JP2012506631A - 溝を有する超小型電子チップとストランドの形をしたワイヤ要素との組立体及び組立方法 - Google Patents

溝を有する超小型電子チップとストランドの形をしたワイヤ要素との組立体及び組立方法 Download PDF

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Abstract

本発明は、ワイヤ要素の埋め込み用の溝（４）を備える少なくとも１つの超小型電子チップとワイヤ要素（５）との組立体に関係する。ワイヤ要素（５）は、絶縁体によって覆われた少なくとも２つの導電性ワイヤを備え、溝の軸と実質的に平行である縦軸をもつストランドである。チップは、溝（４）の中に少なくとも１つの導電性バンプ（９）を備え、このバンプは、ストランドのうちの片方の導電性ワイヤの剥離領域と電気的に接触している。

Description

本発明は、ワイヤ要素を埋め込む縦溝を備える少なくとも１つの超小型電子チップとワイヤ要素との組立体に関する。
現在では、超小型電子チップを互いに機械的かつ電気的に接続する多数の技術が存在する。従来型の技術は、チップが基板に形成され、ダイシングによって外されると、チップ間に高剛性機械的接続を作る。そして、高剛性支持材に固定されたチップは、その後、保護コーティングが形成する前に電気的に接続される。高剛性支持材上で接続を実行することからなるこの手法は、チップの接続に多大な複雑性が存在するとき、通常に使用される。しかし、この手法は、柔軟構造体の統合に特に適していない高剛性機械的支持材を使用する主要な欠点がある。
本出願人により出願された特許文献１は、図１に示されるように、２つの平行主面１、２と、２つの主面１及び２を接合する側面３ａ、３ｂとを備える超小型電子チップについて記載する。側面３ａ、３ｂのうちの少なくとも一方が、電気接続要素（図示せず）が設けられ、ワイヤ要素５のためのハウジング（housing）を形成する溝４を備える。電気接続要素は、溝４のメタライゼーション（metallization）によって実現される。ワイヤ要素５は、その後、材料の添加による溶接によって、電気分解によって、固着によって、又は、埋め込みによって、溝４に固定される。超小型電子チップが２つの独立したデータバスを必要とする場合、これは、各溝４が別個の電気接続要素を備える２つの溝が２つの独立した側面に作られることを要求する。２つのデータバスは、このようにして、２つの別個の溝の中に配置された２つの導電性ワイヤ要素５の関連付けによって実現される。このことは、データバスの数が増やされない限り、生産上の問題を生じない。チップが１０程度の別個の接続を必要とする場合、実際には、超小型電子チップに負荷をかけ過ぎ、かつ、組立体の柔軟性を低減する接続端子が主面１及び２に追加されない限り、これらの接続を実現することは可能でない。さらに、組立体がワイヤ要素によって互いに接続された数個のチップを備える場合、これらのチップは同じデータバスを共有することが必要である。
国際公開第２００８／０２５８８９号
（発明の目的）
本発明の目的は、ワイヤ要素とチップとの間に従来技術の欠点を示さない組立体を実現することである。
上記目的は、ワイヤ要素が、絶縁体によって覆われた少なくとも２つの導電性ワイヤを備え溝の軸と実質的に平行である長軸をもつストランドであることと、溝の中において、チップがストランドのうちの一方の導電性ワイヤだけの剥離領域と電気的に接触している少なくとも１つの導電性バンプを備えることと、によって実現される傾向がある。
第１の代替的な実施形態によれば、この組立体は、ストランドによって接続された少なくとも２つのチップを備え、ストランドのうちの一方の導電性ワイヤが片方のチップのバンプと接触している。
第２の代替的な実施形態によれば、ストランドの導電性ワイヤは、少なくとも２つのチップのバンプと接触している。
別の代替的な実施形態によれば、上記チップは、ストランドの別個の導電性ワイヤと同数のバンプを備え、各バンプがストランドのうちの関連付けられたワイヤと電気的に接触している。
発展に従って、各バンプは、溝の少なくとも第１の側壁に配置され、各バンプと上記バンプに対向する溝の第２の側壁との間でストランドを締め付けることにより溝の中でストランドを妨害する手段を形成する。
本発明のさらなる目的は、溝を有する超小型電子チップとストランドの形をしたワイヤ要素との組立を実行する方法を提供することである。この方法は、溝の中に埋め込まれ、各バンプと上記バンプに対向する側壁との間で締め付けることにより妨害されるストランドを形成することと、対応するバンプと接触するように設計されたストランドの導電性ワイヤの領域を剥離することとを含む。
他の利点及び特徴は、限定されることのない例示の目的のためだけに記載され、かつ、添付図面に表された以下の発明の特有の実施形態の説明からより明瞭に理解できる。
従来技術による溝の中に埋め込むことによりワイヤ要素に接続された超小型電子チップを示す図である。 本発明による組立体を実現するため使用される超小型電子チップの実施例を示す側面図である。 超小型電子チップを示す図２のＡ−Ａによる断面図である。 ストランドの形をしたワイヤ要素が挿入された超小型電子チップを示す図２のＢ−Ｂによる図である。 溝の中の接続バンプの代替的な実施形態を示す、図２の断面図Ａ−Ａに類似した断面図である。 超小型電子チップをワイヤ要素と接続する方法を示す図である。 超小型電子チップをワイヤ要素と接続する方法を示す図である。 組立体の可能な電気接続のタイプを示す概略図である。 組立体の可能な電気接続のタイプを示す概略図である。 組立体の可能な電気接続のタイプを示す概略図である。
超小型電子チップは、デイジーチェーン（daisy chains）の形をしたチップの組立体の形成に使用できる。チップは、その後、ワイヤ要素によって互いに接続される。このタイプの用途で使用されるチップは、好ましくは、５ｍｍ未満、あるいは１ｍｍ未満の寸法を有している。本発明による組立体は、小型寸法のチップの取り扱い及び接続をより容易くするので、小型寸法のチップのためより特別に興味深い。
図２に示されるように、このような超小型電子チップは、例えば、２つの主面１、２と、２つの主面１及び２を接合する側面３ａ及び３ｂとを備える。側面３ａ、３ｂのうちの少なくとも一方は、ワイヤ要素５を埋め込む縦溝４を備える。溝４は、面１１によって溝４の底に接合できる２つの側壁１０ａ及び１０ｂによって境界が定められる。
このタイプのチップは、２つの超小型電子コンポーネント、即ち、図２の場合の超小型電子コンポーネント６及び対向板７の組立体の形となる。２つのコンポーネント、即ち、コンポーネント及び対向板は、実質的に同じ寸法を有し、スペーサ８によって互いに接合されている。スペーサ８は超小型電子コンポーネント６より小さい寸法を有しているので、スペーサの配置は、少なくとも１つの溝４が自然に得られることを可能にする。チップは、図２に示されるように、スペーサ８の両側に位置している２つの溝を備えることも可能である。スペーサ８を含んでいる組立体は、製造が実行されるとき、複雑であり、かつ、チップの完全性のため危険を伴うことになる加工ステップを回避して、溝４がチップの組立によって得られることを可能にする。溝４は、そのとき、Ｕ字型であり、そして、実質的に平行であり、溝４の底を形成する面１１によって互いに接合されることができる２つの側壁１０ａ及び１０ｂによって境界が定められている。対向板７は、ガラス、複合材料などから製作することができる。
チップは、互いに絶縁され、ストランド（strand）を形成する少なくとも２つの導電性ワイヤによって形成されたワイヤ要素５により接続できるように設計されている。ストランドとは、共にねじられた少なくとも２本のワイヤの組立体を意味する。各チップの各溝４は、従って、ワイヤ要素５と超小型電子チップとの組立後に、ストランドのうちの一方の導電性ワイヤだけの剥離領域と電気的に接触している少なくとも１つの導電性バンプ９を備える。所定の位置に置かれると、ワイヤ要素５は、簡単な固着によって、例えば、エポキシ接着剤を溝の中に挿入することにより、溝に固定することができる。
ストランドを形成する導電性ワイヤの電気的絶縁は、好ましくは、各導電性ワイヤを覆う絶縁堆積物によって実現される。この絶縁堆積物は、有機物、例えば、熱可塑性物質、エポキシ接着剤でもよく、及び／又は、無機物、例えば、ＳｉＯ２若しくはアルミナでもよい。よって、ストランドが溝４の中に挿入されたとき、各導電性ワイヤを覆う絶縁堆積物は、ワイヤがこのワイヤのバンプ９と接触したときに穿孔される。ワイヤは、その後、剥離領域１２（図４）の高さで対応するバンプと電気的に接触し、この領域１２の外側で絶縁される。ワイヤ要素が挿入されるときにワイヤ要素５を対応するバンプ９に接触させることは、ワイヤが接触領域１２の高さでスクラッチ（scratch）され、それによって、ワイヤの領域を自動的に剥ぎ取ることを可能にする。
組立体は、ストランドによって接続された少なくとも２つのチップを備えることができる。各チップがこのチップ自体のワイヤに接続されることが求められる状況では、ストランドのうちの各導電性ワイヤは、片方のチップのバンプ９と接触している。図８に示された特有の実施例によれば、３つのチップが、各導電性ワイヤが接続バンプ９を用いて単一のチップに電気接続されている３つの導電性ワイヤを備えるストランドの形をしたワイヤ要素５によって接続されている。チップは、このとき、完全に独立したデータバスを備える。この原理は、複数のチップに当然に適用でき、ストランドは、このとき、チップを備える組立体と同数の導電性ワイヤを備える。
代替的な実施形態によれば、ストランドのうちの導電性ワイヤは、少なくとも２つのチップのバンプ９と電気的に接触している。よって、図９に示されるように、組立体は、３つのチップを備え、組立体の各端部のチップは、例えば、共通データバスとしての機能を果たす同じ導電性ワイヤを共有する。
別の代替的な実施形態によれば、チップは、ストランドのうちの導電性ワイヤと同数のバンプを備えることが可能である。図１０に示された特有の実施例の場合、チップは、３つのバンプ９を備え、ストランド５は、３つの導電性ワイヤによって形成されている。各バンプ９は、ストランドのうちの単一の導電性ワイヤと電気的に接触し、同じチップのための接続が増加されることを可能にする。
当然ながら、前述された組立体の３つの実施例は、限定的ではない。実際には、どのようなタイプの組立体及び接続でも想定することができ、様々なタイプが特に組み合わせて使用できる。ストランドを構成する導電性ワイヤは、データバス、又は、電源接続に対応する可能性がある。
絶縁堆積物が熱可塑性物質である場合、ストランドが溝４の中に挿入され、バンプ９が対応するワイヤと緊密な接触をしているとき、得られた組立体は、溝４の中のストランドを妨害するため加熱することが可能であるが、同時に、ストランドを形成する異なったワイヤ間の電気絶縁体を保持する。
図２から図５に示された進行に従って、バンプ９は、溝４の側壁１０ａ、１０ｂのうちの少なくとも一方に配置され、各バンプ９と対応するバンプ９に対向する溝４の側壁１０ａとの間でストランドを締め付けることにより妨害手段を形成する。ストランドが溝４の中に挿入されたとき、バンプ９が機械的ペンチとしての機能を果たす。よって、図４に示されるように、ストランドは、例えば、３つの導電性ワイヤ５ａ、５ｂ及び５ｃを備える。ストランドを作るこれらの３つのワイヤの捻れは、ストランドＡ２の縦軸の周りに螺旋状に巻き付けられた導電性ワイヤの間にギャップ１３を自然に発生させた（図５）。ギャップ１３は、ストランドの外面の高さでの２つの隣接するワイヤの間の隙間を表す。
ギャップ１３の高さでのストランドの直径Ｄｉは、ストランドの最大直径Ｄｔより小さく、かつ、バンプ９を上記バンプ９に対向する溝の側壁１０ａから分離する距離Ｄｐより小さい。ストランドの最大直径Ｄｔは、距離Ｄｐより大きいが、２つの側壁１０ａ及び１０ｂを分離する距離Ｄｌ以下のままである。よって、ストランドが溝４の中に挿入されるとき、ストランドは、好ましくは、バンプ９がギャップ１３に向かい合うように設置され、ストランドが強制されることなく溝４の中に挿入されることを可能にする。このため、ギャップ１３は、摩擦無しにバンプ９を収容できることが必要である。ストランドが挿入されると、ストランドは、溝４の縦軸Ａ１（図３）に沿って印加された牽引力Ｔの影響を受け、ストランドのワイヤ５ａ、５ｂ及び５ｃがそれぞれのバンプ９と接触（領域１２）し、接触領域１２の高さでストランドの導電性ワイヤの剥ぎ取りを実現することを可能にする。牽引（traction）は、ストランドが溝４の側壁１０ｂに設置されたバンプ９とバンプ９に対向する溝４の側壁１０ａとの間の締め付けによって妨害されることをさらに可能にする。締め付けによるストランドのジャミングは、ストランドが溝４の中で固定されることを可能にする。
締め付けによる固定を効果的にするため、ストランドの導電性ワイヤを構成する材料は、バンプ９と、このバンプ９に対向する溝４の側壁１０ａとを構成する材料より高い展性であることが好ましく、逆もまた同様である。例示の目的のため、ワイヤは、銀、アルミニウム、又は、銅から作ることが可能である。バンプに対向する側壁は、シリコン、ガラス、エポキシから作ること、又は、場合によっては、厚さ５００〜５μｍからなるシリコン酸化物若しくはシリコン窒化物の層によって作ることが可能である。バンプは、金膜によって覆われたニッケル、銅、又は、タングステンから作ることが可能である。
溝４の高さに位置しているバンプ９は、異なる形状を有することが可能である。例えば、図５に示されるように、バンプは、細長い形状を有し、溝４の縦軸Ａ１に対して傾斜させて配置されることが可能である。バンプ９の傾斜は、好ましくは、強制することなく、溝４の中へのストランドの挿入を実現し易くするため、ストランドのギャップ１３の局部的な傾斜と平行である。バンプ９の傾斜は、従って、ストランドの捻れのピッチに依存する。ストラドの捻れが大きい程、捻れのピッチは、実際には、より小さくなり、即ち、ギャップの局部軸は、ストランドの縦軸Ａ２の方向で垂線に接近する傾向がある。溝４の中のストランドの固定は、このとき、ストランドの牽引によって実行される。前述されているように、牽引は、各バンプ９とバンプ９に対向する溝４の側壁１０ａとの間でストランドが締め付けられることを可能にする。傾斜したバンプ９の使用は、牽引が行われるとき、ストランドが溝４の底に自然に押し付けられることを意味する。ストランドの牽引は、バンプ９が対応する導電性ワイヤの絶縁堆積物を切削し、バンプ９と対応する導電性ワイヤとの間の界面の高さに接点を作成することをさらに可能にさせる。
接触領域１２の高さでのワイヤとワイヤのバンプ９との間の接触を改善するため、バンプ９は、ワイヤの剥ぎ取りと侵入とを促進するために、好ましくは、急峻である。
溝は、バンプ９と上記バンプ９に対向する溝４の側壁１０ａとの間で締め付けることにより溝の中のストランドの妨害を改善するためだけに設計されたある程度のバンプを備えることができる。このことは、これらのバンプがアクティブ状態ではないことを意味する。
ストランドは、組立体の強度を向上させるため、非伝導スレッドをさらに備えることができる。
超小型電子チップが２つの電子コンポーネント６で構成されている場合、溝は、この溝の側壁１０ａ及び１０ｂの両方にバンプ９を備えることができる。電子コンポーネントは、このとき、ある程度のデータバスを共有することができるか、又は、互いに別個に接続されることができる。
一般的な意味で、組立方法は、溝４に埋め込まれたストランドの形成を含む。ストランドは、各バンプ９と対向する側壁１０ａとの間で締め付けることによって妨害される。ストランドは、上記バンプと接触するように設計された導電性ワイヤの領域１２の高さで剥ぎ取られる。
剥ぎ取りは、埋め込み自体によってもたされるか、即ち、ストランドが溝４の中に挿入されるときに、ストランドが埋め込まれ、締め付けられるか、又は、溝の縦軸Ａ１に沿ったストランドの牽引によって溝の中にストランドが埋め込まれた後にもたらされるか、のいずれかである。
進行に従って、剥ぎ取りは、溝の縦軸Ａ１に沿ったストランドの牽引によってストランドが溝の中に埋め込まれた後に実行される。
代替的な実施形態によれば、組立を実行する方法は、各導電性バンプ９と対向する側壁１０ａとの間で溝４の中に導電性ワイヤを挿入することを含む。その後、ワイヤの捻れは、ストランドが溝４の中に直接的に形成されることを可能にさせる。最終的に、ストランドの縦牽引は、剥離領域が各ワイヤに形成されることを可能にし、導電性ワイヤと関連付けられたバンプ９との電気接触を可能にする。剥ぎ取りに付随して、牽引は、バンプ９と上記バンプに対向する溝の第２の側壁１０ａとの間で締め付けることによりストランドを妨害する。特有の実施例が図６及び７を用いて示される。超小型電子チップは、このように、溝４の奥行きＰ以下である長さをもつ３つの細長いバンプを備える。これらのバンプは、溝４の底を形成する面１１に垂直である。実施例によれば、互いに電気的に絶縁されている３つの導電性ワイヤ５ａ、５ｂ、５ｃは、溝４の中に並列に挿入される（図６）。各ワイヤ５ａ、５ｂ、５ｃの直径は、バンプ９を対向する側壁１０ａから分離する距離Ｄｐより小さいので、ワイヤ５ａ、５ｂ、５ｃは、苦労することなく、溝４の中に挿入される。３つのワイヤは、その後、ストランドを形成するために溝４の中で直接的に捻られる（図７）。ストランドが作られるときにワイヤ間に加えられる力は、伝導ワイヤを接続されるべきバンプ９に押し付ける傾向がある力を生じるために十分である。捻れのピッチは、各ワイヤが別個のバンプと接触するように調整される。各ワイヤの領域での剥ぎ取りは、その後、溝４の縦軸Ａ１に沿ったストランドの牽引Ｔによって実現される。牽引は、各バンプ９と上記バンプ９に対向する溝４の側壁１０ａとの間で締め付けることによりストランドが妨害されることをさらに可能にする。
有利な点として、ワイヤとバンプ９との間のリンクは、化学的又は電気化学的手段によって強められることがある。溝４の中へのストランドの埋め込みは、電気分解、又は、電気的絶縁性エポキシ接着剤を溝に入れることによって堅固にすることができる。
本明細書に記載された実施形態の多数の変形及び変更は、当業者には明らかであろう。ストランドのワイヤとの電気的接触を確立するため溝の側面に作られたバンプ９は、例示の目的のため記載された。接触を確立する他の手段、例えば、溝の底から突出し、ストランドを溝の底に押し付けるストランドのワイヤに入るバイアを想定することが可能である。電子コンポーネントの組立によって得られる溝について記載されているが、例えば、切削又はエッチングによってチップの大半に作られる溝が同様に想定できる。さらに、ストランドを収容する溝は、チップのいずれの表面に設けられてもよい。チップの表面は、種々の形状、例えば、平坦状又は凸状をさらに有することができる。

Claims (11)

  1. 少なくとも１つの超小型電子チップとワイヤ要素（５）との組立体であって、前記チップはワイヤ要素を埋め込む溝（４）を備え、
    前記ワイヤ要素（５）は、前記溝の軸と実質的に平行である長軸をもつストランドであり、絶縁体によって覆われた少なくとも２つの導電性ワイヤを備え、
    前記チップは、前記溝（４）に少なくとも１つの導電性バンプ（９）を備え、前記バンプは、前記ストランドの前記導電性ワイヤの１つのみの剥離領域と電気的に接触していることを特徴とする、組立体。
  2. 前記チップは、２つの平行な主面（１、２）と側面（３ａ、３ｂ）とを備え、前記側面（３ａ、３ｂ）のうちの少なくとも１つは、前記ワイヤ要素の埋め込み用の縦溝（４）を備える、請求項１に記載の組立体。
  3. 前記ストランドによって接合された少なくとも２つのチップを備え、前記ストランドの導電性ワイヤが単一のチップのバンプ（９）と接触していることを特徴とする、請求項１又は２に記載の組立体。
  4. 前記ストランドの導電性ワイヤは、少なくとも２つのチップの前記バンプ（９）と接触していることを特徴とする、請求項１又は２に記載の組立体。
  5. 前記チップは、前記ストランドの別個の導電性ワイヤと同数のバンプ（９）を備え、各バンプが前記ストランドの関連付けられたワイヤと電気的に接触していることを特徴とする、請求項１又は２に記載の組立体。
  6. 各バンプ（９）は、前記溝の少なくとも第１の側壁（１０ｂ）に配置され、各バンプ（９）と前記バンプ（９）に対向する前記溝の第２の側壁（１０ａ）との間で前記ストランドを締め付けることにより、前記溝（４）の中で前記ストランドを妨害する手段を構成することを特徴とする、請求項１から５のいずれか一項に記載の組立体。
  7. 各バンプが細長い形状を有し、前記溝（４）の前記縦軸（Ａ１）に対して傾斜させて配置されていることを特徴とする、請求項６に記載の組立体。
  8. 請求項６及び７のうちの１項に記載の組立体を実現する方法であって、
    各バンプ（９）と前記バンプ（９）に対向する側壁（１０ａ）との間で締め付けることにより妨害される、溝の中に埋め込まれたストランドを形成することと、
    対応するバンプと接触するように設計された前記ストランドの導電性ワイヤの領域（１２）を剥ぎ取ることと、
    を備えることを特徴とする、方法。
  9. 剥ぎ取りは埋め込みと同時に実行されることを特徴とする、請求項８に記載の方法。
  10. 剥ぎ取りは、前記溝（４）の縦軸に沿った前記ストランドの牽引によって、埋め込み後に実行されることを特徴とする、請求項８に記載の方法。
  11. 前記埋め込まれたストランドは、前記ストランドを構成する前記ワイヤを前記溝（４）の中に挿入した後に捻りによって形成され、締め付けによる剥ぎ取り及び妨害は、その後、前記ストランドの牽引によって実行されることを特徴とする、請求項８に記載の方法。
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