JP2000349224A - 球面半導体接続基板及びこれを用いた球面半導体実装構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】部品数とコストを抑え容易且つ確実に接続で
き、少ないスペースで済む球面半導体接続基板と、これ
を用いた球面半導体実装構造を提供する。 【解決手段】互いに平行な第一の主面８と第二の主面９
とを有する基板であり、上記第一の主面８に形成した球
面半導体１を実装する実装部１０に設けた円環状の第一
面側端子１２,１２,…と、上記第二の主面９に形成した
球面半導体１を実装する実装部１４に設けた円環状の第
二面側端子１６,１６,…と、を有する、球面半導体接続
基板６。この接続基板６を介して、複数の球面半導体１
を主面８，９上に実装した球面半導体実装構造１９も含
まれる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、複数の球面半導体
間を接続する球面半導体接続基板、及びこれを用いた球
面半導体実装構造に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の半導体は、ウェハ上において集積
回路を形成した多数の素子を個別に切り出して封着した
平面構造のものが一般的である。これに対し、近年では
本体が球形の球面半導体が提案されている。係る球面半
導体４０は、図５(Ａ)に示すように、シリコン単結晶か
らなる直径約１ｍｍの球形の本体４２の球面上に図示し
ない集積回路が形成され、上記本体４２の底部付近には
上記回路と導通する略球形のバンプ４４が複数個リング
状に配置されている。

【０００３】一対の球面半導体４０，４０を導通するに
は、図５(Ｂ)に示すように、両者のバンプ４４，４４を
図示しないハンダにより接続して行われる。しかしなが
ら、バンプ４４は、それぞれ本体４２の球面上に突設さ
れているので、互いに接続できる数が制限される。従っ
て、球面半導体４０，４０の前記回路の機能を十分に発
揮することができなくなる場合がある。しかも、球面半
導体４０，４０は、球形の本体４２同士であるため、両
者の位置決めが困難であり、バンプ４４，４４間のハン
ダ付け作業が煩雑になる、という問題があった。

【０００４】係る問題を解決するため、図５(Ｃ)に示す
ように、アダプタ５０を介して一対の球面半導体４０，
４０を導通することも提案されている。このアダプタ５
０は、筒形の本体５２、その上下に開口する半球形の凹
部５４、及び両者の間を連通する中空部５６とを有す
る。図５(Ｃ)に示すように、球面半導体４０をアダプタ
５０の各凹部５４内に挿入し、本体４２，４２のバンプ
４６,４６を導線４８,４８で接続することにより、各球
面半導体４０の本体４２における任意の位置に存在する
バンプ４６同士を確実に接続することができる(米国特
許第５,８７７,９４３号公報参照)。

【０００５】

【発明が解決すべき課題】しかしながら、前記アダプタ
５０は、一対の球面半導体４０同士を接続する毎に必要
となり、部品数が増えコスト高を招く。しかも、球面半
導体４０，４０間にスペースを要するため、半導体に対
する小型化の要請に対応できない、という問題がある。
本発明は、従来の技術における上述した問題点を解決
し、複数の球面半導体同士の接続を、部品数とコストを
抑えて容易且つ確実に接続できると共に、少ないスペー
スで済む球面半導体接続基板と、これを用いた球面半導
体実装構造を提供することを課題とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、球面半導体同
士の間に両者を導通する端子を両主面に有する平坦な接
続基板を介在することに着想して成されたものである。
即ち、本発明の球面半導体接続基板は、互いに平行な第
一の主面と第二の主面とを有する基板であって、上記第
一の主面に形成した球面半導体を実装するための第一面
側端子と、上記第二の主面に形成した球面半導体を実装
するための第二面側端子と、を有する、ことを特徴とす
る。

【０００７】これによれば、互いに平行な第一・第二の
主面に設けた第一・第二面側端子を介して、球面半導体
同士間の接続を容易且つ確実に行えると共に、球面半導
体同士間のスペースも少なくて済む。しかも、上記接続
基板は、比較的簡単な構造により形成できるのでコスト
も嵩張らず、各主面の面積を任意に設定できるため、各
主面に複数で任意数の球面半導体を実装することができ
る。従って、所要数の球面半導体を所望の機能に応じて
自在且つコンパクトに組み合せることが、容易に行え
る。尚、接続基板には樹脂製又はセラミック製の何れも
含まれる。また、接続基板の内部には、両主面の各端子
を導通する導体を形成するだけでなく、任意パターンの
配線層を内設して、両主面の各端子と接続することも可
能である。

【０００８】また、前記第一面側端子と第二面側端子と
が、平面視において各主面上の略同じ位置に形成されて
いる、球面半導体接続基板も含まれる。これによれば、
接続すべき一対の球面半導体同士を最短の距離で容易に
接続できると共に、各主面に実装すべき球面半導体の数
や位置に応じて、第一・第二面側端子を自由に設定する
ことができる。

【０００９】更に、前記第一面側端子と第二面側端子と
が、平面視において各主面上における球面半導体を実装
する位置で円環状に複数個ずつ形成されている、球面半
導体接続基板も含まれる。これによれば、第一・第二面
側端子が円環状に複数個ずつ形成されているので、実装
すべき球面半導体における底部又は頂部付近にリング状
に突設された複数のバンプと容易に位置合わせできる。
従って、球面半導体の位置決めやハンダ付け作業等を確
実で迅速に行うことが可能となる。

【００１０】一方、本発明の球面半導体実装構造は、以
上の球面半導体接続基板を用い、この接続基板における
第一の主面に形成された第一面側端子を介して１又は２
以上の球面半導体のバンプと接続すると共に、上記接続
基板における第二の主面に形成された第二面側端子を介
して１又は２以上の球面半導体のバンプと接続してい
る、ことを特徴とする。これにより、第一・第二の主面
に所望数の球面半導体を任意に位置において実装できる
ので、種々の球面半導体を所望の機能に応じて自在且つ
容易に組み合せることがてきる。従って、各球面半導体
の球面における集積回路を有機的に接続した回路を自在
且つコンパクトに形成することができる。尚、上記球面
半導体実装構造には、複数の接続基板の間とそれらの外
側の各主面に球面半導体を実装した形態も含まれる。こ
の場合、複数の接続基板は互いに平行に配置する他、互
いに直交する姿勢で配設する形態も含まれる。また、隣
接する球面半導体同士を両者のバンプを介して直かに接
続する形態も含まれる。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下において本発明の実施に好適
な形態を図面と共に説明する。図１(Ａ)は、球面半導体
１を実装する本発明の球面半導体接続基板６を示す。上
記接続基板６は、図１(Ａ)に示すように、板状の本体７
に互いに平行な第一の主面８と第二の主面９とを有す
る。第一の主面８上には、球面半導体１の実装部１０
が、図示のように前後２列で左右に３列配置されてい
る。各実装部１０は、６個の第一面側端子１２を互いに
円環状に突設したものである。各端子１２は、図１(Ａ)
に示すように、球面半導体１の本体２における底部付近
に水平方向に沿って突設された略球形を呈する複数のバ
ンプ４と、個別にハンダ付けされる。

【００１２】尚、球面半導体１は、図１(Ａ)に示すよう
に、シリコン単結晶からなる直径約１ｍｍの球形の本体
２の球面上に集積回路が形成され、本体２の底部付近に
は係る回路と導通する略球形で複数のバンプ４がリング
状に配置されている。図１(Ｂ)に示すように、第二の主
面９にも、平面視で上記各実装部１０と同じ位置に同数
の実装部１４が配置され、各実装部１４も６個の第二面
側端子１６を互いに円環状に突設している。図示のよう
に、主面８,９上の端子１２,１６は、本体７を貫通する
１つの導体１１における両端部分により形成されてい
る。尚、端子１２，１６の表面には、予めＮｉメッキ層
及びＡｕメッキ層がこの順で薄く被覆されている。係る
接続基板６は、例えば次のようにして形成される。

【００１３】例えばポリイミド樹脂等からなる基板を本
体７とし、所定の位置にレーザで貫通孔を形成した後、
主面８，９上と各貫通孔内に無電解銅メッキ及び電解銅
メッキを施す。次いで、主面８，９上に感光性樹脂を被
覆し、露光・現像を施すことにより、各貫通孔の上下端
の開口部上にのみエッチングレジストを残留させる。そ
して、主面８，９上に露出した銅メッキ層をエッチング
して除去することにより、本体７を貫通し且つ主面８,
９上に第一・第二面側端子１２,１６を有する導体１１,
１１,…が所定の位置に形成された接続基板６を形成す
ることができる。尚、上記貫通孔内に、導電性ペースト
等を印刷することにより、第一・第二面側端子１２，１
６を両端に有する導体１１を形成することも可能であ
る。

【００１４】図２(Ａ)は、接続基板６の各実装部１０，
１４に球面半導体１を個別に実装した球面半導体実装構
造１９を示す。この実装構造１９は、第一・第二主面
８，９の各実装部１０,１４における第一・第二面側端
子１２,１６に、球面半導体１の本体２における底部又
は頂部付近のバンプ４を接触させ、ハンダ付けしたもの
である。また、主面８，９上に実装された隣接する球面
半導体１，１は、両者の本体２の周側面に突設されたバ
ンプ４同士がハンダ５を介して接続されている。

【００１５】図２(Ｂ)は、接続基板６の主面８，９上に
球面半導体１，１をハンダ付けした状態を示す。即ち、
各実装部１０，１４の第一・第二面側端子１２，１６の
表面にハンダペーストを塗布した後、これらに球形半導
体１の各バンプ４を押付けハンダ１８により、端子１
２，１６とバンプ４とを固着して接続したものである。
尚、上記と逆に各バンプ４の表面にハンダペーストを塗
布した後、これらを端子１２，１６に押付けても良い。
また、隣接する球面半導体１，１間のハンダ５は、上記
ハンダ付けに先立って予め行ってことが実用上の点から
望ましい。

【００１６】以上のような接続基板６及びこれを用いた
実装構造１９によれば、接続基板６を介して複数の球面
半導体１，１間の接続を容易且つ確実に行えると共に、
球面半導体１,１間のスペースも少なくて済む。しか
も、同じ主面８,９上に実装された隣接しない球面半導
体１，１同士であっても、例えば主面８，９上に形成し
た図示しない配線により互いに接続することができる。
また、接続基板６を挟んで平面視で互いに重複する実装
部１０,１４に位置する球面半導体１,１間の導通も確実
に取ることができる。更に、上記接続基板６は、比較的
簡単な構造により形成されているのでコストも嵩張ら
ず、主面８,９の面積を任意に設定できるため、主面
８，９上に複数で任意数の球面半導体１を容易に実装す
ることができる。しかも、球面半導体１，１間のスペー
スも少なくて済むので、全体がコンパクトで所要数の球
面半導体１を効率良く実装した球面半導体実装構造１９
を得ることができる。

【００１７】図３(Ａ)は、異なる形態の球面半導体接続
基板２０と実装構造２０ａを示す。接続基板２０は、図
３(Ａ)に示すように、ガラス−エポキシ樹脂等からなる
コア基板２２と、その上下に樹脂絶縁層２４及びソルダ
ーレジスト層２８を対称に有する。上記コア基板２２に
は、スルーホール導体２３が貫通し、コア基板２２の上
・下面における配線層２５，２５を導通する。また、各
絶縁層２４の上に形成された配線層２７と上記配線層２
５とは、ビア導体２６を介して導通される。更に、上記
配線層２７からソルダーレジスト層２８を貫通して第一
・第二の主面８，９上にハンダからなる第一・第二面側
端子２９，２９がそれぞれ円環状に突設されている。

【００１８】図３(Ａ)に示すように、接続基板２０にお
ける主面８，９上の第一・第二面側端子２９，２９に
は、球面半導体１,１のバンプ４,４がハンダ付けされて
接続されている。係る接続基板２０によれば、複数の球
面半導体１同士を単に接続するだけでなく、各球面半導
体１の回路と上記基板２０内の配線層２５，２７とも接
続できるので、両者の機能を併用して活用することが可
能となる。また、接続基板２０を挟んで平面視で互いに
異なる位置に実装される球面半導体１，１間の導通も自
在且つ確実に取ることができる。従って、一層機能的に
優れた球面半導体実装構造２０ａを形成することが可能
となる。しかも、接続基板２０では、主面８，９におけ
る第一・第二面側端子２９，２９は平面視で互いに異な
る任意の位置に設定できるので、設計の自由度も高めら
れる。

【００１９】図３(Ｂ)は、前記実装構造１９又は上記実
装構造２０ａの応用形態である球面半導体実装構造３０
を示す。即ち、この実装構造３０は、図３(Ｂ)に示すよ
うに、互いに平行に一対の接続基板６(２０)を配置し、
各基板６(２０)の第一・第二の主面８,９における実装
部１０,１４を形成する第一・第二面側端子１２，１６
に対し、球面半導体１の底部及び／又は頂部付近の各バ
ンプ４，４を前記同様にハンダ付けで接続したものであ
る。また、隣接する球面半導体１，１間は、両者の本体
２の周側面に突設したバンプ４同士がハンダ５を介して
接続されている。

【００２０】係る球面半導体実装構造３０によれば、多
数の球面半導体１を少ないスペースでコンパクトに接続
できる。また、前記接続基板２０を球面半導体１,１,…
間に介在させることにより、前記実装構造２０ａに比べ
て更に一層複雑で優れた機能を発揮せしめることが可能
となる。尚、図３(Ｂ)において、接続基板６(２０)を３
段以上に併設し、且つ同じ段における主面８，９に実装
される球面半導体１を４個以上にすることも、容易であ
ることは明らかである。

【００２１】図４(Ａ)は、異なる形態の球面半導体実装
構造３２を示す。即ち、この実装構造３２は、図４(Ａ)
に示すように、一枚の接続基板６(２０)を水平に配置
し、その第一・第二の主面８,９における実装部１０,１
４を形成する第一・第二面側端子１２，１６に対し、球
面半導体１の底部又は頂部付近の各バンプ４，４を前記
同様にハンダ付けで接続している。また、主面８上の各
実装部１０に実装した各球面半導体１の真上に別の球面
半導体１を配置し、両者の頂部又は底部付近の各バンプ
４，４同士を予めハンダ５で接続している。更に、図４
(Ａ)に示すように、上下一対の球面半導体１,１と左右
方向に隣接する上下一対の球面半導体１,１との間に
は、やや小型の接続基板６ａが配置されている。そし
て、左右に隣接する球面半導体１,１を第一・第二面側
端子１２,１６を介して接続している。

【００２２】以上の球面半導体実装構造３２は、図４
(Ａ)に示すように、予め上下一対の球面半導体１，１を
ハンダ５により接続したものを３組用意し、係る一対の
球面半導体１，１の組同士を接続基板６ａを介して接続
する。次いで、これらの下側に位置する球面半導体１
を、予め主面９上に球面半導体１，１を実装した水平な
接続基板６(２０)の主面８上に実装することにより形成
される。即ち、実装構造３２は、接続基板６(２０)の主
面８，９に複数の球面半導体１が実装され、且つ主面８
の上方で互いに接続された上下一対の球面半導体１，１
をその左右に隣接する球面半導体１，１と接続基板６ａ
を介して接続している。

【００２３】従って、図４(Ａ)に示すように、接続基板
６(２０)の主面８の上方に位置する球面半導体１,１も
多くのバンプ４,４を介して左右に隣接する球面半導体
１と接続することができる。尚、接続基板６ａに配線層
２５等を内蔵する前記接続基板２０を適用できることも
明らかである。また、図４(Ａ)において、最上段の球面
半導体１，１の上に更に接続基板６(２０)を水平に配置
し、その主面９を介して当該接続基板６(２０)の主面８
上に実装する別の球面半導体１，１と接続できる、こと
も明らかである。

【００２４】図４(Ｂ)は、更に異なる形態の球面半導体
実装構造３４を示す。この実装構造３４は、図４(Ｂ)に
示すように、互いに平行な一対の接続基板６(２０)を水
平に配置し、各基板６(２０)の第一・第二の主面８，９
における実装部１０，１４を形成する第一・第二面側端
子１２，１６に対し、球面半導体１の底部及び／又は頂
部付近の各バンプ４，４を前記同様にハンダ付けで接続
している。また、各接続基板６(２０)の上下及びその間
に位置する左右方向に隣接する３つの球面半導体１,１,
１間には、小型の接続基板６ｂを配置し、その第一・第
二面側端子１２，１６を介して、左右に隣接する球面半
導体１，１の間を接続している。

【００２５】係る実装構造３４は、予め接続基板６ｂ，
６ｂを介して３つの球面半導体１を図４(Ｂ)において水
平に接続しておき、これらを各接続基板６(２０)の第一
・第二の主面８及び／又は主面９に配置し、各実装部１
０，１４の第一・第二面側端子１２，１６に各バンプ
４，４をハンダ付けすることにより得られる。以上の実
装構造３４では、多数の球面半導体１を接続基板６(２
０)，６ｂを介して数多くのバンプ４により互いに接続
することができる。また、接続基板６ｂにも前記接続基
板２０を用いることにより、多くの球面半導体１を一段
と機能的に活用することができる。しかも、接続基板６
(２０)，６ｂは薄肉であるため、実装構造３４全体をコ
ンパクトに納めることも可能となる。尚、実装構造３４
は、図４(Ｂ)において、水平の接続基板６(２０)を３つ
以上としたり、接続基板６ｂを介して左右方向に球面半
導体１を４つ以上配置できること自明である。また、図
４(Ｂ)において、各接続基板６(２０)を垂直にし、各接
続基板６ｂを水平姿勢とした９０°回転した形態も実装
構造３４に含まれる。

【００２６】本発明は、以上において説明した各形態に
限定されるものではない。前記図１(Ａ)において、接続
基板６の主面８における実装部１０には、６つの第一面
側端子１２を円環状に配置したが、８,１０,又は１２個
以上の端子１２を八角形以上の正多角形を形成する形態
で配置することもできる。また、接続基板６,２０の主
面８,９の第一・第二面側端子１２,１６,２９を、平面
視で同心円を呈する２重以上の円環状に配置し、内側の
端子１２等を低くし且つ外側の端子１２等を高くして突
設した形態とすることも可能である。更に、接続基板
６，２０における主面８，９の一方又は双方を中間に段
差を有する形態として、主面８，９間の厚みが一部で異
なる形態も含まれる。

【００２７】また、接続基板６，２０は前述した樹脂製
に限らず、１枚又は複数のグリーンシートを積層して、
焼結したセラミック製の接続基板とすることも可能であ
る。この場合、上記グリーンシートの所定の位置に貫通
孔を開設し、この貫通孔内にメタライズインクを充填し
てから焼成する。尚、内部に配線層を設けるには、複数
のグリーンシート間にメタライズインクで所定パターン
の配線層を印刷し、その後で焼成を行う。

【００２８】

【発明の効果】以上において説明した本発明の球面半導
体接続基板によれば、平行な第一・第二の主面に設けた
第一・第二面側端子を介して、球面半導体同士間の接続
を容易且つ確実に行え、球面半導体同士間のスペースも
少なくて済む。しかも、接続基板は比較的簡単な構造に
より形成できコストも嵩張らず、各主面の面積を任意に
設定できるため、各主面に複数で任意数の球面半導体を
実装することができる。従って、所要数の球面半導体を
所望の機能に応じて自在且つコンパクトに組み合せるこ
とが容易に行える。また、本発明の球面半導体実装構造
によれば、接続基板における第一・第二の主面に所望数
の球面半導体を任意に位置において実装できるので、各
種の球面半導体を所望の機能に応じて自在且容易に組み
合せることがてきる。従って、各球面半導体の球面にお
ける集積回路を有機的に接続した回路を自在且つコンパ
クトに形成できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】(Ａ)は本発明の球面半導体接続基板とこれに実
装した球面半導体を示す斜視図、(Ｂ)は(Ａ)中のＢ−Ｂ
線に沿う断面図。

【図２】(Ａ)は図１の接続基板とこれに実装した球面半
導体とからなる本発明の球面半導体実装構造を示す概略
図、(Ｂ)は(Ａ)中の一点鎖線部分Ｂの拡大図。

【図３】(Ａ)は異なる形態の球面半導体接続基板及び実
装構造を示す部分断面図、(Ｂ)は図２(Ａ)の球面半導体
実装構造の応用形態を示す概略図。

【図４】(Ａ)及び(Ｂ)は異なる形態の球面半導体実装構
造を示す概略図。

【図５】(Ａ)は一般的な球面半導体を示す斜視図、(Ｂ)
は従来の球面半導体同士の接続形態を示す概略図、(Ｃ)
は従来のアダプタにより球面半導体同士を接続した状態
を示す概略図。

【符号の説明】

１…………………………………球面半導体 ４…………………………………バンプ ６，６ａ,６ｂ,２０……………球面半導体接続基板 ８…………………………………第一の主面 ９…………………………………第二の主面 １２………………………………第一面側端子 １６………………………………第二面側端子 ２９………………………………第一・第二面側端子 １９,２０ａ,３０,３２,３４…球面半導体実装構造

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】互いに平行な第一の主面と第二の主面とを
   有する基板であって、 上記第一の主面に形成した球面半導体を実装するための
   第一面側端子と、 上記第二の主面に形成した球面半導体を実装するための
   第二面側端子と、を有する、ことを特徴とする球面半導
   体接続基板。
2. 【請求項２】前記第一面側端子と第二面側端子とが、平
   面視において各主面上の略同じ位置に形成されている、 ことを特徴とする請求項１に記載の球面半導体接続基
   板。
3. 【請求項３】前記第一面側端子と第二面側端子とが、平
   面視において各主面上における球面半導体を実装する位
   置で円環状に複数個ずつ形成されている、 ことを特徴とする請求項１又は２に記載の球面半導体接
   続基板。
4. 【請求項４】請求項１乃至３の何れかに記載の球面半導
   体接続基板を用い、上記接続基板における第一の主面に
   形成された第一面側端子を介して１又は２以上の球面半
   導体のバンプと接続すると共に、 上記接続基板における第二の主面に形成された第二面側
   端子を介して１又は２以上の球面半導体のバンプと接続
   している、 ことを特徴とする球面半導体実装構造。