JP2001508235A

JP2001508235A - 電子素子の実装手段及び実装方法

Info

Publication number: JP2001508235A
Application number: JP51927698A
Authority: JP
Inventors: ベルグシュテッド，ライフ，ローランド
Original assignee: テレフォンアクチボラゲットエルエムエリクソン（パブル）
Priority date: 1996-10-21
Filing date: 1997-10-10
Publication date: 2001-06-19
Also published as: US6108205A; WO1998018302A1; SE509570C2; SE9603863D0; EP0956746A1; SE9603863L; AU4731497A

Abstract

(57)【要約】本発明は、温度補償手段がプリント基板内のキャリヤの溝に完全に又は部分的に挿入されている、プリント基板上のチップのための温度補償された土台を製造する方法と装置とに関する。チップは、温度補償手段上に配置される。温度補償手段は、チップの下のキャリヤの溝内に挿入された金属片を含んでいる。銅層の厚みと金属片の厚みは、銅層の上面に生じた線膨張率がチップの線膨張係数に等しいか、又はこれよりもやや大きくなるような寸法にされている。上記と別の実施例として、温度補償手段はチップの下のキャリヤの溝内に挿入されたモジュールを含んでいてもよい。誘電層の線膨張率が温度補償手段に生ずる線膨張率に顕著な影響を及ぼすことがないように、薄い誘電層がキャリヤに固着されている。

Description

【発明の詳細な説明】発明の名称電子素子の実装手段及び実装方法技術分野本発明は、電子素子を温度補償してプリント基板上に積層する装置と方法に関するものである。従来の技術現在の技術において、プリント基板は適切な材料の幾つかの層から製作されている。最下層は、例えばキャリヤと呼ばれ、真鍮又はＦＲ４エポキシガラスからなるものでよい。キャリヤ上には、例えば銅のような適切な導電性材料からなる、１つ又はそれ以上のパターン層のような残りの層が配置される。プリント基板を製造するには、特に、メッキ、輪郭のフライス削り、及びエッチングの３つの異なる公知の製造工程が用いられる。メッキとは、プリント基板の１つの層を、例えば銅のような適切な導電性物質でメッキする工程を意味する。輪郭のフライス削りとは、プリント基板から、プリント基板上の例えば溝や接点パッドのような所望の輪郭をフライス削りする工程を意味する。例えばチップのような電子部品をプリント基板上の接点パッドに接続できるようにする。エッチングとは、プリント基板上のある層の不要にメッキされた部分をエッチングすることによって、その層から所望の導電パターンを浮かび上がらせる工程を意味する。エッチングされた導電パターンは、プリント基板上の接点パッド間の電気的結合部でもよく、前記結合部は導体とも呼ばれる。プリント基板内のメッキされた細部は、場合によっては、その細部を腐食から防護し、かつハンダ付け可能な表面を生成するために、例えばニッケル又は金のような適切な成分で表面処理されてもよい。プリント基板は電子部品を所定位置に保持するためのキャリヤとして使用され、プリント基板はこれらの部品を所望のように電気的に相互接続する上記導体を備えている。部品の例としては、チップ、増幅器、変圧器、抵抗、コンデンサ及び誘導子などがある。プリント基板上の接点パッドは、部品をプリント基板上の導体と接続するために使用され、プリント基板は端子を備え、それによって外部部品をプリント基板に接続でき、ひいてはプリント基板上の所望の部品と接続できる。プリント基板は多層板と呼ばれる幾つかのパターン層（多層）で製造することができる。多層板は、例えば銅のようなパターン層と呼ばれる金属層からなり、例えばＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン;PolyTetraFluoroEthylene）のような誘電体の絶縁層によって互いに分離されている。金属層は、相互接続される層の間に延びるバイアス(vais)と呼ばれるメッキされた貫通穴を介して電気的に相互接続される。絶縁層は、金属層のエッチング中に金属層が短絡することを防止するために金属層を互いに絶縁する。金属層と絶縁層との間の積層箔がこれらの層を互いに固着するので、互いにずれることはない。積層箔は、例えばＰＦＡ成分（パーフルオロエルコキシ:Perf1uoroAlcoxy）からなっているものでよい。チップとは、プリント基板上の意図する接触面上に配置された電子回路である。チップは、チップを接触面に接続する結合部を備えている。結合部は、例えば、ボンディングパッドと呼ばれる結合面からなっていてもよく、又はチップ上の隆起部分(elevations)からなっていてもよい。チップは、例えばアルミニウムのワイヤ、すなわちボンディング・ワイヤによってパターン層上の導体と接続される。ボンディング・ワイヤは、チップの接合面とプリント基板の導体との間に接続されている。チップが、隆起部分、すなわちフリップチップの結合面内の“凸部(bumps)” 、を有するいわゆるフリップチップ(flip-chip)である場合、フリップチップは隆起部分によりパターン層の導体の真上に配置される。ＭＣＭ−モジュール（多重チップ・モジュール:Multi-Chip-Module）は、多数のチップ、例えば５個から６個のチップを備えている。１つ又は幾つかのＭＣＭーモジュールを、より大型のプリント基板であるいわゆるマザーボード上に集積してもよい。ＭＣＭ−モジュールを、チップの結合部の上部に位置する切り込みからなるハウジング内に格納してもよい。チップは一般に土台(bedding)の線膨張に敏感であり、このような線膨張は温度変動の間にチップ及び土台で生ずるものである。温度変動は、例えば、プリント基板上の回路内を導通する電流によって回路が加熱することにより発生する。これが回路を加熱させ、熱は回路の土台にも伝達する。一般に、チップと土台の線膨張率は異なっているので、チップと土台は温度の変化と共に異なる率で膨張してチップ内に大きな張力が生じ、その結果チップが破壊され易くなる。プリント基板内の、チップの線膨張率とは異なる線膨張率のキャリヤ上に直接配設されたチップは、電流がチップを導通するようにスイッチオンされ、熱がチップ内に放散する低温始動(cold start)中に、特に容易に亀裂を生ずる。チップの亀裂を防止するため、チップとキャリヤとの間にチップの線膨張率に等しいか、又はやや大きい線膨張率の材料を備えることによって、チップとキャリヤとの間に温度補償面を作成することが知られている。理論上は、チップと等しい線膨張率の材料を使用することが最適な条件であるが、チップよりもやや大きい線膨張率を有する材料を使用する方がより好適である。しかしながら、チップは膨張ではなく圧縮される場合もある。従って、土台内に生ずる線膨張率はチップの線膨張率未満であってはならない。何故ならば、その場合、チップの土台は、チップが膨張する温度の変動によってはチップ程には膨張しないためである。チップは、例えばハンダ付け又は接着によって土台に固着されるので、高温で土台の上に実装され、この温度ではチップと土台は互いに張力がない関係にある。土台の線膨張率はチップのそれよりも幾らか大きいため、冷却中に土台はチップよりも大きく収縮して、土台によってチップが圧縮されるので、チップは通常の室温下では圧縮状態になる。そのため、チップは最初から既に圧縮状態にあるので、温度が上昇した場合にチップは膨張せず、土台はチップ以上に膨張する。ＧａＡｓ（ガリウム砒素）から製造したチップ、すなわちＧａＡｓ−チップは極めて脆性が高く、従って例えばシリコン製のチップ（Ｓｉ−チップ）よりも土台内での線膨張に著しく敏感である。ＧａＡｓ−チップは、ほとんどの場合、電子素子が１ＧＨｚ以上の周波数で動作する高周波システムで使用される。先行技術によれば、モリブデン板又はタングステン板の両側に、例えば銅メッキをすることによって、温度補償面を作成することができる。モリブデン及びタングステン成分の線膨張率は低いので（４ないし５ｐｐｍ／℃）、温度が変動しても成分の膨張は極めて少ない。成形されたＣｕ−Ｍｏ−Ｃｕモジュール又はＣｕ−Ｗｏ−Ｃｕモジュールに生ずる線膨張率は、例えば６．５５ｐｐｍ／℃であり、これはＧａＡｓ−チップの線膨張率に近似している。成形されたモジュールの一方の銅の面をキャリヤ上にハンダ付け又は接着し、ユニットの別の銅の而にチップをハンダ付け又は接着する。Ｃｕ−Ｍｏ−Ｃｕモジュール及びＣｕ−Ｗｏ−Ｃｕモジュールは固定された別個のユニットを構成する。上記の方法の欠点は、Ｃｕ−Ｍｏ−Ｃｕモジュール及びＣｕ−Ｗｏ−Ｃｕモジュールが固定された別個のユニットを形成するので、チップの下のパターン・エッチングを行うことがより困難になることである。上面で生ずる線膨張率がチップの線膨張率に近似しているアルミニウム−シリコン−カーバイドの、合成モジュールとも呼ばれるモジュールとして作成された土台の上に、直接チップを実装することも知られている。チップがＧａＡｓ−チップである場合、上面の線膨張率が例えば６．５ｐｐｍ／℃である例えばＡＩＳｉＣの合成モジュールが使用される。先行技術の別の方法としては、両面を銅メッキしたモリブデン板又はタングステン板でキャリヤ全体を製造するものであり、その結果生ずるキャリヤの線膨張率はＧａＡｓ−チップの線膨張率と同様になる。チップはキャリヤの一方の銅面にハンダ付け又は接着される。この方法の欠点は、タングステン及びモリブデンを使用するとコストが高いことにある。特開平６−６１３５８号は、導電層とプリント基板とを絶縁するための誘電体としてＰＦＡ材料を使用することを開示している。米国特許第５，１７２，３０１号は、冷却体３１４のモジュール化されたノヴィーズ(nobbies)314ｂがプリント基板３０６から切欠かれた目標の溝３１２内に配置されている、特に図３に示される方法を開示している。ユニット３０２は冷却体３１４の反対面の溝３１２の上に配置され、ノヴィーズ３１４ｂがユニット３０２内で発生した熱を冷却体３１４に向かって下方に逃がす。発明の概要本発明が解決しようとする課題の１つは、プリント基板上のチップのための温度補償がなされた簡単で低コストの土台を提供し、かつ温度補償がなされた土台を製造するための簡単で低コストの方法を提供することにある。本発明の別の諜題は、温度補償がなされた土台上のチップがプリント基板上に占めるスペースが少なくて済むような、コンパクトな解決策を提供することにある。従って、本発明の１つの目的は、プリント基板の温度補償された土台上にチップを備えたシステムがコンパクトになるように、プリント基板上のチップのための温度補償がなされた簡単で低コストの土台を提供し、かつ温度補償がなされた土台を製造するための簡単で低コストの方法を提供することにある。上記の目的を達成するため、本発明は、チップの下のキャリヤ内に、完全に、又は部分的に挿入された温度補償手段を使用する。本発明は、更に、プリント基板の金属層間の絶縁材料及び積層材料の双方として、例えばＰＦＡ−層を使用するものであるより具体的には、本発明の方法は、キャリヤ内に完全に又は部分的に挿入された温度補償手段を備えるものである。誘電層が接着層によって温度補償手段に固着され、誘電層は例えば銅のような適切な材料のパターン層でメッキされる。接着層は、例えばＰＦＡ−層でよい。ＰＦＡ−層を誘電層として直接使用してもよく、従って、ＰＦＡ−物質は誘電層と接着層の双方として使用される。パターン層をエッチングで除去して導体が形成され、チップが温度補償手段の上部に配置されるように、チップが導体と接続される。誘電層は、本発明に基づき、他の層と比較して薄く、誘電層の線膨張率は温度補償手段に生ずる線膨張率には顕著な影響を及ぼさない。温度補償手段は、チップの下のキャリヤ内に挿入された、例えばタングステン又はモリブデンの金属片からなり、この金属片の上面はキャリヤの上面と面一である。例えば銅のような金属層が、キャリヤの上面と金属片の上面に接着層で固着される。金属層と金属片の厚みは、それらの線膨張率が金属層の上面でチップの線膨張率に等しいか、僅かに大きくなるように設計され、前記上面はチップの真下に配置される。この上面はチップに最も近接している。金属層の上面に生ずる線膨張率がチップの線膨張率に近似しているので、チップと温度補償手段とは温度の変動によりほぼ等しい膨張を示し、チップに亀裂が生じない。あるいは、温度補償手段は、例えば上記のようなＣｕ−Ｗｏ−Ｃｕ−モジュール、又は上記のようにＣｕ−Ｍｏ−Ｃｕ−モジュール、又は上記のようにＡＩＳｉＣ−モジュールからなっていてもよい。モジュールは、チップの下のキャリヤ内に挿入され、モジュールの上面はキャリヤの上面と面一である。本発明の利点は、温度補償手段をキャリヤ内に、完全に又は部分的に挿入することでプリント基板がコンパクトになることにある。本発明の別の利点は、小さい金属片をキャリヤ内に挿入するだけなので、温度補償手段の製造が簡単かつ低コストであることにある。別の利点は、公知の技術を利用し、かつ市場で容易に入手できる材料を使用するので、本発明の目的物の製造時間が短いことにある。更に別の利点は、プリント基板内の金属層の間に直接ＰＦＡ−層を使用するので、プリント基板内の層が薄くなると共に、層の間の接着が良好になることにある。本発明の別の利点は、キャリヤ内に挿入されたモジュールを使用することで、下層のモジュールを短絡させることなくチップの下のパターン層をエッチングすることが可能であることにある。更に別の利点は、温度補償手段を、チップを配置したいプリント基板のキャリヤ内のどの位置に配置してもよいことにある。次に、本発明の好適な実施例を添付図面をして詳細に説明する。図面の簡単な説明図１は、本発明に従う温度補償手段を備えたプリント基板に接続されたチップの概略断面図である。図２は、チップの上から見た概略透視図である。図３は、図１のチップとプリント基板の概略上面図である。図４は、フリップチップを下から見た概略透視図である。図５は、本発明に従うプリント基板上の温度補償手段上のフリップチップの概略断面図である。図６は、図５のフリップチップとプリント基板の概略上面図である。図７は、本発明に従うプリント基板上の別の温度補償手段上のフリップチップの概略断面図である。図８は、本発明に従う接地層がプリント基板内に集積されている、図７のフリップチップとプリント基板とを示す図である。図９は、本発明に従う溝を設けたキャリヤの概略上面図である。図１０は、図９のキャリヤのＡ−Ａ線に沿った断面図である。図１１は、本発明に従う金属板が溝内に配置されている、図９のキャリヤのＡ −Ａ線に沿った断面図である。図１２は、本発明に従う銅の層が接着層によってキャリヤ及び金属片に固着されている、図９のキャリヤのＡ−Ａ線に沿った断面図である。図１３は、本発明に従うメッキされた誘電層が銅の層上に配置されている、図９のキャリヤのＡ−Ａ線に沿った断面図である。図１４は、本発明に従うメッキされた誘電層がチップの溝を設けている、図９のキャリヤのＡ−Ａ線に沿った断面図である。図１５は、本発明に従うチップがチップ溝内に配置されている、図９のキャリヤのＡ−Ａ線に沿った断面図である。図１６は、本発明に従う温度補償手段を備えたプリント基板の概略断面図である。図１７は、図１６のプリント基板の概略上面図である。図１８は、本発明に従うプリント基板上の温度補償手段上のフリップチップの概略断面図である。図１９は、本発明に従うプリント基板上の温度補償手段の代替実施例の概略断面図である図２０は、本発明に従う他の温度補償手段の例のフリップチップの概略断面図である。図２１は、本発明に従う接地層がプリント基板内に集積されている、図２０のプリント基板を示す図である。好適な実施例図１−図３を参照して、以下の実施例により本発明を説明する。図１は、プリント基板３上のチップ１を示している。プリント基板３は、キャリヤ５と、温度補償手段４と、誘電層９と、パターン層１１とを備えている。チップ１は、長さｌ₁、幅ｂ₁及び上面１３を有している。チップ１は、ボンディング・パッドと呼ばれる４つの結合面１５を有しており、この結合面１５は図２に示すようにチップの上面１３上に配置されている。結合面１５の数は４つに限定されるものではなく、それ以上でも以下でもよい。図はチップの上面１３上の結合面１５の位置の例を示しており、結合面１５はチップの中心に対して対称に配置されている。例えばアルミニウム製のワイヤ１７、すなわちボンディング・ワイヤが、第１端部１９でハンダ付けによってチップの結合面１５に固着されており、ワイヤ１７は第１端部１９と対向する第２端部でプリント基板の導体に固着され、チップ１はワイヤ１７を介してプリント基板の他の部品に接続されている。図２には１本のワイヤ１７だけを示してある。プリント基板３の最下層はキャリヤ５を形成しており、前記キャリヤ５は例えば真鍮又はＦＲ４エポキシガラスのような適切な材料からなっている。キャリヤ５は厚みｔ₁を有し、下面及び上面２１を有している。キャリヤ５は上面２１に溝２３を設けており、前記溝２３の深さｔ₂は、図１に示すようにキャリヤの厚みｔ₁よりも浅い。温度補償手段４は、金属片２５と、薄いＰＦＡ接着層２７と、銅の層２９とからなっている。金属片２５は溝２３内に配置され、金属片２５の下面３１は、例えばＰＦＡ( パーフルオロアルコキシ;PerFluoroAlcoxy)のような薄い接着材２４によって、溝２３に固着されている。金属片２５の下面３１とは反対側の金属片２５の上面３３は、図示のようにキャリヤの上面２１と面一である。プリント基板３の異なる層は、図面を明瞭にするために他の図面と同様に拡大してある。金属層２５は、キャリヤ５内に完全に挿入されているので、本発明に従うプリント基板３内の温度補償手段４はコンパクトに製造される。金属片２５は例えばタングステン又はモリブデンからなり、厚さｔ_woを有しており、金属片の長さは溝２３の長さに等しく、金属片の幅は溝２３の幅に等しく、金属片の長さはチップの長さｌ₁よりも長いか等しく、金属片の幅はチップの幅ｂ₁よりも長いか等しい。銅の層２９は厚さｔ_cuを有しており、銅層の下面３５は接着層２７によってキャリヤの上面２１と金属片の上面３３とに固着されている。誘電層９は、上面３９にパターン層１１がメッキされており、パターン層１１は例えば銅のような導電性材料からなっている。図示のように、誘電層９は、誘電層の上面３９とは反対側の下面４１が、銅層の下面３５とは反対側の銅層の上面３７に向き合うように、配置されている。接着層は、誘電層９を銅層２９に固着するために使用されている。接着層としては、例えばＰＦＡ層が用いられる。又、誘電層９をＰＦＡ材料から製造してもよく、このＰＦＡ材料は誘電層９と接着層の双方として利用される。必要ならば、パターン層をメッキした幾つかの誘電層を前記のパターン層１１上に配置して、プリント基板３内に幾つかの層を設けるようにすることができる。以下の例では、本発明をより明瞭に説明するために、１つのパターン層１１だけを使用した場合を説明する。チップの溝４３が誘電層９内に設けられ、チップ溝の底部は図示のように銅層２９の一部からなっている。チップ溝４３は金属片２５の上面上に設けられ、溝４３の長さはチップの長さｌ₁よりも長いか等しく、溝４３の幅はチップの幅ｂ₁ の幅よりも広いか等しい。パターン層１１は、図３に示すように、エッチングされた導体４５からなっており、前記導体４５はチップの溝４３と接触しない。図１のように、チップ１は、金属片２５の上方のチップの溝４３内に配置され、チップの下面は、例えば接着又はハンダ付けによって銅層２９に固着される。このようにして、チップ１は、温度補償手段の上面を構成する銅層の上面３７に隣接して配置されている。前述したように、ワイヤ１７は第１端部１９でチップの結合面１５に固着されており、ワイヤの第２端部は、図３に示すようにパターン層１１上の導体４５に固着されている。図３はチップの溝４３内に配置され、ワイヤ１７を介して導体４５と接続されているチップ１の上面図を示している。図３はプリント基板３上の導体４５の位置の例を示しており、導体４５はチップ１の中心に対して対称に配置されている。導体４５の数は図示した数に限定されるものではない。銅層の上面３７における線膨張率は、銅層２９の線膨張率と、接着層２７の線膨張率と、金属片２５の線膨張率とを合成した係数である。銅層の厚みｔ_cuと金属片の厚みｔ_woは、銅層の上面３７に生じる線膨張率がチップ１の線膨張率に等しいか、僅かに大きくなるように設計されている。チップ１がＧａＡｓ−チップであり、金属片２５がタングステン片である場合の、銅層の厚みｔ_cuと金属片の厚みｔ_woの例を以下に示す。本発明によれば、接着層２７は銅層２９や金属片２５と比較して厚さが薄いので、接着層２７は温度補償手段４に生ずる線膨張率に顕著な影響を及ぼさない。接着層の厚みは、例えば１２μｍである。薄い接着層２７は温度補償手段４の線膨張率に顕著な影響を及ぼすことはないので、これらの膨張はこの例では銅層２９と金属片２５とを構成しているより厚い層によって制御される。銅層の厚みｔ_cuを７０μｍとして設計し、金属片の厚みｔ_woを５００μｍとして設計すると、銅層の上面３７で生ずる線膨張率は約６．５ｐｐｍ／℃（摂氏１度当たりの百万分の一）となる。ＧａＡｓ−チップの線膨張率は約５．６−５．９ｐｐｍ／℃である。使用されるチップがフリップチップ２である、前述の例に対する本発明の他の実施例を、以下に図４−図６を参照して説明する。フリップチップは、プリント基板上の導体上に配置できるチップであり、フリップチップの下でのエッチングを可能にする。フリップチップは、下面に、隆起部分、すなわちフリップチップをプリント基板に接続するために導体に固着される結合ユニットを有している。図４は、下面１４と、上面と、４つの結合面とを備えたフリップチップ２を示している。結合面１６はフリップチップの下面１４に配置され、結合ユニット１８は各結合面１６に取付けられている。前述の例と同様に、薄い接着材料２４によって金属片２５がキャリヤ５内の溝２３内に実装される。銅層２９は、前述し図５に示したように、薄いＰＦＡ接着層２７によって、キャリヤの上面２１と金属片の上面３３とにに固着されている。これらの層は、本発明をより明瞭に説明するために図面では拡大してある。誘電層９はパターン層１１でメッキされ、前述のように銅層２９に固着されている。ＰＦＡは例えば誘電体として用いられる。本発明によれば、誘電層９は銅層２９及び金属片２５に比較して薄いので、誘電層の線膨張率は銅層の上面３７に生ずる線膨張率に顕著に影響を及ぼすことがない。導体４６はパターン層１１からエッチングされ、前記導体４６は第１端部４７を備えている。パターン層１１内のチップ結合領域４９は、後に詳述するように金属片２５の上方に配置されている。チップ結合領域４９の幅はフリップチップ２の幅に等しく、チップ結合領域４９の長さはフリップチップ２の長さに等しい。導体の第１端部４７はチップ結合領域４９内に配置され、フリップチップ２はチップ結合領域４９の上方に実装され、結合ユニット１８は導体の第１端部上に実装されている。結合ユニット１８が導体４６上に実装されたフリップチップ２の上面図を示す、図６を参照されたい。図７は、本発明に従う温度補償手段の他の実施例を示しており、使用されるチップはフリップチップ５１である。この実施例は、金属層、すなわち接地層をフリップチップ５１とキャリヤ６１との間に配置しない例を示している。温度補償手段は、本発明によればモジュール５５と薄い誘電層５７とからなっている。モジュール５５は、例えば、銅−モリブデン−銅からなるモジュール、すなわちＣｕ−Ｍｏ−Ｃｕ−モジュール、又は銅−タングステン−銅からなるモジュール、すなわちＣｕ−Ｗｏ−Ｃｕ−モジュール、又はアルミニウム−シリコン−カーバイドからなるモジュール、すなわちＡｌＳｉＣ−モジュールであり、これについては後に詳述する。モジュール５５は、キャリヤ６１内の溝５９内に完全に挿入され、キャリヤは例えば真鍮又はＦＲ４エポキシガラス製であり、モジュール５５の下面６５は接着層５４によって溝５９内に実装され、モジュールの下面６５とは反対側のモジュール５５の上面６７はキャリヤ６１の上面６３と面一である。モジュールの上面６７における線膨張率は、フリップチップ５１の線膨張率に等しいか、それよりもやや大きい。モジュール５５の長さは溝５９の長さに等しく、モジュール５５の幅は溝５９の幅に等しく、モジュール５５の長さはフリップチップ５１の長さよりも長いか等しく、モジュール５５の幅はフリップチップ５１の幅よりも長いか等しい。図示のように、誘電層５７は下面６９でキャリヤの上面６３とモジュールの上面６７に固着され、誘電層５７には誘電層の下面６９とは反対側の上面７１にパターン層７３がメッキされている。誘電層５７は、例えばＰＦＡ層のような接着層によってキャリヤ６１とモジュール５５とに固着されている。ＰＦＡを誘電体として使用することもできるので、ＰＦＡ材料を誘電層と接着層の双方として利用できる。本発明によれば、誘電層はモジュールの層と比較して薄いので、誘電層の線膨張率はモジュールの上面６７における線膨張率に顕著な影響を及ぼすことはない。導体７５は、パターン層７３からエッチングされるので、導体７５の第１端部はフリップチップ５１のチップ結合領域７７内に位置している。チップ結合領域７７とはモジュール５５の上面に配置されるパターン層７３の領域てある。チップ結合領域７７の幅はフリップチップ５１の幅に等しく、チップ結合領域の長さはフリップチップ５１の長さに等しい。前述したように、フリップチップ５１は、図示の通り、結合ユニット７９でパターン層７３内の導体７５の第１端部上に実装されている。上記の例から、キャリヤ６１の全体をＡｌＳｉＣ−モジュールとして製造できることが判る。この場合、本発明による誘電層５７が薄いと、フリップチップ５１の真下のキャリヤの上面において生ずる線膨張率はフリップチップ５１の線膨張率に等しいか、それよりもやや大きいので、上記のモジュール５５は必要ない。従って、誘電層の線膨張率はキャリヤの上面６３における線膨張率に顕著な影響を及ぼすことはない。図８は、前述の例の他の実施例を示しており、接地層８１が前述の実施例に記載のパターン層７３とキャリヤ６１との間に配置されている。モジュール５５はキャリヤ６１内に完全に挿入されているので、前述の例で説明したように、モジュールの上面６７はキャリヤの上面６３と面一である。第１誘電層８３は、下面８５でキャリヤの上面６３とモジュールの上面６７とに固着されている。接地層８１は、下面８９で第１誘電層の下面８５とは反対側の第１誘電層の上面８７に固着されている。第２誘電層９３の下面９５は、接地層８１の上面９１に固着されている。接地層の上面９１は接地層の下面８９の反対側にある。第２誘電層９３は、第２誘電層の下面９５とは反対側の上面９７にパターン層７３がメッキされている。第１誘電層８３と第２誘電層９３とは、例えばＰＦＡ層のような接着層によって、キャリヤ６１と、モジュール５５と、接地層８１とにそれぞれ固着されている。ＰＦＡを誘電体としても利用できるので、ＰＦＡ材料を誘電層と接着層の双方として使用できる。導体７５は、前述の例で記載したと同様にパターン層７３からエッチングされるので、フリップチップ５１の結合ユニット７９は、モジュール５５上方の導体７５の第１端部上に実装される。第１誘電層８３と、接地層８１と、第２誘電層９３とは、本発明によれば、モジュールの層と比較して薄いので、それぞれの線膨張率はモジュールの上面６７における線膨張率に顕著な影響を及ぼすことはない。以下の例では、図９−図１５を参照して、前述の例に基づくチップ１用の温度補償手段４を製造するための本発明の方法を記載する。チップ１は、例えばＧａＡｓ−チップ（ガリウム砒素チップ）でよい。前述のキャリヤ１０５が図９に示されており、キャリヤ１０５は例えば真鍮又はＦＲ４エポキシガラスのような適切な材料からなっている。キャリヤ１０５は厚みｔ₁と上面１２１とを有している。本発明の方法の第１ステップは、キャリヤの上面１２１に溝１２３をフライス削りするステップであり、前記溝１２３の深さは図１０に示すように、キャリヤの厚みｔ₁よりも浅い。図１０は図９のＡ−Ａ線に沿った断面図であり、フライス加工された溝１２３を設けたキャリヤ１０５の側面図である。溝１２３の長さはチップの長さｌ₁よりも長いか等しく、溝１２３の幅はチップの幅ｂ₁よりも長いか等しい。溝１２３をフライス加工した後の次の製造ステップは、図１１に示すように、下面１３１と上面１３３とを有する金属片１２５を溝１２３内に配置するステップである。金属片１２５は、その下面１３１で例えばＰＦＡ（パーフルオロアルコキシ;PerFluoroAlcoxy）のような薄い接着層１２４によって溝１２３に固着される。金属片の上面１２１は図示のとおりキャリヤの上面１２１と面一である。尚、図は本発明をより明瞭に示すために拡大してある。金属片１２５は、例えばタングステン又はモリブデン製のものでよい。金属片１２５の長さは溝１２３の長さに等しく、金属片１２５の幅は溝１２３の幅に等しい。製造工程の第３ステップは、銅の層１２９をキャリヤの上面１２１及び金属片の上面１３３上に配置するステップである。銅層１２９は厚みｔ_cuを有しており、図１２に示すように、薄い接着層１２７によってキャリヤ１０５と金属片１２５とに固着される。引き続いて、誘電層１０９が銅層１２９の上方に配置され（図１３参照）、前記誘電層１０９は、例えば銅のような適切な導電性材料のパターン層１１１でメッキされる。製造工程の次のステップは、図１４に示すように誘電層１０９内にチップの溝１４３をフライス削りするステップである。その後で、図１４に示すように、導体１４５を形成するパターンがパターン層１１１内でエッチングされる。製造工程の次のステップでは、チップ１が金属片１２５の上方の溝１４３内に配置され、チップ１の下面が例えば接着又はハンダ付けによって銅層１２９に固着される（図１５参照）。ワイヤ１７が、第１端部１９でチップの結合面１５に固着され、ワイヤの第２端部はパターン層１１１からエッチングされた導体１４５に固着される。以下の例は、前述の例及び図１６−１８を参照して、フリップチップ２用の温度補償手段４を製造するための本発明の方法を示しており、上記図面は本発明をより明瞭に示すために拡大してある。フリップチップ２については、上記により詳細に説明してある。前述の例と同様に、金属片１２５がキャリヤ１０５内にフライス削りされた溝１２３内に配置され、金属片の下面１３１は薄い接着層１３４によって溝１２３内に固着される。銅層１２９は、図１２を参照して前述したように、薄いＰＦＡ接着層１２７によってキャリヤの上面１２１と、金属片の上面１３３とに固着される。その後、前述の例と同様に、誘電層１０９が銅層１２９の上に配置され（図１３参照）、前記誘電層１０９は前述のようにパターン層１１１でメッキされる。本発明によれば、誘電層１０９は銅層１２９及び金属片１２５と比較して薄いので、誘電層１０９の線膨張率が誘電層１０９に隣接する銅層の上面１３７に生ずる線膨張率に顕著な影響を及ぼすことはない。製造工程の次のステップは、パターン層１１１からパターンをエッチングするステップであり、前記パターンは図１６に示すように導体１４６を構成する。図１６の上面図が図１７に示されており、エッチングされた導体１４６が図１７に示されている。チップ結合領域１４９が図１７に示すようにパターン層１１１からエッチング加工される。チップ結合領域１４９とは、金属片１２５の上方に配置されるパターン層１１１の領域である。導体１４６の第１端部１４７が図示の通りチップ結合領域１４９内に配置される。続いて、フリップチップ２がチップ結合領域１４９の上に配置され、図１８に示すように、フリップチップの結合ユニット１８が導体の第１端部１４７に実装される。以下の例では、フリップチップ５１用の温度補償手段を製造するための本発明の他の実施例を説明する。図１９に示すように、モジュール１５５がキャリヤ１６１内のフライス加工された溝１５９内に配置され、前記モジュール１５５は下面１６５と上面１６７とを備えている。モジュール１５５は、例えば銅−モリブデン−銅からなるモジュール、すなわちＣｕ−Ｍｏ−Ｃｕ−モジュール、又は銅−タングステン−銅からなるモジュール、すなわちＣｕ−Ｗｏ−Ｃｕ−モジュール、又はアルミニウム− シリコン−カーバイドからなるモジュール、すなわち、すなわちＡｌＳｉＣ−モジュールであり、前記モジュールについては前述した通りである。モジュール１５５は、その下面１６５で例えばＰＦＴ（パーフルオロアルコキシ）の薄い接着層１６４によって溝１５９に固着される。モジュールの上面１６７は、図示の通り、キャリヤ１６１の上面１６３と面一である。モジュール１５５の長さは溝１５９の長さに等しく、モジュール１５５の幅は溝１５９の幅に等しい。更に、モジュール１５５の長さはフリップチップ５１の長さよりも長いか等しく、モジュール１５５の幅はフリップチップ５１の幅よりも広いか等しい。続いて、例えばＰＦＡである誘電層１５７がキャリヤの上面１６３及びモジュールの上面１６７の上に配置される。本発明によれば、誘電層１５７はモジュールの層と比較して薄いので、誘電層１５７の線膨張率がモジュールの上面１６７の線膨張率に顕著な影響を及ぼすことはない。誘電層１５７は、図示のように例えば銅のような適切な導電性材料のパターン層１７３でメッキされる。製造工程の次のステップは、パターン層１７３からパターンをエッチングするステップであり、前記パターンは図２０に示すように導体１７５を形成する。チップ結合領域１７７がパターン層１７３からエッチングされる。チップ結合領域１７７は、モジュール１５５の上に配置されたパターン層１７３の表面部分である。導体１７５の第１端部がチップ結合領域１７７内に配置される。次に図２０に示すように、フリップチップ５１がチップ結合領城１７７の上方に配置され、フリップチップの結合ユニット７９が導体の第１端部１７６に実装される。図２１は、第１誘電層１８３がキャリヤの上面１６３とモジュールの上面１６７上に配置される、前記の例の他の実施例を示している。続いて、図示の通り、接地層１８１が第１誘電層１８３上に配置され、第２誘電層が接地層１８１上に配置される。第２誘電層１９３は、前述の例に従ってまた図示の通り、パターン層１７３でメッキされ、導体１７５がパターン層１７３からエッチングされる。更に、チップ結合領域１７７が、前述のようにパターン層１７３からエッチングされる。続いて、図２１に示すように、フリップチップ５１がチップ結合領域１７７の上方に配置され、フリップチップの結合ユニット７９が第１端部１７６に実装される。本発明によれば、第１誘電層１８３、第２誘電層１９３及び接地層１８１は、モジュールの層と比較して薄いので、対応する線膨張率がモジュールの上面１６７における線膨張率に顕著な影響を及ぼすことはない。前述の例における誘電層及び接着層はＰＦＡ材料層に限定されるものではなく、ＰＦＡと同様の電気的特性を有する他の物質も同様に使用できる。その１例がＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン;PolyTetraFluoro-Ethylene）である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＫＥ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＺ，ＵＧ，ＺＷ)，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＥ，ＧＨ，ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ，ＺＷ

Claims

【特許請求の範囲】１．キャリヤ（５、６１）を備えるプリント基板（３）上の回路（１、２、５１）のための温度補償手段であって、前記温度補償手段（４）がキャリヤ（５、６１）の上面（２１、６３）内に完全に又は部分的に挿入され、前記温度補償手段の上面（３７、６７）での線膨張率が前記回路の線膨張率に等しいか、それよりもやや大きく、前記回路（１、２、５１）が前記温度補償手段の上面（３７、６７）に隣接して配置され、前記温度補償手段（４）が少なくとも２つの異なる物質からなっており、前記温度補償手段（４）の上面（３７、６７）に生ずる線膨張率が前記異なる物質の線膨張率に依存することを特徴とする温度補償手段。２．前記温度補償手段（４）は、金属ユニット（２５）と、接着層（２７）と、接地層（２９）とを備え、前記金属ユニット（２５）はキャリヤ（５）の溝（２３）内に完全に挿入され、前記金属ユニット（２５）の下面（３１）は溝（２３）に固着され、前記金属ユニット（２５）の下面（３１）とは反対側の上面（３３）はキャリヤの上面（２１）と面一であり、前記接着層（２７）はキャリヤの上面（２１）及び金属ユニットの上面（３３）上に配置され、前記接地層（２９）はその下面（３５）を前記接着層（２７）上に配置され、前記接着層（２７）は金属ユニット（２５）及び接地層（２９）と比較して薄い層に設計されていることにより、前記接着層の線膨張率は前記温度補償手段（４）に生ずる線膨張率に影響を及ぼさず、前記金属層（２５）と接地層（２９）の厚みは、前記接地層の下面（３５）とは反対側の上面（３７）において生ずる線膨張率が前記回路（１、２）の線膨張率に等しいか、それよりもやや大きくなるように設計されていることを特徴とする請求項１に記載の温度補償手段。３．前記回路（１、２）が前記金属ユニット（２５）の上に配置され、前記金属ユニットの上面（３３）の面積は、前記回路の下面の面積よりも大きいか、これに等しいことを特徴とする請求項２に記載の温度補償手段。４．前記回路（１）は前記接地層の上面（３７）上に配置されることを特徴とする請求項３に記載の温度補償手段。５．前記誘電層（９）が前記接地層（２９）と回路（２）との間に配置され、前記誘電層（９）は前記接地層（２９）及び金属ユニット（２５）と比較して薄い層として設計されているので、前記誘電層の線膨張率は前記接地層の上面（３７）に生ずる線膨張率に影響を及ぼさないことを特徴とする請求項３に記載の温度補償手段。６．前記回路（２）がフリップチップであることを特徴とする請求項５に記載の温度補償手段。７．前記金属ユニット（２５）をタングステン又はモリブデンから製造し、前記接地層（２９）が銅の層であることを特徴とする請求項４又は６に記載の温度補償手段。８．前記プリント基板（３）が層（５７、８３）を備え、前記温度補償手段（４）がモジュール（５５）を備え、前記モジュール（５５）はキャリヤ（６１）の溝（５９）内に完全に挿入され、前記モジュール（５５）の下面（６５）は溝（５９）に固着され、前記モジュール（５５）の下面（６５）とは反対側の上面（６７）はキャリヤの上面（６３）と面一であり、前記層（５７、８３）は、キャリヤの上面（６３）とモジュールの上面（６７）との上、及び被覆層（７３、８１）の上に配置された接着層であり、前記層（５７、８３）は誘電特性を有しており、前記層（５７、８３）は前記モジュール（５５）の層と比較して薄い層として設計されているので、前記層の線膨張率は前記モジュールの上面（６７）における線膨張率に影響を及ぼさず、前記モジュール（５５）は、前記モジュールの上面（６７）の線膨張率が前記回路（５１）の線膨張率に等しいか、それよりもやや大きくなるように設計されていることを特徴とする請求項１に記載の温度補償手段。９．前記回路（５１）が前記モジュール（５５）上に配置され、前記モジュールの上面（６７）の面積は前記回路の下面の面積よりも大きいか、これに等しいことを特徴とする請求項８に記載の温度補償手段。１０．前記回路（５１）がフリップチップであることを特徴とする請求項９に記載の温度補償手段。１１．前記モジュール（５５）が、銅−タングステン−銅のモジュール、又は銅−モリブデン−銅のモジュール、又はアルミニウム−シリコン−カーバイドのモジュールであることを特徴とする請求項１０に記載の温度補償手段。１２．前記温度補償手段（４）が、少なくとも１つの上部誘電層（９３）と少なくとも１つのパターン層（８１）とを備え、前記１つのパターン層（８１）は前記層（８３）上に配置され、前記１つの上部誘電層（９３）は各パターン層（８１）上に配置されており、前記上部誘電層（９３）とパターン層（８１）とは前記モジュール（５５）の層と比較して薄い層として設計されているので、これらの層により生ずる線膨張率は前記モジュールの上面（６７）における線膨張率に影響を及ぼさないことを特徴とする請求項１１に記載の温度補償手段。１３．前記上部誘電層（９３）と層（５７、８３）とがＰＦＡ層（パーフルオロエルコキシ層）であることを特徴とする請求項１２に記載の温度補償手段。１４．キャリヤ（１０５、１６１）を備えるプリント基板（３）上の回路（１、２、５１）のための温度補償手段を提供する方法であって、前記温度補償手段（４）を前記キャリヤ（１０５、１６１）の上面（１２１、１６３）内に完全に又は部分的に挿入するステップと、前記温度補償手段（４）の上面（１３７、１６７）における線膨張率が前記回路の線膨張率に等しいか、これよりもやや大きくなるように、前記温度補償手段（４）を設計するステップと、前記回路（１、２、５１）を前記温度補償手段の上面（１３７、１６７）に隣接して配置するステップと、前記温度補償手段（４）の上面（１３６、１６７）に生ずる線膨張率が少なくとも２つの異なる材料の線膨張率に依存するように、前記温度補償手段（４）を前記異なる材料で組立てるステップとを含むことを特徴とする方法。１５．前記温度補償手段（４）が金属ユニット（１２５）と接着層（１２７）と接地層（１２９）とを備え、前記方法が、前記金属ユニット（１２５）の下面（１３１）が溝（１２３）内に固着され、前記金属ユニット（１２５）の下面（１３１）とは反対側の上面（１３３）が前記キャリヤの上面（１２１）と面一になるように、前記金属ユニット（１２５）を前記キャリヤ（１０５）の溝（１２３）内に完全に挿入するステップと、前記接着層（２７）を前記キャリヤの上面（１２１）と金属ユニットの上面（１３３）との上に配置するステップと、前記接地層（１２９）を前記接着層（１２７）上に配置するステップと、前記接着層（１２７）の線膨張率が前記接地層の上面（１３７）で生ずる線膨張率に影響を及ぼさないように、前記接着層（１２７）を前記金属層（１２５）及び接地層（１２９）と比較して薄い層として設計するステップと、前記接地層の上面（１３７）に生ずる線膨張率が前記回路（１、２）の線膨張率に等しいか、これよりもやや大きくなるように，前記金属ユニット（１２５）及び接地層（１２９）の厚みを設計するステップとを含むことを特徴とする請求項１４に記載の方法。１６．前記方法が、前記回路（１、２）を前記金属ユニット（１２５）の上方に配置するステップを含み、前記金属ユニットの上面（１３３）の面積が前記回路の下面の面積よりも大きいか、これに等しいことを特徴とする請求項１５に記載の方法。１７．前記方法が、前記回路（１）を前記接地層の上面（１３７）上に配置するステップを含むことを特徴とする請求項１６に記載の方法。１８．前記誘電層（１０９）を前記接地層（１２９）と前記回路（２）との間に配置するステップを含み、前記誘電層（１０９）の線膨張率が前記接地層の上面（１３７）において生ずる線膨張率に影響を及ぼさないように、前記誘電層（１２５）を前記金属ユニット（１２５）及び接地層（１２９）と比較して薄い層として設計することを特徴とする請求項１６に記載の方法。１９．前記プリント基板（３）が層（１５７、１８３）を備え、前記温度補償手段（４）がモジュール（１５５）を備え、前記方法が、前記モジュール（１５５）の下面（１６５）が溝（１５９）に固着し、前記モジュール（１５５）の下面（１６５）とは反対側の上面（１６７）が前記キャリヤの上面（１６３）と面一になるように、前記モジュール（１５５）を前記キャリヤ（１６１）の溝（１５９）内に完全に挿入するステップと、前記接着層であり誘電特性を有する前記層（１５７、１８３）を、前記キャリヤの上面（１６３）及び前記モジュールの上面（１６７）の上、及び被覆層（１７３、１８１）上に配置するステップと、前記層（１５７、１８３）の線膨張率が前記モジュールの上面（１６７）における線膨張率に影響を及ぼさないように、前記層（１５７、１８３）を前記モジュール（１５５）の層と比較して薄い層として設計するステップと、前記モジュールの上面（１６７）における線膨張率を前記回路（５１）の線膨張率に等しいか、これよりもやや大きくなるように設計するステップとを含むことを特徴とする請求項１４に記載の方法。２０．前記方法が、前記回路（５１）を前記モジュール（１５５）上に配置するステップを含み、前記モジュールの上面（１６７）の面積が前記回路の下面の面積よりも大きいか、これに等しいことを特徴とする請求項１９に記載の方法。２１．前記温度補償手段（４）が、少なくとも１つの上部誘電層（１９３）と少なくとも１つのパターン層（１８１）とを備え、前記方法が、前記パターン層（１８１）を層（１８３）上に配置し、前記上部誘電層（１９３）を各パターン層（１８１）上に配置するステップと、前記上部誘電層（１９３）とパターン層（１８１）とに生ずる線膨張率が前記モジュールの上面（１６７）における線膨張率に影響を及ぼさないように、前記上部誘電層（１９３）とパターン層（１８１）とを前記モジュール（１５５）の層と比較して薄い層として設計するステップとを含むことを特徴とする請求項２０に記載の方法。