特表 2024-525426 電子部品およびチップアセンブリへの電気接続を確立するための方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公表特許公報(A)

(11)【公表番号】

(43)【公表日】2024-07-12

(54)【発明の名称】電子部品およびチップアセンブリへの電気接続を確立するための方法

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/60 20060101AFI20240705BHJP

   H01R 4/02 20060101ALI20240705BHJP

【ＦＩ】

H01L21/60 311Z

H01R4/02 C

【審査請求】有

【予備審査請求】未請求

(21)【出願番号】P 2023579614

(86)(22)【出願日】2022-06-24

(85)【翻訳文提出日】2024-02-22

(86)【国際出願番号】 EP2022067392

(87)【国際公開番号】W WO2023280602

(87)【国際公開日】2023-01-12

(31)【優先権主張番号】102021117573.9

(32)【優先日】2021-07-07

(33)【優先権主張国・地域又は機関】DE

(81)【指定国・地域】

(71)【出願人】

【識別番号】300002160

【氏名又は名称】ティーディーケイ・エレクトロニクス・アクチェンゲゼルシャフト

【氏名又は名称原語表記】ＴＤＫ ＥＬＥＣＴＲＯＮＩＣＳ ＡＧ

【住所又は居所原語表記】Ｒｏｓｅｎｈｅｉｍｅｒ Ｓｔｒａｓｓｅ １４１ｅ， ８１６７１ Ｍｕｅｎｃｈｅｎ， Ｇｅｒｍａｎｙ

(74)【代理人】

【識別番号】110001494

【氏名又は名称】前田・鈴木国際特許弁理士法人

(72)【発明者】

【氏名】オハス， ゲーアハルト

(72)【発明者】

【氏名】ランプル， ジークフリート

(72)【発明者】

【氏名】アルファロ サモン メイソン， ラマブラワ マリオ ヴァレンティーノ

【テーマコード（参考）】

5E085

5F044

【Ｆターム（参考）】

5E085BB08

5E085BB28

5E085DD03

5E085HH13

5E085JJ06

5F044LL00

(57)【要約】

本出願は、電子部品およびチップアセンブリへの電子接続を確立するための方法を対象とする。本方法は、以下のステップを含む。まず、第１の溶接部を有する電子部品が提供される。また、第１の電気接触部分も提供される。第１の溶接部と第１の電気接触部分とは、互いに機械的に接触する。続いて、機械的接触が維持されている間に、電気接触部分と溶接部とを共に溶接することができる溶接電流が印加される。
【選択図】図１１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

電気接続を確立するための方法であって、
第１の溶接部を有する電子部品（４）を提供するステップと、
第１の電気接触部分を設けるステップと、
前記第１の溶接部と前記第１の電気接触部分とを機械的に接触させるステップと、
前記機械的接触を維持している間に、前記第１の電気接触部分と前記第１の溶接部とを共に溶接することができる溶接電流を印加するステップと
を含む、方法。

【請求項2】

前記第１の溶接部が、前記電子部品（４）の第１の端子電極（５）の一部である、請求項１に記載の方法。

【請求項3】

前記第１の電気接触部分が、キャリア基板（２）上に配置された第１のコンタクトパッド（３）またはコンタクトパッドの一部である、請求項１または２に記載の方法。

【請求項4】

前記溶接中に前記機械的接触を維持することが、前記溶接部と前記電気接触部分とを共に押圧することによって支持される、請求項１から３の一項に記載の方法。

【請求項5】

前記第１の電気接触部分および／または前記第１の溶接部が、溶接バンプ（７）を備え、溶接バンプ（７）が、溶接電流を溶接バンプ（７）を通じて流して局所的な溶接スポット（８）を形成することができる、請求項１から４の一項に記載の方法。

【請求項6】

第１および第２の溶接スポット（８）が、同じ溶接電流によって同時に形成される、請求項１から５の一項に記載の方法。

【請求項7】

２つの端子電極（５，６）が同じキャリア基板上の２つの分離したコンタクトパッド（３，９）に溶接されることに、前記方法が続いてまたは同時に適用される、請求項２および３のいずれか一項に記載の方法。

【請求項8】

前記溶接部と前記電気接触部分の最外金属が同じである、請求項１から７の一項に記載の方法。

【請求項9】

前記電気接触部分または前記溶接部が、銀、金、銅、ニッケル、モリブデンまたはタングステンを備える、請求項８に記載の方法。

【請求項10】

キャリア基板（２）上に組み立てられた電子部品（４）を備えるチップアセンブリ（１１）であって、
前記基板の第１のコンタクトパッド（３）が、前記電子部品（４）の第１の端子電極（５）に溶接されて電気接続を形成する、チップアセンブリ（１１）。

【請求項11】

前記第１のコンタクトパッド（３）が、２つの分離したサブパッド（３１，３２）を含み、前記第１の端子電極（５）が、両方のサブパッド（３１，３２）に溶接される、請求項１０に記載のチップアセンブリ（１１）。

【請求項12】

前記電子部品（４）が、前記キャリア基板上の第２のコンタクトパッド（９）に溶接される第２の端子電極（６）を備える、請求項１０または１１に記載のチップアセンブリ（１１）。

【請求項13】

前記第１のコンタクトパッド（３）が、チップアセンブリ（１１）を電子回路に組み込むための接続手段に接続される、請求項１０から１２の一項に記載のチップアセンブリ（１１）。

【請求項14】

溶接スポット（８）が、前記第１の端子電極（５）と前記第１のコンタクトパッド（３）とを接続する、請求項１０から１３の一項に記載のチップアセンブリ（１１）。

【請求項15】

前記第１の端子電極（５）と前記第１のコンタクトパッド（３）の最外金属が同じである、請求項１０から１４の一項に記載のチップアセンブリ（１１）。

【請求項16】

前記第１の端子電極（５）および前記第１のコンタクトパッド（３）が、銀、金、銅、ニッケル、モリブデンまたはタングステンを備える、請求項１５に記載のチップアセンブリ（１１）。

【請求項17】

前記第１のコンタクトパッド（３）が、前記電子部品（５）の１つの端子電極によって電気的に橋絡された２つのサブパッド（３１，３２）を備え、前記２つのサブパッド（３１，３２）が、前記端子電極（５）による前記電気的橋絡を除いて電気的および空間的に分離されている、請求項１０から１６の一項に記載のチップアセンブリ（１１）。

【請求項18】

前記チップアセンブリ（１１）を電子回路に組み込むための接続が、前記第１のコンタクトパッド（３）の１つのサブパッドのみによって行われる、請求項１１または１７に記載の前記チップアセンブリ（１１）を使用すること。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本出願は、電子部品およびチップアセンブリへの電子接続を確立するための方法を対象とする。

【背景技術】

【0002】

半導体部品、電子チップ、バリスタまたはサーミスタなどの電子部品を電気的に接続することは、エレクトロニクスの技術分野全体に関連する。

【0003】

特に、この分野では、電子部品への信頼性の高い電気接続を可能な限り簡単なプロセスで提供することが求められている。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

したがって、特許発明の目的は、請求項１に特徴付けられるように、上述の問題を少なくとも部分的に解決する方法を提供することである。さらに、チップアセンブリが提供される。有利な実施形態は、他の請求項に見出すことができる。

【課題を解決するための手段】

【0005】

第１の態様として、電気接続を確立するための方法が提供され、その方法は以下のステップを含む。まず、第１の溶接部を有する電子部品が提供される。また、第１の電気接触部分も提供される。第１の溶接部と第１の電気接触部分とは、互いに機械的に接触する。続いて、機械的接触が維持されている間に、電気接触部分と溶接部とを共に溶接することができる溶接電流が印加される。

【0006】

電流を用いて第１の電気部分と第１の溶接部とを共に溶接するため、本発明による溶接方法は、抵抗溶接であることが好ましい。

【0007】

本明細書では、第１の溶接部は、電子部品上に組み立てることができる任意の抵抗溶接可能部とすることができる。好ましくは、溶接部は、抵抗性の溶接によって溶融することができる材料からなる。好ましくは、第１の溶接部は金属を含む。

【0008】

第１の電気接触部分は、電子部品に電気的に接触することができ、第１の溶接部に溶接されるのに適した任意の種類の電気接触するものであってもよい。第１の電気接触部分の例は、第１の溶接部と機械的に接触させることができるワイヤ形状、ブロック形状、またはプレートレット形状の接触部分であってもよい。

【0009】

第１の溶接部と第１の接触部分とが共に抵抗性の溶接によって互いに溶接されるのに適しているため、それらは導電性であることが好ましい。好ましくは、機械的接触中に、導電性接触も確立される。本発明による抵抗性の溶接では、溶接回路における最高抵抗箇所は、第１の溶接部と第１の接触部分との間の界面にある。したがって、界面または界面内の地点は、電気回路の最大電圧降下がそこで発生するときに最も高温になる。したがって、界面で材料は溶融して互いに融合することができる。

【0010】

好ましくは、電子部品は、マイクロチップサイズの電子部品である。例えば、０．０９ｍｍ²～９ｍｍ²の範囲のサイズを有することができる。好ましくは、電子部品は、任意のバリスタであってもよく、またはさらにより好ましくはＮＴＣサーミスタであってもよい。

【0011】

本方法は、第１の電気接触部分と第１の溶接部との間で電気接続を容易に確立することができるという利点を有する。

【0012】

溶接ステップは、第１の溶接部および第１の電気接触部分と電気的に接続された部品に溶接電極を取り付けるようにして行ってもよい。電子部品の溶接電流は、１０Ａ～２００Ａの範囲内にあってもよい。電圧は、０．１Ｖ～１０Ｖの範囲内にあってもよい。さらに、このプロセスは、第１の電気接触部分と第１の溶接部との間の界面に追加の材料を必要としない。したがって、このプロセスは、例えば、追加の材料または構成要素を加えて電気接合部を形成するはんだ付けまたはワイヤボンディングなどの他の技術と比べ利点を有する。

【0013】

好ましくは、第１の溶接部は、電子部品の端子電極の一部である。

【0014】

換言すれば、これは、好ましくは、溶接部が電子部品の端子電極の一領域であってもよいことを意味する。

【0015】

例えば、端子電極は、例えば、内部電極に接続することができる。しかし、端子電極は、これに限定されるものではなく、電子部品の外面に付けられ、電子デバイスを電子回路に組み込むのに適した任意の電極を指す。

【0016】

好ましくは、電子部品は、２つの端子電極を有してもよい。この場合、第１の溶接部が第１の端子電極上に存在することができ、第２の溶接部が第２の端子電極上に存在することができる。この場合、上記の方法に従って接触部分を両方の端子電極に適用することができる。

【0017】

第１の電気接触部分は、キャリア基板上に配置された第１のコンタクトパッドまたは第１のコンタクトパッドの一部であることがさらに好ましい。

【0018】

好ましくは、電子部品は、キャリア基板に付けられるかまたは固定されてもよい。キャリア基板は、好ましくは、ポリマーまたはセラミックを含む、またはそれらからなり得る絶縁基板である。セラミックの場合、例えば、高絶縁性アルミナまたは窒化アルミニウム板を使用することができる。

【0019】

これは、上述したような方法が、溶接部を有する電子部品をキャリア基板上のコンタクトパッドに溶接するのに適用できることを意味する。

【0020】

このため、溶接電流を端子電極とコンタクトパッドとの間で流す必要がある。原則として、本出願によれば、溶接電流を印加する方法は限定されない。例えば、溶接電流は、電子部品を通って外部電極に流れ、次いでコンタクトパッドに流れ、次いで溶接コンタクトを介してコンタクトパッドから流れ出ることが一般に可能である。これにより、電子部品の溶接界面とは反対側からの簡単なアクセスが可能になる。しかし、この手法は、電子部品が溶接電流および電圧に耐えることができる場合にのみ適している。しかし、多くの場合、この手法は、溶接電流が電子部品を損傷する可能性があり、または熱を発生させ、それによって電子部品を損傷する可能性があるため、好ましくない。したがって、コンタクトパッドと機械的かつ導電的に接触する端子電極にのみ直接的または間接的に溶接コンタクトをさせることがより好ましい。

【0021】

コンタクトパッドを有するキャリア基板上にこの方法を適用することは、コンタクトパッドが、溶接のために容易に接触することを可能にするサイズを有することができるため、特に好ましい。上面が、電子部品が組み立てられる基板の面として定義される場合、好ましい構成では、電子部品は、上面に対して見たときにコンタクトパッドと部分的にのみオーバーラップする。これにより、コンタクトパッドのうち電子部品とオーバーラップしていない部分を、上面からの立体障害を低減させて接触させることができる。

【0022】

さらに、溶接部と電気接触部分とを共に押圧することによって、溶接中に機械的接触が支持されることが好ましい。

【0023】

好ましくは、これは、電子部品が基板上に少なくとも軽く押圧され、それによって端子電極が基板上のコンタクトパッドに押圧されることを意味する。ここおよび以下では、この押圧は、「加圧力」という用語で呼ばれてもよい。加圧力は、接触部分と溶接部とを接触状態に保つことができる任意の圧力または力である。これは、例えば、電子部品の重量も含み得る。しかし、加圧力として付加的な力または圧力を印加することが好ましい。この追加の押圧力は、０．１Ｎ～５０Ｎの範囲内であることが好ましい。

【0024】

加圧力を印加することにより、溶接中に電流が効率的に流れることを確実にする良好な電気的接触を確保することができる。さらに、それにより、第１の接触部分および第１の溶接部の材料が、高い機械的耐久性をも有する溶接スポットが可能になる互いのしっかりとした機械的接触にあることを支持または保証することができる。これにより、電気的に接続するだけでなく、接触要素を溶接部に効率的に機械的に接続することもできる。

【0025】

さらに、第１の電気接触部分および／または第１の溶接部が、少なくとも１つの溶接バンプまたはいくつかの溶接バンプを備え、少なくとも１つの溶接バンプまたはいくつかの溶接バンプが、溶接電流をそれまたはそれらを通じて流して局所的な溶接スポットを形成することができることが好ましい。

【0026】

溶接バンプは、最も好ましくは接触部分上に設けられる。これは、コンタクトパッドが溶接バンプを形成することもできるエッチング技術によって形成され得るため、接触部分がコンタクトパッドの一部であるかまたはコンタクトパッドである場合に特に好ましい。したがって、溶接バンプは、追加のプロセスステップを必要とせず、コンタクトパッドの構造化中に形成され得る。

【0027】

本発明の文脈において、「溶接バンプ」は、溶接電流を流して、溶接スポットとなる熱スポットを生成することができる、溶接される表面の任意の押し出し成形品である。

【0028】

本出願の意味において、「溶接電流の流れ」とは、比較的狭いスポット、特に非常に小さい断面直径を有する領域を通って流れる必要がある溶接電流を指す。溶接電流を溶接スポットに流すことにより、電気的に接触している界面の面積は、表面が溶接バンプを有しない場合よりもかなり小さい。これには、溶接熱が非常に局所化されるだけである一方で、溶融され、したがって効率的に溶接される金属の効率的な加熱を確実にし、他方では、電子部品の熱応力が低減されることを確実にすることができるという利点がある。大きな面積が接触している場合、高溶接電流が必要となる場合があり、それにより、電子部品に伝達される全体的な熱が増加する。

【0029】

好ましくは、溶接バンプは、その平均直径として最大１／１０ミリメートルのサイズを有する。

【0030】

さらにより好ましくは、溶接バンプは尖った形状であり、すなわち、溶接される表面から外方に向いた円錐形状または角錐形状を有してもよい。そのような形状は、接触面積を減少させ、したがって溶接電流の効率的な流れを可能にする。

【0031】

さらに、好ましい実施形態によれば、第１および第２の溶接スポットは、同じ溶接電流によって同時に形成される。「同じ溶接電流によって形成される」とは、具体的には、第１および第２の溶接スポットが溶接電流に関して直列接続されていることを意味し得る。

【0032】

この構成は、溶接電流が溶接部に伝導され、溶接部に溶接される接触部分によって溶接部から再び離れることを可能にするため、特に好ましい。このような構成では、プロセス中に溶接電流を印加するだけの溶接電極は、接触部分に面し、直接アクセスすることが困難な場合がある端子電極に直接アクセスする必要がない。代わりに、第１の接触部分を用いて第１の溶接スポットを生成し、第２の接触部分を用いて第２の溶接スポットを生成することができる。

【0033】

これは、特に、第１のコンタクトパッドが２つの電気的に分離したサブパッドを備えるか、またはそれらからなり、これらを第１の溶接部および第２の溶接部と同時に接触させることができる場合に、好ましく達成することができる。第１の溶接部と第２の溶接部とは、互いに電気的に接続されていることが好ましい。両方が同じ端子電極の一部であることが好ましい。第１のサブパッドと第２のサブパッドとの間に溶接電流が印加されると、各サブパッドおよび各溶接部に溶接スポットが形成される。この構成では、電流を端子電極によって一方のサブパッドから他方のサブパッドに導くことができる。言い換えれば、そうでなければ電気的および空間的に分離される２つのサブパッドは、電子部品の１つの端子電極によって橋絡することができる。

【0034】

好ましくは、溶接ステップは、溶接機の溶接コンタクトがサブパッドのみに付けられ得るように実行することができる。最も好ましくは、溶接コンタクトは、電子部品とオーバーラップしないサブパッドの領域に付けられる。こうして、サブパッドへの溶接コンタクトの立体的に簡単なアクセスが可能になる。さらに、これにより、端子電極に直接接触する立体的に困難な手順を回避することが可能になる。

【0035】

さらに、サブパッドのオーバーラップしない領域は、ワイヤボンディングまたは他の方法によって電子部品に接触するために使用されてもよい。

【0036】

一実施形態によれば、特にフリップチップ電子部品をキャリア基板に溶接する間に、同じキャリア基板上の２つの分離したコンタクトパッドに２つの端子電極が溶接されることに上述の方法を続けてまたは同時に適用することができる。２つの端子電極は、電子部品の端子電極であることが好ましい。

【0037】

ここおよび以下で、「チップ」は、端子電極が電子部品の両側に配置される構成を指す。したがって、「チップ構成」は、端子電極の１つでキャリア基板に溶接または接続されたチップを指す。「フリップチップ」という用語は、２つの別個の端子電極が電子部品の片側に配置されている電子部品を指す。これにより、両方の端子電極を有する電子部品を、それに応じて配置されたコンタクトパッドを有する基板に溶接することが可能になる。したがって、「フリップチップ構成」という用語は、フリップチップが、キャリア基板上のコンタクトパッドにフリップチップの同じ側の少なくとも２つの端子電極で溶接される構成を指す。

【0038】

溶接部および電気接触の材料は異なっていてもよい。具体的には、溶接部および電気接触部分のそれぞれの外層の材料は異なっていてもよい。

【0039】

しかし、溶接部と電気接触部分の最外金属は同じであることが好ましい。

【0040】

これは、好ましくは、溶接部および電気接触部分のそれぞれの全体の材料が同じであるか、あるいは、層状端子電極または層状コンタクトパッドなどの層状電極の場合には、最外層が同じ材料であることを意味する。

【0041】

同じ材料を有することの利点は、両方の材料が等しく加熱および溶融し、均質な接続、したがって良好な電気接続および機械的接続が、確立され得ることである。

【0042】

好ましくは、接触部分および／または溶接部は、銀、金、銅、ニッケル、モリブデンまたはタングステンを備える。これらの中でも、特に、銀、金、銅およびニッケルが好ましい。銅層がキャリア基板と直接接触し、ニッケル層が銅層の上にあり、金の終端層とを有する層状コンタクトパッドが特に好ましい。電子部品に関しては、金終端端子電極が好ましい。あるいは、銀もしくは銀－金合金またはこれらの材料を備えた層状電極も好ましい。

【0043】

上記の方法は、絶縁キャリア基板を提供することと、絶縁キャリア基板の上に金属層を付けることとをさらに含むことができる。金属層を付ける方法は、金属層を基材上に印刷または積層することを含む任意の適切な方法から選択することができる。あるいは、金属層は、基板と共に焼結されてもよく、または物理蒸着、スパッタリング、ガルバニック堆積、または化学電気めっきによって付けられてもよい。次に、金属層を構造化するエッチングステップが適用される。エッチング方法としては、ドライエッチングまたはウェットエッチングを適用することができる。具体的には、エッチングステップ中に、いくつかのコンタクトパッドまたはサブパッドを基板上に形成することができる。さらに、そのエッチング中、または好ましくは別のエッチングステップにおいて、サブパッドごとに少なくとも１つの溶接バンプが形成される。

【0044】

さらなる態様として、上述の方法によって形成することができるチップアセンブリが提供される。したがって、本方法について開示されたすべての特徴および利点は、チップアセンブリにも適用され、逆もまた同様である。

【0045】

チップアセンブリは、キャリア基板上に組み立てられた電子部品を備え、基板の第１のコンタクトパッドは、部品の第１の端子電極に溶接されて電気接続を形成する。

【0046】

これは、好ましくは、抵抗性の溶接によって生成された、端子電極とコンタクトパッドとを電気的に、好ましくは機械的にも接続している溶接スポットをアセンブリにおいて特定することができることを意味する。このような接続は、有利な方法によって形成されるため、特に有利である。

【0047】

アセンブリのさらなる態様によれば、コンタクトパッドは２つの分離したサブパッドを含み、端子電極は両方のサブパッドに溶接される。

【0048】

いくつかの場合では、端子電極によって電気的に橋絡された２つのサブパッドを有することが、アセンブリ内の電子部品をより大きな電子回路に組み込むのに本質的に必要とはされない。いくつかの場合では、サブパッドのうちの１つに対する１つの接触のみが、アセンブリ内の電子部品に電気的にアクセスするのに十分である。これは、サブパッドのうちの１つが、電子部品を電子回路に組み込むために冗長となる場合があることを意味する。しかし、本発明者らは、２つの分離したサブパッドを有することが溶接方法に特に有利であることを見出した。

【0049】

さらに、電子部品は、キャリア基板上の第２のコンタクトパッドに溶接される第２の端子電極を備えてもよい。

【0050】

この構成は、好ましくはフリップチップ構成で実現される。これにより、例えば、キャリア基板を介して完全に接触させることができるような２つの端子電極を有する電子部品が可能となる。

【0051】

もちろん、第２のコンタクトパッドも２つの分離したサブパッドからなることが好ましい。

【0052】

好ましくは、第１のコンタクトパッドは、チップアセンブリを電子回路に組み込むための接続手段に接続される。

【0053】

本出願の意味における「接続手段」は、チップアセンブリ、または、具体的には電子部品を電子回路に組み込むことができる任意の電気接続または電子接続を指す。例えば、接続手段は、基板上の任意の内部または外部接続を含む。これは、例えば、基板表面に印刷または他の方法で付けられた導電性経路を含むことができる。さらに、これはまた、基板を貫通して、例えば対向する表面に至るビアを含む。これはまた、直接的または間接的に接続され得る基板内の任意の内部電極を含む。接続手段としてのボンディング配線は、本願にとって特に好ましい。サブパッドの好ましいサイズは、１～０．５ｍｍ²の範囲であってもよい。このような寸法では、ボンディング配線による接触が特に適している。

【0054】

また、上記の理由から、第１の端子電極と第１のコンタクトパッドとの最外金属は同じであることが好ましい。

【0055】

また、上述したように、このプロセスの場合、端子電極と第１のコンタクトパッドの両方は、銀、金、銅、ニッケル、モリブデンまたはタングステンを含むことができるが、これらのうちから、銀、金、銅またはニッケルが好ましい。

【0056】

さらに、別の態様として、電子部品の使用または電子部品の電子回路への組み込みが説明される。好ましくは、チップアセンブリまたは電子部品を電子回路に組み込むための接続は、第１のコンタクトパッドの１つのサブパッドのみによって行われる。

【0057】

より詳細に上述したように、これは、電子接続のためではなく、溶接方法を適用するために特定の利点を有する。

【0058】

本発明は、例示的な実施形態を使用して以下により詳細に説明される。これらの例示的な実施形態は、縮尺通りではない以下の図に示されている。したがって、長さならびに相対および絶対寸法を、図から得ることができない。また、以下の実施形態により本発明が限定されるものではない。

【図面の簡単な説明】

【0059】

【図1】溶接アセンブリの第１の実施形態を上面図で示す。

【図2】溶接アセンブリの第１の実施形態を側面図で示す。

【図3】接触溶接アセンブリの第１の実施形態を上面図で示す。

【図4】接触溶接アセンブリの第１の実施形態を側面図で示す。

【図5】溶接アセンブリの第２の実施形態を側面図で示す。

【図6】溶接アセンブリの第３の実施形態を側面図で示す。

【図7】溶接アセンブリの第４の実施形態を上面図で示す。

【図8】溶接アセンブリの第４の実施形態を側面図で示す。

【図9】接触溶接アセンブリの第２の実施形態を上面図で示す。

【図10】接触溶接アセンブリの第２の実施形態を側面図で示す。

【図11】チップアセンブリの第１の実施形態を側面図で示す。

【図12】チップアセンブリの第１の実施形態を上面図で示す。

【図13】第３の接触溶接アセンブリを上面図で示す。

【図14】チップアセンブリの第２の実施形態を側面図で示す。

【図15】コンタクトパッドを形成するためのプロセスステップを示す。

【図16】コンタクトパッドを形成するためのプロセスステップを示す。

【図17】コンタクトパッドを形成するためのプロセスステップを示す。

【図18】コンタクトパッドを形成するためのプロセスステップを示す。

【発明を実施するための形態】

【0060】

図１には、溶接アセンブリ１の第１の実施形態が上面図で示されている。図２は、溶接アセンブリ１の第１の実施形態の側面図を示す。

【0061】

溶接アセンブリ１のこの第１の実施形態は、電気接続を確立するプロセスの一実施形態の中間ステップを示す。

【0062】

溶接アセンブリ１には、キャリア基板２が設けられ、その上に第１のコンタクトパッド３が配置される。さらに、第１の端子電極５および第２の端子電極６を有する電子部品４も設けられる。電子部品４は、第１の端子電極５が第１のコンタクトパッド３に機械的に接触した状態で、コンタクトパッド３上に組み立てられる。

【0063】

通例、電子部品４は、任意の電子部品でよい。好ましくは、それはＮＴＣサーミスタである。

【0064】

キャリア基板２は、任意の適切な絶縁基板でよい。好ましくは、キャリア基板２の材料はアルミナを含むか、またはアルミナからなる。

【0065】

第１のコンタクトパッド３は、金属製であり、溶接に適している。好ましくは、銀、金、銅、ニッケル、モリブデンまたはタングステンを含む。特に、銅層がキャリア基板２と直接接触した層状の第１のコンタクトパッド３が好ましい。ニッケル層を銅層の上に組み立ててもよい。さらに、ニッケル層の上に終端金層が組み立てられる。

【0066】

第１の端子電極５には金終端電極が好ましく、第２の端子電極５にも金終端電極が好ましい。例えば、電極は、最外層が金である層状電極であってもよい。

【0067】

第１の端子電極５は、第１のコンタクトパッド３に機械的に接触されている。これにより、電気接触を確立することもできる。したがって、第１のコンタクトパッド３と接触する第１の端子電極５の領域は、溶接部の一例である。

【0068】

好ましくは、機械的接触をもたらし維持することは、第１の端子電極５と第１のコンタクトパッド３とを共に押圧することも含むか、またはそれによって支持される。これは、好ましくは、力または圧力により電子部品４が固定したキャリア基板２に押し付けられることによって実行することができる。

【0069】

第１のコンタクトパッド３が第１の端子電極５と接触している領域は、接触部分とみなすことができる。

【0070】

図１に見られるように、電子部品４は、第１のコンタクトパッド３の一部のみとオーバーラップする。オーバーラップしていないことが確定された領域は、非オーバーラップと呼ぶことができる。これにより、第１のコンタクトパッド３を、非オーバーラップ領域で上面とは異なる手段用に接触させることが可能となる。ここで、上面は、電子部品４が組み立てられるキャリア基板２の面である。

【0071】

図３および図４には、接触溶接アセンブリ１’の第１の実施形態が示されている。接触溶接アセンブリ１’の第１の実施形態の構成は、図１および図２に示す溶接アセンブリ１の第１の実施形態と基本的に同一である。

【0072】

電子部品４がコンタクトパッド３の一部のみとオーバーラップするため、第１のコンタクトパッド３の非オーバーラップ部分に第１の溶接コンタクト１０１を適用することができる。また、第２の溶接コンタクト１０２は、端子電極５と電気的に接触する。両方とも溶接機１００に接続されている。

【0073】

これにより、溶接回路が確立される。溶接回路によって、第１のコンタクトパッド３と第１の端子電極５との間の機械的接触を維持しながら、溶接電流を溶接機１００によって印加することができる。溶接電流は、一般的に限定されないが、第１の端子電極５を第１のコンタクトパッド３に溶接することができる。好ましくは、０．１Ｖ～１０Ｖの範囲の溶接電圧および１０Ａ～２００Ａの範囲の溶接電流が使用される。

【0074】

これらの溶接条件は、本方法によって製造され得るアセンブリまたはチップアセンブリの好ましいサイズに適している。好ましくは、コンタクトパッドは、０．０５～３ｍｍ²の範囲のサイズを有する。電子部品は、０．０５～１ｍｍ²の範囲のサイズを有することができる。溶接コンタクトのサイズは、０．０５～１ｍｍ²の範囲とすることができる。

【0075】

溶接ステップ、すなわち溶接電流を印加した後、溶接コンタクト１０１および１０２は溶接アセンブリの構成要素から取り外される。

【0076】

図４に見られるように、概略的で一定の縮尺ではない図面であっても、第２の溶接コンタクト１０２を第１の端子電極５に取り付けることは、立体障害のために困難な場合がある。電子部品が溶接電流に耐えることができる場合、第２の溶接コンタクト１０２を第２の端子電極に取り付けることができる。

【0077】

図５は、溶接アセンブリ１の第２の実施形態を示す。溶接アセンブリ１の第２の実施形態は、溶接バンプ７がコンタクトパッド３上にまたはその一部として設けられることを除いて、図１および図２に示す溶接アセンブリの第１の実施形態に概して等しい。溶接バンプ７は、コンタクトパッド３から離れる方向に向けられている。また、溶接バンプ７は、第１の端子電極５に接触している。溶接バンプ７の平均直径は０．１ｍｍ以下である。

【0078】

図５と図２とを比較したときに概略図においても分かるように、溶接バンプは、第１の端子電極と第１のコンタクトパッドとの間の接触面積を大幅に低減することができる。これにより、溶接バンプ７は、溶接電流を流すことができる。これにより、この小さな接触面積内だけで、第１のコンタクトパッド３の材料および第１の端子電極５の材料も加熱することができる。これにより、溶接コンタクト点の材料が効率的に溶融され、こうして機械的、電気的溶接接続を確立することができる。

【0079】

溶接バンプ７は、第１のコンタクトパッド３の一部であることが好ましい。溶接バンプ７は、一般に、溶接電流を流すことができるコンタクトパッドの任意の押し出し成形品を指す。好ましくは、溶接バンプ７は、角錐形状または円錐形状を有する。これにより、狭く、溶接電流を流すことができる先端部が設けられる。好ましくは、先端部は、溶接バンプ７の平均直径よりもかなり小さい。先端部は、溶接バンプ７の平均直径の少なくとも半分を有する。

【0080】

この実施形態の変形形態が、溶接アセンブリ１の第３の実施形態として図６に示されている。図６は、第１のコンタクトパッド３上に複数の溶接バンプ７が設けられ得ることを示す。これを表したものとして、２つの溶接バンプ７の図が示されている。両方とも第１の端子電極５に接触している。同等に、粗面を使用することもできる。第１のコンタクトパッドの表面を粗面化することにより、溶接電流が流れることができるいくつかの溶接バンプ７を形成することができる。図６に示すような構成では、溶接バンプ７によって溶接電流用に並列接合が形成されることに留意されたい。

【0081】

図７は、溶接アセンブリ１の第４の実施形態を上面図で示す。さらに、溶接アセンブリ１の第４の実施形態は、図８では側面図で見ることができる。

【0082】

溶接アセンブリ１の第４の実施形態の構成要素は、第１のコンタクトパッド３が２つのサブパッド、第１のサブパッド３１と第２のサブパッド３２からなることを除いて、溶接アセンブリの第１の実施形態の構成要素と概して等しい。サブパッドの各々は、少なくとも１つの溶接バンプ７によって修正されるが、それは、このアセンブリの原理にとって有利であるが必須ではない。溶接アセンブリ１の第４の実施形態では、第１のサブパッド３１および第２のサブパッド３２は、第１の端子電極５によって電気的に橋絡されることを除いて、互いに空間的かつ電気的に分離される。

【0083】

この利点は、図９および図１０に最もよく見られ、図９の上面図および図１０の側面図に接触溶接アセンブリ１’の第２の実施形態が示されている。ここで、図７および図８に示す溶接アセンブリ１の第４の実施形態は、図３および図４に示すものと部分的に同様の方法で溶接コンタクト１０１および１０２によって接触する。

【0084】

この構成では、第１の溶接コンタクト１０１は第１のサブパッド３１と接触している。第２の溶接コンタクト１０２は、第２のサブパッド３２に接触している。両方の溶接コンタクトは、各サブパッドの非オーバーラップ部分に組み立てられ、各サブパッドは、上面からの溶接アクセスに好ましい。

【0085】

両方の溶接コンタクトが接続された溶接機１００によってＤＣ溶接電流が印加されると仮定すると、溶接電流は、第１の溶接コンタクト１０１から第１のサブパッド３１を通って第１の端子電極５に流れることができる。そこから、溶接電流は、第２のサブパッド３２に流れ、次いで第２の溶接コンタクト１０２を介して溶接機に戻ることができる。こうして、溶接回路が確立される。当然ながら、電流の種類、すなわちＡＣまたはＤＣに依存するため、電流方向は定義することはできないが、この例示的な説明では、第１の端子電極がそうでなければ接続されていないサブパッド３１と３２とを橋絡するため、接触点、すなわち溶接バンプ７が直列接続であることが強調されている。

【0086】

この構成では、溶接コンタクトを第１の端子電極５に直接付ける必要がないという利点がある。一方、電子部品４が上面視でオーバーラップしていないサブパッドの領域である非オーバーラップ領域に溶接コンタクトを付けることができる。こうして、溶接プロセスステップのための上面からの簡単なアクセスを達成することができる。

【0087】

図１１は、チップアセンブリ１１の第１の実施形態を側面図で示す。チップアセンブリ１１の第１の実施形態では、電子部品４は、対向する２つの面に第１の端子電極５および第２の端子電極６があるチップ構成を有する。チップアセンブリ１１のこの第１の実施形態は、好ましいことに、図７および図８ならびに図９および図１０に示すような構成を含む方法によって製造することができる。溶接バンプから、溶接によって溶接スポット８が形成される。溶接スポット８は、端子電極５をサブパッド３１と３２に電気的および機械的に接続する。

【0088】

さらに、サブパッドのうちの一方、この場合は第１のサブパッド３１は、チップアセンブリ１１を電子回路に組み込むためのさらなる電気接続のための手段として機能することができる。図１１に示すように、これはワイヤボンディングによって達成することができ、ボンディングワイヤ１０が図１１に示されている。図示されていない代替手段には、序論で論じた手段が含まれる。

【0089】

チップアセンブリの第１の実施形態の上面図を図１２に見ることができる。図１２は、ワイヤボンディングもまた、第１のコンタクトパッド３の非オーバーラップ領域上で実施することができることを示している。

【0090】

図１１に見られるように、第２のサブパッド３２は、電子部品４を電子回路に組み込む際に寄与し得ない。第２のサブパッド３２は、電子部品４を電子回路に組み込むためには冗長となる場合がある。第２のサブパッド３２は、好ましい溶接プロセスを適用するという唯一の目的であってもよい。

【0091】

図１３は、上面視で、接触溶接アセンブリ１’の第３の実施形態を示す。図から分かるように、この溶接接触は、基本的には、図９の実施形態の接触と同様である。しかし、簡単にするために、図１３では溶接機の概略図は省略されている。

【0092】

図１３のこの実施形態の場合に分かるように、２つのコンタクトパッド、第１のコンタクトパッド３および第２のコンタクトパッド９が、設けられたように基板２上に実現される。図７～図１０に関連して説明した方法により、基板に面する電子部品５上の２つの別々の端子電極への接触が可能となる。

【0093】

コンタクトパッド３および９の各々について、溶接コンタクト１０１および１０２が、一方は第１のサブパッド３１または９１上に、他方は第２のサブパッド３２または９２上に付けられる。

【0094】

第１のコンタクトパッドおよび第２のコンタクトパッドに対して行われる溶接は、同時にまたは別のものの後に行うことができる。

【0095】

図１４は、図１３に示すステップを組み込む方法によって製造することができる、ここではフリップチップ構成のチップアセンブリ１１の第２の実施形態を示す。

【0096】

図１４の電子部品４は、両方の端子電極５および６が電子部品４の同じ側に配置されているため、フリップチップ構成を有する。

【0097】

電子部品４は、基板２上に組み立てられる。キャリア基板２は、それ自体が２つの空間的に分離されたサブパッド、すなわち第１のサブパッド３１および第２のサブパッド３２からなる第１のコンタクトパッド３を備える。同様に、キャリア基板２上には、第１のサブパッド９１および第２のサブパッド９２からなる第２のコンタクトパッド９が設けられている。第１のサブパッド３１と第２のサブパッド３２とは、電子部品４の橋絡する第１の端子電極５のみによって電気的に接続されている。第１の端子電極５とサブパッド３１および３２の各々との間には両方とも、簡略化のためにここでは明示的にラベル付けされていない溶接スポットが形成される。同様に、サブパッド９１と９２とは、同じく基板に面する第２の端子電極６によって橋絡されている。溶接スポットが同様に設けられる。

【0098】

また、第１のサブパッド３１ともう１つの第１のサブパッド９１とは、電子部品５を含むチップアセンブリ１１を電子回路に組み込むために、このアセンブリでは、ボンディングワイヤ１０によってそれぞれ接触されている。

【0099】

最後に、コンタクトパッド、すなわち具体的には２つのサブパッドを備える第１のコンタクトパッドを設けるプロセスの一部が、図１５～図１８に示されている。

【0100】

図１５に示すように、最初に、好ましくは、例えばアルミナからなるまたはアルミナを含む絶縁基板であるキャリア基板２が提供される。

【0101】

続いて、図１６に示すように、金属層３０１が基板２に堆積または付着される。金属層を付着させるために、任意の適切な方法を使用することができる。方法は、物理蒸着、焼き付け電極を使用する方法、金属箔の付着、スパッタリング、ガルバニック堆積、または化学電気めっきを含むことができる。

【0102】

続いて、図１７に示すように、金属層３０１は、構造化方法によって、または好ましくはウェットエッチングもしくはドライエッチングなどのエッチング方法によって構造化される。これにより、構造化金属層３０２が形成される。図示のように、そのようなステップでは、各々がサブパッドを備えることができるコンタクトパッドは、既にあらかじめ設けられる。

【0103】

さらに、前のエッチングステップのサブステップとすることもできる次のステップでは、溶接バンプ７が構造化金属層３０２からエッチングされる。図１８に示すステップは、前のエッチングステップのサブステップであることが好ましく、それは、そうすることでプロセスステップの数を最小限に抑えることができ、より効率的となり得るためである。

【符号の説明】

【0104】

１ 溶接アセンブリ
１’ 接触溶接アセンブリ
２ キャリア基板
３ 第１のコンタクトパッド
４ 電子部品
５ 第１の端子電極
６ 第２の端子電極
７ 溶接バンプ
８ 溶接スポット
９ 第２のコンタクトパッド
１０ ボンディングビア
１１ チップアセンブリ
３１ 第１のコンタクトパッドの第１のサブパッド
３２ 第１のコンタクトパッドの第２のサブパッド
９１ 第２のコンタクトパッドの第１のサブパッド
９２ 第２のコンタクトパッドの第２のサブパッド
１００ 溶接機
１０１ 第１の溶接コンタクト
１０２ 第２の溶接コンタクト
３０１ 金属層
３０２ 構造化金属層

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【手続補正書】

【提出日】2024-02-22

【手続補正1】

【補正対象書類名】特許請求の範囲

【補正対象項目名】全文

【補正方法】変更

【補正の内容】

【特許請求の範囲】

【請求項1】

電気接続を確立するための方法であって、
第１の溶接部を有する電子部品（４）を提供するステップと、
第１の電気接触部分を設けるステップと、
前記第１の溶接部と前記第１の電気接触部分とを機械的に接触させるステップと、
前記機械的接触を維持している間に、前記第１の電気接触部分と前記第１の溶接部とを共に溶接することができる溶接電流を印加するステップと
を含む、方法。

【請求項2】

前記第１の溶接部が、前記電子部品（４）の第１の端子電極（５）の一部である、請求項１に記載の方法。

【請求項3】

前記第１の電気接触部分が、キャリア基板（２）上に配置された第１のコンタクトパッド（３）またはコンタクトパッドの一部である、請求項１に記載の方法。

【請求項4】

前記溶接中に前記機械的接触を維持することが、前記溶接部と前記電気接触部分とを共に押圧することによって支持される、請求項１に記載の方法。

【請求項5】

前記第１の電気接触部分および／または前記第１の溶接部が、溶接バンプ（７）を備え、溶接バンプ（７）が、溶接電流を溶接バンプ（７）を通じて流して局所的な溶接スポット（８）を形成することができる、請求項１に記載の方法。

【請求項6】

第１および第２の溶接スポット（８）が、同じ溶接電流によって同時に形成される、請求項１に記載の方法。

【請求項7】

２つの端子電極（５，６）が同じキャリア基板上の２つの分離したコンタクトパッド（３，９）に溶接されることに、前記方法が続いてまたは同時に適用される、請求項１に記載の方法。

【請求項8】

前記溶接部と前記電気接触部分の最外金属が同じである、請求項１に記載の方法。

【請求項9】

前記電気接触部分または前記溶接部が、銀、金、銅、ニッケル、モリブデンまたはタングステンを備える、請求項８に記載の方法。

【請求項10】

キャリア基板（２）上に組み立てられた電子部品（４）を備えるチップアセンブリ（１１）であって、
前記基板の第１のコンタクトパッド（３）が、前記電子部品（４）の第１の端子電極（５）に溶接されて電気接続を形成する、チップアセンブリ（１１）。

【請求項11】

前記第１のコンタクトパッド（３）が、２つの分離したサブパッド（３１，３２）を含み、前記第１の端子電極（５）が、両方のサブパッド（３１，３２）に溶接される、請求項１０に記載のチップアセンブリ（１１）。

【請求項12】

前記電子部品（４）が、前記キャリア基板上の第２のコンタクトパッド（９）に溶接される第２の端子電極（６）を備える、請求項１０に記載のチップアセンブリ（１１）。

【請求項13】

前記第１のコンタクトパッド（３）が、チップアセンブリ（１１）を電子回路に組み込むための接続手段に接続される、請求項１０に記載のチップアセンブリ（１１）。

【請求項14】

溶接スポット（８）が、前記第１の端子電極（５）と前記第１のコンタクトパッド（３）とを接続する、請求項１０に記載のチップアセンブリ（１１）。

【請求項15】

前記第１の端子電極（５）と前記第１のコンタクトパッド（３）の最外金属が同じである、請求項１０に記載のチップアセンブリ（１１）。

【請求項16】

前記第１の端子電極（５）および前記第１のコンタクトパッド（３）が、銀、金、銅、ニッケル、モリブデンまたはタングステンを備える、請求項１５に記載のチップアセンブリ（１１）。

【請求項17】

前記第１のコンタクトパッド（３）が、前記電子部品（５）の１つの端子電極によって電気的に橋絡された２つのサブパッド（３１，３２）を備え、前記２つのサブパッド（３１，３２）が、前記端子電極（５）による前記電気的橋絡を除いて電気的および空間的に分離されている、請求項１０に記載のチップアセンブリ（１１）。

【請求項18】

前記チップアセンブリ（１１）を電子回路に組み込むための接続が、前記第１のコンタクトパッド（３）の１つのサブパッドのみによって行われる、請求項１１または１７に記載の前記チップアセンブリ（１１）を使用すること。

【国際調査報告】