JP2001250909A - 電気部品搭載基板のための応力低減インターポーザ - Google Patents

電気部品搭載基板のための応力低減インターポーザ

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JP2001250909A JP2001027246A JP2001027246A JP2001250909A JP 2001250909 A JP2001250909 A JP 2001250909A JP 2001027246 A JP2001027246 A JP 2001027246A JP 2001027246 A JP2001027246 A JP 2001027246A JP 2001250909 A JP2001250909 A JP 2001250909A
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electrical
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ヴィンセント ワン ウェン−チョウ
G Lee Michael
ジー リー マイケル
Valin Solomon
ベイリン ソロモン
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は、熱膨張係数の異なる電気部品を応
力差異を減少させて接続するインターポーザの提供を目
的とする。 【解決手段】 本発明によるインターポーザは、熱膨張
係数の異なる二つの電気部品を電気接続する。インター
ポーザは、異なる熱膨張係数を有する二つの基板を含
み、各基板は第1の面及び第2の面を有する。インター
ポーザは、二つの基板の第1の面に設けられた電気的コ
ネクタを有し、このコネクタは、二つの対応した電気部
品への電気接続を行う。フレキシブル回路層は、二つの
基板の間に設けられ、第1の基板上のコネクタを第2の
基板上のコネクタへ相互連結する。二つの基板は、双方
の第2の面が対向するように折り曲げられ、互いに取り
付けられる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、たとえば、集積回
路チップをマルチチップモジュールや印刷回路基板など
のマルチチップ基板に接続するように多種多様な基板を
互いに電気接続するため、或いは、マルチチップ基板
を、印刷回路基板や他のマルチチップ基板のような多種
多様な基板に電気接続する使用されるインターポーザに
関する。
【0002】
【従来の技術】本発明は、幾つかのIC(集積回路)チ
ップが一つ以上の基板に搭載され、基板によって支持さ
れる電気的トレースを介して相互連結され、その他の部
品と接続された電子パッケージ技術に適用可能である。
基板には、数個乃至数十個のチップを保持するマルチチ
ップモジュールから、数十個乃至数百個のチップを保持
する印刷回路基板までが含まれる。チップは、マルチチ
ップモジュール若しくは印刷回路基板に搭載され、マル
チチップモジュールは、場合によっては、印刷回路基板
のチップが搭載された面とは反対側の面に搭載される。
チップは、アプリケーションの要求に応じて色々なタイ
プの電子デジタルシステム、アナログシステム、或い
は、アナログ・デジタル混成システムを形成するため相
互に相互連結される。本発明は、このようなアプリケー
ションのタイプ、或いは、基板のタイプによって制限さ
れない。以下の説明で、用語「電気部品」は、集積回
路、マルチチップモジュール、印刷回路基板などを含む
ような意味で使用される。
【0003】通例的に、インターポーザは、集積回路チ
ップとメイン相互連結基板の間に必要とされる。典型的
な従来技術によるインターポーザは、チップとメイン相
互連結基板の間に配置された単一の基板と、チップとメ
イン相互連結基板の間で電気信号を伝達する複数の電気
的コネクタとにより構成される。典型的に、この電気的
コネクタは、インターポーザの各面の対応したパッドに
置かれたはんだバンプの組を含み、これらのはんだバン
プは、ICチップ及びメイン相互連結基板上の対応した
パッドへ接続するようにリフローされる。インターポー
ザの基板を通り、インターポーザの両面上の対応したパ
ッド間に電気的経路を設ける複数のバイアが形成され
る。
【0004】インターポーザの目的は、従来の動作条件
下でメイン相互連結基板に搭載可能な一つ以上の集積回
路の試験済みの信頼性の高いパッケージを提供すること
である。チップの事前試験は、チップがメイン相互連結
基板へ直接に搭載された場合に一般的に要求されるよう
なメイン相互連結基板を再製作しなければならない状況
を減少させる。また、インターポーザは、「IC縮小
化」の現象に適応し得るので、ICチップの寸法が縮小
若しくは変化するときに、メイン相互連結基板のレイア
ウトを再設計する必要が無い。「IC縮小化」現象は、
既存のチップを、製造者が1〜2年後に、寸法のより小
さいチップで置き換えることである。半導体プロセス技
術の進歩のため、トランジスタ装置の寸法は、最近30
年間に亘って縮小しつ続けている。そして、将来に亘っ
てもトランジスタ装置の寸法は縮小し続ける兆候が見ら
れる。トランジスタの寸法が縮小化すると、チップ製造
者は、同じ回路機能をより小さいチップ上に実現できる
ようになる。
【0005】ICチップの電源のオンとオフが行われる
と、従来技術のインターポーザは、ICチップ或いはメ
イン相互連結基板の寸法とは異なるレートで寸法が拡
大、縮小するという問題が屡々生じる。この拡大と縮小
の速さの差が、インターポーザの両面に設けられたはん
だバンプの組(又は、その他のコネクタ)、特に、イン
ターポーザの縁周辺に配置されたはんだバンプの組に機
械的応力を加える原因となる。ICチップがメイン相互
連結基板に直接的に搭載されたときに同じ問題が生じ
る。その理由は、ICチップとメイン相互連結基板が、
一般的に異なる熱膨張係数(従来技術では、CTEと略
記される)を有する別々の材料から製作されるからであ
る。たとえば、シリコンチップの熱膨張係数は、2.5
ppm/℃であり、従来の印刷基板の熱膨張係数は、1
6ppm/℃乃至18ppm/℃である。チップ及びメ
イン相互連結基板の熱膨張係数が同じではない場合、イ
ンターポーザの熱膨張係数は、チップとメイン相互連結
基板の両方の熱膨張係数とは一致し得ない。ICチップ
とメイン相互連結基板が別々の熱膨張係数を有する典型
的な場合に、インターポーザの熱膨張係数は、通常、I
Cチップの熱膨張係数とメイン相互連結基板の熱膨張係
数の間に収まり、場合によっては、いずれか一方の熱膨
張係数と一致する。
【0006】熱的シミュレーション又は実験的測定によ
って、典型的な動作条件におけるICチップ、インター
ポーザ及びメイン相互連結基板の定常状態温度を判定す
ることができる。この定常状態温度の情報と、ICチッ
プ及びメイン相互連結基板の熱膨張係数の値とを用い
て、熱誘導応力をインターポーザの両面にある2組のは
んだバンプの間で均等に分布させるインターポーザの熱
膨張係数の値(並びに、対応した材料組成)を選択する
ことができる。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】この方法は、定常状態
条件で発生した応力を均衡させるが、部品の温度が定常
状態値に到達する前に過渡的に変化する電源投入及び電
源切断条件中に生ずる応力を完全に最小化しない。電源
投入及び電源切断条件中にかなりの応力が発生し、この
応力によって、多数回の電源オン/オフサイクルの後
に、定常状態動作中に現れる応力とは無関係に、(金属
疲労が原因で)はんだバンプが不良になる。
【0008】したがって、インターポーザの熱誘導応力
特性をさらに改良することが求められる。
【0009】本発明は、熱膨張係数の異なるICチップ
と配線基板などの接続において生ずる応力差異を減ずる
ことを可能とする(LSI搭載基板用応力低減)インタ
ーポーザの構造及び形成方法の提供を目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】本発明は、第1の電気部
品を第2の電気部品へ電気的に接続し得るインターポー
ザ、及び、このインターポーザの製造方法である。
【0011】本発明によるインターポーザは、熱膨張係
数の異なる二つの電気部品を電気接続する。インターポ
ーザは、異なる熱膨張係数を有する二つの基板を含み、
各基板は第1の面及び第2の面を有する。インターポー
ザは、二つの基板の第1の面に設けられた電気的コネク
タを有し、このコネクタは、二つの対応した電気部品へ
の電気接続を行う。フレキシブル回路層は、二つの基板
の間に設けられ、第1の基板上のコネクタを第2の基板
上のコネクタへ相互連結する。二つの基板は、双方の第
2の面が対向するように折り曲げられ、互いに取り付け
られる。
【0012】本発明による二つの電気部品を電気接続す
るインターポーザの製造方法によれば、第1の基板と電
気防食用基板が複合基板を形成するため封止材料に封止
され、第2の基板は硬化した封止材料から形成される。
或いは、第2の基板は、第1の基板及び電気防食用基板
と共に封止された別の基板によって与えられる。複合基
板の表面は研磨され、誘電体層が複合基板の研磨面に形
成される。複数の電気的トレースが誘電体膜に形成され
る。複合基板の裏側の一部は、電気防食用基板の表面を
露出させるため除去され、次に、電気防食用基板が除去
される。
【0013】本発明の一実施例によるインターポーザ
は、第1の基板及び第2の基板を有し、各基板は、第1
の面及び第2の面を具備し、上記各基板の上記第1の面
で測定されるような熱膨張係数を有する。
【0014】この一実施例によるインターポーザは、上
記第1の基板の上記第1の面に複数の電気的接続領域を
更に有し、上記第2の基板の上記第1の面に別の複数の
電気的接続領域を更に有する。
【0015】この一実施例によるインターポーザは、上
記第1の基板と上記第2の基板の間に設けられたフレキ
シブル回路層を更に有し、上記フレキシブル回路層の上
記第1の基板の上記第1の面に取り付けられた第1の部
分と、上記第2の基板の上記第1の面に取り付けられた
第2の部分を有する。
【0016】この一実施例によるインターポーザは、複
数の電気的トレースを更に有し、各トレースは、上記第
1の基板上の接続領域にある第1の端部と、上記第2の
基板上の接続領域にある第2の端部とを有し、各トレー
スは上記フレキシブル回路層を通る。上記トレースの上
記接続領域に設けられた上記第1の端部及び第2の端部
は、電気信号を上記インターポーザのいずれかの面に配
置された電気部品へ伝達するコネクタを受容することが
できる。
【0017】上記第1の基板及び上記第2の基板の熱膨
張係数は、(基板の上記第1の面で測定されるように)
互いに相異し、上記インターポーザの上記トレースのじ
ょうき端部へ機械的に接続される上記コネクタの熱応力
を減少させるように選択される。
【0018】このようなインターポーザを製作する一般
的な方法は、複合基板を形成するため、第1の基板及び
電気防食用基板を封止材料に封止する工程を有する。第
2の基板は、上記封止材料の一部から形成されるか、或
いは、上記第1の基板及び上記電気防食用基板と共に封
止された別の基板によって与えられる。上記複合基板の
第1の面は研磨され、誘電体層が上記複合基板の上記第
1の面の上に形成される。複数の電気的トレースが上記
誘電体層上に形成される。誘電体と金属の付加的な交互
の層が上記電気的トレースの上に形成される。上記複合
基板の裏面の一部は、上記電気防食用基板の表面を露出
させるため取り除かれ、上記電気防食用基板が除去され
る。
【0019】
【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照して本発明
の実施例を詳細に説明することにより、本発明の上記特
徴並びにその他の特徴が当業者に明らかとなるであろ
う。
【0020】図1は、本発明による第1実施例のインタ
ーポーザ10の側面図である。インターポーザ10は、
二つの電気部品1及び5を相互に電気的接続することが
できる。一例として、電気部品1は集積回路チップであ
り、電気部品5は、マルチチップモジュール基板、印刷
回路基板のようなメイン相互連結基板であるが、本発明
は、このような電気部品に限定されるものではない。用
語「電気部品」は、電気的パッド、コネクタ、及び/又
は、電気的トレースの端部が存在する平坦な表面を有す
る電気的若しくは電子的な部品を表す。
【0021】インターポーザ10は、第1の基板12
と、第1の基板とは別個の第2の基板と、フレキシブル
回路層30とを有し、フレキシブル回路層30は第1の
基板12と第2の基板20の間に配置され、第1の基板
12と第2の基板20を繋ぐ。各基板12及び20は、
第1の面及び第2の面と、それぞれの熱膨張係数とを有
する。フレキシブル回路層30は、基板12の第1の面
に取り付けられた第1の部分と、基板20の第1の面に
取り付けられた第2の部分とを有する。フレキシブル回
路30は、基板12の第2の面と基板20の第2の面が
対向するように折り曲げられる(すなわち、第2の面同
士が対向する)。基板12と基板20を繋ぐフレキシブ
ル回路層30の長さは、典型的に短く、通常は、0.4
cm乃至2.0cmであり、より代表的には、0.8c
m乃至1.5cmである。これだけの長さがあれば、基
板12と基板20を一体的に折り曲げるのに足りる。フ
レキシブル接着剤(たとえば、高温シリコーン)は、基
板12と基板20を一体として固定するため使用され、
フレキシブル回路層30が基板の動きによって裂ける可
能性を最小限に抑える。
【0022】以下に詳細に説明されるように本発明の別
の特徴として、基板12と基板20の熱膨張係数は異な
り、基板12の熱膨張係数は、電気部品1の熱膨張特性
の観点で選択され、基板20の熱膨張係数は、電気部品
5の熱膨張係数特性の観点で選択される。たとえば、基
板1が熱発生部品であるならば、基板12の温度上昇1
℃当たりの熱膨張係数は、基板1の熱膨張係数の数pp
m(たとえば、2ppm/℃=2×10-6/℃)であ
る。
【0023】図2は、折り曲げられていない位置におい
て、基板10の第1の面及び基板20の第1の面が表に
されたインターポーザ10の平面図である。インターポ
ーザ10は、第1の基板12の第1の面に設けられた複
数の第1の電気的接続領域14と、第2の基板20の第
1の面に設けられた複数の第2の電気的接続領域24
と、第1の電気的接続領域14と第2の電気的接続領域
24の間を繋ぎ、フレキシブル回路30を通る複数の電
気的トレース35とを更に有する。図2に示された実施
例において、電気的トレース35は、フレキシブル回路
層30の内側に設けられ、図2の平面図では破線で示さ
れている。各電気的トレース35は、第1の電気的接続
領域14で終端する第1の端部と、第2の電気的接続領
域24で終端する第2の端部とを有する。トレースの各
端部は、対応した接続領域に標準メタライゼーションパ
ッドを有する。電気的接続は、複数のコネクタ3を用い
て電気部品1と電気的接続領域14のトレース端部との
間に設けられ、同様に、複数のコネクタ7を用いて、電
気部品5と電気的接続領域24のトレース端部との間に
電気的接続が作られる。かくして、インターポーザ10
は、電気的トレース35と、コネクタ3及び5とを介し
て、電気部品1からの信号を電気部品5へ電気的に接続
することができ、コネクタ3及び5上に熱的に誘導され
る応力を減じるため選択された値の異なる熱膨張係数を
有する基板12と基板20を用いるという利点が得られ
る。尚、全ての図面を通じて、コネクタ3及び5の寸法
は、コネクタを明瞭に描画するため他の部品の寸法より
も大きく拡大されている。
【0024】インターポーザ10の好ましい実施例で
は、トレース35はフレキシブル回路層30の内部に収
容されるが、内部に収容することは、本発明の必須要件
ではない。フレキシブル回路層30の一例の構造は、図
1の中の拡大図に示されている。フレキシブル回路層3
0は、4層の誘電体層32、34、36及び38、誘電
体層32と34の間にある内側導電層33、誘電体層3
4と36の間のトレース層35、並びに、誘電体層36
と38の間の外側導電層37を含む。好ましい実施例に
おいて、トレース35は、トレース35を画成するため
パターニングされた導電層(中間導電層)から形成され
る。
【0025】図3は、基板12の上に重なるフレキシブ
ル回路層30の一部分の部分断面図である。図3に示さ
れた部分の鏡像は、基板20の上に重なる層30の一部
分を表す。但し、縦型バイアの間の間隔は異なっていて
もよい。各電気的トレース35の各端部は、中間導電層
からフレキシブル回路層30の外側面へ延びる縦型バイ
アを含み、この縦型バイアは、誘電体層36及び38と
外側導電層37を通り抜ける。バイアの最上部は、対応
した電気的接続領域14又は24に置かれ、その上部に
パッドが形成される場合がある。このバイアは、(図3
に示されるような)周知の「スタック」タイプでもよ
く、或いは、周知の「スタガー」タイプでもよい。
【0026】さらに、インターポーザの好ましい実施例
において、内側導電層33は、第1の電源電圧(たとえ
ば、電源又はグラウンド)を伝達する導電材料の幅広の
帯状の領域を有し、外側導電層37は、第2の電源電圧
(たとえば、グラウンド又は電源)を伝達する導電材料
の幅広の帯状の領域を有する。幅広の帯状の各領域は、
フレキシブル回路層30の実質的に全表面積をカバー
し、幅広の帯状の領域は、電気的トレース35の反対側
に設けられているので、トレース35用のACグラウン
ド面として機能する。この構造によれば、トレース35
はACインピーダンスが制御され、このことは、反射を
伴わずに高周波信号を伝達するために重要な事項であ
る。マイクロ波ストリップライン設計技術において公知
のように、トレース断面の寸法と、トレース35とAC
グラウンド面の間の距離は、トレースの特性インピーダ
ンスを決定する。一般的には、システムの設計者は、本
発明の実施には関係が無い規準に基づいて特性インピー
ダンスを選択し、次に、設計者は、選択されたインピー
ダンスを実現する適切なトレース寸法とACグラウンド
面までの隙間の距離とを選択するため、ストリップライ
ン設計技術における設計ガイドラインを調べる。インピ
ーダンスの選択は、本発明の実施の形態において重大な
事項ではない。
【0027】内側導電層33から選択された接続領域1
4及び24まで延在し、誘電体層34、36及び38と
外側導電層37とを通る縦型バイアが存在する。また、
外側導電層37から選択された接続領域14及び24ま
で延在し、誘電体層38を通るバイアが存在する。従来
技術における実際の例と同様に、外側導電層37を通る
上記の各バイアは、(たとえば、外側導電層37にバイ
アが通るアパーチャ又は環を形成することにより)層3
7から絶縁される。さらに、トレース35は、内側導電
層33から延びるバイアと接触しないように経路が決め
られる。
【0028】本発明において、バイアは、基板12又は
基板20を通過するよう形成する必要が無く、能動的電
子部品(たとえば、トランジスタ)を基板12及び20
の面に形成しなくてもよい。好ましいインターポーザの
実施例の場合に、基板12及び20は、インターポーザ
の本体、或いは、インターポーザの表面上にバイア若し
くは能動的電子部品が形成されない。好ましいインター
ポーザの実施例の場合に、トレース35と基板12及び
20の表面との間に接続は無い。これらの実施例の場合
に、トレース35は、基板12及び20から電気的に絶
縁され、より詳細には、トレース35は、基板の表面か
ら電気的に絶縁される。しかし、内側導電層33及び外
側導電層37から接続された一つ以上のバイパスコンデ
ンサが基板12(及び/又は基板20)の第1の面に形
成される場合がある。このような場合、バイパスコンデ
ンサへの接続パッドは、通常はかなり厚く(20μm以
上)、或いは、一般的に、導電性研磨ストップ材料(た
とえば、タングステン)により構成されるので、バイパ
スコンデンサは、本発明の製造方法の一例で使用され、
以下に説明される研磨プロセスによって破壊されない。
Peters他に発行され、本願の譲受人によって譲受された
米国特許第5,872,696号明細書は、使用される基板コン
デンサ構造体の一例を開示する。
【0029】本例でも使用されるように、電気的接続領
域14又は24は、一方の電気的トレース若しくはパッ
ドから、公知のコネクタ(コネクタの組み合わせ、或い
は、コネクタの混在した部分)を通って、対向した基板
上のもう一方の電気的トレース若しくはパッドへの電気
的接続が行われる場所若しくは位置である。コネクタの
例は、はんだバンプ、(米国特許第5,334,804号明細書
に記載された)WIT、(米国特許第5,104,111号明細
書に記載された)BIP(ボンデッド相互連結プロセ
ス)、(米国特許第4,705,205号明細書に記載された)
UNIAXなどである。
【0030】本実施例で使用される層30のようなフレ
キシブル回路層は、半径5mm未満の折り曲げ半径で、
より好ましくは、破壊することなく折り曲げ半径1mm
で180°折り曲げることができる。上述の通り、フレ
キシブル回路層は、1層以上の金属層と、1層以上の誘
電体層とを含む。多種多様な金属(たとえば、銅、アル
ミニウム、金、銀)は可鍛性があり、これらの材料から
なる層は、破断することなく、少なくとも1回は折り曲
げることができる。多数の誘電体層、特に,ポリマー材
料及びポリイミドの層は弾性があり、これらの材料の層
は、その厚さが(数ミリ未満の)妥当な薄さであるなら
ば、破断することなく折り曲げられる。フレキシブル層
に折り曲げを生じさせるためには一定の力を層に加える
必要がある。本例の場合では、同じ量の折り曲げを行う
ために要する力が他の層よりも小さい層は、フレキシブ
ルであると称される。本発明において、フレキシブル回
路層30は、好ましくは、基板12と基板20の何れよ
りもフレキシブルである。
【0031】上述の通り、基板12と基板20の熱膨張
係数の値は異なる。基板12と基板20は、どちらも、
異なる熱膨張係数値を有する別々の材料の2層以上の積
層(或いは、基板)から形成された複合基板により構成
されるので、これらの基板の熱膨張係数は、基板の第1
の面で測定された熱膨張係数によって定義される。この
測定を行うため、好ましくは、基板面の中心領域を通る
長さιのラインセグメントが基板の第1の面上で区別さ
れ、熱膨張係数の値がラインセグメントの正規化された
温度上昇1℃当たりの膨張(Δι/ι)が測定される。
正確な測定を行うため、温度上昇ΔT℃(たとえば、Δ
T=50℃)当たりの正規化された膨張率が測定され、
次に、測定結果をΔTで除算する。複合基板の表面方向
の熱膨張係数を決定するため使用可能な数式及びシミュ
レーションプログラムが存在する。(ヤング率の小さ
い)弾性材料の薄層が(ヤング率の大きい)厚みのある
剛性基板の上に積層される場合、剛性基板は、基板の両
面に熱膨張係数の値を設定し、これらの値は、剛性基板
の表面熱膨張係数の値に実質的に一致する。電気部品1
及び5は、熱膨張係数の値が相異する種々の材料の多数
の層を含む。
【0032】本発明の目的のため、これらの部品の熱膨
張係数の値が、基板12及び20に接続された面におけ
る同じ測定方法で測定される。電気部品がICチップに
より構成される場合、幾つかの非常に薄い層が半導体材
料のアクティブ面に形成される。層の全体的な厚さは、
典型的に、半導体材料の厚さよりも薄く、半導体材料は
(ヤング率が大きく)非常に剛性があるので、チップの
表面熱膨張係数は、半導体材料だけの表面熱膨張係数に
よって近似される場合が多い。
【0033】典型的なアプリケーションでは、電気部品
1又は5の一方は、動作中に他の部品よりも多量の熱を
発生する。説明のため、かつ、一般性を失わないため
に、部品1は部品5よりも多量の熱を発生する場合を考
える。本例の場合、基板12の熱膨張係数の値が、部品
1の熱膨張係数の値に近い点が重要である。基板12と
部品1の間の熱膨張係数の値の差は、基板20と部品1
の間の熱膨張係数の値の差よりも小さく、及び/又は、
部品1と部品5の間の熱膨張係数の値の差よりも小さく
すべきである。部品1がICチップにより構成される場
合、基板12と部品1の熱膨張係数の値は、好ましく
は、互いに6ppm/℃、より好ましくは、互いに3p
pm/℃若しくは4ppm/℃の範囲内に収まる。これ
らの熱膨張係数の値は、勿論、基板12を部品1と同じ
材料で形成することによって、同一若しくは実質的に同
一(0.5ppm/℃の範囲内)としてもよい。
【0034】部品1へのコネクタ3が設けられた基板1
2の第1の面と、部品5へのコネクタ7が設けられた基
板20の第1の面の間には実質的な温度差がある。温度
差は、典型的に、基板12及び基板20と粘着ボディ1
8の熱伝導率の値がコネクタ3及び7と部品1及び5の
熱伝導率の値よりも小さいことによって生ずる。このた
め、コネクタ7は、屡々、僅かな温度変化しか生じな
い。この結果として、基板20の熱膨張係数の値と、部
品5の熱膨張係数の値の差は、基板12と部品1の熱膨
張係数の値の差よりも大きくなる。ある種の実施例の場
合、部品20と部品5の熱膨張係数の差は、基板12と
部品5の熱膨張係数の値の差よりも小さく、及び/又
は、部品1と部品5の間の熱膨張係数の値の差よりも小
さい。インターポーザがシリコンICチップと、(熱膨
張係数が約17ppm/℃である)典型的な印刷回路基
板の間に設けられた場合、基板12と基板12の熱膨張
係数の値の差は少なくとも5ppm/℃であり、より好
ましくは、少なくとも10ppm/℃である。たとえ
ば、基板20は、熱膨張係数が16.6ppm/℃であ
る銅により構成される。
【0035】他の実施例の場合に、基板20は、基板1
2よりも弾性的にすることができる材料(すなわち、基
板12よりも小さいヤング率又は小さい体積弾性率を有
する材料)を含む。弾性を高めると、基板12と部品5
の熱膨張係数の合致度を緩和することができる。たとえ
ば、基板12は、シリコンICチップと一致させるため
シリコンを含み、基板20は、18ppm/℃の熱膨張
係数を有する回路基板と一致させるため熱膨張係数が4
0ppm/℃であるコモンポリイミドを含む。しかし、
ポリイミド材料は、ヤング率が113×109パスカル
(113GPa)であるシリコンよりも約40倍弾性が
あり、ポリイミド材料のヤング率は3×109パスカル
(3GPa)である。したがって、加熱時に、基板20
は、部品5との関係において、部品5に直接取り付けら
れたシリコンチップよりも実質的に小さい応力を有す
る。
【0036】図4は、本発明による第2実施例のインタ
ーポーザ10’の側面図である。本実施例において、米
国特許第5,334,804号により教示されるWITポスト
3’がICチップ1を基板12のパッド14へ接続する
ためはんだバンプ3の代わりに使用される。全ての図面
を通じて、コネクタ3’の寸法は、コネクタをよりわか
りやすく示すため他の部品の寸法よりも拡大されてい
る。粘着ボディ18を除いて、インターポーザ10’
は、図1のインターポーザ10と同じ部品により構成さ
れ、図4と図1において同じ部品には同じ参照番号が付
されている。粘着ボディ18の代わりに、固定はんだバ
ンプコネクション18’が基板12と基板20を機械的
に一つに結合するため使用される。この目的のため、接
続パッドは、基板12及び20の裏側に形成される。一
般的にコネクション18’は、基板12と基板20の中
心に設けられるが、これは必要条件ではない。他の選択
肢として、基板12及び基板20のエッジに加えられる
トルク力に対する安定性を得るため、スタンドオフはん
だバンプ19をコネクション18’の一つ以上の側面に
付加してもよい。スタンドオフバンプ19は、基板12
と基板20の中の一方だけに取り付けられ(図4では、
例示的に基板20に取り付けられている)、これによ
り、基板12と基板20は、加熱と冷却の下で、相対的
に横方向に移動し得るようになる。
【0037】図5は、本発明による第3実施例のインタ
ーポーザ10”の側面図である。インターポーザ10”
は、図4のインターポーザ10’と類似しており、共通
の参照番号で示されるように共通の部品を使用する。イ
ンターポーザ10”は、基板20が(実際上、二つの別
個の基板である)二つの区画20A及び20Bに分割さ
れている点でインターポーザ10’とは異なる。二つの
別個の基板区画20A及び20Bの使用は、最長電気的
トレース35の距離を短縮する点で有利である。電気的
トレースは、図6におけるインターポーザ10”の平面
図により明瞭に示され、短縮された距離は、図6と図2
のトレースを比較することによりわかる。
【0038】インターポーザ10”は、基板20A及び
基板20Bが、図5に示されるような形態でインターポ
ーザの中心(たとえば、基板12の中心)に配置された
基板19”の小部分によって基板12に取り付けられて
いる点で、インターポーザ10’とは異なる。基板1
9”の表面積は、典型的に、基板12の表面積の4分の
1以下であり、基板20A及び基板20Bの表面積の2
分の1以下である。基板19”は、基板12の全幅若し
は全長に亘って広がらないので、基盤12の温度に起因
した寸法変化の全ての量を基板20へ伝達するわけでは
ない。基板19”は、好ましくは、コレクタ3及び7を
形成するため必要とされるはんだリフロー条件で融解若
しくは分解しない材料を含む。基板19”は、安価で扱
い易いエポキシボンディングシートにより構成してもよ
い。
【0039】分離された基板20A及び20Bは、別の
コネクタ3が使用され、基板12及び20を取り付ける
ため別の手段が使用されている図1乃至4に示された実
施例でも使用できることが認められる。
【0040】上述の第1実施例に関する基板12及び基
板20の熱膨張係数の値の選定は、第2実施例及び第3
実施例に適用される。
【0041】[インターポーザの製造方法]以下、図7
乃至19及び図20を参照して、本発明によるインター
ポーザ10、10’及び10”の製造方法の実施例を説
明する。図7乃至19は、製造工程中の多数の部品の側
面図であり、図20は、主要な工程のフローチャートで
ある。
【0042】図7を参照するに、第1の基板12及び電
気防食用基板40は、金型42に、好ましくは、金型の
一辺側に置かれ、図8に示されるように、金型42に液
状化された封止材料44が注がれ、基板の周りで成形さ
れる。チップは、真空ポートによって、又は、少量の液
状化した封止材料若しくは互換性のある接着剤を基板
面、或いは、基板が金型に設置される前にその基板が設
置される場所へ塗布することにより、金型の底に保持さ
れる。一実施例において、基板20は、封止材料44か
ら形成され、他の実施例において、銅のような固体材料
の基板20’は、(図7の点線で示されるように)基板
20のための電気防食用基板40の隣に配置される。封
止材料44が注入された後(図4)、封止材料は、その
組成に適した手段(たとえば、熱、時間、紫外線照射、
その他の放射線、或いは、これらの工程の組み合わせ)
によって凝固若しくは硬化させられる。以下、例示的な
材料及び硬化方法について説明する。硬化工程により、
硬化した材料44によって封止された基板12及び基板
40(及び、若し使用されるならば、基板20’)複合
基板50(図9を参照せよ)が形成される。
【0043】好ましいインターポーザの実施例は、高温
のはんだ付けに耐えるように設計される。高温のため、
熱可塑性材料(すなわち、加熱時に液状化し、冷却時に
凝固し、液体と固体で同じ化学的構造を有する材料)
は、一般的に、好ましいインターポーザの実施例では使
用されない。その代わりに、硬化時に固体状態に達する
ように化学的変化を生じる材料、たとえば、エポキシ及
びポリイミドを使用する方が好ましい。その場合、上記
の液状化封止材料は、封止材原料若しくは原料のように
呼ばれる。
【0044】基板12と基板20の間で折り曲げられる
フレキシブル回路層30の部分は、電気防食用基板40
の上に後の工程で形成される。電気防食用基板40は、
処理の終了が近づくと除去されるが、この電気防食用基
板は、除去される前に、フレキシブル回路層30の上に
ある硬化若しくは凝固した封止材料44を取り除く処理
工程からフレキシブル回路層30を保護する。たとえ
ば、電気防食用基板は、銅又はアルミニウムを含む。
【0045】金型42は、典型的に1回しか使用されな
い。金型42はガラスによって構成され、その場合、金
型は、成形された複合基板50を外すため、硬化工程後
に破壊される。金型42は金属により構成してもよく、
その場合、金型は、基板50を外すために(一般的に、
酸を使用して)エッチングされる。金型42は、好まし
くは、浅型の矩形状金型であり、約4mm乃至6mmの
深さを有する。
【0046】現在、ポリイミド原料は、液状化封止材料
44のための好ましい原料である。硬化時に、これらの
原料はポリイミドになる。ポリマー材料は、融解若しく
は分解することなく、(典型的に、500℃までの)高
い処理温度に耐えることができ、多数の処理溶媒及び腐
食液に対する耐性があり、安定性のある材料である。
【0047】本発明の製造方法の実施例において、数種
類のポリアミック酸が液状化形式の封止材料のため使用
された。これらの酸は、ポリイミド原料であり、加熱
時、及び/又は、ある種の放射線の照射時に、その化学
構造が従来技術においてポリイミドに変化する。この工
程は、イミダイゼーション工程又は硬化工程と呼ばれ
る。使用されたポリアミック酸は、Du Pont製のPI-255
5、PI-2525、PI-2560及びPI-2611である。これらのポリ
アミック酸は、高分子量ポリマー連鎖を含み、硬化時に
(特に、縮合型のポリアミック酸である場合に)約30
%収縮する。硬化したポリイミド形態において、ポリア
ミック酸は、不安定ではなく、材料の破壊点で17%を
超える膨張率を有する。日立のPIQ及びPIXポリマー生成
物を使用してもよい。
【0048】硬化したポリイミドへの接着を促進するた
め、クロム金属(又は,その他の接着材料)の薄い層
(たとえば、200オングストローム)が基板12、2
0’及び40の上に形成される。
【0049】一般的に、多数の商業的に入手可能なポリ
アミック酸は、Nメチルピロリドン(NMP)のような
有機溶媒によって液状化される。この溶媒は、典型的
に、液状化ポリアミック酸の85重量%まで達する。高
い溶媒含有量をもつ液状化状態のポリイミック酸を用い
て厚い封止層を実現するため、2段階以上の充填(注
入)工程が、充填工程の間の溶媒蒸発工程と共に使用さ
れる。溶媒蒸発工程は、典型的に低温(110℃以下)
で行われる。ポリアミック酸は、金型に所望のレベルま
で補給され、残りの有機溶媒は、ポリイミック酸が硬化
する前に、より厳しい蒸発工程によって除去される。好
ましい製造方法の実施例において、この蒸発工程は真空
下で行われ、ポリアミック酸と金型内の残りの溶媒は、
数段階の温度工程(たとえば、60℃、90℃、120
℃、150℃、180℃)で加熱され、大量の残留溶媒
を追い出すため、各温度工程で数分から30分に亘って
保持される。真空オーブンがこの工程で使用される。ポ
リアミック酸は、次に少なくとも300℃の温度、より
好ましくは、少なくとも350℃の温度で、1乃至2時
間に亘って硬化される。
【0050】ポリイミック酸は、蒸発工程及び硬化工程
で収縮する。過剰量の液状ポリイミック酸は、収縮を抑
えるため金型に注入される。さらに、粉末状のシリコン
若しくはガラスのような粉末状の不活性材料が収縮量を
減少させるため液状ポリイミック酸に添加される。好ま
しい実施例において、第2の基板20が形成される領域
における封止材の最終的な硬化厚は、2mm乃至3mm
である。溶媒蒸発及び硬化による30%乃至60%の収
縮を考慮にいれると、液状化状態の封止材は、典型的
に、3mm乃至6mmの厚さまで注入される。基板12
及び基板40は、蒸発及び硬化工程中に収縮しないの
で、成形複合基板の厚さは、基板20が形成された領域
の上よりも、基板12及び基板40の上の方で大きくな
る。この差は、典型的に、基板12及び40の厚さの4
0%乃至60%に一致し、通常は、約1.0mm程度の
厚さである。かくして、典型的な場合に、硬化した複合
基板の厚さの変化は0.6mm未満であり、注入された
厚さが6mmの場合には、厚さの変化は30%未満であ
り、注入された厚さが3mmの場合には、厚さの変化は
20%未満である。以下に説明するように、厚さの変化
は、複合基板50の片面又は両面を研磨若しくはラップ
仕上げすることにより、低減され、実質的に除去され
る。厚さの変化の程度は、基板20’を用いることによ
って低減される。それにもかかわらず、基板12と基板
40と基板20’の間のギャップの厚さはより薄くな
る。
【0051】殆どのポリイミドの熱膨張係数の値は、3
0ppm/℃乃至50ppm/℃の範囲に収まり、典型
的なエポキシFR−4印刷回路基板の熱膨張係数(たと
えば、17ppm/℃)よりも大きい。基板20が封止
材料44から製作され、封止材料44の熱膨張係数値が
非常に高い場合、低い熱膨張係数値を有する粉末状充填
剤材料(たとえば、粉末状ガラス若しくはシリコン)
は、注入される前に、液状封止材と混合される。一部の
ポリイミド材料、特に、フッ素化ポリイミドは、3pp
m/℃乃至6ppm/℃の範囲内に含まれる熱膨張係数
の値を有する。これらのポリイミドを封止材として使用
し、硬化した封止材の熱膨張係数の値を上昇させること
が望ましい場合、高い熱膨張係数の値を有する粉末状フ
ィラー材料(たとえば、29ppm/℃の熱膨張係数を
もつ粉末状アルミニウム)が封止材を注入する前に封止
材と混合される。複合材料の熱膨張係数は、二つの熱膨
張係数値の加重平均を、複合材料に存在する粉末と封止
材の体積パーセントに基づいて計算することによって推
定される。
【0052】図9は、金型から取り外された成形複合基
板50の側面図である。これは、金型が(ガラス金型の
場合のように)破壊されるか、(金属金型の場合のよう
に)エッチングによって分解された後に得られる。図9
には、基板20’が使用される、基板20が封止材44
によって形成された実施例が示されている。複合基板5
0の上面及び底面は、次に、好ましくは、面をプレーナ
ー化し、基板12の面を露出させるため、研磨若しくは
ラップ仕上げされる。(シリカ若しくはアルミナのよう
な)研磨粒子を用いる化学機械研磨工程は、表面を研磨
するため使用される。最も一様でない面が好ましくは最
初に研磨される。研磨工程の結果は、図10の複合基板
50の側面図及び図11の平面図に示されている。図1
0及び11では、基板20’が使用されるケースを点線
で示す。SEMサンプル・プレパレーションで使用され
るような研磨用治具は、研磨工程中に複合基板50を保
持するため使用される。基板20’が使用され、基板1
2、40及び20’が実質的に同じ厚さをゆうする場
合、プレーナー化は不要であり、研磨工程は省略され
る。
【0053】次に、図12に示されるように、二つ以上
の複合基板50がフレキシブル回路層30を形成するた
めの準備として処理ホルダー60に載置される。同図に
おいて、左側の複合基板50には基板20’が無く、右
側の複合基板50は基板20’を含む。ホルダー60
は、平坦面と、対応した複合基板50を受容するための
複数の窪み部62と、以下に説明する目的のための複数
の圧力等化ポート64とを含む。各窪み部62の深さ
は、好ましくは、複合基板50の厚さに略一致し、好ま
しくは、0.5mm以内で一致する。
【0054】次に、図13に示されるように、ポリイミ
ド膜32が複合基板50の上面と、処理ホルダー60の
上面とに積層される。このポリイミド膜は、図1及び3
に示されたフレキシブル回路層30の層32に対応す
る。Du Pont社製のKAPTONがこの膜のために使用され
る。この積層された膜は、処理ホルダー60に対し正し
い位置で複合基板50を保持し、そのため、他の誘電体
層34、36及び38よりも厚くなる。
【0055】次に、図14を参照するに、銅シート33
がポリイミド膜32の上に積層される。別のアプローチ
として、銅層33が、スパッタリング、無電解めっき、
電気めっき、或いは、これらの工程の組み合わせによっ
て形成される。この場合、銅がスパッタリングされる前
に、クロムの薄い(たとえば、200オングストロー
ム)粘着層をスパッタリングするのが最良である。銅層
33が形成される前に、1層以上の補助層を誘電体膜3
2上に形成してもよい。このような補助的な誘電体層
は、ラミネーション、スピンコーティング、スプレーコ
ーティング、スクリーニング、及び、ドクターブレーデ
ィングによって形成される。また、誘電体膜32を積層
する前に、金属膜を複合基板50及び処理ホルダー60
の表面に積層してもよいことが認められる。
【0056】次に、ポリイミド層(34、36及び3
8)と、銅(35及び37)の交互の層が、フレキシブ
ル回路層30の残りの層を完成させるため、公知の通例
的な積層若しくはビルドアップ法を用いて形成される。
積層法を用いる場合、ポリイミド層34、36及び38
がシート形式(すなわち、膜形式)で処理ホルダー60
及び複合基板50へ積層される。各ポリイミド層は、層
33、35及び37への導電バイア用のアパーチャを形
成するためパターニングされる。このパターニングは、
膜が積層される前にポリイミド膜にバイアアパーチャを
穿孔することによって、或いは、ポリイミド膜を積層す
る前若しくは後でバイアアパーチャをレーザードリル加
工することによって、容易に実現される。
【0057】誘電体層34、36及び38を形成するた
めビルドアップ法が使用される場合、液状ポリアミック
酸が、スピンコーティング、ドクターブレーディング
(たとえば、スキージ)、スクリーニング、或いは、ス
プレーコーティングを用いて、複合基板50及び処理ホ
ルダー60の表面に被覆される。被覆動作後、ポリアミ
ック酸を液状化するため使用された溶媒は、従来のソフ
トベーキングによって層から蒸発する。乾燥した層は、
次に、バイアアパーチャを形成するためパターニングさ
れる。一つのアプローチとして、写真現像可能なポリア
ミック酸が使用され、マスクパターンを用いる通常の紫
外線露光によってパターニングされ、次に、現像され
る。別の一つのアプローチとして、フォトレジスト層が
(ソフトベーキング後の)ポリアミック酸に形成され、
エッチマスクを作成するためパターニングされる。この
場合、塩基溶液中のウェットエッチング、又は、ドライ
エッチング(プラズマエッチング)が使用される。この
アプローチは、現像できないポリアミック酸が使用され
た場合に適している。パターニング後、ポリアミック酸
はポリイミド層を形成するため硬化させられる。更に別
のパターニングアプローチとして、ポリアミック酸は、
パターニングされる前に硬化させられ、アパーチャがパ
ターニングされたフォトレジスト層を通るレーザードリ
ル加工若しくはプラズマエッチングによってポリイミド
層に形成される。
【0058】パターニングされたポリイミド層が形成又
は積層された後、ポリイミド層のバイアアパーチャは、
導電材料(たとえば、銅)をスパッタリングすることに
より、或いは、導電材料をめっきすることにより埋めら
れる。めっきの場合、無電解めっきを使用してもよく、
また、めっき電流用の導電パスを確保するため導電シー
ド層が最初にポリイミド層へスパッタリングされた場合
には、電気めっきが使用される。シード層は、通常、薄
いクロム粘着層(たとえば、200オングストローム)
と、それよりも厚い銅層(たとえば、2μm)とを含
む。銅層がシード層と共にスパッタリング若しくは電気
めっきによって形成された場合、銅はポリイミド膜の全
域に堆積し、バイアを埋める。望ましくない銅は、新た
に充填されたバイアをマスク用キャップで塞いだ後に通
常の化学エッチングによって除去される。マスク用キャ
ップは、新たに堆積した銅層の上にフォトレジスト層を
積層(たとえば、RISTON)又はスピンコーティングし、
続いて、フォトレジスト層をパターン露光し、現像する
ことによって容易に形成される。或いは、比較的大きい
バイアに対して、マスク用キャップは、感光性の無いマ
スク用材料を使用するスクリーン印刷によって形成され
る。余分な銅(及び、シード層)がエッチングで除去さ
れた後、マスク用キャップは適当なストリッパーを用い
て取り除かれる。このバイアは、次に、バイアの高さを
ポリイミド層の高さと同じ高さにするため、軟らかいパ
ッドを用いた短い化学機械研磨工程をうける。
【0059】後続の銅層35及び37は、最初に薄いク
ロムの粘着層(たとえば、厚さ200オングストロー
ム)をスパッタリングし、次に、かなり厚い銅の層(た
とえば、厚さ2μm乃至20μm)をスパッタリングす
ることにより、ポリイミド層の上に形成される。厚い銅
の層が望ましい場合には、最初に2μmの銅の層をスパ
ッタリングし、残りの層を電気めっきにより完成させる
方が費用効果に優れている。銅層が形成された後、別の
薄いクロムの粘着層が後続のポリイミド層への良好な粘
着力を与えるために堆積される。金属層37は、下にあ
る層35及び33に形成されるべきバイアの周りのアパ
ーチャ若しくは環を生成するため通常の手段でパターン
エッチングされる。金属層35は、電気的トレースを画
成するためパターンエッチングされる。パターンエッチ
ングは、一般的に、パターニングされたフォトレジスト
層又はマスク層が維持されるべき金属層の領域の上に形
成される減法的エッチング処理である。第1の腐食液
は、上部粘着層の不要部分を除去するため使用され、
(通常、第1の腐食液とは異なる)第2の腐食液は、銅
材料の不要部分を除去するため使用され、次に、第1の
腐食液が(トレースとバイアの電気的ショートを防止す
べく)下部粘着層の不要部分を除去するため再度使用さ
れる。
【0060】薄い銅層がスパッタリングされた後に電気
めっきが使用される場合、めっき動作の前に、スパッタ
リングされた銅の上にマスクが形成され、これにより、
望ましい場所だけに銅がめっきされる。めっき後、通常
の厚さ(たとえば、600オングストローム)よりも厚
い銅の粘着層は、めっきされた銅の上にスパッタリング
されるべきである。めっき用マスクは、次に、取り除か
れ、先にマスクの下側にあった薄いスパッタリングされ
た銅層は、短時間の被覆銅エッチングを実行することに
より除去される。さらに、マスクの下側にある薄い粘着
層(たとえば、厚さ200オングストローム)は、電気
的ショートを防止するため対応した簡単な被覆エッチン
グによって除去される。このエッチングは、新たにパタ
ーニングされた銅層の上にある粘着層を食刻するが、エ
ッチングの時間は、上部粘着層を完全には除去すること
なく、下部粘着層を除去するように選択される。
【0061】従来技術からわかるように、スパッタリン
グは、真空室に設置された基板を用いて実行される。処
理ホルダー60のポート64は、スパッタリング動作中
に、フレキシブル回路層30の両面で圧力を均等にさせ
る。めっき工程が使用される場合、ポート64は、ホル
ダー60をめっき槽へ設置する前に粘着テープで覆われ
る。
【0062】図15は、複合基板50上でのフレキシブ
ル回路層30の完全な形成を示す処理ホルダー60の側
面図であり、図16はこの処理ホルダー60の平面図で
ある。一部のアプリケーションにおいて、フレキシブル
回路層30は、電気的トレースの1層の金属層と、1層
又は2層の誘電体層とを含む。図16を参照するに、複
合基板を保持する窪み部62の端で各複合基板50と処
理ホルダー60の間のギャップに切断装置66を用いて
フレキシブル回路基板層30を切り離すことにより、複
合基板50は処理ホルダーから取り外される。このこと
からわかるように、処理ホルダー60は、対応したフレ
キシブル回路層30を形成するため、幾つかの複合基板
50が同時に処理できるようになっている。複合基板5
0が取り外された後、処理ホルダーは、処理ホルダーの
上面と、窪み部62の端に沿って残された残りの層32
を除去するため機械加工される(たとえば、プラズマエ
ッチング処理される)。
【0063】単純なアプリケーションの場合、フレキシ
ブル回路層30は、電気的トレースの1層又は2層の金
属層と、1層又は2層の誘電体層とを含み、これらの層
は、層の集まりが複合基板50へ積層される前に、予め
一つに積層される。
【0064】図17を参照するに、電気防食用基板40
の下側にある封止材料44の一部は除去される。この除
去は、複合基板の裏側から(基板12及び20を保護す
るためマスク用プレートを使用して)サンドブラスタリ
ングすることにより、或いは、機械加工によって行われ
る。サンドブラスタリング又は機械加工の動作は、電気
防食用基板40の薄い層が除去されるように行われる。
この動作は、除去動作が電気防食用基板40へ到達する
直前に停止するように実行され、残りの封止材料は酸素
プラズマエッチング動作によって除かれる。何れのアプ
ローチでも、電気防食用基板40は、封止材料44のこ
の部分を除去する処理による損傷を受けないようにフレ
キシブル回路層30を保護する。
【0065】電気防食用基板40は、露出された後、エ
ッチング(すなわち、化学腐食液中での分解)によって
除去される。図18は、電気防食用基板40の除去後の
複合基板50の側面図である。上述の通り、電気防食用
基板40の材料の例には、シリコン、アルミニウム、及
び、銅が含まれる。これらの材料のための数種類の腐食
液は公知である。たとえば、高温の水酸化カリウム(K
OH)溶液、或いは、フッ化水素酸と硝酸の混合物がシ
リコン基板40を溶解するため使用される。これらの腐
食液の組成は、半導体処理技術の分野において周知であ
る。塩酸(HCL)は、アルミニウム基板40を溶解す
るため使用され、硝酸アンモニウム((NH42
4)は銅基板40を溶解するため使用される。殆どの
ポリマー材料、特に、ポリイミド材料は、弱い酸及び塩
基、並びに、適度な強さの酸及び塩基に対する耐性があ
る。したがって、上記の腐食液は、測定可能な程度で複
合基板50の成形部44を破壊しない。しかし、フレキ
シブル回路層30上の金属パッド又はトレース端部は、
腐食液から保護されるべきである。この保護は、エッチ
ング工程の前に、層30の上面をブラックワックス又は
レジストで被覆することによって容易に行える。このよ
うな保護処置はエッチング技術において周知であり、当
業者が容易になし得る処置である。エッチング工程後、
ブラックワックス又はレジストは、硬化したポリイミド
層又は金属を破壊しない通常の有機溶媒によって除去さ
れる。たとえば、多数のフォトレジストのような他の保
護材料の層を使用しても構わない。
【0066】電気防食用基板40の除去は、基板20が
封止材料44から形成される場合、基板20をより明確
に画成する。電気防食用基板40が除去された後、基板
12及び20は、上述のいずれかのアプローチを用いて
裏側面同士が固定される。
【0067】エッチングの際に電気防食用基板40を溶
解することは、かなりの量の化学試薬を使用すること、
すなわち、かなり高価になることを意味する。この費用
を削減する一つのアプローチは、図19の斜視図に示さ
れるように、電気防食用基板40が材料44によって封
止される前に、1枚以上の薄い金属箔47及び48で電
気防食用基板40の周りを包むことである。箔47及び
48は基板40に接着しない。2重に包むことによっ
て、液状化した封止材料44が包みの中に漏れ出して基
板40と箔47の間に堆積することを確実に回避し、こ
れにより、液状化した封止材料44が後で硬化若しくは
凝固するときに、箔47が基板40に接着している可能
性を生じさせない。電気防食用基板40を露出させるた
め成形された複合基板50を機械加工するとき(図1
7)、薄い金属層が基板40の裏側に露出し、機械加
工、サンドブラスティング、或いは、簡単な切断によっ
て除去され得る。層47及び48が裏側で除去された場
合、電気防食用基板40は、層47へ接着しないので、
簡単に持ち上げられ、取り除かれる。層47及び48の
残りの部分は食刻され、或いは、場合によっては、残り
の部分は、(好ましくは、残りの粗いエッジが削り取ら
れて)元の位置に残される。
【0068】上述の通り、本発明は、例示された実施例
に関して具体的に説明されている。しかし、この開示内
容に基づいて、本発明の範囲内に含まれる多様な代替、
置換及び適応をなし得ることが認められる。本発明は、
現在最も実際的であり、かつ、好適であると考えられる
実施例と共に説明されているが、本発明は、これらの実
施例に関して記載された事項に限定されるものではな
く、特許請求の範囲に記載された事項の範囲内に含まれ
る多様な置換物及び均等物を包摂することが意図されて
いることに注意する必要がある。
【0069】以上の説明に関して更に以下のような態様
が考えられる。
【0070】(付記1) 第1の面及び第2の面を有
し、該第1の面で測定されるような第1の熱膨張係数と
関連付けられている第1の基板と、第1の面及び第2の
面を有し、該第1の面で測定されるような第2の熱膨張
係数と関連付けられ、上記第2の熱膨張係数が上記第1
の熱膨張係数とは異なる第2の基板と、上記第1の基板
の上記第1の面に設けられた複数の電気的接続領域と、
上記第2の基板の上記第1の面に設けられた複数の電気
的接続領域と、上記第1の基板と上記第2の基板の間に
設けられ、上記第1の基板の上記第1の面に取り付けら
れた第1の部分及び上記第2の基板の上記第1の面に取
り付けられた第2の部分を有するフレキシブル回路層
と、上記第1の基板側の電気的接続領域にある第1の端
部及び上記第2の基板側の電気的接続領域にある第2の
端部が個々の電気的トレースに設けられている複数の電
気的トレースとを含み、第1の電気部品を第2の電気部
品へ電気接続するインターポーザ。(1) (付記2) 上記第1の熱膨張係数と上記第2の熱膨張
係数の差は少なくとも5ppm/℃である付記1記載の
インターポーザ。
【0071】(付記3) 上記第1の熱膨張係数と上記
第2の熱膨張係数の差は少なくとも10ppm/℃であ
る付記1記載のインターポーザ。
【0072】(付記4) 第1の電気部品は上記第1の
基板の上記第1の面で上記第1の基板に電気接続され、
上記第1の電気部品は上記第1の電気部品が電気接続さ
れた上記第1の基板の上記第1の面で測定されるような
熱膨張係数を有し、上記第1の熱膨張係数と上記第1の
電気部品の熱膨張係数は、互いに0.5ppm/℃の範
囲に収まる、付記1記載のインターポーザ。
【0073】(付記5) 第1の電気部品は上記第1の
基板の上記第1の面で上記第1の基板に電気接続され、
上記第1の電気部品は上記第1の電気部品が電気接続さ
れた上記第1の基板の上記第1の面で測定されるような
熱膨張係数を有し、上記第1の熱膨張係数と上記第1の
電気部品の熱膨張係数は、互いに4ppm/℃の範囲に
収まる、付記1記載のインターポーザ。
【0074】(付記6) 第1の電気部品は上記第1の
基板の上記第1の面で上記第1の基板に電気接続され、
上記第1の電気部品は上記第1の電気部品が電気接続さ
れた上記第1の基板の上記第1の面で測定されるような
熱膨張係数を有し、上記第1の熱膨張係数と上記第1の
電気部品の熱膨張係数は、互いに6ppm/℃の範囲に
収まる、付記1記載のインターポーザ。
【0075】(付記7) 第2の電気部品は上記第2の
基板の上記第1の面で上記第2の基板に電気接続され、
上記第2の電気部品は上記第2の電気部品が電気接続さ
れた上記第2の基板の上記第1の面で測定されるような
熱膨張係数を有し、上記第2の熱膨張係数と上記第2の
電気部品の熱膨張係数は、互いに6ppm/℃の範囲に
収まる、付記1記載のインターポーザ。
【0076】(付記8) 上記第1の熱膨張係数と上記
第2の熱膨張係数の差は少なくとも5ppm/℃である
付記7記載のインターポーザ。
【0077】(付記9) 第1の電気部品は上記第1の
基板の上記第1の面で上記第1の基板に電気接続され、
上記第1の電気部品は上記第1の電気部品が電気接続さ
れた上記第1の基板の上記第1の面で測定されるような
熱膨張係数を有し、上記第1の熱膨張係数と上記第1の
電気部品の熱膨張係数の差は、上記第2の熱膨張係数と
上記第1の電気部品の熱膨張係数の差よりも小さい、付
記1記載のインターポーザ。(2) (付記10) 第2の電気部品は上記第2の基板の上記
第1の面で上記第2の基板に電気接続され、上記第2の
電気部品は上記第2の電気部品が電気接続された上記第
2の基板の上記第1の面で測定されるような熱膨張係数
を有し、上記第2の熱膨張係数と上記第2の電気部品の
熱膨張係数の差は、上記第1の熱膨張係数と上記第2の
電気部品の熱膨張係数の差よりも小さい、付記9記載の
インターポーザ。(3) (付記11) 上記第1の熱膨張係数と上記第2の熱膨
張係数の差は少なくとも5ppm/℃である付記9記載
のインターポーザ。
【0078】(付記12) 第1の電気部品は上記第1
の基板の上記第1の面で上記第1の基板に電気接続さ
れ、上記第1の電気部品は上記第1の電気部品が電気接
続された上記第1の基板の上記第1の面で測定されるよ
うな熱膨張係数を有し、第2の電気部品は上記第2の基
板の上記第1の面で上記第2の基板に電気接続され、上
記第2の電気部品は上記第2の電気部品が電気接続され
た上記第2の基板の上記第1の面で測定されるような熱
膨張係数を有し、上記第1の熱膨張係数と上記第1の電
気部品の熱膨張係数の差は、上記第1の熱膨張係数と上
記第2の電気部品の熱膨張係数の差よりも小さい、付記
1記載のインターポーザ。
【0079】(付記13) 上記第1の基板の上記第2
の面と上記第2の基板の上記第2の面は互いに対向する
ように配置され、上記第1の基板の上記第2の面と上記
第2の基板の上記第2の面の間に設けられた接着剤を更
に含む、付記1記載のインターポーザ。
【0080】(付記14) 上記第1の基板の上記第2
の面と上記第2の基板の上記第2の面は互いに対向する
ように配置され、上記第1の基板の上記第2の面と上記
第2の基板の上記第2の面の間に設けられ、両方の第2
の面に接着する第1のはんだバンプを更に含む、付記1
記載のインターポーザ。
【0081】(付記15) 上記第1の基板の上記第2
の面と上記第2の基板の上記第2の面の間に設けられ、
一方の第2の面だけに接着する第2のはんだバンプを更
に含む、付記14記載のインターポーザ。
【0082】(付記16) 上記第1の基板の上記第2
の面と上記第2の基板の上記第2の面は互いに対向する
ように配置され、上記第1の基板の上記第2の面と上記
第2の基板の上記第2の面の間で両方の第2の面に接着
して設けられ、上記第1の基板と上記第2の基板の少な
くとも一方の面積よりも小さい面積を有する第3の基板
を更に含む、付記1記載のインターポーザ。
【0083】(付記17) 上記第1の基板はシリコン
を含み、上記第2の基板は銅を含む、付記1記載のイン
ターポーザ。
【0084】(付記18) 上記第1の基板と上記第2
の基板の少なくとも一方は粉末状に充填された封止材料
を含む、付記1記載のインターポーザ。
【0085】(付記19) 上記第1の基板は第1のヤ
ング率を有し、上記第2の基板は硬化した封止材料を含
み、上記第2の基板は上記第1の基板のヤング率よりも
小さいヤング率を有する、付記1記載のインターポー
ザ。
【0086】(付記20) 上記電気的トレースは上記
第1の基板と上記第2の基板の少なくとも一方から絶縁
されている、付記1記載のインターポーザ。
【0087】(付記21) 上記電気的トレースは上記
第1の基板と上記第2の基板の少なくとも一方の上記第
2の面から絶縁されている、付記1記載のインターポー
ザ。
【0088】(付記22) 集積回路チップは、上記第
1の複数の接続領域で上記電気的トレースの端部に電気
的、機械的に接続されている、付記1記載のインターポ
ーザ。
【0089】(付記23) 上記フレキシブル回路層
は、破断することなく、5ミリメートル以下の折り曲げ
半径をもつ180°の折り曲げ角度で折り曲げられ得
る、付記1記載のインターポーザ。
【0090】(付記24) 上記フレキシブル回路層
は、上記第1の基板と上記第2の基板の一方よりも柔軟
性がある、付記1記載のインターポーザ。
【0091】(付記25) 上記フレキシブル回路層の
厚さは、上記第1の基板と上記第2の基板の一方の厚さ
よりも薄い、付記1記載のインターポーザ。
【0092】(付記26) 第1の面及び上記第1の面
の反対側の第2の面を有する複合基板を形成するため、
第1の基板及び第2の基板を封止材料で封止する工程
(a)と、上記複合基板の上記第1の面の上に誘電体層
を形成する工程(b)と、上記誘電体層に複数の電気的
トレースを形成する工程(c)と、上記工程(b)及び
上記工程(c)が行われた後、上記第2の基板の第1の
面を露出させるため、上記第2の面で上記複合基板の一
部を除去する工程(d)と、上記工程(d)が実行され
た後、上記第2の基板を除去する工程(e)と、を有す
るインターポーザの製造方法。(4) (付記27) 上記工程(a)は、上記第1の基板及び
上記第2の基板を金型内に配置する工程と、上記金型を
上記封止材料の液状原料で充填する工程と、上記封止材
料を形成するため上記液状原料を硬化させる工程と、を
含む、付記26記載の製造方法。
【0093】(付記28) 上記工程(a)は、上記第
1の基板及び上記第2の基板と共に第3の基板を封止す
る工程を含み、上記第2の基板は上記第1の基板と上記
第3の基板の間に配置される、付記26記載の製造方
法。
【0094】(付記29) 上記誘電体層を形成する工
程(b)の前に、上記複合基板の上記第1の面を研磨す
る工程を更に有する付記26記載の製造方法。
【0095】(付記30) 上記複合基板の上記第1の
面を研磨する工程は、上記第1の基板の面を露出させ
る、付記29記載の製造方法。
【0096】(付記31) 上記工程(b)は、上記誘
電体層を形成する前に、処理ホルダーの窪み部内に上記
複合基板を設置する工程を含み、上記処理ホルダーは上
記窪み部が形成される面を有する、付記26記載の製造
方法。
【0097】(付記32) 上記工程(b)は、上記複
合基板の上記第1の面と上記処理ホルダーの上記面の一
部に誘電体膜を積層する工程を含み、上記工程(c)に
よって上記電気的トレースが形成された後、上記複合基
板の周縁の周りで積層された上記誘電体膜を切り離すこ
とにより、上記窪み部から上記複合基板を取り除く工程
を更に有する、付記31記載の製造方法。
【0098】(付記33) 上記処理ホルダーは各窪み
部内に圧力等化ポートを有する、付記31記載の製造方
法。
【0099】(付記34) 上記工程(b)は、上記誘
電体層を形成する前に、上記複合基板の上記第1の面と
上記処理ホルダーの上記面の一部に誘電体膜を積層する
工程を含み、上記工程(c)によって上記電気的トレー
スが形成された後、上記複合基板の周縁の周りで積層さ
れた上記誘電体膜及び上記誘電体層を切り離すことによ
り、上記窪み部から上記複合基板を取り除く工程を更に
有する、付記31記載の製造方法。
【0100】(付記35) 上記工程(d)は、機械加
工工程とサンドブラスティング工程と切断工程の中の少
なくとも一つの工程を含む、付記26記載の製造方法。
【0101】(付記36) 上記工程(e)は、上記第
2の基板をエッチングする工程を含む、付記26記載の
製造方法。
【0102】(付記37) 上記工程(a)を行う前
に、上記第2の基板に接着しない材料膜で上記第2の基
板を包む工程を更に有し、上記工程(d)は、上記材料
膜の一部が露出されるように上記封止材料を除去する工
程を含み、上記工程(e)は、上記第2の基板を露出さ
せるため、上記材料膜の露出した一部を切り離し、次
に、上記材料膜の残りの部分から上記第2の基板を除去
する工程を含む、付記26記載の製造方法。
【0103】(付記38) 第1の面及び上記第1の面
の反対側の第2の面を有する複合基板を形成するため、
第1の基板及び第2の基板を封止材料で封止する工程
(a)と、窪み部が形成された面を有する処理ホルダー
の上記窪み部に上記複合基板を配置する工程(b)と、
上記複合基板の上記第1の面及び上記処理ホルダーの上
記表面の一部に材料層を形成する工程(c)と、上記材
料層に複数の電気的トレースを形成する工程(d)と、
上記電気的トレースが上記工程(d)によって形成され
た後、上記複合基板の周縁の周りで積層された上記材料
層を切り離すことにより、上記複合基板を上記窪み部か
ら取り外す工程(e)と、上記第2の基板の面を露出さ
せるため、上記第2の面で上記複合基板の一部を除去す
る工程(f)と、上記第2の基板を取り除く工程(g)
と、を有するインターポーザの製造方法。(5) (付記39) 上記材料層は誘電体材料を含み、上記工
程(b)は、上記複合基板の上記第1の面に誘電体膜を
積層し、次に、誘電体材料のスピンコーティング処理、
誘電体材料のスプレー処理、誘電体材料のスクリーニン
グ処理、又は、誘電体材料のドクターブレーディング処
理の中の少なくとも一つの処理によって、上記誘電体膜
に誘電体層を形成する工程を含む、付記38記載の製造
方法。
【0104】
【発明の効果】上記説明の通り、本発明によれば、イン
ターポーザに接続されたコネクタ上の熱誘導応力が低減
される効果が得られる。
【0105】また、本発明によれば、異なる熱膨張係数
を有する印刷回路基板、マルチチップモジュール基板な
どに電気的接続され得るチップの面積を大きくすること
が可能である。
【0106】さらに、本発明によれば、チップ、印刷回
路基板、マルチチップモジュール基板などを相互に電気
的接続するため使用されるはんだ及びその他の接続材料
の選択の幅を広げることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による第1実施例のインターポーザの側
面図である。
【図2】本発明による折り曲げられていない位置におけ
る図1のインターポーザの平面図である。
【図3】本発明による一例のフレキシブル回路層の断面
図である。
【図4】本発明による第2実施例のインターポーザの側
面図である。
【図5】本発明による第3実施例のインターポーザの側
面図である。
【図6】本発明による図5に示された一例のインターポ
ーザの平面図である。
【図7】本発明による一例の製造方法の各工程における
種々の部品の側面図(その1)である。
【図8】本発明による一例の製造方法の各工程における
種々の部品の側面図(その2)である。
【図9】本発明による一例の製造方法の各工程における
種々の部品の側面図(その3)である。
【図10】本発明による一例の製造方法の各工程におけ
る種々の部品の側面図(その4)である。
【図11】本発明による一例の製造方法の各工程におけ
る種々の部品の側面図(その5)である。
【図12】本発明による一例の製造方法の各工程におけ
る種々の部品の側面図(その6)である。
【図13】本発明による一例の製造方法の各工程におけ
る種々の部品の側面図(その7)である。
【図14】本発明による一例の製造方法の各工程におけ
る種々の部品の側面図(その8)である。
【図15】本発明による一例の製造方法の各工程におけ
る種々の部品の側面図(その9)である。
【図16】本発明による一例の製造方法の各工程におけ
る種々の部品の側面図(その10)である。
【図17】本発明による一例の製造方法の各工程におけ
る種々の部品の側面図(その11)である。
【図18】本発明による一例の製造方法の各工程におけ
る種々の部品の側面図(その12)である。
【図19】本発明による他の実施例の電気防食用基板の
斜視図である。
【図20A】本発明による一例のインターポーザを製造
する方法の一実施例における製造工程を示すフローチャ
ート(その1)である。
【図20B】本発明による一例のインターポーザを製造
する方法の一実施例における製造工程を示すフローチャ
ート(その2)である。
【符号の説明】
1 集積回路チップ 3 コネクタ 5 メイン相互連結基板 10 インターポーザ 12 第1の基板 14 第1の電気的接続領域 18 粘着ボディ 20 第2の基板 24 第2の電気的接続領域 30 フレキシブル回路層 32,34,36,38 誘電体層 33 内側導電層 35 電気的トレース 37 外側導電層 40 電気防食用基板
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) H01L 23/52 H05K 1/14 (72)発明者 マイケル ジー リー アメリカ合衆国,カリフォルニア 95120, サン・ノゼ,セイジ・オーク・ウェイ 6064番 (72)発明者 ソロモン ベイリン アメリカ合衆国,カリフォルニア 94070, サン・カルロス,クラブ・ドライヴ 83番

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 第1の面及び第2の面を有し、該第1の
    面で測定されるような第1の熱膨張係数と関連付けられ
    ている第1の基板と、 第1の面及び第2の面を有し、該第1の面で測定される
    ような第2の熱膨張係数と関連付けられ、上記第2の熱
    膨張係数が上記第1の熱膨張係数とは異なる第2の基板
    と、 上記第1の基板の上記第1の面に設けられた複数の電気
    的接続領域と、 上記第2の基板の上記第1の面に設けられた複数の電気
    的接続領域と、 上記第1の基板と上記第2の基板の間に設けられ、上記
    第1の基板の上記第1の面に取り付けられた第1の部分
    及び上記第2の基板の上記第1の面に取り付けられた第
    2の部分を有するフレキシブル回路層と、 上記第1の基板側の電気的接続領域にある第1の端部及
    び上記第2の基板側の電気的接続領域にある第2の端部
    が個々の電気的トレースに設けられている複数の電気的
    トレースとを含み、 第1の電気部品を第2の電気部品へ電気接続するインタ
    ーポーザ。
  2. 【請求項2】 第1の電気部品は上記第1の基板の上記
    第1の面で上記第1の基板に電気接続され、 上記第1の電気部品は上記第1の電気部品が電気接続さ
    れた上記第1の基板の上記第1の面で測定されるような
    熱膨張係数を有し、 上記第1の熱膨張係数と上記第1の電気部品の熱膨張係
    数の差は、上記第2の熱膨張係数と上記第1の電気部品
    の熱膨張係数の差よりも小さい、請求項1記載のインタ
    ーポーザ。
  3. 【請求項3】 第2の電気部品は上記第2の基板の上記
    第1の面で上記第2の基板に電気接続され、 上記第2の電気部品は上記第2の電気部品が電気接続さ
    れた上記第2の基板の上記第1の面で測定されるような
    熱膨張係数を有し、 上記第2の熱膨張係数と上記第2の電気部品の熱膨張係
    数の差は、上記第1の熱膨張係数と上記第2の電気部品
    の熱膨張係数の差よりも小さい、請求項1又は2記載の
    インターポーザ。
  4. 【請求項4】 第1の面及び上記第1の面の反対側の第
    2の面を有する複合基板を形成するため、第1の基板及
    び第2の基板を封止材料で封止する工程(a)と、 上記複合基板の上記第1の面の上に誘電体層を形成する
    工程(b)と、 上記誘電体層に複数の電気的トレースを形成する工程
    (c)と、 上記工程(b)及び上記工程(c)が行われた後、上記
    第2の基板の第1の面を露出させるため、上記第2の面
    で上記複合基板の一部を除去する工程(d)と、 上記工程(d)が実行された後、上記第2の基板を除去
    する工程(e)と、を有するインターポーザの製造方
    法。
  5. 【請求項5】 第1の面及び上記第1の面の反対側の第
    2の面を有する複合基板を形成するため、第1の基板及
    び第2の基板を封止材料で封止する工程(a)と、 窪み部が形成された面を有する処理ホルダーの上記窪み
    部に上記複合基板を配置する工程(b)と、 上記複合基板の上記第1の面及び上記処理ホルダーの上
    記表面の一部に材料層を形成する工程(c)と、 上記材料層に複数の電気的トレースを形成する工程
    (d)と、 上記電気的トレースが上記工程(d)によって形成され
    た後、上記複合基板の周縁の周りで積層された上記材料
    層を切り離すことにより、上記複合基板を上記窪み部か
    ら取り外す工程(e)と、 上記第2の基板の面を露出させるため、上記第2の面で
    上記複合基板の一部を除去する工程(f)と、 上記第2の基板を取り除く工程(g)と、を有するイン
    ターポーザの製造方法。
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