フリップチップ構造の電気素子
本発明は、熱拡散係数αｐを有する支持体基板（１）およびこの支持体基板上にバンプ（３１〜３４）を介して固定されたフリップチップ構造のチップ（２）を有する電気素子に関する。チップ（２）は第１の方向ｘ１において熱拡散係数α１を有し、ここで第１の拡散差はΔα１＝｜αｐ−α１｜である。さらにチップ（２）は第２の方向ｘ２において熱拡散係数α２を有し、ここで第２の拡散差はΔα２＝｜αｐ−α２｜である。Δｘ１は第１の方向ｘ１での各端部バンプ（３１，３２）の中心（３１０，３２０）間の距離である。Δｘ２は第２の方向ｘ２での各端部バンプ（３３，３４）の中心（３３０，３４０）間の距離である。ここでΔα１＞Δα２のときΔｘ１＜Δｘ２が相当し、Δα１＜Δα２のときΔｘ１＞Δｘ２が相当する。これにより、温度変化があった場合に端部バンプへ作用するせん断応力が最小化される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、支持体基板上に固定されたフリップチップ構造のチップを備えた電気素子に関する。
【０００２】
素子構造体によって覆われたチップ面は、結晶軸に依存する方向で相互に異なる熱拡散係数α１，α２を有する。これは特に、圧電基板を備え、物理特性に関して異方性を有する表面波チップにおいて顕著である。チップの熱拡散係数α１，α２は通常は下方の支持体基板の熱拡散係数αｐよりも大きい。したがって、温度変化があった場合、チップの長さの変化は支持体基板の長さの変化よりも大きくなる。
【０００３】
チップははんだ付け接合部すなわちバンプを介して機械的に支持体基板に固定されている。当該のはんだ付け接合部には機械的な負荷がかかる。この負荷はチップの熱拡散係数と支持体基板の熱拡散係数との差Δα１＝｜αｐ−α１｜またはΔα２＝｜αｐ−α２｜によって生じる。チップの熱拡散と支持体基板の熱拡散とに差があると、特に外側のバンプに対して、せん断応力Ｆ（Ｆ１，Ｆ２）から強い負荷が生じる。Ｆ１は第１の方向ｘ１への力の成分である。Ｆ２は第２の方向ｘ２への力の成分である。
【０００４】
ここで本発明の課題は、最も外側のバンプにできるだけ小さいせん断応力しか作用しないフリップチップ構造の電気素子を提供することである。
【０００５】
この課題は、請求項１の特徴部分に記載された構成を有する電気素子によって解決される。本発明の有利な実施形態は従属請求項に記載されている。
【０００６】
第１の方向ｘ１での各端部バンプの中心間の距離は例えば第１の温度Ｔ１のもとではＬ１であり、第２の温度Ｔ２のもとではＬ２である。端部バンプによって定義されるチップ領域の第１の方向ｘ１での線形の熱拡散係数ΔＬ＝｜Ｌ１−Ｌ２｜はΔＬ＝α１Ｌ１ΔＴであり、ここでΔＴ＝｜Ｔ１−Ｔ２｜である。このとき当該の方向でΔＬに比例するせん断応力成分Ｆ１が生じる。本発明では、せん断応力成分Ｆ１ができる限り小さく維持されることが目標とされる。与えられた熱拡散係数を考慮して、最大の熱拡散係数を有する方向での端部バンプ間の距離が最小の熱拡散係数を有する方向での端部バンプ間の距離よりも小さくなるように、バンプ配列が工夫される。
【０００７】
本発明は、支持体基板上にバンプを介して固定されたフリップチップ構造のチップを備えた電気素子に関する。支持体基板は熱拡散係数αｐを有し、チップは第１の方向ｘ１において熱拡散係数α１を有し、第１の拡散差はΔα１＝｜αｐ−α１｜であり、第２の方向ｘ２において熱拡散係数α２を有し、第２の拡散差はΔα２＝｜αｐ−α２｜である。
【０００８】
第１の方向ｘ１の端部バンプの中心をｘ１軸線へ直交射影して得られる距離はΔｘ１である。第２の方向ｘ２の端部バンプの中心をｘ２軸線へ直交射影して得られる距離はΔｘ２である。ここでΔα１＞Δα２のときΔｘ１＜Δｘ２が相当し、Δα１＜Δα２のときΔｘ１＞Δｘ２が相当する。こうしたバンプ配列により、温度変化があった場合に端部バンプへ作用するせん断応力が最小化される。
【０００９】
第１の方向ｘ１として、有利には、素子が最大の拡散差Δα１を有する方向が設定される。第２の方向ｘ２として、有利には、素子が最小の拡散差Δα２を有する方向が設定される。
【００１０】
有利には、距離Δｘ１，Δｘ２は、せん断応力Ｆの成分Ｆ１，Ｆ２がほぼ等しくなるように、相互に相対的に選定される。
【００１１】
ｘ１軸線およびｘ２軸線は、チップ下方面に配置された２次元空間に相応する座標系｛ｘ１，ｘ２｝を定義する。
【００１２】
ｘ軸線およびｙ軸線は交差するチップエッジに沿って配向されている。チップエッジは有利には直角に構成されている。つまり第１のチップエッジ線と第２のチップエッジ線とは垂直に交わっている。ｘ軸線およびｙ軸線は、直角なチップエッジにおいて、直交座標系｛ｘ，ｙ｝を定義する。例えば第１のチップエッジ線はｘ軸線に沿って配向されており、第２のチップエッジ線はｙ軸線に沿って配向されている。
【００１３】
一般に、ｘ軸線、ｙ軸線、ｘ１軸線およびｘ２軸線は相互に任意の角度をなすように配向することができる。少なくとも１つの軸線（ｘ１軸線またはｘ２軸線）はｘ軸線またはｙ軸線に対して平行に延在してよいが、このことは必要条件ではない。座標系｛ｘ１，ｘ２｝、場合により直交座標系は座標系｛ｘ，ｙ｝に一致しうる。また座標系｛ｘ１，ｘ２｝は、図１１に示されているように、座標系｛ｘ，ｙ｝に対して角度β２＞０だけ回転されることもある。さらに座標系｛ｘ１，ｘ２｝は、図１２に示されているように、相互に９０°をなすｘ１軸線およびｘ２軸線から角度β１だけ偏差して斜交することもある。
【００１４】
有利には、チップ下方面ではそれぞれのチップエッジに対して平行にバンプ列が配置される。有利な実施形態では、複数のバンプが第１のチップエッジ線に対して平行に第１の方向ｘで、および／または、第２のチップエッジ線に対して平行に第２の方向ｙで、一列に配置される。有利には、各バンプはチップ下方面の中央に一列に配置される。各バンプは４つのチップエッジ線に沿ってチップエッジの周囲の縁領域に配置することもできる。
【００１５】
有利には、バンプ列は最大拡散差を有する第１の方向ｘ１に沿って配向される。第１の方向ｘ１の同じ列に配置された端部バンプ間の距離は、有利には、第２の方向ｘ２の同じ列に配置された端部バンプ間の距離よりも小さい。
【００１６】
有利な実施形態では、一列になった複数のバンプは第１の方向ｘ１および／または第２の方向ｘ２に沿って配置される。
【００１７】
有利な実施形態では、全てのバンプが最小拡散差を有する第２の方向ｘ２に対して平行な２つの列として配置される。２つの列のあいだの距離はΔｘ１である。距離Δｘ１は、この場合、同じ列の端部バンプの中心間を測定した列の長さよりも小さい。チップエッジの長さはバンプ配列に適合化され、チップの縁領域において相互に平行な列が構成されるようにされる。このとき有利には、チップの端部バンプはチップ面のコーナーに向かって配向される。この場合、第１の方向ｘ１の第１のチップエッジ線は第２の方向ｘ２の第２のチップエッジ線よりも短く選定されている。
【００１８】
チップ下方面は少なくとも１つの方向ｘ，ｙ，ｘ１またはｘ２において幅広の縁領域と中央領域とに分割される。ここで各縁領域の幅は、有利には、バンプの断面積またはバンプの断面積の２倍を上回る。各バンプはこの実施形態では中央領域のみに配置されている。幅広の縁領域はバンプを有さない。
【００１９】
一般に、支持体基板の熱拡散係数αｐはα１および／またはα２よりも小さい。支持体基板の基本材料の熱拡散係数は所定の限界値内で例えば添加物質または充填物質を添加することにより変更して、特に高めることができる。これにより支持体基板の基本材料の熱拡散係数は熱拡散係数α１および／またはα２に適合化される。ここでできるだけ小さい拡散差Δα１，Δα２を達成したい。例えば、支持体基板の材料は、αｐ＝α１またはαｐ＝α２、つまりΔα１＝０ないしはΔα２＝０が相当するように選定される。
【００２０】
本発明の有利な実施形態では、例えばΔα２＝０，Δα１＞０が相当する。このケースでは、有利には、各バンプは第２の方向ｘ２に沿って一列に、つまりΔｘ１＝０が相当するように配置される。
【００２１】
バンプ列とは、各バンプが或る一方向で一列に配置され、バンプの中心が当該の方向に沿った１本の線上に配列された状態を云うものであると理解されたい。
【００２２】
有利には、バンプ列はｘ１方向で見てチップ下方面の中央に配置されている。このようにバンプを配置する場合、チップは支持体基板に対して第１の方向ｘ１のみで安定化されており、チップ下方面は支持体基板の表面に対してほぼ平行に延在する。チップと支持体基板とのあいだに例えばスペーサが設けられており、有利には、このスペーサは第１の方向ｘ１に沿ってチップの縁領域に配置されている。
【００２３】
有利な実施形態では、支持体基板の材料は係数αｐがα１とα２とのあいだに存在するように選定される。このとき、α１＞α２のケースまたはα１＜α２のケースがありうる。係数αｐは有利には小さいほうの熱拡散係数へ適合化されるので、αｐ＝ｍｉｎ｛α１，α２｝が相当する。ただし係数αｐを大きいほうの熱拡散係数へ適合化し、αｐ＝ｍａｘ｛α１，α２｝が相当するようにしてもよい。
【００２４】
有利には、各バンプ（端部バンプまたは通常のバンプ）は、最小拡散差αｍｉｎ＝ｍｉｎ｛α１，α２｝を有する方向に大きなバンプ間隔が生じるように、チップ下方面に配置される。バンプの高さおよび径は有利には小さく、例えば＜１００μｍまたは＜５０μｍである。
【００２５】
チップ下方面および支持体基板の上方面にはバンプに固定に接続されたコンタクト面ＵＢＭ（Under Bump Metallization）が設けられる。本発明の有利な実施形態では、温度変化があった場合に強い負荷のかかる端部バンプに対して、負荷の小さい通常のバンプよりも大きなコンタクト面が設けられる。この実施形態では、有利には、チップ下方面のうちバンプによって覆われた中央部分の面積が小さく保たれる。
【００２６】
素子構造体は有利にはチップ下方面に配置される。ただし素子構造体を少なくとも部分的にチップ内部に配置することもできる。
【００２７】
以下に、図面を参照しながら実施例に基づき本発明を詳しく説明する。図は本発明の種々の実施例を示しているが、概略的であって縮尺通りではないことに注意されたい。同一または同様の機能を有する部分には同一の参照記号を付してある。図１には、支持体基板上に固定されたフリップチップ構造のチップを備えた電気素子について、チップ下方面に対する横断方向での断面図が示されている。図２，図３には本発明の第１の実施例のバンプ列を備えたチップ下方面の平面図が示されている。図４〜図７には、バンプ列および活性の素子構造体を備えた領域と第１の方向に沿った幅広の縁領域とに分割されたチップ下方面の平面図が示されている。図８には、バンプを有さない周囲の幅広の縁領域を備えたチップ下方面の平面図が示されている。図９には、一方向に端部バンプを有し、当該の方向にバンプ列を有さないチップ下方面の平面図が示されている。図１０には本発明の第２の実施例のバンプ列を備えたチップ下方面の平面図が示されている。図１１，図１２には、直交座標系（図８）および斜交座標系（図９）すなわち｛ｘ１，ｘ２｝のｘ１軸線およびｘ２軸線へバンプ中心が射影される様子が示されている。図１３には、端部バンプおよび通常バンプに対応する種々の大きさのコンタクト面を有するチップ下方面の平面図が示されている。
【００２８】
図１には支持体基板１およびこの支持体基板にバンプ３１，３２を介して固定されたチップ２を備えた素子の概略的な断面図が示されている。チップは例えばその下方面に、音波で動作する素子構造体を有する。音響表面波で動作する素子構造体をチップ下方面に配置する実施例は図４〜図７に示されている。
【００２９】
図４〜図７にはそれぞれ２つの音響トラックを有するフィルタが示されている。上方の第１の音響トラックおよび下方の第２の音響トラックは複数の変換器７１１〜７１３，７２１〜７２３と境界部のリフレクタとを有している。第１の音響トラックに配置された変換器７１１はフィルタの入力変換器として用いられ、第２の音響トラックに配置された変換器７２１はフィルタの出力変換器として用いられる。変換器７１１〜７２３は１つの音響トラックから他の音響トラックへ電気信号を入出力する結合型変換器である。
【００３０】
入力変換器７１１は入力ゲートに接続されており、出力変換器７２１は出力ゲートに接続されている。入力変換器または出力変換器の電気端子は図４，図５では各音響トラックの異なる側に配置されている。入力変換器７１１または出力変換器７２１は、図４では、線路を介して、端部バンプ３１または３２と、２つのトラックのあいだの中央付近に配置された別のバンプとに接続されている。入力変換器７１１または出力変換器７２１は、図５では、端部バンプ３４または３１と、２つのトラックのあいだの中央付近に配置された別のバンプとに接続されている。
【００３１】
種々のトラックの結合型変換器７１２，７２２，７１３，７２３は相互に導電接続され、アースバンプに接続される。アースバンプは図４では端部バンプ３３，３４であり、図５では端部バンプ３２，３３である。
【００３２】
図６，図７では、入力変換器７１１および出力変換器７２１が列状に導電接続された部分変換器７１１ａ，７１１ｂおよび７２１ａ，７２１ｂの２つずつに分割されている。入力ゲートおよび出力ゲートに接続されたバンプは外側のバンプ列に配置されている。
【００３３】
図６では、結合型変換器に接続されたアースバンプは外側のバンプ列に配置されている。図７では、結合型変換器に接続されたアースバンプは音響トラック間に配置されている。
【００３４】
図６の実施例では、入力ゲートに接続されたバンプがｘ１軸線に沿って配向されたバンプ列として配置されている。このバンプ列は音響トラックの左方および右方に存在する。同様のことが出力ゲートに接続されたバンプについても相当する。
【００３５】
すなわち、バンプ列は最大拡散差を有する方向に沿って配向されている。第１の方向ｘ１の列に配置された端部バンプ間の距離（バンプ３１，３２間の距離またはバンプ３３，３４間の距離）は、第２の方向ｘ２の列に配置された端部バンプ間の距離よりも小さい。
【００３６】
図７の実施例では、入力ゲートに接続されたバンプがｘ１軸線に沿って配向された第１のバンプ列として配置されている。この第１のバンプ列は第１の音響トラックの上方に存在する。結合型変換器に接続されたアースバンプ３１，３２はｘ１軸線に沿って配向された第２のバンプ列として配置されている。この第２のバンプ列は２つの音響トラック間に存在する。出力ゲートに接続されたバンプはｘ１軸線に沿って配向された第３のバンプ列として配置されている。この第３のバンプ列は第２の音響トラックの下方に存在する。この場合も、第１の方向ｘ１の第２のバンプ列に配置された端部バンプ３１，３２間の距離は、第２の方向ｘ２のバンプ列の端部バンプ３３，３４間の距離よりも小さい。
【００３７】
図１に示された支持体基板１は複数の誘電層１１〜１３を有しており、これらの誘電層間に図示されていないパターニングされた金属層および埋め込まれた素子構造体が配置されている。金属層は相互に電気的に接続されるほか、支持体基板１の下方に配置された外部コンタクト１８と、支持体基板１の上方に配置された端子面１９とにスルーコンタクト１７を介して接続される。
【００３８】
チップは、有利には、音波で動作する素子構造体を下方面に有するが、このことは図示されていない。チップ２は端子面２９を有し、この端子面はバンプ３１，３２を介して支持体基板の端子面１９に電気的に接続されている。チップ下方面は第１の方向ｘ１で見て、バンプ３１，３２の配置された中央領域２０と、バンプのない幅広の縁領域２１，２２とに分割されている。
【００３９】
図２〜図１２にはチップ２の下方面のバンプの新規な配列が示されている。各バンプは図では丸印によって表されている。端部バンプは参照番号３１〜３４で表されている。図３〜図７では、チップ下方面が複数の領域に分割されることが一点鎖線５１，５２によって表されている。
【００４０】
軸線ｘは第１のチップエッジ線に沿って配向されている。軸線ｙは第２のチップエッジ線に沿って配向されている。第１の方向ｘ１は図２〜図１０の実施例ではｘ軸線に平行である。第２の方向ｘ２は図２〜図１０の実施例ではｙ軸線に平行である。つまり第１のチップエッジ線は第１の方向ｘ１に平行であり、第２のチップエッジ線は第２の方向ｘ２に平行に配向されている。
【００４１】
第１の方向ｘ１の端部バンプ３１，３２は相互に値Δｘ１だけ離れている。第２の方向ｘ２の端部バンプ、すなわち図２，図３，図５，図６，図８，図１０では３１，３３、図４，図７，図９では３３，３４は、相互に値Δｘ２だけ離れている。各バンプ間の距離とは、バンプ３１〜３４の中心から中心までを測定したものである。
【００４２】
図２，図３では、第１の方向ｘ１の端部バンプ３１，３２または３３，３４の中心をつなぐ第１の接続線４１は第１の方向ｘ１に対して平行に配向されている。図２，図３では、第２の方向ｘ２の端部バンプ３１，３３または３２，３４の中心をつなぐ第２の接続線４２は第２の方向ｘ２に対して平行に配向されている。このことは、相応の端部バンプが各方向ｘ１，ｘ２に平行に延在する列として配置されるということを意味する。
【００４３】
一般的なケースでは、例えば図９に示されているように、第１の方向ｘ１または第２の方向ｘ２に関して、端部バンプが列状に配置されていない。この場合、各バンプの接続線４１，４２はそれぞれの方向に平行には延在していない。本発明では、図１１，図１２に示されているように、全バンプの中心３１０，３２０，３３０，３４０が第１の方向ｘ１および第２の方向ｘ２に垂直に射影される。射影線はそれぞれの方向に対して垂直に延在する。バンプ中心を各軸線へ射影した点は参照番号３１１，３２１，３３１，３４１で表されている。最も外側の点、すなわち第１の方向ｘ１の点３１１，３２１および第２の方向ｘ２の点３３１，３４１がそれぞれの方向の端部バンプに相応する。
【００４４】
図２，図３，図５では、第１の方向ｘ１の端部バンプ３１，３２は第１のチップエッジ線に対して平行に延在する最も外側の列に配置されている。図２，図３では、第１の方向ｘ１の端部バンプ３１，３２は、第１のチップエッジ線に沿って延在する縁領域に、第１のチップエッジ線に対して平行に延在する線に沿って配置されている。
【００４５】
ｘ１軸線に射影された点３１，３３または３２，３４は図２，図３，図５では相互に一致する。ｘ２軸線に射影された点３１，３２または３３，３４も相互に一致する。したがって図２，図３，図５では、４つのバンプ３１〜３４の全てが第１の方向ｘ１および第２の方向ｘ２の端部に存在することになる。
【００４６】
図７では、図２，図３，図５とは異なり、端部バンプ３１，３２が第１のチップエッジ線に対して平行な第１の方向ｘ１の中央列に配置されている。外側に配置されたバンプのｘ１軸線への射影はここでは中央列に配置されたバンプのｘ１軸線の射影のあいだに存在する。したがって中央列に配置されたバンプ３１，３２間の距離は外側の列に配置されたバンプ間の距離よりも大きい。ここでは当該のバンプ３１，３２が第１の方向ｘ１での端部バンプとなる。バンプ３１，３２は第１の方向ｘ１に関して外側の列に存在しないので、第２の方向ｘ２で見ると端部バンプとはならない。
【００４７】
図２〜図１０の実施例では、第１の拡散差Δα１は第２の拡散差Δα２よりも大きい。相応に、大きい拡散差を有する方向ｘ１の距離Δｘ１は、本発明によれば、小さい拡散差を有する方向の距離Δｘ２よりも小さく選定されている。図３，図５，図７において、チップ下方面は第１の方向ｘ１に沿って内部にバンプを有する中央領域２０とバンプを有さない２つの幅広の縁領域２１，２２とに分割されている。
【００４８】
図５，図７には、第１のチップエッジ線または第１の方向ｘ１に平行に、各列それぞれ２つずつバンプを有する３つのバンプ列が配置されている。２つの外側の列のバンプ中心間の距離は距離Δｘ２に相応する。図６には、第２のチップエッジ線または第２の方向ｘ２に平行に、各列それぞれ２つずつバンプを有する３つのバンプ列が配置されている。２つの外側の列のバンプ中心間の距離は距離Δｘ１に相応する。
【００４９】
チップの断面積は第１の方向ｘ１ではａ、第２の方向ｘ２ではｂである。図２，図９ではａ＜ｂであり、図３ではａ＞ｂであり、図４〜図８ではａ＝ｂである。
【００５０】
小さな拡散差Δα２を有する第２の方向ｘ２での断面積ｂを大きくするチップ面の構成は、特にスペースを節約して利用できる点で有利である。
【００５１】
図３には、大きな拡散差Δα２を有する第１の方向ｘ１での断面積ａを大きくしたチップ面が示されている。ただし距離Δｘ１は当該の方向でのせん断応力成分を小さく保つために小さく選定されている。第１の方向ｘ１で見て、チップ面は中央領域２０と２つの幅広の縁領域２１，２２とに分割されている。幅広の縁領域２１，２２の幅ｃはバンプの断面積を上回る。全てのバンプが中央領域２０に配置されている。幅広の縁領域２１，２２はバンプを有さない。
【００５２】
図８では、チップ下方面が中央領域２０と周囲の幅広の縁領域２１とに分割されている。チップ２の幅広の縁領域２１はバンプを有さない。全てのバンプ３１〜３３がチップ下方面の中央領域２０に配置されている。縁領域２１の第１の方向ｘ１での幅は第２の方向ｘ２での幅より大きい。縁領域２１の第２の方向ｘ２での幅はバンプの断面積を上回り、バンプの断面積の２倍にほぼ等しくなる。縁領域２１の第１の方向ｘ１での幅はバンプの断面積の２倍を著しく上回る。この実施例ではΔα１＞Δα２が相当する。したがって第１の方向ｘ１での端部バンプ３１，３２間の距離Δｘ１は第２の方向ｘ２の端部バンプ３１，３３間の距離Δｘ２よりも小さく選定されている。
【００５３】
図１０には、Δα２＝０かつΔα１＞０の実施例が示されている。全てのバンプは第２の方向ｘ２に平行に延在する唯一の列として配置されており、Δα１＝０が相当する。バンプ列は第１の方向ｘ１で見てチップ下方面の中央に配置されている。チップはスペーサ８１，８２を介して支持体基板に対して第１の方向ｘ１で安定化されており、チップ下方面は支持体基板の表面に対してほぼ平行に延在する。スペーサ８１，８２は第１の方向ｘ１に沿ってチップの縁領域に配置されている。スペーサ８１，８２はこの実施例ではチップまたは支持体基板に固定に接合されている。別の実施例としてスペーサ８１，８２をチップおよび支持体基板の双方に固定に接合することもできる。
【００５４】
第１の方向ｘ１に関するバンプ列の位置は第２のチップエッジ線に対する中央からシフトされてもよい。
【００５５】
図１１には、チップエッジ線によって定義された座標系｛ｘ，ｙ｝に対して角度β２だけ回転された座標系｛ｘ１，ｘ２｝が示されている。図１２には、異方性の熱拡散特性を有するチップが示されている。ここで最大拡散差を有する第１の方向ｘ１と最小拡散差を有する第２の方向ｘ２とは相互に垂直ではなく、角度β１＜９０°をなしている。ｘ１軸線およびｘ２軸線はチップエッジ線に対して斜めに延在している。
【００５６】
図１３には、本発明の実施例として、端部バンプ３１〜３４および通常バンプ３５，３６に対して異なる大きさのコンタクト面の設けられたチップ下方面が示されている。強い負荷を受ける端部バンプ３１〜３４に対しては大きなコンタクト面９１〜９４が設けられており、小さい負荷しか受けない通常バンプ３５，３６に対しては小さなコンタクト面９５，９６が設けられている。
【００５７】
図示されていない支持体基板には、バンプの形態ごとに異なる大きさのコンタクト面に対して、相応のコンタクト面が対向して形成される。各バンプはチップおよび支持体基板のコンタクト面に固定に接続される。
【００５８】
本発明は、ここに示した実施例、材料または素子の数に制限されない。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】チップ下方面に対する横断方向での断面図である。
【図２】本発明の第１の実施例のバンプ列を備えたチップ下方面の平面図である。
【図３】本発明の第１の実施例のバンプ列を備えたチップ下方面の平面図である。
【図４】バンプ列を備えた領域と第１の方向に沿った幅広の縁領域とに分割されたチップ下方面の平面図である。
【図５】バンプ列を備えた領域と第１の方向に沿った幅広の縁領域とに分割されたチップ下方面の平面図である。
【図６】バンプ列を備えた領域と第１の方向に沿った幅広の縁領域とに分割されたチップ下方面の平面図である。
【図７】バンプ列を備えた領域と第１の方向に沿った幅広の縁領域とに分割されたチップ下方面の平面図である。
【図８】バンプ列を備えた中央領域と周囲の幅広の縁領域とを備えたチップ下方面の平面図である。
【図９】一方向に端部バンプを有し、当該の方向にバンプ列を有さないチップ下方面の平面図である。
【図１０】本発明の第２の実施例のバンプ列を備えたチップ下方面の平面図である。
【図１１】直交座標系（図８）のｘ１軸線およびｘ２軸線へバンプ中心が射影される様子を示す図である。
【図１２】斜交座標系のｘ１軸線およびｘ２軸線へバンプ中心が射影される様子を示す図である。
【図１３】端部バンプおよび通常バンプに対応する種々の大きさのコンタクト面を有するチップ下方面の平面図である。
【符号の説明】
【００６０】
１ 支持体基板、 １１〜１３ 誘電層、 １７ スルーコンタクト、 １８ 外部コンタクト、 １９ 支持体基板の端子面、 ２ チップ、 ２０ チップ下方面の中央領域、 ２１，２２ チップ下方面の幅広の縁領域、 ２９ チップの端子面、 ３１〜３４ 端部バンプ、 ３１０，３２０，３３０，３４０ バンプ中心、 ３１１，３２１ バンプ中心３１０，３２０のｘ１軸線への正射影、 ３３１，３４１ バンプ中心３３０，３４０のｘ２軸線への正射影、 ３５，３６ 第２のバンプ、 ４１，４２ バンプ間の接続線、 ５１，５２ 中央領域と縁領域との分離線、 ７１１ 入力変換器、 ７２１ 出力変換器、 ７１２，７１３，７２１，７２３ 結合変換器、 ８１，８２ スペーサ、 ９１〜９６ コンタクト面ＵＢＭ、 ｘ，ｙ チップエッジに平行に延在する座標軸線、 ｘ１ 第１の方向、 Δｘ１ バンプ中心３１０，３２０のｘ１軸線への正射影による距離、 ｘ２ 第２の方向、 Δｘ２ バンプ中心３３０，３４０のｘ２軸線への正射影間の距離、 β１ 座標軸線ｘ１，ｘ２のなす角度、 β２ 座標軸線ｘ，ｘ１のなす角度、 ａ 第１の方向ｘ１でのチップの線形寸法、 ｂ 第２の方向ｘ２でのチップの線形寸法、 ｃ 縁領域の幅
【技術分野】
【０００１】
本発明は、支持体基板上に固定されたフリップチップ構造のチップを備えた電気素子に関する。
【０００２】
素子構造体によって覆われたチップ面は、結晶軸に依存する方向で相互に異なる熱拡散係数α１，α２を有する。これは特に、圧電基板を備え、物理特性に関して異方性を有する表面波チップにおいて顕著である。チップの熱拡散係数α１，α２は通常は下方の支持体基板の熱拡散係数αｐよりも大きい。したがって、温度変化があった場合、チップの長さの変化は支持体基板の長さの変化よりも大きくなる。
【０００３】
チップははんだ付け接合部すなわちバンプを介して機械的に支持体基板に固定されている。当該のはんだ付け接合部には機械的な負荷がかかる。この負荷はチップの熱拡散係数と支持体基板の熱拡散係数との差Δα１＝｜αｐ−α１｜またはΔα２＝｜αｐ−α２｜によって生じる。チップの熱拡散と支持体基板の熱拡散とに差があると、特に外側のバンプに対して、せん断応力Ｆ（Ｆ１，Ｆ２）から強い負荷が生じる。Ｆ１は第１の方向ｘ１への力の成分である。Ｆ２は第２の方向ｘ２への力の成分である。
【０００４】
ここで本発明の課題は、最も外側のバンプにできるだけ小さいせん断応力しか作用しないフリップチップ構造の電気素子を提供することである。
【０００５】
この課題は、請求項１の特徴部分に記載された構成を有する電気素子によって解決される。本発明の有利な実施形態は従属請求項に記載されている。
【０００６】
第１の方向ｘ１での各端部バンプの中心間の距離は例えば第１の温度Ｔ１のもとではＬ１であり、第２の温度Ｔ２のもとではＬ２である。端部バンプによって定義されるチップ領域の第１の方向ｘ１での線形の熱拡散係数ΔＬ＝｜Ｌ１−Ｌ２｜はΔＬ＝α１Ｌ１ΔＴであり、ここでΔＴ＝｜Ｔ１−Ｔ２｜である。このとき当該の方向でΔＬに比例するせん断応力成分Ｆ１が生じる。本発明では、せん断応力成分Ｆ１ができる限り小さく維持されることが目標とされる。与えられた熱拡散係数を考慮して、最大の熱拡散係数を有する方向での端部バンプ間の距離が最小の熱拡散係数を有する方向での端部バンプ間の距離よりも小さくなるように、バンプ配列が工夫される。
【０００７】
本発明は、支持体基板上にバンプを介して固定されたフリップチップ構造のチップを備えた電気素子に関する。支持体基板は熱拡散係数αｐを有し、チップは第１の方向ｘ１において熱拡散係数α１を有し、第１の拡散差はΔα１＝｜αｐ−α１｜であり、第２の方向ｘ２において熱拡散係数α２を有し、第２の拡散差はΔα２＝｜αｐ−α２｜である。
【０００８】
第１の方向ｘ１の端部バンプの中心をｘ１軸線へ直交射影して得られる距離はΔｘ１である。第２の方向ｘ２の端部バンプの中心をｘ２軸線へ直交射影して得られる距離はΔｘ２である。ここでΔα１＞Δα２のときΔｘ１＜Δｘ２が相当し、Δα１＜Δα２のときΔｘ１＞Δｘ２が相当する。こうしたバンプ配列により、温度変化があった場合に端部バンプへ作用するせん断応力が最小化される。
【０００９】
第１の方向ｘ１として、有利には、素子が最大の拡散差Δα１を有する方向が設定される。第２の方向ｘ２として、有利には、素子が最小の拡散差Δα２を有する方向が設定される。
【００１０】
有利には、距離Δｘ１，Δｘ２は、せん断応力Ｆの成分Ｆ１，Ｆ２がほぼ等しくなるように、相互に相対的に選定される。
【００１１】
ｘ１軸線およびｘ２軸線は、チップ下方面に配置された２次元空間に相応する座標系｛ｘ１，ｘ２｝を定義する。
【００１２】
ｘ軸線およびｙ軸線は交差するチップエッジに沿って配向されている。チップエッジは有利には直角に構成されている。つまり第１のチップエッジ線と第２のチップエッジ線とは垂直に交わっている。ｘ軸線およびｙ軸線は、直角なチップエッジにおいて、直交座標系｛ｘ，ｙ｝を定義する。例えば第１のチップエッジ線はｘ軸線に沿って配向されており、第２のチップエッジ線はｙ軸線に沿って配向されている。
【００１３】
一般に、ｘ軸線、ｙ軸線、ｘ１軸線およびｘ２軸線は相互に任意の角度をなすように配向することができる。少なくとも１つの軸線（ｘ１軸線またはｘ２軸線）はｘ軸線またはｙ軸線に対して平行に延在してよいが、このことは必要条件ではない。座標系｛ｘ１，ｘ２｝、場合により直交座標系は座標系｛ｘ，ｙ｝に一致しうる。また座標系｛ｘ１，ｘ２｝は、図１１に示されているように、座標系｛ｘ，ｙ｝に対して角度β２＞０だけ回転されることもある。さらに座標系｛ｘ１，ｘ２｝は、図１２に示されているように、相互に９０°をなすｘ１軸線およびｘ２軸線から角度β１だけ偏差して斜交することもある。
【００１４】
有利には、チップ下方面ではそれぞれのチップエッジに対して平行にバンプ列が配置される。有利な実施形態では、複数のバンプが第１のチップエッジ線に対して平行に第１の方向ｘで、および／または、第２のチップエッジ線に対して平行に第２の方向ｙで、一列に配置される。有利には、各バンプはチップ下方面の中央に一列に配置される。各バンプは４つのチップエッジ線に沿ってチップエッジの周囲の縁領域に配置することもできる。
【００１５】
有利には、バンプ列は最大拡散差を有する第１の方向ｘ１に沿って配向される。第１の方向ｘ１の同じ列に配置された端部バンプ間の距離は、有利には、第２の方向ｘ２の同じ列に配置された端部バンプ間の距離よりも小さい。
【００１６】
有利な実施形態では、一列になった複数のバンプは第１の方向ｘ１および／または第２の方向ｘ２に沿って配置される。
【００１７】
有利な実施形態では、全てのバンプが最小拡散差を有する第２の方向ｘ２に対して平行な２つの列として配置される。２つの列のあいだの距離はΔｘ１である。距離Δｘ１は、この場合、同じ列の端部バンプの中心間を測定した列の長さよりも小さい。チップエッジの長さはバンプ配列に適合化され、チップの縁領域において相互に平行な列が構成されるようにされる。このとき有利には、チップの端部バンプはチップ面のコーナーに向かって配向される。この場合、第１の方向ｘ１の第１のチップエッジ線は第２の方向ｘ２の第２のチップエッジ線よりも短く選定されている。
【００１８】
チップ下方面は少なくとも１つの方向ｘ，ｙ，ｘ１またはｘ２において幅広の縁領域と中央領域とに分割される。ここで各縁領域の幅は、有利には、バンプの断面積またはバンプの断面積の２倍を上回る。各バンプはこの実施形態では中央領域のみに配置されている。幅広の縁領域はバンプを有さない。
【００１９】
一般に、支持体基板の熱拡散係数αｐはα１および／またはα２よりも小さい。支持体基板の基本材料の熱拡散係数は所定の限界値内で例えば添加物質または充填物質を添加することにより変更して、特に高めることができる。これにより支持体基板の基本材料の熱拡散係数は熱拡散係数α１および／またはα２に適合化される。ここでできるだけ小さい拡散差Δα１，Δα２を達成したい。例えば、支持体基板の材料は、αｐ＝α１またはαｐ＝α２、つまりΔα１＝０ないしはΔα２＝０が相当するように選定される。
【００２０】
本発明の有利な実施形態では、例えばΔα２＝０，Δα１＞０が相当する。このケースでは、有利には、各バンプは第２の方向ｘ２に沿って一列に、つまりΔｘ１＝０が相当するように配置される。
【００２１】
バンプ列とは、各バンプが或る一方向で一列に配置され、バンプの中心が当該の方向に沿った１本の線上に配列された状態を云うものであると理解されたい。
【００２２】
有利には、バンプ列はｘ１方向で見てチップ下方面の中央に配置されている。このようにバンプを配置する場合、チップは支持体基板に対して第１の方向ｘ１のみで安定化されており、チップ下方面は支持体基板の表面に対してほぼ平行に延在する。チップと支持体基板とのあいだに例えばスペーサが設けられており、有利には、このスペーサは第１の方向ｘ１に沿ってチップの縁領域に配置されている。
【００２３】
有利な実施形態では、支持体基板の材料は係数αｐがα１とα２とのあいだに存在するように選定される。このとき、α１＞α２のケースまたはα１＜α２のケースがありうる。係数αｐは有利には小さいほうの熱拡散係数へ適合化されるので、αｐ＝ｍｉｎ｛α１，α２｝が相当する。ただし係数αｐを大きいほうの熱拡散係数へ適合化し、αｐ＝ｍａｘ｛α１，α２｝が相当するようにしてもよい。
【００２４】
有利には、各バンプ（端部バンプまたは通常のバンプ）は、最小拡散差αｍｉｎ＝ｍｉｎ｛α１，α２｝を有する方向に大きなバンプ間隔が生じるように、チップ下方面に配置される。バンプの高さおよび径は有利には小さく、例えば＜１００μｍまたは＜５０μｍである。
【００２５】
チップ下方面および支持体基板の上方面にはバンプに固定に接続されたコンタクト面ＵＢＭ（Under Bump Metallization）が設けられる。本発明の有利な実施形態では、温度変化があった場合に強い負荷のかかる端部バンプに対して、負荷の小さい通常のバンプよりも大きなコンタクト面が設けられる。この実施形態では、有利には、チップ下方面のうちバンプによって覆われた中央部分の面積が小さく保たれる。
【００２６】
素子構造体は有利にはチップ下方面に配置される。ただし素子構造体を少なくとも部分的にチップ内部に配置することもできる。
【００２７】
以下に、図面を参照しながら実施例に基づき本発明を詳しく説明する。図は本発明の種々の実施例を示しているが、概略的であって縮尺通りではないことに注意されたい。同一または同様の機能を有する部分には同一の参照記号を付してある。図１には、支持体基板上に固定されたフリップチップ構造のチップを備えた電気素子について、チップ下方面に対する横断方向での断面図が示されている。図２，図３には本発明の第１の実施例のバンプ列を備えたチップ下方面の平面図が示されている。図４〜図７には、バンプ列および活性の素子構造体を備えた領域と第１の方向に沿った幅広の縁領域とに分割されたチップ下方面の平面図が示されている。図８には、バンプを有さない周囲の幅広の縁領域を備えたチップ下方面の平面図が示されている。図９には、一方向に端部バンプを有し、当該の方向にバンプ列を有さないチップ下方面の平面図が示されている。図１０には本発明の第２の実施例のバンプ列を備えたチップ下方面の平面図が示されている。図１１，図１２には、直交座標系（図８）および斜交座標系（図９）すなわち｛ｘ１，ｘ２｝のｘ１軸線およびｘ２軸線へバンプ中心が射影される様子が示されている。図１３には、端部バンプおよび通常バンプに対応する種々の大きさのコンタクト面を有するチップ下方面の平面図が示されている。
【００２８】
図１には支持体基板１およびこの支持体基板にバンプ３１，３２を介して固定されたチップ２を備えた素子の概略的な断面図が示されている。チップは例えばその下方面に、音波で動作する素子構造体を有する。音響表面波で動作する素子構造体をチップ下方面に配置する実施例は図４〜図７に示されている。
【００２９】
図４〜図７にはそれぞれ２つの音響トラックを有するフィルタが示されている。上方の第１の音響トラックおよび下方の第２の音響トラックは複数の変換器７１１〜７１３，７２１〜７２３と境界部のリフレクタとを有している。第１の音響トラックに配置された変換器７１１はフィルタの入力変換器として用いられ、第２の音響トラックに配置された変換器７２１はフィルタの出力変換器として用いられる。変換器７１１〜７２３は１つの音響トラックから他の音響トラックへ電気信号を入出力する結合型変換器である。
【００３０】
入力変換器７１１は入力ゲートに接続されており、出力変換器７２１は出力ゲートに接続されている。入力変換器または出力変換器の電気端子は図４，図５では各音響トラックの異なる側に配置されている。入力変換器７１１または出力変換器７２１は、図４では、線路を介して、端部バンプ３１または３２と、２つのトラックのあいだの中央付近に配置された別のバンプとに接続されている。入力変換器７１１または出力変換器７２１は、図５では、端部バンプ３４または３１と、２つのトラックのあいだの中央付近に配置された別のバンプとに接続されている。
【００３１】
種々のトラックの結合型変換器７１２，７２２，７１３，７２３は相互に導電接続され、アースバンプに接続される。アースバンプは図４では端部バンプ３３，３４であり、図５では端部バンプ３２，３３である。
【００３２】
図６，図７では、入力変換器７１１および出力変換器７２１が列状に導電接続された部分変換器７１１ａ，７１１ｂおよび７２１ａ，７２１ｂの２つずつに分割されている。入力ゲートおよび出力ゲートに接続されたバンプは外側のバンプ列に配置されている。
【００３３】
図６では、結合型変換器に接続されたアースバンプは外側のバンプ列に配置されている。図７では、結合型変換器に接続されたアースバンプは音響トラック間に配置されている。
【００３４】
図６の実施例では、入力ゲートに接続されたバンプがｘ１軸線に沿って配向されたバンプ列として配置されている。このバンプ列は音響トラックの左方および右方に存在する。同様のことが出力ゲートに接続されたバンプについても相当する。
【００３５】
すなわち、バンプ列は最大拡散差を有する方向に沿って配向されている。第１の方向ｘ１の列に配置された端部バンプ間の距離（バンプ３１，３２間の距離またはバンプ３３，３４間の距離）は、第２の方向ｘ２の列に配置された端部バンプ間の距離よりも小さい。
【００３６】
図７の実施例では、入力ゲートに接続されたバンプがｘ１軸線に沿って配向された第１のバンプ列として配置されている。この第１のバンプ列は第１の音響トラックの上方に存在する。結合型変換器に接続されたアースバンプ３１，３２はｘ１軸線に沿って配向された第２のバンプ列として配置されている。この第２のバンプ列は２つの音響トラック間に存在する。出力ゲートに接続されたバンプはｘ１軸線に沿って配向された第３のバンプ列として配置されている。この第３のバンプ列は第２の音響トラックの下方に存在する。この場合も、第１の方向ｘ１の第２のバンプ列に配置された端部バンプ３１，３２間の距離は、第２の方向ｘ２のバンプ列の端部バンプ３３，３４間の距離よりも小さい。
【００３７】
図１に示された支持体基板１は複数の誘電層１１〜１３を有しており、これらの誘電層間に図示されていないパターニングされた金属層および埋め込まれた素子構造体が配置されている。金属層は相互に電気的に接続されるほか、支持体基板１の下方に配置された外部コンタクト１８と、支持体基板１の上方に配置された端子面１９とにスルーコンタクト１７を介して接続される。
【００３８】
チップは、有利には、音波で動作する素子構造体を下方面に有するが、このことは図示されていない。チップ２は端子面２９を有し、この端子面はバンプ３１，３２を介して支持体基板の端子面１９に電気的に接続されている。チップ下方面は第１の方向ｘ１で見て、バンプ３１，３２の配置された中央領域２０と、バンプのない幅広の縁領域２１，２２とに分割されている。
【００３９】
図２〜図１２にはチップ２の下方面のバンプの新規な配列が示されている。各バンプは図では丸印によって表されている。端部バンプは参照番号３１〜３４で表されている。図３〜図７では、チップ下方面が複数の領域に分割されることが一点鎖線５１，５２によって表されている。
【００４０】
軸線ｘは第１のチップエッジ線に沿って配向されている。軸線ｙは第２のチップエッジ線に沿って配向されている。第１の方向ｘ１は図２〜図１０の実施例ではｘ軸線に平行である。第２の方向ｘ２は図２〜図１０の実施例ではｙ軸線に平行である。つまり第１のチップエッジ線は第１の方向ｘ１に平行であり、第２のチップエッジ線は第２の方向ｘ２に平行に配向されている。
【００４１】
第１の方向ｘ１の端部バンプ３１，３２は相互に値Δｘ１だけ離れている。第２の方向ｘ２の端部バンプ、すなわち図２，図３，図５，図６，図８，図１０では３１，３３、図４，図７，図９では３３，３４は、相互に値Δｘ２だけ離れている。各バンプ間の距離とは、バンプ３１〜３４の中心から中心までを測定したものである。
【００４２】
図２，図３では、第１の方向ｘ１の端部バンプ３１，３２または３３，３４の中心をつなぐ第１の接続線４１は第１の方向ｘ１に対して平行に配向されている。図２，図３では、第２の方向ｘ２の端部バンプ３１，３３または３２，３４の中心をつなぐ第２の接続線４２は第２の方向ｘ２に対して平行に配向されている。このことは、相応の端部バンプが各方向ｘ１，ｘ２に平行に延在する列として配置されるということを意味する。
【００４３】
一般的なケースでは、例えば図９に示されているように、第１の方向ｘ１または第２の方向ｘ２に関して、端部バンプが列状に配置されていない。この場合、各バンプの接続線４１，４２はそれぞれの方向に平行には延在していない。本発明では、図１１，図１２に示されているように、全バンプの中心３１０，３２０，３３０，３４０が第１の方向ｘ１および第２の方向ｘ２に垂直に射影される。射影線はそれぞれの方向に対して垂直に延在する。バンプ中心を各軸線へ射影した点は参照番号３１１，３２１，３３１，３４１で表されている。最も外側の点、すなわち第１の方向ｘ１の点３１１，３２１および第２の方向ｘ２の点３３１，３４１がそれぞれの方向の端部バンプに相応する。
【００４４】
図２，図３，図５では、第１の方向ｘ１の端部バンプ３１，３２は第１のチップエッジ線に対して平行に延在する最も外側の列に配置されている。図２，図３では、第１の方向ｘ１の端部バンプ３１，３２は、第１のチップエッジ線に沿って延在する縁領域に、第１のチップエッジ線に対して平行に延在する線に沿って配置されている。
【００４５】
ｘ１軸線に射影された点３１，３３または３２，３４は図２，図３，図５では相互に一致する。ｘ２軸線に射影された点３１，３２または３３，３４も相互に一致する。したがって図２，図３，図５では、４つのバンプ３１〜３４の全てが第１の方向ｘ１および第２の方向ｘ２の端部に存在することになる。
【００４６】
図７では、図２，図３，図５とは異なり、端部バンプ３１，３２が第１のチップエッジ線に対して平行な第１の方向ｘ１の中央列に配置されている。外側に配置されたバンプのｘ１軸線への射影はここでは中央列に配置されたバンプのｘ１軸線の射影のあいだに存在する。したがって中央列に配置されたバンプ３１，３２間の距離は外側の列に配置されたバンプ間の距離よりも大きい。ここでは当該のバンプ３１，３２が第１の方向ｘ１での端部バンプとなる。バンプ３１，３２は第１の方向ｘ１に関して外側の列に存在しないので、第２の方向ｘ２で見ると端部バンプとはならない。
【００４７】
図２〜図１０の実施例では、第１の拡散差Δα１は第２の拡散差Δα２よりも大きい。相応に、大きい拡散差を有する方向ｘ１の距離Δｘ１は、本発明によれば、小さい拡散差を有する方向の距離Δｘ２よりも小さく選定されている。図３，図５，図７において、チップ下方面は第１の方向ｘ１に沿って内部にバンプを有する中央領域２０とバンプを有さない２つの幅広の縁領域２１，２２とに分割されている。
【００４８】
図５，図７には、第１のチップエッジ線または第１の方向ｘ１に平行に、各列それぞれ２つずつバンプを有する３つのバンプ列が配置されている。２つの外側の列のバンプ中心間の距離は距離Δｘ２に相応する。図６には、第２のチップエッジ線または第２の方向ｘ２に平行に、各列それぞれ２つずつバンプを有する３つのバンプ列が配置されている。２つの外側の列のバンプ中心間の距離は距離Δｘ１に相応する。
【００４９】
チップの断面積は第１の方向ｘ１ではａ、第２の方向ｘ２ではｂである。図２，図９ではａ＜ｂであり、図３ではａ＞ｂであり、図４〜図８ではａ＝ｂである。
【００５０】
小さな拡散差Δα２を有する第２の方向ｘ２での断面積ｂを大きくするチップ面の構成は、特にスペースを節約して利用できる点で有利である。
【００５１】
図３には、大きな拡散差Δα２を有する第１の方向ｘ１での断面積ａを大きくしたチップ面が示されている。ただし距離Δｘ１は当該の方向でのせん断応力成分を小さく保つために小さく選定されている。第１の方向ｘ１で見て、チップ面は中央領域２０と２つの幅広の縁領域２１，２２とに分割されている。幅広の縁領域２１，２２の幅ｃはバンプの断面積を上回る。全てのバンプが中央領域２０に配置されている。幅広の縁領域２１，２２はバンプを有さない。
【００５２】
図８では、チップ下方面が中央領域２０と周囲の幅広の縁領域２１とに分割されている。チップ２の幅広の縁領域２１はバンプを有さない。全てのバンプ３１〜３３がチップ下方面の中央領域２０に配置されている。縁領域２１の第１の方向ｘ１での幅は第２の方向ｘ２での幅より大きい。縁領域２１の第２の方向ｘ２での幅はバンプの断面積を上回り、バンプの断面積の２倍にほぼ等しくなる。縁領域２１の第１の方向ｘ１での幅はバンプの断面積の２倍を著しく上回る。この実施例ではΔα１＞Δα２が相当する。したがって第１の方向ｘ１での端部バンプ３１，３２間の距離Δｘ１は第２の方向ｘ２の端部バンプ３１，３３間の距離Δｘ２よりも小さく選定されている。
【００５３】
図１０には、Δα２＝０かつΔα１＞０の実施例が示されている。全てのバンプは第２の方向ｘ２に平行に延在する唯一の列として配置されており、Δα１＝０が相当する。バンプ列は第１の方向ｘ１で見てチップ下方面の中央に配置されている。チップはスペーサ８１，８２を介して支持体基板に対して第１の方向ｘ１で安定化されており、チップ下方面は支持体基板の表面に対してほぼ平行に延在する。スペーサ８１，８２は第１の方向ｘ１に沿ってチップの縁領域に配置されている。スペーサ８１，８２はこの実施例ではチップまたは支持体基板に固定に接合されている。別の実施例としてスペーサ８１，８２をチップおよび支持体基板の双方に固定に接合することもできる。
【００５４】
第１の方向ｘ１に関するバンプ列の位置は第２のチップエッジ線に対する中央からシフトされてもよい。
【００５５】
図１１には、チップエッジ線によって定義された座標系｛ｘ，ｙ｝に対して角度β２だけ回転された座標系｛ｘ１，ｘ２｝が示されている。図１２には、異方性の熱拡散特性を有するチップが示されている。ここで最大拡散差を有する第１の方向ｘ１と最小拡散差を有する第２の方向ｘ２とは相互に垂直ではなく、角度β１＜９０°をなしている。ｘ１軸線およびｘ２軸線はチップエッジ線に対して斜めに延在している。
【００５６】
図１３には、本発明の実施例として、端部バンプ３１〜３４および通常バンプ３５，３６に対して異なる大きさのコンタクト面の設けられたチップ下方面が示されている。強い負荷を受ける端部バンプ３１〜３４に対しては大きなコンタクト面９１〜９４が設けられており、小さい負荷しか受けない通常バンプ３５，３６に対しては小さなコンタクト面９５，９６が設けられている。
【００５７】
図示されていない支持体基板には、バンプの形態ごとに異なる大きさのコンタクト面に対して、相応のコンタクト面が対向して形成される。各バンプはチップおよび支持体基板のコンタクト面に固定に接続される。
【００５８】
本発明は、ここに示した実施例、材料または素子の数に制限されない。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】チップ下方面に対する横断方向での断面図である。
【図２】本発明の第１の実施例のバンプ列を備えたチップ下方面の平面図である。
【図３】本発明の第１の実施例のバンプ列を備えたチップ下方面の平面図である。
【図４】バンプ列を備えた領域と第１の方向に沿った幅広の縁領域とに分割されたチップ下方面の平面図である。
【図５】バンプ列を備えた領域と第１の方向に沿った幅広の縁領域とに分割されたチップ下方面の平面図である。
【図６】バンプ列を備えた領域と第１の方向に沿った幅広の縁領域とに分割されたチップ下方面の平面図である。
【図７】バンプ列を備えた領域と第１の方向に沿った幅広の縁領域とに分割されたチップ下方面の平面図である。
【図８】バンプ列を備えた中央領域と周囲の幅広の縁領域とを備えたチップ下方面の平面図である。
【図９】一方向に端部バンプを有し、当該の方向にバンプ列を有さないチップ下方面の平面図である。
【図１０】本発明の第２の実施例のバンプ列を備えたチップ下方面の平面図である。
【図１１】直交座標系（図８）のｘ１軸線およびｘ２軸線へバンプ中心が射影される様子を示す図である。
【図１２】斜交座標系のｘ１軸線およびｘ２軸線へバンプ中心が射影される様子を示す図である。
【図１３】端部バンプおよび通常バンプに対応する種々の大きさのコンタクト面を有するチップ下方面の平面図である。
【符号の説明】
【００６０】
１ 支持体基板、 １１〜１３ 誘電層、 １７ スルーコンタクト、 １８ 外部コンタクト、 １９ 支持体基板の端子面、 ２ チップ、 ２０ チップ下方面の中央領域、 ２１，２２ チップ下方面の幅広の縁領域、 ２９ チップの端子面、 ３１〜３４ 端部バンプ、 ３１０，３２０，３３０，３４０ バンプ中心、 ３１１，３２１ バンプ中心３１０，３２０のｘ１軸線への正射影、 ３３１，３４１ バンプ中心３３０，３４０のｘ２軸線への正射影、 ３５，３６ 第２のバンプ、 ４１，４２ バンプ間の接続線、 ５１，５２ 中央領域と縁領域との分離線、 ７１１ 入力変換器、 ７２１ 出力変換器、 ７１２，７１３，７２１，７２３ 結合変換器、 ８１，８２ スペーサ、 ９１〜９６ コンタクト面ＵＢＭ、 ｘ，ｙ チップエッジに平行に延在する座標軸線、 ｘ１ 第１の方向、 Δｘ１ バンプ中心３１０，３２０のｘ１軸線への正射影による距離、 ｘ２ 第２の方向、 Δｘ２ バンプ中心３３０，３４０のｘ２軸線への正射影間の距離、 β１ 座標軸線ｘ１，ｘ２のなす角度、 β２ 座標軸線ｘ，ｘ１のなす角度、 ａ 第１の方向ｘ１でのチップの線形寸法、 ｂ 第２の方向ｘ２でのチップの線形寸法、 ｃ 縁領域の幅
【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱拡散係数αｐを有する支持体基板（１）および該支持体基板上にバンプ（３１〜３４）を介して固定されたフリップチップ構造のチップ（２）を有する
電気素子において、
チップ（２）は第１の方向ｘ１において熱拡散係数α１を有し、ここで第１の拡散差はΔα１＝｜αｐ−α１｜であり、さらに第２の方向ｘ２において熱拡散係数α２を有し、ここで第２の拡散差はΔα２＝｜αｐ−α２｜であり、素子は第１の方向ｘ１に最大拡散差Δα１を有し、第２の方向ｘ２に最小拡散差Δα２を有し、Δｘ１は第１の方向ｘ１の各端部バンプ（３１，３２）の中心（３１０，３２０）の接続線（４１）を平行に延在するｘ１軸線上に正射影したものに相応する第１の距離であり、Δｘ２は第２の方向ｘ２の各端部バンプ（３３，３４）の中心（３３０，３４０）の接続線（４２）を平行に延在するｘ２軸線上に正射影したものに相応する第２の距離であり、各バンプはΔｘ１＜Δｘ２が相当するように配置されている
ことを特徴とする電気素子。
【請求項２】
Δα２＝０，Δα１＞０が相当する、請求項１記載の素子。
【請求項３】
各バンプ（３１〜３４）は第２の方向ｘ２に沿った１個のバンプ列として配置されており、Δｘ１＝０である、請求項２記載の素子。
【請求項４】
バンプ列は第１の方向ｘ１で見てチップ下方面の中央に配置されている、請求項３記載の素子。
【請求項５】
チップ（２）は支持体基板（１）に対して第１の方向ｘ１で安定化されており、チップ下方面は支持体基板（１）の表面に対してほぼ平行に延在する、請求項３または４記載の素子。
【請求項６】
チップ（２）と支持体基板（１）とのあいだにスペーサ（８１，８２）が設けられている、請求項５記載の素子。
【請求項７】
スペーサ（８１，８２）は第１の方向ｘ１に沿ってチップ（２）の縁領域（２１，２２）に配置されている、請求項６記載の素子。
【請求項８】
支持体基板（１）の材料はα１≧αｐ≧α２が相当するように選定されている、請求項１記載の素子。
【請求項９】
支持体基板（１）の材料は基本材料および混合される充填物質であり、混合物の熱拡散係数は基本材料の熱拡散係数よりも大きい、請求項８記載の素子。
【請求項１０】
少なくとも２つのバンプ（３１，３２）は第１の方向ｘ１に沿った線上に配置されている、請求項１，２，８または９記載の素子。
【請求項１１】
少なくとも２つのバンプ（３１，３３）は第２の方向ｘ２に沿った線上に配置されている、請求項１，２，８または９記載の素子。
【請求項１２】
チップ下方面は中央領域と縁領域（２１，２２）とに分割されており、各縁領域（２１，２２）の幅（ｃ）はバンプの断面積を上回り、ここでチップ（２）は縁領域にバンプを有さない、請求項１から１１までのいずれか１項記載の素子。
【請求項１３】
チップ（２）は第１の方向ｘ１で中央領域と縁領域（２１，２２）とに分割されており、各縁領域（２１，２２）の幅（ｃ）はバンプの断面積を上回り、ここでチップ（２）は縁領域にはバンプを有さない、請求項１から１１までのいずれか１項記載の素子。
【請求項１４】
各縁領域（２１，２２）の幅（ｃ）はバンプの断面積を少なくとも係数２だけ上回る、請求項１２または１３記載の素子。
【請求項１５】
チップ下方面には各バンプ（３１〜３６）に固定に接続されたコンタクト面（９１〜９６）が設けられており、ここで端部バンプ（３１〜３４）に対しては大きなコンタクト面（９１〜９４）が設けられており、通常のバンプ（３５，３６）に対しては小さなコンタクト面が設けられている、請求項１から１４までのいずれか１項記載の素子。
【請求項１】
熱拡散係数αｐを有する支持体基板（１）および該支持体基板上にバンプ（３１〜３４）を介して固定されたフリップチップ構造のチップ（２）を有する
電気素子において、
チップ（２）は第１の方向ｘ１において熱拡散係数α１を有し、ここで第１の拡散差はΔα１＝｜αｐ−α１｜であり、さらに第２の方向ｘ２において熱拡散係数α２を有し、ここで第２の拡散差はΔα２＝｜αｐ−α２｜であり、素子は第１の方向ｘ１に最大拡散差Δα１を有し、第２の方向ｘ２に最小拡散差Δα２を有し、Δｘ１は第１の方向ｘ１の各端部バンプ（３１，３２）の中心（３１０，３２０）の接続線（４１）を平行に延在するｘ１軸線上に正射影したものに相応する第１の距離であり、Δｘ２は第２の方向ｘ２の各端部バンプ（３３，３４）の中心（３３０，３４０）の接続線（４２）を平行に延在するｘ２軸線上に正射影したものに相応する第２の距離であり、各バンプはΔｘ１＜Δｘ２が相当するように配置されている
ことを特徴とする電気素子。
【請求項２】
Δα２＝０，Δα１＞０が相当する、請求項１記載の素子。
【請求項３】
各バンプ（３１〜３４）は第２の方向ｘ２に沿った１個のバンプ列として配置されており、Δｘ１＝０である、請求項２記載の素子。
【請求項４】
バンプ列は第１の方向ｘ１で見てチップ下方面の中央に配置されている、請求項３記載の素子。
【請求項５】
チップ（２）は支持体基板（１）に対して第１の方向ｘ１で安定化されており、チップ下方面は支持体基板（１）の表面に対してほぼ平行に延在する、請求項３または４記載の素子。
【請求項６】
チップ（２）と支持体基板（１）とのあいだにスペーサ（８１，８２）が設けられている、請求項５記載の素子。
【請求項７】
スペーサ（８１，８２）は第１の方向ｘ１に沿ってチップ（２）の縁領域（２１，２２）に配置されている、請求項６記載の素子。
【請求項８】
支持体基板（１）の材料はα１≧αｐ≧α２が相当するように選定されている、請求項１記載の素子。
【請求項９】
支持体基板（１）の材料は基本材料および混合される充填物質であり、混合物の熱拡散係数は基本材料の熱拡散係数よりも大きい、請求項８記載の素子。
【請求項１０】
少なくとも２つのバンプ（３１，３２）は第１の方向ｘ１に沿った線上に配置されている、請求項１，２，８または９記載の素子。
【請求項１１】
少なくとも２つのバンプ（３１，３３）は第２の方向ｘ２に沿った線上に配置されている、請求項１，２，８または９記載の素子。
【請求項１２】
チップ下方面は中央領域と縁領域（２１，２２）とに分割されており、各縁領域（２１，２２）の幅（ｃ）はバンプの断面積を上回り、ここでチップ（２）は縁領域にバンプを有さない、請求項１から１１までのいずれか１項記載の素子。
【請求項１３】
チップ（２）は第１の方向ｘ１で中央領域と縁領域（２１，２２）とに分割されており、各縁領域（２１，２２）の幅（ｃ）はバンプの断面積を上回り、ここでチップ（２）は縁領域にはバンプを有さない、請求項１から１１までのいずれか１項記載の素子。
【請求項１４】
各縁領域（２１，２２）の幅（ｃ）はバンプの断面積を少なくとも係数２だけ上回る、請求項１２または１３記載の素子。
【請求項１５】
チップ下方面には各バンプ（３１〜３６）に固定に接続されたコンタクト面（９１〜９６）が設けられており、ここで端部バンプ（３１〜３４）に対しては大きなコンタクト面（９１〜９４）が設けられており、通常のバンプ（３５，３６）に対しては小さなコンタクト面が設けられている、請求項１から１４までのいずれか１項記載の素子。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【公表番号】特表２００８−５０８７３９（Ｐ２００８−５０８７３９Ａ）
【公表日】平成２０年３月２１日（２００８．３．２１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−５２４１９２（Ｐ２００７−５２４１９２）
【出願日】平成１７年６月８日（２００５．６．８）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＥＰ２００５／００６１６５
【国際公開番号】ＷＯ２００６／０１５６４２
【国際公開日】平成１８年２月１６日（２００６．２．１６）
【出願人】（３００００２１６０）エプコス アクチエンゲゼルシャフト (318)
【氏名又は名称原語表記】ＥＰＣＯＳ ＡＧ
【住所又は居所原語表記】Ｓｔ．−Ｍａｒｔｉｎ−Ｓｔｒａｓｓｅ ５３， Ｄ−８１６６９ Ｍｕｅｎｃｈｅｎ， Ｇｅｒｍａｎｙ
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成２０年３月２１日（２００８．３．２１）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年６月８日（２００５．６．８）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＥＰ２００５／００６１６５
【国際公開番号】ＷＯ２００６／０１５６４２
【国際公開日】平成１８年２月１６日（２００６．２．１６）
【出願人】（３００００２１６０）エプコス アクチエンゲゼルシャフト (318)
【氏名又は名称原語表記】ＥＰＣＯＳ ＡＧ
【住所又は居所原語表記】Ｓｔ．−Ｍａｒｔｉｎ−Ｓｔｒａｓｓｅ ５３， Ｄ−８１６６９ Ｍｕｅｎｃｈｅｎ， Ｇｅｒｍａｎｙ
【Ｆターム（参考）】
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