JP3732051B2

JP3732051B2 - Automotive control unit

Info

Publication number: JP3732051B2
Application number: JP24254899A
Authority: JP
Inventors: 靖成田; 州人中▲鶴▼; 州志江口; 亨吉田
Original assignee: Hitachi Ltd; Hitachi Car Engineering Co Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd; Astemo Ltd
Priority date: 1999-08-30
Filing date: 1999-08-30
Publication date: 2006-01-05
Anticipated expiration: 2019-08-30
Also published as: JP2001068606A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
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。
【０００２】
【従来の技術】
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。
【０００３】
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。
【０００４】
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。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
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。
【０００６】
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。
【０００７】
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。
【０００８】
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。
【０００９】
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。
【００１０】
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。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
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。
【００１２】
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。
【００１３】
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。
【００１４】
・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。
【００１５】
・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。
【００１６】
・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。
【００１７】
・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。
【００１８】
・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。
【００１９】
ことを特徴とする。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
本発明には、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チップパッケージが使用され得る。
【００２４】
本発明には、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チップパッケージが使用され得る。
【００２５】
本発明には、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チップパッケージが使用され得る。
【００２６】
本発明には、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チップパッケージが使用され得る。
【００２７】
本発明には、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チップパッケージが使用され得る。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
【発明の実施の形態】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
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。
【００４３】
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。
【００４４】
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。
【００４５】
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。
【００４６】
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。
【００４７】
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。
【００４８】
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。
【００４９】
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。
【００５０】
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。
【００５１】
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。
【００５２】
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。
【００５３】
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。
【００５４】
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。
【００５５】
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。
【００５６】
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。
【００５７】
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ＡｕＡｕ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。
【００５８】
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)。
【００５９】
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。
【００６０】
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）。
【００６１】
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。
【００６２】
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。
【００６３】
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ＩＣＩＣ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。
【００６４】
【発明の効果】
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。
【００６５】
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。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例の構成概略図。
【図２】ＩＣチップパッケージ構成図。
【図３】回路基板へのＩＣチップパッケージ組立図。
【図４】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。
【図５】回路基板への他のＩＣチップパッケージ組立図。
【図６】図３に対する他の変形例図。
【図７】図５に対する他のＩＣチップパッケージ組立図。
【図８】インターポーザー多層基板の構成図。
【図９】他の例のインターポーザー多層基板の構成図。
【図１０】フリップチップ実装表面図。
【図１１】フリップチップ実装裏面図。
【図１２】他の例のフリップチップ実装表面図。
【図１３】他の例のフリップチップ実装裏面図。
【図１４】インターポーザー＋ＩＣチップＡｕＡｕ熱圧着製造ステップ図。
【図１５】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。
【図１６】エンジン制御コントロールユニット概略図。
【図１７】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…インターボーザー基板、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。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a control control unit for an automobile (including an engine control control unit mounted in an engine room and a vehicle interior, an AT control control unit, a throttle chamber motor control control unit, an air conditioner control control unit, etc.), a manufacturing method thereof, and an IC. It relates to chip packages.
[0002]
[Prior art]
Japanese Patent Laid-Open No. 7-176684 discloses a stiffener having an interposer having circuit patterns connected by through holes on first and second surfaces and an input / output unit connected to the circuit pattern of the interposer. A first and second semiconductor chips mounted on the first and second surfaces of the interposer and connected to the circuit pattern, and the input / output unit of the stiffener base is connected to an external circuit. The circuit pattern is connected to the junction pattern connected to the terminal of the semiconductor chip, the internal transmission pattern connecting the through hole and the junction pattern, and the input / output unit of the stiffener base. The semiconductor chip composed of a through hole and an external transmission pattern for connecting the bonding pattern is The semiconductor device to be mounted to the interposer have been described by Ya bonding or a TAB method.
[0003]
Japanese Patent Application Laid-Open No. 8-12562 discloses an insulating substrate having a circuit pattern, a semiconductor element mounted on a first surface of the insulating substrate and electrically connected to the circuit pattern, and an insulating substrate. A semiconductor device having a resin sealing portion in which a part and the semiconductor element are sealed, and a plurality of solder balls arranged in a matrix on the second surface of the insulating substrate and connected to the circuit pattern. The plurality of solder balls includes a semiconductor device having at least a first solder ball group, the first solder ball group, and a second solder ball group having different heights from the insulating substrate. ing.
[0004]
In addition, the aluminum wire bonding arrangement structure between the waterproof connector and the ceramic substrate is disclosed in Japanese Patent Application No. 9-245008, the case-integrated waterproof connector structure is disclosed in Japanese Patent Application No. 10-166582, and the structure of the gel frame is patented. This is described in Japanese Patent Publication No. 9-302500.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
Conventionally, an IC chip (bare chip) used for an automobile control control unit, for example, an engine control control unit mounted in an engine room, is directly mounted on a circuit board via a conductive adhesive, and the circuit board is formed by Au wire bonding. And had an electrical connection.
[0006]
As described above, since the IC chip (bare chip) is directly electrically connected and mounted on the circuit board by Au wire bonding or the like,
(1) Time required for connection is large
(2) Yield reduction in substrate assembly process
(3) Large IC chip mounting area
(4) Problems such as single chip inspectability of IC chips
(5) Problem of connection reliability between substrate and chip
There is.
[0007]
The engine control unit is mounted in the engine room, and it is required to reduce the influence of temperature rise by the IC chip when taking these measures.
[0008]
In the field of semiconductor substrate technology, it is proposed that an I / O chip is mounted on the front side of an interposer having a through hole, and a CPU chip is mounted on the back side to make the mounting printed circuit board compact. By the way. It is also proposed to mount solder balls on the back side of the interposer.
[0009]
However, such a technique cannot be immediately applied to an engine control unit installed in the engine room. The structure must be suitable for the engine control unit, especially for the engine room interior.
[0010]
The present invention provides a conventional control control unit for an automobile that can be installed in an engine room, for example, an engine control control unit, to reduce the size and cost of a circuit board, improve connection reliability, and increase the yield of a board assembly process. An object is to provide an IC chip mounting structure capable of improving and reducing the total cost.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
The present invention can be applied to an automobile control control unit that can be installed in an engine room (including installation in a vehicle interior), such as an engine control control unit, an AT control control unit, a throttle chamber motor control control unit, an air conditioner control control unit, etc. Is applicable and includes application.
[0012]
Here, an engine control unit will be described as an example.
[0013]
In the present invention, an IC chip used for engine control is mounted on an interposer and connected to a circuit board.
[0014]
-Easily manufacture and reduce the size by mounting multiple IC chips on one interposer.
[0015]
・ Among IC chips such as microcomputers, operating lamps, and logic used for engine control, heat generating power ICs are mounted on one interposer in units of one or more, and other non-power It is not mounted on the same interposer as the system IC chip, it is easy to dissipate heat, and the thermal influence on other non-power system IC chips is reduced.
[0016]
-Arrange multiple IC chips in a sealed case and reduce the number of interposers to enable installation in the engine. For this reason, a plurality of IC chips are mounted on one interposer. The number of interposers is preferably 3 to 4 or less.
[0017]
-When installed in the engine, an engine control unit that is not affected by the temperature of 125 ° C is required. In order to suppress the partial temperature rise by the engine control unit itself within 20 ° C., the heat generating power IC chip and the non-power IC chip are separately arranged, and the heat generating power IC chip is radiated or transmitted. Apply heat means and mount on the interposer.
[0018]
In the state where the IC chip is mounted on the interposer, that is, the IC chip package is inspected for electrical characteristics of the IC chip and the interposer. An IC chip package that has passed the inspection is used for assembly.
[0019]
It is characterized by that.
[0020]
According to the present invention, for example, an interposer with a small shrinkage error formed by low-temperature baking of a substrate having 2 to 10 layers is made equal to the chip size or the same size as an assembly of several IC chips. One feature is that an IC chip package is formed by forming solder bumps on the back side, and connected to and mounted on a circuit board via the solder bumps.
[0021]
Of course, it is used for connection / mounting of this solder bump, but it has a function used for the electrical characteristic inspection of the IC chip and the interposer on which this IC chip is mounted at the time of this connection / mounting. Fine conductor Ag-Pt + Ni + Au plating (minimum conductor width 0.04 and minimum gap 0.04 possible) is formed on the surface of the interposer by photo-etching or printing, and mounting of these Au bump bonder IC chips is performed. Crimping is performed with an ultrasonic thermocompression bonding apparatus or a thermocompression bonding apparatus to electrically connect the substrate and the chip. On the back surface, an Ag-Pt conductor round pattern is formed by pad-on VIA or the like, and an overcoat is formed on the ceramic substrate, which is a circuit board, to prevent sagging when solder bumps are attached and to prevent interface peeling between the conductor and the substrate. The ratio of the crushed diameter / bump height of Au bumps during thermocompression bonding is preferably 1.5 to 8 in order to improve connection reliability. Also, underfill coating and curing are performed to improve connection reliability.
[0022]
Specifically, the present invention provides the following apparatuses and methods.
[0023]
  The present inventionInIs an IC chip, heat dissipating means applied to the IC chip, an interposer in which a low-temperature fired substrate is multilayered, and a connection for electrically connecting and mounting the IC chip to the interposer An IC comprising mounting means and a plurality of solder bumps having substantially the same shape, one side of which is electrically connected to the interposer and the other side of which is in a substantially spherical state to form an electrical property inspection surface Chip packageCan be used.
[0024]
  The present inventionInFurther, the connection / mounting means includes an IC chip package including an Au bump and an Au pattern connected to the Au bump.Can be used.
[0025]
  The present inventionInFurthermore, the maximum diameter / height ratio of the Au bump is in the range of 1.5 to 8 IC chip packageCan be used.
[0026]
  The present inventionInFurther, the connection / mounting means includes an IC wire package including Au wire bonding meansCan be used.
[0027]
  The present inventionInFurthermore, the heat dissipation means is a heat dissipation fin or a heat conduction member.Can be used.
[0028]
The present invention relates to an engine control control unit configured by electrically connecting an IC chip such as a microcomputer, an operational amplifier, and a logic for engine control and a conductor pattern of a circuit board, wherein the IC chip is electrically connected. A plurality of IC chip packages configured to include an interposer that is mounted and configured with a heat-resistant multilayer substrate, solder bumps that are electrically connected to the interposer on one side, and mounted; The heat generating power IC chip is mounted on one or a plurality of IC chip packages separate from other non-power IC chips, and the other side of the solder bumps is mounted on the circuit board. The engine control controller is electrically connected to the conductor pattern of the chip and mounted on the chip. To provide over Ruyunitto.
[0029]
The present invention further provides an engine control unit in which the multilayer substrate is a low-temperature fired glass ceramic multilayer substrate.
[0030]
The present invention further provides an engine control unit in which the multilayer substrate is a high-temperature calcined alumina multilayer substrate.
[0031]
The present invention further provides an engine control unit in which the multilayer substrate is a high heat resistant glass epoxy multilayer substrate.
[0032]
The present invention further provides an engine control control unit wherein the IC chip is partially or entirely covered with an epoxy resin with an epoxy resin.
[0033]
The present invention further provides an engine in which one IC chip is mounted on one interposer and an IC chip package in which a plurality of IC chips are mounted on one interposer is chip-mounted on the circuit board. Provide control unit.
[0034]
The present invention relates to an engine control control unit configured by electrically connecting an IC chip such as a microcomputer, an operational amplifier, and a logic for engine control and a conductor pattern of a circuit board, wherein the IC chip is electrically connected. An IC chip package comprising an interposer comprising a multilayer substrate of low-temperature fired glass ceramics, a solder bump to be electrically connected to one side of the interposer, and a solder bump to be mounted The IC chip package is mounted with the other side of the solder bump electrically connected to the conductor pattern of the circuit board and mounted with one heat generating power IC chip and a plurality of IC chip packages. A plurality of IC chips are mixed, and each of the IC chips is a part or all of them. Is coated on the interposer with an epoxy resin, and the IC chip package is coated on the circuit board with a gel and placed in a hermetically sealed case, and is placed in the interior of an automobile, particularly in an engine room. An engine control unit is provided.
[0035]
The present invention further provides an engine control control unit in which the heat generating power IC chip is provided with heat radiating means.
[0036]
The present invention provides a multi-layered interposer in a method of manufacturing an engine control unit that electrically connects an IC chip such as a microcomputer, operational amplifier, and logic for engine control and a conductor pattern of a circuit board, An IC chip package in which the IC chip is mounted and electrically connected to the interposer, one side of which is electrically connected to the interposer, and the other side is in a substantially spherical state and is used as an electrical property inspection surface. The other side is used as an electrical property inspection surface, electrical property inspection is performed via solder bumps, the IC chip package is mounted on the circuit board, and the IC chip package is fixed to the circuit board by solder reflow. Providing a method of manufacturing an engine control unit configured to include That.
[0037]
The present invention further provides a method of manufacturing an engine control unit in which the multilayered interposer is composed of a low-temperature fired glass ceramic multilayer.
[0038]
The present invention further provides a method for manufacturing an engine control control unit in which after the chip mounting, the IC chip package is electrically connected to a circuit board by thermocompression bonding or ultrasonic thermocompression bonding.
[0039]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
The present invention is a control control unit for an automobile that can be mounted in an engine room (including mounting in a vehicle interior), such as an engine control control unit, an AT control control unit, a throttle chamber motor control control unit, an air conditioner control control unit, etc. In addition, it is applicable and includes application.
[0040]
Hereinafter, an embodiment according to the present invention will be described with reference to the drawings, taking an engine control unit as an example.
FIG. 1 shows an overview of the engine control unit 1. In the figure, the engine control unit 1 has a case 2 and a case-integrated connector 3, in which a ceramic substrate (6 layers) and an aluminum base 9 serving as the base are disposed. Is provided with an electronic component 6, the connector (not shown) of the case-integrated connector 3 and the ceramic substrate 5 are connected by an Al bonding 4, and the power trajectory 7 on the aluminum base 9 and the ceramic substrate 5 are bonded by Al bonding. 8 is connected. This configuration is well known in the art.
[0041]
The present invention has a feature in the connection structure of the IC chip placed on the ceramic substrate 5 to the ceramic substrate 5. That is, as shown in FIG. 1, IC chip packages such as IC chip package (1) 11, IC chip package (2) 12, and IC chip package (3) 13 are placed on ceramic substrate 5 and fixed. . As will be described later, various IC chip package structures can be combined. IC chips such as microcomputers, operational amplifiers, and logic are used for engine control. The engine control control unit 1 is configured by electrically connecting the IC chip and the conductor pattern of the circuit board (the ceramic substrate 5 in FIG. 1).
[0042]
In configuring the IC chip package, the same kind of IC chips are put together into one IC chip package, which facilitates the arrangement and facilitates the production. Further, the heat generating power type IC chips such as 0.8 W, 1 W, 2 W, and 3 W constitute an IC chip package by themselves, so that a heat conducting member (described later) is formed as shown in IC chip package (3) 13. The heat can be released to the ceramic substrate 5 via.
[0043]
The heat generation power IC chip is mounted on one or a plurality of IC chip packages separate from other non-power ICs.
[0044]
By doing so, all the IC chips can be disposed on the ceramic substrate 5 by providing 3 to 4 IC chip packages on the ceramic substrate 5.
[0045]
FIG. 2 shows details of the IC package 11. The IC chip 21 is mounted on the interposer substrate 22 via the AU bumps 23, Au, Ni, and Ag—Pt layers 24 and fixed by thermocompression bonding, thermocompression bonding, or ultrasonic thermocompression bonding. An anti-sagging protrusion 29 is formed around the upper side of the interposer substrate 22. Between the IC chip 21 and the interposer substrate 22, for example, an epoxy resin layer (underfill 30) is filled and cured. The IC chip 21 is firmly fixed to the interposer substrate 22. On the back side of the interposer substrate 22, an overcoat glass 27 is provided for insulation. On the back side, a round conductor of about 300 microns, that is, an Ag-Pt layer 25 is provided. A solder bump 26 is fixed thereon. The Ag—Pt layer may be an Ag—Pd layer. The maximum diameter / height ratio of the AU bump 23 is in the range of 1.5-8. As shown in FIG. 3, the IC chip package 11 configured as described above is disposed on a ceramic substrate 20 (a circuit board corresponding to the ceramic substrate 5 in FIG. 1) as a mother board, and an Ag—Pt layer 32. It is fixed to the ceramic substrate 20 via The ceramic substrate 20 has a multilayer of 6 to 12 layers. When the target IC chip is a heat generating power IC, the configuration is as shown in FIG. In FIG. 4A, an Al heat radiation fin 41 is placed on the IC chip 21, and the heat radiation fin is fixed to the IC chip 21 by a silicon-based or epoxy-based adhesive layer 42 to dissipate heat generated from the IC chip 21. ing. FIG. 4B shows a case where the power consumption is high, and the heat conducting member 43 is used instead of the radiation fin. The heat conducting member 43 is fixed to the IC chip 21 and the ceramic substrate 20 by silicon or epoxy adhesive layers 44 and 45, respectively. As a result, the heat generated in the IC chip 21 is transmitted to the ceramic substrate 20 via the heat conducting member 43 and radiated. FIG. 4 (c) shows a structure employed when the power consumption is higher. In contrast to (b), the heat conducting member 43 is composed of the IC chip 21 and aluminum by silicon-based or epoxy-based adhesive layers 44 and 45. Each is fixed to the base 9. This enhances heat dissipation. When the engine control unit 1 is attached to the engine compartment, it is required to suppress the temperature rise in the engine control unit 1 within 125 ° C., for example. In order to suppress a partial temperature rise due to the heat generation system power IC within, for example, 20 ° C., it is effective to employ a heat dissipating means such as the heat radiation fin 41 or the heat conduction member 43. As a result, the clearance with respect to the allowable temperature rise can be eased.
[0046]
  FIG. 5 shows the same type of IC chip (1) 21 (a), IC chip (2) 21 (b), and IC chip (3) 21 (c), such as a standard logic IC or operational amplifier, on one interposer substrate 22. An example of mounting and fixing is shown. The mounting and fixing method is the same as the example shown in FIG.AhThe With such a configuration, a plurality of IC chips can be mounted and fixed on one interposer substrate 22, and the assembly of the IC chip package 12 to the ceramic substrate 20 becomes easy.
[0047]
In this way, by adopting a method in which an IC chip is formed into an IC chip package and placed on and fixed to the ceramic substrate 20, the IC chip package can be separately manufactured and assembled, which facilitates assembly and will be described later. As described above, since the electrical characteristics of the IC chip package can be inspected and defective products can be eliminated before assembly, the engine control control unit, which is a finished product, is rejected as defective products. This is economical because the yield rate is improved.
[0048]
FIG. 6 shows an alternative to FIG. FIG. 7 shows an alternative to FIG. The IC chip 21 is mounted and fixed to the interposer substrate 22 by an Epoxy-based Ag paste 52, and the conductor of the IC chip 21 is a conductor of the interposer substrate 22 through the Au bonding 51 and the Au, Ni, Ag—Pt layer 53. Connected to. The IC chip package 14 formed in this way is mounted and fixed on the ceramic substrate 20 as in the previous example. Further, as shown in FIG. 7, a plurality of IC chips (1) 21 (a), IC chips (2) 21 (b), and IC chips (3) 21 (c) are formed in the same manner as the example shown in FIG. It is placed and fixed on the interposer substrate 22. 6 and 7, the IC chip is covered with, for example, an epoxy resin layer (resin layer 54) and fixed together with the Au bonding 51.
[0049]
Whether to use the example of FIGS. 3 and 5 or the example of FIGS. 6 and 7 is appropriately determined in design. When the example of FIG. 6 or FIG. 7 is employed for mounting a heat generating power IC chip, it is preferable to provide heat dissipation means by increasing the number of bumps.
[0050]
In the example of FIG. 6 or 7, the Au, NI, Ag—Pt layer 53 on the interposer side can have a minimum conductor width of 0.05 and a minimum gap of 0.05 when formed by a photoetching method. Since the performance is superior to that of thick film printing, the connection length of the Au bonding 51 can be reduced to 1 mm or less, and the interposer substrate 22 can be made smaller than when the direct IC chip 21 is mounted on the ceramic substrate 20 and the Au bonding connection is made. The mounting area can be reduced.
[0051]
FIG. 8 shows the configuration of the interposer substrate 22. In the figure, the interposer substrate 22 is composed of a multilayer substrate. In this example, the interposer substrate 22 is composed of seven layers of low-temperature fired alumina substrates 61, 62, 63, 64, 65, 66. A conductor 67 connecting the Au, Ni, Ag—Pt layer 24 and the Ag—Pt layer 25 is formed on the substrate of each layer as shown in the figure.
[0052]
The multilayer substrate may be a high temperature fired alumina multilayer substrate or a high heat resistant glass epoxy multilayer substrate.
[0053]
FIG. 9 is an alternative to FIG. 8, and the configuration of the interposer substrate 24 itself is the same as that of FIG.
[0054]
FIG. 10 shows the surface side of the interposer substrate 22. Au, Ni, and Ag—Pt conductors 24 are provided in the surrounding area so as to be regularly arranged at a predetermined interval.
[0055]
FIG. 11 shows the back side of the interposer substrate 24. Au—Pt layers 25 are regularly arranged at predetermined intervals on the back side. Overcoat glass is printed around it.
[0056]
12 is an alternative to FIG. 10, and FIG. 13 is an alternative to FIG. 11. Similarly, an Au, Ni, Ag—Pt layer 24, and an Ag—Pt layer are provided in a prescribed arrangement.
[0057]
FIG. 14 shows a method for thermocompression bonding of the interposer + IC chip AuAu shown in FIG. 3 or FIG. As a result of steps S11 to S16, the IC chip + interposer is assembled. That is, an IC chip (Au bump bonder) is mounted on a substrate (S11) having an Au pattern, Au bump thermocompression bonding (S12), underfill filling and curing (S13), and solder ball (solder bump) mounting (S14) and fixed by reflow (S15). Thus, an IC chip package is configured. At this stage, an IC electrical characteristic inspection is performed (S16). Only IC chip packages that have passed the inspection are stored, and others are rejected at this stage as defective products.
[0058]
On the other hand, solder printing is performed on the ceramic substrate S1 (S2), and a pre-configured IC chip package is chip-mounted thereon (S3). Solder reflow (S4), substrate cleaning (S5), ROM check writing (S6), high temperature baking (S7), intermediate electrical property test (S8), and substrate assembly are completed (S9).
[0059]
FIG. 15 shows the interposer + IC chip Au wire bonding mounting method shown in FIG. 6 or FIG. As a result of steps S31 to S39, the IC chip + interposer is assembled. That is, the bare chip is bonded / mounted on the substrate (S31) having the Au pattern (S32), and the conductive adhesive is cured (S33). Plasma cleaning is performed (S34), Au wire bonding is performed (S35), resin coating and curing are performed (S36), solder balls are mounted (S37), and reflow (S38) is performed to constitute an IC chip package. At this stage, an IC electrical characteristic inspection is performed (S39). Only IC chip packages that have passed the inspection are stored, and others are rejected at this stage as defective products.
[0060]
On the other hand, solder printing is performed on the ceramic substrate (S21) (S22), and a pre-configured IC chip package is mounted on the chip (S23). Solder reflow (S34), substrate cleaning (S35), ROM check writing (S36), high temperature baking (S37), intermediate electrical property test (S38), and substrate assembly are completed (S39).
[0061]
When the substrate assembly is completed in this way, the IC chip package is protected by the gel 71 and the cover 72 is bonded to the case 2 as shown in FIG. Thereby, the engine control unit 1 is completed. In the engine control unit 1, an IC chip package having one IC chip or an IC chip package having a plurality of IC chips mounted thereon is disposed. It is advantageous that the number of these IC packages is within 3 to 4 and that the IC chips are grouped together in order to reduce the number of manufacturing steps.
[0062]
FIG. 17 shows a state in which the completed engine control unit 1 is connected and installed in the engine room, that is, on the intake manifold 81 with four screws. In the figure, reference numeral 82 denotes an engine body, 83 denotes an injector, and 84 denotes a distributor.
[0063]
By mounting the IC chip on three or four IC chip packages, the engine control unit 1 can be made compact and can often be mounted on the intake manifold 81. Further, the IC chip package is configured such that the heat generating power IC is separated from the other non-heat generating ICIC, and the power IC chip is provided with heat dissipation means.
[0064]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, an IC chip is mounted on an interposer substrate to constitute an IC chip package (including heat dissipation means) and disposed in the case. It can be installed in the engine room, and the circuit board is downsized (Au wire bonding is abolished, IC chip mounting area is small) and the cost is reduced, the connection reliability is improved, and the yield of the board assembly process is improved (Au wire bonding is abolished) IC chip single product inspection is possible, and an IC chip mounting structure capable of reducing the total cost can be provided.
[0065]
In particular, when the IC chip size is 6 mm square and the number of pins is 144, or the size is 10 mm to 11 mm square and the number of pins is 256, the IC chip usually has thick film printing, for example, conductor width. It is difficult to mount on the substrate having 0.2 and conductor gap 0.2 by the Au wire bonding method. By providing (photo etching method) with an interposer substrate, the above effect can be obtained.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a configuration diagram of an IC chip package.
FIG. 3 is an assembly diagram of an IC chip package on a circuit board.
4A and 4B are configuration diagrams of an IC chip package (A) and (B) having heat dissipation / heat conduction means.
FIG. 5 is another assembly diagram of an IC chip package on a circuit board.
FIG. 6 is another modification diagram with respect to FIG. 3;
7 is another IC chip package assembly diagram with respect to FIG. 5. FIG.
FIG. 8 is a configuration diagram of an interposer multilayer substrate.
FIG. 9 is a configuration diagram of another example of an interposer multilayer substrate.
FIG. 10 is a flip chip mounting surface view.
FIG. 11 is a rear view of flip chip mounting.
FIG. 12 is a flip chip mounting surface view of another example.
FIG. 13 is a rear view of another example of flip chip mounting.
FIG. 14 is a manufacturing step diagram of an interposer + IC chip AuAu thermocompression bonding.
FIG. 15 is a manufacturing step diagram of an interposer + IC chip Au wire bonding.
FIG. 16 is a schematic diagram of an engine control unit.
FIG. 17 is an assembly drawing of the engine control unit to the intake manifold.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Engine control control unit, 2 ... Case, 3 ... Case integrated connector, 4, 8 ... Al bonding, 5 ... Ceramic substrate, 6 ... Bare chip, 7 ... Power trawl, 9 ... Aluminum base, 11 ... IC chip package (1 ), 12 ... IC chip package (2), 13 ... IC chip package (3), 20 ... Ceramic substrate (circuit board), 21 ... IC chip, 22 ... Interposer substrate, 23 ... Au bump, 24 ... Au, Ni, Ag-Pt layer, 25 ... Ag-Pt layer, 26 ... Solder bump, 27 ... Overcoat glass, 29 ... Sag preventing projection, 30 ... Underfill, 41 ... Al radiating fin, 42 ... Silicon or epoxy adhesive Layer, 43 ... heat conducting member.

Claims

In an automobile control control unit having a case with a connector and a ceramic substrate, and the IC chip is disposed on the ceramic substrate, whether the IC chip used is a heat-generating power IC chip or a non-heat-generating power IC chip The heat generation power type IC chip package and the non-heat generation power type IC chip package are configured together, respectively, and both of the heat generation power type IC chip package and the non-heat generation power type IC chip package are the ceramics. The heat generation power system IC chip package mounted on the substrate is provided with heat dissipation means comprising a heat dissipation member fixed to the ceramic substrate, or a heat dissipation fin provided on the IC chip ,
Each IC chip package is a ceramic substrate that is mounted and connected via a connecting / mounting means for electrically connecting and mounting either a heat generating power IC chip or a non-heat generating power IC chip. Has an interposer having a plurality of solder bumps of substantially the same shape that are electrically connected in a substantially spherical state, and both IC chip packages are connected via the solder bumps of the interposer. An automobile control control unit , mounted on a ceramic substrate and disposed in the case .

In claim 1 ,
The automatic control control unit, wherein the connection / mounting means includes an Au bump and an Au pattern connected to the Au bump.

In claim 2 ,
The automatic control unit control, wherein the Au bump has a maximum diameter / height ratio in a range of 1.5 to 8.

In claim 1 ,
The automatic control control unit , wherein the connection / mounting means includes Au wire bonding means.