JP4600687B2 - 電子部品およびその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、電子部品およびその製造方法に係り、特に内部導体と外部接続端子との接続部の耐性を高めることで電子部品の信頼性を向上させる技術に関する。

チップキャパシタやチップインダクタ、チップ抵抗器などの各種の個別部品、あるいは複数の能動・受動素子を組み合わせた様々な電子デバイスなどのチップ状電子部品（以下単に、チップと言うことがある）が今日提供されている。これらの電子部品は一般に、導電材料からなる導体膜と絶縁材料からなる絶縁膜とを重ねた積層構造を有し、チップ内にキャパシタ電極やインダクタ導体、抵抗導体、インピーダンス整合用線路など当該チップの種類に対応した様々な機能素子部を備えている。またこれらの機能素子部は、チップ内での短絡や断線、劣化、腐食を防ぎ、チップ製造工程で使用される処理液や製品として実装された後に受ける物理的な外力・ダメージ・湿気などから保護するために、絶縁膜や保護膜によって覆われる。

一方、このようなチップには、外部（実装基板等）との電気的・機械的な接続を行う必要から、外表面に外部接続用の端子電極が設けられる。端子電極とチップ内の機能素子部を接続するには、当該機能素子部と電気的に接続された内部導体を上記絶縁膜や保護膜から露出されるように引き出し、この引き出した電極部（引出電極部）に接合するように端子電極を形成すれば良い。またこのような引出電極部は、端子電極と内部導体とを接続する場合に限られず、例えばチップ内の上下配線層間で内部導体同士を接続するような場合にも使用される。

図５はこのような従来の電子部品における端子電極部を模式的に示す断面図である。この図に示すように従来の電子部品では、コアとなるベース基板１の表面に平坦化膜２、下部導体３、誘電体膜４、絶縁膜５、上部導体６および保護膜７等の各膜を順次積層することにより構成される。チップ内層の内部導体と端子電極１０を接続するには、ベース基板１の端部において保護膜７や絶縁膜５から内部導体（この例の場合、上部導体および下部導体の端面）を露出させ、この露出部と電気的に接続されるように端子電極１０をベース基板１の側面１ａに形成する。

端子電極１０は、例えば、スパッタにより順に成膜したＣｒ膜１１ａおよびＣｕ膜１１ｂを下地膜１１としてその上にバレルめっきによって電極の本体層であるＣｕ膜１２、バリア層であるＮｉ膜１３、さらにはんだ濡れ性を高めるＳｎ膜１４を順次成膜することにより形成することが出来る。一方、上部導体６ならびに下部導体３は、例えば、スパッタにより順に成膜したＴｉ膜およびＣｕ膜を下地膜としてその上に電解めっきによりめっき成長させたＣｕ膜により形成することが出来る。

なお、上部導体６および下部導体３はチップ内において絶縁膜５を介在して上下に積層された別の配線層に属する内部導体の引出部であって、図面では当該引き出された部分（両導体の接続部）のみを示している。またこの例の場合、チップ端部でこれら上部導体６と下部導体３とを互いに接続し、さらにこれらを端子電極１０に接続した構造としているが、これらの導体は１つ（図の上部導体６又は下部導体３のいずれかのみ）であっても良いし、３つ以上（さらに別の導体が接続された構造、すなわち３層以上の配線層の各内部導体同士が接続された構造）あっても構わない。

また、このような電極構造を開示するものとして下記特許文献がある。
特開平９‐２７０３４２号公報

ところで、従来の電子部品には、特に内部導体と端子電極との接続部のような電極同士の接続部に不具合が観察されることがあり、電子部品の信頼性を向上させる点で更なる改良の余地を残している。

具体的には、端子電極の下地層を形成する前後処理、例えば脱脂処理等の薬品洗浄を行った後にチップの端子部を観察すると、保護膜７が電極６，１０から剥離し、電極６，１０が侵食・腐食を受け、あるいは保護膜７と電極６，１０との界面に残渣が確認されることがある。またこのような現象は、端子電極１０の本体層１２や表面層１３，１４を形成するバレルめっきの前処理洗浄や薬品めっきを行った後や、完成したチップをはんだ付けする際のフラックス洗浄後にも同様に観察され、このような界面剥離・侵食・腐食・残渣等は、当該電子部品が様々なデバイスに実装され製品として経年使用されたときに当該デバイスの特性を劣化させ、耐久性を低下させる原因となるおそれがある。

さらに、耐湿放置・耐湿負荷・吸水リフローなどを含む信頼性評価試験においても、ＩＲ劣化やキャパシタオープン・ショート不良などの品質劣化が確認されることがあり、耐電圧試験における限界値にもバラツキが観られる。

また、このような化学的な負荷による劣化のみならず、チップ加工段階における物理的機械的な負荷を原因とした不具合も生じ得る。具体的には、上記のような電子部品は、一般に量産性の点から１枚の基材に（多数のチップが集合した状態で）各膜を成膜積層して内部導体（機能素子部）を一括して形成し、これを切断して個々のチップに分割することにより製造されるが、個々のチップに分割する加工段階で、切断バリが発生したり、膜がダメージを受けて界面剥離を引き起こすことがある。また、各膜の成膜積層時には膜自体に内部応力が内在されており、集合状態（基材全体として連続した膜となっている状態）では抑えられていたこの内部応力が個々のチップに分割される時点で解放され、これが各チップ内で膜間剥離を引き起こす原因ともなり得る。

一方、このような切断加工に伴う膜へのダメージを回避するため、集合状態で形成する各膜を連続膜とせず、図６に示すように各積層膜３，６，７を切断部（ベース基板側面１ａ）から後退させて切断箇所を避けるように成膜することも考えられる。しかしながらこのような構造によっても、切断加工時の膜への物理的な損傷は回避できるものの、保護膜７と上部導体６との界面は依然として露出されたままであり、薬液を使用した他の加工工程や実装後の使用における、上記従来構造（図５）と同様の問題が生じ得る。

したがって、本発明の目的は、内部導体と他の電極との接続部の耐性を高め電子部品の信頼性をより一層向上させることにある。

前記課題を解決し目的を達成するため、本発明に係る電子部品は、導体膜と保護膜とを積層してなり、前記導体膜によって形成され前記保護膜により被覆された内部導体を、他の電極部との接続のため当該保護膜から露出されるように引き出された引出電極部を備え、前記他の電極部が、導電性を有する下地膜を有する電子部品であって、導電性を有しかつ前記引出電極部と前記保護膜との界面を覆うシールド膜を備え、当該シールド膜を介して前記下地膜が前記引出電極部と電気的に接続され、これにより前記内部導体と前記他の電極部とが電気的に接続されている。

上記シールド膜は、耐薬品性、特に脱脂液を含む表面活性処理液、酸性薬液、およびアルカリ性薬液の少なくともいずれかに対する耐性と、めっき液またはエッチング液に対する耐性のいずれか又は双方を有する材料により構成することが望ましい。また、耐湿性、耐ガス透過性および耐腐食性も同時に備える材料からなることが好ましい。特に、本発明に言う上記シールド膜は、その材質として、内部導体と絶縁体膜との界面が存在する状態以降に処理される各種の薬品および溶剤等に対して耐性があることが求められる。

前記シールド膜は、例えば、Ｃｒ、Ｎｉ、Ｔｉ、Ｃｕ、Ｗ、Ａｇ、およびＡｌのうちのいずれかを主成分とする膜である。このように導電膜によりシールド膜を構成すれば、絶縁膜との界面（境界部）を含め引出電極部全体をシールド膜で覆っても、他の電極との電気的な接続を行うことが可能となる。

さらに上記シールド膜を構成する導電膜は、スパッタによる薄膜とすれば、当該シールド膜の接合強度を高め、良好なシールド性を得ることが出来る。なお、スパッタ以外にも、他の気相成膜法（例えば蒸着法やＣＶＤ等）または無電解めっき等によりシールド膜を形成することが可能である。

引出電極部は、例えば当該電子部品の表面端部に備えられ、これと接続される前記他の電極部は、例えば当該電子部品の側面に備えられる端子電極である。なお、ここに言う電子部品の「表面」とは、上面（天面）のみを意味するものではなく、下面（底面）をも含み、さらにチップの内部表面（内層）をも含む概念である。引出電極部は、上面あるいは下面のいずれかにあっても良く、上面と下面の両面にあっても良い。また、「側面」とは、チップの周面の総て、例えばチップが六面体（直方体または立方体）の形状をなすものであれば長手方向両端の端面と短手方向両端の端面の双方が含まれ、他の立体形状、例えば平面から見て三角形や五角形以上の多角形または円形や楕円形等の形状をチップが有していれば天面と底面を繋ぐチップの外周面の総てが含まれる。

さらに上記「他の電極部」とは、チップ側面に設けられる端子電極のみを言うものではなく、当該チップの表面や内層等に備えられた様々な電極を含む。また、上記シールド膜は、引出電極部と保護膜との界面だけでなく、さらに引出電極部全体、さらには保護膜の一部または全体を前記界面と共に覆うようにしても良い。

引出電極部は、その先端が当該電子部品の側面より内側に後退するように形成しても良い。このように引出電極部を後退させて形成しておけば、前記図６に示した改良例と同様に、チップの切断加工に伴う膜への機械的物理的な負荷を軽減ないし回避することが出来る。

本発明の電子部品では、このように他の電極部との接続のため保護膜から露出されるように引き出された内部導体の引出部（引出電極部）と保護膜との界面（境界部）をシールド膜で覆うから、引出電極部と保護膜との間にチップの製造工程で使用される各種の薬液の浸入を阻止し、また製品として実装された後に湿気などが入り込むことを防ぐことが出来る。また当該チップが含まれる集合状態の基材や、個品化された後のチップに外力が加えられ、あるいは内在する内部応力によって、引出電極部と保護膜の界面に応力が掛かっても、シールド膜がこれらの負荷を負担することで、膜間剥離を抑え、当該界面を保護することが出来る。

本発明に係る電子部品の製造方法は、保護膜に覆われた内部導体と、この内部導体を他の電極部との接続のため前記保護膜から露出されるように引き出した引出電極部とを備える電子部品を１枚の基材中に集合状態で複数個同時に形成し、その後、当該基材を切断することによりチップ化して個々の電子部品とする電子部品の製造方法であって、前記集合状態において前記基材中の各電子部品に対して、前記引出電極部と前記保護膜との界面を覆うシールド膜を配するシールド膜形成工程を含み、当該シールド膜は、前記引出電極部と前記他の電極部の下地膜との間に介在されるものである。

基材を個々のチップに分割するダイシング（切断）工程では、前述したように切断に伴い、基材、すなわち積層されている各膜（導体膜および絶縁膜）が応力を受けることとなる。しかしながらこのような応力を受けても、本発明では切断工程に先立ち、引出電極部と保護膜との界面を覆うようにシールド膜を配してあるから、引出電極部と保護膜との界面が剥離しにくく、たとえ剥離することがあっても、当該界面が連続したシールド膜によって包まれているから、その後の工程で処理液（脱脂液やめっき液等）が界面からチップ内層に浸入することを防ぐことが出来る。

本発明によれば、内部導体と他の電極との接続部の耐性を高め電子部品の信頼性をより一層向上させることが出来る。

本発明の他の目的、特徴および利点は、図面に基づいて述べる以下の本発明の実施の形態の説明により明らかにする。尚、各図中、同一の符号は、同一又は相当部分を示す。

〔第１の電子部品〕
図１は、後に述べる本発明の実施形態の説明の前提となる第１の電子部品の端子電極部を模式的に示す断面図である。この図に示すように本電子部品（チップ）は、コアとなるベース基板１の表面に平坦化膜２を設け、この上に積層した複数の導体膜３，６（配線層）と、これらの間に介在されてこれらを絶縁する絶縁膜５（誘電体膜４を含む／絶縁層）とを備え、ベース基板１の側面１ａに端子電極１０を有する。また、チップの最外表面には、保護膜７を備えている。

なお、図１は上記のようにベース基板１上に形成した２つの導体膜３，６（内部導体）同士ならびにこれら導体膜３，６と端子電極１０とを電気的に接続する構造を示している。また図示した導体膜３，６のうち下側に位置する引出電極部３と、上側に位置する引出電極部６は、それぞれチップ内において絶縁膜５を介して上下に積層された別の配線層に属する内部導体の引出部であって、図面では当該引き出された部分（両導体の接続部）のみを示している。

またこの例の場合、チップ端部でこれらの内部導体同士を接続し、さらにこれらを端子電極１０に接続する構造としたが、端子電極１０に接続する内部導体は１つ（図の下側の引出電極部３又は上側の引出電極部６のいずれかのみ）であっても良いし、３つ以上（さらに別の内部導体から引き出された引出電極部が接続された構造、すなわち３層以上の配線層の各内部導体同士を接続した構造）あっても構わない。さらに、端子電極１０とは無関係に（端子電極１０と接続すること無く）、単に複数の内部導体同士を接続するだけの構造であっても良い。後述の実施形態でも同様である。

本電子部品では、前述のように平坦化膜２によって平滑化したベース基板１の表面に、下側引出電極部３を含む下部導体膜を形成し、その上に誘電体膜４および絶縁膜５を成膜する。その後、絶縁膜５の上に上側引出電極部６を含む上部導体膜を形成するが、上側引出電極部６をベース基板１の端部に引き出し、同様にベース基板１の端部に引き出すように形成した前記下側引出電極部３の上に重ねるようにして当該上側引出電極部６を形成することにより、下側引出電極部３と上側引出電極部６とを電気的に接続する。なお、下部導体膜および上部導体膜上には、誘電体膜だけを、あるいは、絶縁体膜だけを設けても良く、複数の絶縁膜あるいは複数の誘電体膜を積層しても良い（後述の実施形態も同様である）。

上記平坦化膜２は例えばＡｌ₂Ｏ₃により、また下部導体膜３および上部導体膜６は共に、例えばスパッタリングにより順にＴｉ膜およびＣｕ膜を成膜し、これらを下地膜としてその上に電解めっきによりＣｕ膜を析出させることにより、それぞれ形成することが出来る。また、上記誘電体膜４、絶縁膜５および保護膜７は、例えば樹脂（ポリイミド、エポキシ樹脂、ベンゾシクロブテン（ＢＣＢ）、フッ素樹脂等）あるいは無機材料（ＳｉＮ、ＳｉＯ₂、Ａｌ₂Ｏ₃、ＴａＯ等）により形成することが出来る。

上部導体膜（および上側引出電極部６）の形成後、上側引出電極部６と絶縁膜５との界面２０を覆うように、当該上側引出電極部６と絶縁膜５との上面にシールド膜８を形成する。このシールド膜８は、耐薬品性に富みかつ導体膜６ならびに絶縁膜５との密着性が得られる無機材料、例えばＳｉＯ₂、ＳｉＮ、Ａｌ₂Ｏ₃およびＴａＯのうちのいずれかを主成分とする材料からなる膜とする。またこのシールド膜８は、上記引出電極部６の先端部には形成せず、引出電極部６の先端部はシールド膜８から露出された状態としておく。チップ側面に形成する端子電極１０との電気的な接続を行うためである。

また、上記各引出電極部３，６は、その先端３ａ，６ａがベース基板１の側面１ａより内側に（チップの中心部に向け）後退するように形成する。これは、チップ化（切断）時に生じる物理的機械的な負荷から引出電極部３，６を保護するためである。すなわち、図２は本チップの製造工程（ダイシング前の状態）を示すものであるが、この図に示すように本チップ（後述の実施形態でも同様）は、集合状態でベース基板１上の各膜を成膜し、複数のチップを一括して作成した後に同図に破線２５で示すようにベース基板１を切断し、個々のチップに分割する。そこで、当該切断線２５を避けるように引出電極部（下部導体膜および上部導体膜）３，６を形成することで、切断時にこれら引出電極部（導体膜）３，６に外力がかからないようにする。なお、当該切断面はチップの側面１ａとなる。

シールド膜８の上にはさらに保護膜７を形成し、その後、チップ側面に端子電極１０を設ける。この端子電極１０は、例えば、スパッタリングにより順に成膜したＣｒ膜１１ａおよびＣｕ膜１１ｂを下地膜１１としてその上にバレルめっきによって電極１０の本体層であるＣｕ膜１２を形成し、さらにその上にバリア層としてＮｉ膜１３を、さらに、はんだ濡れ性を高めるＳｎ膜１４を順次成膜することにより形成する。

〔第２の電子部品〕
図３は、後に述べる本発明の実施形態の説明の前提となる第２の電子部品の端子電極部を模式的に示す断面図である。この図に示すように本電子部品（チップ）は、前記第１の電子部品と同様に、ベース基板１の表面に順次積層した平坦化膜２、下部導体膜（下側引出電極部）３、誘電体膜４、絶縁膜５、上部導体膜（上側引出電極部）６、シールド膜９および保護膜７を有し、ベース基板１の側面１ａに端子電極１０を備えるものであるが、シールド膜９を導電膜により構成したものである。

より具体的には、シールド膜９は、Ｃｒ、Ｎｉ、Ｔｉ、Ｎｉ‐Ｃｒ、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｌ、Ｗ合金のうちのいずれかの材料からなるスパッタ膜とする。尚、これらの金属を複数積層したものでも良い。この場合、例えば成膜レートを下げる等の方法により粒の小さな（例えば粒径１．０μｍ以下、好ましくは０．５μｍ以下、さらに好ましくは０．１μｍ以下）緻密な導体膜とすることが、当該シールド膜９のシールド性、密着性ならびに段差（引出電極部３，６同士あるいは絶縁膜５との境界部の凹凸形状）への追従性を高める点で好ましい。なお、スパッタリング以外にも、蒸着やＣＶＤ等の気相成膜法により、あるいは無電解めっきによってもシールド膜９を形成することは可能である。

また本チップでは、上記シールド膜９は導電性を有するため、引出電極部６と絶縁膜５との界面２０を含む引出電極部３，６全体を覆うように成膜して良い。端子電極１０はシールド膜９を介して引出電極部３，６と電気的に接続することが出来る。

〔本発明の実施形態〕
図４は、本発明の実施形態に係る電子部品の端子電極部を模式的に示す断面図である。この図に示すように本実施形態の電子部品（チップ）は、前記第２のチップと同様に導電膜によりシールド膜９を形成したものであるが、上側引出電極部６を含む上部導体膜を形成した後、チップ最外層の保護膜７を形成し、その後、当該保護膜７と上部導体膜（上側引出電極部６）との界面２１を覆うようにシールド膜９を成膜した。なお、保護膜７の先端は、上側引出電極部６よりチップ中心側に後退させ、上側引出電極部６の上面に端子電極１０との接続面を形成している。

この実施形態は、特に高周波部品を構成する場合に有効なもので、前記第２のチップでは上側引出電極部６の上面全体を覆うようにシールド膜（導電膜）９を設けており、信号周波数が高くなるにつれ表皮効果によってシールド膜９に電流が集中する。そして、シールド膜９は上記のようにシールド性や膜密着性等の観点からＣｒやＮｉ、Ｔｉ等の比較的電気抵抗が高い材料を使用しているから、その分、当該接続部におけるロスが増大する可能性がある。これに対し本実施形態によれば、保護膜７の上面側を覆うようにシールド膜９を備えるから、端子電極１０との接合面を除いて上側引出電極部６の上面にシールド膜９は存在せず、高周波信号の損失の点で第２のチップの構造より有利である。また、更なるシールド性を得るために、シールド膜９の上面にＣｕなどによるめっき膜を形成し外部からの耐性を向上させても良い。また、抵抗損失による機能低下の配慮も行うことが出来る。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明はこれらに限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載の範囲内で種々の変更を行うことが出来ることは当業者に明らかである。

例えば、端子電極の形状は、前記実施形態のようなチップの底面、側面および天面に亘って延在するコ字型の電極以外にも、側面と底面または側面と天面に亘って延びるＬ字型の電極、あるいは側面のみに延在するＩ字型の電極とすることも出来る。また、端子電極を構成する各膜を含め、ベース基板上の各膜を構成する材料・積層膜数・形成方法は、上記以外にも様々なものとすることが出来る。例えば内部導体（上部導体膜、下部導体膜）は、ＣｕのほかにもＡｇやＡｌ、Ｗ等の低電気抵抗の材料を使用することが可能である。

また、前記実施形態では、導体膜を２枚、絶縁膜と誘電体膜をそれぞれ１枚ずつ図示したが、これら各膜は１層以上任意の数だけ設けることができ、当該チップが機能素子部としてキャパシタを備えない場合には誘電体膜を設けてなくても良い。また、ベース基板の下面側にも同様に１層以上の導体膜と保護膜を設けることができ、この場合、基板上面と同様に本発明を適用し、引出電極部と保護膜との界面を覆うシールド膜を設ければ良い。

第１の電子部品における端子電極部の断面構造を模式的に示す図である。 前記第１の電子部品のチップ化前の状態（ダイシング前の集合状態）を示す断面図である。 第２の電子部品における端子電極部の断面構造を模式的に示す図である。 本発明の実施形態に係る電子部品における端子電極部の断面構造を模式的に示す図である。 従来の電子部品における端子電極部の断面構造を模式的に示す図である。 前記従来の端子電極部を改良した断面構造を模式的に示す図である。

符号の説明

１ ベース基板
２ 平坦化膜
３ 下側引出電極部（下部導体膜）
４ 誘電体膜
５ 絶縁膜
６ 上側引出電極部（上部導体膜）
７ 保護膜
８ シールド膜（無機膜）
９ シールド膜（導電膜）
１０ 端子電極
１１ 下地膜（Ｃｒ膜およびＣｕ膜）
１２ Ｃｕ膜（端子電極本体層）
１３ Ｎｉ膜（バリア層）
１４ Ｓｎ膜（はんだ接合層）
２０，２１ 引出電極部と絶縁膜との界面（境界部）
２５ ダイシング（基材切断）位置

Claims (9)

1. 導体膜と保護膜とを積層してなり、
   前記導体膜によって形成され前記保護膜により被覆された内部導体を、他の電極部との接続のため当該保護膜から露出されるように引き出された引出電極部を備え、
   前記他の電極部が、導電性を有する下地膜を有する
   電子部品であって、
   導電性を有しかつ前記引出電極部と前記保護膜との界面を覆うシールド膜を備え、
   当該シールド膜を介して前記下地膜が前記引出電極部と電気的に接続され、これにより前記内部導体と前記他の電極部とが電気的に接続されている
   ことを特徴とする電子部品。
2. 前記シールド膜は、気相成膜法により形成した薄膜である
   請求項１に記載の電子部品。
3. 前記引出電極部は、当該電子部品の少なくとも表面、裏面、側面のいずれかを含む端部に備えられ、
   前記他の電極部は、当該電子部品の側面に備えられる端子電極である
   請求項１または２に記載の電子部品。
4. 前記引出電極部を、その先端が当該電子部品の側面より内側に後退するように形成した
   請求項３に記載の電子部品。
5. 前記シールド膜は、脱脂液を含む表面活性処理液、酸性薬液、およびアルカリ性薬液の少なくともいずれかに対する耐性を有する膜である
   請求項１から４のいずれか一項に記載の電子部品。
6. 前記シールド膜は、めっき液またはエッチング液に対する耐性を有する膜である
   請求項１から５のいずれか一項に記載の電子部品。
7. 前記シールド膜は、耐湿性、耐ガス透過性および耐腐食性を有する膜である
   請求項１から６のいずれか一項に記載の電子部品。
8. 前記導電膜は、Ｃｒ、Ｎｉ、Ｔｉ、Ｃｕ、Ｗ、Ａｇ、およびＡｌのうちのいずれかを主成分とする膜である
   請求項１から７のいずれか一項に記載の電子部品。
9. 保護膜に覆われた内部導体と、この内部導体を他の電極部との接続のため前記保護膜から露出されるように引き出した引出電極部とを備える電子部品を１枚の基材中に集合状態で複数個同時に形成し、その後、当該基材を切断することによりチップ化して個々の電子部品とする電子部品の製造方法であって、
   前記集合状態において前記基材中の各電子部品に対して、前記引出電極部と前記保護膜との界面を覆うシールド膜を配するシールド膜形成工程を含み、
   当該シールド膜は、前記引出電極部と前記他の電極部の下地膜との間に介在されるものである
   ことを特徴とする電子部品の製造方法。

Images