JP6501752B2 - 相互接続部材をプレコーティングすることを含むフリップチップ組立方法 - Google Patents

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    • H01L2224/13601—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron [B], silicon [Si], germanium [Ge], arsenic [As], antimony [Sb], tellurium [Te] and polonium [Po], and alloys thereof the principal constituent melting at a temperature of less than 400°C
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    • H01L2224/13617—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron [B], silicon [Si], germanium [Ge], arsenic [As], antimony [Sb], tellurium [Te] and polonium [Po], and alloys thereof the principal constituent melting at a temperature of greater than or equal to 400°C and less than 950°C
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    • H01L2224/13638—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron [B], silicon [Si], germanium [Ge], arsenic [As], antimony [Sb], tellurium [Te] and polonium [Po], and alloys thereof the principal constituent melting at a temperature of greater than or equal to 950°C and less than 1550°C
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    • H01L2224/12—Structure, shape, material or disposition of the bump connectors prior to the connecting process
    • H01L2224/13—Structure, shape, material or disposition of the bump connectors prior to the connecting process of an individual bump connector
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    • H01L2224/13599—Material
    • H01L2224/136—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron [B], silicon [Si], germanium [Ge], arsenic [As], antimony [Sb], tellurium [Te] and polonium [Po], and alloys thereof
    • H01L2224/13638—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron [B], silicon [Si], germanium [Ge], arsenic [As], antimony [Sb], tellurium [Te] and polonium [Po], and alloys thereof the principal constituent melting at a temperature of greater than or equal to 950°C and less than 1550°C
    • H01L2224/13644—Gold [Au] as principal constituent
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    • H01L2224/12—Structure, shape, material or disposition of the bump connectors prior to the connecting process
    • H01L2224/13—Structure, shape, material or disposition of the bump connectors prior to the connecting process of an individual bump connector
    • H01L2224/1354—Coating
    • H01L2224/13599—Material
    • H01L2224/136—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron [B], silicon [Si], germanium [Ge], arsenic [As], antimony [Sb], tellurium [Te] and polonium [Po], and alloys thereof
    • H01L2224/13638—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron [B], silicon [Si], germanium [Ge], arsenic [As], antimony [Sb], tellurium [Te] and polonium [Po], and alloys thereof the principal constituent melting at a temperature of greater than or equal to 950°C and less than 1550°C
    • H01L2224/13647—Copper [Cu] as principal constituent
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    • H01L2224/13663—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron [B], silicon [Si], germanium [Ge], arsenic [As], antimony [Sb], tellurium [Te] and polonium [Po], and alloys thereof the principal constituent melting at a temperature of greater than 1550°C
    • H01L2224/13669—Platinum [Pt] as principal constituent
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    • H01L2224/1605—Shape
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    • H01L2224/15—Structure, shape, material or disposition of the bump connectors after the connecting process
    • H01L2224/16—Structure, shape, material or disposition of the bump connectors after the connecting process of an individual bump connector
    • H01L2224/161—Disposition
    • H01L2224/16135—Disposition the bump connector connecting between different semiconductor or solid-state bodies, i.e. chip-to-chip
    • H01L2224/16145—Disposition the bump connector connecting between different semiconductor or solid-state bodies, i.e. chip-to-chip the bodies being stacked
    • H01L2224/16148—Disposition the bump connector connecting between different semiconductor or solid-state bodies, i.e. chip-to-chip the bodies being stacked the bump connector connecting to a bonding area protruding from the surface
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    • H01L2224/10—Bump connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/15—Structure, shape, material or disposition of the bump connectors after the connecting process
    • H01L2224/16—Structure, shape, material or disposition of the bump connectors after the connecting process of an individual bump connector
    • H01L2224/161—Disposition
    • H01L2224/16151—Disposition the bump connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive
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Description

本発明は、マイクロエレクトロニクスに関し、特に、２つの部品の間の垂直相互接続を形成する、所謂フリップチップ技術による２つの電子部品の組立に関する。
そのため、本発明は、具体的には所謂チップトゥチップ、チップトゥウエハ及びウエハトゥウエハ組立に適用される。
本発明は、有利には、非常に小さいピッチの金属パターン相互接続を必要とするデバイスに適用され、例えば、多くの数の相互接続部材を含む大きな不均一のアレイ、低温でハイブリッド化された感温検出器アレイ、又は機械的圧力に感受性がある検出器アレイ等の、特に非常に大きな寸法及び非常に小さなピッチの撮像装置の製造に適用される。本発明はまた、有利には、所謂“３Ｄ”構造にも適用され、それは、異なる材料で作られた、従って熱応力に対して感受性のある回路の積層体を含む。本発明はまた、特に、少量の光子、特に単一の光子を検出することができる高感度検出器にも適用される。本発明はまた、部品の低温ハイブリダイゼーションにも適用される。
所謂“フリップチップ”熱圧縮技術による２つの電子部品の組立は、通常、所定の接続パターンに従って第１の電子部品の表面及び第２の部品の表面に導電性の半田ボールを形成することを含む。次いで、それらの半田ボールが互いの前に置かれるように第１の部品は、第２の部品に置かれ、その後、組立体が加圧され、加熱される。次いで、接触して配置されたボールは、変形し、溶融し、通常ウエハの形態で、電子部品の主平面に垂直な電気接続を形成する。
“フリップチップ”ハイブリダイゼーションが多くの利点を有するけれども、２つの問題がこのタイプのハイブリダイゼーションで引き起こされる。
第１に、このタイプのハイブリダイゼーションにおける頻発する問題は、具体策が取られないとき、ボール表面が酸化し、それが、ハイブリッド化される部品の間に乏しい品質の電気接続を生成するという事実にある。実際に、金属酸化物が非常に乏しい電力伝導体であるだけではなく、ボールの表面に存在する酸化物が、ハイブリダイゼーション中にボールの混合を妨害する。
ボールが熱圧縮されることを避けるために、それが酸素に接触するときに、それらがそれらの表面に自然酸化物、すなわち金属の自然酸化物によって得られる酸化物層を有する一方で、ボールは、通常、ハイブリダイゼーションの前に又はハイブリダイゼーション中に、酸化物層を溶解する“脱酸フラックス”と一般的に呼ばれる脱酸剤に晒されている。脱酸フラックスは、通常、例えば安息香酸又はカルボン酸などの酸である。脱酸フラックスの例については、特許文献１、特許文献２又は特許文献３を参照することができる。
次いで、ハイブリダイゼーションによって得られた垂直相互接続は、熱応力に対して感受性があり、第１及び第２の部品が異なる材料で作られるので、これは、なおさらである。実際に、ほとんどの場合、部品は、異なる熱膨張係数を有し、温度変化の影響下において、相互接続がそれらを砕けやすくし、それらを破壊するせん断に晒される。
ハイブリッド化された組立体の熱機械的な信頼性を高めるために、環境に対する相互接続の保護を与えるために、通常、“アンダーフィル”として知られる樹脂層で２つの部品を分離する空間を満たすことが提供され、この空間を満たす作業は、“アンダーフィリング”として知られる。そのため、せん断力は、相互接続部のみではなく、２つのハイブリッド化された部品を分離する層の全体に分配され、相互接続は、効率的に保護される。
半田ボールによってハイブリッド化された２つの部品を分離する容積を充填する２つの技術が知られており、第１の技術は、“ファストフロー”として知られ、第１の技術は、“ノーフロー”として知られる。このような技術は、例えば非特許文献１に記載される。
“ファストフロー”技術は、部品のハイブリダイゼーションに従う。特に、ハイブリダイゼーション中に、部品は、脱酸フラックスに晒され、金属ボールの溶融温度以上の温度まで加熱される。ボールが半田付けされると、部品間に存在する脱酸フラックスの洗浄は、次いで、脱酸フラックスが相互接続間の短絡を生成することを避け、それらを腐食させることを避けるために行われる。洗浄が行われた後、“ファストフロー”技術は、次いで、部品の一方の１つ又は複数の端部に液体樹脂、すなわち非硬化性樹脂を堆積することを含む。次いで、アンダーフィル樹脂は、ハイブリッド化された部品の間の毛管現象によって移動し、それらを分離する容積を満たす。次いで、積層体は、熱処理又は“硬化”に晒され、樹脂を凝固させる。
この技術は、しかしながら、樹脂の移動及び熱処理の両方の遅さのために、非常に時間が掛かる。さらに、移動時間は、部品間の相互接続の密度によって変化し、この技術は、高い相互接続密度を有する部品の製造に対して適用されるのが次第に減っていくようになる。
“ノーフロー”技術は、ハイブリッド化された部品の間の容積の速い充填を行うために主に開発されており、ここで、“フリップチップ”半田ボールハイブリダイゼーションの文脈において図１から図３の単純化された断面図に関連して記載される。
第１の段階において、コーティング樹脂４０は、半田ボール１８ａを覆うように、半田ボール１８ａが備えられる第１の電子部品１２ａに堆積される（図１）。
第２の段階において、半田ボール１８ｂが備えられる第２の電子部品１２ｂは、第１の部品１２ａに位置合わせされ、その後に、金属形成ボール１８ａ、１８ｂの溶融温度以上の温度まで組立体の温度をさらに上昇させることによって、示される矢印に沿って第２の部品に圧力が与えられる（図２）。次いで、ボール１８ａ、１８ｂは、相互接続６２を形成するために熱圧縮によって互いに結合され、樹脂４０は、相互接続部４２が囲われる部品１２ａ、１２ｂの間の空間をさらに占める（図３）。さらに、加熱は、熱圧縮半田ボール１８ａ、１８ｂに与えられ、この加熱は、樹脂の熱処理を活性化するように、それを硬化するために選択される。そのため、“ファストフロー”技術と比較して、前述の洗浄段階を行うことが必要ではなく、単一の加熱段階が行われる。さらに樹脂の移動がなく、それは、続いて占めるべき位置に直接堆積される。“ノーフロー”技術は、このように速い。
このような技術は、しかしながら、多くの欠点を有する。第１に、前述のように、高い品質の相互接続を形成するために、ボール１８ａ、１８ｂを覆う酸化物層は、熱圧縮によってそれらの混合の前に除去されるべきである。このために、この樹脂は、脱酸フラックスを含む。
それ自体が知られるように、樹脂は、主成分として、例えばエポキシ接着剤である接着剤と、樹脂の粘度を調整することができ、樹脂の熱処理中に蒸発する溶媒との混合物である。混合物はまた、硬化剤、特に、例えば触媒、光開始剤又は熱開始剤などの重合剤、及び／又は、それが接触している部品の表面における樹脂の結合及び湿潤性を増加させる、例えばシランである表面活性剤、及び／又は、通常“フィラー”と呼ばれる樹脂の熱膨張係数を調整する粒子を含み得る。
そのため、“ノーフロー”の文脈において、脱酸フラックスはまた、半田ボール１８ａ、１８ｂを覆う酸化物層を溶解するために樹脂に含まれる。
しかしながら、脱酸剤は、高い電気抵抗率のイオン性の試薬を含む。それらが樹脂に存在し、そこから除去されることができないので、コーティングが終わると、このような試薬は、樹脂の抵抗率を制限し、それは、１０１２Ω／ｃｍ未満の値を取り得る。特に低温赤外線検出における特定の用途は、２×１０１３Ω／ｃｍを超える抵抗率を必要とし、そのため、“ノーフロー技術”をこのような用途に不適合にさせる。
特開２０１２−０７７２１４号公報 欧州特許１６２１５６６号明細書 米国特許第６１９７５６０号明細書
"Characterization of a No-Flow Underfill Encapsulant During the Solder Reflow Process", of C.P. Wong et al., Proceedings of the Electronic Components and Technology Conference, 1998, pages 1253-1259.
本発明は、増加した電気抵抗率を有する“ノーフロー”タイプのコーティング又は“アンダーフィリング”を形成することができる“フリップチップ”ハイブリダイゼーション方法を提供することを目的とする。
このために、本発明は、
第１及び第２の電子部品を組み立てる方法であって、
前記第１の部品の組立表面に接続部材を形成し、前記第２の部品の組立表面に接続部材を形成する段階；
前記第１及び／又は第２の部品の組立表面に絶縁性硬化材料の液体層を堆積し、少なくとも前記表面に形成される接続部材をコーティングする段階；
前記第１の部品の接続部材の前に前記第２の部品の接続部材を配するように互いに前記第１及び第２の部品を配置する段階；
前記第１の部品の接続部材及び前記第２の部品の接続部材でそれぞれ形成される電気接続部を生成するために所定の方向に沿って前記第１及び／又は第２の部品に力を加える段階；及び
前記硬化材料を硬化する段階；
を含む、第１及び第２の電子部品を組み立てる方法を目的とする。
本発明によれば、
前記第１の部品の接続部材は、開口を有する中空挿入物であり、前記第２の部品の接続部材は、前記挿入物より小さい硬度を有する中実部材であり、前記力の印加は、前記中実部材に挿入される前記中空部材をもたらし、
各挿入物は、
その表面の少なくとも一部が酸化されていない、前記中実部材より大きい硬度を有する金属コア；及び
少なくとも前記コアの酸化されていない部分を覆う金属層であって、前記第１の層が、前記コアより高い可塑性を有し、及び／又は、酸化できない金属で作られる、金属層；
を備え、
前記中空挿入物の形状、前記中実部材の形状、及び／又は、挿入中におけるその相対位置は、前記中空挿入物の開口端部の部分が前記挿入中に解放されたままであるように選択され；
前記硬化材料は、脱酸フラックスを含まない。
“絶縁性”とは、高い電気抵抗率を有する材料、特に１０１２Ω／ｃｍを超える抵抗率を有する材料を意味する。
本明細書で“液体”とは、硬化性材料が固体ではないとき、硬化性材料の相を意味する。
言い換えると、中実部材への中空挿入物の挿入中に、中実部材は、挿入物の開口を全体的に塞がない。そのため、挿入物に含まれる材料に対して、漏れ通路又は“排出口”がある。中空挿入物が中実部材に進むので、この材料は、追い出される。従って、挿入中の前記部材に載っている挿入物の断面は、中空挿入物の断面である。特に、挿入物が小さな断面を有するので、挿入物によって中実部材に与えられる圧力は、中実部材を覆う酸化物層を破壊するために十分である。
さらに、第１の変形例によれば、挿入物が、酸化することができない金属層で被覆されたコアで形成されるとき、この層は、このように中実部材に適合し、それと共に高品質の相互接続を形成する。そのため、相互接続の品質を保証するために、コーティング材料に脱酸フラックスを提供することが必要ではない。コーティング材料は、フラックスレスであり、それは、従って高い電気抵抗率を有する。そのため、非常に高い抵抗率、すなわち１０１２Ω／ｃｍを超える抵抗率を有するコーティング材料を選択することが可能である。
同様に、第２の変形例によれば、挿入物が、コアより大きい可塑性を有する金属相で被覆される金属コアで作られるとき、中実部材への挿入の影響下で、挿入物の種々の領域は、変形を経る。それがコアより高い可塑性を有するので、金属層は、バンプへの進出中における前記コアより強く変形される。また、この金属層が自然酸化物層でさらに覆われる場合、非常に脆弱な酸化物層が金属層より低い可塑性を有するので、自然酸化物層は、破壊することなく金属層ほど多く変形することがでない。それが、金属層によって経験する変形に続くことができないので、自然酸化物層は“クラックを生じる”。さらに、酸化物層が金属に対する低い結合を有し、それが金属に起因するので、自然酸化物層は、挿入時に与えられるせん断の影響下において金属層上で滑ることによって“剥がれ”、中実部材の外側に残っており、次いで、金属層を全体的に露出させる。そのため、高品質の電気相互接続は、アンダーフィル材料中に脱酸フラックスを使用することなく得られる。
そのため、本発明は、中空及び開口挿入物の使用のために低下した圧力で“フリップチップ”ハイブリッダイゼーションの利点を、“ノンフロー”アンダーフィル技術の使用によって速いアンダーフィルの利点と組み合わせることを可能にする。特に、ハイブリッダイゼーションは、有利には、その溶融物を得るために接続部材を加熱することを要求することなく周囲温度で行われる。
一実施形態によれば、前記組立方向に垂直な軸に沿った前記中空挿入物の長さは、前記軸に沿った前記中実部材の長さより大きい。
一実施形態によれば、前記中空挿入物は、前記中実部材の一端に挿入される。
一実施形態によれば、前記中空挿入物の開口端部は、前記挿入中に前記中実部材の外側に部分的に配置される複数の枝を有する。
一実施形態によれば、前記硬化材料は、脱酸フラックスを含まない。
一実施形態によれば、
前記硬化材料の層は、前記組立表面の所定の部分に堆積され、
前記硬化材料は、所定の放射線の印加に引き続いて所定の現像液中で不溶性になることができるネガティブフォトレジストであり、
前記中実部材に対する前記中空挿入物の挿入に続いて、
前記組立表面の前記部分を覆う樹脂層部分を除いて前記放射線は前記樹脂層に印加され、
前記領域を覆うフォトレジストは、前記現像液を付けることによって除去される。
本発明は、添付の図面に関連して例示としてのみ提供される以下の詳細な説明を読むことによって、より理解されるだろう。ここで、同一の参照符号は、同一又は同様の要素を示す。
半田ボールの熱圧縮による“フリップチップ”ハイブリダイゼーションに適用される従来技術の“ノーフロー”タイプのアンダーフィル技術を示す単純化された断面図である。 半田ボールの熱圧縮による“フリップチップ”ハイブリダイゼーションに適用される従来技術の“ノーフロー”タイプのアンダーフィル技術を示す単純化された断面図である。 半田ボールの熱圧縮による“フリップチップ”ハイブリダイゼーションに適用される従来技術の“ノーフロー”タイプのアンダーフィル技術を示す単純化された断面図である。 本発明による“ノーフロー”アンダーフィルを用いた“フリップチップ”ハイブリダイゼーションを示す単純化された断面図である。 本発明による“ノーフロー”アンダーフィルを用いた“フリップチップ”ハイブリダイゼーションを示す単純化された上面図である。 本発明による“ノーフロー”アンダーフィルを用いた“フリップチップ”ハイブリダイゼーションを示す単純化された上面図である。 本発明による“ノーフロー”アンダーフィルを用いた“フリップチップ”ハイブリダイゼーションを示す単純化された上面図である。 本発明による“ノーフロー”アンダーフィルを用いた“フリップチップ”ハイブリダイゼーションを示す単純化された断面図である。 代替的な挿入物の実施形態の断面図である。 中実部材への挿入物の貫通中に挿入物を覆う酸化物層の剥離の単純化された断面図である。 中空開口挿入物及び中実部材の種々の変形例を示す単純化された上面図である。 中空開口挿入物及び中実部材の種々の変形例を示す単純化された上面図である。 中空開口挿入物及び中実部材の種々の変形例を示す単純化された上面図である。 中空開口挿入物及び中実部材の種々の変形例を示す単純化された上面図である。 中空開口挿入物及び中実部材の種々の変形例を示す単純化された上面図である。 アンダーフィル材料で覆われた領域を露出することができる本発明による方法の単純化された断面図である。 アンダーフィル材料で覆われた領域を露出することができる本発明による方法の単純化された断面図である。 アンダーフィル材料で覆われた領域を露出することができる本発明による方法の単純化された断面図である。 アンダーフィル材料で覆われた領域を露出することができる本発明による方法の単純化された断面図である。
図４から図８は、本発明によるハイブリダイゼーション方法による第１及び第２の電子部品５０、５２の“フリップチップ”ハイブリダイゼーションを概略的に示す。
図４を参照すると、第１の部品５０は、所謂“組立”表面と呼ばれるその表面の一方に、第２の部品５２の所謂“組立”表面６０の一方に配置されるそれぞれの導電性中実バンプ５８に入り込むための一組の開口導電性中空挿入物５６を備える。挿入物５６の底部は、さらに、第１の部品５６の厚さにわたって形成された接続領域６２に接触し、領域６２は、例えば電子回路６４との界面を形成する。同様に、各バンプ５８は、第２の部品５２の厚さにわたって形成された接続領域６６に接触し、領域６６は、例えば電子回路６８との界面を形成する。
中空挿入物は、有利には、特にＡｕ又はＰｔ等の貴金属の層で覆われる、特にＷ、ＷＳｉ、ＴｉＮ、Ｃｕ、Ｐｔ又はＮｉ等の硬質材料で作られ、それは、酸化できないので、中実部材との電気的接触を弱める、界面における酸化物の形成を避ける。中実部材は、好ましくは、Ｉｎ又は例えばＩｎＳｂ等のインジウムベースの化合物、錫、鉛、Ａｌベースの合金、又は、例えばＡｌＣｕＡｌ等のＡｌ合金で作られる。
特に、例えば硬化剤を含むエポキシ樹脂である、既に記載されたような樹脂である、ある量の硬化可能な材料７０は、さらに、バンプ５８を備える表面５６の部分に、それらをコーティングするために液体形態で堆積される。
ハイブリダイゼーションを行うために、好ましくは、低温において、電子部品５０及び５２は、バンプ５８の前に各中空挿入物５６を有するように位置合わせされ、矢印で示される適切な圧力は、第１の部品に与えられ、それは、可動性であり、そのため組立方向Ａに沿って移動する。アンダーフィル材料７０と接触すると、中空挿入物５６は、次いで、毛管現象によってその中を満たす。
有利には、中空挿入物５６の形状及び中実バンプ５９の形状は、バンプ５８に中空挿入物５６を挿入する際に、バンプ５８が中空挿入物５６の開口を全体的に塞がないように選択される。それによって、バンプ５８に関わりがある部分が挿入物５６のそれであるように、前記挿入物がバンプ５８に進むので、挿入物を満たすアンダーフィル材料７０の漏れ通路がある。
例えば、中空挿入物５６はそれぞれ、組立方向Ａに垂直な断面又は十字の形状を取る“横断面”を有し（図５）、バンプはそれぞれ、対応する挿入物５６の十字に対して、そこに中心が合わせられ、４５°の角度オフセットの形状を取る方向Ａに垂直な断面を有する（図６）。
そのため、圧力が第１の部品５０に与えられると、バンプ６８より高い硬度を有する挿入物５６は、バンプ５８を覆っている可能性がある自然酸化物層を破壊することによって前記バンプに入り込む。図７に示されるような挿入物５６及びバンプ５８の十字の間のオフセットのために、挿入物５６の４つの部分７２、７４、７６、７８が存在し、それらは、バンプ５８によって覆われず、従って挿入物５６を塞ぐアンダーフィル材料７０に対して４つの通路又は排出口を生成する。そのため、挿入物５６がバンプ５８に進むので、アンダーフィル材料は、詳細図８に矢印で示されるように挿入物から追い出され、電気接続部は、バンプ５８と貴金属の層で覆われた挿入物５６との間に形成される。
そのため、２つの部品５０、５２をハイブリッド化するために与えられる圧力が低くなるように、バンプ５８上の挿入物５６の支持面のみが、挿入物の厚さで形成される。さらに、挿入物５６の断面の部分のみが、バンプ５８に効果的に導入され、それは、前記圧力をさらに低減されることを可能にする。第１及び第２の部品５０、５２の間の電気接続部は、このように形成され、機械的に第２の部品を取り付ける。
部品５０、５２をハイブリッド化するために圧力を加えるのと同時に又はそれに続いて、生成された接続部のレベルにおいて２つの部品を分離する容積を満たす熱機械的圧力に対して保護の固体層を得るために、例えば加熱である熱処理は、アンダーフィル材料７０を硬化するために適用され得る。
好ましくは、組立材料は、脱酸剤を含まないように選択され、それは、後者に１０１２Ω／ｃｍを超える抵抗値、さらには２×１０１３Ω／ｃｍを超える値を与え、それらは、特に、例えば冷却赤外線検出である赤外線検出に対する用途において望まれる。
図９に示される挿入物５６の第２の代替的な実施形態によれば、挿入物５６はそれぞれ、金属層８２で覆われる中心金属コア８０を備える。中心コア８０は、それに挿入可能であるようにバンプ５８よりも高い硬度を有する。このために、中心コア８０は、好ましくは、バンプ５８の材料のヤング率より１、５倍高いヤング率を有する。有利には、中心コア８０は、例えば窒化チタン（ＴｉＮ）、銅（Ｃｕ）、バナジウム（Ｖ）、モリブデン（Ｍｏ）、ニッケル（Ｎｉ）、チタンタングステン（ＴｉＷ）、ＷＳｉ又はタングステン（Ｗ）等の硬質金属で作られ、バンプ５８は、例えば、アルミニウム、錫、インジウム、鉛、銀、銅、亜鉛又はこれらの合金である延性金属で作られる。さらに、中心コア８０は、酸化されない。
金属層８２は、それがコアと共に形成する金属−金属界面のために中心コア８０に強く結合される導電性であるその機能とは別に、バンプへの挿入物の進出中に、コアに取り付けられる一方で、変形の機能を有する。このために、それは、コア８０の可塑性より高い可塑性を有する。層８２は、そのため延性材料で作られ得る。特に、コア８０の材料のヤング率より１．５倍大きいヤング率を有する延性金属は、適切な可塑性を有する。
好ましくは、硬質コア８０が、破壊することなく進出し、実質的に等しい様式で層８２及びバンプ５８の相対的な変形を得ることを可能にするために、層８２は、バンプ５８の延性と実質的に等しい延性を有する。層８０は、そのため、有利には、アルミニウム、錫、インジウム、鉛、銀、銅、亜鉛又はこれらの金属の合金で作られ、好ましくは、アルミニウムで作られ、この金属は、５００℃を超える非常に高い溶融温度を有する利点を有する。
層８２の酸化に起因する自然酸化物８４は、さらに存在し得る。酸化層８４は、本来非常に薄く、数ナノメートル程度であり、硬質で脆弱で、特に層８２の金属の可塑性及び延性より非常に小さい可塑性及び延性を有し、そこにほんの僅かだけ結合する。この実施形態は、酸化挿入物５６が意図的に酸化されたままであるので、それらの保管中に挿入物の酸化を避けるために具体策は必要ではないという利点を有する。
図１０に示されるように、バンプ５８への挿入物５６の進出中に、若干であったとしても金属層８２の変形は、酸化物層８４をプレートに破壊し、せん断の影響下で、自然酸化物のプレートは、バンプ５８の外側に残ったまま金属層８２にスライドする。酸化物層８４は、このように挿入中に剥がされ、そのため金属層８２を露出し、それによって、高品質で、特に酸化物がない電気接続部を生成する。
他の幾何学形状は、勿論、挿入物及び／又はバンプに考えられる。例えば、挿入時に、方向Ａに垂直な軸に沿った挿入物の一次元において、図７の軸Ｂである同一の軸に沿ったバンプの寸法より大きいものであることが十分であり、及び／又は、挿入物がバンプの端部に導入されるために十分である。
図１１から図１５は、代替的な挿入物５６及び部材５８の上面図である。
図１１に示された変形例によれば、中空開口挿入物５６のこれらの横断面は、既に記載されたように十字の形状を取り、中実部材の横断面は、あらゆる形状を取るが、好ましくは、凸形状、正方形、円形、楕円、長方形又は他の形状と取る。挿入物及び中実部材の寸法は、次いで、挿入物の枝が中実部材の各側に突出するように選択され、そのため、挿入中にアンダーフィル材料が流れ出ることを可能にする４つの通路を生成する。
図１２に示されるような変形によれば、挿入物５６の横断面は、例えば４つを超える枝、例えば６つの枝を備える星の形状を取る。通路の数を増やすことは、例えば挿入物及び中実部材の製造欠陥のために挿入物に捕えられたアンダーフィル材料を見る危険性を最小化することができる。中実部材５８は、あらゆる形状を取り得るが、好ましくは、凸形状、例えば正方形、円形、楕円形、長方形又は他の形状である。
図１３に示される変形例によれば、中実部材５８は、十字形又は星形形状の横断面を有し、横断面は、あらゆる形状を取るが、好ましくは凸形状、例えば正方形、円形、楕円形、長方形又は他の形状を取る。
図１４に示される変形例によれば、挿入物５６は、円筒状であり、中実部材は、丸い突出部６８を備え、挿入物５０は、必ずしも正確ではないが、丸い突出部６８が適合する位置に中心が位置する。
図１５に示されるように、挿入物５６及び中実部材５８は、従来技術のものであり、特に、例えば、正方形又は円形の断面の円筒状の挿入物及び凸形状の中実部材５８である。第２の部品５２との第１の部品５０の組立後に、各開口中空挿入物５６は、中実部材５８に沿って垂直に配置され、挿入物５６の開口の一部８２が、部材５８に対向して位置しないようになる。有利には、第１の部品５０の組立表面に挿入物５６によって形成されたパターンは、第２の部品５２の組立表面に部材５８によって形成されたパターンに対してオフセットされる。このパターンオフセットは、例えば、部品の通常の位置合わせの実施が続く部品５０及び５２の製造で得られ、又は、挿入物５６及び部材５８の製造は、一般的に形成され、部品５０及び５２は、次いで、挿入中にオフセットされる。
多くの実施例として、本発明は、空中で動作するための赤外線検出器に適用される。この第１の部品は、ＩｎＰ基板上にＩｎＧａＡｓで作られる２０００×２０００ユニット、又は１０マイクロメートルのピッチで分布された検出器要素の空間的な利用のための赤外線検出器アレイであり、検出器アレイがハイブリッド化される第２の部品は、インジウムバンプを備えるＣＭＯＳ読出アレイである。そのため、検出器アレイの大きさは、２０×２０ｍｍである。
検出器アレイ及び読出アレイの熱膨張係数の大きな差のために、特に半田ボールの熱圧縮を行うことによって２つの部品の高温ハイブリダイゼーションを行うことが想定され得ない。次いで、２つの部品の間の垂直接続は、検出器が軌道上にあるとき、強い周期的な熱的変動に関して検出器の信頼性を保証するようにコーティングされることが要求される。さらに、検出器は、数個の光子程度で非常に小さい検出閾値を有することができるべきであり、それによって、アンダーフィル材料は、１０１２Ω／ｃｍ以上の、さらには２×１０１３Ω／ｃｍ以上の非常に高い抵抗率を有するべきである。
ハイブリダイゼーション方法は、次いで、以下の段階を連続的に行うことを含む：
１．ＣＭＯＳ読出アレイの表面に１０マイクロメートルピッチを有する５μメートルの高さを有する十字の横断面の開口チューブを製造する段階；
２．ＩｎＧａＡｓ検出器アレイの表面に１０マイクロメートルピッチを有する５マイクロメートルの高さを有するインジウムバンプを製造する段階；
３．例えば周知のスピンコーターを用いて、チューブを備えるＣＭＯＳアレイの表面に脱酸剤なく５．５マイクロメートルの厚さのエポキシ接着剤又はフォトレジストを有する層をディスペンスする段階；
４．例えばワイヤボンド接続のためにバンプを備える領域などの望まれないと考えられる領域から、以下に記載されるように、例えば、これらの領域のフォトマスキングの技術を行うことによってエポキシ接着剤を除去する段階；
５．読出アレイの十字挿入物への読出アレイのバンプの挿入によって、例えば、集約的な検出器製造の文脈でＣ２Ｗタイプのハイブリダイゼーション（チップトゥウエハ）によって、検出器アレイ及び読出アレイをハイブリッド化する段階；
６．このように得られた垂直接続部をコーティングするエポキシ接着剤を架橋する段階であって、アレイが強い熱サイクルに対して非常に敏感である場合に、エポキシ接着剤が、さらに好ましくは周囲温度で架橋するように選択される段階。
感光特性を有するエポキシ樹脂は、所謂“ネガティブレジスト”である。それ自体が知られるように、特定の光放射、特に紫外線放射に晒されるエポキシフォトレジストは、“現像液”と呼ばれる特定の薬液に不溶解性になる。そのため、エポキシ樹脂層を紫外線放射に部分的に露出し、この層に現像液を付けることによって、放射線に露出された部分は維持され、露出されない部分は除去される。放射に対する保護がマスクを用いて通常得られ、マスクのネガティブインプリントは、このように維持され、それによって、その名称は、“ネガティブ”レジストとなる。
アンダーフィル材料で被覆されるべきではない領域である部品に適用される本発明による方法は、以下に図１６から図１９を参照して記載されるだろう。
図１６を参照して、複数の部品５０ａ、５０ｂは、複数の部品５２ａ、５２ｂが切断平面Ｄに沿って切断されることによって個別化される基板９０上にハイブリッド化されている。ハイブリダイゼーションは、既に記載されたものと同様であり、例えば所謂“ＳＵ−８”エポキシ樹脂であるネガティブフォトレジストを用いて基板９０上に形成された挿入物又は中実部材をコーティングすることを含み、それに続いて、部品５２ａ、５２ｂの対応する部材への部品５０ａ、５０ｂのバンプ又は中実部材の挿入が続いて行われる。エポキシ樹脂の堆積は、完全なプレート、すなわち基板９０全体で行われ、特に、ワイヤボンディングタイプの接続を形成するために続いて使用されるための接続領域９２を含む領域上で行われる。
前記領域を解放するために、この方法は、露出される領域上にマスクの適用が続けられ、マスクは、現像液によって露光された樹脂の除去を可能にすることができる所定の放射に対して不透明であり、続いで、ハイブリッド化されたアセンブリに対する前記放射線の印加が行われる（図１７）。
マスクは、次いで除去され、現像液は、露光されていない樹脂部分、すなわち解放された領域上の樹脂部分を除去するために付けられる（図１８）。
さらに、架橋されている露光された樹脂部分は、部品５０ａ、５０ｂの間の容積を小さくし、これらの容積に含まれる樹脂部分がそこに残るようになる。部品５０ａ、５０ｂの間の樹脂の最終的な架橋は、次いで、熱処理によって、例えば、“ＳＵ−８”タイプの樹脂に対して１５０℃で１時間、アセンブリを加熱することによって得られる。
変形例として、部品５０ａは、電磁放射線に透過的であり、部品５０ａ、５０ｂの間に配置された樹脂の架橋が放射線の適用によって得られる。
平面Ａに沿った切断は、次いで、２つの部品を個別化するために行われる（図１９）。
５０ 第１の電子部品
５２ 第２の電子部品
５６ 接続部材
５８ 接続部材
７０ 絶縁性硬化材料
７２ 開口端部の部分
７４ 開口端部の部分
７６ 開口端部の部分
７８ 開口端部の部分

Claims (5)

  1. 第１及び第２の電子部品（５０、５２）を組み立てる方法であって、
    前記第１の部品（５０）の組立表面に接続部材を形成し、前記第２の部品（５２）の組立表面に接続部材を形成する段階；
    前記第１及び／又は第２の部品の組立表面に絶縁性硬化材料（７０）の液体層を堆積し、少なくとも前記表面に形成される接続部材をコーティングする段階；
    前記第１の部品の接続部材の前に前記第２の部品の接続部材を配するように互いに前記第１及び第２の部品（５０、５２）を配置する段階；
    前記第１の部品（５０）の接続部材及び前記第２の部品（５２）の接続部材でそれぞれ形成される電気接続部を生成するために所定の方向（Ａ）に沿って前記第１及び／又は第２の部品（５０、５２）に力を加える段階；及び
    前記硬化材料（７０）を硬化する段階；
    を含み、
    前記第１の部品（５０）の接続部材が、開口を有する中空挿入物であり、前記第２の部品（５２）の接続部材が、前記中空挿入物（５６）より小さい硬度を有する中実部材（５８）であり、前記力の印加が、前記中実部材（５８）に挿入される前記中空挿入物をもたらし、
    各中空挿入物（５６）が、
    その表面の少なくとも一部が酸化されていない、前記中実部材（５８）より大きい硬度を有する金属コア；及び
    少なくとも前記コアの酸化されていない部分を覆う金属層であって、前記コアより高い可塑性を有し、及び／又は、酸化できない金属で作られる、金属層；
    を備え、
    前記中空挿入物（５６）の形状、前記中実部材（５８）の形状、及び、挿入中におけるその相対位置が、前記中空挿入物（５６）の開口端部の部分（７２、７４、７６、７８）が前記挿入中に解放されたままであるように選択され；
    前記硬化材料（７０）が、脱酸フラックスを含まず、
    前記硬化材料（７０）の層が、前記組立表面の所定の部分に堆積され、
    前記硬化材料（７０）が、所定の放射線の印加に引き続いて所定の現像液中で不溶性になることができるネガティブフォトレジストであり、
    前記中実部材に対する前記中空挿入物の挿入に続いて、前記組立表面の前記部分を覆う樹脂層部分を除いて前記放射線が前記樹脂層に印加され、
    前記領域を覆うフォトレジストが、前記現像液を付けることによって除去されることを特徴とする、第１及び第２の電子部品（５０、５２）を組み立てる方法。
  2. 前記組立方向に垂直な軸に沿った前記中空挿入物（５６）の長さが、前記軸に沿った前記中実部材（５８）の長さより大きいことを特徴とする、請求項１に記載の第１及び第２の電子部品（５０、５２）を組み立てる方法。
  3. 前記中空挿入物（５６）が、前記中実部材（５８）の一端に挿入されることを特徴とする、請求項１又は２に記載の第１及び第２の電子部品（５０、５２）を組み立てる方法。
  4. 前記中空挿入物（５６）の開口端部が、前記挿入中に前記中実部材（５８）の外側に部分的に配置される複数の枝を有することを特徴とする、請求項１から３の何れか一項に記載の第１及び第２の電子部品（５０、５２）を組み立てる方法。
  5. 前記硬化材料（７０）が、１０１２オーム／ｃｍより大きい電気抵抗率を有する、請求項１から４の何れか一項に記載の第１及び第２の電子部品（５０、５２）を組み立てる方法。
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