(57)【要約】【課題】半田材等の接着物を使用せずに配線の接続を行えるようにした配線接続方法を提供する。【解決手段】部品素子１Ａに形成された引出し端子２Ａと部品素子１Ｂに形成された引出し端子２Ｂを、２つの物体が接合するスティッキングが発生し得る距離に近接あるいは接触させて配置し、所定の距離で近接あるいは接触させた引出し端子２Ａと引出し端子２Ｂを接合させるウエットエッチング等によるスティッキング発生工程を行い、引出し端子２Ａと引出し端子２Ｂを電気的に導通させて接合する。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気信号が通る配線部同士を、２つの物体が接合するスティッキングが発生し得る距離に近接あるいは接触させて配置し、
所定の距離で近接あるいは接触させた前記配線部同士を接合させるスティッキング発生工程を行い、前記配線部同士を電気的に導通させて接合する
ことを特徴とする配線接続方法。
【請求項２】
前記スティッキング発生工程は、前記配線部同士の間に液体を浸透させた後、液体を乾燥させる工程である
ことを特徴とする請求項１記載の配線接続方法。
【請求項３】
前記スティッキング発生工程は、前記配線部同士の間に静電気を印加する工程である
ことを特徴とする請求項１記載の配線接続方法。
【請求項４】
複数の部品素子に形成した配線部同士を、前記部品素子を近接させて直接接合する
ことを特徴とする請求項１記載の配線接続方法。
【請求項５】
２つの物体が接合されるスティッキングを発生させることにより、電気信号が通る配線部同士が電気的に導通して接合された配線接合部を備えた
ことを特徴とする配線構造。
【請求項６】
複数の部品素子に形成された配線部同士を、前記部品素子を近接させて直接接合して前記配線接合部が形成された
ことを特徴とする請求項５記載の配線構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スティッキング現象を利用した配線接続方法及び配線構造に関する。詳しくは、配線部同士をスティッキング現象が発生し得る距離に近接または接触させて配置して、スティッキング発生工程を行うことで、半田材等の接着物を利用することなく、配線部を接合できるようにしたものである。
【背景技術】
【０００２】
半導体素子等の部品素子間を電気的に接続するため、従来より、回路基板に部品素子を半田材等を利用して実装し、複数の部品素子間を接続する技術が提案されている。部品素子を回路基板等と電気的に接続する配線接続方法としては、回路基板に形成したランドに部品素子を実装し、半田材、金、あるいは導電性ペースト等により接続する技術が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
その他の配線接続方法としては、回路基板に形成したスルーホールに、部品素子に形成したリードを挿入し、半田材により接合する技術や、レーザあるいは超音波を用いて加熱、融着接合する技術等が用いられている。
【０００４】
【特許文献１】特開２００１−９３９２２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、従来の配線接続方法では、回路基板等と接続される部品素子の配線部分は、半田材等を利用するために所定の長さが必要で、回路基板側にもランドやスルーホールが必要となるので、スペース効率が低いという問題がある。
【０００６】
また、局所的に加熱、融着する場合は、耐熱性を考慮して部品間のスペースを大きくとる必要があり、やはりスペース効率が低下する。
【０００７】
更に、リフロー炉等を用いて部品素子を搭載した回路基板ごと加熱する場合は、部品素子自体の耐熱性を評価考慮する必要があり、コストアップにつながるという問題がある。
【０００８】
また、接続方法に応じて専用の接合装置が必要で、やはりコストアップにつながるという問題がある。
【０００９】
更に、特に、高周波回路基板では、その動作周波数より規定される波長が部品寸法同等またはそれ以下となることにより、配置部品の位置精度、部品同士の電磁的結合を考慮に入れたインピーダンスマッチングが難しくなるという問題がある。
【００１０】
本発明は、このような課題を解決するためになされたもので、半田材等の接着物を使用せずに配線の接続を行えるようにした配線接続方法及び配線構造を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上述した課題を解決するため、本発明の配線接続方法は、電気信号が通る配線部同士を、２つの物体が接合するスティッキングが発生し得る距離に近接あるいは接触させて配置し、所定の距離で近接あるいは接触させた配線部同士を接合させるスティッキング発生工程を行い、配線部同士を電気的に導通させて接合することを特徴とする。
【００１２】
本発明の配線接続方法では、電気信号が流れる配線部同士が、２つの物体が接合するスティッキングが発生し得る距離に近接あるいは接触して配置される。そして、所定の距離で近接あるいは接触した配線部同士を接合させるスティッキング発生工程が行われることで、配線部同士が電気的に導通して接合される。
【００１３】
また、本発明の配線構造は、２つの物体が接合されるスティッキングを発生させることにより、電気信号が通る配線部同士が電気的に導通して接合された配線接合部を備えたことを特徴とする。
【００１４】
本発明の配線構造では、半田材等の接着物を介在させることなく配線部同士が接合された配線接合部を電気信号が通る。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の配線接続方法によれば、電気信号が通る配線部を、スティッキング現象を利用して接合するので、半田材等の接着物を利用して配線部を接合する工法と比較して、短い長さの配線部を接合することができる。
【００１６】
これにより、本発明の配線接続方法によれば、従来工法では困難であった短い長さの配線部を有した部品素子の実装を行うことができる。
【００１７】
また、配線部の接合工程での加熱が不要となり、熱の影響を排除することができる。
【００１８】
更に、配線部をスティッキング現象を利用して接合する際に、配線部同士が引き付けられてセルフアライメントされるので、実装する部品素子等の位置精度が向上する。
【００１９】
本発明の配線構造によれば、電気信号が通る配線部がスティッキング現象を利用して接合された配線接合部を備えたので、接合される配線部の長さを、半田材等を利用した構成と比較して短くすることができる。
【００２０】
また、部品素子に備えた配線部同士を直接接合することが可能となり、部品素子を実装する配線基板が不要となる。
【００２１】
これにより、本発明の配線構造によれば、複数の部品素子を実装する際のスペース効率を向上させて、高密度実装が可能となる。
【００２２】
更に、複数の部品素子の間においてインピーダンスをマッチングするのに十分な短い長さの配線部で、複数の部品素子を接続することができるので、配線部分でのインピーダンスのミスマッチングの影響を非常に少なくでき、複数の部品素子同士を接続した場合に、部品素子単独で実現されたインピーダンスでマッチングさせることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、図面を参照して本発明の配線接続方法及び配線構造の実施の形態について説明する。
【００２４】
＜第１の実施の形態の配線接続方法及び配線構造の一例＞
図１は第１の実施の形態の配線接続方法の一例を示す工程図である。第１の実施の形態の配線接続方法は、部品素子１Ａに形成された引出し端子２Ａと、部品素子１Ｂに形成された引出し端子２Ｂを、スティッキング現象を利用して接合する。
【００２５】
図２はスティッキング現象の発生メカニズムの一例を示す工程図で、スティッキング現象の発生メカニズムを、ＭＥＭＳ（Micro-Electro  Mechanical  Systems）構造体を作製する際に用いられる犠牲層エッチングプロセスを例に説明する。
【００２６】
ＭＥＭＳ構造体５１では、図２（ｄ）に示すように、電極等を構成する梁状構造物５２が、基台５３に対して狭いギャップｇで保持される構成を備えたものがある。
【００２７】
このような梁状構造物５２を形成するプロセスとしては、まず、基台５３を形成する図２（ａ）に示すような例えばシリコン基板５４に、図２（ｂ）に示すように、ギャップを形成するための犠牲層５５と、梁状構造物５２を形成するための金属薄膜５６を形成する。
【００２８】
次に、図２（ｃ）に示すように、金属薄膜５６の不要部分をエッチング等で除去した後、図２（ｄ）に示すように、犠牲層５５をウエットエッチング等で除去する。
【００２９】
これにより、基台５３に対して梁状構造物５２が狭ギャップｇで保持されたＭＥＭＳ構造体５１が形成される。
【００３０】
さて、以上のようなプロセスで作製されるＭＥＭＳ構造体５１では、狭いギャップｇを挟んで対向する基台５３と梁状構造物５２が、犠牲層５５をウエットエッチングするプロセスで、液体（薬液）の表面張力により張り付くというスティッキング現象が発生する場合がある。
【００３１】
このように、犠牲層５５を除去するウエットエッチングプロセス等で利用される薬液や洗浄液等の液体や、大気中の水蒸気の毛管凝縮による微小隙間への液体橋の形成に基づく液架橋力（メニスカス力）に起因して発生するスティッキング現象は、リリーススティッキングと称される。
【００３２】
また、構造体への衝撃や静電気印加が発生することでも、２つの物体同士が張り付くスティッキング現象が発生する場合がある。
【００３３】
このように、微小隙間形成後の衝撃による接触起因や、静電気により帯電しそのクローン力に起因して発生するスティッキング現象は、２次的スティッキングと称される。
【００３４】
更に、スティッキング現象は、接触面同士の表面粗度（微視的形状）も影響を及ぼすことが知られている。ここで、弾性接触している半径Ｒの球状物体を平面物体から引き離すのに必要な力Ｆは、γを物体表面エネルギーとした際に、Ｆ＝（３／２）πγＲで与えられる。
【００３５】
つまり、Ｒを大きくする、すなわち、接触面積を増加させることで、２つの物体を引き離すのに必要な力は増加する。一例として、物体の表面粗度を４０ｎｍより小さくすると、スティッキングが発生しやすくなると言われている。更に、接触面積が小さい方が、よりスティッキングが発生しやすくなる。
【００３６】
そこで、本発明では、スティッキングを意図的に発生させる手法を用い、例えば、スティッキング発生工程として、液架橋力を発生させるウエットエッチングプロセスを利用すると共に、物体表面同士の面粗度Ｒａを、例えばＲａ＜４０ｎｍとすることで、配線間の接続をスティッキング現象を利用して行うものである。
【００３７】
以下に、スティッキング現象を利用した配線間の接続工程の一例を、図１を参照して説明する。まず、図１（ａ）に示すように、部品素子１Ａから、配線部となる引出し端子２Ａを、２つの物体間でスティッキング現象を発生させるために必要十分な微小範囲及び長さで引き出して形成しておく。部品素子同士を接続する場合は、同様に、部品素子１Ｂから、配線部となる引出し端子２Ｂを所定の微小範囲及び長さで引き出して形成しておく。
【００３８】
次に、図１（ｂ）に示すように、部品素子１Ａの引出し端子２Ａと部品素子１Ｂの引出し端子２Ｂを、引出し端子２Ａと引出し端子２Ｂとの間でスティッキング現象が発生し得る狭い距離Ｇで近接させた状態または接触させた状態に配置する。なお、部品素子１Ａと、図示しない配線部を有した基板を接合する場合も、配線部同士を所定の距離で近接または接触させた状態とすれば良い。
【００３９】
次に、スティッキング発生工程として、部品素子１Ａの引出し端子２Ａと部品素子１Ｂの引出し端子２Ｂとの間で静電気印加を行って、引出し端子２Ａと引出し端子２Ｂとの間でスティッキングを発生させる。
【００４０】
スティッキング発生工程としては、ウエットエッチングプロセスを応用して、部品素子１Ａの引出し端子２Ａと部品素子１Ｂの引出し端子２Ｂとの間に液体を滴下した後、乾燥させる工程でも良い。
【００４１】
部品素子１Ａの引出し端子２Ａと部品素子１Ｂの引出し端子２Ｂとの間でスティッキングが発生すると、図１（ｃ）に示すように、引出し端子２Ａと引出し端子２Ｂが引き付けられ、互いが接触して結合される。また、引出し端子２Ａと引出し端子２Ｂが引き付けられることで、部品素子１Ａと部品素子１Ｂは、実装位置がセルフアライメントされる。
【００４２】
上述した製造工程による配線接続方法によって、部品素子１Ａの引出し端子２Ａと部品素子１Ｂの引出し端子２Ｂが、スティッキングにより電気的に導通して接合された配線接合部３を備えた配線構造４が作製される。
【００４３】
ここで、スティッキング発生工程における静電気印加手段はいずれの方法でも良い。また、静電気印加する箇所は、引出し端子同士の近接あるいは接触させた配線部分に限定する必要はなく、引出し端子と電気的に導通している離れた部分でも良い。更に、液体滴下及び液体滴下後の乾燥を利用したスティッキング発生工程で使用する液体としては、例えばアセトンやエタノールの利用が考えられる。
【００４４】
以上説明した配線接続方法によれば、部品素子１Ａの引出し端子２Ａと部品素子１Ｂの引出し端子２Ｂは、スティッキングによる接続に必要な最小限な長さの配線部分があれば良く、スルーホールやランド等を利用した接続方法と比較して、スペース効率が良く、高密度実装が可能となる。
【００４５】
また、配線部分の加熱が不要であり、局所的に加熱や融着する工法で必要であった部品間のスペースが不要となり、やはり、スペース効率を向上させることができる。
【００４６】
更に、リフロー等を利用して部品を搭載した基板毎加熱する工法では、部品自体の耐熱性を考慮する必要があったが、スティッキングを利用することで、部品素子等に要求される耐熱性を下げることができる。
【００４７】
また、引出し端子２Ａと引出し端子２Ｂがスティッキングにより接合される際に、引き出し端子同士が引き付けられることで部品素子の実装位置がセルフアライメントされるので、部品素子等の位置精度が向上する。
【００４８】
以上説明した配線接続方法で作製された配線構造では、部品素子１Ａの引出し端子２Ａと部品素子１Ｂの引出し端子２Ｂを直接接合した配線接合部３を備えることで、部品素子を実装する基板が不要となり、部品素子を備えた電子機器の小型化が可能となる。
【００４９】
また、複数の部品素子１Ａと部品素子１Ｂとの間においてインピーダンスをマッチングするのに十分な短い長さの引出し端子２Ａ，２Ｂで部品素子間を接続することができるので、配線部分でのインピーダンスのミスマッチングの影響を非常に少なくでき、複数の部品素子同士を接続した場合に、部品素子単独で実現されたインピーダンスで容易にマッチングさせることが可能となる。
【００５０】
＜第２の実施の形態の配線接続方法及び配線構造の一例＞
図３は第２の実施の形態の配線接続方法の一例を示す工程図である。第２の実施の形態の配線接続方法は、スティッキング発生工程として、ウエットエッチングプロセスを利用したものである。
【００５１】
まず、図３（ａ）に示すように、シリコン等の基板５Ａに犠牲層６Ａと端子形成層７Ａを順に積層した部品素子８Ａと、シリコン等の基板５Ｂに犠牲層６Ｂと端子形成層７Ｂを順に積層した部品素子８Ｂを、端子形成層７Ａと端子形成層７Ｂとの間でスティッキングが発生し得る距離に近接させて配置する。
【００５２】
ここで、Ａｕ（金）やＡｌ（アルミニウム）等による配線材を、蒸着やスパッタ成膜等により形成した場合の面粗度Ｒａは、Ｒａ＜２０ｎｍ程度で鏡面状態となっていることにより、スティッキング現象が容易に発生する状態となっている。
【００５３】
次に、図３（ｂ）に示すように、図示しない処理槽等でウエットエッチングを行い、部品素子８Ａにおいて基板５Ａから露出した部分の犠牲層６Ａと、部品素子８Ｂにおいて基板５Ｂから露出した部分の犠牲層６Ｂを除去していく。
【００５４】
これにより、図３（ｃ）に示すように、部品素子８Ａにおいて基板５Ａから露出した端子形成層７Ａにより引出し端子９Ａが形成されると共に、部品素子８Ｂにおいて基板５Ｂから露出した端子形成層７Ｂにより引出し端子９Ｂが形成される。
【００５５】
そして、犠牲層６Ａ，６Ｂを除去する薬液等の液体による液架橋力により、引出し端子９Ａと引出し端子９Ｂが矢印Ａ方向に引き付けられ、図３（ｄ）に示すように、互いが接触して結合される。また、引出し端子９Ａと引出し端子９Ｂが引き付けられることで、部品素子８Ａと部品素子８Ｂは、実装位置がセルフアライメントされる。
【００５６】
上述した製造工程による配線接続方法によって、部品素子８Ａの引出し端子９Ａと部品素子８Ｂの引出し端子９Ｂが、スティッキングにより電気的に導通して接合された配線接合部１０を備えた配線構造１１が作製される。
【００５７】
このように、ウエットエッチングを利用してスティッキング発生工程を行うことで、例えば犠牲層等を除去するための装置を利用して、引出し端子の接合も行えるようになり、配線接合のための専用装置が不要となって、安価な配線接続方法を提供できる。
【００５８】
＜各実施の形態の配線接続方法及び配線構造の変形例＞
図３で説明した配線接続方法においては、除去の対象となる犠牲層同士を接触させる位置に部品素子を配置して、スティッキング発生工程としてウエットエッチングを行っても良い。
【００５９】
また、引出し端子の形状は平板形状に限るものではなく、更に、引出し端子の接続形態は、重ね合わせる接続形態に限るものではない。すなわち、図４は配線接続方法及び配線構造の他の変形例を示す説明図で、図４（ａ）に示す例では、では、引出し端子１２Ａと引出し端子１２Ｂが屈曲して、スティッキングにより接合した状態を示す。また、図４（ｂ）に示す例では、引出し端子１３Ａと引出し端子１３Ｂが、同一面でスティッキングにより接合した状態を示す。
【産業上の利用可能性】
【００６０】
本発明は、複数の半導体素子同士を直接接合して高密度実装を図る電子機器等に適用される。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】第１の実施の形態の配線接続方法の一例を示す工程図である。
【図２】スティッキング現象の発生メカニズムの一例を示す工程図である。
【図３】第２の実施の形態の配線接続方法の一例を示す工程図である。
【図４】配線接続方法及び配線構造の他の変形例を示す説明図である。
【符号の説明】
【００６２】
１Ａ，１Ｂ・・・部品素子、２Ａ，２Ｂ・・・引出し端子、３・・・配線接続部、４・・・配線構造、５Ａ，５Ｂ・・・基板、６Ａ，６Ｂ・・・犠牲層、７Ａ，７Ｂ・・・端子形成層、８Ａ，８Ｂ・・・部品素子、９Ａ，９Ｂ・・・引出し端子、１０・・・配線接続部、１１・・・配線構造、１２Ａ，１２Ｂ・・・引出し端子、１３Ａ，１３Ｂ・・・引出し端子、５１・・・ＭＥＭＳ構造体、５２・・・梁状構造物、５３・・・基台、５４・・・シリコン基板、５５・・・犠牲層、５６・・・金属薄膜
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
2007287929.tif 000006