JP6467775B2

JP6467775B2 - 部品内蔵基板の製造方法

Info

Publication number: JP6467775B2
Application number: JP2014046745A
Authority: JP
Inventors: 石月　義克; 義克石月
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 2014-03-10
Filing date: 2014-03-10
Publication date: 2019-02-13
Anticipated expiration: 2034-03-10
Also published as: JP2015170814A

Description

本発明は、部品内蔵基板の製造方法に関する。

ウェハレベルパッケージ（ＷＬＰ：wafer level package）の一つに、ベアチップ等の半導体チップの端子をチップエリアの外側にも配置したファンアウト（fan-out）ＷＬＰがある。ファンアウトＷＬＰの製造方法の一つに、支持体上の粘着層上に半導体チップを貼り付け、半導体チップを封止し、粘着層を除去して基板を剥離し、半導体チップに接続される配線層を形成するというものがある。また、チップコンデンサ等の受動部品を内蔵する部品内蔵基板の製造に上記の方法を適用することについて検討されている。

しかしながら、これまでのところ、上記の方法を適用して部品内蔵基板を製造したときに所望の特性を安定して確保することが容易ではない。つまり、高い信頼性を得ることが容易ではない。

特開平７−７１３４号公報特開２００２−２０４０４５号公報

本発明の目的は、高い信頼性を得ることができる部品内蔵基板及びその製造方法を提供することにある。

部品内蔵基板の製造方法の一態様では、基板上に粘着層を形成し、前記粘着層の一部上に樹脂材を設け、複数の電極を有する電子部品を前記粘着層に前記樹脂材が前記基板の表面に平行な方向において前記複数の電極の間に位置するように貼り付け、前記電子部品を封止樹脂で封止する。前記電子部品を前記封止樹脂内に残しながら前記粘着層の粘着力を低下させ、前記基板を前記封止樹脂から剥離し、前記複数の電極に接続される配線層を形成する。

上記の部品内蔵基板の製造方法等によれば、適切な樹脂材を設けているため、高い信頼性を得ることができる。

参考例を示す図である。第１の実施形態に係る部品内蔵基板の製造方法を工程順に示す断面図である。第１の実施形態に係る部品内蔵基板の製造方法を工程順に示す平面図である。第２の実施形態に係る部品内蔵基板の製造方法を工程順に示す断面図である。図４Ａに引き続き、部品内蔵基板の製造方法を工程順に示す断面図である。第２の実施形態に係る部品内蔵基板の使用例を示す断面図である。第２の実施形態に係る部品内蔵基板の製造方法を工程順に示す平面図である。第３の実施形態に係る部品内蔵基板の製造方法を工程順に示す断面図である。第３の実施形態に係る部品内蔵基板の製造方法を工程順に示す平面図である。

本願発明者は、従来のファンアウトＷＬＰの技術を適用して部品内蔵基板を製造したときに所望の特性を安定して確保することが容易でない原因について検討を行った。この結果、図１（ａ）に示すように、受動部品５０６の電極５０５が活性部５０４よりも突出していることが特性に影響を及ぼしていることが判明した。例えば、受動部品５０６が十分に基板５０１上の粘着層５０２に貼り付けられておらず、図１（ｂ）に示すように、封止の際に封止樹脂５０７から受ける応力により受動部品５０６が粘着層５０２から外れてしまうことがある。また、図１（ｃ）に示すように、電極５０５と活性部５０４との間の段差に伴う凹凸が配線層５１４内の絶縁膜５１２及び導電膜５１３に反映され、導電膜５１３の屈曲した部分で断線が生じることがある。

本願発明者は、これらの知見に基づいて以下に示す諸態様に相当した。以下、実施形態について添付の図面を参照しながら具体的に説明する。

（第１の実施形態）
先ず、第１の実施形態について説明する。第１の実施形態は、部品内蔵基板の製造方法に関する。図２は、第１の実施形態に係る部品内蔵基板の製造方法を工程順に示す断面図であり、図３は、第１の実施形態に係る部品内蔵基板の製造方法を工程順に示す平面図である。

第１の実施形態では、先ず、図２（ａ）及び図３（ａ）に示すように、基板１０１上に粘着層１０２を形成する。次いで、図２（ｂ）及び図３（ｂ）に示すように、粘着層１０２の一部上に樹脂材１０３を設ける。その後、図２（ｃ）及び図３（ｃ）に示すように、複数の電極１０５を有する電子部品１０６を粘着層１０２に、樹脂材１０３が複数の電極１０５の間に位置するように貼り付ける。電子部品１０６には活性部１０４も含まれる。続いて、図２（ｄ）及び図３（ｄ）に示すように、電子部品１０６を封止樹脂１０７で封止する。次いで、図２（ｅ）に示すように、電子部品１０６を封止樹脂１０７内に残しながら粘着層１０２の粘着力を低下させ、基板１０１を封止樹脂１０７から剥離する。その後、図２（ｆ）に示すように、複数の電極１０５に接続される配線層を形成する。このようにして、部品内蔵基板１００が得られる。

そして、第１の実施形態により製造された部品内蔵基板１００には、図２（ｆ）に示すように、配線層１０８と、配線層１０８上の複数の電極１０５を有する電子部品１０６と、配線層１０８上で電子部品１０６を封止する封止樹脂１０７と、が含まれる。更に、電子部品１０６と配線層１０８との間、かつ複数の電極１０５間の樹脂材１０３も部品内蔵基板１００に含まれる。この部品内蔵基板１００では、電極１０５の配線層１０８と接する面と、樹脂材１０３の配線層１０８と接する面とが実質的に同一の平面内にある。

このような第１の実施形態によれば、電子部品１０６の電極１０５と粘着層１０２との間に樹脂材１０３が存在するため、樹脂材１０３が設けられない場合と比較して、電子部品１０６と粘着層１０２との間の付着性を向上することができる。このため、封止の際に電子部品１０６を粘着層１０２上に安定して保持することができる。更に、粘着層１０２の除去後に、電極１０５の間に樹脂材１０３が残存しているため、配線層１０８は実質的に平坦な面上に形成される。従って、電子部品１０６の電極１０５が活性部１０４より突出していても、配線層１０８内の導電膜は電極１０５と活性部１０４との間の段差の影響を受けにくく、この段差に伴う断線を抑制することができる。

（第２の実施形態）
次に、第２の実施形態について説明する。第２の実施形態は、部品内蔵基板の製造方法に関する。図４Ａ乃至図４Ｂは、第２の実施形態に係る部品内蔵基板の製造方法を工程順に示す断面図である。

第２の実施形態では、先ず、図４Ａ（ａ）に示すように、基板２０１上に粘着層２０２を形成する。基板２０１としては、例えばステンレス基板を用いる。粘着層２０２としては、例えば熱発泡フィルムを用いる。

次いで、図４Ａ（ｂ）に示すように、粘着層２０２の一部上に樹脂材２０３を設ける。例えば、エポキシ系樹脂、ポリイミド系樹脂又はアクリル系樹脂を樹脂材２０３として粘着層２０２上に滴下する。

その後、図４Ａ（ｃ）に示すように、半導体チップ２１１を粘着層２０２に貼り付け、活性部２０４及び複数の電極２０５を有する電子部品２０６を粘着層２０２に、樹脂材２０３が複数の電極２０５の間に位置するように貼り付ける。半導体チップ２１１は能動部品の一例である。電子部品２０６は受動部品の一例であり、電子部品２０６としては、例えばチップコンデンサ等が用いられる。樹脂材２０３は、例えば、活性部２０４と電極２０５との間の段差の大きさよりも高くなるように滴下しておく。樹脂材２０３をこのように滴下しておくことにより、電子部品２０６を粘着層１０２に貼り付ける際に、樹脂材２０３が電子部品２０６と粘着層２０２との間、かつ複数の電極２０５間に広がる。樹脂材２０３の滴下量は、例えば電極２０５と粘着層２０２との間にまで樹脂材２０３が入り込まないように調整しておくことが好ましい。樹脂材２０３としてシリカフィラーを含有するエポキシ樹脂又はポリイミド樹脂を用いてもよい。この場合、樹脂材２０３中のシリカフィラーの粒径（直径）は、活性部２０４と電極２０５との間の段差の大きさよりも小さいものとする。

続いて、図４Ａ（ｄ）に示すように、半導体チップ２１１及び電子部品２０６を封止樹脂１０７で封止する。封止の際には、例えば１２０℃で８分間の熱処理を行って封止樹脂１０７を熱硬化（キュア）させる。この熱処理の際に樹脂材２０３も熱硬化する。封止樹脂２０７としては、例えばシリカフィラーを含有するエポキシ樹脂又はポリイミド樹脂を用いる。封止樹脂２０７中のシリカフィラーの粒径は、活性部２０４と電極２０５との間の段差の大きさより大きくてもよい。電子部品２０６と粘着層２０２との間に納まる必要がないからである。一般的に、シリカフィラーの粒径が大きい樹脂ほど低コストで入手できる。

次いで、図４Ａ（ｅ）に示すように、基板２０１が上側になるように反転させ、図４Ｂ（ｆ）に示すように、半導体チップ２１１及び電子部品２０６を封止樹脂２０７内に残しながら粘着層２０２の粘着力を低下させ、基板２０１を封止樹脂２０７から剥離する。例えばホットプレートを用いて１８０℃で２分間の熱処理を行うことにより、粘着層２０２の粘着力を低下させることができる。熱処理により粘着層２０２が発泡するため、粘着層２０２の粘着力が低下するのである。

その後、図４Ｂ（ｇ）に示すように、複数の電極２０５に接続される配線層２１４を形成する。配線層２１４の形成では、例えばセミアディティブ法により、絶縁膜２１２及び導電膜２１３を形成する。導電膜２１３の一部を電極２０５に接続する。

続いて、図４Ｂ（ｈ）に示すように、配線層２１４上に配線層２１７を形成する。配線層２１７の形成では、例えばセミアディティブ法により、絶縁膜２１５及び導電膜２１６を形成する。導電膜２１６の一部を導電膜２１３に接続する。

次いで、図４Ｂ（ｉ）に示すように、導電膜２１６のパッドとなる部分上に半田ボール２１８を形成する。その後、ダイシングを行う。このようにして、個片化された部品内蔵基板２００が得られる。

そして、部品内蔵基板２００は、例えば、図５に示すように、プリント基板２２０上に実装して用いられる。

このような第２の実施形態によれば、電子部品２０６の電極２０５と粘着層２０２との間に樹脂材２０３が存在するため、樹脂材２０３が設けられない場合と比較して、電子部品２０６と粘着層２０２との間の付着性を向上することができる。このため、封止の際に電子部品２０６を粘着層２０２上に安定して保持することができる。更に、粘着層２０２の除去後に、電極２０５の間に樹脂材２０３が残存しているため、配線層２１４は実質的に平坦な面上に形成される。従って、電子部品２０６の電極２０５が活性部２０４より突出していても、配線層２１４内の導電膜２１６は電極２０５と活性部２０４との間の段差の影響を受けにくく、この段差に伴う断線を抑制することができる。

（第３の実施形態）
次に、第３の実施形態について説明する。第３の実施形態は、部品内蔵基板の製造方法に関する。図７は、第３の実施形態に係る部品内蔵基板の製造方法を工程順に示す断面図である。図８は、第３の実施形態に係る部品内蔵基板の製造方法を工程順に示す平面図である。

上記のように、第２の実施形態では、図４Ａ（ｂ）及び図６（ａ）に示すように、樹脂材２０３を粘着層２０２上に滴下した後に、図４Ａ（ｃ）及び図６（ｂ）に示すように、樹脂材２０３を潰すようにして電子部品２０６を粘着層２０２に貼り付ける。第３の実施形態では、図７（ａ）及び図８（ａ）に示すように、複数の開口部３０４が形成されたシート状の樹脂材３０３を粘着層２０２上に設ける。次いで、図７（ｂ）及び図８（ｂ）に示すように、電子部品２０６の電極２０５を開口部３０４を通じて粘着層２０２に接触させる。そして、第３の実施形態と同様に、半導体チップ２１１及び電子部品２０６を封止樹脂１０７で封止する。封止の際には、例えば１２０℃で８分間の熱処理を行って封止樹脂１０７を熱硬化（キュア）させる。この熱処理の際に、樹脂材２０３が一旦流動化し、その後に熱硬化する。他の処理は第２の実施形態と同様である。

このような第３の実施形態によっても第２の実施形態と同様の効果を得ることができる。

樹脂材３０３の材料としては、例えばエポキシ系樹脂、ポリイミド系樹脂又はアクリル系樹脂が挙げられる。

第２の実施形態及び第３の実施形態において、粘着層２０２は熱発泡フィルムに限定されない。例えば、加熱により粘着力が低下する材料、及び紫外線の照射により粘着力が低下する材料等を粘着層２０２に用いることができる。

上記のように、樹脂材２０３中のシリカフィラーの粒径は、活性部２０４と電極２０５との間の段差の大きさよりも小さいものとすることが好ましく、封止樹脂２０７中のシリカフィラーの粒径は、活性部２０４と電極２０５との間の段差の大きさより大きくてもよい。また、シリカフィラーの粒径が大きい樹脂ほど低コストで入手できる。従って、封止樹脂２０７中のシリカフィラーの粒径は樹脂材２０３中のシリカフィラーの粒径より大きいことが好ましい。樹脂材３０３についても同様である。

第２の実施形態及び第３の実施形態では、樹脂材２０３又は３０３の熱硬化（キュア）を封止樹脂２０７の熱硬化と共に行っているが、封止樹脂２０７の熱硬化の前に樹脂材２０３又は３０３を熱硬化させてもよい。

また、部品内蔵基板に含まれる配線層の数は限定されない。第１の実施形態のように１層でもよく、第２の実施形態及び第３の実施形態のように２層でもよく、より多くの配線層が設けられていてもよい。

以下、本発明の諸態様を付記としてまとめて記載する。

（付記１）
基板上に粘着層を形成する工程と、
前記粘着層の一部上に樹脂材を設ける工程と、
複数の電極を有する電子部品を前記粘着層に前記樹脂材が前記複数の電極の間に位置するように貼り付ける工程と、
前記電子部品を封止樹脂で封止する工程と、
前記電子部品を前記封止樹脂内に残しながら前記粘着層の粘着力を低下させる工程と、
前記基板を前記封止樹脂から剥離する工程と、
前記複数の電極に接続される配線層を形成する工程と、
を有することを特徴とする部品内蔵基板の製造方法。

（付記２）
前記粘着層として熱発泡フィルムを形成し、
前記粘着層の粘着力を低下させる工程は、前記熱発泡フィルムを加熱する工程を有することを特徴とする付記１に記載の部品内蔵基板の製造方法。

（付記３）
前記電子部品は受動部品であることを特徴とする付記１又は２に記載の部品内蔵基板の製造方法。

（付記４）
前記樹脂材を設ける工程は、前記樹脂材を前記粘着層の一部上に滴下する工程を有することを特徴とする付記１乃至３のいずれか１項に記載の部品内蔵基板の製造方法。

（付記５）
前記樹脂材を設ける工程は、複数の開口部が形成されたシート状の樹脂材を前記粘着層上に設ける工程を有し、
前記電子部品を前記粘着層に貼り付ける工程は、前記複数の電極を前記複数の開口部を通じて前記粘着層に接触させる工程を有することを特徴とする付記１乃至３のいずれか１項に記載の部品内蔵基板の製造方法。

（付記６）
前記樹脂材は、第１の平均粒径のシリカフィラーを含有し、
前記封止樹脂は、前記第１の平均粒径よりも大きい第２の平均粒径のシリカフィラーを含有することを特徴とする付記１乃至５のいずれか１項に記載の部品内蔵基板の製造方法。

（付記７）
配線層と、
前記配線層上の複数の電極を有する電子部品と、
前記配線層上で前記電子部品を封止する封止樹脂と、
前記電子部品と前記配線層との間、かつ前記複数の電極間の樹脂材と、
を有することを特徴とする部品内蔵基板。

（付記８）
前記複数の電極の前記配線層と接する面と、前記樹脂材の前記配線層と接する面とは実質的に同一の平面内にあることを特徴とする付記７に記載の部品内蔵基板。

（付記９）
前記電子部品は受動部品であることを特徴とする付記７又は８に記載の部品内蔵基板。

（付記１０）
前記樹脂材は、第１の平均粒径のシリカフィラーを含有し、
前記封止樹脂は、前記第１の平均粒径よりも大きい第２の平均粒径のシリカフィラーを含有することを特徴とする付記７乃至９のいずれか１項に記載の部品内蔵基板。

１００、２００：部品内蔵基板
１０１、２０１：基板
１０２、２０２：粘着層
１０３、２０３、３０３：樹脂材
１０４、２０４：活性部
１０５、２０５：電極
１０６、２０６：電子部品
１０７、２０７：封止樹脂
１０８、２１４、２１７：配線層
２１１：半導体チップ
２１３、２１６：導電膜
２１８：半田ボール
３０４：開口部

Claims

基板上に粘着層を形成する工程と、
前記粘着層の一部上に樹脂材を設ける工程と、
複数の電極を有する電子部品を前記粘着層に前記樹脂材が前記基板の表面に平行な方向において前記複数の電極の間に位置するように貼り付ける工程と、
前記電子部品を封止樹脂で封止する工程と、
前記電子部品を前記封止樹脂内に残しながら前記粘着層の粘着力を低下させる工程と、
前記基板を前記封止樹脂から剥離する工程と、
前記複数の電極に接続される配線層を形成する工程と、
を有することを特徴とする部品内蔵基板の製造方法。
前記粘着層として熱発泡フィルムを形成し、
前記粘着層の粘着力を低下させる工程は、前記熱発泡フィルムを加熱する工程を有することを特徴とする請求項１に記載の部品内蔵基板の製造方法。
前記電子部品は受動部品であることを特徴とする請求項１又は２に記載の部品内蔵基板の製造方法。
前記樹脂材を設ける工程は、前記樹脂材を前記粘着層の一部上に滴下する工程を有することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の部品内蔵基板の製造方法。
前記樹脂材を設ける工程は、複数の開口部が形成されたシート状の樹脂材を前記粘着層上に設ける工程を有し、
前記電子部品を前記粘着層に貼り付ける工程は、前記複数の電極を前記複数の開口部を通じて前記粘着層に接触させる工程を有することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の部品内蔵基板の製造方法。