(57)【要約】【課題】キャパシタ又はレジスタとして機能し基板間を接続する接続部品を提供すること。【解決手段】接続部品４は、第１の導電体層１０と、前記第１の導電体層の表面上に被着された誘電体層１２又は抵抗体層と、前記誘電体層又は抵抗体層の表面上に被着された第２の導電体層１６と、前記誘電体層又は抵抗体層、前記第１及び第２の導電体層のそれぞれの一部が、同一面上に露出して形成され、電気的接続面を構成する平坦部とを有し、この平坦部において、第１の導電体層１０は基板２０の円形上パッド２８に、第２の導電体層１６は円環状のパッド３０にそれぞれ接続されている。実装効率を向上できる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の導電体層と、
前記第１の導電体層の表面上に被着された誘電体層又は抵抗体層と、
前記誘電体層又は抵抗体層の表面上に被着された第２の導電体層と、
前記誘電体層又は抵抗体層、前記第１の導電体層及び前記第２の導電体層のそれぞれ  の一部が同一面上に露出して形成された平坦部と
を有し、前記平坦部が電気的接続面を構成している、接続部品。
【請求項２】
外形状が、球状体の一部を平面によって切り欠いた形状をもつ球冠状体、又は、柱状体をなす、請求項１に記載の接続部品。
【請求項３】
前記第１の導電体層の溶融温度が、前記第２の導電体層の溶融温度よりも高い、請求項１に記載の接続部品。
【請求項４】
前記第２の導電体層が半田層である、請求項１に記載の接続部品。
【請求項５】
請求項１から請求項４の何れか１項に記載の接続部品によって、第１の基板と第２の基板とが電気的に接続された半導体装置。
【請求項６】
前記平坦部の前記第１の導電体層と前記第１の基板の電極とが電気的に接続され、前記第２の導電体層と前記第２の基板の電極とが電気的に接続されている、請求項５に記載の半導体装置。
【請求項７】
前記平坦部の前記第２の導電体層と前記第１の基板の環状パッドとが電気的に接続され、前記第１の基板の電極と前記第２の基板の電極との間にキャパシタ又はレジスタが直列に形成されている、請求項６に記載の半導体装置。
【請求項８】
前記平坦部の前記第２の導電体層と前記第１の基板の環状パッドとが電気的に接続され、前記第１の導電体層が前記環状パッドとは電気的に絶縁された状態で前記環状パッド内に配置された前記第１の基板の電極と電気的に接続され、前記第１の基板の電極と前記第２の基板の電極との間にキャパシタ又はレジスタが直列に形成されている、請求項６に記載の半導体装置。
【請求項９】
請求項１から請求項４の何れか１項に記載の接続部品が、前記平坦部において基板上に搭載されている、接続部品搭載構造。
【請求項１０】
前記第１の導電体層が前記基板の電極に電気的に接続された、請求項９に記載の接続部品搭載構造。
【請求項１１】
前記平坦部の前記第２の導電体層と前記基板の環状パッドとが電気的に接続された、請求項９に記載の接続部品搭載構造。
【請求項１２】
請求項１から請求項４の何れか１項に記載の接続部品の製造方法あって、
第１の導電体層素材の表面上に誘電体層又は抵抗体層を形成する第１工程と、
前記誘電体層又は抵抗体層の表面上に第２の導電体層を形成して積層体を形成する第  ２工程と、
前記誘電体層又は抵抗体層、前記第１の導電体層及び前記第２の導電体層のそれぞれ  の一部を一方の側で除去して同一面上に露出させ、平坦部を形成して接続部品を得る第  ３工程と
を有する、接続部品の製造方法。
【請求項１３】
前記第２工程後に、前記接続部品の搭載位置に対応した位置に前記積層体を配置し、この状態で前記第３工程を行う、請求項１２に記載の接続部品の製造方法。
【請求項１４】
請求項１から請求項４の何れか１項に記載の接続部品の実装方法あって、
第１の導電体層素材の表面上に誘電体層又は抵抗体層を形成する第１工程と、
前記誘電体層又は抵抗体層の表面上に第２の導電体層を形成して積層体を形成する第  ２工程と、
前記誘電体層又は抵抗体層、前記第１の導電体層及び前記第２の導電体層のそれぞれ  の一部を一方の側で除去して同一面上に露出させ、平坦部を形成して接続部品を得る第  ３工程と、
前記平坦部の形成後に前記接続部品を基板上に搭載する第４工程と
を有する、接続部品実装方法。
【請求項１５】
前記積層体を前記接続部品の搭載位置に対応した位置に冶具によって保持し、前記第３工程後に、前記接続部品を保持したまま前記冶具を前記基板上に位置させ、この基板上に前記接続部品を搭載する、請求項１４に記載の接続部品実装方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
基板間を接続する接続部品に関し、特に、キャパシタ又はレジスタとして機能し、実装面積を低減し実装効率を向上させることできる、接続部品とそれを用いた半導体装置及び接続部品の搭載構造、並びに、接続部品の製造方法及び実装方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、高性能化が顕著な携帯電話に代表される小型携帯機器等の電子機器に使用される部品数は非常に増大し、電子機器の小型化の要求を満たすために、限定された小さいな空間内に多数の部品を収納することが要求されている。電子機器は、半導体チップ、受動素子（インダクタ、キャパシタ、レジスタ）等の多数の部品で構成されている。電子機器の小型化のため、一般に、これらの部品のうち集積化できる部品は、実装基板やパッケージに搭載されモジュール化されて使用される。
【０００３】
しかし、実装基板の大きさによる制約のため、多数の受動素子を実装するには限界があり、実装基板を増やす必要があり、コスト、実装面積が増大し、小型化の障害となっている。小型化、低コスト化を実現するためには、小型の受動部品を用いて、小さい面積に実装できるのが望ましい。
【０００４】
小型化、低コスト化の要求に答えるための実装技術として、複数の受動部品、半導体チップを１つのパッケージに搭載するＳｉＰ（System in Package）技術がある。また、再配線、電極端子形成等の全ての工程をウエハレベルで行うウエハレベルプロセス（ＷＬＰ：Wafer-level Process）技術があり、ウエハを個片化することによってチップ形態の部品を安価に得ることができる。
【０００５】
以下、半導体チップの接続技術に関する従来技術について説明する。
【０００６】
「半導体装置並びにその製造方法及び実装方法」と題する後記の特許文献１には、以下の記載がある。
【０００７】
図１３（Ａ）、図１３（Ｂ）、図１３（Ｃ）、図１３（Ｄ）はそれぞれ、特許文献１に記載の図１、図２、図３、図４であり、第１実施形態による半導体装置の構造及び製造工程を説明するための断面図である。
【０００８】
半導体装置１００では、図１３（Ａ）に図示するように、複数のポスト（柱状電極）１０６を備えるとともに、ＢＧＡ（Ball Grid Array）実装に用いられるバンプを形成する為、半田粉末とペースト状フラックスとを混合したクリーム半田１０８を各ポスト１０６の端面に、例えば、印刷によって設け、それら各ポスト１０６の内、所要のポスト１０６（第２の柱状電極）の端面に、後述する半田ボール１１０と略同一の高さを有する球形チップ部品１０９を、それ以外のポスト１０６（第１の柱状電極）の端面に、例えば、球形状に形成された半田ボール１１０を、チップマウンター用いて載置する。
【０００９】
なお、後述する半田ボール１１０とポスト１０６との接合工程において、ポスト１０６の端面上にクリーム半田１０８を設けずとも接合が可能である場合は、球形チップ部品１０９が載置されるポスト１０６の端面上のみクリーム半田１０８を設けるようにしてもよい。
【００１０】
球形チップ部品１０９とは、通常、角柱状に形成される周知のチップ部品（例えば、抵抗やコンデンサ等の受動部品、あるいはトランジスタ等の能動素子）を、バンプ形状に用いる半田ボール１１０と略同一に成形したものである。球形チップ部品１０９は、例えば、抵抗やコンデンサ等の受動部品を成す素子部１０９ａと素子部１０９ａに接続され、球の両極部に各々形成される端子Ｔ（導電層）とから構成される。素子部１０９ａの周囲には、半田と濡れ性がない絶縁膜がコーティングされている。
【００１１】
所要のポスト１０６の端面に載置される球形チップ部品１０９は球形である為、図１３（Ａ）に図示する通り、チップマウンターを用いて載置された状態では、必ずしも端子Ｔがポスト１０６の端面に対向して配置されるとは限らない。そこで、図１３（Ａ）に図示する状態のまま、半田リフローもしくはオーブン加熱によって、ポスト１０６の端面に設けられたクリーム半田１０８を溶融させる。すると、溶融された半田は、素子部１０９ａをコーティングする絶縁膜をはじき、これによって球形チップ部品１０９自ら回転して自然に端子Ｔがポスト１０６の端面に対向する向きとなり、かくして端子Ｔがポスト１０６と接合される。
【００１２】
また、同時に、ポスト１０６の端面上に載置された半田ボール１１０が溶融されて、半田ボール１１０がポスト１０６と接合される。なお、溶融半田が素子部１０９ａの絶縁膜をはじき球形チップ部品１０９自ら回転して自然に端子Ｔが、ポスト１０６の端面に対向する向きとなる作用をセルフアライメント作用と称する。
【００１３】
セルフアライメント作用によって球形チップ部品１０９の端子Ｔが、ポスト１０６の端面に対向して接合されると、図１３（Ｂ）に図示するように、端面は通常の半田ボール１１０によるバンプが設けられた複数のポスト１０６（第１の柱状電極）及び球形チップ部品１０９によるバンプが設けられた複数のポスト１０６（第２の柱状電極）を備える半導体装置１００が形成される。なお、球形チップ部品１０９の高さは、溶融されてポスト１０６上に接合された状態の半田ボール１１０の高さと略同一にすることが好ましい。
【００１４】
特許文献１の第１実施形態による半導体装置１００は以下のようにして実装することができる。即ち、半導体装置１００の向きを反転させて、図１３（Ｃ）に図示するように各バンプを配線基板２００の接続パッド１０２に対向させ、少なくとも球形チップ部品１０９に対向する接続パッド１０２上には、クリーム半田１０８を、例えば、印刷によって設け、次いで、図１３（Ｄ）に図示するように、配線基板２００の接続パッド１０２上に半導体装置１００の各バンプを載置し、この状態で半田リフロー等により各半田を溶融させことにより、半導体装置１００の各バンプを配線基板２００の接続パッド１０２に接合する。
【００１５】
このように、第１実施形態では、球形チップ部品１０９を半導体装置１００のポスト１０６上に直接実装しており、これを配線基板２００に実装する場合においても、半導体装置１００のポスト１０６と配線基板２００の接続パッド１０２との間に、チップ部品１０９を積層して実装することができるので、従来、必須としていたチップ部品の実装面積を省略し、配線基板２００における実装効率を向上させることが可能になる。しかも、球形チップ部品１０９は、半導体装置１００と直に接続される為、チップ部品と半導体装置１００との間の配線距離を最短化でき、これ故、浮遊容量成分などを抑え、回路の周波数特性を向上させ得る、という効果も奏する。
【００１６】
「接続部品」と題する後記の特許文献２には、以下の記載がある。
【００１７】
特許文献２の実施例では、電気回路を構成する部品どうしの接続部の一例として、半導体チップ（若しくは半導体パッケージ）と配線基板の接続部を用いて説明する。
【００１８】
図１４（Ａ）、図１４（Ｂ）はそれぞれ、特許文献２に記載の図１、図２であり、図１４（Ａ）は半導体チップ（若しくは半導体パッケージ）を接続部品を通じて配線基板に実装して形成された電気回路の説明図、図１４（Ｂ）は球状の接続部品の製造工程を示す説明図である。
【００１９】
３０１は半導体チップ（若しくは半導体パッケージ）であり、端子面３０２を除いて樹脂封止されている。３０３は実装用の配線基板（プリント配線板）であり、基板両面に信号層３０４が形成され、内部に電源層３０５やグランド層３０６が形成されている。信号層３０４と電源層３０５やグランド層３０６とは、スルーホールメッキ層３０７により電気的に接続している。尚、半導体チップ（若しくは半導体パッケージ）３０１の接続のため、接続部品３０８との間にインターポーザ（サブストレート配線基板）が用いられてもよい。
【００２０】
接続部品３０８は抵抗、コンデンサ等の受動素子や、ダイオード、発光ダイオード、トランジスタなどの能動素子を有する電子部品により構成されている。この接続部品３０８は、半田ボールのように球状のものやバンプのように柱状のものが好適に用いられる。接続部品３０８は、半導体チップ３０１側と配線基板３０３側との間に形成される電気回路３０９の一部を形成している。尚、接続部品３０８の形状は、接続端子としては球状や柱状のものが多用されているが、電気回路３０９の接続部としてはこれらの形状に限定されず、例えば、シート状のものでもよい。また、配線基板３０３側のランド部にはＡＣＦ（異方導電性樹脂）やクリ-ム半田などが塗布されていてもよい。
【００２１】
接続部品３０８は、受動素子や能動素子を備え、上下に設けられた電極部を通じて半導体チップ３０１と配線基板３０３の端子部に接続するようになっている。以下、この接続部品３０８の構成について説明する。図１４（Ｂ）の（ｄ）は球状の接続部品３０８の構成を示す。接続部品３０８の一例としてコンデンサについて説明する。球状のセラミック基材３１０の表面には誘電体若しくは絶縁体を用いた絶縁被膜３１１が形成されている。この絶縁被膜３１１の周面に電極部３１２が形成されている。
【００２２】
また、他の接続部品３０８の形態としては、球状の絶縁基材の表面に電極部３１２が形成され、該電極部３１２に電気的に接続された抵抗などの受動素子若しくはダイオードなどの能動素子が、絶縁基材に内蔵されていてもよい（図１４（Ａ）参照）。
【００２３】
次に、球状の接続部品３０８の一例としてコンデンサの製造工程について、図１４（Ｂ）の（ａ）〜（ｄ）を参照して説明する。図１４（Ｂ）の（ａ）において、セラミック基材３１０を球状に成形する。具体的には、チタン酸バリウム（ＢａＴｉＯ3）や２酸化シリコン（ＳｉＯ2）等の誘電体をボール状に形成する。次に、図１４（Ｂ）の（ｂ）において、球状に成形したセラミック基材３１０の周面に絶縁被膜３１１、例えば、ポリイミドなどの誘電体薄膜を被着させる。これら図１４（Ｂ）の（ａ）、（ｂ）の工程を複数回繰返してもよい。
【００２４】
次に、図１４（Ｂ）の（ｃ）において、絶縁被膜３１１上にフォトレジスト３１３を塗布或いは貼り付けて電極パターン以外の部位を覆う。次に、図１４（Ｂ）の（ｄ）において、フォトレジスト３１３で覆われていない絶縁被膜３１１上に、スパッタリング、半田メッキ、半田ディップなどにより金属層を形成する。そして、最後にフォトレジスト３１３をエッチングにより除去或いは剥離することにより電極部３１２を形成する。これにより、接続部品（受動部品）３０８の一例であるコンデンサが形成される。
【００２５】
尚、接続部品（受動部品）３０８の他例として、図１４（Ｂ）の（ｂ）において、セラミック基材３１０の替わりに、ニッケル合金を基材として用いれば抵抗を形成することも可能である。また、基材の表面に誘電体、絶縁体、磁性体、抵抗体、半導体、導体から選択された１種又は２種以上の組合せによる被膜を形成し、該被膜の周面に電極部を形成することにより、抵抗、コンデンサ、インダクタ、半導体などの電子部品を製造することも可能である。
【００２６】
特許文献２の発明の接続部品を用いれば、半導体パッケージや配線基板等の電子部品におけるコンデンサや抵抗などのディスクリート受動素子の数を減少させ、高密度実装が可能となる。また、端子部分の受動部品化若しくは能動素子化により、配線基板側の配線パターンを経由するバイパス接続を、減らすことができるので受動部品の配線長を短縮化できる。
【００２７】
また、電気回路を構成する部品どうしの接続部として半導体チップ、半導体パッケージなどの直近にコンデンサや抵抗を配置できるので、半導体チップ、半導体パッケージ及び電気回路の電気的特性を向上させることもできる。また、ディスクリート受動部品に比べて、低インダクタンスであり、基板内に内蔵した内臓受動部品に比べて抵抗値やキャパシタンスの値を大きく取ることができ、かつ公差も厳しくすることができる。
【００２８】
また、ディスクリート受動部品を用いた場合に比べて、半田接続箇所を減らせるので、接続信頼性を向上させることも可能である。また、内臓受動部品に比べて、様々な受動素子若しくは能動素子を接続部に配置することができるので、回路設計上の自由度を確保でき、更には、内臓受動部品に比べて試験方法も簡略化できる。また、接続部品は接続端子に限らず電気回路を構成する接続部に適用できるので、極めて汎用性の高いデバイスを供給することができる。
【００２９】
「「省エネ・環境調和型半導体接続技術（超微細コアボール）の開発」成果報告」と題する後記の非特許文献１には、以下の記載がある。
【００３０】
高熱伝導率・低電気抵抗の銅（Ｃｕ）をコアとして、表面に低融点かつ接合性に優れた鉛フリー半田コーティングを施したマイクロＣｕコアボールを提供することを考えた。そして種々の検討の結果、Ｃｕコアボールを１００μｍφ程度の微細粒にしても、高密度・省エネ接続ができることを見出した。
【００３１】
３００μｍφ以下の微細なＣｕボールを要望に応じた直径で精度良く、効率的に、大量生産する、均一液滴振動造粒法（ＵＤＳ）による連続Ｃｕコアボール製造技術の開発を行った。
【００３２】
【特許文献１】特開２００２−３５３２７５号公報（段落００２２〜００２７、図１、図２、図３、図４）
【特許文献２】特開２００３−１２４５９３号公報（段落０００９〜００１５、段落００２０、図１、図２）
【非特許文献１】ＪＲＣＭ  ＮＥＷＳ  Ｎｏ．２３０（２００５．１２）（ｐ．２−ｐ．３）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００３３】
単に電気的な接続を行う半田ボールのような接続部品を半導体基板等の基板に搭載する際には、接続部品を基板の端子電極に所望の位置精度の範囲で搭載すればよい。接続部品が受動素子又は能動素子の機能を内蔵している場合には、実装効率を向上させることができる。接続部品が受動素子の機能を内蔵している場合には、受動素子を正常に動作させるために、接続部品の接続の方向、即ち、接続後の極性が正確に保持されるように、この接続部品を基板に搭載する必要がある。
【００３４】
即ち、接続部品が受動素子又は能動素子の機能を内蔵している場合、基板の端子電極に接続部品を搭載する際には、基板の端子電極に搭載する接続部品における２つの接続用電極のいずれの電極であるかの識別判定、及び、識別判定された接続用電極の基板の端子電極に対する位置精度の確保を行わなければならない。
【００３５】
特許文献２に記載の基板間を接続する受動素子又は能動素子を内蔵する接続部品は、球状であるため、接続部品の上下に設けられた電極部を基板の端子電極に配置する際に、接続部品における上下の電極部の極性（正負の方向）を考慮して、電極部を識別してこれを基板の端子電極に位置決めを行わなければならないという問題がある。また、接続部品を基板の端子電極に配置する際に、接続部品がどのような素子を内蔵するかを識別判定して、基板の端子電極に位置決めを行わなければならないという問題がある。
【００３６】
また、受動素子又は能動素子の機能をもつ接続部品が、基板間を電気的に接続する接続部品として、実用的レベルで使用されるためには、既存の確立された生産技術、既存の生産設備によって、信頼性の高い部品として安価に製造可能でなければならない。
【００３７】
また、受動素子又は能動素子の機能をもつ接続部品は、接続部品の基板へ搭載するために特殊な搭載装置を必要としたり、基板間の電気的接続態様が、特定の態様に限定されたりするものであれば、汎用性に乏しくなってしまう。従って、受動素子又は能動素子の機能をもつ接続部品は、安価に製造可能であり、特殊な搭載装置を必要とせずに基板への搭載が可能であり、複数の電気的接続態様で、基板間を接続できることが望ましい。
【００３８】
本発明は、上述したような課題を解決するためになされたものであって、その目的は、キャパシタ又はレジスタとして機能し、基板間を電気的に接続することができ、実装面積を低減し実装効率を向上させることできる、接続部品とそれを用いた半導体装置及び接続部品の搭載構造、並びに、接続部品の製造方法及び実装方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００３９】
即ち、本発明は、第１の導電体層と、前記第１の導電体層の表面上に被着された誘電体層又は抵抗体層と、前記誘電体層又は抵抗体層の表面上に被着された第２の導電体層と、前記誘電体層又は抵抗体層、前記第１の導電体層及び前記第２の導電体層のそれぞれの一部が同一面上に露出して形成された平坦部とを有し、前記平坦部が電気的接続面を構成している、接続部品に係るものである。
【００４０】
また、本発明は、上記の接続部品によって、第１の基板と第２の基板とが電気的に接続された半導体装置に係るものである。
【００４１】
また、本発明は、上記の接続部品が、前記平坦部において基板上に搭載されている、接続部品搭載構造に係るものである。
【００４２】
また、本発明は、上記の接続部品の製造方法あって、第１の導電体層素材の表面上に誘電体層又は抵抗体層を形成する第１工程と、前記誘電体層又は抵抗体層の表面上に第２の導電体層を形成して積層体を形成する第２工程と、前記誘電体層又は抵抗体層、前記第１の導電体層及び前記第２の導電体層のそれぞれの一部を一方の側で除去して同一面上に露出させ、平坦部を形成して接続部品を得る第３工程とを有する、接続部品の製造方法に係るものである。
【００４３】
また、本発明は、上記の接続部品の実装方法あって、第１の導電体層素材の表面上に誘電体層又は抵抗体層を形成する第１工程と、前記誘電体層又は抵抗体層の表面上に第２の導電体層を形成して積層体を形成する第２工程と、前記誘電体層又は抵抗体層、前記第１の導電体層及び前記第２の導電体層のそれぞれの一部を一方の側で除去して同一面上に露出させ、平坦部を形成して接続部品を得る第３工程と、前記平坦部の形成後に前記接続部品を基板上に搭載する第４工程とを有する、接続部品実装方法に係るものである。
【発明の効果】
【００４４】
本発明の接続部品によれば、前記第１の導電体層の表面上に被着された誘電体層又は抵抗体層と、前記誘電体層又は抵抗体層の表面上に被着された第２の導電体層と、前記誘電体層又は抵抗体層、前記第１の導電体層及び前記第２の導電体層のそれぞれの一部が同一面上に露出して形成された平坦部とを有し、前記平坦部が電気的接続面を構成しているので、キャパシタ（容量素子）又はレジスタ（抵抗素子）として機能し、基板間を電気的に複数態様で接続することができ、実装面積を低減し実装効率を向上させることできる。
【００４５】
また、本発明の半導体装置によれば、前記接続部品の前記電気的接続面を構成する前記平坦部が第１の基板の接続用電極に搭載された第１の基板と、第２の基板とをフリップチップ接続させるので、同じ形状と構成をもつ前記接続部品を用い、上記接続用電極のパターンの形状によって、２つの基板間を電気的に複数態様で接続することができ、実装面積を低減し実装効率を向上させることできる。
【００４６】
また、本発明の接続部品搭載構造によれば、前記接続部品の前記電気的接続面を構成する前記平坦部が前記基板上の接続用電極に搭載され、前記接続部品の使用形態は、搭載される基板の接続用電極パターンの形状によって特徴付けることができるので、同じ形状と構成をもつ前記接続部品を用い、接続用電極パターンの形状を変更することによって、接続部品を異なる態様で使用することができ、同じ前記接続部品を複数態様で使用することができる。
【００４７】
また、本発明の接続部品の製造方法によれば、第１の導電体層素材の表面上に誘電体層又は抵抗体層を形成し、前記誘電体層又は抵抗体層の表面上に第２の導電体層を形成して積層体を形成し、前記誘電体層又は抵抗体層、前記第１の導電体層及び前記第２の導電体層のそれぞれの一部を一方の側で除去して同一面上に露出させ、平坦部を形成して接続部品を得るので、複雑な工程及び設備を必要とせず、複数態様で使用可能な、同じ形状と構成をもつ接続部品を低コストで製造することができる。
【００４８】
また、本発明の接続部品実装方法によれば、第１の導電体層素材の表面上に誘電体層又は抵抗体層を形成し、前記誘電体層又は抵抗体層の表面上に第２の導電体層を形成して積層体を形成し、前記誘電体層又は抵抗体層、前記第１の導電体層及び前記第２の導電体層のそれぞれの一部を一方の側で除去して同一面上に露出させ、平坦部を形成して接続部品を得て、この平坦部の形成後に、前記接続部品の平坦部が基板上に搭載され、接続部品の使用形態は、接続部品が搭載される基板の接続用電極パターンの形状によって特徴付けることができるので、接続用電極パターンの形状を変更することによって、接続部品を異なる態様で使用することができ、同じ形状と構成をもつ前記接続部品を複数態様で使用することができる接続部品実装方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４９】
本発明の接続部品では、外形状が、球状体の一部を平面によって切り欠いた形状をもつ球冠状体、又は、柱状体をなす構成とするのがよい。前記第１及び第２の導電層に接する誘電体層又は抵抗体層の面積をより大きくすることができるので、平行平板型のキャパシタ又はレジスタに比較すると、大きなキャパシタンス又はレジスタンスをもつ接続部品を実現することができる。
【００５０】
また、前記第１の導電体層の溶融温度が、前記第２の導電体層の溶融温度よりも高い構成とするのがよい。接続部品によって基板間をフリップチップ接続する際に、前記第２の導電層が溶融状態となった場合に、前記誘電体層又は抵抗体層が溶融状態になり変形しない限り、前記第１の導電体層が変形してキャパシタンス又はレジスタンスが変化しないようにすることができ、キャパシタンス又はレジスタンスが一定の値に保持され、また、基板間の間隙距離も一定の値に保持することができる。
【００５１】
また、前記第２の導電体層が半田層である構成とするのがよい。接続部品によって基板間をフリップチップ接続する際に、従来の接続装置を使用することができ、特殊な接続装置を必要とすることがない。
【００５２】
本発明の半導体装置では、前記平坦部の前記第１の導電体層と前記第１の基板の電極とが電気的に接続され、前記第２の導電体層と前記第２の基板の電極とが電気的に接続されている構成とするのがよい。接続部品によって基板間をフリップチップ接続する際に、前記第２の導電体層は溶融状態で前記第２の基板の電極と接触し、前記第１の導電体層の平坦部が前記第１の基板の電極と平面同士で接触し、それぞれ確実に電気的な接続を行うことができ、前記第１の基板と前記第２の基板とを確実に電気的に接続することができる。
【００５３】
また前記平坦部の前記第２の導電体層と前記第１の基板の環状パッドとが電気的に接続され、前記第１の基板の電極と前記第２の基板の電極との間にキャパシタ又はレジスタが直列に形成されている構成とするのがよい。前記第１の基板、キャパシタ又はレジスタ、前記第２の基板を直列に電気的に接続することができる。
【００５４】
また、前記平坦部の前記第２の導電体層と前記第１の基板の環状パッドとが電気的に接続され、前記第１の導電体層が前記環状パッドとは電気的に絶縁された状態で前記環状パッド内に配置された前記第１の基板の電極と電気的に接続され、前記第１の基板の電極と前記第２の基板の電極との間にキャパシタ又はレジスタが直列に形成されている構成とするのがよい。前記第１の基板と前記第２の基板とを電気的に直接に接続する共に、前記第１の基板、キャパシタ又はレジスタ、前記第２の基板を直列に電気的に接続し、前記第１の基板と前記第２の基板とを、２つの電気的経路によって並列に接続することができる。
【００５５】
本発明の接続部品搭載構造では、前記第１の導電体層が前記基板の電極に電気的に接続された構成とするのがよい。前記第１の導電体層の平坦部が前記基板の電極と平面同士で接触し確実に電気的な接続を行うことができる。
【００５６】
また、前記平坦部の前記第２の導電体層と前記基板の環状パッドとが電気的に接続された構成とするのがよい。前記接続部品を異なる態様で使用することができ、同じ形状と構成をもつ前記接続部品を複数態様で使用することができる。
【００５７】
本発明の接続部品の製造方法では、前記第２工程後に、前記接続部品の搭載位置に対応した位置に前記積層体を配置し、この状態で前記第３工程を行う構成とするのがよい。前記第３工程の後には、前記接続部品の搭載位置に対応した位置に、前記積層体に前記平坦部が形成された状態の前記接続部品が得られるので、搭載位置に対応した位置に配置され保持された前記接続部品を、基板搭載時にそのままの配置で使用して、前記接続部品の基板への搭載を行うことができる。
【００５８】
本発明の接続部品実装方法では、前記積層体を前記接続部品の搭載位置に対応した位置に冶具によって保持し、前記第３工程後に、前記接続部品を保持したまま前記冶具を前記基板上に位置させ、この基板上に前記接続部品を搭載する構成とするのがよい。前記第３工程の後には、前記接続部品の搭載位置に対応した位置に、前記積層体に前記平坦部が形成された状態の前記接続部品が冶具に保持された状態で得られるので、前記接続部品を搭載位置に対応した位置に保持したままの前記冶具を、短時間で、前記基板上に位置合わせして、前記接続部品を基板へ搭載することができる。
【００５９】
以下、図面を参照しながら本発明による実施の形態について詳細に説明する。
【００６０】
本実施の形態では、中心核とする金属球上に誘電体層又は抵抗体層を第１殻として形成し、この誘電体層又は抵抗体層上に下地金属層を第２殻として形成し、この下地金属層上に半田層を第３殻として形成することによって、積層球体を形成する。
【００６１】
この積層球体の一部を平坦に研磨して、金属球、誘電体層又は抵抗体層、下地金属層、半田層のそれぞれの一部が、同一面上に露出する平坦部を形成して、キャパシタ又はレジスタの機能を有する接続部品とすることができる。平坦部は、中心核、第１殻、第２殻、第３殻のそれぞれの一部によって形成される。接続部品は、この平坦部と第３殻である半田層とによる外面をもっている。
【００６２】
接続部品は、平坦部をもつ第１殻（金属球）からなる第１の導電体層、平坦部をもつ第２殻（下地金属層）及び第３殻（半田層）からなる第２の導電体層、第１の導電体層と第２の導電体層とによって挟まれ、平坦部をもつ誘電体層又は抵抗体層の３層から構成される。
【００６３】
接続部品によって基板間をフリップチップ接続する際に、第１の導電体層が変形してキャパシタンス又はレジスタンスが変化しないようにして、キャパシタンス又はレジスタンスが一定となるように、また、基板間の間隙距離を一体に保持するために、第１の導電体層の溶融温度は第２の導電体層の溶融温度より高くなるように、第１の導電体層及び第２の導電体層の材質が選ばれ、また、誘電体層又は抵抗体層の溶融温度が第２の導電体層の溶融温度より高くなるように、誘電体層又は抵抗体層、及び、第２の導電体層の材質が選ばれる。
【００６４】
接続部品が搭載される基板に形成されるパッドのパターン形状によって、接続部品は、単に電気的な接続を行う部品、或いは、キャパシタ又はレジスタの機能をもち電気的な接続を行う部品として使用することができ、同じ形状と構成をもつ接続部品によって基板間を複数の電気的接続態様で接続することができる。
【００６５】
即ち、この接続部品が搭載される基板のパッドのパターン形状によって、第１の基板と第２の基板との間の接続を、（１）第１及び第２の基板の直接電気的接続、（２）キャパシタ又はレジスタが直列に接続された電気的接続（第１の基板、キャパシタ又はレジスタ、第２の基板の直列接続である。）、（３）（１）及び（２）の接続（第１及び第２の基板の直接電気的接続と、第１の基板、キャパシタ又はレジスタ、第２の基板の直列接続とによって、第１の基板と第２の基板とを並列接続する。）、の何れかの態様で行うことができる。接続部品の使用形態は、接続部品が搭載される基板の接続端子電極（パッド）のパターンの形状によって特徴付けることができる。パッドパターンの形状によって、同じ形状と構成をもつ接続部品を、全く異なる用途で使うことができる。
【００６６】
この接続部品は、その極性を意識する必要がなく、接続部品の平坦部を基板の接続端子電極面（パッド）に搭載することができる。接続部品は、キャパシタ又はレジスタとして機能すると共に、基板間を電気的に接続することできるので、キャパシタ又はレジスタをパッド上に搭載することができ、実装スペースを削減することができる。また、配線距離を短縮できるので浮遊容量を抑えることができ、電気回路の電気的特性を向上させることができる。
【００６７】
以下の説明では、キャパシタの機能をもった接続部品について説明する。なお、各図において、図を簡略とするために、接続部品が搭載される基板については、接続部品が搭載される近傍部分だけを示している。
【００６８】
図１は、本発明の実施の形態における、キャパシタとして機能する接続部品４の構造と、接続部品４の使用状態を説明する図であり、図１（Ａ）は接続部品４の斜視図、図１（Ｂ）は基板間の接続部分における、ｘｙ面又はｙｚ面による断面図である。なお、以下で示す各図における断面図は、図１（Ｂ）と同様に、中心核である金属球の中心軸、又は核とする金属柱の中心軸を通る平面による断面図を示している。
【００６９】
図１（Ａ）に示すように、キャパシタの機能を有する接続部品４は、金属球（中心核）１０上に、順次、誘電体層（第１殻）１２、下地金属層（第２殻）１４、半田層（第３殻）１６が形成された積層球体（後述する。）の一部を、平坦に研磨して平坦部を形成することによって、製造することができる。接続部品４は、積層球体の一部を、平面によって切り欠いた球冠状の形状をもっている。平面によって切り取られた後に残った平坦部には、金属球１０、誘電体層１２、下地金属層１４、半田層１６のそれぞれの一部が、同一面上に露出している。接続部品４は、この平坦部と、半田層１６とによる球面状の面とからなる外面をもっている。
【００７０】
図１（Ｂ）に示すように、接続部品４の平坦部が第１の基板２０に搭載される。この時、第１の基板２０に形成された円形状のパッド２８、円環状のパッド３０のそれぞれに、接続部品４の金属球１０、半田層１６の平坦部が対応するように、接続部品４と第１の基板２０とが位置決めされる。第１の基板２０に形成された円形状のパッド２８、円環状のパッド３０は、円環状の絶縁層３２（この一部は空気層で構成されてもよい。）によって電気的に分離されている。また、第１の基板２０の円形状のパッド２８は円形状の柱状電極２４と電気的に接続されている。
【００７１】
接続部品４が搭載された第１の基板２０と、第２の基板２２とが、フリップチップ接続によって、電気的に接続される。第２の基板２２に形成された円形状のパッド２６と、半田層１６の球面をなす部分とが電気的に接続される。なお、第２の基板２２の円形状のパッド２６は円形状の柱状電極２４と電気的に接続されている。
【００７２】
図２は、本発明の実施の形態における、キャパシタとして機能する接続部品４の製造工程及び基板への搭載工程を説明するフロー図である。
である。
【００７３】
図３は、本発明の実施の形態におけるキャパシタとして機能する接続部品４の製造工程を説明する断面図であり、図３（Ａ）は誘電体層の形成、図３（Ｂ）は下地金属層の形成、図３（Ｃ）は半田層の形成を説明する図である。
【００７４】
図４は、本発明の実施の形態におけるキャパシタとして機能する接続部品４の製造工程及び基板への搭載工程を説明する断面図であり、図４（Ａ）は研磨による平坦部の形成、図４（Ｂ）は基板への搭載、図４（Ｃ）は半田付けを説明する断面図である。
【００７５】
図５は、本発明の実施の形態におけるキャパシタとして機能する接続部品４を搭載する基板に形成される接続用パッド及び柱状電極を説明する図であり、図５（Ａ）は平面図、図５（Ｂ）は断面図、図５（ｃ）は接続部品４を基板に搭載した状態を示す断面図である。
【００７６】
なお、図４、図５では、先述のように、図を簡略とするために、第１の基板２０のうち２つの接続部品４が搭載される近傍部分だけを示している。
【００７７】
以下、図２に示す各工程Ｓ１〜Ｓ６について図３〜図５を参照しながら、キャパシタとして機能する接続部品４の製造工程と、接続部品４の基板への搭載工程について説明する。
【００７８】
Ｓ１：中心核とする金属球の表面に第１殻とする誘電体層を形成する。
【００７９】
図３（Ａ）に示すように、２００μｍφ〜３００μｍφの銅（Ｃｕ）球１０を用意し（市販品を購入することができる。）、反応性スパッタリング工程によって、１００ｎｍ〜１０００ｎｍ（０．１μｍ〜１μｍ）のＴａＯxを、Ｃｕ球１０の表面全体にデポジットして、誘電体層１２を形成する。この形成の際、Ｃｕ球１０上の誘電体層１２の膜厚が均一になるように、スパッターチャンバー内でＣｕ球１０を揺動しながらスパッタによってＴａＯxを形成することが好ましい。ＴａＯxとして、例えば、Ｔａ2Ｏ5（比誘電率は２７．９である。）を形成する。
【００８０】
誘電体層１２は、ＴａＯxの代わりに、例えば、比誘電率が１００のＴｉＯ2、比誘電率が３９〜４３のＬｉ2ＴａＯ3、比誘電率が８．８のＡｌＮ、比誘電率が９．５のＡｌ2Ｏ3、比誘電率が３．９のＳｉＯ2、比誘電率が６．５のＳｉＯＮ、比誘電率が約５０のＬｉ2ＴｉＯ3、比誘電率が約７．５のＳｉ3Ｎ4、等々の材料によって形成することもできる。
【００８１】
Ｓ２：誘電体層の表面に第２殻とする下地金属層を形成する。
【００８２】
図３（Ｂ）に示すように、次に、メッキ槽内で、誘電体層１２が形成されたＣｕ球１０を揺動しながら、無電解メッキによって誘電体層１２上に、厚さ３μｍ〜７μｍのニッケルを下地金属層１４として形成する。
【００８３】
Ｓ３：下地金属層の表面に第３殻とする半田層を形成し、中心核、第１殻、第２殻、第３殻からなる積層球体を完成させる。
【００８４】
図３（Ｃ）に示すように、次に、下地金属層１４上に電解メッキ法によって、厚さ２３０μｍ〜２８０μｍの半田層１６を形成する。ここでは、半田層１６はＳｎＡｇ半田（Ｓｎ９８％、Ａｇ２％の組成をもち、０．９８Ｓｎ０．０２Ａｇとも示される。）によって構成されている。半田メッキの膜厚が均一になるように、図３（Ｂ）に示すメッキ槽内で下地金属層１４が形成されたＣｕ球を揺動することが望ましい。
【００８５】
以上のようにして、金属球１０、誘電体層１２、下地電極層１４、半田層１６から構成される積層球体２が形成される。この積層球体２の大きさは、誘電体層１２と下地金属層１４の厚さを無視すれば、７６０μｍφである。本実施の形態による接続部品４は、この積層球体２から形成される。
【００８６】
Ｓ４：中心核、第１殻、第２殻のそれぞれの一部が露出する平坦部を研磨によって形成する。
【００８７】
例えば、３００μｍφ〜５００μｍφの径をもつ吸引孔４４が形成された冶具４２を用いて、上記の積層球体２を吸引孔４４に吸引して保持する。この冶具４２において吸引孔４４の配列位置は、基板に搭載される接続部品４の配置位置に対応させるものとする。
【００８８】
次に、図４（Ａ）に示すように、例えば、所定の粒度の研磨砥粒がコーティングされた研磨用ベルト４０をもつ研磨機（サンダー）を使用して、積層球体２を研磨して、平坦部を形成する。ローラ４３によって回転される研磨用ベルト４０に上記の積層球体２を押し付けて、その一部を一方の側から３００μｍだけ研磨する。この研磨によって、中心核、第１殻、第２殻、第３殻のそれぞれの一部が、同一面上に露出する平坦部が形成される。
【００８９】
この研磨は２段階で行い、＃１００〜＃４００の研磨砥粒で粗研磨を行い、次に、＃１０００〜＃３０００研磨砥粒で仕上げ研磨を行うのが好ましい。研磨の終了後、研磨粒子を洗浄又はエアーブローで除去しておくことが好ましい。
【００９０】
このようにして、金属球１０、誘電体層１２、下地金属層１４、半田層１６のそれぞれの一部が、同一面上に露出する平坦部が形成され、接続部品４が完成する。この時、接続部品４は、平坦部を下方として冶具４２に保持された状態にある。
【００９１】
Ｓ５：研磨によって形成された平坦部を基板に搭載する。
【００９２】
図４（Ｂ）に示すように、次に、接続部品４を冶具４２に吸引保持された状態で第１の基板２０に搭載する。接続部品４が搭載される第１の基板２０のパッド上には、半田クリームが印刷されている。
【００９３】
第１の基板２０の左側には、円形状パッド２８とこれに電気的に繋がっている断面が円形状の柱状電極２４、円環状のパッド３０とこれに電気的に繋がっている配線用のパッド電極３６、円形状パッド２８と円環状のパッド３０とを電気的に絶縁する円環状の絶縁層３２が形成されている。
【００９４】
また、第１の基板２０の右側には、円形状パッド２８とこれに電気的に繋がっている断面が円形状の柱状電極２４、円形状のパッド２６が形成されている。
【００９５】
配線用のパッド電極３６は任意の目的に使用可能である。円形状のパッド２６に電気的に繋がっている配線用のパッド電極３６を設けてもよい。
【００９６】
図４（Ｂ）に示す例では、接続部品４の平坦部の金属球１０と円形状パッド２８、接続部品４の平坦部の半田層１６と円環状のパッド３０とが対応するように、また、接続部品４の平坦部の金属球１０及び半田層１６と円形状のパッド２６とが対応するように、冶具４２が第１の基板２０に対して位置決めされる。接続部品４の吸引を解除して冶具４２を外せば、接続部品４の第１の基板２０への搭載は完了する。
【００９７】
なお、冶具４２を用いて接続部品４を保持して、ＷＬＰ（Wafer-level Process）技術によってウエハ（基板）に形成された電極端子（パッド）に、接続部品４を搭載することができる。また、個片化されたチップのパッドに接続部品４を搭載してもよい。
【００９８】
Ｓ６：平坦部の導体と基板の導体（パッド）との半田付けを行う。
【００９９】
図４（Ｃ）に示すように、次に、リフローによって接続部品４の平坦部の導体と基板のパッドを半田付けする。このリフロー処理の結果、接続部品４の平坦部の金属球１０と円形状パッド２８、接続部品４の平坦部の半田層１６と円環状のパッド３０とがそれぞれ、半田付けされ、また、接続部品４の平坦部の金属球１０及び半田層１６と円形状のパッド２６とが半田付けされる。
【０１００】
以上の工程によって得られた、接続部品４が搭載された第１の基板２０は、第２の基板２２とのフリップチップ接続に使用される。
【０１０１】
ここで、接続部品４が搭載される第１の基板２０に形成される接続用パッドについて説明する。
【０１０２】
図５（Ａ）、図５（Ｂ）に示すように、第１の基板２０の表面には、円環状の絶縁層３２を挟んで円形状のパッド２８と円環状のパッド３０が形成され、配線用のパッド３６が円環状のパッド３０に接続して形成されており、また、円形状のパッド２６が形成されている。第１の基板２０を貫通し、円形状のパッド２６、２８が電気的に接続する、断面が円形状の柱状電極が形成されている。
【０１０３】
図５（Ａ）、図５（Ｂ）に示す接続用パッドに、先述のようにして、接続部品４が、図５（Ｃ）に示すように、搭載され半田付けされる。
【０１０４】
図６は、本発明の実施の形態におけるキャパシタとして機能する接続部品４による接続形態を説明する断面図であり、図６（Ａ）は第１の接続形態、図６（Ｂ）は第２の接続形態を示す図である。
【０１０５】
図７は、本発明の実施の形態におけるキャパシタとして機能する接続部品４による接続形態を説明する図であり、図７（Ａ）は第３の接続形態を示す断面図及び平面図、図７（Ｂ）は第４の接続形態を示す断面図である。
【０１０６】
図６（Ａ）に示すように、接続部品４の平坦部と第１の基板２０の平面部分とが接触し、金属球１０の平坦部は第１の基板２０の円形状パッド２８と、半田層１６の平坦部と第１の基板２０の円環状パッド３０とがそれぞれ、電気的に接続され、半田層１６の球面部と第２の基板２２の円形状パッド２６とが、電気的に接続される。この結果、第１の基板２０の円形状パッド２８と、第２の基板２２の円形状パッド２６との間にキャパシタが形成され、第１の基板２０と第２の基板２２とが電気的に接続される。
【０１０７】
図６（Ｂ）に示すように、接続部品４の平坦部と第１の基板２０との平面部分が接触し、金属球１０の平坦部は第１の基板２０の円形状パッド２６とが電気的に接続され、半田層１６の球面部と第２の基板の円形状パッド２６とが、電気的に接続される。この結果、第１の基板２０と第２の基板２２とが、直接、電気的に接続される。
【０１０８】
図７（Ａ）の（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）に示すように、接続部品４の平坦部と第１の基板２０との平面部分が接触し、金属球１０の平坦部は第１の基板２０の円形状パッド２８と、半田層１６の平坦部と第１の基板２０の円環状パッド３０とがそれぞれ、電気的に接続され、半田層１６の球面部と第２の基板の円形状パッド２６とが、電気的に接続され、円形状パッド２８に電気的に接続され断面が円形の柱状電極は接地される。
【０１０９】
この結果、第１の基板２０の円形状パッド２８と、第２の基板２２の円形状パッド２６との間に、キャパシタが形成され、第１の基板２０の円環状パッド３０と第２の基板２２の円形状パッド２６とが、電気的に接続される。そして、キャパシタの一方の側の電極は接地される。従って、第１の基板と第２の基板とは、キャパシタを介した円形状パッド２８と円形状パッド２６との間の第１の接続、円環状パッド３０と円形状パッド２６とを繋ぐ第２の接続によって、並列接続される。
【０１１０】
図７（Ｂ）に示すように、図７（Ａ）に示す例では、キャパシタの一方の側の電極を接地しているが、接地せずに、能動素子、受動素子等から構成される一般の電子回路３８に接続してもよい。
【０１１１】
なお、図６、図７に示す例では、円形状パッド２６、２８には、断面が円形状の柱状電極２４が接続され、円環状パッド３０には、配線用パッド電極３６と円環状の柱状電極３４とが接続されている。また、円環状の柱状電極３４は完全に閉じた円環をなさないように形成してもよい。また、円形状の柱状電極２４、円環状の柱状電極３４を、第１の基板２０に開口された孔の内部に絶縁層を介して形成してもよい。
【０１１２】
図８は、本発明の実施の形態におけるキャパシタとして機能する接続部品４の寸法例を示す図であり、図８（Ａ）は斜視図、図８（Ｂ）は断面図である。
【０１１３】
図８に示すように、Ｒ３、Ｒ２、Ｒ１はそれぞれ、図３（Ｃ）における、積層球体２の半径、下地層１４の半径、中心球１０の半径を示す。図８に示す例では、接続部品４の各層の寸法は、金属球１０の半径２５０μｍ、誘電体層１２の厚さ０．５μｍ、下地金属層１４の厚さ５μｍ、半田層１６の厚さ２４９．５μｍであり、接続部品４の平坦部を形成する前の積層球体２の直径は７６０μｍである。
【０１１４】
接続部品４は、積層球体２の直径の約１／２．５（３００μｍ）が研磨によって除去され、直径７４３μｍの平坦部が円として形成されて、形成されている。なお、積層球体２の直径の約１／３を研磨によって除去し、平坦部を形成してもよい。
【０１１５】
図９は、本発明の実施の形態におけるキャパシタとして機能する接続部品４を搭載する基板に形成される接続用パッドの寸法例を示す図であり、図９（Ａ）は平面図、図９（Ｂ）は断面図である。
【０１１６】
図９に示すような接続用パッドが形成された第１の基板２０に、図８に示す接続部品４が搭載される。なお、図９に示す接続用パッドの形状は、図５に示す左側の接続用パッドの形状と同じである。
【０１１７】
図１０は、本発明の実施の形態におけるキャパシタとして機能する接続部品４のキャパシタンスのシミュレーション結果を説明する図であり、図１０（Ａ）はキャパシタの誘電体層の誘電率に対する変化、図１０（Ｂ）はキャパシタの誘電体層の厚さに対する変化を示す図である。シミュレーションは図８に示す接続部品４を対象として行った。
【０１１８】
シミュレーションによるキャパシタンスの計算結果は、誘電体層１２の比誘電率、厚さ、形状をそれぞれ入力して３次元形状で大きさを作成し、境界要素法による３次元準静電磁界解析シミュレータ（アンソフト社のＱ３Ｄ  Ｖｅｒ６．０１を使用した。）用いて行った解析結果である。
【０１１９】
図１０（Ａ）に示すように、誘電体層１２の厚さを一定の値０．５μｍとして、誘電体層１２の材質を変化させた時、誘電体層１２の比誘電率に対するキャパシタンスの変化は、比誘電率が１の増加に対して８．８ｐＦ増加している。
【０１２０】
また、図１０（Ｂ）に示すように、誘電体層１２の材質を一定、即ち、比誘電率を一定とし、誘電体層１２の厚さを変化させた時、誘電体層１２の厚さに対するキャパシタンスの変化は、誘電体層１２の厚さが２倍になるとキャパシタンスは６０％低下した値となっている。
【０１２１】
図１に示すように、接続部品４は、図３（Ｃ）に示す積層球体２の一部を研磨して平坦部を形成し、金属球１０、誘電体層１２、下地金属層１４、半田層１６のそれぞれの一部が、平坦部で露出する構造をもっているので、接続部品４における誘電体層１２は球状殻の一部をなし、接続部品４は、平行平板型のキャパシタと比較して、より大きな面積をもった誘電体層を有しており、高容量化が可能となり、例えば、図１０に示すように、誘電体層１２の比誘電率が３の場合２６．２ｐＦ、比誘電率が７の場合６１．２のキャパシタンスをもつ接続部品４を得ることができる。
【０１２２】
図１１は、本発明の実施の形態におけるキャパシタとして機能する接続部品４の製造工程の変形例を説明する図であり、図１１（Ａ）は固定用樹脂（ワックス）への固定、図１１（Ｂ）は研磨による平坦部の形成、図１１（Ｃ）は固定用樹脂（ワックス）の除去と洗浄を示す図である。
【０１２３】
図１１（Ａ）に示すように、図３（Ｃ）に示す積層球体２の多数個を、平滑面をもつ平滑面冶具４８の平滑面に並べて、積層球体２が平滑面に接する状態で固定用樹脂（加熱によって軟化する性質、有機溶媒に溶け易い性質をもつワックス。）４６を用いて、平滑面冶具４８に固定する。
【０１２４】
次に、図１１（Ｂ）に示すように、平滑面から所望の高さを残すように積層球体２の研磨を行う。次に、洗浄によって固定用樹脂４６を除去して、先述と同様の構造をもち、平坦部と所望の高さをもつ接続部品４を形成することができる。このようにして、積層球体２の多数個を同時に研磨するので、多数個の接続部品４を１回の作業工程で精度良く低コストで製造することができる。
【０１２５】
こうして、形成された接続部品４を、図４（Ａ）に示す冶具４２に吸引保持させて、先述と同様にして第１の基板２０に搭載できることは言うまでもない。
【０１２６】
以上の説明では、図３（Ｃ）に示す積層球体２に基づいて形成される球冠状の形状をもつ接続部品４について説明したが、接続部品４の形状は球冠状に限定されるものではない。
【０１２７】
接続部品４が、高融点の金属から構成される核となる第１の導電体層と、この第１の導電体層の表面上に形成された誘電体層又は抵抗体層と、この誘電体層又は抵抗体層の表面上に形成された第２の導電体層と、誘電体層又は抵抗体層、第１の導電体層及び前記第２の導電体層のそれぞれの一部が、同一面上に露出して形成された平坦部とを有し、この平坦部の面と、第２の導電体層の平坦部を除く面とによる外面をもっており、平坦部が電気的接続面を構成していれば、先述のように、同じ形状と構成をもつ接続部品４によって、２つの基板間を電気的に複数態様で接続することができるので、接続部品４の形状が、柱の軸に垂直な断面が任意の形状である、例えば、円柱、角柱等の柱状体であってもよい。
【０１２８】
図１２は、本発明の実施の形態における、キャパシタとして機能する接続部品４の変形例を説明する断面図である。
【０１２９】
図１２に示すように、柱状の接続部品４は、柱の軸に垂直な断面が任意の形状である、金属柱５０上に形成された誘電体層５２と、この誘電体層５２上に形成された下地金属層５４と、この下地金属層５４上に形成された半田層５６と、金属柱５０、誘電体層５２、下地金属層５４、半田層５６のそれぞれの一部が、同一面上に露出する平坦部とによって、構成されている。平坦部は第１の基板２０との電気的接続面となり、接続部品４は、平坦部の面と、平坦部を除く半田層５６の面とによる外面をもっている。
【０１３０】
図１２に示す第１の基板２０の左側に示すように、平坦部に露出する、金属柱５０、半田層５６はそれぞれ、第１の基板２０に形成されたパッド５８、環状のパッド６０に電気的に接続される。パッド５８と環状のパッド６０は、環状の絶縁層６２によって電気的に分離されている。
【０１３１】
また、図１２に示す第１の基板２０の右側に示すように、金属柱５０、半田層５６は、パッド６６に電気的に接続される。パッド５８、６６には柱状電極６４が電気的に接続されている。
【０１３２】
なお、パッド５８、環状のパッド６０、柱状電極６４、パッド６６の形状はそれぞれ、上記の柱状の接続部品４の平坦部の外形状に相似であればよい。
【０１３３】
また、周知の多層膜の形成技術を用いて、第１の基板２０の面上に、金属柱５０、誘電体層５２、下地金属層５４、半田層５６のそれぞれを、順次形成することによって、第１の基板２０上に形成された接続用パッド上に、上記の柱状の接続部品４を形成することができる。
【０１３４】
或いは、金属柱５０上に順次、電体層５２、下地金属層５４、半田層５６を形成し柱状積層体を形成し、この柱状積層体を研磨して、金属柱５０、電体層５２、下地金属層５４、半田層５６のそれぞれの一部が、同一面上に露出する平坦部を形成して、柱状の接続部品４とすることもできる。
【０１３５】
以上の説明では、第１の基板２０、第２の基板２２を、半導体チップ基板としたが、これらの一方の基板を、無機又は有機材料で構成された実装基板としてもよいことは言うまでもない。
【０１３６】
以上説明したように、接続部品の製造方法は、特別な工程及び設備を必要とせず、従来の設備を用いて、接続部品を低コストで製造することが可能であり、接続部品の基板への搭載も従来の搭載装置を利用することができる。
【０１３７】
また、以上の説明では、キャパシタの機能をもつ接続部品について説明したが、誘電体層を抵抗体層に置き換えることによって、レジスタ（抵抗素子）の機能をもった接続部品を得ることができることは言うまでもない。
【０１３８】
また、誘電体層を複数層形成し、例えば、金属球１０、第１誘電体層１２、下地電極層１４、中間電極層、第２誘電体層１２、下地電極層１４、半田層１６からなる積層球体２を形成して、上述の実施の形態と同様にして、平坦部を形成することによって、直列接続された２つのキャパシタをもった接続部品４を形成することもできる。この構成において、誘電体層を抵抗体層に置き換えることによって、直列接続された２つのレジスタをもった接続部品４を形成することもできることは言うまでもない。
【０１３９】
更に、誘電体層と抵抗体層とを有し、キャパシタとレジスタとが直列接続された接続部品４を形成することもできる。例えば、金属球１０、誘電体層１２、下地電極層１４、中間電極層、抵抗体層、下地電極層１４、半田層１６からなる積層球体２を形成して、上述の実施の形態と同様にして、平坦部を形成することによって、直列接続されたキャパシタ、レジスタをもった接続部品４を形成することもできる。なお、誘電体層１２及び抵抗体層を形成する位置と層の数は任意である。
【０１４０】
金属球１０は高融点の金属又は合金で形成されていればよく、上記のＣｕ（融点１０８３℃）の他に、例えば、Ａｕ（融点１０６３℃）、Ｆｅ（融点１５３５℃）、Ａｇ（融点１９８０℃）等、これら金属を含む合金が使用可能である。
【０１４１】
半田層１６は低融点の金属又は合金からなる金属層で形成されていればよく、上記の他に、例えば、Ｓｎ、Ｓｎ−Ａｇ、Ｓｎ−Ｃｕ、Ｓｎ−Ａｕ、Ｓｎ−Ｂｉ、Ｓｎ−Ｉｎ、Ｓｎ−Ｚｎ、Ｓｎ−Ｓｂ、Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕ、Ｓｎ−Ａｇ−Ｓｂ、Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕ−Ｓｂ、Ｓｎ−Ａｇ−Ｂｉ、Ｓｎ−Ｂｉ−Ｉｎ、Ｓｎ−Ｂｉ−Ｚｎ、Ｓｎ−Ｚｎ−Ｉｎ−Ｂｉ、Ｃｕ、Ｉｎ、Ｂｉ−Ｉｎ、Ｉｎ−Ａｕ、Ｉｎ−Ａｇ、Ａｕ−Ｇｅ、Ａｕ等の金属、Ｐｂを含む半田を用いることができる。
【０１４２】
誘電体層１２は、例えば、上記の他の金属酸化物誘電体材料、窒化物誘電体材料等により形成することができる。例えば、Ｔａ２Ｏ３、ＺｒＯ２、ＨｆＯ２、Ｙ２Ｏ３、Ｌａ２Ｏ３、ＣｅＯ２、ＰｒＯ２、Ｇｄ２Ｏ３、Ｓｃ２Ｏ３、ＬａＡｌＯ３、ＺｒＴｉＯ４、（Ｚｒ、Ｓｒ）ＴｉＯ４、ＳｒＺｒＯ４、ＬａＡｌ３Ｏ４、ＳｒＴｉＯ３、ＢａＳｒＴｉＯ３、チタン酸鉛、チタン・ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）、チタン酸鉛・ビイスマス、ニオブ酸カリウム、ニオブ酸リチウム、ニオブ酸ストロンチウム・バリウム、ニオブ酸ストロンチウム、タンタル酸カリウム、タンタル・ニオブ酸カリウム、ＴｉＮ、ＴａＮ、ＷＮ等種々の材料が使用可能である。
【０１４３】
誘電体層１２は、１種の材料から形成された単層でもよいし、複数種の材料が積層され形成された複数層であり、必要とする比誘電率を得る構成としてもよい。
【０１４４】
任意の形状をもったパッド電極２６、２８、３０、３６は、例えば、Ａｕ、Ａｌ、Ｃｕ、これらの金属を含む合金により形成することができ、基板２０、２２に形成された能動素子、受動素子に電気的に接続されているか、又は、電気的に独立している。
【０１４５】
以上、本発明を実施の形態について説明したが、本発明は、上述の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想に基づく各種の変形が可能である。
【産業上の利用可能性】
【０１４６】
以上説明したように、本発明は、基板間を接続する接続部品として好適であり、キャパシタ又はレジスタとして機能し、実装面積を低減し実装効率を向上させることでき、複数態様で使用できる接続部品を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１４７】
【図１】本発明の実施の形態における、キャパシタとして機能する接続部品の構造と使用状態を説明する図である。
【図２】同上、キャパシタとして機能する接続部品の製造工程及び基板への搭載工程を説明するフロー図である。である。
【図３】同上、キャパシタとして機能する接続部品の製造工程を説明する断面図である。
【図４】同上、キャパシタとして機能する接続部品の製造工程及び基板への搭載工程を説明する断面図である。
【図５】同上、キャパシタとして機能する接続部品を搭載する基板に形成される接続用パッド及び柱状電極を説明する図である。
【図６】同上、キャパシタとして機能する接続部品による接続形態を説明する断面図である。
【図７】同上、キャパシタとして機能する接続部品による接続形態を説明する断面図である。
【図８】同上、キャパシタとして機能する接続部品の寸法例を示す図である。
【図９】同上、キャパシタとして機能する接続部品を搭載する基板に形成される接続用パッドの寸法例を示す図である。
【図１０】同上、キャパシタとして機能する接続部品のキャパシタンスのシミュレーションの結果を説明する図である。
【図１１】同上、キャパシタとして機能する接続部品の製造工程の変形例を説明する図である。
【図１２】同上、キャパシタとして機能する接続部品の変形例を説明する断面図である。
【図１３】従来技術における、球形チップ部品を説明する断面図である。
【図１４】同上、球状接続部品を説明する断面図である。
【符号の説明】
【０１４８】
２…積層球体、４…接続部品、１０…金属球、１２…誘電体層、１４…下地金属層、
１６…半田層、２０…第１の基板、２２…第２の基板、２４…円形状の柱状電極、
２６、２８…円形状のパッド、３０…円環状のパッド、３２…円環状の絶縁層、
３４…円環状の柱状電極、３６…配線用パッド電極、３８…一般の電子回路、
４０…研磨用ベルト、４２…冶具、４３…ローラ、４４…吸引孔、４６…固定用樹脂、
４８…平滑面冶具、５０…金属柱、５２…誘電体層、５４…下地金属層、５６…半田層、５８、６６…パッド、６０…環状のパッド、６２…環状の絶縁層、６４…柱状電極
【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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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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