(57)【要約】【課題】２つの電子部品を接合するための方法を提供すること。【解決手段】中空開口挿入部（５０）を挿入部の硬度より低い硬度の充填凸面要素（１４）に挿入することによって２つの電子部品（１２、１６）を接合する本方法は、挿入部（５０）が充填要素（１４）の中に挿入されると、挿入部（５０）の中に含まれたガスの排出通路をつくるために、挿入部（５０）の開口端（５４）の少なくとも１つの表面（５２）が解放されたままであることに存する。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
中空開口挿入部（５０）を前記挿入部の硬度より低い硬度の充填凸面要素（１４）に挿入することによって、２つの電子部品（１２、１６）を接合する方法であって、挿入部（５０）が充填要素（１４）に挿入されるとき、前記挿入部（５０）の中に含まれたガスの排出通路をつくるために、前記挿入部（５０）の開口端（５４）の少なくとも１つの表面（５２）が解放されたままであることを特徴とする方法。
【請求項２】
前記挿入部の前記開口端は、少なくとも１つの所定の軸に沿ったその長さが前記充填要素の前記少なくとも１つの軸に沿った長さより長いことを特徴とする請求項１に記載の２つの電子部品（１２、１６）を接合する方法。
【請求項３】
前記挿入部の前記開口端は、前記挿入の間に前記充填要素の外側に部分的に配置された複数の支部を有することを特徴とする請求項２に記載の２つの電子部品（１２、１６）を接合する方法。
【請求項４】
前記挿入部の前記開口端は、円形状であることを特徴とする請求項２に記載の２つの電子部品（１２、１６）を接合する方法。
【請求項５】
前記充填要素は１つの微小部品の１つの表面にパターンを形成し、前記挿入部は他の微小部品の１つの表面にパターンを形成し、前記挿入はそれぞれの前記挿入部に関してガスの排出通路をつくるために１つのパターンを他のパターンに関してオフセットすることによって実行されることを特徴とする請求項１に記載の２つの電子部品（１２、１６）を接合する方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ミクロ電子工学の分野に関し、より具体的にはいわゆる熱圧着フリップチップ技術を使用する２つの電子部品の接合に関する。
【０００２】
本発明は、非常に微細なピッチの金属パターンの相互接続を必要とする装置、特に、多数の接続部を含む大規模の混成型検出器マトリクス、温度に敏感であり低温混成型の検出器マトリクスまたは機械的なストレスに敏感な検出器マトリクスなどの非常に大規模の非常に微細なピッチの画像装置の製造に有利に使われることが可能である。
【背景技術】
【０００３】
いわゆる熱圧着フリップチップ接合技術は、一般的に、所定の接続パターンに従って、第１電子部品の１つの表面および第２部品の１つの表面に電気伝導性ビーズを形成する段階を含む。次いで第１部品は、それぞれのはんだビーズが線状に配列されるように第２部品の上に移動され、その後集合体は加圧されて加熱される。接触されたビーズは、一般的にウェーハの形の電子部品の主面に対して垂直な電気的接続を形成するためにゆがみかつ融ける。
【０００４】
さらに、電子装置の小型化は、単位面積あたりに必要とされる電気的接続の増加をもたらした。これは、この技術を使用する第１部品の第２部品の上への圧着にさらにより大きい圧着圧力が必要となっている実情となっており、それによってビーズの圧壊に対する制御の損失をもたらしている。
【０００５】
この困難を克服するために、１つの部品の表面に提供されるビーズは、ビーズを構成している材料よりも硬い材料から作られた小さな断面を有する突出部によって置き換えられている。部品が圧着されると、これらの突出部は、より小さな支持部によって、他の部品のビーズの自然酸化物を壊し、そして低い温度においてさえも壊す。加えられる圧力の減少、または同一の圧力における単位面積あたりのより多くの数の接続部、が得られる。それに関連して、圧着は、より低い温度を必要とし、ビーズの圧壊に対して、より良い制御が得られる。さらなる詳細については、例えば文献国際公開第２００６／０５４００５号を参照することができる。
【０００６】
最初のフリップチップ技術と比較して、圧力のかなりの増加が得られたとしても、単位面積あたりの接続部の数が増加するとともに必要とされる圧力が増加するという事実は残る。実際、硬性の突出部をビーズに挿入することによるこのフリップチップ技術は、結局は同じ制限の影響を受ける。
【０００７】
さらに熱圧着の間の必要な圧力を減らすために、充填要素（ｆｕｌｌ  ｅｌｅｍｅｎｔ）によって構成された突出部は、中空開口挿入部によって取り換えられている。このため、ビーズの挿入部のシートは、開口の表面に制限されている。さらなる詳細について、文献仏国特許第０８５１１４２号明細書の参照によって有利に得ることができる。
【０００８】
図１および図２は、中空開口挿入部を使用したこのタイプのフリップチップ技術に固有の問題を示す。図１において、中空開口、例えば円筒状の挿入部１０は、第１電子部品１２の１つの表面に位置されている。第１電子部品１２は、挿入部１０より低い硬度の第２電子部品１６の１つの表面に位置したビーズ１４に対向する。熱圧着の間、挿入部１０は、図示された矢印の方向に、ビーズ１４の中に挿入される。
【０００９】
一度挿入部１０の開口部２０がビーズ１４の中に導入されると、挿入部１０の中に含まれたガスが流出可能な通路はもはやない。一度挿入が完了すると（図２）、閉じ込められたガスは、圧着ガスの気泡２２を形成する。この寄生的なガスの体積は、後の熱サイクルの間の信頼性の問題、特にこのように製造された電子装置を真空状態で動作させるときに重大な脱ガスの問題をもたらす。
【００１０】
この圧縮ガスの気泡の問題を解決するために、図３および図４に示されたように、斜めの円筒状の挿入部が設計されている。この種類の挿入部３０は、２つの段階によってビーズ１４の中に挿入される。図３に示された第１の段階において、ガス漏れ通路３２を残すために、斜めの挿入部３０をビーズ１４の中に部分的に挿入させる。そして、集合体は、挿入部３０の中に存在するガスを排出できるように真空状態に入れられ、挿入は真空状態で完結する。さらなる詳細については、前述の文献ＦＲ０８５１１４２の参照によって有利に得ることができる。
【００１１】
たとえ圧縮ガスの気泡の問題がこのようにして解決されたとしても、この技術は、斜めでない（ｎｏｎ−ｂｅｖｅｌｌｅｄ）挿入部よりも製造が複雑な斜めの挿入部の使用を必要とし、２つの異なる段階（前挿入、真空状態における挿入）の実施は、集合体の製造歩留まりを減少させる。さらに、この技術では追加の真空ポンプの使用が必要とされる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】国際公開第２００６／０５４００５号
【特許文献２】仏国特許第０８５１１４２号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
本発明の目的は、周囲雰囲気の下での挿入を可能にし、気泡を作ることなく、中空開口挿入部を充填要素に挿入することによって２つの電子部品を接合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】
【００１４】
この目的のために、本発明は、挿入部が充填凸面要素に挿入されるとき、挿入部の中に含まれているガスの排出通路をつくるために、挿入部の開口端の少なくとも１つの表面を解放したままであることを特徴としている。
【００１５】
「中空挿入部」は、ここでは表面から突出したパターンを意味し、その側壁は内部の開口空洞を形成し、中空挿入部を充填要素に挿入する段階の間、小さなシートを定めるために、その壁の厚さｅは空洞開口の寸法と比較して小さい。それゆえ、充填挿入部の充填要素への挿入と比較して、挿入力は小さい。これによって、熱圧着または再融解の段階なしに、周囲雰囲気の下で挿入部を充填要素に挿入することを可能にする。
【００１６】
数値の例として、中空挿入部の壁によって定められた表面Ｓ’は、少なくとも中空挿入部の断面の表面Ｓの半分より小さい（Ｓ’＜Ｓ／２）。例えば、中空管状挿入部の場合、壁の厚さｅは、挿入部の外部直径Ｄの５分の１より小さい（ｅ＜Ｄ／５）。中空挿入部を充填要素に挿入する挿入力に関する、中空管状挿入部の壁の厚さｅの決定の例については、出願仏国特許第０８５１１４２号明細書を参照することができる。
【００１７】
好適な方法において、中空挿入部は、開口の断面と比較して小さい断面で無終端の薄いフィルムによって構成されている。
【００１８】
換言すると、挿入部の開口の部分は、充填要素から横方向にオフセットされ、その結果この部分は充填要素の中に決して挿入されない。したがって、挿入の間、充填要素によって挿入部からガスが排出されるとき、そこにはガスの通路が存在する。
【００１９】
本発明の特定の実施形態によれば、本方法は、下記の特徴のうちの１つまたは複数を含む。
・挿入部の開口端は、少なくとも１つの所定の軸に沿った長さが前記少なくとも１つの軸に沿った充填要素の長さより長い。
・挿入部の開口端は、挿入の間、充填要素の外側に部分的に配置された複数の支部を有している。
・挿入部の開口端は、円形状である。
・充填要素は１つの微小部品の１つの表面にパターンを形成し、挿入物は他の微小部品の１つの表面にパターンを形成し、挿入はそれぞれの挿入部に関してガスの排出通路をつくるために、他のパターンに対して１つのパターンをオフセットすることによって実行される。
【００２０】
本発明は、一例として与えられており、添付された図面に関連して与えられている下記の説明を読むことから理解される。ここで同一の参照番号は、同一または類似の要素を意味する。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】導入部分で説明した第１従来技術による中空開口挿入部のビーズへの挿入を示す断面図である。
【図２】導入部分で説明した第１従来技術による中空開口挿入部のビーズへの挿入を示す断面図である。
【図３】導入部分で説明した第２従来技術による中空開口挿入部のビーズへの挿入を示す断面図である。
【図４】導入部分で説明した第２従来技術による中空開口挿入部のビーズへの挿入を示す断面図である。
【図５】本発明による中空開口挿入部のビーズへの挿入を示す断面図である。
【図６】本発明による中空開口挿入部のビーズへの挿入を示す断面図である。
【図７】本発明の挿入部の好適な形態を示す図である。
【図８】本発明の挿入部の好適な形態を示す図である。
【図９】本発明の挿入部の好適な形態を示す図である。
【図１０】本発明の挿入部の好適な形態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
図５および図６に関して、第１電子部品１２を第２電子部品１６に接合するとき、第１部品１２の各中空開口挿入部５０は、挿入部５０の開口５４の部分５２が要素１４に対向しないように、第２部品１６の充填接続要素１４、例えばはんだビーズと線状に配列されている（図５）。
【００２３】
実際は、挿入部５０が矢印５６の方向に、要素１４に挿入されたとき（図６）、挿入部５０に含まれているガスの通路がまだある。したがって、挿入の間、その中に閉じ込められたままの気泡は残らない。
【００２４】
第１代替例において、挿入部５０によって部品１２の表面の上に形成されたパターンは、要素１４によって部品１６の表面の上に形成されたパターンに関してオフセットされている。したがって、パターンは、例えば部品１２および部品１６の製造の間にオフセットされ、その後部品が従来通りに配列される。または、挿入部５０および要素１４は従来通りに製造され、その後部品１２および部品１６が挿入の間にオフセットされる。
【００２５】
この第１代替例は、特定の従来の従来技術のパターンを使用すること可能にし、そのオフセットがガス漏れ通路を形成する。
【００２６】
したがって、部分５２は、たとえ充填接続要素１４がおおむね５０μｍごとに分布されていても、例えば１から２μｍ程度である。
【００２７】
第１代替例と組み合わされることが可能な第２代替例において、挿入部の寸法および形状は前述の通路をつくるように設計されている。
【００２８】
図７から図１０は、挿入部および要素１４の好適な形状の上面図である。図７で示された第１の好適な形状において、挿入部５０は中空開口バーの形状をとり、その開口バーのｘ軸に沿った長さＬは、充填要素１４の前記軸に沿った長さより長い。要素１４は、その部分についてどんな形状でもとることができる。したがって、挿入部５０は、要素１４から各側で突出し、それによって２つのガスの通路をつくる。
【００２９】
図８および図９で示された第２の好適な形状において、挿入部５０は、複数の支部を含み、例えば十字（図８）または星（図９）の形状をとり、各支部の末端が要素１４から突出している。これによって、各支部は、ガスの通路を画定する。通路の数が増加するため、例えば、要素１４の表面または挿入部自体の中に欠陥を被ることに起因して挿入部の中に気泡を形成するリスクが最小限になる。充填要素１４は、いずれもの形状をとることができるが、球状または楕円状の形状が有利である。
【００３０】
図１０において示される第３の好適な形状において、挿入部５０は円筒状であり、充填要素はローブ６０を含み、挿入部５０は、必ずしも正確ではないがローブ６０が集まる点の中心に置かれている。
【００３１】
明らかに他の実施形態が、形状および寸法の両方に関して、挿入部が充填要素に挿入されるときに、ガス用の少なくとも１本の通路が利用できる限り、可能である。
【００３２】
中空挿入部は、充填要素との電気的接触を弱めうる表面酸化物の形成を防ぐため、特にＡｕまたはＰｔなどの貴金属の層で覆われた特にＷ、ＷＳｉ、ＴｉＮ、Ｃｕ、ＰｔまたはＮｉなどの硬質材料によって有利に構成される。充填要素は、その部分がＩｎまたは例えばＩｎＳｂなどのＩｎに基づいた複合材、錫の合金、鉛、Ａｌ、例えばＡｌＣｕなどのＡｌの合金によって好適に構成される。
【００３３】
数値例として、中空挿入部は、管状の形状であり、その断面は中空ディスクであり、例えばフィルムによって構成されているその壁の厚さｅは０．２μｍと等しく、その外部直径Ｄは、３．６μｍである。このような場合において、条件ｅ＜Ｄ／５であるとき、条件Ｓ’＜Ｓ／２が満たされる。
【００３４】
以前に述べたように、中空挿入部を充填要素に挿入することは、複数の接続部が形成されるいわゆるフリップチップ技術を使用して、第１電子部品と第２電子部品を互いに結合するために使用されている。当然知られているように、接続部は、一般的に、一定のピッチｐで間隔を置いている接続部のマトリクスの形状で配列されている。
【００３５】
好適な方法において、中空管状挿入部の寸法は、接続部のマトリクスのピッチｐに関して定められている。さらに具体的には、挿入部の高さＨｔは、ｐ／４と等しく、中空管状挿入部の外部直径Ｄはｐ／２．５と等しく、中空管状挿入部の壁の厚さｅは、ｐ≦１０μｍのときＤ／２０と等しい。
【００３６】
充填要素は、ガスの排出通路をつくるために、その楕円断面の部分において、長軸Ｄｍａｘが中空挿入部の外部直径Ｄより少なくとも１０％大きくなっており、短軸が直径Ｄより少なくとも１０％小さくなっている。
【００３７】
下記の表にまとめられた数値がこうして得られる。
【００３８】
【表１】
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【符号の説明】
【００３９】
１２、１６  電子部品
１４  充填要素
５０  挿入部
５２  表面、部分
５４  開口端
６０  ローブ
【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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【外国語明細書】
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