(57)【要約】【課題】  誘導結合方式を用いて基板間の通信をおこなう多層基板集積回路において、集積回路の微細化に応じた高精度な位置合わせ方法を提供する。【解決手段】  複数枚の集積回路基板３０に形成した通信用コイル２１０に、制御回路２００より直流電流を通電する事で、通信用コイル２１０自身を電磁石化し、通信用コイル２１０同士の磁気的引力及び斥力によって高精度の位置合わせを行う。【選択図】  図７
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の集積回路基板を積層して構成される多層集積回路において、
第1の集積回路基板と第2の集積回路基板は、それぞれ、前記基板上に形成されたコイル部と、前記コイルの通信動作と位置合わせ動作を制御するコイル制御部とを備え、
前記第1の集積回路基板のコイル部と前記第２の集積回路基板のコイル部は対向して積層され、前記コイル部を介して前記第１と第２の集積回路基板との間で通信をおこなうことを特徴とする多層集積回路。
【請求項２】
請求項１に記載の多層集積回路において、
前記第１と第２の集積回路基板のコイル制御部は、対向する前記第１と第２の集積回路基板のコイル部が同じ磁化方向になるようにコイル駆動電流を印加することを特徴とする多層集積回路。
【請求項３】
請求項２に記載の多層集積回路において、
前記第１と第２の集積回路基板のコイル制御部は、前記第１と第２の集積回路基板の隣り合うコイル部が異なる磁化方向となるようにコイル駆動電流を印加することを特徴とする多層集積回路。
【請求項４】
請求項１から請求項３のいずれかに記載の多層集積回路において、
前記第１と第２の集積回路基板のコイル部の内側は透磁率の高い材質で形成されることを特徴とする多層集積回路。
【請求項５】
集積回路基板を複数積層して構成される多層集積回路の製造方法であって、
前記集積回路基板は基板間の通信をおこなうとともに位置合わせをおこなうコイル部を有し、
前記集積回路基板に電力を供給するステップと、
積層される複数の集積回路基板のなかで、第1の集積回路基板のコイル部と前記コイル部に対向する第２の集積回路基板のコイル部に同じ磁化方向になるようにコイル駆動電流を印加するステップと、
積層される複数の集積回路基板のなかで、第２の集積回路基板のコイル部と前記コイル部に対向する第３の集積回路基板のコイル部に同じ磁化方向になるようにコイル駆動電流を印加するステップと、を含むことを特徴とする多層集積回路の製造方法。
【請求項６】
集積回路基板を複数積層して構成される多層集積回路の製造方法であって、
前記集積回路基板は基板間の通信をおこなうとともに位置合わせをおこなうコイル部を有し、
前記集積回路基板に電力を供給するステップと、
積層される複数の集積回路基板のなかで、第1の集積回路基板のコイル部と前記コイル部に対向する第２の集積回路基板のコイル部に同じ磁化方向になるようにコイル駆動電流を印加するステップと、
積層される複数の集積回路基板のなかで、第２の集積回路基板のコイル部と前記コイル部に対向する第３の集積回路基板のコイル部に同じ磁化方向になるようにコイル駆動電流を印加するステップと、
積層される複数の集積回路基板のなかで、対向する第1の集積回路基板のコイル部と第２の集積回路基板のコイル部と第３の集積回路基板のコイル部に同じ磁化方向になるようにコイル駆動電流を印加するステップと、を含むことを特徴とする多層集積回路の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、集積回路基板及びその集積回路基板が複数枚積層された多層基板の製造に関して、基板の位置合わせに有用な基板構成に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体集積回路において、複数の集積回路基板を積層する事で、１つの多層基板に実装してシステムを構築するＳｉＰ（Ｓｙｓｔｅｍ  ｉｎ  Ｐａｃｋａｇｅ）技術がある。このＳｉＰを実現する方式として、複数の集積回路基板を三次元に積層する積層方式、並列に並べる並列方式等の方式が存在し、中でも積層方式は最も小型化が可能な方式として、多くの集積回路が積層ＳｉＰ構造によって製品化されている。
【０００３】
この積層ＳｉＰ構造を実現する三次元配線技術として、ワイヤボンディング技術、貫通ビア技術、マイクロバンプ技術に代表される有線接続の三次元配線技術がある。しかし、これら有線接続では、製造に付加的な機械式プロセスが必要となる為に、加工コストが高くなる上、機械的加工精度の限界から集積回路基板間の通信密度を高くできない為に、集積回路基板間の転送速度が低いと言う課題があった。
【０００４】
そこで、この課題を解決する為に特許文献１に開示されている技術では、集積回路基板内に形成されたコイルの誘導結合によって通信を行う、無線誘導結合方式を提案されている。この無線誘導結合方式では、三次元配線部品となるコイルを、従来の集積回路製造工程で製造する事が可能であり、有線接続方式よりも低コストで多層基板の製造が可能となっている。さらに、集積回路の微細化によって、無線通信部分も微細化できる為、基板間通信の高密度化、高信頼性を達成する事が可能となり、広帯域な通信が実現可能となる。
【０００５】
しかし、無線通信部分を微細化した場合、無線通信部分の大きさに対し、積層される集積回路基板間のズレが大きくなる為、無線の通信が行えなくなる等、通信の信頼性が低下する場合があり、これを回避する為に、多層基板の各基板間の無線通信装置は高精度で位置合わせしなくてはならないという課題があった。
【０００６】
一方、特許文献２に開示されている技術では、従来の位置合わせ方法の課題となっていた、機械的な影響による位置合わせ精度の劣化を、多層基板に位置合わせ用のビアホールの導電性ペーストあるいは誘導コイルを持ち、上下のプレス板に設けられている磁気手段との磁気的引力によって位置合わせを行う事で解決している。
【０００７】
【特許文献１】特開２００５−２２８９８１号公報
【非特許文献１】特開２００５−２６４８１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
前記特許文献１の無線誘導結合方式では、集積回路を微細化する事で、基板間通信が高密度化可能となる為、集積回路の微細化に応じて高精度な位置合わせを必要とする。
【０００９】
ここで、前記特許文献２で示されている位置合わせ技術を適用した場合には、多層基板上へのビアホールや誘導コイルの加工精度やプレス板の磁気手段の加工精度に位置合わせ精度が左右されてしまい、集積回路の微細化に応じた高精度な位置合わせを提供できないという問題がある。
【００１０】
本発明は、前記の問題を解決する為になされた物で、集積回路基板を積層化する際に、無線誘導結合方式によって集積回路間の通信を行う場合、集積回路の微細化に応じた高精度な位置合わせを実現することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決するために、本発明の複数の集積回路基板を積層して構成される多層集積回路は、第1の集積回路基板と第2の集積回路基板のそれぞれが、前記基板上に形成されたコイル部と、前記コイルの通信動作と位置合わせ動作を制御するコイル制御部とを備える構成とし、前記第1の集積回路基板のコイル部と前記第２の集積回路基板のコイル部は対向して積層され、前記コイル部を介して前記第１と第２の集積回路基板との間で通信をおこなうようにした。
【００１２】
また、本発明の集積回路基板を複数積層して構成される多層集積回路の製造方法は、前記集積回路基板は基板間の通信をおこなうとともに位置合わせをおこなうコイル部を有して、前記集積回路基板に電力を供給するステップと、積層される複数の集積回路基板のなかで、第1の集積回路基板のコイル部と前記コイル部に対向する第２の集積回路基板のコイル部に同じ磁化方向になるようにコイル駆動電流を印加するステップと、積層される複数の集積回路基板のなかで、第２の集積回路基板のコイル部と前記コイル部に対向する第３の集積回路基板のコイル部に同じ磁化方向になるようにコイル駆動電流を印加するステップと、を含むようにした。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、無線誘導結合方式の三次元配線技術において、集積回路基板上に形成した無線通信用のコイル自体が位置合わせ用の電磁石となり、通信部分自体が磁気的引力及び磁気的斥力によって吸着する。従って、ビアホールの形成等の加工精度に影響を受ける事が無くなり、従来よりも高精度な集積回路の微細化に応じた位置合わせを実現できる。
【００１４】
しかも、本発明による集積回路は、通常の集積回路の製造工程と同じ工程で製造が行える上、無線通信用コイルの制御回路として、直流電流を流す回路を追加するだけで良い。従って、従来の集積回路には大きな変更を加える事無く、実現可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
まず、本発明に関する実施例の１つとして多層集積回路に関して説明を行う。
図１は、本発明の実施の形態に関わる多層集積回路の構成を示す図である。
【００１６】
多層集積回路は、複数の端子１０を持つパッケージ基板２０と複数枚の集積回路基板３０ａ、３０ｂ、３０ｃによって構成される。集積回路基板３０ａ、３０ｂ、３０ｃは、パッケージ基板２０からボンディングワイヤ４０を経由して電源供給を受ける。集積回路基板３０ａは、他の集積回路基板３０ｂ、３０ｃと無線通信によって通信を行う。
【００１７】
図２は、多層集積回路内の集積回路基板３０の構成を示す図である。
集積回路基板３０は、演算器１１０やメモリ１２０を含む論理部１３０と、他の集積回路との通信を行う最低２箇所以上の無線通信装置１４０と電源供給手段１６０と無線通信設定手段１７０によって構成する。
【００１８】
集積回路基板３０に内蔵される論理部１３０と無線通信装置１４０は、電源供給手段１６０より電源供給を受け動作する。論理部１３０が内蔵する、演算器１１０の演算結果データや、メモリ１２０の格納するデータは、データ通信用配線１５０を経由し無線通信装置１４０から他の集積回路へ送信される。
【００１９】
一方、無線通信装置１４０によって受信された、他の集積回路より受信されたデータは、データ通信用配線１５０を通じて論理部１３０に内蔵される演算器１１０やメモリ１２０に渡される。
【００２０】
また、無線通信装置１４０は無線通信設定手段１７０に接続されており、無線通信装置１４０に無線動作設定１８０を送信可能となっている。
【００２１】
次に、コイル制御装置２００の動作種類毎の構成を説明する。
図４は送信専用コイル制御装置３００を説明する為の構成図である。
【００２２】
送信専用コイル制御装置３００は、送信装置３１０と、位置合わせ制御装置３２０と、コイル駆動装置３３０と、コイル駆動スイッチ３４０によって構成する。
【００２３】
送信装置３１０は、通信動作時に外部より入力される送信データ情報３５０を基にパルス信号となるコイル駆動信号３６０ａを生成する。位置合わせ制御装置３２０は、位置合わせ動作時に外部より入力される磁化方向設定２５０を基に直流信号となるコイル駆動信号３６０ｂを生成する。
【００２４】
コイル駆動装置３３０は、コイル駆動信号３６０ｃを基に通信用コイル２１０に伝送するコイル駆動電流３８０を制御する。コイル駆動スイッチ３４０は、外部より入力されるコイル駆動設定２４０が送信モードならば送信装置３１０と、位置合わせモードならば位置合わせ制御装置３２０とコイル駆動装置３３０を接続する。
【００２５】
図５は受信専用コイル制御装置４００を説明する為の構成図である。
受信専用コイル制御装置４００は、受信装置４１０と、位置合わせ制御装置４２０と、コイル駆動装置４３０と、コイル接続スイッチ４４０によって構成する。
【００２６】
受信装置４１０は、通信動作時にコイル接続スイッチ４４０より伝送されるコイル受信信号４５０を受信し受信データ情報４６０に変換して外部に送信する。位置合わせ制御装置４２０は、送信用コイル制御部と同様に、外部より入力する磁化方向設定２５０を基に直流電流となるコイル駆動信号４８０を生成する。
【００２７】
コイル駆動装置４３０は、コイル駆動信号４８０を基に通信用コイル２１０に伝送するコイル駆動電流４９０を制御する。コイル接続スイッチ４４０は、外部より入力される動作モード設定２３０が受信モードならば受信装置４１０と通信用コイル２１０を接続してコイル受信信号４５０を受信装置４１０に伝送し、受信モードで無いならばコイル駆動装置４３０と通信用コイル２１０を接続してコイル駆動信号４９０を通信用コイル２１０に伝送する。
【００２８】
図６は送受信用コイル制御装置６００を説明する為の構成図である。
送受信用コイル制御装置６００は、コイル駆動装置６１０と、送信装置６２０と、位置合わせ制御装置６３０と、受信装置６４０と、コイル接続スイッチ６５０と、コイル駆動スイッチ６６０によって構成する。
【００２９】
コイル駆動装置６１０と送信装置６２０と位置合わせ制御装置６３０とコイル駆動スイッチは、送信用コイル制御装置３１０と同様に外部より入力されるコイル駆動設定２４０により、送信動作時には外部より入力される送信データ情報６７０、位置合わせ動作時に外部より入力される磁化方向設定２５０、よりコイル駆動信号７００を生成する。
受信装置６４０は、受信動作時にコイル接続スイッチ６５０より入力されるコイル受信信号７１０を受信し、受信データ情報７２０に変換して外部に送信する。
【００３０】
コイル接続スイッチ６５０は、外部より入力される動作モード設定２３０が受信モードならば受信装置６４０と通信用コイル２１０を接続して通信用コイル２１０のコイル受信信号７１０を受信装置６４０に伝送し、受信モードで無いならばコイル駆動装置６１０と通信用コイル２１０を接続してコイル駆動装置６１０のコイル駆動信号７００を通信用コイル２１０に伝送する。
【００３１】
次に、集積回路の位置合わせ方法と積層工程に関して詳細に説明する。
図７には２つの集積回路基板３０ｄと３０ｅの断面図を示す。集積回路を積層し多層集積回路を製造する為には、２つ以上の集積回路基板３０の高精度な位置合わせが必要である。
【００３２】
そこで、まず図７(a)に示す通り、集積回路基板３０ｄと３０ｅをラフな位置合わせを行う。この状態で、集積回路基板３０ｄと３０ｅの電源供給手段１６０ａと１６０ｂに対して集積回路積層装置等の外部装置から出た電源供給用電極９００ａと９００ｂを接触させ、さらに無線通信設定手段１７０ａと１７０ｂに対しても同様に集積回路積層装置等の外部装置から設定用電極９１０ａと９１０ｂを接触させる。この電力供給用電極９００ａと９００ｂ及び設定用電極９１０ａと９１０ｂは、集積回路３０ｄと３０ｅの位置が動いた場合でも、それぞれ電源供給手段１６０ａと１６０ｂ及び無線通信手段１７０ａと１７０ｂに接触を保つ。
【００３３】
次に、電力供給用電極９００ａと９００ｂを通じて集積回路積層装置等の外部装置から電源供給手段１６０ａと１６０ｂに対して電源を供給する。続いて、設定用電極９１０ａと９１０ｂから無線通信設定手段１７０ａと１７０ｂを通じて、位置合わせに使用する通信用コイル２１０に対して位置合わせ動作モードの設定を行い、ペア同士で同じ磁化方向となる様設定を行う。
【００３４】
すると、図７(b)に示す通り、それぞれ通信ペアとなる、通信用コイル２１０ａと２１０ｃが磁界Ｍ１を、通信用コイル２１０ｂと２１ｇが磁界Ｍ２を発生する為、ペアとなる通信用コイル２１０ａと２１０ｃ及び通信用コイル２１０ｂと２１０ｄに磁気的引力が生じ、それぞれ磁界Ｍ１と磁界Ｍ２の中心位置に磁気的に吸引される。
【００３５】
その結果、図７(c)に示す通り、通信ペアとなる通信用コイル２１０ａと２１０ｃ及び通信用コイル２１０ｂと２１０ｄは、それぞれ磁界Ｍ１と磁界Ｍ２の中心位置に吸引され、位置合わせが完了となる。
【００３６】
なお、この状態で集積回路基板同士を樹脂等で固定する事によって、無線通信装置１４０の位置合わせ動作モードの設定を解除し、通信用コイル２１０同士が磁気的引力を失っても位置合わせ状態を保つ事ができる。さらに、集積回路積層装置側から接続した電力供給用電極９００ａと９００ｂ及び設定用電極９１０ａと９１０ｂを取り除く事で集積回路の積層工程が完了する。
【００３７】
上述した製造方法で適応される位置合わせ方法は、集積回路基板３０の上に形成された通信用コイル２１０同士の磁気的な引力と斥力を利用した方法である為、位置合わせ精度は集積回路基板３０のリソグラフィー精度に影響を受ける。リソグラフィー精度は、機械的加工の加工精度より高精度である為、本発明では従来の機械加工を伴う位置合わせよりも高精度な半導体プロセスの微細化に応じた位置合わせを行う事ができる。
【００３８】
しかも、本発明では位置合わせ対象となる集積回路内に形成された通信用コイル２１０自体で位置合わせを行う為、機械的加工によって形成するアラインメントマーク等を用いて位置合わせする従来手法よりも高精度な、集積回路の微細化に応じた位置合わせを行う事ができる。
【００３９】
前述した実施形態では、通信ペアとなる通信用コイル２１０同士が同じ磁化方向となる様設定を行ったが、ここでさらに、図８に示す通り同じ集積回路基板３０ｄ及び３０ｅにおいて、隣り合う通信用コイル２１０ａと２１０ｂ及び通信用コイル２１０ｃと２１０ｄが、それぞれが異なる磁化方向８００ｄと８００ｅ及び磁化方向８００ｆと８００ｇとなる様設定を行う。
【００４０】
すると、同じ磁化方向となる電磁石間では磁気的引力が発生するが、反対の磁化方向となる電磁石間では磁気的斥力が発生する為、通信用コイル２１０ａと２１０ｃ及び通信用コイル２１０ｂと２１０ｄの間に磁気的引力を発生する共に、通信用コイル２１０ａと２１０ｄ及び通信用コイル２１０ｂと２１０ｃの間には磁気的斥力が発生し、位置合わせに働く力が大きくなる事から、よりズレが大きい状態からの位置合わせや、より短時間での位置合わせによる積層化が可能である。
【００４１】
前述した実施形態では、２つの集積回路基板３０ｄと３０ｅを積層する方法を示したが、図９(a)や図９(b)に示す通り、各集積回路基板３０ｄと３０ｅと３０ｆのペアとなる通信装置２１０を同時に磁化する事で、複数の集積回路基板３０ｄと３０ｅと３０ｆを同時に位置合わせし積層化する事が可能である。
【００４２】
また、図１０(a)に示す通り、まず集積回路基板３０ｅと３０ｆの位置合わせに必要な通信装置２１０を磁化して、集積回路基板３０ｅと３０ｆの位置合わせと積層を行い、続いて図１０(b)に示す通り、集積回路基板３０ｄと３０ｆの位置合わせに必要な通信装置２１０を磁化して集積回路基板３０ｅと３０ｆの位置合わせと積層を行う。この順序に従い、順次位置合わせを行う事でも複数枚の集積回路基板３０を位置合わせして積層化した多層集積回路が製造可能合わせする事が可能である。
【００４３】
前述した実施形態では、図７に示す通り集積回路基板３０ｄと３０ｅは電源供給手段１６０ａと１６０ｂ及び無線通信設定手段１７０ａと１７０ｂに、集積回路積層装置等の外部装置から出る電力供給用電極９００ａと９００ｂ及び設定電極９１０ａ９１０ｂを必要としたが、集積回路基板３０ｅが既にパッケージ基板に固定されているのであれば、電力供給用電極９００ｂと設定電極９１０ｂはパッケージ基板からの固定配線でも良い。
【００４４】
また、前述した実施形態では、図７に示す通り集積回路基板３０ｄと３０ｅは電源供給手段１６０ａと１６０ｂと無線通信設定手段１７０ａと１７０ｂへの電力供給用電極９００ａと９００ｂ及び設定電極９１０ａと９１０ｂが必要となるが、これは端子と配線を用いた方式や、無線による方式等、集積回路基板３０ｄと３０ｅへの電源供給手段及び無線通信装置１４０の設定手段を提供する方法ならば、その実装方法限定しない。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発明の実施形態において多層集積回路の構成を示す図である。
【図２】本発明の実施形態において多層集積回路内の集積回路基板の構成を示す図である。
【図３】本発明の実施形態において集積回路基板上の無線通信装置の構成を示す図である。
【図４】本発明の実施形態において無線通信装置の送信専用コイル制御装置の構成を示す図である。
【図５】本発明の実施形態において無線通信装置の受信専用コイル制御装置の構成を示す図である。
【図６】本発明の実施形態において無線通信装置の送受信用コイル制御装置の構成を示す図である。
【図７】本発明の実施形態において集積回路基板を用いた多層集積回路の製造方法を示す他の説明図である。
【図８】本発明の実施形態において集積回路基板を用いた多層集積回路の製造方法を示す他の説明図である。
【図９】本発明の実施形態において複数枚の集積回路基板を用いて一度に多層集積回路の他の製造方法を示す説明図である。
【図１０】本発明の実施形態において複数枚の集積回路基板を用いて段階的に多層集積回路を製造する方法を示す説明図である。
【符号の説明】
【００４６】
１０…端子、２０…パッケージ基板、３０…集積回路基板、４０…ボンディングワイヤ、１１０…演算器、１２０…メモリ、１３０…論理部、１４０…無線通信装置、１５０…データ通信用配線、１６０…電源供給手段、１７０…無線通信設定手段、１８０…無線動作設定、２００…コイル制御装置、２１０…通信用コイル、２２０…設定記憶素子、２３０…動作モード設定、２４０…コイル駆動設定、２５０…磁化方向設定、２６０…芯、３００…送信専用コイル制御装置、３１０…送信装置、３２０…位置合わせ制御装置、３３０…コイル駆動装置、３４０…コイル駆動スイッチ、３５０…送信データ情報、３６０…コイル駆動信号、３８０…コイル駆動電流、４００…受信専用コイル制御装置、４１０…受信装置、４２０…位置合わせ制御装置、４３０…コイル駆動装置、４４０…コイル接続スイッチ、４５０…コイル受信信号、４６０…受信データ情報、４８０…コイル駆動信号、４９０…コイル駆動電流、６００…送受信用コイル制御装置、６１０…コイル駆動装置、６２０…送信装置、６３０…位置合わせ制御装置、６４０…受信装置、６５０…コイル接続スイッチ、６６０…コイル駆動スイッチ、６７０…送信データ情報、７００…コイル駆動信号、７１０…コイル受信信号、７２０…受信データ情報、８００…磁化方向、９００…電力供給用電極、９１０…設定用電極
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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