WO2016204208A1 - モジュールおよびその製造方法 - Google Patents
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-
- H—ELECTRICITY
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- H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
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- H—ELECTRICITY
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- H05K3/00—Apparatus or processes for manufacturing printed circuits
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Definitions
- the present invention relates to a module including a sealing resin layer covering a component mounted on a wiring board, and a shield layer laminated on the sealing resin layer, and a method for manufacturing the module.
- a module mounted on a mobile terminal device or the like may be provided with a shield layer for shielding electromagnetic waves.
- a shield layer for shielding electromagnetic waves.
- the shield layer generally has a conductive film such as Cu, Al, or Ag for the purpose of shielding electromagnetic waves, but these metal films all have low adhesion strength to the mold resin and are resistant to corrosion. However, there is a problem that it is not enough.
- the module 100 described in Patent Document 1 includes a resin substrate 101 and a shield layer 102 laminated on the upper surface of the resin substrate 101, and the shield layer 102 is on the resin substrate 101.
- the film is formed in a three-layer structure of an adhesion film 102a formed on the conductive film 102a, a conductive film 102b formed on the adhesion film 102a, and a protective film 102c formed on the conductive film 102b.
- the conductive film 102b is formed of any one of Cu, Ag, and Al.
- the adhesion film 102a is formed of SUS having higher adhesion strength with the resin substrate 101 than that of the conductive film 102b.
- the protective film 102c formed over the conductive film 102b is formed of SUS having higher corrosion resistance than the conductive film 102b.
- SUS for forming the protective film 102c of the conventional shield layer 102 is excellent in corrosion resistance because Cr forms a passive film by combining with oxygen on the surface, but the hardness is low (Vickers hardness: SUS304, SUS310 is 200 HV or less), and there is a problem that the surface of the shield film is easily damaged when the product comes into contact with a jig or the like in the process after the shield is formed (such as bump printing or measurement). Therefore, in order to improve the scratch resistance of the shield layer, it is required to improve the hardness of the protective film.
- the present invention has been made in view of the above-described problems, and an object thereof is to provide a module including a shield layer having excellent adhesion strength and scratch resistance.
- a module of the present invention includes a wiring board, a component mounted on the main surface of the wiring substrate, and a sealing resin layer provided on the main surface of the wiring substrate and covering the component. And a shield layer provided to cover the surface of the sealing resin layer, the shield layer is laminated on the surface of the sealing resin layer, Ti, Cr, Ni, TiCr, TiAl, NiAl, An adhesion layer having a first adhesion film made of one of CrAl and CrNiAl, a conductive layer laminated on the adhesion layer, and laminated on the conductive layer, Ti, Cr, Ni, TiCr, TiAl, And a protective layer having a protective film made of a nitride, oxide, or oxynitride of any one of NiAl, CrAl, and CrNiAl.
- the first adhesion film is formed of any one of Ti, Cr, Ni, TiCr, TiAl, NiAl, CrAl, and CrNiAl. All of these metal films have higher adhesion strength with the sealing resin layer than Cu, Al, and Ag, which are common metals forming the conductive layer.
- the protective film formed of any one of these metals, nitride, oxide or oxynitride is composed of an alloy such as SUS, TiCr, TiAl, NiAl, CrAl, CrNiAl, or one kind of metal. Hardness is higher than the protective film. Therefore, a module provided with a shield layer excellent in adhesion strength and scratch resistance can be provided.
- the protective film may be formed of the same metal nitride, oxide or oxynitride as the first adhesion film.
- the same target can be used for the first adhesion film and the protective film, so that the formation cost of the shield layer can be reduced.
- the protective layer further includes a second adhesion film made of any one of Ti, Cr, Ni, TiCr, TiAl, NiAl, CrAl, and CrNiAl between the conductive layer and the protective film. You may do it. In this case, the adhesion strength between the conductive layer and the protective film can be improved by the second adhesion film.
- the nitrogen composition ratio of the nitride forming the protective film or the oxygen composition ratio of the oxide may be lower on the inner layer side closer to the conductive layer than on the surface layer side far from the conductive layer. .
- the inner layer side of the protective film has more metal component of Ti, Cr, Ni, TiCr, TiAl, NiAl, CrAl, CrNiAl than the surface layer side, the adhesion between the conductive layer and the protective film Strength is improved.
- the surface layer side of the protective film has more oxygen or nitrogen components than the inner layer side, the scratch resistance is improved. That is, the scratch resistance of the protective film and the adhesion strength with the conductive layer can be improved.
- the conductive layer has the largest thickness and the adhesion layer has the smallest thickness.
- the shield characteristics are improved by connecting the conductive layer to a ground electrode formed on the wiring board. This shield characteristic is improved as the thickness of the conductive layer is increased, and is improved as the connection resistance between the conductive layer and the ground electrode is decreased. Therefore, the shield characteristic of the shield layer can be improved by forming the adhesive film having a specific resistance higher than that of the conductive layer to be the thinnest and the conductive layer to be the thickest.
- the module manufacturing method includes a wiring board, a component mounted on the main surface of the wiring board, the main surface of the wiring board, and the main surface of the wiring board so as to cover the component.
- a preparation step of preparing a mold structure having a sealing resin layer provided on the substrate, and a shield forming step of forming a shield layer on the surface of the sealing resin layer using a sputtering apparatus or a vacuum deposition apparatus In the shield forming step, a first adhesion film made of any one of Ti, Cr, Ni, TiCr, TiAl, NiAl, CrAl, and CrNiAl is formed on the surface of the sealing resin layer and adhered.
- the nitride, the oxide, or the oxynitride is formed by introducing nitrogen gas and / or oxygen gas into a vacuum chamber of the vacuum deposition apparatus.
- a module including a shield layer having excellent adhesion strength and scratch resistance can be easily manufactured.
- the protective film made of the same metal nitride, oxide, or oxynitride as the first adhesive film formed in the adhesive layer forming step may be formed. Good.
- the same target or vapor deposition source can be used in the protective layer formation step and the adhesion layer formation step, a shield layer excellent in adhesion strength and scratch resistance can be formed at a low cost.
- the nitrogen or oxygen concentration of the gas to be introduced into the vacuum chamber when forming the inner layer side of the protective film close to the conductive layer is set to a surface layer far from the conductive layer of the protective film.
- the composition ratio of nitrogen or oxygen on the inner layer side of the protective film may be made lower than that on the surface layer side by making it lower than when forming the side. In this case, a module having excellent scratch resistance and high adhesion strength with the conductive layer can be easily produced.
- the first adhesion film is formed of any one of Ti, Cr, Ni, TiCr, TiAl, NiAl, CrAl, and CrNiAl. All of these metal films have higher adhesion strength with the sealing resin layer than Cu, Al, and Ag, which are common metals forming the conductive layer. Further, a protective film formed of any one of these metals, nitrides, oxides, or oxynitrides has higher hardness than a protective film formed of an alloy such as SUS or one kind of metal. Therefore, it is possible to provide a module including a shield layer having excellent adhesion strength and impact resistance characteristics.
- FIG. 1 is a cross-sectional view of the module 1.
- a module 1 As shown in FIG. 1, a module 1 according to this embodiment is provided with a wiring board 2, a plurality of components 3 mounted on one main surface of the wiring board 2, and an upper surface of the wiring board 2. 3, and a shield layer 5 provided so as to cover the surface of the sealing resin layer 4.
- the sealing resin layer 4 is mounted on a mother substrate of an electronic device using a high-frequency signal.
- the wiring board 2 is formed of, for example, a low-temperature co-fired ceramic or glass epoxy resin, and has a plurality of land electrodes 6 for mounting each component 3 on the upper surface (corresponding to the “main surface of the wiring board” of the present invention). Is formed.
- a ground electrode 7 for grounding, various wiring electrodes (not shown), and a plurality of via conductors (not shown) are formed inside.
- the ground electrode 7 is provided so as to be exposed from the end face (side face) of the wiring board 2.
- Each land electrode 6, ground electrode 7 and wiring electrode are each formed of a metal generally employed as a wiring electrode such as Cu or Al.
- Each via conductor is formed of a metal such as Ag or Cu.
- Each land electrode 6 may be plated with Ni / Au.
- Each component 3 includes a semiconductor element formed of a semiconductor such as Si or GaAs, or a chip component such as a chip inductor, a chip capacitor, or a chip resistor.
- the sealing resin layer 4 is provided so as to cover the upper surface of the wiring board 2 and each component 3.
- the sealing resin layer 4 can be formed of a resin generally employed as a sealing resin such as an epoxy resin.
- the shield layer 5 is formed in a multilayer structure having an adhesion layer 8 laminated on the surface of the sealing resin layer 4, a conductive layer 9 laminated on the adhesion layer 8, and a protective layer 10 laminated on the conductive layer 9. Thus, the adhesion with the sealing resin layer 4 and the scratch resistance are improved.
- the shield layer 5 is electrically connected to the ground electrode 7 exposed on the side surface of the wiring board 2.
- the adhesion layer 8 is provided to increase the adhesion strength between the conductive layer 9 and the sealing resin layer 4.
- Ti, Cr, Ni, TiCr, TiAl, NiAl, CrAl, CrNiAl are used. It is formed of a first adhesion film made of any one of these metals.
- the adhesion layer 8 is electrically connected to the ground electrode 7 exposed on the side surface of the wiring substrate 2.
- adherence layer 8 is 0.01 micrometer or more and 0.5 micrometer or less in the thinnest part, such as a side surface.
- the conductive layer 9 is a layer that bears the substantial shielding function of the shield layer 5 and is formed of a conductive film made of any metal of Cu, Ag, and Al.
- the film thickness of the conductive layer 9 is preferably 0.5 ⁇ m or more and 5 ⁇ m or less at the thinnest part such as the side surface.
- the protective layer 10 is provided to prevent the conductive layer 9 from being corroded or scratched.
- Ti, Cr, Ni, TiCr, TiAl, NiAl, CrAl, CrNiAl are used. It is formed of a protective film made of any metal nitride, oxide or oxynitride.
- the film thickness of the protective layer 10 is 0.03 micrometer or more and 1.5 micrometers or less in the thinnest part, such as a side surface. When the thickness of the protective layer 10 is 0.03 ⁇ m or more, the corrosion of the conductive layer 9 can be effectively suppressed. Moreover, it can avoid that a shield layer becomes unnecessarily thick because the thickness of the protective layer 10 is 1.5 micrometers or less.
- each component 3 is mounted on the upper surface of the wiring board 2 formed of low temperature co-fired ceramic (LTCC), glass epoxy resin or the like.
- LTCC low temperature co-fired ceramic
- electrodes such as a land electrode 6, a ground electrode 7 and a via conductor are formed by a known method.
- Each component 3 can be mounted using a general surface mounting technique such as solder mounting. Note that flux cleaning may be performed after each component 3 is mounted.
- each component 3 is sealed with an epoxy resin to form a sealing resin layer 4.
- a mold structure having a sealing resin layer 4 laminated on the upper surface of the wiring board so as to cover the substrate is prepared (preparation step).
- the sealing resin layer 4 can be formed by a coating method, a printing method, a transfer mold method, a compression mold method, or the like.
- the top surface of the sealing resin layer 4 may be ground after the sealing resin layer 4 is formed.
- dry cleaning such as plasma etching may be performed before the sealing resin layer 4 is formed.
- the resin contact surface of the release film may be roughened. In this case, unevenness is formed on the surface of the sealing resin layer 4 and the surface of the shield layer 5 is also uneven. Therefore, it is difficult for hand grease to adhere to the surface of the shield layer 5, and there are also defects in appearance such as small scratches and dirt. Less noticeable.
- the surface roughness Ra of the sealing resin layer 4 is preferably 1 ⁇ m or more and 10 ⁇ m or less.
- the module 1 is manufactured by a multi-piece collective board in which a plurality of wiring boards 2 are integrally formed
- individual mold structures are formed by a dicer, a laser, a router, or the like. Divide it into a body.
- the aggregate substrate may be half cut.
- the shield layer 5 can be formed in the state of the collective substrate, workability is good.
- the mold structures after separation are arranged and supported on a sputtering tray.
- a paste or tape may be applied to the lower surface of the wiring board 2 in order to prevent the sputtered film from entering the lower surface of the wiring board 2.
- the tray on which the mold structure is set is disposed at a predetermined position in the chamber of the sputtering apparatus, and the chamber is evacuated.
- the ultimate vacuum is low.
- the set ultimate vacuum is 1 ⁇ 10 ⁇ 3 Pa or more and 1 ⁇ 10 ⁇ 1 from the viewpoint of productivity. It is preferable that it is Pa or less.
- the chamber may be composed of a sputtering chamber and a load lock chamber (so-called front chamber).
- a sputtering apparatus an in-line type, a batch type, a single wafer type, or the like can be used.
- an adhesion layer 8 (first adhesion film) is formed on the surface of the sealing resin layer 4 and the side surface of the wiring substrate 2 by sputtering (adhesion layer forming step).
- any one of Ti, Cr, Ni, TiCr, TiAl, NiAl, CrAl, and CrNiAl can be used as the target material.
- sputtering is performed by applying a voltage to the Ti target for a desired time.
- the film thickness at this time is 0.01 ⁇ m or more and 0.5 ⁇ m or less.
- Ar gas used as a plasma source is used as a gas to be introduced into the chamber.
- the input amount at this time is set to 30 to 300 sccm, for example.
- pre-sputtering sin-called sputtering with the shutter closed
- a sintered target etc. can be used for a target other than a metal target.
- Some metal targets are difficult to form depending on the composition of the alloy, but in the case of sintered targets, the metal composition ratio can be adjusted with any composition, making it easy to optimize adhesion and corrosion resistance. It can be carried out.
- the power system of the sputtering apparatus can use a DC system, a pulse system, an RF system, or the like.
- a reactant oxide, nitride, oxynitride
- the discharge can be stably performed.
- a conductive film for forming the conductive layer 9 is formed on the surface of the adhesion layer 8 by sputtering (conductive layer formation step).
- any one of Cu, Ag, and Al can be used as a target material.
- sputtering is performed by applying a voltage to the Cu target for a desired time.
- the film thickness at this time is 0.5 ⁇ m or more and 5 ⁇ m or less.
- pre-sputtering may be performed on the Cu target.
- a protective film for forming the protective layer 10 is formed on the surface of the conductive layer 9 by sputtering (protective layer forming step), and the module 1 is completed.
- any one of Ti, Cr, Ni, TiCr, TiAl, NiAl, CrAl, and CrNiAl can be used as the target material.
- the thickness of the protective film at this time is 0.03 ⁇ m or more and 1.5 ⁇ m or less. Note that when forming the protective layer 10, as a gas to be introduced into the chamber, in addition to an Ar gas serving as a plasma source, a gas that reacts with a target metal to generate a reactant is also simultaneously introduced.
- the protective layer 10 (protective film) made of any of the above-described metal oxides, nitrides, or oxynitrides can be formed.
- the composition ratio of the reactants can be controlled by controlling the input amount (flow rate) of oxygen gas or nitrogen gas.
- the protective layer 10 (protective film) is formed of Ti nitride (TiN)
- a Ti target is used, for example, N2 gas is 2 to 20% (within the chamber) with respect to an Ar gas flow rate of 200 sccm.
- the protective layer 10 (protective film) is formed.
- the adhesion layer forming step, the conductive layer forming step, and the protective layer forming step described above correspond to the “shield forming step” of the present invention.
- adherence layer 8, the conductive layer 9, and the protective layer 10 which comprise the shield layer 5 you may make the direction of the top
- the top surface has a large surface area and is likely to be affected by noise, it is necessary to increase the film thickness.
- the side surface side has a small surface area and the possibility of being affected by noise is limited, it may be thinner than the top surface side. Therefore, the material cost can be reduced by not increasing the film thickness on the side surface more than necessary, and the size of the module 1 (area in plan view when viewed from the thickness direction of the wiring board 2) can be reduced. Can do.
- Ti, Cr, Ni, TiCr, TiAl, NiAl, CrAl, and CrNiAl, which are the metals used for the adhesion layer 8, are all more specific than the metals (Cu, Ag, Al) used for the conductive layer 9. Is expensive. Therefore, as the film thickness of the adhesion layer 8 increases, the connection resistance between the conductive layer 9 and the ground electrode 7 increases, and accordingly, the shield characteristics of the shield layer 5 deteriorate.
- the conductive layer 9 is a layer having a substantial shielding function, and the shielding property of the shielding layer 5 is improved as the film thickness is increased. In view of these circumstances, it is preferable that the adhesion layer 8, the conductive layer 9, and the protective layer 10 of the shield layer 5 have the thickest conductive layer 9 and the thinnest adhesion layer 8.
- the metal component of the protective layer 10 is preferably the same as the metal forming the adhesion layer 8.
- the same target can be used when forming the adhesion layer 8 and the protective layer 10, and two types of targets may be prepared to form the shield layer 5.
- the sputtering apparatus can arrange the target in three places, the target for forming the conductive layer 9 that requires the most thickness can be arranged in two places, so that the formation time of the shield layer 5 can be reduced. Can be planned.
- this embodiment demonstrated the case where the shield layer 5 was formed using a sputtering device, you may form the shield layer 5 using a vacuum evaporation system, for example.
- a vacuum evaporation system for example.
- the adhesion layer 8 (first adhesion film) is formed of any one of Ti, Cr, Ni, TiCr, TiAl, NiAl, CrAl, and CrNiAl. All of these metal films have higher adhesion strength with the sealing resin layer 4 than Cu, Al, and Ag, which are common metals forming the conductive layer 9.
- the protective layer 10 formed of any one of these metals, nitrides, oxides, or oxynitrides has a hardness higher than that of a protective film made of an alloy or one kind of metal. high.
- the Vickers hardness indicating the scratch resistance of the protective layer 10 (protective film) is higher for nitrides than for pure metals for any of Ti, Cr, and TiAl alloys.
- oxides are higher than pure metals. Therefore, module 1 provided with shield layer 5 excellent in adhesion strength and scratch resistance can be provided by making shield layer 5 into the above-mentioned composition.
- Ti, Cr, Ni, TiCr, TiAl, NiAl, CrAl, and CrNiAl, Cr, Ti, and Ni are excellent in adhesiveness with the sealing resin layer 4.
- nitrides of Ti, TiAl, Cr, and Ni (TiN, TiAlN, CrN, NiN) and oxides of Ti, Cr, and Ni have high hardness and excellent scratch resistance.
- nitrides of Ti, Cr, Ni, and TiCr (TiN, CrN, NiN, TiCrN) and oxides of Ti, Cr, and Ni are excellent in corrosion resistance. Therefore, what is necessary is just to change suitably the metal component which forms the contact
- the protective layer 10 when the protective film is formed of TiN, the tint is gold, and when it is formed of CrN, the tint is silver white, and the shield has excellent heat reflectivity. Layer 5 can be formed. In particular, when there is a heat source in the vicinity of the module 1, since the heat is reflected, the temperature of the module 1 can be kept low. Further, in this case, there is an effect that fingerprint stains such as hand grease are hardly noticeable. Further, when printing on the surface of the protective layer 10 (protective film), black ink can be used.
- the protective layer 10 (protective film) is formed of TiAlN, the color becomes black, and when the module product itself generates heat, the heat dissipation is excellent, so that the temperature of the module product can be kept low.
- white ink can be used for printing the surface.
- FIG. 3 is a partial cross-sectional view of the module 1a for explaining the shield layer 5a of the module 1a.
- the module 1a of this embodiment differs from the module 1 of the first embodiment described with reference to FIG. 1 in that the configuration of the protective layer 10a is different as shown in FIG. Since other configurations are the same as those of the module 1 of the first embodiment, the description thereof is omitted by attaching the same reference numerals.
- the protective layer 10a includes the protective film 10a1 and the second adhesion film 10a2.
- the protective film 10a1 is a nitride, oxide, or oxynitride of any metal of Ti, Cr, Ni, TiCr, TiAl, NiAl, CrAl, and CrNiAl Formed of things.
- the second adhesion film 10a2 is provided to improve the adhesion between the protective film 10a1 and the conductive layer 9 (conductive film).
- the second adhesion film 10a2 and the adhesion layer 8 (first adhesion film) of the first embodiment are used.
- the same metal is formed of any one of Ti, Cr, Ni, TiCr, TiAl, NiAl, CrAl, and CrNiAl.
- the film thickness of the second adhesion film 10a2 is preferably 0.01 ⁇ m or more and 0.5 ⁇ m or less.
- the manufacturing method of the module 1a is manufactured in the same manner as the manufacturing method of the module 1 of the first embodiment until the protective layer 10a is formed.
- the second adhesion film 10a2 is formed on the surface of the conductive layer 9 by sputtering in the same manner as the adhesion layer 8 (first adhesion film) of the first embodiment.
- the protective layer 10 (protective film) of the first embodiment for example, when the protective film 10a1 is formed of a nitride, oxide, or oxynitride of Ti, a voltage is applied to the Ti target for a desired time. Apply and sputter.
- a gas that generates a reaction product with a metal (Ti) is also simultaneously introduced.
- a gas that generates a reaction product with a metal (Ti) is also simultaneously introduced.
- a gas that generates a reaction product with a metal (Ti) is also simultaneously introduced.
- an oxide is desired as a reactant
- oxygen gas is introduced simultaneously with Ar gas
- a nitride is desired as a reactant
- nitrogen gas is introduced simultaneously with Ar gas.
- oxygen gas and nitrogen gas are introduced simultaneously with Ar gas.
- the composition ratio of the reactants can be controlled by controlling the input amount (flow rate) of oxygen gas or nitrogen gas.
- the protective layer 10 (protective film) is formed of Ti nitride (TiN), for example, 2 to 20% (volume% in the chamber) of N 2 gas is supplied with respect to an Ar gas flow rate of 200 sccm. 10 (protective film) is formed.
- the shield layer 5a can be formed by using a vacuum deposition apparatus in addition to the sputtering apparatus.
- the adhesion between the sealing resin layer 4 and the shield layer 5a can be enhanced, and the adhesion between the conductive layer 9 and the protective layer 10a can be enhanced.
- the metal components of the adhesion layer 8 (first adhesion film), the protective film 10a1 of the protective layer 10a, and the second adhesion film 10a2 may be formed of the same type of metal.
- the formation cost of the shield layer 5a can be reduced.
- the sputtering apparatus can arrange the target at three places, the target for forming the conductive layer 9 that requires the most thickness can be arranged at two places, so that the time for forming the shield layer 5a can be reduced. Can be planned.
- FIG. 4 is a partial cross-sectional view of the module 1b for explaining the shield layer 5b of the module 1b.
- the module 1b of this embodiment is different from the module 1 of the first embodiment described with reference to FIG. 1 in that the configuration of the protective layer 10b is different as shown in FIG. Since other configurations are the same as those of the module 1 of the first embodiment, the description thereof is omitted by attaching the same reference numerals.
- the nitride composition ratio or oxide composition ratio forming the protective layer 10b is closer to the conductive layer 9 than the surface layer side of the protective layer 10b (protective film) far from the conductive layer 9 is.
- the protective layer 10b is formed so that the inner layer side is lower.
- the protective layer 10b is formed so that the composition ratio of nitrogen or oxygen of a nitride or oxide gradually increases as it goes from the inner layer side to the surface layer side. That is, the composition ratio is linearly changed.
- the manufacturing method of the module 1b is manufactured in the same manner as the manufacturing method of the module 1 of the first embodiment until the protective layer 10b is formed.
- the method of forming the protective layer 10b (protective film) is also substantially the same as that of the protective layer 10 of the first embodiment, but the concentration of the reaction gas (nitrogen gas or oxygen gas) in the input gas into the chamber is determined by the protective layer.
- a protective layer 10b protective film
- concentration of the reaction gas in input gas in steps as it goes to the surface layer side may be sufficient.
- the layer 10b can function as a buffer film for stress applied during heating such as reflow. Further, since the composition ratio of the metal component having high adhesion to the conductive layer 9 on the inner layer side of the protective layer 10b (protective film) is increased, the adhesion between the conductive layer 9 and the protective layer 10b can be improved. Further, since the composition ratio of oxygen or nitrogen is increased on the surface side of the protective layer 10b, the hardness of the surface of the protective layer 10b is maintained. Therefore, the scratch resistance of the protective layer 10b and the adhesion with the conductive layer 9 can be improved.
- the present invention can be applied to various modules including a sealing resin layer covering a component mounted on a wiring board and a shield layer laminated on the sealing resin layer.
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Abstract
密着強度および耐傷性に優れたシールド層を備えるモジュールを提供する。 モジュール1は、配線基板2と、該配線基板2の上面に実装された複数の部品3と、配線基板2の上面に設けられた各部品3を封止する封止樹脂層4と、該封止樹脂層4の表面を被覆して設けられたシールド層5とを備え、シールド層5は、Ti、Cr、Ni、TiCr、TiAl、NiAl、CrAl、CrNiAlのうちのいずれかの金属から成る第1密着膜を有し封止樹脂層4の表面に積層された密着層8と、該密着層8に積層された導電層9と、Ti、Cr、Ni、TiCr、TiAl、NiAl、CrAl、CrNiAlのうちのいずれかの窒化物、酸化物または酸窒化物から成る保護膜を有し導電層9に積層された保護層10とを有する。
Description
本発明は、配線基板に実装された部品を被覆する封止樹脂層と、封止樹脂層に積層されたシールド層とを備えるモジュールおよびその製造方法に関する。
携帯端末装置などに搭載されるモジュールには、電磁波を遮蔽するためのシールド層が設けられる場合がある。この種のモジュールの中には、配線基板上に実装された部品がモールド樹脂で被覆され、該モールド樹脂の表面を被覆するようにシールド層が設けられるものがある。シールド層は、電磁波のシールドを目的とするCuやAl、Agなどの導電膜を有するのが一般的であるが、これらの金属膜は、いずれもモールド樹脂との密着強度が弱く、耐腐食性も十分ではないという課題がある。
そこで、従来では、樹脂との密着性が高く、耐腐食性に優れたシールド層が提案されている。例えば、図5に示すように、特許文献1に記載のモジュール100は、樹脂基板101と、該樹脂基板101の上面に積層されたシールド層102とを備え、シールド層102が、樹脂基板101上に成膜された密着膜102aと、該密着膜102a上に成膜された導電膜102bと、該導電膜102b上に成膜された保護膜102cの3層構造で形成される。ここで、導電膜102bは、Cu、Ag、Alのうちのいずれかで形成される。また、密着膜102aは、樹脂基板101との密着強度が導電膜102bよりも高いSUSで形成される。また、導電膜102b上に成膜される保護膜102cは、導電膜102bよりも耐腐食性の高いSUSで形成されている。このように、シールド層102を3層構造で形成することで、密着強度と耐腐食性等の向上が図られている。
しかしながら、従来のシールド層102の保護膜102cを形成するSUSは、その表面においてCrが酸素と結合して不動態被膜を形成するため耐腐食性に優れるが、硬度が低く(ビッカース硬度…SUS304、SUS310ともに200HV以下)、シールド形成後の工程(バンプ印刷や測定など)で製品が冶具などに接触する際、シールド膜表面に傷が入りやすい問題がある。そこで、シールド層の耐傷性の向上を図るために、保護膜の硬度の向上が要求されている。
本発明は、上記した課題に鑑みてなされたものであり、密着強度および耐傷性に優れたシールド層を備えるモジュールを提供することを目的とする。
上記した目的を達成するために、本発明のモジュールは、配線基板と、前記配線基板の主面に実装された部品と、前記配線基板の主面に設けられ、前記部品を覆う封止樹脂層と、前記封止樹脂層の表面を被覆して設けられたシールド層とを備え、前記シールド層は、前記封止樹脂層の表面に積層され、Ti、Cr、Ni、TiCr、TiAl、NiAl、CrAl、CrNiAlのうちのいずれかの金属から成る第1密着膜を有する密着層と、前記密着層に積層された導電層と、前記導電層に積層され、Ti、Cr、Ni、TiCr、TiAl、NiAl、CrAl、CrNiAlのうちのいずれかの窒化物、酸化物または酸窒化物から成る保護膜を有する保護層とを有することを特徴としている。
この構成によると、第1密着膜が、Ti、Cr、Ni、TiCr、TiAl、NiAl、CrAl、CrNiAlのいずれかの金属で形成される。これらの金属膜は、いずれも導電層を形成する一般的な金属であるCu、Al、Agよりも封止樹脂層との密着強度が高い。また、これらの金属のうちのいずれかの窒化物、酸化物または酸窒化物で形成される保護膜は、SUSやTiCr、TiAl、NiAl、CrAl、CrNiAlなどの合金や、1種類の金属で構成される保護膜よりも硬度が高い。そのため、密着強度および耐傷性に優れたシールド層を備えるモジュールを提供することができる。
また、前記保護膜は、前記第1密着膜と同じ前記金属の窒化物、酸化物または酸窒化物で形成されていてもよい。この場合、例えば、シールド層をスパッタ装置などを用いて形成する際、第1密着膜と保護膜には同じターゲットを使用できるため、シールド層の形成コストの低減を図ることができる。
また、前記保護層は、前記導電層と前記保護膜との間に、Ti、Cr、Ni、TiCr、TiAl、NiAl、CrAl、CrNiAlのうちのいずれかの金属から成る第2密着膜をさらに有していてもよい。この場合、第2密着膜により導電層と保護膜の密着強度の向上を図ることができる。
また、前記保護膜を形成する前記窒化物の窒素の組成比または前記酸化物の酸素の組成比は、前記導電層から遠い表層側よりも前記導電層に近い内層側の方が低くてもよい。この場合、保護膜の内層側は表層側よりも、Ti、Cr、Ni、TiCr、TiAl、NiAl、CrAl、CrNiAlのうちのいずれかの金属成分が多くなるため、導電層と保護膜との密着強度が向上する。一方、保護膜の表層側は内層側よりも、上述のいずれかの酸素または窒素の成分が多くなるため、耐傷性が向上する。すなわち、保護膜の耐傷性および導電層との密着強度の向上を図ることができる。
前記密着層、前記導電層および前記保護層のうち、前記導電層の厚みが最も厚く、前記密着層の厚みが最も薄いことが好ましい。通常、導電層は配線基板に形成されたグランド電極に接続されることでシールド特性が向上する。このシールド特性は、導電層の厚みが厚いほど向上し、導電層とグランド電極との接続抵抗が低いほど向上する。そこで、導電層よりも比抵抗が高い密着膜を最も薄く形成し、導電層の厚みを最も厚く形成することで、シールド層のシールド特性の向上を図ることができる。
また、本発明にかかるモジュールの製造方法は、配線基板と、該配線基板の主面に実装された部品と、前記配線基板の主面および前記部品を被覆するように当該配線基板の前記主面に設けられた封止樹脂層とを有するモールド構造体を準備する準備工程と、スパッタ装置または真空蒸着装置を用いて、前記封止樹脂層の表面にシールド層を形成するシールド形成工程とを備え、前記シールド形成工程は、前記封止樹脂層の表面に、Ti、Cr、Ni、TiCr、TiAl、NiAl、CrAl、CrNiAlのうちのいずれかの金属から成る第1密着膜を成膜して密着層を形成する密着層形成工程と、前記第1密着膜の表面に導電層を形成する導電層形成工程と、前記導電層の表面に、Ti、Cr、Ni、TiCr、TiAl、NiAl、CrAl、CrNiAlのうちのいずれかの窒化物、酸化物または酸窒化物から成る保護膜を成膜して保護層を形成する保護層形成工程とを備え、前記保護層形成工程では、前記スパッタ装置または前記真空蒸着装置の真空チャンバ内に窒素ガスおよび/または酸素ガスを投入して前記窒化物、前記酸化物または酸窒化物を形成することを特徴としている。
この製造方法によると、密着強度および耐傷性に優れたシールド層を備えるモジュールを容易に製造することができる。
また、前記保護層形成工程は、前記密着層形成工程で成膜した前記第1密着膜と同じ前記金属の窒化物、酸化物または酸窒化物から成る前記保護膜を成膜するようにしてもよい。この場合、保護層形成工程および密着層形成工程で、同じターゲットまたは蒸着源を使用することができるため、密着強度および耐傷性に優れたシールド層を安価に形成することができる。
また、前記保護層形成工程では、前記保護膜の前記導電層に近い内層側を形成するときの前記真空チャンバ内に投入するガスの窒素または酸素濃度を、前記保護膜の前記導電層から遠い表層側を形成するときよりも低くすることで、前記保護膜の前記内層側の窒素または酸素の組成比を、前記表層側よりも低くするようにしてもよい。この場合、耐傷性に優れ、かつ、導電層との密着強度が高いモジュールを容易に製造することができる。
本発明によれば、第1密着膜が、Ti、Cr、Ni、TiCr、TiAl、NiAl、CrAl、CrNiAlのいずれかの金属で形成される。これらの金属膜は、いずれも導電層を形成する一般的な金属であるCu、Al、Agよりも封止樹脂層との密着強度が高い。また、これらの金属のうちのいずれかの窒化物、酸化物または酸窒化物で形成される保護膜は、SUSなどの合金や、1種類の金属で構成される保護膜よりも硬度が高い。そのため、密着強度および耐衝撃特性に優れたシールド層を備えるモジュールを提供することができる。
<第1実施形態>
本発明の第1実施形態にかかるモジュール1について、図1を参照して説明する。なお、図1はモジュール1の断面図である。
本発明の第1実施形態にかかるモジュール1について、図1を参照して説明する。なお、図1はモジュール1の断面図である。
この実施形態にかかるモジュール1は、図1に示すように、配線基板2と、該配線基板2の一方主面に実装された複数の部品3と、配線基板2の上面に設けられ、各部品3を覆う封止樹脂層4と、封止樹脂層4の表面を被覆して設けられたシールド層5とを備え、例えば、高周波信号が用いられる電子機器のマザー基板等に搭載される。
配線基板2は、例えば、低温同時焼成セラミックやガラスエポキシ樹脂などで形成され、上面(本発明の「配線基板の主面」に相当)には、各部品3の実装用の複数のランド電極6が形成される。また、内部には、接地用のグランド電極7や各種配線電極(図示省略)、並びに複数のビア導体(図示省略)が形成されている。ここで、グランド電極7は、配線基板2の端面(側面)から露出するように設けられている。
各ランド電極6、グランド電極7および配線電極は、それぞれCuやAl等の配線電極として一般的に採用される金属で形成されている。また、各ビア導体は、AgやCu等の金属で形成されている。なお、各ランド電極6には、Ni/Auめっきがそれぞれ施されていてもよい。
各部品3としては、SiやGaAs等の半導体で形成された半導体素子や、チップインダクタ、チップコンデンサ、チップ抵抗等のチップ部品などが挙げられる。
封止樹脂層4は、配線基板2の上面と各部品3とを被覆するように設けられている。この封止樹脂層4は、エポキシ樹脂等の封止樹脂として一般的に採用される樹脂で形成することができる。
シールド層5は、封止樹脂層4の表面に積層された密着層8と、密着層8に積層された導電層9と、導電層9に積層された保護層10とを有する多層構造で形成され、封止樹脂層4との密着性および耐傷性の向上が図られている。また、シールド層5は、配線基板2の側面に露出したグランド電極7と電気的に接続される。
密着層8は、導電層9と封止樹脂層4との密着強度を高めるために設けられたものであり、この実施形態では、Ti、Cr、Ni、TiCr、TiAl、NiAl、CrAl、CrNiAlのうちのいずれかの金属から成る第1密着膜で形成される。また、密着層8は、配線基板2の側面で、当該側面に露出したグランド電極7に電気的に接続される。なお、密着層8の膜厚は、側面などの最薄部で0.01μm以上0.5μm以下であることが好ましい。
導電層9は、シールド層5の実質的なシールド機能を担う層であり、Cu、Ag、Alのうちのいずれかの金属から成る導電膜で形成される。なお、導電層9の膜厚は、側面などの最薄部で0.5μm以上5μm以下であることが好ましい。
保護層10は、導電層9が腐食したり、傷が付くのを防止するために設けられたものであり、この実施形態では、Ti、Cr、Ni、TiCr、TiAl、NiAl、CrAl、CrNiAlのうちのいずれかの金属の窒化物、酸化物または酸窒化物から成る保護膜で形成されている。なお、保護層10の膜厚は、側面などの最薄部で0.03μm以上1.5μm以下であることが好ましい。保護層10の厚さが0.03μm以上であることにより、導電層9の腐食を、効果的に抑制することができる。また、保護層10の厚さが1.5μm以下であることにより、シールド層が不必要に厚くなるのを回避できる。
(モジュールの製造法)
次に、モジュール1の製造方法について説明する。なお、この実施形態では、スパッタ装置を用いてシールド層5を形成するモジュール1の製造方法を例として説明する。
次に、モジュール1の製造方法について説明する。なお、この実施形態では、スパッタ装置を用いてシールド層5を形成するモジュール1の製造方法を例として説明する。
まず、低温同時焼成セラミック(LTCC)やガラスエポキシ樹脂等で形成された配線基板2の上面に各部品3を実装する。なお、配線基板2には、ランド電極6、グランド電極7およびビア導体などの電極が周知の方法で形成されている。また、各部品3は、半田実装等、一般的な表面実装技術を用いて実装することができる。なお、各部品3を実装後に、フラックス洗浄を行ってもよい。
次に、各部品3をエポキシ樹脂で封止して封止樹脂層4を形成し、配線基板2と、配線基板2の上面に実装された部品3と、配線基板2の上面および各部品3を被覆するように当該配線基板の上面に積層された封止樹脂層4とを有するモールド構造体を準備する(準備工程)。封止樹脂層4は、塗布方式、印刷方式、トランスファモールド方式、コンプレッションモールド方式等で形成することができる。
なお、モジュールの高さを均一にするために封止樹脂層4の形成後に、封止樹脂層4の天面を研削加工してもよい。また、封止樹脂層4と配線基板2との密着性を高めるために、封止樹脂層4の形成前にプラズマエッチングなどのドライ洗浄を行ってもよい。また、トランスファモールド方式やコンプレッションモールド方式など、各部品3の樹脂封止時に離形フィルムを使用する場合は、当該離形フィルムの樹脂接触面が粗化されたものを使用してもよい。この場合、封止樹脂層4の表面に凹凸が形成されシールド層5の表面も凹凸になるため、シールド層5の表面に手脂などが付着しにくく、小さな傷や汚れ等の外観の不具合も目立ちにくくなる。なお、この場合の封止樹脂層4の表面粗さRaは、1μm以上10μm以下であることが好ましい。
次に、複数の配線基板2が一体的に形成された多数個取りの集合基板でモジュール1を製造する場合は、封止樹脂層4の形成後に、ダイサーやレーザ、ルーターなどにより個々のモールド構造体に個片化する。この場合、集合基板をハーフカットするようにしてもよい。ハーフカットの場合、集合基板の状態で、シールド層5の成膜を行うことができるので、作業性がよい。
次に、個片化後のモールド構造体をスパッタ用のトレイに並べて支持する。この場合、配線基板2の下面にスパッタによる膜が周り込むのを防止するために、配線基板2の下面にペーストやテープを貼ってもよい。
次に、モールド構造体がセットされたトレイをスパッタ装置のチャンバの所定位置に配置して、チャンバ内の真空引きを行う。膜質を鑑みると到達真空度は低い方が好ましいが、それに伴って真空引きの所要時間が長くなるため、生産性の面から設定到達真空度は、1×10-3Pa以上1×10-1Pa以下であることが好ましい。また、真空引きの所要時間を減らすため、チャンバ内をスパッタ室とロードロック室(いわゆる、前室)とで構成してもよい。また、スパッタ装置としては、インライン型、バッチ型、枚葉型などを使用することができる。
次に、必要に応じてスパッタ前にモールド構造体の表面のドライエッチングを行う。この場合、Arイオンガンに所要時間、電圧を印加してArイオンで封止樹脂層4の表面および配線基板2の側面をドライ洗浄する。このようにすると、シールド層5と封止樹脂層4との密着力の低下の原因となる不要物を除去できるのに加え、モールド構造体の表面が粗化されることによりアンカー効果が生じ、封止樹脂層4とシールド層5(密着層8)の密着性が向上する。
次に、封止樹脂層4の表面および配線基板2の側面に、密着層8(第1密着膜)をスパッタにより成膜する(密着層形成工程)。この場合、ターゲットの材料として、Ti、Cr、Ni、TiCr、TiAl、NiAl、CrAl、CrNiAlのうちのいずれかの金属を使用することができる。例えば、密着層8をTiの第1密着膜で形成する場合は、Tiターゲットに所望時間、電圧を印加してスパッタする。このときの膜厚は、0.01μm以上0.5μm以下とする。チャンバ内に投入するガスはプラズマ源となるArガスを使用する。また、このときの投入量は、例えば30~300sccmとする。
なお、ターゲットの表面の酸化物を除去するために、プリスパッタ(いわゆる、シャッタを閉じた状態でのスパッタ)を行ってもよい。また、ターゲットは、メタルターゲットのほか、焼結ターゲット等を使用することができる。メタルターゲットは、合金の組成によって形成が難しいものがあるが、焼結ターゲットの場合は、任意の組成で金属組成比を調整することができるため、密着性や耐腐食性の最適化を容易に行うことができる。
また、スパッタ装置の電力方式は、DC方式、パルス方式、RF方式等を使用することができる。パルス方式やRF方式の場合、ターゲット表面に反応物(酸化物、窒化物、酸窒化物)が成膜されて抵抗値が高くなった場合でも、安定して放電することができる。
次に、密着層8と同じ要領で、当該密着層8の表面に、導電層9を形成する導電膜をスパッタで成膜する(導電層形成工程)。この場合、ターゲットの材料として、Cu、Ag、Alのうちのいずれかの金属を使用することができる。例えば、導電層9をCuで形成する場合は、Cuターゲットに所望時間、電圧を印加してスパッタする。このときの膜厚は、0.5μm以上5μm以下とする。また、密着層8と同様に、Cuターゲットにプリスパッタを行ってもよい。
次に、密着層8と同じ要領で、導電層9の表面に、保護層10を形成する保護膜をスパッタで成膜し(保護層形成工程)、モジュール1が完成する。この場合、ターゲットの材料として、Ti、Cr、Ni、TiCr、TiAl、NiAl、CrAl、CrNiAlのうちのいずれかの金属を使用することができる。また、このときの保護膜の膜厚は、0.03μm以上1.5μm以下とする。なお、保護層10を形成する際、チャンバに投入するガスは、プラズマ源となるArガスのほか、ターゲットの金属と反応して反応物を生成するガスも同時に投入する。例えば、反応物として酸化物を所望する場合は、酸素ガスをArガスと同時に投入し、反応物として窒化物を所望する場合は、窒素ガスをArガスと同時に投入する。反応物として酸窒化物を所望する場合は、酸素ガスおよび窒素ガスをArガスと同時に投入する。このようにすると、上述のいずれかの金属の酸化物、窒化物または酸窒化物から成る保護層10(保護膜)を形成することができる。
このような成膜方法によれば、酸素ガスまたは窒素ガスの投入量(流量)を制御することで、反応物の組成比を制御することができる。例えば、保護層10(保護膜)をTiの窒化物(TiN)で形成する場合、Tiターゲットを使用し、例えば、Arガスの流量200sccmに対して、N2ガスを2~20%(チャンバ内の体積%)投入して保護層10(保護膜)を成膜する。ここで、上述の密着層形成工程、導電層形成工程および保護層形成工程が、本発明の「シールド形成工程」に相当する。
なお、シールド層5を構成する密着層8、導電層9および保護層10の膜厚については、封止樹脂層4の側面側よりも天面側の方を厚くしてもよい。天面側は表面積が大きく、ノイズに影響される可能性が高いために膜厚を厚くする必要がある。これに対して、側面側は表面積が小さくノイズに影響される可能性が限定されるため天面側よりも薄くしてもかまわない。そこで、側面側の膜厚を必要以上に厚くしないことで、材料コストを抑えることができるとともに、モジュール1のサイズ(配線基板2の厚み方向から見たときの平面視の面積)を小さくすることができる。
ところで、密着層8に使用される金属であるTi、Cr、Ni、TiCr、TiAl、NiAl、CrAl、CrNiAlは、いずれも導電層9に使用される金属(Cu、Ag、Al)よりも比抵抗が高い。そのため、密着層8の膜厚が厚くなるにつれて、導電層9とグランド電極7との間の接続抵抗が高くなり、これに伴って、シールド層5のシールド特性が低下する。また、導電層9は、実質的なシールド機能を担う層であり、その膜厚が厚いほど、シールド層5のシールド特性が向上する。これらの事情を鑑みると、シールド層5の密着層8、導電層9、保護層10の膜厚は、導電層9が最も厚く、密着層8が最も薄いのが好ましい。
また、シールド層5の形成コストの低減を図る場合は、保護層10の金属成分は、密着層8を形成する金属と同じであるのが好ましい。この場合、密着層8と保護層10の形成時に同じターゲットを使用することができ、シールド層5を形成するのに2種類のターゲットを用意すれば済む。また、例えば、スパッタ装置が3か所にターゲットを配置可能な場合、最も厚みが必要な導電層9の形成用ターゲットを2箇所に配置することができるため、シールド層5の形成時間の削減を図ることができる。
なお、この実施形態では、スパッタ装置を用いてシールド層5を形成する場合について説明したが、例えば、真空蒸着装置を用いてシールド層5を形成してもよい。この場合、保護層10の形成時には、スパッタと同様、チャンバ内に反応ガス(窒素ガスや酸素ガスなど)を投入した状態で、蒸着源を蒸発させるとよい。
したがって、上記した実施形態によると、密着層8(第1密着膜)が、Ti、Cr、Ni、TiCr、TiAl、NiAl、CrAl、CrNiAlのいずれかの金属で形成される。これらの金属膜は、いずれも導電層9を形成する一般的な金属であるCu、Al、Agよりも封止樹脂層4との密着強度が高い。
また、これらの金属のうちのいずれかの窒化物、酸化物または酸窒化物で形成される保護層10(保護膜)は、合金や、1種類の金属で構成される保護膜よりも硬度が高い。例えば、図2に示すように、保護層10(保護膜)の耐傷性を示すビッカース硬度は、Ti、Cr、TiAl合金のいずれも、窒化物の方が純金属よりも高い。酸化物についても同様に純金属よりも高い。そのため、シールド層5を上述の構成とすることで、密着強度および耐傷性に優れたシールド層5を備えるモジュール1を提供することができる。
なお、Ti、Cr、Ni、TiCr、TiAl、NiAl、CrAl、CrNiAlのうち、Cr、Ti、Niは封止樹脂層4との密着性に優れている。また、Ti、TiAl、Cr、Niの窒化物(TiN、TiAlN、CrN、NiN)およびTi、Cr、Niの酸化物は硬度が高く耐傷性に優れている。また、Ti、Cr、Ni、TiCrの窒化物(TiN、CrN、NiN、TiCrN)およびTi、Cr、Niの酸化物は耐腐食性に優れている。そのため、密着層8および保護層10を形成する金属成分は、要求特性に応じて、適宜変更すればよい。
また、保護層10(保護膜)については、当該保護膜がTiNで形成される場合は色味が金色となり、CrNで形成される場合は色味が銀白色となり、熱反射性に優れたシールド層5を形成することができる。特に、モジュール1の近傍に熱源がある場合は、熱を反射するため、モジュール1の温度を低く保つことができる。また、この場合は、手脂などの指紋汚れが目立ちにくいという効果もある。また、保護層10(保護膜)の表面に印字するときに、黒系のインクを使用することができる。また、保護層10(保護膜)がTiAlNで形成される場合は、色味が黒となり、モジュール製品自身が発熱する場合、放熱性が優れるためモジュール製品の温度を低く保つことが出来る。この場合は、表面を印字する場合に白系のインクを使用することができる。
<第2実施形態>
本発明の第2実施形態にかかるモジュール1aについて、図3を参照して説明する。なお、図3はモジュール1aのシールド層5aを説明するためのもので、モジュール1aの部分断面図である。
本発明の第2実施形態にかかるモジュール1aについて、図3を参照して説明する。なお、図3はモジュール1aのシールド層5aを説明するためのもので、モジュール1aの部分断面図である。
この実施形態のモジュール1aが、図1を参照して説明した第1実施形態のモジュール1と異なるところは、図3に示すように、保護層10aの構成が異なることである。その他の構成は第1実施形態のモジュール1と同じであるため、同一符号を付すことにより説明を省略する。
この場合、保護層10aは、保護膜10a1と第2密着膜10a2とを有する。保護膜10a1は、第1実施形態の保護層10(保護膜)と同様に、Ti、Cr、Ni、TiCr、TiAl、NiAl、CrAl、CrNiAlのいずれかの金属の窒化物、酸化物または酸窒化物で形成される。第2密着膜10a2は、保護膜10a1と導電層9(導電膜)の密着性を高めるために設けられており、この実施形態では、第1実施形態の密着層8(第1密着膜)と同じ、Ti、Cr、Ni、TiCr、TiAl、NiAl、CrAl、CrNiAlのいずれかの金属で形成される。第2密着膜10a2の膜厚は、0.01μm以上0.5μm以下が好ましい。
モジュール1aの製造方法は、保護層10aを形成する前までは、第1実施形態のモジュール1の製造方法と同じ要領で製造する。保護層10aの形成方法については、まず、導電層9の表面に、第1実施形態の密着層8(第1密着膜)と同じ要領で、第2密着膜10a2をスパッタで成膜する。保護膜10a1も第1実施形態の保護層10(保護膜)と同様、例えば、保護膜10a1をTiの窒化物、酸化物または酸窒化物で形成する場合は、Tiターゲットに所望時間、電圧を印加してスパッタする。スパッタ装置のチャンバ内に投入するガスは、プラズマ源となるArガスのほか、金属(Ti)との反応物を生成するガスも同時に投入する。例えば、反応物として酸化物を所望する場合は、酸素ガスをArガスと同時に投入し、反応物として窒化物を所望する場合は、窒素ガスをArガスと同時に投入する。反応物として酸窒化物を所望する場合は、酸素ガスおよび窒素ガスをArガスと同時に投入する。
また、第1実施形態の保護層10と同様に、酸素ガスまたは窒素ガスの投入量(流量)を制御することで、反応物の組成比を制御することができる。保護層10(保護膜)をTiの窒化物(TiN)で形成する場合、例えば、Arガスの流量200sccmに対して、N2ガスを2~20%(チャンバ内の体積%)投入して保護層10(保護膜)を成膜する。なお、この実施形態においても、シールド層5aの成膜は、スパッタ装置のほか、真空蒸着装置を使用することができる。
この構成によると、封止樹脂層4とシールド層5aとの密着性を高めることができるとともに、導電層9と保護層10aの密着性を高めることができる。
なお、密着層8(第1密着膜)、保護層10aの保護膜10a1および第2密着膜10a2それぞれの金属成分を同じ種類の金属で形成するとよい。この場合、これらの密着層8、保護層10aを成膜するのに1種類のターゲットまたは蒸着源を用意すれば済むため、シールド層5aの形成コストの削減を図ることができる。また、例えば、スパッタ装置が3か所にターゲットを配置可能な場合、最も厚みが必要な導電層9の形成用ターゲットを2箇所に配置することができるため、シールド層5aの形成時間の削減を図ることができる。
<第3実施形態>
本発明の第3実施形態にかかるモジュール1bについて、図4を参照して説明する。なお、図4はモジュール1bのシールド層5bを説明するためのもので、モジュール1bの部分断面図である。
本発明の第3実施形態にかかるモジュール1bについて、図4を参照して説明する。なお、図4はモジュール1bのシールド層5bを説明するためのもので、モジュール1bの部分断面図である。
この実施形態のモジュール1bが、図1を参照して説明した第1実施形態のモジュール1と異なるところは、図4に示すように、保護層10bの構成が異なることである。その他の構成は第1実施形態のモジュール1と同じであるため、同一符号を付すことにより説明を省略する。
この場合、保護層10b(保護膜)を形成する窒化物の組成比または酸化物の組成比は、当該保護層10b(保護膜)の導電層9から遠い表層側よりも、導電層9に近い内層側の方が低くなるように保護層10bが形成される。具体的には、保護層10bは、窒化物または酸化物の窒素または酸素の組成比率が内層側から表層側に向かうにつれて、徐々に高くなるように形成される。すなわち、当該組成比率が線形的に変化するように形成される。
モジュール1bの製造方法は、保護層10bを形成する前までは、第1実施形態のモジュール1の製造方法と同じ要領で製造する。保護層10b(保護膜)の形成方法も、第1実施形態の保護層10と概ね同じであるが、チャンバ内への投入ガス中の反応ガス(窒素ガスまたは酸素ガス)の濃度を、保護層10bの成膜過程で徐々に上げることで、窒素または酸素の組成比率が表層側に向かうにつれて線形的に増加する保護層10b(保護膜)を形成する。なお、投入ガス中の反応ガスの濃度を、表層側に向かうにつれて段階的に増加させる構成であってもよい。
このように、保護層10b内の酸素または窒素の組成比率を徐々に変化させることで、保護層10b内の熱膨張率が内層側から表層側に向かうにつれて徐々に変化することになるため、保護層10bをリフローなどの加熱時にかかる応力の緩衝膜として機能させることができる。また、保護層10b(保護膜)の内層側で導電層9との密着性が高い金属成分の組成比率が高くなるため、導電層9と保護層10bの密着性の向上を図ることができる。また、保護層10bの表面側は、酸素または窒素の組成比率が高くなるため保護層10b表面の硬度は維持される。したがって、保護層10bの耐傷性および導電層9との密着性の向上を図ることができる。
なお、本発明は上記した各実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて、上記したもの以外に種々の変更を行なうことが可能である。
本発明は、配線基板に実装された部品を被覆する封止樹脂層と、封止樹脂層に積層されたシールド層とを備える種々のモジュールに適用することができる。
1,1a,1b モジュール
2 配線基板
3 部品
4 封止樹脂層
5,5a,5b シールド層
8 密着層(第1密着膜)
9 導電層
10,10a,10b 保護層
10a1 保護膜
10a2 第2密着膜
2 配線基板
3 部品
4 封止樹脂層
5,5a,5b シールド層
8 密着層(第1密着膜)
9 導電層
10,10a,10b 保護層
10a1 保護膜
10a2 第2密着膜
Claims (8)
- 配線基板と、
前記配線基板の主面に実装された部品と、
前記配線基板の主面に設けられ、前記部品を覆う封止樹脂層と、
前記封止樹脂層の表面を被覆して設けられたシールド層とを備え、
前記シールド層は、
前記封止樹脂層の表面に積層され、Ti、Cr、Ni、TiCr、TiAl、NiAl、CrAl、CrNiAlのうちのいずれかの金属から成る第1密着膜を有する密着層と、
前記密着層に積層された導電層と、
前記導電層に積層され、Ti、Cr、Ni、TiCr、TiAl、NiAl、CrAl、CrNiAlのうちのいずれかの窒化物、酸化物または酸窒化物から成る保護膜を有する保護層とを有することを特徴とするモジュール。 - 前記保護膜は、前記第1密着膜と同じ前記金属の窒化物、酸化物または酸窒化物から成ることを特徴とする請求項1に記載のモジュール。
- 前記保護層は、前記導電層と前記保護膜との間に、Ti、Cr、Ni、TiCr、TiAl、NiAl、CrAl、CrNiAlのうちのいずれかの金属から成る第2密着膜をさらに有することを特徴とする請求項1または2に記載のモジュール。
- 前記保護膜を形成する前記窒化物の窒素の組成比または前記酸化物の酸素の組成比は、前記導電層から遠い表層側よりも前記導電層に近い内層側の方が低いことを特徴とする請求項1ないし3のいずれかに記載のモジュール。
- 前記密着層、前記導電層および前記保護層のうち、前記導電層の厚みが最も厚く、前記密着層の厚みが最も薄いことを特徴とする請求項1ないし4のいずれかに記載のモジュール。
- 配線基板と、該配線基板の主面に実装された部品と、前記配線基板の主面および前記部品を被覆するように当該配線基板の前記主面に設けられた封止樹脂層とを有するモールド構造体を準備する準備工程と、
スパッタ装置または真空蒸着装置を用いて、前記封止樹脂層の表面にシールド層を形成するシールド形成工程とを備え、
前記シールド形成工程は、
前記封止樹脂層の表面に、Ti、Cr、Ni、TiCr、TiAl、NiAl、CrAl、CrNiAlのうちのいずれかの金属から成る第1密着膜を成膜して密着層を形成する密着層形成工程と、
前記第1密着膜の表面に導電層を形成する導電層形成工程と、
前記導電層の表面に、Ti、Cr、Ni、TiCr、TiAl、NiAl、CrAl、CrNiAlのうちのいずれかの窒化物、酸化物または酸窒化物から成る保護膜を成膜して保護層を形成する保護層形成工程とを備え、
前記保護層形成工程では、前記スパッタ装置または前記真空蒸着装置の真空チャンバ内に窒素ガスおよび/または酸素ガスを投入して前記窒化物、前記酸化物または前記酸窒化物を形成することを特徴とするモジュールの製造方法。 - 前記保護層形成工程は、前記密着層形成工程で成膜した前記第1密着膜と同じ前記金属の窒化物、酸化物または酸窒化物から成る前記保護膜を成膜することを特徴とする請求項6に記載のモジュールの製造方法。
- 前記保護層形成工程では、前記保護膜の前記導電層に近い内層側を形成するときの前記真空チャンバ内に投入するガスの窒素または酸素濃度を、前記保護膜の前記導電層から遠い表層側を形成するときよりも低くすることで、前記保護膜の前記内層側の窒素または酸素の組成比を、前記表層側よりも低くすることを特徴とする請求項6または7に記載のモジュールの製造方法。
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