WO2010119652A1 - 電子デバイス実装構造および電子デバイス実装方法 - Google Patents
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- H01L23/49816—Spherical bumps on the substrate for external connection, e.g. ball grid arrays [BGA]
Definitions
- the present invention relates to an electronic device mounting structure and an electronic device mounting method for mounting an electronic device device such as a semiconductor chip on a support member such as an interposer.
- Patent Document 1 describes a substrate with a through electrode made from a silicon wafer having a buried insulating layer between a supporting substrate layer and a silicon layer.
- a conductive layer is formed on the blind via hole formed to the depth at which the recess is formed in the silicon layer, the conductive layer is formed, and then the silicon layer is removed to remove the silicon layer. Corresponding portions are exposed as raised portions outside the wafer.
- Patent Document 2 three or more semiconductor chips having terminals provided so that both ends protrude from the substrate are stacked on an interposer, and positioned so that adjacent terminals coincide with each other. Describes a method for manufacturing a semiconductor device in which the semiconductor devices are bonded together.
- the present invention has been made in view of the above circumstances, and an electronic device mounting structure and an electronic device mounting method capable of easily mounting an electronic device device such as a semiconductor chip on a support member such as an interposer. Offering is an issue.
- the present invention employs the following means. That is, in the electronic device mounting structure according to the first aspect of the present invention, the support substrate and the first main surface which is one main surface of the support substrate toward the second main surface which is the other main surface.
- the electronic device mounting structure may include a plurality of the electronic device devices, and each of the electronic device devices may be stacked on a second main surface of the support substrate.
- the support member may have a plurality of device arrangement regions on the second main surface of the support substrate in which the electronic device device is arranged by the protrusions.
- the electronic device mounting structure may further include a protective layer that encloses the electronic device.
- a solder layer is formed on the outer peripheral surface of the protruding portion over the entire length of the protruding portion, and the circuit of the electronic device device and the protruding portion are electrically connected by solder melted from the solder layer. Also good.
- the support member may have a connection terminal on the first main surface side.
- the electronic device which concerns on the 2nd aspect of this invention is equipped with the said electronic device mounting structure.
- the electronic device mounting method includes a support substrate and the first main surface which is one main surface of the support substrate toward the second main surface which is the other main surface.
- the first step includes a step of laminating a protrusion-forming auxiliary layer having a thickness larger than the height of the protrusion on the second main surface side of the support substrate; and a step from the first main surface of the support substrate.
- the first step includes forming a hole in a base material having a thickness greater than the sum of the thickness of the support substrate and the height of the protruding portion from a surface serving as the first main surface of the support substrate; Filling the hole with a conductor; removing a portion of the base material from a side opposite to the first main surface of the base material until a portion of the conductor is exposed; A through electrode having a projecting portion formed of the conductor, penetrating the support substrate from the first main surface toward the second main surface, and projecting from the second main surface. And a forming step.
- the first step includes a step of forming a solder layer over the entire length of the protruding portion on the outer peripheral surface of the protruding portion; and the third step includes setting the protruding portion of the support member to each of a plurality of electronic device devices. Inserting the electronic device device into a through-hole and arranging the electronic device device in a stacked state on the second main surface of the support substrate; melting the solder layer; and And a step of electrically connecting the protrusions together.
- the position of the protruding portion can be confirmed from above the electronic device device even after the protruding portion of the support member is inserted into each through hole of the plurality of electronic device devices. Easy to implement.
- the projecting portion is made of an integral conductor that is continuous in the longitudinal direction, even if a plurality of electronic device devices are mounted in a stacked state, no joint portion is generated between the electronic device devices. Therefore, it is possible to reduce the electrical connection between the electronic device devices and to reduce the thickness of the stacked electronic device devices as a whole.
- FIG. 1 It is sectional drawing which shows typically the electronic device mounting structure which concerns on the 1st example of this invention. It is sectional drawing which shows typically an example of the supporting member used for the electronic device mounting structure which concerns on the example of the form. It is sectional drawing which shows typically the first step among the manufacturing processes of the supporting member of FIG. 1B and FIG. 6B. It is sectional drawing which shows typically the step following FIG. 2A. It is sectional drawing which shows the step following FIG. 2B typically. It is sectional drawing which shows the step following FIG. 2C typically. It is sectional drawing which shows typically the step following FIG. 2D among the manufacturing processes of the supporting member of FIG. 1B. It is sectional drawing which shows typically the step following FIG. 3A. FIG.
- FIG. 3C is a cross-sectional view schematically showing a stage following FIG. 3B.
- FIG. 3C is a cross-sectional view schematically showing a stage following FIG. 3C.
- FIG. 5A FIG. 5B is a cross-sectional view schematically showing a stage following FIG. 5B.
- FIG. 5C typically.
- FIG. 6D is a cross-sectional view schematically showing a stage following FIG. 2D in the manufacturing process of the support member of FIG. 6B. It is sectional drawing which shows the step following FIG. 7A typically. It is sectional drawing which shows the step following FIG. 7B typically. It is sectional drawing which shows the step following FIG. 7C typically. It is sectional drawing which shows typically the electronic device mounting structure which concerns on the 4th example of this invention.
- FIG. 9A is sectional drawing which shows typically the first step among the manufacturing processes of the supporting member of FIG. 8B
- (b) is the arrow view which looked at a part of (a) from the bottom, and penetrated
- FIG. 9B is a cross-sectional view schematically showing the stage following FIG. 9B.
- FIG. 10B is a cross-sectional view schematically showing the stage following FIG.
- FIG. 10A is a cross-sectional view schematically showing a stage following FIG. 10B.
- FIG. 10D is a cross-sectional view schematically showing a stage following FIG. 10C in the manufacturing process of the support member of FIG. 8B.
- FIG. 11B is a cross-sectional view schematically showing the stage following FIG. 11A. It is sectional drawing which shows the step following FIG. 11B typically.
- FIG. 11C is a cross-sectional view schematically showing a stage following FIG. 11C. It is sectional drawing which shows typically the modification of the supporting member used for the electronic device mounting structure of this invention. It is sectional drawing which shows typically the modification of the supporting member used for the electronic device mounting structure of this invention.
- FIG. 17A is a cross-sectional view schematically showing the stage following FIG. 17B.
- FIG. 17D is a cross-sectional view schematically showing a stage following FIG. 17C.
- FIGS. 1A and 1B show an electronic device mounting structure and mounting method using a support member 10 according to a first embodiment of the present invention.
- a support member 10 shown in FIGS. 1A and 1B supports a support substrate 11 and a support substrate 11 from a first main surface 11a which is one main surface of the support substrate 11 toward a second main surface 11b which is the other main surface.
- a through electrode 13 having a protruding portion 13a that penetrates and protrudes from the second main surface 11b, and is a support member for mounting the electronic device device 6 on the second main surface 11b side.
- the support member 10 further includes a connection terminal 15 such as a solder bump on the first main surface 11a side, and the circuit 4 of the electronic device device 6 and the printed circuit board via the through electrode 13, the circuit 14, and the connection terminal 15. It is possible to electrically connect to an external substrate (not shown).
- a connection terminal 15 such as a solder bump on the first main surface 11a side, and the circuit 4 of the electronic device device 6 and the printed circuit board via the through electrode 13, the circuit 14, and the connection terminal 15. It is possible to electrically connect to an external substrate (not shown).
- the support substrate 11 is made of a semiconductor substrate such as a silicon (Si) substrate.
- Insulating layers 111 and 112 such as a silicon oxide film (SiO 2 ) are formed on both main surfaces 11a and 11b and on the inner wall of the through hole 12 to insulate the circuit 14 and the through electrode 13 from the semiconductor substrate.
- the insulating layer 111 is formed as a series of layers from the first main surface 11 a of the support substrate 11 to the inner wall of the through hole 12, but on the first main surface 11 a of the support substrate 11 and the through hole Separate insulating layers may be formed on the 12 inner walls.
- the electronic device device 6 used in this embodiment is a semiconductor chip having a device substrate 1 and a through hole 2 penetrating between both main surfaces 1a and 1b of the device substrate 1.
- the device substrate 1 is a semiconductor substrate such as a silicon (Si) substrate, and an insulating layer 3 is provided on the inner wall of the through hole 2 to insulate between the protruding portion 13a of the through electrode 13 and the semiconductor substrate. Is preferably provided.
- a circuit 4 constituting an electronic device is formed on the main surface 1b of the device substrate 1.
- a part of the circuit 4 can be configured as a semiconductor circuit.
- the type of the electronic device device is not particularly limited, and examples thereof include a memory device and a sensor device.
- a pad 5 connected to the circuit 4 is formed around the through hole 2.
- the pad 5 and the protruding portion 13a are electrically connected by a conductive bonding material 7 such as solder or conductive paste.
- the electronic device device 6 is disposed on the second main surface 11 b of the support substrate 11 so that the protruding portion 13 a of the support member 10 is inserted into the through hole 2 of the electronic device device 6. . Further, the circuit 4 of the electronic device device 6 and the protruding portion 13a are electrically connected. By stacking a plurality of electronic device devices 6 so that the protruding portion 13a is inserted into each through hole of the plurality of electronic device devices 6, the electronic device devices 6 can be multilayered.
- the circuit 14 of the support member 10 may be provided with electronic circuit elements such as resistors, capacitors (capacitance elements), inductors (induction elements), and the like. Further, when the support substrate 11 is made of a semiconductor substrate, a semiconductor circuit can be formed on the support substrate 11.
- the position of the protruding portion 13a can be confirmed from above the electronic device device 6 even after the protruding portion 13a is inserted into each through hole of the plurality of electronic device devices 6. Therefore, high-density mounting of the electronic device device 6 is facilitated.
- the protrusion part 13a is an integrated conductor which continued in the longitudinal direction, even if it mounts the several electronic device apparatus 6 in the lamination
- the support member 10 of this embodiment can be manufactured by the manufacturing method shown in FIGS. 2A to 2D and then FIGS. 3A to 3D, for example.
- the protrusion forming auxiliary layer 16 is stacked on the second main surface 11 b side of the support substrate 11, and penetrates from the first main surface 11 a to the second main surface 11 b of the support substrate 11.
- a through-hole 12 is formed.
- the thickness of the protrusion forming auxiliary layer 16 is larger than the height of the protrusion 13 a provided on the support member 10.
- the support substrate 11 is a silicon substrate
- the protrusion forming auxiliary layer 16 is a silicon layer
- a buried insulating layer 112 is provided therebetween.
- a hole 113 is also formed in the buried insulating layer 112.
- an SOI substrate can be used as such a Si / SiO 2 / Si laminated body.
- the dimension of each layer is not particularly limited, and can be appropriately determined according to the use of the support member 10.
- the thickness of the support substrate 11 is, for example, 150 ⁇ m
- the thickness of the protrusion forming auxiliary layer 16 is, for example, 200 ⁇ m
- the height of the protrusion 13 a is, for example, 180 ⁇ m
- a Bosch process in which etching of Si by high-density plasma using SF 6 gas or the like and passivation film formation on the sidewall of the hole using C 4 F 8 gas or the like are alternately performed. Is mentioned. Further, dry etching other than the Bosch process, wet etching using a chemical solution, physical processing using a laser or the like can also be used. Examples of the method for forming a hole in SiO 2 include dry etching using CF 4 gas or the like, wet etching using a chemical solution, and physical processing using a laser or the like.
- a communication hole 16a extending from the through hole 12 and reaching the inside of the protrusion forming auxiliary layer 16 is formed.
- the depth of the communication hole 16a in the protrusion forming auxiliary layer 16 is substantially the same as the height of the protrusion 13a.
- the insulating layer 111 is formed on the inner wall of the through hole 12 and the first main surface 11 a of the support substrate 11. Note that the formation (presence / absence) of the insulating layer 111 is arbitrary and may be performed as necessary.
- an insulating layer made of SiO 2 can be obtained by a plasma CVD method using tetraethoxysilane (TEOS) as a raw material, a plasma CVD method using silane (SiH 4 ) or the like, or a film formed by thermal oxidation of Si.
- the material of the insulating layer is not limited to SiO 2 , and other insulating materials such as silicon nitride (SiN) and insulating resin may be used.
- the insulating layer 111 can also be formed continuously on the inner wall of the communication hole 16a.
- symbol 114 in a figure shows the insulating layer 111 in the communicating hole 16a especially distinguished.
- the conductor 13 is filled into the through hole 12 and the communication hole 16a.
- the conductor 13 constitutes the through electrode 13 having the protruding portion 13a.
- Examples of the conductor 13 include metals such as copper (Cu) and tungsten (W), alloys such as gold tin (Au—Sn), and non-metallic conductors such as polysilicon.
- a filling method a plating method, a sputtering method, a molten metal filling method, CVD, or the like can be applied as appropriate.
- the protrusion forming auxiliary layer 16 is completely removed. That is, the second main surface 11b (specifically, the insulating layer 112) of the support substrate 11 is exposed over the entire surface.
- the removal method include dry etching using SF 6 gas and the like, wet etching using a chemical solution, and the like.
- the insulating layer 114 on the surface of the protruding portion 13a is removed as shown in FIG. 3C.
- the insulating layer 114 is made of SiO 2
- examples of the removal method include dry etching using CF 4 gas or the like, wet etching using a chemical solution, and the like.
- a protective layer such as a resist layer is preferably formed on the insulating layer 112 in advance in order to protect the insulating layer 112 on the second main surface 11b.
- the thickness of the insulating layer 112 may be increased in advance so that the insulating layer 112 having a sufficient thickness remains even after the removal of the insulating layer 114 is completed.
- the insulating layer 114 on the surface of the protruding portion 13a can be removed without forming a protective layer such as a resist layer.
- the support substrate 21 is made of an insulating substrate such as a glass substrate.
- the support member 20 protrudes from the support substrate 21 and the support substrate 21 from the first main surface 21a toward the second main surface 21b and protrudes from the second main surface 21b.
- the electronic device device 6 is mounted on the second main surface 21b side.
- an insulating layer is provided on the main surfaces 21a and 21b and on the inner wall of the through hole 22. There is no need.
- the electronic device device 6 is disposed on the second main surface 21 b so that the protruding portion 23 a of the support member 20 is inserted into the through hole 2. Further, the circuit 4 of the electronic device device 6 and the protruding portion 23a are electrically connected. In addition, the electronic device device 6 can be multilayered by stacking a plurality of the electronic device devices 6 so that the protruding portions 23 a are inserted into the respective through holes 2 of the plurality of electronic device devices 6.
- the support member 20 has a connection terminal 25 such as a solder bump on the first main surface 21a side, and the circuit 4 and the printed circuit board of the electronic device device 6 and the like via the through electrode 23, the circuit 24, and the connection terminal 25. It is possible to electrically connect to an external substrate (not shown).
- the circuit 24 of the support member 20 can be provided with electrical elements such as resistors, capacitors (capacitance elements), inductors (induction elements), and the like.
- the position of the protruding portion 23a can be confirmed from above the electronic device device 6 even after the protruding portion 23a is inserted into each through hole 2 of the plurality of electronic device devices 6. Therefore, high-density mounting of the electronic device device 6 is facilitated.
- the protrusion part 23a is an integrated conductor which continued in the longitudinal direction, even if it mounts the several electronic device apparatus 6 in the lamination
- the support substrate 21 is made of an insulator, it is not necessary to form an insulating layer on the substrate surface or the inner wall of the through hole. As a result, the manufacturing process can be simplified.
- the support member 20 of this embodiment can be manufactured by the method shown in FIGS. 5A to 5D, for example.
- a base material 26 having a thickness larger than the sum of the thickness of the support substrate 21 and the height of the protrusion 23a in the completed support member 20 is prepared, and the first main body of the support substrate 21 is prepared.
- the hole 26a is formed from the side that becomes the surface 21a.
- the depth of the hole 26a is (almost) equal to the sum of the thickness of the support substrate 21 and the height of the protrusion 23a.
- the dimension of each part is not specifically limited, According to the use of the supporting member 20, it can determine suitably.
- the thickness of the support substrate 21 is 150 ⁇ m
- the thickness of the base material 26 is 500 ⁇ m
- the depth of the hole 26 a is 320 ⁇ m
- the diameter of the hole 26 a is 60 ⁇ m, for example.
- the glass of the portion that becomes the hole 26a is modified by femtosecond laser irradiation, There is a method of removing the modified portion by wet etching.
- the hole 26a may be formed by dry etching using a gas or the like, wet etching using a chemical solution, or physical processing using a laser or the like.
- the conductor 23 is filled in the communication hole 26a.
- the conductor 23 constitutes a through electrode 23 having a protrusion 23a.
- Examples of the conductor 23 include metals such as copper (Cu) and tungsten (W), alloys such as gold tin (Au—Sn), and non-metallic conductors such as polysilicon.
- a filling method a plating method, a sputtering method, a molten metal filling method, CVD, or the like can be applied as appropriate.
- the projecting portion 23a that forms the two major surfaces 21b penetrates the support substrate 21 from the first major surface 21a toward the second major surface 21b, and projects from the second major surface 21b by the conductor 23 filled in the hole 26a. Is formed.
- the glass removing method include dry etching using a gas or the like, wet etching using a chemical solution such as hydrofluoric acid (HF), and the like.
- a connection terminal 25 such as a solder bump electrically connected to the circuit 24.
- the through electrode 13A having the protruding portion 13a includes a plurality of layers (specifically, two layers of an outer layer 131 and an inner layer 132).
- the outer layer 131 is made of a conductor and is electrically connected to the circuit 4 of the electronic device device 6.
- the outer layer 131 and the circuit 14 are formed as a series of conductor layers.
- the material of the inner layer 132 may be a conductor or an insulator.
- the inner layer 132 is included in the outer layer 131 at the tip of the protruding portion 13a. According to the electronic device mounting structure of this embodiment, the same operational effects as those of the first embodiment described above can be obtained.
- the support member 10A of the present embodiment can be manufactured by the manufacturing method shown in FIGS. 2A to 2D and then FIGS. 7A to 7D, for example.
- the steps shown in FIGS. 2A to 2D can be carried out in the same manner as in the first embodiment, and thus a duplicate description is omitted.
- the conductor 131 is filled in the through hole 12 and the communication hole 16a formed in FIGS. 2A to 2D.
- the outer layer 131 is constituted by the conductor 131.
- the circuit 14 is formed on the insulating layer 111 by the same conductor simultaneously with the filling of the outer layer 131. Note that the circuit 14 may be formed in a step different from that of the outer layer 131.
- the circuit 14 may be formed of a material different from that of the outer layer 131.
- Examples of the conductor constituting the outer layer 131 and the circuit 14 include metals such as copper (Cu) and tungsten (W), alloys such as gold tin (Au—Sn) and solder, and non-metallic conductors such as polysilicon. It is done.
- a filling method a plating method, a sputtering method, a molten metal filling method, CVD, or the like can be applied as appropriate.
- the inner layer 132 is filled further inside the conductor 131 filling the inner walls of the through hole 12 and the communication hole 16a.
- the filling material of the inner layer 132 may be a conductor or an insulator.
- the through electrode 13A having the protruding portion 13a can have a certain degree of flexibility, and the stress generated when the electronic device device 6 is mounted can be relieved.
- the filling material of the inner layer 132 is not limited to the insulating resin, and may be another insulator or a conductor such as a metal.
- the filling method can be appropriately applied depending on the material, such as a plating method, a sputtering method, or CVD.
- connection terminals 15 such as solder bumps electrically connected to the circuit 14 are formed on the first main surface 11 a side of the support substrate 11.
- the support member 10A according to the present embodiment is completed. Since these procedures can use the same method as that described with reference to FIGS. 3B, 3C, and 3D in the first embodiment, overlapping description will be omitted.
- the formation process of the circuit 14 can be performed at a stage shown in FIG. 7D.
- the support member 10A obtained according to the present embodiment has a structure in which the inner layer 132 is included in the outer layer 131 at the tip of the protruding portion 13a.
- the through electrode 13B having the protruding portion 13a is composed of a plurality of layers (specifically, two layers of an outer layer 131 and an inner layer 132).
- the outer layer 131 is made of a conductor and is electrically connected to the circuit 4 of the electronic device device 6.
- the outer layer 131 and the circuit 14 are formed as a series of conductor layers.
- the material of the inner layer 132 may be a conductor or an insulator.
- the through electrode 13B has a layered structure in which the inner layer 132 is exposed from the outer layer 131 at the tip of the protruding portion 13a. According to the electronic device mounting structure of the present embodiment, it is possible to achieve the same operational effects as the first and third embodiments described above.
- the support member 10B of this embodiment can be manufactured by the manufacturing method shown in FIGS. 9A to 9C, then FIGS. 10A to 10C, and then FIGS. 11A to 11D.
- FIG. 9A as shown to (a), the starting material which laminated
- the through hole 12 penetrating from the first main surface 11a to the second main surface 11b of the support substrate 11 has a donut-shaped cross section as shown in FIG. It differs from FIG.
- the thickness of the support substrate 11 is, for example, 150 ⁇ m
- the thickness of the auxiliary layer 16 for forming the protruding part is, for example, 200 ⁇ m
- the height of the protruding part 13 a is, for example, 180 ⁇ m
- the outer diameter of the through hole 12 is, for example, 30 ⁇ m.
- a hole 113 is also formed in the buried insulating layer 112 as shown in FIG. 9B. Further, as shown in FIG. 9C, a communication hole 16a extending from the through hole 12 and reaching the inside of the protrusion forming auxiliary layer 16 is formed.
- the hole 113 and the communication hole 16a also have a ring-shaped cross section, that is, the core portion 17 in which the material of the buried insulating layer 112 and the protruding portion forming auxiliary layer 16 remains.
- the depth of the communication hole 16a in the protrusion forming auxiliary layer 16 is substantially the same as the height of the protrusion 13a.
- an insulating layer 111 is formed on the inner wall of the through hole 12 (including the outer wall of the core portion 17) and the first main surface 11 a of the support substrate 11.
- the formation of the insulating layer 111 is arbitrary and may be performed as necessary.
- the insulating layer 111 can be formed in the same manner as the insulating layer 111 shown in FIG. 2D of the first embodiment, for example.
- the outer layer 131 is constituted by the conductor 131.
- the conductor 131 used for the outer layer 131 include metals such as copper (Cu) and tungsten (W), alloys such as gold tin (Au—Sn) and solder, and non-metallic conductors such as polysilicon.
- a filling method a plating method, a sputtering method, a molten metal filling method, CVD, or the like can be applied as appropriate.
- the insulating layer 111 and the core portion 17 located on the inner side (on the outer wall of the core portion 17) than the outer layer 131 are removed. This removal is performed after performing necessary protection on the insulating layer 111 outside the outer layer 131 (on the inner walls of the through holes 12 and the communication holes 16a and on the first main surface 11a).
- the starting material is an SOI substrate
- Si or SiO 2 is removed using, for example, SF 6 gas, CF 4 gas, or the like. Other methods can also be used.
- Examples of a method for protecting the insulating layer 111 outside the outer layer 131 include a method of covering the first main surface 11a from the outside of the through hole 12 to the conductor 131 with a protective material such as a resist. .
- the inner layer 132 is filled into the cavity formed inside the conductor 131.
- the filling material of the inner layer 132 may be a conductor or an insulator.
- copper (Cu) may be filled by plating, or an insulator such as another conductor or insulating resin may be used.
- the filling method can be appropriately applied depending on the material, such as plating, sputtering, CVD, printing, or the like.
- the protruding portion forming auxiliary layer 16 is completely removed, and as shown in FIG. 11C, the insulating layer 111 on the surface of the protruding portion 13a (portion indicated by reference numeral 114 in FIG. 11B). Remove. Further, as shown in FIG. 11D, on the first main surface 11 a side of the support substrate 11, a circuit 14 electrically connected to the through electrode 13 and a connection terminal 15 such as a solder bump electrically connected to the circuit 14. Form.
- the support member 10B according to this embodiment is completed. Since these procedures can use the same method as that described with reference to FIGS. 3B, 3C, and 3D in the first embodiment, overlapping description will be omitted.
- the through electrode 13B has a layered structure in which the inner layer 132 is exposed inside the outer layer 131 at the tip of the protruding portion 13a.
- the support member 10C shown in FIG. 12 is configured in the same manner as the support member 10 of the first embodiment shown in FIG. 1B, except that the through electrode 13 and the circuit 14 are formed as a series.
- the support member 10C can be manufactured, for example, by forming the circuit 14 simultaneously with the filling process of the conductor 13 shown in FIG. 3A during the manufacturing process of the support member 10 of the first embodiment.
- the support member 10D shown in FIG. 13 is the same as the support member 10B of the fourth embodiment shown in FIG. 8B, except that the outer layer 131 of the through electrode 13D and the circuit 14 are formed as a series. It is configured.
- the support member 10D can be manufactured, for example, by forming the circuit 14 simultaneously with the filling process of the conductor 131 shown in FIG. 10B during the manufacturing process of the support member 10B of the fourth embodiment.
- the support member 100 includes the device placement regions 101 and 102 in which the electronic device device 6 is placed by the protrusions 13 a of the through electrodes 13, and the support substrate 11. A plurality of two main surfaces 11b are provided.
- the number of electronic device devices 6 arranged in each device arrangement area 101, 102 may be the same or different. Also, the number of electronic device devices 6 arranged in each device arrangement area 101, 102 may be one or plural.
- the support member 100 can also mount the electronic device device 110 on the circuit 14 on the first main surface 11 a side of the support substrate 11.
- the electronic device mounting structure shown in FIG. 15 has a protective layer 8 that encloses the electronic device device 6. Thereby, a semiconductor package can be realized.
- the protective layer 8 can be configured using, for example, an insulating resin (mold resin) or a substrate with a cavity, but is not particularly limited thereto.
- the protective layer 8 is used as necessary.
- the first main surface 1a side of the support substrate 11 can be ground to make the package thinner. In this case, after the grinding on the first main surface 1a side, the circuit 14 and the connection terminal 15 can be provided as necessary.
- FIG. 16 shows an example of the pad arrangement of the device substrate 1 used for the electronic device device 6 in each of the above embodiments.
- pads 5 are formed around each of the plurality of through holes 2 formed on the main surface 1 b of the device substrate 1.
- the circuit 4 shown in FIG. 1A and the like is not shown in FIG.
- the arrangement of the through holes 2 and the pads 5 can be appropriately designed, and the protrusions are arranged on the support member according to this arrangement.
- a device substrate 1 having 12 through holes 2 is shown.
- the number of the protrusions 13a of the support member may be the same as the number of the through holes 2, or the insertion into a part of the through holes 2 can be omitted as a smaller number.
- the dimensions of the through hole 2 and the surrounding parts are not particularly limited.
- the outer diameter of the protrusion 13a is, for example, 60 ⁇ m
- the inner diameter of the through hole 2 is, for example, 80 ⁇ m
- the I / O pad 5 is, for example, 100 ⁇ m square (100 ⁇ m square).
- FIGS. 17A to 17D schematically show an example of a process of processing the device substrate 1 and mounting it on the support member 10.
- the through hole 2 is formed in the device substrate 1 and the pad 5.
- the portion other than the portion where the through hole 2 is formed is protected with a resist, and the exposed portion of the pad 5 is removed, and then the exposed portion of the device substrate 1 is removed so that the through hole 2 extends from the main surface 1b to the main surface.
- the through hole 2 can be formed in a device in which the through hole 2 is not formed.
- the pad 5 material is removed by wet etching using a chemical solution.
- the device substrate 1 material is removed by the Bosch process described above.
- other physical processing such as dry etching, wet etching, or laser can be used.
- the back surface polishing is performed on the main surface 1a side of the device substrate 1, the back surface polishing is performed after forming a bottom hole (blind via) from the main surface 1b side to a certain depth, and the hole reaches the main surface 1a. It can also be penetrated.
- the depth or the like of the blind via is not particularly limited, but one specific example is an example in which the depth of the blind via is set to 70 ⁇ m, for example, and the device substrate 1 is thinned to 50 ⁇ m by backside polishing.
- the insulating layer 3 is formed on the inner wall of the through hole 2.
- the insulating layer 3 is made of SiO 2
- the insulating layer 3 is formed by a plasma CVD method using tetraethoxysilane (TEOS) as a raw material, a plasma CVD method using silane (SiH 4 ), or the like, and heat of Si. Examples include film formation by oxidation.
- the material of the insulating layer 3 is not limited to SiO 2 , and other insulating materials such as silicon nitride (SiN) and insulating resin may be used.
- the protruding portion 13 a of the through electrode 13 of the support member 10 is inserted into the through hole 2 in which the insulating layer 3 is formed on the inner wall, and the electronic device device 6 is inserted into the second main body of the support substrate 11. It arrange
- an adhesive layer or an insulating layer may be provided between the second main surface 11b and the main surface 1a of the device substrate 1 as necessary.
- the I / O pad 5 of the electronic device device 6 and the protruding portion 13a of the through electrode 13 are electrically connected.
- a conductive bonding material 7 such as solder or conductive paste can be used.
- the conductive bonding material 7 is attached to only a part near the pad 5, but may be attached to the entire through hole 2.
- a plurality of electronic device devices 6 can be stacked, for example, as shown in FIG. 1B.
- an adhesive layer or an insulating layer may be provided between the stacked electronic device devices 6 as necessary.
- FIG. 18A is a cross-sectional view schematically showing an example of a state in which the electronic device device 6 is stacked using the support member 19 in which the solder layer 18 is provided on the protruding portion 13a.
- FIG. 18B is a cross-sectional view of FIG. It is sectional drawing which shows typically an example of the electronic device mounting structure manufactured from the electronic device apparatus laminated
- the support member 19 corresponds to the support layer 10B of the fourth embodiment shown in FIG. 8B in which the outer layer 131 is the solder layer 18.
- the material filled inside the solder layer 18 may be a conductor or an insulator. 18A and 18B, the solder layer 18 is formed up to the inside of the through hole 12 of the support member 19.
- the solder layer 18 is formed only on the protruding portion 13a of the through electrode 13 formed of a conductor. It may be provided. As a method of providing the solder layer 18 only on the protruding portion 13a, for example, after the support member 10 shown in FIG. 1B is manufactured, the solder layer 18 is further formed by applying a solder paste or the like.
- a protruding portion 13 a in which a solder layer 18 is formed over the entire length of the outer peripheral surface is inserted into the through holes 2 of the plurality of electronic device devices 6, and these electronic device devices 6 are attached to the support substrate 11. It arrange
- FIG. 18B when the solder layer 18 is melted by reflowing at a temperature equal to or higher than the melting point of the solder, a plurality of electronic device devices are formed by the joint portions 18a formed from the solder melted from the solder layer 18. 6 and the protrusion 13a can be electrically connected together. According to this method, the mounting process of the electronic device device 6 can be further simplified.
- connection terminals 15 provided on the support member 19 are solder bumps
- the solder bumps 15 can be formed after the solder layer 18 of the protruding portion 13a is reflowed and the electronic device device 6 is mounted. Alternatively, the solder layer 18 and the solder bumps 15 can be reflowed simultaneously.
- the present invention can be suitably used for mounting an electronic device device such as a semiconductor chip on a support member such as a support member.
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Abstract
支持基板と、この支持基板の一方の主面である第1主面から他方の主面である第2主面に向けて前記支持基板を貫通し、かつ前記第2主面から突出した突出部を有する貫通電極と、を有する支持部材と;回路が形成されたデバイス基板と、このデバイス基板の両主面間を貫通する貫通孔と、を有する電子デバイス装置と;を備えた電子デバイス実装構造であって、前記電子デバイス装置は、前記貫通孔に前記支持部材の突出部が挿入されるように前記支持基板の第2主面上に配置され、前記電子デバイス装置の回路が前記突出部と電気的に接続されている。
Description
本発明は、インターポーザー等の支持部材上に、半導体チップ等の電子デバイス装置を実装するための電子デバイス実装構造および電子デバイス実装方法に関する。
本願は、2009年4月14日に、日本に出願された特願2009-098035号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
本願は、2009年4月14日に、日本に出願された特願2009-098035号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
近年、携帯電話など電子機器の高機能化に伴い、それらに使用される電子デバイスにもさらなる高速化や高機能化が要求されている。これを実現するためには、微細化等によるデバイス自身の高速化だけでなく、デバイスのパッケージについても高速化、高密度化に向けた技術開発が必須である。
電子デバイスの高密度実装を実現する技術として、種々の貫通電極形成技術や貫通配線基板形成技術の研究開発が活発に進められている。例えば、貫通配線を用いて半導体チップを積層実装する三次元実装や、貫通電極が形成された貫通配線基板を用いたシステムインパッケージ(SiP)等が提案されている。
電子デバイスの高密度実装を実現する技術として、種々の貫通電極形成技術や貫通配線基板形成技術の研究開発が活発に進められている。例えば、貫通配線を用いて半導体チップを積層実装する三次元実装や、貫通電極が形成された貫通配線基板を用いたシステムインパッケージ(SiP)等が提案されている。
特許文献1には、支持基板層とシリコン層との間に埋め込み絶縁層を有するシリコンウェハから作られた貫通電極付き基板が記載されている。この貫通電極付き基板では、シリコン層に凹所が生じる深さまで形成したブラインドビアホールに内壁絶縁層を施した上で導電層を形成した後、シリコン層を除去することで導電層の前記凹所に対応する部分がウエハ外隆起部として露出する。
特許文献2には、両端部が基板から突出するよう設けられた端子を有する半導体チップを3つ以上インターポーザー上に積層し、隣接する端子同士が一致するように位置決めした後、隣接する端子同士を一括して接合する半導体装置の製造方法が記載されている。
電子デバイスを実装した装置の高速化や高密度化を実現するためには、インターポーザー等の支持部材上と半導体チップとの間、あるいは積層した半導体チップ同士の間で、低抵抗の電気的接続を確保する必要がある。このような低抵抗の電気的接続を確保するためには、端子間の高い位置決め精度と、端子間の接合部の低抵抗化とが必要となる。従来の実装技術においては、基板間で対向した端子同士の位置ずれを防ぐため、種々の位置制御を行っている。しかし、一層の高密度実装を実現するためには、半導体チップの積層作業中、その下側の基板における端子位置を直接観測できることが望まれる。
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、インターポーザー等の支持部材上に、半導体チップ等の電子デバイス装置を容易に実装することが可能な電子デバイス実装構造および電子デバイス実装方法の提供を課題とする。
前記課題を解決するため、本発明は以下の手段を採用する。すなわち、本発明の第一の態様に係る電子デバイス実装構造は、支持基板と、この支持基板の一方の主面である第1主面から他方の主面である第2主面に向けて前記支持基板を貫通し、かつ前記第2主面から突出した突出部を有する貫通電極と、を有する支持部材と;回路が形成されたデバイス基板と、このデバイス基板の両主面間を貫通する貫通孔と、を有する電子デバイス装置と;を備え、前記電子デバイス装置は、前記貫通孔に前記支持部材の突出部が挿入されるように前記支持基板の第2主面上に配置され、前記電子デバイス装置の回路が前記突出部と電気的に接続されている。
上記電子デバイス実装構造は、複数の前記電子デバイス装置を備え、前記各電子デバイス装置は、前記支持基板の第2主面上に積層されていてもよい。
前記支持部材は、前記突出部によって前記電子デバイス装置が配置されるデバイス配置領域を、前記支持基板の第2主面上に複数有することもできる。
上記電子デバイス実装構造は、前記電子デバイスを内包する保護層をさらに備えることもできる。
前記突出部の外周面には前記突出部の全長にわたって半田の層が形成され、前記半田の層から溶け出した半田によって前記電子デバイス装置の回路と前記突出部とが電気的に接続されていてもよい。
前記支持部材は、前記第1主面側に接続端子を有してもよい。
本発明の第二の態様に係る電子機器は、上記電子デバイス実装構造を備える。
上記電子デバイス実装構造は、複数の前記電子デバイス装置を備え、前記各電子デバイス装置は、前記支持基板の第2主面上に積層されていてもよい。
前記支持部材は、前記突出部によって前記電子デバイス装置が配置されるデバイス配置領域を、前記支持基板の第2主面上に複数有することもできる。
上記電子デバイス実装構造は、前記電子デバイスを内包する保護層をさらに備えることもできる。
前記突出部の外周面には前記突出部の全長にわたって半田の層が形成され、前記半田の層から溶け出した半田によって前記電子デバイス装置の回路と前記突出部とが電気的に接続されていてもよい。
前記支持部材は、前記第1主面側に接続端子を有してもよい。
本発明の第二の態様に係る電子機器は、上記電子デバイス実装構造を備える。
また、本発明の第三の態様に係る電子デバイス実装方法は、支持基板と、この支持基板の一方の主面である第1主面から他方の主面である第2主面に向けて前記支持基板を貫通し、かつ前記第2主面から突出した突出部を有する貫通電極と、を有する支持部材を用意する第1の工程と;デバイス基板と、このデバイス基板の両主面間を貫通する貫通孔と、を有する電子デバイス装置を用意する第2の工程と;前記電子デバイス装置の貫通孔に前記支持部材の突出部が挿入されるように前記電子デバイス装置を前記支持基板の第2主面上に配置し、前記電子デバイス装置の回路を前記突出部と電気的に接続する第3の工程と;を備える。
前記第1の工程は、前記突出部の高さより大きい厚さを有する突出部形成用補助層を前記支持基板の第2主面側に積層する工程と;前記支持基板の第1主面から第2主面に向けて貫通する貫通孔を形成する工程と;前記支持基板の貫通孔から延長して前記突出部形成用補助層の内部に達する連通穴を形成する工程と;前記支持基板の貫通孔および前記連通穴に導体を充填する工程と;前記突出部形成用補助層を除去することによって、前記支持基板の第2主面を露出するとともに、前記導体からなり、前記第1主面から前記第2主面に向けて前記支持基板を貫通し、かつ前記第2主面から突出した突出部を有する貫通電極を形成する工程と;を有してもよい。
前記第1の工程は、前記支持基板の厚さと前記突出部の高さとの和より大きい厚さを有する母材に、前記支持基板の第1主面となる面から穴を形成する工程と;前記穴に導体を充填する工程と;前記母材の前記第1主面とは反対側から前記導体の一部が露出するまで前記母材の一部を除去することによって、前記支持基板の第2主面を形成するとともに、前記導体からなり、前記第1主面から前記第2主面に向けて前記支持基板を貫通し、かつ前記第2主面から突出した突出部を有する貫通電極を形成する工程と;を有してもよい。
前記第1の工程は前記突出部の外周面に前記突出部の全長にわたって半田の層を形成する工程を含み;前記第3の工程は、前記支持部材の突出部を複数の電子デバイス装置の各貫通孔に挿入してこれら電子デバイス装置を前記支持基板の第2主面上に積層状態で配置する工程と、前記半田の層を溶融することにより、前記複数の電子デバイス装置の各回路と前記突出部とを一括して電気的に接続する工程と、を含んでもよい。
前記第1の工程は、前記支持基板の厚さと前記突出部の高さとの和より大きい厚さを有する母材に、前記支持基板の第1主面となる面から穴を形成する工程と;前記穴に導体を充填する工程と;前記母材の前記第1主面とは反対側から前記導体の一部が露出するまで前記母材の一部を除去することによって、前記支持基板の第2主面を形成するとともに、前記導体からなり、前記第1主面から前記第2主面に向けて前記支持基板を貫通し、かつ前記第2主面から突出した突出部を有する貫通電極を形成する工程と;を有してもよい。
前記第1の工程は前記突出部の外周面に前記突出部の全長にわたって半田の層を形成する工程を含み;前記第3の工程は、前記支持部材の突出部を複数の電子デバイス装置の各貫通孔に挿入してこれら電子デバイス装置を前記支持基板の第2主面上に積層状態で配置する工程と、前記半田の層を溶融することにより、前記複数の電子デバイス装置の各回路と前記突出部とを一括して電気的に接続する工程と、を含んでもよい。
本発明によれば、支持部材の突出部を複数の電子デバイス装置の各貫通孔に挿入した後でも突出部の位置を電子デバイス装置の上方から確認することができるので、電子デバイス装置の高密度実装が容易になる。また、突出部は長手方向に連続した一体の導体からなるので、複数の電子デバイス装置を積層状態で実装しても、電子デバイス装置間に接合部が生じない。したがって、電子デバイス装置同士間の電気的接続の低抵抗化や積層された電子デバイス装置全体の薄型化を実現することができる。
以下、本発明の好適な実施の形態を、図面を参照して説明する。
図1A~3Dに、本発明の第1形態例に係る、支持部材10を用いた電子デバイス実装構造および実装方法を示す。
図1A及び1Bに示す支持部材10は、支持基板11と、支持基板11の一方の主面である第1主面11aから他方の主面である第2主面11bに向けて支持基板11を貫通し、第2主面11bから突出した突出部13aを有する貫通電極13と、を有し、第2主面11b側に電子デバイス装置6を実装するための支持部材である。この支持部材10は、さらに、第1主面11a側に半田バンプ等の接続端子15を有し、貫通電極13、回路14及び接続端子15を介して電子デバイス装置6の回路4とプリント回路基板等の外部基板(図示せず)とを電気的に接続することが可能である。
図1A~3Dに、本発明の第1形態例に係る、支持部材10を用いた電子デバイス実装構造および実装方法を示す。
図1A及び1Bに示す支持部材10は、支持基板11と、支持基板11の一方の主面である第1主面11aから他方の主面である第2主面11bに向けて支持基板11を貫通し、第2主面11bから突出した突出部13aを有する貫通電極13と、を有し、第2主面11b側に電子デバイス装置6を実装するための支持部材である。この支持部材10は、さらに、第1主面11a側に半田バンプ等の接続端子15を有し、貫通電極13、回路14及び接続端子15を介して電子デバイス装置6の回路4とプリント回路基板等の外部基板(図示せず)とを電気的に接続することが可能である。
本形態例の場合、支持基板11は、シリコン(Si)基板等の半導体基板からなる。両主面11a,11b上および貫通孔12の内壁には、シリコン酸化膜(SiO2)等の絶縁層111,112が形成され、回路14および貫通電極13と半導体基板との間を絶縁している。図1A及び1Bの場合、絶縁層111は支持基板11の第1主面11aから貫通孔12の内壁まで一連の層として形成されているが、支持基板11の第1主面11a上と貫通孔12の内壁上で別々の絶縁層を形成しても構わない。
本形態例で用いられる電子デバイス装置6は、デバイス基板1と、デバイス基板1の両主面1a,1b間を貫通する貫通孔2と、を有する半導体チップである。半導体チップを用いる場合、デバイス基板1がシリコン(Si)基板等の半導体基板であり、貫通孔2の内壁には貫通電極13の突出部13aと半導体基板との間を絶縁するための絶縁層3を設けることが好ましい。
デバイス基板1の主面1bには、電子デバイスを構成する回路4が形成されている。回路4の一部は半導体回路として構成することができる。電子デバイス装置の種類は特に限定されないが、たとえばメモリー装置やセンサー装置などが挙げられる。
貫通孔2の周囲には回路4に接続されたパッド5が形成されている。パッド5と突出部13aとの間は半田や導電性ペースト等の導電性接合材料7で電気的に接続されている。
デバイス基板1の主面1bには、電子デバイスを構成する回路4が形成されている。回路4の一部は半導体回路として構成することができる。電子デバイス装置の種類は特に限定されないが、たとえばメモリー装置やセンサー装置などが挙げられる。
貫通孔2の周囲には回路4に接続されたパッド5が形成されている。パッド5と突出部13aとの間は半田や導電性ペースト等の導電性接合材料7で電気的に接続されている。
図1Aに示すように、電子デバイス装置6の貫通孔2に支持部材10の突出部13aが挿入されるように、電子デバイス装置6が支持基板11の第2主面11b上に配置されている。また、電子デバイス装置6の回路4と突出部13aとが電気的に接続されている。突出部13aが複数の電子デバイス装置6の各貫通孔に挿入されるように、電子デバイス装置6を複数積層することにより、電子デバイス装置6の多層化が可能である。
支持部材10の回路14には、抵抗器、キャパシタ(容量素子)、インダクタ(誘導素子)等の電子回路素子を設けることも可能である。また、支持基板11が半導体基板からなる場合には、支持基板11に半導体回路を形成することもできる。
本形態例の電子デバイス実装構造によれば、突出部13aが複数の電子デバイス装置6の各貫通孔に挿入された後でも突出部13aの位置を電子デバイス装置6の上方から確認することができるので、電子デバイス装置6の高密度実装が容易になる。また、突出部13aは長手方向に連続した、一体の導体であるので、複数の電子デバイス装置6を積層状態で実装しても、電子デバイス装置6同士の間に接合部が生じない。その結果、電子デバイス装置6同士間の電気的接続の低抵抗化や積層された電子デバイス装置6全体としての薄型化を実現することができる。
本形態例の支持部材10は、例えば図2A~2D、次いで図3A~3Dに示す作製方法により、製造することができる。
まず、図2Aに示すように、支持基板11の第2主面11b側に突出部形成用補助層16を積層し、支持基板11の第1主面11aから第2主面11bに向けて貫通する貫通孔12を形成する。突出部形成用補助層16の厚さは、支持部材10に設けられる突出部13aの高さより大きい。
まず、図2Aに示すように、支持基板11の第2主面11b側に突出部形成用補助層16を積層し、支持基板11の第1主面11aから第2主面11bに向けて貫通する貫通孔12を形成する。突出部形成用補助層16の厚さは、支持部材10に設けられる突出部13aの高さより大きい。
本形態例の場合、支持基板11はシリコン基板であり、突出部形成用補助層16はシリコン層であり、その間には埋め込み絶縁層112が設けられている。また、貫通孔12に引き続き、図2Bに示すように、埋め込み絶縁層112にも穴113を形成する。
このようなSi/SiO2/Siの積層体としては、SOI基板を用いることができる。各層の寸法は特に限定されるものでなく、支持部材10の用途に応じて適宜決定することができる。一具体例としては、支持基板11の厚さが例えば150μm、突出部形成用補助層16の厚さが例えば200μm、突出部13aの高さが例えば180μm、貫通孔12の径(ほぼ突出部13aの外径に相当する。)が例えば60μmである。
このようなSi/SiO2/Siの積層体としては、SOI基板を用いることができる。各層の寸法は特に限定されるものでなく、支持部材10の用途に応じて適宜決定することができる。一具体例としては、支持基板11の厚さが例えば150μm、突出部形成用補助層16の厚さが例えば200μm、突出部13aの高さが例えば180μm、貫通孔12の径(ほぼ突出部13aの外径に相当する。)が例えば60μmである。
Siに穴を形成する方法としては、SF6ガス等を用いた高密度プラズマによるSiのエッチングと、C4F8ガス等を用いた穴の側壁へのパッシベーション成膜とを交互に行うBoschプロセスが挙げられる。また、Boschプロセス以外のドライエッチングや、薬液を用いたウェットエッチング、レーザー等による物理的な加工も用いることができる。
SiO2に穴を形成する方法としては、CF4ガス等を用いたドライエッチングや、薬液を用いたウェットエッチング、レーザー等による物理的な加工が挙げられる。
SiO2に穴を形成する方法としては、CF4ガス等を用いたドライエッチングや、薬液を用いたウェットエッチング、レーザー等による物理的な加工が挙げられる。
次に、図2Cに示すように、さらに貫通孔12から延長して突出部形成用補助層16の内部に達する連通穴16aを形成する。この突出部形成用補助層16内における連通穴16aの深さは、突出部13aの高さとほぼ同じになる。
次に、図2Dに示すように、貫通孔12の内壁および支持基板11の第1主面11aに絶縁層111を形成する。なお、絶縁層111の形成(有無)は任意であり、必要に応じて行えばよい。例えばSiO2からなる絶縁層であれば、テトラエトキシシラン(TEOS)を原料とするプラズマCVD法、シラン(SiH4)などを用いたプラズマCVD法、Siの熱酸化による成膜により得られる。絶縁層の材料はSiO2に限定されるものではなく、窒化シリコン(SiN)や絶縁樹脂等、他の絶縁材料でも構わない。絶縁層111は、連通穴16aの内壁にも連続して形成することができる。なお、図中の符号114は、連通穴16a内の絶縁層111を特に区別して示すものである。
次に、図2Dに示すように、貫通孔12の内壁および支持基板11の第1主面11aに絶縁層111を形成する。なお、絶縁層111の形成(有無)は任意であり、必要に応じて行えばよい。例えばSiO2からなる絶縁層であれば、テトラエトキシシラン(TEOS)を原料とするプラズマCVD法、シラン(SiH4)などを用いたプラズマCVD法、Siの熱酸化による成膜により得られる。絶縁層の材料はSiO2に限定されるものではなく、窒化シリコン(SiN)や絶縁樹脂等、他の絶縁材料でも構わない。絶縁層111は、連通穴16aの内壁にも連続して形成することができる。なお、図中の符号114は、連通穴16a内の絶縁層111を特に区別して示すものである。
次に、図3Aに示すように、貫通孔12および連通穴16aに導体13を充填する。この導体13によって、突出部13aを有する貫通電極13が構成される。
導体13としては、銅(Cu)やタングステン(W)等の金属、金錫(Au-Sn)等の合金、ポリシリコン等の非金属の導体が挙げられる。充填方法は、めっき法、スパッタ法、溶融金属充填法、CVD等、適宜適用することができる。
導体13としては、銅(Cu)やタングステン(W)等の金属、金錫(Au-Sn)等の合金、ポリシリコン等の非金属の導体が挙げられる。充填方法は、めっき法、スパッタ法、溶融金属充填法、CVD等、適宜適用することができる。
次に、図3Bに示すように、突出部形成用補助層16を完全に除去する。つまり、支持基板11の第2主面11b(詳しくは絶縁層112)を全面にわたって露出させる。突出部形成用補助層16がSiからなる場合、その除去方法としては、SF6ガス等を用いたドライエッチングや、薬液を用いたウェットエッチング等が挙げられる。
図2Dにおいて絶縁層114を連通穴16aの内部にも形成した場合には、図3Cに示すように、突出部13a表面の絶縁層114を除去する。絶縁層114がSiO2からなるとき、その除去方法としては、CF4ガス等を用いたドライエッチングや、薬液を用いたウェットエッチング等が挙げられる。
突出部13a表面の絶縁層114を除去する際、第2主面11b上の絶縁層112を保護するため、あらかじめレジスト層等の保護層を絶縁層112上に形成しておくことが好ましい。または、絶縁層114の除去が完了しても十分な厚さの絶縁層112が残るように、あらかじめ絶縁層112の厚さを厚くしておけばよい。この場合、レジスト層等の保護層を形成することなく、突出部13a表面の絶縁層114を除去することができる。
突出部13a表面の絶縁層114を除去する際、第2主面11b上の絶縁層112を保護するため、あらかじめレジスト層等の保護層を絶縁層112上に形成しておくことが好ましい。または、絶縁層114の除去が完了しても十分な厚さの絶縁層112が残るように、あらかじめ絶縁層112の厚さを厚くしておけばよい。この場合、レジスト層等の保護層を形成することなく、突出部13a表面の絶縁層114を除去することができる。
その後、図3Dに示すように、支持基板11の第1主面11a側に、貫通電極13と電気的に接続された回路14および回路14と電気的に接続された半田バンプ等の接続端子15を形成する。以上により、本形態例の支持部材10が完成する。
図4A~5Dに、本発明の第2形態例に係る、支持部材20を用いた電子デバイス実装構造および実装方法を示す。
本形態例の場合、支持基板21はガラス基板等の絶縁体基板からなる。
上述の第1形態例と同様に、支持部材20は、支持基板21と、第1主面21aから第2主面21bに向けて支持基板21を貫通し、第2主面21bから突出した突出部23aを有する貫通電極23と、を有し、第2主面21b側に電子デバイス装置6が実装されている。本形態例の場合、図4A及び4Bに示すように、支持基板21が貫通電極23や回路24と導通することがないので、主面21a,21b上および貫通孔22の内壁に絶縁層を設ける必要がない。
本形態例の場合、支持基板21はガラス基板等の絶縁体基板からなる。
上述の第1形態例と同様に、支持部材20は、支持基板21と、第1主面21aから第2主面21bに向けて支持基板21を貫通し、第2主面21bから突出した突出部23aを有する貫通電極23と、を有し、第2主面21b側に電子デバイス装置6が実装されている。本形態例の場合、図4A及び4Bに示すように、支持基板21が貫通電極23や回路24と導通することがないので、主面21a,21b上および貫通孔22の内壁に絶縁層を設ける必要がない。
電子デバイス装置6は、貫通孔2に支持部材20の突出部23aが挿入されるように第2主面21b上に配置されている。また、電子デバイス装置6の回路4と突出部23aとが電気的に接続されている。また、突出部23aが複数の電子デバイス装置6の各貫通孔2に挿入されるように、電子デバイス装置6を複数積層することにより、電子デバイス装置6の多層化が可能である。
また、支持部材20は、第1主面21a側に半田バンプ等の接続端子25を有し、貫通電極23、回路24及び接続端子25を介して電子デバイス装置6の回路4とプリント回路基板等の外部基板(図示せず)とを電気的に接続することが可能である。
支持部材20の回路24には、抵抗器、キャパシタ(容量素子)、インダクタ(誘導素子)等の電気素子を設けることも可能である。
また、支持部材20は、第1主面21a側に半田バンプ等の接続端子25を有し、貫通電極23、回路24及び接続端子25を介して電子デバイス装置6の回路4とプリント回路基板等の外部基板(図示せず)とを電気的に接続することが可能である。
支持部材20の回路24には、抵抗器、キャパシタ(容量素子)、インダクタ(誘導素子)等の電気素子を設けることも可能である。
本形態例の電子デバイス実装構造によれば、突出部23aが複数の電子デバイス装置6の各貫通孔2に挿入された後でも突出部23aの位置を電子デバイス装置6の上方から確認することができるので、電子デバイス装置6の高密度実装が容易になる。また、突出部23aは長手方向に連続した、一体の導体であるので、複数の電子デバイス装置6を積層状態で実装しても、電子デバイス装置6同士の間に接合部が生じない。その結果、電子デバイス装置6同士間の電気的接続の低抵抗化や積層された電子デバイス装置6全体としての薄型化を実現することができる。
また、本形態例によれば、支持基板21が絶縁体からなるので、基板表面や貫通孔の内壁に絶縁層を形成する必要がなくなる。その結果、製造プロセスを簡略化することができる。
また、本形態例によれば、支持基板21が絶縁体からなるので、基板表面や貫通孔の内壁に絶縁層を形成する必要がなくなる。その結果、製造プロセスを簡略化することができる。
本形態例の支持部材20は、例えば図5A~5Dに示す方法により作製することができる。
まず、図5Aに示すように、完成後の支持部材20における支持基板21の厚さと突出部23aの高さとの和より大きい厚さを有する母材26を用意し、支持基板21の第1主面21aとなる側から穴26aを形成する。穴26aの深さは、支持基板21の厚さと突出部23aの高さとの和に(ほぼ)等しい。
各部の寸法は、特に限定されるものでなく、支持部材20の用途に応じて適宜決定することができる。一具体例としては、支持基板21の厚さが例えば150μm、母材26の厚さが例えば500μm、穴26aの深さが例えば320μm、穴26a径が例えば60μmである。
まず、図5Aに示すように、完成後の支持部材20における支持基板21の厚さと突出部23aの高さとの和より大きい厚さを有する母材26を用意し、支持基板21の第1主面21aとなる側から穴26aを形成する。穴26aの深さは、支持基板21の厚さと突出部23aの高さとの和に(ほぼ)等しい。
各部の寸法は、特に限定されるものでなく、支持部材20の用途に応じて適宜決定することができる。一具体例としては、支持基板21の厚さが例えば150μm、母材26の厚さが例えば500μm、穴26aの深さが例えば320μm、穴26a径が例えば60μmである。
ガラス母材26に微細な穴26aを形成する方法としては、例えば日本国特開2006-303360号公報に記載されるように、フェムト秒レーザー照射によって穴26aとなる部分のガラスを改質し、その改質した部分をウェットエッチングで除去する方法が挙げられる。また、ガス等を用いたドライエッチング、薬液を用いたウェットエッチング、レーザー等による物理的な加工を用いて穴26aを形成しても構わない。
次に、図5Bに示すように、連通穴26aに導体23を充填する。この導体23によって、突出部23aを有する貫通電極23が構成される。
導体23としては、銅(Cu)やタングステン(W)等の金属、金錫(Au-Sn)等の合金、ポリシリコン等の非金属の導体が挙げられる。充填方法は、めっき法、スパッタ法、溶融金属充填法、CVD等、適宜適用することができる。
導体23としては、銅(Cu)やタングステン(W)等の金属、金錫(Au-Sn)等の合金、ポリシリコン等の非金属の導体が挙げられる。充填方法は、めっき法、スパッタ法、溶融金属充填法、CVD等、適宜適用することができる。
次に、図5Cに示すように、母材26の第1主面21aとは反対側から導体23の一部が露出するまで母材材料の一部を除去することによって、支持基板21の第2主面21bを形成するとともに、穴26aに充填した導体23によって、第1主面21aから第2主面21bに向けて支持基板21を貫通し、第2主面21bから突出した突出部23aを備える貫通電極23を形成する。
ガラスの除去方法としては、ガス等を用いたドライエッチングや、フッ酸(HF)等の薬液を用いたウェットエッチング等が挙げられる。
ガラスの除去方法としては、ガス等を用いたドライエッチングや、フッ酸(HF)等の薬液を用いたウェットエッチング等が挙げられる。
その後、図5Dに示すように、支持基板21の第1主面21a側に、貫通電極23と電気的に接続された回路24および回路24と電気的に接続された半田バンプ等の接続端子25を形成する。以上により、本形態例の支持部材20が完成する。
図6A~7Dに、本発明の第3形態例に係る、支持部材10Aを用いた電子デバイス実装構造および実装方法を示す。
本形態例の場合、突出部13aを有する貫通電極13Aが複数の層(詳しくは、外側の層131と内側の層132との2層)からなる。ここで、外側の層131は導体から構成され、電子デバイス装置6の回路4と電気的に接続されている。また、外側の層131と回路14は一連の導体層として形成されている。内側の層132の材料は、導体であっても絶縁体であっても構わない。また、突出部13aの先端で、内側の層132は外側の層131に内包されている。
本形態例の電子デバイス実装構造によれば、上述した第1形態例と同様の作用効果を奏することができる。
本形態例の場合、突出部13aを有する貫通電極13Aが複数の層(詳しくは、外側の層131と内側の層132との2層)からなる。ここで、外側の層131は導体から構成され、電子デバイス装置6の回路4と電気的に接続されている。また、外側の層131と回路14は一連の導体層として形成されている。内側の層132の材料は、導体であっても絶縁体であっても構わない。また、突出部13aの先端で、内側の層132は外側の層131に内包されている。
本形態例の電子デバイス実装構造によれば、上述した第1形態例と同様の作用効果を奏することができる。
本形態例の支持部材10Aは、例えば図2A~2D、次いで図7A~7Dに示す作製方法により、製造することができる。ここで、図2A~2Dに示す工程は第1形態例と同様に実施することができるので、重複する説明は省略する。
図7Aにおいては、図2A~2Dで形成した貫通孔12および連通穴16aに導体131を充填する。この導体131によって上記外側の層131が構成される。さらに本形態例の場合、外側の層131の充填と同時に、同じ導体によって絶縁層111上に回路14を形成している。なお、回路14は外側の層131とは別の工程で形成してもよい。また、回路14を外側の層131とは異なる材料で形成してもよい。
外側の層131や回路14を構成する導体としては、銅(Cu)やタングステン(W)等の金属、金錫(Au-Sn)やはんだ等の合金、ポリシリコン等の非金属の導体が挙げられる。充填方法は、めっき法、スパッタ法、溶融金属充填法、CVD等、適宜適用することができる。
次に、図7Bに示すように、貫通孔12および連通穴16aの内壁に充填した導体131のさらに内側に、内側の層132を充填する。内側の層132の充填材料は、導体であっても絶縁体であっても構わない。例えば、真空印刷により絶縁樹脂を充填した場合、突出部13aを有する貫通電極13Aにある程度の柔軟性を持たせることができ、電子デバイス装置6の実装時に発生する応力を緩和することができる。なお、内側の層132の充填材料は絶縁樹脂に限定されず、他の絶縁体や金属等の導電体であっても構わない。充填方法は、めっき法、スパッタ法、CVD等、材料等に応じて適宜適用することができる。
次に、図7Cに示すように、突出部形成用補助層16を完全に除去する。また、図2Dにおいて絶縁層111を連通穴16aの内部にも形成した場合には、突出部13a表面の絶縁層111を除去する。その後、図7Dに示すように、支持基板11の第1主面11a側に、回路14と電気的に接続された半田バンプ等の接続端子15を形成する。以上により、本形態例の支持部材10Aが完成する。これらの手順は、第1形態例において図3B、3C、3Dにより説明したものと同様の手法を用いることができるので、重複する説明は省略する。なお、特に図示しないが、回路14の形成工程は、図7Dに示す段階で行うことも可能である。
本形態例により得られる支持部材10Aは、突出部13aの先端で内側の層132が外側の層131に内包された構造となる。
本形態例により得られる支持部材10Aは、突出部13aの先端で内側の層132が外側の層131に内包された構造となる。
図8A~11Dに、本発明の第4形態例に係る、支持部材10Bを用いた電子デバイス実装構造および実装方法を示す。
本形態例の場合、突出部13aを有する貫通電極13Bが複数の層(詳しくは、外側の層131と内側の層132との2層)からなる。ここで、外側の層131は導体から構成され、電子デバイス装置6の回路4と電気的に接続されている。また、外側の層131と回路14は一連の導体層として形成されている。内側の層132の材料は、導体であっても絶縁体であっても構わない。また、貫通電極13Bは、突出部13aの先端で内側の層132が外側の層131から露出された層状構造を有する。
本形態例の電子デバイス実装構造によれば、上述した第1、第3形態例と同様の作用効果を奏することができる。
本形態例の場合、突出部13aを有する貫通電極13Bが複数の層(詳しくは、外側の層131と内側の層132との2層)からなる。ここで、外側の層131は導体から構成され、電子デバイス装置6の回路4と電気的に接続されている。また、外側の層131と回路14は一連の導体層として形成されている。内側の層132の材料は、導体であっても絶縁体であっても構わない。また、貫通電極13Bは、突出部13aの先端で内側の層132が外側の層131から露出された層状構造を有する。
本形態例の電子デバイス実装構造によれば、上述した第1、第3形態例と同様の作用効果を奏することができる。
本形態例の支持部材10Bは、例えば図9A~9C、次いで図10A~10C、次いで図11A~11Dに示す作製方法により、製造することができる。
図9Aにおいて、(a)に示すように、支持基板11の第2主面11b側(詳しくは絶縁層112の上)に突出部形成用補助層16を積層した出発材料は、上述した第1形態例と同様(例えばSOI基板)である。ただし、支持基板11の第1主面11aから第2主面11bに向けて貫通する貫通孔12が、図9Aの(b)に示すように、断面ドーナツ状であること、つまり貫通孔12の中心部に支持基板11の材料が残った芯部17を有する点で、図2Aと相違する。
各部の寸法の一具体例としては、支持基板11の厚さが例えば150μm、突出部形成用補助層16の厚さが例えば200μm、突出部13aの高さが例えば180μm、貫通孔12の外径が例えば60μm、貫通孔12の内径(つまり芯部17の外径)が例えば30μmである。
図9Aにおいて、(a)に示すように、支持基板11の第2主面11b側(詳しくは絶縁層112の上)に突出部形成用補助層16を積層した出発材料は、上述した第1形態例と同様(例えばSOI基板)である。ただし、支持基板11の第1主面11aから第2主面11bに向けて貫通する貫通孔12が、図9Aの(b)に示すように、断面ドーナツ状であること、つまり貫通孔12の中心部に支持基板11の材料が残った芯部17を有する点で、図2Aと相違する。
各部の寸法の一具体例としては、支持基板11の厚さが例えば150μm、突出部形成用補助層16の厚さが例えば200μm、突出部13aの高さが例えば180μm、貫通孔12の外径が例えば60μm、貫通孔12の内径(つまり芯部17の外径)が例えば30μmである。
貫通孔12に引き続き、図9Bに示すように、埋め込み絶縁層112にも穴113を形成する。さらに、図9Cに示すように、貫通孔12から延長して突出部形成用補助層16の内部に達する連通穴16aを形成する。穴113および連通穴16aも断面リング状、つまり埋め込み絶縁層112や突出部形成用補助層16の材料が残った芯部17を有する。
この突出部形成用補助層16内における連通穴16aの深さは、突出部13aの高さとほぼ同じになる。
この突出部形成用補助層16内における連通穴16aの深さは、突出部13aの高さとほぼ同じになる。
次に、図10Aに示すように、貫通孔12の内壁(芯部17の外壁を含む。)および支持基板11の第1主面11aに絶縁層111を形成する。絶縁層111の形成は任意であり、必要に応じて行えばよい。絶縁層111の形成は、例えば第1形態例の図2Dに示す絶縁層111の形成と同様に行うことができる。
次に、図10Bに示すように、貫通孔12および連通穴16aに導体131を充填する。この導体131によって上記外側の層131が構成される。外側の層131に用いる導体131としては、銅(Cu)やタングステン(W)等の金属、金錫(Au-Sn)やはんだ等の合金、ポリシリコン等の非金属の導体が挙げられる。充填方法は、めっき法、スパッタ法、溶融金属充填法、CVD等、適宜適用することができる。
次に、図10Cに示すように、上記外側の層131より内側(芯部17の外壁上)にある絶縁層111および芯部17を除去する。この除去は、上記外側の層131より外側(貫通孔12や連通穴16aの内壁上および第1主面11a上)にある絶縁層111に必要な保護を行った上で行う。出発材料がSOI基板である場合は、例えばSF6ガス、CF4ガス等によりSiやSiO2を除去する。また、他の方法を用いることもできる。
上記外側の層131より外側にある絶縁層111の保護する方法としては、例えば、第1主面11a上において貫通孔12の外側から導体131まで、レジスト等の保護材料で被覆する方法が挙げられる。
上記外側の層131より外側にある絶縁層111の保護する方法としては、例えば、第1主面11a上において貫通孔12の外側から導体131まで、レジスト等の保護材料で被覆する方法が挙げられる。
次に、図11Aに示すように、導体131の内側にできた空洞に対して、内側の層132を充填する。内側の層132の充填材料は、導体であっても絶縁体であっても構わない。例えば、めっきにより銅(Cu)を充填したり、他の導電体や絶縁樹脂等の絶縁体であっても構わない。充填方法は、めっき法、スパッタ法、CVD、印刷等、材料等に応じて適宜適用することができる。
次に、図11Bに示すように、突出部形成用補助層16を完全に除去し、図11Cに示すように、突出部13a表面の絶縁層111(図11B中、符号114で示す部分)を除去する。さらに、図11Dに示すように、支持基板11の第1主面11a側に、貫通電極13と電気的に接続された回路14および回路14と電気的に接続された半田バンプ等の接続端子15を形成する。以上により、本形態例の支持部材10Bが完成する。これらの手順は、第1形態例において図3B、3C、3Dにより説明したものと同様の手法を用いることができるので、重複する説明は省略する。
本形態例により得られる支持部材10Bにおいて、貫通電極13Bは、突出部13aの先端で内側の層132が外側の層131の内側で露出された層状構造を有する。
本形態例により得られる支持部材10Bにおいて、貫通電極13Bは、突出部13aの先端で内側の層132が外側の層131の内側で露出された層状構造を有する。
以上、本発明を好適な実施の形態に基づいて説明してきたが、本発明は上述の形態例のみに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の改変が可能である。
図12に示す支持部材10Cは、貫通電極13と回路14とが一連のものとして形成されていることを除いては、図1Bに示す第1形態例の支持部材10と同様に構成されている。この支持部材10Cは、例えば、第1形態例の支持部材10の製造工程中、図3Aに示す導体13の充填工程と同時に回路14を形成することで作製することができる。
図12に示す支持部材10Cは、貫通電極13と回路14とが一連のものとして形成されていることを除いては、図1Bに示す第1形態例の支持部材10と同様に構成されている。この支持部材10Cは、例えば、第1形態例の支持部材10の製造工程中、図3Aに示す導体13の充填工程と同時に回路14を形成することで作製することができる。
図13に示す支持部材10Dは、貫通電極13Dの外側の層131と回路14とが一連のものとして形成されていることを除いては、図8Bに示す第4形態例の支持部材10Bと同様に構成されている。この支持部材10Dは、例えば、第4形態例の支持部材10Bの製造工程中、図10Bに示す導体131の充填工程と同時に回路14を形成することで作製することができる。
図14に示す支持部材100を用いた電子デバイス実装構造では、支持部材100が、貫通電極13の突出部13aによって電子デバイス装置6が配置されるデバイス配置領域101,102を、支持基板11の第2主面11b上に複数有する。各デバイス配置領域101,102に配置される電子デバイス装置6の数は、同じであっても異なっていても良い。また、各デバイス配置領域101,102に配置される電子デバイス装置6の数は、1つでも複数であっても良い。支持部材100は、支持基板11の第1主面11a側の回路14に電子デバイス装置110を実装することもできる。
図15に示す電子デバイス実装構造は、電子デバイス装置6を内包する保護層8を有する。これにより、半導体パッケージを実現することができる。保護層8は、例えば絶縁樹脂(モールド樹脂)等やキャビティー付きの基板を用いて構成することができるが、特にこれらに限定されるものではない。
なお、支持部材の第1主面1a側に回路14および接続端子15を形成する前に、電子デバイス装置6の実装および保護層8の形成を行う場合は、必要に応じて、この保護層8を支持体として、支持基板11の第1主面1a側を研削し、パッケージを薄型化することもできる。この場合、第1主面1a側の研削後に、必要に応じて、回路14および接続端子15を設けることができる。
なお、支持部材の第1主面1a側に回路14および接続端子15を形成する前に、電子デバイス装置6の実装および保護層8の形成を行う場合は、必要に応じて、この保護層8を支持体として、支持基板11の第1主面1a側を研削し、パッケージを薄型化することもできる。この場合、第1主面1a側の研削後に、必要に応じて、回路14および接続端子15を設けることができる。
図16に、上記の各形態例で電子デバイス装置6に用いられるデバイス基板1のパッド配置の一例を示す。この例では、デバイス基板1の主面1b上に形成された複数の貫通孔2のそれぞれの周囲にパッド5が形成されている。なお、図1A等に示す回路4は、図16中では図示を省略している。貫通孔2およびパッド5の配置は、適宜設計が可能であり、この配置に合わせて支持部材に突出部が配置される。
図16では、12個の貫通孔2を有するデバイス基板1を示す。支持部材の突出部13aの個数は、貫通孔2と同数でも良いし、あるいはより少ない数として一部の貫通孔2への挿入を省略することもできる。
貫通孔2およびその周辺の各部の寸法は特に限定されるものではない。一具体例としては、突出部13aの外径が例えば60μm、貫通孔2の内径が例えば80μm、I/Oパッド5が例えば100μm角(100μm□)である。
図16では、12個の貫通孔2を有するデバイス基板1を示す。支持部材の突出部13aの個数は、貫通孔2と同数でも良いし、あるいはより少ない数として一部の貫通孔2への挿入を省略することもできる。
貫通孔2およびその周辺の各部の寸法は特に限定されるものではない。一具体例としては、突出部13aの外径が例えば60μm、貫通孔2の内径が例えば80μm、I/Oパッド5が例えば100μm角(100μm□)である。
図17A~17Dに、デバイス基板1を加工して支持部材10に実装する工程の一例を模式的に示す。
まず、図17Aに示すように、デバイス基板1およびパッド5に貫通孔2を形成する。
まず、図17Aに示すように、デバイス基板1およびパッド5に貫通孔2を形成する。
例えば、貫通孔2を形成する部分以外をレジストで保護し、パッド5のレジストから露出した部分を除去した後、デバイス基板1の露出した部分を除去して貫通孔2を主面1bから主面1aまで貫通させることにより、貫通孔2が形成されていないデバイスに貫通孔2を形成することができる。パッド5材料の除去は、例えばAlの場合、薬液を用いたウェットエッチングが挙げられる。また、デバイス基板1材料の除去は、例えばSiの場合、上述したBoschプロセスが挙げられる。また、パッド5やデバイス基板1への貫通孔2の形成には、その他のドライエッチング、ウェットエッチング、レーザー等による物理的な加工を用いることもできる。
また、デバイス基板1の主面1a側で裏面研磨を行う場合は、主面1b側からある程度の深さまで底のある孔(ブラインドビア)を形成後に裏面研磨を行い、孔が主面1aに達することで貫通させることもできる。ブラインドビアの深さ等は特に限定されるものではないが、一具体例としては、ブラインドビアの深さを例えば70μmとし、裏面研磨でデバイス基板1を厚さ50μmまで薄くする例が挙げられる。
次に、図17Bに示すように、貫通孔2の内壁に絶縁層3を形成する。絶縁層3の形成方法は、例えばSiO2からなる絶縁層3であれば、テトラエトキシシラン(TEOS)を原料とするプラズマCVD法、シラン(SiH4)などを用いたプラズマCVD法、Siの熱酸化による成膜が挙げられる。絶縁層3の材料はSiO2に限定されるものではなく、窒化シリコン(SiN)や絶縁樹脂等、他の絶縁材料でも構わない。
次に、図17Cに示すように、支持部材10の貫通電極13の突出部13aを、内壁に絶縁層3を形成した貫通孔2に挿入し、電子デバイス装置6を支持基板11の第2主面11b上に配置する。ここでは図示しないが、第2主面11bとデバイス基板1の主面1aとの間には、必要に応じて接着層や絶縁層を設けても構わない。
次に、図17Dに示すように、電子デバイス装置6のI/Oパッド5と貫通電極13の突出部13aとを電気的に接続する。この接続には、例えば半田や導電性ペースト等の導電性接合材料7を用いることができる。図示例において、導電性接合材料7は、パッド5付近の一部のみに付着しているが、貫通孔2全体に付着しても構わない。
さらに、図17C、17Dに示す工程を繰り返すことで、例えば図1Bに示すように、複数の電子デバイス装置6を積層することができる。ここでは図示しないが、積層した電子デバイス装置6同士の間には、必要に応じて接着層や絶縁層を設けても構わない。
図18Aは、突出部13aに半田の層18が設けられた支持部材19を用いて電子デバイス装置6を積層配置した状態の一例を模式的に示す断面図であり、図18Bは、図18Aのように積層配置された電子デバイス装置から製造された電子デバイス実装構造の一例を模式的に示す断面図である。
この支持部材19は、図8Bに示す第4形態例の支持部材10Bにおける外側の層131を半田の層18としたものに対応する。半田の層18の内側に充填される材料は、導体であっても絶縁体であっても構わない。
また、図18A及び18Bに示す例では半田の層18は支持部材19の貫通孔12内まで形成されているが、導体で形成した貫通電極13の突出部13a上にのみ、半田の層18を設けても構わない。突出部13a上にのみ半田の層18を設ける方法としては、例えば、図1Bに示す支持部材10を作製した後、さらに半田ペーストの塗布などにより半田の層18を形成する方法が挙げられる。
この支持部材19は、図8Bに示す第4形態例の支持部材10Bにおける外側の層131を半田の層18としたものに対応する。半田の層18の内側に充填される材料は、導体であっても絶縁体であっても構わない。
また、図18A及び18Bに示す例では半田の層18は支持部材19の貫通孔12内まで形成されているが、導体で形成した貫通電極13の突出部13a上にのみ、半田の層18を設けても構わない。突出部13a上にのみ半田の層18を設ける方法としては、例えば、図1Bに示す支持部材10を作製した後、さらに半田ペーストの塗布などにより半田の層18を形成する方法が挙げられる。
図18Aに示すように、複数の電子デバイス装置6の貫通孔2に、外周面の全長にわたって半田の層18が形成された突出部13aを挿入して、これら電子デバイス装置6が支持基板11の第2主面11b上に積層状態で配置されている。図18Bに示すように、半田の融点以上の温度でリフローすることにより半田の層18を溶融させると、半田の層18から溶け出した半田から形成される接合部18aにより、複数の電子デバイス装置6の各パッド5と突出部13aとを一括して電気的に接続することができる。
この方法によれば、電子デバイス装置6の実装工程をより簡略化することができる。
なお、支持部材19に設ける接続端子15が半田バンプである場合は、突出部13aの半田の層18をリフローして電子デバイス装置6を実装した後に半田バンプ15を形成することもできる。あるいは、半田の層18と半田バンプ15とを同時にリフローすることもできる。
この方法によれば、電子デバイス装置6の実装工程をより簡略化することができる。
なお、支持部材19に設ける接続端子15が半田バンプである場合は、突出部13aの半田の層18をリフローして電子デバイス装置6を実装した後に半田バンプ15を形成することもできる。あるいは、半田の層18と半田バンプ15とを同時にリフローすることもできる。
本発明は、支持部材等の支持部材上に、半導体チップ等の電子デバイス装置を実装するために好適に利用することができる。
1 デバイス基板(チップ基板)
1a,1b 主面
2 貫通孔
4 回路
6 電子デバイス装置(半導体チップ)
8 保護層
10,10A,10B,10C,10D,20,100 支持部材
11,21 支持基板
11a,21a 第1主面
11b,21b 第2主面
12 貫通孔
13,13A,13B,13D,23 貫通電極
13a,23a 突出部
15,25 接続端子(半田バンプ)
16 突出部形成用補助層
16a 連通穴
18 半田の層
26 母材
26a 母材の穴
101,102 デバイス配置領域
1a,1b 主面
2 貫通孔
4 回路
6 電子デバイス装置(半導体チップ)
8 保護層
10,10A,10B,10C,10D,20,100 支持部材
11,21 支持基板
11a,21a 第1主面
11b,21b 第2主面
12 貫通孔
13,13A,13B,13D,23 貫通電極
13a,23a 突出部
15,25 接続端子(半田バンプ)
16 突出部形成用補助層
16a 連通穴
18 半田の層
26 母材
26a 母材の穴
101,102 デバイス配置領域
Claims (11)
- 支持基板と、この支持基板の一方の主面である第1主面から他方の主面である第2主面に向けて前記支持基板を貫通し、かつ前記第2主面から突出した突出部を有する貫通電極と、を有する支持部材と;
回路が形成されたデバイス基板と、このデバイス基板の両主面間を貫通する貫通孔と、を有する電子デバイス装置と;
を備え、
前記電子デバイス装置は、前記貫通孔に前記支持部材の突出部が挿入されるように前記支持基板の第2主面上に配置され、
前記電子デバイス装置の回路が前記突出部と電気的に接続されていることを特徴とする電子デバイス実装構造。 - 複数の前記電子デバイス装置を備え、
前記各電子デバイス装置は、前記支持基板の第2主面上に積層されていることを特徴とする請求項1に記載の電子デバイス実装構造。 - 前記支持部材は、前記突出部によって前記電子デバイス装置が配置されるデバイス配置領域を、前記支持基板の第2主面上に複数有することを特徴とする請求項1または2に記載の電子デバイス実装構造。
- 前記電子デバイスを内包する保護層をさらに備えることを特徴とする請求項1ないし3のいずれかに記載の電子デバイス実装構造。
- 前記突出部の外周面には前記突出部の全長にわたって半田の層が形成され、
前記半田の層から溶け出した半田によって前記電子デバイス装置の回路と前記突出部とが電気的に接続されていることを特徴とする請求項1ないし4のいずれかに記載の電子デバイス実装構造。 - 前記支持部材は、前記第1主面側に接続端子を有することを特徴とする請求項1ないし5のいずれかに記載の電子デバイス実装構造。
- 請求項1ないし6のいずれかに記載の電子デバイス実装構造を備える電子機器。
- 支持基板と、この支持基板の一方の主面である第1主面から他方の主面である第2主面に向けて前記支持基板を貫通し、かつ前記第2主面から突出した突出部を有する貫通電極と、を有する支持部材を用意する第1の工程と;
デバイス基板と、このデバイス基板の両主面間を貫通する貫通孔と、を有する電子デバイス装置を用意する第2の工程と;
前記電子デバイス装置の貫通孔に前記支持部材の突出部が挿入されるように前記電子デバイス装置を前記支持基板の第2主面上に配置し、前記電子デバイス装置の回路を前記突出部と電気的に接続する第3の工程と;
を備えることを特徴とする電子デバイス実装方法。 - 前記第1の工程は、
前記突出部の高さより大きい厚さを有する突出部形成用補助層を前記支持基板の第2主面側に積層する工程と;
前記支持基板の第1主面から第2主面に向けて貫通する貫通孔を形成する工程と;
前記支持基板の貫通孔から延長して前記突出部形成用補助層の内部に達する連通穴を形成する工程と;
前記支持基板の貫通孔および前記連通穴に導体を充填する工程と;
前記突出部形成用補助層を除去することによって、前記支持基板の第2主面を露出するとともに、前記導体からなり、前記第1主面から前記第2主面に向けて前記支持基板を貫通し、かつ前記第2主面から突出した突出部を有する貫通電極を形成する工程と;
を有することを特徴とする請求項8に記載の電子デバイス実装方法。 - 前記第1の工程は、
前記支持基板の厚さと前記突出部の高さとの和より大きい厚さを有する母材に、前記支持基板の第1主面となる面から穴を形成する工程と;
前記穴に導体を充填する工程と;
前記母材の前記第1主面とは反対側から前記導体の一部が露出するまで前記母材の一部を除去することによって、前記支持基板の第2主面を形成するとともに、前記導体からなり、前記第1主面から前記第2主面に向けて前記支持基板を貫通し、かつ前記第2主面から突出した突出部を有する貫通電極を形成する工程と;を有することを特徴とする請求項8に記載の電子デバイス実装方法。 - 前記第1の工程は前記突出部の外周面に前記突出部の全長にわたって半田の層を形成する工程を含み;
前記第3の工程は、前記支持部材の突出部を複数の電子デバイス装置の各貫通孔に挿入してこれら電子デバイス装置を前記支持基板の第2主面上に積層状態で配置する工程と、前記半田の層を溶融することにより、前記複数の電子デバイス装置の各回路と前記突出部とを一括して電気的に接続する工程と、を含むことを特徴とする請求項8ないし10のいずれかに記載の電子デバイス実装方法。
Priority Applications (4)
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