JP6922561B2 - Electronic devices and methods for manufacturing electronic devices - Google Patents
Electronic devices and methods for manufacturing electronic devices Download PDFInfo
- Publication number
- JP6922561B2 JP6922561B2 JP2017166023A JP2017166023A JP6922561B2 JP 6922561 B2 JP6922561 B2 JP 6922561B2 JP 2017166023 A JP2017166023 A JP 2017166023A JP 2017166023 A JP2017166023 A JP 2017166023A JP 6922561 B2 JP6922561 B2 JP 6922561B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- frequency module
- substrate
- cnt
- pillars
- terminals
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
- H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/10—Bump connectors; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/15—Structure, shape, material or disposition of the bump connectors after the connecting process
- H01L2224/16—Structure, shape, material or disposition of the bump connectors after the connecting process of an individual bump connector
- H01L2224/161—Disposition
- H01L2224/16151—Disposition the bump 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
- H01L2224/16221—Disposition the bump 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
- H01L2224/16225—Disposition the bump 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
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
- H01L2224/80—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected
- H01L2224/81—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected using a bump connector
- H01L2224/8112—Aligning
- H01L2224/81136—Aligning involving guiding structures, e.g. spacers or supporting members
- H01L2224/81138—Aligning involving guiding structures, e.g. spacers or supporting members the guiding structures being at least partially left in the finished device
- H01L2224/8114—Guiding structures outside the body
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
- H01L2224/80—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected
- H01L2224/81—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected using a bump connector
- H01L2224/8119—Arrangement of the bump connectors prior to mounting
- H01L2224/81192—Arrangement of the bump connectors prior to mounting wherein the bump connectors are disposed only on another item or body to be connected to the semiconductor or solid-state body
Landscapes
- Wire Bonding (AREA)
Description
本発明は、電子装置、及び、電子装置の製造方法に関する。 The present invention relates to an electronic device and a method for manufacturing the electronic device.
従来より、実装基板にチップがフリップチップで実装され、両者の間にアンダーフィル材が充填された基板実装構造において、該実装基板あるいは該チップの少なくともどちらか一方の一部に、アンダーフィル材の侵入を防ぐ為の溝構造が形成されアンダーフィル材非充填領域を有することを特徴とする基板実装構造がある(例えば、特許文献1参照)。 Conventionally, in a substrate mounting structure in which a chip is mounted on a mounting substrate with a flip chip and an underfill material is filled between the two, the underfill material is applied to at least one part of the mounting substrate or the chip. There is a substrate mounting structure characterized in that a groove structure for preventing intrusion is formed and has an underfill material unfilled region (see, for example, Patent Document 1).
ところで、従来の基板実装構造(電子装置)は、チップ側の光インターフェイスに対応した部分にアンダーフィル材非充填領域を設けて光路を確保するものであり、チップが高周波で動作する際に、アンダーフィル材の誘電率の高さに起因する、動作周波数のずれ、又は、誘電正接についての開示はない。動作周波数のずれ、及び、誘電正接は、電子装置の損失に繋がる。 By the way, in the conventional substrate mounting structure (electronic device), an underfill material unfilled region is provided in a portion corresponding to an optical interface on the chip side to secure an optical path, and when the chip operates at a high frequency, an underfill material is provided. There is no disclosure about the deviation of the operating frequency or the dielectric loss tangent due to the high dielectric constant of the fill material. The deviation of the operating frequency and the dielectric loss tangent lead to the loss of the electronic device.
そこで、損失を低減した電子装置、及び、電子装置の製造方法を提供することを目的とする。 Therefore, it is an object of the present invention to provide an electronic device with reduced loss and a method for manufacturing the electronic device.
本発明の実施の形態の電子装置は、基板と、前記基板に対向して設けられる高周波モジュールと、前記基板と前記高周波モジュールとの間に設けられ、前記基板の複数の端子と前記高周波モジュールの複数の端子とをそれぞれ接続する複数のピラーと、前記高周波モジュールと前記基板との間において、平面視で前記複数のピラーを囲み、前記基板から前記高周波モジュールに向かう方向に沿って延在するカーボンナノチューブと、前記カーボンナノチューブの隙間に流し込まれており、前記高周波モジュールと前記基板との間において、平面視で前記複数のピラーを囲むアンダーフィルとを含む。 The electronic device according to the embodiment of the present invention is provided between the substrate, the high frequency module provided facing the substrate, and the substrate and the high frequency module, and the plurality of terminals of the substrate and the high frequency module. A carbon extending in a direction from the substrate to the high-frequency module, surrounding the plurality of pillars in a plan view between the plurality of pillars connecting the plurality of terminals and the high-frequency module and the substrate. It is poured into the gap between the nanotube and the carbon nanotube, and includes an underfill that surrounds the plurality of pillars in a plan view between the high frequency module and the substrate.
損失を低減した電子装置、及び、電子装置の製造方法を提供することができる。 It is possible to provide an electronic device with reduced loss and a method for manufacturing the electronic device.
以下、本発明の電子装置、及び、電子装置の製造方法を適用した実施の形態について説明する。 Hereinafter, an electronic device of the present invention and an embodiment to which the method for manufacturing the electronic device is applied will be described.
<実施の形態>
図1は、実施の形態の電子装置100を示す断面図である。ここでは、XYZ座標系を用いて説明する。ここでは、説明の便宜上、XY平面視を平面視と称し、Z軸方向を高さ方向(上下方向)と称す。
<Embodiment>
FIG. 1 is a cross-sectional view showing the
電子装置100は、配線基板110、高周波モジュール120、銅ピラー130、CNT(Carbon Nano Tube)140、及びアンダーフィル150を含む。
The
配線基板110は、例えば、FR−4(Flame Retardant type 4)等の配線基板であり、上面に端子111A、111Bを有する。配線基板110は、基板の一例である。配線基板110には、高周波モジュール120以外の半導体チップ、電子モジュール、電子部品等が実装されていてもよい。配線基板110は、上面以外にも配線層を有する多層基板であってもよい。なお、図2には2個の端子111A、111Bを示すが、配線基板110は、実際には、さらに多くの端子を有する。
The
高周波モジュール120は、下面に端子121A、121Bを有し、銅ピラー130、CNT140、及びアンダーフィル150によって配線基板110に実装される。高周波モジュール120は、平面視で矩形状である。
The
高周波モジュール120は、例えば、30GHz以上の高周波で動作するLSI(Large Scale Integrated circuit:大規模集積回路)又はミリ波モジュール等である。高周波とは、一例として、30GHz以上の周波数をいう。ここでは、高周波の帯域をミリ波帯として捉えてもよい。ミリ波帯とは、例えば、波長が1mm〜10mm程度の周波数の電波であり、周波数でいうと、30GHzから300GHz程度の帯域である。
The
端子121A、121Bは、銅ピラー130を介して配線基板110の端子111A、111Bに接続される。なお、図2には2個の端子121A、121Bを示すが、高周波モジュール120は、実際には、さらに多くの端子を有していてもよい。
The
銅ピラー130は、配線基板110の端子111A、111Bと高周波モジュール120の端子121A、121Bとを接続する柱状の金属配線である。銅ピラー130は、ピラー又は導電ピラーの一例である。銅ピラー130は、例えば、配線基板110の端子111A、111Bを除いた部分にマスクを形成した状態で、電解めっき処理によって銅めっきを堆積することによって作製される。銅ピラー130のZ軸方向の高さは、CNT140の高さから、端子111A及び121Aの厚さ、又は、端子111B及び121Bの厚さを引いた高さに等しい。
The
なお、図1には2個の銅ピラー130を示すが、実際には、銅ピラー130は、実際には、さらに多くの銅ピラー130が設けられていてもよい。高周波モジュール120に接続されるすべての銅ピラー130は、平面視で高周波モジュール120の矩形状の輪郭よりも内側に配置される。
Although two
CNT140は、配線基板110の上面において、平面視で高周波モジュール120に接続されるすべての銅ピラー130を囲繞するように設けられるシート構造を有する矩形環状の部材である。より具体的には、CNT140は、平面視で高周波モジュール120の矩形状の外周に沿って設けられており、矩形環状の領域の内側に位置するCNT140は、高周波モジュール120の下側に位置し、矩形環状の領域の外側に位置するCNT140は、高周波モジュール120の外周よりも外側に位置している。
The
矩形環状の領域の最も内側に位置するCNT140は、一例として、高周波モジュール120の矩形状の外周よりも(高周波モジュール120の側壁よりも)内側に50マイクロメートルの位置にある。 The CNT 140 located on the innermost side of the rectangular annular region is, for example, located 50 micrometers inside the rectangular outer circumference of the high frequency module 120 (from the side wall of the high frequency module 120).
CNT140の高さは、銅ピラー130の高さに端子111A及び121Aの厚さ、又は、端子111B及び121Bの厚さを加えた高さに等しい。平面視で高周波モジュール120の下側に位置するCNT140の上端は、高周波モジュール120の下面に接している。CNT140は、配線基板110から高周波モジュール120に向かう方向に沿って延在している。
The height of the
ここで、配線基板110から高周波モジュール120に向かう方向は、高周波モジュール120から配線基板110に向かう方向と同義であり、Z軸方向である。また、CNT140が延在する方向は、CNT140がチューブ状に成長した方向である。
Here, the direction from the
また、CNT140が配線基板110から高周波モジュール120に向かう方向に沿って延在するとは、CNT140がZ軸方向に平行に延在している場合と、Z軸方向には平行ではなくても、X軸方向及びY軸方向ではなく、CNT140が全体的にZ軸方向に向かって延在している場合とを含む意味である。
Further, the fact that the
また、CNT140は、例えば、配線基板110の上面に設けた樹脂シート(図1では図示を省略)の上に、垂直配向多層カーボンナノチューブの束を転写されることによって設けられる。
Further, the CNT 140 is provided, for example, by transferring a bundle of vertically oriented multilayer carbon nanotubes onto a resin sheet (not shown in FIG. 1) provided on the upper surface of the
垂直配向多層カーボンナノチューブは、CNT作製用の基板上に、垂直方向にCNTを配向させたものであり、基板に近い根元側は基板に対して略垂直に成長するが、基板から離れるに従って、湾曲する場合、又は、折れ曲がる場合等のように垂直方向に成長しない区間を含み得る。CNT140は、一例として、このように湾曲したCNT又は折れ曲がった区間を含み得る垂直配向多層カーボンナノチューブを配線基板110の上面に設けた樹脂シートに転写したものである。
Vertically oriented multi-walled carbon nanotubes are CNTs oriented in the vertical direction on a substrate for making CNTs. The root side near the substrate grows substantially perpendicular to the substrate, but curves as the distance from the substrate increases. It may include a section that does not grow in the vertical direction, such as when it is bent or when it is bent. As an example, the
このため、垂直配向多層カーボンナノチューブを用いる場合には、CNT140が配線基板110から高周波モジュール120に向かう方向(Z軸方向)に沿って延在するとは、配線基板110と高周波モジュール120との間に、配向方向がZ軸方向を向くように垂直配向多層カーボンナノチューブを設けることである。なお、垂直配向多層カーボンナノチューブは高い熱伝導率(1500W/m・K程度)を有しているが、合成の際の基板に近い根元側の1本1本の間隔が数十から数百ナノメートル程度であり、先端に近づくにつれて数本から数十本程度が束になり1本1本の間隔が数ナノメートル程度の束状構造になっている。このような束状のCNT140は、応力吸収特性に優れたナノカーボン接合構造体である。
Therefore, when vertically oriented multi-walled carbon nanotubes are used, it is said that the
なお、ここでは、CNT140の高さが銅ピラー130の高さに端子111A及び121Aの厚さ、又は、端子111B及び121Bの厚さを加えた高さに等しい高さを有する形態について説明するが、CNT140の高さは銅ピラー130の高さに端子111A及び121Aの厚さ、又は、端子111B及び121Bの厚さを加えた高さよりも高くてもよい。この場合は、CNT140のうち、平面視で高周波モジュール120の下に位置するCNT140は、高さ方向に押圧された状態で高周波モジュール120の下側に接触し、平面視で高周波モジュール120の外側に位置するCNT140の一部は、高周波モジュール120の側面に接触する。
Here, a mode in which the height of the
アンダーフィル150は、CNT140の隙間に流し込まれ、CNT140の隙間を封じている。CNT140は、数ナノメートルから数百ナノメートル程度の間隔で配置されているため、アンダーフィル150を形成するためのアンダーフィル材は、毛細管現象による吸引効果によってCNT140の1本1本の間の隙間ないしは束同士の隙間に吸引される。すなわち、アンダーフィル150は、高周波モジュール120の下面では、CNT140とともに、共存する形で高周波モジュール120の下面に接触している。また、アンダーフィル150は、高周波モジュール120の側面の下部にも接触し、高周波モジュール120の側面の下部を固定している。
The
このため、アンダーフィル150は、平面視で高周波モジュール120に接続されるすべての銅ピラー130を囲繞する矩形環状の領域(CNT140が配置される領域)内に設けられ、束状のCNT140同士を固定するとともに、配線基板110に対して高周波モジュール120を固定している。また、アンダーフィル材は、CNT140の隙間に吸引されるため、平面視で矩形環状に設けられるCNT140よりも内側には流入しない。
Therefore, the
CNT140の1本1本の間の隙間ないしは束同士の隙間は数ナノメートル程度から数百ナノメートル程度であるため吸引効果が大きいが、CNT140が存在しない領域(平面視で矩形環状に設けられるCNT140よりも内側の領域)には吸引効果が生じないからである。
Since the gap between each
このようにアンダーフィル150がCNT140の隙間を封止しており、また、アンダーフィル材がCNT140が存在しない領域に流入しないことにより、配線基板110と高周波モジュール120との間には、空隙10が設けられる。空隙10は、配線基板110と高周波モジュール120によって上下が封止され、CNT140及びアンダーフィル150によって四側面が封止される直方体状の空間である。銅ピラー130は、空隙10の内部に位置する。空隙10は、図1に示す断面では、銅ピラー130と、CNT140及びアンダーフィル150との間にも延在している。
In this way, the
さらに、空隙10を設ける際に窒素又はアルゴンなどの不活性気体雰囲気中又は真空中で封止することにより、空隙10の内部に不活性気体を充填することができ、又は、空隙10の内部を真空にすることができ、湿度を抑えることで信頼性を向上させ、高周波特性の低減をさらに抑制することが可能となる。 Further, when the void 10 is provided, the inside of the void 10 can be filled with the inert gas by sealing in an atmosphere of an inert gas such as nitrogen or argon or in a vacuum, or the inside of the void 10 can be filled. It is possible to create a vacuum, improve reliability by suppressing humidity, and further suppress reduction of high frequency characteristics.
なお、アンダーフィル150を形成するためのアンダーフィル材(樹脂材料)は、CNT140の束の間、及び/又は、CNT140の1本1本の間に埋め込み可能であれば特に制限はなく、特に限定されるものではないが、次のようなものを用いることができる。例えば、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、ポリビニル系樹脂、ワックス等を適用することができる。
The underfill material (resin material) for forming the
次に、電子装置100の製造方法について説明する。図2は、電子装置100の製造工程を示す図である。
Next, a method of manufacturing the
まず、図2(A)に示すように、配線基板110の上面の端子111A、111Bに銅ピラー130を設けるとともに、配線基板110の上面に樹脂シート141を設ける。銅ピラー130は、例えば、配線基板110の端子111A、111Bを除いた部分にマスクを形成した状態で、電解めっき処理によって銅めっきを堆積することによって作製される。銅ピラー130を作製する際に用いるマスクは、エッチング溶液を用いて除去すればよい。
First, as shown in FIG. 2A,
樹脂シート141は、例えば、シリコーングリス、ホットメルト樹脂(ポリアミド系ホットメルト樹脂、ポリウレタン系ホットメルト樹脂、ポリオレフィン系ホットメルト樹脂等のホットメルト樹脂)、又は熱伝導シートであり、CNT140を設ける矩形環状の領域に、スクリーン印刷等によって塗布すればよい。
The
次に、図2(B)に示すように、樹脂シート141の上にCNT140を転写し、さらに、下面に端子121A、121Bを設けた高周波モジュール120を用意し、はんだで端子121A、121Bと銅ピラー130を接合する。なお、はんだの代わりに導電性接着剤を用いてもよいし、端子121A、121Bと銅ピラー130を熱圧着で接合してもよい。
Next, as shown in FIG. 2 (B), a high-
CNT140の転写は、次のように行えばよい。CNT作製用の基板上に垂直配向多層カーボンナノチューブの束を予め合成しておき、垂直配向多層カーボンナノチューブの束をCNT作製用の基板から剥がしてシリコーンゴム上に転写し、さらにシリコーンゴム状の垂直配向多層カーボンナノチューブの束を樹脂シート141の上に転写することによって、樹脂シート141の上にCNT140を配置することができる。
Transcription of CNT140 may be performed as follows. A bundle of vertically oriented multi-walled carbon nanotubes is synthesized in advance on a substrate for CNT production, and the bundle of vertically oriented multi-walled carbon nanotubes is peeled off from the substrate for CNT production and transferred onto a silicone rubber, and further, a silicone rubber-like vertical. By transferring the bundle of oriented multilayer carbon nanotubes onto the
図2(B)に示す状態では、平面視で高周波モジュール120の外周よりも外側に位置するCNT140の上端側は、剣山のようにCNT140の先端が剥き出しになっている。
In the state shown in FIG. 2B, the tip of the
次に、図2(C)に示すように、平面視で高周波モジュール120の外周よりも外側に位置するCNT140の上端側から、アンダーフィル材151を塗布する。アンダーフィル材151は、CNT140の隙間に吸引されながら、すべてのCNT140の間に広がり、高周波モジュール120の下側に位置するCNT140の間にも広がる。
Next, as shown in FIG. 2C, the
これにより、図2(D)に示すように、CNT140の間に流し込まれたアンダーフィル150が完成する。この状態では、高周波モジュール120の外周に沿った下面は、CNT140及びアンダーフィル150によって配線基板110に固定される。
As a result, as shown in FIG. 2D, the
アンダーフィル材150は、平面視で矩形環状に設けられる束状のCNT140同士を固定し、CNT140の隙間を封止するため、配線基板110と高周波モジュール120によって上下が封止され、CNT140及びアンダーフィル材150によって四側面が封止される空隙10が出現する。
The
なお、CNT140は、次のような方法で製造することができる。CNT作製用の基板の表面に、触媒金属として厚さ2.5nmの鉄をスパッタ法により堆積する。なお、触媒金属の堆積には、この他に電子ビーム蒸着(EB)法又は分子線エピタキシー(MBE)法を用いてもよい。基板としては熱酸化膜(厚み300nm程度)付きシリコン基板を用いるが、ほかにシリコン基板、アルミナ基板、石英基板、サファイア基板を用いてもよく特に制限はない。
The
続いて、ホットフィラメント化学気相成長(chemical vapor deposition;CVD)法により、原料ガスにアセチレン・アルゴンの混合ガスを用い、CNT作製用の基板を620℃に加熱し、圧力1kPaでカーボンナノチューブを成長する。成長方法としては、この他にリモートプラズマCVD法、プラズマCVD法、熱CVD法を用いてもよい。 Subsequently, by the hot filament chemical vapor deposition (CVD) method, a mixed gas of acetylene and argon was used as the raw material gas, the substrate for CNT production was heated to 620 ° C., and carbon nanotubes were grown at a pressure of 1 kPa. do. In addition to this, a remote plasma CVD method, a plasma CVD method, and a thermal CVD method may be used as the growth method.
成長の結果、CNT作製用の基板に垂直にカーボンナノチューブの束が成長する。カーボンナノチューブの長さは、成長条件や成長時間により任意に調整でき、CNT作製用の基板の温度が620℃で圧力が1kPaの条件の場合には、成長時間60分で150ミクロン程度のカーボンナノチューブの束を得ることができる。 As a result of the growth, a bundle of carbon nanotubes grows perpendicular to the substrate for CNT production. The length of the carbon nanotubes can be arbitrarily adjusted according to the growth conditions and the growth time. When the temperature of the substrate for CNT production is 620 ° C and the pressure is 1 kPa, the carbon nanotubes have a growth time of 60 minutes and are about 150 microns. You can get a bunch of.
同じ合成条件で厚さ1nmの鉄触媒を用いると、250ミクロン程度の長さの多層カーボンナノチューブを成長させることができる。多層カーボンナノチューブの原料ガスとしては、例えばアセチレンを用いることができる。なお、アセチレン他に、メタン、エチレン等の炭化水素類、又は、エタノール、メタノール等のアルコール類を用いてもよい。 When an iron catalyst having a thickness of 1 nm is used under the same synthesis conditions, multi-walled carbon nanotubes having a length of about 250 microns can be grown. As the raw material gas for the multi-walled carbon nanotubes, for example, acetylene can be used. In addition to acetylene, hydrocarbons such as methane and ethylene, or alcohols such as ethanol and methanol may be used.
触媒種や触媒の下地膜も同様に限定されるわけではなく、触媒種としてはコバルト、ニッケル、鉄、金、銀、白金等のカーボンナノチューブの触媒と成り得る金属ないしはその合金であればよい。また、ここでは下地膜を用いない形態について説明しているが、下地膜としてモリブデン、チタン、ハフニウム、ジルコニウム、ニオブ、バナジウム、タンタルナイトライド、チタンシリサイド、アルミニウム、酸化アルミニウム、酸化チタン、タンタル、タングステン、銅、金、白金等のうち少なくとも一種を含む金属製又は合金製の下地膜を用いてもよい。触媒として鉄、コバルト、ニッケル等を用いる場合には、300℃〜1100℃の範囲でナノチューブを成長させることができ、好ましくは500℃〜800℃の範囲がよい。 The catalyst species and the base film of the catalyst are not similarly limited, and the catalyst species may be a metal or an alloy thereof that can be a catalyst for carbon nanotubes such as cobalt, nickel, iron, gold, silver, and platinum. Further, although the form in which the base film is not used is described here, molybdenum, titanium, hafnium, zirconium, niobium, vanadium, tantalum nitride, titanium silicide, aluminum, aluminum oxide, titanium oxide, tantalum, and tungsten are used as the base film. A metal or alloy base film containing at least one of copper, gold, platinum and the like may be used. When iron, cobalt, nickel or the like is used as the catalyst, the nanotubes can be grown in the range of 300 ° C. to 1100 ° C., preferably in the range of 500 ° C. to 800 ° C.
以上のように、電子装置100では、高周波モジュール120の下には、空隙10が設けられる。空隙10は、配線基板110と高周波モジュール120によって上下が封止され、CNT140及びアンダーフィル150によって四側面が封止される直方体状の空間であり、銅ピラー130は空隙10の内部を通っている。
As described above, in the
ここで、CNT140を含まず、高周波モジュールの下に空隙10が設けられておらず、高周波モジュールと配線基板との間の全体にアンダーフィルが設けられている比較用の電子装置について検討する。アンダーフィル材は、配線基板に対して高周波モジュールを安定的に固定する接合材料であるが、空気よりも誘電率が高いため、高周波で駆動されるモジュールの近くに配置されると、誘電正接(tanδ)が大きいことによる高周波特性の損失、及び、高周波モジュールの動作周波数が設計値からずれることによる損失が生じる。樹脂製のアンダーフィル材の誘電率は約2〜約3である。このため、比較用の電子装置では、損失が大きくなる。
Here, a comparative electronic device that does not include the
ここで、比較用の電子装置において、アンダーフィル材が高周波モジュールの下に流入しないようにしつつ、配線基板に対して高周波モジュールを固定することは困難である。アンダーフィル材の流動性を制御することは簡単ではないからである。 Here, in the electronic device for comparison, it is difficult to fix the high frequency module to the wiring board while preventing the underfill material from flowing under the high frequency module. This is because it is not easy to control the fluidity of the underfill material.
これに対して、実施の形態の電子装置100では、シート構造を有するCNT140を高周波モジュール120の外周部に配置し、CNT140にアンダーフィル材151を流し込む(吸引させる)ことにより、高周波モジュール120を配線基板110に対して安定的に固定しつつ、高周波モジュール120の下に空隙10を設けることができる。
On the other hand, in the
このように高周波モジュール120の下に空隙10を設ければ、高周波モジュール120の下の空間には空気が存在することになるため、比較用の電子装置のようにアンダーフィルが存在する場合に比べて、高周波モジュール120の下の領域における誘電率を低下させることができ、高周波モジュール120の高周波特性等の損失を低減することができる。
If the
従って、実施の形態によれば、損失を低減した電子装置100を提供することができる。
Therefore, according to the embodiment, it is possible to provide the
また、配線基板110と高周波モジュール120とはCNT140によって接続されており、CNT140は、高い熱伝導率と、加重に対する高い圧力応答性とを有するため、放熱性の向上と、衝撃に対する耐性とを増大させることができる。
Further, the
この結果、高周波モジュール120の高周波駆動に伴う発熱が生じても、長期にわたって高周波モジュール120の安定的な動作を実現することができ、また、外部から衝撃が加えられても、配線基板110と高周波モジュール120との銅ピラー130による安定的な電気的接続を確保でき、信頼性を向上させることができる。
As a result, even if heat is generated due to the high frequency driving of the
なお、以上では、銅ピラー130を含む電子装置100について説明したが、銅ピラー130の代わりに、CNTをピラーとして用いてもよい。図3は、実施の形態の変形例の電子装置100Mを示す図である。
Although the
電子装置100Mは、配線基板110、高周波モジュール120、CNTピラー130M、CNT140、及びアンダーフィル150を含む。電子装置100Mは、図1に示す電子装置100の銅ピラー130をCNTピラー130Mに置き換え、配線基板110の端子111A、111Bと、高周波モジュール120の端子121A、121Bとを接続した構成を有する。
The
CNTピラー130Mは、CNT140と同様に配線基板110から高周波モジュール120に向かう方向に沿って延在している。また、CNTピラー130Mは、端子111A、111Bと端子121A、121Bとを接続する。
Like the
このようなCNTピラー130Mは、例えば、端子111A、111Bの上にカーボンナノチューブの束を成長させることによって作製することができる。例えば、金又は白金等の金属製の端子111A、111Bの上に、例えばタンタル(Ta)層(30ナノメートル)の上にアルミニウム(Al)層(15ナノメートル)、及び鉄(Fe)層(2.5ナノメートル)を形成する。タンタル層は端子111A、111Bとして用いられている金又は白金が触媒側に拡散することを防ぐために設けられており、アルミニウム層と鉄層は、カーボンナノチューブの束を成長させるための触媒として用いる。
Such a
配線基板110の上面の全体(端子111A、111Bの上面と、端子111A、111Bが設けられていない部分との全体)に、タンタル層、アルミニウム層、及び鉄層をスパッタ法で堆積し、フォトリソグラフィによってパターニングすることで、端子111A、111Bの上面のみにタンタル層、アルミニウム層、及び鉄層を形成する。
A tantalum layer, an aluminum layer, and an iron layer are deposited on the entire upper surface of the wiring board 110 (the entire upper surface of the
続いて、ホットフィラメント化学気相成長(chemical vapor deposition;CVD)法により、原料ガスにアセチレン・アルゴンの混合ガス(10%)を用い、配線基板110の温度を620℃、圧力1kPaでカーボンナノチューブを成長する。成長時間は20分である。この結果、CNTピラー130Mとしてのカーボンナノチューブの束は、およそ20ミクロン程度の長さで得られる。CNTの長さは合成時間や合成温度などの合成条件、触媒膜厚、触媒種により調整可能である。
Subsequently, by the hot filament chemical vapor deposition (CVD) method, a mixed gas of acetylene and argon (10%) was used as the raw material gas, and the carbon nanotubes were formed at a temperature of the
このようなCNTピラー130Mを配線基板110の端子111A、111Bの上に形成した状態で、導電性接着剤で端子121A、121BにCNTピラー130Mを接合する。さらに、CNT140の上端側から、アンダーフィル材151を塗布してアンダーフィル150を形成することで、電子装置100Mを作製することができる。
With
端子121A、121BへのCNTピラー130Mの接合には、導電性接着剤以外にもポリアミド系ホットメルト樹脂、ポリウレタン系ホットメルト樹脂、ポリオレフィン系ホットメルト樹脂等のホットメルト樹脂、半田、金属ナノペーストを用いても良い。
In addition to the conductive adhesive, hot melt resins such as polyamide hot melt resin, polyurethane hot melt resin, and polyolefin hot melt resin, solder, and metal nanopaste are used to bond the
CNTピラー130Mの成長方法としては、上述の他に、リモートプラズマCVD法、プラズマCVD法、熱CVD法を用いてもよい。多層カーボンナノチューブの原料ガスはアセチレンに限定されず、メタン、エチレン等の炭化水素類、又は、エタノール、メタノール等のアルコール類を用いてもよい。
As a method for growing the
触媒及び地膜も同様に上述のものに限定されず、触媒種としてはコバルト、ニッケル、鉄、金、銀、白金等のカーボンナノチューブの触媒になり得る金属又はその合金であればよい。下地膜としては、モリブデン、チタン、ハフニウム、ジルコニウム、ニオブ、バナジウム、タンタルナイトライド、チタンシリサイド、アルミニウム、酸化アルミニウム、酸化チタン、タンタル、タングステン、銅、金、白金等のうち少なくとも一種を含む金属又は合金で作製される膜構造を用いてもよい。 Similarly, the catalyst and the ground film are not limited to those described above, and the catalyst species may be a metal or an alloy thereof that can be a catalyst for carbon nanotubes such as cobalt, nickel, iron, gold, silver, and platinum. The base film is a metal containing at least one of molybdenum, titanium, hafnium, zirconium, niobium, vanadium, tantalum nitride, titanium silicide, aluminum, aluminum oxide, titanium oxide, tantalum, tungsten, copper, gold, platinum and the like. A film structure made of an alloy may be used.
CNTピラー130Mは、CNT140と同様に導電性接着剤、ポリアミド系ホットメルト樹脂、ポリウレタン系ホットメルト樹脂、ポリオレフィン系ホットメルト樹脂等のホットメルト樹脂、半田、金属ナノペーストを用いても良い。その場合は、CNT130を設ける矩形環状の領域に、スクリーン印刷等によって塗布すればよい。
Similar to CNT140, the
以上、本発明の例示的な実施の形態の電子装置、及び、電子装置の製造方法について説明したが、本発明は、具体的に開示された実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲から逸脱することなく、種々の変形や変更が可能である。
以上の実施の形態に関し、さらに以下の付記を開示する。
(付記1)
基板と、
前記基板に対向して設けられる高周波モジュールと、
前記基板と前記高周波モジュールとの間に設けられ、前記基板の複数の端子と前記高周波モジュールの複数の端子とをそれぞれ接続する複数のピラーと、
前記高周波モジュールと前記基板との間において、平面視で前記複数のピラーを囲み、前記基板から前記高周波モジュールに向かう方向に沿って延在するカーボンナノチューブと、
前記カーボンナノチューブの隙間に流し込まれており、前記高周波モジュールと前記基板との間において、平面視で前記複数のピラーを囲むアンダーフィルと
を含む、電子装置。
(付記2)
前記基板と前記高周波モジュールとの間において、平面視で前記カーボンナノチューブ、前記アンダーフィル、及び前記複数のピラーに囲まれた領域は、空隙である、付記1記載の電子装置。
(付記3)
前記ピラーは、金属ピラー、又は、カーボンナノチューブピラーである、付記1又は2記載の電子装置。
(付記4)
前記基板の複数の端子の表面に設けられ、前記カーボンナノチューブピラーの成長に用いられる触媒金属層をさらに含む、付記3記載の電子装置。
(付記5)
前記カーボンナノチューブは、合成の際の基板に近い根元側の1本1本の間隔が数十から数百ナノメートル程度であり、先端に近づくにつれて数本から数十本程度が束になり1本1本の間隔が数ナノメートル程度の束状構造になっている、付記1乃至4のいずれか一項記載の電子装置。
(付記6)
前記高周波モジュールと前記基板との間において前記複数のピラーを囲むカーボンナノチューブのうち、平面視で最も内側に位置するカーボンナノチューブの位置は、前記高周波モジュールの側面よりも50マイクロメートル以内の位置である、付記1乃至5のいずれか一項記載の電子装置。
(付記7)
基板の第1面の複数の端子に一端がそれぞれ接続される複数のピラーを設ける工程と、
前記基板の第1面に、平面視で前記複数のピラーを囲み、前記第1面から突出する方向に沿って延在するカーボンナノチューブを設ける工程と、
前記複数のピラーと前記カーボンナノチューブの上に高周波モジュールを設け、前記複数のピラーの他端に前記高周波モジュールの複数の端子をそれぞれ接合する工程と、
平面視で前記複数のピラーを囲むように、前記カーボンナノチューブの隙間にアンダーフィル材を流し込む工程と
を含む、電子装置の製造方法。
Although the electronic device according to the exemplary embodiment of the present invention and the method for manufacturing the electronic device have been described above, the present invention is not limited to the specifically disclosed embodiments, and claims for patent. Various modifications and changes are possible without departing from the range of.
The following additional notes will be further disclosed with respect to the above embodiments.
(Appendix 1)
With the board
A high-frequency module provided facing the substrate and
A plurality of pillars provided between the substrate and the high-frequency module and connecting a plurality of terminals of the substrate and a plurality of terminals of the high-frequency module, respectively.
Between the high-frequency module and the substrate, carbon nanotubes that surround the plurality of pillars in a plan view and extend along the direction from the substrate to the high-frequency module.
An electronic device that is poured into the gaps between the carbon nanotubes and includes an underfill that surrounds the plurality of pillars in a plan view between the high frequency module and the substrate.
(Appendix 2)
The electronic device according to Appendix 1, wherein a region surrounded by the carbon nanotube, the underfill, and the plurality of pillars in a plan view between the substrate and the high frequency module is a void.
(Appendix 3)
The electronic device according to Appendix 1 or 2, wherein the pillar is a metal pillar or a carbon nanotube pillar.
(Appendix 4)
The electronic device according to Appendix 3, further comprising a catalytic metal layer provided on the surface of a plurality of terminals of the substrate and used for the growth of the carbon nanotube pillars.
(Appendix 5)
The distance between each of the carbon nanotubes on the root side near the substrate during synthesis is about several tens to several hundreds of nanometers, and as the carbon nanotubes approach the tip, several to several tens of carbon nanotubes are bundled and one. The electronic device according to any one of Supplementary note 1 to 4, wherein each of the electronic devices has a bundle-like structure having an interval of about several nanometers.
(Appendix 6)
Among the carbon nanotubes surrounding the plurality of pillars between the high frequency module and the substrate, the position of the carbon nanotube located on the innermost side in the plan view is within 50 micrometers from the side surface of the high frequency module. , The electronic device according to any one of Appendix 1 to 5.
(Appendix 7)
A process of providing a plurality of pillars, one end of which is connected to each of a plurality of terminals on the first surface of the board, and
A step of surrounding the plurality of pillars in a plan view on the first surface of the substrate and providing carbon nanotubes extending along a direction protruding from the first surface.
A step of providing a high-frequency module on the plurality of pillars and the carbon nanotubes and joining a plurality of terminals of the high-frequency module to the other ends of the plurality of pillars.
A method for manufacturing an electronic device, which comprises a step of pouring an underfill material into a gap between the carbon nanotubes so as to surround the plurality of pillars in a plan view.
100 電子装置
110 配線基板
111A、111B 端子
120 高周波モジュール
121A、121B 端子
130 銅ピラー
140 CNT
150 アンダーフィル
100M 電子装置
130M CNTピラー
100
150
Claims (5)
前記基板に対向して設けられる高周波モジュールと、
前記基板と前記高周波モジュールとの間に設けられ、前記基板の複数の端子と前記高周波モジュールの複数の端子とをそれぞれ接続する複数のピラーと、
前記高周波モジュールと前記基板との間において、平面視で前記複数のピラーを囲み、前記基板から前記高周波モジュールに向かう方向に沿って延在するカーボンナノチューブと、
前記カーボンナノチューブの隙間に流し込まれており、前記高周波モジュールと前記基板との間において、平面視で前記複数のピラーを囲むアンダーフィルと
を含む、電子装置。 With the board
A high-frequency module provided facing the substrate and
A plurality of pillars provided between the substrate and the high-frequency module and connecting a plurality of terminals of the substrate and a plurality of terminals of the high-frequency module, respectively.
Between the high-frequency module and the substrate, carbon nanotubes that surround the plurality of pillars in a plan view and extend along the direction from the substrate to the high-frequency module.
An electronic device that is poured into the gaps between the carbon nanotubes and includes an underfill that surrounds the plurality of pillars in a plan view between the high frequency module and the substrate.
前記基板の第1面に、平面視で前記複数のピラーを囲み、前記第1面から突出する方向に沿って延在するカーボンナノチューブを設ける工程と、
前記複数のピラーと前記カーボンナノチューブの上に高周波モジュールを設け、前記複数のピラーの他端に前記高周波モジュールの複数の端子をそれぞれ接合する工程と、
平面視で前記複数のピラーを囲むように、前記カーボンナノチューブの隙間にアンダーフィル材を流し込む工程と
を含む、電子装置の製造方法。 A process of providing a plurality of pillars, one end of which is connected to each of a plurality of terminals on the first surface of the board, and
A step of surrounding the plurality of pillars in a plan view on the first surface of the substrate and providing carbon nanotubes extending along a direction protruding from the first surface.
A step of providing a high-frequency module on the plurality of pillars and the carbon nanotubes and joining a plurality of terminals of the high-frequency module to the other ends of the plurality of pillars.
A method for manufacturing an electronic device, which comprises a step of pouring an underfill material into a gap between the carbon nanotubes so as to surround the plurality of pillars in a plan view.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2017166023A JP6922561B2 (en) | 2017-08-30 | 2017-08-30 | Electronic devices and methods for manufacturing electronic devices |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2017166023A JP6922561B2 (en) | 2017-08-30 | 2017-08-30 | Electronic devices and methods for manufacturing electronic devices |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2019046878A JP2019046878A (en) | 2019-03-22 |
JP6922561B2 true JP6922561B2 (en) | 2021-08-18 |
Family
ID=65816537
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2017166023A Active JP6922561B2 (en) | 2017-08-30 | 2017-08-30 | Electronic devices and methods for manufacturing electronic devices |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP6922561B2 (en) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN118431184A (en) * | 2024-07-05 | 2024-08-02 | 芯梦达半导体科技(济南)有限公司 | Storage device, semiconductor device and memory system |
Family Cites Families (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP4478312B2 (en) * | 2000-10-12 | 2010-06-09 | パナソニック株式会社 | Semiconductor device and manufacturing method thereof |
JP2002246497A (en) * | 2001-02-20 | 2002-08-30 | Kyocera Corp | Package for storing semiconductor elements |
KR20080058535A (en) * | 2006-12-22 | 2008-06-26 | 엘지이노텍 주식회사 | Filter chip package and its manufacturing method |
JP4870048B2 (en) * | 2007-08-20 | 2012-02-08 | 富士通株式会社 | Electronic component device and manufacturing method thereof |
JP5187148B2 (en) * | 2008-11-12 | 2013-04-24 | 富士通株式会社 | Semiconductor device and manufacturing method thereof |
JP5332775B2 (en) * | 2009-03-18 | 2013-11-06 | 富士通株式会社 | Electronic component and manufacturing method thereof |
WO2011007507A1 (en) * | 2009-07-17 | 2011-01-20 | 日本電気株式会社 | Substrate for semiconductor package and method for manufacturing substrate for semiconductor package |
-
2017
- 2017-08-30 JP JP2017166023A patent/JP6922561B2/en active Active
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2019046878A (en) | 2019-03-22 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5104688B2 (en) | Sheet-like structure, method for producing the same, and electronic device | |
US7453154B2 (en) | Carbon nanotube via interconnect | |
US7736615B2 (en) | Device structure of carbon fibers and manufacturing method thereof | |
JP5146256B2 (en) | Sheet-like structure and manufacturing method thereof, and electronic device and manufacturing method thereof | |
ITTO20100555A1 (en) | ELECTRONIC DEVICE INCLUDING A LAYER OF CONNECTION INTERFACE BASED ON NANOTUBES, AND MANUFACTURING PROCEDURE | |
KR20070084426A (en) | Integrated circuit device, integrated circuit bondwire connector device and manufacturing method thereof, manufacturing method of integrated circuit leadframe device and carbon nanotube based interconnects | |
JP2008210954A (en) | Carbon nanotube bump structure, manufacturing method thereof, and semiconductor device using the same | |
JP5746808B2 (en) | Package and electronic device using carbon nanotube | |
US8912637B1 (en) | Self-adhesive die | |
JP5636654B2 (en) | Carbon nanotube sheet structure, manufacturing method thereof, and semiconductor device | |
CN108242438A (en) | With the semiconductor device for stretching out conductive through hole and the method for manufacture such device | |
JP2008205273A (en) | Electronic circuit device and electronic circuit device module | |
JP5013116B2 (en) | Sheet-like structure, method for producing the same, and electronic device | |
JP6922561B2 (en) | Electronic devices and methods for manufacturing electronic devices | |
TW201740491A (en) | Assembly platform | |
US8017498B2 (en) | Multiple die structure and method of forming a connection between first and second dies in same | |
JP5018419B2 (en) | Module structure, manufacturing method thereof, and semiconductor device | |
JP2012236739A (en) | Sheet structure, method for manufacturing the structure, electronic equipment, and method for manufacturing the equipment | |
JP6237231B2 (en) | Sheet-like structure and manufacturing method thereof, electronic component and assembly method thereof | |
JP2015185562A (en) | Electronic apparatus, assembly method thereof, sheet-like structure, and manufacturing method thereof | |
JP4855757B2 (en) | Carbon nanotube pad and electronic device | |
JP5098660B2 (en) | Carbon nanotube sheet, method for producing the same, and electronic device | |
JP5998557B2 (en) | Manufacturing method of heat dissipation sheet | |
JP2012238916A (en) | Sheet like structure, manufacturing method of sheet like structure, electronic apparatus, and manufacturing method of electronic apparatus | |
JP2011119539A (en) | Bump structure and method of manufacturing the same, and electronic apparatus and method of manufacturing the same |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20200611 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20210528 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20210629 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20210712 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 6922561 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |