(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子モジュールを製造する方法において、
金属製の導電層を得るステップと、
前記導電層を貫通する少なくとも１つのスルーホールを形成するステップと、
金属接触区域を有する接触表面を有する構成要素を、前記少なくとも１つのスルーホールに関して整列して、前記導電層の第１表面に配置するステップと、
前記構成要素を、超音波又は熱圧着方法によって、冶金学的接合と、同時に電気的接触とが、前記導電層と前記構成要素の接触区域との間に形成されるように接続するステップと、
前記構成要素と前記導電層との間の空間を、ポリマで満たすステップと、
前記導電層に接続された前記構成要素を取り囲み、１つ又は複数の構成要素用の空洞又は凹所が形成された第１絶縁材料層を前記導電層の第１表面上に取り付けることによって形成するステップと、
前記構成要素を覆い且つ一体化される第２絶縁材料層を、前記第１絶縁材料層の表面上に取り付けるステップと、
前記導電層から導電パターンを、前記少なくとも１つのスルーホールを用いて前記構成要素に関して整列させて形成するステップとを含むことを特徴とする方法。
【請求項２】
請求項１に記載の方法において、前記冶金学的接合を、前記接触区域を前記導電層に直接、接続することによって形成することを特徴とする方法。
【請求項３】
請求項１に記載の方法において、前記接触区域が金属であり、前記電気的接触の形成前に、金属接触隆起を前記導電層の上部において成長させ、前記冶金学的接合を、前記接触区域を前記接触隆起に冶金学的に接続することによって、前記接触隆起を介して形成することを特徴とする方法。
【請求項４】
請求項１に記載の方法において、前記導電層が金属であり、前記電気的接触の形成前に、金属接触隆起を前記構成要素の接触区域の上部において成長させ、前記冶金学的接合を、前記接触隆起を前記導電層に冶金学的に接続することによって、前記接触隆起を介して形成することを特徴とする方法。
【請求項５】
請求項２乃至４のいずれか１項に記載の方法において、前記冶金学的接合を無はんだで実行することを特徴とする方法。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれか１項に記載の方法において、導電パターンを導電層から、前記導電層の材料の一部を除去し、残りの材料が導電パターンを形成するようにして形成することを特徴とする方法。
【請求項７】
請求項１乃至６のいずれか１項に記載の方法において、支持層を前記導電層に取り付け、前記支持層を、前記絶縁材料層の製造後、前記導電パターンの製造前に除去することを特徴とする方法。
【請求項８】
請求項１乃至７のいずれか１項に記載の方法において、第２導電パターン層を、前記第２絶縁材料層の表面上に製造することを特徴とする方法。
【請求項９】
請求項１乃至８のいずれか１項に記載の方法において、２個以上の構成要素を前記電子モジュールに埋め込むことを特徴とする方法。
【請求項１０】
請求項９に記載の方法において、導電パターンを前記導電層から、前記導電パターンによって電気的接続が少なくとも２つの構成要素間で形成されるように形成することを特徴とする方法。
【請求項１１】
請求項９又は１０に記載の方法において、前記モジュールに埋め込まれた構成要素を、前記電子モジュール全体の機能を形成するために、互いに電気的に接続することを特徴とする方法。
【請求項１２】
請求項１乃至１１のいずれか１項に記載の方法において、第１モジュールを少なくとも１個の第２モジュールと共に製造し、製造された前記第１及び第２モジュールを積み重なるように配置して多層電子モジュールとすることを特徴とする方法。
【請求項１３】
請求項１２に記載の方法において、フィードスルー用の穴を、前記第１及び第２モジュールを貫通して形成し、前記多層電子モジュール全体の機能を形成すべく前記第１及び第２モジュールの各々における電子回路を互いに接続するために、導体を前記穴において形成することを特徴とする方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子モジュールと、前記電子モジュールを製造する方法とに関する。
【背景技術】
【０００２】
特に、本発明は、設置ベースに埋め込まれた１個又はそれ以上の構成要素を含む電子モジュールに関する。前記電子モジュールは、前記電子モジュールにおいて製造される導通構造を介して互いに電気的に接続されるいくつかの構成要素を含む回路ボードのようなモジュールであってもよい。前記構成要素は、受動構成要素、マイクロ回路、半導体構成要素、又は、他の同様な構成要素であってもよい。代表的に回路ボードに接続される構成要素は、構成要素の１グループを形成する。構成要素の他の重要なグループは、代表的に回路ボードへの接続に関してパッケージされる構成要素である。本発明が関係することができ電子モジュールは、もちろん、他の形式の構成要素も含む。
【０００３】
前記設置ベースは、電気構成要素用の設置ベースとしてエレクトロニクス産業において一般的に使用されるベースと同様の形式のものであってもよい。前記ベースの仕事は、構成要素に機械的取り付けベースを提供し、前記ベース上の構成要素と前記ベースの外部の構成要素との双方に対する必要な電気的接続を提供することである。前記設置ベースは、回路ボードであってもよく、この場合において、本発明が関係する構造及び方法は、回路ボードの製造技術に密接に関係する。前記設置ベースは、何か他のベース、例えば、１個又はそれ以上の構成要素のパッケージングにおいて使用されるベース、又は、機能的モジュール全体に関するベースであってもよい。
【０００４】
回路ボードに使用される製造技術は、とりわけ、マイクロ回路製造技術における設置ベース、すなわち、基板が、半導体材料のものであり、回路ボード用設置ベースのベース材料が何らかの形式の絶縁材料であることにおいて、マイクロ回路に使用される製造技術と異なる。マイクロ回路の製造技術は、また、代表的に、回路ボードの製造技術よりかなり費用がかかる。
【０００５】
構成要素、特に半導体構成要素のケース及びパッケージに関する構造及び製造技術は、構成要素のパッケージングが、前記構成要素を機械的に保護し、前記構成要素の取り扱いを容易にする、前記構成要素の周囲のケーシングを形成することを主に意図されることにおいて、回路ボードの構造及び製造技術と異なる。前記構成要素の表面において、前記パッケージされた構成要素を前記回路ボードにおける正確な位置において容易に設定することを可能にし、前記パッケージされた構成要素に対する所望の接続を形成することを可能にする。加えて、前記構成要素ケース内部に導体が存在し、前記導体は、前記ケースの外部のコネクタ部品を実際の前記構成要素の表面上の接続区域に接続し、前記導体を介して、前記構成要素をその周囲に望むように接続することができる。
【０００６】
しかしながら、従来の技術を使用して製造される構成要素ケースは、かなりの量の空間を要求する。電子装置がより小さくなったので、場所をとり、必須でなく、不必要な費用を形成する構成要素ケースを除去する傾向がある。種々の構造及び方法が、この問題を解決するために開発されている。
【０００７】
１つの既知の解決法は、フリップチップ（ＦＣ）技術であり、この技術において、パッケージされていない半導体構成要素を、回路ボードの表面に直接取り付け接続する。しかしながら、フリップチップ技術は、多くの弱点及び困難を有する。例えば前記接続の信頼性は、特に、前記回路ボードと前記半導体構成要素との間に機械的ストレスが生じる用途において問題になるおそれがある。機械的ストレスを回避する試みにおいて、機械的ストレスを等化する適切な弾性アンダーフィルが、前記半導体構成要素と前記回路ボードとの間に加えられる。この手続き段階は、製造プロセスを遅くし、コストを増大させる。装置の通常の動作によって生じる熱膨張でさえ、ＦＣ構造の長期の信頼性を損なうのに十分アほど大きい機械的ストレスを生じるおそれがある。
【０００８】
米国特許公報第４２４６５９５号は、１つの解決法を開示し、この解決法において、前記構成要素用の前記設置ベースにおいて凹所を形成する。前記凹所の底は、絶縁層によって接せられ、この絶縁層において、前記構成要素の接続に関する穴が形成される。この後、前記構成要素は前記凹所内に置かれ、これらの接続区域は前記凹所の底に面し、電気的接触は前記絶縁層の穴を経て前記構成要素に対して形成される。このような方法において、例えば、フィードスルーを前記構成要素の接触区域と整列させる場合、問題が生じるおそれがある。これは、前記フィードスルーを、前記絶縁層の下にある構成要素に関して整列しなければならないためである。他の点においても、前記方法は、現在（１９８１年からの特許日付）使用されている技術に対応しない。
【０００９】
特開２００１−５３４４７号明細書は、第２の解決法を開示し、この解決法において、前記設置ベースにおいて前記構成要素用の凹所が形成される。前記構成要素は、前記凹所内に配置され、前記構成要素の接触区域は、前記設置ベースの表面に向かって面する。次に、前記設置ベースの表面において、前記構成要素を覆って絶縁層が形成される。前記構成要素用の接触開口が前記絶縁層において形成され、電気的接触は、前記構成要素に対して、前記接触開口を経て形成される。この方法においても、前記構成要素の接触区域との前記フィードスルーの整列は、前記整列は前記絶縁層の下にある構成要素に関して行われなければならないため、問題を生じるおそれがある。この方法において、前記凹所を製造し、前記構成要素を前記凹所内に置くことにおいて、前記構成要素が正確に配置され、設置ボードの幅及び厚さに関して成功することを確実にするために、かなりの精度が要求される。
【００１０】
一般においても、前記絶縁層において形成されるフィードスルーを経ての構成要素の接続は、回路ボード又は他の設置ベース内に構成要素を埋め込む試みを行う技術への挑戦を引き起こす。問題は、例えば、整列精度、前記穴の形成によって前記構成要素の表面において生じるストレス、導電材料による前記フィードスルーのエッジ領域の被覆によって生じるおそれがある。フィードスルーに関する問題の不完全な縮小でさえ、設置ベースに埋め込まれたパッケージされていない構成要素を含む高信頼の電子モジュールの低コスト製造に有益になるであろう。他方において、構成要素を設置ベースに埋め込むことは、前記構造がフリップチップ技術において問題となった機械的ストレスによりよく耐えることを可能にする。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明は、半導体構成要素及び特にマイクロ回路のようなパッケージをこれらの設置ベースに容易にかつ経済的に取り付け及び接続することができる方法を形成することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明は、構成要素が導電層の表面に取り付けられ、電気的接触が、前記導電層と前記構成要素の接触区域との間に形成されることが基礎となっている。冶金学的接合を形成することができる超音波又は熱圧着方法を使用し、前記構成要素を前記導電層の表面に取り付ける。この後、前記導電層に取り付けられた前記構成要素を取り囲む絶縁材料層を、前記導電層上に形成又はこれに取り付ける。この後、導電パターンを前記導電層から形成し、前記構成要素をこれに取り付ける。
【００１３】
より特には、本発明による方法は、請求項１において述べたことによって特徴付けられる。
【００１４】
本発明による方法によって、多数の異なる電子モジュール実施例を製造することができる。
【００１５】
かなりの利益が本発明の援助によって得られる。これは、本発明の援助によって、設置ベースにおいて埋め込まれるパッケージされていない構成要素を含む、高信頼で経済的な電子モジュールを製造することができるからである。
【００１６】
前記構成要素を前記設置ベース内に埋め込むことができるため、好適実施例において、高信頼で機械的に耐久性のある構造を達成することができる。
【００１７】
本発明の援助によって、構成要素を接続することに関するフィードスルーによって生じる先行技術において現れる問題の数を減少することもできる。これは、本発明は、フィードスルーを形成する必要がまったくなく、構成要素を代わりに設置ステージにおいてすでに導体薄膜に接続し、この導体薄膜から前記電子モジュールの構成要素に通じる導体が形成される実施例を有するためである。
【００１８】
実施例において、回路ボードになることができる設置ベースを、導電層に取り付けられる構成要素の周囲に製造する。このようにして、その１個又はそれ以上であってもよい構成要素は、製造されているベース構造に望まれるように埋め込まれ接続されるようになる。
【００１９】
本発明の実施例において、このようにして、その内部に構成要素が埋め込まれる回路ボードを製造することができる。本発明は、その援助によって、小さく高信頼な構成要素パッケージを、ある構成要素の周囲に回路ボードの一部として製造することができる実施例も有する。これらのような実施例において、製造プロセスは、別個のケースに入れられた構成要素が前記回路ボードの表面に取り付けられ接続される製造方法より簡単かつより安価になる。本製造方法は、リールトゥリール製品を製造する方法を使用することに適用することもできる。構成要素を含む薄く安価な回路ボード製品は、好適実施例による方法を使用することによって形成することができる。
【００２０】
本発明は、重大な追加の利点を得るのに使用することができる多くの他の好適実施例も可能にする。これらのような実施例の援助によって、構成要素のパッケージング段階と、回路ボードの製造段階と、構成要素の組み立て及び接続段階とを結合し、１つの合計を形成することができる。前記別個のプロセス段階の結合は、重大な利点をもたらし、小さく高信頼の電子モジュールの製造を可能にする。他の追加の利点は、このような電子モジュール製造方法は、既知の回路ボード製造及び組み立て技術をほとんど利用することができることである。
【００２１】
上述した実施例による複合プロセスは、全体として、回路ボードを製造し、例えばフリップチップ技術を使用して構成要素を前記回路ボードに取り付けるより簡単である。これらのような好適実施例を使用することによって、他の製造方法と比較して以下のような利点が得られる。
構成要素の接続において半田付けが必要なく、代わりに、構成要素の表面における接続区域と設置ベースの金属薄膜との間の電気的接続は、例えば、超音波溶接、熱圧着、または何か他のこのような方法によって形成され、これらの方法において、電気的接続を達成するのに必要な温度は、高いが、短い期間で局部的であり、高温は広い領域に渡って必要ない。これは、構成要素の接続が、長時間その関係する高温によって溶けた状態に保持される金属を必要としないことを意味する。したがって、構造は半田付け接続より高信頼になる。特に小さい接続において、金属合金の脆さは、大きな問題を形成する。好適実施例による無半田解決法は、半田付け解決法より明らかに小さい構造を達成することを可能にする。製造方法を、構成要素の接続プロセス中、加熱が接続の領域にのみ与えられ、最も強く加熱される領域が前記構成要素の接続区域と、前記構成要素が接続される領域になるように設計することもできる。前記構造における他の場所は、温度が低いままである。これは、前記設置ベース及び構成要素の材料を選ぶときにより高い選択の自由度を与える。超音波溶接を接続方法として使用する場合、より高い温度は、使用される充填材を硬化させるのに必要とされるだけであるかもしれない。熱の効果による以外、例えば、化学的に、または、電磁放射線の助けによって硬化するポリマ薄膜を本方法において使用することもできる。本発明のこのような好適実施例において、前記設置ベース及び構成要素の温度を、プロセス全体の間、きわめて低く、例えば、１００℃未満に保つことができる。
本方法を使用してより小さい構造を製造することができるため、構成要素を互いにより近く配置することができる。したがって、構成要素間の導体もより短くなり、電子回路の特性が改善する。例えば、損失、干渉、走行時間遅延を大幅に減少することができる。
本方法は、無鉛製造プロセスを可能にし、これは環境的に優しい。
無半田製造プロセスを使用する場合、望ましくない金属間化合物の発生もより少なくなり、したがって、構造の長期間の信頼性を改善する。
本方法は、設置ベースとこれらに埋め込まれる構成要素とを、互いに重ねることができるため、３次元構造を製造することも可能にする。
【００２２】
本発明は、他の好適実施例も可能にする。例えば、フレキシブルな回路ボードを、本発明と組み合わせて使用することができる。さらに、設置ベースの温度がプロセス全体の間低く保つことができる実施例において、有機製造材料を広範囲にわたって使用することができる。
【００２３】
実施例の助けによって、構造の薄さにもかかわらず、構成要素が回路ボードのようなこれらの設置ベース内部に全体的に保護される、きわめて薄い構造を製造することもできる。
【００２４】
構成要素が完全に設置ベース内部に配置される実施例において、回路ボードと構成要素との間の接続は、機械的に耐久性があり、高信頼になるであろう。
【００２５】
前記実施例は、比較的少ないプロセス段階を必要とする電子モジュール製造プロセスの設計も可能にする。より少ないプロセス段階を有する実施例は、それに対応して、より少ないプロセス装置及び種々の製造方法を必要とする。これらのような実施例の助けによって、多くの場合において、より複雑なプロセスに比べて製造コストを縮小することも可能になる。
【００２６】
前記電子モジュールの導電パターン層の数を、実施例にしたがって選択することもできる。例えば、１層または２層の導電パターン層が存在してもよい。追加の導電パターン層をこれらの上部の上に、回路ボード産業において既知の方法において製造することができる。したがって、モジュール全体は、例えば、３層、４層又は５層の導電パターン層を含むことができる。きわめて最も簡単な実施例は、１層の導電パターン層と事実上１層の導体層のみを有する。いくつかの実施例において、前記電子モジュールに含まれる導体層の各々は、導電パターンを形成するとき、利用することができる。
【００２７】
構成要素に接続された導体層が前記構成要素の接続後にのみパターン化される実施例において、前記導体層は、前記構成要素の位置においても導体パターンを含むことができる。対応する利点は、電子モジュールが、該モジュールのベース材料の反対側の表面において（構成要素に接続される導電パターン層と反対側の絶縁材料層の表面において）配置される第２導電パターン層を具える実施例においても達成することができる。したがって、前記第２導体層は、前記構成要素の位置にも導電パターンを含むことができる。前記構成要素の位置における前記導体層における導電パターンの配置は、前記モジュールにおける空間のより効率的な仕様と、より密集した構造とを可能にする。
【００２８】
以下において、本発明を、例の助けと、添付した図面の参照と共に説明する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
例の方法において、製造は、例えば金属層であってもよい導電層４から開始する。導電層４に適した製造材料の１つは、銅薄膜（Ｃｕ）である。本プロセスに選択される導電薄膜４がきわめて薄いか、前記導電薄膜が他の理由のため機械的に耐久性が無い場合、導電薄膜４を支持層１２の助けによって支持することを勧める。この手順を、例えば、本プロセスが支持層１２の製造から開始するように使用してもよい。この支持層１２は、例えば、アルミニウム（Ａｌ）、スチール、又は、銅のような導電材料、又は、ポリマのような絶縁材料であってもよい。パターン化されていない導電層４を、支持層１２上に、回路ボード産業において既知のある製造方法を使用することによって形成することができる。前記導電層を、例えば、銅薄膜（Ｃｕ）を支持層１２の表面上に積層することによって製造することができる。代わりに、導電層４の表面上に支持層１２を形成することによって進めることもできる。
【００３０】
導電層４の表面に、金属薄膜、又は、いくつかの層又はいくつかの材料を含むなにか他の薄膜を付けることもできる。いくつかの実施例において、例えば、スズ又は金の層を表面に付けた銅薄膜を使用することができる。これらの実施例において、この表面仕上げは、代表的に、絶縁材料層１側に現れる。金属層４が構成要素６の設置の領域においてのみ表面仕上げを含むように進めることもできる。
【００３１】
本プロセスのより後に、導電パターンを導電層４から形成する。このとき、この導電パターンを、構成要素６に対して整列させなければならない。この整列は、適切な整列マークの助けによって最も簡単に行われ、前記整列マークの少なくともいくつかを、本プロセスのこの段階においてすでに形成することができる。いくつかの異なった方法が、実際の整列マークの形成に利用可能である。ある可能な方法は、導電層４において、構成要素６の設置領域の付近に小さいスルーホール３を形成することである。同じスルーホール３を使用し、構成要素６と絶縁材料層１とを整列させることもできる。好適には、この整列を正確に行うために、少なくとも２つのスルーホール３が存在すべきである。
【００３２】
構成要素６と導電層４との間の電気的接触を形成するために、構成要素６の表面上の接続区域又は接触突起７を導電層４に接続する。この接続を、例えば、超音波又は熱圧着方法を使用することによって形成することができる。
【００３３】
前記超音波方法は、金属を含む２個の部片を、超音波周波数における振動エネルギーを接合箇所の領域に導きながら、互いに向かい合わせて加圧する方法を指す。接合すべき表面間に形成される超音波及び圧力の効果により、接合すべき前記部片は、冶金学的に接合される。超音波接合の方法及び装置は、商業的に利用可能である。超音波接合は、接合を形成するのに高温を必要としないという利点を有する。
【００３４】
熱圧着方法という用語は、金属を含む２個の部片を、熱エネルギーを接合箇所の領域に導きながら、互いに向かい合わせて加圧する方法を指す。接合すべき表面間に形成される熱エネルギー及び圧力の効果は、接合すべき前記部片を冶金学的に接合させる。熱圧着の方法及び装置も、商業的に利用可能である。
【００３５】
金属層、金属薄膜、金属接触隆起、金属接触区域、及び、一般に、金属アイテムという用語は、アイテムの製造材料が、前記アイテムが他のアイテムとの冶金学的接合を形成するのに十分な少なくとも１つの金属を含むことを指す。前記アイテムは、いくつかの金属を、層、堆積、区域、又は、金属合金としてもちろん含むことができる。可能な金属は、特に、銅、アルミニウム、金及びスズを含む。
【００３６】
構成要素６を取り付ける場合、構成要素６をこれらの計画された位置に、整列穴３又は他の整列マークの助けによって整列させることができる。代わりに、互いに関して配置された構成要素６を導電層４に最初に取り付け、この後、構成要素６に対して整列された整列マークを形成することによって進めることもできる。
【００３７】
いくつかの実施例において、構成要素６の接続区域又は接触突起７が接続される接触隆起５を、導電薄膜４の上部において形成する。このような方法において、接触隆起５を使用し、前記構成要素の設置段階中、構成要素６を整列させることもできる。もちろん、構成要素６を、使用されているプロセスにおいて形成されるならば他の整列マーク、例えば、整列穴３の助けによって整列させることもできる。このとき、接触隆起５及び整列穴３を互いに整列させる。接触隆起５を使用する実施例において、手順は、その他の点では接触隆起５を使用しない実施例に対応する。例えば、構成要素６の接触区域又は接触突起７が、導電層４の選択された材料との接続に直接に適していない場合、接触隆起５の使用は正当化される。この場合において、接触隆起５の材料を、隆起５を使用する接合の形成が可能となるように選択する。このような実施例において、接触隆起５は、２つの異なる導体材料が互いに整合させることを意図している。この目的のため、接触隆起５を、２つ以上の異なった材料の層を含む層状構造として製造することもできる。
【００３８】
構成要素６の接続後、構成要素６と導電層４との間に残る空間を、適切な充填材８で満たす。図の例において、充填材８を構成要素６の周囲と上部にも行き渡らせる。充填材８は、通常、ポリマ充填材である。充填財８の助けによって、構成要素６と導電層４との間の機械的接続を増強し、機械的により耐久性のある構造を達成することができる。充填材材料８は、また、後に導電層４から形成すべき導電パターン１４を支持し、導電パターン１４の形成中、構成要素６と、構成要素６と導電層４との間の接合とを保護する。特に、構造の機械的耐久性又は長寿命が要求されない実施例において、基本的には、構成要素６の固定はしない。構成要素６の取り付けを、接続の直後で、絶縁材料層１の製造の前に行うことができる。取り付けを、絶縁材料層１の製造後にもまったく同様に行うことができ、この場合において、絶縁材料層１において形成されるスルーホールを、なにかの充填材８で満たすことができる。構成要素６と導電層４との間に残る空間を絶縁材料層１の材料で満たすこともでき、この場合において、絶縁材料層１を形成する物質は、絶縁材料層１の製造と関係して、構成要素６の下まで入る。本方法を、構成要素６の取り付け前に、充填材８が構成要素６及び／又は導電層４の表面上に広がるように変更することもできる。このような実施例において、電気的接続を、充填材層８を経て形成し、充填材８が、接続されている金属部品間から移動されるようにする。
【００３９】
適切な絶縁材料層１を、電子モジュール、例えば、回路ボードのベース材料として選択する。適切な方法を使用し、導電層４に取り付けるべき構成要素のサイズ及び相対位置にしたがって、凹所又はスルーホールを絶縁材料層１において形成する。充填材８を使用する実施例において、充填材８用の凹所又はスルーホールにおいても空間が残る。構成要素６より大きい凹所又はスルーホールの使用は、導電層４の絶縁材料層１との整列がそれほど重要ではなく、構成要素６が外れる危険性も減るため、他の点においても正当化される。構成要素６用のスルーホールが形成される絶縁材料層１を本プロセスにおいて使用する場合、穴が形成されない別個の絶縁材料層１１を追加で使用することによって、特定の利点を達成することができる。このような絶縁材料層１１を、絶縁材料層１の上部において配置し、前記構成要素用に形成されるスルーホールを覆うことができる。
【００４０】
前記電子モジュールにおいて第２導電層を形成することが望ましい場合、この第２導電層を、例えば、絶縁材料層１の表面上に形成することができる。第２導電層９を使用する実施例において、導電層４を、この第２導電層９の表面上に形成することができる。望まれるならば、導電パターン１９を、第２導電層９から形成することができる。第２導電層９を、例えば、導電層４に対応する方法において形成することができる。しかしながら、第２導電層９の製造は、簡単な実施例において、簡単な電子モジュールを製造する場合、必要ではない。しかしながら、第２導電層９を、導電パターン用の追加の空間のような多くの方法において利用し、構成要素６及びモジュール全体を、電磁放射線から保護することができる（ＥＭＣ遮蔽）。第２導電層９の助けによって、本構造を補強することができ、例えば、前記設置ベースのゆがみを減らすことができる。
【００４１】
前記実施例による製造プロセスを、回路ボード製造技術における当業者に一般的に知られる製造方法を使用して実施することができる。
【００４２】
以下において、図１〜８において示す方法の段階を、より詳細に考察する。
【００４３】
段階Ａ（図１Ａ及び１Ｂ）
段階Ａにおいて、適切な導電層４を、本プロセスの開始材料として選択する。導電層４を支持ベース１２の表面上に配置した層状シートを、前記開始材料として選択することもできる。適切な支持ベース１２を処理に関して選択し、導電層４を形成する適切な導電薄膜をこの支持ベース１２の表面に取り付けるような方法において、前記層状シートを製造することができる。
【００４４】
支持ベース１２を、例えば、アルミニウム（Ａｌ）のような導電材料、又は、ポリマのような絶縁材料から形成することができる。導電層４を、例えば、金属薄膜を支持ベース１２の第２の表面に、例えば、金属薄膜を銅（Ｃｕ）から積層することによって取り付けることによって形成することができる。前記金属薄膜を、例えば、前記金属層の積層前に支持ベース１２又は金属薄膜の表面に塗布される接着層を使用することによって取り付けることができる。この段階において、前記金属薄膜におけるパターンは何も必要ない。図１の例において、構成要素６の取り付け及び接続中の整列のために、支持ベース１２及び導電層４を貫通する穴３を形成する。例えば、２個のスルーホール３を、取り付けるべき各々の構成要素６に関して製造することができる。穴３を、何か適切な方法によって、例えば、フライス削り、衝撃、ドリル加工によって機械的に、又は、レーザの助けによって形成することができる。しかしながら、スルーホール３を形成することは必須ではなく、代わりに、何か他の適切な整列マークを使用し、前記構成要素を整列させることができる。図１に示す実施例において、前記構成要素を整列させるのに使用するスルーホール３は、支持ベース１２及び導電薄膜４の双方を通過して延在する。これは、同じ整列マーク（スルーホール３）を、前記設置ベースの双方の側における整列に使用できるという利点を有する。
【００４５】
図１Ｂは、他の実施例を示し、この実施例においては、図１Ｂの例におけるように、支持ベース１２及び導電薄膜４をその表面上に含む設置ベースを形成する。図１Ｂの実施例においても、整列マークとして使用されるスルーホール３がベースにおいて形成される。この形成を、例えば、図１Ａに示す方法において行うことができる。図１Ａの実施例とは異なり、このプロセス例のＢ変形（図１Ｂ）において、接触隆起５を導電薄膜４の表面上に形成する。接触隆起５は、後に取り付けられる構成要素を導電薄膜４に接続することを意図している。このプロセス例において、前記接触隆起を、金（Ａｕ）のような、なにか冶金学的に親和性のある材料から形成する。前記接触隆起を、回路ボード産業において一般に知られるなにかのサーフェーシングプロセスを使用して製造することができる。
【００４６】
接触隆起５を導電薄膜４において、なにか適切な段階において、例えば、スルーホール３又は他の整列マークを形成する前に形成することができる。この場合において、前記接触隆起５は互いに関して整列され、前記整列マーク形成段階のスルーホール３のような前記整列マークは、接触隆起５に関して整列される。他の代案は、最初に前記整列マークを形成し、この後、前記整列マークの助けによって、接触隆起５を選択された位置において形成することである。
【００４７】
段階Ａを、自己支持導電層４を使用し、そこから支持層１２が完全になくなっている実施例と同様に行うこともできる。
【００４８】
段階Ｂ（図２Ａ、２Ｂ及び２Ｃ）
段階Ｂの３つの変形を示す。Ａ変形（図２Ａ）において、構成要素６の接続区域において接触隆起７を含む構成要素６を、導電層４に取り付ける。構成要素６の接触隆起７を導電層４に、接触隆起７と導電層４との間に電気的接触が形成されるように接続する。前記接続が、より後のプロセス段階において、又は、本電子モジュールの動作中に容易に破壊されないように、前記接続が機械的ストレスにも耐えるといい。前記接続を、適切な接続方法、例えば、超音波及び熱圧着方法を使用して形成する。この接続段階において、整列用に形成されるスルーホール、又は、他の利用可能な整列マークを、構成要素６を整列させるのに使用する。
【００４９】
Ｂ変形（図２Ｂ）においても、構成要素６の接続区域において接触隆起７を含む構成要素６を、導電層４に取り付ける。Ａ変形との違いは、接触隆起５を導電層４の上部にも形成することである。次に、構成要素６の接触隆起７を、前記設置ベースの接触隆起５に接続する。この接続を、変形Ａにおけるように、適切な接続方法、例えば、超音波及び熱圧着方法を使用して形成することができる。Ｂ変形において、前記構成要素を、前記実施例にしたがって、接触隆起５、スルーホール３、又は他の整列に適した整列マークを使用して整列させることができる。
【００５０】
プロセス例のＣ変形において、Ｂ変形におけるように、接触隆起５が導電層４の上部に形成される設置ベースを使用する。Ａ及びＢ変形におけるのと異なり、Ｃ変形において、その表面が平坦な接触区域を有し、実質的な接触隆起７又は他の対応する接触突起をもたない構成要素６を使用する。Ｃ変形において、接続及び整列を、接続を前記接触区域の導電材料と前記設置ベースの接触隆起５との間に形成することを除いて、Ｂ変形におけるように行う。以下の図において、Ｃ変形はＡ変形に関係して示され、その後のプロセス段階の視点からなので、前記接触隆起が構成要素６（接触隆起７）又は導電層４（接触隆起５）の表面に形成されるかどうかは重要ではない。
【００５１】
段階Ｃ（図３Ａ及び３Ｂ）
段階Ｅにおいて、充填材８を構成要素６の下に配置し、これによって、構成要素６と導電層４との間に残る空間を満たす。図３Ａ及び３Ｂの実施例において行われるように、前記充填材を、構成要素６の周囲及び上部においても行き渡らせることができる。充填材８は、例えば、何か適切なポリマであってもよい。例えば、適切な粒子を満たしたエポキシを、前記ポリマとして使用することができる。前記ポリマを、例えば、この仕事に適したなにか既知の真空ペースト加圧装置を使用して広げることができる。充填材８の目的は、構成要素６を導電層４に機械的に固定し、前記電子モジュールが機械的ストレスにより耐えるようにすることである。加えて、充填材８は、より後のプロセス段階中、構成要素６を保護する。構成要素６を保護することは、導電パターンが導電層４をエッチングすることによって形成され、構成要素６の表面が使用されるエッチング剤の影響に敏感な実施例において特に有益であるかもしれない。その他の場合は、前記構成要素の固定は決して必須ではなく、少なくともいくつかの実施例において、段階Ｃを省き、本プロセスにおけるより後の段階において行うことができる。
【００５２】
段階Ｄ（図４Ａ及び４Ｂ）
段階Ｄにおいて、導電層４に取り付けるべき構成要素６用に予め形成された空洞２又は凹所が存在する絶縁材料層１を、導電層４の上部において配置する。絶縁材料層１を適切なポリマベースから形成することができ、絶縁材料層１において、構成要素６のサイズ及び位置にしたがって空洞又は凹所を、何か適切な方法を使用して形成する。形成されるポリマは、例えば、回路ボード産業において知られており広く使用されている、グラスファイバマットといわゆるＢ段階エポキシとから形成されるプレプレグべースであってもよい。
【００５３】
きわめて簡単な電子モジュールを製造する場合、絶縁材料層１を導電層４に、段階Ｄに関係して取り付け、プロセスを導電層４のパターン化で続けることができる。
【００５４】
段階Ｅ（図５Ａ、５Ｂ、６Ａ及び６Ｂ）
段階Ｅにおいて、パターン化されていない絶縁材料層１１を、絶縁材料層１の上部において配置し、その上部において導電層９を配置する。絶縁材料層１と同様に、絶縁材料層１１を、適切なポリマ薄膜、例えば、上述したプレプレグベースで補強することができる。導電層９は、例えば、銅薄膜、又は、この目的に適した何か他の薄膜であってもよい。この後、層１、１１及び９を、前記ポリマが導電層４と９の間と、構成要素６の周囲とに、一体化され密着した層を形成するように、熱及び圧力の助けによって加圧する（図６Ａ及び６Ｂ）。この手順の使用は、第２導電層９をまったく滑らで平坦にする。
【００５５】
簡単な電子モジュールを形成し、これらのモジュールが単一の導電パターン層１４を含む場合、段階Ｅを完全に省くことができ、又は、層１及び１１を導電層９なしで前記構造に積層することができる。
【００５６】
段階Ｆ（図７Ａ及び７Ｂ）
段階Ｆにおいて、支持ベース１２を前記構造から取り外すか、そうでなければ除去する。除去は、例えば、機械的に又はエッチングによって行われる。段階Ｆは、支持ベース１２を用いない実施例から当然省くことができる。
【００５７】
段階Ｇ（図８Ａ及び８Ｂ）
段階Ｇにおいて、所望の導電パターン１４及び１９を、前記ベースの表面における導電層４及び９から形成する。単一の導電層４のみを前記実施例において使用する場合、前記パターンを前記ベースの一方の側においてのみ形成する。第２層９も前記実施例において使用するとしても、前記導電パターンを導電層４からのみ形成するように進めることもできる。このような実施例において、パターン化されていない導電層９は、前記電子モジュールの機械的支持又は保護層として、又は、電磁放射線に対する保護として作用することができる。
【００５８】
導電パターン１４を、例えば、前記導電パターンの外側から導電層４の導電材料を除去することによって形成することができる。前記導電材料を、例えば、回路ボード産業において広く使用されよく知られているパターン化及びエッチング方法の１つを使用して除去することができる。導電層４を特別な材料から形成する場合、導電パターン１４を、例えば、電磁放射線の助けによって、導電材料４の導電性が前記導電パターンの外側から除去されるように形成することもできる。逆に反応性材料を使用する場合、前記材料を前記導電パターンの領域において導電状態にする。したがって、導電層４は、本方法の前の段階においては実際には絶縁層であり、この絶縁層を、特別な処理の助けによって導電性に変換することができる。したがって、導電パターン１４を形成する方法は、それ自体は電子モジュールの製造にきわめて重要ではない。
【００５９】
スルーホール３を前記実施例において形成する場合、導電層４から形成すべき導電パターン１４を、スルーホール３の助けによって整列させることができる。導電層９から形成される導電パターン１９も、整列を前記ベースの反対側から行わなくてはならないが、スルーホール３の助けによって整列させることができる。
【００６０】
ステージＧの後、前記電子モジュールは、１個の構成要素６又はいくつかの構成要素６と、導電パターン１４及び１９（いくつかの実施例においては導電パターン１４のみ）とを含み、これらの導電パターンの助けによって、構成要素６を外部回路に、又は互いに接続することができる。機能的な全体を製造する状況は、このときすでに存在する。したがって、本プロセスを、前記電子モジュールが段階Ｇの後にすでに完成されるように設計することができ、図８Ａ及び８Ｂは、前記方法例を使用して製造することができるいくつかの可能な電子モジュールの例を示す。もちろん、望まれるならば、本プロセスを段階Ｇの後にも、例えば、前記電子モジュールを保護物質で表面仕上げすることによって、又は、前記電子モジュールの第１及び／又は第２表面上に追加の導電パターンを形成することによって続けることができる。
【００６１】
図９
図９は、それらの構成要素６と共に互いに積層される３枚のベース１と、合計６枚の導電パターン層１４及び１９とを含む多層電子モジュールを示す。ベース１を、中間層３２の助けによって互いに取り付ける。中間層３２は、例えば、プレプレグエポキシ層であってもよく、この中間層３２を設置ベース１の間に積層する。この後、接触を形成するために、前記電子モジュールにおいて前記モジュールを貫通する穴を開ける。前記接触を、前記穴において成長する導電層３２の助けによって形成する。前記電子モジュールを貫通する導電層３１の助けによって、設置ベース１の種々の導電パターン層１４及び１９を互いに適切に接続することができ、したがって、多層機能全体を形成することができる。
【００６２】
図９の例に基づいて、本方法を、多くの異なった種類の３次元回路構造を製造するのにも使用できることは明らかである。本方法を、例えば、いくつかのメモリ回路を互いの上部に配置し、いくつかのメモリ回路を含むパッケージを形成するように使用することができ、このパッケージにおいて、前記メモリ回路を互いに接続し、単一の機能的全体を形成する。このようなパッケージを、３次元多チップモジュールと呼ぶことができる。この種類のモジュールにおいて、前記チップを自由に選択することができ、種々のチップ間の接触を、選択される回路にしたがって容易に製造することができる。
【００６３】
多層電子モジュールのサブモジュール（自身の構成要素６及び導体１４及び１９を有するベース１）を、例えば、上述した電子モジュール製造方法の１つを使用して製造することができる。層構造に接続すべき前記サブモジュールのいくつかを、もちろん、目的に適した何か他の方法を使用してまったく容易に製造することができる。
【００６４】
図１−９の例はいくつかの可能なプロセスを示し、これらの助けによって、本発明を利用することができる。しかしながら本発明は、上述したプロセスのみに限定されず、代わりに、本発明は、請求項の完全な範囲と、これらの等価物の解釈とを考慮して、種々の他のプロセス及びこれらの最終生成物も含む。本発明は、前記実施例によって説明される構造及び方法のみにも限定されず、代わりに、本発明の種々の用途を使用し、上述した例と大きく異なる広い範囲の異なった電子モジュール及び回路ボードを製造することができることは、当業者には明らかである。したがって、図の構成要素及び配線は、本製造プロセスを説明する目的に関してのみ示される。したがって、本発明による基本的なアイデア内に残りながら、上述した例のプロセスに対する多くの変更及びこれらからの逸脱を行うことができる。前記変更は、例えば、異なった段階において説明した製造技術、又は、前記プロセス段階の相互順序に関係することができる。
【００６５】
前記方法の助けによって、回路ボードに接続する構成要素パッケージを製造することもできる。このようなパッケージは、互いに電気的に接続されるいくつかの構成要素を含むこともできる。
【００６６】
前記方法を使用し、全体の電気モジュールを製造することもできる。前記モジュールは、従来の回路ボードと同様にその外側表面に構成要素を取り付けることができる回路ボードであってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００６７】
【図１】Ａ及びＢは本発明による製造方法例の断面図である。
【図２】Ａ、Ｂ及びＣは本発明による製造方法例の断面図である。
【図３】Ａ及びＢは本発明による製造方法例の断面図である。
【図４】Ａ及びＢは本発明による製造方法例の断面図である。
【図５】Ａ及びＢは本発明による製造方法例の断面図である。
【図６】Ａ及びＢは本発明による製造方法例の断面図である。
【図７】Ａ及びＢは本発明による製造方法例の断面図である。
【図８】Ａ及びＢは本発明による製造方法例の断面図である。
【図９】互いの上部にいくつかの設置ベースを含む本発明による電子モジュールの断面図である。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図２Ｃ】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図９】
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