JP2005252286A - 自動車用制御コントロールユニットおよびその製造方法並びにｉｃチップパッケージ - Google Patents

Abstract

【課題】エンジンルーム内装着が可能である自動車用制御コントロールユニット、例えばエンジン制御コントロールユニットにおいて、回路基板の小型化，低コスト化を図り、接続信頼性向上，基板組立の工程の歩留り向上とトータルコスト低減を図ることのできるＩＣチップ実装構造を提供する。
【解決手段】ＩＣチップを電気的に接続して搭載し、かつ耐熱の多層基板５で構成されたインターポーザーと該インターポーザーにその片側が電気的に接続され、かつ搭載されるはんだバンプとを含んで構成された複数のＩＣチップパッケージ１１，１２，１３を有し、熱発生パワー系のＩＣチップは、他の非パワー系のＩＣチップとは別体の一つまたは複数のＩＣチップパッケージ１１，１２，１３に搭載され、これらのＩＣチップパッケージ（熱放散手段を含む）１１，１２，１３は、前記はんだバンプの他側が前記回路基板の導体パターンに電気的に接続されチップマウントされて、密封性ケースに配設される。
【選択図】図１

Description

本発明は、自動車用制御コントロールユニット（エンジンルーム装着および車室内装着のエンジン制御コントロールユニット，ＡＴ制御コントロールユニット，スロットルチャンバモータ制御コントロールユニットおよびエアコン制御コントロールユニット等その他を含む）およびその製造方法並びにＩＣチップパッケージに関する。

特開平7−176684 号公報には、スルーホールによって接続される回路パターンを、第一および第二の面に有するインターポーザーと、前記インターポーザーの前記回路パターンに接続される入出力部を有するスティフナーベースとを備え、前記インターポーザーの前記第一および第二の面に、第一および第二の半導体チップを搭載して前記回路パターンに接続し、前記スティフナーベースの前記入出力部を外部回路に接続して構成され、前記回路パターンは、前記半導体チップの端子に接続される接合パターンと、前記スルーホールと前記接合パターンを接続する内部伝送パターンと、前記スティフナーベースの前記入出力部に接続されたスルーホールと、前記接合パターンを接続する外部伝送パターンより構成される前記半導体チップは、ワイヤボンディングあるいはＴＡＢ法によって前記インターポーザーへ搭載される半導体装置が記載されている。

また、特開平8−125062 号公報には、回路パターンを有する絶縁性基板と、前記絶縁性基板の第一面に搭載し前記回路パターンと電気的に接続した半導体素子と、前記絶縁性基板の一部と前記半導体素子とを封止した樹脂封止部と、前記絶縁性基板の第二の面にマトリックス状に配置し前記回路パターンと導通させた複数のはんだボールとを有する半導体装置であって、前記複数のはんだボールは少なくとも第一のはんだボール群と、前記第一のはんだボール群と、前記絶縁性基板からの高さが異なる第二のはんだボール群とを有する半導体装置が記載されている。

また、防水コネクタとセラミック基板間のアルミワイヤボンディング配置構造が特願平9−245008 号公報に、ケース一体型防水コネクタ構造が特願平10−166582号公報に、そしてゲル枠の構造が特願平9-302500号公報に記載されている。

特開平７−１７６６８４号公報 特開平８−１２５０６２号公報 特願平９−２４５００８号公報 特願平１０−１６６５８２号公報 特願平９−３０２５００号公報

従来、自動車用制御コントロールユニットたとえばエンジンルーム装着のエンジン制御コントロールユニットに使用されるＩＣチップ（ベアチップ）は、導電性接着剤を介して回路基板に直接的にチップマウントされ、Ａｕワイヤボンディングで回路基板との電気的接続をしていた。

このようにＩＣチップ（ベアチップ）は、Ａｕワイヤボンディング等により回路基板に直接的に電気的接続・搭載しているために、
（１）接続にかかる時間工数大
（２）基板組立て工程の歩留り低下
（３）ＩＣチップの実装面積大
（４）ＩＣチップの単品検査性などの問題
（５）基板とチップの接続信頼性の問題
がある。

また、エンジン制御コントロールユニットは、エンジンルーム内に装着されており、これらの対策を行うにあたってＩＣチップによる温度上昇の影響を少なくすることが要求される。

半導体基板技術分野にあっては、スルーホールを有するインターポーザーの表面側にＩ／Ｏチップを搭載し、裏面にはＣＰＵチップを搭載することによって実装用プリント基板をコンパクトにすることが提案されるところである。また、インターポーザーの裏面にはんだボールを搭載することも提案されるところである。

しかしながら、このような技術を直ちにエンジンルーム内装着のエンジン制御コントロールユニットに適用することはできない。エンジン制御コントロールユニットに適した構造、特にエンジンルーム内装に適した構成・構造でなければならない。

本発明は、従来のエンジンルーム内装着が可能である自動車用制御コントロールユニット、例えばエンジン制御コントロールユニットにおいて、回路基板の小型化，低コスト化を図り、接続信頼性向上，基板組立の工程の歩留り向上とトータルコスト低減を図ることのできるＩＣチップ実装構造を提供することを目的とする。

本発明は、エンジンルーム内装着が可能（車室内装着を含む）である自動車用制御コントロールユニット例えば、エンジン制御コントロールユニット，ＡＴ制御コントロールユニット，スロットルチャンバモーター制御コントロールユニットおよびエアコン制御コントロールユニット等その他にも適用可能であり適用を含むものである。

ここでは、エンジン制御コントロールユニットを例に説明する。

本発明は、エンジン制御に使用されるＩＣチップをインターポーザーに搭載して回路基板に接続する。
・複数のＩＣチップを一つのインターポーザーに搭載することによって製造を容易にすると共に小型化を行う。
・エンジン制御に使用されるマイコン，オペランプ，ロジック等のＩＣチップの内、熱発生系のパワー系ＩＣは１つまたは２つ以上の単位で１つのインターポーザーに搭載するものとして、他の非パワー系ＩＣチップとは同一のインターポーザーに搭載せずに、熱放散をやり易く、また他の非パワー系ＩＣチップに与える熱影響を少なくする。
・複数のＩＣチップを密封型のケースに配置し、エンジン内装着を可能にするためにインターポーザーの数を少なくする。このため、１つのインターポーザーに複数のＩＣチップを搭載するものとする。インターポーザーの数は３個ないし４以内が望ましい。
・エンジン内装着に当っては、１２５℃の温度によって影響されないエンジン制御コントロールユニットが要求される。エンジン制御コントロールユニット自体による部分的温度上昇を２０℃以内に抑えるために、熱発生系パワー系ＩＣチップと非パワー系ＩＣチップとを分離配置として、熱発生系パワー系ＩＣチップには放熱または伝熱手段を施して、インターポーザーに搭載する。
・ＩＣチップをインターポーザーに搭載した状態で、すなわちＩＣチップパッケージについてＩＣチップおよびインターポーザーの電気特性検査を行う。検査に合格したＩＣチップパッケージが組立てに供用される。
ことを特徴とする。

本発明は、更に例えば２層〜１０層の基板を低温焼成によって構成した収縮誤差の少ないインターポーザーをチップサイズと同等またはいくつかのＩＣチップの集合体と同等の大きさとして、これにＩＣチップを搭載し、裏側にはんだバンプを形成してＩＣチップパッケージを構成し、該はんだバンプを介して回路基板に接続・搭載することを１つの特徴とする。

このはんだバンプの接続・搭載に使用されることは勿論であるが、この接続・搭載に際してＩＣチップおよびこれを搭載するインターポーザーの電気特性検査にも使用される機能を有している。インターポーザー表面にフォトエッチング法や印刷法でファイン導体
Ａｇ−Ｐｔ＋Ｎｉ＋Ａｕメッキ（最小導体幅０.０４最小間隙０.０４可能）を形成して、それらのＡｕバンプボンダーされたＩＣチップのマウントを行い、超音波熱圧着装置や加熱圧着装置にて圧着を行い基板とチップの電気的接続を行う。裏面はＡｇ−Ｐｔ導体丸型パターンをパッドオンＶＩＡ等で形成し、はんだバンプ取付時のダレ防止や導体と基板間の界面剥離防止のため、回路基板であるセラミック基板にはオーバーコートを形成する。熱圧着時のＡｕバンプのつぶれФ径／バンプ高さの比は接続信頼性向上のため１.５ から８が望ましい。また、接続信頼性向上のためアンダーフィルの塗布硬化を行う。

本発明は、具体的には次に掲げる装置および方法を提供する。

本発明は、ＩＣチップと、該ＩＣチップに施された熱放散手段と、低温焼成された基板が多層化されたインターポーザーと、該インターポーザーに前記ＩＣチップを電気的に接続し、かつ搭載する接続・搭載手段と、前記インターポーザーにその片側が電気的に接続され、かつ他側がほぼ球状態をなして電気特性検査面とされたほぼ同一形状の複数のはんだバンプとを含んで構成されるＩＣチップパッケージを提供する。

本発明は、更には前記接続・搭載手段は、Ａｕバンプ及びこれに接続されるＡｕパターンを含むＩＣチップパッケージを提供する。

本発明は、更には前記Ａｕバンプの最大径／高さの比は１.５〜８ の範囲内にあるＩＣチップパッケージを提供する。

本発明は、更には前記接続・搭載手段は、Ａｕワイヤボンディング手段を含むＩＣチップパッケージを提供する。

本発明は、更には前記熱放散手段は、熱放散フィンまたは熱伝導部材であるＩＣチップパッケージを提供する。

本発明は、エンジン制御のためのマイコン，オペアンプ，ロジックなどのＩＣチップと回路基板の導体パターンとを電気的に接続して構成するエンジン制御コントロールユニットにおいて、前記ＩＣチップを電気的に接続して搭載し、かつ耐熱の多層基板で構成されたインターポーザーと該インターポーザーにその片側が電気的に接続され、かつ搭載されるはんだバンプとを含んで構成された複数のＩＣチップパッケージを有し、熱発生パワー系のＩＣチップは、他の非パワー系のＩＣチップとは別体の一つまたは複数のＩＣチップパッケージに搭載され、これらのＩＣチップパッケージは、前記はんだバンプの他側が前記回路基板の導体パターンに電気的に接続されてチップマウントされて、密封性ケースに配設されるエンジン制御コントロールユニットを提供する。

本発明は、更には前記多層基板は、低温焼成ガラスセラミックス多層基板であるエンジン制御コントロールユニットを提供する。

本発明は、更には前記多層基板は、高温焼成アルミナ多層基板であるエンジン制御コントロールユニットを提供する。

本発明は、更には前記多層基板は、高耐熱性ガラスエポキシ多層基板であるエンジン制御コントロールユニットを提供する。

本発明は、更には前記ＩＣチップは、エポキシ系樹脂によってその一部または全面が前記インターポーザーに被覆されることを特徴とするエンジン制御コントロールユニットを提供する。

本発明は、更には１枚のインターポーザーに一個のＩＣチップを搭載したＩＣチップパッケージ及び１枚のインターポーザーに複数のＩＣチップを搭載したＩＣチップパッケージが前記回路基板にチップマウントされているエンジン制御コントロールユニットを提供する。

本発明は、エンジン制御のためのマイコン，オペアンプ，ロジックなどのＩＣチップと回路基板の導体パターンとを電気的に接続して構成するエンジン制御コントロールユニットにおいて、前記ＩＣチップを電気的に接続して搭載し、かつ低温焼成ガラスセラミックスの多層基板で構成されたインターポーザーと該インターポーザーにその片側が電気的に接続され、かつ搭載されるはんだバンプとを含んで構成されたＩＣチップパッケージを有し、該ＩＣチップパッケージは、前記はんだバンプの他側が前記回路基板の導体パターンに電気的に接続されてチップマウントされるものであって、一個の熱発生パワー系のＩＣチップを搭載するものおよび複数個のＩＣチップを搭載するものが混在し、前記ＩＣチップの各々は、その一部または全面がエポキシ系樹脂によって前記インターポーザーに被覆され、前記ＩＣチップパッケージは、ゲルによって前記回路基板に被覆されて密封性のケース内に設置されて、自動車の車室内や、特にエンジンルーム内に載置されるエンジン制御コントロールユニットを提供する。

本発明は、更には前記熱発生パワー系ＩＣチップは、熱放熱手段が設けられているエンジン制御コントロールユニットを提供する。

本発明は、エンジン制御のためのマイコン，オペアンプ，ロジックなどのＩＣチップと回路基板の導体パターンとを電気的に接続するエンジン制御コントロールユニットの製造方法において、多層化されたインターポーザーを構成し、該インターポーザーに前記ＩＣチップを搭載して電気的に接続し、前記インターポーザーにその片側が電気的に接続され、かつ他側がほぼ球状態をなして電気特性検査面とされたＩＣチップパッケージを構成し、前記他側が電気特性検査面とされてはんだバンプを介して電気特性検査を行い、該ＩＣチップパッケージを前記回路基板にチップマウントし、はんだリフローにより前記ＩＣチップパッケージを前記回路基板に固着することを含んで構成されるエンジン制御コントロールユニットの製造方法を提供する。

本発明は、更に前記多層化されたインターポーザーを低温焼成ガラスセラミック多層で構成するエンジン制御コントロールユニットの製造方法を提供する。

本発明は、更に前記チップマウントした後に、前記ＩＣチップパッケージを回路基板に加熱圧着または超音波熱圧着により電気的接続を行うエンジン制御コントロールユニットの製造方法を提供する。

以上のように、本発明によれば、ＩＣチップをインターポーザー基板に搭載してＩＣチップパッケージ（熱放散手段を含む）を構成してケース内に配設しているので、エンジン制御コントロールユニットのエンジンルーム内装着を可能にして、かつ回路基板の小型化（Ａｕワイヤボンディング廃止ＩＣチップ実装面積小），低コスト化を図り、接続信頼性向上，基板組立の工程の歩留り向上（Ａｕワイヤボンディング廃止，ＩＣチップ単品検査可）とトータルコスト低減を図ることのできるＩＣチップ実装構造を提供することができる。

特に、ＩＣチップサイズが６mm角でピン数が１４４、もしくはサイズ１０mm〜１１mm角でピン数は２５６といった単位面積に対してバンプ数が多いような場合のＩＣチップは通常厚膜印刷、例えば導体幅０.２，導体間隙０.２の基板にＡｕワイヤボンディング法による実装は困難である。インターポーザー基板で（フォトエッチング法）を設けることによって、上記効果を得ることができる。

本発明は、エンジンルーム内装着が可能（車室内装着を含む）である自動車用制御コントロールユニット、例えば、エンジン制御コントロールユニット，ＡＴ制御コントロールユニット，スロットルチャンバモータ制御コントロールユニットおよびエアコン制御コントロールユニット等、その他にも適用可能であり適用を含むものである。

ここでは、エンジン制御コントロールユニットを例に以下、本発明にかかわる実施例を図面に基づいて説明する。

図１は、エンジン制御コントロールユニット１の概観を示す。図において、エンジン制御コントロールユニット１は、ケース２とケース一体型コネクタ３を有し、ケース２内にはセラミック基板（６層）、そのベースとなるアルミベース９が配設され、セラミック基板５上には電子部品６が配設され、ケース一体型コネクタ３のコネクタ（図示せず）とセラミック基板５とはＡｌボンディング４により接続され、アルミベース９上のパワトラブクミ７とセラミック基板５とはＡｌボンディング８により接続される。この構成については従来周知である。

本発明は、セラミック基板５上に載置されるＩＣチップのセラミック基板５への接続構造に特徴を有する。すなわち、図１に示すように、ＩＣチップパッケージ（１）１１，
ＩＣチップパッケージ（２）１２，ＩＣチップパッケージ（３）１３のようなＩＣチップパッケージがセラミック基板５に載置され、固着される。後述するようにＩＣチップパッケージの構造としては色々なものを組み合せることができる。エンジン制御のためにマイコン，オペアンプ，ロジックなどのＩＣチップが使用される。ＩＣチップと回路基板（図１にあってはセラミック基板５）の導体パターンとを電気的に接続してエンジン制御コントロールユニット１が構成される。

ＩＣチップパッケージを構成するに当っては同種のＩＣチップをまとめて１つのＩＣチップパッケージとすることによって配置が容易になり、製作が楽になる。また、０.８Ｗ ，１Ｗ，２Ｗ，３Ｗといった熱発生パワー系のＩＣチップはそれ自体でＩＣチップパッケージを構成することによって、ＩＣチップパッケージ（３）１３に示すようにして熱伝導部材（後述）を介して熱をセラミック基板５に逃がすことができる。

熱発生パワー系ＩＣチップは、他の非パワー系のＩＣとは別体の一または複数のＩＣチップパッケージに搭載される。

このようにすることによって、セラミック基板５には３ないし４個のＩＣチップパッケージを設けることによってすべてのＩＣチップをセラミック基板５上に配設できるようになる。

図２は、ＩＣパッケージ１１の詳細を示す。ＩＣチップ２１は、ＡＵバンプ２３，Ａｕ，Ｎｉ，Ａｇ−Ｐｔ層２４を介してインターポーザー基板２２に実装して熱圧着，加熱圧着もしくは超音波熱圧着により固定される。インターポーザー基板２２の上側周囲にはタレ防止突起部２９が形成してあり、ＩＣチップ２１とインターポーザー基板２２との間には、例えばエポキシ系の樹脂による層（アンダーフィル３０）が充填硬化して設けられ、ＩＣチップ２１はインターポーザー基板２２にしっかりと固着される。インターポーザー基板２２の裏側には絶縁を行うオーバコートガラス２７が設けられる。裏面には約３００ミクロンの丸い導体、すなわちＡｇ−Ｐｔ層２５が設けられる。その上にはんだバンプ
２６を固着する。Ａｇ−Ｐｔ層はＡｇ−Ｐｄ層であってもよい。ＡＵバンプ２３の最大径／高さの比は、１.５〜８ の範囲内にある。このようにして構成されたＩＣチップパッケージ１１は、図３に示すように、マザーボードとしてのセラミック基板２０（回路基板で図１におけるセラミック基板５に該当）上に配設され、Ａｇ−Ｐｔ層３２を介してセラミック基板２０に固着される。セラミック基板２０は６層から１２層の多層をなす。対象となるＩＣチップが熱発生系のパワーＩＣである場合には、図４に示すような構成とされる。図４（イ）は、ＩＣチップ２１上にＡｌ放熱フィン４１を載置し、シリコン系又はエポキシ系接着層４２によって放熱フィンをＩＣチップ２１に固着し、ＩＣチップ２１からの発生熱を放散している。図４（ロ）は、消費電力が高い場合で、放熱フィンの代りに熱伝導部材４３を使用している。熱伝導部材４３は、シリコン系又はエポキシ系接着層４４，４５によってＩＣチップ２１およびセラミック基板２０にそれぞれ固着される。これによって、ＩＣチップ２１で発生した熱は、熱伝導部材４３を介してセラミック基板２０に伝えられ、放熱される。図４（ハ）は、更に消費電力が高い場合に採用される構造であり、（ロ）に対して熱伝導部材４３は、シリコン系または、エポキシ系接着層４４，４５によってＩＣチップ２１およびアルミベース９にそれぞれ固着される。これにより熱放散性が高まる。エンジン制御コントロールユニット１をエンジン室に取り付ける場合、エンジン制御コントロールユニット１内の温度上昇は、例えば１２５℃以内に抑えることが要求される。熱発生系パワーＩＣによる部分的な温度上昇を、例えば２０℃以内に抑えるために放熱フィン４１あるいは熱伝導部材４３のような熱放散手段を採用することが有効である。これによって温度許容上昇温度に対するクリアランスを楽にすることができる。

図５は、標準ロジックＩＣあるいはオペアンプなどの同種のＩＣチップ（１）２１(ａ)，ＩＣチップ（２）２１（ｂ），ＩＣチップ（３）２１（ｃ）を１つのインターポーザー基板２２に載置・固着した例を示す。載置・固着方法は図１に示す例と同様である。このような構成にすることによって、複数のＩＣチップを１つのインターポーザー基板２２に載置・固着することが出来、ＩＣチップパッケージ１２のセラミック基板２０への組み立てが楽になる。

このように、ＩＣチップをＩＣチップパッケージ化し、セラミック基板２０に載置・固着する方法を採用することによって、ＩＣチップパッケージを別個に製作して組み立てることが出来るから組み立てが楽になると共に、後述するように、ＩＣチップパッケージについて電気特性を検査し、不良品は組み立て前に排除することができるから、小さな単位のＩＣチップパッケージの排除にとどまって完成品であるエンジン制御コントロールユニットを不良品と排除することがなくなるから歩留り率が向上し、経済的である。

図６は、図３に対する代案を示す。図７は、図５に対する代案を示す。ＩＣチップ２１は、エパポキ系Ａｇペースト５２によってインターポーザー基板２２に載置・固着され、ＩＣチップ２１の導体はＡｕボンディング５１およびＡｕ，Ｎｉ，Ａｇ−Ｐｔ層５３を介してインターポーザー基板２２の導体に接続される。このように形成したＩＣチップパッケージ１４をセラミック基板２０上に載置・固着することは前例と同じである。また、図７に示すように、複数のＩＣチップ（１）２１（ａ），ＩＣチップ（２）２１（ｂ），
ＩＣチップ（３）２１(ｃ)を図６に示す例と同様にしてインターポーザー基板２２に載置・固着する。図６および図７において、ＩＣチップは、例えばエポキシ系の樹脂による層（樹脂層５４）によって被覆され、Ａｕボンディング５１と共に固定される。

図３，図５の例にするか、図６，図７の例にするかは設計上適宜決定される。

図６あるいは図７の例を熱発生パワー系ＩＣチップ搭載に採用する場合にはバンプ数を増やすなどして熱放散手段を設けるのがよい。

図６あるいは図７の例は、インターポーザー側のＡｕ，ＮＩ，Ａｇ−Ｐｔ層５３はフォトエッチング法で形成した場合最小導体幅０.０５，最小間隙０.０５も可能なため、導体の平坦性が厚膜印刷時より優れているため、Ａｕボンディング５１の接続長さも１mm以下にでき、セラミック基板２０にダイレクトＩＣチップ２１を実装してＡｕボンディング接続する場合よりインターポーザー基板２２は小型化でき、実装面積も小さくできる効果がある。

図８は、インターポーザー基板２２の構成を示す。図において、インターポーザー基板２２は多層基板からなり、この例の場合７層の低温焼成アルミナ基板６１，６２，６３，６４，６５，６６からなる。各層の基板には、Ａｕ，Ｎｉ，Ａｇ−Ｐｔ層２４とＡｇ−
Ｐｔ層２５を結ぶ導体６７が図のように形成される。

多層基板は、高温焼成アルミナ多層基板、あるいは高耐熱性ガラスエポキシ多層基板であってもよい。

図９は、図８の代案であり、搭載するＩＣチップが異なるがインターポーザー基板２４自体の構成は図８と同様である。

図１０は、インターポーザー基板２２の表面側を示す。周囲領域に所定の間隔で規定配列されるＡｕ，Ｎｉ，Ａｇ−Ｐｔ導体２４が設けられる。

図１１は、インターポーザー基板２４の裏面側を示す。裏面側にはＡｕ−Ｐｔ層２５が所定の間隔で規定配列される。その回りのところにオーバーコートガラスが印刷されている。

図１２は、図１０に対する代案であり、図１３は、図１１に対する代案であり、同様にＡｕ，Ｎｉ，Ａｇ−Ｐｔ層２４，Ａｇ−Ｐｔ層が規定配列して設けてある。

図１４は、図３または図５に示すインターポーザー＋ＩＣチップＡｕ熱圧着実装方法を示す。ステップＳ１１からＳ１６によって、ＩＣチップ＋インターポーザー組み立てがなされる。すなわち、Ａｕパターンを有する基板（Ｓ１１）にＩＣチップ（Ａｕバンプボンダーされた物）を搭載し、Ａｕバンプ熱圧着を行う（Ｓ１２）。アンダーフィル充填硬化し（Ｓ１３）、はんだボール（ハンダバンプ）搭載し（Ｓ１４）、リフロー（Ｓ１５）により固着する。これにより、ＩＣチップパッケージを構成する。この段階でＩＣ電気特性検査を行う（Ｓ１６）。検査に合格したＩＣチップパッケージのみが保管され、他は不良品としてこの段階で排除される。

一方、セラミック基板Ｓ１にはんだ印刷し（Ｓ２）、これに予め構成したＩＣチップパッケージをチップマウントする（Ｓ３）。はんだリフローし（Ｓ４）、基板洗浄し(Ｓ５)、ＲＯＭチェック書込みを行い（Ｓ６）、高温ベーキングし（Ｓ７）、中間電気的特性試験を行い（Ｓ８）、基板組み立て完成する（Ｓ９）。

図１５は、図６または図７に示すインターポーザー＋ＩＣチップＡｕワイヤーボンディング実装方法を示す。ステップＳ３１からＳ３９によって、ＩＣチップ＋インターポーザー組み立てがなされる。すなわち、Ａｕパターンを有する基板（Ｓ３１）にベアチップ接着／搭載し（Ｓ３２）、導電性接着剤硬化する（Ｓ３３）。プラズマ洗浄し（Ｓ３４）、Ａｕワイヤーボンディングを行い（Ｓ３５）、樹脂塗布，硬化を行い（Ｓ３６）、はんだボール搭載し（Ｓ３７）、リフロー（Ｓ３８）して、ＩＣチップパッケージを構成する。この段階でＩＣ電気特性検査を行う（Ｓ３９）。検査に合格したＩＣチップパッケージのみが保管され、他は不良品としてこの段階で排除される。

一方、セラミック基板（Ｓ２１）にはんだ印刷し（Ｓ２２）、これに予め構成したＩＣチップパッケージをチップマウントする（Ｓ２３）。はんだリフローし（Ｓ３４）、基板洗浄し（Ｓ３５）、ＲＯＭチェック書込みを行い（Ｓ３６）、高温ベーキングし(Ｓ３７)、中間電気的特性試験を行い（Ｓ３８）、基板組み立て完成する（Ｓ３９）。

このようにして基板組み立て完成すると、図１６に示すように、ゲル７１によってＩＣチップパッケージは保護され、ケース２にカバー７２が接着される。これによってエンジン制御コントロールユニット１が完成する。このエンジン制御コントロールユニット１内にはＩＣチップが１個のＩＣチップパッケージが、あるいは複数のＩＣチップを搭載したＩＣチップパッケージが配設されることになる。これらのＩＣパッケージの数は３〜４個以内としてＩＣチップをまとめることが製作上工数低減となって有利である。

図１７は、完成したエンジン制御コントロールユニット１をエンジンルームの、すなわちインテークマニホールド８１上にネジ４点で接続，設置した状況を示す。図において、８２にエンジン本体を、８３はインジェクターを、そして８４はディストリビュータを示す。

ＩＣチップを３あるいは４個のＩＣチップパッケージに搭載することによってエンジン制御コントロールユニット１はコンパクトになり、インテークマニホールド８１上に悠々搭載することができる。また、ＩＣチップパッケージは、発熱系のパワーＩＣを他の非発熱系のＩＣと別体として構成してあり、しかもパワーＩＣチップについては熱放散手段が設けられる。

本発明の実施例の構成概略図。 ＩＣチップパッケージ構成図。 回路基板へのＩＣチップパッケージ組立図。 放熱・熱伝導手段を有するＩＣチップパッケージ（イ）および（ロ）構成図。 回路基板への他のＩＣチップパッケージ組立図。 図３に対する他の変形例図。 図５に対する他のＩＣチップパッケージ組立図。 インターポーザー多層基板の構成図。 他の例のインターポーザー多層基板の構成図。 フリップチップ実装表面図。 フリップチップ実装裏面図。 他の例のフリップチップ実装表面図。 他の例のフリップチップ実装裏面図。 インターポーザー＋ＩＣチップＡｕ熱圧着製造ステップ図。 インターポーザー＋ＩＣチップＡｕワイヤーボンディング製造ステップ図。 エンジン制御コントロールユニット概略図。 エンジン制御コントロールユニットのインテークマニホールドへの組立図。

符号の説明

１…エンジン制御コントロールユニット、２…ケース、３…ケース一体型コネクタ、４，８…Ａｌボンディング、５…セラミック基板、６…ベアチップ、７…パワトラブクミ、９…アルミベース、１１…ＩＣチップパッケージ（１）、１２…ＩＣチップパッケージ
（２）、１３…ＩＣチップパッケージ（３）、２０…セラミック基板（回路基板）、２１…ＩＣチップ、２２…インターポーザー基板、２３…Ａｕバンプ、２４…Ａｕ，Ｎｉ，
Ａｇ−Ｐｔ層、２５…Ａｇ−Ｐｔ層、２６…はんだバンプ、２７…オーバーコートガラス、２９…タレ防止突起部、３０…アンダーフィル、４１…Ａｌ放熱フィン、４２…シリコン又はエポキシ系接着層、４３…熱伝導部材。

Claims (12)

1. 自動車用制御のためのマイコン，オペアンプ，ロジックなどのＩＣチップと回路基板の導体パターンとを電気的に接続して構成する自動車用制御コントロールユニットにおいて、
   前記ＩＣチップを電気的に接続して搭載し、かつ耐熱の多層基板で構成されたインターポーザーと該インターポーザーにその片側が電気的に接続され、かつ搭載されるはんだバンプとを含んで構成された複数のＩＣチップパッケージを有し、
   熱発生パワー系のＩＣチップは、他の非パワー系のＩＣチップとは別体の一つまたは複数のＩＣチップパッケージに搭載され、
   これらのＩＣチップパッケージは、前記はんだバンプの他側が前記回路基板の導体パターンに電気的に接続されてチップマウントされて、密封性ケースに配設されることを特徴とする自動車用制御コントロールユニット。
2. 請求項１において、
   前記複数のＩＣチップパッケージとは２〜１０であることを特徴とする自動車用制御コントロールユニット。
3. 請求項１において、
   前記多層基板は、低温焼成ガラスセラミック多層基板であることを特徴とする自動車用制御コントロールユニット。
4. 請求項１において、
   前記多層基板は、高温焼成アルミナ多層基板であることを特徴とする自動車用制御コントロールユニット。
5. 請求項１において、
   前記多層基板は、高耐熱性ガラスエポキシ多層基板であることを特徴とする自動車用制御コントロールユニット。
6. 請求項１から５のいずれかにおいて、
   前記ＩＣチップは、エポキシ系樹脂によってその一部または全面が前記インターポーザーに被覆されることを特徴とする自動車用制御コントロールユニット。
7. 請求項１から６のいずれかにおいて、
   一枚のインターポーザーに一個のＩＣチップを搭載したＩＣチップパッケージ及び一枚のインターポーザーに複数のＩＣチップを搭載したＩＣチップパッケージが前記回路基板にチップマウントされていることを特徴とする自動車用制御コントロールユニット。
8. 自動車用制御のためのマイコン，オペアンプ，ロジックなどのＩＣチップと回路基板の導体パターンとを電気的に接続して構成する自動車用制御コントロールユニットにおいて、
   前記ＩＣチップを電気的に接続して搭載し、かつ低温焼成ガラスセラミックスの多層基板で構成されたインターポーザーと該インターポーザーにその片側が電気的に接続され、かつ搭載されるはんだバンプとを含んで構成されたＩＣチップパッケージを有し、
   該ＩＣチップパッケージは、前記はんだバンプの他側が前記回路基板の導体パターンに電気的に接続されてチップマウントされるものであって、一個の熱発生パワー系のＩＣチップを搭載するものおよび複数個のＩＣチップを搭載するものが混在し、
   前記ＩＣチップの各々は、その一部または全面がエポキシ系樹脂によって前記インターポーザーに被覆され、
   前記ＩＣチップパッケージは、ゲルによって前記回路基板に被覆されて密封性のケース内に設置されて、
   自動車の車室内に載置されることを特徴とする自動車用制御コントロールユニット。
9. 請求項１から８において、
   前記熱発生パワー系ＩＣチップは、熱放熱手段が設けられていることを特徴とする自動車用制御コントロールユニット。
10. 自動車用制御のためのマイコン，オペアンプ，ロジックなどのＩＣチップと回路基板の導体パターンとを電気的に接続するエンジン制御コントロールユニットの製造方法において、
    多層化されたインターポーザーを構成し、
    該インターポーザーに前記ＩＣチップを搭載して電気的に接続し、
    前記インターポーザーにその片側が電気的に接続され、かつ他側がほぼ球状態をなして電気特性検査面とされたＩＣチップパッケージを構成し、
    前記他側が電気特性検査面とされてはんだバンプを介して電気特性検査を行い、
    該ＩＣチップパッケージを前記回路基板にチップマウントし、
    はんだリフローにより前記ＩＣチップパッケージを前記回路基板に固着することを含んで構成されることを特徴とする自動車用制御コントロールユニットの製造方法。
11. 請求項１０において、
    前記多層化されたインターポーザーを低温焼成ガラスセラミック多層で構成することを特徴とする自動車用制御コントロールユニットの製造方法。
12. 請求項１０または１１において、
    前記チップマウントした後に、前記ＩＣチップパッケージを回路基板に加熱圧着または超音波熱圧着により電気的接続を行うことを特徴とする自動車用制御コントロールユニットの製造方法。
    

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