WO2023153240A1 - 複合部品 - Google Patents
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- H01L2224/32225—Disposition the layer connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being non-metallic, e.g. insulating substrate with or without metallisation
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- H01L25/04—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof all the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. assemblies of rectifier diodes the devices not having separate containers
- H01L25/065—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof all the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. assemblies of rectifier diodes the devices not having separate containers the devices being of a type provided for in group H01L27/00
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- H01L2924/10155—Shape being other than a cuboid
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- H01L2924/14—Integrated circuits
- H01L2924/143—Digital devices
- H01L2924/1432—Central processing unit [CPU]
Definitions
- This disclosure relates to composite parts.
- the semiconductor device has a layer of insulating material on one side thereof.
- An external electrode is provided on the insulating material layer, and a semiconductor element is arranged on the element circuit surface and the element circuit surface on the back side of the mounting surface of the external electrode of the insulating material layer via an adhesive. It is mounted with the electrode facing up.
- the semiconductor elements and their periphery are encapsulated by a second layer of insulating material.
- a metal thin film wiring layer made of copper or a copper alloy is provided associated with the first insulating material layer and the second insulating material layer. Arbitrary wiring layers of the metal thin film wiring layer, and the metal thin film wiring layer, the semiconductor element and the electrode are electrically connected by metal vias.
- an object of the present disclosure is to provide a composite component that suppresses deterioration in electrical connectivity and improves the reliability of electronic equipment that uses the composite component.
- the inventor of the present invention has made intensive studies to solve the above problems, and found that a coating film of an underfill material (that is, an underfill layer before curing) formed when mounting a composite component on a circuit board serves as a movement path for voids. I got the knowledge that I can get it. Based on such technical knowledge, by adjusting the shape of the mounting surface of the composite part corresponding to the shape of the upper surface of the coating film, the shape of the coating film that can be the movement path of the voids is controlled, and the voids are removed from the composite component. The inventors have arrived at the present disclosure that improves the reliability of electronic equipment that uses composite components by moving them out of the mounting surface. That is, the present disclosure includes the following embodiments.
- a composite part which is one aspect of the present disclosure, a Si base layer having a first main surface and a second main surface facing each other; a rewiring layer formed on the first main surface; An electronic component layer disposed on the second main surface of the Si base layer, the electronic component layer including a plurality of electronic components having through-Si vias penetrating therethrough, an electronic component body portion, and component electrodes disposed on the electronic component body portion.
- a composite part comprising the component electrode is connected to the through-Si via, At least one electronic component among the plurality of electronic components has a curved shape convexly curved in a mounting direction in a cross-sectional view, and a mounting surface of the composite component corresponds to the curved shape in a cross-sectional view. and includes one or more first curved surfaces that are convexly curved in the mounting direction.
- the mounting surface of the composite component includes at least one first curved surface that corresponds to the curved shape of one or more electronic components in a cross-sectional view and is convexly curved in the mounting direction. Therefore, in the mounting structure of the composite component, the upper surface of the underfill layer is in contact with the mounting surface of the composite component having a curved surface that curves downward in the vertical direction.
- voids in the underfill layer before curing are formed outside the mounting surface of the composite component due to the difference in thickness formed in the underfill layer (applied film of the underfill material) before curing. Easier to move. Therefore, voids generated in the uncured underfill layer tend to move outside the mounting surface of the composite component in plan view. Therefore, the composite component according to this embodiment suppresses deterioration of electrical connectivity.
- an interposer structure having the Si base layer, the rewiring layer, the through-Si via, and an interposer electrode facing the second main surface;
- the electronic component layer is provided between the interposer electrode and the Si base layer.
- the plurality of electronic components are bonded to the second main surface of the Si base layer by an adhesive layer;
- the thickness of the adhesive layer located between the one or more electronic components and the second main surface of the Si base layer is smaller at the center than at the edges.
- the thickness of the center portion of the adhesive layer located on the mounting surface side of one or more electronic components is smaller than the thickness of the end portions.
- the adhesive layer that is, the adhesive coating film
- the adhesive layer before curing which can be a path for void movement in the manufacture of composite parts, has a greater thickness at the ends than at the center.
- the thickness of the central portion is 10 ⁇ m or less.
- the adhesive layer has a thickness of 10 ⁇ m or less at the central portion of the adhesive layer located on the mounting surface side of one or more electronic components.
- the length (electrical connection path) of the through-Si via in the stacking direction is shortened, so that the DC resistance Rdc and the thermal resistance can be reduced.
- the one or more electronic components further have a resin layer disposed between the component electrodes.
- the one or more electronic components further have a resin layer arranged between the component electrodes.
- the resin layer is more likely to expand due to heating than the electronic component main body of the electronic component, for example, in the manufacture of a composite component, one or more electronic components may be bent convexly toward the resin layer side (mounting direction). Easy to shape.
- the coefficient of linear expansion of the resin layer is larger than the coefficient of linear expansion of the electronic component main body.
- the coefficient of linear expansion of the resin layer is larger than the coefficient of linear expansion of the electronic component main body.
- the resin layer of one or more electronic components is arranged on the mounting surface side of the composite component compared to the electronic component main body, and expands more than the electronic component main body when heated. Therefore, in manufacturing a composite component, one or more electronic components having a resin layer may have a convexly curved shape in the mounting direction. As a result, one or more electronic components in the composite component can each have a curved shape convexly curved in the mounting direction of the composite component.
- the resin layer contains a resin
- the electronic component main body includes ceramic or semiconductor material.
- the resin layer contains resin
- the electronic component main body contains silicon or a semiconductor material.
- the resin layer of one or more electronic components is arranged on the mounting surface side of the composite component compared to the electronic component main body, and expands more than the electronic component main body when heated.
- one or more electronic components having a resin layer may have a curved shape convexly curved in the mounting direction.
- one or more electronic components in the composite component can all have a curved shape convexly curved in the mounting direction of the composite component.
- the thickness of the Si base layer is smaller than the thickness of the plurality of electronic components.
- the mounting surface of the composite component easily reflects the curved shape of one or more electronic components.
- the electronic component layer further includes a resin sealing portion that seals the plurality of electronic components, The entirety of the composite component is convexly curved in the mounting direction.
- the entire composite part is convexly curved in the mounting direction.
- the upper surface of the underfill layer is in contact with the mounting surface of the composite component, which has a shape that curves vertically downward with respect to the entire mounting surface of the circuit board.
- a mounting surface of the composite component includes a plurality of the first curved surfaces in a cross-sectional view.
- the mounting surface of the composite component includes a plurality of first curved surfaces when viewed in cross section. Since the ratio of the area of the first curved surface to the mounting surface of the composite component increases, voids are less likely to exist in the underfill layer of the mounting structure of the composite component. Therefore, the composite component according to this embodiment further suppresses deterioration of electrical connectivity.
- At least two first curved surfaces of the plurality of first curved surfaces are adjacent to each other via a bent portion in a cross-sectional view.
- the upper surface of the underfill layer is in contact with the mounting surface of the composite component having the above shape.
- the underfill layer before curing has a difference in thickness and a portion corresponding to a bent portion of the mounting surface of the composite component.
- a portion corresponding to the bent portion can also be a movement path of voids. Therefore, voids generated in the uncured underfill layer are more likely to move outside the mounting surface of the composite component in plan view. Therefore, the composite component according to this embodiment further suppresses deterioration of electrical connectivity.
- the first curved surface on the mounting surface of the composite component occupies 70% or more of the entire mounting surface in plan view.
- the first curved surface on the mounting surface of the composite component occupies 70% or more of the entire mounting surface in plan view. In this way, since the ratio of the area of the first curved surface to the mounting surface of the composite component increases, voids are less likely to exist in the underfill layer of the mounting structure of the composite component. Therefore, the composite component according to this embodiment further suppresses deterioration of electrical connectivity.
- the plurality of electronic components are arranged in the electronic component layer such that the component electrodes are electrically connected to the rewiring layer through the through-Si vias extending linearly in a cross-sectional view.
- the curvature of the electronic component is less likely to be offset than in the case where the electronic components are arranged in different directions, and the entire composite component can be mounted. It is easy to bend convexly in the direction. Thereby, the composite component according to the present embodiment further suppresses deterioration of electrical connectivity.
- the composite component which is one aspect of the present disclosure, deterioration of electrical connectivity can be suppressed, and the reliability of electronic equipment using the composite component can be improved.
- FIG. 2 is an enlarged view of part A in FIG. 1; It is explanatory drawing explaining the manufacturing method of composite components. It is explanatory drawing explaining the manufacturing method of composite components. It is explanatory drawing explaining the manufacturing method of composite components. It is explanatory drawing explaining the manufacturing method of composite components. It is explanatory drawing explaining the manufacturing method of composite components. It is explanatory drawing explaining the manufacturing method of composite components. It is explanatory drawing explaining the manufacturing method of composite components. It is explanatory drawing explaining the manufacturing method of composite components. It is explanatory drawing explaining the manufacturing method of composite components. It is explanatory drawing explaining the manufacturing method of composite components. It is explanatory drawing explaining the manufacturing method of composite components. It is explanatory drawing explaining the manufacturing method of composite components. It is explanatory drawing explaining the manufacturing method of composite components. It is explanatory drawing explaining the manufacturing method of composite components. It is explanatory drawing explaining the manufacturing method of composite components. It is explanatory drawing explaining the manufacturing method of composite components. It is explanatory drawing explaining the manufacturing method of composite components.
- FIG. 5 is a cross-sectional view showing a mounting structure according to a second embodiment
- FIG. 10 is a diagram for explaining movement of voids in manufacturing the mounting structure according to the second embodiment
- FIG. 5 is a diagram for explaining movement of voids in manufacturing the composite part according to the first embodiment
- FIG. 5 is an enlarged cross-sectional view showing a modified example of the composite component according to the first embodiment
- a composite component and its mounting structure which are one aspect of the present disclosure, will be described in detail below with reference to the illustrated embodiments.
- the drawings are partially schematic and may not reflect actual dimensions or proportions.
- the dimensions (more specifically, thickness, etc.) of the constituent elements in the composite part were measured based on SEM images taken with a scanning electron microscope. The above dimensions were obtained from the average value of a plurality of measurements (number of measurements n ⁇ 3).
- FIG. 1 is a diagram schematically showing a cross section of a composite component 1 according to the first embodiment of the present disclosure.
- FIG. 2 is an enlarged view of part A in FIG.
- the composite component 1 includes an interposer structure 10 and an electronic component layer 20.
- the direction parallel to the paper on which the drawing is written is the X direction, and the direction perpendicular to the paper on which the drawing is written is the Y direction.
- the interposer structure 10 includes a Si base layer 13 having a first main surface 13a and a second main surface 13b facing each other, and a rewiring layer formed on the first main surface 13a. 15, a through-Si via 17 electrically connected to the rewiring layer 15 and penetrating through the Si base layer 13, and an interposer electrode 19a facing the second main surface 13b.
- the interposer structure 10 further has an adhesive layer 11 that adheres the plurality of electronic components 21 to the second major surface 13b.
- the electronic component layer 20 includes a plurality of electronic components 21 each having an electronic component main body 21a and component electrodes 21b arranged on the electronic component main body 21a, and is arranged on the second main surface 13b of the Si base layer 13. . Furthermore, the electronic component layer 20 is provided between the interposer electrode 19 a and the Si base layer 13 . The component electrode 21 b is connected to the through Si via 17 .
- At least one electronic component 21 among the plurality of electronic components 21 has a curved shape convexly curved in the mounting direction in a cross-sectional view.
- the mounting surface 3 of the composite component 1 includes at least one first curved surface 3a that corresponds to the curved shape of the at least one electronic component 21 in a cross-sectional view and is convexly curved in the mounting direction.
- the entire composite component 1 is convexly curved in the mounting direction as shown in FIG. 1, the composite component 1 as a whole is depicted as planar in FIG. 2 for convenience.
- FIG. 7 which shows a modification is also the same.
- the first curved surface 3a is a point (first intersection) where one end surface E1 of the electronic component 21 extends and intersects with the mounting surface 3 in a cross-sectional view (ZX cross-sectional view) of the composite component 1. and a point (second intersection) where the other end face E2 extends and intersects with the mounting surface, the mounting surface protruding vertically downward (inverse Z direction) from the first straight line, and is composed only of curved surfaces.
- ZX cross-sectional view cross-sectional view
- second intersection where the other end face E2 extends and intersects with the mounting surface, the mounting surface protruding vertically downward (inverse Z direction) from the first straight line, and is composed only of curved surfaces.
- -Method for Confirming Existence of First Curved Surface- Existence of the first curved surface 3a on the mounting surface 3 of the composite component 1 can be confirmed as follows. Specifically, by cutting the composite component 1, a cut surface (ZX cross section). A SEM image of the ZX cross section is taken. A first straight line passing through the first intersection point and the second intersection point of the target electronic component 21 in the SEM image is created. The presence or absence of a region of the mounting surface 3 protruding vertically downward (inverse Z direction) from the first straight line is confirmed.
- the first curved surface 3a can be used to mount the composite component 1 in the vertically downward direction (reverse Z direction) of the target electronic component 21. It is determined that it exists on surface 3. When a plurality of electronic components 21 are present, the existence of the first curved surface 3a corresponding to each electronic component 21 can be confirmed.
- FIG. 4 is a cross-sectional view showing a mounting structure according to the second embodiment
- FIG. 5 is a diagram for explaining movement of voids in manufacturing the mounting structure according to the second embodiment
- 3 is an enlarged view of a portion corresponding to the C part of FIG.
- the composite component 1 according to the present embodiment can suppress deterioration in electrical connectivity and improve the reliability of electronic equipment using the composite component 1 .
- the mounting surface 3 of the composite component 1 corresponds to (reflects) the curved shape of the one or more electronic components 21 in a cross-sectional view, and is convex in the mounting direction. It includes one or more first curved surfaces 3a curved inward.
- the upper surface 101b of the underfill layer 101 is convexly curved vertically downward (that is, in the reverse Z direction). It touches the mounting surface 3.
- the thickness of the underfill material coating film 101a present under the rightmost electronic component 21 in FIG. 5 gradually increases along the direction D1 .
- the voids 101c in the coating film 101a of the underfill material move along the direction D1 outside the region R3 of the mounting surface of the composite component 1, It moves out of the material coating film 101a. Therefore, voids 101 c are less likely to occur in the underfill layer 101 of the mounting structure 100 . Therefore, in the present embodiment, it is considered that deterioration of electrical connectivity can be suppressed.
- the first curved surface 3a is a first curved surface that corresponds to the curved shape of the one or more electronic components 21 in a cross-sectional view of the mounting surface 3 of the composite component 1 and that curves convexly in the mounting direction.
- the upper surface of the underfill layer 101 is in contact with the mounting surface 3 of the composite component 1 having a curved surface that curves vertically downward.
- the void 101c generated in the coating film 101a of the underfill material when the composite component 1 is mounted on the circuit board 103 is, for example, an air component in the atmosphere and a vaporized component of the underfill material (more specifically, a vaporized solvent). ).
- the coating film 101a of the underfill material is composed of, for example, an adhesive such as a curable resin and its solvent. Therefore, the specific gravity of the component of the void 101c is smaller than the specific gravity of the component of the coating film 101a of the underfill material.
- the voids 101c tend to move along the upper surface of the underfill material coating film 101a.
- the upper surface of the coating film 101a of the underfill material is in contact with the mounting surface 3 of the composite component 1 and has a curved shape.
- the voids generated in the uncured underfill layer move outside the region R3 of the mounting surface of the composite component 1, and further move outside the coating film 101a of the underfill material. Therefore, it is considered that the composite component according to the present embodiment suppresses deterioration of electrical connectivity.
- the present inventors have investigated the cause of the voids 101c occurring in the underfill layer 101. Specifically, when the composite component 1 is mounted on the circuit board 103, if the underfill material is filled between the mounting surface 3 of the composite component 1 and the circuit board 103 to form the coating film 101a of the underfill material, air It was found that voids 101c are generated by this air remaining in the underfill layer 101. FIG. Further, the inventors have found that the solvent contained in the coating film 101a of the underfill material evaporates to generate voids 101c.
- the present inventors examined means for solving the above problems based on these technical findings. It was noted that the coating film 101a of the underfill material could serve as a movement path for the void 101c. Further, in the mounting structure 100, the mounting surface 3 of the composite component 1 is in contact with the upper surface of the underfill layer 101. Therefore, in the mounting structure 100, depending on the shape of the mounting surface 3 of the composite component 1, the underfill material coating film 101a We focused on the ability to control the shape of Based on such points of view, the inventors of the present invention made further intensive studies, and studied a shape that facilitates movement of the coating film 101a of the underfill material to the outside of the mounting surface of the composite component 1 in the manufacture of the mounting structure. .
- each has a curved shape that is convexly curved in the mounting direction in a cross-sectional view, and the mounting surface of the composite component corresponds to the curved shape in a cross-sectional view and is convexly curved in the mounting direction. including one or more curved surfaces”.
- the mounting surface 3 of the composite component 1 includes a plurality of first curved surfaces 3a.
- first curved surfaces 3a since the ratio of the area of the first curved surface 3a to the mounting surface 3 of the composite component 1 increases, when the composite component 1 is mounted on the circuit board 103, voids 101c are formed from the coating film 101a of the underfill material. It becomes easier to move, and as a result, voids 101c are less likely to exist in the underfill layer 101 of the mounting structure 100 of the composite component 1 . Therefore, the composite component 1 according to this embodiment further suppresses deterioration of electrical connectivity.
- the first curved surface 3a occupies 70% or more of the entire mounting surface 3 in plan view.
- This area ratio can be determined as follows. A projection plane is created by projecting the mounting surface 3 of the composite component 1 onto the ZX plane. The area ratio occupied by the first curved surface 3a on the projection plane is calculated. More specifically, as shown in FIGS. 1 and 2, the mounting surface 3 of the composite component 1 is composed of five first curved surfaces 3a. It occupies 100% of the total area. In this case, since the ratio of the area of the first curved surface 3a to the mounting surface 3 of the composite component 1 is large, when mounting the composite component 1 on the circuit board 103, the voids 101c are further removed from the coating film 101a of the underfill material.
- the composite component 1 according to this embodiment further suppresses deterioration of electrical connectivity.
- the ratio of the area occupied by the first curved surface 3a in the mounting surface 3 can be controlled, for example, by the number of one or more electronic components 21 in the composite component 1 that have a curved shape in the mounting direction in a cross-sectional view.
- the proportion of the mounting surface 3 of the composite component 1 occupied by the first curved surface 3a can be calculated as follows. Specifically, the composite part 1 is cut to form a cut plane (ZX section) including the center of the composite part 1 . A SEM image of the ZX cross section is taken. A first straight line passing through the first and second intersections of the plurality of electronic components 21 in the SEM image is created. The sum of the lengths of the mounting surface 3 from the first intersection point to the second intersection point (hereinafter also referred to as "total length of the mounting surface 3”) is calculated.
- the sum of the lengths of the regions of the mounting surface 3 protruding in the vertically downward direction (reverse Z direction) from the first straight line (hereinafter also referred to as the “total length of the first curved surface 3a”) is calculated.
- the proportion (%) of the mounting surface of the composite component occupied by the first curved surface is calculated.
- the center of the composite part 1 refers to the intersection of two diagonal lines in the rectangular composite part 1 in plan view.
- a rectangle is not limited to a strict rectangle (more specifically, a rectangle or a square), and may have arc-shaped corners, for example. If the corner is arcuate, the intersection of the diagonals can be derived from the virtual corner.
- the mounting surface 3 of the composite component 1 corresponds to (reflects) the curved shape of one or more electronic components 21 .
- one first curved surface 3 a on the mounting surface 3 corresponds to one curved shape of the electronic component 21 .
- five electronic components 21 have curved shapes, and correspondingly, the mounting surface 3 of the composite component 1 has five first curved surfaces 3a.
- the mounting surface 3 of the composite component 1 at least two of the plurality of first curved surfaces 3a are adjacent to each other via a bent portion in a cross-sectional view. Specifically, the mounting surface 3 of the composite component 1 has five first curved surfaces 3a in a cross-sectional view, which are adjacent to each other via four bent portions 3b. Therefore, in the mounting structure 100 of the composite component 1, the upper surface 101b of the underfill layer 101 is in contact with the mounting surface 3 of the composite component 1 having the above shape.
- the underfill layer coating film 101a of the underfill material before curing has a difference in thickness and a portion corresponding to the bent portion 3b of the mounting surface 3 of the composite component 1. is formed.
- the portion corresponding to the bent portion 3b extends in the Y direction, it can become a movement path of the void 101c. Therefore, the voids 101c generated in the coating film 101a of the underfill material are more likely to move outside the region R3 of the mounting surface 3 of the composite component 1 in plan view. Therefore, the composite part 1 according to this embodiment further suppresses deterioration of electrical connectivity.
- the entire composite component 1 may be convexly curved in the mounting direction.
- the upper surface 101b of the underfill layer 101 is formed on the mounting surface of the composite component 1 having a shape that is vertically downwardly curved (curved) with respect to the entire mounting surface of the circuit board 103. touch. Therefore, when the composite component 1 is mounted on the circuit board 103, a difference in thickness is formed in the uncured underfill layer (underfill material coating film 101a), which causes voids in the underfill material coating film 101a. 101c is likely to move outside the region R3 of the mounting surface of the composite component 1.
- the voids 101c generated in the underfill material coating film 101a move outside the region R3 of the mounting surface of the composite component 1 in plan view, and are more likely to move outside the underfill material coating film 101a. Therefore, the composite part 1 according to this embodiment further suppresses deterioration of electrical connectivity.
- the center of the composite part 1 refers to the intersection of two diagonal lines of the rectangular composite part 1 in plan view.
- the composite part 1 fixes a plurality of electronic parts 21 inside the interposer structure 10 .
- the composite component 1 is a composite component containing an electronic component.
- the electronic component layer 20 is provided between the interposer electrode 19 a and the Si base layer 13 .
- the electronic component layer 20 is adhered to the second major surface 13b of the Si base layer 13 via the adhesive layer 11 .
- the electronic component layer 20 includes a plurality of electronic components 21 and further includes a resin sealing portion 23 that seals the plurality of electronic components 21 .
- a plurality of electronic components 21 are sealed with a resin sealing portion 23 in the electronic component layer 20 .
- the component electrodes 21b are electrically connected to the rewiring layer 15 through the Si through vias 17, and the component electrodes 21b and the third main surface 21d are connected to the Si base layer through the adhesive layer 11. 13 is adhered to the second main surface 13b.
- a plurality of electronic components 21 are arranged in the electronic component layer 20 so as to be electrically connected to the rewiring layer 15 through the through-Si vias 17 in which the component electrodes 21b extend linearly.
- the plurality of electronic components 21 are arranged in the electronic component layer 20 such that the third main surface 21d is located on the rewiring layer 15 side with respect to the fourth main surface 21e of the electronic component main body 21a. It is That is, the plurality of electronic components 21 are all arranged in the same direction in the electronic component layer 20 .
- the composite part 1 Since the plurality of electronic components 21 are arranged in the same direction in the electronic component layer 20 in this manner, the curvature of the electronic components 21 is less likely to be offset than in the case where they are arranged in different directions, and the composite component 1 as a whole is It is easy to bend convexly in the mounting direction. Thereby, the composite part 1 further suppresses deterioration of electrical connectivity. Furthermore, in this case, the composite part 1 has simpler wiring than when it is arranged in different directions, so the wiring length can be shortened, the line resistance can be reduced, and the cost can be reduced.
- Each of the plurality of electronic components 21 has an electronic component main body portion 21a and a component electrode 21b arranged on the electronic component main body portion 21a.
- the plurality of electronic components 21 are, for example, electronic components in which one or more elements are integrated in a material similar to the material forming the Si base layer 13 .
- the electronic components 21 are, for example, active components (more specifically, CPU, GPU, LSI, etc.) and passive components (more specifically, capacitors, resistors, inductors, etc.).
- the electronic component main body 21a has a third main surface 21d and a fourth main surface 21e facing each other.
- the electronic component main body 21a contains, for example, ceramic or a semiconductor material (more specifically, silicon or the like).
- the component electrode 21b is arranged on the third main surface 21d of the electronic component main body 21a.
- the component electrode 21b is connected to the through Si via 17 for electrical connection.
- the component electrode 21b is, for example, Cu, Ni, Sn, Al, and alloys containing these as conductive materials.
- the conductive material is preferably the same material as the through Si via 17 .
- the thickness of the component electrode 21b is, for example, 1 ⁇ m to 30 ⁇ m, preferably 5 ⁇ m or less.
- the component electrode 21b can be thinned to a thickness of 1 to 5 ⁇ m.
- the thickness of the component electrode 21b can be, for example, 1/4 to 1/6 times the thickness of the electronic component main body 21a.
- At least one electronic component 21 among the plurality of electronic components 21 has a curved shape convexly curved in the mounting direction of the composite component 1 in a cross-sectional view.
- all electronic components 21 out of five electronic components 21 included in the composite component 1 have a curved shape that is convexly curved in the mounting direction of the composite component 1 in a cross-sectional view.
- the thickness of the one or more electronic components 21 is, for example, 80-120 ⁇ m.
- the curved shape of one or more electronic components 21 refers to a shape curved convexly in the mounting direction (from the third straight line described later in the reverse Z direction) in a cross-sectional view (ZX cross section).
- the curved shape may be, for example, not only an arc shape in which the whole of the one or more electronic components 21 is curved convexly as shown in FIG. 1, but also a shape partially curved in the mounting direction.
- a shape partially curved in the mounting direction there is, for example, a curved shape composed of a plurality of different types of curved lines.
- the curved shape can be controlled, for example, by arranging the resin layer 21c and the component electrode 21b.
- the degree of curvature of the curved shape can be controlled by the thicknesses of the resin layer 21c and the electronic component main body 21a, and the heating conditions (more specifically, heating temperature, heating time, etc.) in the manufacturing method.
- one or more electronic components 21 have a curved shape.
- the composite component 1 is cut to form a cut surface (ZX cross section) including the central portion (definition will be described later) of the target electronic component 21 in one or more electronic components 21 .
- a SEM image of the ZX cross section is taken.
- the target electronic component 21 has a curved shape.
- each electronic component can be checked.
- At least one electronic component 21 among the plurality of electronic components 21 further has a resin layer 21c arranged between the component electrodes 21b in addition to the electronic component body 21a and the component electrodes 21b.
- the one or more electronic components 21 can have a convex curved shape in a cross-sectional view by having the resin layer 21c arranged between the component electrodes 21b. The reason is presumed as follows.
- the resin layer 21c is more likely to expand due to heating than the electronic component main body 21a of the electronic component 21, for example. It is easy to form a convex curved shape.
- the resin layer 21c also functions as a layer that electrically insulates between the component electrodes 21b.
- the thickness of the resin layer 21c is, for example, 1 to 30 ⁇ m, preferably 5 ⁇ m or less.
- the component electrode 21b can be thinned to a thickness of 1 to 5 ⁇ m.
- the thickness of the resin layer 21c can be, for example, 1/4 to 1/6 times the thickness of the electronic component main body 21a.
- the thickness of the resin layer 21c may be the same as that of the component electrode 21b. In such a case, the upper surface of the resin layer 21c and the upper surface of the component electrode 21b are flush with each other.
- the coefficient of linear expansion of the resin layer 21c can be made larger than the coefficient of linear expansion of the electronic component main body 21a.
- the coefficient of linear expansion of the resin layer 21c can be 10 to 30 times the coefficient of linear expansion of the electronic component body 21a.
- the coefficient of linear expansion of the resin layer 21c is, for example, 30-150 ppm/°C.
- the coefficient of linear expansion of the material forming the electronic component body 21a is, for example, 1 to 25 ppm/°C.
- the resin layer 21c of one or more electronic components 21 is arranged closer to the mounting surface 3 of the composite component 1 than the electronic component main body 21a, and is heated to become larger than the electronic component main body 21a. Inflate.
- one or more electronic components 21 having the resin layer 21c may have a convexly curved shape in the mounting direction.
- one or more electronic components 21 in the composite component 1 can each have a curved shape convexly curved in the mounting direction of the composite component 1 .
- the resin layer 21c contains resin, for example.
- the electronic component main body 21a contains a ceramic or semiconductor material, it is easy to establish a relationship in which the coefficient of linear expansion of the resin layer 21c is greater than the coefficient of linear expansion of the electronic component main body 21a.
- Ceramics include, for example, oxides such as alumina and zirconia, carbides such as silicon carbide, and nitrides such as silicon nitride.
- Semiconductor materials include, for example, semiconductor materials containing Group 14 non-metallic elements (more specifically, simple elements such as C, Si, and Ge, and compounds such as SiC and SiGe), 13th image Compound semiconductor materials containing elements and group 15 elements (more specifically, GaAs, GaP, GaN, InSb, InP, etc.) and compound semiconductor materials containing group 12 elements and group 14 elements (more specifically ZnSe, CdS, ZnO, etc.).
- Group 14 non-metallic elements more specifically, simple elements such as C, Si, and Ge, and compounds such as SiC and SiGe
- 13th image Compound semiconductor materials containing elements and group 15 elements more specifically, GaAs, GaP, GaN, InSb, InP, etc.
- compound semiconductor materials containing group 12 elements and group 14 elements more specifically ZnSe, CdS, ZnO, etc.
- the resin sealing portion 23 contains resin (for example, epoxy resin), and can integrate the plurality of electronic components 21 with the resin. Since a plurality of electronic components 21 can be integrated with the resin, even if one or more electronic components 21 have a curved shape that is convexly curved in the mounting direction in a cross-sectional view. Also, one or more electronic components 21 can be placed in the electronic component layer 20 . Moreover, even electronic components (more specifically, general-purpose electronic components) whose dimensions do not match those of the Si base layer 13 can be arranged in the electronic component layer 20 . This allows the use of low-cost, high-performance electronic components. Moreover, a design with a high degree of freedom becomes possible, and electronic components can be combined according to the application. For example, composite part 1 can incorporate different types of electronic components.
- resin for example, epoxy resin
- the interposer structure 10 includes a Si base layer 13 having a first main surface 13a and a second main surface 13b facing each other, a rewiring layer 15 formed on the first main surface 13a, and a rewiring layer 15 formed on the first main surface 13a. It has Si through vias 17, which are through electrodes electrically connected to the layer 15 and penetrating through the Si base layer 13, and an interposer electrode layer 19 facing the second major surface 13b.
- the interposer structure 10 provides an electronic component layer 20 between a Si base layer 13 and an interposer electrode layer 19 .
- the interposer structure 10 further has an adhesion layer 11 that adheres the plurality of electronic components 21 to the second major surface 13 b of the Si base layer 13 .
- the interposer structure 10 relays, for example, package substrates having different terminal pitches and a plurality of electronic components 21 .
- the Si base layer 13 has a first major surface 13a and a second major surface 13b facing each other.
- the thickness of the Si base layer 13 is, for example, 150 ⁇ m or less, preferably 50 ⁇ m or less, more preferably 30 ⁇ m or less.
- the reason why the thickness of the Si base layer 13 can be made extremely thin in this way is that in the manufacturing method of the composite component 1 described later, the Si base layer 13 is laminated with the Si support 33 to reinforce the strength. This is because even if the thickness of the Si base layer 13 is reduced by grinding, the Si base layer 13 is less likely to be damaged (cracked, etc.) due to insufficient strength (see FIG. 3G). Reinforcement of strength by the Si support 33 enables manufacturing of the composite part 1 .
- the Si base layer 13 is substantially composed of Si.
- the thickness of the Si base layer 13 can be made smaller than the thickness of the plurality of electronic components 21 .
- the mounting surface 3 of the composite component 1 easily reflects the curved shape of the one or more electronic components 21 .
- the thickness of the Si base layer 13 is preferably 50% or less, more preferably 20% or less, of the thickness of the plurality of electronic components 21 .
- the thickness of the plurality of electronic components 21 is, for example, 30-120 ⁇ m.
- the thickness of the Si base layer 13 is 50 ⁇ m or less, the length of the via wiring from the rewiring layer 15 to the component electrode 21b can be shortened compared to the conventional one (for example, about 100 ⁇ m).
- such a deterioration in electrical characteristics includes a deterioration in the function of suppressing power supply voltage fluctuations for the semiconductor element IC driven at high speed, and a deterioration in the function of absorbing high-frequency ripples. decline.
- the rewiring layer 15 is formed on the first main surface 13 a of the Si base layer 13 .
- the rewiring layer 15 is a multilayer wiring layer.
- the rewiring layer 15 converts, for example, the wiring layout of the through-Si vias 17 on the first main surface 13 a side of the Si base layer 13 into the component electrode layout of another electronic component arranged on the rewiring layer 15 . That is, through the rewiring layer 15, the through Si via 17 is electrically connected to another electronic component arranged on the rewiring layer 15 to form a desired electric circuit.
- the rewiring layer 15 includes a wiring (conductive wiring) 15b and a dielectric film 15a.
- the wiring 15b has conductive vias.
- the conductive vias electrically connect wiring between different layers in the rewiring layer 15 .
- the wiring 15b contains a conductive material.
- the conductive material is, for example, Cu, Ag, Au, and alloys containing them, with Cu being preferred.
- the rewiring layer 15 can have a plurality of layers, for example, two or more layers of wiring 15b and one or more layers of dielectric films 15a.
- the thickness of one layer of wiring 15b and one layer of dielectric film 15a that constitute the rewiring layer 15 is, for example, 1.5 ⁇ m to 5.0 ⁇ m. In this case, the thickness of the rewiring layer 15 is a value (unit: ⁇ m) obtained by multiplying the thickness of one layer (1.5 ⁇ m to 5.0 ⁇ m) by the total number of layers in the rewiring layer 15 .
- the dielectric film 15a contains an insulating material.
- Insulating materials include, for example, organic insulating materials and inorganic insulating materials.
- organic insulating materials include epoxy resin, silicone resin, polyester, polypropylene, polyimide, acrylonitrile-butadiene-styrene (ABS) resin, acrylonitrile-styrene (AS) resin, methacrylic resin, polyamide, fluororesin, liquid crystal polymer, poly butylene terephthalate, and polycarbonate.
- Inorganic insulating materials include, for example, silicon oxide ( SiO2 ) and silicon nitride (SiN, Si3N4 ).
- the thickness of the dielectric film 15a is, for example, 0.1 to 2 ⁇ m.
- Dielectric film 15a may be a multi-component film containing two or more components.
- the multi-component film may be a multi-layer film in which multiple layers are formed for each component.
- the layer structure of the multilayer film is, for example, SiO 2 (thickness 0.25 ⁇ m)/Si 3 N 4 (thickness 0.1 ⁇ m)/SiO 2 (thickness 0.25 ⁇ m)/Si 3 N 4 in order from the Si base layer 13 side. (thickness 0.1 ⁇ m).
- the Si through via 17 is electrically connected to the rewiring layer 15 and penetrates the Si base layer 13 .
- the through Si via 17 has a through Si via body portion 17a and an extension portion 17b.
- the Si through-via main portion 17 a is electrically connected to the rewiring layer 15 and penetrates the Si base layer 13 .
- the extending portion 17b is electrically connected to the through-Si via body portion 17a, extends from the second main surface 13b of the Si base layer 13, penetrates through the adhesive layer 11, and is electrically connected to the component electrode 21b. .
- the via wiring that electrically connects the component electrode 21b to the rewiring layer 15 is composed only of the through-Si vias 17, and therefore has no solder bumps.
- the composite component 1 according to this embodiment can further reduce the parasitic impedance due to the via wiring.
- the electronic properties of the electronic device using the composite component 1 are thereby improved.
- the wiring length can be shortened compared with the conventional one, the thickness of the composite part 1 can be reduced, and the size and thickness of the composite part 1 can be reduced.
- the length of the via wiring (that is, the length of the through-Si via 17 in the stacking direction) is, for example, 3 ⁇ m to 36 ⁇ m.
- the through-Si via 17 is substantially linear in the stacking direction in FIG.
- the cross-sectional shape of the through-Si via 17 in the ZX plane is substantially rectangular in FIG. 2, it is not limited to this, and may be tapered in the stacking direction.
- the cross-sectional shape of the through-Si via 17 in the XY plane is, for example, a substantially circular shape, a substantially polygonal shape, or a substantially polygonal shape with rounded corners.
- the cross-sectional shape of the component electrode 21b in the plane (XY plane) orthogonal to the stacking direction of the composite component 1 is substantially rectangular.
- the interposer electrode layer 19 is a layer interposed between the composite component 1 and another electronic component when another electronic component can be mounted on the composite component 1 . Further, the interposer electrode layer 19 is a layer interposed between the composite component 1 and the electronic device when the composite component 1 is mounted on the electronic device.
- the interposer electrode layer 19 has an interposer electrode 19a and a dielectric film.
- the interposer electrode 19a electrically connects the composite component 1 and another electronic component or electronic device, and the dielectric film is a necessary interposer between the composite component 1 and another electronic component or electronic device. It electrically separates the parts.
- the interposer electrode 19 a faces the second main surface 13 b of the Si base layer 13 .
- the interposer electrode 19a is, for example, Cu, Ag, Ag, or an alloy containing them, with Cu being preferred among these.
- the electrical connection between the interposer electrode 19a and the electronic device is implemented by solder bumps.
- the interposer electrode 19a can have a plated layer of Ni or Au on its surface to correspond to solder bumps. Since the composite component 1 according to the present embodiment has a shape that curves convexly toward the mounting surface side, variations in height with respect to the circuit board 103 may occur. However, when the composite component 1 according to the present embodiment is electrically connected to an electronic device by solder bumps, the height variations of the solder bumps can be adjusted for bonding. Therefore, it is possible to suppress deterioration in electrical connectivity due to variations in height. In other words, this embodiment can suppress deterioration in electrical connectivity by including the interposer structure having the interposer electrode 19a.
- the adhesive layer 11 adheres and fixes the electronic component layer 20 inside the interposer structure 10 . More specifically, adhesive layer 11 adheres electronic component layer 20 to second major surface 13 b of Si base layer 13 .
- the thickness of the adhesive layer 11 refers to the thickness in the Z direction from the lower surface of the component electrode 21b to the second main surface 13b of the Si base layer 13. Since the one or more electronic components 21 have a curved shape that curves convexly in the mounting direction, in a cross-sectional view, the adhesive bond located between the one or more electronic components 21 and the second main surface 13b of the Si base layer 13. In the region of the layer 11, the thickness of the central portion 11a (the central portion 11a of the adhesive layer 11) is smaller than the thickness of the end portion 11b (the end portion 11b of the adhesive layer 11).
- the thickness of the adhesive layer 11 where one or more electronic components 21 are present in the Z direction is compared to the thickness of the adhesive layer 11 (that is, the end portion 11b of the adhesive layer 11) at both ends of the one or more electronic components 21.
- the thickness of the adhesive layer 11 (the central portion 11a of the adhesive layer 11) at the central portion thereof is small. Therefore, in the cross-sectional view, the adhesive layer (that is, the coating film 31 of the adhesive) before curing, which can be a path along which the voids 31c move in the manufacturing of the composite part 1, has a thickness at the end portion with respect to the thickness at the central portion. It's getting bigger.
- the voids 31c generated in the adhesive coating film 31 easily move to the outside of the mounting surface of the electronic component 21 before curing, and further to the outside of the adhesive coating film 31 (for details, refer to the composite It will be explained in the electronic component bonding step in the manufacturing method of the component 1). Therefore, the voids 31c are less likely to exist in the adhesive layer 11 obtained, so that the composite component according to the present embodiment further suppresses deterioration in electrical connectivity.
- the central portion of one or more electronic components 21 means a cut surface including the intersection of diagonal lines of the target rectangular electronic component 21 when the composite component 1 is viewed from the Z direction (for example, 1 and 2) of the electronic component 21 up to the length L1 in the X direction centered on the middle C1 between the end faces E1 and E2 .
- the length L1 is, for example, 0-50 ⁇ m.
- the central portion is the intermediate C1 portion.
- the end portion of one or more electronic components 21 refers to the electronic component 21 on the cross section including the intersection of the diagonal lines of the target rectangular electronic component 21 when the composite component 1 is viewed from the Z direction. from end faces E 1 and E 2 to length L 2 .
- Length L 2 is, for example, 0 to 50 ⁇ m. When the length L 2 is 0 ⁇ m, the ends are the end faces E 1 and E 2 . Further, in this specification, the term "rectangle" is not limited to a strict rectangle (more specifically, a rectangle or a square), and may have, for example, arcuate corners. If the corner is arcuate, the intersection of the diagonals can be derived from the virtual corner.
- the thickness of the adhesive layer 11 at the central portion of one or more electronic components 21 forms a cross section (ZX cross section) of the composite component 1, and an SEM image is taken using a scanning electron microscope (SEM).
- SEM scanning electron microscope
- the thickness of the adhesive layer 11 (the central portion 11a of the adhesive layer 11) at the central portion is measured multiple times (number of measurements n ⁇ 3). Let the average value of the obtained multiple measured values be the thickness of the adhesive layer 11 at the central portion.
- the thickness of the adhesive layer 11 (end portion 11b of the adhesive layer 11) at the edge of the one or more electronic components 21 forms a cross section (ZX cross section) of the composite component 1 and is SEM imaged using a scanning electron microscope. Take an image.
- the thickness of the adhesive layer 11 at the edge is measured multiple times (number of measurements n ⁇ 3). Let the average value of the obtained multiple measured values be the thickness of the adhesive layer 11 at the edge.
- the thickness of the central portion being smaller than the thickness of the end portions means that the thickness of the central portion is smaller than the thickness of at least one of the end portions.
- the thickness of the adhesive layer 11 at the central portion of one or more electronic components 21 is, for example, 10 ⁇ m or less, preferably 5 ⁇ m or less.
- the thickness of the adhesive layer 11 is 10 ⁇ m or less, the length (electrical connection path) of the through-Si via 17 in the stacking direction is shortened, so that the DC resistance Rdc and the thermal resistance are reduced, and the characteristics of the electronic component module are improved. improves.
- the thickness of the adhesive layer 11 is 10 ⁇ m or less, the thickness of the composite component 1 becomes thin. As a result, an electronic component using the composite component 1 can be made smaller and thinner.
- the manufacturing method of the composite part 1 according to the first embodiment includes, for example, a resin layer forming step of forming a resin layer 21c between the component electrodes 21b of the electronic component 21; An adhesion layer 11 is formed on the Si base layer 13, and a plurality of electronic components 21 are adhered onto the Si base layer 13 so that the component electrodes 21b and the resin layers 21c face the Si base layer 13 via the adhesion layer 11.
- an electronic component bonding process an electronic component sealing step of forming an integrated electronic component layer 20 by sealing a plurality of electronic components 21 adhered on the Si base layer 13 with a resin; a through-hole forming step of forming through-holes 13c and 11c in the Si base layer 13 and the adhesive layer 11 by etching to expose the component electrode 21b of the electronic component 21; and a through-Si via forming step of forming a through-Si via 17 in the through-hole 13c by electroplating.
- the method for manufacturing the composite part 1 further comprises: a Si base layer preparation step of preparing the Si base layer 13; an electronic component layer thinning step of grinding and thinning the electronic component layer 20; a Si support lamination step of laminating the Si support 33 on the electronic component layer 20; a Si base layer thinning step of thinning the Si base layer 13 facing the Si support 33 through the electronic component layer 20; a dielectric film forming step of forming a dielectric film 15a having a predetermined pattern on the Si base layer 13; a rewiring layer forming step of forming the rewiring layer 15; an interposer electrode forming step of forming the interposer electrode 19a; and a dicing step of singulating by dicing.
- FIGS. 3A to 3Q are diagrams for explaining the manufacturing method of the composite part 1.
- the method for manufacturing the composite component 1 according to the first embodiment includes a resin layer forming step, a Si base layer preparation step, an electronic component bonding step, an electronic component sealing step, an electronic component layer thinning step, and a Si support.
- a mother integrated body in which the composite parts 1 are integrated is manufactured from the electronic component bonding step to the interposer electrode forming step.
- resin layer forming step resin layers are formed between the component electrodes 21 b of the electronic component 21 . More specifically, in the resin layer forming step, a coating film containing resin is formed, and planarization is performed to form the resin layer 21c. As shown in FIG. 3A, a coating film is formed by applying a solution containing a resin and a solvent using a spin coating method. Here, the lowest portion of the coating film is made higher than the highest portion of the component electrode 21b. That is, the coating film is formed so that all of the component electrodes 21b are completely buried in the coating film. The coating layer is dried to form the resin layer 21c. The resin layer 21c before the subsequent planarization process preferably completely covers the component electrode 21b.
- a surface planer and a grinder are used to grind and planarize the surfaces of the component electrodes 21b and the resin layers 21c, thereby forming the resin layers 21c between the component electrodes 21b.
- a surface planer and a grinder are used to grind and planarize the surfaces of the component electrodes 21b and the resin layers 21c, thereby forming the resin layers 21c between the component electrodes 21b.
- the upper surface of the component electrode 21b is exposed, and the upper surfaces of the component electrode 21b and the resin layer 21c are flush with each other.
- Si base layer preparation step In the Si base layer preparation step, a Si wafer is prepared as the Si base layer 13 .
- the Si wafer may have a cylindrical shape, but is not limited to this.
- the thickness of the Si wafer is, for example, 755 ⁇ m (Si wafer diameter ⁇ 300 mm), 725 ⁇ m ( ⁇ 200 mm), 625 ⁇ m ( ⁇ 150 mm), and 525 ⁇ m ( ⁇ 100 mm). Note that the Si base layer preparation step may be performed before the resin layer formation step.
- an adhesive layer 11 is formed on the Si base layer 13, and a plurality of component electrodes 21b and resin layers 21c are formed on the Si base layer 13 so as to face the Si base layer 13 with the adhesive layer 11 interposed therebetween.
- the electronic component 21 is adhered.
- an adhesive is applied onto the Si base layer 13, and a plurality of electronic components 21 are arranged (mounted) thereon.
- the adhesive is then cured as shown in FIG. 3D.
- a plurality of electronic components 21 are adhered onto the Si base layer 13, and one or more electronic components 21 are bent convexly in the mounting direction to form the adhesive layer 11.
- one or more electronic components 21 have a curved shape curved in the mounting direction. This is because, as described above, the coefficient of linear expansion (for example, 40 to 150 ppm/° C.) of the resin forming the resin layer 21c of one or more electronic components 21 is equal to the coefficient of linear expansion of the material forming the electronic component main body 21a ( 1 to 25 ppm/° C.), the resin layer 21c expands more than the electronic component body 21a due to heating (eg, 250° C.) during the formation of the adhesive layer 11.
- the coefficient of linear expansion for example, 40 to 150 ppm/° C.
- the voids 31c may be bitten.
- the solvent component in the coating film 31 may evaporate to form voids.
- the voids are usually not completely removed from the coating film, and the voids remain in the resulting adhesive layer, which may reduce the electrical connectivity.
- voids are less likely to exist in the adhesive layer 11 by bending one or more electronic components 21 in the mounting direction. Thereby, the reliability of the electronic device in which the composite component 1 according to this embodiment is mounted can be improved. The reason is presumed as follows with reference to FIG. FIG.
- FIG. 6 shows a diagram for explaining movement of voids in manufacturing the composite part according to the first embodiment.
- FIG. 6 also shows an intermediate state transitioning from FIG. 3C to FIG. 3D.
- the coating film 31 of the adhesive begins to harden in the electronic component bonding process, the one or more electronic components 21 are gradually curved convexly in the mounting direction.
- the adhesive coating film 31 that is, the central portion 31a of the coating film 31
- the adhesive coating film 31 at the central portion of the one or more electronic components 21 has a thickness of 1 or more at the end portion of the electronic component 21.
- 31 that is, the end portion 31b of the coating film 31.
- the cross-sectional area of the adhesive coating film 31 is smaller at the central portion 31a than at the end portion 31b in the one or more electronic components 21 .
- the voids 31c generated by biting air in the atmosphere and the heating vaporize the solvent in the adhesive coating film 31.
- the voids 31c that are generated in the coating film 31 move from the center portion 31a of the coating film 31 to the end portions 31b.
- Voids 31c that have moved between the ends of one or more electronic components 21 of different types travel along the component electrodes 21b and resin layers 21c of the electronic components 21 extending in the Y direction to the one or more electronic components 21 in the composite component 1. Move outside the mounting surface. As shown in FIG.
- the coating film 31 of the adhesive is an open system outside the mounting surface of one or more electronic components.
- the voids 31 c that have reached the outside of the mounting surface move further outside the coating film 31 .
- voids 31c are less likely to remain in the adhesive layer 11 in FIG. 3D. Therefore, it is considered possible to improve the reliability of electronic equipment in which the composite component 1 according to the present embodiment is mounted.
- the central portion 31a of the coating film 31 of the adhesive means the portion of the coating film 31 located in the Z direction of the central portion of one or more electronic components 21 in the composite component 1 (the electronic component 21 in FIG. A portion of the range up to length L 1 in the X direction centered on midpoint C 1 between end faces E 1 and E 2 of .
- the length L1 is, for example, 0-50 ⁇ m.
- the central portion is the intermediate C1 portion.
- the end portion 31b of the adhesive coating film 31 means the portion of the coating film 31 located in the Z direction of the end portion of one or more electronic components 21 in the composite component 1 (the electronic component 21 in FIG. from the end faces E 1 and E 2 to the length L 2 ).
- Length L 2 is, for example, 0 to 50 ⁇ m.
- the adhesive coating film 31 is formed on the second main surface 13b of the Si base layer 13, as shown in FIG. 3C. Thereby, the coating film forming Si base layer 13 is produced.
- the coating method is, for example, spin coating. It is preferable to control the thickness of the coating film 31 to be within the range of the thickness of the component electrode 21b of the electronic component 21 to 10 ⁇ m.
- the adhesive is, for example, thermosetting resin.
- a thermosetting resin is, for example, a thermosetting resin containing benzocyclobutene (BCB) in a repeating unit, such as 1,3-divinyl-1,1,3,3-tetramethyldisiloxane-bis-benzocyclobutene (DVS-bis-BCB) can be obtained by polymerization.
- BCB benzocyclobutene
- DVD-bis-BCB 1,3-divinyl-1,1,3,3-tetramethyldisiloxane-bis-benzocyclobutene
- a plurality of electronic components 21 are arranged at predetermined positions on the coating film 31 using an apparatus equipped with a vacuum chamber.
- a wafer electronic component integrated wafer
- a plurality of electronic components 21 are integrated is bonded to the coating film-formed Si base layer 13 .
- Pressure is applied bi-directionally along the stacking direction of the electronic component 21 to heat it.
- the coating film-formed Si base layer 13 is set on the lower stage in the vacuum chamber of the apparatus.
- the electronic component 21 is vacuum-sucked (or vacuum-sucked) to the upper stage in the vacuum chamber so that the component electrode 21 b of the electronic component 21 faces the coating film 31 .
- a recognition mark of the Si base layer 13 is used.
- a plurality of electronic components 21 are arranged on the coating film 31 side of the coating film forming Si base layer 13 . Heat is applied by applying pressure in both directions along the direction in which the upper and lower stages face each other.
- the electronic component integrated wafer is adhered onto the Si base layer 13 so that the component electrodes 21b and the resin layer 21c face the Si base layer 13 with the adhesive layer 11 interposed therebetween.
- the surface corresponding to the bonding surface of the electronic component integrated wafer is the surface formed by the component electrodes 21b and the resin layer 21c, and has flatness due to the flattening treatment described above.
- the coating film 31 formed on the Si base layer 13 is easily bonded along the flat surface shape of the bonding surface of the wafer. .
- the adhesive of the coating film 31 does not sufficiently conform to the shape of the bonding surface, and air enters to prevent the formation of voids.
- the electronic component layer 20 is formed by sealing the plurality of electronic components 21 adhered on the Si base layer 13 with resin and integrating them. Specifically, as shown in FIG. 3E, a dispenser is used to apply a liquid resin onto the Si base layer 13 on which the electronic component 21 is mounted. After that, the applied resin is molded using a compression molding device. The resin is then cured using, for example, a hot air circulation oven. The heat treatment conditions for curing are, for example, 150° C. and 1 hour. Thereby, the resin sealing portion 23 and the electronic component layer 20 are formed.
- Electrode layer thinning process As shown in FIG. 3F, in the electronic component layer thinning step, for example, a Si wafer back grinder is used to grind and thin the electronic component layer 20 (more specifically, the resin sealing portion 23). . In the electronic component thinning step, the surface of the electronic component layer 20 on the side where the component electrodes 21b of the electronic component 21 are not arranged is ground. It is preferable that the amount of grinding be as large as possible.
- the thickness of the electronic component layer 20 after thinning is, for example, 50 to 150 ⁇ m.
- the resin sealing portion 23 of the electronic component layer 20 is ground in FIG. 3F showing an example of the electronic component layer thinning process
- the electronic component 21 may be further ground.
- the functional parts inside the electronic component 21 should not be damaged. Functional parts are, for example, dielectrics and electrodes in the case of capacitors and wiring in the case of inductors.
- Si support bonding process In the Si support bonding step, a Si support 33 is bonded to the electronic component layer 20 as shown in FIG. 3G. Specifically, the Si wafer described in the Si base layer preparation step is separately prepared as the Si support 33 . Next, an adhesive coating film 31 is formed on the Si support 33 by the method described in the electronic component bonding process. Thereafter, the ground surface of the electronic component layer 20 is brought into contact with the coating film 31, the electronic component layer 20 is bonded onto the Si support 33, and pressure is applied to heat. Thus, the Si support 33 is formed on the ground surface of the electronic component layer 20 with the adhesive layer 11 interposed therebetween.
- the purpose of providing the Si support 33 is to prevent the occurrence of adverse effects (more specifically, reduction in strength, etc.) due to the layer being thinner than before in the subsequent Si base layer thinning process. .
- the Si support 33 can be thinned before lamination from the viewpoint of improving workability. This is because a dielectric film is formed using a semiconductor device in a subsequent process.
- the Si wafer ⁇ 300 mm, general thickness 775 ⁇ m as the Si support 33 is thinned to about 625 ⁇ m.
- Si base layer thinning process In the Si base layer thinning step, as shown in FIG. 3H, the Si base layer 13 facing the Si support 33 via the electronic component layer 20 is thinned. Specifically, the Si base layer 13 is ground by the same method as the electronic component thinning process, the Si base layer 13 is thinned, and the ground surface is flattened. In the Si base layer thinning process, since the Si base layer 13 is thinned while being supported by the Si support 33, the Si base layer 13 can be effectively thinned. As a result, the manufacturing method of the composite component 1 according to the present embodiment can manufacture the composite component 1 which is excellent in electronic component modules and which is thin and small.
- the amount of grinding is as large as possible in order to prevent the above harmful effects and, for example, to maintain a certain strength.
- the thickness of the Si base layer 13 after thinning is preferably 3 ⁇ m or more.
- a dielectric film 15a having a desired pattern is formed on the Si base layer 13, as shown in FIGS. 3I, 3J and 3K. Specifically, using a chemical vapor deposition (CVD) method such as PECVD, as shown in FIG. do.
- the dielectric film 15a may form one or more layers. For example, when forming a four-layer dielectric film 15a, from the Si base layer 13 side, SiO 2 : 0.25 ⁇ m/Si 3 N 4 : 0.1 ⁇ m/SiO 2 : 0.25 ⁇ m/Si 3 N 4 0.0. It can be 1 ⁇ m.
- the dielectric film forming process can clean the surface of the Si base layer 13 before forming the dielectric film 15a. Cleaning is, for example, wet cleaning and oxygen plasma ashing.
- FIGS. 3I-3O are enlarged compared to FIGS. 3A-3H. Specifically, FIGS. 3I to 3O show a portion corresponding to section B in FIG. 3H.
- 3I to 3O are diagrams mainly related to the formation of the through-Si via 17 and the rewiring layer 15, so for the sake of convenience, the through-Si via 17, the rewiring layer 15, and the locations where they are formed are assumed to be large. Note that it extends to
- the dielectric film 15a is patterned using photolithography.
- a liquid resist is spin-coated to form a photoresist film 35 on the entire surface of the dielectric film 15a.
- the photoresist film 35 is exposed through a mask corresponding to a desired pattern.
- the exposed photoresist film 35 is developed.
- the dielectric film 15a of the photoresist film 35 is selectively removed using RIE (Reactive Ion Etching). For example, when the dielectric film 15a of four layers described above is formed, two layers on the surface side of the dielectric film 15a (the side of the dielectric film 15a facing the Si base layer 13 side) are selectively removed. After that, the photoresist film 35 is removed.
- RIE Reactive Ion Etching
- a dielectric film 15a having a desired pattern shown in FIG. 3K is formed on the Si base layer 13. Then, as shown in FIG.
- the dielectric film 15a also functions as an insulating film that electrically insulates between two through-Si vias 17 shown in FIG. 3O, which will be described later.
- the first main surface 13a of the Si base layer 13 may further have a mark layer. The mark layer can be detected with an IR camera for alignment in photolithographic methods.
- through holes 13c and 11c are formed in the Si base layer 13 and the adhesive layer 11 by etching to expose the component electrode 21b.
- a photoresist film 35 is formed on the entire surface.
- the photoresist film 35 is exposed through a mask corresponding to the pattern of the through-Si vias 17 .
- the exposed photoresist film 35 is developed to form a photoresist film 35 having a predetermined pattern as shown in FIG. 3L.
- the Si base layer 13 and the adhesive layer 11 existing in the Z direction from the opening 35a of the photoresist film 35 are selectively removed (etched).
- Etching is performed using, for example, RIE and laser irradiation. Through holes 13c and 11c are thereby formed, and (part of the upper surface of) component electrode 21b is exposed.
- the through hole 11c of the adhesive layer 11 has an elliptical shape. This is because the material forming the adhesive layer 11 is easier to etch than the material forming the Si base layer 13 . As a result, an elliptical extending portion 17b is formed in the subsequent through-Si via formation step.
- the photoresist film 35 is removed.
- the etching means is preferably RIE. By using RIE as an etching means, the flatness of the exposed upper surface of the component electrode 21b is improved, so that a good connection with the through-Si via 17 to be formed later can be formed. This can further suppress deterioration in electrical connectivity.
- through-Si via formation step In the through-Si via formation step, through-Si vias 17 are formed in through-holes 13c and 11c by electroplating, as shown in FIG. 3N.
- a dual damascene method (more specifically, a Cu dual damascene method) is used to form through-Si vias 17 in the through holes 13c and 11c by electrolytic plating (more specifically, electrolytic Cu plating).
- the rewiring layer forming step As shown in FIG. 3O, the dielectric film 15a and the wiring 15b having a predetermined pattern are formed by the photolithography method and etching described above to form the rewiring layer 15.
- FIG. 3O In the interposer electrode forming step, the Si support 33 and the adhesive layer 11 that bonds the Si support 33 to the electronic component layer 20 are removed to form the interposer electrode 19a.
- Composite parts within the scope of the present disclosure were made according to the method of manufacturing composite parts shown in FIGS. 3A-3Q. Specifically, a resin layer made of polyimide (with a linear expansion coefficient of 60 ppm) was formed so as to cover the component electrodes of the electronic component. The resin layer and component electrodes were ground to planarize the resin layer and to expose and planarize the component electrodes. Five such electronic components (thickness: 100 ⁇ m) of the same kind were prepared. Thus, the five electronic components each had an electronic component main body, component electrodes formed on the electronic component main body, and resin layers arranged between the component electrodes. The electronic component, as shown in FIG.
- the 11 component electrodes all have the same width (length in the X direction) and the same thickness (length in the Z direction), and are arranged at equal intervals on the third main surface of the electronic component main body.
- the 12 resin layers all have the same width (length in the X direction) and the same thickness (length in the Z direction), and are arranged at regular intervals on the third main surface of the electronic component main body.
- the material constituting the electronic component was silicon (linear expansion coefficient 3 ppm). The coefficient of linear expansion of the resin layer was larger than the coefficient of linear expansion of the electronic component.
- An adhesive (“CYCLOTENE” manufactured by Dow Chemical) is used to form a coating film of the adhesive on the prepared Si base layer 13, and five electronic components are adhered onto the Si base layer 13 to form an adhesive layer. formed.
- a resin sealing portion was formed by sealing 11 electronic components with an epoxy resin. In the electronic component layer thinning process, only the resin sealing portion was ground, and the electronic component was not ground.
- the 11 electronic components were arranged such that all the electronic components were adjacent to each other, similar to the 5 electronic components shown in FIG. In addition, the 11 electronic components were arranged such that the center points of their diagonal lines in plan view (XY plan view) were parallel to the X direction.
- the electronic component layer was thinned, the Si support 33 was attached, the Si base layer 13 was thinned, through holes were formed, and Si through vias, rewiring layers, and interposer electrodes were formed. As a result, a composite part was obtained.
- the composite part was cut on the ZX plane including the central part of the composite part of Example 1, and an SEM image of the cross section was taken.
- a first straight line passing through a first intersection point between one end surface and the mounting surface of one electronic component in the SEM image and a second intersection point between the other end surface and the mounting surface was created.
- Existence of a mounting surface area protruding vertically downward (inverse Z direction) from the first straight line was confirmed.
- the presence of mounting surface areas protruding from the first straight line in the reverse Z direction was similarly confirmed. All of the mounting surfaces protruding from the first straight line in the reverse Z direction were curved. This confirmed that the five first curved surfaces were present on the mounting surface of the composite component.
- the thickness of the Si base layer 13 was smaller than the thickness (100 ⁇ m) of the electronic components.
- the thickness of the adhesive layer the thickness of the center portion was smaller than the thickness of the edge portion in all of the five electronic components.
- the thickness of the central portion was 10 ⁇ m or less.
- FIG. 4 shows a cross-sectional view showing a mounting structure according to the second embodiment.
- FIG. 5 is a diagram for explaining the movement of voids in the manufacturing of the mounting structure according to the second embodiment, and corresponds to an enlarged portion of C part in FIG. 4 in the manufacturing of the mounting structure. It should be noted that the through-Si via 17 and the interposer electrode 19a are omitted in FIGS. 4 and 5 for ease of viewing.
- a mounting structure 100 according to the second embodiment mounts the composite component 1 according to the first embodiment on a circuit board 103 , and the interposer electrodes 19 a of the composite component 1 and the circuit board 103 are electrically connected through solder bumps 105 . , and the solder bumps 105 are sealed with the underfill layer 101 .
- the composite component 1 is fixed on the circuit board 103 using the solder bumps 105, and integrated with the circuit board 103 to form a module. This makes it possible to manufacture modular products such as semiconductor packages.
- the solder bump 105 Since the height of the solder bump 105 can be adjusted along the curved shape (curved shape) of the composite component 1, the solder bump 105 according to the first embodiment includes at least one first curved surface convexly curved in the mounting direction. Even the component 1 suppresses deterioration in electrical connectivity.
- the underfill layer 101 is filled and connected between the mounting surface of the composite component 1 and the upper surface of the circuit board 103 . Underfill layer 101 also prevents shorts between solder bumps 105 .
- the mounting structure 100 according to the second embodiment does not easily have voids 101c in the underfill layer 101, deterioration in electrical connectivity is suppressed.
- the reason is presumed as follows. Normally, when manufacturing a mounting structure, if an underfill material is filled between a composite component and a circuit board, air may be trapped. As a result, the underfill layer that is formed contains voids, which can reduce the bonding between the composite component and the circuit board and, consequently, the electrical connectivity of the mounting structure.
- the thickness of the coating film 101a of the underfill material (for example, epoxy resin) at the central portion of the composite component 1 is It is smaller than the thickness at the edge.
- a difference in thickness is formed in the coating film 101a of the underfill material. Therefore, the voids 101c generated in the coating film 101a of the underfill material tend to move, for example, along the direction D1 shown in FIG . of the coating film 101a.
- the formed underfill layer 101 is less likely to contain voids 101c, suppressing deterioration in bonding between the composite component 1 and the circuit board 103, and is thought to suppress deterioration in electrical connectivity of the mounting structure 100. .
- solder bump forming step a step of forming solder bumps 105 on at least one of the interposer electrodes 19a of the composite component 1 and electrode pads (not shown) of the circuit board 103 (solder bump forming step); a step of adhering the interposer electrodes 19 a of the composite component 1 and the electrode pads of the circuit board 103 with a conductive adhesive (bonding step); A step of forming (underfill layer forming step); A step of melting the solder bumps 105 to electrically join the interposer electrodes 19a of the composite component 1 and the electrode pads of the circuit board 103 (melting joining step).
- the present disclosure is not limited to the first and second embodiments, and can be modified within the scope of the present disclosure. Also, the configurations shown in the first and second embodiments are examples and are not particularly limited, and various modifications can be made within a range that does not substantially deviate from the effects of the present disclosure.
- the electronic component layer 20 has five electronic components 21 that are one or more of the five electronic components 21, but is not limited to this.
- one or more electronic components 21 out of five electronic components 21 may be one to four.
- the electronic component layer 20 has five electronic components 21 that are one or more of the five electronic components 21 and are of the same type, but the present invention is not limited to this.
- at least one of the one or more electronic components 21 may be a different type of electronic component.
- the composite part 1 includes the interposer structure 10 having the interposer electrodes 19a, but is not limited to this.
- the composite part 1 includes the interposer structure 10 having the interposer electrodes 19a, but is not limited to this.
- FIG. 7 is an enlarged cross-sectional view showing a modification of the composite part according to the first embodiment, and corresponds to the portion of FIG. 2 showing the composite part 1 according to the first embodiment.
- one or more electronic components 21 are embedded as five electronic component layers 20 inside the interposer structure 10 , but another electronic component may be laminated on the electronic component layer 20 . In such a case, another electronic component can be electrically connected to the interposer electrode 19a.
- Another electronic component may be of the same type as the electronic component to be incorporated, or may be of a different type.
- two through-Si vias 17 are electrically connected to one component electrode 21b, but the present invention is not limited to this.
- one or more through-Si vias 17 may be electrically connected to one component electrode 21b.
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Abstract
複合部品は、互いに対向する第1主面および第2主面を有するSiベース層と、前記第1主面に形成されている再配線層と、該再配線層と電気的に接続し前記Siベース層内を貫通するSi貫通ビアと、電子部品本体部と該電子部品本体部に配置された部品電極とを有する複数の電子部品を含み、前記Siベース層の前記第2主面に配置された電子部品層とを備えている。前記部品電極は、前記Si貫通ビアに接続されている。前記複数の電子部品のうち1以上の電子部品は、断面視において何れも実装方向に凸状に湾曲する湾曲形状を有し、前記複合部品の実装面は、断面視において、前記湾曲形状に対応し、実装方向に凸状に湾曲する第1湾曲面を1以上含む。
Description
本開示は、複合部品に関する。
従来、電子部品を回路基板に実装した複合部品としては、例えば、特開2017-17238号公報(特許文献1)の図1に記載の半導体装置がある。この半導体装置は、その一方の側に絶縁材料層を有している。この絶縁材料層には外部電極が設けられており、その絶縁材料層の外部電極の実装面の背面側には、接着剤を介して半導体素子が、素子回路面および該素子回路面に配置された電極を上にして搭載されている。半導体素子およびそれらの周辺は第2の絶縁材料層によって封止されている。第1の絶縁材料層および第2の絶縁材料層に付随するように銅または銅合金からなる金属薄膜配線層が設けられている。前記金属薄膜配線層の任意の配線層間、および前記金属薄膜配線層と前記半導体素子および前記電極とは金属ビアによって電気的に接続されている。
ところで、上記のような複合部品では、次の問題があることが分かった。すなわち、上記複合部品を回路基板に実装すると、アンダーフィル層内にボイド(空隙)が発生する。その結果、上記複合部品を実装した回路基板の電気的接続性が低下する場合があった。
そこで、本開示の目的は、電気的接続性の低下を抑制し、複合部品を使用する電子機器の信頼性を向上させる複合部品を提供することにある。
本発明者は、上記課題を解決するために鋭意検討し、複合部品を回路基板に実装する際に形成するアンダーフィル材の塗布膜(すなわち、硬化前のアンダーフィル層)がボイドの移動経路となり得るとの知見を得た。このような技術的知見に基づき、塗布膜の上面の形状に対応する複合部品の実装面の形状を調節することにより、ボイドの移動経路となり得る塗布膜の形状を制御してボイドを複合部品の実装面外に移動させ、複合部品を使用する電子機器の信頼を向上させる本開示に想到するに至った。
すなわち、本開示は、以下の実施形態を含む。
すなわち、本開示は、以下の実施形態を含む。
前記課題を解決するため、本開示の一態様である複合部品は、
互いに対向する第1主面および第2主面を有するSiベース層と、前記第1主面に形成されている再配線層と、該再配線層と電気的に接続し前記Siベース層内を貫通するSi貫通ビアと、電子部品本体部と該電子部品本体部に配置された部品電極とを有する複数の電子部品を含み、前記Siベース層の前記第2主面に配置された電子部品層とを備える複合部品であって、
前記部品電極は、前記Si貫通ビアに接続され、
前記複数の電子部品のうち1以上の電子部品は、断面視において何れも実装方向に凸状に湾曲する湾曲形状を有し、前記複合部品の実装面は、断面視において、前記湾曲形状に対応し、実装方向に凸状に湾曲する第1湾曲面を1以上含む。
互いに対向する第1主面および第2主面を有するSiベース層と、前記第1主面に形成されている再配線層と、該再配線層と電気的に接続し前記Siベース層内を貫通するSi貫通ビアと、電子部品本体部と該電子部品本体部に配置された部品電極とを有する複数の電子部品を含み、前記Siベース層の前記第2主面に配置された電子部品層とを備える複合部品であって、
前記部品電極は、前記Si貫通ビアに接続され、
前記複数の電子部品のうち1以上の電子部品は、断面視において何れも実装方向に凸状に湾曲する湾曲形状を有し、前記複合部品の実装面は、断面視において、前記湾曲形状に対応し、実装方向に凸状に湾曲する第1湾曲面を1以上含む。
本実施形態によれば、複合部品の実装面は、断面視において、1以上の電子部品の湾曲形状に対応し、実装方向に凸状に湾曲する第1湾曲面を1以上含む。このため、複合部品の実装構造体において、アンダーフィル層の上面は、鉛直下向きに凸状に湾曲する湾曲面を有する複合部品の実装面に接する。複合部品の回路基板への実装において硬化前のアンダーフィル層(アンダーフィル材の塗布膜)に厚みの差が形成されることにより硬化前のアンダーフィル層内のボイドが複合部品の実装面外に移動しやすくなる。よって、硬化前のアンダーフィル層中に発生したボイドは、平面視において複合部品の実装面外に移動しやすくなる。したがって、本実施形態に係る複合部品は、電気的接続性の低下を抑制する。
また、複合部品の一態様では、
前記Siベース層と、前記再配線層と、前記Si貫通ビアと、前記第2主面と対向するインターポーザ電極とを有するインターポーザ構造を含み、
前記電子部品層は前記インターポーザ電極と前記Siベース層との間に設けられている。
前記Siベース層と、前記再配線層と、前記Si貫通ビアと、前記第2主面と対向するインターポーザ電極とを有するインターポーザ構造を含み、
前記電子部品層は前記インターポーザ電極と前記Siベース層との間に設けられている。
本実施形態によれば、インターポーザ電極を備えることにより、電気的接続性の低下が抑制されたインターポーザ構造を備える複合部品を提供することができる。
また、複合部品の一態様では、
前記複数の電子部品は、接着層により前記Siベース層の前記第2主面に接着されており、
断面視において、前記1以上の電子部品と前記Siベース層の前記第2主面との間に位置する接着層の領域における、中央部の厚みは端部での厚みに比べ小さい。
前記複数の電子部品は、接着層により前記Siベース層の前記第2主面に接着されており、
断面視において、前記1以上の電子部品と前記Siベース層の前記第2主面との間に位置する接着層の領域における、中央部の厚みは端部での厚みに比べ小さい。
本実施形態によれば、断面視において、1以上の電子部品の実装面側に位置する接着層の中央部の厚みは端部の厚みに比べ小さい。このため、複合部品の製造においてボイドが移動する経路となり得る硬化前の接着層(すなわち、接着剤の塗布膜)は、断面視において中央部での厚みに対して端部の厚みが大きくなっている。よって、硬化前の接着層中に発生したボイドは、さらに硬化前の電子部品の実装面外に移動しやすい。したがって、本実施形態に係る複合部品は、電気的接続性の低下をさらに抑制する。
また、複合部品の一態様では、
断面視において、前記中央部の厚みは、10μm以下である。
断面視において、前記中央部の厚みは、10μm以下である。
本実施形態によれば、断面視において、1以上の電子部品の実装面側に位置する接着層の中央部での接着層の厚みは、10μm以下である。かかる場合、Si貫通ビアの積層方向の長さ(電気的接続経路)が短縮されるため、直流抵抗Rdcおよび熱抵抗を小さくすることができる。
また、複合部品の一態様では、
前記1以上の電子部品は、前記部品電極間に配置された樹脂層をさらに有する。
前記1以上の電子部品は、前記部品電極間に配置された樹脂層をさらに有する。
本実施形態によれば、1以上の電子部品は、部品電極間に配置された樹脂層をさらに有する。樹脂層は、電子部品の電子部品本体部に比べ、例えば、加熱によって膨張しやすいため、例えば、複合部品の製造において1以上の電子部品は樹脂層側(実装方向)に凸状に湾曲する湾曲形状を形成しやすい。
また、複合部品の一態様では、
前記樹脂層の線膨張係数は、前記電子部品本体部の線膨張係数よりも大きい。
前記樹脂層の線膨張係数は、前記電子部品本体部の線膨張係数よりも大きい。
本実施形態によれば、樹脂層の線膨張係数は電子部品本体部の線膨張係数よりも大きい。例えば、複合部品の製造において、1以上の電子部品の樹脂層は、電子部品本体部に比べ複合部品の実装面側に配置され、加熱により電子部品本体部に比べ大きく膨張する。このため、複合部品の製造において、樹脂層を有する1以上の電子部品は実装方向に凸状に湾曲する形状となり得る。これにより、複合部品において1以上の電子部品は、いずれも複合部品の実装方向に凸状に湾曲する湾曲形状を有し得る。
また、複合部品の一態様では、
前記樹脂層は、樹脂を含み、
前記電子部品本体部は、セラミックまたは半導体系材料を含む。
前記樹脂層は、樹脂を含み、
前記電子部品本体部は、セラミックまたは半導体系材料を含む。
本実施形態によれば、樹脂層は樹脂を含み、電子部品本体部はシリコンまたは半導体材料を含む。例えば、複合部品の製造において、1以上の電子部品の樹脂層は、電子部品本体部に比べ複合部品の実装面側に配置され、加熱により電子部品本体部に比べ大きく膨張する。このため、複合部品の製造において、樹脂層を有する1以上の電子部品は実装方向に凸状に湾曲する湾曲形状を有し得る。これにより、複合部品中の1以上の電子部品は、いずれもその全体が複合部品の実装方向に凸状に湾曲する湾曲形状を有し得る。
また、複合部品の一態様では、
前記Siベース層の厚みは、前記複数の電子部品の厚みに比べ小さい。
前記Siベース層の厚みは、前記複数の電子部品の厚みに比べ小さい。
本実施形態によれば、Siベース層の厚みは、複数の電子部品の厚みに比べ小さいため、複合部品の実装面は1以上の電子部品の湾曲形状を反映しやすい。
また、複合部品の一態様では、
前記電子部品層は、前記複数の電子部品を封止する樹脂封止部をさらに含み、
前記複合部品はその全体が実装方向に凸状に湾曲する。
前記電子部品層は、前記複数の電子部品を封止する樹脂封止部をさらに含み、
前記複合部品はその全体が実装方向に凸状に湾曲する。
本実施形態によれば、複合部品はその全体が実装方向に凸状に湾曲する。このため、複合部品の実装構造体において、アンダーフィル層の上面は、回路基板の実装面全体に対して鉛直下向きに凸状に湾曲する形状を有する複合部品の実装面に接する。複合部品の回路基板への実装において硬化前のアンダーフィル層(アンダーフィル材の塗布膜)に厚みの差が形成されることにより硬化前のアンダーフィル層内のボイドが複合部品の実装面外に移動しやすくなる。よって、硬化前のアンダーフィル層中に発生したボイドは、平面視において複合部品の実装面外にさらに移動しやすくなる。したがって、本実施形態に係る複合部品は、電気的接続性の低下をさらに抑制する。
また、複合部品の一態様では、
前記複合部品の実装面は、断面視において複数の前記第1湾曲面を含む。
前記複合部品の実装面は、断面視において複数の前記第1湾曲面を含む。
本実施形態によれば、複合部品の実装面は、断面視において複数の第1湾曲面を含む。複合部品の実装面に占める第1湾曲面の面積の割合が大きくなるため、複合部品の実装構造体のアンダーフィル層にはボイドが存在しにくい。よって、本実施形態に係る複合部品は、電気的接続性の低下をさらに抑制する。
また、複合部品の一態様では、
断面視において前記複数の第1湾曲面のうちの少なくとも2つの第1湾曲面が屈曲部を介して隣り合う。
断面視において前記複数の第1湾曲面のうちの少なくとも2つの第1湾曲面が屈曲部を介して隣り合う。
本実施形態によれば、断面視において前記複数の第1湾曲面のうちの少なくとも2つの第1湾曲面が屈曲点を介して隣り合う。このため、複合部品の実装構造体において、アンダーフィル層の上面は、上記形状を有する複合部品の実装面に接する。複合部品の回路基板への実装において、硬化前のアンダーフィル層には厚みの差に加え、複合部品の実装面の屈曲部に相当する箇所が形成される。屈曲部に相当する箇所もボイドの移動経路となり得る。よって、硬化前のアンダーフィル層中に発生したボイドは、平面視において複合部品の実装面外にさらに移動しやすくなる。したがって、本実施形態に係る複合部品は、電気的接続性の低下をさらに抑制する。
また、複合部品の一態様では、
前記複合部品の実装面における前記第1湾曲面は、平面視で該実装面全体の70%以上の面積を占める。
前記複合部品の実装面における前記第1湾曲面は、平面視で該実装面全体の70%以上の面積を占める。
本実施形態によれば、複合部品の実装面における第1湾曲面は、平面視で実装面全体の70%以上の面積を占める。このように、複合部品の実装面に占める第1湾曲面の面積の割合が大きくなるため、複合部品の実装構造体のアンダーフィル層にはボイドが存在しにくい。よって、本実施形態に係る複合部品は、電気的接続性の低下をさらに抑制する。
また、複合部品の一態様では、
前記複数の電子部品は、前記部品電極が断面視で直線状に延在する前記Si貫通ビアを介して前記再配線層と電気的に接続するようにして、前記電子部品層内に配置されている。
前記複数の電子部品は、前記部品電極が断面視で直線状に延在する前記Si貫通ビアを介して前記再配線層と電気的に接続するようにして、前記電子部品層内に配置されている。
本実施形態によれば、複数の電子部品が電子部品内で同方向に配置されているため、異なる方向に配置されている場合に比べ、電子部品の湾曲が相殺されにくく、複合部品全体が実装方向に凸状に湾曲しやすい。これにより、本実施形態に係る複合部品は、電気的接続性の低下をさらに抑制する。
本開示の一態様である複合部品によれば、電気的接続性の低下を抑制し、複合部品を使用する電子機器の信頼性を向上させることができる。
以下、本開示の一態様である複合部品およびその実装構造体を図示の実施の形態により詳細に説明する。なお、図面は一部模式的なものを含み、実際の寸法や比率を反映していない場合がある。また、複合部品内の構成要素の寸法(より具体的には、厚み等)は、走査型電子顕微鏡にて撮影したSEM画像に基づいて測定した。上記寸法は、複数の測定数(測定数n≧3)の平均値から得た。
本明細書で言及する各種の数値範囲は、「未満」、「より大きい」および「より小さい」のような特段の用語が付されない限り、下限および上限の数値(すなわち、上限値および下限値)そのものも含むことを意図している。つまり、例えば、1μm~30μmといった数値範囲を例にとれば、数値範囲1μm~30μmは、下限値の“1μm”を含むと共に、上限値の“30μm”をも含むものとして解釈される。
<第1実施形態:複合部品>
[構成]
図1は、本開示の第1実施形態に係る複合部品1の断面を模式的に示した図である。図2は、図1のA部拡大図である。
[構成]
図1は、本開示の第1実施形態に係る複合部品1の断面を模式的に示した図である。図2は、図1のA部拡大図である。
図1および図2に示すように、複合部品1は、インターポーザ構造10と、電子部品層20とを備える。図中、複合部品1の厚みに平行な方向をZ方向とし、順Z方向を上側、逆Z方向を下側とする。複合部品1のZ方向に直交する平面において、図が記載された紙面に平行な方向をX方向とし、図が記載された紙面に直交する方向をY方向とする。
本実施形態に係る複合部品1では、インターポーザ構造10は、互いに対向する第1主面13aおよび第2主面13bを有するSiベース層13と、第1主面13aに形成されている再配線層15と、再配線層15と電気的に接続しSiベース層13内を貫通するSi貫通ビア17と、第2主面13bと対向するインターポーザ電極19aとを有する。インターポーザ構造10は、さらに複数の電子部品21を第2主面13bに接着する接着層11を有する。電子部品層20は、電子部品本体部21aと電子部品本体部21aに配置された部品電極21bとを有する複数の電子部品21を含み、Siベース層13の第2主面13bに配置されている。さらに、電子部品層20は、インターポーザ電極19aとSiベース層13との間に設けられている。部品電極21bは、Si貫通ビア17に接続されている。
(実装面)
複数の電子部品21のうち1以上の電子部品21は、断面視において何れも実装方向に凸状に湾曲する湾曲形状を有する。複合部品1の実装面3は、断面視において、1以上の電子部品21の湾曲形状に対応し、実装方向に凸状に湾曲する第1湾曲面3aを1以上含む。なお、複合部品1は、図1に示すようにその全体が実装方向に凸状に湾曲しているが、図2では、便宜上、複合部品1の全体を平面状として記載している。また、変形例を示す図7も同様である。
複数の電子部品21のうち1以上の電子部品21は、断面視において何れも実装方向に凸状に湾曲する湾曲形状を有する。複合部品1の実装面3は、断面視において、1以上の電子部品21の湾曲形状に対応し、実装方向に凸状に湾曲する第1湾曲面3aを1以上含む。なお、複合部品1は、図1に示すようにその全体が実装方向に凸状に湾曲しているが、図2では、便宜上、複合部品1の全体を平面状として記載している。また、変形例を示す図7も同様である。
第1湾曲面3aは、本明細書において、複合部品1の断面視(ZX断面視)において、電子部品21の一方の端面E1が延在して実装面3と交わる点(第1交点)と、他方の端面E2が延在して実装面と交わる点(第2交点)とを通る第1直線から鉛直下方向(逆Z方向)にはみ出す実装面であって、曲面のみから構成され、面全体が連続してなだらかに湾曲し、その途中で折れ曲がっていない面をいう。
-第1湾曲面が存在することの確認方法-
第1湾曲面3aが複合部品1の実装面3に存在することは、以下のようにして確認することができる。詳しくは、複合部品1を切断して、1以上の電子部品21における少なくとも1つの電子部品(以下、対象の電子部品とも称する)21の中央部(定義については後述する)を含む切断面(ZX断面)を形成する。ZX断面のSEM画像を撮像する。SEM画像における対象の電子部品21の第1交点と、第2交点とを通過する第1直線を作成する。第1直線から鉛直下方向(逆Z方向)にはみ出す実装面3の領域の有無を確認する。当該はみ出す実装面3の領域が存在する場合、はみ出す実装面3に湾曲面をフィットできれば、対象の電子部品21の鉛直下方向(逆Z方向)において、第1湾曲面3aが複合部品1の実装面3に存在すると判定する。電子部品21が複数存在する場合、それぞれの電子部品21について対応する第1湾曲面3aの存在を確認することができる。
第1湾曲面3aが複合部品1の実装面3に存在することは、以下のようにして確認することができる。詳しくは、複合部品1を切断して、1以上の電子部品21における少なくとも1つの電子部品(以下、対象の電子部品とも称する)21の中央部(定義については後述する)を含む切断面(ZX断面)を形成する。ZX断面のSEM画像を撮像する。SEM画像における対象の電子部品21の第1交点と、第2交点とを通過する第1直線を作成する。第1直線から鉛直下方向(逆Z方向)にはみ出す実装面3の領域の有無を確認する。当該はみ出す実装面3の領域が存在する場合、はみ出す実装面3に湾曲面をフィットできれば、対象の電子部品21の鉛直下方向(逆Z方向)において、第1湾曲面3aが複合部品1の実装面3に存在すると判定する。電子部品21が複数存在する場合、それぞれの電子部品21について対応する第1湾曲面3aの存在を確認することができる。
図1および2に加え、さらに図4および図5を参照して、本実施形態に係る複合部品1における作用効果について説明する。図4は、第2実施形態に係る実装構造体を示す断面図であり、図5は、第2実施形態に係る実装構造体の製造におけるボイドの移動を説明するための図であり、図4のC部に相当する箇所の拡大図である。
本実施形態に係る複合部品1は、電気的接続性の低下を抑制し、複合部品1を使用する電子機器の信頼性を向上させることができる。その理由は次のように推測される。
本実施形態に係る複合部品1では、上述のように、複合部品1の実装面3は、断面視において、1以上の電子部品21の湾曲形状に対応し(反映し)、実装方向に凸状に湾曲する第1湾曲面3aを1以上含む。このため、例えば、図4に示すように、複合部品1の実装構造体100において、アンダーフィル層101の上面101bは、鉛直下向き(すなわち、逆Z方向)に凸状に湾曲する複合部品1の実装面3に接する。これにより、図5に示すように、複合部品1の回路基板103への実装において硬化前のアンダーフィル層(アンダーフィル材の塗布膜101a)に厚みの差が形成される。より具体的には、図5中、一番右端の電子部品21の下方に存在するアンダーフィル材の塗布膜101aの厚みが、方向D1に沿って、徐々に大きくなっている。つまり、これはボイド101cの移動経路の断面積(YZ断面積)が方向D1に沿って徐々に大きくなるような厚み勾配が形成されていることを意味する。このような塗布膜101aの厚みの差により、アンダーフィル材の塗布膜101a中のボイド101cは、方向D1に沿って、複合部品1の実装面の領域R3外に移動し、さらにアンダーフィル材の塗布膜101a外に移動する。このため、実装構造体100のアンダーフィル層101中にはボイド101cが発生しにくい。したがって、本実施形態では、電気的接続性の低下を抑制することができると考えられる。
本実施形態に係る複合部品1では、上述のように、複合部品1の実装面3は、断面視において、1以上の電子部品21の湾曲形状に対応し(反映し)、実装方向に凸状に湾曲する第1湾曲面3aを1以上含む。このため、例えば、図4に示すように、複合部品1の実装構造体100において、アンダーフィル層101の上面101bは、鉛直下向き(すなわち、逆Z方向)に凸状に湾曲する複合部品1の実装面3に接する。これにより、図5に示すように、複合部品1の回路基板103への実装において硬化前のアンダーフィル層(アンダーフィル材の塗布膜101a)に厚みの差が形成される。より具体的には、図5中、一番右端の電子部品21の下方に存在するアンダーフィル材の塗布膜101aの厚みが、方向D1に沿って、徐々に大きくなっている。つまり、これはボイド101cの移動経路の断面積(YZ断面積)が方向D1に沿って徐々に大きくなるような厚み勾配が形成されていることを意味する。このような塗布膜101aの厚みの差により、アンダーフィル材の塗布膜101a中のボイド101cは、方向D1に沿って、複合部品1の実装面の領域R3外に移動し、さらにアンダーフィル材の塗布膜101a外に移動する。このため、実装構造体100のアンダーフィル層101中にはボイド101cが発生しにくい。したがって、本実施形態では、電気的接続性の低下を抑制することができると考えられる。
また、第1湾曲面3aは、複合部品1の実装面3が、断面視において、1以上の電子部品21の湾曲形状に対応し、実装方向に凸状に湾曲する第1湾曲面であると、複合部品1の実装構造体100において、アンダーフィル層101の上面は、鉛直下向きに凸状に湾曲する湾曲面を有する複合部品1の実装面3に接する。複合部品1の回路基板103への実装においてアンダーフィル材の塗布膜101a中に生じるボイド101cは、例えば、大気中の空気成分およびアンダーフィル材の気化成分(より具体的には、気化した溶媒))で構成される。アンダーフィル材の塗布膜101aは、例えば、硬化樹脂のような接着剤およびその溶媒で構成される。このため、ボイド101cの構成成分の比重は、アンダーフィル材の塗布膜101aの構成成分の比重に比べ小さい。複合部品1の回路基板103への実装においてボイド101cは、アンダーフィル材の塗布膜101aの上面を伝って移動しやすい。アンダーフィル材の塗布膜101aの上面は、複合部品1の実装面3に接し、湾曲形状を有する。これにより、硬化前のアンダーフィル層中に発生したボイドは、複合部品1の実装面の領域R3外に移動し、さらにアンダーフィル材の塗布膜101a外に移動する。
したがって、本実施形態に係る複合部品は、電気的接続性の低下を抑制すると考えられる。
したがって、本実施形態に係る複合部品は、電気的接続性の低下を抑制すると考えられる。
本発明者らは、上記課題を鋭意検討した結果、ボイド101cがアンダーフィル層101中に発生する原因を検討した。詳しくは、複合部品1を回路基板103に実装する場合に、複合部品1の実装面3と回路基板103との間にアンダーフィル材を充填してアンダーフィル材の塗布膜101aを形成すると、空気を噛むことがあり、この空気がアンダーフィル層101に残留することでボイド101cが発生することを見出した。また、アンダーフィル材の塗布膜101a内に含まれる溶媒が気化してボイド101cが発生することを見出した。
次いで、本発明者らはこれらの技術的知見に基づいて上記課題の解決手段を検討した。アンダーフィル材の塗布膜101aがボイド101cの移動経路となり得ることに着目した。また、実装構造体100において、複合部品1の実装面3がアンダーフィル層101の上面と接するため、実装構造体100において、複合部品1の実装面3の形状によって、アンダーフィル材の塗布膜101aの形状を制御できることに着目した。このような着眼点に基づいて、本発明者らは、さらに鋭意検討し、実装構造体の製造において、アンダーフィル材の塗布膜101aが複合部品1の実装面外に移動しやすい形状を検討した。このような形状としてアンダーフィル材の塗布膜101aの厚みに差を設ける形状が有効であるとの考えに想到し、請求項1に記載の特徴「前記複数の電子部品のうち1以上の電子部品は、断面視において何れも実装方向に凸状に湾曲する湾曲形状を有し、前記複合部品の実装面は、断面視において、前記湾曲形状に対応し、実装方向に凸状に湾曲する第1湾曲面を1以上含む」を導き出した。
複合部品1の実装面3は、複数の第1湾曲面3aを含む。かかる場合、複合部品1の実装面3に占める第1湾曲面3aの面積の割合が大きくなるため、複合部品1を回路基板103へ実装する際に、アンダーフィル材の塗布膜101aからボイド101cをさらに移動させやすくなり、その結果、複合部品1の実装構造体100のアンダーフィル層101にはボイド101cが存在しにくくなる。よって、本実施形態に係る複合部品1は、電気的接続性の低下をさらに抑制する。
複合部品1の実装面3において第1湾曲面3aは、平面視で実装面3全体の70%以上の面積を占める。この面積割合は、次のようにして決定することができる。複合部品1の実装面3をZX平面に投影し、投影平面を作成する。投影平面における第1湾曲面3aの占める面積割合を算出する。より具体的には図1~2に示すように、複合部品1の実装面3は5つの第1湾曲面3aからなり、複合部品1の実装面3において第1湾曲面3aは、実装面3全体の100%の面積を占める。かかる場合、複合部品1の実装面3に占める第1湾曲面3aの面積の割合が大きいため、複合部品1を回路基板103へ実装する際に、アンダーフィル材の塗布膜101aからボイド101cをさらに移動させやすくなり、その結果、複合部品1の実装構造体100のアンダーフィル層101にはボイド101cが存在しにくくなる。よって、本実施形態に係る複合部品1は、電気的接続性の低下をさらに抑制する。実装面3における第1湾曲面3aの占める面積の割合は、例えば、断面視において実装方向に湾曲形状を有する1以上の電子部品21の複合部品1における数によって制御することができる。
-複合部品の実装面における第1湾曲面の占める割合の算出方法-
複合部品1の実装面3における第1湾曲面3aの占める割合は以下のようにして算出することができる。詳しくは、複合部品1を切断して、複合部品1の中央を含む切断面(ZX断面)を形成する。ZX断面のSEM画像を撮像する。SEM画像における複数の電子部品21の第1交点と、第2交点とを通過する第1直線をそれぞれ作成する。第1交点から第2交点までの実装面3の長さの和(以下、「実装面3の総長」とも称する)を算出する。第1直線から鉛直下方向(逆Z方向)にはみ出す実装面3の領域の面の長さの和(以下、「第1湾曲面3aの総長」とも称する)を算出する。式{(第1湾曲面3aの総長)/(実装面3の総長)}×100を用いて複合部品の実装面における第1湾曲面の占める割合(%)を算出する。なお、複合部品1の中央とは、本明細書において平面視での矩形の複合部品1における2つの対角線の交点をいう。矩形とは、厳密な矩形(より具体的には、長方形、正方形)に限定されず、例えば、角部が円弧状であってもよい。角部が円弧状である場合、仮想的な角部から対角線の交点を導くことができる。
複合部品1の実装面3における第1湾曲面3aの占める割合は以下のようにして算出することができる。詳しくは、複合部品1を切断して、複合部品1の中央を含む切断面(ZX断面)を形成する。ZX断面のSEM画像を撮像する。SEM画像における複数の電子部品21の第1交点と、第2交点とを通過する第1直線をそれぞれ作成する。第1交点から第2交点までの実装面3の長さの和(以下、「実装面3の総長」とも称する)を算出する。第1直線から鉛直下方向(逆Z方向)にはみ出す実装面3の領域の面の長さの和(以下、「第1湾曲面3aの総長」とも称する)を算出する。式{(第1湾曲面3aの総長)/(実装面3の総長)}×100を用いて複合部品の実装面における第1湾曲面の占める割合(%)を算出する。なお、複合部品1の中央とは、本明細書において平面視での矩形の複合部品1における2つの対角線の交点をいう。矩形とは、厳密な矩形(より具体的には、長方形、正方形)に限定されず、例えば、角部が円弧状であってもよい。角部が円弧状である場合、仮想的な角部から対角線の交点を導くことができる。
複合部品1の実装面3は、1以上の電子部品21の湾曲形状に対応する(反映する)。詳しくは、1個の電子部品21の湾曲形状に対し、実装面3における1個の第1湾曲面3aが対応する。図1では、5つの電子部品21が湾曲形状を有し、これに対応するように複合部品1の実装面3は5つの第1湾曲面3aを有する。
複合部品1の実装面3は、断面視において、複数の第1湾曲面3aのうち少なくとも2つの第1湾曲面が屈曲部を介して隣り合う。詳しくは、複合部品1の実装面3は、断面視において、5つの第1湾曲面3aが存在し、これらは4つの屈曲部3bを介して隣り合う。このため、複合部品1の実装構造体100において、アンダーフィル層101の上面101bは、上記形状を有する複合部品1の実装面3に接する。複合部品1の回路基板103への実装において、硬化前のアンダーフィル層(アンダーフィル材の塗布膜101a)には厚みの差に加え、複合部品1の実装面3の屈曲部3bに相当する箇所が形成される。屈曲部3bに相当する箇所は、Y方向に延在するため、ボイド101cの移動経路になり得る。よって、アンダーフィル材の塗布膜101a中に発生したボイド101cは、平面視において複合部品1の実装面3の領域R3外にさらに移動しやすくなる。したがって、本実施形態に係る複合部品1は、電気的接続性の低下をさらに抑制する。
複合部品1はその全体が実装方向に凸状に湾曲してもよい。複合部品1の実装構造体100において、アンダーフィル層101の上面101bは、回路基板103の実装面全体に対して鉛直下向きに凸状に湾曲(湾曲)する形状を有する複合部品1の実装面に接する。このため、複合部品1の回路基板103への実装において硬化前のアンダーフィル層(アンダーフィル材の塗布膜101a)に厚みの差が形成されることにより、アンダーフィル材の塗布膜101a内のボイド101cが複合部品1の実装面の領域R3外に移動しやすくなる。よって、アンダーフィル材の塗布膜101a中に発生したボイド101cは、平面視において複合部品1の実装面の領域R3外に移動し、さらにアンダーフィル材の塗布膜101a外に移動しやすくなる。したがって、本実施形態に係る複合部品1は、電気的接続性の低下をさらに抑制する。
-複合部品1の全体が実装方向に凸状に湾曲することの確認方法-
複合部品1はその全体が実装方向に凸状に湾曲することが以下のようにして確認することができる。詳しくは、複合部品1の中央を含む切断面(ZX断面)を形成する。ZX断面のSEM画像を撮像する。SEM画像における複合部品1の一方の端面と部品面(別の電子部品を実装し得る面であって、インターポーザ電極層19の面)との第3交点、ならびに他方の端面と部品面との第4交点を通る第2直線を作成する。部品面全体が第2直線よりも逆Z方向に存在するか否かを確認する。部品面全体が第2直線よりも逆Z方向に存在する場合、その部品面に湾曲面がフィットできれば、複合部品1はその全体が実装方向に凸状に湾曲していると判定する。ここで、複合部品1の中央とは、平面視における矩形の複合部品1の2つの対角線の交点をいう。
複合部品1はその全体が実装方向に凸状に湾曲することが以下のようにして確認することができる。詳しくは、複合部品1の中央を含む切断面(ZX断面)を形成する。ZX断面のSEM画像を撮像する。SEM画像における複合部品1の一方の端面と部品面(別の電子部品を実装し得る面であって、インターポーザ電極層19の面)との第3交点、ならびに他方の端面と部品面との第4交点を通る第2直線を作成する。部品面全体が第2直線よりも逆Z方向に存在するか否かを確認する。部品面全体が第2直線よりも逆Z方向に存在する場合、その部品面に湾曲面がフィットできれば、複合部品1はその全体が実装方向に凸状に湾曲していると判定する。ここで、複合部品1の中央とは、平面視における矩形の複合部品1の2つの対角線の交点をいう。
複合部品1は、複数の電子部品21をインターポーザ構造10の内部に固定する。つまり、複合部品1は、電子部品内蔵型の複合部品である。
(電子部品層)
電子部品層20は、インターポーザ電極19aとSiベース層13との間に設けられている。電子部品層20は、接着層11を介してSiベース層13の第2主面13bに接着している。電子部品層20は、複数の電子部品21を含み、さらに複数の電子部品21を封止する樹脂封止部23を含む。
電子部品層20は、インターポーザ電極19aとSiベース層13との間に設けられている。電子部品層20は、接着層11を介してSiベース層13の第2主面13bに接着している。電子部品層20は、複数の電子部品21を含み、さらに複数の電子部品21を封止する樹脂封止部23を含む。
(複数の電子部品)
複数の電子部品21は、電子部品層20において樹脂封止部23で封止されている。複数の電子部品21は、部品電極21bがSi貫通ビア17を介して再配線層15と電気的に接続しつつ、部品電極21bと第3主面21dとが接着層11を介してSiベース層13の第2主面13bに接着している。
複数の電子部品21は、電子部品層20において樹脂封止部23で封止されている。複数の電子部品21は、部品電極21bがSi貫通ビア17を介して再配線層15と電気的に接続しつつ、部品電極21bと第3主面21dとが接着層11を介してSiベース層13の第2主面13bに接着している。
複数の電子部品21は、部品電極21bが直線状に延在するSi貫通ビア17を介して再配線層15と電気的に接続するようにして、電子部品層20内に配置されている。換言すると、複数の電子部品21は、電子部品層20において、いずれも電子部品本体部21aの第4主面21eに対して第3主面21dが再配線層15側に位置するように、配置されている。つまり、複数の電子部品21は、電子部品層20において、いずれも同方向に配置されている。このように複数の電子部品21が電子部品層20において同方向に配置されているため、異なる方向に配置されている場合に比べ、電子部品21の湾曲が相殺されにくく、複合部品1の全体が実装方向に凸状に湾曲しやすい。これにより、複合部品1は、電気的接続性の低下をさらに抑制する。
さらに、この場合、複合部品1は、異なる方向に配置されている場合に比べ、シンプルな配線を有するため、配線長を短くして回線抵抗を低減しかつコストを低減することができる。
さらに、この場合、複合部品1は、異なる方向に配置されている場合に比べ、シンプルな配線を有するため、配線長を短くして回線抵抗を低減しかつコストを低減することができる。
複数の電子部品21は、それぞれ電子部品本体部21aと電子部品本体部21aに配置された部品電極21bとを有する。複数の電子部品21は、例えば、Siベース層13を構成する物質と同様の物質中に1以上の素子が一体化された電子部品である。電子部品21は、例えば、能動部品(より具体的には、CPU、GPU、およびLSI等)ならびに受動部品(より具体的には、キャパシタ、抵抗器、およびインダクタ等)である。
電子部品本体部21aは、互いに対向する第3主面21dおよび第4主面21eを有する。電子部品本体部21aは、例えば、セラミックまたは半導体材料(より具体的には、シリコン等)を含む。
部品電極21bは電子部品本体部21aの第3主面21dに配置されている。部品電極21bは、Si貫通ビア17に接続され、電気的に接続している。部品電極21bは、導電性材料として、例えば、Cu、Ni、SnおよびAlならびにこれらを含む合金である。導電性材料は、これらの中でも、Si貫通ビア17と同じ材料であることが好ましい。部品電極21bの厚みは、例えば、1μm~30μmであり、好ましくは5μm以下である。部品電極21bを、1~5μmの厚みに薄くすることができる。部品電極21bの厚みは、例えば、電子部品本体部21aの厚みの1/4~1/6倍にすることができる。
(1以上の電子部品)
複数の電子部品21のうち1以上の電子部品21は、断面視において何れも複合部品1の実装方向に凸状に湾曲する湾曲形状を有する。図1においては、複合部品1中に含まれる5つの電子部品21のうちすべての電子部品21が断面視においてその全体が複合部品1の実装方向に凸状に湾曲する湾曲形状を有する。1以上の電子部品21の厚みは、例えば、80~120μmである。
複数の電子部品21のうち1以上の電子部品21は、断面視において何れも複合部品1の実装方向に凸状に湾曲する湾曲形状を有する。図1においては、複合部品1中に含まれる5つの電子部品21のうちすべての電子部品21が断面視においてその全体が複合部品1の実装方向に凸状に湾曲する湾曲形状を有する。1以上の電子部品21の厚みは、例えば、80~120μmである。
1以上の電子部品21の湾曲形状とは、本明細書において、断面視(ZX断面)において実装方向に(後述の第3直線から逆Z方向に)凸状に湾曲するような形状をいう。このため、湾曲形状は、例えば、図1に示すように、1以上の電子部品21の全体が凸状に湾曲している円弧形状だけでなく、その一部が実装方向に湾曲する形状であってもよい。その一部が実装方向に湾曲する形状としては、例えば、複数の異なる種類の曲線で構成されている湾曲形状が挙げられる。湾曲形状は、例えば、樹脂層21cおよび部品電極21bの配置により制御することができる。また、湾曲形状の湾曲度合いは、樹脂層21cおよび電子部品本体部21aの厚み、ならびに製造方法における加熱条件(より具体的には、加熱温度および加熱時間等)により制御することができる。
-湾曲形状の確認方法-
1以上の電子部品21が湾曲形状を有することは、以下のようにして確認することができる。詳しくは、複合部品1を切断して、1以上の電子部品21において対象とする電子部品21の中央部(定義については後述する)を含む切断面(ZX断面)を形成する。ZX断面のSEM画像を撮像する。SEM画像における当該電子部品本体部21aの第3主面21dと一方の端面E1との第5交点と、第3主面21dと他方の端面E2との第6交点とを通る第3直線を作成する。第3直線から逆Z方向にはみ出す電子部品本体部21a領域の有無を確認する。当該はみ出す領域が存在する場合、第3直線から逆Z方向にはみ出す電子部品本体部21aの第3主面21dを湾曲面でフィットできる場合、対象とする電子部品21が湾曲形状を有すると判定する。1以上の電子部品21が複数存在する場合、それぞれの電子部品について確認できる。
1以上の電子部品21が湾曲形状を有することは、以下のようにして確認することができる。詳しくは、複合部品1を切断して、1以上の電子部品21において対象とする電子部品21の中央部(定義については後述する)を含む切断面(ZX断面)を形成する。ZX断面のSEM画像を撮像する。SEM画像における当該電子部品本体部21aの第3主面21dと一方の端面E1との第5交点と、第3主面21dと他方の端面E2との第6交点とを通る第3直線を作成する。第3直線から逆Z方向にはみ出す電子部品本体部21a領域の有無を確認する。当該はみ出す領域が存在する場合、第3直線から逆Z方向にはみ出す電子部品本体部21aの第3主面21dを湾曲面でフィットできる場合、対象とする電子部品21が湾曲形状を有すると判定する。1以上の電子部品21が複数存在する場合、それぞれの電子部品について確認できる。
複数の電子部品21のうち1以上の電子部品21は、電子部品本体部21aおよび部品電極21bに加え部品電極21b間に配置された樹脂層21cをさらに有する。1以上の電子部品21は、部品電極21b間に配置された樹脂層21cを有することにより、断面視において凸状に湾曲する湾曲形状を有することができる。その理由は以下のように推測される。樹脂層21cは、電子部品21の電子部品本体部21aに比べ、例えば、加熱によって膨張しやすいため、例えば、複合部品1の製造において1以上の電子部品21は樹脂層21c側(実装方向)に凸状に湾曲する湾曲形状を形成しやすい。
樹脂層21cはまた、部品電極21b間を電気的に絶縁する層としても機能する。樹脂層21cの厚みは、例えば、1~30μmであり、好ましくは5μm以下である。部品電極21bを、1~5μmの厚みに薄くすることができる。樹脂層21cの厚みは、例えば、電子部品本体部21aの厚みの1/4~1/6倍にすることができる。
樹脂層21cの厚みは、部品電極21bと同じであってもよく、かかる場合、樹脂層21cの上面と部品電極21bの上面とが面一となる。
樹脂層21cの厚みは、部品電極21bと同じであってもよく、かかる場合、樹脂層21cの上面と部品電極21bの上面とが面一となる。
樹脂層21cの線膨張係数は、電子部品本体部21aの線膨張係数よりも大きくすることができる。例えば、樹脂層21cの線膨張係数は、電子部品本体部21aの線膨張係数に対して、10~30倍とすることができる。樹脂層21cの線膨張係数は、例えば、30~150ppm/℃である。電子部品本体部21aを構成する材質の線膨張係数は、例えば、1~25ppm/℃である。例えば、複合部品1の製造において、1以上の電子部品21の樹脂層21cは、電子部品本体部21aに比べ複合部品1の実装面3側に配置され、加熱により電子部品本体部21aに比べ大きく膨張する。このため、複合部品1の製造において、樹脂層21cを有する1以上の電子部品21は実装方向に凸状に湾曲する形状となり得る。これにより、複合部品1において1以上の電子部品21は、いずれも複合部品1の実装方向に凸状に湾曲する湾曲形状を有し得る。
樹脂層21cは、例えば、樹脂を含む。かかる場合、電子部品本体部21aがセラミックまたは半導体系材料を含むと、樹脂層21cの線膨張係数が電子部品本体部21aの線膨張係数よりも大きい関係を構成しやすい。セラミックとしては、例えば、アルミナおよびジルコニアのような酸化物、炭化ケイ素のような炭化物、ならびに窒化ケイ素のような窒化物が挙げられる。半導体系材料としては、例えば、第14族非金属元素を含む半導体材料(より具体的には、C、Si、およびGeのような単体元素、ならびにSiCおよびSiGeのような化合物)、第13像元素と第15族元素とを含む化合物半導体材料(より具体的には、GaAs、GaP、GaN、InSbおよびInP等)ならびに、第12族元素と第14族元素とを含む化合物半導体材料(より具体的には、ZnSe、CdSおよびZnO等)が挙げられる。
(樹脂封止部)
樹脂封止部23は、樹脂(例えば、エポキシ樹脂)を含み、複数の電子部品21を樹脂で一体化させることができる。複数の電子部品21を樹脂と一体化させることができるため、1以上の電子部品21が断面視において何れもその全体が実装方向に凸状に湾曲する湾曲形状を有していた場合であっても、1以上の電子部品21を電子部品層20内に配置することができる。また、Siベース層13と寸法が一致しない電子部品(より具体的には、汎用の電子部品)であっても、電子部品層20内に配置することができる。これにより、低コスト、高性能な電子部品を使用することができる。また、自由度が高い設計が可能となり、用途に応じて電子部品を組み合わせることができる。例えば、複合部品1は、異なる種類の電子部品を内蔵することができる。
樹脂封止部23は、樹脂(例えば、エポキシ樹脂)を含み、複数の電子部品21を樹脂で一体化させることができる。複数の電子部品21を樹脂と一体化させることができるため、1以上の電子部品21が断面視において何れもその全体が実装方向に凸状に湾曲する湾曲形状を有していた場合であっても、1以上の電子部品21を電子部品層20内に配置することができる。また、Siベース層13と寸法が一致しない電子部品(より具体的には、汎用の電子部品)であっても、電子部品層20内に配置することができる。これにより、低コスト、高性能な電子部品を使用することができる。また、自由度が高い設計が可能となり、用途に応じて電子部品を組み合わせることができる。例えば、複合部品1は、異なる種類の電子部品を内蔵することができる。
(インターポーザ構造)
インターポーザ構造10は、インターポーザ構造10は、互いに対向する第1主面13aおよび第2主面13bを有するSiベース層13と、第1主面13aに形成されている再配線層15と、再配線層15と電気的に接続しSiベース層13内を貫通する貫通電極であるSi貫通ビア17と、第2主面13bと対向するインターポーザ電極層19とを有する。インターポーザ構造10は、Siベース層13とインターポーザ電極層19との間に電子部品層20を設ける。インターポーザ構造10は、複数の電子部品21をSiベース層13の第2主面13bに接着する接着層11をさらに有する。インターポーザ構造10は、例えば、端子ピッチが異なるパッケージ基板と複数の電子部品21とを中継する。
インターポーザ構造10は、インターポーザ構造10は、互いに対向する第1主面13aおよび第2主面13bを有するSiベース層13と、第1主面13aに形成されている再配線層15と、再配線層15と電気的に接続しSiベース層13内を貫通する貫通電極であるSi貫通ビア17と、第2主面13bと対向するインターポーザ電極層19とを有する。インターポーザ構造10は、Siベース層13とインターポーザ電極層19との間に電子部品層20を設ける。インターポーザ構造10は、複数の電子部品21をSiベース層13の第2主面13bに接着する接着層11をさらに有する。インターポーザ構造10は、例えば、端子ピッチが異なるパッケージ基板と複数の電子部品21とを中継する。
(Siベース層)
Siベース層13は、互いに対向する第1主面13aおよび第2主面13bを有する。Siベース層13の厚みは、例えば、150μm以下であり、好ましくは50μm以下であり、より好ましくは30μm以下である。このように、Siベース層13の厚みを極端に薄くできる理由は、後述する複合部品1の製造方法において、Siベース層13にSiサポート33を貼合して強度を補強するため、Siベース層13を研削して薄化しても、強度不足によるSiベース層13の破損(割れ等)が発生しにくくなるからである(図3G参照)。Siサポート33による強度の補強によって、複合部品1の製造が可能となる。Siベース層13の厚みを従来に比べ、極端に薄くできるため、複数の電子部品21の部品電極21bから再配線層15まで電気的に接続するビア配線の長さを短くすることができる。Siベース層13は、実質的にSiから構成される。
Siベース層13は、互いに対向する第1主面13aおよび第2主面13bを有する。Siベース層13の厚みは、例えば、150μm以下であり、好ましくは50μm以下であり、より好ましくは30μm以下である。このように、Siベース層13の厚みを極端に薄くできる理由は、後述する複合部品1の製造方法において、Siベース層13にSiサポート33を貼合して強度を補強するため、Siベース層13を研削して薄化しても、強度不足によるSiベース層13の破損(割れ等)が発生しにくくなるからである(図3G参照)。Siサポート33による強度の補強によって、複合部品1の製造が可能となる。Siベース層13の厚みを従来に比べ、極端に薄くできるため、複数の電子部品21の部品電極21bから再配線層15まで電気的に接続するビア配線の長さを短くすることができる。Siベース層13は、実質的にSiから構成される。
Siベース層13の厚みは、複数の電子部品21の厚みに比べ、小さくすることができる。Siベース層13の厚みが複数の電子部品21の厚みに比べ小さいと、複合部品1の実装面3は1以上の電子部品21の湾曲形状を反映しやすい。例えば、Siベース層13の厚みは、複数の電子部品21の厚みに比べ好ましくは50%以下、より好ましくは20%以下である。複数の電子部品21の厚みは、例えば、30~120μmである。Siベース層13の厚みが50μm以下であると、再配線層15から部品電極21bまでのビア配線の長さが従来(例えば、約100μm)に比べ短くすることができる。このため、ビア配線による寄生インピーダンスを低下させ、複合部品1を使用する電子機器の電気特性を向上させることができる。このような電気特性の低下としては、例えば、再配線層15上に実装される半導体素子ICにおいて、高速駆動する半導体素子ICに対する電源電圧変動の抑制機能の低下、および高周波リップルを吸収する機能の低下が挙げられる。
(再配線層)
再配線層15は、Siベース層13の第1主面13aに形成されている。再配線層15は、多層配線層である。再配線層15は、例えば、Siベース層13の第1主面13a側におけるSi貫通ビア17の配線レイアウトを、再配線層15上に配置する別の電子部品の部品電極レイアウトに変換する。すなわち、再配線層15を介して、Si貫通ビア17と、再配線層15上に配置する別の電子部品とを電気的に接続して、所望の電気回路を形成する。再配線層15は、配線(導電配線)15bと、誘電膜15aとを備える。
再配線層15は、Siベース層13の第1主面13aに形成されている。再配線層15は、多層配線層である。再配線層15は、例えば、Siベース層13の第1主面13a側におけるSi貫通ビア17の配線レイアウトを、再配線層15上に配置する別の電子部品の部品電極レイアウトに変換する。すなわち、再配線層15を介して、Si貫通ビア17と、再配線層15上に配置する別の電子部品とを電気的に接続して、所望の電気回路を形成する。再配線層15は、配線(導電配線)15bと、誘電膜15aとを備える。
配線15bは、導電ビアを有する。導電ビアは、再配線層15内の異なる層間の配線を電気的に接続する。配線15bは導電性材料を含む。導電性材料は、例えば、Cu、Ag、およびAu、ならびにそれらを含む合金であり、これらの中でもCuが好ましい。再配線層15は、複数の層を有することができ、例えば、2層以上の配線15bと、1層以上の誘電膜15aとを有する。再配線層15を構成する配線15b 1層および誘電膜15a 1層の厚みは、例えば、1.5μm~5.0μmである。この場合、再配線層15の厚みは、これらの1層分の厚み(1.5μm~5.0μm)に再配線層15内の合計層数を乗じた値(単位:μm)となる。
誘電膜15aは、絶縁材料を含んで構成される。絶縁材料としては、例えば、有機絶縁材料、および無機絶縁材料が挙げられる。有機絶縁材料としては、例えば、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、ポリエステル、ポリプロピレン、ポリイミド、アクリロニトリル―ブタジエン―スチレン(ABS)樹脂、アクリロニトリル―スチレン(AS)樹脂、メタクリル樹脂、ポリアミド、フッ素樹脂、液晶ポリマー、ポリブチレンテレフタレート、およびポリカーボネートが挙げられる。無機絶縁材料としては、例えば、酸化ケイ素(SiO2)および窒化ケイ素(SiN、Si3N4)が挙げられる。
誘電膜15aの厚みは、例えば、0.1~2μmである。誘電膜15aは、2種以上の成分を含む多成分膜であってもよい。多成分膜は、複数の層が成分ごとに形成される多層膜であってもよい。多層膜の層構造は、例えば、Siベース層13側から順に、SiO2(厚み0.25μm)/Si3N4(厚み0.1μm)/SiO2(厚み0.25μm)/Si3N4(厚み0.1μm)である。
(Si貫通ビア)
Si貫通ビア17は、再配線層15と電気的に接続しSiベース層13内を貫通している。Si貫通ビア17は、Si貫通ビア本体部17aと、延出部17bとを有する。Si貫通ビア本体部17aは、再配線層15と電気的に接続しSiベース層13内を貫通する。延出部17bは、Si貫通ビア本体部17aと電気的に接続し、Siベース層13の第2主面13bから延出し、接着層11内を貫通しかつ部品電極21bと電気的に接続する。このように、部品電極21bから再配線層15まで電気的に接続するビア配線は、Si貫通ビア17のみから構成させるため、はんだバンプを有しない。よって、本実施形態に係る複合部品1は、ビア配線による寄生インピーダンスをさらに低減させることができる。また、これにより複合部品1を使用する電子機器の電子特性が向上する。さらに、従来に比べ配線長を短くできるため、複合部品1の厚みを低減することができ、複合部品1の小型化、薄型化が可能となる。ビア配線の長さ(すなわち、Si貫通ビア17の積層方向の長さ)は、例えば、3μm~36μmである。
Si貫通ビア17は、再配線層15と電気的に接続しSiベース層13内を貫通している。Si貫通ビア17は、Si貫通ビア本体部17aと、延出部17bとを有する。Si貫通ビア本体部17aは、再配線層15と電気的に接続しSiベース層13内を貫通する。延出部17bは、Si貫通ビア本体部17aと電気的に接続し、Siベース層13の第2主面13bから延出し、接着層11内を貫通しかつ部品電極21bと電気的に接続する。このように、部品電極21bから再配線層15まで電気的に接続するビア配線は、Si貫通ビア17のみから構成させるため、はんだバンプを有しない。よって、本実施形態に係る複合部品1は、ビア配線による寄生インピーダンスをさらに低減させることができる。また、これにより複合部品1を使用する電子機器の電子特性が向上する。さらに、従来に比べ配線長を短くできるため、複合部品1の厚みを低減することができ、複合部品1の小型化、薄型化が可能となる。ビア配線の長さ(すなわち、Si貫通ビア17の積層方向の長さ)は、例えば、3μm~36μmである。
Si貫通ビア17は、図2では、積層方向に略直線状となっている。ZX平面におけるSi貫通ビア17の断面形状は、図2では略矩形であるが、これに限定されず、積層方向にテーパー形状であってもよい。また、XY平面におけるSi貫通ビア17の断面形状は、例えば、略円形状、略多角形状、および略多角形の角が丸みを帯びた形状である。
複合部品1の積層方向に直交する平面(XY平面)における部品電極21bの断面形状は、略長方形である。
(インターポーザ電極層)
インターポーザ電極層19は、複合部品1上に別の電子部品を搭載しうる際に複合部品1と別の電子部品間に介在させる層である。また、インターポーザ電極層19は、複合部品1を電子機器に搭載する際には、複合部品1と電子機器との間に介在させる層である。インターポーザ電極層19は、インターポーザ電極19aと、誘電膜とを有する。インターポーザ電極19aは、複合部品1と別の電子部品または電子機器との間を電気的に接続するものであり、誘電膜は、複合部品1と別の電子部品または電子機器との間の必要な個所を電気的に分離するものである。インターポーザ電極19aは、Siベース層13の第2主面13bと対向する。インターポーザ電極19aは、例えば、Cu、AgおよびAgならびにそれらを含む合金であり、これらの中でもCuが好ましい。
インターポーザ電極層19は、複合部品1上に別の電子部品を搭載しうる際に複合部品1と別の電子部品間に介在させる層である。また、インターポーザ電極層19は、複合部品1を電子機器に搭載する際には、複合部品1と電子機器との間に介在させる層である。インターポーザ電極層19は、インターポーザ電極19aと、誘電膜とを有する。インターポーザ電極19aは、複合部品1と別の電子部品または電子機器との間を電気的に接続するものであり、誘電膜は、複合部品1と別の電子部品または電子機器との間の必要な個所を電気的に分離するものである。インターポーザ電極19aは、Siベース層13の第2主面13bと対向する。インターポーザ電極19aは、例えば、Cu、AgおよびAgならびにそれらを含む合金であり、これらの中でもCuが好ましい。
インターポーザ電極19aと、電子機器との電気的接続は、はんだバンプで実施される。インターポーザ電極19aは、はんだバンプに対応するために、表面にNiやAuによるめっき層を有することができる。本実施形態に係る複合部品1は実装面側に凸状に湾曲する形状を有するため、回路基板103に対して高さのばらつきが生じ得る。しかしながら、本実施形態に係る複合部品1がはんだバンプにより電子機器との電気的接続を構成すると、はんだバンプが高さのばらつきを調節して接合することができる。このため、高さのばらつきに起因する電気的接続性の低下を抑制できる。つまり、本実施形態は、インターポーザ電極19aを有するインターポーザ構造を含むことで、電気的接続性の低下を抑制することができる。
(接着層)
接着層11は、電子部品層20をインターポーザ構造10の内部に接着して固定する。より具体的には、接着層11は、電子部品層20をSiベース層13の第2主面13bに接着させる。
接着層11は、電子部品層20をインターポーザ構造10の内部に接着して固定する。より具体的には、接着層11は、電子部品層20をSiベース層13の第2主面13bに接着させる。
本明細書において接着層11の厚みは、部品電極21bの下面からSiベース層13の第2主面13bまでのZ方向の厚みをいう。1以上の電子部品21は、実装方向に凸状に湾曲する湾曲形状を有するため、断面視において、1以上の電子部品21とSiベース層13の第2主面13bとの間に位置する接着層11の領域における、中央部11a(接着層11の中央部11a)の厚みが端部11b(接着層11の端部11b)での厚みに比べ小さい。つまり、Z方向に1以上の電子部品21が存在する接着層11の厚みは、1以上の電子部品21の両端部での接着層11(すなわち、接着層11の端部11b)の厚みに比べ、その中央部での接着層11(接着層11の中央部11a)での厚みが小さくなっている。このため、複合部品1の製造においてボイド31cが移動する経路となり得る硬化前の接着層(すなわち、接着剤の塗布膜31)は、断面視において中央部での厚みに対して端部の厚みが大きくなっている。よって、接着剤の塗布膜31中に発生したボイド31cは、硬化前の電子部品21の実装面外に移動しやすく、さらに接着剤の塗布膜31外に移動しやすい(この詳細については、複合部品1の製造方法における電子部品接着工程にて説明する)。したがって、得られる接着層11内にボイド31cが存在しにくくなるため、本実施形態に係る複合部品は電気的接続性の低下をさらに抑制する。
本明細書において、1以上の電子部品21の中央部とは、複合部品1をZ方向から平面視した場合に、対象とする矩形状の電子部品21の対角線の交点を含む切断面(例えば、図1および2に示すようなZX平面)における電子部品21の端面E1,E2間の中間C1を中心とするX方向に長さL1までの範囲の部分をいう。長さL1は、例えば、0~50μmである。長さL1が0μmである場合は、中央部は中間C1の部分である。本明細書において、1以上の電子部品21の端部とは、複合部品1をZ方向から平面視した場合に、対象とする矩形の電子部品21の対角線の交点を含む切断面における電子部品21の端面E1,E2から長さL2までの範囲の部分をいう。長さL2は、例えば、0~50μmである。長さL2が0μmである場合は、端部は端面E1,E2の部分である。また、本明細書において矩形とは、厳密な矩形(より具体的には、長方形、正方形)に限定されず、例えば、角部が円弧状であってもよい。角部が円弧状である場合、仮想的な角部から対角線の交点を導くことができる。
1以上の電子部品21の中央部での接着層11の厚みは、複合部品1の断面(ZX断面)を形成し、走査型電子顕微鏡(SEM)を用いてSEM画像を撮像する。SEM画像において、中央部での接着層11(接着層11の中央部11a)の厚みを複数測定する(測定数n≧3)。得られた複数の測定値の平均値を中央部での接着層11の厚みとする。1以上の電子部品21の端部での接着層11(接着層11の端部11b)の厚みは、複合部品1の断面(ZX断面)を形成し、走査型電子顕微鏡を用いてSEM画像を撮像する。SEM画像において、端部での接着層11の厚みを複数測定する(測定数n≧3)。得られた複数の測定値の平均値を端部での接着層11の厚みとする。なお、中央部の厚みが端部での厚みに比べ小さいとは、中央部の厚みが両端部のうちの少なくとも一方の端部での厚みに比べ小さければよい。
1以上の電子部品21の中央部での接着層11の厚みは、例えば、10μm以下であり、好ましくは5μm以下である。接着層11の厚みが10μm以下であると、Si貫通ビア17の積層方向の長さ(電気的接続経路)が短縮されるため、直流抵抗Rdcおよび熱抵抗を小さくなり、電子部品モジュールの特性が向上する。また、接着層11の厚みが10μm以下であると、複合部品1の厚みが薄くなる。これにより、複合部品1を使用する電子部品を小型化、薄型化することができる。
[複合部品の製造方法]
第1実施形態に係る複合部品1の製造方法は、例えば、
電子部品21の部品電極21b間に樹脂層21cを形成する樹脂層形成工程と、
Siベース層13上に接着層11を形成し、部品電極21bおよび樹脂層21cが接着層11を介してSiベース層13と対向するようにSiベース層13上に複数の電子部品21を接着する電子部品接着工程と、
Siベース層13上に接着した複数の電子部品21を樹脂で封止して一体化した電子部品層20を形成する電子部品封止工程と、
Siベース層13および接着層11にエッチングにより貫通孔13c,11cを形成して、電子部品21の部品電極21bを露出させる貫通孔形成工程と、
電解めっきにより貫通孔13cにSi貫通ビア17を形成するSi貫通ビア形成工程と
を含んで成る。
第1実施形態に係る複合部品1の製造方法は、例えば、
電子部品21の部品電極21b間に樹脂層21cを形成する樹脂層形成工程と、
Siベース層13上に接着層11を形成し、部品電極21bおよび樹脂層21cが接着層11を介してSiベース層13と対向するようにSiベース層13上に複数の電子部品21を接着する電子部品接着工程と、
Siベース層13上に接着した複数の電子部品21を樹脂で封止して一体化した電子部品層20を形成する電子部品封止工程と、
Siベース層13および接着層11にエッチングにより貫通孔13c,11cを形成して、電子部品21の部品電極21bを露出させる貫通孔形成工程と、
電解めっきにより貫通孔13cにSi貫通ビア17を形成するSi貫通ビア形成工程と
を含んで成る。
複合部品1の製造方法は、さらに、
Siベース層13を準備するSiベース層準備工程と、
電子部品層20を研削して薄化する電子部品層薄化工程と、
電子部品層20上にSiサポート33を貼合するSiサポート貼合工程と、
電子部品層20を介してSiサポート33と対向するSiベース層13を薄化するSiベース層薄化工程と、
所定のパターンを有する誘電膜15aをSiベース層13上に形成する誘電膜形成工程と、
再配線層15を形成する再配線層形成工程と、
インターポーザ電極19aを形成するインターポーザ電極形成工程と、
ダイシングにより個片化するダイシング工程と
を含んで成ってもよい。
Siベース層13を準備するSiベース層準備工程と、
電子部品層20を研削して薄化する電子部品層薄化工程と、
電子部品層20上にSiサポート33を貼合するSiサポート貼合工程と、
電子部品層20を介してSiサポート33と対向するSiベース層13を薄化するSiベース層薄化工程と、
所定のパターンを有する誘電膜15aをSiベース層13上に形成する誘電膜形成工程と、
再配線層15を形成する再配線層形成工程と、
インターポーザ電極19aを形成するインターポーザ電極形成工程と、
ダイシングにより個片化するダイシング工程と
を含んで成ってもよい。
具体的に、図3A~図3Qを参照して、複合部品1の製造方法の一例について説明する。図3A~図3Qは、複合部品1の製造方法を説明するための図である。第1実施形態に係る複合部品1の製造方法は、樹脂層形成工程と、Siベース層準備工程と、電子部品接着工程と、電子部品封止工程と、電子部品層薄化工程と、Siサポート貼合工程と、Siベース層薄化工程と、誘電膜形成工程と、貫通孔形成工程と、Si貫通ビア形成工程と、再配線層形成工程と、インターポーザ電極形成工程と、ダイシング工程とを含む。
なお、この製造方法では電子部品接着工程からインターポーザ電極形成工程までに複合部品1が集積したマザー集積体を作製する。
なお、この製造方法では電子部品接着工程からインターポーザ電極形成工程までに複合部品1が集積したマザー集積体を作製する。
(樹脂層形成工程)
樹脂層形成工程では、電子部品21の部品電極21b間に樹脂層形成する。より具体的には、樹脂層形成工程では、樹脂を含む塗布膜を形成し、平坦化処理を施して樹脂層21cを形成する。図3Aに示すように、樹脂と溶媒とを含む溶液を、スピンコート法を用いて塗布して塗布膜を形成する。ここで、塗布膜の最も低い部分が、部品電極21bの最も高い部分よりも高くなるようにする。つまり、複数の部品電極21bのすべてが塗布膜に完全に埋没するように塗布膜を形成する。塗布層を乾燥して樹脂層21cを形成する。後続の平坦化処理前の樹脂層21cは、好ましくは完全に部品電極21bを被覆する。
樹脂層形成工程では、電子部品21の部品電極21b間に樹脂層形成する。より具体的には、樹脂層形成工程では、樹脂を含む塗布膜を形成し、平坦化処理を施して樹脂層21cを形成する。図3Aに示すように、樹脂と溶媒とを含む溶液を、スピンコート法を用いて塗布して塗布膜を形成する。ここで、塗布膜の最も低い部分が、部品電極21bの最も高い部分よりも高くなるようにする。つまり、複数の部品電極21bのすべてが塗布膜に完全に埋没するように塗布膜を形成する。塗布層を乾燥して樹脂層21cを形成する。後続の平坦化処理前の樹脂層21cは、好ましくは完全に部品電極21bを被覆する。
平坦化処理では、図3Bに示すように、例えば、サーフェスプレーナおよびグラインダを用いて、部品電極21bおよび樹脂層21cの表面を研削して平坦化し、部品電極21b間に樹脂層21cを形成する。これにより、部品電極21bの上面が露出し、部品電極21bおよび樹脂層21cの上面が面一となる。
(Siベース層準備工程)
Siベース層準備工程では、Siベース層13としてSiウェハを準備する。Siウェハの形状は、円柱形状であり得るが、これに限定されない。Siウェハの形状が円柱形状である場合、Siウェハの厚みは、例えば、755μm(Siウェハの直径φ300mm)、725μm(φ200mm)、625μm(φ150mm)、および525μm(φ100mm)である。なお、Siベース層準備工程は、樹脂層形成工程の前に実施されてもよい。
Siベース層準備工程では、Siベース層13としてSiウェハを準備する。Siウェハの形状は、円柱形状であり得るが、これに限定されない。Siウェハの形状が円柱形状である場合、Siウェハの厚みは、例えば、755μm(Siウェハの直径φ300mm)、725μm(φ200mm)、625μm(φ150mm)、および525μm(φ100mm)である。なお、Siベース層準備工程は、樹脂層形成工程の前に実施されてもよい。
(電子部品接着工程)
電子部品接着工程では、Siベース層13上に接着層11を形成し、部品電極21bおよび樹脂層21cが接着層11を介してSiベース層13と対向するようにSiベース層13上に複数の電子部品21を接着する。電子部品接着工程では、図3Cに示すように、例えば、Siベース層13上に接着剤を塗布し、その上に複数の電子部品21を配置(搭載)する。次いで、図3Dに示すように、接着剤を硬化する。これにより、複数の電子部品21をSiベース層13上に接着させ、かつ1以上の電子部品21を実装方向に凸状に湾曲させて、接着層11を形成する。
電子部品接着工程では、Siベース層13上に接着層11を形成し、部品電極21bおよび樹脂層21cが接着層11を介してSiベース層13と対向するようにSiベース層13上に複数の電子部品21を接着する。電子部品接着工程では、図3Cに示すように、例えば、Siベース層13上に接着剤を塗布し、その上に複数の電子部品21を配置(搭載)する。次いで、図3Dに示すように、接着剤を硬化する。これにより、複数の電子部品21をSiベース層13上に接着させ、かつ1以上の電子部品21を実装方向に凸状に湾曲させて、接着層11を形成する。
電子部品接着工程では、1以上の電子部品21が実装方向に湾曲する湾曲形状を有する。これは、上述したように、1以上の電子部品21の樹脂層21cを構成する樹脂の線膨張係数(例えば、40~150ppm/℃)が電子部品本体部21aを構成する材質の線膨張係数(例えば、1~25ppm/℃)に比べ大きいために、例えば、接着層11の形成における加熱(例えば、250℃)により樹脂層21cが電子部品本体部21aに比べ大きく膨張することで達成される。
電子部品接着工程では、複数の電子部品21を接着剤の塗布膜31上に配置する際に、ボイド31cを噛むことがある。また、接着剤の塗布膜31を硬化する際に、塗布膜31中の溶媒成分が気化してボイドが生じることがある。これらにより、通常、塗布膜中にボイドが抜けきらず、得られる接着層中にボイドが残留し、電気的接続性が低下することがある。
しかしながら、本開示における電子部品接着工程では、1以上の電子部品21が実装方向に湾曲することで、ボイドが接着層11中に存在しにくくなる。これにより、本実施形態に係る複合部品1を実装する電子機器の信頼性を向上させることができる。その理由は、図6を参照して以下のように推測される。図6は、第1実施形態に係る複合部品の製造におけるボイドの移動を説明するための図を示す。図6はまた、図3Cから図3Dまでに変化する途中の状態を示す。電子部品接着工程において接着剤の塗布膜31が硬化し始めると、1以上の電子部品21が徐々に実装方向に凸状に湾曲する。ここで、1以上の電子部品21の中央部での接着剤の塗布膜31(つまり、塗布膜31の中央部31a)の厚みが1以上の電子部品21の端部での接着剤の塗布膜31(つまり、塗布膜31の端部31b)の厚みに比べ小さくなる。つまり、接着剤の塗布膜31の断面積は、1以上の電子部品21において中央部31aの方が端部31bに比べ小さくなる。このため、1以上の電子部品21を接着剤の塗布膜31上に搭載した際に大気中の空気を噛むことで生じたボイド31c、ならびに加熱により接着剤の塗布膜31中の溶媒が気化して生じたボイド31cが塗布膜31の中央部31aから端部31bへ移動する。異種の1以上の電子部品21の端部間に移動したボイド31cは、Y方向に延在する電子部品21の部品電極21bおよび樹脂層21cを伝って複合部品1における1以上の電子部品21の実装面外に移動する。図6に示すように、1以上の電子部品の実装面外では、接着剤の塗布膜31は開放系となっている。実装面外に到達したボイド31cは、さらに塗布膜31外に移動する。その結果、図3Dにおける接着層11内にはボイド31cが残留しにくくなる。よって、本実施形態に係る複合部品1を実装する電子機器の信頼性を向上させることができると考えられる。
しかしながら、本開示における電子部品接着工程では、1以上の電子部品21が実装方向に湾曲することで、ボイドが接着層11中に存在しにくくなる。これにより、本実施形態に係る複合部品1を実装する電子機器の信頼性を向上させることができる。その理由は、図6を参照して以下のように推測される。図6は、第1実施形態に係る複合部品の製造におけるボイドの移動を説明するための図を示す。図6はまた、図3Cから図3Dまでに変化する途中の状態を示す。電子部品接着工程において接着剤の塗布膜31が硬化し始めると、1以上の電子部品21が徐々に実装方向に凸状に湾曲する。ここで、1以上の電子部品21の中央部での接着剤の塗布膜31(つまり、塗布膜31の中央部31a)の厚みが1以上の電子部品21の端部での接着剤の塗布膜31(つまり、塗布膜31の端部31b)の厚みに比べ小さくなる。つまり、接着剤の塗布膜31の断面積は、1以上の電子部品21において中央部31aの方が端部31bに比べ小さくなる。このため、1以上の電子部品21を接着剤の塗布膜31上に搭載した際に大気中の空気を噛むことで生じたボイド31c、ならびに加熱により接着剤の塗布膜31中の溶媒が気化して生じたボイド31cが塗布膜31の中央部31aから端部31bへ移動する。異種の1以上の電子部品21の端部間に移動したボイド31cは、Y方向に延在する電子部品21の部品電極21bおよび樹脂層21cを伝って複合部品1における1以上の電子部品21の実装面外に移動する。図6に示すように、1以上の電子部品の実装面外では、接着剤の塗布膜31は開放系となっている。実装面外に到達したボイド31cは、さらに塗布膜31外に移動する。その結果、図3Dにおける接着層11内にはボイド31cが残留しにくくなる。よって、本実施形態に係る複合部品1を実装する電子機器の信頼性を向上させることができると考えられる。
本明細書において、接着剤の塗布膜31の中央部31aとは、複合部品1内において1以上の電子部品21の中央部のZ方向に位置する塗布膜31の部分(図6における電子部品21の端面E1,E2間の中間点C1を中心とするX方向に長さL1までの範囲の部分)をいう。長さL1は、例えば、0~50μmである。長さL1が0μmである場合は、中央部は中間C1の部分である。本明細書において、接着剤の塗布膜31の端部31bとは、複合部品1内において1以上の電子部品21の端部のZ方向に位置する塗布膜31の部分(図6における電子部品21の端面E1,E2から長さL2までの範囲の部分)をいう。長さL2が0μmである場合は、端部は端面E1,E2の部分である。長さL2は、例えば、0~50μmである。
接着剤の塗布膜31は、図3Cに示すように、Siベース層13の第2主面13b上に形成する。これにより、塗布膜形成Siベース層13を作製する。塗布法は、例えば、スピンコートである。塗布膜31の厚みが電子部品21の部品電極21bの厚み~10μmの範囲となるように制御して、塗布することが好ましい。接着剤は、例えば、熱硬化性樹脂である。このような熱硬化性樹脂は、例えば、ベンゾシクロブテン(BCB)を繰り返し単位に含む熱硬化性樹脂であり、例えば、1,3-divinyl-1,1,3,3-tetramethyldisiloxane-bis-benzocyclobutene(DVS-bis-BCB)を重合して得ることができる。市販品としては、例えば、ダウ・ケミカル製「CYCLOTENE」がある。
図3Dに示すように、真空チャンバーを備えた装置を用いて、塗布膜31上の所定の位置に複数の電子部品21を配置する。詳しくは、複数の電子部品21を複数集積したウェハ(電子部品集積ウェハ)を塗布膜形成Siベース層13に貼合させる。電子部品21の積層方向に沿って双方向に圧力を印加し、加熱する。具体的には、装置における真空チャンバー内の下ステージに、塗布膜形成Siベース層13をセットする。電子部品21の部品電極21bが塗布膜31と対向する方向となるように、真空チャンバー内の上ステージに電子部品21を真空吸引(または減圧吸引)させる。塗布膜形成Siベース層13と、電子部品集積ウェハとの位置合わせでは、例えば、Siベース層13の認識マークを用いる。塗布膜形成Siベース層13の塗布膜31側に、複数の電子部品21を配置する。上下ステージが互いに対向する方向に沿って、双方向に圧力を印加し、加熱する。
部品電極21bおよび樹脂層21cが接着層11を介してSiベース層13と対向するようにして、電子部品集積ウェハはSiベース層13上に接着される。ここで、電子部品集積ウェハの貼合面に相当する面は、部品電極21bおよび樹脂層21cで形成される面であり、上述した平坦化処理によって平坦性を有する。電子部品集積ウェハを塗布膜形成Siベース層13に貼合させる場合、Siベース層13上に形成された塗布膜31は、上記ウェハの貼合面の平坦な表面形状に沿って貼合されやすい。これにより、塗布膜31の接着剤が上記貼合面の形状に十分に沿わずに空気が入り込んで空隙が生じることを抑制する。
(電子部品封止工程)
電子部品封止工程では、Siベース層13上に接着した複数の電子部品21を樹脂で封止して一体化した電子部品層20を形成する。具体的には、図3Eに示すように、ディスペンサを用いて、電子部品21を搭載したSiベース層13上に、液状樹脂を塗布する。その後、コンプレッションモールド装置を用いて、塗布した樹脂を成形する。その後、例えば、熱風循環オーブンを用いて、樹脂をキュアする。キュアにおける熱処理条件は、例えば、150℃、1時間である。これにより樹脂封止部23および電子部品層20を形成する。
電子部品封止工程では、Siベース層13上に接着した複数の電子部品21を樹脂で封止して一体化した電子部品層20を形成する。具体的には、図3Eに示すように、ディスペンサを用いて、電子部品21を搭載したSiベース層13上に、液状樹脂を塗布する。その後、コンプレッションモールド装置を用いて、塗布した樹脂を成形する。その後、例えば、熱風循環オーブンを用いて、樹脂をキュアする。キュアにおける熱処理条件は、例えば、150℃、1時間である。これにより樹脂封止部23および電子部品層20を形成する。
(電子部品層薄化工程)
図3Fに示すように、電子部品層薄化工程では、例えば、Siウェハのバックグラインダを用いて、電子部品層20(より具体的には、樹脂封止部23)を研削して薄化する。電子部品薄化工程では、電子部品21の部品電極21bが配置されていない側の電子部品層20の面を研削する。研削量は可能な限り多いことが好ましい。薄化後の電子部品層20の厚みは、例えば、50~150μmである。
図3Fに示すように、電子部品層薄化工程では、例えば、Siウェハのバックグラインダを用いて、電子部品層20(より具体的には、樹脂封止部23)を研削して薄化する。電子部品薄化工程では、電子部品21の部品電極21bが配置されていない側の電子部品層20の面を研削する。研削量は可能な限り多いことが好ましい。薄化後の電子部品層20の厚みは、例えば、50~150μmである。
電子部品層薄化工程の一例を示す図3Fでは、電子部品層20の樹脂封止部23を研削しているが、さらに電子部品21を研削してもよい。ただし、電子部品21の内部の機能部分を損傷しないようにする。機能部分は、例えば、キャパシタの場合は誘電体および電極であり、インダクタの場合は配線である。
(Siサポート貼合工程)
Siサポート貼合工程では、図3Gに示すように、電子部品層20にSiサポート33を貼合する。具体的には、Siベース層準備工程で説明したSiウェハをSiサポート33として別途準備する。次いで、電子部品接着工程で説明した方法により、Siサポート33上に接着剤の塗布膜31を形成する。その後、電子部品層20の研削面が塗布膜31と接触するようにして、Siサポート33上に電子部品層20を貼合し、圧力を印加して加熱する。これにより、電子部品層20の研削面上に接着層11を介してSiサポート33を形成する。Siサポート33を設ける目的は、後続のSiベース層薄化工程において、製造過程の層が従来に比べ薄いことによる弊害の発生(より具体的には、強度の低下等)を防止するためである。
Siサポート貼合工程では、図3Gに示すように、電子部品層20にSiサポート33を貼合する。具体的には、Siベース層準備工程で説明したSiウェハをSiサポート33として別途準備する。次いで、電子部品接着工程で説明した方法により、Siサポート33上に接着剤の塗布膜31を形成する。その後、電子部品層20の研削面が塗布膜31と接触するようにして、Siサポート33上に電子部品層20を貼合し、圧力を印加して加熱する。これにより、電子部品層20の研削面上に接着層11を介してSiサポート33を形成する。Siサポート33を設ける目的は、後続のSiベース層薄化工程において、製造過程の層が従来に比べ薄いことによる弊害の発生(より具体的には、強度の低下等)を防止するためである。
Siサポート33は、必要に応じて、加工性を向上させる観点から、貼合前に薄化することができる。後続の工程において半導体デバイス装置を用いて誘電膜を形成するためである。例えば、電子部品21の厚みが150μmである場合、Siサポート33としてのSiウェハ(φ300mm、一般的な厚み775μm)を約625μmに薄化する。
(Siベース層薄化工程)
Siベース層薄化工程では、図3Hに示すように、電子部品層20を介してSiサポート33と対向するSiベース層13を薄化する。具体的には、電子部品薄化工程と同様の方法で、Siベース層13を研削して、Siベース層13を薄化し研削面を平坦化する。Siベース層薄化工程では、Siサポート33でSiベース層13を担持した状態で薄化するため、Siベース層13を効果的に薄くすることができる。これにより、本実施形態に係る複合部品1の製造方法は、電子部品モジュールに優れ、かつ薄型化や小型化した複合部品1を製造することができる。研削量は、上記弊害を防止して、例えば、一定の強度が維持できる範囲で可能な限り多い方が好ましい。研削面の平坦化のばらつきを考慮して、薄化後のSiベース層13の厚みは、3μm以上が好ましい。
Siベース層薄化工程では、図3Hに示すように、電子部品層20を介してSiサポート33と対向するSiベース層13を薄化する。具体的には、電子部品薄化工程と同様の方法で、Siベース層13を研削して、Siベース層13を薄化し研削面を平坦化する。Siベース層薄化工程では、Siサポート33でSiベース層13を担持した状態で薄化するため、Siベース層13を効果的に薄くすることができる。これにより、本実施形態に係る複合部品1の製造方法は、電子部品モジュールに優れ、かつ薄型化や小型化した複合部品1を製造することができる。研削量は、上記弊害を防止して、例えば、一定の強度が維持できる範囲で可能な限り多い方が好ましい。研削面の平坦化のばらつきを考慮して、薄化後のSiベース層13の厚みは、3μm以上が好ましい。
(誘電膜形成工程)
誘電膜形成工程では、図3I、図3Jおよび図3Kに示すように、所望のパターンを有する誘電膜15aをSiベース層13上に形成する。具体的には、PECVDのような気相成長(CVD)法を使用して、図3Iに示すように、Siベース層13の全面に誘電膜(厚み0.1~0.2μm)15aを形成する。誘電膜15aは、1層以上を形成してもよい。例えば、4層の誘電膜15aを形成する場合、Siベース層13側から順に、SiO2:0.25μm/Si3N4:0.1μm/SiO2:0.25μm/Si3N40.1μmとすることができる。
また、誘電膜形成工程は、誘電膜15aの形成前にSiベース層13の表面を洗浄することができる。洗浄は、例えば、ウェット洗浄、および酸素プラズマアッシングである。
なお、図3I~図3Оは、図3A~図3Hに比べ、拡大されていることに留意されたい。具体的には、図3I~図3Оは、図3HのB部に相当する部分を示している。また、図3I~図3Оは、主にSi貫通ビア17および再配線層15の形成に関する図であるため、便宜上、Si貫通ビア17、再配線層15およびそれらが形成される箇所が大きく占めるように拡大していることに留意されたい。
誘電膜形成工程では、図3I、図3Jおよび図3Kに示すように、所望のパターンを有する誘電膜15aをSiベース層13上に形成する。具体的には、PECVDのような気相成長(CVD)法を使用して、図3Iに示すように、Siベース層13の全面に誘電膜(厚み0.1~0.2μm)15aを形成する。誘電膜15aは、1層以上を形成してもよい。例えば、4層の誘電膜15aを形成する場合、Siベース層13側から順に、SiO2:0.25μm/Si3N4:0.1μm/SiO2:0.25μm/Si3N40.1μmとすることができる。
また、誘電膜形成工程は、誘電膜15aの形成前にSiベース層13の表面を洗浄することができる。洗浄は、例えば、ウェット洗浄、および酸素プラズマアッシングである。
なお、図3I~図3Оは、図3A~図3Hに比べ、拡大されていることに留意されたい。具体的には、図3I~図3Оは、図3HのB部に相当する部分を示している。また、図3I~図3Оは、主にSi貫通ビア17および再配線層15の形成に関する図であるため、便宜上、Si貫通ビア17、再配線層15およびそれらが形成される箇所が大きく占めるように拡大していることに留意されたい。
次いで、図3Jに示すように、フォトリソグラフィー法を用いて誘電膜15aをパターンニングする。液体レジストをスピンコートして、誘電膜15a全面にフォトレジスト膜35を形成する。所望のパターンに対応するマスクを介してフォトレジスト膜35を露光する。露光されたフォトレジスト膜35を現像する。RIE(Reactive Ion Etching)を用いて、フォトレジスト膜35の誘電膜15aを選択的に除去する。例えば、上述した4層の誘電膜15aを形成した場合、誘電膜15aの表面側(誘電膜15aにおいてSiベース層13側に対向する面側)の2層を選択的に除去する。その後、フォトレジスト膜35を剥離する。これにより、図3Kに示す所望のパターンを有する誘電膜15aをSiベース層13上に形成する。誘電膜15aはまた、後述する図3Оに示す2つのSi貫通ビア17間を電気的に絶縁する絶縁膜として機能する。
なお、Siベース層13の第1主面13aは、さらにマーク層を有してもよい。マーク層をIRカメラで検知して、フォトリソグラフィー法における位置合わせをすることができる。
なお、Siベース層13の第1主面13aは、さらにマーク層を有してもよい。マーク層をIRカメラで検知して、フォトリソグラフィー法における位置合わせをすることができる。
(貫通孔形成工程)
貫通孔形成工程では、図3Lおよび図3Mに示すように、Siベース層13および接着層11にエッチングにより貫通孔13c,11cを形成して、部品電極21bを露出させる。具体的には、フォトレジスト膜35を全面に形成する。Si貫通ビア17のパターンに対応するマスクを介してフォトレジスト膜35を露光する。露光されたフォトレジスト膜35を現像して、図3Lに示すような所定のパターンを有するフォトレジスト膜35を形成する。図3Mに示すように、フォトレジスト膜35の開口部35aからZ方向に存在するSiベース層13および接着層11を選択的に除去(エッチング)する。エッチングは、例えば、RIEおよびレーザー照射を用いて実施する。これにより貫通孔13c,11cが形成され、部品電極21b(の上面の一部)が露出する。ここで、接着層11の貫通孔11cは楕円形状を有する。これは、接着層11を構成する材料が、Siベース層13を構成する材料に比べ、エッチングされやすいためである。これにより、後続のSi貫通ビア形成工程において楕円形状の延出部17bが形成される。貫通孔13c,11cの形成後、フォトレジスト膜35を除去する。エッチング手段としては、好ましくはRIEである。エッチング手段としてRIEを用いることで、曝露する部品電極21bの上面の平坦性が向上するため、後に形成されるSi貫通ビア17と良好な接合を形成することができる。これにより電気的接続性の低下をさらに抑制できる。
貫通孔形成工程では、図3Lおよび図3Mに示すように、Siベース層13および接着層11にエッチングにより貫通孔13c,11cを形成して、部品電極21bを露出させる。具体的には、フォトレジスト膜35を全面に形成する。Si貫通ビア17のパターンに対応するマスクを介してフォトレジスト膜35を露光する。露光されたフォトレジスト膜35を現像して、図3Lに示すような所定のパターンを有するフォトレジスト膜35を形成する。図3Mに示すように、フォトレジスト膜35の開口部35aからZ方向に存在するSiベース層13および接着層11を選択的に除去(エッチング)する。エッチングは、例えば、RIEおよびレーザー照射を用いて実施する。これにより貫通孔13c,11cが形成され、部品電極21b(の上面の一部)が露出する。ここで、接着層11の貫通孔11cは楕円形状を有する。これは、接着層11を構成する材料が、Siベース層13を構成する材料に比べ、エッチングされやすいためである。これにより、後続のSi貫通ビア形成工程において楕円形状の延出部17bが形成される。貫通孔13c,11cの形成後、フォトレジスト膜35を除去する。エッチング手段としては、好ましくはRIEである。エッチング手段としてRIEを用いることで、曝露する部品電極21bの上面の平坦性が向上するため、後に形成されるSi貫通ビア17と良好な接合を形成することができる。これにより電気的接続性の低下をさらに抑制できる。
(Si貫通ビア形成工程)
Si貫通ビア形成工程は、図3Nに示すように、電気めっきにより貫通孔13c,11cにSi貫通ビア17を形成する。デュアル・ダマシン法(より具体的には、Cuデュアル・ダマシン法)を用いて、電解めっき(より具体的には、電解Cuめっき)により貫通孔13c,11cにSi貫通ビア17を形成する。
Si貫通ビア形成工程は、図3Nに示すように、電気めっきにより貫通孔13c,11cにSi貫通ビア17を形成する。デュアル・ダマシン法(より具体的には、Cuデュアル・ダマシン法)を用いて、電解めっき(より具体的には、電解Cuめっき)により貫通孔13c,11cにSi貫通ビア17を形成する。
(再配線層形成工程、インターポーザ電極形成工程)
再配線層形成工程では、図3Оに示すように、上述のフォトリソグラフィー法およびエッチングにより、所定のパターンを有する誘電膜15aおよび配線15bを形成して、再配線層15を形成する。また、インターポーザ電極形成工程では、Siサポート33と、Siサポート33を電子部品層20に接着させる接着層11とを除去して、インターポーザ電極19aを形成する。なお、図3Оでは、再配線層15中に、図3I~図3Kで形成した誘電膜15aおよび図3Nで形成した配線15bを組み込んで描写している。
再配線層形成工程では、図3Оに示すように、上述のフォトリソグラフィー法およびエッチングにより、所定のパターンを有する誘電膜15aおよび配線15bを形成して、再配線層15を形成する。また、インターポーザ電極形成工程では、Siサポート33と、Siサポート33を電子部品層20に接着させる接着層11とを除去して、インターポーザ電極19aを形成する。なお、図3Оでは、再配線層15中に、図3I~図3Kで形成した誘電膜15aおよび図3Nで形成した配線15bを組み込んで描写している。
(ダイシング工程)
ダイシング工程は、ダイシングしてマザー集積体を個片化する。これにより、複合部品1が製造される。
ダイシング工程は、ダイシングしてマザー集積体を個片化する。これにより、複合部品1が製造される。
[実施例]
図3A~図3Qに示す複合部品の製造方法に従って、本開示の範囲に包含される複合部品を作製した。具体的には、電子部品の部品電極を覆うようにポリイミドから構成される樹脂層(線膨張係数60ppm)を形成した。樹脂層および部品電極を研削し、樹脂層の平坦化、ならびに部品電極の露出および平坦化を行った。このような同種の電子部品(厚み100μm)を5個準備した。これにより、5個の電子部品は、電子部品本体部と、電子部品本体部上に形成された部品電極と、部品電極間に配置された樹脂層とを有していた。電子部品は、図2に示すように、電子部品本体部の第3主面に11個の部品電極と部品電極の間に配置された樹脂層とを有していた。11個の部品電極は、何れも同じ幅(X方向の長さ)および同じ厚み(Z方向の長さ)を有しており、等間隔で電子部品本体部の第3主面に配置されていた。12個の樹脂層は、何れも同じ幅(X方向の長さ)および同じ厚み(Z方向の長さ)を有しており、等間隔で電子部品本体部の第3主面に配置されていた。電子部品を構成する材質は、シリコン(線膨張係数3ppm)であった。樹脂層の線膨張整数が電子部品の線膨張係数に比べ大きかった。
図3A~図3Qに示す複合部品の製造方法に従って、本開示の範囲に包含される複合部品を作製した。具体的には、電子部品の部品電極を覆うようにポリイミドから構成される樹脂層(線膨張係数60ppm)を形成した。樹脂層および部品電極を研削し、樹脂層の平坦化、ならびに部品電極の露出および平坦化を行った。このような同種の電子部品(厚み100μm)を5個準備した。これにより、5個の電子部品は、電子部品本体部と、電子部品本体部上に形成された部品電極と、部品電極間に配置された樹脂層とを有していた。電子部品は、図2に示すように、電子部品本体部の第3主面に11個の部品電極と部品電極の間に配置された樹脂層とを有していた。11個の部品電極は、何れも同じ幅(X方向の長さ)および同じ厚み(Z方向の長さ)を有しており、等間隔で電子部品本体部の第3主面に配置されていた。12個の樹脂層は、何れも同じ幅(X方向の長さ)および同じ厚み(Z方向の長さ)を有しており、等間隔で電子部品本体部の第3主面に配置されていた。電子部品を構成する材質は、シリコン(線膨張係数3ppm)であった。樹脂層の線膨張整数が電子部品の線膨張係数に比べ大きかった。
接着剤(ダウ・ケミカル製「CYCLOTENE」)を用いて、準備したSiベース層13上に接着剤の塗布膜を形成し、Siベース層13上に5個の電子部品を接着させ、接着層を形成した。11個の電子部品をエポキシ樹脂で封止して樹脂封止部を形成した。電子部品層薄化工程では、樹脂封止部のみ研削し、電子部品は研削しなかった。11個の電子部品は、図1に示す5個の電子部品と同様に、全ての電子部品が隣り合うようにして配置されていた。また、11個の電子部品は、平面視(XY平面視)におけるそれら対角線の中心点がX方向に平行となるように配置されていた。電子部品層を薄化し、Siサポート33を貼合し、Siベース層13を薄化し、貫通孔を形成し、Si貫通ビア、再配線層、インターポーザ電極を形成した。その結果、複合部品を得た。
実施例1の複合部品の中央部を含むZX平面で複合部品を切断し、当該断面のSEM画像を撮像した。SEM画像における1の電子部品の一方の端面と実装面との第1交点と、他方の端面と実装面との第2交点とを通る第1直線を作成した。第1直線から鉛直下方向(逆Z方向)にはみ出す実装面領域の存在を確認した。他の4つの電子部品についても同様に第1直線から逆Z方向にはみ出す実装面領域の存在を確認した。第1直線から逆Z方向にはみ出す実装面は、いずれも湾曲していた。これにより、5つの第1湾曲面が複合部品の実装面に存在していることを確認した。
また、5個の電子部品のそれぞれについて、SEM画像における5個の電子部品の第3主面と一方の端面との第5交点から第3主面と他方の端面との第6交点を通る第3直線を作成した。第3直線から逆Z方向にはみ出す電子部品本体部領域の存在を確認した。第3直線から逆Z方向にはみ出す電子部品本体部領域の面はいずれも湾曲面であった。これにより、5個の電子部品すべてが湾曲形状を有していることを確認した。これにより、複合部品の実装面は、5つの第1湾曲面が4つの屈曲部を介して隣り合っていることが確認された。
また、SEM画像における複合部品の一方の端面と部品面との第3交点と、他方の端面と部品面との第4交点を通る第2直線を作成した。複合部品の部品面すべてが第2直線から逆Z方向に存在することを確認した。さらに、部品面が湾曲面であることを確認したこれにより、複合部品全体が実装方向に凸状に湾曲していることを確認した。
得られたSEM画像では、5個の電子部品が全て含まれかつ隣り合うようにして配置されていた。Siベース層13の厚みを測定したところ(測定数n=3)、実施例1の複合部品において、Siベース層13の厚みは50μmであった。Siベース層13の厚みは複数の電子部品の厚み(100μm)に比べ小さかった。接着層の厚みは、5個の電子部品のいずれにおいても、中央部の厚みが端部の厚みに比べ小さかった。そのうちの1個の電子部品では、中央部の厚みは4.0μmであり、一方の端部の厚みが4.8μmであり、他方の端部の厚みが5.1μmであった(いずれも測定数n=3)。また、中央部の厚みは、10μm以下であった。
<第2実施形態:実装構造体>
図4および図5を参照して第2実施形態に係る実装構造体を説明する。図4は、第2実施形態に係る実装構造体を示す断面図を示す。図5は、第2実施形態に係る実装構造体の製造におけるボイドの移動を説明するための図を示し、実装構造体の製造における図4におけるC部を拡大した部分に相当する。なお、図4~5では、図面の見やすさを考慮して、Si貫通ビア17およびインターポーザ電極19aを省略していることに留意されたい。
図4および図5を参照して第2実施形態に係る実装構造体を説明する。図4は、第2実施形態に係る実装構造体を示す断面図を示す。図5は、第2実施形態に係る実装構造体の製造におけるボイドの移動を説明するための図を示し、実装構造体の製造における図4におけるC部を拡大した部分に相当する。なお、図4~5では、図面の見やすさを考慮して、Si貫通ビア17およびインターポーザ電極19aを省略していることに留意されたい。
第2実施形態に係る実装構造体100は、第1実施形態に係る複合部品1を回路基板103上に実装し、複合部品1のインターポーザ電極19aと回路基板103とがはんだバンプ105を介して電気的に接続され、はんだバンプ105がアンダーフィル層101で封止されている。
第2実施形態では、はんだバンプ105を用いて複合部品1を回路基板103上に固定して、回路基板103と一体的に構成してモジュール化する。これにより半導体パッケージのようなモジュール品を製造することができる。
はんだバンプ105は、複合部品1の湾曲形状(湾曲形状)に沿って高さを調節できるため、実装方向に凸状に湾曲する第1湾曲面を1以上含むような第1実施形態に係る複合部品1であっても、電気的接続性の低下を抑制する。
アンダーフィル層101は、複合部品1の実装面と回路基板103の上面との間に充填され、接続されている。アンダーフィル層101はまた、はんだバンプ105間の短絡を防止する。
第2実施形態に係る実装構造体100は、アンダーフィル層101中にボイド101cを有しにくいため、電気的接続性の低下を抑制する。その理由は以下のように推測される。通常、実装構造体を製造する場合、複合部品と回路基板との間にアンダーフィル材を充填すると、空気を噛むことがある。その結果、形成されるアンダーフィル層はボイドを含み、これが複合部品と回路基板との接合性を低下させ、その結果、実装構造体の電気的接続性を低下させることがある。
しかしながら、第2実施形態に係る実装構造体100は第1実施形態に係る複合部品1を備えるため、複合部品1の中央部でのアンダーフィル材(例えば、エポキシ樹脂)の塗布膜101aの厚みが端部での厚みに比べ小さい。このようにアンダーフィル材の塗布膜101aに厚みの差が形成される。このため、アンダーフィル材の塗布膜101a中に生じたボイド101cが、例えば、図5中に示す方向D1に沿って複合部品1の実装面積領域R3外に移動しやすく、さらにアンダーフィル材の塗布膜101a外に移動しやすい。このため、形成されるアンダーフィル層101はボイド101cを含みにくく、複合部品1と回路基板103との接合性の低下を抑制し、実装構造体100の電気的接続性の低下を抑制すると考えられる。
[実装構造体の製造方法]
複合部品1のインターポーザ電極19aおよび回路基板103の電極パッド(不図示)の少なくとも一方に、はんだバンプ105を形成する工程(はんだバンプ形成工程)と、
複合部品1のインターポーザ電極19aと回路基板103の電極パッドとを導電性接着剤を用いて接着する工程(接着工程)と
複合部品1の実装面3と回路基板103との間にアンダーフィル層101を形成する工程(アンダーフィル層形成工程)と、
はんだバンプ105を溶融させて複合部品1のインターポーザ電極19aと回路基板103の電極パッドとを電気的に接合する工程(溶融接合工程)と
を含んで成る。
複合部品1のインターポーザ電極19aおよび回路基板103の電極パッド(不図示)の少なくとも一方に、はんだバンプ105を形成する工程(はんだバンプ形成工程)と、
複合部品1のインターポーザ電極19aと回路基板103の電極パッドとを導電性接着剤を用いて接着する工程(接着工程)と
複合部品1の実装面3と回路基板103との間にアンダーフィル層101を形成する工程(アンダーフィル層形成工程)と、
はんだバンプ105を溶融させて複合部品1のインターポーザ電極19aと回路基板103の電極パッドとを電気的に接合する工程(溶融接合工程)と
を含んで成る。
本開示は、第1,第2実施形態に限定されるものではなく、本開示の要旨を逸脱しない範囲で変更可能である。また、第1,第2実施形態で示す構成は、一例であり特に限定されるものではなく、本開示の効果から実質的に逸脱しない範囲で種々の変更をすることができる。
前記実施形態では、電子部品層20は、5つの電子部品21のうち1以上の電子部品21が5つ存在したが、これに限定されない。例えば、5つの電子部品21のうち1以上の電子部品21が1~4つであってもよい。
前記実施形態では、電子部品層20は、5つの電子部品21のうち1以上の電子部品21が5つ存在し、これらが互いに同一種類の電子部品であったが、これに限定されない。例えば、1以上の電子部品21のうち、少なくとも1つが異なる種類の電子部品であってもよい。
前記実施形態では、複合部品1は、インターポーザ電極19aを有するインターポーザ構造10を含むが、これに限定されない。例えば、図7に示すように、インターポーザ電極19aを有するインターポーザ構造を有さなくてもよい。図7は、第1実施形態に係る複合部品の変形例を示す拡大断面図であり、第1実施形態に係る複合部品1を示す図2の部分に相当する。
前記実施形態では、電子部品層20として1以上の電子部品21をインターポーザ構造10の内部に5つ内蔵されているが、電子部品層20上に別の電子部品を積層してもよい。かかる場合、別の電子部品は、インターポーザ電極19aと電気的に接続させることができる。別の電子部品は、内蔵する電子部品と同一種類であっても、異なる種類であってもよい。
前記実施形態では、1つの部品電極21bに対して、2つのSi貫通ビア17が電気的に接続するように描いているが、これに限定されない。例えば、1つの部品電極21bに対して、1または3以上のSi貫通ビア17が電気的に接続されるようにしてもよい。これらの中でも、部品電極1つに対して、2以上のSi貫通ビア17が電気的に接続することが好ましい。1つの部品電極21bに対して、2以上のSi貫通ビア17が電気的に接続することにより、再配線層15と複数の電子部品21との間の寄生インピーダンスがより低減され、インターポーザを使用する電子機器の電気特性が向上する。
1,1a 複合部品
3 (複合部品の)実装面
3a 第1湾曲面
3b 屈曲部
10 インターポーザ構造
11 接着層
11a (接着層の)中央部
11b (接着層の)端部
11c (接着層の)貫通孔
13 Siベース層
13a (Siベース層の)第1主面
13b (Siベース層の)第2主面
13c (Siベース層の)貫通孔
15 再配線層
15a 誘電膜
15b 配線
17 Si貫通ビア
17a Si貫通ビア本体部
17b 延出部
19 インターポーザ電極層
19a インターポーザ電極
20 電子部品層
21 電子部品
21a 電子部品本体部
21b 部品電極
21c 樹脂層
21d (電子部品本体部の)第3主面
21e (電子部品本体部の)第4主面(実装面側)
23 樹脂封止部
31 (接着層の)塗布膜
31a (接着層の塗布膜の)中央部
31b (接着層の塗布膜の)端部
31c (接着層の塗布膜内の)ボイド
33 Siサポート
35 フォトレジスト膜
35a (フォトレジスト膜の)開口部
100 実装構造体
101 アンダーフィル層
101a (アンダーフィル層の)塗布膜
101b (アンダーフィル層の)上面
101c (アンダーフィル層の)ボイド
103 回路基板
105 はんだバンプ
3 (複合部品の)実装面
3a 第1湾曲面
3b 屈曲部
10 インターポーザ構造
11 接着層
11a (接着層の)中央部
11b (接着層の)端部
11c (接着層の)貫通孔
13 Siベース層
13a (Siベース層の)第1主面
13b (Siベース層の)第2主面
13c (Siベース層の)貫通孔
15 再配線層
15a 誘電膜
15b 配線
17 Si貫通ビア
17a Si貫通ビア本体部
17b 延出部
19 インターポーザ電極層
19a インターポーザ電極
20 電子部品層
21 電子部品
21a 電子部品本体部
21b 部品電極
21c 樹脂層
21d (電子部品本体部の)第3主面
21e (電子部品本体部の)第4主面(実装面側)
23 樹脂封止部
31 (接着層の)塗布膜
31a (接着層の塗布膜の)中央部
31b (接着層の塗布膜の)端部
31c (接着層の塗布膜内の)ボイド
33 Siサポート
35 フォトレジスト膜
35a (フォトレジスト膜の)開口部
100 実装構造体
101 アンダーフィル層
101a (アンダーフィル層の)塗布膜
101b (アンダーフィル層の)上面
101c (アンダーフィル層の)ボイド
103 回路基板
105 はんだバンプ
Claims (13)
- 互いに対向する第1主面および第2主面を有するSiベース層と、前記第1主面に形成されている再配線層と、該再配線層と電気的に接続し前記Siベース層内を貫通するSi貫通ビアと、電子部品本体部と該電子部品本体部に配置された部品電極とを有する複数の電子部品を含み、前記Siベース層の前記第2主面に配置された電子部品層とを備える複合部品であって、
前記部品電極は、前記Si貫通ビアに接続され、
前記複数の電子部品のうち1以上の電子部品は、断面視において何れも実装方向に凸状に湾曲する湾曲形状を有し、前記複合部品の実装面は、断面視において、前記湾曲形状に対応し、実装方向に凸状に湾曲する第1湾曲面を1以上含む、複合部品。 - 前記Siベース層と、前記再配線層と、前記Si貫通ビアと、前記第2主面と対向するインターポーザ電極とを有するインターポーザ構造を含み、
前記電子部品層は前記インターポーザ電極と前記Siベース層との間に設けられる、請求項1に記載の複合部品。 - 前記複数の電子部品は、接着層により前記Siベース層の前記第2主面に接着されており、
断面視において、前記1以上の電子部品と前記Siベース層の前記第2主面との間に位置する接着層の領域における、中央部の厚みは端部での厚みに比べ小さい、請求項1または2に記載の複合部品。 - 断面視において、前記中央部の厚みは、10μm以下である、請求項3に記載の複合部品。
- 前記1以上の電子部品は、前記部品電極間に配置された樹脂層をさらに有する、請求項1~4のいずれか1項に記載の複合部品。
- 前記樹脂層の線膨張係数は、前記電子部品本体部の線膨張係数よりも大きい、請求項5に記載の複合部品。
- 前記樹脂層は、樹脂を含み、
前記電子部品本体部は、セラミックまたは半導体系材料を含む、請求項5または6に記載の複合部品。 - 前記Siベース層の厚みは、前記複数の電子部品の厚みに比べ小さい、請求項1~7のいずれか1項に記載の複合部品。
- 前記電子部品層は、前記複数の電子部品を封止する樹脂封止部をさらに含み、
前記複合部品はその全体が実装方向に凸状に湾曲する、請求項1~8のいずれかに記載の複合部品。 - 前記複合部品の実装面は、断面視において複数の前記第1湾曲面を含む、請求項1~9のいずれか1項に記載の複合部品。
- 断面視において前記複数の第1湾曲面のうちの少なくとも2つの第1湾曲面が屈曲部を介して隣り合う、請求項10に記載の複合部品。
- 前記複合部品の実装面における前記第1湾曲面は、平面視で該実装面全体の70%以上の面積を占める、請求項1~11のいずれか1項に記載の複合部品。
- 前記複数の電子部品は、前記部品電極が断面視で直線状に延在する前記Si貫通ビアを介して前記再配線層と電気的に接続するようにして、前記電子部品層内に配置されている、請求項1~12のいずれか1項に記載の複合部品。
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