特許 6987795 モジュール及び複数のモジュールを製造するための方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6987795

(24)【登録日】2021年12月3日

(45)【発行日】2022年1月5日

(54)【発明の名称】モジュール及び複数のモジュールを製造するための方法

(51)【国際特許分類】

   H01L 25/10 20060101AFI20211220BHJP

   H01L 25/11 20060101ALI20211220BHJP

   H01L 25/18 20060101ALI20211220BHJP

   H01L 23/12 20060101ALI20211220BHJP

   H01L 23/00 20060101ALI20211220BHJP

【ＦＩ】

   H01L25/14 Z

   H01L23/12 501P

   H01L23/00 C

【請求項の数】14

【全頁数】18

(21)【出願番号】特願2018-565003(P2018-565003)

(86)(22)【出願日】2016年12月2日

(65)【公表番号】特表2019-519930(P2019-519930A)

(43)【公表日】2019年7月11日

(86)【国際出願番号】EP2016079607

(87)【国際公開番号】WO2017215771

(87)【国際公開日】20171221

【審査請求日】2019年11月18日

(31)【優先権主張番号】102016110862.6

(32)【優先日】2016年6月14日

(33)【優先権主張国】DE

(73)【特許権者】

【識別番号】500480274

【氏名又は名称】スナップトラック・インコーポレーテッド

(74)【代理人】

【識別番号】100108855

【弁理士】

【氏名又は名称】蔵田 昌俊

(74)【代理人】

【識別番号】100109830

【弁理士】

【氏名又は名称】福原 淑弘

(74)【代理人】

【識別番号】100158805

【弁理士】

【氏名又は名称】井関 守三

(74)【代理人】

【識別番号】100112807

【弁理士】

【氏名又は名称】岡田 貴志

(74)【代理人】

【識別番号】100184332

【弁理士】

【氏名又は名称】中丸 慶洋

(72)【発明者】

【氏名】フランツ、アンドレアス

(72)【発明者】

【氏名】ポルトマン、ユルゲン

(72)【発明者】

【氏名】ライトリンガー、クラウス

(72)【発明者】

【氏名】キーフル、シュテファン

(72)【発明者】

【氏名】フロイデンベルク、オリバー

(72)【発明者】

【氏名】バイドナー、カール

【審査官】 豊島 洋介

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００６−１８６０９１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００２−１７０９０６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２００９／１２２８３５（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｌ２１／５４

２３／００−２３／０４

２３／０６−２３／２６

２５／００−２５／０７

２５／１０−２５／１１

２５／１６−２５／１８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

少なくとも１つの第１の部品（４）が埋め込まれている材料（３）を有する下側モジュールコンポーネント（１）と、少なくとも１つの第２の部品（１６）が埋め込まれている材料（３）を有する上側モジュールコンポーネント（２）と、を有する、モジュールであって、
前記第１の部品（４）及び前記第２の部品（１６）が埋め込まれている前記材料（３）は、プリプレグ材料又は成形材料であり、
前記上側モジュールコンポーネント（２）及び前記下側モジュールコンポーネント（１）は、上下に積層され、前記上側モジュールコンポーネント（２）は、前記下側モジュールコンポーネント（１）から反対側にあるその上側面（１８）上に、前記第２の部品と相互接続されているアンテナ構造体を形成するメタライゼーションを有する再配線層（７）を有する、
前記下側モジュールコンポーネント及び前記上側モジュールコンポーネント（２）は、電気的に互いに接触し、かつ機械的に互いに接続されており、前記下側モジュールコンポーネント（１）の上側面（６）上の金属リング（１４）は、前記上側モジュールコンポーネント（２）の下側面上の金属リング（１４）に接続されている、モジュール。

【請求項2】

前記モジュールコンポーネント（１、２）のうちの少なくとも１つは、前記それぞれ他方のモジュールコンポーネント（１、２）の対向側面上に、金属層（８）を有する再配線層（７）を有し、前記金属層（８）を介して、前記モジュールコンポーネント（１、２）は、互いに電気的に接触しており、
特に、前記モジュールコンポーネント（１、２）のうちの少なくとも１つは、その下側面（１１、１７）上と、前記下側面（１１、１７）の反対側にあるその上側面（６、１８）上とにそれぞれ再配線層（７）を有し、前記再配線層（７）は、前記モジュールコンポーネント（１、２）を貫通して延在するめっきスルーホール（１２）により接続されている、請求項１に記載のモジュール。

【請求項3】

前記第１の部品（４）及び／又は前記第２の部品（１６）は、弾性波により動作するフィルタである、請求項１〜２のいずれか一項に記載のモジュール。

【請求項4】

前記下側モジュールコンポーネント（１）は、前記上側モジュールコンポーネント（２）に対向するその上側面（６）上に金属柱（１３）を有し、
前記上側モジュールコンポーネント（２）は、前記下側モジュールコンポーネント（１）に対向するその下側面（１７）上に金属柱（１３）を有し、
前記下側モジュールコンポーネント（１）の前記金属柱（１３）及び前記上側モジュールコンポーネント（２）の前記金属柱（１３）は、互いに接続されている、請求項１〜３のいずれか一項に記載のモジュール。

【請求項5】

前記下側モジュールコンポーネント（１）は、前記上側モジュールコンポーネント（２）に対向するその上側面（６）上に金属構造体を有し、
前記上側モジュールコンポーネント（２）は、前記下側モジュールコンポーネント（１）に対向するその下側面（１７）上に金属構造体を有し、
前記下側モジュールコンポーネント（１）の前記金属構造体及び前記上側モジュールコンポーネント（２）の前記金属構造体は、互いに接続され、前記金属構造体は、更なる補助材料なしで耐久性のある接続を形成するように設けられており、
特に、前記金属構造体は、ナノメートル領域で構造化されている、請求項１〜３のいずれか一項に記載のモジュール。

【請求項6】

前記下側モジュールコンポーネント（１）は、前記上側モジュールコンポーネント（２）に対向するその上側面（６）上に金属柱（１３）を有し、
前記上側モジュールコンポーネント（２）は、前記下側モジュールコンポーネント（１）に対向するその下側面（１７）上に、更なる補助材料なしで耐久性のある接続を形成するように設けられている金属構造体を有し、
前記下側モジュールコンポーネント（１）の前記金属柱（１３）及び前記上側モジュールコンポーネント（２）の金属柱（１３）は、互いに接続されているか、又は、
前記上側モジュールコンポーネント（２）は、前記下側モジュールコンポーネント（１）に対向するその下側面（１７）上に金属柱（１３）を有し、
前記下側モジュールコンポーネント（１）は、前記上側モジュールコンポーネント（２）に対向するその上側面（６）上に、更なる補助材料なしで耐久性のある接続を形成するように設けられている金属構造体を有し、
前記上側モジュールコンポーネント（２）の前記金属柱（１３）及び前記下側モジュールコンポーネント（１）の前記金属柱は、互いに接続されている、請求項１〜３のいずれか一項に記載のモジュール。

【請求項7】

前記モジュールの外側表面上に、前記モジュールの電磁遮蔽を可能にし、及び／又は前記モジュールの熱放散に役立ち、及び／又はアンテナ構造体を形成するメタライゼーション（２３、２４）が配置されている、請求項１〜６のいずれか一項に記載のモジュール。

【請求項8】

前記下側モジュールコンポーネント（１）の反対側にある前記上側モジュールコンポーネント（２）の上側面（１８）上に、少なくとも１つの第３の部品が埋め込まれている材料（３）を有する少なくとも１つの更なるモジュールコンポーネントが配置されている、請求項１〜７のいずれか一項に記載のモジュール。

【請求項9】

前記第１の部品（４）及び／又は前記第２の部品（１６）は、集積化した能動回路若しくは受動回路を備える半導体チップ、受動部品、センサ、デジタルチップ又はＭＥＭＳ部品から選択される部品である、請求項１〜８のいずれか一項に記載のモジュール。

【請求項10】

前記上側モジュールコンポーネント（２）は、前記下側モジュールコンポーネント（１）から反対側にあるその上側面（１８）上に、前記第２の部品と相互接続されているアンテナ構造体だけではなく受動素子もまた形成するメタライゼーションを有する再配線層（７）を有する、請求項１〜９のいずれか一項に記載のモジュール。

【請求項11】

少なくとも１つの第１の部品（４）が埋め込まれている材料（３）を有する下側モジュールコンポーネント（１）と、少なくとも１つの第２の部品（１６）が埋め込まれている材料（３）を有する上側モジュールコンポーネント（２）と、を有し、
前記第１の部品（４）及び前記第２の部品（１６）が埋め込まれている前記材料（３）は、プリプレグ材料又は成形材料であり、
前記上側モジュールコンポーネント（２）及び前記下側モジュールコンポーネント（１）は、上下に積層され、前記上側モジュールコンポーネント（２）は、前記下側モジュールコンポーネント（１）から反対側にあるその上側面（１８）上に、前記第２の部品と相互接続されているアンテナ構造体を形成するメタライゼーションを有する再配線層（７）を有する、
前記下側モジュールコンポーネント及び前記上側モジュールコンポーネント（２）は、電気的に互いに接触し、かつ機械的に互いに接続されている、複数のモジュールを製造するための方法であって、
−複数の下側モジュールコンポーネント（１）が集合体の状態に整列されている下側ウェハ又は下側パネルを作製する工程と、
−複数の上側モジュールコンポーネント（２）が集合体の状態に整列されている上側ウェハ又は上側パネルを作製する工程と、
−前記下側ウェハを前記上側ウェハに固定するか、又は前記下側パネルを前記上側パネルに固定する工程と、ここにおいて、前記下側モジュールコンポーネント（１）の上側面（６）上の金属リング（１４）は、前記上側モジュールコンポーネント（２）の下側面上の金属リング（１４）と、接続されており、
−前記モジュールを個片化する工程と、を有する、方法。

【請求項12】

前記下側ウェハ及び前記上側ウェハ又は前記下側パネル及び前記上側パネルは、共晶接合、熱圧着、導電性接着接合、焼結又ははんだ付けを使用して互いに接続される、請求項１１に記載の方法。

【請求項13】

前記下側ウェハ若しくは前記下側パネルを作製する際に、前記第１の部品は、シート成形法において前記材料（３）に片側だけに埋め込まれ、前記材料（３）は、薄膜として積層化され、かつ／又は、
前記上側ウェハ若しくは前記上側パネルを作製する際に、前記第２の部品は、シート成形法において前記材料（３）に片側だけに埋め込まれ、前記材料（３）は、薄膜として積層化される、請求項１１又は１２に記載の方法。

【請求項14】

前記下側ウェハ若しくは前記下側パネルを作成する際に、前記第１の部品は、真空積層プレス加工において前記材料（３）に埋め込まれ、次いで、前記下側ウェハ若しくは前記下側パネルは、絶縁材料と共に組み込まれ、かつ／又は、
前記上側ウェハ若しくは前記上側パネルを作製する際に、前記第２の部品は、真空積層プレス加工において前記材料（３）に埋め込まれ、次いで、前記上側ウェハ若しくは前記上側パネルは、絶縁材料と共に組み込まれ、
特に、前記下側ウェハ又は前記下側パネルを前記上側ウェハ又は前記上側パネルに固定した後に、前記上側ウェハ又は前記上側パネルは、前記上側ウェハ又は前記上側パネルの厚さが低減される研削加工を受ける、請求項１１又は１２に記載の方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、モジュール及び複数のモジュールを製造するための方法に関する。

【0002】

モジュールの開発では、モジュールの絶え間ない小型化を、集積度の増大と同時に、またモジュールの機能の増加と同時に達成するように努力がなされている。モジュールにおける電気コンポーネント及び電子コンポーネントの今後漸増する集積に対して、利用可能な空間は、非常に制限されている。したがって、新規な実装技術及び接続技術の開発が必要である。

【0003】

本発明の課題は、例えば、モジュールの集積度を更に増大させることが可能な改良されたモジュールを提供することである。モジュールは、例えば、携帯端末装置、工業用途又は自動車分野における使用に適しているであろう。更なる課題は、そのようなモジュールを簡単な方法で製造することを可能にする実装技術及び接続技術を提供することである。

【0004】

上記課題は、本発明の特許請求の範囲第１項に記載のモジュールによって解決される。更なる課題は、第２の独立請求項に記載の方法によって解決される。

【0005】

少なくとも１つの第１の部品が埋め込まれている材料を有する下側モジュールコンポーネントと、少なくとも１つの第２の部品が埋め込まれている材料を有する上側モジュールコンポーネントと、を有し、上側モジュールコンポーネント及び下側モジュールコンポーネントは、上下に積層され、下側モジュールコンポーネント及び上側モジュールコンポーネントは、電気的に互いに接触し、かつ機械的に互いに接続されている、モジュールが提示される。

【0006】

モジュールは、２つのモジュールコンポーネントのみを備える形態に限定されない。モジュールは、上下に積層されて互いに電気的に接触し、かつ機械的に接続された多数の更なるモジュールコンポーネントを有することができる。

【0007】

モジュールコンポーネントを上下に積層することによって、モジュールは、その集積度を第三次元において、とりわけ高さにおいて増加させることができる。その場合、モジュールコンポーネントのそれぞれは、任意の部品を埋め込むことができる技術プラットフォームとして用いることができる。部品は、追加的なはんだ付け接合を部品の接触のために必要としないように、それぞれの材料に埋め込むことができる。このようにして、空間必要性は、更に低減することができる。

【0008】

モジュールコンポーネントを上下に積層することで、短い信号経路を備えたモジュールを低電力消費を伴って作製することを可能することができ、それにより、寄生インダクタンスを低減することができる。例えば、それは、モジュールの部品がフィルタを形成するモジュールでは、フィルタ特性を改良することによって可能とすることができる。

【0009】

モジュールを標準化のために利用するように様々な部品を一体化することができる技術プラットフォームとして、モジュールコンポーネントを形成することができるのは、様々な種類の部品をそれぞれ、互いに接続可能なモジュールコンポーネントに埋め込むことができるからである。

【0010】

下側モジュールコンポーネント及び上側モジュールコンポーネントを有する材料は、例えば、成形材料であってもよい。その場合、成形材料は、埋め込まれた部品に適合するように選択されてもよい。例えば、成形材料及び部品は、温度変動時に機械的ストレスを生じることを防止するために、非常に類似した熱膨張係数を有してもよい。あるいは、材料は、プリプレグ材料（プリプレグ＝樹脂含浸繊維）であってもよい。プリプレグ材料は、圧縮又は積層加工によって塗布することができる。これらの材料は、圧縮加工及び／又は積層加工において無気泡で塗布することができる。

【0011】

あるいは、材料は、片側又は両側が銅張積層されていてもよい、ガラス基板、セラミック基板、ＰＣＢ基板（ＰＣＢ＝ポリ塩化ビフェニル）であってもよい。

【0012】

下側モジュールコンポーネントの材料及び上側モジュールコンポーネントの材料は、同一であってもよい。しかし、下側モジュールコンポーネント及び上側モジュールコンポーネントに対して様々な材料を利用することもまた可能である。その場合、両方のモジュールコンポーネントのそれぞれに対して、それぞれ上述した材料のうちの１つを選択することができる。

【0013】

本明細書では、少なくとも２つの部品を有し、回路構成に組み込むことができるユニットを、モジュールと称してもよい。モジュールは、モジュールコンポーネントが封入されているケースを有してもよい。モジュールは、全体としてプリント基板上に実装され、プリント基板と電気的に接触することができる。

【0014】

モジュールコンポーネントのうちの少なくとも１つは、それぞれ他方のモジュールコンポーネントの対向側面上に、金属層を有する再配線層を有し、その金属層を介して、モジュールコンポーネントは、互いに電気的に接触している。

【0015】

再配線層は、単層又は複層であってもよい。再配線層は、例えば、フォトリソグラフィー加工を使用して作製することができる。あるいは、再配線層はまた、二次元若しくは三次元印刷加工を使用して又は、例えば、ＬＤＩ（＝レーザ直接描画）によるレーザ構造化を介して作製することができる。ＬＤＩは、レーザを使用して感光性材料を硬化させる方法である。再配線層の金属層はまた、例えば、電気的又は化学的析出法によって後から肥厚化されてもよい。

【0016】

更に、金属層は、それぞれのモジュールコンポーネントに埋め込まれた部品と電気的に接触してもよい。したがって、部品は、再配線層を介してそれぞれ他方のモジュールコンポーネントの部品と接触することができる。

【0017】

再配線層内の金属層は、モジュールコンポーネントに配置された部品の接点を、その位置に関してモジュールコンポーネントの上側面又は下側面に設定することを可能にしてもよい。このようにして、個々の部品の接点は、２つの接点が互いにすぐに接するほどに配置されることなく、高い集積密度が達成できるように配置することができる。そのようにして、２つの接点が望ましくない様式で互いに影響することを防止できる。したがって、再配線層によって、部品の外縁部に配置された接点は、平面配置においてそれぞれの外側表面上で再配線されるため、接点間距離は、大幅に拡大することができる。

【0018】

したがって、再配線層は、モジュールコンポーネントの上側面及び下側面での接点の配置において高い設計柔軟性を可能にしてもよい。再配線層は、非常に薄く、特に従来の基板よりも大幅に薄く形成することができるため、再配線層の利用は、モジュールの厚さの実質的な増加を伴うことはない。再配線層は、製造時に非常に高い精度を有することができる。

【0019】

特に、モジュールコンポーネントのそれぞれは、その上側面及び／又は下側面の上に再配線層を有することができ、その再配線層を介して、モジュールコンポーネントは、積層状態でそれぞれ隣接するモジュールコンポーネントと接触している。上下に積層された２つのモジュールコンポーネントのうちの少なくとも１つは、それぞれ他方のモジュールコンポーネントに割り当てられている、側面上に配置されている再配線層を有することができる。

【0020】

モジュールコンポーネントのうちの少なくとも１つは、その下側面及び下側面の反対側にあるその上側面上にそれぞれ再配線層を有することができ、その再配線層は、モジュールコンポーネントを貫通して延在するめっきスルーホールと接続されている。

【0021】

めっきスルーホールは、両方の再配線層の電気的接触を可能にする。めっきスルーホールは、いわゆる埋込みＺラインであってもよい。埋込みＺラインは、下側モジュールコンポーネントの下側面から下側モジュールコンポーネントの上側面まで延在する薄銅を有する線条部である。

【0022】

めっきスルーホールの代わりに又は補足して、垂直導電接続を備えた特別な部品又はモジュールコンポーネントでの接点の構造化は、モジュールコンポーネントの下側面のモジュールコンポーネントの上側面との接触のために利用することができる。導電性切込部をモジュールコンポーネントの下側面のモジュールコンポーネントの上側面との接触用に作製するために、従来の別の方法もまた考えられる。

【0023】

一実施例では、下側モジュールコンポーネントは、上側モジュールコンポーネントと対向するその上側面上に、金属層を有する再配線層を有することができ、その金属層を介して、下側モジュールコンポーネントは、上側モジュールコンポーネントと電気的に接触している。

【0024】

一実施例では、下側モジュールコンポーネントは、上側モジュールコンポーネントから反対側にあるその下側面上に、めっきスルーホールと接続されている更なる再配線層を有することができ、そのめっきスルーホールを介して、更なる再配線層は、下側モジュールコンポーネントの上側面上に配置された再配線層と電気的に接触している。

【0025】

一実施例では、上側モジュールコンポーネントは、下側モジュールコンポーネントと対向するその下側面上に、金属層を有する再配線層を有することができ、その金属層を介して、上側モジュールコンポーネントは、下側モジュールコンポーネントと電気的に接触している。

【0026】

第１の部品及び／又は第２の部品は、弾性波により動作するフィルタであってもよい。そのような部品は、通常は空洞を有する。部品は、内部に空洞を形成するケースを有してもよく、そのケースは、材料内に埋め込まれている。モジュールの高い集積度によって生じる短い信号経路に基づいて、弾性波により動作する多数のフィルタは、モジュール内で互いに相互接続することができ、寄生インダクタンスを低減することによって、フィルタ特性の改良をもたらすことができる。

【0027】

下側モジュールコンポーネントは、上側モジュールコンポーネントに対向するその上側面上に金属構造体を有してもよい。上側モジュールコンポーネントは、下側モジュールコンポーネントに対向するその下側面上に金属構造体を有してもよい。下側モジュールコンポーネントの金属構造体及び上側モジュールコンポーネントの金属構造体は、耐久性のある接続を作り出すことを可能にする任意の方法により互いに接続することができる。金属構造体は、金属柱として形成されてもよい。

【0028】

金属柱は、特に共晶接合によって接続することができる。その場合、金属柱は、スズを含有する層で被覆されている銅を有してもよい。銅及びスズは、共晶接合に適している。共晶接合は、高精度で行うことができ、特に、高さが非常に低い構造体のみを対象とする。したがって、例えば、接続用にはんだボールを利用する場合と比較して、精度を高めることができ、また同時に、接続構造体の高さを低減することができる。特に、金属柱の表面膨張は、はんだボールの最小可能表面膨張よりも低くすることができる。

【0029】

あるいは、金属構造体はまた、耐久性のある接続が、両方のモジュールコンポーネント間で接続構造体の表面積が大きいことに基づいて実現されるように形成することもできる。したがって、接続は、モジュールコンポーネントを貫通して両方の構造体を接触させることを実現できる。特に、両方のモジュールコンポーネント上に多数取り付けられているストリングに類似した構造体であってもよい。

【0030】

例えば、下側モジュールコンポーネントは、上側モジュールコンポーネントに対向するその上側面上に金属構造体を有することができ、上側モジュールコンポーネントは、下側モジュールコンポーネントに対向するその下側面上に金属構造体を有することができ、下側モジュールコンポーネントの金属構造体及び上側モジュールコンポーネントの金属構造体は、互いに接続され、金属構造体は、更なる補助材料なしで耐久性のある接続を形成するように設けられている。その場合、金属構造体は、ナノメートル領域で構造化することができる。したがって、金属構造体は、例えば、１０ｎｍ〜１００００ｎｍ、好ましくは、１００ｎｍ〜５０００ｎｍの膨張を示してもよい。構造体は、特にストリングを形成してもよく、上記の膨張は、それぞれのストリングの長さを規定する。

【0031】

更に、様々なモジュールコンポーネントを互いに組み合わせることができる。例えば、下側モジュールコンポーネントは、上側モジュールコンポーネントに対向するその上側面上に金属柱を有することができ、上側モジュールコンポーネントは、下側モジュールコンポーネントに対向するその下側面上に、更なる補助材料なしで耐久性のある接続を形成するように設けられている金属構造体を有することができ、下側モジュールコンポーネントの金属柱及び上側モジュールコンポーネントの金属構造体は、互いに接続されている。あるいは、上側モジュールコンポーネントは、下側モジュールコンポーネントに対向するその下側面上に金属柱を有することができ、下側モジュールコンポーネントは、上側モジュールコンポーネントに対向するその上側面上に、更なる補助材料なしで耐久性のある接続を形成するように設けられている金属構造体を有することができ、上側モジュールコンポーネントの金属柱及び下側モジュールコンポーネントの金属構造体は、互いに接続されている。

【0032】

モジュールの外側表面上に、モジュールの電磁遮蔽を可能にする、かつ／又はモジュールの熱放散に役立つメタライゼーションが配置されている。メタライゼーションは、更にアンテナ構造体を形成することができる。

【0033】

下側モジュールコンポーネントの反対側にある上側モジュールコンポーネントの上側面上に、少なくとも１つの第３の部品が埋め込まれている材料を有する少なくとも１つの更なるモジュールコンポーネントが配置されている。このようにして、ほぼ任意の数のモジュールコンポーネントを上下に積層することができる。それにより、集積度は、モジュールの第三次元において絶えず更に増加させることができる。更に、それぞれ２つのモジュールコンポーネント間に、それぞれ少なくとも１つの再配線層を配置することができ、その再配線層によって、両方のモジュールコンポーネントは、電気的に互いに接触している。

【0034】

第１の部品及び第２の部品が埋め込まれている材料は、プリプレグ材料である。プリプレグ材料は、特にその良好な流れ特性を特徴とする。その特性は、容易な層形成及び複数の層を互いに積層化することを可能にする。

【0035】

第１の部品及び／又は第２の部品は、集積化した能動回路若しくは受動回路を備える半導体チップ、受動部品、センサ、デジタルチップ又はＭＥＭＳ部品から選択される部品である。固有のセンサ要素に加えて、そのようなセンサはまた、測定された測定データを評価するための論理回路及び記憶要素を有することができる。可能な部品のこの多様性により、モジュールが様々な部品種類を組み合わせるための技術プラットフォームであってもよいことが示される。

【0036】

上側モジュールコンポーネントは、下側モジュールコンポーネントから反対側にあるその上側面上に、第２の部品と相互接続されているアンテナ構造体だけではなく受動素子もまた形成するメタライゼーションを有する再配線層を有する。したがって、メタライゼーションは、複数の目的に同時に利用される。

【0037】

本発明の更なる態様は、複数のモジュールを製造するための方法に関する。モジュールは、上述したモジュールであってもよい。したがって、モジュールに関して開示された構造的特徴及び機能的特徴のそれぞれはまた、方法にも適用することができる。方法に関して開示されたそれぞれの特徴はまた、上述したモジュールにも適用することができる。

【0038】

複数のモジュールを製造するための方法が提示され、そのモジュールはそれぞれ、少なくとも１つの第１の部品が埋め込まれている材料を有する下側モジュールコンポーネントと、少なくとも１つの第２の部品が埋め込まれている材料を有する上側モジュールコンポーネントと、を有し、上側モジュールコンポーネント及び下側モジュールコンポーネントは、上下に積層され、下側モジュールコンポーネント及び上側モジュールコンポーネントは、電気的に互いに接触し、かつ機械的に互いに接続されている。方法は、以下の工程を有する。
−複数の下側モジュールコンポーネントが集合体の状態に整列されている下側ウェハ又は下側パネルを作製する工程、
−複数の上側モジュールコンポーネントが集合体の状態に整列されている上側ウェハ又は上側パネルを作製する工程、
−下側ウェハを上側ウェハに固定するか、又は下側パネルを上側パネルに固定する工程、及び
−モジュールを個片化する工程である。

【0039】

工程は、好ましくは、本明細書に提示された順番で行われる。したがって、モジュールがウェハ集合体又はパネル集合体に存在する間、複数の工程を実施することができる。集合体では、複数のモジュールは、共通の作業工程において同時に加工することができる。したがってこのようにして、製造は、大幅に簡略化することができる。モジュールの個片化がモジュールコンポーネントの固定直後に連続して行われるため、特に、モジュールコンポーネントの手間のかかる個別操作を回避することができる。

【0040】

下側ウェハ及び上側ウェハ又は下側パネル及び上側パネルは、共晶接合、熱圧着、導電性接着接合、焼結又ははんだ付けを使用して互いに接続することができる。特に、共晶接合を使用する接続は、この接続技術を高精度で実施することができるため、多数の利点を提供する。

【0041】

下側ウェハ又は下側パネルを作製する際に、第１の部品は、シート成形法において材料に片側だけに埋め込むことができ、材料は、薄膜として積層化される。上側ウェハ又は上側パネルを作製する際に、第２の部品は、シート成形法において材料に片側だけに埋め込むことができ、材料は、薄膜として積層化される。

【0042】

下側ウェハ又は下側パネルを作製する際に、第１の部品は、真空積層プレス加工において材料に埋め込むことができ、次いで、下側ウェハ又は下側パネルは、絶縁材料と共に組み込まれる。上側ウェハ又は上側パネルを作製する際に、第２の部品は、真空積層プレス加工において材料に埋め込むことができ、次いで、上側ウェハ又は上側パネルは、絶縁材料と共に組み込まれる。絶縁材料は、ロールオン、分注技術、噴射又はそれらの方法の組み合わせを使用して肉盛りすることができる。

【0043】

下側ウェハ又は下側パネルを上側ウェハ又は上側パネルに固定した後に、上側ウェハ又は上側パネルは、上側ウェハ又は上側パネルの厚さが低減される研削加工を受ける。それにより、材料の量は、部品上で低減することができ、モジュールの厚さは、更に低減することができる。連続する部品もまた薄くすることができる。

【図面の簡単な説明】

【0044】

以下に本発明を添付の図面を参照して詳細に説明する。

【図1】下側モジュールコンポーネントの断面図である。

【図2】上側モジュールコンポーネントの断面図である。

【図3】図１に示した下側モジュールコンポーネントと図２に示した上側モジュールコンポーネントとを積層させることによって作製されたモジュールの断面図である。

【図4】更なる加工工程を実施した後の図３に示したモジュールを示す図である。

【図5】代替実施例に従ったモジュールの断面図である。

【0045】

図１は、上側モジュールコンポーネント２と接続してモジュールにすることができる下側モジュールコンポーネント１を示す。図１では、単一の下側モジュールコンポーネント１が示されている。下側モジュールコンポーネント１は、複数の更なる下側モジュールコンポーネントと一緒にしてウェハ集合体又はパネル集合体の状態に作製することができる。

【0046】

下側モジュールコンポーネント１は、第１の部品４及び更なる部品５が埋め込まれている材料３を有する。材料３は、例えば、成形材料、特にエポキシ系若しくはフェノール系の有機積層材料、又はプリプレグ材料であってもよい。

【0047】

例えば、第１の部品４は、ＳＡＷ波により動作する部品である（ＳＡＷ＝表面弾性波）。したがって、中空空間を有する封入部品である。下側モジュールコンポーネント１は、多様な部品４、５を材料３に埋め込むことができるように形成されている。したがって、下側モジュールコンポーネントは、モジュールへの様々な部品４、５の集積を可能にする技術プラットフォームを構成する。

【0048】

更なる部品５は、例えば、アナログ又はデジタルであってもよいセンサチップであってもよい。固有のセンサ要素に加えて、そのようなセンサチップはまた、測定された測定データを評価するための論理回路及び記憶要素を有することができる。更なる部品５は、集積化した能動回路若しくは受動回路を備える半導体チップ、受動部品、センサ、デジタルチップ又はＭＥＭＳ部品から選択される部品である。

【0049】

下側モジュールコンポーネントの上側面６上に、再配線層７が更に配置されている。再配線層７は、金属層８を有する。再配線層７は、多層に形成され、金属層８は、複数の層内に配置されている。第１の部品４は、複数の接点９を有する。接点は、再配線層７の金属層８と接続されている。金属層８を介して、第１の部品４の接点９は、再配線層７の上側面に配置された接点１０と接続される。それにより、接点１０の位置は、任意の手法で設定することができる。特に、部品４、５の接点９は、平面配置において下側モジュールコンポーネント１の上側面６上で再配線することができるため、接点間距離は、大幅に拡大することができる。

【0050】

図１に示した下側モジュールコンポーネント１は、その下側面１１に再配線層を有さない。再配線層は、より後の方法工程において作製される。

【0051】

下側モジュールコンポーネント１の上側面６上に配置された再配線層７は、下側モジュールコンポーネント１を貫通して延在するめっきスルーホール１２と電気的に接続されている。

【0052】

更に、下側モジュールコンポーネント１の上側面６上に、金属柱１３が配置されている。金属柱１３は、例えば、銅からなっていてもよい。金属柱１３は、再配線層７の接点１０上に配置され、したがって、再配線層７の金属層８と電気的に接触している。金属柱１３は、上側モジュールコンポーネント２の下側面上の対応する金属柱と協働して、両方のモジュールコンポーネント１、２を一緒にする電気的接触をもたらすことができる。

【0053】

下側モジュールコンポーネント１の上側面６上に、リング１４が更に配置されている。リングは、金属、例えば、銅から作製されている。リング１４は、機械的安定性をもたらし、上側モジュールコンポーネント２の下側面上に配置されている対応するリングと、例えば、共晶接合によって接続することができる。

【0054】

更に、下側モジュールコンポーネント１の上側面６上に、例えば、銅製の更なる金属構造体１５が配置され、その金属構造体は、下側モジュールコンポーネント１と上側モジュールコンポーネント２との間の機械的接続の機械的安定性をもたらし、また、その金属構造体は、電気的に連結されていない。

【0055】

上側面６の周囲に配置されたリング１４及び上側面６の内部領域に配置された更なる金属構造体１５は、下側モジュールコンポーネント１の機械的硬化をもたらし、反りを防止する。

【0056】

図２は、上側モジュールコンポーネント２を示す。図２では、単一の上側モジュールコンポーネント２が示されている。上側モジュールコンポーネント２は、複数の更なる上側モジュールコンポーネント２と一緒にしてウェハ集合体又はパネル集合体の状態に作製することができる。

【0057】

上側モジュールコンポーネント２は、下側モジュールコンポーネント１とモジュールに接続するために形成されている。上側モジュールコンポーネント２は、下側モジュールコンポーネント１と類似する構成を有する。上側モジュールコンポーネント２はまた、第２の部品１６及び更なる部品５が埋め込まれている材料３を有する。材料３は、例えば、下側モジュールコンポーネント１に対してもまた利用される上述の材料であってもよい。材料３は、下側モジュールコンポーネント１の材料３と同一であってもよいか又はそれとは異なっていてもよい。

【0058】

上側モジュールコンポーネント２はまた、様々な部品１６、５を集積するためのプラットフォームを形成する。第２の部品１６及び更なる部品５は、例えば、アナログチップ若しくはデジタルチップ、受動コンポーネント又はセンサチップから１つ以上選択されてもよい。

【0059】

図２に示した上側モジュールコンポーネント２は再配線層７を有さない。代替実施形態では、上側モジュールコンポーネント２は、その下側面１７及び／又はその上側面１８の上に単層又は多層の再配線層７を有することができる。

【0060】

上側モジュールコンポーネント２の下側面１７に、金属柱１３が配置され、その金属柱１３は、両方のモジュールコンポーネント１、２を電気的に互いに接触させるために、下側モジュールコンポーネント１の上側面６上の金属柱１３と接続することができる。金属柱１３は、例えば、銅からなり、下側モジュールコンポーネント１に向いているその側面上に、スズ含有被覆１９を有する。下側モジュールコンポーネント１の金属柱１３及び上側モジュールコンポーネント２の金属柱１３は、共晶接合によって接続され、銅とスズとの複合体が接続を形成する。

【0061】

あるいは、金属柱１３は、スズの代わりに導電性接着材料により被覆されていてもよい。この場合、金属柱１３は、下側モジュールコンポーネント１の対応する金属柱と接着することができる。

【0062】

その下側面１７に、上側モジュールコンポーネント２は、リング１４を更に有し、そのリングは、下側モジュールコンポーネント１のリング１４と接続するために形成されている。更に、上側モジュールコンポーネント２の下側面１７は、モジュールの機械的安定性を増加させるために役立つ更なる金属構造体１５を有する。既に下側モジュールコンポーネント１に関して論じたように、リング１４及び更なる金属構造体１５は、上側モジュールコンポーネント２の機械的硬化及び反りの防止をもたらす。リング１４及び更なる金属構造体１５はまた、スズで被覆されているため、共晶接合による接続が可能となる。あるいは、この要素は、例えば、接着剤で被覆されてもよい。共晶接合による接続の代わりに、別の接続加工、例えば、銀焼結加工又ははんだ付け加工もまた可能である。

【0063】

図３は、図１の下側モジュールコンポーネント１を図２の上側モジュールコンポーネント２に固定した後のモジュールを示す。その場合、複数の下側モジュールコンポーネント１を有するウェハ又はパネルは、対応する複数の上側モジュールコンポーネント２を有するウェハ又はパネルに固定される。

【0064】

両方のモジュールコンポーネント１、２は、共晶接合によって互いに接続された。この工程は、両方のモジュールコンポーネント１、２がそれぞれ複数の更なるモジュールコンポーネント１、２と共にウェハ集合体又はパネル集合体の状態に接続されている間に実施された。共晶接合では、リング１４、金属柱１３及び更なる金属構造体１５が互いに接続された。金属柱１３は、両方のモジュールコンポーネント１、２の互いの電気的接触をもたらす。リング１４及び更なる金属構造体１５は、機械的に互いに接続され、モジュールの機械的安定性を向上させ、そのようにしてモジュールの反りを防止する。

【0065】

両方のモジュールコンポーネント１、２の間に、電気絶縁性アンダーフィル層２０が更に配置された。アンダーフィル層２０は、従来の材料又は異方導電性接着剤からなっていてもよい。アンダーフィル層は、封入空気又は空洞を有さない。アンダーフィル層２０は、モジュールコンポーネント１、２の電気的接続及び機械的接続のための構造体によって中断されている。その構造体には、特に、リング１４、更なる金属構造体１５及び金属柱１３が挙げられる。

【0066】

アンダーフィル層２０は、上側モジュールコンポーネント２の下側面１７及び下側モジュールコンポーネント１の上側面６がそれぞれ、段差のない一様な表面を有することをもたらす。両方のモジュールコンポーネント１、２の接続は、アンダーフィル層２０によって封止することができる。

【0067】

更に、材料３は、めっきスルーホール１２の下方に向かう端部を露出させるために、下側モジュールコンポーネント１の下側面１１から除去された。続いて、下側モジュールコンポーネント１の下側面１１上に、接触層２１が貼り付けられた。接触層は、モジュールが回路基板などと接触することを可能にする。

【0068】

下側モジュールコンポーネント１の下側面１１からの材料３の除去が、下側モジュールコンポーネント１の上側モジュールコンポーネント２との接続直後に実施されたのは、その接続後にモジュールが増大した機械的安定性を有し、材料除去時にモジュールが破損するリスクが相当低くなっているからである。

【0069】

図４は、製造方法の更なる工程を実施した後の図３に示したモジュールを示す。

【0070】

図３においてウェハ集合体又はパネル集合体に存在するモジュールは、この時点で、例えば、ソーイング加工によって個片化された。それにより、図４に示したモジュールの傾斜した側面が生じた。

【0071】

更に、材料３は、上側モジュールコンポーネント２の上側面１８から除去された。特に、上側モジュールコンポーネント２は、研削加工によって薄層化された。その場合、材料３の厚さは、部品５、１６の上方で低減された。更に、めっきスルーホール用に利用される切込部が挿入された。

【0072】

上側モジュールコンポーネント２の上側面１８上に、メタライゼーション２２、２３、２４が貼り付けられている。メタライゼーション２２は、アンテナ構造体を形成する。メタライゼーション２３は、モジュールの冷却に役立つ。メタライゼーション２４は、静電気放電に対する保護に役立つ。更に、モジュールから発生する熱を上側面１８まで伝導することに役立つこととなる、サーマルビア２５が設けられている。

【0073】

第２の部品１６は、薄層化時に露出されたため、その上側面は、材料３によって被覆されていない。その代わりに、第２の部品１６の上側面上に、第２の部品１６の冷却のために役立つメタライゼーション２３が配置されている。

【0074】

図５は、代替実施例に従ったモジュールを示す。図５に示したモジュールは、上記で示したモジュールとは、上側モジュールコンポーネント２の上側面１８上に再配線層７が配置されていることと、上側モジュールコンポーネント２の上側面１８上に配置された再配線層７を下側面１７上に配置された接点と接触させるめっきスルーホール１２が、上側モジュールコンポーネント２内に設けられていることと、によって区別される。めっきスルーホール１２は、埋込みＺラインである。

【0075】

上側モジュールコンポーネント２の上側面１８上に配置された再配線層７は、アンテナ構造体を形成する。

【0076】

図５に示したモジュールでは、上側モジュールコンポーネント２は、薄層化されなかった。
以下に、本願の出願当初の特許請求の範囲に記載された発明を付記する。
［Ｃ１］
少なくとも１つの第１の部品（４）が埋め込まれている材料（３）を有する下側モジュールコンポーネント（１）と、少なくとも１つの第２の部品（１６）が埋め込まれている材料（３）を有する上側モジュールコンポーネント（２）と、を有する、モジュールであって、
前記上側モジュールコンポーネント（２）及び前記下側モジュールコンポーネント（１）は、上下に積層され、前記下側モジュールコンポーネント及び前記上側モジュールコンポーネント（２）は、電気的に互いに接触し、かつ機械的に互いに接続されている、モジュール。
［Ｃ２］
前記モジュールコンポーネント（１、２）のうちの少なくとも１つは、前記それぞれ他方のモジュールコンポーネント（１、２）の対向側面上に、金属層（８）を有する再配線層（７）を有し、前記金属層（８）を介して、前記モジュールコンポーネント（１、２）は、互いに電気的に接触している、Ｃ１に記載のモジュール。
［Ｃ３］
前記モジュールコンポーネント（１、２）のうちの少なくとも１つは、その下側面（１１、１７）上と、前記下側面（１１、１７）の反対側にあるその上側面（６、１８）上とにそれぞれ再配線層（７）を有し、前記再配線層（７）は、前記モジュールコンポーネント（１、２）を貫通して延在するめっきスルーホール（１２）により接続されている、Ｃ１又は２に記載のモジュール。
［Ｃ４］
前記第１の部品（４）及び／又は前記第２の部品（１６）は、弾性波により動作するフィルタである、Ｃ１〜３のいずれか一項に記載のモジュール。
［Ｃ５］
前記下側モジュールコンポーネント（１）は、前記上側モジュールコンポーネント（２）に対向するその上側面（６）上に金属柱（１３）を有し、
前記上側モジュールコンポーネント（２）は、前記下側モジュールコンポーネント（１）に対向するその下側面（１７）上に金属柱（１３）を有し、
前記下側モジュールコンポーネント（１）の前記金属柱（１３）及び前記上側モジュールコンポーネント（２）の前記金属柱（１３）は、互いに接続されている、Ｃ１〜４のいずれか一項に記載のモジュール。
［Ｃ６］
前記下側モジュールコンポーネント（１）は、前記上側モジュールコンポーネント（２）に対向するその上側面（６）上に金属構造体を有し、
前記上側モジュールコンポーネント（２）は、前記下側モジュールコンポーネント（１）に対向するその下側面（１７）上に金属構造体を有し、
前記下側モジュールコンポーネント（１）の前記金属構造体及び前記上側モジュールコンポーネント（２）の前記金属構造体は、互いに接続され、前記金属構造体は、更なる補助材料なしで耐久性のある接続を形成するように設けられている、Ｃ１〜４のいずれか一項に記載のモジュール。
［Ｃ７］
前記金属構造体は、ナノメートル領域で構造化されている、Ｃ６に記載のモジュール。
［Ｃ８］
前記下側モジュールコンポーネント（１）は、前記上側モジュールコンポーネント（２）に対向するその上側面（６）上に金属柱（１３）を有し、
前記上側モジュールコンポーネント（２）は、前記下側モジュールコンポーネント（１）に対向するその下側面（１７）上に、更なる補助材料なしで耐久性のある接続を形成するように設けられている金属構造体を有し、
前記下側モジュールコンポーネント（１）の前記金属柱（１３）及び前記上側モジュールコンポーネント（２）の前記金属柱（１３）は、互いに接続されているか、又は、
前記上側モジュールコンポーネント（２）は、前記下側モジュールコンポーネント（１）に対向するその下側面（１７）上に金属柱（１３）を有し、
前記下側モジュールコンポーネント（１）は、前記上側モジュールコンポーネント（２）に対向するその上側面（６）上に、更なる補助材料なしで耐久性のある接続を形成するように設けられている金属構造体を有し、
前記上側モジュールコンポーネント（２）の前記金属柱（１３）及び前記下側モジュールコンポーネント（１）の前記金属柱は、互いに接続されている、Ｃ１〜４のいずれか一項に記載のモジュール。
［Ｃ９］
前記モジュールの外側表面上に、前記モジュールの電磁遮蔽を可能にし、かつ／又は前記モジュールの熱放散に役立つメタライゼーション（２３、２４）が配置されている、Ｃ１〜８のいずれか一項に記載のモジュール。
［Ｃ１０］
前記モジュールの外側表面上に、アンテナ構造体を形成するメタライゼーション（２２）が配置されている、Ｃ１〜９のいずれか一項に記載のモジュール。
［Ｃ１１］
前記下側モジュールコンポーネント（１）の反対側にある前記上側モジュールコンポーネント（２）の前記上側面（１８）上に、少なくとも１つの第３の部品が埋め込まれている材料（３）を有する少なくとも１つの更なるモジュールコンポーネントが配置されている、Ｃ１〜１０のいずれか一項に記載のモジュール。
［Ｃ１２］
前記第１の部品（４）及び前記第２の部品（１６）が埋め込まれている前記材料（３）は、プリプレグ材料又は成形材料である、Ｃ１〜１１のいずれか一項に記載のモジュール。
［Ｃ１３］
前記第１の部品（４）及び／又は前記第２の部品（１６）は、集積化した能動回路若しくは受動回路を備える半導体チップ、受動部品、センサ、デジタルチップ又はＭＥＭＳ部品から選択される部品である、Ｃ１〜１２のいずれか一項に記載のモジュール。
［Ｃ１４］
前記上側モジュールコンポーネント（２）は、前記下側モジュールコンポーネント（１）から反対側にあるその上側面（１８）上に、前記第２の部品と相互接続されているアンテナ構造体だけではなく受動素子もまた形成するメタライゼーションを有する再配線層（７）を有する、Ｃ１〜１３のいずれか一項に記載のモジュール。
［Ｃ１５］
少なくとも１つの第１の部品（４）が埋め込まれている材料（３）を有する下側モジュールコンポーネント（１）と、少なくとも１つの第２の部品（１６）が埋め込まれている材料（３）を有する上側モジュールコンポーネント（２）と、を有し、
前記上側モジュールコンポーネント（２）及び前記下側モジュールコンポーネント（１）は、上下に積層され、前記下側モジュールコンポーネント及び前記上側モジュールコンポーネント（２）は、電気的に互いに接触し、かつ機械的に互いに接続されている、複数のモジュールを製造するための方法であって、
−複数の下側モジュールコンポーネント（１、２）が集合体の状態に整列されている下側ウェハ又は下側パネルを作製する工程と、
−複数の上側モジュールコンポーネント（１、２）が集合体の状態に整列されている上側ウェハ又は上側パネルを作製する工程と、
−前記下側ウェハを前記上側ウェハに固定するか、又は前記下側パネルを前記上側パネルに固定する工程と、
−前記モジュールを個片化する工程と、を有する、方法。
［Ｃ１６］
前記下側ウェハ及び前記上側ウェハ又は前記下側パネル及び前記上側パネルは、共晶接合、熱圧着、導電性接着接合、焼結又ははんだ付けを使用して互いに接続される、Ｃ１５に記載の方法。
［Ｃ１７］
前記下側ウェハ若しくは前記下側パネルを作製する際に、前記第１の部品は、シート成形法において前記材料（３）に片側だけに埋め込まれ、前記材料（３）は、薄膜として積層化され、かつ／又は、
前記上側ウェハ若しくは前記上側パネルを作製する際に、前記第２の部品は、シート成形法において前記材料（３）に片側だけに埋め込まれ、前記材料（３）は、薄膜として積層化される、Ｃ１５又は１６に記載の方法。
［Ｃ１８］
前記下側ウェハ若しくは前記下側パネルを作製する際に、前記第１の部品は、真空積層プレス加工において前記材料（３）に埋め込まれ、次いで、前記下側ウェハ若しくは前記下側パネルは、絶縁材料と共に組み込まれ、かつ／又は、
前記上側ウェハ若しくは前記上側パネルを作製する際に、前記第２の部品は、真空積層プレス加工において前記材料（３）に埋め込まれ、次いで、前記上側ウェハ若しくは前記上側パネルは、絶縁材料と共に組み込まれる、Ｃ１５又は１６に記載の方法。
［Ｃ１９］
前記下側ウェハ又は前記下側パネルを前記上側ウェハ又は前記上側パネルに固定した後に、前記上側ウェハ又は前記上側パネルは、前記上側ウェハ又は前記上側パネルの厚さが低減される研削加工を受ける、Ｃ１８に記載の方法。

【符号の説明】

【0077】

１ 下側モジュールコンポーネント
２ 上側モジュールコンポーネント
３ 材料
４ 第１の部品
５ 更なる部品
６ 下側モジュールコンポーネントの上側面
７ 再配線層
８ 金属層
９ 第１の部品の接点
１０ 再配線層の接点
１１ 下側モジュールコンポーネントの下側面
１２ めっきスルーホール
１３ 金属柱
１４ リング
１５ 金属構造体
１６ 第２の部品
１７ 上側モジュールコンポーネントの下側面
１８ 上側モジュールコンポーネントの上側面
１９ 被覆
２０ アンダーフィル層
２１ 接触層
２２ メタライゼーション
２３ メタライゼーション
２４ メタライゼーション
２５ サーマルビア

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】