JP2007311649A - シリコンインターポーザ基板を用いた高周波回路モジュール装置 - Google Patents

シリコンインターポーザ基板を用いた高周波回路モジュール装置 Download PDF

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Abstract

【課題】インダクタ素子、薄膜抵抗及びコンデンサ等の受動素子を実装しても全体を小型とすること。
【解決手段】シリコンインターポーザ基板31に上下面に貫通する複数の貫通電極31a,31b,31cを形成し、下面の空き領域にインダクタ40、薄膜抵抗32b、MISコンデンサ39b等の受動素子を形成し、この受動素子を貫通電極31a,31cを介して上面の配線と接続すると共に、その受動素子に接続端子を介してBGAボール43a,43b,43cを接続する。この下面をプリント基板11に実装するので、この実装スペースS4がシリコンインターポーザ基板31の下面と同寸法の最小限の面積となる。
【選択図】 図1

Description

本発明は、半導体チップとプリント基板間に介在されるシリコンインターポーザ基板を用いた高周波回路モジュール装置に関し、特に全体の小型化を図ることが可能なシリコンインターポーザ基板を用いた高周波回路モジュール装置に関する。
図2に従来のシリコンインターポーザ基板を用いたRF(Radio Frequency)モジュール装置の断面構成を示し、その説明を行う。この図2に示すRF回路モジュール装置10は、プリント基板11の上面にシリコンインターポーザ基板12をダイボンドし、このシリコンインターポーザ基板12の上面にベアチップ13及びCSP(Chip size Package)14を実装し、更に、プリント基板11の上面に受動素子であるインダクタ素子(RFコイル)15を実装して構成したものである。なお、受動素子としては、インダクタ素子15の他に、薄膜抵抗やコンデンサ等が用いられる。
シリコンインターポーザ基板12の上面両側には、ベアチップ13及びCSP14が配線接続された入出力端子である電極パッド12aが設けられており、これら電極パッド12aと、プリント基板11のインダクタ素子15が配線接続された電極とが、Au(金)やAl(アルミニュウム)のワイヤー16でワイヤーボンディングされている。
また、図3に示すようにRF回路モジュール装置20を構成してもよい。即ち、上述したベアチップ13及びCSP14が実装されたシリコンインターポーザ基板12をBGA(Ball Grid Array)用プリント基板21の上面に実装して封止剤22で封止し、このBGA用プリント基板21の下面にインダクタ素子15を実装し、このインダクタ素子15を介してBGA用プリント基板21の下面をBGAにてプリント基板11に実装して構成する。
なお、インダクタ素子15は、BGA用プリント基板21の下面でなく、BGA用プリント基板21の上面に空き領域が出来た場合は、その空き領域に実装してもよい。また、ベアチップ13及びCSP14が配線接続された電極パッド12aは、BGA用プリント基板21の図示せぬ電極にワイヤー22でワイヤーボンディングされている。
この種の従来の高周波回路モジュール装置として、例えば特許文献1に記載のものがある。
特開平6−216275号公報
しかし、図2に示したRF回路モジュール装置10においては、電極パッド12aとプリント基板11の電極とをワイヤー16でワイヤーボンディングするためにプリント基板11の上面に比較的広い面積S1が必要となり、更に、プリント基板11の上面に部品面積の広いインダクタ素子15などの受動素子を実装するために広い実装スペースS2が必要となる。このため、プリント基板11が大きくなるので、RF回路モジュール装置10全体の小型化が困難になるという問題があった。
また、図3のRF回路モジュール装置20のようにBGA用プリント基板21を用いた場合は、インダクタ素子15などの受動素子をBGA用プリント基板21の下面に実装することができるので、上記RF回路モジュール装置10に比べて実装スペースS3を狭くすることができる。しかし、その実装スペースS3は、シリコンインターポーザ基板12の電極パッド12aをBGA用プリント基板21の電極にワイヤーボンディングするために必要な両側の比較的広い面積(図では片方のみ記載)S4を含む。このため、受動素子を実装するために比較的広い実装スペースS3が必要となるので、RF回路モジュール装置10全体の小型化が困難になるという問題があった。
本発明は、このような課題に鑑みてなされたものであり、インダクタ素子、薄膜抵抗及びコンデンサ等の受動素子を実装しても全体を小型とすることができるシリコンインターポーザ基板を用いた高周波回路モジュール装置を提供することを目的としている。
上記目的を達成するために、本発明の請求項1による高周波回路モジュール装置は、高周波回路を形成する半導体部品及び受動素子が導電パターンによる配線に接続されて実装されるシリコンインターポーザ基板を用いた高周波回路モジュール装置において、前記シリコンインターポーザ基板に上面と下面に貫通する1乃至は複数の貫通電極を離隔状態に形成し、該上面に前記半導体部品及び受動素子を配線に接続して実装し、該下面に前記受動素子のうち少なくとも高周波回路用コイルとして機能するインダクタをパターン形成し、このインダクタが接続される該下面の配線と該上面の配線とを前記貫通電極で接続して成ることを特徴とする。
この構成によれば、シリコンインターポーザ基板に上下面に貫通する複数の貫通電極を形成し、下面に少なくとも受動素子であるインダクタを形成し、このインダクタが接続される下面の配線と上面の配線とを貫通電極で接続したので、インダクタが形成された下面を半田ボール(BGAボール)でプリント基板に実装すれば、この実装スペースをシリコンインターポーザ基板の下面と同寸法の最小限の面積とすることができる。従って、従来のようなワイヤーボンディングのためのスペースやプリント基板に受動素子を直付けするためのスペースが不要となると共にBGA用プリント基板を用いる必要もなくなるので、その分、プリント基板を小さくすることができ、高周波回路モジュール装置全体を小型とすることができる。
また、本発明の請求項2による高周波回路モジュール装置は、請求項1において、前記シリコンインターポーザ基板の下面に、前記インダクタの他にコンデンサ及び抵抗を含む受動素子を形成して配線接続したことを特徴とする。
この構成によれば、シリコンインターポーザ基板の下面にインダクタの他にコンデンサ及び抵抗を含む受動素子を形成しても、これら受動素子は当該下面を食み出すことなく形成されるので、プリント基板への実装スペースは前述同様に最小限の面積である。従って、前述同様にプリント基板を小さくすることができ、高周波回路モジュール装置全体を小型とすることができる。
以上説明したように本発明のシリコンインターポーザ基板を用いた高周波回路モジュール装置によれば、インダクタ素子、薄膜抵抗及びコンデンサ等の受動素子を実装しても全体を小型とすることができるという効果がある。
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照して説明する。但し、本明細書中の全図において相互に対応する部分には同一符号を付し、重複部分においては後述での説明を適時省略する。
図1は、本発明の実施の形態に係るシリコンインターポーザ基板を用いたRF回路モジュール装置の構成を示す断面図である。
図1に示すRF回路モジュール装置30の特徴は、シリコンインターポーザ基板31に上下面に貫通する複数の貫通電極31a,31b,31cを離隔状態に形成し、貫通電極31aを介して上面と下面との配線を接続可能とし、下面に配線を形成する際に、下面の空き領域にRFコイルであるインダクタパターン等の受動素子の形成を行う点にある。
即ち、RF回路モジュール装置30は、複数箇所に貫通電極31a,31b,31cが形成されたシリコンインターポーザ基板31の上面には、貫通電極31cに接続して薄膜抵抗32aを形成し、この薄膜抵抗32aに長手の導電材料の一端部を接続して配線33aを形成し、この配線33aの上に接続した複数の接続端子34a,34bを介して半導体チップ35を実装し、更に、貫通電極31aと貫通電極31bとの間の基板面に誘電体36aを埋設し、この誘電体36a及び薄膜抵抗32aを覆い基板上面に形成した絶縁層37aの上に長手の導電材料による配線・電極38aを形成し、この配線・電極38aの一端部を絶縁層37aを介して誘電体36aと対向位置に配置することでMIS(Metal Insulator Semiconductor)コンデンサ39aを形成し、最上層に、配線・電極38aの電極部分が露出状態となるように当該配線・電極38及び配線33aを覆って絶縁層37bを形成した。但し、半導体チップ35は、ベアチップ、CSP、チップ部品などである。
一方、シリコンインターポーザ基板31の下面には、貫通電極31aに接続して薄膜抵抗32bを形成し、貫通電極31cの横の基板面に誘電体36bを埋設し、この誘電体36b及び薄膜抵抗32bを覆い基板下面に形成した絶縁層37cの下に導電材料による配線・電極38bを形成し、この配線・電極38bの一端部を絶縁層37cを介して誘電体36bと対向位置に配置することでMISコンデンサ39bを形成し、また、絶縁層37cの下にRFコイルとして機能する導電パターンによるインダクタ40を形成し、絶縁層37cを貫通して薄膜抵抗32bと接続状態に接続端子34cを形成すると共に、配線・電極38bと接続状態に接続端子34dを形成し、これら接続端子34c,34dとインダクタ40とを覆って絶縁層37dを形成し、この絶縁層37dの下に絶縁層37dを貫通して接続端子34cと接続状態に接続端子34eを、インダクタ40と接続状態に接続端子34fを、接続端子34dと接続状態に接続端子34gを形成し、これら接続端子34e,34f,34gを覆い絶縁層37eを形成し、更に、各接続端子34e,34f,34gごとにBGAボール43a,43b,43cを接続した。
なお、MISコンデンサ39a,39bに代え、MIM(Metal/Insulator/Metal)コンデンサ等の他のコンデンサを形成してもよい。また、シリコンインターポーザ基板31の下面側のパッシベーション膜は、インダクタ40の特性向上と、本RF回路モジュール装置30のプロセスの簡略化を目的として、感光性のBCB(ベンゾシクロブテン)やポリイミド等の低誘電率膜を用いてもよい。
このように構成されたRF回路モジュール装置30をプリント基板11に実装する場合、各BGAボール43a,43b,43cをプリント基板11の所定回路位置に接合すればよい。
このように、本実施の形態のRF回路モジュール装置30は、シリコンインターポーザ基板31に上下面に貫通する複数の貫通電極31a,31b,31cを形成し、下面の空き領域にインダクタ40、薄膜抵抗32b、MISコンデンサ39b等の受動素子を形成し、これらに接続端子を介してBGAボール43a,43b,43cを接続したので、従来のように受動素子やワイヤーボンディング部材がシリコンインターポーザ基板31の横に食み出すことがなくなり、プリント基板11への実装スペースS4(図1参照)をシリコンインターポーザ基板31と同寸法の最小面積とすることができる。
従って、従来のようなワイヤーボンディングのためのスペースやプリント基板11に受動素子直付けのためのスペースが不要となると共にBGA用プリント基板を用いる必要もなくなるので、その分、プリント基板11を小さくすることができ、RF回路モジュール装置30全体を小型とすることができる。
本発明の実施の形態に係るシリコンインターポーザ基板を用いたRF回路モジュール装置の構成を示す断面図である。 従来のシリコンインターポーザ基板を用いたRF回路モジュール装置の構成を示す断面図である。 従来のBGA用プリント基板に実装のシリコンインターポーザ基板を用いたRF回路モジュール装置の構成を示す断面図である。
符号の説明
30 RF回路モジュール装置
31 シリコンインターポーザ基板
31a,31b,31c 貫通電極
32a,32b 薄膜抵抗
33a 配線
34a,34b、34c,34d,34e,34f,34g 接続端子
35 半導体チップ
36a,36b 誘電体
37a,37b,37c,37d,37e 絶縁層
38a,38b 配線・電極
39a,39b MISコンデンサ
40 インダクタ
43a,43b,43c BGAボール

Claims (2)

  1. 高周波回路を形成する半導体部品及び受動素子が導電パターンによる配線に接続されて実装されるシリコンインターポーザ基板を用いた高周波回路モジュール装置において、
    前記シリコンインターポーザ基板に上面と下面に貫通する1乃至は複数の貫通電極を離隔状態に形成し、該上面に前記半導体部品及び受動素子を配線に接続して実装し、該下面に前記受動素子のうち少なくとも高周波回路用コイルとして機能するインダクタをパターン形成し、このインダクタが接続される該下面の配線と該上面の配線とを前記貫通電極で接続して成る
    ことを特徴とするシリコンインターポーザ基板を用いた高周波回路モジュール装置。
  2. 前記シリコンインターポーザ基板の下面に、前記インダクタの他にコンデンサ及び抵抗を含む受動素子を形成して配線接続したことを特徴とする請求項1に記載のシリコンインターポーザ基板を用いた高周波回路モジュール装置。
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