JPH0228352A - Icチップ搭載用配線板 - Google Patents

Icチップ搭載用配線板

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JPH0228352A
JPH0228352A JP63178449A JP17844988A JPH0228352A JP H0228352 A JPH0228352 A JP H0228352A JP 63178449 A JP63178449 A JP 63178449A JP 17844988 A JP17844988 A JP 17844988A JP H0228352 A JPH0228352 A JP H0228352A
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JP
Japan
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chip
conductor
conductors
board
macromolecular
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Pending
Application number
JP63178449A
Other languages
English (en)
Inventor
Koichi Nakagawa
幸一 中川
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Nippon Telegraph and Telephone Corp
Original Assignee
Nippon Telegraph and Telephone Corp
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Publication date
Application filed by Nippon Telegraph and Telephone Corp filed Critical Nippon Telegraph and Telephone Corp
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Publication of JPH0228352A publication Critical patent/JPH0228352A/ja
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/10Bump connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/15Structure, shape, material or disposition of the bump connectors after the connecting process
    • H01L2224/16Structure, shape, material or disposition of the bump connectors after the connecting process of an individual bump connector
    • H01L2224/161Disposition
    • H01L2224/16151Disposition 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
    • H01L2224/16221Disposition 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 the body and the item being stacked
    • H01L2224/16225Disposition 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 the body and the item being stacked the item being non-metallic, e.g. insulating substrate with or without metallisation

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  • Wire Bonding (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、寸法の大きなICデツプを高信頼に多端子接
続することができ、しかも放熱性に優れたICチップ搭
載用配線板に関するものである。
〔従来の技術・発明が解決しようとする課題〕近年、電
子部品の高集積化、高密度化に伴い、ICCチップ間線
のみならず、ICチップ搭載用配線板内の配線も細線幅
化の一途にあり、ICチップと配線板間の構成材料の線
膨張率差にもとずくわずかな熱歪による接点障害や、I
Cチップより発生した熱を効率よく放熱し素子の温度上
昇を少なくすることなどが重要な問題になっている。例
えば、ICチップと配線板間の接続には、−例として第
3図に示すように、面内な多端子取り出しが可能なはん
だバンプ接続法がもちいられている(L、 P、 Mi
ller、lBM J、 Res、 Develop、
、 13.239(1969)、)。第3図において、
■は例えばシリコン等のチップ、2は例えばセラミック
やガラスエポキシ等の基板、3ははんだバンプ、4は例
えば銅等の金属層、8は例えば銅張りの配線板である。
しかし、この方法では、チップ寸法の増加に伴いデツプ
lと基板2間の線膨張率差に起因する接続部のせん断念
が増大するため、適用できるチップ寸法に制限があった
。寸法の大きなICチップにも適用可能な端子接続法と
して、第4図に示すような球状のはんだを積み重ねた多
段はんだバンブ接続法が提案されている (佐々木他、
電子通信学会総合全国大会講演要旨集No、506 (
1986); No、459 (1987)、)。第4
図において、lは例えばシリコン等のチップ、2は例え
ばセラミックやガラスエポキシ等の基板、3ははんだバ
ンブ、4は例えば銅等の金属層、7は例えばポリイミド
等の樹脂フィルム、8は例えば銅張りの配線板である。
この方法では、多段化により等価的にバンブ3の高さを
増して、チップlと基板2間の線膨張率差に起因する接
続部のせん断念を低減させている。しかし、20mm角
と大きなチップを高信頼度に接続するためには4段程度
に多段化する必要があり、接続構造が複雑になるととも
に作業工程が増加する欠点があった。
本発明は上記の事情に鑑みてなされたもので、チップと
基板間の線膨張率差に起因する接続部のせん断念に伴う
接点障害を解決し、しかも放熱性に優れ、簡単な接続構
造で高信頼度に多端子接続することができる、寸法の大
きなIcチップ搭載用配線板を提供することを目的とす
る。
〔課題を解決するための手段〕
本発明は、相対する導体間に、導体面に対し垂直に分子
軸が配向した高分子結晶塊の集合体から成り、該結晶塊
はそれぞれ相対する導体間にまたがっており、導体面と
平行な面内の該結晶塊の境界には空隙を有し、しかも導
体間の所々に設置した製造過程で必要な導体間隔を所定
の値に保つためのスペーサーをそのまま有するか該スペ
ーサーを有しない絶縁層を設けた垂直配向高分子絶縁導
体を、セラミックやガラスエポキシ等の基板の表面に積
層したことを最も主要な特徴とし、チップと基板の線膨
張率差に起因する熱歪を垂直配向高分子絶縁層が吸収す
るため熱衝撃により接続部にせん断念を生じない点と、
垂直配向高分子絶縁導体により熱伝導線性が優れている
点が従来の技術と異なる。
ポリエチレンやポリオキシメチレンなどの結晶性高分子
を延伸することにより、〜軸方向に分子鎖か配向した高
分子材料を容易に得ることができる。このような−軸配
向高分子の延伸方向の線膨張率は延伸倍率と共に急速に
小さくなり、零から負の値へと変化し (1,M、 W
ard Ed、、 Developments in 
0riented Polymers−1,Appl、
 Sci、、 London(1982))、延伸方向
の熱伝導率は延伸倍率とともに大きくなる(C,L、 
Choy et al、、 J、 Polym、 Sc
iPolym、 Phys、 Ed、、 18.118
7 (1980乃。例えば、高密度ポリエチレンの線膨
張率(室温)は未延伸状態の1.2xlO−’に一’か
ら延伸倍率2倍で零、延伸倍率18倍では−1,2XI
O−5に一’ となる。熱伝導率(室温)は未延伸状態
の0.0055W/cmKから延伸倍率25倍で0.1
0/cmKと大幅に大きくなる。ポリオキシメチレンで
は、線膨張率(室温)は未延伸状態の8.0XIO−5
に一’から延伸倍率8倍で零、延伸倍率20倍では−4
,0XIO−”K−’となる。熱伝導率(室温)は未延
伸状態のQ、0037W/cmKから延伸倍率8倍で0
.03W/cmKと大きくなる。しかし、延伸方向と直
角の方向の線膨張率は逆に延伸倍率と共に若干大きくな
り、延伸方向と直角の方向の熱伝導率は小さくなる。
従って、本発明では、絶縁層となる高分子結晶塊中の高
分子の分子軸が導体面に対し垂直に配向しているととも
に該結晶塊がそれぞれ相対する導体間にまたがっている
ため、導体面に対し垂直方向の絶縁層の線膨張率は小さ
く、熱伝導率は大きくなる。また、導体面と平行な面内
の該結晶塊の境界には空隙を有するため導体面と平行方
向の絶縁層の線膨張率は、個々の結晶塊の線膨張率は大
きいにもかかわらず、空隙により歪が吸収されるため、
導体の線膨張率とほぼ等しくなるか、導体がチップや基
板に装着している場合にはチップや基板の線膨張率と等
しくなる。なお、絶縁層の導体面と平行方向の熱伝導率
は小さくなるが、通常導体は金属などの熱伝導性に優れ
た材料であるため、絶縁導体の導体面と平行方向の熱伝
導性ら優れている。
絶縁層となる結晶性高分子を相対する導体面に対し垂直
に配向させる方向としては、本出願人のさきの出願にな
る特願昭62−305820号に示したような電場を印
加する方法などがある。このような電場による配向方向
では、絶縁層となる結晶性高分子がその分子軸方−向に
双極子モーメントを有するか、もしくは双極子モーメン
トを有しない場合はその重合前のモノマーが双極子モー
メントを有することが不可欠となる。
汎用のエンジニアリングプラスチックとして知られるポ
リオキシメチレン(POM)は、結晶内で分子鎖が91
5螺旋構造をとり、双極子が互いに打ち消しあうため電
場により配向することはない。しかし、POMのモノマ
ーの一つであるホルムアルデヒドは2.27D(デバイ
)の双極子モーメントを有するため電場により配向する
。本出願人は液状のホルムアルデヒドを電場下で重合す
れば導体面に対し垂直方向に分子軸が配向したPOMの
結晶塊の集合体が得られることを見いだした。これは、
導体面に対し垂直方向に配向したホルムアルデヒドモノ
マーの影響を受けて無極性のPOMもモノマーの方向に
配向することによるものである。走差電子顕微鏡観察に
より、POMの結晶塊はそれぞれ相対する導体間にまた
がっており、導体面と平行な面内の結晶塊の境界には空
隙があることが分かった。
この空隙は、結晶塊の境界に未反応モノマーや低分子量
のPOMが集まり、これらが重合後に蒸発してできたも
のである。
このような相対する導体間にあらかじめモノマーを充填
した後に重合し高分子絶縁層を作製する方法では、製造
過程で導体間を所定の値に保つためのスペーサーが必要
となるが、このスペーサーには硝子繊維や粒状の無機材
料あるいはポリイミドなどのプラスチックフィルムや延
伸配向繊維やフィルムなど種々の材料が使用できる。ま
た、この方法では導体表面を祖にすればモノマーが微細
な空孔にも侵入するため、接着性に乏しいPOMでもい
わゆるアンカー効果により強固に接着することができる
。また、導体面に対し垂直方向、すなわち分子軸方向の
強度は極めて強いため、相対する導体が容易に剥離する
こともないし、圧壊することもなく、形状安定性に優れ
ている。また、延伸配向試料の場合と同様に一方向に配
向しているため極低温下でも脆性破壊をすることもない
なお、重合法としては特願昭62−305820号に示
した放射線型合法以外にも、重合触媒をあらかじめモノ
マーに添加した後に電場下で重合する方法や、導体表面
にあらかじめ重合触媒を塗布した後に電場下でモノマー
を充填し重合する方法など種々な方法があるがいずれで
もよい。
〔実施例〕
第1図に本発明になる配線板を用いたICチップ搭載の
断面構造を示した。即ち、厚さ1 、6mmのガラスエ
ポキシ基板2の表面に、厚さ約200μmの垂直配向高
分子絶縁導体6を積層して配線板が構成される。前記垂
直配向高分子絶縁導体6の表面にははんだバンブ3を介
在してICチップ1が接続される。垂直配向高分子絶縁
導体6は、相対する金属層4.4(導体)間に垂直配向
高分子絶縁層5を設けたものである。
次に、前記配線板の製造方法について説明する。
両面を祖にしたプリント板用の厚さ35μmの電解銅箔
を厚さ1 、6mmのガラスエポキシ基板上に張り合わ
せたプリント板の上に、スペーサーとして太い125μ
mのガラス繊維を適当な間隔で設置し (図示せず)、
この上に片面を祖にしたプリント板用の厚さ35μmの
電解銅箔を粗面が前記プリント板と相対するように設置
した。この相対する電解銅箔の間隙に、市販の粉末状バ
ラホルムアルデヒドの熱分解により生成した気相のホル
ムアルデヒドモノマーを、食塩と水で約−20°Cに冷
却したトラップ中を通すことにより脱水精製した後、−
78°Cの液体状態で充填した。相対する銅箔間に5K
Vの静電圧(電界強度0.4MV/cm)を印加したま
ま、C080によるγ線重合を一78°Cの液相で行っ
た。照射線量率は3xlO5R/h、照射時間は3時間
とした。この結果、厚さ約200μmの垂直配向高分子
絶縁導体を積層した配線板を得た。
この配線板の表面の銅箔をパターニングすることにより
、第1図に示したように、はんだバンブ3を介在してチ
ップ1が接続される。このようなICチップを搭載した
配線板を極低温や高温の環境に置けば、チップ1と基板
2の線膨張率差により界面に歪を生ずることとなるが、
第2図に示したように、垂直配向高分子絶縁層5では、
導体面に対し垂直に分子軸が配向した高分子結晶塊が相
対する導体間にまたがっており、しかも導体面と平行な
面内の該結晶塊の境界には空隙があるため、熱歪を吸収
することができる。従って、2On+n+角と大きなチ
ップ!でも液体窒素温度と室温間のヒートサイクルを繰
り返してもはんだバンプがはずれて接点障害を引き起こ
すことはなかった。
〔発明の効果〕
以上説明したように、本発明によれば、チップと基板の
線膨張率差に起因する熱歪を垂直配向高分子絶縁層で吸
収するようにしているため、チップと基板間の線膨張率
差に起因する接続部のせん新型に伴う接点障害を解決す
ることができる。また、垂直配向高分子絶縁導体の熱伝
導性が優れているので、熱衝撃により接続部にせん新型
を生じることがなく、寸法の大きなICチップを簡単な
接続構造で高信頼度に他端子接続することができるとと
もに、ICチップより発生した熱を効率よく放熱し素子
の温度上昇を少なくすることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明になる配線板を用いたはんだバンプ接続
構造を示す断面図、第2図は熱歪を受けた状態下での本
発明になる配線板を用いたはんだバンプ接続構造を示す
断面図、第3図は従来のはんだバンプ接続構造の一例を
示す断面図、第4図は従来の多段はんだバンブ接続構造
を示す断面図である。 l・・・・・・ICチップ(シリコン)、2は基板(セ
ラミックやガラスエボキン)、3・・・・・・はんだバ
ンプ、4・・・・・・金属層(銅)、5・・・・・・垂
直配向高分子絶縁層、6は垂直配向高分子絶縁導体、7
・・・・・・樹脂フィルム(ポリイミド)、8は配線板
である。 出願人  日本電信電話株式会社 第1図 壽IR曲巻分+樋線通体 第2図 第3図 第4図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1.  相対する導体間に、導体面に対し垂直に分子軸が配向
    した高分子結晶塊の集合体から成り、該結晶塊はそれぞ
    れ相対する導体間にまたがっており、導体面と平行な面
    内の該結晶塊の境界には空隙を有し、しかも導体間の所
    々に設置した製造過程で必要な導体間隔を所定の値に保
    つためのスペーサーをそのまま有するか該スペーサーを
    有しない絶縁層を設けた垂直配向高分子絶縁導体を、セ
    ラミックやガラスエポキシ等の基板の表面に積層したこ
    とを特徴とするICチップ搭載用配線板。
JP63178449A 1988-07-18 1988-07-18 Icチップ搭載用配線板 Pending JPH0228352A (ja)

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JP63178449A JPH0228352A (ja) 1988-07-18 1988-07-18 Icチップ搭載用配線板

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Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6261481B1 (en) * 1998-03-19 2001-07-17 Hitachi, Ltd Insulating composition
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WO2010050202A1 (ja) 2008-10-30 2010-05-06 株式会社カネカ 高熱伝導性の熱可塑性樹脂組成物及び熱可塑性樹脂
US8637630B2 (en) 2010-04-19 2014-01-28 Kaneka Corporation Thermoplastic resin with high thermal conductivity
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