(57)【要約】【課題】絶縁樹脂に積層される配線の信頼性を向上させる電子装置を提供する。【解決手段】実装基板１１には半導体チップ１２が積層されている。半導体チップ１２の厚みに相当する段差にはスロープ１５が形成されている。第１電極パッド１３と第２電極パッド１４とがスロープ１５に積層された配線１６で電気的に接続されている。こうした構成からなる電子装置１０であって、０℃以上１５０℃以下の温度範囲において、配線１６が（ａ）、スロープ１５が（ｂ）に示す条件を満足す。（ａ）線膨張係数が１３ｐｐｍ／℃以上、且つ２７ｐｐｍ／℃以下、ヤング率が６５ＧＰａ以上、且つ１１５ＧＰａ以下。（ｂ）線膨張係数が４０ｐｐｍ／℃以上、且つ２２０ｐｐｍ／℃以下、ヤング率が０．２ＧＰａ以上、且つ３．５ＧＰａ以下。【選択図】図１
2011049427.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基体の電極面に露出する複数の電極と、
前記電極面における前記電極間に設けられて絶縁性の樹脂からなる絶縁部と、
前記絶縁部に積層されて前記電極間を電気的に接続する金属微粒子の焼成体からなる配線とを備える電子装置であって、
０℃以上１５０℃以下の温度範囲において、
前記配線が（ａ）、前記絶縁部が（ｂ）に示す条件を満たすこと
（ａ）線膨張係数が１３ｐｐｍ／℃以上、且つ２７ｐｐｍ／℃以下、ヤング率が６５ＧＰａ以上、且つ１１５ＧＰａ以下
（ｂ）線膨張係数が４０ｐｐｍ／℃以上、且つ２２０ｐｐｍ／℃以下、ヤング率が０．２ＧＰａ以上、且つ３．５ＧＰａ以下
を特徴とする電子装置。
【請求項２】
前記絶縁部の膜厚が０．２μｍ以上であること
を特徴とする請求項１に記載の電子装置。
【請求項３】
前記基体は、複数の基板が積層される多段状の多層基板であり、
前記配線は、前記複数の基板の各々に設けられた電極の間を接続する配線であり、
前記絶縁部は、前記複数の基板間に形成される段差を緩和するスロープを構成すること
を特徴とする請求項１または２に記載の電子装置。
【請求項４】
前記絶縁部は、前記配線が積層される表面の端部と前記電極面とのなす角度が２５°以上、且つ７５°以下であること
を特徴とする請求項３に記載の電子装置。
【請求項５】
前記配線の膜厚が、０．１μｍ以上、且つ６μｍ以下であること
を特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の電子装置。
【請求項６】
前記絶縁部は、イミド系、シリコーン系、エポキシ系、アクリル系、ウレタン系、ポリエステル系の少なくとも１種あるいは２種以上を混合させた絶縁樹脂で構成される請求項１〜５のいずれか一項に記載の電子装置。
【請求項７】
前記配線は、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｕの少なくとも１つから構成される請求項１〜６のいずれか一項に記載の電子装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板とそれに備えられた電子部品とからなる電子装置、特に基板に形成された電極と電子部品に形成された電極とを電気的に接続する配線がこれら基板と電子部品とによって形成される段差を緩和するスロープ状の絶縁樹脂からなる絶縁部に積層される電子装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
実装基板とこれに実装される半導体チップとを備えた電子装置には、実装基板の電極パッドと半導体チップの電極パッドとを接続する配線の形成方法として、近年、金属材料の微粒子を溶媒中に分散させた液滴を乾燥して焼成することにより配線を形成するというインクジェット法が提案されている。インクジェット法は、配線の形状を液滴の単位で変更できるために、従来のワイヤボンディング法に比べて、配線構造の自由度を大幅に拡張させることができる。そのうえ、ワイヤボンディング法のような空中配線を必要としないために、配線の占有空間を小さくすることもでき、その結果、半導体チップの実装スペースそのものを縮小することもできる。
【０００３】
ところで、上述のように実装基板に半導体チップが実装されてなる電子装置には、実装基板の実装面と半導体チップのパッド形成面との間に半導体チップの厚みに相当する段差が形成されることになる。インクジェット法を利用する場合であれば、このような段差に沿っても配線を形成することはできる。ただし、こうした段差に沿って形成される配線は、屈曲する箇所が段差の分だけ多くなってしまい、配線そのものの機械的さらには電気的な信頼性を損なう虞がある。そのため、配線の接続対象である電極パッド間に段差があるような場合、上述したインクジェット法では、配線へのこうした機械的なストレスを抑えるべく、段差を緩和するための技術が採用されている。
【０００４】
このような段差を緩和するための技術には、例えば特許文献１に記載されるように、半導体チップのパッド形成面と実装基板の実装面とを繋ぐように絶縁性の樹脂材料からなる絶縁性スロープが利用されている。そして上記段差を緩和するかたちに構成された絶縁性スロープ上に導電性インクからなる液滴が吐出されて、この導電性インクが乾燥及び焼成されることにより上記配線が形成される。これにより配線に必要とされる屈曲が絶縁性スロープによって緩和され、配線の機械的かつ電気的な信頼性が高く維持されるようになる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−１４７６５０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
一方、上述した電子装置に搭載される半導体チップでは、それの高速化や微細化が進むにつれて、各部における発熱量が増大する傾向にある。電子装置に利用される上記実装基板や配線、絶縁性スロープにおいては、こうした発熱量の増大に伴う温度変化によって、その変形量や変形頻度が増加することになる。特に、絶縁性樹脂からなる絶縁性スロープにあっては、金属からなる配線と比較してその線膨張係数が大きいため、同配線と比較して半導体チップの発熱によって容易に変形し、且つその変形量も大きいものとなる。そして、このような絶縁性スロープを利用する配線構造にあっては、同絶縁性スロープの熱変化がそれに積層されている配線の熱変化によって拘束されることになる。その結果、絶縁
性スロープ内に生じる熱応力に応じた引っ張り応力が該絶縁性スロープ上の配線に対して繰り返し作用し続けることになるため、上述するように絶縁性スロープの変形量や変形頻度が増加することにともない、配線の断線が生じやすくなってしまう。
【０００７】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、その目的は、絶縁樹脂に積層される配線の信頼性を向上させる電子装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の電子装置は、基体の電極面に露出する複数の電極と、前記電極面における前記電極間に設けられて絶縁性の樹脂からなる絶縁部と、前記絶縁部に積層されて前記電極間を電気的に接続する金属微粒子の焼成体からなる配線とを備える電子装置であって、０℃以上１５０℃以下の温度範囲において、前記配線が（ａ）、前記絶縁部が（ｂ）に示す条件を満たすことを特徴とする。
【０００９】
（ａ）線膨張係数が１３ｐｐｍ／℃以上、且つ２７ｐｐｍ／℃以下、ヤング率が６５ＧＰａ以上、且つ１１５ＧＰａ以下。
（ｂ）線膨張係数が４０ｐｐｍ／℃以上、且つ２２０ｐｐｍ／℃以下、ヤング率が０．２ＧＰａ以上、且つ３．５ＧＰａ以下。
【００１０】
配線が積層された絶縁部に生じる熱応力は、その温度変化のみならず、それの線膨張係数及びヤング率にも比例する。本発明者は、鋭意研究した結果、０℃以上１５０℃以下の温度範囲において、配線が（ａ）に示した条件を、絶縁部が（ｂ）に示した条件を満足することで配線の断線が抑えられることを見出した。これは、上記温度範囲内で絶縁部が膨張してその変形が配線によって拘束されたとしても、当該絶縁部に生じる熱応力が小さくでき、これにともない、配線に作用する前記熱応力に応じた引っ張り応力が抑制されるためである。それゆえに、上述するような構成からなる電子装置であれば、配線の断線がこうして抑えられることにより、該配線の信頼性を向上させることができる。
【００１１】
この電子装置は、前記絶縁部の膜厚が０．２μｍ以上であることが好ましい。
配線が積層された下地においては、それの内部における線膨張係数及びヤング率が表層部のそれよりも大きい場合であれ、配線への引っ張り応力を緩和する緩和層として表層部は少なからず機能する。本発明者は、鋭意研究した結果、０℃以上１５０℃以下の温度範囲において、配線が積層された絶縁部の膜厚が０．２μｍ以上になることで該配線の断線が抑えられることを見出した。これは、上記温度範囲内で絶縁部の下地が膨張したとしても、こうした下地に生じた熱応力に基づく配線への引っ張り応力が０．２μｍ以上の膜厚からなる絶縁部で確実に緩和されることで、配線が受ける引っ張り応力が抑制されるためである。それゆえに、上述するような構成からなる電子装置であれば、配線の断線がより確実に抑えられることにより、配線の信頼性をさらに向上させることができる。
【００１２】
この電子装置において、前記基体は、複数の基板が積層される多段状の多層基板であり、前記配線は、前記複数の基板の各々に設けられた電極の間を接続する配線であり、前記絶縁部は、前記複数の基板間に形成される段差を緩和するスロープを構成する。
【００１３】
この電子装置によれば、複数の基板が積層される多層基板であっても、基板間に形成される段差を絶縁部で緩和させることで、異なる基板上に露出している電極間を絶縁部に積層される配線によって電気的に接続することができる。
【００１４】
この電子装置では、前記絶縁部は、前記配線が積層される表面の端部と前記電極面とのなす角度が２５°以上、且つ７５°以下であることが好ましい。
ここで、絶縁部の端部と電極面とがなす角度が７５°以上であった場合には、該絶縁部
の端部における配線の立ち上がり部が急峻となる。こうした配線にあっては、温度変化によって絶縁部が膨張した際にその立ち上がり部に引っ張り応力が集中することとなり断線が生じやすい。また、配線を例えばインクジェット法を用いて形成する場合には、絶縁部に吐出された液滴が絶縁部に沿って流動しやすくなるため、配線の膜厚誤差も生じやすい。一方で、絶縁部と電極面とがなす角度が相対的に小さい絶縁部は、該角度が相対的に大きい絶縁部に比べて、同じ段差を緩和するためにより長い絶縁部を形成する必要がある。そのため、絶縁部に積層される配線で接続される電極がこうした絶縁部の長さの分だけ離間させなければならなくなり、電極の配置に関して大きな制約を受けることとなる。これに対して、この電子装置によれば、絶縁部と電極面とのなす角度を２５°以上、且つ７５°以下にすることで、配線の膜厚誤差や立ち上がり部における断線が生じにくくなるとともに、接続可能な２つの電極の相対位置に関わる自由度を拡張させることができる。
【００１５】
この電子装置では、前記配線の膜厚が、０．１μｍ以上、且つ６μｍ以下であることが好ましい。
ここで、配線は、その膜厚が小さくなるにつれて配線抵抗が増大するとともに膨張した絶縁部から受ける引っ張り応力によって断線しやすくなる。一方、膜厚が大きくなるについて配線を形成するための焼成時に生じる体積収縮応力が大きくなり、その体積収縮応力によって該配線に亀裂が生じることで断線しやすくなる。これに対して、この電子装置のように、配線の膜厚を０．１μｍ以上、且つ６μｍ以下とすることで配線抵抗の増大を回避しつつ、断線を低減することができる。
【００１６】
この電子装置において、前記絶縁部は、イミド系、シリコーン系、エポキシ系、アクリル系、ウレタン系、ポリエステル系の少なくとも１種あるいは２種以上を混合させた絶縁樹脂で構成される。
【００１７】
上記（ｂ）に示した線膨張係数及びヤング率を満たす絶縁部は、イミド系、シリコーン系、エポキシ系、アクリル系、ウレタン系、ポリエステル系の少なくとも１種あるいは２種以上を混合させた混合物により実現することが可能である。
【００１８】
この電子装置において、前記配線は、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｕの少なくとも１つから構成される。
上記（ａ）に示した線膨張係数及びヤング率を満たす配線は、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｕの少なくとも１つから構成することにより実現することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明にかかる電子装置の斜視構造を示す斜視図
【図２】第１実施形態の電子装置における絶縁部を示す側面図。
【図３】第２実施形態の電子装置における絶縁部を示す側面図。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
（第１実施形態）
以下、本発明の電子装置を具体化した第１実施形態について図１及び図２を参照して説明する。図１は本発明にかかる電子装置の斜視構造を示す斜視図であり、図２は第１実施形態の電子装置における絶縁部を示した側面図である。
【００２１】
図１及び図２に示されるように、電子装置１０は、１つの実装基板１１と該実装基板１１の実装面１１ａ上に積層された１つ以上の半導体チップ１２とによって構成される多層基板の基体を有している。なお、図１及び図２においては、実装基板１１と半導体チップ１２との接合構造を説明するため、その説明の便宜上、実装面１１ａに１つの半導体チップ１２が積層された構成を例示する。この半導体チップ１２は、それの電極面１２ａと反
対側の面が実装基板１１の実装面１１ａの側に向けられて、図示しない接着剤により、該反対側の面が実装面１１ａ、あるいはそれの下層となる半導体チップ１２の電極面１２ａに接合されるかたちで、実装基板１１に実装されている。すなわち、１つ以上の半導体チップ１２は、それの電極面１２ａと反対側の面が実装基板１１の実装面１１ａに向けて実装されるいわゆるフェイスアップ実装により実装基板１１に実装されている。
【００２２】
実装基板１１の実装面１１ａには、半導体チップ１２が積層される方向から見て矩形状をなす複数の第１電極パッド１３が、該実装面１１ａに露出するかたちで、該実装面１１ａの１つの辺に沿って配列されている。また、半導体チップ１２の電極面１２ａには、これもまた上記積層される方向から見て矩形状をなす複数の第２電極パッド１４が、実装基板１１に形成された複数の第１電極パッド１３にそれぞれ対応付けられるように、該電極面１２ａに露出するかたちで、該電極面１２ａの１つの辺に沿って配列されている。
【００２３】
上述する半導体チップ１２の外周には、実装基板１１の実装面１１ａと半導体チップ１２の電極面１２ａとの高低差、つまり半導体チップ１２の厚さに相当する段差からなる段差部が形成されている。半導体チップ１２の全周を囲うこの段差部のうち、第１電極パッド１３と第２電極パッド１４との間の段差部には、実装面１１ａと電極面１２ａとをつなぐ表面（連続面）を有し、且つ最大の膜厚である絶縁部膜厚ｔ１が上記段差と略等しい絶縁部としての絶縁性スロープ（以下、単にスロープという。）１５が設けられている。スロープ１５は、半導体チップ１２から離間するにつれてその膜厚が薄くなるかたちに構成されており、半導体チップ１２から最も離間したその端部では、実装面１１ａと上記連続面とのなす角度が傾斜角度θとなるかたちに構成されている。
【００２４】
こうしたスロープ１５の連続面には、第１電極パッド１３と第２電極パッド１４とを電気的に接続する配線膜厚ｔ２の配線１６が積層されている。このようなスロープ１５の表面に配線１６が積層される構成であれば、上述したように実装面１１ａと電極面１２ａとの段差がスロープ１５によって緩和されているため、配線１６における屈曲が十分に抑えられることとなる。
【００２５】
なお、このようにして基板間の段差を緩和するスロープ１５に該基板間を接続する配線１６が積層されるという構成は、実装基板１１と半導体チップ１２との間の接続に限らず、この他の基板間における接続にも適用されるものである。例えば、複数の半導体チップ１２が実装基板１１に実装される構成となれば、下層の半導体チップ１２とそれに積層された他の半導体チップ１２との間の接続、さらには半導体チップ１２間の接続を担うシリコンインターポーザーと半導体チップ１２との間の接続、シリコンインターポーザーと実装基板１１との間の接続、それらにも適用可能な構成である。
【００２６】
以下、実装基板１１、半導体チップ１２、スロープ１５、配線１６の構成材料とその物性値についてさらに詳細に説明する。
上記実装基板１１とは、ガラスエポキシ基板やポリイミド基板などから構成される基板であって、それの温度が０℃以上、且つ１５０℃以下の範囲において、それの線膨張係数及びヤング率が以下の範囲に定められた基板である。
・線膨張係数：１０ｐｐｍ／℃以上、且つ４０ｐｐｍ／℃以下
・ヤング率：３ＧＰａ以上、且つ３０ＧＰａ以下
半導体チップ１２とは、Ｓｉ、ＳｉＯ２、ポリイミド樹脂やシリコンナイトライド等からなるパッシベーション膜、内部に配設された配線などから構成されるが、その体積の大部分がベースであるＳｉから構成されるチップである。また半導体チップ１２とは、それの温度が０℃以上、且つ１５０℃以下の範囲において、それの線膨張係数及びヤング率が以下に示す範囲に定められたチップであって、Ｓｉのそれとおおよそ等しくなるチップである。
・線膨張係数：４ｐｐｍ／℃以上、且つ５．５ｐｐｍ／℃以下
・ヤング率：１００ＧＰａ以上、且つ１３５ＧＰａ以下
スロープ１５とは、イミド系、シリコーン系、エポキシ系、アクリル系、ウレタン系、ポリエステル系の熱硬化性樹脂や光硬化性樹脂、あるいはこれらを混合させたものである絶縁部形成材料からなるスロープであって、それの温度が０℃以上、且つ１５０℃以下の範囲において、それの線膨張係数及びヤング率が以下の範囲に定められた絶縁部材である。例えば、波長３６５ｎｍ、強度３００ｍＪ／ｃｍ２の紫外光が照射されることにより硬化するアクリル系の紫外光硬化性樹脂が形成材料として用いられるとすれば、以下に示される範囲の線膨張係数及びヤング率は、紫外光硬化性樹脂におけるオリゴマーと光重合開始剤との組成比の調整によって実現可能である。なお、以下に示されるスロープ１５の線膨張係数の下限値は、パッシベーション膜に使用されるポリイミド樹脂の線膨張係数の上限値であり、同スロープ１５のヤング率の下限値は、ポリエチレン樹脂のヤング率の下限値としている。
・線膨張係数：４０ｐｐｍ／℃以上、且つ２２０ｐｐｍ／℃以下
・ヤング率：０．２ＧＰａ以上、且つ３．５ＧＰａ以下
上記構成からなるスロープ１５は、絶縁部形成材料を溶媒中に分散させ適宜添加剤が添加された絶縁性インクを用いた基板非接触型の液滴吐出印刷法により形成される。こうした液滴吐出印刷法にはインクジェット法やディスペンサー法などがあるが、本実施形態では、絶縁性インクの常温における粘度を４０ｃｐ、望ましくは１０ｃｐ以下とすることにより、形状や形成位置などの自由度がディスペンサー法よりも高いインクジェット法にてスロープ１５が形成される。
【００２７】
なお、スロープ１５の構成材料として、第１実施形態では上述した紫外光硬化性樹脂が用いられている。こうした光硬化性樹脂を用いることにより、絶縁部形成材料を硬化させる際に熱硬化性樹脂のように実装基板１１や半導体チップ１２を加熱する熱処理を行う必要がないことから、実装基板１１や半導体チップ１２に対する熱的影響を低減することができる。しかも、こうした熱処理にかかる時間よりも紫外光の照射時間の方が短時間で済む。このため、スロープ１５を形成するに際して、熱処理にかかる時間と紫外光の照射時間との差分だけ電子装置１０の生産効率が低下することを回避することもできる。
【００２８】
また、スロープ１５は、それの傾斜角度θが２５°以上、且つ７５°以下となるように形成される。傾斜角度θが７５°を超えるとなると、スロープ１５の端部においては、当該スロープ１５に積層される配線の立ち上がり部が急峻となってしまう。こうしたスロープ１５に積層される配線にあっては、スロープ１５の膨張によって作用する引っ張り応力が立ち上がり部に集中することとなり、その立ち上がり部において配線１６の断線が生じやすくなる。また配線１６がインクジェット法により形成される場合、着弾した液滴がスロープ１５の表面に沿って流動しやすくなり、配線１６の膜厚誤差も生じやすくなる。
【００２９】
一方、例えば、傾斜角度θが２０°であるスロープと傾斜角度θが４５°であるスロープとを比較した場合、これらのスロープを同じ膜厚に到達させるためには、傾斜角度θが２０°のスロープの方がより長いスロープが必要であることは明らかである。そのため、傾斜角度θが２５°よりも小さくなると、こうしたスロープ１５に積層される配線１６の長さが過剰に長くなってしまい、こうした配線１６によって接続される電極の位置に関して大きな制約を受けることとなる。
【００３０】
これらのことから、スロープ１５の傾斜角度θを２５°以上、且つ７５°以下とすることで、配線の膜厚誤差や立ち上がり部における断線を生じ難くするとともに、配線によって接続可能な電極の配置に関わる自由度を拡張させることができる。こうしたスロープ１５の傾斜角度θは、例えば実装面１１ａに絶縁性インクに対する撥液処理や親液処理等の表面処理を施して、該実装面１１ａと絶縁性インクとがなす角度である接触角を制御する
ことにより調整することが可能である。
【００３１】
配線１６とは、Ａｕ、Ａｇ、及びＣｕの少なくとも１つからなる微粒子が焼成された焼成体からなる配線であって、それの温度が０℃以上、且つ１５０℃以下の範囲において、それの線膨張係数及びヤング率が以下の範囲に定められた金属部材である。また配線１６は、その配線膜厚ｔ２が、０．１μｍ以上、且つ６μｍ以下で形成されている。
・線膨張係数：１３ｐｐｍ／℃以上、且つ２７ｐｐｍ／℃以下
・ヤング率：６５ＧＰａ以上、且つ１１５ＧＰａ以下
上記構成からなる配線１６は、金属微粒子を溶媒中に分散させた導電性インクを用いた基板非接触型の液滴吐出印刷法であるインクジェット法により形成される。本実施形態の導電性インクは、高分子分散剤によって表面がコーティングされた粒径１５〜３０ｎｍの金属ナノ粒子を水（溶媒）に５０ｗｔ％で分散させた基本コロイドに、液滴を吐出する吐出ヘッドのノズルの目詰まりを防止するための保湿剤、及び表面張力調整の界面活性剤が添加されて成るインクであり、このような溶媒としては、金属微粒子を分散できるもので凝集を起こさないものであれば特に限定されない。例えば、水の他、メタノール、エタノール、プロパノール、ブタノールなどのアルコール類、ｎ−ヘプタン、ｎ−オクタン、デカン、ドデカン、テトラデカン、トルエン、キシレン、シメン、デュレン、インデン、ジペンテン、テトラヒドロナフタレン、デカヒドロナフタレン、シクロヘキシルベンゼンなどの炭化水素系化合物、またエチレングリコールジメチルエーテル、エチレングリコールジエチルエーテル、エチレングリコールメチルエチルエーテル、ジエチレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールジエチルエーテル、ジエチレングリコールメチルエチルエーテル、１，２−ジメトキシエタン、ビス（２−メトキシエチル）エーテル、ｐ−ジオキサンなどのエーテル系化合物、さらにプロピレンカーボネート、γ−ブチロラクトン、Ｎ−メチル−２−ピロリドン、ジメチルホルムアミド、ジメチルスルホキシド、シクロヘキサノンなどの極性化合物を例示できる。これらのうち、金属微粒子の分散性と分散液の安定性、また液滴吐出印刷法への適用の容易さの点で、水、アルコール類、炭化水素系化合物、エーテル系化合物が好ましく、より好ましい溶媒としては、水、炭化水素系化合物を挙げることができる。
【００３２】
液滴吐出印刷法にはインクジェット法の他、ディスペンサー法などがあるが、本実施形態では導電性インクの常温における粘度を４０ｃｐ、望ましくは１０ｃｐ以下とすることにより、形状や形成位置などの自由度がディスペンサー法よりも高いインクジェット法にて配線１６が形成される。ちなみに本実施形態の導電性インクは、温度２４℃における粘度が７．２ｃｐ、表面張力が３１．８ｍＮ／ｍであった。そして、実装面１１ａの第１電極パッド１３の上面からスロープ１５の表面を通り電極面１２ａの第２電極パッド１４までの各位置に導電性インクからなる液滴が連なるように吐出される。この際、本実施形態では、実装基板１１（スロープ１５）を加熱して、その温度を４０℃以上、且つ９０℃以下に保持した状態で導電性インクが吐出される。これにより、着弾した液滴の外縁において溶媒の一部が蒸発して、スロープ１５に沿って流れ出そうとする導電性インクを塞き止めることができる。そして、配置された液滴に対して、大気中で１時間、熱処理温度２００℃での熱処理が施されることにより、溶媒を蒸発させるとともに高分子分散剤を酸化分解させ、金属ナノ粒子を焼結させることで配線１６が形成される。なお、導電性インクの熱処理温度は、２５０℃以下であることが望ましく、２５０℃以下の温度であれば、実装基板１１や半導体チップ１２、スロープ１５において、その熱処理にともなう変形や変質を抑制することができる。本実施形態では熱処理温度を２００℃とすることで、実装基板１１や半導体チップ１２、スロープ１５の変形や変質が確実に抑制される。
（実施例１）
次に、スロープ１５の線膨張係数及びヤング率について実施例を挙げて説明する。
【００３３】
実装基板１１として、線膨張係数が１７ｐｐｍ／℃以上、且つ２１ｐｐｍ／℃以下、ヤ
ング率が２０ＧＰａ以上、且つ３０ＧＰａ以下であるガラスエポキシ樹脂からなるガラスエポキシ基板を用いた。また半導体チップ１２として、線膨張係数が４ｐｐｍ以上、且つ５．５ｐｐｍ以下、ヤング率が１００ＧＰａ以上、且つ１３５ＧＰａ以下であるシリコンからなるシリコンチップを用いた。そして、この実装基板１１の実装面１１ａに、８つの半導体チップ１２が積み重ねられた電子装置１０を実施例１として用いた。
【００３４】
なお、実施例１の電子装置１０では、各半導体チップ１２の第２電極パッド１４を露出させ、且つ半導体チップ１２の積み重なる方向から見て１つの方向に３００μｍずつずれるように各半導体チップ１２を積み重ねた。また実施例１の電子装置１０では、これら積み重ねられた半導体チップ１２によって形成される８つの段差にスロープ１５をそれぞれ設け、これら８つのスロープの上面を通し、実装基板１１の第１電極パッド１３から最上層に位置する半導体チップ１２の第２電極パッド１４まで、合計２０本の配線１６を形成した。
【００３５】
実施例１においては、各スロープ１５の表面と各実装面１１ａとのなす傾斜角度θを５５°として、それの線膨張係数とヤング率との組み合わせが異なる１２種類のスロープ１５を形成した。詳述すると、線膨張係数が以下に示される４種類のいずれかに分類され、且つヤング率が以下に示される３種類のいずれかに分類されるように、合計４×３（＝１２）種類のスロープ１５を実施例１として形成した。
・線膨張係数：１００ｐｐｍ／℃、１５０ｐｐｍ／℃、２０５ｐｐｍ／℃、２２０ｐｐｍ／℃
・ヤング率：１．７ＧＰａ、２．９ＧＰａ、３．５ＧＰａ
またこれらの比較例として、それの線膨張係数とヤング率との組み合わせが異なる１２種類のスロープ１５を形成した。詳述すると、線膨張係数が以下に示される２種類のいずれかに分類され、且つヤング率が以下に示される４種類のいずれかに分類されるように、合計２×４（＝８）種類の水準のスロープ１５を形成した。またこれに加えて、実施例の線膨張係数（１００ｐｐｍ／℃、１５０ｐｐｍ／℃、２０５ｐｐｍ／℃、２２０ｐｐｍ／℃）の各々においてヤング率のみが３．９ＧＰａになる４種類の水準のスロープ１５を形成し、合計８＋４（＝１２）種類のスロープ１５を比較例１として形成した。
・線膨張係数：２４０ｐｐｍ／℃、３００ｐｐｍ／℃
・ヤング率：１．７ＧＰａ、２．９ＧＰａ、３．５ＧＰａ、３．９ＧＰａ
なお、上記実施例１及び比較例１を形成するための原料調合後の絶縁性インクは、温度２４℃における粘度が６．７ｃｐ〜８ｃｐ、表面張力が３０ｍＮ／ｍ〜３５ｍＮ／ｍであった。
【００３６】
そして上記実施例１及び比較例１のスロープ１５に対して、配線膜厚ｔ２が１．８μｍ、配線幅７０μｍ、配線長１５ｍｍの配線１６を積層した。なお、上述した導電性インクや熱処理によって形成された配線１６の電気抵抗を４端子プローブにて測定したところ、その比抵抗は６．７μΩ・ｃｍと良好な導電性が確認された。
【００３７】
上述した実施例１及び比較例１の電子装置１０をスロープ１５の水準毎に５０個、すなわちスロープ１５の水準毎に５０個×２０本（＝１０００本）の配線１６を用意し、恒温恒湿槽に投入して−４０℃と１２５℃との間、すなわち温度変化１６５℃の下で１０００回の温度サイクルを実施した。そして各配線１６の温度サイクル実施前後の配線抵抗を測定し、温度サイクル実施後の配線抵抗が、温度サイクル実施前の配線抵抗に対して、２倍以上に増加している場合には、その配線１６は断線しているものと判定した。上記実施例１で得た電子装置１０の試験結果である試験例１、及び上記比較例１で得た電子装置１０の試験結果である比較試験例１の結果を表１に示す。なお、表中の数値は断線率［％］を表している。
【００３８】
【表１】
2011049427.tif 000003
表１に示されるように、スロープ１５のヤング率が３．９ＧＰａである場合には、いずれの線膨張係数においても断線が生じていることが認められた。また、スロープ１５の線膨張係数が２４０ｐｐｍ／℃以上である場合にも、いずれのヤング率においても断線が生じていることが認められた。
【００３９】
一方で、スロープ１５のヤング率が３．５ＧＰａ以下であって、かつ線膨張係数が２２０ｐｐｍ／℃以下である場合には、いずれの場合も断線が生じていないことが認められた。つまり、スロープ１５のヤング率を３．５Ｇｐａ以下、かつ線膨張係数を２２０ｐｐｍ／℃以下とすることで、温度変化にともなうスロープ１５の膨張による配線１６の断線が回避されていることが認められた。なお、スロープ１５の線膨張係数及びヤング率がこのような範囲内に定められる構成にあっては、配線１６の構成材料がＡｕであれ、あるいはＡｇやＣｕであれ、同様の結果が認められた。
（実施例２）
実施例１と同じく、ガラスエポキシ樹脂からなる実装基板１１の実装面１１ａにシリコン基板からなる８つの半導体チップ１２が積み重ねられた電子装置１０を実施例２として用いた。
【００４０】
実施例２においては、各スロープ１５の線膨張係数を２２０ｐｐｍ／℃、ヤング率を３．５ＧＰａとし、且つ事前に実装面１１ａ及び各電極面１２ａに対して表面処理を施して、上記スロープ１５の傾斜角度θと配線膜厚ｔ２／絶縁部膜厚ｔ１との組み合わせが異なる１５種類の電子装置１０を形成した。詳述すると、傾斜角度θが以下に示される５種類のいずれかに分類され、且つ配線膜厚ｔ２／絶縁部膜厚ｔ１が以下に示される３種類のいずれかに分類されるように、合計５×３（＝１５）種類の電子装置１０を実施例２として形成した。
・傾斜角度θ：１０°、２５°、５０°、７５°、８０°
・配線膜厚ｔ２／絶縁部膜厚ｔ１：０．１μｍ／６０μｍ、２μｍ／５７μｍ、６μｍ／４６μｍ
またこれらの比較例として、それの傾斜角度θと配線膜厚ｔ２／絶縁部膜厚ｔ１との組み合わせが異なる１０種類のスロープ１５を形成した。詳述すると、実施例の傾斜角度θ（１０°、２５°、５０°、７５°、８０°）の各々において配線膜厚ｔ２／絶縁部膜厚ｔ１のみが以下の２種類となる水準のスロープ１５を形成し、合計５×２（＝１０）種類の電子装置１０を比較例２として形成した。
・配線膜厚ｔ２／絶縁部膜厚ｔ１：０．０５μｍ／６２μｍ、７μｍ／４０μｍ
上記実施例２及び比較例２の電子装置１０を水準毎に５０個、すなわち水準毎に５０個×２０本（＝１０００本）の配線１６を用意し、恒温恒湿槽に投入して−４０℃と１２５℃との間、すなわち温度変化１６５℃の下で１０００回の温度サイクルを実施した。そして各配線１６の温度サイクル実施前後の配線抵抗を測定し、温度サイクル実施後の配線抵抗が、温度サイクル実施前の配線抵抗に対して、２倍以上に増加している場合には、その
配線１６は断線しているものと判定した。上記実施例２で得た電子装置１０の試験結果である試験例２、及び上記比較例１で得た電子装置１０の試験結果である比較試験例２を表２に示す。なお、表中の数値は断線率［％］を表している。
【００４１】
【表２】
2011049427.tif 000004
表２に示されるように、スロープ１５の傾斜角度θに関わらず、配線膜厚ｔ２／絶縁部膜厚ｔ１が０．０５μｍ／６２μｍの配線１６は断線しやすくなっていることが認められた。これは、スロープ１５の膨張によって生じた引っ張り応力に対する配線１６の断面積が不十分だったためと思われる。また、配線膜厚ｔ２／絶縁部膜厚ｔ１が７μｍ／４０μｍの配線１６においても断線しやすくなっていることが認められた。これは、導線性インクを焼成する際に生じる体積収縮応力によって、焼成後の配線１６に亀裂が生じているためと考えられる。こうした結果から、配線１６の配線膜厚ｔ２は、０．１μｍ以上、且つ６μｍ以下であることが好ましいことが認められた。
【００４２】
なお、配線１６の厚さがこのような範囲内に定められる構成にあっては、配線１６の構成材料がＡｕであれ、あるいはＡｇやＣｕであれ、同様の結果が認められた。また上述したように、傾斜角度θが２０°よりも小さくなると、こうしたスロープ１５に積層される配線１６の長さが過剰に長くなってしまい、こうした配線１６によって接続される電極の位置に関して大きな制約を受けることとなってしまう。また傾斜角度θが８０°を超えるような水準では、スロープ１５の立ち上がり部において断線が認められた。
【００４３】
以上説明したように、上記第１実施形態の電子装置１０によれば、以下のような効果を得ることができる。
（１）第１実施形態では、０℃以上、且つ１５０℃以下の温度範囲において、スロープ１５をそれの線膨張係数が４０ｐｐｍ／℃以上、且つ２２０ｐｐｍ／℃以下、ヤング率が０．２ＧＰａ以上、且つ３．５ＧＰａ以下と定めた。また、配線１６をそれの線膨張係数が１３ｐｐｍ／℃以上、且つ２７ｐｐｍ／℃以下、ヤング率が６５ＧＰａ以上、且つ１１５ＧＰａ以下と定めた。これにより、スロープ１５の膨張によって配線１６に生じる引っ張り応力が抑制されて、該配線１６の断線を低減することができ、配線１６の信頼性を向上させることができる。
【００４４】
（２）第１実施形態のように、スロープ１５の端部と実装基板１１の実装面１１ａとがなす傾斜角度θを２５°以上、且つ７５°以下とすることで、配線１６の膜厚誤差や立ち上がり部における断線が生じ難くなるとともに、電極の配置に関する自由度を拡張することができる。
【００４５】
（３）第１実施形態のように、配線１６の配線膜厚ｔ２を０．１μｍ以上、且つ６μｍ以下とすることで、該配線１６の配線抵抗の増大を回避しつつ、該配線１６の断線を低減することができる。
【００４６】
（４）第１実施形態のように、絶縁部形成材料として光硬化性樹脂を用いることにより、スロープ１５を形成する上で実装基板１１や半導体チップ１２に対する熱的影響を低減しつつ、電子装置１０の生産効率の低下を回避することができる。
【００４７】
（５）第１実施形態のように、実装基板１１の温度を４０℃以上、且つ９０℃以下に保持した状態で導電性インクの液滴を吐出することにより、着弾した液滴の外縁において溶媒の一部が蒸発して、流れ出そうとする導電性インクを塞き止めることができる。これにより、配線１６の膜厚誤差を抑制することができる。
（第２実施形態）
以下、本発明を具体化した第２実施形態について図３を参照して説明する。図３は、第２実施形態の電子装置における絶縁部を示した側面図である。なお、第２実施形態の電子装置においては、第１実施形態の電子装置１０とその主要構成が同じであり、スロープ１５が複数の絶縁樹脂からなる積層構造である点が異なる。そのため、第２実施形態においては、その異なる点について詳細に説明し、第１実施形態と同じ構成については、同様の符号を付すことでその詳細な説明は省略する。
【００４８】
図３に示されるように、第２実施形態におけるスロープ１５は、実装基板１１の実装面１１ａに直接積層される基礎部１５ａと、その基礎部１５ａに積層される絶縁部としての表層部１５ｂとによって構成されている。そして、配線１６は上記表層部１５ｂに積層されている。
【００４９】
基礎部１５ａ及び表層部１５ｂは、第１実施形態と同じく、イミド系、シリコーン系、エポキシ系、アクリル系、ウレタン系、ポリエステル系の熱硬化性樹脂や光硬化性樹脂、あるいはこれらを混合させたものである絶縁部形成材料からなる絶縁部材である。これらの基礎部１５ａ及び表層部１５ｂは、第１実施形態と同じく、紫外光硬化性樹脂によって形成されている。また表層部１５ｂは、第１実施形態のスロープ１５と同じく、それの温度が０℃以上、且つ１５０℃以下の範囲において、それの線膨張係数が４０ｐｐｍ／℃以上、且つ２２０ｐｐｍ／℃以下、ヤング率が０．２ＧＰａ以上、かつ３．５ＧＰａ以下となるように形成されている。しかも、その膜厚である表層部膜厚ｔ３が０．２μｍ以上となるように形成されている。
（実施例３）
次に、表層部１５ｂの膜厚について実施例を挙げて説明する。
【００５０】
実施例１と同じく、ガラスエポキシ樹脂からなる実装基板１１の実装面１１ａにシリコン基板からなる８つの半導体チップ１２が積み重ねられた電子装置１０を実施例３として用いた。
【００５１】
なお、実施例３においては、各スロープ１５の表面と各実装面１１ａとのなす傾斜角度θを７５°として、基礎部１５ａの線膨張係数を２４０ｐｐｍ／℃、ヤング率を３．９ＧＰａ、表層部１５ｂの線膨張係数を２２０ｐｐｍ／℃、ヤング率を３．５ＧＰａとするスロープ１５を形成した。すなわち、表層部１５ｂには、上記実施例１において配線１６の断線が確認されなかったスロープ１５における最も高い線膨張係数及びヤング率を選択した。そして、スロープ全体の絶縁部膜厚ｔ１を６０μｍとして、表層部１５ｂの表層部膜厚ｔ３を０．２μｍ、０．５μｍ、１μｍ、１．５μｍ、２μｍとする合計５種類のスロープ１５を実施例３として形成し、さらに各種類のスロープ１５上に配線膜厚ｔ２が０．１μｍ、配線幅７０μｍの配線１６を積層して実施例３の電子装置１０を得た。またこれ
らの比較例として、表層部１５ｂの表層部膜厚ｔ３のみを０．１μｍに変更した電子装置１０を比較例３として得た。
【００５２】
つまり実施例３のスロープ１５は、基礎部１５ａの熱膨張係数及びヤング率が表層部１５ｂのそれよりも大きいばかりか、同基礎部１５ａの熱膨張係数及びヤング率は、実施例１にも示したように、配線１６が直接積層された場合には高い確率の下で断線するものである。
【００５３】
上述した実施例３及び比較例３の電子装置１０をスロープ１５の水準毎に５０個、すなわちスロープ１５の水準毎に５０個×２０本（＝１０００本）の配線１６を用意し、恒温恒湿槽に投入して−４０℃と１２５℃との間、すなわち温度変化１６５℃の下で１０００回の温度サイクルを実施した。そして各配線１６の温度サイクル実施前後の配線抵抗を測定し、温度サイクル実施後の配線抵抗が、温度サイクル実施前の配線抵抗に対して、２倍以上に増加している場合には、その配線１６は断線しているものと判定した。
【００５４】
上記実施例３で得た電子装置１０の試験結果である試験例３、及び上記比較例３で得た電子装置１０の試験結果である比較試験例３の結果を表３に示す。なお、表中の数値は断線率［％］を表している。
【００５５】
【表３】
2011049427.tif 000005
表３に示されるように、表層部１５ｂの表層部膜厚ｔ３が０．２μｍ以上である場合には配線１６の断線が生じていないことが認められた。つまり、基礎部１５ａのみである場合には断線する可能性が高いスロープであっても、表層部膜厚ｔ３が０．２μｍである表層部１５ｂを設けることにより、配線膜厚ｔ２が０．１μｍである配線１６であっても断線しないことが認められた。これは、基礎部１５ａの膨張によって配線１６が受けるはずであった引っ張り応力が表層部１５ｂによって緩和されているためと考えられる。
【００５６】
以上、説明したように第２実施形態の電子装置１０によれば、第１実施形態における前記（２）〜（５）の効果に加えて、以下のような効果を得ることができる。
（６）上記第２実施形態によれば、たとえ配線１６の断線が生じやすい基礎部１５ａを有するスロープ１５であっても、その表面に線膨張係数が４０ｐｐｍ／℃以上、且つ２２０ｐｐｍ／℃以下、ヤング率が０．２ＧＰａ以上、且つ３．５ＧＰａ以下、膜厚が０．２μｍ以上の表層部１５ｂを設けることによって、スロープ１５に積層される配線１６の断線を低減することができ、配線１６の信頼性を向上させることができる。
【００５７】
なお、上記第１及び第２実施形態は以下のように変更してもよい。
・上記第１及び第２実施形態では、導電性インクの熱処理を２５０℃以下である２００℃で行った。これに限らず、熱処理時の熱処理温度は、実装基板１１や半導体チップ１２における変形や変質が抑制されるのであれば、あるいはそうした変形や変質が許容される範囲であれば、２５０℃よりも高い温度で行ってもよい。
【００５８】
・上記第１及び第２実施形態では、導電性インクを吐出する際に、実装基板１１の温度、すなわちスロープ１５の温度を４０℃以上、且つ９０℃以下に保持した。これに限らず、着弾した液滴の流れ出しが抑制されるのであれば、こうした実装基板１１の温度制御を行わなくてもよい。
【００５９】
・上記第１及び第２実施形態の配線１６は、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｕの少なくとも１つから構成されるものとしたが、その線膨張係数が１３ｐｐｍ／℃以上、且つ２７ｐｐｍ／℃以下、ヤング率が６５ＧＰａ以上、且つ１１５ＧＰａ以下を満たすのであれば、他の金属材料を用いて形成してもよい。
【００６０】
・上記第１及び第２実施形態では、液滴吐出印刷法としてインクジェット法を用いてスロープ１５、配線１６を形成したが、これに限らず、例えばディスペンサー法など他の液滴吐出印刷法を用いて形成してもよい。
【００６１】
・上記第１及び第２実施形態では、配線１６の膜厚を０．１μｍ以上、且つ６μｍの範囲としたが、０℃以上１５０℃以下の温度範囲において配線１６の断線が起こらないのであれば、あるいはその可能性が十分に低いのであれば、上記範囲外の膜厚で配線１６を形成してもよい。
【００６２】
・上記第１及び第２実施形態では、スロープ１５の端部と実装基板１１の実装面１１ａとがなす傾斜角度θの範囲を２５°以上、且つ７５°以下とした。これに限らず、配線１６の立ち上がり部における断線が起こる可能性が十分に低いのであれば、傾斜角度θを７５°以上としてもよい。また、傾斜角度θが２５°以下であっても接続対象である電極間に所望形状の絶縁部が形成されるのであれば、傾斜角度θを２５°以下としてもよい。なお、この傾斜角度θを２５°以下である１０°とした場合には、表２にも示したように、傾斜角度θが２５°以上の場合と比べて配線１６の断線を低減することができる。
【００６３】
・上記第１及び第２実施形態の絶縁部は、実装基板１１に積層された半導体チップ１２の厚みに相当する段差を緩和するスロープ１５、あるいはそれを構成する表層部１５ｂである。このようなスロープに限らず、絶縁部とは、同一平面に形成された電極間において、該電極間を電気的に接続する配線の下地として機能するもの、例えば該電極間を電気的に絶縁し、且つ基板内に埋設されて上記平面と面一となる表面を有した絶縁体であってもよく、あるいは該電極間を電気的に絶縁し、かつ上記平面上において半円柱状を呈する絶縁体であってもよい。このような構成であっても、上記（１）、（６）に示される効果に類似した効果を得ることができる。
【００６４】
・上記第１及び第２実施形態の電子装置１０における基体は、実装基板１１に半導体チップ１２を積層した多層基板とした。これに限らず、基体は、単層の基板から構成されていてもよい。
【００６５】
・上記第２実施形態の絶縁部は、２種の絶縁樹脂からなる積層構造をなしたスロープ１５の表層部１５ｂとした。これに限らず絶縁部は、スロープの表層部を構成し、表層部膜厚ｔ３が０．２μｍ以上、線膨張係数が４０ｐｐｍ／℃以上、且つ２２０ｐｐｍ／℃以下、ヤング率が０．２ＧＰａ以上、且つ３．５ＧＰａ以下を満足しているのであれば、３種以上の絶縁樹脂からなる積層構造をなしたスロープに具体化してもよい。
【００６６】
・上記第１及び第２実施形態の電子装置１０において、例えばモールド樹脂などによって配線１６及びスロープ１５を覆ってもよい。こうした構成であれば、スロープ１５の変形がモールド樹脂によっても拘束されることとなり、スロープ１５の生じる熱応力に応じた反力を配線１６と上記モールド樹脂とが受けることとなる。これにより前記反力が配線１６とモールド樹脂とに分散されて、配線１６が受ける引っ張り応力を低減することができる。
【符号の説明】
【００６７】
θ…傾斜角度、ｔ１…絶縁部膜厚、ｔ２…配線膜厚、ｔ３…表層部膜厚、１０…電子装
置、１１…実装基板、１１ａ…実装面、１２…半導体チップ、１２ａ…電極面、１３…第１電極パッド、１４…第２電極パッド、１５…絶縁性スロープ、１５ａ…基礎部、１５ｂ…表層部、１６…配線。
【図１】
2011049427.tif 000006
【図２】
2011049427.tif 000007
【図３】
2011049427.tif 000008