JPS598384A - シリコン配線基板 - Google Patents
シリコン配線基板Info
- Publication number
- JPS598384A JPS598384A JP57117024A JP11702482A JPS598384A JP S598384 A JPS598384 A JP S598384A JP 57117024 A JP57117024 A JP 57117024A JP 11702482 A JP11702482 A JP 11702482A JP S598384 A JPS598384 A JP S598384A
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- JP
- Japan
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- silicon
- substrate
- layer
- row
- wiring board
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- Pending
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- Containers, Films, And Cooling For Superconductive Devices (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、ジョセフソンコンピュータ等の低温で使用さ
れる電子デバイスの実装に適したシリコン配線基板に関
する。
れる電子デバイスの実装に適したシリコン配線基板に関
する。
従来の配線基板は、それに実装される電子デバイスが常
温付近で使用されるものであったため、半導体や金属に
比べて熱膨張係数の大きい各種有機系プリント基板が使
用されていた。そのためジョセフソン素子など低温動作
の電子デバイスを従来の有機系プリント配線基板に実装
して低温で使おうとしても、シリコンデバイス・テップ
と配線基板間の熱膨張係数の不整合によシ、はんだ接続
部が破壊して実用にならなかった。この改善策としてセ
ラミック配線基板や金属基板配線板が使用されているが
、これでも厳密には熱膨張係数がシリコンデバイス・チ
ップと一致しないため、より一層信頼性の高い配線基板
が望まれていた。
温付近で使用されるものであったため、半導体や金属に
比べて熱膨張係数の大きい各種有機系プリント基板が使
用されていた。そのためジョセフソン素子など低温動作
の電子デバイスを従来の有機系プリント配線基板に実装
して低温で使おうとしても、シリコンデバイス・テップ
と配線基板間の熱膨張係数の不整合によシ、はんだ接続
部が破壊して実用にならなかった。この改善策としてセ
ラミック配線基板や金属基板配線板が使用されているが
、これでも厳密には熱膨張係数がシリコンデバイス・チ
ップと一致しないため、より一層信頼性の高い配線基板
が望まれていた。
この要望に答えた従来技術として、ジョセフソン素子実
装用のシリコン配線基板が知らｎている。このシリコン
配線基板は、ジョセフソン素子の搭載されている基板を
はじめとして実装基板材料が全てシリコンでできており
、第１図のような構成となっている。第１図において、
１はジョセフソン素子、２と３と４はシリコン配線基板
、５はマイクロコネクタ用ビン（以下、マイクロビンと
称す）、６はマイクロコネクタ用ソケット（以下、マイ
クロソケットと称す）７を有するシリコン基板である。
装用のシリコン配線基板が知らｎている。このシリコン
配線基板は、ジョセフソン素子の搭載されている基板を
はじめとして実装基板材料が全てシリコンでできており
、第１図のような構成となっている。第１図において、
１はジョセフソン素子、２と３と４はシリコン配線基板
、５はマイクロコネクタ用ビン（以下、マイクロビンと
称す）、６はマイクロコネクタ用ソケット（以下、マイ
クロソケットと称す）７を有するシリコン基板である。
シリコン配線 ゛基板３と４にはプラチナ（Ｐｔ）より
なるマイクロビン５だけがはんだ付けされ、他のシリコ
ン配線基板２はそれ自身マイクロビンは有さす前記のシ
リコン基板３に垂直にはんだ付けされている。そして２
枚のシリコン配線基板３，４は、各々のマイクロビン５
をシリコン基板６のマイクロソケット７に挿着すること
によシ、相互に接続されるようになっている。
なるマイクロビン５だけがはんだ付けされ、他のシリコ
ン配線基板２はそれ自身マイクロビンは有さす前記のシ
リコン基板３に垂直にはんだ付けされている。そして２
枚のシリコン配線基板３，４は、各々のマイクロビン５
をシリコン基板６のマイクロソケット７に挿着すること
によシ、相互に接続されるようになっている。
しかし第１図のような公知のシリコン配線基板では、マ
イクロソケット７は単に、マイクロビン５だけが搭載さ
れたシリコン配線基板３゜４相互を接続する機能を果す
だけであるため、シリコン配線基板相互を密着して高密
度に積層するといった素子及び基板の三次元的実装が不
可能であった。更に、ジョセフソン素子１の付いたシリ
コン配線基板２をシリコン配線基板３に垂直に取付けて
いるため、シリコンの機械的強度の餉さが影響して機械
的及び熱的衝撃に非常に弱く、シリコン配線基板の長所
が十分引き出されていなかった。
イクロソケット７は単に、マイクロビン５だけが搭載さ
れたシリコン配線基板３゜４相互を接続する機能を果す
だけであるため、シリコン配線基板相互を密着して高密
度に積層するといった素子及び基板の三次元的実装が不
可能であった。更に、ジョセフソン素子１の付いたシリ
コン配線基板２をシリコン配線基板３に垂直に取付けて
いるため、シリコンの機械的強度の餉さが影響して機械
的及び熱的衝撃に非常に弱く、シリコン配線基板の長所
が十分引き出されていなかった。
本発明は上記従来技術の欠点を解決し、低温デバイス素
子を高密度に積層でき、しかも電気的及び機械的特性に
優れた超高速コンピュータ用の新規なシリコン配線基板
′ｆｃ提供することを目的とする。
子を高密度に積層でき、しかも電気的及び機械的特性に
優れた超高速コンピュータ用の新規なシリコン配線基板
′ｆｃ提供することを目的とする。
この目的は同一のシリコン基板にマイクロコネクタ用ピ
ン列とソケット列とを共に備えることによって達成でき
る。この場合ビン列はＰｔ等のマイクロビンを用いても
良く、あるいはシリコン単結晶基板上にシリコンウィス
カを成長させてこれを利用すれば超高密度のマイクロコ
ネクタが実現する。以下第２図〜第４図により本発明の
詳細な説明する。
ン列とソケット列とを共に備えることによって達成でき
る。この場合ビン列はＰｔ等のマイクロビンを用いても
良く、あるいはシリコン単結晶基板上にシリコンウィス
カを成長させてこれを利用すれば超高密度のマイクロコ
ネクタが実現する。以下第２図〜第４図により本発明の
詳細な説明する。
第２図は本発明の第１の実施例を示し、８は（１００）
面のシリコン単結晶基板、９けｐｔよりなるマイクロビ
ン、１０は水銀が充填されたマイクロソケット、１１は
冷媒流通のために設けられた穴である。マイクロビン９
及びマイクロソケット１０は各々シリコン単結晶基板８
上の配線導体工２と接続されており、必要に応じてジョ
セフソン素子（図示せず）に接続される。
面のシリコン単結晶基板、９けｐｔよりなるマイクロビ
ン、１０は水銀が充填されたマイクロソケット、１１は
冷媒流通のために設けられた穴である。マイクロビン９
及びマイクロソケット１０は各々シリコン単結晶基板８
上の配線導体工２と接続されており、必要に応じてジョ
セフソン素子（図示せず）に接続される。
なお、マイクロビン９とマイクロソケット１０は低温時
水銀の固体化で接続嗜固定される。第２図の実施例は次
の方法で作製した。まず、シリコンの（１００）簡単結
晶基板に公知の結晶面の選択エツチング法によシ徽細孔
列を作り、かかる２枚のシリコン基板８ａ、８ｂｔ−各
微細孔の中心が一致するように、低温用接着剤で向い合
せに張り合わせてマイクロソケット１０を作製した。シ
リコン基板を張り合せた理由は、各シリコン基板の微細
孔は第４図の如く断面が台形になり易いため、１枚だけ
だと水銀溜めの機能を果し難いからである。次に、上記
のシリコン単結晶基板にスパッタ法によりＮｂ にオブ
）膜を形成したのちエツチングにより所要のＮｂ配線を
作製し、その後、マイクロソケット１０の微細孔周囲及
びマイクロビンのはんだ付は予定位置にはんだとの密着
性改善のためＰｄ （パラジウム）膜を蒸着した。しか
るのち、高さ２００μｍ、外径１５０μｍのＰｔよりな
るマイクロビン９をＩｎ（インジウム）系合金によって
はんだ付けすることにより、本実施例のシリコン配線基
板８を得た。
水銀の固体化で接続嗜固定される。第２図の実施例は次
の方法で作製した。まず、シリコンの（１００）簡単結
晶基板に公知の結晶面の選択エツチング法によシ徽細孔
列を作り、かかる２枚のシリコン基板８ａ、８ｂｔ−各
微細孔の中心が一致するように、低温用接着剤で向い合
せに張り合わせてマイクロソケット１０を作製した。シ
リコン基板を張り合せた理由は、各シリコン基板の微細
孔は第４図の如く断面が台形になり易いため、１枚だけ
だと水銀溜めの機能を果し難いからである。次に、上記
のシリコン単結晶基板にスパッタ法によりＮｂ にオブ
）膜を形成したのちエツチングにより所要のＮｂ配線を
作製し、その後、マイクロソケット１０の微細孔周囲及
びマイクロビンのはんだ付は予定位置にはんだとの密着
性改善のためＰｄ （パラジウム）膜を蒸着した。しか
るのち、高さ２００μｍ、外径１５０μｍのＰｔよりな
るマイクロビン９をＩｎ（インジウム）系合金によって
はんだ付けすることにより、本実施例のシリコン配線基
板８を得た。
第３図は本発明の第２の実施例’ｃＭし、３層構造とな
っている。１３ａと１３ｂは（１１１）面のシリコン単
結晶基板、１３Ｃは（ｉｉｏ）面のシリコン単結晶基板
、１４は（１１１）面に成長させたシリコンウィスカを
利用したマイクロビン、１５は低融点合金を充填したマ
イクロソケットである。第３図の実施例は次の方法で作
製した。まず、直径２インチ、板厚０．２５１１１１の
各シリコン（１１１）簡単結晶基板１３ａ、１３ｂにマ
イクロソケット用の５０μｍφの微細孔をエツチングに
より作９、次いでマイクロピン列の予定位置だけ残して
基板表面をＳｉｎ、膜で被覆した。次にマイクロビンの
位置にＡ１１（＊）を蒸着し、ＶＬＳ法で直径２Ｑｐｍ
、高さ約３００ｐｍのシリコンウィスカを当該基板上に
成長させてから、炭酸ガスレーザによりシリコンウィス
カの高さを２５０μｍに調整した。しかるのちイオンブ
レーティング法によりシリコンウィスカのピン及び当該
基板の表面にＡｔ（アルミニウム）膜を形成し、ドライ
エツチングによって所要のＡｔ配線を作製したのち、マ
イクロソケット用の微細孔の周囲に低融点はんだとのぬ
れ性向上のためにＣｒ （クローム）膜これに次いでＣ
ｕ ’（銅）膜を蒸着した。一方、直径２インチ
、板厚０．２５ｍのシリコン（１１０）簡単結晶基板１
３Ｃに前記のシリコン（１１１）簡単結晶基板１３ａ。
っている。１３ａと１３ｂは（１１１）面のシリコン単
結晶基板、１３Ｃは（ｉｉｏ）面のシリコン単結晶基板
、１４は（１１１）面に成長させたシリコンウィスカを
利用したマイクロビン、１５は低融点合金を充填したマ
イクロソケットである。第３図の実施例は次の方法で作
製した。まず、直径２インチ、板厚０．２５１１１１の
各シリコン（１１１）簡単結晶基板１３ａ、１３ｂにマ
イクロソケット用の５０μｍφの微細孔をエツチングに
より作９、次いでマイクロピン列の予定位置だけ残して
基板表面をＳｉｎ、膜で被覆した。次にマイクロビンの
位置にＡ１１（＊）を蒸着し、ＶＬＳ法で直径２Ｑｐｍ
、高さ約３００ｐｍのシリコンウィスカを当該基板上に
成長させてから、炭酸ガスレーザによりシリコンウィス
カの高さを２５０μｍに調整した。しかるのちイオンブ
レーティング法によりシリコンウィスカのピン及び当該
基板の表面にＡｔ（アルミニウム）膜を形成し、ドライ
エツチングによって所要のＡｔ配線を作製したのち、マ
イクロソケット用の微細孔の周囲に低融点はんだとのぬ
れ性向上のためにＣｒ （クローム）膜これに次いでＣ
ｕ ’（銅）膜を蒸着した。一方、直径２インチ
、板厚０．２５ｍのシリコン（１１０）簡単結晶基板１
３Ｃに前記のシリコン（１１１）簡単結晶基板１３ａ。
１３ｂの微細孔と中心位置が一致するように、−辺１０
０μｍと大きな矩形の微細孔をエツチングで作製し、か
くして得たシリコン（１１０）簡単結晶基板１３ｃの両
側に前記のシリコン（１１１）簡単結晶基板１３ａ、１
３ｂを張り付けることＫより第２の実施例のシリコン配
線基板１３を得た。
０μｍと大きな矩形の微細孔をエツチングで作製し、か
くして得たシリコン（１１０）簡単結晶基板１３ｃの両
側に前記のシリコン（１１１）簡単結晶基板１３ａ、１
３ｂを張り付けることＫより第２の実施例のシリコン配
線基板１３を得た。
なお、第２の実施例でシリコン（１１１）面差板とシリ
コン（１１０）面差板とを使い分けした理由は次の通シ
である。第１にＶＬＳ法ではシリコン（１１１）面の（
１１１）方向のみにシリコンウィスカが成長するからで
ある。第２に、シリコン（１１０）面は選択エツチング
速度がシリコン結晶中で最も大きく、反対にシリコン（
１１１）面は最も小さいため、これらを組合せて穴径を
変えることにより簡単に低融点合金溜めを作製できるか
らである。同様な理由により （１１０）面のシリコン
単結晶基板の代りに（１００）面のシリコン単結晶基板
全使用することができる。
コン（１１０）面差板とを使い分けした理由は次の通シ
である。第１にＶＬＳ法ではシリコン（１１１）面の（
１１１）方向のみにシリコンウィスカが成長するからで
ある。第２に、シリコン（１１０）面は選択エツチング
速度がシリコン結晶中で最も大きく、反対にシリコン（
１１１）面は最も小さいため、これらを組合せて穴径を
変えることにより簡単に低融点合金溜めを作製できるか
らである。同様な理由により （１１０）面のシリコン
単結晶基板の代りに（１００）面のシリコン単結晶基板
全使用することができる。
第４図は第３の実施例を示し、２層構造である。１６ａ
はシリコン（１１１）簡単結晶基板、１６ｂはシリコン
（１１０）簡単結晶基板、１７は（１１１）面に成長さ
せたシリコンウィスカを利用したマイクロビン、１８は
低融点合金が充填されたマイク關ソケットである。この
実施例のシリコン配線基板１６は、シリコン（１１０）
簡単結晶基板１６ｂの微細孔が台形断面であること、並
びに（１１１）面のシリコン単結晶基板１６ａが（１１
０’）面のシリコン単結晶基板１６ｂの片９ＡＫだけ接
着されていることを除き、前記第２の実施例と同一方法
で作製しである。
はシリコン（１１１）簡単結晶基板、１６ｂはシリコン
（１１０）簡単結晶基板、１７は（１１１）面に成長さ
せたシリコンウィスカを利用したマイクロビン、１８は
低融点合金が充填されたマイク關ソケットである。この
実施例のシリコン配線基板１６は、シリコン（１１０）
簡単結晶基板１６ｂの微細孔が台形断面であること、並
びに（１１１）面のシリコン単結晶基板１６ａが（１１
０’）面のシリコン単結晶基板１６ｂの片９ＡＫだけ接
着されていることを除き、前記第２の実施例と同一方法
で作製しである。
以上各種の実施例をあげて説明したように、本発明のシ
リコン配線基板８，１３．１６は同一基板上にマイクロ
ピン列とマイクロソケット列を共に備えているから、ピ
ン列とソケット列の位置関係が逆な２種類のものを組合
せることにより、シリコン配線基板どうしを密着して簡
単に積層できることとなり、よってシリコン基板の脆さ
を克服し且つ高密度で機械的強度に優れ、低温デバイス
実装に極めて貢献することができる。なお、シリコン配
線基板を積層しても、基板中央部に穴１１をあけておく
ことによシ、冷却媒体が自由に流通するから素子の冷却
効□率を何ら低下させることがない。更に、マイクロピ
ン１４，１７としてシリコン単結晶基板１３ａ 。
リコン配線基板８，１３．１６は同一基板上にマイクロ
ピン列とマイクロソケット列を共に備えているから、ピ
ン列とソケット列の位置関係が逆な２種類のものを組合
せることにより、シリコン配線基板どうしを密着して簡
単に積層できることとなり、よってシリコン基板の脆さ
を克服し且つ高密度で機械的強度に優れ、低温デバイス
実装に極めて貢献することができる。なお、シリコン配
線基板を積層しても、基板中央部に穴１１をあけておく
ことによシ、冷却媒体が自由に流通するから素子の冷却
効□率を何ら低下させることがない。更に、マイクロピ
ン１４，１７としてシリコン単結晶基板１３ａ 。
１３ｂ、１６ａに成長させたシリコンウィスカを利用す
れば、ピンの直径をサブミクロンまで細くできるので超
高密度のマイクロコネクタが実現する。なお、シリコン
ウィスカを利用したマイクロピンはシリコン配線基板に
限らず、％ケーブル等のマイクロコネクタとしても適用
することができる。
れば、ピンの直径をサブミクロンまで細くできるので超
高密度のマイクロコネクタが実現する。なお、シリコン
ウィスカを利用したマイクロピンはシリコン配線基板に
限らず、％ケーブル等のマイクロコネクタとしても適用
することができる。
以上詳細に説明したように、本発明は、特に高密度実装
が要求される将来形低温デバイスを用いた超高速コンピ
ュータの超小杉化に寄与する。
が要求される将来形低温デバイスを用いた超高速コンピ
ュータの超小杉化に寄与する。
第１図は従来のシリコン配線基板を用いた実装形態を示
す断面図、第２図は本発明の第１の実施例を示す斜視図
、第３図は第２の実施例を示す断面図、第４図は第３の
実施例を示す断面図である。 図 面 中、 ８．１３及びｌｌｊシリコン配線基板、８ａ及び８ｂｔ
ｉシリコン（１００）簡単結晶基板、 １３ａ、１３ｂ及び１６ａはシリコｙ （１１１）簡単
結晶基板、 １３ｃ及び１６ｂはシリコン（１１０）簡単結晶基板、 ９はｐｔによるマイクロビン、 １４及び１７はシリコンウィスカによるマイクロピン、 １０．１５及び１８はマイクロソケット、１１は冷媒流
通用穴、 １２は配線導体である。 特許出願人 日本電信電話公社 代 理 人 弁理士光石士部 （他１名） 第１図 第２図
す断面図、第２図は本発明の第１の実施例を示す斜視図
、第３図は第２の実施例を示す断面図、第４図は第３の
実施例を示す断面図である。 図 面 中、 ８．１３及びｌｌｊシリコン配線基板、８ａ及び８ｂｔ
ｉシリコン（１００）簡単結晶基板、 １３ａ、１３ｂ及び１６ａはシリコｙ （１１１）簡単
結晶基板、 １３ｃ及び１６ｂはシリコン（１１０）簡単結晶基板、 ９はｐｔによるマイクロビン、 １４及び１７はシリコンウィスカによるマイクロピン、 １０．１５及び１８はマイクロソケット、１１は冷媒流
通用穴、 １２は配線導体である。 特許出願人 日本電信電話公社 代 理 人 弁理士光石士部 （他１名） 第１図 第２図
Claims (5)
- （１） 同一シリコン基板にマイクロコネクタ用ピン
列とマイクロコネクタ用微細孔列とを有し、これらピン
列と微細孔列とが夫々当該シリコン基板上の配線導体に
接続されているシリコン配線基板。 - （２）上記マイクロコネクタ用ピンがシリコンの（１１
１）簡単結晶基板上に成長したシリコンウィスカの表面
を導体で被覆してなるピンであることを特徴とする特許
請求の範囲第１項記載のシリコン配線基板。 - （３）上記シリコン基板が（１１１）面シリコン単結晶
の第１層基板と（１１０）面又は（１００）面シリコン
牟結晶の第２層基板とが張り合わされてなる基板であり
、上記マイクロコネクタ用ビンは第１層基板上に成長し
たシリコンウィスカの表面を導体で被覆してなるビンで
あり、上記マイクロコネクタ用微細孔は第１層基板の微
細孔とこの微細孔よシ大径で中心が合わされた第２層基
板の微細孔とからなることを特徴とする特許請求の範囲
第１項記載のシリコン配線基板。 - （４）上記シリコン基板が（１１１）面シリコン単結晶
の第１層基板及び第３層基板とこれら両基板間に張シ合
わされた（ １１０ ）面又はα００）面シリコン単結
晶の第２層基板とからなり、上記マイクロコネクタ用ビ
ン鉱第１層及び第３層基板の各々の上に成長したシリコ
ンウィスカの表面を導体で被覆してなるピンであり、上
記マイクロコネクタ用微細孔は第１層及び第３層基板の
夫々中心を合わされた微細孔とこれら微細孔よシ大径で
中心が合わされた第２層基板の微細孔とからなることを
特徴とする特許請求の範囲第１項記載のシリコン配線基
板。 - （５）上記シリコン基板はそのほぼ中央に冷媒流通用の
空隙部を有することを特徴とする特許請求の範囲第１項
又は第２項又は第３項又は第４項記載のシリコン配線基
板。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57117024A JPS598384A (ja) | 1982-07-07 | 1982-07-07 | シリコン配線基板 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57117024A JPS598384A (ja) | 1982-07-07 | 1982-07-07 | シリコン配線基板 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS598384A true JPS598384A (ja) | 1984-01-17 |
Family
ID=14701550
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57117024A Pending JPS598384A (ja) | 1982-07-07 | 1982-07-07 | シリコン配線基板 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS598384A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2000058205A1 (en) * | 1999-03-31 | 2000-10-05 | Seiko Epson Corporation | Narrow-pitch connector, electrostatic actuator, piezoelectric actuator, ink-jet head, ink-jet printer, micromachine, liquid crystal panel, and electronic apparatus |
| WO2000058204A1 (en) * | 1999-03-31 | 2000-10-05 | Seiko Epson Corporation | Narrow-pitch connector, pitch converter, micromachine, piezoelectric actuator, electrostatic actuator, ink-jet head, ink-jet printer, liquid crystal device, and electronic apparatus |
-
1982
- 1982-07-07 JP JP57117024A patent/JPS598384A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2000058205A1 (en) * | 1999-03-31 | 2000-10-05 | Seiko Epson Corporation | Narrow-pitch connector, electrostatic actuator, piezoelectric actuator, ink-jet head, ink-jet printer, micromachine, liquid crystal panel, and electronic apparatus |
| WO2000058204A1 (en) * | 1999-03-31 | 2000-10-05 | Seiko Epson Corporation | Narrow-pitch connector, pitch converter, micromachine, piezoelectric actuator, electrostatic actuator, ink-jet head, ink-jet printer, liquid crystal device, and electronic apparatus |
| US6577370B1 (en) | 1999-03-31 | 2003-06-10 | Seiko Epson Corporation | Narrow-pitch connector, pitch converter, micromachine, piezoelectric actuator, electrostatic actuator, ink-jet head, ink-jet printer, liquid crystal device, and electronic apparatus |
| US6601947B1 (en) | 1999-03-31 | 2003-08-05 | Seiko Epson Corporation | Narrow-pitch connector, electrostatic actuator, piezoelectric actuator, ink-jet head, ink-jet printer, micromachine, liquid crystal panel, and electronic apparatus |
| CN1298612C (zh) * | 1999-03-31 | 2007-02-07 | 精工爱普生株式会社 | 狭窄间距用连接器、静电传动机构、压电传动机构、喷墨头、喷墨打印机、微型机、液晶盘、电子机器 |
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