(57)【要約】      （修正有）【課題】電子部品に対して実質的に無害で、低いコストのハウジング製造方法を提供すること。【解決手段】カバー層(12)及び対向カバー層(13)を有し、チップ(11)などの少なくとも１つの電子部品をカバー層及び対向カバー層の間に収容するハウジング、及び、そのようなハウジングの製造方法において、カバー層(12)及び対向カバー層(13)の内面に導体通路(15,16又は24,25)を設けて、カバー層(12)の導体通路(15,16)が電子部品(11)の端子面(21,22)を対向カバー層(13)の導体通路(24,25)に接続するようにし、対向カバー層(13)の導体通路(24,25)がハウジング(10)の外部端子(32,33)に到達し、カバー層(12)及び／又は対向カバー層(13)は可撓性のキャリア層(14)を有し、かつ、電子部品(11)を包囲するカバー層接続領域内で相互に接続される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子部品をカバー層と対向カバー層との間に収容するハウジングの製造方法において、
部品の端子面とカバー層の導体通路との間に部品／カバー層接続を確立して、端子面に対向する導体通路が端子面と接触するように部品キャリア構成を形成する工程と、
カバー層及び対向カバー層の少なくとも１つを変形させることにより、カバー層及び対向カバー層をそれらの接続領域と共に移動させ、相互に対向する導体通路が相互に接触するようにカバー層の導体通路と対向カバー層の導体通路との間にカバー層接続を確立する工程と、を有することを特徴とする方法。
【請求項２】
カバー層接続を確立するために、相互に接続されるべき導体通路を接触領域内で相互に加圧し、
接触領域内で、レーザー放射によりカバー層又は対向カバー層を後方へ動作させることを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項３】
カバー層又は対向カバー層が透過性キャリア層を有する場合に、レーザー放射が実質的にキャリア層を通過し、接触領域内で吸収されるように、キャリア層の透過性、接触領域内での吸収及びレーザー放射の波長を相互に適合させることを特徴とする請求項２記載の方法。
【請求項４】
レーザー放射をカバー層又は対向カバー層に導入し、かつ、加圧するように機能する光ファイバを使用してレーザー放射の処理を行うことを特徴とする請求項３記載の方法。
【請求項５】
接触領域内での加圧は圧力ダイスにより行われ、圧力ダイスの第１サブサーフェスはカバー層に当接し、接触領域内での圧力は圧力ダイスの第２サブサーフェスと対向カバー層との間で動作する真空により発生することを特徴とする請求項３記載の方法。
【請求項６】
カバー層接続の確立に先立ち、接続領域により包囲された部品収容領域と共に、部品キャリア構成又は対向カバー層を接続領域の面から離隔した配置面上に配置することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１つに記載の方法。
【請求項７】
部品収容領域を真空により配置面上に配置することを特徴とする請求項６記載の方法。
【請求項８】
部品キャリア構成の形成後、部品キャリア構成を部品と共に、配置面上に配置された対向カバー層の部品収容領域内に配置し、
次に接続領域の接続面内でカバー層接続を行うことを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１つに記載の方法。
【請求項９】
カバー層接続の確立後に、好ましくは加熱切断装置により、カバー層接続領域内でカバー層及び対向カバー層をトリムすることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１つに記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、チップなどの少なくとも一つの電子部品を収容するハウジングに関し、そのハウジングは、その間に電子部品を収容するカバー層及び対向カバー層を備える。更に、本発明はそのようなハウジングを製造する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
特にチップに関連して、意図しない機械的及び化学的影響からの保護、また、しばしば分散熱の排出及び分配のため、チップに遮蔽ハウジングを設けることが知られている。ハウジングの端子導体構成の外部へ扇形に広がる形状により、チップの端子面により可能なよりも広い空間を端子面間に設けることができるので、このハウジングは、チップの端子面から外部へ延びる端子導体構成が爾後の接続処理の実行を容易にするという長所も提供する。
【０００３】
従って、現在汎用されている表面実装技術（SMT）では、チップを単体又は他の電子部品と一緒に合成樹脂のハウジング内に収容することが一般的に行われる。これとの関連において、チップをフレーム状のチップキャリアにボンディングし、チップを完全に密封するために合成樹脂を用いた鋳造（casting）のためのコンパウンドでチップキャリアを満たし、チップのその中に封入することが知られている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
チップキャリアのフレーム又は型としての機能面からその設計は特別な要求を有するので、この種のハウジングの製造は実際にはコストがかかることがわかっている。さらに、チップ、及びチップキャリア上に配置されうるあらゆる他の電子部品は、合成樹脂を用いた鋳造のためのコンパウンドでチップキャリアを満たす際に高い熱応力を受けるので、電子部品の機能を害するような損傷を受けることがしばしばである。
【０００５】
従って、本発明の目的は、個々の電子部品に対して実質的に無害に製造可能な電子部品のためのハウジングを提案すること、及び、とりわけ低いコストでそのようなハウジングの製造を容易にする方法を提案することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この目的は、請求項１に記載された特徴を有するハウジングの製造方法により実現することができる。
【０００７】
本発明に係るハウジングにおいては、カバー層の導体通路が電子部品の端子面を対向カバー層の導体通路に接続するようにカバー層及び対向カバー層の電子部品に対向する内面に導体通路が設けられ、対向カバー層の導体通路がハウジングの外部端子に到達し、カバー層及び／又は対向カバー層は可撓性のキャリア層を有し、かつ、電子部品を包囲するカバー層接続領域内で相互に接続される。
【０００８】
少なくとも一つのカバー層、即ちカバー層又は対向カバー層の可撓性設計により、合成樹脂その他により鋳造すること無く電子部品を密閉して封入することができる。また、これは、合成樹脂の鋳造に伴い、熱応力が部品に加わることを防止することに役立つ。さらに、少なくとも一つのカバー層の可撓性設計により、カバー層及び対向カバー層の設計上の特別の要求無しに部品を封入することができる。また、本発明のハウジングは、製造を容易化し、実質上、ハウジングの密閉を、カバー層の導体通路と対向カバー層の導体通路との間の接続の確立と共に一つの工程で行う。
【０００９】
対向カバー層が少なくとも１つの部品収容領域を有し、その部品収容領域がカバー層及び対向カバー層の接続面に対して窪んでおり、カバー層と共に部品キャリア構成を形成する部品が部品収容領域内に係合してカバー層及び対向カバー層の接続領域がハウジングの中心面に対して後退しているように構成することが特に有効であることがわかっている。こうすることにより、ハウジングの中央面に対して実質的に対称的なハウジング設計が達成でき、上方又は下方に面したカバー層により、ハウジングの配置のための空間的要求を変更すること無く、配置の際にハウジングの任意の配置が可能となる。
【００１０】
対向カバー層が接続領域により離隔した複数の部品収容領域を有し、各々の部品収容領域が部品キャリア構成と結合してサブハウジングを形成するように構成すれば、サブハウジング内に収容された任意数のチップを直線的に配列していわゆるマルチチップモジュールのためのハウジング構造を特に単純な方法で提供することができる。更に、ハウジングの直線的２次元構成に加え、サブハウジングのカバー層及び対向カバー層に可撓性キャリア層を設ければ、ハウジングの３次元構成を得ることができ、例えば、サブハウジングを螺旋状に形成することができる。こうして、非常に高いチップ密度のマルチチップモジュールを製造することができる。
【００１１】
直線的に配置されたサブハウジングを有する上述の複数のハウジング、又は、そのようなハウジングと請求項１又は２記載のハウジングを重ねて配置したハウジング構成において、ハウジングのサブハウジング又はハウジングが、カバー層接続領域により近傍のハウジングのサブハウジング間に形成されるセットバック領域内に係合するようにハウジングを相対的に配置するハウジング構成においては、個別に収容されたチップを有するさらに高いチップ密度のマルチチップモジュールを実現することができる。これにより、歯状のようなハウジング構成を容易にすることができる。
【００１２】
ハウジングの個々のサブハウジングの直線的配置により、個々のサブハウジング間に延びる導体通路を介してサブハウジングを電気直列回路の如くに一つずつ接続することができる。サブハウジング又はハウジングのカバー層の導体通路が、他のサブハウジング又はハウジングの対向カバー層の導体通路に接続されるようにサブハウジング同士又はサブハウジングとハウジングとがスルー接点により相互接続されれば、サブハウジング又はハウジング内に収容された個々のチップを電気並列回路の如くに電気的に接続することもできる。
【００１３】
特にその長所の観点から上述された、特にチップなどの少なくとも一つの電子部品を収容するハウジングの製造を容易にする本発明の方法は、
部品の端子面とカバー層の導体通路との間に部品／カバー層接続を確立して部品キャリア構成を形成する工程と、
カバー層及び／又は対向カバー層を変形させることにより、カバー層及び対向カバー層をそれらの接続領域と共に移動させ、カバー層の導体通路と対向カバー層の導体通路との間にカバー層接続を確立する工程と、を有する。
【００１４】
このように、本発明の方法は最小の工程数で、かつ、部品キャリア構成に関する特別な要求無しにチップハウジングの製造を容易にすることができる。よって、いわゆるフリップチッププロセスの如き既知の接続手法をチップハウジングの製造方法に特に有効な方法で統合することができる。従って、例えば第１工程においてチップの如き電子部品を、カバー層として機能する可撓性基板の導体通路上に、フリップチップ工程においてその端子面によりボンディングすることができる。第２工程では、こうして形成された部品キャリア構成を対向カバー層に接続し、ここではいわゆる熱圧着プロセスのような既知の接続手法を再度用いることができる。
【００１５】
カバー層接続を確立するために、相互に接続されるべき導体通路を接触領域内で相互に加圧し、接触領域内で、レーザー放射によりカバー層又は対向カバー層を後方へ動作させることは特に有効であることがわかっている。こうすることにより、導体通路を接続するために必要なエネルギーをできる限り不連続な形で、カバー層又は対向カバー層のキャリア層の広い領域に熱応力を加えることなく、導入することができる。
【００１６】
カバー層又は対向カバー層が透過性キャリア層を有する場合に、レーザー放射が実質的にキャリア層を通過し、接触領域内で吸収されるように、キャリア層の透過性、接触領域内での吸収及びレーザー放射の波長を相互に適合させれば、カバー層又は対向カバー層のキャリア層に大きな熱応力を加えることなく導体通路の熱接続が可能となる。
【００１７】
接触領域の熱処理のための放射エネルギーと、例えばポリアミドなどから構成される透過性合成樹脂材料のキャリア層との結合は、金属製接触領域の良好な吸収特性と相俟って、熱接続に必要な温度が接続領域内のみで発生することを確実にする。こうして、実質的にカバー層又は対向カバー層のキャリア層により形成されるチップの密閉封入は、接続工程中に損傷を受けることが無い。
【００１８】
レーザー放射をカバー層又は対向カバー層に導入し、かつ、導体通路を加圧するように機能する光ファイバを使用してレーザー放射の処理を行うことが特に有効であることがわかっている。本発明のそのような変形工程を利用することにより、その方法の実行のために必要な装置について最小のコストでその方法を実行することが可能となる。
【００１９】
導体通路の接触領域に圧力を加える他の実現性は、第１サブサーフェスがカバー層に当接する圧力ダイスを使用して圧力を印加することであり、その圧力は、圧力ダイスの第２サブサーフェスと対向カバー層との間で有効となる真空により接触領域内で発生する。圧力の印加のために発生する真空は、ハウジング内部を真空排気するための特に有効な手法において使用可能であり、それにより、内部に収容されたチップの大きさに適合した非常に省スペースの構造を有するハウジングを製造することを可能とする。
【００２０】
カバー層間の接続を確立する前に、部品キャリア構成又は対向カバー層を、接続領域により包囲される部品領域と共に接続領域の面と離間したアセンブリ面上に配置すれば、ハウジングの中央面に対する接続領域の接続面の位置を、その後のハウジングの配置に有利になるような方法で規定することができる。
【００２１】
配置面上に部品キャリア構成又は対向カバー層を固定するための特に有効な実現性は、真空の使用である。特にカバー層又は対向カバー層が可撓性設計の場合には、後者を特に容易に所定の形状に形成することができる。
【００２２】
真空固定を使用して対向カバー層を配置面上に固定すれば、配置面上への真空による固定の実現性を特に有効に使用することができ、部品キャリア構成の製造後、後者は部品と共に対向カバー層の部品領域内に配置され、そうするとカバー層が接続領域内の接続面内で接続される。
【００２３】
上述の製造工程が独立のチップハウジングの製造に使用される場合、カバー層間の接続の確立後に、切断装置を使用してカバー層及び対向カバー層をカバー層接続領域内でトリムすることが有効であることがわかっている。更に切断装置が加熱されていれば、切断工程と同時にハウジングの密封を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
本発明のハウジングを製造するのに特に適切な本発明の方法について、図面を参照して以下に詳細に説明する。
【００２５】
図１は、チップハウジング１０と、カバー層１２及び対向カバー層１３との間に収容されたチップ１１とを示す。カバー層１２は、例えばポリアミドなどの透過性合成物質により構成された可撓性キャリア層１４を有し、そのキャリア層１４には既知の方法により導体通路１５、１６が設けられる。導体通路１５、１６はそれらの内側端部１７、１８において、隆起した接点メタライゼーション１９、２０を有するチップの端子面２１、２２と接続される。
【００２６】
対向カバー層１３も同様に、透過性、可撓性合成物質により構成され、導体通路２４、２５を有するキャリア層２３を有する。カバー層１２の導体通路１５、１６は、それらの外側端部２６、２７において導体通路２４、２５の内端部２８、２９と接続される。自由なアクセスが可能なように構成されたそれらの外側端部３０、３１において、対向カバー層１３の導体通路２４、２５は外部端子３２、３３を形成する。
【００２７】
複数の端子面及び対応する数の導体通路を設けることができるが、図示の便宜上、図１及びそれに続く図はチップ１１及びカバー層１２及び対向カバー層１３を、２つの端子面２１、２２のみ、及びいずれの場合も２つの導体通路１５、１６及び２４、２５と共にのみ示す。
【００２８】
図２及び３は２つの実現性を例示し、図１に示すチップハウジング１０の製造のための第１の処理工程では、カバー層１２及びチップ１１を含む部品キャリア構成３４が形成される。カバー層１２の導体通路１５、１６とチップ１１のメタライゼーション１９、２０の間に部品／カバー層接続３５を確立するために、図２に示す工程変形は光ファイバ３６を使用し、その光ファイバの端面３８は、導体通路１５、１６と逆側のキャリア層１４の背面側３７に押し当てられる。ここで、光ファイバ３６を当てる位置は、導体通路１５又は１６と、接点メタライゼーション１９又は２０との間の接点領域３９によるカバーが生じるように選択される。個々の導体通路１５又は１６とそれに割り当てられた接点メタライゼーション１９又は２０との接続は、いわゆる一点ボンディング（single-point-bonding）プロセスにより生じ、導体通路１５又は１６と接点メタライゼーション１９又は２０との個々のペア間の接続が連続的に確立される。
【００２９】
導体通路１５とそれに割り当てられた接点メタライゼーション１９との間の温度結合については、カバー層１２が光ファイバ３６のファイバ端部３８と共にチップ１１に対して加圧され、それにより導体通路１５と接点メタライゼーション１９とが相互に隙間なく保持される。カバー層１２へのレーザー放射４０の印加は、光ファイバ３６に接続されたレーザー光源（ここでは詳細な図示を省略）により行われる。また、上述の物質の組み合わせ例、即ち、カバー層１２のキャリア層１４にポリアミドを使用し、導体通路１５に金コートされた銅を使用し、接点メタライゼーション１９、２０に金／錫合金を使用する例では、波長1.065ナノメートル（ｎｍ）のレーザー放射を行うＮｄ−ＹＡＧレーザーが特に適当である。波長に関しては、ポリアミドのキャリア層１４は８８％の透過率を有する。透過されない放射の殆どの割合は反射され、かなり少量の放射のみが吸収される。レーザー放射４０は殆どが銅製の導体通路１５内で吸収され、それによって導体通路１５は加熱する。上述したような、導体通路１５の接点メタライゼーション１９への隙間の無い結合により、レーザーエネルギーは接点メタライゼーション１９内へ殆ど損失無しに前方伝達し、そのエネルギーは熱エネルギーに変換され、その結果接点メタライゼーションは要求される融解温度まで加熱される。
【００３０】
図３は、部品キャリア構成３４を形成するためにチップ１１とカバー層１２との間に部品／カバー層接続３５を確立する他の実現性を示す。ここで、いわゆるフリップチッププロセスでは一般的であるように、接点メタラーゼーション１９、２０を有するチップ１１が導体通路１５、１６に押し当てられ、熱影響下においてチップ１１とカバー層１２との間に接続が確立する。図２に示す接続手法と比較すると、図３に示すフリップチッププロセスではチップ１１にはかなり高い熱応力が加わることになる。
【００３１】
図４は、カバー層接続装置４１による、図１に示すチップハウジング１０への部品キャリア構成３４の更なる処理を示す。
【００３２】
ここでは単独で図示はしない初期構成において、カバー層接続装置４１は、配置面４３を有する対向カバー層収容装置４２を有し、その配置面４３は周辺端部部材４４により包囲されている。図４に示すカバー層接続装置４２の実施形態では、端部部材４４は、配置台４５に接続された独立の構成要素の形態を採る。しかし、端部部材４４を配置台４５と一体化した部分として形成することもできる。
【００３３】
カバー層１２と対向カバー層１３の接続領域４８、４９間の接続面４７内でカバー層接続４６を確立する前に、対向カバー層１３の接続領域４９が端部部材４４上に位置するように対向カバー層１３を配置台４５に対して配置する。対向カバー層１３を配置台４５上に固定するために、対向カバー層１３の部品収容領域５０を配置台４５の真空ボア５１の真空により、背後の方向に動作させて、部品収容領域５０が配置台４５の配置面４３に当接するようにする。必要であれば、端部部材４４に部分的に真空ボアを設け（詳細は図示せず）、対向カバー層１３の接続領域４９が端部部材４４に確実に当接するようにすることもできる。
【００３４】
それから、部品キャリア構成３４は、部品キャリア構成３４がチップ１１と共に対向カバー層１３の部品収容領域５０に挿入されるように、上記のようにして対向カバー層収容装置に固定された対向カバー層１３と結合する。カバー層１２の接続領域４８と対向カバー層１３の接続領域４９との間の接続の確立については、ここではフレームの形状である圧力ダイス５２がカバー層１２の接続領域４８に向かって、図４に示すように接続領域４８、４９が接続面４７内で相互に当接して配置されるように移動する。こうして、チップハウジング１０は図４及び図１に示される形態となる。
【００３５】
図４は、圧力ダイス５２の内側サブサーフェス５３のみがカバー層１２の接続領域４８に当接することを示す。外側サブサーフェス５４の領域では、圧力ダイス５２は対向カバー層１３の接続領域４９から離隔しており、Ｏ型リングシール５５の補助によりカバー層１２の接続領域４８を包含する空間５６を取り囲む。真空ボア７２は空間５６内に至り、それにより、真空が適用されると真空の力が空間５６内で有効となり、その結果圧力ダイス５２のサブサーフェス５３がカバー層１２の接続領域４８を対向カバー層１３の接続領域４９に対して押し付ける。
【００３６】
真空効果により、カバー層１２の導体通路１５、１６の外側端部２６、２７は導体通路２４、２５の内側端部２８、２９に対して加圧され、それにより後者が相互に隙間無く当接する。これは、図２の例について説明したように、レーザー放射４０の結果、カバー層１２の導体通路１５、１６と対向カバー層１３の導体通路２４、２５との間で、それらの接触領域５７又は５８内で熱接続が生じ、カバー層接続領域７３を形成する。圧力ダイス５２から接続領域４８、４９へ加えられる圧力のおかげで光ファイバ３６のファイバ端面３８からは圧力を送る必要が無いので、ボア５９を介してそれらの接触領域５７、５８内の導体通路１５、１６及び２４、２５へのエネルギー印加を容易にする図４に示す光ファイバ３６を使用する代わりに、適当な焦点制御光学装置によりレーザー処理を行うことができる。
【００３７】
対向カバー層１３としての使用に特に適当なのは、導体通路２４、２５を形成するための銅製メタライゼーションを有する可撓性シートである。これらの導体通路を、約１０ミクロンの厚さの共晶亜鉛／鉛合金のコーティングにより予備的に亜鉛めっきしておくことが特に有益であることが証明された。上述のように、カバー層１２の導体通路１５、１６は、例えば０．５ミクロンの厚さの金コーティングを有する銅製のメタライゼーションにより形成することができる。試験において製造されたチップハウジング１０の場合、外部端子３２、３３間の中心距離は４００ミクロンであった。試験のために選択された光ファイバ３６は直径６００ミクロンのコアを有するものであった。レーザー処理は、１０ワット、パルス幅４０ミリ秒（ｍｓ）で行った。ここで、ファイバ端面３８上の圧力は約４０ｃＮであった。上述の接続手法は、室温で、フラクシング物質を使用せずに行われた。配置台４５の温度を摂氏１００度に維持することにより、８ワットのレーザーパワーでも十分であることが証明された。
【００３８】
カバー層１２と対向カバー層１３との間のカバー層接続４６の完了に続いて、チップ１１を周辺環境から密閉するために、図１及び図４に示されるチップハウジング１０のカバー層１２の接続領域４８の周辺端部６０に密閉コンパウンド６１（図１）を設けることができる。
【００３９】
図５及び６は、２つの例を参照して、独立なハウジングとして設計されたチップハウジング１０と複数のサブハウジング６３を有するチップハウジング６２との使用により、ハウジング構成６４（図５）及び６５（図６）を使用してマルチチップモジュール６６及び６７を形成する方法を示す。
【００４０】
図５は、線形ハウジング構成６４を有するマルチチップモジュール６６を示し、独立のサブハウジング６３がカバー層接続領域７３を介して一列に接続されている。独立のサブハウジング６３内に収容されたチップ１１間の電気的接続は、カバー層接続領域７３内の導体通路２４、２５を通じて行われる。
【００４１】
接続領域４９を介して相互接続され、図４に示す対向カバー層１３に従って設計された複数の補助的対向カバー層６９を有する対向カバー層６８は、図５に示すハウジング構成６４を製造するために使用することができる。図４を参照して詳細に説明したように、独立の部品キャリア構成３４のチップ１１を補助的対向カバー層６９の独立の部品保持領域５０内に挿入することができる。また、部品キャリア構成を連続的とし、対向カバー層に対して単一ユニットとして接続することもできる。
【００４２】
最後に、図６はマルチチップモジュール６７の形成のためのハウジング構成６５を示す。図５に示すハウジング構成６４と対照的に、ハウジング構成６４は多重層構造を有し、サブハウジング６３とチップハウジング１０とがオフセット（offset）形で重ね合わされる。ここで、ハウジング１０は、サブハウジング６３のカバー層接続領域７３により形成されるセットバック（setback）領域７０内に係合する。また、カバー層接続領域７３とカバー層１２との間のオーバーラップ領域７１内にオフセット形で重ね合わされたチップ１１の電気的接続を容易にするため、スルー接点（詳細な図示は省略）を設け、オフセット形で重ねられたチップハウジング１０及び／又はサブハウジング６３の導体通路１５、１６及び２４、２５を相互接続することもできる。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】チップハウジングの断面図であり、チップがカバー層と対向カバー層との間に配置されている。
【図２】カバー層及びそれに接続されたチップから、チップハウジングの部品キャリア構成を製造する方法を示す図。
【図３】カバー層及びそれに接続されたチップから部品キャリア構成を製造する他の方法を示す図。
【図４】図１に示すチップハウジングを製造する装置を示す図。
【図５】マルチチップモジュールを構成するチップハウジング及び複数のサブハウジングを示す図。
【図６】マルチチップモジュールを構成するチップハウジング及び複数のサブハウジングを示す他の図。
【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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