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WO1998012744A1 - Composants electroniques passifs, elements de circuit integre et plaquette - Google Patents

Composants electroniques passifs, elements de circuit integre et plaquette Download PDF

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WO1998012744A1
WO1998012744A1 PCT/JP1997/003365 JP9703365W WO9812744A1 WO 1998012744 A1 WO1998012744 A1 WO 1998012744A1 JP 9703365 W JP9703365 W JP 9703365W WO 9812744 A1 WO9812744 A1 WO 9812744A1
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WO
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electronic component
substrate
component
passive electronic
inorganic insulating
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PCT/JP1997/003365
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Inventor
Katuhiko Hayashi
Original Assignee
Tdk Corporation
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Definitions

  • the present invention relates to a passive electronic component, an IC component including the passive electronic component, and a wafer for obtaining the passive electronic component.
  • the passive electronic component and the Ic component according to the present invention are suitable as surface-mounted high-frequency components used in the field of wireless devices such as mobile phones and car phones, or other various communication devices.
  • Ic components used in high-frequency circuits such as mobile phones include Mitsubishi Electric Technical Report, Vol. 67, No.ll, and a paper in 1993, “UHF Band High-Efficiency F-Amplifier for Mobile Communications.
  • the MM IC Monitoring Microwave Integrated Circuit
  • passive circuits that merely occupy the pattern area are made independent of the GaAs substrate, and only active circuits formed by active elements such as transistors are provided on the GaAs substrate. Since it can be formed, the size of the GaAs substrate to be used can be reduced, and cost reduction can be achieved as a whole IC component.
  • a passive circuit unit configured by passive elements such as a filter unit is integrated on an IC chip substrate configured by active elements to form a single chip.
  • the passive circuit section is configured on the same GaAs substrate as the active circuit composed of active elements such as multiple transistors, so that it can be manufactured simultaneously with the same process. Therefore, mass production is extremely good.
  • semiconductor component manufacturers do not usually need to purchase ceramic chip carriers as purchased components, which may reduce the overall cost of 1C components.
  • the passive circuit part and the active circuit part are of the same kind but different. Configure on another IC board.
  • the high frequency band in excess of several GH Z ⁇ tens GH Z the active circuit section is configured using a compound semiconductor such as G a A s (gallium 'arsenide).
  • G a A s substrate is the resistivity 1 0 8 Q cm or more, a specific resistance of 2.3 x 1 0 5 2 (: .
  • G Focusing on the advantage that a passive element such as a coil that can be used in a high-frequency band can be configured on an As substrate, the development of an MM IC for a high-frequency circuit using a GaAs substrate is currently underway. I have.
  • the active circuit section and the passive circuit section can be manufactured by the same process, and since the passive circuit section is formed on a separate chip, it is designed according to the frequency band to be used (impedance). Etc.) can be aggregated for the parts that need to be changed. Therefore, by using a common IC chip for the active circuit section and changing only the IC chip for the passive circuit section, it is possible to provide a series of IC parts that match various frequency bands. Particularly in the high frequency band, a GaAs substrate to which a special additive is added may be used to bring out the characteristics of the transistor, and such a GaAs substrate is extremely expensive compared to a normal GaAs substrate. It was easy to become. Therefore, the G circuit used between the active circuit unit composed of active elements that require semiconductor characteristics in the high frequency band and the passive circuit unit composed of passive elements that do not require semiconductor characteristics is By using and separating the As substrate, IC parts can be manufactured at low cost.
  • the pattern of the passive element formed on the MM IC is used. It is desirable to use conductors with low specific resistance, such as silver and copper, but these conductors
  • a passive element pattern is formed on the GaAs substrate.However, in the passive circuit, it is necessary to frequently ground the duland electrode. is there. Normally, as a configuration of a substrate constituting a passive circuit, the wiring layers of the substrate are multilayered, a planar pattern of a ground electrode is set in a lower layer, and a signal line is set in an upper layer. If there is a node (electrode pattern in the circuit) that needs to be grounded in the passive circuit, that node is grounded to the ground electrode via a through-hole electrode.
  • a method of forming a ground electrode on the side opposite to the side on which the circuit elements of the GaAs substrate are formed is considered.
  • a second method there is a method in which a ground electrode is first formed on a surface constituting an element, an inorganic insulating layer is formed on the ground electrode, and a signal electrode is further formed on the inorganic insulating layer. Conceivable.
  • the inorganic insulating layer formed between the ground electrode and the signal electrode is formed by vapor phase growth because a semiconductor process usually uses a high-temperature process.
  • the thickness of the inorganic insulating layer can be only a few microns. Therefore, the line impedance of the signal line formed on the inorganic insulating layer becomes low, and the circuit design becomes difficult. In particular, the line impedance in the high frequency band becomes extremely low.
  • high frequency coils are disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open Nos. 8-330130, 8-330154, and 8-330169.
  • a spiral (spiral) coil electrode pattern is formed on a ceramic substrate, and both ends of the coil electrode pattern are drawn out to opposite ends of the substrate to form a chip coil.
  • the coil electrode forming means a thick film printing technology, a wet plating technology, a thin film technology, and the like are used.
  • the method using the thick film printing technology is advantageous in terms of manufacturing cost because it can be manufactured with simple manufacturing equipment as compared with semiconductor manufacturing equipment. Since the pattern is formed by screen printing and screen printing, it is difficult to form a fine line of less than 100 microns. In addition, when the conductor pattern is printed, bleeding or fading of the conductor occurs, and the conductor width and the conductor film thickness tend to vary. Due to these disadvantages, for example, in the case of a high-frequency coil, there are problems such as a limitation in miniaturization and miniaturization of the pattern, and a tendency that the inductance value is easily varied due to a variation in the formed pattern.
  • Thin film technology is extremely effective in miniaturizing electrode patterns, improving electrical characteristics, and miniaturizing components.
  • ceramic substrates are warped by firing. This makes it difficult to adapt ceramic substrates to semiconductor manufacturing technology. For example, during photolithography, the distance between the photomask and the wafer made of the ceramic substrate is different at each point on the wafer surface due to the warpage of the wafer, and the pattern accuracy is reduced. descend.
  • An object of the present invention is to provide a passive electronic component or an IC component such as an IC chip, which can miniaturize a conductive pattern and design a small pattern area.
  • Another object of the present invention is to provide a passive electronic component or IC component having a substrate with a smooth surface, no defect, and easy correction of warpage. is there.
  • Still another object of the present invention is to provide a passive electronic component or an IC component having a substrate having good machinability and excellent mass productivity.
  • Still another object of the present invention is to provide a passive electronic component or an IC component having a substrate which can be manufactured by an inexpensive manufacturing method and manufacturing equipment.
  • Still another object of the present invention is to miniaturize the conductive pattern with high accuracy, improve the accuracy of the constant value of each circuit element to be formed, and provide a circuit element and an aggregate of circuit elements in a small pattern area.
  • Passive electronic components that can design functional circuits that are
  • Still another object of the present invention is to provide a wafer suitable for obtaining the above-mentioned passive electronic component or IC component.
  • a substrate on which a passive circuit is mounted is formed of a composition obtained by mixing a ceramic component and a glass component.
  • a passive circuit is formed on a substrate composed of a composition obtained by mixing a ceramic component and a glass component.
  • the main component of the substrate according to the present invention is a metal oxide. Even if a passive circuit is formed on the substrate using a conductor having low resistance in a high frequency band, for example, silver or copper, no problem occurs. . For example, conductors with a width of several tens of microns can be formed by a thin film process.
  • the passive electronic component of the present invention it is easy to form a multilayer substrate, and the overall structure can be reduced by increasing the number of layers.
  • the conductive pattern provided on the surface can be easily conducted to the ground electrode via, for example, a through-hole electrode and grounded. That is, a ground electrode of a solid pattern for grounding is provided in the substrate, and the ground electrode and the surface of the substrate are The electrode pattern to be formed can be easily connected at any position.
  • the substrate of the present invention it is possible to obtain a substrate having extremely few defects and having smoothness as compared with a ceramic substrate or a glass substrate.
  • the strength is higher than that of a substrate made of glass alone.
  • the fluidity at the time of substrate production is lower than that of a single glass, a multilayer wiring structure can be obtained.
  • the substrate of the present invention is made of a composite composition of a ceramic component and a glass component, it has good machinability. Therefore, the firing warpage and unevenness of the entire substrate generated during the firing of the substrate can be easily removed by lapping. In particular, by appropriately selecting the mixing ratio between the glass component and the ceramic component, the machinability and the substrate strength can be satisfied almost simultaneously. Even in the case of individual division with a dicing saw or the like to make chips, good cutting properties can be ensured and mass productivity can be improved. In using the thin film manufacturing apparatus, it is desirable that the substrate has a disk shape applicable to the semiconductor wafer thin film manufacturing apparatus.
  • the substrate according to the present invention is fired at a relatively low temperature of 100 ° C. or less and a short firing temperature holding time of about 10 minutes as compared with the case where the ceramic component alone is sintered. Is possible. For this reason, compared to the case of sintering a single ceramic component, the manufacturing equipment is inexpensive and the manufacturing time is short, so mass productivity is good. Naturally, compared to a semiconductor substrate manufacturing device that is a high-purity single-crystal substrate, the size and the amount of money are inexpensive as they are incomparable. Also, the manufacturing time of the substrate is significantly shorter. Therefore, according to the present invention, passive electronic components can be supplied at very low cost.
  • an IC chip having an active element mounted on a semiconductor substrate such as a GaAs substrate is referred to as an impedance matching and filter.
  • a passive IC with a circuit composed of only passive elements is placed side by side, electrically bonded, and these two IC chips are packaged in the same resin molded body, thereby forming one IC component and can do.
  • the use of the Ic chip made of the passive electronic component according to the present invention makes it possible for semiconductor component manufacturers to use the IC chip of the first type of ceramic at a lower cost. It is capable of supplying IC components.
  • the inorganic insulating layer forming the substrate preferably has a polished surface.
  • it becomes a composite composition containing a ceramic component and a glass component, and even if the inorganic insulating layer that normally becomes a sintered body is warped by firing, this warpage is eliminated by the polishing.
  • a conductor pattern can be formed on such a surface without warpage.
  • the substrate can be adapted to semiconductor manufacturing technology, and a highly accurate conductor pattern can be formed in the process of photolithography. Therefore, the accuracy of the constant value of each circuit element to be formed can be improved, and the circuit element and a functional circuit that is an aggregate of the circuit elements can be designed in a small pattern area.
  • the inorganic insulating layer made of the composite composition containing the ceramic component and the glass component good cutting properties can be ensured by selecting the type of component or the content of each component. Therefore, sintering warpage and unevenness of the entire substrate generated during sintering of the substrate can be easily removed by rubbing. In addition, by selecting the type of component or the content of each component, it is possible to obtain a passive electronic component having an inorganic insulating layer with a smooth surface, no defects, and little warpage.
  • the conductor pattern is used as an element constituting a passive circuit.
  • the conductor pattern alone or in combination with other components, forms the necessary passive circuit.
  • Passive circuits specifically include at least one of an ingkta, a capacitor or a resistor.
  • the above-described passive circuit may be a single-function circuit, or may constitute a functional circuit combining some of them.
  • a typical example of a functional circuit by a combination is a filter or a power blur.
  • Conductor patterns and other components Is appropriately selected according to the intended passive circuit.
  • FIG. 1 is a perspective view of a passive electronic component according to the present invention
  • Figure 2 is the electrical circuit connection diagram of the passive electronic components shown in Figure 1;
  • FIG. 3 is an external perspective view of an IC component having both a passive electronic component according to the present invention and an active electronic component;
  • Figure 4 is a partial cross-sectional view of the IC component shown in Figure 3;
  • Figure 5 shows the internal connection diagram of the IC components shown in Figures 3 and 4;
  • FIG. 6 is a diagram showing a part of a process for obtaining the IC component shown in FIGS. 3 to 5;
  • Figure 9 is a cross-sectional view along line 9-9 in Figure 8.
  • FIG. 10 is an exploded perspective view shown only for understanding the structure of the passive electronic component shown in FIGS. 8 and 9;
  • FIG. 11 is a partial sectional view showing a state in which passive electronic components including the chip coils shown in FIGS. 8 to 10 are mounted on a motherboard;
  • FIG. 12 is a perspective view of a low-pass filter which is a passive electronic component according to the present invention
  • FIG. 13 is a cross-sectional view taken along line 13-13 of FIG.
  • Fig. 14 is an exploded perspective view shown only for understanding the structure of the passive electronic component shown in Figs. 12 and 13;
  • FIG. 15 is a partial cross-sectional view showing a state where the low-pass filter shown in FIGS. 12 to 14 is mounted on a mother board;
  • FIG. 16 is a diagram illustrating a process of manufacturing a substrate according to the present invention.
  • FIG. 17 is a diagram illustrating a process after the process of FIG. 16;
  • Figure 18 shows a cross section of the wafer before rubbing
  • Figure 19 shows a cross section of the wafer after lapping
  • FIG. 20 is a diagram summarizing the locations where the wafer is processed. Five
  • the passive electronic components illustrated in FIGS. 1 and 2 are called passive IC chips.
  • a passive IC chip refers to a chip in which circuit elements are formed on a substrate divided into small pieces.
  • the illustrated passive IC chip includes a substrate 1 and a passive circuit 2.
  • the substrate 1 has an inorganic insulating layer 11 composed of a composite composition obtained by mixing a ceramic component and a glass component.
  • the passive circuit 2 is provided on one surface of the inorganic insulating layer 11.
  • conductive patterns 3 1 to 1 317 for the passive circuit 2 On one surface of the inorganic insulating layer 11, conductive patterns 3 1 to 1 317 for the passive circuit 2, conductive patterns 30 to 308 for connection, and conductive patterns 32 and 33 serving as input / output terminals are provided.
  • the conductor patterns 301-308, 311-317, 32, 33 are preferably formed by applying thin-film technology.
  • One surface of the inorganic insulating layer 11 is preferably a polished surface. If it is a polished surface, a high-precision thin film forming technique can be applied to the formation of the conductive patterns 311 to 317, 301-308, 32, and 33 described above.
  • the substrate 1 includes a first inorganic insulating layer 11 that supports the passive circuit 2 and a second inorganic insulating layer 12. Both the first inorganic insulating layer 11 and the second inorganic insulating layer 12 are composed of a composition obtained by mixing a ceramic component and a glass component.
  • the substrate 1 further has a conductive layer 13 between the first inorganic insulating layer 11 and the second inorganic insulating layer 12.
  • the conductive layer 13 is used as a ground electrode.
  • the first inorganic insulating layer ⁇ 1, the second inorganic insulating layer 12, and the conductive layer 13 are integrated by sintering.
  • the passive circuit 2 may be optional, and is not limited to the illustrated one.
  • the embodiment shows a filter circuit including capacitors C1 to C5 and inductors L1 and L2, as shown in FIG.
  • the capacitors C1 to C5 are obtained by the conductive patterns 311 to 315 formed on the surface of the substrate 1.
  • the capacitors C1 to C5 are obtained between the conductive patterns 311 to 313 and the conductive layer 13.
  • Capacitors C 4 and C 5 are obtained between opposing electrodes 31 and 314 and electrodes 315 and 315 on one surface of the inorganic insulating layer 11.
  • Inktors L 1 and L 2 are obtained by meandering conductive patterns 316 and 317 configured as microstrip lines.
  • the line impedance and the length of the conductive patterns 316 and 317 In order to obtain the required inductance, it is necessary to determine the line impedance and the length of the conductive patterns 316 and 317. In this case, since the thickness of the inorganic insulating layer 11 of the substrate 1 of the present invention can be freely changed, the degree of freedom in setting the line impedance of the conductor patterns 316 and 317 constituting the microstrip line is large. .
  • the line impedance of the microstrip line is set by the line width, the relative dielectric constant of the inorganic insulating layer 11 inserted between the line and the GND electrode, and the thickness thereof.
  • the thickness of the inorganic insulating layer 11 is considerably larger than the insulating film formed by the thin film technology, for example, several tens of microns to 100 microns or more. Since the inorganic insulating layer 11 is made of a composition of a ceramic component and a glass component, such a thickness can be easily realized. Therefore, a microstrip line with a high line impedance can be easily obtained compared to a microstrip line of several microns using thin film technology.
  • conductor patterns 301 to 308 serving as GND pad electrodes are formed, and conductor patterns 32 and 33 serving as IN and OUT are also formed. It is formed on the inorganic insulating layer 11 so as to be capable of wire bonding.
  • a passive circuit 2 is formed on a substrate 1 using inorganic insulating layers 11 and 12 composed of a composition in which a ceramic component and a glass component are mixed.
  • a main component of the inorganic insulating layers 11 and 12 constituting the substrate 1 is a metal oxide, and a passive circuit is formed on the substrate 1 by using a conductor having low resistance in a high frequency band, for example, silver or copper.
  • conductor patterns 311 to 317 for 2 are formed, no problem occurs.
  • conductor patterns 311 to 317 having a width of about several tens of microns can be formed by a thin film process.
  • the substrate 1 having the above composition can be easily multi-layered. 97/03365
  • the conductive layer 13 In the case of multilayering, it is easy to sandwich the conductive layer 13 between the inorganic insulating layers 11 and 12, as shown in FIG.
  • a conductive layer 13 As a ground electrode, the conductive patterns 301 to 308 provided on the surface can be transferred to the conductive layer 13 forming the ground electrode via, for example, through-hole electrodes. It can be easily conducted and grounded at any point.
  • the substrate 1 according to the present invention is a composite composition containing a ceramic component and a glass component, and has the following advantages as compared with a ceramic substrate or a glass substrate.
  • the powder particles constitute a grain boundary and are sintered, and there are many defects and the smoothness is not good. Further, when the substrate is fired, so-called firing warpage occurs on the entire substrate.
  • the cutability against polishing is good, the number of defects is extremely small, and good smoothness is obtained.
  • the glass component has fluidity, it is not suitable for forming a substrate having a multilayer wiring structure. Also, the strength of the substrate itself is weak.
  • the inorganic insulating layer 11 composed of a composite composition containing a ceramic component and a glass component can provide machinability and surface quality by appropriately selecting the mixing ratio of the glass component and the ceramic component, and the components. Smoothness and the like can be satisfied almost simultaneously. Even when individual cutting is performed with a dicing saw or the like to make chips, good cutting properties can be ensured and mass productivity can be improved. Therefore, the warpage and unevenness of the entire substrate generated during the firing of the substrate can be easily removed by lapping. In addition, by selecting the type of inorganic component constituting the inorganic insulating layer 11 or the content of each component, etc., the inorganic insulating layer 11 having a smooth surface state, having no defects, and having less warpage can be obtained.
  • the inorganic insulating layer 11 made of a composite composition containing a ceramic component and a glass component has a relatively low temperature of 100 ° C. or less and a temperature of about Baking is possible with a short baking temperature holding time of about 10 minutes. For this reason, compared to the case where the ceramic component alone is baked, the production equipment is inexpensive and the production time is short, so that mass productivity is good.
  • the inorganic insulating layer 11 of the present invention which is a composite composition of a ceramic component and a glass component, has excellent force, cutability, and the like.
  • the glass component is mixed with the ceramic component in a volume ratio of 50% or more, especially about 60 to 70%, the machinability and the substrate strength can be almost simultaneously satisfied.
  • the first inorganic insulating layer 11 constituting the substrate 1 uses an insulating material having a relative dielectric constant of 15 or less, preferably 10 or less. The reason is that, in the high frequency band, if the relative dielectric constant of the first inorganic insulating layer 11 exceeds the above range, the stray capacitance between the formed patterns cannot be neglected, which makes it difficult to design the power pattern. It is because it accompanies.
  • the inorganic insulating layer 11 has a polished surface 11 1. Since the inorganic insulating layer 11 is made of a composite composition containing a ceramic component and a glass component, it is typically a sintered body. Even if the inorganic insulating layer 11 made of a sintered body has warped due to firing, this warping has been eliminated by polishing, and the conductor pattern 2 is formed on the surface 11 1 1 without such warping. be able to. For this reason, it becomes possible to adapt the ceramic substrate to the semiconductor manufacturing technology, and to form the conductor pattern 2 with high precision in the photolithography process. Therefore, the accuracy of the constant value of each circuit element formed by the conductor pattern 2 can be improved, and the circuit element and a functional circuit that is an aggregate of the circuit element can be designed in a small pattern area.
  • the glass content in the substrate 1 is preferably 50% or more by volume, particularly preferably 60 to 70%. If the glass content is less than 50%, it is difficult to form a composite structure, and strength and moldability are reduced.
  • the glass component has a relative dielectric constant similar to that of the ceramic component as an aggregate.
  • Specific examples include those generally used as glass frit, such as borosilicate glass, lead borate glass, barium borate glass, strontium borate glass, potassium borate glass, and zinc borate glass. .
  • potassium borosilicate glass or strontium borate glass is suitable.
  • the composition of glass Si0 2: 5 0 - 6 5 wt%, ⁇ 1 2 ⁇ 3: 5 ⁇ 1 5 wt%, B 2 0 3: 8% by weight or less, CaO, SrO, BaO, and MgO 1 to 4 types: 15 to 40% by weight, Pb ⁇ : 30% by weight or less.
  • the above composition, further Bi 2, Ti0 2, Zr0 2 , Y 2 0 one or more selected from 3 or the like may be contained 5 wt% or less.
  • a substrate material having a composite structure in which such a glass component is used as a base material and a ceramic component is used as an aggregate can be fired at a low temperature.
  • a low-resistance conductor material that can be fired at a temperature of about 100 ° C. or less, such as Au, Ag, Ag—Pd, Cu, and Pt.
  • Fig. 3 is an external perspective view of an IC component having both passive electronic components and active electronic components
  • Fig. 4 is a partial cross-sectional view of the IC component shown in Fig. 3
  • Fig. 5 is an IC part shown in Figs. 3 and 4.
  • the internal connection diagram of a product is shown.
  • the illustrated IC component includes at least one passive electronic component 4, at least one active electronic component 5, an insulating sheath 6, and lead conductors 71 to 716.
  • the passive electronic component 4 and the active electronic component 5 are arranged side by side with each other.
  • the insulating sheath 6 is made of resin or the like, and covers the passive electronic component 4 and the active electronic component 5 to form one package.
  • the lead conductors 70 1 to 7 16 are connected to the passive electronic component 4 and the active electronic component 5 inside the insulating sheath 6, and are led out of the insulating sheath 6.
  • the passive electronic component 4 is the passive IC chip shown in FIGS. 1 and 2, and forms a filter circuit, for example.
  • the active electronic component 5 is composed of, for example, a plurality of semiconductor elements. This is a semiconductor IC chip in which an amplification stage to be formed is formed on a GaAs semiconductor substrate to form an IC chip.
  • the active electronic component 5 using the GaAs substrate has very good characteristics in a high frequency band exceeding several to several tens of GHz, and also has good insulation properties of the substrate. On the other hand, it is very expensive.
  • an active electronic component 5 in which an active element is mounted on a semiconductor substrate such as a GaAs substrate, and a circuit including only passive elements such as impedance matching and a filter are mounted.
  • the passive electronic components 4 are arranged side by side, electrically bonded, and the two passive electronic components 4 and active electronic components 5 formed into an IC chip are packaged in the same insulating outer package 6 to form one. IC components.
  • FIG. 6 is a view showing a part of a process for obtaining the IC parts shown in FIGS.
  • the passive electronic component 4 and the active electronic component 5 are mounted on the IC lead frame 8, and bonding is performed by wires 9 in this state.
  • the signal output of the active electronic component 5 in the width stage is directly wire-bonded to the passive electronic component 4 in the subsequent stage.
  • connection using a plurality of wires is possible as a method of reducing the inductance generated by the wire bonding wire.
  • a ground (GND) electrode particularly when used in a high frequency band, it is a preferable method for connecting a ground (GND) electrode.
  • the passive electronic component 4 and the active electronic component 5 are resin-molded to form an IC package, the lead portion 8 1 of the lead frame 8 is cut, and the lead portion 8 1 is further cut. Then, the IC components shown in Figs. 3 to 5 can be obtained.
  • the passive electronic component 4 since the passive electronic component 4 according to the present invention uses the substrate 1 containing the ceramic component together with the glass component, the strength is larger than that of the substrate made of glass alone. You. Therefore, when the passive electronic component 4 is mounted on the lead frame 8 by a mounting machine or when the ultrasonic connection is performed at the time of wire bonding, the substrate does not crack or break.
  • FIG. 7 is a view showing another embodiment of the IC component using the passive electronic component according to the present invention.
  • an active electronic component 5 such as a microprocessor and a passive electronic component 4 according to the present invention are combined.
  • the passive electronic component 4 and the active electronic component 5 are both IC chips.
  • the active electronic component 5 and the passive electronic component 4 are covered with the insulating sheath 6 and an integrated IC component is obtained.
  • the passive electronic component 4 in FIG. 7 is inserted as a noise filter into bus lines 51 to 5 n for inputting and outputting signals of the active electronic component 5.
  • the passive electronic component 4 is configured as an IC chip by arranging CR filters composed of the capacitors C1 to Cn and the resistors R11 to R1n in an array on the inorganic insulating layer constituting the substrate 1. It is.
  • the passive electronic component 4 has output signal lines 41 to 4n.
  • As the resistors R11 to R1n thin film resistors using nickel and chromium can be used.
  • the illustrated passive electronic component includes a substrate 1 and a conductor pattern 2.
  • the substrate 1 has at least one inorganic insulating layer 11.
  • the inorganic insulating layer 11 is made of a composite composition containing a ceramic component and a glass component, and has a polished surface 11.
  • the conductor pattern 2 is provided on the polished surface 111 and forms a passive circuit.
  • the types of the ceramic component and the glass component for constituting the inorganic insulating layer 11 and their preferable composition ratios are as described above. In this embodiment, the same operation and effect as those described in the embodiment of FIGS.
  • the conductor pattern 2 is used as an element constituting a passive circuit.
  • the passive circuit is, at least, an inductor, a capacitor or a resistor.
  • the above-described passive circuit may be configured as a single-function element, or may be configured as a functional circuit combining some of them.
  • a typical example of a functional circuit based on a combination is a filter or a power blur.
  • the passive electronic component illustrated in this embodiment is a functional circuit particularly used in a high frequency range. Suitable for roads.
  • the conductor pattern 2 can be formed using a conductor having a low resistance in a high frequency band, for example, gold, silver, or copper.
  • the conductor and the turn 2 are spiral coils.
  • the substrate 1 includes a reinforcing layer 12.
  • the reinforcing layer 12 is integrated with the inorganic insulating layer 11 on the side opposite to the surface 111 of the inorganic insulating layer 11.
  • the reinforcing layer 12 may be made of a different material from the inorganic insulating layer 11, but is preferably made of the same material from the viewpoint of unifying the manufacturing process.
  • the passive electronic component according to the present invention can be a single-function chip component such as a coil, a capacitor, and a resistor. It can also be applied to LCR composite circuit components such as filters and power blurs.
  • the embodiment shows an example of a chip coil.
  • a spiral conductive pattern 2 and two externally connected terminal electrodes 31 and 32 are provided on an inorganic insulating layer 11.
  • the terminal electrodes 31 and 32 are formed on the same surface as the conductive pattern 2. With such a structure, since the conductive pattern 2 and the terminal electrodes 31 and 32 can be formed in the same process, mass production efficiency is good and the cost is advantageous.
  • One of the lead portions 21 of the conductor pattern 2 is directly connected to the terminal electrode 31, while the other end 22 of the conductor pattern 2 is a through-hole electrode penetrating the inorganic insulating layer 11 in the thickness direction. 2 Connect to one end of 3.
  • the other end of the through-hole electrode 23 is connected to one end of a lead conductor 24 formed between the inorganic insulating layer 11 and the reinforcing layer 12.
  • the inorganic insulating layer 11 is connected to one end of a through-hole electrode 25 penetrating in the thickness direction.
  • the other end of the through-hole electrode 25 is connected to a terminal electrode 32 formed on the surface 11 1 of the inorganic insulating layer 11.
  • the surface of the conductor pattern 2 is covered with a protective film 40 (see FIG. 9) to protect the conductor pattern 2 from oxidation due to an external atmosphere.
  • a solder film having a flat surface or a solder film 33 and 34 having a bulging shape is formed on the terminal electrodes 31 and 32.
  • FIG. 11 shows a passive electronic component 5 composed of the chip coil shown in FIGS.
  • FIG. 7 is a diagram showing a state where the electronic component is mounted on a board 6.
  • the chip coil 5, which is a passive electronic component according to the present invention has a surface 111 on which the conductor pattern 2 is formed facing a mounting surface 60 of the mother board 6, and It is mounted on 6.
  • the solder layers 33, 34 provided on the terminal electrodes 31, 32 are melted on the electrodes 61, 62 on the motherboard 6 by a heat treatment such as a solder riff opening.
  • the terminal electrodes 31 and 32 of the chip coil 5 and the electrodes 61 and 62 on the motherboard 6 are electrically and mechanically connected.
  • FIGS. 12 and 13 show examples of the low-pass filter.
  • the low-pass filter shown in the embodiment includes a substrate 1 and a conductor pattern 2.
  • the substrate 1 has an inorganic insulating layer 11, and the inorganic insulating layer 11 has a polished surface 111.
  • the conductor pattern 2 is provided on the polished surface 111.
  • Conductive patterns 200 and 201 made of a microstrip line are formed on the polished surface 111 of the inorganic insulating layer 11. For each of the conductor patterns 200 and 201, it is necessary to determine the line impedance and the line length in order to obtain the required inductance. The length of the line is freely determined on the surface of the substrate 1.
  • the line impedance is designed in consideration of the line width and thickness of the microstrip line, the thickness of the inorganic insulating layer 11 inserted between the microstrip line and the GND electrode, and its relative permittivity.
  • the reinforcing layer 12 is lined.
  • the thickness of the reinforcing layer 12 is changed to a value that compensates for the change in the thickness of the inorganic insulating layer 11, and the thickness of the substrate 1 becomes necessary.
  • the thickness can be maintained at a value that can secure mechanical strength. Therefore, the line impedance of the microstrip lines 200 and 201 can be set freely by changing the thickness of the inorganic insulating layer 11.
  • conductor patterns 202, 203 and 204 are formed so as to be continuous with the conductor pattern 200 or 201.
  • electrodes 207 to 210 are also formed.
  • the electrode 207 and the electrode 208 are formed so as to face each other, and the electrode 209 and the electrode 210 are formed so as to face each other.
  • a conductor layer 205 serving as a ground (GND) electrode is provided over the entire surface.
  • Terminal electrodes 31 and 32 serving as input / output electrodes of the low-pass filter are further formed on the surface 11 1 of the inorganic insulating layer 11.
  • Reference numerals 215 to 218 denote GND electrodes used in combination with the input / output terminal electrodes 31 and 32.
  • the GND electrodes 2 15 to 2 18 are connected to the conductor layer 205 formed inside the substrate 1 by through-hole electrodes 2 23 to 2 26 (see Fig. 14) provided on the inorganic insulating layer 11 Have been.
  • Each electrode formed on the substrate surface is preferably formed by applying a conductive paste to a uniform thickness by spin coating or the like and then applying a photolithography technique.
  • a protective film 40 is formed on the conductive pattern 2 (see FIG. 13).
  • solder layers or solder bumps 33 to 38 are formed on the input / output terminal electrodes 31 and 32 and the GND electrodes 2 15 to 2 18 by solder pre-coating (see FIG. 14). .
  • the GND electrode 205, the through-hole electrode, and other inorganic insulating layers provided inside the substrate 1 are formed by simultaneous sintering as described above.
  • the low-pass filters shown in FIGS. 12 to 14 are represented by an electric circuit similar to that shown in FIG.
  • FIG. 15 is a partial cross-sectional view showing a state where the low-pass filter shown in FIGS. 12 to 14 is mounted on a mother board.
  • the low-pass filter 5 is arranged such that the polished surface 11 1 of the inorganic insulating layer 11 faces the mounting surface 60 of the motherboard 6.
  • the low-pass filter 5 is mounted on the mother board 6 such that the input / output terminal electrodes 31 and 32 face the terminals 51 and 52 provided on the mother board 6.
  • the GND terminal electrodes 2 15 to 2 18 are also positioned so as to be located on the terminals provided on the mounting surface of the motherboard 6. After that, heat treatment such as solder reflow is performed.
  • solder pre-coat or solder bumps 33-38 Is melted by heat treatment at the solder riff opening.
  • the input / output electrodes 31 and 32 of the mouth-and-pass filter 5 are electrically connected to the terminals 51 and 52 on the motherboard 6 and are fixed thereto.
  • the GND terminal electrodes 2 15-2 18 are also electrically connected to the terminals of the motherboard 6 and fixed.
  • the GND terminal electrodes 2 15 to 2 18 are similarly connected to the GND electrode layer 205 inside the substrate 1 by the through-hole electrodes 2 23 to 2 26 provided inside the substrate 1. .
  • the GND electrode layer 205 provided inside the substrate 1 electromagnetically shields the circuit pattern 2 formed on the surface 11 1 of the inorganic insulating film 11 from the outside (especially from above). Configuration.
  • the entire high-frequency circuit section is covered by a metal shield cover.
  • the components mounted on the high-frequency circuit unit and the upper surface of the mounted components are not shielded with the GND potential. If the shield cover is attached, the components will be affected by the GND potential of the shield cover. Then, the frequency characteristics change. This tendency becomes more pronounced as the frequency increases. According to the electromagnetic shield structure shown in the embodiment, the above phenomenon can be avoided.
  • an IC component (see FIGS. 3 to 7) is configured using the chip coil shown in FIGS. 8 to 10 and the low-pass filter shown in FIGS. 12 to 14. You can also.
  • a method of manufacturing the substrate 1 will be described with reference to FIGS.
  • a plurality of inorganic insulating sheets 101 to 106 before firing are sequentially laminated.
  • the inorganic insulating sheets 101 to 106 a large number of through-hole electrodes are formed on the sheet 101, and the land pattern 121 thereof appears on the surface of the sheet 101.
  • the through-hole electrode and its land pattern 122 are formed by filling a conductive paste into a through-hole formed by punching the inorganic insulating sheet 101.
  • a conductor film 122 serving as a GND electrode is formed on the sheet 102.
  • the inorganic insulating sheets 103 to 106 are laminated in order to adjust the thickness of the whole substrate, and the number and the like are arbitrary.
  • the inorganic insulating material constituting the inorganic insulating sheets 101 to 106 is selected according to the application. For example, when used in a high-frequency band exceeding 100 MHz, the specific dielectric constant of the insulating material is preferably 15 or less, and more preferably 10 or less. Dielectric constant too high Then, in the high frequency band as described above, the stray capacitance between the formed patterns cannot be neglected, which causes difficulty in pattern design.
  • the substrate when spin coating or the like is used, the substrate needs to have good machinability during processing. Therefore, as a constituent material of the inorganic insulating sheets 101 to 106, a composite composition in which a glass material is used as a base material and a ceramic material is used as an aggregate is optimal.
  • the constituent materials are selected according to the application.
  • alumina ⁇ r10
  • magnesia £ r9
  • spinel er1 ⁇ 29
  • silica er 4
  • mullite ⁇ ⁇ 6.5
  • forsterite ⁇ r 6
  • steatite er 1 ⁇ 2 6
  • cordierite er 5
  • strontium feldspar ⁇ r ⁇ 4
  • the content of glass in the inorganic insulating sheets 101 to 106 is preferably 50% or more by volume, particularly preferably 60 to 70%. If the glass content is out of the above range, it is difficult to form a composite structure, and strength and moldability are reduced. Further, it is desirable that the glass material has a relative dielectric constant equivalent to that of a ceramic material as an aggregate. Examples include those commonly used as glass frit, such as borate glass, lead borate glass, barium borate glass, stotium borate glass, zinc borate glass, and borate glass. Potassium borate or strontium borate glasses are preferred.
  • composition of the glass is Si0 2: 50-65 wt%, A1 2 0 3: 5 ⁇ 1 5 wt%, B 2 0 3: 8 by weight percent, K 2 0, CaO, SrO , of BaO and Mg 0 1 to 4 types: 15 to 40% by weight, PbO: 30% by weight or less.
  • the above composition, further Bi 2 0 3, TiO Zr0 2 , Y z 0 selected] or more from 3 may be 5 wt% or less.
  • a low-temperature firing can be performed on a substrate material having a composite structure in which such a glass material is used as a base material and a ceramic material is used as an aggregate.
  • a substrate material having a composite structure in which such a glass material is used as a base material and a ceramic material is used as an aggregate.
  • Some low-resistance conductor materials It is preferred to use.
  • a green sheet method capable of forming each layer easily and stably is preferable.
  • a green sheet method first, a green sheet as a substrate material is prepared. The ceramic particles and glass frit as the aggregate are mixed, a vehicle such as a binder and a solvent is added thereto, and these are kneaded to form a paste (slurry). The paste is used, for example, by a doctor blade method.
  • a predetermined number of green sheets having a thickness of preferably about 0.05 to 0.5 mm are produced by an extrusion method or the like.
  • the particle size of the glass is preferably about 0.1 to 5 m, and the ceramic particle is preferably about 1 to 8 ⁇ .
  • the binder contained in the vehicle include ethyl cellulose, polyvinyl butyral, and an acrylic resin.
  • acrylic resins include methacrylic resins and acrylic resins such as butyl methacrylate.
  • the solvent include ethyl cellulose, terbineol, and butyl carbitol.
  • various dispersants, activators, plasticizers, and the like can be appropriately used according to the purpose.
  • a through-hole electrode and its land pattern 121 are formed on the inorganic insulating sheet 101 by, for example, a screen printing method, and the conductor film 122 is formed on the inorganic insulating sheet 102.
  • the through-hole electrode and land pattern 121 of the inorganic insulating sheet 101 are formed by filling a conductive paste into the through-hole of the inorganic insulating sheet 101.
  • the conductive paste is preferably prepared by mixing conductive particles and glass frit, adding a vehicle thereto, kneading these, and forming a slurry.
  • the content of the conductive particles is preferably about 80 to 95% by weight.
  • the average particle size of the conductive particles is preferably about 1.01 to 5 ⁇ m.
  • the binder is removed from the laminate by heat treatment (removal of the binder), and is performed at a temperature of 100 ° C. or less, preferably about 800 ° C. to 100 ° C. More preferably, calcination is performed by maintaining the temperature at about 850 to 900 ° C. for about 10 minutes.
  • the firing atmosphere air, an inert gas such as O 2 or N 2, or the like can be used. In particular, air is preferred because of its simplicity and low cost.
  • Cu is used as the conductor material, it is preferable to perform firing in an inert gas.
  • the substrate 110 is punched to take out the wafer 100.
  • the wafer 100 has a diameter of 3 inches, it is processed with an accuracy of about ⁇ 100 microns. This makes it possible to form a conductor pattern on the surface of the wafer 100 by applying a spin coating method or a photolithography technique.
  • the wafer formation may be performed before or after firing the laminated body.
  • the wafer 100 is made of a composite composition of a glass component and a ceramic component, and therefore, the processing after firing is preferable.
  • the laminate Before firing, the laminate is in a soft state, so processing into wafers is easy. However, since the firing process causes shrinkage after firing (so-called shrinkage), the accuracy of the wafer shape as described above is obtained. Needs to be processed again after firing.
  • the wafer 100 is hardened by firing itself.
  • the glass material has a volume ratio of 50% or more, especially 60 to 70%. %, So the machinability is good. Therefore, punching with an ultrasonic processing machine or the like can be easily performed.
  • the wafer 100 Since the obtained wafer 100 has undergone a firing step, the entire wafer is warped. In order to form a conductor pattern 2 by applying a spin coat method or a photolithography technique using a semiconductor manufacturing apparatus, the wafer 100 must be able to be sucked by a vacuum chuck. In addition, since the conductor pattern 2 is formed using a photomask, it is necessary to have close contact with the photomask, or it is necessary to uniformly coat the photo resist or irradiate light uniformly. Therefore, the wafer
  • the surface of the wafer 100 needs to be polished (wrapped) to reduce the entire warp of the wafer 100 to, for example, about 10 microns or less.
  • the wafer 100 has good machinability, so that it can be easily wrapped. This eliminates the warpage of the wafer 100 and further reduces the wafer surface The smoothness is also improved.
  • FIG. 18 is a view showing a state of a cross section of the wafer 100 before rubbing
  • FIG. 19 is a view showing a state of a cross section of the wafer 100 after lapping.
  • a conductive paste / photoresist is applied to the surface of the wafer 100 by using a spin coating method so as to form a uniform coating film.
  • the spin coating is performed by rotating the wafer 100 and dropping and diffusing a conductive paste or a photo resist on the surface thereof.
  • the wafer 100 is disc-shaped, and a part of the outer peripheral edge is chamfered. Since the wafer 100 has good cutting properties, the chamfering operation can be easily performed.
  • FIG. 20 is a diagram summarizing the locations where the wafer 100 is processed.
  • the wafer 100 is polished on the outer peripheral surface 131, is punched by an ultrasonic processing machine or the like of the orientation flat 1332, and the surface 133 of the wafer 100 is polished. Rubbing, chamfering of the edge of the wafer 100, and the like are performed. Since the wafer 100 is made of a composite composition of a glass component and a ceramic component, any processing can be easily performed. Processing such as lapping and chamfering is the same method as processing semiconductor wafers, and is an established method. Since the wafer 100 has better machinability than a semiconductor wafer, it can be processed in a shorter time than a semiconductor wafer.
  • FIGS. 1 to 8 A method for manufacturing a chip coil (see FIGS. 1 to 8) as a passive electronic component according to the present invention using the wafer 100 obtained as described above will be described.
  • a conductive paste is applied on the surface 11 1 of the inorganic insulating layer 11 to a uniform thickness by spin coating or the like. Since the surface 1 1 1 of the inorganic insulating layer 1 1 is a polished surface, a conductive paste is applied to the surface 1 1 1 of the inorganic insulating layer 1 1 so as to have a set uniform thickness. By sintering the paste film, a conductor film with a uniform thickness is obtained. be able to. Thereafter, it is preferable that the surface of the fired conductor film is mirror-polished, thereby improving the accuracy of a pattern formed later.
  • a photo resist film is formed on the conductive film by spin coating or the like, and a photomask is applied to the conductive film by applying photographic technology to perform exposure and development, and an etching resist having a desired pattern is formed.
  • a film After that, the exposed portion of the conductive film formed on the surface 1 1 1 of the inorganic insulating layer 1 1 1 that is not covered with the etching resist film is immersed in an etching solution to perform conductor etching, thereby obtaining a desired conductor pattern.
  • the conductor base film is sintered.
  • the conductive paste 2 has a photo-resist function, only one application step is required, which shortens the process and improves mass productivity.
  • the protective film 40 is preferably formed of a resin or the like. As described above, spin coating and photolithography techniques can be applied. On the other hand, the pattern of the protective film 40 does not need to be as precise as the conductor pattern 2, so it may be formed using a printing method or the like.
  • solder precoats or solder bumps 33 to 38 are formed by vapor deposition of solder metal or printing of solder paste, followed by heat treatment such as solder reflow. Is preferred.
  • the present invention is not limited to a low-pass filter, but can be widely applied to any passive circuit such as a band-pass filter, a high-pass filter, a band-reduction filter, a power blur or a phission filter.
  • the GND electrode does not necessarily need to be provided so as to cover the entire surface of the inorganic insulating layer, and may be patterned. Furthermore, it is possible to use more multilayer wiring layers. Noh.
  • a capacitor by forming a dielectric layer on a conductive pattern formed on an inorganic insulating layer and forming a conductor layer on the dielectric layer. Also, for the coil / strip line, a structure may be adopted in which a dielectric layer or the like is formed on the conductive pattern, and a conductive pattern is further formed on the dielectric layer to reduce the conductive resistance of the conductive pattern. It is possible.
  • the present invention can be applied not only to a chip coil but also to a chip capacitor and a chip resistor.
  • a chip capacitor a structure in which electrodes are opposed to each other on the substrate surface is suitable, and a high-precision chip capacitor utilizing the advantages of photolithography technology can be obtained.
  • a normal capacitor structure in which a dielectric layer is sandwiched between conductors can be obtained by a chip capacitor added on a substrate.
  • the dielectric layer sandwiched by the conductors is formed by applying a dielectric paste with a spin coat. If the dielectric layer is a ceramic type, it is baked, and if it is a resin type, it is cured at an appropriate temperature.
  • the terminal electrode can be formed by a process similar to that of a chip coil. If a resistor paste is used for the formation of the resistor portion, it can be handled in the same way as the conductor paste, and the same method as for the chip coil can be adopted.
  • the terminal electrode can be used as an electrode for wire bonding used in I C or the like without forming a solder precoat or a solder bump on the terminal electrode. This type of use is suitable for multi-chip modules (MCM) implemented with IC components.
  • MCM multi-chip modules
  • a semiconductor IC chip constituting an active electronic component is mounted on a package substrate constituting the BGA, and It is also possible to mount the passive electronic component according to the present invention side by side. At this time, since the passive electronic component according to the present invention can form a solder bump on the external connection electrode, the passive electronic component according to the present invention and the semiconductor Equipped with IC chip In this case, it is possible to adopt flip-chip mounting.
  • the semiconductor IC chip and the passive electronic component according to the present invention are respectively mounted on the package substrate of the BGA by flip-chip bonding and then sealed with a resin.
  • the conductive pattern can be miniaturized with high precision, the accuracy of the constant value of each circuit element formed can be improved, and a circuit element and a functional circuit that is an aggregate of circuit elements can be designed in a small pattern area. Passive electronic components can be provided.

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Description

明 細 書 受動電子部品、 I C部品及びウェハ 技術分野
本発明は、 受動電子部品、 この受動電子部品を含む I C部品、 及び、 前記受動 電子部品を得るためのウェハに関する。 本発明に係る受動電子部品及び I c部品 は、 例えば、 携帯電話、 自動車電話等の無線機器、 或いはその他各種通信機器等 の分野において利用される表面実装高周波部品として好適なものである。
背景技術
携帯電話等の高周波回路部に使用される I c部品としては、 例えば、 三菱電機 技報 · Vol67 ' No.l l · 1993の中の論文 「移動体通信用 U H F帯高効率 F Ε Τ增 幅器」 の中に記載されている MM I C (Monolithic Microwave Integrated Circuit) が知られている。 かかる MM I Cには、 従来、 3つのタイプがあった。 第 1のタイプでは、 複数の能動素子で構成される能動回路部を I Cチップ化す ると共に、 受動素子により構成される回路部を、 前記 I Cチップのパッケージの 表面に厚膜印刷法等により形成する。 第 1のタイプによれば、 単にパターン領域 を占めるにすぎない受動回路を、 G a A s基板から独立させ、 G a A s基板上に はトランジスタ等の能動素子により構成される能動回路のみを形成することがで きるので、 使用する G a A s基板を小型化でき、 I C部品全体として、 コス トダ ゥンを達成することができる。
次に、 第 2のタイプでは、 フィルタ部等の受動素子により構成される受動回路 部を、 能動素子により構成される I C用チップ基板上で一体化して、 ワンチップ 化する。 第 2のタイプでは、 受動回路部を複数のトランジスタ等の能動素子によ り構成される能動回路と同一の G a A s基板上に構成することにより、 同一のプ 口セスで同時に製造ができるため、 極めて量産性がよい。 その上、 半導体部品の 製造者にとって、 通常、 購入部品となるセラミック製チップキャリアを必要とし ないため、 1 C部品全体のコス卜を低減できる可能性がある。
更に、 第 3のタイプでは、 受動回路部と能動回路部を、 同種であるが、 異なる 別の I C基板上で構成する。 一般に、 数 G H Z〜数十 G H Zを越す高周波帯で は、 能動回路部は G a A s (ガリウム ' ヒ素） 等の化合物半導体を用いて構成さ れる。 更に、 G a A s基板は比抵抗が 1 0 8 Q c m以上であり、 比抵抗が 2.3 x 1 0 52 (：111程度の5 iに比べ、 絶縁性に優れている。 そのため、 G a A s基板上 で高周波帯で使用可能なコィル等の受動素子を構成することが可能であるという 利点に着目し、 現在、 G a A s基板による高周波回路の MM I C化の開発が進め られている。
第 3のタイプによれば、 能動回路部及び受動回路部は同一のプロセスで製造す ることが可能で、 かつ、 受動回路部を別のチップにしたことで、 使用する周波数 帯により設計 （インピーダンス等） を変える必要のある部分を集約することがで きる。 そのため、 能動回路部の I Cチップを共通化して使用し、 受動回路部の I Cチップのみを変えることにより、 各種周波数帯に合わせた I C部品のシリー ズ化が可能となる。 特に高周波帯ではトランジスタの特性を引き出すために特殊 な添加物を加えた G a A s基板を使用する場合があり、 そのような G a A s基板 は通常の G a A s基板に比べ極めて高価になりやすかった。 従って、 高周波帯に おける半導体特性を必要とする能動素子により構成される能動回路部と、 半導体 特性を必要としな t、受動素子により構成される受動回路部との間で、 それぞれ使 用する G a A s基板を使 t、分けることにより、 廉価に I C部品を製造することが 可能となる。
ところが、 第 1のタイプの場合、 半導体部品の製造者にとって、 能動電子部品 を搭載すべきセラミック製の I Cパッケージは、 購入部品となる。 セラミック製 の I Cパッケージを使用する I C部品は通常の榭脂モールド等によるパッケージ の I C部品に比べ高価な製品になりやすかった。
また、 第 2のタイプでは、 使用する周波数毎に、 インピーダンス整合回路を付 加して I Cを設計する必要があるため、 部品として汎用性が悪かった。
さらに、 第 2及び第 3のタイプでは、 MM I Cを構成する上で、 いかに絶縁性 の良好な G a Λ s基板であっても、 価格的には非常に高価になるため、 製品コス トを下げるのは困難であった。
更に、 第 2及び第 3のタイプでは、 MM I C上に構成される受動素子のパター ンは銀や銅といった比抵抗の低い導体を使うことが望ましいが、 これらの導体は
G a A s基板と反応するため、 使用するのは非常に困難であった。
さらに、 第 2及び第 3のタイプでは、 いずれも、 G a A s基板上に受動素子の パターンを構成することになるが、 受動回路においてはダランド電極に対して接 地を頻繁に行う必要がある。 通常、 受動回路を構成する基板の構成としては、 基 板の配線層を多層化して、 下層にグランド電極の平面状パターンを設定し、 その 上層に信号ラインを設定する。 そして、 受動回路内に接地の必要なノード （回路 中の電極パターン） がある場合、 そのノードをスルーホール電極を介してグラン ド電極に接地する。 この基板構成を G a A s基板で実現するためには、 第 1の方 法として、 G a A s基板の回路素子が構成される側の反対側に接地用電極を作る 方法が考えられ、 第 2の方法として、 素子を構成する面にまず接地用電極を構成 し、 次に前記接地電極の上に無機絶縁層を形成し、 更に無機絶縁層の上に信号電 極を構成する方法が考えられる。
しかし、 第 1の方法では、 使用する G a A s基板の表裏面を貫く穴を形成する 必要があり、 かつ、 微細でそれらを多数形成し、 更にそれら穴の内面を導体によ り導通化する必要があるが、 これらは実質不可能である。
また、 第 2の方法では、 接地用電極と信号電極との間に形成される無機絶縁層 については、 通常、 半導体プロセスでは高温プロセスを使うことから、 気相成長 により形成される。 しかし、 気相成長では、 無機絶縁層の厚みは数ミクロン程度 しかできない。 そのため、 無機絶縁層上に構成される信号線路の線路インピーダ ンスが低くなり、 回路設計が難しくなる。 特に高周波帯の線路インピーダンスが 極端に低くなる。 インピーダンスの低下を回避する方法として、 信号線路の幅を 微細にすることも可能であるカ、 導体が薄膜で形成されるため、 その厚みが数ミ クロン程度であり、 信号線路の幅を微細化すれば、 高周波抵抗が更に大きくな り、 信号の挿入損失が大きくなる、 といった問題があった。
次に、 1 0 O MH z以上の高周波回路では、 受動回路のみを含む各種の表面実 装高周波受動電子部品が提案され、 実用化されてきた。 例えば特開平 8 - 3 3 0 1 3 6号公報、 特開平 8 - 3 3 0 1 5 4号公報、 特開平 8 - 3 3 0 1 6 9 号公報には高周波用コィルが開示されている。 これらの先行技術文献に開示され た高周波用コイルは、 セラミック基板上にスパイラル （渦巻き） 形状のコイル電 極パターンを形成し、 このコイル電極パターンの両端を基板の対向する端部に引 き出してチップコイルを構成していた。 コイル電極形成手段としては、 厚膜印刷 技術、 湿式メツキ技術、 薄膜技術、 等が用いられる。
厚膜印刷技術による方法では、 半導体製造設備に比べれば簡易な製造設備で製 造が可能であるため製造コスト的に有利である。 し力、し、 スクリーン印刷により パターンを形成するため、 1 0 0 ミクロン以下の極細のライン形成が困難であ る。 しかも、 導体パターン印刷時に導体の滲みやかすれが発生し、 導体巾及び導 体膜厚にばらつきを生じ易い。 これらの欠点のために、 例えば高周波コイルで は、 パターンの微細化及び小型化に限界を生じること、 及び、 形成されたパター ンの変動によりインダクタンス値がばらつき易いこと等の問題点を生じる。 湿式メツキ等の場合は、 メツキ槽内におけるメツキ液の濃度を一定にするため の管理が難しく、 また、 メツキ液の廃液等に必要な処理設備が必要となるため製 造設備としては大がかりになりやす 、。 そのため製造コス卜は決して低くはなら ない。 更に、 セラミック基板に直接メツキするためには無電解メツキを採用せざ るを得ず、 メツキ膜を成長させるための時間がかかる上に、 メツキ膜厚も厚膜印 刷技術を使った場合よりも厚くすることができない。 そのため、 例えば高周波コ ィルでは、 コイル Qを高くすることが難しい。
薄膜技術は、 電極パターンの微細化、 電気的特性の高精度化及び部品の小型化 にきわめて有効である。 し力、し、 セラミック基板は、 焼成に伴う反りが発生する のが普通である。 このため、 セラミック基板を半導体製造技術に適応させること が困難である。 例えば、 フォ トリソグラフイエ程において、 フォ トマスクと、 セ ラミック基板でなるウェハとの間の間隔が、 ウェハの反りのために、 ウェハの面 上の各点において異なつた値になり、 パターン精度が低下する。
発明の開示
本発明の課題は、 導電パターンを微細化して、 パターン領域を小さく設計し得 る I Cチップ等の受動電子部品または I C部品を提供することである。
本発明のもう一つの課題は、 表面の状態が平滑で、 かつ、 欠陥がなく、 しかも 反りの修正の容易な基板を有する受動電子部品または I C部品を提供することで ある。
本発明の更にもう一つの課題は、 切削性が良好で、 量産性に優れた基板を有す る受動電子部品または I C部品を提供することである。
本発明の更にもう一つの課題は、 安価な製造法及び製造設備で製造できる基板 を有する受動電子部品または I C部品を提供することである。
本発明の更にもう一つの課題は、 導電パターンを高精度に微細化し、 形成され る各回路素子の定数値の精度を向上させると共に、 小さなパターン領域で回路素 子、 及び、 回路素子の集合体である機能回路を設計しうる受動電子部品または
I C部品を提供することである。
本発明の更にもう一つの課題は、 上述した受動電子部品または I C部品を得る のに適したウェハを提供することである。
上述した課題を解決するため、 本発明に係る受動電子部品は、 受動回路を搭載 する基板が、 セラミック成分と、 ガラス成分とを混合してなる組成物で構成され ている。 上述した本発明に係る受動電子部品の利点は、 次の通りである。
第 1に、 基板上に目的の受動回路を構成するためには、 導電パターンを微細化 して、 パターン領域を小さく設計する必要がある。 例えば、 数十ミクロン程度の 幅の導体をパターニングするためには薄膜プロセスが必要がある。
本発明においては、 セラミック成分と、 ガラス成分とを混合してなる組成物で 構成された基板を用い、 この基板上に受動回路を形成する。 本発明に係る基板の 主成分は、 金属酸化物であり、 基板上に、 高周波帯において低抵抗である導体、 例えば銀または銅等を用いて受動回路を形成しても、 何ら問題を生じない。 例え ば、 数十ミクロン程度の幅の導体を薄膜プロセスによって形成することもでき る。
第 2に、 本発明に係る受動電子部品によれば、 基板の多層化が容易であり、 多 層化によって全体を小型化できる。 し力、も、 多層化する場合、 導電層を無機絶縁 層の間に挟むことも容易である。 このような導電層をグランド電極として用いる ことにより、 表面に設けられた導電パターンを、 例えば、 スルーホール電極を介 して、 グランド電極へ容易に導通させ、 接地することができる。 即ち、 基板内に 接地用のベタパターンのグランド電極を設け、 このグランド電極と基板の表面に 形成される電極パターンとを、 任意の箇所で、 容易に接続することができる。 第 3に、 本発明に係る基板によれば、 セラミック基板またはガラス基板との対 比において、 欠陥が極めて少なく、 かつ、 平滑性を有する基板とすることができ る。 また、 セラミック成分を含有することにより、 ガラス単体の基板よりも、 強 度が大きくなる。 また、 ガラス単体の時よりも基板製造時の流動性が低下するこ とにより、 多層配線構造とすることもできる。
第 4に、 本発明の基板はセラミック成分とガラス成分との複合組成物でなるか ら、 切削性が良好である。 従って、 基板焼成時に発生する基板全体の焼成反りや 凹凸を、 ラッピングによって容易に除去することができる。 特に、 ガラス成分と セラミック成分との混合比を適切に選択することにより、 切削性と、 基板強度と をほぼ同時に満たすことができる。 チップ化するためにダイシングソゥ等で個別 分割する場合も、 良好な切削性を確保し、 量産性を向上させることができる。 薄膜製造装置を使用する上で、 基板は、 半導体ウェハ用薄膜製造装置に適用で きる円盤形状であることが望ましい。 かかる円盤状基板の場合、 半導体ウェハ製 造の場合と全く同じように、 基板のラッピング、 外周研磨、 個別分割の各加工ェ 程等が必要となる。 本発明に係る基板は、 切削性が良好であるため、 上述した各 加工工程を、 きわめて効率的に進めることができる。
第 5に、 本発明に係る基板は、 セラミック成分単体を焼結させる場合に比べ、 1 0 0 0 °C以下の比較的低温で、 かつ、 約 1 0分程度の短い焼成温度保持時間で 焼成が可能である。 このため、 セラミック成分単体を焼結させる場合に比べ、 製 造設備的にも安価であり、 製造時間が短くなるため量産性がよい。 当然のことな がら、 高純度の単結晶の基板である半導体の基板の製造装置に比べれば、 その規 模も、 その金額も、 比べものにならない程、 安価に済む。 また、 基板の製造時間 も、 圧倒的に短かくなる。 従って、 本発明によれば、 受動電子部品を非常に安価 に供給できる。
第 6に、 前述したように、 G a A s基板を使った半導体は、 数〜数十 G H zを 越す高周波帯では非常に良好な特性が得られ、 また基板の絶縁性も良好である 力、 その反面、 非常に高価である。 本発明によれば、 G a A s基板等の半導体基 板上に能動素子を搭載した I Cチップと、 インピーダンス整合及びフィルタとい つた受動素子でのみ構成さる回路を搭載した受動 I cとを並べて配置し、 電気的 にボンディングし、 これらの 2つの I Cチップを同一の樹脂成型体でパッケージ することにより、 1個の I C部品とすることができる。
この場合、 前述した第 1のタイプの場合と異なって、 半導体 I Cパッケージに 受動回路を形成するための各種加工を施す必要がない。 このため、 本発明に係る 受動電子部品でなる I cチップを用いることにより、 半導体部品の製造者に対 し、 第 1のタイプのセラミ ックの I Cノ ッケージを用いた場合に比べ、 安価な I C部品を供給することカ坷能である。
発明に係る受動電子部品において、 基板を構成する無機絶縁層は、 好ましく は、 研磨された面を有している。 研磨されていると、 セラミック成分及びガラス 成分を含む複合組成物でなり、 通常は焼結体となる無機絶縁層に、 焼成による反 りが発生していたとしても、 この反りは前記研磨によって解消されており、 この ような反りのない面に導体パターンを形成することができる。 このため、 基板を 半導体製造技術に適応させ、 フォ トリソグラフイエ程において、 高精度の導体パ ターンを形成することが可能になる。 よって、 形成される各回路素子の定数値の 精度を向上させると共に、 小さなパターン領域で回路素子、 及び、 回路素子の集 合体である機能回路を設計しうる。
次に、 セラミック成分及びガラス成分を含む複合組成物でなる無機絶縁層は、 成分の種類または成分毎の含有量等の選択によって、 良好な切削性を確保するこ とができる。 従って、 基板焼成時に発生する基板全体の焼成反りや凹凸を、 ラッ ビングによって容易に除去することができる。 また、 成分の種類または成分毎の 含有量等の選択によって、 表面の状態が平滑で、 且つ、 欠陥がなく、 しかも反り の少ない無機絶縁層を有する受動電子部品を得ることもできる。
本発明において、 導体パターンは受動回路を構成する要素として用いられる。 導体パターンは、 単独または他の構成要素と組み合わされて必要な受動回路を構 成する。 受動回路は、 具体的には、 イングクタ、 キャパシタまたは抵抗の少なく とも 1つを含む。 上述した受動回路は、 単機能回路であってもよいし、 それらの 、くつかを組み合わせた機能回路を構成してもよい。 組み合わせによる機能回路 の代表例は、 フィルタまたは力ブラ等である。 導体パターン及び他の構成要素 は、 目的とする受動回路に応じて、 適宜選択される。
本発明の他の目的、 特徴及び利点については、 実施例である添付図面を参照し て、 さらに詳しく説明する。
図面の簡単な説明
図 1は本発明に係る受動電子部品の斜視図；
図 2は図 1に示された受動電子部品の電気回路接続図；
図 3は本発明に係る受動電子部品と、 能動電子部品とを合わせ持つ I C部品の 外観斜視図；
図 4は図 3に示した I C部品の部分断面図；
図 5は図 3及び図 4に示した I C部品の内部接続図；
図 6は図 3〜図 5に示した I C部品を得る場合の工程の 1部を示す図； 図 7は本発明に係る受動電子部品を用いた I C部品の別の実施例を示す図； 図 8は本発明に係る受動電子部品の別の実施例を示す斜視図；
図 9は図 8の 9— 9線に沿った断面図；
図 1 0は図 8及び図 9に示した受動電子部品の構造の理解のためにのみ示した 分解斜視図；
図 1 1は図 8〜図 1 0に示したチップコイルでなる受動電子部品をマザ一ボー ドに搭載した状態を示す部分断面図；
図 1 2は本発明に係る受動電子部品であるローパスフィルタの斜視図； 図 1 3は図 1 2の 1 3— 1 3線に沿った断面図；
図 1 4は図 1 2及び図 1 3に示した受動電子部品の構造の理解のためにのみ示 した分解斜視図；
図 1 5は図 1 2〜図 1 4に示したローパスフィルタをマザ一ボードに実装した 状態を示す部分断面図；
図 1 6は本発明に係る基板を製造する工程を説明する図；
図 1 7は図 1 6の工程の後の工程を説明する図；
図 1 8はラッビング前のウェハ断面を示す図；
図 1 9はラッピング後のウェハ断面を示す図；及び
図 2 0はウェハを加工する箇所をまとめた図である。 5
9 発明を実施するための最良の形態
図 1及び図 2に図示された受動電子部品は受動 I Cチップと称する。 本発明に おいて、 受動 I Cチップとは小片に分割された基板に回路要素が形成されたもの をいう。 図示された受動 I Cチップは、 基板 1と、 受動回路 2とを含む。 基板 1 は、 セラミック成分と、 ガラス成分とを混合してなる複合組成物で構成された無 機絶縁層 1 1を有している。
受動回路 2は無機絶縁層 1 1の一面上に設けられている。 無機絶縁層 1 1の一 面には受動回路 2のための導電パターン 3 1 1-317, 接続用の導体パターン 30 〜 308及び入出力端子となる導体パターン 32、 33が設けられてい る。 導体パターン 301〜 308、 3 1 1〜31 7、 32、 33は、 好ましくは 薄膜技術の適用によって形成する。 無機絶縁層 1 1の一面は、 研磨された面であ ることが望ましい。 研磨された面であると、 前述した導電パターン 3 1 1〜 317、 301 -308, 32、 33の形成に、 高精度の薄膜形成技術を適用で さる。
実施例において、 基板 1は、 受動回路 2を支持する第 1無機絶縁層 1 1と、 第 2無機絶縁層 1 2とを含んでいる。 第 1無機絶縁層 1 1及び第 2無機絶縁層 1 2 は、 共に、 セラミック成分と、 ガラス成分とを混合してなる組成物で構成されて いる。 基板 1は、 更に、 第 1無機絶縁層 1 1と第 2無機絶縁層 1 2との間に導電 層 13を有している。 導電層 13はグランド電極として用いられる。 第 1無機絶 縁層〗 1、 第 2無機絶縁層 1 2及び導電層 1 3は、 焼結により一体化されてい る。
受動回路 2は、 任意でよく、 図示されたものに限られない。 具体的な 1例とし て、 実施例では、 図 2に示すように、 コンデンサ C 1〜C 5及びィンダクタ L l、 L 2で構成されるフィルタ回路を示している。 コンデンサ C 1〜C5は、 基板 1の表面に形成された導電パターン 3 1 1〜315によって取得される。 コ ンデンサ C 1〜C 5のうち、 コンデンサ C 1〜C 3は、 導電パターン 3 1 1〜 3 1 3と導電層 1 3との間で取得される。 コンデンサ C 4、 C 5は無機絶縁層 1 1の一面において対向する電極 31 -31 4間及び電極 315— 3 15で取 得される。 イングクタ L 1、 L 2はマイクロストリップラインとして構成された蛇行する 導電パターン 3 1 6 , 3 1 7によって取得される。 必要なインダクタンスを得る ために、 導電パターン 3 1 6、 3 1 7のラインィンピ一ダンスとその長さを決め る必要がある。 この場合、 本発明の基板 1は、 無機絶縁層 1 1の厚みを自由に変 更できるため、 マイクロストリ ップラインを構成する導体パターン 3 1 6、 3 1 7のラインインピーダンスの設定の自由度が大きい。 マイクロストリップラ インのラインインピーダンスは、 そのライン幅と、 ラインと G N D電極の間に挿 入される無機絶縁層 1 1の比誘電率とその厚みにより設定される。 本発明におい て、 無機絶縁層 1 1の厚みは、 薄膜技術による絶縁膜よりもかなり厚く、 例え ば、 数十ミ クロン〜 1 0 0 ミクロンまたはそれ以上である。 無機絶縁層 1 1は、 セラミック成分と、 ガラス成分との組成物でなるから、 そのような厚みを容易に 実現できる。 そのため、 薄膜技術を使った数ミクロン程度のマイクロストリ ップ ラインに比べ、 高ラインインピーダンスのマイクロストリ ップラインを容易に得 ることができる。
無機絶縁層 1 1に設定された各スルーホール電極上には G N Dパッ ド電極とな る導体パターン 3 0 1〜3 0 8が形成され、 また INノ OUTとなる導体パターン 3 2、 3 3も無機絶縁層 1 1上に形成され、 ワイヤボンディングの可能な構成に してある。
上述した構成の基板 1上に目的の受動回路 2を構成するためには、 導電パター ンを微細化して、 パターン領域を小さく設計する必要がある。 例えば、 数十ミク 口ン程度の幅の導体をパターニングするためには薄膜プロセスが必要がある。 本発明においては、 セラミ ック成分と、 ガラス成分とを混合した組成物で構成 された無機絶縁層 1 1、 1 2を用いた基板 1の上に受動回路 2を形成する。 基板 1を構成する無機絶縁層 1 1、 1 2の主成分は、 金属酸化物であり、 基板 1上 に、 高周波帯において低抵抗である導体、 例えば銀または銅等を用いて、 受動回 路 2のための導体パターン 3 1 1〜3 1 7を形成しても、 何ら問題を生じない。 例えば、 数十ミ クロン程度の幅の導体パターン 3 1 1〜3 1 7を薄膜プロセスに よって形成することもできる。
し力、も、 上記組成の基板 1は、 多層化が容易であり、 多層化によって受動 I C 97/03365
11 チップ全体としての小型化が可能となる。
また、 多層化する場合、 図 1に示すように、 導電層 1 3を無機絶縁層 1 1一 1 2の間に挟むことも容易である。 このような導電層 1 3をグランド電極として 用いることにより、 表面に設けられた導電パターン 3 0 1〜3 0 8を、 例えば、 スルーホール電極を介して、 グランド電極を構成する導電層 1 3へ、 任意の箇所 で、 容易に導通させ、 接地することができる。
更に、 本発明に係る基板 1はセラミック成分とガラス成分とを含む複合組成物 であり、 セラミ ック基板またはガラス基板との対比において、 次のような利点が 得られる。
セラミック基板の場合は、 粉体粒子同士が粒界を構成して焼結した状態になつ ており、 欠陥が多数存在し、 平滑性も良好ではない。 更に、 基板を焼成する際に 基板全体にいわゆる焼成反りが生じる。 ガラス基板の場合は、 セラミック基板に 比較して、 研磨に対する切削性が良好で、 欠陥が極めて少なく、 良好な平滑性が 得られる。 しかし、 ガラス成分は流動性があるため、 多層配線構造の基板にする ためには不向きである。 また、 基板自体の強度も弱い。
これに対して、 セラミック成分及びガラス成分を含む複合組成物でなる無機絶 縁層 1 1は、 ガラス成分とセラミック成分との混合比、 成分等を適切に選択する ことにより、 切削性及び表面の平滑性等をほぼ同時に満たすことができる。 チッ プ化するためにダイシングソゥ等で個別に分割する場合でも、 良好な切削性を確 保し、 量産性を向上させることができる。 従って、 基板焼成時に発生する基板全 体の焼成反りや凹凸を、 ラッピングによって容易に除去することができる。 ま た、 無機絶縁層 1 1を構成する無機成分の種類または成分毎の含有量等の選択に よって、 表面の状態が平滑で、 且つ、 欠陥がなく、 しかも反りの少ない無機絶縁 層 1 1を有する受動電子部品を得ることもできる。 更に、 ガラス単体の時よりも 基板製造時の流動性が低下することにより、 多層配線構造とすることができる。 更に、 セラミック成分を含有することにより、 ガラス基板よりも、 強度が大き くなる。 このため、 チップ化された後、 搭載機を用いてリードフレームにマウン トする時や、 ワイヤボンディングする際の超音波接合に対しても、 破損や割れを 生じることがなくなる。 セラミック成分及びガラス成分を含む複合組成物でなる無機絶縁層 1 1は、 セ ラミ ック成分単体を焼結させた場合に比べ、 1 00 o°c以下の比較的低温で、 且 つ、 約 1 0分程度の短い焼成温度保持時間で焼成が可能である。 このため、 セラ ミック成分単体を焼成させる場合に比べ、 製造設備的にも安価であり、 製造時間 が短くなるため量産性がよい。
本発明の無機絶縁層 1 1は、 セラミック成分とガラス成分の複合組成物である 力、ら、 切削性が良好である。 特に、 ガラス成分が体積比率でセラミック成分に対 し 50%以上、 特に 60〜70%程度で混合される場合、 切削性と、 基板強度と をほぼ同時に満たすことができる。
1 GH zを越す高周波帯で使用する場合、 基板 1を構成する第 1無機絶縁層 1 1の比誘電率は 1 5以下好ましくは 1 0以下の比誘電率の絶縁材料を使用す る。 その理由は、 前記高周波帯では、 第 1無機絶縁層 1 1の比誘電率が上記範囲 を越えて大きくなると、 形成されるパターン間の浮遊容量が無視できなくなり、 パ夕一ン設計に困難を伴うためである。
無機絶縁層 1 1は研磨された面 1 1 1を有している。 無機絶縁層 1 1は、 セラ ミック成分及びガラス成分を含む複合組成物でなるので、 典型的には焼結体とな る。 焼結体でなる無機絶縁層 1 1に、 焼成による反りが発生していたとしても、 この反りは研磨によって解消されており、 このような反りのない面 1 1 1に導体 パターン 2を形成することができる。 このため、 セラミック基板を半導体製造技 術に適応させ、 フォ トリソグラフイエ程において、 高精度の導体パターン 2を形 成することが可能になる。 よって、 導体パターン 2によって形成される各回路素 子の定数値の精度を向上させると共に、 小さなパターン領域で回路素子、 及び、 回路素子の集合体である機能回路を設計しうる。
基板 1の構成材料として用いられるセラミック成分は、 上記比誘電率 （£ r) や焼成温度等に応じ、 例えば、 アルミナ （ε r 1 0) 、 マグネシア （ε Γ ½ 9) 、 スピネル （e r ^ 9) 、 シリカ （ ε Γ 4) 、 ムライ ト （ ε Γ ^ 6. 5) 、 フォルステラィ ト （ε r ½ 6) 、 ステアタイ ト （e r = 6) 、 コージエラ イ ト （ε r 5) 、 ジルコニァ （£ r 1 0) 等から一種類以上を適宜選択す る。 基板 1におけるガラスの含有率は、 体積率で 5 0 %以上、 特に 6 0〜7 0 %で あることが好ましい。 ガラスの含有率が 5 0 %未満であると、 コンポジッ ト構造 となりにく く、 強度及び成形性が低下する。 またガラス成分は、 骨材であるセラ ミック成分と同程度の比誘電率を有することが望ましい。 具体例として、 ホウケ ィ酸ガラス、 鉛ホウゲイ酸ガラス、 ホウゲイ酸バリウムガラス、 ホウゲイ酸スト ロンチウムガラス、 ホウゲイ酸カリウムガラスまたはホウゲイ酸亜鉛ガラス等、 一般に、 ガラスフリッ トとして用いられるものを挙げることができる。 特にホウ ゲイ酸力リウムガラスまたはホウゲイ酸ストロンチウムガラスが好適である。 ガ ラスの組成の一例として、 Si02 : 5 0 - 6 5重量％、 Α12Ο3 ： 5〜 1 5重量％、 B203 ： 8重量％以下、 CaO、 SrO、 BaO、及び MgOの 1〜4種： 1 5〜 4 0重量 %、 Pb〇 ： 3 0重量％以下のような組成を挙げることができる。 上記組成には、 更に Bi2 、 Ti02、 Zr02、 Y203等から選ばれる一種以上が 5重量％以下含有され てもよい。
このようなガラス成分を母材とし、 セラミック成分を骨材として混合したコン ポジッ ト構造とした基板材料は低温焼成が可能である。
コィノレ導体やコンデンサの電極材料には特に制限はないが、 本発明によれば、
A u、 A g、 A g— P d、 C u、 P t等のように、 1 0 0 0 °C程度以下の温度で 焼成し得る低抵抗の導体材料を使用することが好ましい。
図 3は受動電子部品と、 能動電子部品とを合わせ持つ I C部品の外観斜視図、 図 4は図 3に示した I C部品の部分断面図、 図 5は図 3及び図 4に示した I C部 品の内部接続図を示している。 図示された I C部品は、 少なくとも 1つの受動電 子部品 4と、 少なくとも 1つの能動電子部品 5と、 絶縁外装体 6と、 リ一ド導体 7 0 1〜7 1 6とを含んでいる。 受動電子部品 4と能動電子部品 5は互いに横並 びに配置されている。 絶縁外装体 6は、 樹脂等からなり、 受動電子部品 4及び能 動電子部品 5を被覆し、 一つのパッケージを構成する。 リード導体 7 0 1〜 7 1 6は、 絶縁外装体 6の内部で、 受動電子部品 4及び能動電子部品 5に接続さ れ、 絶縁外装体 6の外部に導出されている。
受動電子部品 4は、 図 1及び図 2に示した受動 I Cチップであり、 例えばフィ ルタ回路を構成する。 能動電子部品 5は、 例えば、 複数の半導体素子により構成 される増幅段を、 G a A s半導体基板上に構成して I Cチップ化した半導体 I C チップである。
前述したように、 G a A s基板を使った能動電子部品 5は、 数〜数十 G H zを 越す高周波帯では非常に良好な特性が得られ、 また基板の絶縁性も良好である 力、 その反面、 非常に高価である。 これに対して、 本発明によれば、 G a A s基 板等の半導体基板上に能動素子を搭載した能動電子部品 5と、 インピーダンス整 合及びフィルタといった受動素子でのみ構成さる回路を搭載した受動電子部品 4 とを並べて配置し、 電気的にボンディングし、 これらの 2つの I Cチップ化され た受動電子部品 4及び能動電子部品 5を同一の絶縁外装体 6でパッケージするこ とにより、 1個の I C部品とすることができる。
この場合、 前述した第 1のタイプの場合と異なって、 セラミ ック製 I Cパッ ケージに受動 I C回路を形成するための各種加工を施す必要がない。 このため、 本発明に係る I Cチップ化された受動電子部品 4を用いることにより、 第 1の夕 イブのセラミック製 I Cパッケージを用いた場合に比べ、 安価な I C部品を半導 体部品の製造者に供給することが可能である。
図 6は図 3〜図 5に示した I C部品を得る場合の工程の 1部を示す図である。 図示するように、 受動電子部品 4と能動電子部品 5とを I Cリードフレーム 8の 上に搭載すると共に、 この状態でワイヤ 9によってボンディングを行なう。 增幅 段の能動電子部品 5の信号出力は後段の受動電子部品 4に直接ワイヤボンディン グしている。 このときワイヤボンディングのワイヤにより発生するインダクタン スを低下させる方法として、 複数のワイヤによる接続が可能である。 特に高周波 帯で使用される場合、 グランド （GND) 電極の接続方法としては好ましい方法で ある。
リードフレーム 8の上にワイヤボンディングをした後、 受動電子部品 4及び能 動電子部品 5を樹脂モールドすることにより、 I Cパッケージ化し、 リードフ レーム 8のリード部 8 1を切断し、 更にリード部 8 1のフォーミングを行い、 図 3〜図 5に示した I C部品を得ることができる。
ここで、 本発明に係る受動電子部品 4は、 ガラス成分と共に、 セラミック成分 を含有する基板 1を用いているので、 ガラス単体の基板よりも、 強度が大きくな る。 このため、 受動電子部品 4をリ一ドフレーム 8に搭載機でマウン卜する時 や、 ワイヤボンディングする際の超音波接続に対して、 基板の割れ、 破損等を生 じることがない。
図 7は本発明に係る受動電子部品を用いた I C部品の別の実施例を示す図であ る。 図において、 マイクロプロセッサ等の能動電子部品 5と、 本発明に係る受動 電子部品 4とを組み合わせる。 受動電子部品 4及び能動電子部品 5は、 共に、 I Cチップである。 そして、 図 3及び図 4に示したように、 能動電子部品 5及び 受動電子部品 4を絶縁外装体 6によって被覆し、 かつ、 一体化した I C部品を得 る。
図 7の受動電子部品 4は、 能動電子部品 5の信号の入出力を行うバスライン 5 1〜5 nに、 ノイズフィルタとして挿入されている。 受動電子部品 4は、 コン デンサ C 1 l〜C nと、 抵抗 R 1 1〜R 1 nによる C Rフィルタを、 基板 1を構 成する無機絶縁層の上にアレー状に配置して I Cチップ化してある。 受動電子部 品 4は出力信号線 4 1〜4 nを有する。 抵抗 R 1 1〜R 1 nはニッケルとクロム を使った薄膜抵抗を用いることができる。
図 8〜図 1 0は本発明に係る受動電子部品の別の実施例を示す。 図示された受 動電子部品は、 基板 1と、 導体パターン 2とを含む。 基板 1は、 少なくとも 1つ の無機絶縁層 1 1を有する。 無機絶縁層 1 1は、 セラミック成分及びガラス成分 を含む複合組成物でなり、 研磨された面 1 1 1を有する。 導体パターン 2は、 研 磨された面 1 1 1上に設けられ、 受動回路を構成する。
無機絶縁層 1 1を構成するためのセラミック成分及びガラス成分の種類及びそ の好ましい組成比については、 既に述べた通りである。 この実施例においても、 図 1及び図 2の実施例において説明したと同様の作用効果を奏する。
実施例にお t、ても、 導体パターン 2は受動回路を構成する要素として用 、られ る。 受動回路は、 具体的には、 インダクタ、 キャパシタまたは抵抗の少なくとも
1つを含む。 上述した受動回路は、 単機能素子として構成してもよいし、 そのい くつかを組み合わせた機能回路を構成してもよい。 組み合わせによる機能回路の 代表例は、 フィルタまたは力ブラ等である。
この実施例に図示された受動電子部品は、 特に高周波領域で用いられる機能回 路に適している。 機能回路を実現する場合、 高周波帯において低抵抗である導 体、 例えば金、 銀または銅等を用いて導体パターン 2を構成することができる。 実施例に示された受動電子部品において、 導体ノ、°ターン 2はスパイラル状のコィ ノレとなっている。
実施例において、 基板 1は補強層 1 2を含んでいる。 補強層 1 2は無機絶縁層 1 1の表面 1 1 1とは反対側において、 無機絶縁層 1 1と一体化されている。 上 述した補強層 1 2を有することにより、 無機絶縁層 1 1を薄く しつつ、 基板 1の 強度を確保することができる。 補強層 1 2は、 無機絶縁層 1 1とは異なる材質の ものであってもよいが、 製造プロセスの一元化という観点から、 同材質とするこ とが望ましい。
本発明に係る受動電子部品は、 コイル及びコンデンサ、 抵抗等の単機能のチッ プ部品とすることが可能である。 また、 フィルタ、 力ブラ等の L C R複合回路部 品にも適応が可能である。 実施例は、 チップコイルの例を示している。 チップコ ィルを実現する手段として、 無機絶縁層 1 1上に渦巻き状の導体パターン 2と 2 個の外部接続の端子電極 3 1、 3 2を有している。 端子電極 3 1、 3 2は、 導電 パターン 2と同一の面に形成される。 かかる構造であると、 導電パターン 2と端 子電極 3 1、 3 2とを同一工程で形成できるので、 量産効率がよく、 コスト的に 有利になる。
導体パターン 2の一方の引き出し部 2 1は、 そのまま端子電極 3 1に接続する が、 導体パターン 2の他方の端部 2 2は、 無機絶縁層 1 1を、 厚み方向に貫通す るスルーホール電極 2 3の一端に接続する。 スルーホール電極 2 3の他端は、 無 機絶縁層 1 1と補強層 1 2との間に形成されたリ―ド導体 2 4の一端に接続され るリ一ド導体 2 4の他端は、 無機絶縁層 1 1を、 厚み方向に貫通するスルーホー ル電極 2 5の一端に接続されている。 スルーホール電極 2 5の他端は、 無機絶縁 層 1 1の面 1 1 1上に形成された端子電極 3 2に接続されている。
導体パターン 2の表面は保護膜 4 0で覆い （図 9参照） 、 導体パターン 2を外 部雰囲気による酸化等から保護する。 また、 端子電極 3 1、 3 2上には、 表面が 平坦な半田膜または膨らんだ形状の半田膜 3 3、 3 4を形成する。
図 1 1は図 8〜図 1 0に示したチップコイルでなる受動電子部品 5をマザ一 ボード 6に搭載した状態を示した図である。 図示するように、 本発明に係る受動 電子部品であるチップコイル 5は、 導体パターン 2の形成された面 1 1 1を、 マ ザ一ボード 6の搭載面 6 0に向き合わせて、 マザ一ボード 6の上に搭載されてい る。 端子電極 3 1、 3 2上に設けた半田層 3 3、 3 4は、 マザ一ボード 6上の電 極 6 1、 6 2上で半田リフ口一等の熱処理により溶融する。 これにより、 チップ コイル 5の端子電極 3 1、 3 2及びマザ一ボード 6上の電極 6 1、 6 2が電気 的、 機械的に接続される。
上記実施例では単機能のチップコイルについて述べたが、 本発明は、 フィルタ や力ブラ等の受動電子部品にも適用が可能である。 次にその具体例を図 1 2〜図 1 4を参照して説明する。
図 1 2及び図 1 3はローパスフィルタの例を示している。 実施例に示された ローパスフィルタは、 基板 1と、 導体パターン 2とを含む。 基板 1は、 無機絶縁 層 1 1を有し、 無機絶縁層 1 1は研磨された面 1 1 1を有する。 導体パターン 2 は、 研磨された面 1 1 1の表面上に設けられている。
無機絶縁層 1 1の研磨された面 1 1 1の表面上には、 マイクロストリップライ ンでなる導体パターン 2 0 0、 2 0 1が形成されている。 導体パターン 2 0 0、 2 0 1は、 それぞれ必要なインダクタンスを得るために、 ライン. インピーダン スと、 ラインの長さとを決める必要がある。 ラインの長さは、 基板 1の表面上で 自由に決められる。 ラインインピーダンスは、 マイクロストリップラインのライ ン幅及び厚み、 マイクロストリップラインと G N D電極との間に挿入される無機 絶縁層 1 1の厚み及びその比誘電率を考慮して設計される。
実施例において、 補強層 1 2が裏打ちされている。 かかる構造であると、 無機 絶縁層 1 1の厚みを変更した場合、 補強層 1 2の厚みを、 無機絶縁層 1 1の厚み 変化を補うような値に変更し、 基板 1の厚みを必要な機械的強度を確保し得る厚 さに保つことができる。 このため、 無機絶縁層 1 1の厚み変更により、 マイクロ ストリップライン 2 0 0及び 2 0 1のライン. インピーダンスを自由に設定でき る。
また、 無機絶縁層 1 1の表面 1 1 1には、 導体パターン 2 0 0または 2 0 1に 連続するように、 導体パターン 2 0 2、 2 0 3及び 2 0 4が形成されている。 さ らに、 電極 2 0 7 ~ 2 1 0も形成されている。 電極 2 0 7及び電極 2 0 8は互い に対向するように形成され、 電極 2 0 9及び電極 2 1 0は互いに対向するように 形成されている。 また、 無機絶縁層 1 1と補強層 1 2との間の界面には、 その全 面にわたって、 グランド （G N D ) 電極となる導体層 2 0 5が設けられている。 無機絶縁層 1 1の表面 1 1 1には、 さらに、 ローパスフィルタの入出力電極と なる端子電極 3 1、 3 2が形成されている。 参照符号 2 1 5〜2 1 8は入出力端 子電極 3 1、 3 2と併用される G N D電極である。 G N D電極 2 1 5〜2 1 8は 無機絶縁層 1 1 に設けたスルーホール電極 2 2 3〜2 2 6 (図 1 4参照） により 基板 1の内部に形成された導体層 2 0 5に接続されている。
基板表面上に形成された各電極は、 導体ペーストをスピンコート等により均一 の厚みで塗布した後、 フォ トリソグラフィ技術を適用して形成することが好まし い。 また、 導電パターン 2上には保護膜 4 0が形成されている （図 1 3参照） 。 更に、 入出力端子電極 3 1、 3 2及び G N D電極 2 1 5〜2 1 8上には半田プリ コート処理による半田層または半田バンプ 3 3〜3 8が形成されている （図 1 4 参照） 。 更に、 基板 1の内部に設けられた G N D電極 2 0 5、 スルーホール電極 及びその他の無機絶縁層は、 前述した如く、 同時焼結により形成されている。 図 示は省略するけれども、 図 1 2〜図 1 4に示したローパスフィルタは、 図 2に示 したと同様の電気回路によって表現される。
図 1 5は図 1 2〜図 1 4に示したローパスフィル夕をマザ一ボードに実装した 状態を示す部分断面図である。 ローパスフィルタ 5は、 無機絶縁層 1 1の研磨さ れた面 1 1 1がマザ一ボード 6の搭載面 6 0と対向するように配置される。 そし て、 ローパスフィルタ 5を、 その入出力端子電極 3 1、 3 2がマザ一ボード 6上 に設けられた端子 5 1、 5 2に向き合うようにして、 マザ一ボード 6上に搭載す る。 図示はされていないが、 G N D端子電極 2 1 5〜2 1 8も、 マザ一ボード 6 の搭載面に設けられた端子上に位置するように位置決めされる。 その後、 半田リ フロー等の熱処理を行う。 入出力端子 3 1、 3 2及び G N D端子電極 2 1 5〜 2 1 8の表面には半田プリコートまたは半田バンプ 3 3〜3 8が付着されている ので、 半田プリコートまたは半田バンプ 3 3〜3 8が半田リフ口一等の熱処理に よって溶融する。 上述した半田付け作業により、 口一パスフィルタ 5の入出力電極 3 1、 3 2力 マザ一ボード 6上の端子 5 1、 5 2に電気的接続されると共に、 固着される。 図 示はされていないが、 G N D端子電極 2 1 5 - 2 1 8もマザ一ボード 6の端子に 電気的に接続されると共に、 固着される。 このとき G N D端子電極 2 1 5〜 2 1 8は、 基板 1の内部に設けたスルーホール電極 2 2 3〜 2 2 6により、 同じ く基板 1の内部の G N D電極層 2 0 5に接続される。 特に基板 1の内部に設けら れた G N D電極層 2 0 5は、 無機絶縁膜 1 1の面 1 1 1に構成された回路バタ一 ン 2を、 外部 （特に上方） から電磁気的にシールドする構成となる。
実際の機器の高周波回路部では、 金属製のシールドカバーにより、 高周波回路 部の全体を覆う。 その際、 高周波回路部に搭載された部品であって、 搭載部品の 上面側が G N D電位でシールドされていな t、部品は、 前記シ一ルドカバーを装着 すると、 シールドカバーの G N D電位の影響を受けるために、 周波数特性が変化 する。 この傾向は周波数が高くなるに従い顕著になる。 実施例に示す電磁気的 シールド構造によれば上記現象を回避できる。
図示はされていないが、 図 8〜図 1 0に示したチップコイル、 及び、 図 1 2〜 図 1 4に示したローパスフィルタを用いて I C部品 （図 3〜図 7参照） を構成す ることもできる。
次に基板 1の製造方法について図 1 6〜図 2 0を参照して説明する。 まず、 図 1 6に示すように、 焼成前の複数枚の無機絶縁シート 1 0 1〜1 0 6を順次に積 層する。 無機絶縁シート 1 0 1〜1 0 6の内、 シート 1 0 1には、 多数のスルー ホール電極が形成されており、 そのランドパターン 1 2 1がシート 1 0 1の表面 に現れている。 スルーホール電極及びそのランドパターン 1 2 1は、 無機絶縁 シート 1 0 1にパンチング処理を施して形成されたスルーホールに、 導体ペース トを充てんすることによって形成される。 またシート 1 0 2の上には G N D電極 となる導体膜 1 2 2が形成されている。 無機絶縁シート 1 0 3〜1 0 6は基板全 体の厚みを調整するために積層されたものであり、 その枚数等は任意である。 無機絶縁シート 1 0 1〜1 0 6を構成する無機絶縁材料は、 用途に応じて選定 される。 例えば、 1 0 0 MH zを越す高周波帯で使用する場合、 絶縁材料の比誘 電率は 1 5以下、 好ましくは 1 0以下であることが望ましい。 誘電率が大き過ぎ ると、 前記のような高周波帯では、 形成されるパターン間の浮遊容量が無視でき なくなり、 パターン設計に困難を伴うことになる
また、 スピンコート等を使用する場合、 基板は、 加工時の切削性の良好さも必 要である。 従って、 無機絶縁シート 1 0 1〜1 06の構成材料としては、 ガラス 材料を母材とし、 セラミ ック材料を骨材として混合した複合組成物が最適であ る。
上記複合組成物を得る場合、 構成材料は用途に応じて選択する。 高周波受動電 子部品としての用途では、 比誘電率 （ε r) や焼成温度等に応じ、 例えば、 アル ミナ （ ε r 1 0 ) 、 マグネシア （ £ r 9 ) 、 スピネル （ e r ½ 9 ) 、 シリカ (e r 4) 、 ムライ ト （ε ι· 6. 5) 、 フォルステラィ ト （ε r 6) 、 ス テアタイ ト （e r ½ 6) 、 コージエライ ト （e r 5) 、 ストロンチウム長石 (ε r ^ 4) 、 石英 、 ゲイ酸亜鉛 (ε r = 4) 及びジルコニァ （ε r = 1 0) 等から 1種類以上を適宜選択すればよい。
無機絶縁シー卜 1 0 1〜1 06におけるガラスの含有率は、 体積率で 50%以 上、 特に 60〜70%であることが好ましい。 ガラスの含有率が前記範囲外であ ると、 複合構造となりにくく、 強度及び成形性が低下する。 またガラス材料は、 骨材であるセラミック材料と同等程度の比誘電率を有することが望ましい。 例と しては、 ホウゲイ酸ガラス、 鉛ホウゲイ酸ガラス、 ホウゲイ酸バリウムガラス、 ホウゲイ酸スト口ンチウムガラス、 ホウゲイ酸亜鉛ガラス及びホウゲン酸力リゥ ムガラス等、 一般にガラスフリッ 卜として用いられるものがあり、 特にホウゲイ 酸力リウムガラスまたはホウゲイ酸ストロンチウムガラスが好適である。 ガラス の組成としては Si02 ： 50〜65重量％、 A1203 ： 5〜1 5重量％、 B203 ： 8重 量％以下、 K20、 CaO、 SrO、 BaO及び Mg 0の 1 ~4種： 15〜40重量％、 PbO ： 30重量％以下の例がある。 上記組成には、 更に Bi203、 TiO Zr02、 Yz 03から選ばれた】種以上が 5重量％以下含有されてもよい。
このようなガラス材料を母材とし、 セラミック材料を骨材として混合した複合 構造とした基板材料は低温焼成が可能である。 コイルの導体やコンデンサの電極 材料には特に制限はないが、 本発明によれば、 Au、 Ag、 Ag— P d、 Cu、 P t等、 1 000°C程度以下の温度で焼成する必要がある低抵抗材の導体材料を 使用することが好ましい。
無機絶縁シート 1 0 1〜 1 0 6による積層体を得るための製造方法としては、 各層問を簡易安定に成形できるグリーンシート法が好ましい。 グリーンシート法 では、 まず、 基板材料となるグリーンシートを作製する。 骨材となるセラミ ック 粒子及びガラスフリッ トを混合し、 これにバインダ及び溶剤等でなるビヒクルを 加え、 これらを混練してペース卜 （スラリー） とし、 このペーストを用いて、 例 えばドクターブレード法、 押し出し法等により、 好ましくは 0.05〜0.5 mm程度 の厚さのグリーンシートを所定枚数作製する。 この場合、 ガラスの粒径は、 0.1〜 5 m程度、 セラミック粒子は 1〜8 μ πι程度であることが好ましい。 ビヒクル に含まれるバインダとしては、 ェチルセルロース、 ポリビニルブチラ一ル及びァ クリル系樹脂等をあげることができる。 アクリル系樹脂の具体例としては、 メタ クリル樹脂及びブチルメタァクリレート等のァクリル系樹脂等がある。 溶剤の具 体例としてはェチルセルロース、 テルビネオールまたはプチルカルビトール等が ある。 その他、 各種分散材、 活性剤及び可塑剤等を、 目的に応じて適宜用いるこ とができる。
次に、 パンチングマシンや金型プレスを用いて、 グリーンシートに必要に応じ てスルーホールを形成する。 その後、 例えばスクリーン印刷法により、 無機絶縁 シート 1 0 1にスルーホール電極及びそのランドパターン 1 2 1を形成し、 無機 絶縁シー ト 1 0 2に導体膜 1 2 2を形成する。 無機絶縁シー 卜 1 0 1のスルー ホール電極及びランドパターン 1 2 1は、 無機絶縁シ一ト 1 0 1のスルーホール 内に導体ペーストを充填することによって形成する。 導体ペーストは、 既に述べ たように、 導電性粒子とガラスフリッ トとを混合し、 これにビヒクルを加え、 こ れらを混練してスラリー化することにより作製することが好ましい。 導体粒子の 含有率は、 8 0〜9 5重量％程度であることが好ましい。 また、 導電性粒子の平 均粒径は、 1.01〜 5〃m程度であることが好ましい。
図 1 6に示された無機絶縁シー卜 1 0 1〜1 0 6を重ね合わせた後、 4 0〜 1 2 0 °C、 5 0 - 1 0 0 O Kgf/cm2程度で熱プレスを行い、 一体化された無機絶 縁シート積層体を得る。 この工程では、 積層体中から熱処理によりバインダを取 り除き （脱バインダ） 、 1 0 0 0 °C以下、 好ましくは 8 0 0〜 1 0 0 0 °C程度、 更に好ましくは 8 5 0〜 9 0 0 °C程度で約 1 0分程度保持することにより焼成す る。 焼成雰囲気としては、 空気、 02または N 2等の不活性ガス等を用いることが できる。 特に、 簡易で、 低コストであるという点で空気が好ましい。 但し、 導体 材料として C uを用いた場合には、 不活性ガス中で焼成することが好ましい。 以 上の工程により、 基板が完成する。
この後、 図 1 7に示すように、 基板 1 1 0に打ち抜き加工を施してウェハ 1 0 0を取り出す。 ウェハ 1 0 0は、 3インチ径であれば、 ± 1 0 0 ミクロン程 度の精度で加工する。 これにより、 スピンコート法やフォ トリソグラフィ技術を 適用して、 ウェハ 1 0 0の表面に導体パターンを形成することが可能になる。 ゥ ェハ化は、 積層体を焼成する前でも後でもよいが、 実施例の場合、 ウェハ 1 0 0 がガラス成分とセラミック成分との複合組成物でなるので、 焼成後の加工が好ま しい。
焼成前の場合は、 積層体は柔らかい状態であるので、 ウェハへの加工は容易だ が、 焼成工程により焼成後の収縮 （いわゆる焼き縮み） があるため上記のような ウェハ形状の精度をだすためには焼成後も再度加工を行う必要がある。
これに対して、 焼成後の加工の場合は、 ウェハ 1 0 0は、 焼成によりそれ自体 は硬くなつている力 前述したようにガラス材料が体積比率として 5 0 %以上、 特に 6 0〜7 0 %程度になっているので、 切削性が良好である。 よって超音波加 工機などによる打ち抜き加工を、 容易に行うことができる。
得られたウェハ 1 0 0は、 焼成工程を経た後であるので、 全体に反りが生じて いる。 半導体製造装置を用い、 スピンコート法やフォ トリソグラフィ技術を応用 して導体パターン 2を形成するためには、 ウェハ 1 0 0は真空チャックで吸着で きなければならない。 また、 フォ トマスクにより導体パターン 2を形成するた め、 フォ トマスクとの密着性が必要であったり、 またフォ トレジス卜が均一に塗 布されたり、 或いは光が均一に照射される必要がある。 そのためは、 ウェハ
1 0 0の表面を研磨 （ラッピング） し、 ウェハ 1 0 0の全体の反りを、 例えば、 1 0 ミクロン程度以下にする必要がある。
前述の如く、 ウェハ 1 0 0は切削性が良好であるので、 容易にラッピングを行 うことができる。 これによりウェハ 1 0 0の反りがなくなり、 更にウェハ表面の 平滑性も良好になる。
図 1 8はウェハ 1 0 0のラッビング前の断面の状態を示す図、 図 1 9はウェハ 1 0 0のラッピング後の断面の状態を示す図である。 ラッピングにより、 ウェハ 1 0 0の表面にあったスルーホール電極のランドパターン 1 2 1は除去され、 ラ ンドパターンよりも小さな面積のスルーホール電極 1 2 3を露出させることがで きる。 そのため、 ウェハ 1 0 0の表面での回路パターンを設計する上で自由度が 大きくなる。
更に、 導体パターン 2を形成するに当たり、 スピンコート法を用いて、 ウェハ 1 0 0の表面に、 導体ペーストゃフォトレジストを、 均一な塗膜となるように塗 布する。 スピンコートは、 ウェハ 1 0 0を回転させ、 その表面に導体ペーストや フォ 卜レジス卜を滴下して拡散させることによって行なう。 スピンコ一ト法の適 用に当たっては、 ウェハ 1 0 0は円盤状とし、 外周縁の一部を面取りしておく。 ウェハ 1 0 0は切削性が良好であるので、 面取り作業も容易に実行することがで きる。
図 2 0はウェハ 1 0 0を加工する箇所をまとめた図である。 図示するように、 ウェハ 1 0 0に対しては、 外周面 1 3 1の研磨加工、 オリエンテーションフラッ ト 1 3 2の超音波加工機等により打ち抜き加工、 ウェハ 1 0 0の表面 1 3 3のラ ッビング加工、 ウェハ 1 0 0の縁の面取り加工 1 3 4等が施される。 ウェハ 1 0 0はガラス成分とセラミック成分との複合組成物でなるから、 いずれの加工 も容易に実行することができる。 上記ラッピングゃ面取りといつた加工は半導体 ウェハの加工と同一の方法であり、 且つ、 確立された方法である。 ウェハ 1 0 0 は、 半導体のウェハよりも切削性が良好であるから、 当然のことながら、 半導体 ウェハよりも短時間で加工することができる。
上述のようにして得られたウェハ 1 0 0を用い、 本発明に係る受動電子部品で あるチップコイル （図 1〜図 8参照） を製造する方法について説明する。
無機絶縁層 1 1の面 1 1 1に、 導体ペーストをスピンコート等により均一の厚 みに塗布する。 無機絶縁層 1 1の面 1 1 1は研磨された面であるから、 無機絶縁 層 1 1の面 1 1 1に導体ペーストを、 設定された均一厚みになるように塗布し、 塗布された導体ペースト膜を焼結させることにより、 均一な膜厚の導体膜を得る ことができる。 この後、 焼成した導体膜の表面を鏡面研磨することが好ましく、 これにより後で形成されるパターンの精度が向上する。
その後、 導体膜上にフォ 卜レジス卜膜をスピンコート等により形成し、 写真技 術を応用して、 フォ トマスクを導体膜に密着させて露光、 現像を行い、 目的のパ ターンを有するエッチングレジスト膜を形成する。 その後、 無機絶縁層 1 1の面 1 1 1上に形成された導体膜のうち、 エッチングレジスト膜によって覆われてい ない露出部分を、 エッチング液に浸すことにより、 導体エッチングを行い、 目的 の導体パターン 2を形成する。
上記プロセスとは異なって、 無機絶縁層 1 1の面 1 1 1に導体ペーストをスピ ンコート等した後に、 フォ トリソグラフィ技術を適用することも可能である。 こ の場合、 目的の導体パターンを形成した後に、 導体べ一スト膜の焼結を行う。 特 に、 導体ペースト 2がフォ トレジス卜の機能を有していれば、 塗布工程が 1回で 済むため、 工程が短縮され、 量産性が向上する。
また、 保護膜 4 0は樹脂等により形成することが好ましい。 前述と同様にスピ ンコートとフォ トリソグラフィ技術を応用できる。 一方、 保護膜 4 0のパターン は導体ノ ターン 2ほどの精度は要求されな 、ため、 印刷法等を用いて成形しても よい。
更に、 半田プリコートまたは半田バンプ 3 3〜 3 8 (図 2、 図 1 2参照） は、 半田金属の蒸着、 または半田ペース卜の印刷を行った後、 半田リフロー等で熱処 理を行って形成するのが好ましい。
以上、 図面を参照して具体的な実施例について説明したが、 次のような態様を 採ることもできる。
( 1 ) 上記実施例で高周波アンプについて応用しているが、 ミキサゃモジユレ一 夕等、 その他の高周波回路の機能プロックに対しても応用することができる。 ( 2 ) 本発明は、 ローパスフィルタに限らず、 バンドパスフィルタ、 ハイパスフ イルク、 バンドリジヱクシヨンフィルタ、 力ブラまたはフヱイズシフ夕等のよう な受動回路であれば、 広く適用できる。
( 3 ) G N D電極は、 必ずしも無機絶縁層の全面をカバ一するように設ける必要 はなく、 パターン化されていてもよい。 更に、 より多層の配線層とすることも可 能である。
( 4 ) 無機絶縁層の上に形成された導電パターン上に誘電層を形成し、 その誘電 層の更に上に導体層を形成してコンデンサを形成することも可能である。 また、 コイルゃストリップラインについて、 それらの導電パターン上に誘電層等を形成 し、 その誘電層の上に更に導電パターンを形成して、 導電パターンの導体抵抗を 低下させる等の構造を採ることも可能である。
( 5 ) 本発明は、 チップコイルのほか、 チップコンデサゃチップ抵抗についても 応用することが可能であることは既に述べた。 チップコンデンサの場合は、 基板 表面上で電極を対向させる構造が適しており、 フォ トリソグラフィ技術の利点を 活かした高精度なチップコンデンサが得られる。 また、 誘電層を導体で挟む通常 のコンデンサ構造を、 基板上に付加したチップコンデンサによって得ることもで きる。 導体によって挟まれる誘電層は誘電体ペーストをスピンコー卜で塗布する ことによって形成し、 誘電層がセラミック系の場合は焼成を行い、 樹脂系の場合 は適切な温度で硬化させる。 樹脂系誘電層を使用する場合は誘電層上の電極形成 に当たって、 スパッタまたは蒸着といった薄膜工程を使用する必要がある。 チップ抵抗の場合は、 端子電極はチップコイルと同様のプロセスによって形成 することが可能である。 抵抗体部分の形成についても、 抵抗体ペーストを使用す れば、 導体ペーストと同等に扱うことができ、 チップコイルと同様の工法を採用 することが可能である。
( 6 ) 端子電極上に半田プリコートや半田バンプを形成せずに、 端子電極を I C 等で使用されるワイヤボンディング用電極として用いることも可能である。 この ような使い方としては I C部品で行われているマルチチップモジュール (M C M) に適している。
( 7 ) ボール. グリツ ド. アレイ （Ball Grid Array以下 B G Aと称する） と 称される I Cパッケージを用い、 B G Aを構成するパッケージ用基板の上に、 能 動電子部品を構成する半導体 I Cチップと、 本発明に係る受動電子部品とを並べ て搭載することも可能である。 その際、 本発明に係る受動電子部品は、 外部接続 用電極に半田バンプを形成することが可能なため、 B G Aを構成するパッケージ 用基板の上に、 本発明に係る受動電子部品と、 前記半導体 I Cチップとを搭載す る際、 フリップチップ実装を採用することが可能である。 なお、 前記半導体 I C チップ及び本発明に係る受動電子部品は、 それぞれ前記 B G Aのパッケージ用基 板上にフリップチップ搭載された後、 樹脂により封止される。
産業上の利用可能性
以上説明したように、 本発明によれば、 次のような効果を得ることができる。
( a ) 導電パターンを高精度に微細化し、 形成される各回路素子の定数値の精度 を向上させると共に、 小さなパターン領域で回路素子、 及び、 回路素子の集合体 である機能回路を設計しうる受動電子部品を提供することができる。
( b ) 表面の状態が平滑で、 且つ、 欠陥がなく、 しかも反りのない基板を有する 受動電子部品を提供することができる。
( c ) 切削性が良好で、 量産性に優れた基板を有する受動電子部品を提供するこ とができる。

Claims

請求の範囲
1 . 基板と、 受動回路とを含む受動電子部品であって、
前記基板は、 セラミック成分と、 ガラス成分とを混合してなる組成物で構成さ れた無機絶縁層を有しており、
前記受動回路は、 前記無機絶縁層によって支持されている。
2 . 請求項 1に記載された受動電子部品であって、
前記無機絶縁層の一面は、 研磨された面であり、
前記受動回路は、 前記研磨された面に付着された導体パターンでなる。
3 . 請求項 1または 2の何れかに記載された受動電子部品であって、 前記導体パターンは、 前記基板面上に導体ペース卜を塗布し、 かつ、 焼き付 け、 更にフォ トリソグラフィ技術によってパターン化して得られた導体膜を含 む。
4 . 請求項 1、 2または 3に記載された受動電子部品であって、 更に、 外部接続用電極を含んでおり、
前記外部接続用電極は、 前記基板の面上に形成され、 表面に半田プリコートま たは半田バンプを有する。
5 . 請求項 1、 2 3または 4の何れかに記載された受動電子部品で めっ
前記セラミ ック成分は、 アルミナ、 マグネシア、 スピネル、 シリカ、 ムライ 卜、 フオルステライト、 ステアタイ ト、 コ一ジヱライ ト、 ス卜ロンチウム長石、 石英、 ゲイ酸亜鉛及びジルコニァの群から選ばれた少なくとも一種を含んでお り、
前記ガラス成分は、 ホウゲイ酸ガラス、 鉛ホウゲイ酸ガラス、 ホウゲイ酸バリ ゥムガラス、 ホウゲイ酸ストロンチウムガラス、 ホウゲイ酸亜鉛ガラス及びホウ ゲイ酸力リウムガラスの群から選ばれた少なくとも一種を含んでおり、 前記ガラ ス成分の含有率は、 体積比で 6 0〜7 0 %である。
6 . 請求項 1、 2、 3、 4または 5の何れかに記載された受動電子部 ロロ ¾っ又ヽ
前記基板は、 更に、 補強層と、 接地用導体層とを含んでおり、 前記補強層及び前記接地用導体層は、 前記無機絶縁層の前記一面とは反対側に お I、て前記無機絶縁層と一体化されており、
前記接地用導体層は、 前記無機絶縁層と前記補強層との間に配置されている。
7 . 請求項 1、 2、 3、 5または 6の何れかに記載された受動電子部 品であって、
前記一面上にワイヤボンディング用導体パターンを有する I Cチップである。
8. 少なくとも 1つの受動電子部品と、 絶縁外装体と、 リード導体と を有する I C部品であって、
前記受動電子部品は、 請求項 1ないし 7の何れかに記載されたものでなり、 前記絶縁外装体は、 前記受動電子部品を被覆しており、
前記リード導体は、 前記絶縁外装体の内部で、 前記受動電子部品に接続され、 前記絶縁外装体の外部に導出されている。
9 . 請求項 8に記載された I C部品であって、
更に能動電子部品を含んでおり、 前記能動電子部品は前記受動電子部品に対し て横並びに配置されており、
前記絶縁外装体は、 前記受動電子部品及び前記能動電子部品を被覆し、 一つの パッケージを構成する。
1 0. 請求項 9に記載された I C部品であって、
更に、 ボール. グリッ ド. アレイ. パッケージを含んでおり、
前記能動電子部品及び前記受動電子部品は、 前記ボール. グリッ ド. アレイ. パッケージを構成する基板の上に搭載されている。
1 1 . 基板と、 複数の受動電子部品要素とを含むウェハであって、 前記基板は、 セラミック成分と、 ガラス成分とを混合してなる組成物で構成さ れた無機絶縁層を有しており、
前記受動電子部品要素は、 前記無機絶縁層によって支持されている。
1 2 . 請求項 1 1に記載されたウェハであって、
前記無機絶縁層の一面は、 研磨された面であり、
前記受動電子部品要素は、 導体パターンでなり、 前記無機絶縁層の一面上に設 けられている。
1 3 . 請求項 1 1または 1 2の何れかに記載されたウェハであって、 前記セラミ ック成分は、 アルミナ、 マグネシア、 スピネル、 シリカ、 ムライ ト、 フォルステライ ト、 ステアタイ ト、 コージエライ ト、 ジルコニァ、 ストロン チウム長石、 石英及びゲイ酸亜鉛の群から選ばれた少なくとも一種を含んでお り、
前記ガラス成分は、 ホウゲイ酸ガラス、 鉛ホウゲイ酸ガラス、 ホウゲイ酸バリ ゥムガラス、 ホウゲイ酸ストロンチウムガラス、 ホウゲイ酸亜鉛ガラスまたはホ ゥケィ酸カリウムガラスの群から選ばれた少なくとも一種を含んでおり、 前記 ガラス成分の含有率は、 体積比で 6 0 - 7 0 %である。
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