柔軟介入物接触を有するバンプなしフリップチップ組立体
例の具体化と一致させて、集積回路装置(IC)を、包装基板上で組立て、及び成形材料において封入する。そこでは、接点パッドを有する回路模様を持つ半導体の型を示す。回路模様の接点パッドに対応するバンプパッド接触部分を持つ包装基板は、それらの間に挟まれる介入物層を持つ。介入物層は、弾性体の物質において埋められる球状粒子の無作為に分布され相互に分離された伝導性の列を含み、そこでは、介入物層が半導体の型の下側表面上に与えられる圧力からの圧縮力を受ける。圧縮力は、球状粒子の伝導性の列を引き起こす介入物層を変形させ、回路模様の接点パッドを包装基板の対応するバンプパッド接触部分と電気的に接続させる。圧縮力は成形材料及び包装基板、金属留め具又はそれらの組合せの熱膨張特性によって生じる力から得られてよい。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は集積回路(IC)包装に関する。より一層詳しくは、本発明は、バンプピング処理を除くフリップチップ立体構成におけるIC装置(素子)の組立てに関する。
【背景技術】
【０００２】
電子産業は、半導体技術の進歩に頼り続け、より一層小型の領域でのより一層高い機能の装置を実現している。多くの適用のため、より一層高い機能性の装置の実現は、数々の電子装置を単一のシリコンウェファ中に集積することを要求する。シリコンウェファの所定の面積当りの電子装置の数が増加するにつれ、製造処理はより一層困難になる。
【０００３】
多くの様々な半導体装置は、膨大な分野における種々の適用を伴って製造された。そのようなシリコンに基づく半導体装置には、金属-酸化物-半導体の電界効果トランジスタ(MOSFET)で、p-チャネルMOS(PMOS)、n-チャネルMOS(NMOS)及び相補的MOS(CMOS)のトランジスタ、バイポーラトランジスタ、BiCMOSトランジスタのようなものを包含することが多い。そのようなMOSFET装置には、導電(伝導性)ゲート及びシリコン様の基板の間に絶縁性物質を含み、従ってこれらの装置は通常、IGFETs(絶縁化-ゲートFET)と称される。
【０００４】
これらの各々の半導体装置は一般に、多数の活性な装置を形成する半導体基板を含む。所定の活性装置の特定の構造は、装置の種類の間で変動させることができる。例えば、MOSトランジスタにおいて、活性装置は一般に、ソース及びドレインの領域及びソース及びドレインの領域間で電流を調整(モジュレート)するゲート電極を含む。
【０００５】
さらに、そのような装置は、デジタル又はアナログの装置であり得、多数のウェファ製造処理で生産され、例えば、CMOS、BiCMOS、バイポーラ等である。基板は、シリコン、ヒ化ガリウム(GaAs)、又は他のその上に微小電子(マイクロエレクトロニクス)回路を構築するのに適する基板でよい。
【０００６】
製造の処理を経た後、シリコンウェファは予め定められる数の装置を備える。これらの装置は試験される。良好な装置は収集され、及び包装される。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
複雑なIC装置の包装(パッケージ)は、ますますその最終的な性能における役割を果す。フリップチップ組立体(アセンブリ)は、結合線及びそれらの加わる高さの使用を排除することによって包装側面(プロファイル)の縮小を提供する。さらに、フリップチップは確かな(solid)高性能電気接続を提供する。しかし、IC装置が包装基板に付着され得るように、バンプパッドはIC装置の結合パッド接触部分(ランディング)に付着されなければならないという点で、フリップチップのバンピング処理は包装に複雑さを与える。
【０００８】
フリップチップIC装置の包装における複雑さを減らし、及び更にシリコンの型及び基板の相互接続の間で高性能電気接続を維持する必要性がある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、シリコンの型の結合パッド及び基板上の接続パッドの間での高性能電気接続を実践することが有用であることを見出した。バンピング処理を排除することによって、数多くの(a multitude of)組立体、信頼性、製造基盤及び大いに減少した包装経費が実現され得る。ICの型及び包装基板の間に挟まれる、高性能な、商業上入手可能な介入物(インターポーザ)の生地(fabric)は、圧縮力を受ける(被る)。糸の玉(それらは互いに分離される)は、介入物の生地を通して配列され、それらが圧縮されるように、ICの型の結合パッド及び包装基板の間で電気的な接続を形成する。介入物の生地は、狭いピッチの結合パッドからより一層広いピッチを持つ基板接続パッドまでの再ルーティング(re-routing、経路再選択)信号分量(traces、痕跡)において再分配層として働く。
【００１０】
例の具体化において、包装基板の上で組立てられ、及び成形材料(コンパウンド)において封入(カプセル化)される集積回路装置(素子)(IC)を示す。IC装置は、上側表面及び下側表面(裏面)を持つ半導体の型(ダイ)を備え、上側表面は回路模様(パターン)を持ち、回路模様には接点(コンタクト)パッドが予め定められる配置(アレンジメント)において包含される。包装基板は長さ及び幅を持ち、包装基板はバンプのパッド接着部分を持つ。バンプのパッド接着部分は、回路模様の接点パッドの予め定められる配置に対応する配置におけるものであり、バンプのパッド接着部分は、パッド接触部分が外部接点領域に対し包装基板において接合する接続分量(痕跡)を持つ。介入物層が、半導体の型及び包装基板の間に挟まれ、介入物層には、弾性体(エラストマ)の物質において埋められる球状粒子の無作為(ランダム)に分布され互いに分離された伝導性の列(カラム)が包含される。介入物層は半導体の型の下側表面上に与えられる圧力から圧縮力を受け、及び圧縮力は球状粒子の伝導性の列が引き起こされる介入物層を変形させ、回路模様の接点パッドを包装基板の対応するバンプのパッド接触部分と電気的に接続する。
【００１１】
別の具体例において、集積回路装置(IC)は包装基板上に組立てられる。IC装置は、上側表面及び下側表面を持つ半導体の型、上側表面は回路模様を持ち、回路模様には接点パッドが予め定められる配置において包含される。包装基板は長さ及び幅を持ち、包装基板はバンプのパッド接触部分を持ち、パッド接触部分は配置において回路模様の接点パッドの予め定められる配置に対応し、バンプのパッド接触部分は、パッド接触部分が外部の接点領域に対し包装基板において接合される接点分量を持つ。介入物層は半導体の型及び包装基板の間に挟まれ、介入物層には、弾性体の物質において埋められる球状粒子の無作為に分布され互いに分離された伝導性の列が包含される。介入物層は半導体の型の下側表面上に圧力が与えられる金属留め具(クリップ)から圧縮力を受け、圧縮力は球状粒子の伝導性の列が引き起こされる介入物層を変形させ、回路模様の接点パッドを包装基板の対応するバンプのパッド接触部分と電気的に接続する。成形材料の保護性外皮(エンベロープ)は、半導体の型及び介入物の生地を封入する。
【００１２】
さらに別の具体例において、I/O接点パッドがフリップチップ配向において包装基板上に含まれる回路模様を持つIC装置の包装のための方法が示され、包装基板は回路模様のI/O接点パッドに対応するパッド接触部分を持つ。方法は、IC装置のI/Oパッドの割付け(レイアウト)に適する包装基板が選定されることを備える。介入物の生地は包装基板上に適用され、介入物の生地は弾性体の物質において埋められる球状粒子の無作為に分布され互いに分離された伝導性の列を持つ。IC装置は、フリップチップ配向において介入物の生地上に位置される。IC装置上の圧縮力が適用される。圧縮力は、球状粒子の伝導性の列が引き起こされる介入物層を変形し、回路模様の接点パッドを包装基板の対応するバンプのパッド接触部分に電気的に接続する。圧縮力はIC装置上に維持され、及びIC装置は保護性外皮において封入される。本発明の上記の概要は、各々開示される、本発明の具体例、又はすべての局面を表示することを意図していない。他の局面及び例の具体化を以下に続く図及び詳細な説明において提供する。
【００１３】
本発明は、添付の図面に関連して本発明の種々の具体例の以下の詳しい説明を考慮して、より一層完全に理解され得る。図面の簡潔な説明は(図面の簡単な説明)の項に移す。
【００１４】
本発明が種々の修飾及び代わりの形態を受け入れ可能である一方、その細部は図面において例として示され、及び詳細に説明される。しかし、その意図が、本発明を特定の記載した具体例にまで制限するものでないことは、理解されるべきである。それどころか、意図するものは、添付の請求の範囲によって規定されるように、本発明の精神及び範囲に入るすべての修飾、等価物、及び選択肢に及ぶことである。
【００１５】
本発明は、可とう性の介入物の生地の再分布層を、再ルーティング信号分量で入力/出力のパッドにおいてIC装置上に形成することによって、接点界面を提供することにおいて有用であることが見出された。包装基板上の対応するバンプ模様へのIC装置の入力/出力のパッド間の接続は、介入物で、球状粒子の無作為に分布され互いに分離される伝導性の列の配列体を持つものとして(例えば、伝導性の玉)達成され、IC装置及び包装基板の間に挟まれ、及び圧縮力をかけられる。より一層多くの圧力は、入力/出力のパッド及びバンプの、チップの他の領域よりも合う(patter)もので与えられ、伝導性表面は非伝導性誘電体領域の周りより高い地形(topography)である。電気的接続は、領域において互いに対向する伝導性の表面を伴わずに作成されない。圧縮力は、包装組立の間、多数のやり方において達せられ得る。そのような圧縮力は、達せられ得るがしかし、必ずしも、高い熱膨張係数(TCE)の成形材料、機械的留め具、又は機械式プレストレス(pre-stress)留め具に制限されない。
【００１６】
例の具体化において、介入物の生地は、標準的な玉格子配列体(BGA、ボールグリットアレイ)の包装の形状因子(form factors)及びそれらの関連する組立体の処理と共に用い得る。しかし、介入物の生地の使用は、必ずしも特定の包装基板の種類に制限されない。介入物の生地は、プリント回路板(PCB)上のフリップチップ装着において、システム-イン-チップ(SIP)の適用の場合のように使用を見出し得る。図1Aに言及する。柔軟な弾性体の介入物の生地10を、側面図及び上面図において描く。伝導性の球状粒子20の無作為に分布される伝導性の列は可とう性の膜30のまわりに分布される(distributed about)。金の接点パッド40は可とう性の膜30を通して見られ得る。図1B-1Dを参照する。介入物の生地10は、包装基板50及びシリコンの型70の間に挟まれる。シリコンの型70上の接点パッド60及び包装基板50上のバンプパッド40は、伝導性の玉20の配列体によって、圧縮力がシリコンの型70及び包装基板50に適用されるように、一緒に接続される。図1B-1Dは増加する圧力の下で、介入物の生地10の変形を示す。図1Bは1%未満で変形を示し、図1Cは約10%の中間の変形を示し、及び図1Dは約35%の大きな変形を示す。シリコンの型70及び包装基板50の間の所定の置換(displacement)で、接点パッド60及びバンプパッド40は、シリコンの型70又は包装基板50より上の起伏(relief)において目立つ(standing out)特質のため、その上に与えられるより一層大きな圧縮力を持つ。伝導性の玉20の無作為に分布される伝導性の列は、シリコンの型70及び包装基板50の絶縁される領域の上の接続を作成しない。包装基板50は、はんだマスク(例示しない)を含むように修飾され、バンプパッド40の間で付加的な絶縁を提供し得る。はんだマスクのBGAの部位での主要な目的は、特定の領域、外部包装上のはんだ玉の付着のためのBGAパッドに対するはんだの濡れ(solder wetting)を分離させることである。はんだマスクを、パッドが導体(コンダクタ)から、又は接点開口又はめっき孔にまで導く回路から分離されるのに用いられる。はんだマスクを用いないで、溶融したはんだを、接続性の回路上へ、又は付着される接点開口中にしみ出させ(bleed away)得る。はんだ接合部の開放及び短絡が起こる。本発明について、はんだマスクは付加的な分離を加え、その結果介入物の生地はバンプパッドにおいて規定されるはんだマスク孔中に案内され得る。はんだマスクの使用は、多数のバンプパッド及び互いの間のそれらの距離に依存する。
【００１７】
例の具体化において、IC装置組立の間、高いTCE成形材料を、圧縮力が介入物へ供給されるように用い得、それによってIC装置I/Oパッド及びフリップチップ包装のバンプパッドの間に電気的接続を提供する。TCE成形材料は、力機構を提供するためにシリコンの型及び基板物質の間で非常に高いTCEの不整合を持つように選ばれる。物質の膨張の縦のZ-方向は図2において観察され得る。高いTgのエポキシ物質110のプロット(図)は、約25℃から175℃までの約1.0%の膨張を示す。そのような物質は、理想的には、ほとんどあまり水平でない膨張を“X”及び“Y”の方向において十分に持つ。付加的な2.5%の膨張は、環境温度が約175℃から300℃までに上昇するのでその間にある(合計3.5%の膨張)。ガラス転移温度(Tg)は、物質が固体から“ゴムのような”不定形の状態にまでなる温度である。対照的に、より一層低いTgを持つポリイミド物質のプロットは、25℃(oC)から約200℃まで1.0%の膨張だけを示す。付加的な1.25%の膨張が200℃から約300℃まで示される(合計2.25%の膨張)。このように、物質の縦方向膨張は十分な力を介入物の生地に供給する。
【００１８】
特定のIC装置及び適用環境のために、IC装置を組立てるのに必要な適切な物質が定められなければならない。適切な物質を定め、設計者(デザイナ)は実験を行い、TCE適合性物質の最適な組合せ及び立体構成、IC型の接点パッド及び包装基板のバンプパッドの間で長期の信頼し得る電気的接点を確実にする介入物の生地を見出す。そのような最適な組合せは、実験の設計(DOE)の分析から導き出し得る。
【００１９】
図3に言及する。フリップチップ包装200において組立てられるIC装置を側面図において描く。包装基板210は、介入物の生地220の頂部分上に位置するシリコンの型230を持つ。1種の特定の介入物の生地はPARIPOSERTM(パリポサ(商標))であり、Paricon Technologies Corporation(パリコン・テクノロジイズ社)、 Fall River(フォールリヴァー)、Massachusetts(マサチューセッツ州、米国)によって製造される。高いTgの成形材料240は、シリコンの型230、介入物の生地220を封入し、包装基板210のその部分はバンプパッド215を持つ。高いTCEの成形材料240は、シリコンの型230、介入物の生地220、及びバンプパッド215上に下方向の圧縮力X2を与える。異なるTCEを持つ包装基板210は、圧縮力X2に対向する上方向の力Y2を与える。伝導性の玉225は、介入物の生地において、シリコンの型230上のI/O接点パッド235及び包装基板210上のバンプパッド215の間の電気的接続を提供する。はんだ玉250は、組立てられるIC装置200から適用環境まで電気的接続を提供する。
【００２０】
特定の具体例において、基板210は熱硬化性プラスチックの産業上の積層体(ラミネート)、例は、NEMA(米国電機工業会、National Electrical Manufacturers Association)の等級G10、又はFR4ガラス繊維布の強化ガラスエポキシを用い得る。用いるなら、はんだマスク物質は、約180℃から約220℃までの範囲においてTgを持つ。成形材料は約200℃から260℃までの範囲においてTgを持つ。
【００２１】
例の具体化で、IC装置組立の間、シリコンの型、介入物の生地及び包装基板の上で、外部の金属の機械的留め具は、圧縮力を提供するために、包装基板上に位置され及び締付けられ(クランプされ)得、それによってIC装置のI/O接点パッド及びフリップチップ包装のバンプパッドの間に電気的接続を提供する。図4に言及する。フリップチップ包装300において組立てられるIC装置は側面図において描かれる。包装基板310は、介入物の生地320の頂部分上に位置されるシリコンの型330を持つ。金属留め具360はシリコンの型330、介入物の生地320を締付け、包装基板310のその部分がバンプパッド315を持つ。金属の留め具360は、シリコンの型330、介入物の生地320及びバンプパッド215上に圧縮力X3を与える。伝導性の玉325は、介入物の生地320において、シリコンの型上のI/O接点パッド335及び包装基板330上のバンプパッド315の間の電気的接続を提供する。はんだ玉350は組立てられるIC装置300から適用環境まで電気的接続を提供する。成形材料340はシリコンの型330を封入する。金属留め具360は成形材料340の外側上にある。
【００２２】
図5A-5Bに言及する。外部機械的留め具360に対する修飾において、留め具360aは、封入されるシリコンの型330にプレストレスを与えるため、戻り止め(detent)370を持ち、それは留め具が包装基板310に付着するからである。例の基板において、包装寸法(サイズ)は約35mm×35mmで、図5BのU及びVの次元である。包装の高さは、図5Aに描かれるように、H次元として、約4.73mmである。金属留め具はJEDEC(Joint Electron Device Engineering Council、電子素子技術連合評議会)のシリコン包装本体の寸法、例は、35mm、37.5mm、40mm、等その他に続く。付加的な情報は、JEDEC Publication(刊行物) 95(JEP95)、“JEDEC Registered and Standard Outlines for Solid State and Related Products.(固体状態の及び関連する製品のためのJEDECの登録された及び標準化された概略)”と題されるものにおいて見出され得る。別の具体例では、開口380がこの金属留め具360aにおいて規定され得る。
【００２３】
例の具体化において、IC装置組立の間、機械的なプレストレスの留め具は、シリコンの型、介入物の生地及び包装基板の上に位置され得る。保持頭部(リテンションヘッド)は留め具を包装基板に対し支え、及び圧縮力をシリコンの型、介入物の生地及び包装基板に提供し、それによってIC装置I/O接点パッド及びフリップチップ包装のバンプパッドの間に電気的接続を提供する。図6A-6Bに言及する。フリップチップ包装400において組立てられるIC装置は側面図において描かれる。包装基板410は、介入物の生地420の頂部分上に位置されるシリコンの型430を持つ。シリコンの型430の頂部分上で、シリコンの型のTCEに似たものを持つ物質470を位置させる。包装基板430において規定される孔中に入る(driven into)内部の機械的プレストレス留め具440は、シリコンの型430、介入物の生地42を締付け、包装基板3410のその部分はバンプパッド415を持つ。金属留め具440は、機械的付属品(attachment)を提供するように、保持頭部445を持つ。金属留め具440は、シリコンの型430、介入物の生地420及びバンプパッド415の上に圧縮力X4を与える。留め具は、保持頭部445が挿入され、及び押し込まれ、及び包装の他の側にまで通り抜ける前に、型をプレストレスするように設計される。伝導性の玉425は、介入物の生地420において、シリコンの型上のI/O接点パッド435及び包装基板420上のバンプパッド415の間に電気的接続を提供する。成形材料460は、シリコンの型430、介入物の生地420、及び金属留め具440を封入する。切れ目(スリット)のような開口480は、金属留め具440において、成形材料の流れを促進する。はんだ玉450は、組立てられるIC装置400から適用環境まで電気的接続を提供する。
【００２４】
別の例の具体化において、付加的な接着材層470はシリコンの型の下側に適用され得る。接着材層470は、成形材料460の似たTCE及びTgの特徴を持つように選ばれる。
【００２５】
例の具体化において、柔軟な弾性体の介入物の再使用可能な性質が、モジュール試験条件の下において用いられ、所定のシリコンの型を試験した後に機能的かどうか定め得る。包装基板の配列体において、所定の数のシリコンの型を、各包装基板の介入物の生地の上に位置させ、及び圧をかけられ得る。各シリコンの型を、次いで電気的に試験し得る。不合格の装置は選び出される(culled out)。交換の装置は、不合格の装置の代用にされ得る。このように、封入前に、包装基板の配列体における装置の全てを、機能的に確実にする。
【００２６】
図7に言及する。手法500を、IC装置を組立て及びそれらを封入する前に、それらを試験するのに用い得る。IC装置のI/O接点パッドの数と対応する多数のバンプパッドを持つ適合性の包装基板が選ばれる505。回路模様の領域に対し必要な大きさにされる弾性体の介入物の生地は、バンプパッドに適用され、包装基板のものである510。IC装置を、フリップチップ配向において介入物の生地上に位置させる515。圧縮力をIC装置の型上に適用する520。圧縮力は、介入物の生地において互いに分離される球状導体を引き起こし、I/O接点パッドを対応するバンプパッドと包装基板上で電気的に接続する。電気的試験(E-試験)を、IC装置の型上で実行し得る525。試験に合格しないIC装置の場合535、不完全な型が選び出され得、及び別のものと入れ替えられ得る。IC装置の型が首尾よく電気的試験を満たした後、IC装置は介入物の基板上に整理して終わらせ(locked down)得る535。整理は介入物の生地を変形した状態に保ち、I/O接点及び対応するバンプパッドの間に互いに分離される球状導体の電気的接続を維持する。さらに、IC装置の整理の後、IC装置は成形材料の保護性外皮540において封入され得る。
【００２７】
整理が成し遂げられ得るが、上記議論されるように、必ずしも、IC装置が包装基板に関して大きなTCEの不整合を持つ保護性外皮において封入さることによって制限されるものではない(図3参照)。保護性外皮及び包装基板は、IC装置への圧力を保つのに役立つ対立する力を提供し、介入物の生地の変形を維持する。機械的留め具は、物理的に包装基板に付着され、IC装置の型上に直接的な締付け力を提供し得る。1種の留め具は包装基板の長さのまわりに巻き付き得、及び締付け力を提供する(図4、5A-5B参照)。IC装置の上に装着され、及び保持頭部で抑え付けられる別の留め具は、締付け力を提供し得る。IC装置、介入物の生地、及び包装基板に加えて(along with、と共に)この留め具(図6A-6B参照)は、成形材料の保護性外皮において封入される。
【００２８】
図4に関して、圧力は、多段階硬化(キュア)処理から導き出し得る。まず、低温の鋳型(モールド)の下で、次いで高温の鋳型の硬化が続く。したがって、双方の機械的及び物質的な力の組合せは介入物の生地上に圧縮力を提供する。外側被覆(Over mold)は更に、主として環境保護のために用いられる。例の包装において、介入物の生地を変形させるのに十分な力は約10から40までのグラム/mm2に評価される。最終的な値は基板の平坦さによって定められ、及び異なる包装の種類について変動し得る。
【００２９】
本発明をいくつかの特定の例の具体化に関して説明したが、当業者は、それに対して多くの変化を、次の請求の範囲において示される本発明の精神及び範囲から逸脱することなく行い得ることを認識するであろう。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】図1Aは介入物の生地の側面図及び上面図である。図1B-1Dは、IC装置接点パッドを対応するパッド接触部分に回路板基板上で電気的に結合するいくつか(5又は6種くらい)の力水準で変形される介入物の生地の側面図であり、そこで、図1Bは低い力で変形させる図1A(1C)の介入物の生地の側面図であり、図1Cは中間の力で変形させる介入物の生地の側面図であり、図1Dは大きな力で変形させる介入物の生地の側面図である。
【図２】2種の例の基板物質についてのZ-方向の割合(パーセンテージ)膨張対温度の図(プロット)を描く。
【図３】包装基板が介入物の生地と、高いガラス転移温度(Tg)の成形材料の力を用いて電気的に接合され、本発明の具体例に従い生地及び介入物の生地の間に高いCTE不整合(ミスマッチ)を生じさせるIC装置の側面図である。
【図４】包装基板が介入物の生地と、IC装置上に本発明の具体例に従い金属留め具によって与えられる力を用いて電気的に接合されるIC装置の側面図である。
【図５】図5Aは、包装基板が介入物の生地と、IC装置上に金属、図4の金属留め具によって与えられる力を用いて電気的に接合され、金属留め具は追加のプレストレスの力が封入されたIC装置上に提供されるように修飾される。図5Bは、図5AのIC装置の上面図である。
【図６】図6Aは、包装基板が介入物の生地と、IC装置上に本発明の具体例に従い金属留め具/保持頭部によって与えられる力を用いて電気的に接合するIC装置の側面図である。図6Bは、図6Aにおいて描く包装の上面図である。
【図７】本発明を実践する処理の流れ図(フローチャート)である。
【図１Ａ】
【図１Ｂ】
【図１Ｃ】
【図１Ｄ】
【技術分野】
【０００１】
本発明は集積回路(IC)包装に関する。より一層詳しくは、本発明は、バンプピング処理を除くフリップチップ立体構成におけるIC装置(素子)の組立てに関する。
【背景技術】
【０００２】
電子産業は、半導体技術の進歩に頼り続け、より一層小型の領域でのより一層高い機能の装置を実現している。多くの適用のため、より一層高い機能性の装置の実現は、数々の電子装置を単一のシリコンウェファ中に集積することを要求する。シリコンウェファの所定の面積当りの電子装置の数が増加するにつれ、製造処理はより一層困難になる。
【０００３】
多くの様々な半導体装置は、膨大な分野における種々の適用を伴って製造された。そのようなシリコンに基づく半導体装置には、金属-酸化物-半導体の電界効果トランジスタ(MOSFET)で、p-チャネルMOS(PMOS)、n-チャネルMOS(NMOS)及び相補的MOS(CMOS)のトランジスタ、バイポーラトランジスタ、BiCMOSトランジスタのようなものを包含することが多い。そのようなMOSFET装置には、導電(伝導性)ゲート及びシリコン様の基板の間に絶縁性物質を含み、従ってこれらの装置は通常、IGFETs(絶縁化-ゲートFET)と称される。
【０００４】
これらの各々の半導体装置は一般に、多数の活性な装置を形成する半導体基板を含む。所定の活性装置の特定の構造は、装置の種類の間で変動させることができる。例えば、MOSトランジスタにおいて、活性装置は一般に、ソース及びドレインの領域及びソース及びドレインの領域間で電流を調整(モジュレート)するゲート電極を含む。
【０００５】
さらに、そのような装置は、デジタル又はアナログの装置であり得、多数のウェファ製造処理で生産され、例えば、CMOS、BiCMOS、バイポーラ等である。基板は、シリコン、ヒ化ガリウム(GaAs)、又は他のその上に微小電子(マイクロエレクトロニクス)回路を構築するのに適する基板でよい。
【０００６】
製造の処理を経た後、シリコンウェファは予め定められる数の装置を備える。これらの装置は試験される。良好な装置は収集され、及び包装される。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
複雑なIC装置の包装(パッケージ)は、ますますその最終的な性能における役割を果す。フリップチップ組立体(アセンブリ)は、結合線及びそれらの加わる高さの使用を排除することによって包装側面(プロファイル)の縮小を提供する。さらに、フリップチップは確かな(solid)高性能電気接続を提供する。しかし、IC装置が包装基板に付着され得るように、バンプパッドはIC装置の結合パッド接触部分(ランディング)に付着されなければならないという点で、フリップチップのバンピング処理は包装に複雑さを与える。
【０００８】
フリップチップIC装置の包装における複雑さを減らし、及び更にシリコンの型及び基板の相互接続の間で高性能電気接続を維持する必要性がある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、シリコンの型の結合パッド及び基板上の接続パッドの間での高性能電気接続を実践することが有用であることを見出した。バンピング処理を排除することによって、数多くの(a multitude of)組立体、信頼性、製造基盤及び大いに減少した包装経費が実現され得る。ICの型及び包装基板の間に挟まれる、高性能な、商業上入手可能な介入物(インターポーザ)の生地(fabric)は、圧縮力を受ける(被る)。糸の玉(それらは互いに分離される)は、介入物の生地を通して配列され、それらが圧縮されるように、ICの型の結合パッド及び包装基板の間で電気的な接続を形成する。介入物の生地は、狭いピッチの結合パッドからより一層広いピッチを持つ基板接続パッドまでの再ルーティング(re-routing、経路再選択)信号分量(traces、痕跡)において再分配層として働く。
【００１０】
例の具体化において、包装基板の上で組立てられ、及び成形材料(コンパウンド)において封入(カプセル化)される集積回路装置(素子)(IC)を示す。IC装置は、上側表面及び下側表面(裏面)を持つ半導体の型(ダイ)を備え、上側表面は回路模様(パターン)を持ち、回路模様には接点(コンタクト)パッドが予め定められる配置(アレンジメント)において包含される。包装基板は長さ及び幅を持ち、包装基板はバンプのパッド接着部分を持つ。バンプのパッド接着部分は、回路模様の接点パッドの予め定められる配置に対応する配置におけるものであり、バンプのパッド接着部分は、パッド接触部分が外部接点領域に対し包装基板において接合する接続分量(痕跡)を持つ。介入物層が、半導体の型及び包装基板の間に挟まれ、介入物層には、弾性体(エラストマ)の物質において埋められる球状粒子の無作為(ランダム)に分布され互いに分離された伝導性の列(カラム)が包含される。介入物層は半導体の型の下側表面上に与えられる圧力から圧縮力を受け、及び圧縮力は球状粒子の伝導性の列が引き起こされる介入物層を変形させ、回路模様の接点パッドを包装基板の対応するバンプのパッド接触部分と電気的に接続する。
【００１１】
別の具体例において、集積回路装置(IC)は包装基板上に組立てられる。IC装置は、上側表面及び下側表面を持つ半導体の型、上側表面は回路模様を持ち、回路模様には接点パッドが予め定められる配置において包含される。包装基板は長さ及び幅を持ち、包装基板はバンプのパッド接触部分を持ち、パッド接触部分は配置において回路模様の接点パッドの予め定められる配置に対応し、バンプのパッド接触部分は、パッド接触部分が外部の接点領域に対し包装基板において接合される接点分量を持つ。介入物層は半導体の型及び包装基板の間に挟まれ、介入物層には、弾性体の物質において埋められる球状粒子の無作為に分布され互いに分離された伝導性の列が包含される。介入物層は半導体の型の下側表面上に圧力が与えられる金属留め具(クリップ)から圧縮力を受け、圧縮力は球状粒子の伝導性の列が引き起こされる介入物層を変形させ、回路模様の接点パッドを包装基板の対応するバンプのパッド接触部分と電気的に接続する。成形材料の保護性外皮(エンベロープ)は、半導体の型及び介入物の生地を封入する。
【００１２】
さらに別の具体例において、I/O接点パッドがフリップチップ配向において包装基板上に含まれる回路模様を持つIC装置の包装のための方法が示され、包装基板は回路模様のI/O接点パッドに対応するパッド接触部分を持つ。方法は、IC装置のI/Oパッドの割付け(レイアウト)に適する包装基板が選定されることを備える。介入物の生地は包装基板上に適用され、介入物の生地は弾性体の物質において埋められる球状粒子の無作為に分布され互いに分離された伝導性の列を持つ。IC装置は、フリップチップ配向において介入物の生地上に位置される。IC装置上の圧縮力が適用される。圧縮力は、球状粒子の伝導性の列が引き起こされる介入物層を変形し、回路模様の接点パッドを包装基板の対応するバンプのパッド接触部分に電気的に接続する。圧縮力はIC装置上に維持され、及びIC装置は保護性外皮において封入される。本発明の上記の概要は、各々開示される、本発明の具体例、又はすべての局面を表示することを意図していない。他の局面及び例の具体化を以下に続く図及び詳細な説明において提供する。
【００１３】
本発明は、添付の図面に関連して本発明の種々の具体例の以下の詳しい説明を考慮して、より一層完全に理解され得る。図面の簡潔な説明は(図面の簡単な説明)の項に移す。
【００１４】
本発明が種々の修飾及び代わりの形態を受け入れ可能である一方、その細部は図面において例として示され、及び詳細に説明される。しかし、その意図が、本発明を特定の記載した具体例にまで制限するものでないことは、理解されるべきである。それどころか、意図するものは、添付の請求の範囲によって規定されるように、本発明の精神及び範囲に入るすべての修飾、等価物、及び選択肢に及ぶことである。
【００１５】
本発明は、可とう性の介入物の生地の再分布層を、再ルーティング信号分量で入力/出力のパッドにおいてIC装置上に形成することによって、接点界面を提供することにおいて有用であることが見出された。包装基板上の対応するバンプ模様へのIC装置の入力/出力のパッド間の接続は、介入物で、球状粒子の無作為に分布され互いに分離される伝導性の列の配列体を持つものとして(例えば、伝導性の玉)達成され、IC装置及び包装基板の間に挟まれ、及び圧縮力をかけられる。より一層多くの圧力は、入力/出力のパッド及びバンプの、チップの他の領域よりも合う(patter)もので与えられ、伝導性表面は非伝導性誘電体領域の周りより高い地形(topography)である。電気的接続は、領域において互いに対向する伝導性の表面を伴わずに作成されない。圧縮力は、包装組立の間、多数のやり方において達せられ得る。そのような圧縮力は、達せられ得るがしかし、必ずしも、高い熱膨張係数(TCE)の成形材料、機械的留め具、又は機械式プレストレス(pre-stress)留め具に制限されない。
【００１６】
例の具体化において、介入物の生地は、標準的な玉格子配列体(BGA、ボールグリットアレイ)の包装の形状因子(form factors)及びそれらの関連する組立体の処理と共に用い得る。しかし、介入物の生地の使用は、必ずしも特定の包装基板の種類に制限されない。介入物の生地は、プリント回路板(PCB)上のフリップチップ装着において、システム-イン-チップ(SIP)の適用の場合のように使用を見出し得る。図1Aに言及する。柔軟な弾性体の介入物の生地10を、側面図及び上面図において描く。伝導性の球状粒子20の無作為に分布される伝導性の列は可とう性の膜30のまわりに分布される(distributed about)。金の接点パッド40は可とう性の膜30を通して見られ得る。図1B-1Dを参照する。介入物の生地10は、包装基板50及びシリコンの型70の間に挟まれる。シリコンの型70上の接点パッド60及び包装基板50上のバンプパッド40は、伝導性の玉20の配列体によって、圧縮力がシリコンの型70及び包装基板50に適用されるように、一緒に接続される。図1B-1Dは増加する圧力の下で、介入物の生地10の変形を示す。図1Bは1%未満で変形を示し、図1Cは約10%の中間の変形を示し、及び図1Dは約35%の大きな変形を示す。シリコンの型70及び包装基板50の間の所定の置換(displacement)で、接点パッド60及びバンプパッド40は、シリコンの型70又は包装基板50より上の起伏(relief)において目立つ(standing out)特質のため、その上に与えられるより一層大きな圧縮力を持つ。伝導性の玉20の無作為に分布される伝導性の列は、シリコンの型70及び包装基板50の絶縁される領域の上の接続を作成しない。包装基板50は、はんだマスク(例示しない)を含むように修飾され、バンプパッド40の間で付加的な絶縁を提供し得る。はんだマスクのBGAの部位での主要な目的は、特定の領域、外部包装上のはんだ玉の付着のためのBGAパッドに対するはんだの濡れ(solder wetting)を分離させることである。はんだマスクを、パッドが導体(コンダクタ)から、又は接点開口又はめっき孔にまで導く回路から分離されるのに用いられる。はんだマスクを用いないで、溶融したはんだを、接続性の回路上へ、又は付着される接点開口中にしみ出させ(bleed away)得る。はんだ接合部の開放及び短絡が起こる。本発明について、はんだマスクは付加的な分離を加え、その結果介入物の生地はバンプパッドにおいて規定されるはんだマスク孔中に案内され得る。はんだマスクの使用は、多数のバンプパッド及び互いの間のそれらの距離に依存する。
【００１７】
例の具体化において、IC装置組立の間、高いTCE成形材料を、圧縮力が介入物へ供給されるように用い得、それによってIC装置I/Oパッド及びフリップチップ包装のバンプパッドの間に電気的接続を提供する。TCE成形材料は、力機構を提供するためにシリコンの型及び基板物質の間で非常に高いTCEの不整合を持つように選ばれる。物質の膨張の縦のZ-方向は図2において観察され得る。高いTgのエポキシ物質110のプロット(図)は、約25℃から175℃までの約1.0%の膨張を示す。そのような物質は、理想的には、ほとんどあまり水平でない膨張を“X”及び“Y”の方向において十分に持つ。付加的な2.5%の膨張は、環境温度が約175℃から300℃までに上昇するのでその間にある(合計3.5%の膨張)。ガラス転移温度(Tg)は、物質が固体から“ゴムのような”不定形の状態にまでなる温度である。対照的に、より一層低いTgを持つポリイミド物質のプロットは、25℃(oC)から約200℃まで1.0%の膨張だけを示す。付加的な1.25%の膨張が200℃から約300℃まで示される(合計2.25%の膨張)。このように、物質の縦方向膨張は十分な力を介入物の生地に供給する。
【００１８】
特定のIC装置及び適用環境のために、IC装置を組立てるのに必要な適切な物質が定められなければならない。適切な物質を定め、設計者(デザイナ)は実験を行い、TCE適合性物質の最適な組合せ及び立体構成、IC型の接点パッド及び包装基板のバンプパッドの間で長期の信頼し得る電気的接点を確実にする介入物の生地を見出す。そのような最適な組合せは、実験の設計(DOE)の分析から導き出し得る。
【００１９】
図3に言及する。フリップチップ包装200において組立てられるIC装置を側面図において描く。包装基板210は、介入物の生地220の頂部分上に位置するシリコンの型230を持つ。1種の特定の介入物の生地はPARIPOSERTM(パリポサ(商標))であり、Paricon Technologies Corporation(パリコン・テクノロジイズ社)、 Fall River(フォールリヴァー)、Massachusetts(マサチューセッツ州、米国)によって製造される。高いTgの成形材料240は、シリコンの型230、介入物の生地220を封入し、包装基板210のその部分はバンプパッド215を持つ。高いTCEの成形材料240は、シリコンの型230、介入物の生地220、及びバンプパッド215上に下方向の圧縮力X2を与える。異なるTCEを持つ包装基板210は、圧縮力X2に対向する上方向の力Y2を与える。伝導性の玉225は、介入物の生地において、シリコンの型230上のI/O接点パッド235及び包装基板210上のバンプパッド215の間の電気的接続を提供する。はんだ玉250は、組立てられるIC装置200から適用環境まで電気的接続を提供する。
【００２０】
特定の具体例において、基板210は熱硬化性プラスチックの産業上の積層体(ラミネート)、例は、NEMA(米国電機工業会、National Electrical Manufacturers Association)の等級G10、又はFR4ガラス繊維布の強化ガラスエポキシを用い得る。用いるなら、はんだマスク物質は、約180℃から約220℃までの範囲においてTgを持つ。成形材料は約200℃から260℃までの範囲においてTgを持つ。
【００２１】
例の具体化で、IC装置組立の間、シリコンの型、介入物の生地及び包装基板の上で、外部の金属の機械的留め具は、圧縮力を提供するために、包装基板上に位置され及び締付けられ(クランプされ)得、それによってIC装置のI/O接点パッド及びフリップチップ包装のバンプパッドの間に電気的接続を提供する。図4に言及する。フリップチップ包装300において組立てられるIC装置は側面図において描かれる。包装基板310は、介入物の生地320の頂部分上に位置されるシリコンの型330を持つ。金属留め具360はシリコンの型330、介入物の生地320を締付け、包装基板310のその部分がバンプパッド315を持つ。金属の留め具360は、シリコンの型330、介入物の生地320及びバンプパッド215上に圧縮力X3を与える。伝導性の玉325は、介入物の生地320において、シリコンの型上のI/O接点パッド335及び包装基板330上のバンプパッド315の間の電気的接続を提供する。はんだ玉350は組立てられるIC装置300から適用環境まで電気的接続を提供する。成形材料340はシリコンの型330を封入する。金属留め具360は成形材料340の外側上にある。
【００２２】
図5A-5Bに言及する。外部機械的留め具360に対する修飾において、留め具360aは、封入されるシリコンの型330にプレストレスを与えるため、戻り止め(detent)370を持ち、それは留め具が包装基板310に付着するからである。例の基板において、包装寸法(サイズ)は約35mm×35mmで、図5BのU及びVの次元である。包装の高さは、図5Aに描かれるように、H次元として、約4.73mmである。金属留め具はJEDEC(Joint Electron Device Engineering Council、電子素子技術連合評議会)のシリコン包装本体の寸法、例は、35mm、37.5mm、40mm、等その他に続く。付加的な情報は、JEDEC Publication(刊行物) 95(JEP95)、“JEDEC Registered and Standard Outlines for Solid State and Related Products.(固体状態の及び関連する製品のためのJEDECの登録された及び標準化された概略)”と題されるものにおいて見出され得る。別の具体例では、開口380がこの金属留め具360aにおいて規定され得る。
【００２３】
例の具体化において、IC装置組立の間、機械的なプレストレスの留め具は、シリコンの型、介入物の生地及び包装基板の上に位置され得る。保持頭部(リテンションヘッド)は留め具を包装基板に対し支え、及び圧縮力をシリコンの型、介入物の生地及び包装基板に提供し、それによってIC装置I/O接点パッド及びフリップチップ包装のバンプパッドの間に電気的接続を提供する。図6A-6Bに言及する。フリップチップ包装400において組立てられるIC装置は側面図において描かれる。包装基板410は、介入物の生地420の頂部分上に位置されるシリコンの型430を持つ。シリコンの型430の頂部分上で、シリコンの型のTCEに似たものを持つ物質470を位置させる。包装基板430において規定される孔中に入る(driven into)内部の機械的プレストレス留め具440は、シリコンの型430、介入物の生地42を締付け、包装基板3410のその部分はバンプパッド415を持つ。金属留め具440は、機械的付属品(attachment)を提供するように、保持頭部445を持つ。金属留め具440は、シリコンの型430、介入物の生地420及びバンプパッド415の上に圧縮力X4を与える。留め具は、保持頭部445が挿入され、及び押し込まれ、及び包装の他の側にまで通り抜ける前に、型をプレストレスするように設計される。伝導性の玉425は、介入物の生地420において、シリコンの型上のI/O接点パッド435及び包装基板420上のバンプパッド415の間に電気的接続を提供する。成形材料460は、シリコンの型430、介入物の生地420、及び金属留め具440を封入する。切れ目(スリット)のような開口480は、金属留め具440において、成形材料の流れを促進する。はんだ玉450は、組立てられるIC装置400から適用環境まで電気的接続を提供する。
【００２４】
別の例の具体化において、付加的な接着材層470はシリコンの型の下側に適用され得る。接着材層470は、成形材料460の似たTCE及びTgの特徴を持つように選ばれる。
【００２５】
例の具体化において、柔軟な弾性体の介入物の再使用可能な性質が、モジュール試験条件の下において用いられ、所定のシリコンの型を試験した後に機能的かどうか定め得る。包装基板の配列体において、所定の数のシリコンの型を、各包装基板の介入物の生地の上に位置させ、及び圧をかけられ得る。各シリコンの型を、次いで電気的に試験し得る。不合格の装置は選び出される(culled out)。交換の装置は、不合格の装置の代用にされ得る。このように、封入前に、包装基板の配列体における装置の全てを、機能的に確実にする。
【００２６】
図7に言及する。手法500を、IC装置を組立て及びそれらを封入する前に、それらを試験するのに用い得る。IC装置のI/O接点パッドの数と対応する多数のバンプパッドを持つ適合性の包装基板が選ばれる505。回路模様の領域に対し必要な大きさにされる弾性体の介入物の生地は、バンプパッドに適用され、包装基板のものである510。IC装置を、フリップチップ配向において介入物の生地上に位置させる515。圧縮力をIC装置の型上に適用する520。圧縮力は、介入物の生地において互いに分離される球状導体を引き起こし、I/O接点パッドを対応するバンプパッドと包装基板上で電気的に接続する。電気的試験(E-試験)を、IC装置の型上で実行し得る525。試験に合格しないIC装置の場合535、不完全な型が選び出され得、及び別のものと入れ替えられ得る。IC装置の型が首尾よく電気的試験を満たした後、IC装置は介入物の基板上に整理して終わらせ(locked down)得る535。整理は介入物の生地を変形した状態に保ち、I/O接点及び対応するバンプパッドの間に互いに分離される球状導体の電気的接続を維持する。さらに、IC装置の整理の後、IC装置は成形材料の保護性外皮540において封入され得る。
【００２７】
整理が成し遂げられ得るが、上記議論されるように、必ずしも、IC装置が包装基板に関して大きなTCEの不整合を持つ保護性外皮において封入さることによって制限されるものではない(図3参照)。保護性外皮及び包装基板は、IC装置への圧力を保つのに役立つ対立する力を提供し、介入物の生地の変形を維持する。機械的留め具は、物理的に包装基板に付着され、IC装置の型上に直接的な締付け力を提供し得る。1種の留め具は包装基板の長さのまわりに巻き付き得、及び締付け力を提供する(図4、5A-5B参照)。IC装置の上に装着され、及び保持頭部で抑え付けられる別の留め具は、締付け力を提供し得る。IC装置、介入物の生地、及び包装基板に加えて(along with、と共に)この留め具(図6A-6B参照)は、成形材料の保護性外皮において封入される。
【００２８】
図4に関して、圧力は、多段階硬化(キュア)処理から導き出し得る。まず、低温の鋳型(モールド)の下で、次いで高温の鋳型の硬化が続く。したがって、双方の機械的及び物質的な力の組合せは介入物の生地上に圧縮力を提供する。外側被覆(Over mold)は更に、主として環境保護のために用いられる。例の包装において、介入物の生地を変形させるのに十分な力は約10から40までのグラム/mm2に評価される。最終的な値は基板の平坦さによって定められ、及び異なる包装の種類について変動し得る。
【００２９】
本発明をいくつかの特定の例の具体化に関して説明したが、当業者は、それに対して多くの変化を、次の請求の範囲において示される本発明の精神及び範囲から逸脱することなく行い得ることを認識するであろう。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】図1Aは介入物の生地の側面図及び上面図である。図1B-1Dは、IC装置接点パッドを対応するパッド接触部分に回路板基板上で電気的に結合するいくつか(5又は6種くらい)の力水準で変形される介入物の生地の側面図であり、そこで、図1Bは低い力で変形させる図1A(1C)の介入物の生地の側面図であり、図1Cは中間の力で変形させる介入物の生地の側面図であり、図1Dは大きな力で変形させる介入物の生地の側面図である。
【図２】2種の例の基板物質についてのZ-方向の割合(パーセンテージ)膨張対温度の図(プロット)を描く。
【図３】包装基板が介入物の生地と、高いガラス転移温度(Tg)の成形材料の力を用いて電気的に接合され、本発明の具体例に従い生地及び介入物の生地の間に高いCTE不整合(ミスマッチ)を生じさせるIC装置の側面図である。
【図４】包装基板が介入物の生地と、IC装置上に本発明の具体例に従い金属留め具によって与えられる力を用いて電気的に接合されるIC装置の側面図である。
【図５】図5Aは、包装基板が介入物の生地と、IC装置上に金属、図4の金属留め具によって与えられる力を用いて電気的に接合され、金属留め具は追加のプレストレスの力が封入されたIC装置上に提供されるように修飾される。図5Bは、図5AのIC装置の上面図である。
【図６】図6Aは、包装基板が介入物の生地と、IC装置上に本発明の具体例に従い金属留め具/保持頭部によって与えられる力を用いて電気的に接合するIC装置の側面図である。図6Bは、図6Aにおいて描く包装の上面図である。
【図７】本発明を実践する処理の流れ図(フローチャート)である。
【図１Ａ】
【図１Ｂ】
【図１Ｃ】
【図１Ｄ】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
包装基板上に組立てられ、及び成形材料において封入される集積回路装置(IC)であって、次のもの、即ち、
上側表面及び下側表面を持つ半導体の型であり、上側表面は回路模様を持ち、回路模様には予め定められる配置において接点パッドが包含されるもの、
長さ及び幅を有する包装基板であり、包装基板はバンプのパッド接触部分を持ち、パッド接触部分は配置において回路模様の接点パッドの予め定められる配置に対応し、バンプのパッド接触部分はパッド接触部分が包装基板における外部接点領域に接合される接続分量を持つもの、及び
半導体の型及び包装基板の間に挟まれる介入物層であり、介入物層には弾性体の物質において埋められる球状粒子の無作為に分布され互いに分離された伝導性の列が包含されるもの
を備え、
介入物層は半導体の型の下側表面上に与えられる圧力からの圧縮力を受け、圧縮力は球状粒子の伝導性の列が引き起こされる介入物層を変形させ、回路模様の接点パッドは包装基板の対応するバンプのパッド接触部分と電気的に接続される、IC装置。
【請求項２】
さらに、はんだマスク層が包含され、
はんだマスク層はバンプのパッド接触部分の配置に対応する開口を基板上に持つ、請求項1記載のIC装置。
【請求項３】
圧縮力は、成形材料、包装基板の膨張の熱係数(TCE)より大きな膨張の熱係数を持つ成形材料から与えられる圧力から得られる、請求項1記載のIC装置。
【請求項４】
成形材料は約200℃から約260℃までの範囲におけるTgを持ち、
包装基板はエポキシガラスから構成され、及び
はんだマスク層は約180℃から約220℃までの範囲におけるTgを持つ、請求項2記載のIC装置。
【請求項５】
圧縮力は、半導体の型の下側表面に接触する金属留め具から得られ、及び
金属留め具は包装基板の長さ及び幅の長さ全域(スパンニング)を持ち、及び
半導体の型、介入物の生地、及び包装基板の組合せの厚さよりも低い高さを持ち、金属留め具は包装基板と共に係合されるとき、金属留め具は圧縮力を提供する、請求項1記載のIC装置。
【請求項６】
圧縮力は、半導体の型の下側表面に接触するプレストレス金属留め具から得られ、
金属留め具は水平方向部材及び縦方向部材を持ち、水平方向部材は半導体の型の下側表面をほぼ覆い、縦方向部材は包装基板において規定される貫通孔(スルーホール)における保持頭部を用いて支えられ、保持頭部は圧縮力を維持する、請求項5記載のIC装置。
【請求項７】
金属留め具は少なくとも2種の縦方向部材を持つ、請求項6記載のIC装置。
【請求項８】
金属留め具は4種の縦方向部材を持つ、請求項7記載のIC装置。
【請求項９】
包装基板上に組立てられる集積回路装置(IC)であって、次のもの、即ち
上側表面及び下側表面を持つ半導体の型であり、上側表面は回路模様を持ち、回路模様には予め定められる配置における接点パッドが包含されるもの、
長さ及び幅を持つ包装基板であり、包装基板はバンプのパッド接触部分を持ち、パッド接触部分は配置において回路模様の接点パッドの予め定められる配置に対応し、バンプのパッド接触部分はパッド接触部分が包装基板における外部接点領域に接合される接続分量を持つもの、及び
半導体の型及び包装基板の間に挟まれる介入物層であり、介入物層には弾性体の物質において埋められる球状粒子の無作為に分布され互いに分離された伝導性の列が包含されるもの
を備え、
介入物層は半導体の型の下側表面上に与えられる圧力からの圧縮力を受け、圧縮力は球状粒子の伝導性の列が引き起こされる介入物層を変形させ、回路模様の接点パッドは包装基板の対応するバンプのパッド接触部分と電気的に接続され、圧縮力はICを封入する成形材料の膨張の熱係数(TCE)の力によって供給される、IC装置。
【請求項１０】
追加の圧縮力は半導体の型の下側表面の側上のICを封入する成形材料に接触する金属留め具によって提供され、
金属留め具は包装基板の長さ及び幅に匹敵する長さ及び幅を持ち、及び
成形材料、半導体の型、介入物の生地、及び包装基板の組合せの厚さよりも僅かに低い高さを持ち、金属留め具は包装基板と係合されるとき、金属留め具は付加的な圧縮力を提供する、請求項9記載のIC装置。
【請求項１１】
包装基板上に組立てられる集積回路装置(IC)であって、次のもの、即ち
上側表面及び下側表面を持つ半導体の型であり、上側表面は回路模様を持ち、回路模様には予め定められる配置における接点パッドが包含されるもの、
長さ及び幅を持つ包装基板であり、包装基板はバンプのパッド接触部分を持ち、パッド接触部分は配置において回路模様の接点パッドの予め定められる配置に対応し、バンプのパッド接触部分はパッド接触部分が包装基板における外部接点領域に接合される接続分量を持つもの、及び
半導体の型及び包装基板の間に挟まれる介入物層であり、介入物層には弾性体の物質において埋められる球状粒子の無作為に分布され互いに分離された伝導性の列が包含されるもの
を備え、
介入物層は半導体の型の下側表面上に圧力を与える金属留め具からの圧縮力を受け、圧縮力は球状粒子の伝導性の列が引き起こされる介入物層を変形させ、回路模様の接点パッドは包装基板の対応するバンプのパッド接触部分と電気的に接続され、及び
成形材料の保護性外皮が半導体の型及び介入物の生地を封入する、IC装置。
【請求項１２】
金属留め具は、次の、
包装基板の長さ及び幅に匹敵する長さ及び幅、保護性外皮、半導体の型、介入物の生地、及び包装基板の組合せの厚さよりも僅かに低い高さを持つ外部金属留め具であり、金属留め具は包装基板と係合されるとき、金属留め具は圧縮力を提供し、金属留め具は保護性外皮に対し外側に装着されるもの、
半導体の型の下側表面に接触する内部金属留め具であり、金属留め具は1つの水平方向部材及び2種又はそれよりも多くの縦方向部材を持ち、水平方向部材は半導体の型の下側表面をほぼ覆い、縦方向部材は包装基板において規定される貫通孔における保持頭部を用いて支えられ、保持頭部は圧縮力を維持し、内部金属留め具は半導体の型及び包装基板上の介入物の生地と共に保護性外皮内に封入されるもの
から選ばれる、請求項11記載のIC装置。
【請求項１３】
包装基板上のフリップチップ配向におけるI/O接点パッドが包含される回路模様を持つIC装置であり、包装基板は回路模様のI/O接点パッドに対応するパッド接触部分を持つものの包装のための方法であって、次のもの、即ち
a)IC装置のI/Oパッドの割付けのために適する包装基板を選定する工程、
b)包装基板上に介入物の生地を適用する工程であり、介入物の生地は弾性体の物質において埋められる球形粒子の無作為に分布され互いに分離された伝導性の列を持つものである工程、
c)IC装置をフリップチップ配向において介入物の生地上に位置させる工程、
d)圧縮力をIC装置上に適用する工程であり、圧縮力は球形粒子の伝導性の列が引き起こされる介入物層を変形させ、回路模様の接点パッドを包装基板の対応するバンプのパッド接触部分と電気的に接続する工程、
e)圧縮力をIC装置上で維持する工程、及び
f)IC装置を保護性外皮において封入する工程
を備える、方法。
【請求項１４】
圧縮力をIC装置上で維持する工程には、更に
機械的締付けが包含される、請求項13記載の方法。
【請求項１５】
さらに、
d1)電気的な試験を実行する工程及び装置の合格又は不合格の決定を行う工程、即ち、
不合格な場合、別のIC装置を得、及び工程c)及びd)を実行し、
合格の場合、工程e)に進み、次いで工程f)に続くことを備える、請求項13記載の方法。
【請求項１】
包装基板上に組立てられ、及び成形材料において封入される集積回路装置(IC)であって、次のもの、即ち、
上側表面及び下側表面を持つ半導体の型であり、上側表面は回路模様を持ち、回路模様には予め定められる配置において接点パッドが包含されるもの、
長さ及び幅を有する包装基板であり、包装基板はバンプのパッド接触部分を持ち、パッド接触部分は配置において回路模様の接点パッドの予め定められる配置に対応し、バンプのパッド接触部分はパッド接触部分が包装基板における外部接点領域に接合される接続分量を持つもの、及び
半導体の型及び包装基板の間に挟まれる介入物層であり、介入物層には弾性体の物質において埋められる球状粒子の無作為に分布され互いに分離された伝導性の列が包含されるもの
を備え、
介入物層は半導体の型の下側表面上に与えられる圧力からの圧縮力を受け、圧縮力は球状粒子の伝導性の列が引き起こされる介入物層を変形させ、回路模様の接点パッドは包装基板の対応するバンプのパッド接触部分と電気的に接続される、IC装置。
【請求項２】
さらに、はんだマスク層が包含され、
はんだマスク層はバンプのパッド接触部分の配置に対応する開口を基板上に持つ、請求項1記載のIC装置。
【請求項３】
圧縮力は、成形材料、包装基板の膨張の熱係数(TCE)より大きな膨張の熱係数を持つ成形材料から与えられる圧力から得られる、請求項1記載のIC装置。
【請求項４】
成形材料は約200℃から約260℃までの範囲におけるTgを持ち、
包装基板はエポキシガラスから構成され、及び
はんだマスク層は約180℃から約220℃までの範囲におけるTgを持つ、請求項2記載のIC装置。
【請求項５】
圧縮力は、半導体の型の下側表面に接触する金属留め具から得られ、及び
金属留め具は包装基板の長さ及び幅の長さ全域(スパンニング)を持ち、及び
半導体の型、介入物の生地、及び包装基板の組合せの厚さよりも低い高さを持ち、金属留め具は包装基板と共に係合されるとき、金属留め具は圧縮力を提供する、請求項1記載のIC装置。
【請求項６】
圧縮力は、半導体の型の下側表面に接触するプレストレス金属留め具から得られ、
金属留め具は水平方向部材及び縦方向部材を持ち、水平方向部材は半導体の型の下側表面をほぼ覆い、縦方向部材は包装基板において規定される貫通孔(スルーホール)における保持頭部を用いて支えられ、保持頭部は圧縮力を維持する、請求項5記載のIC装置。
【請求項７】
金属留め具は少なくとも2種の縦方向部材を持つ、請求項6記載のIC装置。
【請求項８】
金属留め具は4種の縦方向部材を持つ、請求項7記載のIC装置。
【請求項９】
包装基板上に組立てられる集積回路装置(IC)であって、次のもの、即ち
上側表面及び下側表面を持つ半導体の型であり、上側表面は回路模様を持ち、回路模様には予め定められる配置における接点パッドが包含されるもの、
長さ及び幅を持つ包装基板であり、包装基板はバンプのパッド接触部分を持ち、パッド接触部分は配置において回路模様の接点パッドの予め定められる配置に対応し、バンプのパッド接触部分はパッド接触部分が包装基板における外部接点領域に接合される接続分量を持つもの、及び
半導体の型及び包装基板の間に挟まれる介入物層であり、介入物層には弾性体の物質において埋められる球状粒子の無作為に分布され互いに分離された伝導性の列が包含されるもの
を備え、
介入物層は半導体の型の下側表面上に与えられる圧力からの圧縮力を受け、圧縮力は球状粒子の伝導性の列が引き起こされる介入物層を変形させ、回路模様の接点パッドは包装基板の対応するバンプのパッド接触部分と電気的に接続され、圧縮力はICを封入する成形材料の膨張の熱係数(TCE)の力によって供給される、IC装置。
【請求項１０】
追加の圧縮力は半導体の型の下側表面の側上のICを封入する成形材料に接触する金属留め具によって提供され、
金属留め具は包装基板の長さ及び幅に匹敵する長さ及び幅を持ち、及び
成形材料、半導体の型、介入物の生地、及び包装基板の組合せの厚さよりも僅かに低い高さを持ち、金属留め具は包装基板と係合されるとき、金属留め具は付加的な圧縮力を提供する、請求項9記載のIC装置。
【請求項１１】
包装基板上に組立てられる集積回路装置(IC)であって、次のもの、即ち
上側表面及び下側表面を持つ半導体の型であり、上側表面は回路模様を持ち、回路模様には予め定められる配置における接点パッドが包含されるもの、
長さ及び幅を持つ包装基板であり、包装基板はバンプのパッド接触部分を持ち、パッド接触部分は配置において回路模様の接点パッドの予め定められる配置に対応し、バンプのパッド接触部分はパッド接触部分が包装基板における外部接点領域に接合される接続分量を持つもの、及び
半導体の型及び包装基板の間に挟まれる介入物層であり、介入物層には弾性体の物質において埋められる球状粒子の無作為に分布され互いに分離された伝導性の列が包含されるもの
を備え、
介入物層は半導体の型の下側表面上に圧力を与える金属留め具からの圧縮力を受け、圧縮力は球状粒子の伝導性の列が引き起こされる介入物層を変形させ、回路模様の接点パッドは包装基板の対応するバンプのパッド接触部分と電気的に接続され、及び
成形材料の保護性外皮が半導体の型及び介入物の生地を封入する、IC装置。
【請求項１２】
金属留め具は、次の、
包装基板の長さ及び幅に匹敵する長さ及び幅、保護性外皮、半導体の型、介入物の生地、及び包装基板の組合せの厚さよりも僅かに低い高さを持つ外部金属留め具であり、金属留め具は包装基板と係合されるとき、金属留め具は圧縮力を提供し、金属留め具は保護性外皮に対し外側に装着されるもの、
半導体の型の下側表面に接触する内部金属留め具であり、金属留め具は1つの水平方向部材及び2種又はそれよりも多くの縦方向部材を持ち、水平方向部材は半導体の型の下側表面をほぼ覆い、縦方向部材は包装基板において規定される貫通孔における保持頭部を用いて支えられ、保持頭部は圧縮力を維持し、内部金属留め具は半導体の型及び包装基板上の介入物の生地と共に保護性外皮内に封入されるもの
から選ばれる、請求項11記載のIC装置。
【請求項１３】
包装基板上のフリップチップ配向におけるI/O接点パッドが包含される回路模様を持つIC装置であり、包装基板は回路模様のI/O接点パッドに対応するパッド接触部分を持つものの包装のための方法であって、次のもの、即ち
a)IC装置のI/Oパッドの割付けのために適する包装基板を選定する工程、
b)包装基板上に介入物の生地を適用する工程であり、介入物の生地は弾性体の物質において埋められる球形粒子の無作為に分布され互いに分離された伝導性の列を持つものである工程、
c)IC装置をフリップチップ配向において介入物の生地上に位置させる工程、
d)圧縮力をIC装置上に適用する工程であり、圧縮力は球形粒子の伝導性の列が引き起こされる介入物層を変形させ、回路模様の接点パッドを包装基板の対応するバンプのパッド接触部分と電気的に接続する工程、
e)圧縮力をIC装置上で維持する工程、及び
f)IC装置を保護性外皮において封入する工程
を備える、方法。
【請求項１４】
圧縮力をIC装置上で維持する工程には、更に
機械的締付けが包含される、請求項13記載の方法。
【請求項１５】
さらに、
d1)電気的な試験を実行する工程及び装置の合格又は不合格の決定を行う工程、即ち、
不合格な場合、別のIC装置を得、及び工程c)及びd)を実行し、
合格の場合、工程e)に進み、次いで工程f)に続くことを備える、請求項13記載の方法。
【図２】
【図３】
【図４】
【図５Ａ】
【図５Ｂ】
【図６Ａ】
【図６Ｂ】
【図７】
【図３】
【図４】
【図５Ａ】
【図５Ｂ】
【図６Ａ】
【図６Ｂ】
【図７】
【公表番号】特表２００９−５２７８９３（Ｐ２００９−５２７８９３Ａ）
【公表日】平成２１年７月３０日（２００９．７．３０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−５４２９２０（Ｐ２００８−５４２９２０）
【出願日】平成１８年１１月２９日（２００６．１１．２９）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＩＢ２００６／０５４５１７
【国際公開番号】ＷＯ２００７／０６３５１０
【国際公開日】平成１９年６月７日（２００７．６．７）
【出願人】（５０７２１９４９１）エヌエックスピー ビー ヴィ (657)
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成２１年７月３０日（２００９．７．３０）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年１１月２９日（２００６．１１．２９）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＩＢ２００６／０５４５１７
【国際公開番号】ＷＯ２００７／０６３５１０
【国際公開日】平成１９年６月７日（２００７．６．７）
【出願人】（５０７２１９４９１）エヌエックスピー ビー ヴィ (657)
【Ｆターム（参考）】
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