KR20180022987A - 콘덴서 탑재 필름 - Google Patents

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KR20180022987A
KR20180022987A KR1020187003253A KR20187003253A KR20180022987A KR 20180022987 A KR20180022987 A KR 20180022987A KR 1020187003253 A KR1020187003253 A KR 1020187003253A KR 20187003253 A KR20187003253 A KR 20187003253A KR 20180022987 A KR20180022987 A KR 20180022987A
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capacitor
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KR1020187003253A
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고이찌 간료
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가부시키가이샤 무라타 세이사쿠쇼
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    • H01G2/00—Details of capacitors not covered by a single one of groups H01G4/00-H01G11/00
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Abstract

본 발명은 캐리어 시트 상에 콘덴서가 배치되어 있는 콘덴서 탑재 필름이며, 상기 콘덴서가, 도전성 다공 기재와, 도전성 다공 기재 상에 위치하는 유전체층과, 유전체층 상에 위치하는 상부 전극을 갖고 이루어지는 콘덴서인 것을 특징으로 하는, 콘덴서 탑재 필름.

Description

콘덴서 탑재 필름
본 발명은 콘덴서 탑재 필름에 관한 것이다.
최근 들어, 전자 기기의 고밀도 실장화에 수반하여 보다 소형이고 고정전 용량을 갖는 콘덴서가 요구되고 있다. 또한 전자 기기의 전원 동작 주파수의 고주파수화에 수반하는 고주파 리플 노이즈의 억제를 위하여, 보다 등가 직렬 저항(ESR: Equivalent Series Resistance)이 낮은 콘덴서가 요구되고 있다. 따라서 소형이고 정전 용량이 크고, 또한 ESR이 작은 콘덴서에 대한 요구가 높아지고 있다. 이러한 저ESR 및 소형 고용량을 갖는 콘덴서로서, 특허문헌 1에 기재된 칩형 고체 전해 콘덴서가 알려져 있다.
특허문헌 1에서는, 밸브 작용 금속을 포함하는 양극의 표면에 산화 피막을 형성하고, 음극측에 도전성 고분자를 사용함으로써, 고정전 용량 및 저ESR을 달성하고 있다. 그러나 이와 같은 구성을 갖는 특허문헌 1의 콘덴서는 극성을 갖고 있어, 역전압이 인가되는 회로에서는 단락을 발생시킬 가능성이 있다. 소형 고정전 용량 및 저ESR을 양립시키면서 극성이 없는 콘덴서를 얻는 것은 곤란하다.
일본 특허 공개 제2005-57105호 공보
본 발명자는 소형 고정전 용량 및 저ESR을 양립시키면서 극성이 없는 콘덴서에 대하여 검토한 결과, 도전성 다공 기재와, 도전성 다공 기재 상에 위치하는 유전체층과, 유전체층 상에 위치하는 상부 전극을 갖고 이루어지는 콘덴서에 주목하였다. 이러한 콘덴서는, 도전성 기재가 다공부를 갖고 있으므로 매우 큰 표면적을 가져서 높은 정전 용량을 얻을 수 있다. 또한 이러한 콘덴서는 산화 피막과 고체 전해질층의 조합을 갖지 않는 점에서 극성을 갖지 않는다.
그러나 상기 콘덴서는, 응력이 작용한 경우에 유전체층이 취성 파괴를 일으키기 쉽다는 문제가 있다. 특허문헌 1의 콘덴서는, 유전체층의 자기 수복 기능이 있으므로 유전체층에 크랙이 발생한 경우에도 전극 간의 쇼트에는 이르지 않지만, 도전성 다공 기재와, 도전성 다공 기재 상에 위치하는 유전체층과, 유전체층 상에 위치하는 상부 전극을 갖고 이루어지는 콘덴서는, 유전체층의 자기 수복 기능이 없으므로 크랙의 발생이 전극 간의 쇼트를 야기할 가능성이 높다. 이러한 문제 외에, 상기 콘덴서는 매우 소형일 수 있으므로 운반, 기판에의 실장 시의 취급이 매우 어렵다.
본 발명의 목적은, 도전성 다공 기재와, 도전성 다공 기재 상에 위치하는 유전체층과, 유전체층 상에 위치하는 상부 전극을 갖고 이루어지는 콘덴서의 취급을 용이하게 하는 제품을 제공하는 데 있다.
본 발명자는 상기 문제를 해소하기 위하여 예의 검토한 결과, 상기 콘덴서를 캐리어 시트 상에 탑재하여 콘덴서 탑재 필름으로서 취급함으로써, 운반 시에 콘덴서에 가해지는 응력이 저감되어 크랙의 발생을 억제할 수 있는 것을 알아내었다. 또한 캐리어 시트 상의 콘덴서의 배치를 기판 등에의 실장 시의 배치로 함으로써, 콘덴서 탑재 필름은 웨이퍼 레벨 패키지 기술에 그대로 사용할 수 있으므로, 실장 시에 가해지는 응력이 저감되고 또한 제조 공정이 간이화되는 것을 알아내었다.
본 발명의 요지에 의하면, 캐리어 시트 상에 콘덴서가 배치되어 있는 콘덴서 탑재 필름이며,
상기 콘덴서 중 적어도 하나가, 도전성 다공 기재와, 도전성 다공 기재 상에 위치하는 유전체층과, 유전체층 상에 위치하는 상부 전극을 갖고 이루어지는 콘덴서인 것을 특징으로 하는, 콘덴서 탑재 필름이 제공된다.
도전성 다공 기재와, 도전성 다공 기재 상에 위치하는 유전체층과, 유전체층 상에 위치하는 상부 전극을 갖고 이루어지는 콘덴서를, 캐리어 시트 상에 탑재하여 콘덴서 탑재 필름으로서 취급함으로써, 운반 시 및 실장 시에 콘덴서에 가해지는 응력이 저감되어 크랙의 발생을 억제할 수 있다. 또한 본 발명의 콘덴서 탑재 필름은 웨이퍼 레벨 패키지 기술에 그대로 사용할 수 있어 제조 공정을 간이화할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 형태에 있어서의 콘덴서 탑재 필름(1)의 개략 평면도이다.
도 2는 도 1에 도시하는 콘덴서 탑재 필름(1)의 x-x 선을 따른 개략 단면도이다.
도 3은 본 발명에 있어서 사용되는 콘덴서(51)의 개략 단면도이다.
도 4는 도 3의 콘덴서(51)의 고공극률부의 확대도를 모식적으로 도시하는 도면이다.
도 5는 본 발명에 있어서 사용되는 콘덴서(71)의 개략 단면도이다.
도 6은 도 5의 콘덴서(71)의 고공극률부의 확대도를 모식적으로 도시하는 도면이다.
도 7은 본 발명의 콘덴서 탑재 필름에 탑재되는 콘덴서의 일 형태를 도시하는 개략 단면도이다.
도 8은 도 7의 콘덴서의 개략 평면도이다.
도 9는 본 발명의 콘덴서 탑재 필름에 탑재되는 콘덴서의 다른 형태를 도시하는 개략 단면도이다.
도 10은 도 9의 콘덴서의 개략 평면도이다.
도 11은 도 9의 콘덴서를 탑재한 본 발명의 콘덴서 탑재 필름의 개략 단면도이다.
도 12의 (a) 내지 (c)는 본 발명의 콘덴서 탑재 필름에 탑재되는 콘덴서 내장 기판의 형태를 도시하는 개략 단면도이다.
도 13은 본 발명의 일 형태의 콘덴서 탑재 필름의 개략 평면도이다.
도 14는 본 발명의 다른 형태의 콘덴서 탑재 필름의 개략 평면도이다.
도 15는 본 발명의 다른 형태의 콘덴서 탑재 필름의 개략 평면도이다.
도 16의 (a) 내지 (f)는 본 발명의 콘덴서 탑재 필름을 사용한 팬아웃 웨이퍼 레벨 패키징을 설명하기 위한 도면이다.
이하, 본 발명의 콘덴서 탑재 필름에 대하여 도면을 참조하면서 상세히 설명한다. 단, 본 실시 형태의 콘덴서 탑재 필름의 각 구성 요소의 형상 및 배치 등은 도시하는 예에 한정되지 않는다.
본 발명의 콘덴서 탑재 필름에 있어서, 캐리어 시트 상에 복수의 콘덴서가 배치되어 있다.
본 발명의 일 실시 형태의 콘덴서 탑재 필름(1)의 개략 평면도를 도 1에, 개략 단면도를 도 2에 도시한다. 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 본 실시 형태에 사용되는 콘덴서 탑재 필름(1)은, 개략적으로는 캐리어 시트(2)와 콘덴서(3)를 갖고 이루어진다. 콘덴서(3)는 캐리어 시트(2) 상에 배치되어 고정되어 있다.
상기 캐리어 시트(2)의 재료, 형상, 크기 등은 특별히 한정되지 않지만, 필름 형상인 것이 바람직하다.
캐리어 시트(2)을 구성하는 재료는, 바람직하게는 수지이고, 보다 바람직하게는 내열성 수지이며, 구체적으로는 폴리이미드, 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET) 등을 들 수 있다.
캐리어 시트의 두께는 용도에 따라 적절히 선택할 수 있으며, 예를 들어 1㎛ 이상 2.0㎜ 이하이고, 바람직하게는 10㎛ 이상 200㎛ 이하, 예를 들어 20㎛ 이상 80㎛ 이하일 수 있다.
캐리어 시트는 하나의 층으로 이루어져 있어도, 복수의 층으로 이루어져 있어도 된다. 일 형태에 있어서, 캐리어 시트는 지지체로서의 시트 상에 점착층이 형성된 것일 수 있다.
상기 점착층을 구성하는 점착제는 특별히 한정되지 않지만, 예를 들어 우레탄계 점착제, 고무계 점착제, 아크릴계 점착제, 실리콘계 점착제 등이 바람직하다. 나중에 캐리어 시트로부터 콘덴서 등을 박리하기 쉽게 하기 위하여 감온성 점착 재(예를 들어 인텔리머(등록 상표) 테이프)가 적합하게 사용된다.
상기 콘덴서(3)는 특별히 한정되지 않으며, 다양한 타입의 콘덴서를 사용할 수 있다.
바람직한 형태에 있어서, 콘덴서는, 도전성 다공 기재와, 도전성 다공 기재 상에 위치하는 유전체층과, 유전체층 상에 위치하는 상부 전극을 갖고 이루어지는 콘덴서이다. 이러한 콘덴서는 기재의 표면적이 커서 큰 정전 용량을 얻을 수 있는 점에서 유리하다.
일 형태에 있어서, 상기 콘덴서는 도 3 및 도 4에 도시되는 콘덴서(51)일 수 있다. 도 3은 콘덴서(51)의 개략 단면도(단, 간단화를 위하여 유전체층(55) 및 상부 전극(56)은 도시하고 있지 않음)를 도시하고, 도 4는 콘덴서(51)의 고공극률부의 확대도를 모식적으로 도시한다. 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이 콘덴서(51)는 대략 직육면체 형상을 갖고 있다. 개략적으로는 콘덴서(51)는, 중앙부에 고공극률부(52)를 갖고 측면부에 저공극률부(53)을 갖고 이루어지는 도전성 다공 기재(54)와, 이 위에 형성된 유전체층(55)과, 유전체층(55) 상에 형성된 상부 전극(56)과, 이들 위에 상부 전극(56)과 전기적으로 접속하도록 형성된 배선 전극(57)과, 이들보다 더 위에 형성된 보호층(58)을 갖고 이루어진다. 도전성 다공 기재(54)의 측면에는, 대향하도록 제1 콘덴서 전극(59) 및 제2 콘덴서 전극(60)이 설치되어 있다. 제1 콘덴서 전극(59)은 도전성 다공 기재(54)에 전기적으로 접속되어 있고, 제2 콘덴서 전극(60)은 배선 전극(57)을 통하여 상부 전극(56)에 전기적으로 접속되어 있다. 상부 전극(56)과, 도전성 다공 기재(54)의 고공극률부(52)는, 유전체층(55)을 개재하여 대향하고 있다. 각각 제1 콘덴서 전극(59) 및 제2 콘덴서 전극(60)을 통하여 도전성 다공 기재(54) 및 상부 전극(56)에 통전하면 유전체층(55)에 전하를 축적할 수 있다.
이러한 콘덴서는, 도 4에 도시한 바와 같이 도전성 다공 기재의 양 주면에 다공부(고공극률부)를 가질 수 있으므로 보다 큰 정전 용량을 얻을 수 있다. 또한 동일 평면에 2개의 전극이 존재할 수 있으므로 캐리어 시트(2)의 표면에 양쪽의 전극을 접하도록 배치할 수 있어, 본 발명의 콘덴서 탑재 필름을 웨이퍼 레벨 패키지에 사용할 때 등에 유리하다.
다른 형태에 있어서, 상기 콘덴서는 도 5 및 도 6에 도시하는 콘덴서(71)일 수 있다. 도 5는 콘덴서(71)의 개략 단면도(단, 간단화를 위하여 세공은 도시하고 있지 않음)를 도시하고, 도 6은 콘덴서(71)의 고공극률부의 확대도를 모식적으로 도시한다. 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이 콘덴서(71)는 대략 직육면체 형상을 갖고 있으며, 개략적으로는, 도전성 다공 기재(74)와, 도전성 다공 기재(74) 상에 형성된 유전체층(75)과, 유전체층(75) 상에 형성된 상부 전극(76)을 갖고 이루어진다. 도전성 다공 기재(74)는, 한쪽 주면측에 상대적으로 공극률이 높은 고공극률부(72)와, 상대적으로 공극률이 낮은 저공극률부(73)를 갖는다. 고공극률부(72)는 도전성 다공 기재(74)의 제1 주면(도면 상측의 주면)의 중앙부에 위치하며, 그 주위에는 저공극률부(73)가 위치하고 있다. 즉, 저공극률부(73)는 고공극률부(72)를 둘러싸고 있다. 고공극률부(72)는 다공 구조를 갖고 있으며, 즉, 다공부이다. 또한 도전성 다공 기재(74)는 다른 쪽 주면(제2 주면; 도면 하측의 주면)측에 지지부(77)를 갖는다. 즉, 고공극률부(72) 및 저공극률부(73)는 도전성 다공 기재(74)의 제1 주면을 구성하고, 지지부(77)는 도전성 다공 기재(74)의 제2 주면을 구성한다. 도 5에 있어서, 제1 주면은 도전성 다공 기재(74)의 상면이고, 제2 주면은 도전성 다공 기재(74)의 하면이다. 콘덴서(71)의 말단부에 있어서, 유전체층(75)과 상부 전극(76) 사이에는 절연부(82)가 존재한다. 콘덴서(71)는, 상부 전극(76) 상에 제1 콘덴서 전극(79), 및 도전성 다공 기재(74)의 지지부(77)측의 주면 상에 제2 콘덴서 전극(80)을 구비한다. 콘덴서(71)에 있어서, 제1 콘덴서 전극(79)과 상부 전극(76)은 전기적으로 접속되어 있고, 제2 콘덴서 전극(80)은 도전성 다공 기재(74)의 제2 주면에 전기적으로 접속되어 있다. 상부 전극(76)과, 도전성 다공 기재(74)의 고공극률부(72)는, 유전체층(75)을 개재하여 대향하고 있어서, 상부 전극(76)과 도전성 다공 기재(74)에 통전하면 유전체층(75)에 전하를 축적할 수 있다.
이러한 콘덴서는, 도 6에 도시하는 바와 같이 도전성 다공 기재의 한쪽 주면에만 다공부(고공극률부)를 가지므로, 저배화의 관점에서 유리하다.
상기 도전성 다공 기재는 다공 구조를 가지며, 표면이 도전성이면 그 재료 및 구성은 한정되지 않는다. 예를 들어 도전성 다공 기재로서는, 다공질 금속 기재, 또는 다공질 실리카 재료, 다공질 탄소 재료 혹은 다공질 세라믹 소결체의 표면에 도전성의 층을 형성한 기재 등을 들 수 있다. 바람직한 형태에 있어서, 도전성 다공 기재는 다공질 금속 기재이다.
상기 다공질 금속 기재를 구성하는 금속으로서는, 예를 들어 알루미늄, 탄탈륨, 니켈, 구리, 티타늄, 니오븀 및 철 등의 금속, 그리고 스테인리스, 두랄루민 등의 합금 등을 들 수 있다. 바람직하게는, 다공질 금속 기재는 알루미늄 다공 기재이다.
상기 도전성 다공 기재는 고공극률부(즉, 다공부)를 가지며, 저공극률부 및 지지부를 더 갖고 있어도 된다.
본 명세서에 있어서 「공극률」이란, 도전성 다공 기재에 있어서 공극이 차지하는 비율을 말한다. 당해 공극률은 하기와 같이 하여 측정할 수 있다. 또한 상기 다공부의 공극은, 콘덴서를 제작하는 프로세스에 있어서, 최종적으로 유전체층 및 상부 전극 등으로 충전될 수 있지만, 상기 「공극률」은 이와 같이 충전된 물질은 고려하지 않으며, 충전된 개소도 공극으로 간주하여 산출한다.
먼저, 다공 금속 기재를 FIB(수렴 이온빔: Focused Ion Beam) 마이크로샘플링법으로 가공하여 60㎚ 이하의 두께의 박편 시료로 가공한다. 이 박편 시료의 소정의 영역(3㎛×3㎛)을 STEM(주사 투과형 전자 현미경: Scanning Transmission Electron Microscope)-EDS(에너지 분산형 X선 분석: Energy dispersive X-ray spectrometry) 맵핑 분석으로 측정한다. 맵핑 측정 시야 내에 있어서, 다공 금속 기재의 금속이 존재하는 면적을 구한다. 그리고 하기 등식으로부터 공극률을 계산할 수 있다. 이 측정을 임의의 장소 3개소에서 행하여, 측정값의 평균값을 공극률로 한다.
공극률(%)=((측정 면적-기재의 금속이 존재하는 면적)/측정 면적)×100
본 명세서에 있어서 「고공극률부」란, 도전성 다공 기재의 지지부 및 저공극률부보다도 공극률이 높은 부분을 의미한다.
상기 고공극률부는 다공 구조를 갖는다. 다공 구조를 갖는 고공극률부는 도전성 다공 기재의 비표면적을 크게 하여 콘덴서의 정전 용량을 보다 크게 한다.
고공극률부의 공극률은 비표면적을 크게 하여 콘덴서의 정전 용량을 보다 크게 하는 관점에서 바람직하게는 20% 이상, 보다 바람직하게는 30% 이상, 보다 더 바람직하게는 35% 이상일 수 있다. 또한 기계적 강도를 확보하는 관점에서 90% 이하가 바람직하고, 80% 이하가 보다 바람직하다.
고공극률부는 특별히 한정되지 않지만, 바람직하게는 30배 이상 10,000배 이하, 보다 바람직하게는 50배 이상 5,000배 이하, 예를 들어 200배 이상 600배 이하의 확면률(擴面率)을 갖는다. 여기서 확면률이란, 단위 투영 면적당의 표면적을 의미한다. 단위 투영 면적당의 표면적은, BET 비표면적 측정 장치를 사용하여 액체 질소 온도에 있어서의 질소의 흡착량으로부터 구할 수 있다.
또한 확면률은 다음의 방법으로도 구할 수 있다. 상기 시료의 단면(두께 방향으로 커트하여 얻어지는 단면)의 STEM(주사 투과형 전자 현미경) 화상을 폭 X로 두께(높이) T 방향 전체에 걸쳐 촬영한다(한번에 촬영할 수 없는 경우에는 복수의 화상을 연결해도 됨). 얻어진 폭 X 높이 T의 단면의 세공 표면의 총 경로 길이 L(세공 표면의 합계의 길이)을 측정한다. 여기서, 상기 폭 X 높이 T의 단면을 하나의 측면으로 하고, 다공 기재 표면을 하나의 저면으로 하는 정사각기둥 영역에서의 세공 표면의 총 경로 길이는 LX로 된다. 또한 이 정사각기둥의 바닥 면적은 X2로 된다. 따라서 확면률은 LX/X2=L/X로서 구할 수 있다.
본 명세서에 있어서 「저공극률부」란, 고공극률부와 비교하여 공극률이 낮은 부분을 의미한다. 바람직하게는, 저공극률부의 공극률은 고공극률부의 공극률보다도 낮고, 지지부의 공극률 이상이다.
저공극률부의 공극률은, 바람직하게는 20% 이하, 보다 바람직하게는 10% 이하이다. 또한 저공극률부는 공극률이 0%여도 된다. 즉, 저공극률부는 다공 구조를 갖고 있어도, 갖고 있지 않아도 된다. 저공극률부의 공극률이 낮을수록 콘덴서의 기계적 강도가 향상된다.
또한 저공극률부는 본 발명에 있어서 필수적인 구성 요소는 아니며, 존재하지 않아도 된다.
본 발명에 있어서, 도전성 다공 기재의 고공극률부 및 저공극률부의 존재 위치, 설치 수, 크기, 형상, 양자의 비율 등은 특별히 한정되지 않는다. 예를 들어 도전성 다공 기재의 한쪽 주면은 고공극률부만으로 이루어져도 된다. 또한 고공극률부와 저공극률부의 비율을 조정함으로써 콘덴서의 정전 용량을 제어할 수 있다.
상기 고공극률부의 두께는 특별히 한정되지 않고 목적에 따라 적절히 선택할 수 있으며, 예를 들어 3㎛ 이상, 바람직하게는 10㎛ 이상이고, 바람직하게는 1000㎛ 이하, 보다 바람직하게는 300㎛ 이하, 더욱 바람직하게는 50㎛ 이하여도 된다.
도전성 다공 기재의 지지부의 공극률은, 지지체로서의 기능을 발휘하기 위하여 보다 작은 것이 바람직하며, 구체적으로는 10% 이하인 것이 바람직하고, 실질적으로 공극이 존재하지 않는 것이 보다 바람직하다.
상기 지지부의 두께는 특별히 한정되지 않지만, 콘덴서의 기계적 강도를 높이기 위하여 1㎛ 이상인 것이 바람직하며, 예를 들어 3㎛ 이상, 5㎛ 이상 또는 10㎛ 이상일 수 있다. 또한 콘덴서의 저배화의 관점에서는 100㎛ 이하인 것이 바람직하며, 예를 들어 50㎛ 이하 또는 30㎛ 이하일 수 있다.
상기 도전성 다공 기재의 두께는 특별히 한정되지 않고 목적에 따라 적절히 선택할 수 있으며, 예를 들어 5㎛ 이상, 바람직하게는 10㎛ 이상이며, 예를 들어 1000㎛ 이하, 바람직하게는 100㎛ 이하, 보다 바람직하게는 70㎛ 이하, 더욱 바람직하게는 50㎛ 이하여도 된다.
도전성 다공 기재의 제조 방법은 특별히 한정되지 않는다. 예를 들어 도전성 다공 기재는 적당한 금속 재료를, 다공 구조를 형성하는 방법, 다공 구조를 찌부러뜨리는(메우는) 방법, 또는 다공 구조 부분을 제거하는 방법, 또는 이들을 조합한 방법으로 처리함으로써 제조할 수 있다.
도전성 다공 기재를 제조하기 위한 금속 재료는, 다공질 금속 재료(예를 들어 에칭된 박), 또는 다공 구조를 갖지 않는 금속 재료(예를 들어 금속박), 또는 이들 재료를 조합한 재료일 수 있다. 조합하는 방법은 특별히 한정되지 않으며, 예를 들어 용접, 압착 또는 도전성 접착제 등에 의하여 접합하는 방법을 들 수 있다.
다공 구조를 형성하는 방법으로서는 특별히 한정되지 않지만, 바람직하게는에칭 처리, 예를 들어 직류 또는 교류 에칭 처리를 들 수 있다.
다공 구조를 찌부러뜨리는(메우는) 방법으로서는 특별히 한정되지 않지만, 예를 들어 레이저 조사 등에 의하여 금속을 용융시켜 구멍을 찌부러뜨리는 방법, 또는 금형 가공, 프레스 가공에 의하여 압축하여 구멍을 찌부러뜨리는 방법을 들 수 있다. 상기 레이저로서는 특별히 한정되지 않지만, CO2 레이저, YAG 레이저, 엑시머 레이저, 그리고 펨토초 레이저, 피코초 레이저 및 나노초 레이저 등의 전고체 펄스 레이저를 들 수 있다. 보다 정밀히 형상 및 공극률을 제어할 수 있는 점에서 펨토초 레이저, 피코초 레이저 및 나노초 레이저 등의 전고체 펄스 레이저가 바람직하다.
다공 구조 부분을 제거하는 방법으로서는 특별히 한정되지 않지만, 예를 들어 다이서 가공이나 레이저의 어블레이션 가공을 들 수 있다.
일 방법에 있어서, 도전성 다공 기재는, 다공질 금속 재료를 준비하고, 이 다공질 금속 기재의 지지부 및 저공극률부에 대응하는 개소의 구멍을 찌부러뜨림으로써(매립함으로써) 제조할 수 있다.
지지부 및 저공극률부는 동시에 형성할 필요는 없으며 별개로 형성해도 된다. 예를 들어 먼저 다공 금속 기재의 지지부에 대응하는 개소를 처리하여 지지부를 형성하고, 이어서 저공극률부에 대응하는 개소를 처리하여 저공극률부를 형성해도 된다.
다른 방법에 있어서, 도전성 다공 기재는, 다공 구조를 갖지 않는 금속 기재(예를 들어 금속박)의 고공극률부에 대응하는 개소를 처리하여 다공 구조를 형성함으로써 제조할 수 있다.
또 다른 방법에 있어서, 저공극률부를 갖지 않는 도전성 다공 기재는, 다공질 금속 재료의 지지부에 대응하는 개소의 구멍을 찌부러뜨리고, 이어서 저공극률부에 대응하는 개소를 제거함으로써 제조할 수 있다.
본 발명에서 사용되는 콘덴서에 있어서, 고공극률부 상에는 유전체층이 형성되어 있다.
상기 유전체층을 형성하는 재료는 절연성이면 특별히 한정되지 않지만, 바람직하게는 AlOx(예를 들어 Al2O3), SiOx(예를 들어 SiO2), AlTiOx, SiTiOx, HfOx, TaOx, ZrOx, HfSiOx, ZrSiOx, TiZrOx, TiZrWOx, TiOx, SrTiOx, PbTiOx, BaTiOx, BaSrTiOx, BaCaTiOx, SiAlOx 등의 금속 산화물; AlNx, SiNx, AlScNx 등의 금속 질화물; 또는 AlOxNy, SiOxNy, HfSiOxNy, SiCxOyNz 등의 금속 산질화물을 들 수 있으며, AlOx, SiOx, SiOxNy, HfSiOx가 바람직하다. 또한 상기 식은 단순히 재료의 구성을 표현하는 것이며, 조성을 한정하는 것은 아니다. 즉, O 및 N에 붙여진 x, y 및 z는 0보다 큰 임의의 값이어도 되며, 금속 원소를 포함하는 각 원소의 존재 비율은 임의이다.
유전체층의 두께는 특별히 한정되지 않지만, 예를 들어 5㎚ 이상 100㎚ 이하가 바람직하고, 10㎚ 이상 50㎚ 이하가 보다 바람직하다. 유전체층의 두께를 5㎚ 이상으로 함으로써 절연성을 높일 수 있어 누설 전류를 작게 하는 것이 가능해진다. 또한 유전체층의 두께를 100㎚ 이하로 함으로써 보다 큰 정전 용량을 얻는 것이 가능해진다.
상기 유전체층은, 바람직하게는 기상법, 예를 들어 진공 증착법, 화학 증착(CVD: Chemical Vapor Deposition)법, 스퍼터법, 원자층 퇴적(ALD: Atomic Layer Deposition)법, 펄스 레이저 퇴적(PLD: Pulsed Laser Deposition)법 등에 의하여 형성된다. 다공 부재의 세공의 세부에까지 보다 균질하고 치밀한 막을 형성할 수 있는 점에서 ALD법이 보다 바람직하다.
일 형태에 있어서(예를 들어 콘덴서(71)에 있어서), 유전체층의 말단부에는 절연부(82)가 설치되어 있다. 절연부를 설치함으로써, 그 위에 설치되는 상부 전극과 도전성 다공 기재 사이에서의 단락(쇼트)을 방지할 수 있다.
또한 콘덴서(71)에 있어서는, 절연부는 저공극률부 상의 전체에 존재하지만 이에 한정되지 않으며, 저공극률부의 일부에만 존재해도 되고, 또한 저공극률부를 넘어 고공극률부 상에까지 존재해도 된다.
또한 콘덴서(71)에 있어서는, 절연부는 유전체층과 상부 전극 사이에 위치하고 있지만 이에 한정되지 않는다. 절연부는 도전성 다공 기재와 상부 전극 사이에 위치하고 있으면 되며, 예를 들어 저공극률부와 유전체층 사이에 위치하고 있어도 된다.
절연부를 형성하는 재료는 절연성이면 특별히 한정되지 않지만, 나중에 원자층 퇴적법을 이용하는 경우, 내열성을 갖는 수지가 바람직하다. 절연부를 형성하는 절연성 재료로서는 각종 유리 재료, 세라믹 재료, 폴리이미드계 수지, 불소계 수지가 바람직하다.
절연부의 두께는 특별히 한정되지 않지만, 단부면 방전을 보다 확실히 방지하는 것과, 각 부품에 개편화 가공할 때 전극 사이가 단락하는 것을 방지하는 관점에서 1㎛ 이상인 것이 바람직하며, 예를 들어 5㎛ 이상 또는 10㎛ 이상일 수 있다. 또한 콘덴서의 저배화의 관점에서는 100㎛ 이하인 것이 바람직하며, 예를 들어 50㎛ 이하 또는 20㎛ 이하일 수 있다.
또한 본 발명에 사용되는 콘덴서에 있어서, 절연부는 필수적인 요소는 아니며 존재하지 않아도 된다.
상기 유전체층 상에는, 상부 전극이 형성되어 있다.
상기 상부 전극을 구성하는 재료는 도전성이면 특별히 한정되지 않지만, Ni, Cu, Al, W, Ti, Ag, Au, Pt, Zn, Sn, Pb, Fe, Cr, Mo, Ru, Pd, Ta 및 그들의 합금, 예를 들어 CuNi, AuNi, AuSn, 및 TiN, TiAlN, TiON, TiAlON, TaN 등의 금속 질화물, 금속 산질화물, 도전성 고분자(예를 들어 PEDOT(폴리(3,4-에틸렌디옥시티오펜)), 폴리피롤, 폴리아닐린) 등을 들 수 있으며, TiN, TiON이 바람직하다.
상부 전극의 두께는 특별히 한정되지 않지만, 예를 들어 3㎚ 이상이 바람직하고, 10㎚ 이상이 보다 바람직하다. 상부 전극의 두께를 3㎚ 이상으로 함으로써, 상부 전극 자체의 저항을 작게 할 수 있다.
상부 전극은 ALD법에 의하여 형성해도 된다. ALD법을 이용함으로써 콘덴서의 정전 용량을 보다 크게 할 수 있다. 다른 방법으로서, 유전체층을 피복하고, 다공 금속 기재의 세공을 실질적으로 매립할 수 있는, 화학 증착(CVD: Chemical Vapor Deposition)법, 도금, 바이어스 스퍼터, Sol-Gel법, 도전성 고분자 충전 등의 방법으로 상부 전극을 형성해도 된다. 바람직하게는, 유전체층 상에 ALD법으로 도전성 막을 형성하고, 그 위로부터 다른 방법에 의하여 도전성 재료, 바람직하게는 보다 전기 저항이 작은 물질로 세공을 충전하여 상부 전극을 형성해도 된다. 이러한 구성으로 함으로써, 효율적으로 보다 높은 용량 밀도 및 낮은 등가 직렬 저항(ESR: Equivalent Series Resistance)을 얻을 수 있다.
또한 상부 전극을 형성한 후, 상부 전극이 콘덴서 전극으로서의 충분한 도전성을 갖고 있지 않은 경우에는 스퍼터, 증착, 도금 등의 방법으로 상부 전극의 표면에 추가로 Al, Cu, Ni 등을 포함하는 인출 전극층을 형성해도 된다.
일 형태에 있어서, 상부 전극과 전기적으로 접속하도록 제1 콘덴서 전극이 형성되고, 도전성 다공 기재와 전기적으로 접속하도록 제2 콘덴서 전극이 형성되어 있어도 된다.
상기 콘덴서 전극을 구성하는 재료는 특별히 한정되지 않지만, 예를 들어 Au, Pb, Pd, Ag, Sn, Ni, Cu 등의 금속 및 합금, 및 도전성 고분자 등을 들 수 있다. 제1 콘덴서 전극의 형성 방법은 특별히 한정되지 않으며, 예를 들어 CVD법, 전해 도금, 무전해 도금, 증착, 스퍼터, 도전성 페이스트의 베이킹 등을 이용할 수 있으며, 전해 도금, 무전해 도금, 증착, 스퍼터 등이 바람직하다.
또한 상기 콘덴서 전극은, 설치 장소, 크기 등은 특별히 한정되지 않으며, 각 면의 일부에만 임의의 형상 및 크기로 설치할 수 있다. 또한 상기 제1 콘덴서 전극 및 제2 콘덴서 전극은 필수적인 요소는 아니며 존재하지 않아도 된다. 이 경우, 상부 전극이 제1 콘덴서 전극으로서도 기능하고 도전성 기재가 제2 콘덴서로서 기능해도 된다. 즉, 상부 전극과 도전성 다공 기재가 1쌍의 전극으로서 기능해도 된다. 이 경우, 상부 전극이 애노드로서 기능하고 도전성 다공 기재가 캐소드로서 기능해도 된다. 또는 상부 전극이 캐소드로서 기능하고 도전성 다공 기재가 애노드로서 기능해도 된다.
상술한 콘덴서(51) 및 콘덴서(71)는 대략 직육면체 형상이지만, 본 발명에 사용되는 콘덴서는 이에 한정되지 않는다. 콘덴서는 임의의 형상으로 할 수 있으며, 예를 들어 평면 형상이 원형, 타원형, 또한 코너가 둥근 사각형 등이어도 된다.
또한 본 발명에 사용되는 콘덴서는 다양한 개변이 가능하다.
예를 들어 각 층 사이에, 층 사이의 밀착성을 높이기 위한 층, 또는 각 층 사이의 성분의 확산을 방지하기 위한 버퍼층 등을 갖고 있어도 된다. 또한 콘덴서의 측면 등에 보호층을 갖고 있어도 된다.
일 형태에 있어서, 탑재되는 콘덴서는 배선용 전극을 가질 수 있다. 예를 들어 도 7 및 도 8에 도시된 바와 같이, 상기 콘덴서(21)의 한쪽 콘덴서 전극(22) 상에 배선용 전극(23)을 가질 수 있다. 또한 도 9 및 도 10에 기재된 바와 같이, 콘덴서(25)의 전극을 연장시켜 배선용 전극(26)으로 해도 된다.
바람직한 형태에 있어서, 상기 배선용 전극의 일부는 다른 콘덴서 전극과 동일 평면 상에 존재한다. 이러한 배선용 전극을 구비함으로써, 주면의 양 평면에 각각의 전극을 갖는 구조의 콘덴서이더라도 양 전극을 캐리어 시트 상에 인출할 수 있어(도 11 참조), 웨이퍼 레벨 패키지에 있어서 적합하게 사용하는 것이 가능해진다.
일 형태에 있어서, 콘덴서(3)는, 적어도 한쪽 전극이 캐리어 시트(2)의 표면에 접하도록 배치된다. 이와 같이 배치함으로써 본 발명의 콘덴서 탑재 필름을 웨이퍼 레벨 패키지에 사용할 수 있다.
캐리어 시트(2) 상에 탑재되는 콘덴서(3)의 수는 특별히 한정되지 않으며 1개 또는 그 이상이어도 되지만, 바람직하게는 2개 이상이며, 예를 들어 10개 이상, 20개 이상, 50개 이상일 수 있다.
콘덴서를 캐리어 시트에 고정하는 방법은 특별히 한정되지 않지만, 나중에 콘덴서를 캐리어 시트로부터 용이하게 박리할 수 있는 방법이 바람직하다. 예를 들어 상술한 바와 같은 점착제, 예를 들어 우레탄계 점착제, 고무계 점착제, 아크릴계 점착제, 실리콘계 점착제 등, 그 중에서도 감온성 점착제(예를 들어 인텔리머(등록 상표) 테이프)를 사용하는 방법이 바람직하다. 컴프레션 몰드 또는 트랜스퍼 몰드로 수지층을 형성하는 경우에는 내열성을 갖는 것이 바람직하고, 수지층 형성 후에 있어서는 수지층이나 각종 부품으로부터 캐리어 시트를 용이하게 박리하기 쉬운 것이 바람직하다. 또한 컴프레션 몰드 또는 트랜스퍼 몰드에 있어서, 기판 또는 리드 프레임 등에 수지가 돌아 들어가는 것을 방지하기 위하여 필름을 사용하는 경우가 있는데, 본 발명의 필름은 상기 필름을 겸할 수 있다.
일 형태에 있어서, 콘덴서는, 복수의 콘덴서가 내장된 콘덴서 내장 필름 또는 기판으로서 캐리어 시트 상에 탑재되어도 된다.
콘덴서 내장 필름 또는 기판은 특별히 한정되지 않고 다양한 형태를 갖는 것을 사용할 수 있으며, 예를 들어 각각 도 12의 (a) 내지 (c)에 기재된 것과 같은, 콘덴서(31)가 기판(32) 중에 내장되고, 또한 배선(33)이 내장되고 양 주면에 인출된 내장 기판(34), 한쪽 주면에만 인출된 내장 기판(35), 또는 콘덴서의 전극이 노출된 내장 기판(36) 등을 사용할 수 있다.
캐리어 시트(2) 상에 탑재된 콘덴서(3)의 배치는 목적에 따라 적절히 설정할 수 있으며 특별히 한정되지 않지만, 바람직하게는 원하는 회로 구성에 대응하는 위치에 배치된다.
상기 캐리어 시트(2) 상에는 콘덴서(3)에 추가하여 다른 전자 부품, 예를 들어 인덕터, 반도체 부품, 배선 등 및 전자 부품을 내장한 필름 또는 기판을 탑재할 수 있다. 이들 전자 부품은, 바람직하게는 원하는 회로 구성에 대응하는 위치에 배치된다.
일 형태에 있어서, 전자 부품이 소정의 패턴으로 탑재된 구획이 복수 형성되도록 각종 전자 부품을 탑재할 수 있다. 예를 들어 도 13에 도시된 바와 같이, 콘덴서(3)에 추가하여 인덕터(4), 반도체 부품(5)을 소정의 패턴으로 배치해도 된다. 또한 도 14에 도시된 바와 같이, 추가로 내장 기판(7)을 소정의 패턴으로 배치해도 된다. 또한 도 15에 도시된 바와 같이, 콘덴서(3)를 내장한 내장 기판(8) 및 반도체 부품(5)을 소정의 패턴으로 배치해도 된다. 이와 같이 탑재함으로써 본 발명의 콘덴서 탑재 필름은, 예를 들어 웨이퍼 레벨 패키지의 제조에 있어서의 일부품으로서 보다 적합하게 사용할 수 있다.
본 발명의 콘덴서 탑재 필름에 탑재된 콘덴서는, 콘덴서에 가해지는 응력이 억제되어 있으므로 취성 파괴를 받기 어렵다. 이러한 효과는, 도전성 다공 기재를 사용한 콘덴서에 있어서, 특히 박형의 콘덴서에 있어서 보다 현저하다. 또한 본 발명의 콘덴서 탑재 필름은 팬아웃 웨이퍼 레벨 패키지에 있어서 적합하게 사용된다.
예를 들어 본 발명의 콘덴서 탑재 필름은 이하와 같이 하여 팬아웃 웨이퍼 레벨 패키징에 사용된다.
먼저, 캐리어 시트(12) 상에 소정의 패턴으로 콘덴서(13)가 배치된 본 발명의 콘덴서 탑재 필름(11)을 준비한다(도 16의 (a)). 다음으로, 캐리어 시트(12) 상에 다른 전자 부품, 예를 들어 반도체 부품(14)을 배치하고(도 16의 (b)), 콘덴서(13) 및 반도체 부품(14) 상에 컴프레션 몰드 혹은 트랜스퍼 몰드, 또는 액상 수지의 디스펜서 도포, 스크린 인쇄 등에 의하여 수지층(15)을 형성한다(도 16의 (c)). 이어서, 캐리어 시트(12)를 제거하여 콘덴서(13) 및 반도체 부품(14)의 저부를 노출시키고(도 16의 (d)), 노출된 전극부와 전기적으로 접속한 배선층(16)을 형성한다(도 16의 (e)). 끝으로, 개편화하여 패키지를 제조할 수 있다(도 16의 (f)).
본 발명의 콘덴서 탑재 필름은 취급이 용이하여 다양한 전자 기기 또는 전자 부품의 제조에 사용할 수 있다. 본 발명의 콘덴서 탑재 필름, 특히 웨이퍼 레벨 패키징에 있어서, 적합하게 사용할 수 있다.
1: 콘덴서 탑재 필름
2: 캐리어 시트
3: 콘덴서
4: 인덕터
5: 반도체 부품
7: 내장 기판
8: 내장 기판
11: 콘덴서 탑재 필름
12: 캐리어 시트
13: 콘덴서
14: 반도체 부품
15: 수지층
16: 배선층
21: 콘덴서
22: 콘덴서 전극
23: 배선용 전극
25: 콘덴서
26: 배선용 전극
31: 콘덴서
32: 기판
33: 배선
34: 내장 기판
35: 내장 기판
36: 내장 기판
51: 콘덴서
52: 고공극률부
53: 저공극률부
54: 도전성 다공 기재
55: 유전체층
56: 상부 전극
57: 배선 전극
58: 보호층
59: 제1 콘덴서 전극
60: 제2 콘덴서 전극
71: 콘덴서
72: 고공극률부
73: 저공극률부
74: 도전성 다공 기재
75: 유전체층
76: 상부 전극
77: 지지부
79: 제1 콘덴서 전극
80: 제2 콘덴서 전극
82: 절연부

Claims (4)

  1. 캐리어 시트 상에 콘덴서가 배치되어 있는 콘덴서 탑재 필름이며,
    상기 콘덴서 중 적어도 하나가, 도전성 다공 기재와, 도전성 다공 기재 상에 위치하는 유전체층과, 유전체층 상에 위치하는 상부 전극을 갖고 이루어지는 콘덴서인 것을 특징으로 하는, 콘덴서 탑재 필름.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 콘덴서의 도전성 다공 기재가 한쪽 주면에만 다공부를 갖는 것을 특징으로 하는, 콘덴서 탑재 필름.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 콘덴서의 유전체층 및/또는 상부 전극이 원자층 퇴적법에 의하여 형성되어 있는 것을 특징으로 하는, 콘덴서 탑재 필름.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 콘덴서가 배선용 전극을 갖는 것을 특징으로 하는, 콘덴서 탑재 필름.
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