1の構造に対応する構造については、同一の参照符号を付して説明を省略する。
このような形態であっても、前述の電子部品1について述べた効果と同様の効果を奏することができる。このような形態を有する外部電極層56は、第2実施形態および第4実施形態にも適用できる。
図15を参照して、この例では、各外部電極層56は、Ni層57、Pd層58およびAu層59を含む積層構造に代えて、半田層96を含む。半田層96は、半球状に形成されていてもよい。半田層96は、封止絶縁層41の封止主面42にオーバラップしていてもよい。
その他、特許請求の範囲に記載された事項の範囲で種々の設計変更を施すことが可能である。
2 インターポーザ(基板)
3 インターポーザの第1主面
4 インターポーザの第2主面
6 インターポーザのリセス部
7 インターポーザの低域部
8 インターポーザの高域部
12 配線層
21 チップ
23 チップの実装面
24 チップの非実装面
26 チップの端子電極
31 電極体
41 封止絶縁層
46 カバー層
62 ベース基板
63 ベース基板の第1主面
64 ベース基板の第2主面
65 ベース基板の部品形成領域
66 ベース基板の境界領域
69 封止構造
71 電子部品
81 電子部品
84 第2チップ(下側チップ)
91 電子部品
Claims (20)
- 一方側の第1主面および他方側の第2主面を有するインターポーザと、
一方側の実装面、他方側の非実装面、ならびに、前記実装面および前記非実装面を接続する側面を有し、前記実装面を前記インターポーザの前記第1主面に対向させた姿勢で前記インターポーザの前記第1主面の上に配置されたチップと、
前記チップの前記側面を被覆し、前記チップの前記非実装面を露出させるように前記インターポーザの前記第1主面の上で前記チップを封止する封止絶縁層と、
前記封止絶縁層の周縁部を露出させるように前記チップの前記非実装面を被覆し、前記封止絶縁層の周縁から内方に間隔を空けて前記封止絶縁層の上に形成された周縁を有する絶縁性のカバー層と、を含む、電子部品。 - 前記封止絶縁層は、前記インターポーザの周縁に面一に形成された周縁を有している、請求項1に記載の電子部品。
- 前記カバー層は、前記チップの前記非実装面の全面を被覆している、請求項1または2に記載の電子部品。
- 前記チップの前記実装面側に形成された機能デバイスをさらに含む、請求項1~3のいずれか一項に記載の電子部品。
- 前記チップの前記非実装面は、研削面である、請求項1~4のいずれか一項に記載の電子部品。
- 前記封止絶縁層は、前記チップの前記非実装面から連続的に延びる外面を有している、請求項1~5のいずれか一項に記載の電子部品。
- 前記カバー層は、前記封止絶縁層の厚さ以下の厚さを有している、請求項1~6のいずれか一項に記載の電子部品。
- 前記カバー層は、前記チップの厚さ以下の厚さを有している、請求項1~7のいずれか一項に記載の電子部品。
- 前記カバー層は、1μm以上10μm以下、10μm以上20μm以下、20μm以上30μm以下、30μm以上40μm以下、または、40μm以上50μm以下の厚さを有している、請求項1~8のいずれか一項に記載の電子部品。
- 前記インターポーザの前記第1主面に形成された配線層と、
前記チップの前記実装面に形成され、前記配線層に電気的に接続された端子電極と、をさらに含む、請求項1~9のいずれか一項に記載の電子部品。 - 前記チップから間隔を空けて前記配線層の上に形成され、前記配線層を介して前記チップに電気的に接続された電極体をさらに含み、
前記封止絶縁層は、前記電極体の一部を露出させるように前記電極体を封止しており、
前記カバー層は、前記電極体の一部を露出させるように前記封止絶縁層を被覆している、請求項10に記載の電子部品。 - 前記インターポーザの前記第1主面には、前記第2主面に向かって窪んだリセス部が形成されており、
前記チップは、前記インターポーザの前記リセス部に収容されている、請求項1~11のいずれか一項に記載の電子部品。 - 前記インターポーザの前記第1主面には、前記第2主面に向かって窪んだリセス部によって、前記リセス部の底部からなる低域部、および、前記リセス部の周囲の領域からなる高域部が形成されており、
前記チップは、前記リセス部を覆うように前記高域部に配置されている、請求項1~11のいずれか一項に記載の電子部品。 - 前記リセス部に収容された下側チップをさらに含み、
前記封止絶縁層は、前記リセス部内において前記下側チップを封止している、請求項13に記載の電子部品。 - 前記インターポーザの前記第1主面は、平坦面からなる、請求項1~11のいずれか一項に記載の電子部品。
- 一方側の第1主面および他方側の第2主面を有し、インターポーザのベースとなるベース基板を準備する工程と、
一方側の実装面、他方側の非実装面、ならびに、前記実装面および前記非実装面を接続する側面を有するチップを準備する工程と、
電子部品に対応した部品形成領域を前記ベース基板の前記第1主面に設定し、前記実装面を前記ベース基板の前記第1主面に対向させた姿勢で、前記チップを前記部品形成領域に配置する工程と、
前記チップの前記側面および前記非実装面を被覆するように前記ベース基板の前記第1主面の上で前記チップを封止絶縁層によって封止する工程と、
前記チップの前記非実装面が露出するまで前記封止絶縁層を研削する工程と、
前記部品形成領域の周縁部において前記封止絶縁層を露出させるように前記チップの前記非実装面を被覆し、前記部品形成領域の周縁から内方に間隔を空けた位置に周縁を有する絶縁性のカバー層を前記封止絶縁層の上に形成する工程と、
前記カバー層から露出する前記部品形成領域の周縁に沿って前記封止絶縁層および前記ベース基板を切断するダイシング工程と、を含む、電子部品の製造方法。 - 前記ダイシング工程において、前記封止絶縁層の切断部が前記ベース基板の切断部と面一に形成される、請求項16に記載の電子部品の製造方法。
- 前記チップを配置する工程に先立って、前記部品形成領域に前記第2主面に向かって窪んだリセス部を形成する工程をさらに含み、
前記チップを配置する工程は、前記部品形成領域において、前記チップを前記リセス部に収容する工程を含む、請求項16または17に記載の電子部品の製造方法。 - 前記チップを配置する工程に先立って、前記部品形成領域に前記第2主面に向かって窪んだリセス部を形成し、前記リセス部の底部からなる低域部、および、前記リセス部の周囲の領域からなる高域部を、前記部品形成領域に形成する工程をさらに含み、
前記チップを配置する工程は、前記部品形成領域において、前記リセス部を覆うように前記チップを前記高域部に配置する工程を含む、請求項16または17に記載の電子部品の製造方法。 - 前記チップを配置する工程に先立って、前記チップとは異なる下側チップを、前記リセス部に収容されるように前記低域部に配置する工程をさらに含み、
前記チップを配置する工程は、前記下側チップが配置された前記リセス部を覆うように、前記チップを前記高域部に配置する工程を含む、請求項19に記載の電子部品の製造方法。
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