電子回路装置およびその製造方法
【課題】半導体チップなどの電子部品チップと多層基板との安定した電気的接続が得られる高密度に小型化してなる電子回路装置およびその製造方法を提供すること。
【解決手段】本発明の電子回路装置４０は、第１の電子部品と、第１の電子部品の電極上に形成されたバンプとからなる第１の電子部品チップ１ａと、基板に互いに電気的に接合された表面配線部を有するインターポーザ６と、第２の電子部品と、第２の電子部品の電極上に形成されたバンプとからなる第２の電子部品チップ１ｂとを、第１の電子部品の電極上のバンプとインターポーザの片面側の表面配線部、およびインターポーザの他面側の表面配線部と第２の電子部品の電極上のバンプを、それぞれ直接接合して一体化してなることを特徴とする。
【解決手段】本発明の電子回路装置４０は、第１の電子部品と、第１の電子部品の電極上に形成されたバンプとからなる第１の電子部品チップ１ａと、基板に互いに電気的に接合された表面配線部を有するインターポーザ６と、第２の電子部品と、第２の電子部品の電極上に形成されたバンプとからなる第２の電子部品チップ１ｂとを、第１の電子部品の電極上のバンプとインターポーザの片面側の表面配線部、およびインターポーザの他面側の表面配線部と第２の電子部品の電極上のバンプを、それぞれ直接接合して一体化してなることを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子回路装置に関し、特に高密度に小型化してなる電子回路装置およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、携帯電話、デジタルビデオカメラ、ノートパソコンなどにおいては、携帯性をさらに向上させることを目的として、小型化、薄型化、軽量化および低廉化に一層の努力が傾注されている。そのため、これらの装置に用いられるＩＣなどの半導体、キャパシタ（コンデンサ）、抵抗体、インダクタなどの電子部品のチップを多層基板上に実装した電子回路装置においては、電子部品チップのさらなる小型化に加えて、実装する半導体チップなどの電子部品チップを如何に高密度化して多層基板に接続する方法の開発研究が進められている。
その結果、高密度化を実現させる実装方法として、多層基板上に電子部品チップをフェースダウンで直接接続して実装するフリップチップ実装法が行われている。フリップチップ実装においては、電子部品チップに付設した接続用電極と多層基板上に設けられた配線部とをハンダや金などの電気接続部材を介して一括して接続する。
図３に従来の電子回路装置におけるフリップチップ実装法による接続方式の一例の模式断面図を示す。図１に示すように、電子部品チップ１は電子部品１０とその片面に設けた電極１１、および電極１１上に形成させた接続用の金やハンダなどからなるバンプ１２からなる。図２に示すように、接続用多層基板２は、多層金属板３に表面配線部２１と内部回路部２２とを設けたものからなっている。そして電子部品チップ１のバンプ１２と接続用多層基板２の表面配線部２１をハンダボール１４を介して当接し、ハンダ１４が溶融する温度に加熱しつつ加圧することにより、電極１１、バンプ１２、ハンダボール１４および接続用多層基板の表面配線部２１を介して電子部品チップ１と接続用多層基板２が電気的に接続する。次いでハンダボール１４の間に熱硬化性の封止樹脂５を注入し、加熱硬化させる。このようにして図３に示すようなフリップチップ実装法による電子回路装置４０を得ることができる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかし、このようにしてフリップチップ実装した電子回路装置においては、硬化樹脂とハンダボールからなるバンプとの熱膨張の差が大きく、樹脂を硬化させるために加熱すると部品に反りを生じたり、急激な温度変化や機械的衝撃を受けた際にクラックを生じて接合破壊が生じやすく、電子部品チップと接続用多層基板との安定した電気的接続を得ることができない、という欠点を有している。
本発明においては、半導体チップなどの電子部品チップと多層基板との安定した電気的接続が得られる高密度に小型化してなる電子回路装置およびその製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
（１）本発明の電子回路装置は、
第１の電子部品と、
第１の電子部品の電極上に形成されたバンプとからなる第１の電子部品チップと、
基板に互いに電気的に接合された表面配線部を有するインターポーザと、
第２の電子部品と、第２の電子部品の電極上に形成されたバンプとからなる第２の電子部品チップとを、
第１の電子部品の電極上のバンプとインターポーザの片面側の表面配線部、およびインターポーザの他面側の表面配線部と第２の電子部品の電極上のバンプを、
それぞれ直接接合して一体化してなることを特徴とする。
（２）本発明の電子回路装置は、
第１の電子部品チップと、
板に互いに電気的に接合された表面配線部と表面配線部上に形成されたバンプとを有するインターポーザと、
第２の電子部品と、
第２の電子部品の電極上に形成されたバンプとからなる第２の電子部品チップとを、
第１の電子部品の電極とインターポーザの片面側の表面配線部上のバンプ、およびインターポーザの他面側の表面配線部と第２の電子部品の電極上のバンプを、
それぞれ直接接合して一体化してなることを特徴とする。
（３）本発明の電子回路装置は、
第１の電子部品チップと、
基板に互いに電気的に接合された表面配線部と表面配線部上に形成されたバンプとを有するインターポーザと、
第２の電子部品チップとを、
第１の電子部品の電極とインターポーザの片面側の表面配線部上のバンプ、およびインターポーザの他面側の表面配線部上のバンプと第２の電子部品の電極を、
それぞれ直接接合して一体化してなることを特徴とする。
（４）本発明の電子回路装置は、前記（１）〜（３）のいずれかにおいて、
電子部品が半導体、キャパシタ、抵抗体、インダクタのいずれかであることを特徴とする。
（５）本発明の電子回路装置は、前記（１）〜（３）のいずれかにおいて、
バンプの形状が円錐台または角錐台であり、その頂の径または頂の対角線の長さがバンプ高さの１０％以上であることを特徴とする。
（６）本発明の電子回路装置の製造方法は、
第１の電子部品と、
第１の電子部品の電極上に形成されたバンプとからなる第１の電子部品チップと、
基板に互いに電気的に接合された表面配線部を有するインターポーザと、
第２の電子部品と、
第２の電子部品の電極上に形成されたバンプとからなる第２の電子部品チップとを、
第１の電子部品の電極上のバンプとインターポーザの片面側の表面配線部、およびインターポーザの他面側の表面配線部と第２の電子部品の電極上のバンプを、
それぞれ直接接合して一体化することを特徴とする。
（７）本発明の電子回路装置の製造方法は、
第１の電子部品チップと、
基板に互いに電気的に接合された表面配線部と表面配線部上に形成されたバンプを有するインターポーザと、
第２の電子部品と、
第２の電子部品の電極上に形成されたバンプとからなる第２の電子部品チップとを、
第１の電子部品の電極とインターポーザの片面側の表面配線部上のバンプ、およびインターポーザの他面側の表面配線部と第２の電子部品の電極上のバンプを、
それぞれ直接接合して一体化することを特徴とする。
（８）本発明の電子回路装置の製造方法は、
第１の電子部品チップと、
基板に互いに電気的に接合された表面配線部と表面配線部上に形成されたバンプを有するインターポーザと、
第２の電子部品チップとを、
第１の電子部品の電極とインターポーザの片面側の表面配線部上のバンプ、およびインターポーザの他面側の表面配線部上のバンプと第２の電子部品の電極を、
それぞれ直接接合して一体化することを特徴とする。
（９）本発明の電子回路装置の製造方法は、前記（６）〜（８）のいずれかにおいて、
前記直接接合を、不活性雰囲気中または還元雰囲気中において、２００〜３００℃に加熱して圧接して行うことを特徴とする。
（１０）本発明の電子回路装置の製造方法は、前記（６）〜（８）のいずれかにおいて、
前記直接接合を、接合面を予め活性化処理した後圧接して行うことを特徴とする。
（１１）本発明の電子回路装置の製造方法は、前記（１０）において、
活性化処理を、真空槽中でプラズマ、イオン、原子のいずれかを照射して行うことを特徴とする。
（１２）本発明の電子回路装置の製造方法は、前記（１０）において、
前記圧接を、常温圧接または加熱圧接のいずれかで行うことを特徴とする。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００５】
以下、図面を参照しながら本発明を詳細に説明する。
（実施例１）
図９は本発明の電子回路装置の模式断面図である。本図において、半導体、キャパシタ、抵抗体、インダクタのいずれかのチップである電子部品チップ１（例えば半導体チップ）は、半導体、キャパシタ、抵抗体、インダクタのいずれかである電子部品１０（例えば半導体、または半導体以外の他の上記の電子部品のいずれか）とその片面に設けた電極１１、および電極１１上に形成させたバンプ１３からなり、これを接続用多層基板２の表面配線部２１と直接接合することにより電子回路装置４０が構成される。接続用多層基板２の表面配線部２１と直接接合する電子部品チップ１のバンプ１３は、電極１１の部分のみを露出するようにレジストでパターニングし、電極めっき法により電極１１にバンプ１３となる層を盛り上げ、次いでレジストを除去することにより形成させることができる。また図４および図５に示すようにしても形成することができる。すなわち、再公表ＷＯ９９／５８４７０号公報に開示された、接着予定面を活性化処理した後、処理面同士を圧接する方法を用い、電子部品チップ１の電極１１を有する面、および導電層１０３となる銅箔の接着予定面を活性化処理した後、圧接積層して導電層１０３を形成させ、次いでエッチング法を用いて電極１１上にバンプ１３を形成させる。
【０００６】
接続用多層基板２の表面配線部２１と直接接合する電子部品チップ１のバンプは、図６〜図８に示すようにして形成することもできる。すなわち、蒸着法などを用いて電子部品チップ１の電極１１を有する面に銅からなる導電層１０３ａを形成させ、次いでその上に公知のめっき法、蒸着法などを用いて、ニッケルからなるエッチングストップ層１０３ｂを形成させる。そしてさらにその上に銅からなる導電層１０３ｃをニッケルからなるエッチングストップ層１０３ｂと同様にして形成させる。または、電子部品チップ１の電極１１を有する面に銅からなる導電層１０３ａを形成させた後、再公表ＷＯ００／１９５３３号公報に開示された金属箔の接合技術を用いて、エッチングストップ層１０３ｂを形成するニッケル箔材と導電層１０３ｃを形成する銅箔材の接合面を真空槽内で予め活性化処理した後、銅箔とニッケル箔を積層して冷間圧接して、クラッド板を形成し、このクラッド板のニッケル面と上記の電子部品チップ１に設けた導電層１０３ａ面を真空槽内で活性化処理した後、クラッド板と電子部品チップ１を積層して冷間圧接することにより、銅からなる導電層１０３ａ、ニッケルからなるエッチングストップ層１０３ｂ、銅からなる導電層１０３ｃからなる３層を形成させる。または、再公表ＷＯ００／１９５３３号公報に開示された金属箔の接合技術を用いて、導電層１０３ａ、エッチングストップ層１０３ｂ、導電層１０３ｃからなる３層のクラッド材を作成し、このクラッド材を再公表ＷＯ９９／５８４７０号公報に開示された圧接方法を用い、電子部品チップ１の電極１１を有する面に圧接積層してもよい。
【０００７】
このようにして得られた３層を選択エッチングすることにより、電子部品チップ１に、電極１１から表面配線部１０３ａ、ニッケル部１０３ｂを介して電気的に接合されたバンプ１０３ｃを、電極１１からはずれた位置に形成させることもできる。
一方、接続用多層基板２は従来のビルドアップ法を用いてベースを形成させてもよいし、電子部品チップ１の場合と同様に、再公表ＷＯ００／０５９３４号公報に記載の金属箔の接合技術および選択エッチング法を用いてベースを形成させ、ベース表面に絶縁層および表面配線部２１を設け、表面配線部２１と内部回路部２２を電気的に接続して構成してもよい。次いで、図９に示すように、接続用多層基板２の表面配線部２１に電子部品チップ１のバンプ１３を直接当接して接合することにより、電子回路装置４０が得られる。
【０００８】
接合方法としては
１）アルゴンなどの不活性雰囲気中、または水素などの還元性雰囲気中において２００〜３００℃に加熱して圧接する、
２）接合面に原子を照射して予め活性化処理した後、常温圧接または２００〜３００℃で加熱圧接する、これらのいずれかの方法を用いて冶金的に直接接合することができる。活性化処理はプラズマまたはイオンの照射でも可能であるが、プラズマまたはイオンを照射した場合、部材が帯電して破壊する恐れがあるので、原子照射することが好ましい。次いで封止樹脂５をバンプ１３の周囲に充填する。なお、上記の構成においては電子部品チップ１の電極１１にバンプ１３を設けたが、接続用多層基板２の表面配線部２１にバンプを設けてもよいし、電子部品チップ１の電極１１と接続用多層基板２の表面配線部２１の両方にバンプを設けてもよい。
【０００９】
（実施例２）
図１０は本発明の電子回路装置の模式断面図である。本図においてはまず、実施例１と同様にしてバンプ１３を形成させた電子部品チップ１にインターポーザ６を直接接合する。すなわち、インターポーザ６は、耐熱性の樹脂からなる基板６１に、それぞれが電気的に接続された表面配線部６２が形成されており、インターポーザ６の片面側の表面配線部６２と電子部品チップ１のバンプ１３を当接し、実施例１と同様にして直接接合してインターポーザ付き電子部品チップ７を構成する。
一方、図９と同様にして接続用多層基板２を構成する。この接続用多層基板２の表面配線部２１と、上記のように構成したインターポーザ付き半導体チップ７のインターポーザ６の接続用多層基板２と接合する面側の表面配線部６２をハンダボール１４を介して当接し、ハンダ１４が溶融する温度に加熱しつつ加圧することにより、インターポーザの表面配線部６２と接続用多層基板の表面配線部２１がハンダボール１４介して電気的に接続する。このようにして電子回路装置４０を得ることができる。なお、上記の構成においては電子部品チップ１の電極１１にバンプ１３を設けたが、インタポーザ６の表面配線部６２にバンプを設けてもよいし、電極１１とインタポーザ６の表面配線部６２の両方にバンプを設けてもよい。
【００１０】
上記の例では接続用多層基板に直接、またはインターポーザを介して電子部品チップを接合してなる電子回路装置の例を示したが、場合によっては電子部品チップ同士（例えば半導体チップと他の半導体チップ、半導体チップと抵抗体チップなど）を接合してなる電子回路装置もある。以下、電子部品チップ同士を接合してなる電子回路装置の例を説明する。
【００１１】
（実施例３）
図１１は本発明の電子回路装置の模式断面図である。本図はインターポーザを介して電子部品チップ同士を接合する場合を示す。本図においてはまず、一方の電子部品チップとなる第１電子部品チップ１ａの電極１１ａのバンプ２３ａと、インターポーザ６の片面に設けた表面配線部６２ａを当接し、実施例１と同様にして直接接合する。次いで他方の電子部品チップとなる第２電子部品チップ１ｂの電極１１ｂのバンプ２３ｂと、インターポーザ６の他の片面に設けた表面配線部６２ｂを当接し、実施例１と同様にして直接接合する。このようにしてインターポーザを介してその両側に電子部品チップ同士を電気的に接続させることができる。そして図１１に示すように、インタポーザ６の片面の表面配線部６２ｂに接続用多層基板１５の片面に設けたバンプ２４を当接して接合し、接続用多層基板１５と電気的に接続する。次いで接続用多層基板１５と第２電子部品チップ１ｂの間に封止樹脂１６を注入して加熱硬化させる。接続用多層基板１５の他の片面に設けた図示しない表面配線部にはバンプ１７が設けられており、図示しない他の多層基板や電子部品チップなどと接続することができる。このようにして電子部品チップ同士を接合してなる電子回路装置４０が得られる。
【００１２】
なお、第１電子部品チップ１ａの電極１１ａに接合用バンプ２３ａを設けたが、インターポーザ６の表面配線部６２ａに設けてもよいし、第１電子部品チップ１ａとインターポーザ６の両方にバンプを設けてもよい。また、第２電子部品チップ１ｂの電極１１ｂに接合用バンプ２３ｂを設けたが、インターポーザ６の表面配線部６２ｂに設けてもよいし、第２電子部品チップ１ｂとインターポーザ６の両方にバンプを設けてもよい。さらに接続用多層基板１５に接合用バンプ２４を設けたが、第２電子部品チップ１ｂの電極１１ｂに設けてもよいし、接続用多層基板１５と第２電子部品チップ１ｂの両方にバンプを設けてもよい。
【００１３】
また、本発明において、上記の実施例１〜３において形成されるバンプの形状は、図１２に示すように円錐台または角錐台であり、その頂の径または頂Ａの対角線の長さがバンプ高さＨの１０％以上であることが好ましい。このようにバンプ頂部を小面積化することにより、単位面積当たりに接合時に負荷される圧力が大きくなり、接合の安定性が向上する。本発明においては高密度に小型化してなる電子回路装置を目的としており、バンプの高さはせいぜい２００μｍであるため、バンプ頂部の径または頂の対角線の長さを極端に小さくすることは困難であり、バンプ高さの１０％を下限とする。
【産業上の利用可能性】
【００１４】
本発明の電子回路装置は実施例１〜３に示すように、電子部品チップと接続用多層基板、または電子部品チップ同士を、インターポーザを介してまたは介さずに直接冶金的に接合しているため、安定した電気的接続が得られる。また、バンプの形状は、その頂の径または頂の対角線の長さがバンプ高さの１０％以上である円錐台または角錐台であり、このようにバンプ頂部を小面積化することにより、単位面積当たりに接合時に負荷される圧力が大きくなり、接合の安定性が向上する。そのため本発明の電子回路装置は作動の信頼性が特に優れている。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】従来のバンプを形成した電子部品チップの例を示す模式断面図である。
【図２】接続用多層基板の例を示す模式断面図である。
【図３】従来の電子回路装置の接続方式の例を示す模式断面図である。
【図４】本発明の電子部品チップの製造過程の一段階における状態の一例を示す模式断面図である。
【図５】本発明の電子部品チップの例を示す模式断面図である。
【図６】本発明の電子部品チップの他の製造過程の一段階における状態例を示す模式断面図である。
【図７】本発明の電子部品チップの他の製造過程の他の一段階における状態例を示す模式断面図である。
【図８】本発明の電子部品チップの他の例を示す模式断面図である。
【図９】本発明の電子回路装置の接続方式の一例を示す模式断面図である。
【図１０】本発明の電子回路装置の接続方式の他の一例を示す模式断面図である。
【図１１】本発明の電子回路装置の接続方式の他の一例を示す模式断面図である。
【図１２】本発明の電子回路装置のバンプの断面形状を示す模式断面図である。
【符号の説明】
【００１６】
１ 電子部品チップ
１ａ 第１電子部品チップ
１ｂ 第２電子部品チップ
２ 接続用多層基板
５ 封止樹脂
６ インターポーザ
７ インターポーザ付き電子部品チップ
１０ 電子部品
１１ 電極
１１ａ 電極
１１ｂ 電極
１３ バンプ
１４ ハンダボール
１５ 接続用多層基板
１６ 封止樹脂
１７ バンプ
２１ 表面配線部
２２ 内部回路部
２３ａ バンプ
２３ｂ バンプ
２４ バンプ
４０ 電子回路装置
１０３ 導電層
１０３ａ 導電層（表面配線部）
１０３ｂ エッチングストップ層（ニッケル部）
１０３ｃ 導電層（バンプ）
６１ 基板
６２ 表面配線部
６２ａ 表面配線部
６２ｂ 表面配線部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子回路装置に関し、特に高密度に小型化してなる電子回路装置およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、携帯電話、デジタルビデオカメラ、ノートパソコンなどにおいては、携帯性をさらに向上させることを目的として、小型化、薄型化、軽量化および低廉化に一層の努力が傾注されている。そのため、これらの装置に用いられるＩＣなどの半導体、キャパシタ（コンデンサ）、抵抗体、インダクタなどの電子部品のチップを多層基板上に実装した電子回路装置においては、電子部品チップのさらなる小型化に加えて、実装する半導体チップなどの電子部品チップを如何に高密度化して多層基板に接続する方法の開発研究が進められている。
その結果、高密度化を実現させる実装方法として、多層基板上に電子部品チップをフェースダウンで直接接続して実装するフリップチップ実装法が行われている。フリップチップ実装においては、電子部品チップに付設した接続用電極と多層基板上に設けられた配線部とをハンダや金などの電気接続部材を介して一括して接続する。
図３に従来の電子回路装置におけるフリップチップ実装法による接続方式の一例の模式断面図を示す。図１に示すように、電子部品チップ１は電子部品１０とその片面に設けた電極１１、および電極１１上に形成させた接続用の金やハンダなどからなるバンプ１２からなる。図２に示すように、接続用多層基板２は、多層金属板３に表面配線部２１と内部回路部２２とを設けたものからなっている。そして電子部品チップ１のバンプ１２と接続用多層基板２の表面配線部２１をハンダボール１４を介して当接し、ハンダ１４が溶融する温度に加熱しつつ加圧することにより、電極１１、バンプ１２、ハンダボール１４および接続用多層基板の表面配線部２１を介して電子部品チップ１と接続用多層基板２が電気的に接続する。次いでハンダボール１４の間に熱硬化性の封止樹脂５を注入し、加熱硬化させる。このようにして図３に示すようなフリップチップ実装法による電子回路装置４０を得ることができる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかし、このようにしてフリップチップ実装した電子回路装置においては、硬化樹脂とハンダボールからなるバンプとの熱膨張の差が大きく、樹脂を硬化させるために加熱すると部品に反りを生じたり、急激な温度変化や機械的衝撃を受けた際にクラックを生じて接合破壊が生じやすく、電子部品チップと接続用多層基板との安定した電気的接続を得ることができない、という欠点を有している。
本発明においては、半導体チップなどの電子部品チップと多層基板との安定した電気的接続が得られる高密度に小型化してなる電子回路装置およびその製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
（１）本発明の電子回路装置は、
第１の電子部品と、
第１の電子部品の電極上に形成されたバンプとからなる第１の電子部品チップと、
基板に互いに電気的に接合された表面配線部を有するインターポーザと、
第２の電子部品と、第２の電子部品の電極上に形成されたバンプとからなる第２の電子部品チップとを、
第１の電子部品の電極上のバンプとインターポーザの片面側の表面配線部、およびインターポーザの他面側の表面配線部と第２の電子部品の電極上のバンプを、
それぞれ直接接合して一体化してなることを特徴とする。
（２）本発明の電子回路装置は、
第１の電子部品チップと、
板に互いに電気的に接合された表面配線部と表面配線部上に形成されたバンプとを有するインターポーザと、
第２の電子部品と、
第２の電子部品の電極上に形成されたバンプとからなる第２の電子部品チップとを、
第１の電子部品の電極とインターポーザの片面側の表面配線部上のバンプ、およびインターポーザの他面側の表面配線部と第２の電子部品の電極上のバンプを、
それぞれ直接接合して一体化してなることを特徴とする。
（３）本発明の電子回路装置は、
第１の電子部品チップと、
基板に互いに電気的に接合された表面配線部と表面配線部上に形成されたバンプとを有するインターポーザと、
第２の電子部品チップとを、
第１の電子部品の電極とインターポーザの片面側の表面配線部上のバンプ、およびインターポーザの他面側の表面配線部上のバンプと第２の電子部品の電極を、
それぞれ直接接合して一体化してなることを特徴とする。
（４）本発明の電子回路装置は、前記（１）〜（３）のいずれかにおいて、
電子部品が半導体、キャパシタ、抵抗体、インダクタのいずれかであることを特徴とする。
（５）本発明の電子回路装置は、前記（１）〜（３）のいずれかにおいて、
バンプの形状が円錐台または角錐台であり、その頂の径または頂の対角線の長さがバンプ高さの１０％以上であることを特徴とする。
（６）本発明の電子回路装置の製造方法は、
第１の電子部品と、
第１の電子部品の電極上に形成されたバンプとからなる第１の電子部品チップと、
基板に互いに電気的に接合された表面配線部を有するインターポーザと、
第２の電子部品と、
第２の電子部品の電極上に形成されたバンプとからなる第２の電子部品チップとを、
第１の電子部品の電極上のバンプとインターポーザの片面側の表面配線部、およびインターポーザの他面側の表面配線部と第２の電子部品の電極上のバンプを、
それぞれ直接接合して一体化することを特徴とする。
（７）本発明の電子回路装置の製造方法は、
第１の電子部品チップと、
基板に互いに電気的に接合された表面配線部と表面配線部上に形成されたバンプを有するインターポーザと、
第２の電子部品と、
第２の電子部品の電極上に形成されたバンプとからなる第２の電子部品チップとを、
第１の電子部品の電極とインターポーザの片面側の表面配線部上のバンプ、およびインターポーザの他面側の表面配線部と第２の電子部品の電極上のバンプを、
それぞれ直接接合して一体化することを特徴とする。
（８）本発明の電子回路装置の製造方法は、
第１の電子部品チップと、
基板に互いに電気的に接合された表面配線部と表面配線部上に形成されたバンプを有するインターポーザと、
第２の電子部品チップとを、
第１の電子部品の電極とインターポーザの片面側の表面配線部上のバンプ、およびインターポーザの他面側の表面配線部上のバンプと第２の電子部品の電極を、
それぞれ直接接合して一体化することを特徴とする。
（９）本発明の電子回路装置の製造方法は、前記（６）〜（８）のいずれかにおいて、
前記直接接合を、不活性雰囲気中または還元雰囲気中において、２００〜３００℃に加熱して圧接して行うことを特徴とする。
（１０）本発明の電子回路装置の製造方法は、前記（６）〜（８）のいずれかにおいて、
前記直接接合を、接合面を予め活性化処理した後圧接して行うことを特徴とする。
（１１）本発明の電子回路装置の製造方法は、前記（１０）において、
活性化処理を、真空槽中でプラズマ、イオン、原子のいずれかを照射して行うことを特徴とする。
（１２）本発明の電子回路装置の製造方法は、前記（１０）において、
前記圧接を、常温圧接または加熱圧接のいずれかで行うことを特徴とする。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００５】
以下、図面を参照しながら本発明を詳細に説明する。
（実施例１）
図９は本発明の電子回路装置の模式断面図である。本図において、半導体、キャパシタ、抵抗体、インダクタのいずれかのチップである電子部品チップ１（例えば半導体チップ）は、半導体、キャパシタ、抵抗体、インダクタのいずれかである電子部品１０（例えば半導体、または半導体以外の他の上記の電子部品のいずれか）とその片面に設けた電極１１、および電極１１上に形成させたバンプ１３からなり、これを接続用多層基板２の表面配線部２１と直接接合することにより電子回路装置４０が構成される。接続用多層基板２の表面配線部２１と直接接合する電子部品チップ１のバンプ１３は、電極１１の部分のみを露出するようにレジストでパターニングし、電極めっき法により電極１１にバンプ１３となる層を盛り上げ、次いでレジストを除去することにより形成させることができる。また図４および図５に示すようにしても形成することができる。すなわち、再公表ＷＯ９９／５８４７０号公報に開示された、接着予定面を活性化処理した後、処理面同士を圧接する方法を用い、電子部品チップ１の電極１１を有する面、および導電層１０３となる銅箔の接着予定面を活性化処理した後、圧接積層して導電層１０３を形成させ、次いでエッチング法を用いて電極１１上にバンプ１３を形成させる。
【０００６】
接続用多層基板２の表面配線部２１と直接接合する電子部品チップ１のバンプは、図６〜図８に示すようにして形成することもできる。すなわち、蒸着法などを用いて電子部品チップ１の電極１１を有する面に銅からなる導電層１０３ａを形成させ、次いでその上に公知のめっき法、蒸着法などを用いて、ニッケルからなるエッチングストップ層１０３ｂを形成させる。そしてさらにその上に銅からなる導電層１０３ｃをニッケルからなるエッチングストップ層１０３ｂと同様にして形成させる。または、電子部品チップ１の電極１１を有する面に銅からなる導電層１０３ａを形成させた後、再公表ＷＯ００／１９５３３号公報に開示された金属箔の接合技術を用いて、エッチングストップ層１０３ｂを形成するニッケル箔材と導電層１０３ｃを形成する銅箔材の接合面を真空槽内で予め活性化処理した後、銅箔とニッケル箔を積層して冷間圧接して、クラッド板を形成し、このクラッド板のニッケル面と上記の電子部品チップ１に設けた導電層１０３ａ面を真空槽内で活性化処理した後、クラッド板と電子部品チップ１を積層して冷間圧接することにより、銅からなる導電層１０３ａ、ニッケルからなるエッチングストップ層１０３ｂ、銅からなる導電層１０３ｃからなる３層を形成させる。または、再公表ＷＯ００／１９５３３号公報に開示された金属箔の接合技術を用いて、導電層１０３ａ、エッチングストップ層１０３ｂ、導電層１０３ｃからなる３層のクラッド材を作成し、このクラッド材を再公表ＷＯ９９／５８４７０号公報に開示された圧接方法を用い、電子部品チップ１の電極１１を有する面に圧接積層してもよい。
【０００７】
このようにして得られた３層を選択エッチングすることにより、電子部品チップ１に、電極１１から表面配線部１０３ａ、ニッケル部１０３ｂを介して電気的に接合されたバンプ１０３ｃを、電極１１からはずれた位置に形成させることもできる。
一方、接続用多層基板２は従来のビルドアップ法を用いてベースを形成させてもよいし、電子部品チップ１の場合と同様に、再公表ＷＯ００／０５９３４号公報に記載の金属箔の接合技術および選択エッチング法を用いてベースを形成させ、ベース表面に絶縁層および表面配線部２１を設け、表面配線部２１と内部回路部２２を電気的に接続して構成してもよい。次いで、図９に示すように、接続用多層基板２の表面配線部２１に電子部品チップ１のバンプ１３を直接当接して接合することにより、電子回路装置４０が得られる。
【０００８】
接合方法としては
１）アルゴンなどの不活性雰囲気中、または水素などの還元性雰囲気中において２００〜３００℃に加熱して圧接する、
２）接合面に原子を照射して予め活性化処理した後、常温圧接または２００〜３００℃で加熱圧接する、これらのいずれかの方法を用いて冶金的に直接接合することができる。活性化処理はプラズマまたはイオンの照射でも可能であるが、プラズマまたはイオンを照射した場合、部材が帯電して破壊する恐れがあるので、原子照射することが好ましい。次いで封止樹脂５をバンプ１３の周囲に充填する。なお、上記の構成においては電子部品チップ１の電極１１にバンプ１３を設けたが、接続用多層基板２の表面配線部２１にバンプを設けてもよいし、電子部品チップ１の電極１１と接続用多層基板２の表面配線部２１の両方にバンプを設けてもよい。
【０００９】
（実施例２）
図１０は本発明の電子回路装置の模式断面図である。本図においてはまず、実施例１と同様にしてバンプ１３を形成させた電子部品チップ１にインターポーザ６を直接接合する。すなわち、インターポーザ６は、耐熱性の樹脂からなる基板６１に、それぞれが電気的に接続された表面配線部６２が形成されており、インターポーザ６の片面側の表面配線部６２と電子部品チップ１のバンプ１３を当接し、実施例１と同様にして直接接合してインターポーザ付き電子部品チップ７を構成する。
一方、図９と同様にして接続用多層基板２を構成する。この接続用多層基板２の表面配線部２１と、上記のように構成したインターポーザ付き半導体チップ７のインターポーザ６の接続用多層基板２と接合する面側の表面配線部６２をハンダボール１４を介して当接し、ハンダ１４が溶融する温度に加熱しつつ加圧することにより、インターポーザの表面配線部６２と接続用多層基板の表面配線部２１がハンダボール１４介して電気的に接続する。このようにして電子回路装置４０を得ることができる。なお、上記の構成においては電子部品チップ１の電極１１にバンプ１３を設けたが、インタポーザ６の表面配線部６２にバンプを設けてもよいし、電極１１とインタポーザ６の表面配線部６２の両方にバンプを設けてもよい。
【００１０】
上記の例では接続用多層基板に直接、またはインターポーザを介して電子部品チップを接合してなる電子回路装置の例を示したが、場合によっては電子部品チップ同士（例えば半導体チップと他の半導体チップ、半導体チップと抵抗体チップなど）を接合してなる電子回路装置もある。以下、電子部品チップ同士を接合してなる電子回路装置の例を説明する。
【００１１】
（実施例３）
図１１は本発明の電子回路装置の模式断面図である。本図はインターポーザを介して電子部品チップ同士を接合する場合を示す。本図においてはまず、一方の電子部品チップとなる第１電子部品チップ１ａの電極１１ａのバンプ２３ａと、インターポーザ６の片面に設けた表面配線部６２ａを当接し、実施例１と同様にして直接接合する。次いで他方の電子部品チップとなる第２電子部品チップ１ｂの電極１１ｂのバンプ２３ｂと、インターポーザ６の他の片面に設けた表面配線部６２ｂを当接し、実施例１と同様にして直接接合する。このようにしてインターポーザを介してその両側に電子部品チップ同士を電気的に接続させることができる。そして図１１に示すように、インタポーザ６の片面の表面配線部６２ｂに接続用多層基板１５の片面に設けたバンプ２４を当接して接合し、接続用多層基板１５と電気的に接続する。次いで接続用多層基板１５と第２電子部品チップ１ｂの間に封止樹脂１６を注入して加熱硬化させる。接続用多層基板１５の他の片面に設けた図示しない表面配線部にはバンプ１７が設けられており、図示しない他の多層基板や電子部品チップなどと接続することができる。このようにして電子部品チップ同士を接合してなる電子回路装置４０が得られる。
【００１２】
なお、第１電子部品チップ１ａの電極１１ａに接合用バンプ２３ａを設けたが、インターポーザ６の表面配線部６２ａに設けてもよいし、第１電子部品チップ１ａとインターポーザ６の両方にバンプを設けてもよい。また、第２電子部品チップ１ｂの電極１１ｂに接合用バンプ２３ｂを設けたが、インターポーザ６の表面配線部６２ｂに設けてもよいし、第２電子部品チップ１ｂとインターポーザ６の両方にバンプを設けてもよい。さらに接続用多層基板１５に接合用バンプ２４を設けたが、第２電子部品チップ１ｂの電極１１ｂに設けてもよいし、接続用多層基板１５と第２電子部品チップ１ｂの両方にバンプを設けてもよい。
【００１３】
また、本発明において、上記の実施例１〜３において形成されるバンプの形状は、図１２に示すように円錐台または角錐台であり、その頂の径または頂Ａの対角線の長さがバンプ高さＨの１０％以上であることが好ましい。このようにバンプ頂部を小面積化することにより、単位面積当たりに接合時に負荷される圧力が大きくなり、接合の安定性が向上する。本発明においては高密度に小型化してなる電子回路装置を目的としており、バンプの高さはせいぜい２００μｍであるため、バンプ頂部の径または頂の対角線の長さを極端に小さくすることは困難であり、バンプ高さの１０％を下限とする。
【産業上の利用可能性】
【００１４】
本発明の電子回路装置は実施例１〜３に示すように、電子部品チップと接続用多層基板、または電子部品チップ同士を、インターポーザを介してまたは介さずに直接冶金的に接合しているため、安定した電気的接続が得られる。また、バンプの形状は、その頂の径または頂の対角線の長さがバンプ高さの１０％以上である円錐台または角錐台であり、このようにバンプ頂部を小面積化することにより、単位面積当たりに接合時に負荷される圧力が大きくなり、接合の安定性が向上する。そのため本発明の電子回路装置は作動の信頼性が特に優れている。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】従来のバンプを形成した電子部品チップの例を示す模式断面図である。
【図２】接続用多層基板の例を示す模式断面図である。
【図３】従来の電子回路装置の接続方式の例を示す模式断面図である。
【図４】本発明の電子部品チップの製造過程の一段階における状態の一例を示す模式断面図である。
【図５】本発明の電子部品チップの例を示す模式断面図である。
【図６】本発明の電子部品チップの他の製造過程の一段階における状態例を示す模式断面図である。
【図７】本発明の電子部品チップの他の製造過程の他の一段階における状態例を示す模式断面図である。
【図８】本発明の電子部品チップの他の例を示す模式断面図である。
【図９】本発明の電子回路装置の接続方式の一例を示す模式断面図である。
【図１０】本発明の電子回路装置の接続方式の他の一例を示す模式断面図である。
【図１１】本発明の電子回路装置の接続方式の他の一例を示す模式断面図である。
【図１２】本発明の電子回路装置のバンプの断面形状を示す模式断面図である。
【符号の説明】
【００１６】
１ 電子部品チップ
１ａ 第１電子部品チップ
１ｂ 第２電子部品チップ
２ 接続用多層基板
５ 封止樹脂
６ インターポーザ
７ インターポーザ付き電子部品チップ
１０ 電子部品
１１ 電極
１１ａ 電極
１１ｂ 電極
１３ バンプ
１４ ハンダボール
１５ 接続用多層基板
１６ 封止樹脂
１７ バンプ
２１ 表面配線部
２２ 内部回路部
２３ａ バンプ
２３ｂ バンプ
２４ バンプ
４０ 電子回路装置
１０３ 導電層
１０３ａ 導電層（表面配線部）
１０３ｂ エッチングストップ層（ニッケル部）
１０３ｃ 導電層（バンプ）
６１ 基板
６２ 表面配線部
６２ａ 表面配線部
６２ｂ 表面配線部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の電子部品と、
第１の電子部品の電極上に形成されたバンプとからなる第１の電子部品チップと、
基板に互いに電気的に接合された表面配線部を有するインターポーザと、
第２の電子部品と、第２の電子部品の電極上に形成されたバンプとからなる第２の電子部品チップとを、
第１の電子部品の電極上のバンプとインターポーザの片面側の表面配線部、およびインターポーザの他面側の表面配線部と第２の電子部品の電極上のバンプを、
それぞれ直接接合して一体化してなる電子回路装置。
【請求項２】
第１の電子部品チップと、
板に互いに電気的に接合された表面配線部と表面配線部上に形成されたバンプとを有するインターポーザと、
第２の電子部品と、
第２の電子部品の電極上に形成されたバンプとからなる第２の電子部品チップとを、
第１の電子部品の電極とインターポーザの片面側の表面配線部上のバンプ、およびインターポーザの他面側の表面配線部と第２の電子部品の電極上のバンプを、
それぞれ直接接合して一体化してなる電子回路装置。
【請求項３】
第１の電子部品チップと、
基板に互いに電気的に接合された表面配線部と表面配線部上に形成されたバンプとを有するインターポーザと、
第２の電子部品チップとを、
第１の電子部品の電極とインターポーザの片面側の表面配線部上のバンプ、およびインターポーザの他面側の表面配線部上のバンプと第２の電子部品の電極を、
それぞれ直接接合して一体化してなる電子回路装置。
【請求項４】
電子部品が半導体、キャパシタ、抵抗体、インダクタのいずれかである、請求項１〜３のいずれか記載の電子回路装置。
【請求項５】
バンプの形状が円錐台または角錐台であり、その頂の径または頂の対角線の長さがバンプ高さの１０％以上であることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか記載の電子回路装置。
【請求項６】
第１の電子部品と、
第１の電子部品の電極上に形成されたバンプとからなる第１の電子部品チップと、
基板に互いに電気的に接合された表面配線部を有するインターポーザと、
第２の電子部品と、
第２の電子部品の電極上に形成されたバンプとからなる第２の電子部品チップとを、
第１の電子部品の電極上のバンプとインターポーザの片面側の表面配線部、およびインターポーザの他面側の表面配線部と第２の電子部品の電極上のバンプを、
それぞれ直接接合して一体化することを特徴とする電子回路装置の製造方法。
【請求項７】
第１の電子部品チップと、
基板に互いに電気的に接合された表面配線部と表面配線部上に形成されたバンプを有するインターポーザと、
第２の電子部品と、
第２の電子部品の電極上に形成されたバンプとからなる第２の電子部品チップとを、
第１の電子部品の電極とインターポーザの片面側の表面配線部上のバンプ、およびインターポーザの他面側の表面配線部と第２の電子部品の電極上のバンプを、
それぞれ直接接合して一体化することを特徴とする電子回路装置の製造方法。
【請求項８】
第１の電子部品チップと、
基板に互いに電気的に接合された表面配線部と表面配線部上に形成されたバンプを有するインターポーザと、
第２の電子部品チップとを、
第１の電子部品の電極とインターポーザの片面側の表面配線部上のバンプ、およびインターポーザの他面側の表面配線部上のバンプと第２の電子部品の電極を、
それぞれ直接接合して一体化することを特徴とする電子回路装置の製造方法。
【請求項９】
前記直接接合を、不活性雰囲気中または還元雰囲気中において、２００〜３００℃に加熱して圧接して行うことを特徴とする、請求項６〜８のいずれか記載の電子回路装置の製造方法。
【請求項１０】
前記直接接合を、接合面を予め活性化処理した後圧接して行うことを特徴とする、請求項６〜８のいずれか記載の電子回路装置の製造方法。
【請求項１１】
活性化処理を、真空槽中でプラズマ、イオン、原子のいずれかを照射して行うことを特徴とする、請求項１０記載の電子回路装置の製造方法。
【請求項１２】
前記圧接を、常温圧接または加熱圧接のいずれかで行うことを特徴とする、請求項１０記載の電子回路装置の製造方法。
【請求項１】
第１の電子部品と、
第１の電子部品の電極上に形成されたバンプとからなる第１の電子部品チップと、
基板に互いに電気的に接合された表面配線部を有するインターポーザと、
第２の電子部品と、第２の電子部品の電極上に形成されたバンプとからなる第２の電子部品チップとを、
第１の電子部品の電極上のバンプとインターポーザの片面側の表面配線部、およびインターポーザの他面側の表面配線部と第２の電子部品の電極上のバンプを、
それぞれ直接接合して一体化してなる電子回路装置。
【請求項２】
第１の電子部品チップと、
板に互いに電気的に接合された表面配線部と表面配線部上に形成されたバンプとを有するインターポーザと、
第２の電子部品と、
第２の電子部品の電極上に形成されたバンプとからなる第２の電子部品チップとを、
第１の電子部品の電極とインターポーザの片面側の表面配線部上のバンプ、およびインターポーザの他面側の表面配線部と第２の電子部品の電極上のバンプを、
それぞれ直接接合して一体化してなる電子回路装置。
【請求項３】
第１の電子部品チップと、
基板に互いに電気的に接合された表面配線部と表面配線部上に形成されたバンプとを有するインターポーザと、
第２の電子部品チップとを、
第１の電子部品の電極とインターポーザの片面側の表面配線部上のバンプ、およびインターポーザの他面側の表面配線部上のバンプと第２の電子部品の電極を、
それぞれ直接接合して一体化してなる電子回路装置。
【請求項４】
電子部品が半導体、キャパシタ、抵抗体、インダクタのいずれかである、請求項１〜３のいずれか記載の電子回路装置。
【請求項５】
バンプの形状が円錐台または角錐台であり、その頂の径または頂の対角線の長さがバンプ高さの１０％以上であることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか記載の電子回路装置。
【請求項６】
第１の電子部品と、
第１の電子部品の電極上に形成されたバンプとからなる第１の電子部品チップと、
基板に互いに電気的に接合された表面配線部を有するインターポーザと、
第２の電子部品と、
第２の電子部品の電極上に形成されたバンプとからなる第２の電子部品チップとを、
第１の電子部品の電極上のバンプとインターポーザの片面側の表面配線部、およびインターポーザの他面側の表面配線部と第２の電子部品の電極上のバンプを、
それぞれ直接接合して一体化することを特徴とする電子回路装置の製造方法。
【請求項７】
第１の電子部品チップと、
基板に互いに電気的に接合された表面配線部と表面配線部上に形成されたバンプを有するインターポーザと、
第２の電子部品と、
第２の電子部品の電極上に形成されたバンプとからなる第２の電子部品チップとを、
第１の電子部品の電極とインターポーザの片面側の表面配線部上のバンプ、およびインターポーザの他面側の表面配線部と第２の電子部品の電極上のバンプを、
それぞれ直接接合して一体化することを特徴とする電子回路装置の製造方法。
【請求項８】
第１の電子部品チップと、
基板に互いに電気的に接合された表面配線部と表面配線部上に形成されたバンプを有するインターポーザと、
第２の電子部品チップとを、
第１の電子部品の電極とインターポーザの片面側の表面配線部上のバンプ、およびインターポーザの他面側の表面配線部上のバンプと第２の電子部品の電極を、
それぞれ直接接合して一体化することを特徴とする電子回路装置の製造方法。
【請求項９】
前記直接接合を、不活性雰囲気中または還元雰囲気中において、２００〜３００℃に加熱して圧接して行うことを特徴とする、請求項６〜８のいずれか記載の電子回路装置の製造方法。
【請求項１０】
前記直接接合を、接合面を予め活性化処理した後圧接して行うことを特徴とする、請求項６〜８のいずれか記載の電子回路装置の製造方法。
【請求項１１】
活性化処理を、真空槽中でプラズマ、イオン、原子のいずれかを照射して行うことを特徴とする、請求項１０記載の電子回路装置の製造方法。
【請求項１２】
前記圧接を、常温圧接または加熱圧接のいずれかで行うことを特徴とする、請求項１０記載の電子回路装置の製造方法。
【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２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２００７−３０６０２１（Ｐ２００７−３０６０２１Ａ）
【公開日】平成１９年１１月２２日（２００７．１１．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−１８０３２３（Ｐ２００７−１８０３２３）
【出願日】平成１９年７月９日（２００７．７．９）
【分割の表示】特願２００３−５７５４１７（Ｐ２００３−５７５４１７）の分割
【原出願日】平成１５年３月１０日（２００３．３．１０）
【出願人】（３９０００３１９３）東洋鋼鈑株式会社 (265)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年１１月２２日（２００７．１１．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年７月９日（２００７．７．９）
【分割の表示】特願２００３−５７５４１７（Ｐ２００３−５７５４１７）の分割
【原出願日】平成１５年３月１０日（２００３．３．１０）
【出願人】（３９０００３１９３）東洋鋼鈑株式会社 (265)
【Ｆターム（参考）】
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