JP2001203238A - 接点バンプを形成する方法及び集積回路と可撓性回路を結合させる方法並びに接点バンプ及び可撓性回路 - Google Patents

接点バンプを形成する方法及び集積回路と可撓性回路を結合させる方法並びに接点バンプ及び可撓性回路

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ヨウ メン タン
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Abstract

(57)【要約】 (修正有) 【課題】 集積回路などを可撓性回路に取り付けるため
の方法として、接触バンプの内部に生じる局部応力を緩
和する一方、両者の相互電気接続を確保できるようにす
る方法を提供する。また、エポキシ下込め材の使用を容
易にする一方、望ましくない第2の加熱プロセスの必要
を無くす方法を提供する。 【解決手段】 表面上に形成されている複数の接点パッ
ド15を有する集積回路11を提供する行為と、表面区
域と一体に形成されている複数の接点バンプ17を有す
る可撓性回路13を提供する行為と、可撓性回路13の
前記接点バンプ17の少なくとも幾つかを集積回路の前
記接点パッド15の少なくとも幾つかに融合させること
によって、集積回路を可撓性回路に取り付ける行為とを
含む、集積回路を可撓性回路に取り付ける方法。電気接
続の信頼性を向上させるように、接点バンプは、接点パ
ッドに対する接点バンプの取付けの後での接点バンプ内
の局所的な応力の発生を軽減する形状を有する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、一般に相互電気接
続を形成するための方法及び回路に関するものである。
本発明は、特に集積回路などを可撓性回路に結合させる
方法であって、相互電気接続を容易にする接触バンプが
内部応力を緩和する形状または横断面構成を有し、接触
する相手の接触パッド上に形成された酸化物層の浸透を
容易にし、また、予め施されたエポキシ下込め材を硬化
させると同時に接触バンプを接触パッドに融着させるた
めに熱を加える方法及び回路に関するものである。
【0002】
【従来の技術】集積回路などをプリント基板(PWB)に
取り付けるための方法は良く知られている。そのような
方法が、パーソナルコンピュータ用のマザーボードやド
ーターボードなど様々な電子サブアセンブリの製作を可
能にしている。集積回路をプリント基板に取り付けるた
めの現今の方法では、様々な集積回路パッケージ化技
術、例えばデュアル・インライン・パッケージ(DI
P)、プラスチック・リード・チップ・キャリヤ(PLC
C)、セラミック・ピン・グリッド・アレイ(CPGA)、
プラスチック・クワッド・フラット・パック(PQFP)、
クワッド・フラット・パック(QFP)、テープ・キャリ
ヤ・パッケージ(TCP)、ボール・グリッド・アレイ(B
GA)、スィン・スモール・アウトライン・パッケージ・
ガルウィング(TSOP)、スモール・アウトライン・パッ
ケージ・Jリード(SOJ)、シュリンク・スモール・ア
ウトライン・パッケージ・ガルウィング(SSOP)、プラ
スチック・スモール・アウトライン・パッケージ(PSO
P)などと組み合わせた技術を使用している。
【0003】DIPパッケージ化技術では、集積回路パッ
ケージから延びる2列の平行なリードを、プリント基板
に形成された穴の中に通し、その穴の中まで半田付けす
る。随意にソケットを使用してもよい。PLCC技術やCPGA
技術に従ってパッケージ化された集積回路では、代表的
にソケットの使用が要求される。
【0004】PQFP、QFP、TCP、BGA、TSOP、SOJ、SSOPお
よびPSOPは、表面マウント技術の例であり、そこでは、
代表的には、還流半田付け、熱圧縮などの技術によって
パッケージ化された集積回路をプリント基板に直接取り
付ける。例えばBGAは、集積回路パッケージの底面に2次
元アレイが限定されるように形成された複数の接触パッ
ドからなる。各電気接点は、プリント基板表面に形成さ
れた平坦な電気接触パッドの相補的アレイへの相互接続
を容易にする半田の小球からなる。この小球の半田が還
流半田付けの間に溶解し、それで、プリント基板表面に
形成されたコネクタの対応するアレイへの接続を果たす
のである。
【0005】単一の集積回路の表面に形成されるトラン
ジスタの数が増えるにつれて、その集積回路をプリント
基板などに取り付けることはますます難しくなる。単一
の集積回路の表面に形成されるトランジスタの数は、現
在の約8000万個から2000年までに約1億個に増えると予
測される。BGAであれば、相当な数のピンをサポートで
きるので、かなりの数のデバイスを表面に形成した集積
回路に対するの使用を容易にする。集積回路パッケージ
の底面の比較的大きい表面積を利用することによって、
ボール・グリッド・アレイは、集積回路とプリント基板
の間に比較的大きい数の相互電気接続を提供する。
【0006】電気コンポーネント間の電気信号の通信に
使用される可撓性回路は、良く知られている。このよう
な可撓性回路は、一般に可撓性誘電体と、その表面に形
成された複数の可撓性導電ダクトからなる。例えば、可
撓性回路が、配線ハーネス、伝送線または部品コネクタ
を限定してよい。可撓性回路は、プリント基板または電
子アセンブリ相互間の相互電気接続を容易にするのに頻
繁に利用される。
【0007】集積回路などを可撓性回路に取り付けるの
が望ましい場合は多い。集積回路を可撓性回路に直に接
続することで、中間のプリント基板の必要がなくなり、
その結果、かなりのコスト節減が得られる。よって、剛
性のプリント基板を包含しようが包含しまいが電子サブ
アセンブリを限定するために集積回路を可撓性回路に取
り付けるのは望ましいことである。
【0008】一般に、集積回路を剛性にプリント基板に
取り付けるのに使用される多数の同じ方法を、集積回路
を可撓性回路に取り付けるのにも利用してよい。よっ
て、ソケット、現今の表面マウント技術の少なくとも一
方を、集積回路を可撓性回路に取り付けるのに利用して
よい。このような集積回路を可撓性回路に取り付ける現
今の方法は、すでにほぼ満足できるものであることが立
証されているが、それでもなお固有の困難を伴う。例え
ば、パッケージ化してあるしていないに関係なく集積回
路を可撓性回路などの基板に取り付けるには、集積回路
と可撓性回路の間に離隔距離をもたせる接触バンプを利
用するのが望ましい。この離隔距離をもたせることによ
って、集積回路と可撓性回路の間の熱膨張係数のある程
度の不釣り合いが容易に解消できるようになる。すなわ
ち、集積回路か可撓性回路かどちらか一方が他方より大
きく収縮するか膨張するかすると、接触バンプがわずか
に曲がることによってその収縮または膨張の差をある程
度吸収してくれるのである。
【0009】しかしながら、このような接触バンプの曲
がりが、応力破壊の原因となる局部応力を生じさせる可
能性がある。当業者であれば分かる通り、そのような応
力破壊は、接触バンプを通じて導電性を下げる結果とな
り、完全に不連続の事態をもたらす結果となることさえ
あり得る。局部応力が生じても破壊にまで至らない接触
バンプに限定することは可能であるが、そのような作り
は、接触バンプに望まれる本来の目的、すなわち、接触
バンプの相手となる接触パッドの表面に形成された酸化
物層に浸透するという目的を達成するのと反対の作りで
ある。
【0010】当業者であれば分かる通り、酸化物層は頻
繁に金属接触パッドの表面に生成する傾向がある。例え
ば、集積回路、プリント基板および他の電気コンポーネ
ントの接触パッドを限定するのに頻繁に使用されるアル
ミパッドは、大気中の酸素にさらされることによって表
面に酸化アルミニウムの層を形成する傾向がある。この
ような酸化物層は、その下の電気接点との間に適当な電
気接触が作られるのを阻止する傾向がある。そこで、電
気接点との間の望みの導電状態を得るためには、少なく
とも酸化物層の一部を除去することが必要となる。
【0011】現今の慣例によれば、集積回路の表面に形
成された接触バンプが、可撓性回路の表面に形成された
対応する接触パッドと嵌合する。このように嵌合するに
は、接触バンプは、接触バンプの表面に形成された酸化
物層を引っ掻くか、擦るか、そうでなければこれに浸透
しなければならない。接触バンプが酸化物層に浸透し損
なえば、結果的に、接触バンプと接触パッドとの境界面
に望ましくないほど高い抵抗が生じることになる。この
望ましくない高い抵抗が生じると、結果的にデバイスの
破壊が生じることもあり得る。
【0012】また、集積回路の可撓性回路への機械的な
取り付けをエポキシ下込め材によって強化することも望
ましい。エポキシ下込め材は、代表的には、集積回路を
可撓性回路の取り付けた後、この集積回路と可撓性回路
の間の場所に詰め込まれる。しかしながら、現今の慣例
によれば、このようなエポキシ下込め材を使用する場合
には、うまく硬化させるために別に加熱が必要となる。
【0013】現今の慣例によれば、接触バンプを接触パ
ッドとうまく融着させ、それで望みの電気接続を得るた
めに1回、デバイスの加熱が必要である。エポキシ下込
め材をうまく硬化させるためにもう1回、デバイスの加
熱が必要である。しかしながら、可撓性回路の製作、な
らびに集積回路そのものの製作に使用されるポリマー
は、このような2回別々の加熱プロセスによる過熱によ
って望ましくない劣化をこうむる可能性がある。その
上、当業者であれば分かる通り、このような2回別々の
加熱プロセスを採用することは、不都合にも、デバイス
製作のコストを上げることになる。
【0014】
【発明が解決しようとする課題】この点を考えると、集
積回路などを可撓性回路に取り付けるための方法とし
て、そのような電気相互接続のために利用される接触バ
ンプの内部に生じる局部応力を緩和する一方、接触バン
プを対応する接触パッドの酸化物層に望み通り浸透でき
るように保ち、それで、両者の相互電気接続を確保でき
るようにする方法を提供するのが望ましい。
【0015】また、エポキシ下込め材の使用を容易にす
る一方、望ましくない第2の加熱プロセスの必要を無く
す方法を提供するのが望ましい。
【0016】
【課題を解決するための手段】本発明は、特に先行技術
に伴う上記の困難を解消するものである。詳記すれば、
本発明のひとつの側面は、複数の接触パッドを表面に形
成した集積回路を準備し、対応する複数の接触バンプを
表面に、または表面と一体をなすように形成した可撓性
回路を準備することによって、集積回路を可撓性回路に
取り付ける方法からなる。可撓性回路の接触バンプのう
ちの少なくともいくつかを対応する集積回路の接触パッ
ドの少なくともいくつかに融着させることによって、集
積回路を可撓性回路に取り付けるのである。
【0017】接触バンプは、接触バンプを接触パッドに
取り付けた後にその内部に生じる局部応力を緩和する形
状を有する。この接触バンプの形状は、集積回路を可撓
性回路に取り付ける間の接触パッドの酸化物層への浸透
が容易になるような形状である。さらに、本発明のもう
ひとつの側面は、可撓性回路のような電気デバイスの接
触バンプを集積回路のような電気デバイスの接触パッド
に融着させると同時に、エポキシ下込め材を硬化させる
ために熱を加える方法からなる。
【0018】これらの利点、ならびに本発明のその他の
利点は、以下の説明および図面からより明らかとなる。
図示し、説明する実施例に、本発明にもとることなく請
求項の範囲内で変更を加えてよいことは、容易に理解さ
れよう。
【0019】
【発明の実施の形態】添付図面に則して以下に述べる詳
細な説明は、本発明の現に優先的な実施例の説明を目的
とするものであり、本発明がいかなる態様で実施できる
か、その単なる態様を紹介することを目的とするもので
はない。以下、本発明に従って実現できる機能および手
順を図面に示す実施例に則して詳細に説明する。但し、
本発明にもとることなく別の実施例によっても同等の機
能および手順が実現できることを理解すべきである。
【0020】本発明は、複数の接触パッドを表面に形成
した集積回路を、対応する複数の接触バンプを表面に形
成した可撓性回路に合わせることによって、集積回路を
可撓性回路に取り付ける方法からなる。接触バンプは、
必要に応じ可撓性回路に一体をなすように形成してよ
い。可撓性回路の接触バンプのうちの少なくともいくつ
かを対応する集積回路の接触パッドの少なくともいくつ
かに融着させることによって、集積回路を可撓性回路に
取り付ける。
【0021】本発明のひとつの側面によれば、接触バン
プは、接触バンプを集積回路の接触パッドに取り付けた
後に接触バンプ内部に生じる局部応力を緩和する形状を
有する。当業者であれば分かる通り、そのような応力
は、例えば温度変化の結果として集積回路が可撓性回路
に関して相対運動を起こすというように、集積回路と可
撓性回路が異なる膨張係数を有する時に生じやすい。
【0022】接触バンプ内部の応力生成を緩和すること
によって、接触バンプ内部に望ましくない応力破壊が生
じる可能性は減じられ、その結果、集積回路の可撓性回
路への接続の信頼性は大いに高められる。当業者であれ
ば分かる通り、集積回路が基板に取り付けられる方法と
同様の方法で多種多様な電子デバイスまたは電子コンポ
ーネントが基板に取り付けられる。すなわち、様々な電
子デバイスまたは電子コンポーネントが、集積回路に使
用されるのと同様の接触パッドを使用するのである。例
えば、マルチチップ・モジュールや様々なパッケージ化
された電子コンポーネントが、集積回路が取り付けられ
るのと同様の方法でプリント基板または可撓性回路に取
り付けられるのである。
【0023】ここで使用された通り、集積回路“Ainteg
rated circuit@”という術語は、集積回路が基板に取
り付けられる方法と同様の方法で基板に取り付けられる
すべての電子デバイス、例えば可撓性回路などを包含す
るものと定義される。よって、ここで使用された通りの
集積回路“Aintegrated circuit@”という用語は、マ
ルチチップ・モジュール、ハイブリッド、裸の集積回路
(ダイス)、パッケージ化集積回路および集積回路にお
けると同様の電気接点を利用する他のあらゆる電子デバ
イスを包含するものと定義される。
【0024】本発明のひとつの側面によれば、集積回路
の接触パッドは、ほぼ平面のアルミ接触パッドからな
る。あるいは、集積回路の接触パッドは、接触バンプま
たは接触ボールからなってよい。実際、本発明は、表面
マウント技術による多種多様な接点構成を持つ集積回路
を可撓性回路に取り付けるのに利用してよいと考えられ
る。実際、接触バンプが集積回路または他のデバイスの
表面に形成してあってもよく、接触パッドが可撓性回路
の表面の形成してあってもよい。
【0025】本発明のひとつの側面によれば、可撓性回
路の接触バンプは、接触バンプを集積回路などの接触パ
ッドに取り付けた後に応力がほぼ接触バンプ全体に分布
するのを促すように形成される。可撓性回路の接触バン
プは、そのように応力が全体にわたってほぼ一様に分布
するのを促す形状を有する。さらに、可撓性回路の接触
バンプは、集積回路などの接触パッドの酸化物層に接触
バンプが浸透する度合いを強める形状を有する。
【0026】よって、本発明の接触バンプは、集積回路
と可撓性回路の間に適当な電気接続を実現させるため
に、その内部における局部応力生成によって望ましくな
い応力破壊が生じるのを緩和するように形成され、ま
た、集積回路などのアルミ接触パッドの表面に頻繁に生
成する酸化物層への浸透を容易にする形状を有するよう
にも作られる。
【0027】当業者であれば分かる通り、望ましくない
応力破壊が生じるのを緩和することと酸化物層に浸透す
ることの両方が可能な接触バンプを作ろうとすること
は、相反する目的を同時に達成しようとするのと同義で
ある。局部応力生成は、バンプの縦横比をより小さくす
る、すなわち、より短く、より幅広い形にすることによ
って緩和できる。接触バンプを酸化物層により容易に浸
透できるようにするためには、接触バンプをより細く、
より尖った形にすることが必要となる。よって、局部応
力生成を緩和することと酸化物層に浸透することの両方
が可能な接触バンプを作るためには、接触バンプの高さ
と幅の両方のパラメータの間の兼ね合いまたは釣合いが
要求される。
【0028】下にさらに詳しく述べる通り、可撓性回路
の接触バンプは、高さが約0.0254mmから約0.2
032mmまでの間、代表的には0.1524mmである。
各接触バンプの底部は、望ましくは幅が約0.0254
mmから約0.254mmまでの間、代表的には約0.20
32mmである。接触バンプの傾き角は、約40度から約80
度までの間、代表的には約75度である。接触バンプのチ
ップ半径は、約0.0254mmから約0.762mmまで
の間、代表的には0.508mmである。
【0029】可撓性回路の接触バンプは、代表的には、
その数が集積回路の接触パッドの数にほぼ合致するよう
に、また、集積回路の接触パッドに対してほぼ相補的な
関係を持つように形成される。集積回路の接触パッド
は、望ましくない鉛の使用を抑えるために無鉛材料で作
ってよい。接触バンプは、導電率の高い接続の形成を容
易にする一方、鉛を不必要とするために金、例えば準純
金で作ってよい。本発明のひとつの側面によれば、可撓
性回路の接触バンプは、銅の層の上に形成された準純金
の層からなる。
【0030】可撓性回路の接触バンプを集積回路の接触
パッドに融着させるのに熱圧着エネルギーまたはサーモ
ソニックエネルギーを利用してよい。どちらのケースで
も、代表的には熱を加える。必要に応じ、集積回路を可
撓性回路に取り付ける前に、可撓性回路と集積回路の中
間にエポキシ下込め材を施す。エポキシ下込め材は、要
望に応じ集積回路に施しても、可撓性回路に施しても、
あるいは集積回路と可撓性回路の両方に施してもよい。
【0031】本発明のひとつの側面によれば、エポキシ
下込め材を硬化させると同時に、可撓性回路の接触バン
プを集積回路の接触パッドに融着させるのを容易にする
ために熱を加える。随意に、集積回路をほぼ覆うととも
に、集積回路に最も近い可撓性回路の部分も覆うように
カプセル材を集積回路に施してよい。このようなカプセ
ル材のひとつの例が、カリフォルニア州ピッツバーグの
デクスター・ハイゾール・エアロスペース社が販売して
いるHysol FP4544である。当業者であれば分かる通り、
このようなカプセル材は、集積回路と可撓性回路の間の
接続を物理的、化学的に保護してくれる。
【0032】図1について説明すると、本発明は、集積
回路11を可撓性回路13に取り付ける方法からなる。集積
回路11は、接触パッド15のアレイがその下面に形成して
あり、可撓性回路13の方は、対応する接触バンプ17のア
レイが上面に形成してある。当業者であれば分かる通
り、可撓性回路13は、プリント基板の相互接続、電子ア
センブリ、配線ハーネス、多線導体など様々な用途に普
通に使用される。集積回路の可撓性回路への接続を容易
にすることによって、可撓性回路は、増幅器、論理装
置、マルチプレクサなどの能動回路や、LED、LCD読み出
しなどのディスプレイからなるように作ってあってよ
い。
【0033】接触バンプ17を集積回路11上よりむしろ可
撓性回路13上に形成することによって、バンプを形成す
る、半田球を施す、あるいはそうでなければ集積回路の
平坦な電気接点を改良する必要は無くなる。当業者であ
れば分かる通り、可撓性回路13は、例えばトランジスタ
などの能動回路を包含せず、従って、さほどデリケート
でなく、扱い易いので、接触バンプ17を可撓性回路13の
表面に形成する方が、プロセスは単純であり、費用も少
なくて済む。つまり、接触バンプ17を集積回路11の表面
よりむしろ可撓性回路13の表面に形成することは、コス
ト的に多大の利益をもたらすのである。
【0034】例えば、自動車エンジンセンサとダッシュ
ボード・インジケータの間の電気信号の多重送信を容易
にするために、集積回路を可撓性回路に取り付けてよ
く、そうすることによって、複雑さは大幅に解消され、
必要とされる可撓性回路のコストは大幅に減じられる。
それどころか、ダッシュボード・インジケータ自体、本
発明の方法論に従って可撓性回路に取り付けられるLCD
ディスプレイからなっていてよい。
【0035】集積回路11と他の電気コンポーネントの間
の相互電気接続が得られるように、導電性のダクトまた
はトレース12が接触バンプ17から延びている。必要に応
じ経由点14は、可撓性回路13の反対側に形成された、ま
たは可撓性回路13の中間層に形成された同様のトレース
とトレースの電気接続を提供する。接触バンプのいくつ
かは、望みの電気コンポーネントとの電気接触を容易に
するために自身の真下に形成された経由点を有する。
【0036】図2について説明すると、集積回路11は、
可撓性回路13の接触バンプ17を集積回路11の接触パッド
15などの電気接点に融着させることによって、可撓性回
路13に取り付けられる。接触パッド15は、代表的にはア
ルミニウムで作られる。接触バンプ17は、望ましくは、
加熱および圧着された時、または他の形のエネルギー、
例えば音響エネルギーが印加された時に集積回路のアル
ミ接触パッド15に融着できる準純金からなる。よって、
可撓性回路13の接触バンプ17を集積回路11の接触パッド
15に融着させるのに熱圧着エネルギーおよびサーモソニ
ックエネルギーの少なくとも一方を利用してよい。
【0037】本発明のひとつの側面によれば、各接触バ
ンプ17は、下に詳細に述べる通り、その垂直軸を中心と
してほぼ対称であり、局部応力生成を緩和する一方、接
触パッド15の表面に生成する酸化アルミニウムへの浸透
を容易にする横断面構成または輪郭を有するように形成
される。接触バンプによってもうけられた離隔距離、寸
法Eは、可撓性回路と集積回路の間の熱膨張係数の不釣
り合いによって生じる応力の分散を助ける。
【0038】必要に応じ、エポキシ下込め材19が、集積
回路11と可撓性回路13の中間に設けてある。当業者であ
れば分かる通り、このようなエポキシ下込め材は、接触
バンプ17および接触パッド15の望ましくない汚染を阻止
する物理的バリヤの役目を果たす。つまり、エポキシ下
込め材19は、接触バンプ17および接触パッド15の望まし
くない酸化を阻止するのである。必要に応じ、接触バン
プ17および接触パッド15の望ましくない汚染をさらに阻
止するためにカプセル材(図4の22)を利用してよい。
エポキシ下込め材19は、また、集積回路11を可撓性回路
13に確実に取り付ける機能を果し、集積回路11と可撓性
回路13の間の熱膨張係数(TCE)の不釣り合いによって
生じる応力を分散させ、緩和するのにも役立つ。
【0039】よって、エポキシ下込め材19とバンプ形状
は、共同で、接触バンプ17に望ましくない応力破壊の生
じる可能性を大幅に減じ、それによって、集積回路11の
可撓性回路13への接続の信頼性を大いに高める働きをす
る。図3について説明すると、本発明のひとつの側面と
して、準純金20が、バンプまたは突起21をほぼ覆う層を
形作っている。突起21は、望ましくは銅で作ってある。
【0040】接触バンプ17は、バンプを限定するために
金属メッキまたは金属析出によって形成してあってよ
い。あるいは、1993年5月4日付けでCrumley他に付与さ
れた米国特許第5,207,887号または1994年11月15日付け
でCrumley他に付与された米国特許第5,364,277号(両方
とも、ここに参考として引用する)において開示された
ようなマンドレルプロセスを、接触バンプ17を作るのに
利用してよい。当業者であれば、接触バンプ17を作るの
に適した方法は他にも多々あることが分かるであろう。
【0041】図4について説明すると、カプセル材22
は、集積回路11と、集積回路11に最も近い可撓性回路13
の部分をほぼ覆うように形成してあってよい。このよう
なカプセル材のひとつの例が、カリフォルニア州ピッツ
バーグのデクスター・ハイゾール・エアロスペース社が
製造しているHysol FP4544である。カプセル材はまた、
可撓性回路13の接触バンプ17と集積回路11の接触パッド
15とによって作られた電気接続部を腐食するか、そうで
なければ劣化させるかしかねない外部汚染物質からこれ
らを守る働きもする。カプセル材22はまた、機械的な保
護の働きも持ち、集積回路を可撓性回路13の上の定位置
に保持してくれる。本発明の別の側面によれば、エポキ
シ下込め材19とカプセル材22のいかなる組み合わせも、
望み通り利用してよい。
【0042】図5について説明すると、ここには、接触
バンプ17の詳細な構成または輪郭が示してある。各バン
プ17は、その垂直軸30を中心としてほぼ放射状に対称で
ある。接触バンプ17の輪郭は、その内部に生じる局部応
力を緩和する一方、集積回路11の電気接点、すなわち接
触パッド15の酸化物層に浸透できる状態に保つ仕方で限
定されている。
【0043】当業者であれば分かる通り、局部応力生成
は、接触バンプをより短く、より幅広く、そしてさほど
尖っていない形にすることことによって緩和される。と
ころが、酸化層への浸透は、接触バンプをより細く、よ
り尖った形にすることによって促進される。つまり、応
力緩和と酸化層浸透というのは、一方を強めると他方が
弱められるという相反する目的というわけである。
【0044】本発明によれば、高さ(寸法A)、底部幅
(寸法B)、傾き(角度C)、チップ半径(寸法D)の各
パラメータの間で釣合いを取ることによって、局部応力
生成が望みの程度に緩和されると同時に、接触バンプ17
が接触パッド15の酸化層に浸透できる状態に保たれるこ
とになる。本発明によれば、高さ(寸法A)は約0.0
254mmから約0.2032mmまでの間、望ましくは
0.1524mm、底部幅(寸法B)は約0.0254mm
から約0.254mmまでの間、望ましくは0.2032
mm、傾き角(寸法C)は約40度から約80度までの間、望
ましくは75度、チップ半径(寸法D)は約0.0254m
mから約0.762mmまでの間、望ましくは0.508m
mである。
【0045】図6について説明すると、ここには、本発
明のひとつの側面に従って集積回路を可撓性回路に取り
付ける手順が示してある。ブロック101に示す通り、応
力を緩和し、酸化層に浸透する形の接触バンプを有する
可撓性回路を、集積回路11が可撓性回路13に確実に取り
付けられるように(図1〜4)形成する。ブロック102に
示す通り、集積回路11の可撓性回路13への接続の信頼性
と持続性がさらに高められるように、随意にエポキシ下
込め材を施す。これは、上に詳述した通りである。この
ようにエポキシ下込め材を予め施すことによって、後か
らエポキシ下込め材を集積回路11と可撓性回路13の間に
詰め込む必要は無くなる。
【0046】ブロック103に示す通り、集積回路11と可
撓性回路13を整合用取付具にはめ込み、これで、可撓性
回路13の接触バンプ17が集積回路11の接触パッド15に、
その望みの整合度に応じて容易に取り付けられるように
する。一般に、集積回路11は、可撓性回路13の各接触バ
ンプ17が集積回路11の各接触パッド15とその中心付近で
接触するように可撓性回路13に関して整合されることに
なる。
【0047】ブロック104に示す通り、集積回路11の電
気接点、すなわち接触パッド15を可撓性回路13の接触バ
ンプ17と接触させる。ブロック105に示す通り、可撓性
回路13の接触バンプ17を集積回路11の接触パッド15に融
着させる。この場合、望みに応じて、下に詳述する通
り、熱圧着エネルギーおよびサーモソニックエネルギー
の少なくとも一方を利用してよい。
【0048】ブロック106に示す通り、可撓性回路13の
接触バンプ17を集積回路11の接触パッド15に融着させた
後、この融着によってできた可撓性回路アセンブリを整
合用取付具からはずし、望みの電子サブアセンブリが作
られるようにする。ブロック107に示す通り、必要に応
じカプセル材を、集積回路11の大部分が覆われるように
施す。これは、上に述べた通りである。
【0049】図7について説明すると、ここには、本発
明の別の側面に従って、接触バンプ17を接触パッド15に
融着すると同時にエポキシ下込め材を硬化させる手順が
示してある。ブロック201に示す通り、表面に接触バン
プを形成した可撓性回路13は、上に述べたのとは別に、
応力を緩和し、酸化層に浸透する形に作られたのでない
接触バンプを有するように作ってもよい。但し、望むな
らば、接触バンプは、上に詳述した通りに応力を緩和
し、酸化層に浸透する形に作ってよい。
【0050】ブロック202に示す通り、エポキシ下込め
材を集積回路11および可撓性基板13の少なくとも一方に
施す。再度、このようにエポキシ下込め材を予め施すこ
とによって、後からエポキシ下込め材を詰め込む必要は
無くなる。ブロック203に示す通り、集積回路と可撓性
回路を整合用取付具にはめ込み、これで、集積回路11が
可撓性回路13と確実に整合されるようにする。
【0051】ブロック204に示す通り、集積回路11の電
気接点、すなわち接触パッド15を可撓性回路13の接触バ
ンプ17と接触させ、これで、集積回路11を可撓性基板13
に望み通り取り付けることが容易にできる。ブロック20
5に示す通り、集積回路11の接触パッド15を可撓性回路1
3の接触バンプ17と接触させた後、集積回路11および可
撓性回路13の少なくとも一方に熱を加える。詳記すれ
ば、可撓性回路13の接触バンプ17と集積回路11の接触パ
ッド15を加熱し、これで、接触バンプ17の対応する接触
パッド15への融着が促進される。このように融着を促進
するために圧力および音響エネルギーの少なくとも一方
を利用してよい。これは、ブロック206に示す通りであ
る。このように熱を加えることによって、融着が促進さ
れると同時にエポキシ下込め材19の硬化も促進される。
これも、ブロック206に示す通りである。
【0052】このようにして、接触バンプ17の接触パッ
ド15への融着とエポキシ下込め材の硬化の両方が、これ
らのプロセスに必要な時間を短縮する方向で同時に行わ
れ、その間に、集積回路11と可撓性回路13の間に信頼で
きる接続を持つ電子サブアセンブリが出来上がってい
く。ブロック207に示す通り、熱を加える段階205に続い
て、可撓性回路アセンブリを整合用取付具からはずす。
【0053】ブロック208に示す通り、望みに応じて随
意に、カプセル材22を、集積回路11の大部分と集積回路
11に最も近い可撓性回路13の部分が覆われるように施
す。これで、本発明に従って、集積回路などを可撓性回
路に取り付ける信頼できる方法が提供されたわけであ
る。可撓性回路の接触バンプ内部における望ましくない
応力割れ発生による問題点は解消され、エポキシ下込め
材を随意に利用した場合でも、エポキシ下込め材硬化の
ために別に加熱する望ましくない手間は必要とされな
い。
【0054】ここに図面に則して説明した集積回路を可
撓性回路に取り付ける方法は、本発明の現に望ましい実
施例のひとつに過ぎないことは理解されよう。実際、本
発明の精神および範囲を逸脱することなく、実施例に様
々な改良や変更を加えることができる。例えば、集積回
路以外の多種多様な電子デバイスを本発明に従って可撓
性回路に取り付けてよい。これだけでなく他にも様々な
改良や変更が可能であることは当業者には明白であり、
様々な改良や変更を、本発明に従って様々な用途に適用
できるように加えてよい。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に従って可撓性回路に取り付けられた集
積回路の斜視図で、下にある可撓性回路の接触バンプを
示すために集積回路の一部が切り取ってある。
【図2】図1の集積回路と可撓性回路の一部の側面横断
面図で、集積回路の接触パッドと接触する可撓性回路の
接触バンプを示す。
【図3】図1の単一の接触バンプの代替構造の拡大横断
面図で、可撓性回路の銅突起の表面に形成されたほぼ純
金の層を示す。
【図4】本発明に従って可撓性回路に取り付けられた集
積回路の側面横断面図で、集積回路と可撓性回路の中間
に設けられたエポキシ下込め材を示し、集積回路を覆う
ように形成されたカプセル材も示す。
【図5】本発明に従って形成された単一の接触バンプの
拡大輪郭図で、その重要寸法を示す。
【図6】本発明のひとつの側面に従って集積回路を可撓
性回路に取り付ける方法を示すフローチャートで、内部
に生じる局部応力が緩和されるように接触バンプを形成
する一方、接触バンプが接触する相手である集積回路の
接触パッドの酸化物層に望み通り浸透できるようにする
プロセスを含む。
【図7】本発明のもうひとつの側面に従って集積回路を
可撓性回路に取り付ける方法を示すフローチャートで、
集積回路と可撓性回路に熱を加えることによって、可撓
性回路の接触バンプを集積回路の接触パッドに容易に融
着できるようにすると同時に、エポキシ下込め材の硬化
を容易にするプロセスを含む。
【符号の説明】
11…集積回路 12…トレース 13…可撓性回路 15…接触パッド 17…接触バンプ 19…エポキシ下込め材 22…カプセル材
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ジピン ワン シンガポール国,シンガポール 650336, ナンバー10−311,ブキット バトック ストリート 336 (72)発明者 タン ヨウ メン シンガポール国,シンガポール 640524, ナンバー10−249,ジュロン ウエスト ストリート 52,ビーエルケー 524 (72)発明者 クリスティーナ チュン マン ツイ シンガポール国,シンガポール 118998, ノーマントン パーク ナンバー15−153

Claims (59)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 接点バンプを形成する方法であって、 約0.0254mmから約0.2032mmの高さを有する
    ように導電材料を形成する段階と、 約0.0254mmから約0.254mmの基部幅を有する
    ように前記導電材料を形成する段階と、 約40度から約80度の傾斜角度を有するように前記導
    電材料を形成する段階と、 約0.0254mmから約0.726mmの先端半径を有す
    るように前記導電材料を形成する段階と、を含む方法。
  2. 【請求項2】 前記導電材料を高さ約0.1524mmに
    形成し、 前記導電材料を基部幅約0.2032mmに形成し、 前記導電材料を傾斜角度約75度に形成し、および、 前記導電材料を先端半径約0.508mmに形成する請求
    項1に記載の方法。
  3. 【請求項3】 可撓性回路に集積回路を取り付ける方法
    であって、 表面上に形成されている複数の接点パッドを有する集積
    回路を提供する段階と、 表面と一体に形成されている複数の接点バンプを有する
    可撓性回路を提供する段階と、 前記可撓性回路の前記接点バンプの少なくとも幾つかを
    前記集積回路の前記接点パッドの少なくとも幾つかに融
    合させることによって、前記集積回路を前記可撓性回路
    に取り付ける段階と、を含み、 前記接点バンプは、前記接点パッドへの前記接点バンプ
    の取付けの後の前記接点バンプ内の局所的な応力の発生
    を軽減する形状を有する方法。
  4. 【請求項4】 前記集積回路の前記接点パッドが、接点
    パッドを含む請求項3に記載の方法。
  5. 【請求項5】 前記可撓性回路の前記接点バンプは、前
    記接点パッドへの前記接点バンプの取付けの後の前記接
    点バンプ全体にわたっての応力の分散を促進する形状を
    有する請求項3に記載の方法。
  6. 【請求項6】 前記可撓性回路の前記接点バンプは、前
    記接点パッドへの前記接点バンプの取付けの後の前記接
    点バンプ全体にわたって概ね一様な応力の分散を促進す
    る形状を有する請求項3に記載の方法。
  7. 【請求項7】 前記可撓性回路の前記接点バンプは、前
    記接点バンプによる前記集積回路の前記接点パッドの酸
    化層の貫入を増進する形状を有する請求項3に記載の方
    法。
  8. 【請求項8】 前記可撓性回路の前記接点バンプは、約
    0.0245mmから約0.2032mmの高さと、約0.
    0254mmから約0.254mmの基部幅と、約40度か
    ら約80度の傾斜角度と、約0.0254mmから約0.
    726mmの先端半径と、を有する請求項3に記載の方
    法。
  9. 【請求項9】 前記可撓性回路の前記接点バンプは、約
    0.1524mmの高さと、約0.2032mmの基部幅
    と、約75度の傾斜角度と、約0.508mmの先端半径
    とを有する請求項3に記載の方法。
  10. 【請求項10】 前記集積回路の前記接点パッドが、鉛
    を含まない接点パッドである請求項3に記載の方法。
  11. 【請求項11】 前記接点バンプの個数が、前記集積回
    路の前記接点パッドの個数に概ね一致し、かつ、前記可
    撓性回路の前記接点バンプが前記集積回路の前記接点パ
    ッドに対して概ね相補的な形に形成されるように、前記
    可撓性回路の前記接点バンプが形成される請求項3に記
    載の方法。
  12. 【請求項12】 前記集積回路の前記接点パッドは、概
    ね平らなパッドを含む請求項3に記載の可撓性回路に集
    積回路を取り付ける方法。
  13. 【請求項13】 前記集積回路の前記接点パッドは、概
    ね平らなアルミニウムパッドを含む請求項3に記載の可
    撓性回路に集積回路を取り付ける方法。
  14. 【請求項14】 前記可撓性回路の前記接点バンプは、
    準純金を含む請求項3に記載の可撓性回路に集積回路を
    取り付ける方法。
  15. 【請求項15】 前記可撓性回路の前記接点バンプは、
    準純金の層を含む請求項3に記載の可撓性回路に集積回
    路を取り付ける方法。
  16. 【請求項16】 前記可撓性回路の前記接点バンプは、
    銅層上に形成された準純金の層を含む請求項3に記載の
    可撓性回路に集積回路を取り付ける方法。
  17. 【請求項17】 前記可撓性回路の前記接点バンプを前
    記集積回路の前記接点パッドに融合させることが、前記
    可撓性回路の前記接点バンプを前記集積回路の前記接点
    パッドに熱圧着することである請求項3に記載の可撓性
    回路に集積回路を取り付ける方法。
  18. 【請求項18】 前記可撓性回路の前記接点バンプを前
    記集積回路の前記接点パッドに融合させることが、前記
    可撓性回路の前記接点バンプと前記集積回路の前記接点
    パッドとに対してサーモソニックエネルギーを加えるこ
    とである請求項3に記載の可撓性回路に集積回路を取り
    付ける方法。
  19. 【請求項19】 前記集積回路を前記可撓性回路に取り
    付ける前に、前記可撓性回路と前記集積回路との中間に
    エポキシ下充填材を施す段階をさらに含む請求項3に記
    載の可撓性回路に集積回路を取り付ける方法。
  20. 【請求項20】 前記集積回路を前記可撓性回路に取り
    付ける前に、前記可撓性回路にエポキシ下充填材を施す
    段階をさらに含む請求項3に記載の可撓性回路に集積回
    路を取り付ける方法。
  21. 【請求項21】 前記集積回路を前記可撓性回路に取り
    付ける前に、前記集積回路にエポキシ下充填材を施す段
    階をさらに含む請求項3に記載の可撓性回路に集積回路
    を取り付ける方法。
  22. 【請求項22】 前記集積回路を前記可撓性回路に取り
    付ける前に、前記可撓性回路と前記集積回路との中間に
    エポキシ下充填材を施す段階をさらに含み、前記エポキ
    シ下充填材の硬化と、前記可撓性回路の前記接点バンプ
    と前記集積回路の前記接点パッドとの融合とが概ね同時
    に生じることを促進するために熱が加えられる請求項3
    に記載の可撓性回路に集積回路を取り付ける方法。
  23. 【請求項23】 封入材が前記集積回路を概ね覆いかつ
    前記集積回路の直近の前記可撓性回路の一部分も覆うよ
    うに、封入材を施す段階をさらに含む請求項3に記載の
    可撓性回路に集積回路を取り付ける方法。
  24. 【請求項24】 Hysol FP4544が前記集積
    回路を概ね覆いかつ前記集積回路の直近の前記可撓性回
    路の一部分も覆うように、Hysol FP4544を
    施す段階をさらに含む請求項3に記載の可撓性回路に集
    積回路を取り付ける方法。
  25. 【請求項25】 集積回路を可撓性回路に取り付ける方
    法であって、 表面上に形成されている複数の接点パッドを有する集積
    回路を調達する段階と、 表面上に形成されている複数の接点バンプを有する可撓
    性回路を調達する段階と、 前記可撓性回路と前記集積回路との中間にエポキシの下
    充填材を施す段階と、 前記エポキシ下充填材を施した後に、前記可撓性回路の
    前記接点バンプの少なくとも幾つかを前記集積回路の対
    応する前記接点パッドに融合させることによって、前記
    集積回路を前記可撓性回路に取り付ける段階と、を含む
    方法。
  26. 【請求項26】 前記集積回路の前記接点パッドは、接
    点パッドを含む請求項25に記載の方法。
  27. 【請求項27】 前記可撓性回路と前記集積回路との中
    間にエポキシ下充填材を施すことが、前記集積回路を前
    記可撓性回路に取り付ける前に前記可撓性回路にエポキ
    シ下充填材を施すことである請求項25に記載の可撓性
    回路に集積回路を取り付ける方法。
  28. 【請求項28】 前記可撓性回路と前記集積回路との中
    間にエポキシ下充填材を施すことが、前記集積回路を前
    記可撓性回路に取り付ける前に前記集積回路にエポキシ
    下充填材を施すことである請求項25に記載の可撓性回
    路に集積回路を取り付ける方法。
  29. 【請求項29】 前記エポキシ下充填材の硬化と、前記
    可撓性回路の前記接点バンプと前記集積回路の前記接点
    パッドとの融合とが概ね同時に生じることを促進するた
    めに、熱が加えられる請求項25に記載の可撓性回路に
    集積回路を取り付ける方法。
  30. 【請求項30】 前記可撓性回路の前記接点バンプは、
    前記接点バンプの個数が前記集積回路の前記接点パッド
    の個数に概ね一致するように形成され、前記可撓性回路
    の前記接点バンプは前記集積回路の前記接点パッドに対
    して概ね相補的な形に形成される請求項25に記載の方
    法。
  31. 【請求項31】 前記集積回路の前記接点パッドは、略
    平坦なパッドを含む請求項25に記載の可撓性回路に集
    積回路を取り付ける方法。
  32. 【請求項32】 前記集積回路の前記接点パッドは、略
    平坦なアルミニウムパッドを含む請求項25に記載の可
    撓性回路に集積回路を取り付ける方法。
  33. 【請求項33】 前記可撓性回路の前記接点バンプは、
    準純金を含む請求項25に記載の可撓性回路に集積回路
    を取り付ける方法。
  34. 【請求項34】 前記可撓性回路の前記接点バンプは、
    準純金の層を含む請求項25に記載の可撓性回路に集積
    回路を取り付ける方法。
  35. 【請求項35】 前記可撓性回路の前記接点バンプは、
    銅層上に形成されている準純金の層を含む請求項25に
    記載の可撓性回路に集積回路を取り付ける方法。
  36. 【請求項36】 前記可撓性回路の前記接点バンプを前
    記集積回路の前記接点パッドに融合させることが、前記
    可撓性回路の前記接点バンプと前記集積回路の前記接点
    パッドとに対して熱圧縮を施すことである請求項25に
    記載の可撓性回路に集積回路を取り付ける方法。
  37. 【請求項37】 前記可撓性回路の前記接点バンプを前
    記集積回路の前記接点パッドに融合させることが、前記
    可撓性回路の前記接点バンプと前記集積回路の前記接点
    パッドとに対してサーモソニックエネルギーを加えるこ
    とである請求項25に記載の可撓性回路に集積回路を取
    り付ける方法。
  38. 【請求項38】 封入材が前記集積回路を概ね覆い、か
    つ前記集積回路の直近の前記可撓性回路の一部分も覆う
    ように、封入材を施す段階をさらに含む請求項25に記
    載の可撓性回路に集積回路を取り付ける方法。
  39. 【請求項39】 Hysol FP4544が前記集積
    回路を概ね覆い、かつ前記集積回路の直近の前記可撓性
    回路の一部分も覆うように、Hysol FP4544
    を施す段階をさらに含む請求項25に記載の可撓性回路
    に集積回路を取り付ける方法。
  40. 【請求項40】 約0.0254mmから約0.2032
    mmの高さと、約0.0254mmから約0.254mmの基
    部幅と、約40度から約80度の傾斜角度と、約0.0
    254mmから約0.726mmの先端半径とを有する導電
    材料を含む接点バンプ。
  41. 【請求項41】 前記導電材料は、約0.1524mmの
    高さと、約0.2032mmの基部幅と、約75度の傾斜
    角度と、約0.508mmの半径とを有する請求項40に
    記載の接点バンプ。
  42. 【請求項42】 可撓性回路であって、 表面上に形成されている複数の接点バンプを有する可撓
    性回路と、 前記可撓性回路に取り付けられておりかつ表面上に形成
    されている複数の接点を有する少なくとも1つの集積回
    路と、を含み、 前記可撓性回路の前記接点バンプは、前記少なくとも1
    つの集積回路の前記接点パッドに融合しており、 前記接点バンプは、前記接点パッドに対する前記接点バ
    ンプの取付けの後での前記接点バンプ内の局所的な応力
    の発生を軽減する形状を有する可撓性回路。
  43. 【請求項43】 前記接点パッドが、接点パッドを含む
    請求項42に記載の可撓性回路。
  44. 【請求項44】 前記可撓性回路の前記接点バンプは、
    前記接点パッドに対する前記接点バンプの取付けの後で
    の前記接点バンプ全体にわたっての応力の分散を促進す
    る形状を有する請求項42に記載の可撓性回路。
  45. 【請求項45】 前記可撓性回路の前記接点バンプは、
    前記接点パッドに対する前記接点バンプの取付けの後で
    の前記接点バンプ全体にわたっての応力の分散を概ね一
    様に促進する形状を有する請求項42に記載の可撓性回
    路。
  46. 【請求項46】 前記可撓性回路の前記接点バンプは、
    前記接点バンプによる前記集積回路の前記接点パッドの
    酸化層の貫入を増進する形状を有する請求項42に記載
    の可撓性回路。
  47. 【請求項47】 前記可撓性回路の前記接点バンプは、
    約0.0254mmから約0.2032mmの高さと、約
    0.0254mmから約0.254mmの基部幅と、約40
    度から約80度の傾斜角度と、約0.0254mmから約
    0.726mmの先端半径とを有する請求項42に記載の
    可撓性回路。
  48. 【請求項48】 前記可撓性回路の前記接点バンプは、
    約0.1524mmの高さと、約0.2032mmの基部幅
    と、約75度の傾斜角度と、約0.508mmの半径とを
    有する請求項42に記載の可撓性回路。
  49. 【請求項49】 前記接点バンプと前記接点パッドは、
    鉛を含まない接点バンプと鉛を含まない接点パッドとを
    含み、前記可撓性回路の前記接点バンプは、鉛を含む半
    田を使用せずに、前記少なくとも1つの集積回路の接点
    パッドに融合されている請求項42に記載の可撓性回
    路。
  50. 【請求項50】 前記集積回路の前記接点パッドは、略
    平坦なパッドを含む請求項42に記載の可撓性回路。
  51. 【請求項51】 前記集積回路の前記接点パッドは、略
    平坦なアルミニウムパッドを含む請求項42に記載の可
    撓性回路。
  52. 【請求項52】 前記可撓性回路の前記接点バンプは、
    準純金を含む請求項42に記載の可撓性回路。
  53. 【請求項53】 前記集積回路を概ね覆い、かつ前記集
    積回路の直近の前記可撓性回路の一部分も覆う封入材を
    さらに含む請求項42に記載の可撓性回路。
  54. 【請求項54】 前記集積回路を概ね覆いかつ前記集積
    回路の直近の前記可撓性回路の一部分も覆うHysol
    FP4544をさらに含む請求項42に記載の可撓性
    回路。
  55. 【請求項55】 前記可撓性回路の前記接点バンプは準
    純金の層を含む請求項42に記載の可撓性回路。
  56. 【請求項56】 前記可撓性回路の前記接点バンプは、
    銅層上に形成されている準純金の層を含む請求項42に
    記載の可撓性回路。
  57. 【請求項57】 前記可撓性回路と前記少なくとも1つ
    の集積回路との中間に配置されているエポキシの下充填
    材をさらに含む請求項42に記載の可撓性回路。
  58. 【請求項58】 第1の電気部品を第2の電気部品に取
    り付ける方法であって、 前記第1の電気部品上に接点パッドを形成することと、 対応する接点バンプを前記第2の電気部品上に形成する
    ことと、を含み、 前記接点バンプは、前記接点パッドに対する前記接点バ
    ンプの取付けの後での前記接点バンプ内での局所的な応
    力の発生を軽減する形状を有し、前記接点バンプは、前
    記第1の電気回路の前記接点パッドの酸化物層の貫入を
    増進する形状をさらに有する方法。
  59. 【請求項59】 電気的な相互接続であって、 基板と、 前記基板上に形成されている少なくとも1つの接点バン
    プと、を含み、 前記少なくとも1つの接点バンプは、前記接点パッドに
    対する前記接点バンプの取付けの後での前記接点バンプ
    内での局所的な応力の発生を軽減する形状を有し、前記
    接点バンプは、前記第1の電気回路の前記接点パッドの
    酸化物層の貫入を増進する形状をさらに有する電気的な
    相互接続。
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