(57)【要約】【課題】ＩＣチップ裏面腹部に突起電極が偏在するＩＣチップについて、スペーサやダミー電極を使用せずに、ＩＣチップと回路基板との平行性を保てる簡便な技術の提供を目的とした。【解決手段】ＩＣチップ１の裏面腹部に形成された突起状電極２とフィルム状回路基板５の回路導体４とをフリップチップ接続したＩＣモジュールであって、前記フィルム状回路基板５は、突起状電極２と相対する側にフィルムを突出させて形成した突起３を備えており、ＩＣチップ１とフィルム状回路基板５は、突起状電極２と突起３とによって平行性が保たれていることを特徴とするＩＣモジュールであって、前記突起状電極２の高さと突起３の高さとが概ね同じ高さであることを特徴とするＩＣモジュールである。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＩＣチップの裏面腹部に形成された突起状電極とフィルム状回路基板の回路導体とをフリップチップ接続したＩＣモジュールであって、前記フィルム状回路基板は、突起状電極と相対する側にフィルムを突出させて形成した突起を備えており、ＩＣチップとフィルム状回路基板は、突起状電極と突起とによって平行性が保たれていることを特徴とするＩＣモジュール。
【請求項２】
前記突起状電極の高さと回路導体の厚みの合計の高さと突起の高さとが概ね同じ高さであることを特徴とする請求項１に記載のＩＣモジュール。
【請求項３】
前記突起は、突起状電極の偏在を補完する位置に配設されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のＩＣモジュール。
【請求項４】
前記突起は、フィルム状回路基板の回路導体により被覆されていることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか1項に記載のＩＣモジュール。
【請求項５】
前記突起の裏面側内面が回路導体により被覆されていることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか1項に記載のＩＣモジュール。
【請求項６】
前記ＩＣチップが複数搭載されていることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか1項に記載のＩＣモジュール。
【請求項７】
少なくとも、フィルム上に配線回路を形成しフィルム状配線基板を製造する工程と、
プレス加工によりフィルム状回路基板に突起を形成する工程と、
フィルム状配線基板にＩＣチップを搭載し、ＩＣチップ裏面腹部の突起状電極と配線基板の配線導体とをフリップチップ接続する工程と、を有することを特徴とするＩＣモジュールの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、フリップチップ実装に使用するフィルム状回路基板の構造及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
突起状電極をその裏面腹部に有するＩＣチップと回路基板に形成された回路導体とを電気的に接続する実装方法として、フリップチップ実装がある。フリップチップ実装は、ＩＣチップ端子と回路導体を電気的に接続する際，ワイヤ・ボンディングのように金属ワイヤによって接続するのではなく、突起状電極と回路基板の導体端子とを直接接合する方法であり、ワイヤボンディングに比べて実装面積を小さくでき、配線が短いために電気的特性が良いという特徴がある。
【０００３】
また、入出力端子をチップ面全面に備えることが出来るためにチップ面積を小さくすることが可能で、かつ、ワイヤによる配線スペースが不要になるので、パッケージも小さくでき、電源雑音や配線のインダクタンス，抵抗による損失も低減できるなどの特徴も持つので小型、薄型に対する要求の強い製品や、電気的特性が重視される高周波回路などに向く実装方法である。
【０００４】
ＩＣチップのフリップチップ実装は、ＩＣチップの裏面腹部に形成された突起状電極と回路基板の電極端子とを対向させた状態で加熱/加圧するなどして物理的に接続するものであり、ＩＣチップと回路基板との離間距離や平行度は、突起電極と回路基板の導体回路との接合に影響を与え実装信頼性を左右する重要な因子となっている。
【０００５】
しかしながら、ＩＣチップ裏面の突起状電極が、ＩＣチップの一部の辺近傍や中央に偏在するなど必ずしも回路基板面と平行が保てるようにバランスよく配置されておらず、平行に加圧することが出来ない場合がある。そこで、前述の離間距離や平行度を制御する技術が提案されている。
【０００６】
例えば特許文献１には、図７に示すように絶縁性かつ熱融着性の材料で電極を区切る形状を有する網状スペーサを作成し、突起電極と重ならないようにＩＣチップと回路基板の間に配置する技術が開示されている。また、特許文献２には回路基板上に金属又はプラスチックからなる枠状スペーサをＩＣチップの周縁部に当接させＩＣチップと回路基板の間に配置する方法が提案されている。さらに、特許文献３には異方性導電接着材料と共に絶縁性、緩衝性、かつ耐熱性を有するスペーサをＩＣチップと回路基板の間に配置する方法が提案されている。さらにまた、特許文献４や特許文献５には、図８に示すように、突起電極が裏面腹部の中央に偏在しているため、ＩＣチップの４隅にダミーの突起電極を設けることでスペーサとしての機能を持たせる方法が提案されている。
【０００７】
上述したように、ＩＣチップ裏面の突起電極が均一に分布している場合（図７（ａ））も、例えば中央付近に偏在している場合（図７（ｂ））も、ＩＣチップと回路基板の距離と平行度を制御して接続信頼性を向上させる技術には、大別してスペーサを用いる方法とダミーの突起電極を用いる方法がある。
【０００８】
しかし、網状スペーサを突起電極と重ならないようにＩＣチップと回路基板の間に配置する方法では、一般的な突起状電極の大きさを、直径約80〜100μｍ、高さを約15〜20μｍとすると、該網状スペーサを非常に高い精度で製造し、且つ突起状電極と網状スペーサとが重ならないように位置合わせする必要がある。網状スペーサの形状精度や位置合わせ
精度が不足する場合には接続信頼性の低下が懸念される。
【０００９】
また、文献２の様に回路基板上に金属又はプラスチックからなる枠状スペーサをＩＣチップの周縁部に当接させてＩＣチップと回路基板の間に配置する方法では、接続する突起状電極の位置がＩＣチップ周縁部以外に限定されてしまうので、特定のＩＣチップにしか対応できない。
【００１０】
また、異方性導電接着材料と共に絶縁性、緩衝性、かつ耐熱性を有するスペーサをＩＣチップと回路基板の間に配置する方法では、接続する際に加える荷重によって異方性導電接着材料の流動が生じるが、同時にスペーサも流動することになりフリップチップ実装の荷重バランスがずれて平行が保てず接続信頼性が低下するという問題がある。
【００１１】
また、ダミーの突起状電極を設けることでスペーサとしての機能を持たせる方法では、ダミー電極を設置することを前提としていないＩＣチップについては、ダミーの突起状電極を予め設ける工程、工数を別途用意する必要があり実装コストを増加させてしまうという問題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】特開平１１−１４５１９４号公報
【特許文献２】特開２０００−７７４５８号公報
【特許文献３】特開２０００−３２３５２３号公報
【特許文献４】特開平９−１１５９１０号公報
【特許文献５】特開平１０−１５４７２６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
フリップチップ接続では、スペーサを敷設する方法もダミー電極を敷設する何れの方法も、ＩＣチップ面と回路基板面を平行に保ってその離間距離を一定にするために、精度の高い追加の構造体の準備とアライメント工程を必要とするか、余分な追加工程を準備する必要があるなどして、著しく実装コストを増加させてしまうという問題がある。
本発明は、上述の状況を鑑みなされたもので、その目的は、ＩＣチップ裏面腹部に突起状電極が偏在するＩＣチップについて、スペーサやダミー電極を使用せずに、ＩＣチップと回路基板との平行性を保てる簡便な技術の提供を目的とした。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記の課題を達成するための請求項１に記載の発明は、ＩＣチップの裏面腹部に形成された突起状電極とフィルム状回路基板の回路導体とをフリップチップ接続したＩＣモジュールであって、前記フィルム状回路基板は、突起状電極と相対する側にフィルムを突出させて形成した突起を備えており、ＩＣチップとフィルム状回路基板は、突起状電極と突起とによって平行性が保たれていることを特徴とするＩＣモジュールとしたものである。
【００１５】
請求項２に記載の発明は、前記突起状電極の高さと回路導体の厚みの合計の高さと突起の高さとが概ね同じ高さであることを特徴とする請求項１に記載のＩＣモジュールとしたものである。
【００１６】
請求項３に記載の発明は、前記突起は、突起状電極の偏在を補完する位置に配設されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のＩＣモジュールとしたものである。
【００１７】
請求項４に記載の発明は、前記突起は、フィルム状回路基板の回路導体により被覆され
ていることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか1項に記載のＩＣモジュールとしたものである。
【００１８】
請求項５に記載の発明は、前記突起の裏面側内面が回路導体により被覆されていることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか1項に記載のＩＣモジュールとしたものである。
【００１９】
請求項６に記載の発明は、前記ＩＣチップが複数搭載されていることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか1項に記載のＩＣモジュールとしたものである。
【００２０】
請求項７に記載の発明は、少なくとも、フィルム上に配線回路を形成しフィルム状配線基板を製造する工程と、プレス加工によりフィルム状回路基板に突起を形成する工程と、フィルム状配線基板にＩＣチップを搭載し、ＩＣチップ裏面腹部の突起状電極と配線基板の配線導体とをフリップチップ接続する工程と、を有することを特徴とするＩＣモジュールの製造方法としたものである。
【発明の効果】
【００２１】
本発明になるＩＣモジュールは、ＩＣチップの裏面腹部に突起状電極が偏在するＩＣチップを、前記突起状電極の偏在を補完する所定の位置に突起を配設したフィルム状回路基板にフリップチップ接続したもので、その直接的な効果は、ＩＣチップ側の突起状電極とフィルム状回路基板側の突起があいまってＩＣチップと回路基板の平行性が保たれる点にある。平行が維持された状態でフリップチップ実装がなされるので、電極接続部に歪の蓄積がなく接続信頼性を向上させたＩＣモジュールを提供できる。
【００２２】
また、ＩＣチップ面と回路基板面の距離と平行度を得るために、高さがほぼ同一の突起がＩＣチップと回路基板の隙間に均一もしくは対称に配置されるようにしたもので、精度の高い追加の構造体を準備し正確に固定し配置したり、追加工程を準備する必要がないので安価にＩＣモジュールを提供できる。
【００２３】
さらに、塑性変形により形成された突起は適度な緩衝性を持たせることができるので平行度を保ちつつＩＣチップ面に著しい負担の無いＩＣモジュールが提供できる。
【００２４】
さらにまた、突起の上あるいは突起の裏側にフィルム状回路基板の導体を積層することで耐熱性や物理的強度を調整できるのでＩＣ実装や封止に対する製法の対応性の高いＩＣモジュールを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】（Ａ）は本発明のＩＣモジュールの平面図である。（Ｂ）は本発明のＩＣモジュールの断面図である。
【図２】ＩＣチップと回路基板を対向させた状態における斜視図である。
【図３】本発明のＩＣチップと回路基板を対向させた状態における下方側からの斜視図である。
【図４】本発明に係わる実施の一例を説明する図である。
【図５】本発明に係わる実施の別の一例を説明する図である。
【図６】本発明に係わるプレス加工の説明図である。
【図７】スペーサを用いる従来技術の一例を説明する図である。
【図８】ダミー電極を用いる従来技術の一例を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
本発明の主旨は、突起状の接続端子が裏面に偏って形成されたＩＣチップと配線基板間
に、フリップチップ実装に適した平行度を達成し接続信頼性を向上させるために、ＩＣチップの実装部分に精度の高い追加の構造体などを導入し平行度を得るのではなく、回路基板を組成するフィルムを局所的に塑性変形させて微細な突起を突出形成することにある。
【００２７】
以下、本発明を実施形態に沿って図面を参照しながら説明する。
【００２８】
図１(Ａ)は、本発明になるＩＣモジュールの平面視の図、同図（Ｂ）は、（Ａ）のＡ-Ａにおける断面視の図である。また、図２は、ＩＣチップと回路基板を対向させた状態における斜視図であり、図３は図２を下方側からの見た場合の斜視図である。図４、図５は、突起の構成に若干変更を加えた場合の断面視の図であり、図６は、本発明に係る突起をプレス加工により製造する様子を説明する工程図である。
【００２９】
先ず、本発明の実施形態に係わるＩＣモジュールについて詳細に説明する。
図１（Ａ）は、フィルム状回路基板５にＩＣチップ１を実装したＩＣモジュールの平面図であり、同図（Ｂ）は、（Ａ）のＡ-Ａにおける断面図である。ＩＣモジュールは、ＩＣチップ１をフィルム状回路基板５に、ＩＣチップ１の突起状電極２とフィルム状回路基板５の路導体４を対向させるようにフリップチップ実装することにより構成されている。
ＩＣチップ１は、フィルム状配線基板５の配線を工夫することで一個に限らず複数搭載することができる。
【００３０】
ＩＣチップ１の裏面には、一つの端辺２０に近い部分に突起状電極２が偏在して設けられていて、突起状電極２はＩＣチップ１の内部の所定の回路と導通している。一方、フィルム状回路基板５のＩＣチップ端辺２０の突起状電極２と相対する側の対向する面には、ＩＣチップの突起状電極２の偏在を補完する位置に突起３が設けられている。具体的には、突起３は端辺２０の向かい側の端辺２１の下側に配設される。
【００３１】
突起３の高さ２２は、ＩＣチップの突起状電極２の高さと回路導体４の厚みの合計の高さ２３とがほぼ同じになるように設定される。例えば、ＩＣチップの突起状電極２の高さが20μmで回路導体４の厚みが30μmの場合、突起３の高さ２２が約50μmになる様にすれば良い。図１では突起３は２個設けられているがＩＣチップ１とフィルム状回路基板５との平行度に不足があれば、数を増やして配設しても構わないし、１個であっても良い。また、図１では突起３は略四角錐台の形状であるが、ＩＣチップ１とフィルム状回路基板５との平行度が得られるのであれば、当該形状に限定するものではなく、配設する位置も含め所望の形状を選定すればよい。例えば、略四角錐台の上面の一辺を100μm、底面の一辺を200μmなど突起の形成に無理の無い範囲で自由に選べばよい。
【００３２】
当然、突起状電極２と回路導体４とは接合されているのであるが、突起状電極２の表面は、金、半田、ニッケル、銅などやその組み合わせを用いた公知のメッキ膜が形成されている。接続後には、さらにＩＣチップ１とフィルム状回路基板５の間隙にＵＶ硬化性の封止樹脂６が充填され硬化させることで接続部が保護されている。封止樹脂としては熱硬化性の封止樹脂を用いても構わない。
【００３３】
フィルム状回路基板５の突起３は次のようにして形成される。
図６Ａの上下の斜線部は、図１（Ａ）のＡ-Ａ断面に対応したプレス加工用金型の断面図である。上側プレス加工用金型９にはフィルム状配線基板５の所定の位置に形成される突起３の形状に応じた凹（雌型）加工１１が施されている。下側プレス加工用金型１０には、同様に凸（雄型）加工１２が施されている。
【００３４】
フィルム状基板回路基板５が上側金型９と下側金型１０との間の所定に位置に搬送され（図６（Ａ））、フィルム状回路基板５を挟み込むように上下の金型に圧力が加えられ（
図６（Ｂ））、フィルム状回路基板５の所定の箇所が可塑変形することにより突起３が形成される（図６（Ｃ））。上下の金型からフィルム状配線基板を外せは所望の突起を有する配線基板を得る。また、フィルム状回路基板５を組成するベースフィルムの材質に応じて、圧力による可塑変形を補助する目的で上下の金型９，１０を加熱することができる。
【００３５】
フィルム状回路基板５のベース基材としては、ＰＥＴ（Polyethylene terephthalate）、ＰＥＮ（Polyethylene naphthalate)、ＰＢＴ（Polybuthylene terephthalate)、ＬＣＰ（Liquid Crystal Polymer）、ＰＩ（Polyimide）などの熱可塑性樹脂が使用できる。
【００３６】
そして、ＩＣチップ１の突起状電極２と突起３を備えたフィルム状回路基板の回路導体４とが超音波フリップチップ実装装置により接合される（図示せず）。超音波フリップチップ実装装置のボンディングステージに、突起３が形成されたフィルム状回路基板５を突起３が上に向くように載置する。超音波フリップチップ実装装置のボンディングツールにＩＣチップ１を、突起状電極２がフィルム状回路基板の上面に相対するように真空吸着させる。そして、ＩＣチップ１の突起状電極２が、フィルム状回路基板の回路導体４の所定の接合位置にくるようにフィルム状回路基板上の基準点をカメラで認識し、ボンディングツールを水平に移動させて正確に位置合わせを行い、ボンディングツールを下方に変位させてＩＣチップ１をフィルム状回路基板５に実装する。
【００３７】
このとき、ボンディングツールとボンディングステージとを約５０℃に加熱し、所定の荷重をかけるとともに超音波振動を加える。このときの荷重は約１．４Ｎで、超音波振動は40KHz、水平振幅約3μm、約0.5秒である。突起状電極２とフィルム状回路基板の回路導体４との接触面に荷重と超音波振動によるエネルギーが加わり金属同士が接合され、ＩＣチップ１のフィルム状回路基板５への実装が完了する。
【００３８】
そして、ＩＣチップ１とフィルム状回路基板５の間隙に毛細管現象を用いたディスペンス法によりＵＶ硬化型の封止材料６を充填する。そして、所定の条件のＵＶ照射を行い硬化させて樹脂封止を行いＩＣモジュールが完成する。
【００３９】
このときのＵＶ照射条件は120mW/cm2、60秒である。また、同様な方法で熱硬化型の封止材料を用いても良く、このときの熱硬化条件は、120℃、20分程度である。
また、上述では超音波振動によるフリップチップ実装を用いたが、熱硬化型の異方性導電接着剤や異方性導電フィルム等をＩＣチップ１とフィルム状回路基板５の間に配置し、約200℃〜250℃に加熱した加圧ツールでＩＣチップ１を加圧しながら硬化させ実装する方法を用いることも出来る。実装条件は、フィルム状回路基板の熱可塑性樹脂材料の耐熱条件に合わせて選択すれば良いが、実装温度を低く出来る超音波フリップチップ実装と照射時間の短いＵＶ硬化樹脂による封止の組み合わせがより好適である。
【００４０】
図４は、突起３の表面がフィルム状回路基板の回路導体４により被覆された態様を示す断面視の図である。金属導体で突起３を被覆形成することによりフィルム状回路基板の熱可塑性樹脂材料だけの場合に比べて耐熱性を向上することができる。
異方性導電接着剤や異方性導電フィルム等の熱硬化型の材料を用いたフリップチップ実装に対して好適な構造である。
【００４１】
図５は更に、突起３の裏側内側面がフィルム状回路基板５の回路導体４と同一面の金属導体により被覆された態様を示す断面模式図である。突起の表裏が、金属導体７と金属導体８により被覆された態様では突起３の物理的強度が上げられる。被覆状態を形成する方法としては、単に配線導体が形成された部位を、前述したように金型でプレスすれば足りる。
【００４２】
本実施形態では、ＩＣチップ１の突起電極２を回路導体４に接合したＩＣモジュールを示したが、フィルム状回路基板にＩＣチップが実装されたものはすべて本特許に含まれる。また、突起３の裏面凹部に適度な強度の充填材で充填することも本特許に含まれる。
【符号の説明】
【００４３】
１、ＩＣチップ
２、突起状電極
３、突起
４、７、８、回路導体
５、フィルム状回路基板
６、封止樹脂
９、（上）金型
１０、(下）金型
１１、金型の雌型部分
１２、雄型の雄型部分
【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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