JPS62500901A - 積層電子回路モジュールの製造方法 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 積グ重ね回路層モジュールの製造装置及び方法産乳Δ茸盈 この発明は層状構造の組合せ高密度電子回路を製造する際の種々の問題点を解決 しようとするものである。

本願の譲受人に譲渡された、！９８５年６月２日発行の米国特許公報第４．５２ ５，９２１号および１９８５年Ｉ＋月５日発行の米国特許公報第４，５５１，６ ２９号の双方は、（例えばシリコーン製）デツプから成る複数のスタックを含む モジュールの用途を開示しており、該モジュールの各デツプはその端面に露呈さ れた隙間なく詰まった多数の個別電気リードをＹ丁する集積回路を担っている。

このように、積み重ねられたチップは３次元積層溝造体を成すとともに（各薄片 の端面により形成された）一端面にモザイク状の個別電気リード群を有する。こ れらの個別電気リード数は当該スタックのデツプ数×各デツプ上のリード数であ る。

上記多数のリードは緊密に接近しているため、種々のセンサー（例えば光検出器 ）または複数の読み出し端子等、各外部素子と個別に接続し、したがってこれら の個別接触素子に対し各リードを揃えて配列することが要求される一方、あらゆ る短絡回路を排除するため、非常に厳密な公差を維持して当該モジュールの表面 に各リードを位置決めすることが要求される。各デツプを積み重ねて単一構造体 を形成する際、各デツプが伸延する平面と平行および垂直方向の双方にミスアラ イメントが生じ易い。後者の垂直方向のミスアライメント問題の解決は非常に厄 介であった。

概して、この発明の目的は精密な公差内で各電気リードを配列する、複数のチッ プまたは他の基板から成るスタックを提供することにある。

上記公差は、例えば（当該チップモ面と平行の）Ｘ袖においてｏ、ｏｏ。

５インチ、（当該チップ平面と垂直の）Ｙ軸において０．００１インヂの公差に 近似するものとされる。Ｘ軸におけるアライメントはウェハからの各チップの切 り出し精度の関数となっている。Ｙ軸におけるアライメントは隣接デツプ間の接 着材料の厚さおよび各デツプの厚さの関数となりこの発明は基板層間に形成され る接着剤（好ましくはエポキシ樹脂）層の硬化の際、複数の回路担体層（好まし くは半導体チップ）から成るスタックが閉じ込められる固定具を提供する。この 出願において開示される新規な固定具の重要事項は： （ａ）　当該固定具内に、予め定められた高さに積み重ねられた層を規制して閉 じ込めるスタック閉じ込め空間を形成するとともに基部素子を設けて該居準素子 に各チップを接合ｕ・シめてＸ袖アライメントを達成し； （ｂ）　上記層材料と略同等の熟膨張係数を有する材料から当該固定具の複数の 壁体または規制素子を形成することである。

また、この発明は、各個別デツプのｊｌｌみ測定、所要厚みをａするチップ群の 選別、隣接デツプ間に所要量のエポキシ樹脂の塗布、各チップの平面と平行（即 ちＸ軸）方向にこれらのチップ（およびそれらの電気リード肝）の配列、および （ａ）各チップ平面と垂直方向に積み徂ねチップおよびエポキシ樹脂に圧力を印 加しかつ（ｂ）各リードをＹ軸に揃えて配列するために当該スタックを所定高さ となるようにする端壁部材による当該キャビティの閉鎖のステップを含む。

図面の簡単な説明 第１図は、前記各先願と実質的に同一であり、それぞれ電子回路を担う複数のチ ップ又は基板から成るスタックを含み、当該スタックを焦平面アブセンブリとし て装着する際に用いられる支持部材に固定された完成構造体の等角図である。

第２図は、第１図におけるスタックの等角部分分解図である。

第３図は、硬化処理前に当該国′定具の頂部に固着さＵ゛てキャビティを完全に 閉じるための最後の壁部材を欠いた固定具てあり、スタックの隣接層間のエポキ シ樹脂の硬化時に用いられる“固定キャビティ”積層形固定具の等角図である。

第４Ａ図及び第４Ｂ図はデツプ又は回路１（仮の個々の測定及び複数のチップを 含有している乾燥スタックにおけるそれらの測定に用いられるチップ測定固定具 を示し、第４Ａ図は測定ゲージとして用いられる変換器を備えた完成固定具の外 観を（縮小寸法で）示し、第４Ｂ図はデツプを含有しているシリンダー／ピスト ン機構体の縦断面図を（拡大寸法で）示す。

第５Ａ図及び第５Ｂ図は、第３図で示された固定具に挿入される前に、“ウェッ ピ（例えばエポキシ被膜）デツプ又は回路基板を積み重ねるのに適している装置 のあご補助アッセンブリを示しており、第５Ａ図は該アッセンブリの側面図、第 ５Ｂ図は第５Ａ図の１３−Ｉ３線断面図である。

第６図〜第１０図はそれぞれ積み重ね層の挿入前の仕上げまたは“固定キャビテ ィ”固定具の平面図、端面図、底面図、左側面図及び右側面図である。

第１Ｉ図及び第１２図は、硬化工程時に過剰なエポキシ樹脂を逃がすキャビテイ 壁の溝の形状および設置位置を示す図である。

第１３図〜第１７図は、複数の色から成る“ミニスタック”、即ち完全スタック を形成する以前に部分スタックとして一緒に接着される層を低減Ｕ“しめたスタ ック用の固定具を示すことを除いて第６図〜第１０図に対応する図である。

第１８図及び第１９図はそれぞれスプリングクリップがスクリューヘッドとサイ ドバー間に取り付けられた、第６図〜第１０図の組み立て固定具の平面図および 側面図である。

友檄鮭 第１図は多数の５１４から成るスタック１２を示す。各層は半導体（好ましくは シリコーン）チップで、これらのチップは、光り検出器においては、前面又は焦 平面であるアクセス平面１６で終端する適宜な電気リード（導線部）を有する集 積回路を担っており、該アクセス平面１６上で各リードが非常に狭まった間隔で 分離された光検出器と電気接続される。

スタック１２は実質的に“ザンドウィッチ”又は積層構造とされ、隣接チップ間 を適当な接着剤で固着した多数のシリコーンチップ又は基板から構成される。こ のスタックの形状は、各チップの表面が矩形であるから矩形平行六面体として記 載されろ。場合によっては、原理的に立方体としてもよい。複数のチップから成 るスタックは熱伝達もしくは冷却機構体としても作用する支持ブロック１８に装 着する一方、該支持ブロック１８は大形アッセンブリにおいて当該スタックおよ びその支持ブロックの固定に用いられる装着スタッド２０を有するようにしても よい。概括的に、複数のシリコーンデツプから成るスタックと支持ブロックとの 組み合わせたものがモジュールアッセンブリといわれる。

第２図において、スタック１２の分解図が示され、個別に形成された複数のシリ コーンチップ１４を含むことが分かる。これらのチップ１４は積み重ねられかつ 互いに接着された後、その前面もしくは焦平面にアクセス平面が、そのアクセス 背面にバック平面配線３０が設けられる。

この発明は複数のチップもしくは基板から成るスタックの製造にあたり極めて厳 密な要件を扱うものであり、よって特に前面における各電気リードは互いに適当 に離間させられる。焦平面モジュールを製造するにあたり遭遇する要件は、また 高密度包装電子回路が極狭間隔の電気リード群（即ち、中心間隔が０．００２〜 ０．００４インチ程度に狭められた）から成る（各接触素子を分離すべく）アク セス平面接続を要するような他の場合に遭遇するものである。

以下の説明における簡略化のために、各チップの平面と平行な方向における位置 に各デツプを配置しかつ保持することをＸ軸アライメントという；各チップの平 面と垂直な方向における位置に各チップを配置しかつ保持することをＹ軸アライ メントという：　Ｘ軸アライメントは多数の積み重ねられたチップにおける各電 気リードが“垂直”ライン上に保持される。そのような各ラインの正確な“水平 ”間隔は各チップにおける集積回路の形成精度に依存する；所定の垂直ラインに おける各電気リードの正確な“垂直゛間隔は各チップの作用表面が基本的に等間 隔を存することに依存する。

積み重ねチップから成るモジュールを製造するにあたり数々の努力が払われてき た。最初、”Ｙ”アライメントはモジュールの組み立てにあたり立方体を押し込 んでチップおよび接着ラインの厚み寸法の関数とするのに該固定具が利用された 。この固定具はスタック高さの調節が不可能であるから”Ｙ”アライメント問題 を有している。

広汎な分析および試験を行った後、接着剤又はエポキシ樹脂の硬化時、積み重ね られたチップを“固定キャビティ”又はスタック閉じ込め構造体に詰め込む必要 があることが分かった。換言すれば、当該固定具の谷内　壁又は他の位置基準素 子は積み重ね層モジュールがぴったり嵌まり込み、予め定められた高さ寸法とし かつ予め定められた容積となるようにする必要がある。

又、上記キャビティ又はスタック規制空間を画定する各規制壁又は位置基め素子 は当該チップ材料のらのとてきる限り近似した熱膨張係ｔを有する十オ料て形成 する必要がある。この目的に合った好ましい材料としてモリブデンがあり、その 熱膨張係数は約４．９Ｘ　ｌ　Ｏ−’インヂ／インチ／℃である。一方、シリコ ーンヂ・ノブの熱膨張係数は約４．２ｘ　Ｉ　Ｏ−。

インヂ／インチ／℃である。６ＸＩＱ−’インヂ／インヂ／℃の熱膨張係数を汀 するコバールが汎用祠料として用いられてきた。

−・時、硬化処理時に各デツプに対するＸ軸アライメント圧力を維持するために 固定キャビティ機＋１が体内の“緩衝材”として、たとえばラバー等の弾性材製 小片を詰ぬることが好ましいと考えられたことがあった。しか（７ながら、この 方法は硬化時にラバーの熱反作用によりＹ軸アライメントを妨害するため早々に 破棄された。

むＩ、ろ面倒と思われる方法が所望の結果を得るのにＧ用であるようだ。

この方法は、現在の形式では各デツプを操作する３つの個別固定具が使用される 。

この方法を詳述するｎｒｊに、第３図に示す固定キャビティ購造体に注目して欲 しい。この図面において、」ユ記キャビティは仕上げサイドバー（図示しない） を除いて閉鎖されろ。第３図の完全キャビティには総計６−）の壁部材が用いら れ、この場合、６つの壁部材のうち２つを省略することができる。プラットフォ ーム部材３２は２つの“ブロック形“ｍ目４、即ち長ブロック部材３４と短ブロ ツク部＋（３Ｇを支持するとともにそれらに適当なりランピングねじにより緊締 される。

積み重ねチップを適宜にキャビティ３８に設置した後、３つの付加壁が付は加え られる。それらの１つはプラットフォーム部材３２およびブロック部材３４に固 定されるキャップ部（第４０であり、該ギャップ部材４０は各チップの平坦な表 面を抑圧、即ち各チップの・Ｖ面に垂直方向に圧力を印加する内壁に隆起部４２ を有する。最後の２つの側面部は２つのサイドバ一部材によって閉鎖され、その １つを４４で示す。各サイドバ一部材はブロック部材３６とキャップ部材４０に 固着される。当該スタックへの圧力が増加するにつれてギャップ部材４０の位置 が変化するため、キャップ部材に各サイドバ一部材を保持するクランピングねじ はサイドバ一部材本体に適宜に広げて設置Ｊたスロ・ノドに挿通さＵな１：ｌれ ばならない。

各チップまたは基板は一般に適当な（材料のウェハからスライシングにより形成 されろ。この好ましいＪへ導体（Ａ料はノリコーンてあり、他の（オ掛てあって らよい。このウェハは最初所望のデツプ厚さおよび全体にゎｆコり均一の厚さと なる（出来る限り厳密に調整される）まで研摩される。

一方、種々の分析および試験により各チップの厚さおよび平坦さは積み重ね工程 において主要問題を生起させるに充分に変えられることが実証されている。

一般に、ウェハに集積回路を形成するため該ウェハを所要の厚さとなるまでラッ プおＪ−び研厚し、次いで各ウェハを例えば３６個のＩｃチップにスライスされ る。洗浄後、所定のモジュール用の各チップは顕微鏡検査をしてあらゆる欠陥デ ツプの検出およびその廃棄が行な１つれる。次いで、慎重な較正の乙とに各チッ プのすさが測定される。６チソブを測定することにより選別が行なわれ、好まし くはコンピュータに蓄積したりさおよび導体縁間距離データを用いて電気リート 位置公差を１イを持するために最適の積み重ね順序が進定される。換言すれば、 位置ずれの累積を回避するために規定寸法より僅かに大きいチップの次に規定厚 さより僅か小さいチップを積み重ねるようにされる。

個々の壬ツブの厚みおよび積み重ねデツプの厚み（エポキシ樹脂を除く）の双方 のチップ厚み測定用固定具を、そイＬぞれ第４Ａ図および第・１８図に示１−０ この装置は加圧操作式機器であり、予め定められた最適圧力の下でチップの測定 を行い、このようにして寸’ｔＬｔ？ｆ度の損失が防止される。以降の各操作工 程においてら同一の圧力が用いられる。この開示されたチップ厚み測定方法は０ ．０００１インチの精度てらってチップの測定を行うことができる。

谷デツプは梧本的に完全平坦度および規定ηさに関する２種類の偏差を打する傾 向がある。チップは若干凹形状を成していると、加圧されて平坦状とされるとＵ さ測定誤差を生じることになる。一方、チップが一点において他の点４上りも７ みが大きいとその断面において縁形状効果を呈する。

第・ｌ　Ａ図および第４Ｉ３図に示す装置はこれらの誤差に適応するように設計 されたものである。凹形状問題は各チップを加圧下で測定および積み重ねを行っ てそれらを十分に平坦状にするとともにそれらか損傷する可能性を最小限にする ことにより解決される。他法の縁形状問題は当該装置に支持パッドを配置して加 圧下で各チップの高さを自動調節することにより解決され、このようにしてチッ プが確実に平坦化されない場合にける損傷が防止される。

第４Δ図に示すように、固定具４５がスタンド４７に支持されるとともに該スタ ンド４７にまたねじ付コラム４９が支持される。垂直可調整アーム５１はねじ付 コラム４９とかみ合う雌ねじ付カラー５３に固着された一端部を有し、該カラー およびアームの垂直調整を行えるようになっている。アーム５１の他端は二股状 クランピング伸延部５５を有し、ノブ５７により調節されるねじ付ステムにより 緩められあるいは緊締される。伸延部５５は適当な寸法測定ゲージを所定位置に クランプする。これにはソニー（Ｓｏｎｙ）Ｄ　Ｚ　−５００デジタルゲージが 適している。このデジタルゲージは外チューブ５９を備え、核外チューブ５９に 望遠鏡状にスプリング付勢プラジャ６Ｉが装着され、該ブラジャ６１の下端部に 固定具４５の頂部のゲージボタンと係合させられたチップ６３が設置される。

上記ゲージはメータ６５の測定寸法のデジタル読み出しを行う変換器であり、該 メータ６５はワイヤ６７を介して電気制御信号を受け取る。

測定を行うにあたり、固定具４５が初めの“空“位置に在るとき０にリセットさ れる。

第４Ｂ図に示すように、固定具４５の頂部に収容部５０が設けられ、該収容部５ ０に個別のデツプ又は積み重ねチップが測定のために挿入される。チップ又はチ ップスタックが自動高さ調整プラットフォームもしくはバッド５２に支承され、 該プラットフォームもしくはパッド５２とピン５４とピボット運動するように係 合させられる。第４Ｂ図に示すように、このピン５４の軸が当該図面の平面に垂 直に伸延している。チップ又はチップスタックの頂部は、ピン５８とピボット連 動するように組み合わされた自動高さ調整バッド５６を介して下方への作用圧力 下で係合されかつ配置され、第４Ｂ図に示されるように該ピン５８の軸は当該図 面の平面と平行に伸延している。ピン５４および５８の軸を直線関係にさせるこ とにより加圧下でチップの高さ調節を行うことができる。

固定具４５は空気圧シリンダとピストンの結合体であってもよく、シ・リングハ ウジング６０が固定ベース６２にボルト止めされかつ垂直に延在する円筒状壁体 ６４と上方ピストン行程制限壁体６６から形成される。

ピストン又はダイヤフラム６８がシリンダ内で垂直に往復動するようにされかつ 圧力応答可動壁体７０、各チップの側面に沿って延びる垂直伸延スカート部分７ ２および当該デジタルゲージのチップ６３と接触するようにしたゲージボタン７ ６を担うキャップ７４から構成される。この構成により正確かつ精密なチップ厚 み比較測定を行うことができる。

シリンダハウジング６０内でピストン６８を下方に移動させることにより該ピス トンの上方のチャンバ内に加圧下の空気（又は他の流体）が導入される。最初、 加圧空気は可動壁体７０の上部に入り、その後膣可動壁体７０が下方に押圧され るにつれて該可動壁体７０の上方の空間を充満する。加圧空気がチャンバ７８に 入り込むまで、該可動壁体は圧縮スプリング８０を介して最上位もしくは２０引 き込み位置に保持される。

チップ測定が行なわれる圧力は好ましくは約６００ｐｓｉ（ボンド／インチ２） とされ、チップへの全圧ノＪｈ月５０ボンドとされる。これは非常に高くかつ幾 らかのチップが損傷を負うかもしれないが、実験によれば究極のアライメント精 度に対し可なり高い圧力を要することか示される。

厚みデータの比較性および一貫性を保証するため、全体にわたり同一圧力を使用 することが不可欠なことである。

スタック用チップの選定は一部分は所望の厚みとの一致性および一部分はそれら の回路の顕微鏡検査に基づいて行なわれる。現実の良品率、即ちモジュール組み 立てに適したチップのパーセンテージはウェハから原始的に切り出されたチップ の５％程度の低いものである。この良品率パーセンテージはＩＣ（集積回路）製 造業者が厚みおよび回路の一貫性を改善出来る程度に改善しなければならない。

各チップの測定が行なわれた後、コンピュータ蓄積チップ厚みデータを用いて好 ましいチップの積み重ね順序が定められる。次いて、第４Ａ図および第４Ｂ図の 装置を用いてチップの乾燥スタッキングが行なわれる。この乾燥スタッキング時 、実寸法を予定寸法と比較するために各チップが当該スタックに連続して付加さ れる毎に測定が行なわれる。これらの測定の全てにおいてデツプへの圧力は同一 、即し約６００ｐｓｉ（ボンド／インチ２）とされた。も（２これらの測定寸法 が所望寸法と一致しないならば、チップ交換か行なわれる。

モジコール組み立て方法の複雑さを増大する要因の１つは１つのモジュールに所 要のデツプ数が大きいことである。最も発展した作業における積み重ね層数は１ ２８である。仮に各デツプ端の曲面に１２８個の電気リードが設けられていると すると、当該モジュールの萌平面におけるリートの全数は１２８ｘ１２８＝＋６ ，３８４となる。

単一のスタック組み立て工程において＋２８の層を積み重ねることおよびこれら の層間のエポキシ樹脂を硬化することはＹ軸における公差を９イｒ持するのに非 常に困難となる。換言すれば、公差の累積が全数１２８の連崎層の全体にわたり 行なわれる。この公差問題を低減する手段は各サブスタックを完成さけることで あり、各サブスタックは少数の層を有し、所要数のサブスタックを結合して完全 スタックが完成される。例えば、第１３図〜第１７図の小キャビティ固定具が積 み重ねおよび硬化に使用することができる１次いで、これらのスタックの８個を 積み重ねか一つ硬化して１２８層のスタックか完成される。このザブスタックに より当該スタックにおＩＪろリート配置の公差を可なり綿密なものに維持するこ とができる。これは全チップの・）らの少数が公差累積に寄ＪｊＩ″るという１ を実に依るらのである。

乾燥スタッキング測定か−）まく行なわれろと、次ぎの工程はウェットスタッキ ングである。これは隣接チップ面間にエポキシ樹脂を拡布４゛ることを含む。最 初のエポキシ樹脂塗布量は実質的に完成モジュールに存在する爪より多くされる 。言い替えれば、エポキシ樹脂の大部分が仕上げ工程時（、ブスクィーズアウト ”される。しかしながら、凸チップの全面を湿潤さＵ゛ることは不可欠なことで ある。チップ間のエアポケットは許されない。このように過剰のエポキシ樹脂が 有効に使用されかつ必要に応じて逃される。

固定キャビティ硬化固定具もしくは装置にスタックを挿入する萌にエポキシ樹脂 被覆チップの積み重ねを完成するために、″ウェットスタッキング固定具と称さ れる第２の固定具もしくは装置が使用される。第５Ａ図および第５Ｂ図はウエッ トスタッキング固定具のあご形補助アッセンブリを示し、該アッセンブリは過剰 接着剤のスクィーズアウトを行ないかっＹ軸寸法を完成司法より１〜２ミリイン チ（ｎｉｌｓ）高くなるようにするのに用いられる。あご形補助アッセンブリの 内側にウェットチップを債み重ねた後、該あご形補助アッセンブリが適当に加圧 して挿入されろ。このあご形補助アブセンブリは（ａ）当該スタックの底部を支 持する隆起した上方突出中央部８４を有する下あご８２、（ｂ）当該スタックの 頂部を押し下げる隆起した下方突出中央部８８を有する上あご８６、および（ｃ ）適当な固定部材９４により互いに固着された側壁部材（ｔＪ字形）９０および ９２（第５Ｂ図参照）から構成され、積み重ねチップが閉じ込められる実質的に 方形（又は矩形）空間９６を包囲している。エポキシ樹脂排出用に壁部材９０お よび９２のデツプ対抗面にそれぞれｉｉ４９８が設けられる。次に硬化が行なわ れるまでエポキシ樹脂は液状のままとされ、よって各チップの相対的滑り動作は 当該ウェットスタツギング条ｅ［：において可能とされる。あご８Ｇおよび８２ 間に加えられた圧力は完成寸法より１〜２ミリインヂ大きい寸法に当該スタック を絞り込む。

あご８２および８６間にチップを債み市ねる萌に、これらのあご８２および８６ が洗ａトされ、エポキシ樹脂が準備されかつ計量シリンジに入れられる。好適な エポキシ樹脂としてエボテック（Ｅｐｏｔｅｋ）ｔ［３７７がある。各デツプが 一時に積み重ねられ、その後各デツプが入れられ、計量された所定量のエポキシ 樹脂がそのデツプの頂部に挿入される。このエポキシ樹脂は滴状に加えてもよく 、その後シリンジの壬ツブの回りに拡散させられる。この期間中、スタック領域 ９６の両側面が解放される：即ち頂部側面および壁部材９２により包囲された垂 直側面とである。

各デツプの頂部に塗布されるエポキシ樹脂量は同一とされる。上述したように、 各チップの係合面を完全に湿潤さＵ・ることか重要であるから、エポキシ樹脂■ は仕上がり接谷剤ラインに残留するよりもはるかに多い量とされる。当該デツプ から固定具、即ち第５Ａ図に示すようなウェットスタゾキング固定具および第６ 図〜第１０図に示すような佳」二げ固定キャピテイ固定具の双方に過剰エポキシ 樹脂を逃す設備が設けられる。

完成モジュールにおけろｌ’５ｌｆ１着剤ラインの実［ゾさ寸法は　００２〜０ １０ミリインチとしなければならない。この寸法は、固定キャビティのＹＸｊ法 、例えば５０６ミリインチから乾燥積み重ねチップの全厚さ寸法、例えば５０８ ミリインヂを差し引くとともに該差値（８ミリインチ）接Ｗ　剤ライン数（１２ ８チツプモジユールにおいては１２７）で除算したらので、約０５０６ミリイン チの平均接着剤ライン厚さとされる。

ウエットスタッキングの完了後、テフロンから成りかつ舌抑圧片と類似形状の小 形工具を用いて各チップを上記空間９６にゆっくり押圧する。

これは各デツプの予備アライメントを行なう。その後、壁部材９２が当該スタッ クの頂部のみを解放したままでＵ字形壁部材９０に固定される。

次に、上あご８６がその中央部８８を当該スタックの頂部と係合させて位置決め される。次にあご補助アッセンブリが適当に加圧して挿入され（図示しない）、 上および下あご８６および８２間に圧力を印加して複数チップから成るウェット スタックを圧縮する。押圧力により上あごの動きが側壁部材９０および９２とか み合って停止するまで核上あごが下降させられる。これで、第６図〜第１０図に 示すように、エポキシ樹脂を含む各デツプから成るスタックが仕上げ固定具に挿 入される。前述したように、エポキシ樹脂硬化時、完成モジュールの予め定めら れたスタ、ツク高さと同等の深さを有するキャビティにおいて積み重ねチップの 閉じ込めを行なわないことには完成モジュールにおける所要公差を得られるはず がない。Ｘ軸においては、おそらくそうする必要はないが固定キャビティを完全 に閉鎖するようにすると有利である。

第６図〜第１Ｏ図に示す固定キャビティ積層固定具の完全閉鎖式のらのにおいて は６つの分離壁部材が設けられ、適当なオーブンにおいて好ましくは１２０〜１ ５０℃の温度範囲内で１〜３時間の期間硬化が行なわれるようになっている。各 壁部材はチップ材料と同様の熱膨張係数を有する材料から形成する必要があるも のと考えらる。上述したように、コバールはシリコーンチップスタックを包囲す る固定具における適当な壁材料である。これらは最初粗加工され、次いで非常に 高温に上昇させられ、室温に戻されて応力が緩和される。その後、コバール壁部 材は仕上げ加工されて所要の精度とされる。

第６図〜第１Ｏ図に示す固定キャビティ固定具の各壁部材は第３図に示すものに おけるものと対応する。第６図は平面図、第７図は端面図、第８図は底面図、第 ９図および第１０図は側面図に相当する。この方位は当該固定具の組み立て時に 適用される。好ましくは、第７図における端部に対向する端部は下方に配向され 、よって各チップが硬化時水平配向とされる。

第９図および第１０図の底面図に見られるプラットホーム壁部材３２ａが長ブロ ック部材３４ａ（第９図）および短ブロツク部材３６ａ（第１Ｏ図）を支持する ために設けられる。平面図（第６図）かられかるように、ブラット７１；−ム部 付３２ａに部材３４ａおよび３６ａを装着することによりキャビティ３８の３つ の側面か閉しられる。各部材はｌ又はそれ以上の合わＵ°ピン１０２による初期 アライメントを行なった後、少なくとも１つのねじ１００を介して各隣接部材に 固着される。各ネジ１００のヘッドは当該固定具の少なくとも２つの外側面に固 着され、これらの外側面が組み立て工程時底面として使用される。

」二足固定具の内壁面に存在するツノ刹エボギン樹脂に起因してモジュールの硬 化後、該固定具の解体にあたり問題が生じる。“分離”ねじを使用して除去する 必要が有り、これらのねじは隣接キャビティ形成部＋４を強制的に分離さけるの に用いられる。このために、各ねじ１００が近くの部材における大形ねじ付開口 ＋０４を貫通して伸延するととらに遠くの部材における小形ねじ付開口＋０６と 係合することはない。これにより固定具の解体時に大きな戻しねじが該開口に１ ０ねじ込まれる。この戻しねじは遠隔部材とかみ合った時近接および遠隔部材を 分離させる。

３つの部材３２ａ、３＝Ｌａおよび３６ａが互いに固定されると、キャビティ３ ８の３つの側面が閉じられる一方、３つの側面が解放される。硬化後、固定具か らスタックを除去し易くする括礎手段として、当該キャビティの全内側面を被覆 する離型材料が用いられる。離型材料の有効な塗布を確実に行う好ましい方法は 次ぎの工程を含む：（ａ）キャビティの清掃；（ｂ）固定具の加熱（壁部材の解 体を含む）：（ｃＸ磨かれた）全内面（解体壁部材を含む）に離型材料を塗布す る：（ｄ）固定具の乾燥：（ｅ）その再加熱；（ｆ）もう１つの離型材料の塗布 である。離型材料の塗布後、チップのウェットスタックがウエットスタッキング 固定具（第５Ａ図および第６Ａ図）から除去されるとともに（過剰エポキシ樹脂 を払拭した後）仕上げ固定具に挿入される。第１Ｏ図に示される位置のキャビテ ィにより積み重ねデツプの平面が実質的に垂直方向に伸延させられる。

Ｘ軸におけるチップのアライメントがキャビティ内で次ぎのようにして各積み重 ねチップを配向さ仕ることにより遂行される。（ａ）それらのアクセス平線面部 （即ちそれらの電気リード妃線端面部）が（第１０図に示すように）上方に向（ ｙられ、かつ（ｂ）これらのチップの谷側面が長ブしＪツク部材３４ａ（第６図 ）を介して設けられたキャビテイ壁＋１０に対向して配列される。このようにし てアクセス平面に対向するモジノールの甲面がブラットホーム部材３２ａに載置 される。好ましくはウェットスタッキング時に使用されたと同様のテフロン塗布 工具を用いて各チップのＸ軸アライメントがそれらのデツプを壁１１０に押圧す ることにより確実に実行される。顕微鏡検査を用いてデツプと壁間の相げ接続部 を検査することにより各デツプが実際に括準壁１１０に対向した所定位置に位置 させられる。Ｘ軸アライメント時にアクセス（ド面をに方に向けさせることは当 該アクセス平面において検査しようとするアライメントにせしめることであり重 要なことである。しし、他のモジュール面がＸ軸アライメント用に使用されると 、チップ領域寸法に若干の変化が生じてアクセス平面にミスアライメントが生じ る。これは、その後に各アクセス平面電気リードを個別の検出器又は他の読み出 し素子と接続させるのに各電気リードの位置公差を厳格に維持することが要求さ れるので許容しがたいことである。

この時点で、２つ又は３つのキャビテイ壁部材が土だ組み立てられていない。キ ャップ部材４０ａは既に当該［ろ１定貝に取りｆ：Ｉけられて該キャップ部材４ ０ａの隆起面４２ａが積み重ね−ｆ・ツブの両面を垂直方向に押圧しているが、 最終位置までは押し下げてはいない。他の２つのキャビテイ壁部材は２つのサイ ドバ一部材４４ａおよび４５ａとされ、これらの部材は図中鎖線で示される。

構成および仕」−げ固定具の組み立て工程を改良した変形例を構成することがで きる。最後の２つの壁部材であるサイドバ一部＋４’　４４　ａおよび４５ａは 省略してもよい。これは前述したように基準面として壁１１０を用いてＸ軸アラ イメントを完成させること力咄来るからである。総合Ｙ軸寸法の確立を行うため にキヤ・ツブ部＋４’４０ａは必要である。デツプスタックが壁１１０に対して 挿入されかつ配列される而又は後に取り付けるかどうかは選択事項である。一方 、Ｘ輔アライメントが完成されるまで最終位置に押し下げて固定されることはな い。サイドバ一部材、１４ａおよび４５ａ部十オが設けられた第５および第６壁 部材を用いる場合、もし各チップがサイドバ一部材４４ａおよび・１５ａに対し 相対移動するのであるならば、積み重ねデツプの損傷を防止するため、キャップ 部材４４ａおよび４５ａをキャップ部材４０ａおよびブロック部材３（ｉａに固 定するねし１００が両部材４４ａおよび・１５ａに設けた馬鹿穴を貫通させるよ うにしなければならない。又、第１８図および第１９図に示ずねじ１００はサイ ドバ一部材４４ａおよび４５ａに対し剛性力よりもむしろ弾性拘束圧力を付勢す ることが好ましい。第１８図および第１９図は好ましいサイドバー拘束器具を示 す。ねじ１００は図中右側面に配置され、該図における左側面において省略され る。左側面に馬鹿穴＋０１および“スタンドオフ“部９１０３が示される。右側 面にサイドバ一部材とねじ１００のヘッド間にスプリングクリップ１０５が示さ れる。このねじ１００はスタンドオフ部材１０３と係合するまで緊締して下降さ せられる。その後、スプリングクリップ１０５はサイドバ一部材に弾性拘束力を 印加する。

固定キャビティ３８を包囲するコバール部品が慎重に組み立てられて正確な所定 寸法とされる。測定のための予備アッセンブリにおいてねし＋００の緊締にあた りある大きさのトルクが加えられる。新しい作業が試験されてたとえコバール部 品の最終アッセンブリが各ねじにそれぞれ冗なったトルクを用いて行なわれたと してもキャビティの所望寸法が若干変更せしめることができる。硬化時のキャピ テイ寸法の修正は成功させるためには不可欠なことであるから、最終アッセンブ リ時に機械工によるアブセンブリ部品の製作時に用いられると同様のねじ締トル クが実質的に適用されることは重要なことである。締めトルクが反復的にキャビ ティ寸法を定めるものであるから、好ましい締めトルクは約１７６インヂーボン ドとされる。

キャビティ３８および挿入スタックが完全に阜備されると、全アッセンブリかオ ーブン内に設置され、当該エポキシ樹脂を硬化するのに適した７Ｗ度で所定期間 加熱され、これにより完全に集積したモジュールが得られる。上述したように、 硬化に適当な温度は１２０〜１５０℃とされ、適当な期間１〜３時間である。硬 化時、各チップ平面が実質的に水平となるように当該固定具が配向さＵられる。

換言ケれば、当該固定具の右端部１１２が第１０図に示されるように（又は第９ 図に示されるように左端部）が硬化中底面とされる。この配向の目的はチップ間 におけるある位置からの不均一なエポキシ樹脂の漏洩を防止することである。

完全な包装を行うために過剰エポキシ樹脂が使用されるので、キャビティにおい て槍み重ねられたスタックから幾らかのエポキシ樹脂を逃さなければならない。

そうしないと、種々の問題、たとえばチップを移動させる圧力の発生し従って当 該スタックを歪ませる等が発生ずる。エポキシ樹脂の逃しはキャビティ３８の壁 に溝を設けることことにより容易に行える。第１１図および第１２図は好ましい エポキシ樹Ｒｒ１誹出溝を示す。第１１図はスタックの頂部および底部で使用す るのに好適な“格子縞°模様を示し１．即ち、路壁が各デツプ平面と平行な平面 内に延びるとと乙に各チップを互いに抑圧するのに用いられる。両端チップの平 坦チップ面が隆起した“島部分′１１４に共に支持される。エポキシ樹脂が内部 連絡溝網１！６を介して排出されるようになっている。第１２図は積み重ねられ たチップの縁部と係合う４つの壁のそれぞれに使用するのに適した一８１様例を 示す。チップ壁連携は長手軸に延びるリッジ１１Ｂと対向して行なわれる。残り の領域はエポキシ樹脂の排出に利用でき、長手方向に延びるＦＩＩｔｌ　２０お よび完全にくぼんだ中央部分１２２を含む。エポキシ樹脂の硬化後、固定キャビ ティ部分の解体にあたり厄介なことになるから、当該硬化処理は以下の２つのス ッテプで行うことが好ましい。

第１ステツプはキャビティ閉じ込めスタックを十分に密着させてチップが変位す るのを防止する。次いで該キャビティからスタックを取り外し、自立構造ユニッ トとして当該スタックの硬化を行う。

上述したように、まず少数チップを有する小形スタックを形成してから完全スタ ックを形成したほうが良い。第１３図〜第１６図は１２８ＦＪの代わりに１６１ １を含む°ミニスタック゛を提供するために使用される固定具の壁部材を示す。

第１３図〜第１７図における壁形成部材には、添字すを用いた点を除き前記図面 における対応部材と同−数字符号が付される。第１３図〜第１７図におけるスタ ックのＹ軸寸法は第６図〜第１Ｏ図における比較対照寸法の１／８であり、（キ ャップ部材４０ｂ上の）表面４２ａと短ブロツク部材３１３ｂの内方端面間のキ ャビティ３８ｂの大きさは第６図〜第１０図のキャビティ３８の大きさのｌ／８ とされる。

又、短ブロツク部４ｉ３６ｂの長さは当該キャビティの残りの長さを満足するよ うに増大仕しめられる。幾つかのミニスタックを形成した後、それらの幾つかが フルサイズキャビティ内で積み重ねられるとともに互いに固着して完全スタック が形成されろ。元のエポキシ樹脂は２度の硬化処理に耐えられるものとされ、そ のようにできることは既に証明されている。

面述したように、ここに記載された器具もしくは装置と方法は当該明細書の導入 部分に要約されるような種々の優れた作用効果を奏する。また、この発明の原理 は（ａ）Ｆｌ々の基板材料、例えば水晶とがサファイア製基板に対し、又（ｂ） どのような状聾においてもアクセス平面のＸ軸およびＹ軸における正確なリード 配列が要求される場合にも有用である。

以下の請求の範囲は開示した特定の実施例を包含するのみならず、先行技術によ り最大限に拡大されかつ内包するように説明された発明概念を包含するものであ る。

ＦＩＧ　２　ＦＩＧ　３ ＦＩＧ、４ａ ＦＩＧ、９　ＦＩＧ、　７　ＦＩＧ、ｌ○ＦＩＧ、ＩＩ　ＦＩＧ、１２ ＦＩＧ　１６　ＦＩＧ　１４　ＦＩＧ　１７国際調査報告

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．各層がスタックの一端部のアクセス平面と垂直な平面内に延びるとともに該 アクセス平面に互いに離間した複数の電気リードを配置せしめ、これらのリード が各層と平行なＸ軸および該各層と垂直なＹ軸を有する２次元ブレーナアレイの 一部分を形成した積み重ね電子回路層を製造するにあたり： それぞれに回路を有しかっそのアクセス平端面に当該アレイのＸ軸に沿って互い に離間した複数の電気リードを配置せしめた複数の基板層を形成し； 上記各層の厚みを測定し； 上記各層を積み重ねる際、アクセス平面に当該アレイのＹ軸における所望位置に 各電気リードを配置せしめるように、少なくとも上記厚み測定結果に基づいて順 番を定め； （ａ）当該スタックの下および上層を組み合わせてＹ軸寸法を定めるようにした 表面を有する下および上壁部材、並びに（ｂ）各層の少なくとも２つの側面のＸ 軸アライメントを定めるようにした上記各壁部材と垂直に複数の位置基準素子を 含む、スタック閉じ込め構造体を形成し；各隣接層対間にそれぞれ実質的に等量 の液状接着剤を塗布した後、これらの層を予め定められた順序でウエットスタッ キングを行い；上記下壁部材に支持せしめたスタック閉じ込め構造体内に上記各 層を収容し； 上記スタック閉じ込め構造体の各位置基準素子に対し上記各層を押圧することに よりＸ軸に沿って各層を配列し；上記スタック閉じ込め構造体の上および下壁部 材を用いてＹ軸に沿って加圧することにより当該スタックのＹ軸寸法を所望の仕 上げ寸法にせしめ；および 液状接着剤により上記各層を固着して一体化スタックを形成するように、上記閉 じ込めスタックを加熱することから成る製造方法。 ２．更に、上記各層を配列した後、上記スタック閉じ込め構造体に複数の付加位 置基準素子を加え、加熱処理時、固定容積空間に上記スタックを完全に閉じ込め る請求の範囲第１項に記載の方法。 ３．スタック閉じ込め構造体のＹ軸寸法が当該層材料と略同じ熱膨張係数を有す る部材により調整される請求の範囲第１項に記載の方法。 ４．スタック閉じ込め構造体のＹ軸寸法が当該層材料と略同じ熱膨張係数を有す る部材により調整される請求の範囲第２項に記載の方法。 ５．最初、スタック閉じ込め構造体の３つの側面の組み立てを行う一方、該構造 体の３っの側面を非限定状態とし；次いで、上記構造体内に各層を挿入してアラ イメント検査のためにそれらのアクセス平端面を可視状態とし；およびアクセス 平面を顕微鏡検査してＸ軸アライメントを査察する請求の範囲第１項記載の方法 。 ６．最初、スタック閉じ込め構造体の３っの側面の組み立てを行う一方、該構造 体の３つの側面を非限定状態とし；次いで、上記構造体内に各層を挿入してアラ イメント検査用にそれらのアクセス平端面を可視状態とし：およびアクセス平面 を顕微鏡検査してＸ軸アライメントを査察する請求の範囲第２項記載の方法。 ７．Ｘ軸アライメントを行った後、スタック閉じ込め構造体の残りの３っの側面 の組み立てを行い、 上記残りの３つの側面のうちの１っの側面がＹ軸に沿って当該スタックに圧力を 印加する請求の範囲第６項記載の方法。 ８．各層間に空洞領域が発生しないように液状接着剤を過剰量使用し；当該スタ ックから過剰の液状接着剤を逃がすようにした請求の範囲第１項記載の方法。 ９．各層間に空洞領域が発生しないように液状接着剤を過剰量使用し；当該スタ ックから過剰の液状接着剤を逃がすようにした請求の範囲第２項記載の方法。 １０各層間に空洞領域が発生しないように液状接着剤を過剰量使用し；当該スタ ックから過剰の液状接着剤を逃がすようにした請求の範囲第７項記載の方法。 １１．又、複数の一体化複数層スタックを積み重ねて複合スタック組合せ体を形 成し； 上記隣接スタック間に液状接着剤を塗布し；上記各スタックのＸ軸アライメント を行い；Ｙ軸に沿って加圧することによりＹ軸寸法を所望の仕上げ寸法にせしめ ；および 液状接着剤により上記各スタックを固着して一体化した複合スタック組合せ体を 形成するように、上記閉じ込められた複数のスタックを加熱する請求の範囲第１ 項記載の方法。 １２．又、複数の一体化複数層スタックを積み重ねて複合スタック組合せ体を形 成し； 上記隣接スタック間に液状接着剤を塗布し；上記各スタックのＸ軸アライメント を行い；Ｙ軸に沿って加圧することによりＹ軸寸法を所望の仕上げ寸法にせしめ ；および 液状接着剤により上記各スタックを固着して一体化した複合スタック組合せ体を 形成するように、上記閉じ込められた複数のスタックを加熱する請求の範囲第２ 項記載の方法。 １３．又、スタック閉じ込め構造体内に各スタックを設置する以前に、該構造体 の各層接合面に離型材料を塗布する請求の範囲第１項記載の方法。 １４．又、スタック閉じ込め構造体内に各スタックを設置する以前に、該構造体 の各層接合面に離型材料を塗布する請求の範囲第２項記載の方法。