非アレイバンプのフリップチップモールドの構造体及び方法
【課題】モールド工程において、モールド流れの導きと流速バランス取りが可能な非アレイバンプのフリップチップモールドの構造体を提供する。
【解決手段】基板１１０は、はんだマスク層１１２に覆われる上表面１１１を有し、複数のパッド１１３と少なくとも１つのモールド流れガイドバー１１４を設置する。モールド流れガイドバー１１４は、パッド無し空白区域Ａに設置され、かつパッド１１３とはんだマスク層１１２を越える高さＨを有して突起状に形成される。チップ１２０は複数個のバンプ１２１を有し、かつ基板１１０上にフリップチップ接合されることで、バンプ群１２１をパッド群１１３に接合させ、チップ１２０と基板１１０との間にモールド流れ間隙Ｓを形成する。モールド封止材１３０は上表面１１１に形成されてチップ１２０を密封し、モールド流れ間隙Ｓに十分充填されてバンプ群１２１とモールド流れガイドバー１１４を密封している。
【解決手段】基板１１０は、はんだマスク層１１２に覆われる上表面１１１を有し、複数のパッド１１３と少なくとも１つのモールド流れガイドバー１１４を設置する。モールド流れガイドバー１１４は、パッド無し空白区域Ａに設置され、かつパッド１１３とはんだマスク層１１２を越える高さＨを有して突起状に形成される。チップ１２０は複数個のバンプ１２１を有し、かつ基板１１０上にフリップチップ接合されることで、バンプ群１２１をパッド群１１３に接合させ、チップ１２０と基板１１０との間にモールド流れ間隙Ｓを形成する。モールド封止材１３０は上表面１１１に形成されてチップ１２０を密封し、モールド流れ間隙Ｓに十分充填されてバンプ群１２１とモールド流れガイドバー１１４を密封している。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体装置の実装構造及び技術に関し、特に非アレイバンプのフリップチップモールドの構造体及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
目前の半導体産業において、フリップチップ実装技術は、実装面積の縮小と信号伝送ルートの短縮などの利点が有り、チップ実装領域に広く応用されている。チップを基板に全面的に結合させるため、早期にチップと基板との間に充填するアンダーフィル充填が広く普及しており、チップと基板との間の熱膨張係数による応力によるバンプ断裂の発生を防止し、環境（例えば湿気）の影響が無いようにチップと基板との間の界面を保護している。
【０００３】
従来、チップ側辺におけるアンダーフィル充填工程は、ディスペンス（dispense）方式及び毛管作用（capillary effect）による駆動力を利用して液体のアンダーフィル充填剤をチップと基板との間の間隙に浸透充填する。しかし、下記の欠点が有る。（１）充填緩慢であり、毛管作用の駆動力に基づいて充填時間は距離と略正比例し、アンダーフィル充填剤の温度に応じ充填時間は約数分〜十数分程度に達する。（２）アンダーフィル充填設備は回ごとに単一チップのみにディスペンスすることであり、同時に二個以上のチップにディスペンスする場合、多数のディスペンス設備を用意しなければならず、コストの増加につながる。なお、フリップチップ間隙に十分にアンダーフィル充填することができるものの、チップ背面では依然として露出している。
【０００４】
フリップチップ接合後にモールド工程の導入を試す場合、アンダーフィル充填剤の代わりにモールド封止材（epoxy molding compound,EMC）を採用し、トランスファーモールド（transfer mold）で液体モールド封止材（EMC）を金型のキャビティに注入し、二個以上のチップを同時密封することができ、上述アンダーフィル充填方式による充填緩慢とコスト増加の問題を改善し得る。しかし、モールド工程において、チップと基板との間の間隙に十分充填することはかなり困難であり、特にチップのバンプは非アレイ配置となる場合、バンプ無し空白区域におけるモールド流れ速度は比較的速く、硬化したモールド封止材（EMC）の内部にはボイドやエアートラップ（air trap）の残留問題が起き易くなる。たとえば従来のフリップチップのバンプはアレイ配置となる場合、フリップチップ間隙におけるモールド流れは依然としてバンプの存在によって干渉され、上下モールド流れのバランスが取れず、ボイドやエアートラップの残留問題が依然として起きるおそれがある。
【０００５】
また、チップの製造コストを下げるため、集積回路製造過程には再配線の製造を省略したり修正し、チップのバンプを非アレイ或は／又は非対称に配置させ、かつバンプ間のピッチを短くさせる。モールド流れ分析により、バンプ密集区でのモールド流れは明かに抵抗力を生じることで、フリップチップ間隙におけるモールド流れは、少なくとも２つの速度が有り一部早まったり一部遅れたり（lead-lag flow）する現象を発生し、早まりと遅れとの間の空気は早まった部分に覆われ閉塞されてエアートラップを形成する。ボイドやエアートラップを有する半導体製品の機械強度は弱くなり、かつボイドやエアートラップを有するモールド封止材（EMC）は、熱循環工程中にチップと基板との間に熱膨張を生じ易く亀裂現象が発生し、品質信頼度などの問題が起きる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従って、本発明の主な目的は、非アレイバンプのフリップチップモールドの構造体及び方法を提供して、モールド工程において、モールド流れの導きと流速バランス取りが可能となって、モールド流れの間隙内にボイドやエアートラップの発生が無く、特に金属ポストを有するはんだのチップ接続（Metal Post Solder-Chip Connection,MPS-C2）構造の大量モールド実装に適用することである。
【０００７】
本発明のもう１つの目的は、非アレイバンプのフリップチップモールドの構造体及び方法を提供して、実装作業を速めることができ、フリップチップモールド構造内部のモールド封止材（EMC）にボイドやエアートラップを容易に発生させることなく、製品の機械強度を向上することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は非アレイバンプのフリップチップモールド構造体を開示し、主に基板、チップ、及びモールド封止材（EMC）を含む。基板は、はんだマスク層に覆われる上表面を有し、はんだマスク層に露出する複数のパッドからなるパッド群と少なくとも１つのモールド流れガイドバーを上表面に設置する。ここで、モールド流れガイドバーは、パッド同士の間のパッド無し空白区域に設置され、かつパッドとはんだマスク層を越える高さを有して突起状に形成される。チップは非アレイ配置になる複数個のバンプからなるバンプ群を有し、かつ基板上にフリップチップ接合されることで、バンプ群をパッド群に接合させ、チップと基板との間にモールド流れ間隙を形成する。モールド封止材（EMC）は基板の上表面に形成されてチップを密封し、さらにモールド流れ間隙に十分充填されてバンプ群とモールド流れガイドバーを密封している。本発明は、さらに上述の非アレイバンプに適用するフリップチップモールド方法を開示する。
【０００９】
上述のフリップチップモールド構造体において、モールド流れガイドバーは、はんだマスク層の上に設置され、チップに接触することを避けるため、モールド流れガイドバーの突起高さをモールド流れ間隙の二分の一より大きく、かつ、モールド流れ間隙より小さくさせる。
上述のフリップチップモールド構造体において、バンプ群とパッド群とを接合するため、さらに複数のはんだ材を含む。
上述のフリップチップモールド構造体において、バンプ群は、ポスト状バンプ塊であり、はんだ材のはんだ接合平坦面を提供し、はんだ材は、バンプ群のポスト側壁にはんだ接合することを避ける。
【００１０】
上述のフリップチップモールド構造体において、モールド流れガイドバーの高さは、さらにはんだ材の高さより高くなる。
上述のフリップチップモールド構造体において、モールド流れガイドバーは複数個設置され、バンプ群の縁部から縁部までの間隙は隣接するモールド流れガイドバーの間の最小距離より小さくなり、かつモールド流れガイドバーから最も近いバンプの縁部までの間隙より大きくなる。
上述のフリップチップモールド構造体において、パッド群は対称配置になり、隣接するモールド流れガイドバーは相互に平行してもよい。
【００１１】
上述のフリップチップモールド構造体において、パッド群は非対称配置になり、隣接するモールド流れガイドバーは相互に平行しなくてもよい。
上述のフリップチップモールド構造体において、モールド流れガイドバーの上表面は尾部へ行く程広くなる細長形状であってもよい。
上述した技術により、本発明の非アレイバンプのフリップチップモールドの構造体及び方法は、下記の幾つかのメリットと効用を有する。
【００１２】
一、技術手段として、基板上表面のバンプ無し空白区域に突起状のモールド流れガイドバーを設置し、モールド流れガイドバーはパッドとはんだマスク層より高くなり、モールド工程において、モールド流れの導きと流速バランス取りが可能となって、モールド流れの間隙内にボイドやエアートラップの発生が無くなり、特に金属ポストを有するはんだ接合のチップ接続（MPS-C2）構造の大量モールド実装に適用することができる。
【００１３】
二、技術手段として、バンプ群の縁部から縁部までの間隙は隣接するモールド流れガイドバーの間の最小距離より小さくなり、かつモールド流れガイドバーから最も近いバンプの縁部までの間隙より大きくなり、モールドする時に隣接するモールド流れガイドバーの間のモールド封止材（EMC）はオーバーモールドのためモールド流れガイドバーを越え、バンプ同士の間にも充填することができる。
【００１４】
三、技術手段として、モールド流れガイドバーは上表面に位置し尾部へ行く程広くなる細長形状であり、モールド流れ入口はモールド流れ出口より大きくなるモールド流れ空間を隣接するモールド流れガイドバーの間に形成することで、隣接するモールド流れガイドバーの間のモールド流れを遅らせることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の一実施形態の非アレイバンプのフリップチップモールド構造体を示す断面図である。
【図２】本発明の一実施形態の非アレイバンプのフリップチップモールド構造体の基板を示す斜視図である。
【図３】本発明の一変形例の非アレイバンプのフリップチップモールド構造体の基板を示す斜視図である。
【図４Ａ】本発明の一実施形態の非アレイバンプのフリップチップモールド構造体における各ステップの素子を示す断面図である。
【図４Ｂ】本発明の一実施形態の非アレイバンプのフリップチップモールド構造体における各ステップの素子を示す断面図である。
【図４Ｃ】本発明の一実施形態の非アレイバンプのフリップチップモールド構造体における各ステップの素子を示す断面図である。
【図４Ｄ】本発明の一実施形態の非アレイバンプのフリップチップモールド構造体における各ステップの素子を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、添付された図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。図面においては、本発明の基本構成や実施方法を示す概略図であり、本発明に係る要素と構成だけを示し、実際に実施する部材の個数、外形、寸法を一定の比率で記載するものではなく、説明の便宜及び明確性のために簡略または誇張されている。一方、実際に使われる個数、外形、寸法は様々な設計に応じ、部材の配置はより複雑になる可能性がある。
【００１７】
本発明の実施形態によれば、一種の非アレイバンプのフリップチップモールド構造体を例に挙げて図１の断面図と図２の基板立体図で説明する。該非アレイバンプのフリップチップモールド構造体１００は主に基板１１０、チップ１２０とモールド封止材（EMC）１３０を含む。
【００１８】
基板１１０は、はんだマスク層１１２に覆われる上表面１１１を有し、はんだマスク層１１２に露出する複数個のパッド１１３と少なくとも１つのモールド流れガイドバー１１４を上表面１１１に設置する。図２に示すように、モールド流れガイドバー１１４はパッド１１３群の間のパッド無し空白区域Ａに設置され、パッド無し空白区域Ａの最小幅はパッド１１３群がパッド密集区における隣接ピッチより大きくなるべきである。モールド流れガイドバー１１４はパッド１１３群とはんだマスク層１１２を越える高さＨを有して突起状に形成されている。
【００１９】
詳しく言えば、基板１１０は、基板ストリップ（strip）内におけるアレイ配列の単一ユニットであってよいし、空穴無し或は空穴率が２０％以下の実体板塊であり、個別の基板ごとにダイシングした後に本実施形態のような基板を形成している。また、基板１１０は、印刷回路基板（printed circuit board, PCB）、セラッミク回路基板（ceramic wiring substrate）、フレキシブルフィルム（flexible film）或はチップ搭載用のマザーチップであってよいし、上表面１１１はチップ設置面となっている。はんだマスク層１１２は、いわゆるソルダマスク（solder mask）或はソルダレジスト（solder resist）であり、液体方式で基板の表面を塗布して基板１１０の表面に絶縁保護を提供するとともに、内部トレイスの露出による汚染で短絡することを防止する。また、はんだマスク層１１２は、低コストの絶縁性インクであり、主にエポキシと感光樹脂から構成され、稠密度の調整で形成厚みが制御可能である。ここで、はんだマスク層１１２は緑色に限らず、黒色、赤色、青色或は他任意の色でもよい。
【００２０】
モールド流れガイドバー１１４は、はんだマスク層１１２と同様な材質でもよく、パターン化多層塗布（patterned multi-layer coating）方式で形成される。パッド１１３は、導電金属材質、例えばＡｌ、Ｃｕ、Ａｌ合金或はＣｕ合金の中の任意の１つから形成され、基板の内部線路層部分に属し、表面ではＮｉ−Ａｕメッキ（図に示せず）となって基板回路の出力／入力接点として利用されている。パッド１１３群は、多列配置或は一部アレイ形態のようになり、すなわち非全面アレイ配置である。本実施形態において、図２に示すように、パッド１１３群は対称配置になり、隣接するモールド流れガイドバー１１４は相互に平行している。パッド１１３群は、基板１１０の周辺区域に位置し単列や多列の線形配列になり、基板１１０の中間区域にはパッド無し空白区域Ａを形成している。
【００２１】
モールド流れガイドバー１１４は、パッド無し空白区域Ａ内に設置され、細長形状になり、モールド流れ入口１１からモールド流れ出口へ延びてモールド流れの導きと流速バランス取りで、モールド流れの間隙内にボイドやエアートラップの発生が無くなる。パッド無し空白区域Ａの最小幅はパッド１１３群が密集区における相隣ピッチの数倍以上より大きくなる時に、モールド流れガイドバー１１４は複数個設置される。
【００２２】
また、図３に示すよう、一変形例では、パッド１１３’群は非対称配置になってよく、隣接するモールド流れガイドバー１１４の間に少なくとも１つのパッド１１３’を設置してもよく、パッド無し空白区域Ａの形状は正方形、矩形など以外の不規則形になり、隣接するモールド流れガイドバー１１４は相互に平行しなくてもよく、すなわちパッド１１３’群の位置によりモールド流れガイドバー１１４の位置が調整され、そのようにしてモールド流れガイドバー１１４の導きと阻止を介してパッド無し空白区域におけるモールド流れのバランス取りができ、モールド流れの間隙内にボイドやエアートラップの発生が無くなる。モールド流れガイドバー１１４は、上表面１１１に位置し、尾部へ行く程広くなる細長形状であり、モールド流れ入口１１はモールド流れ出口より大きくなるモールド流れ空間を隣接するモールド流れガイドバー１１４の間に形成することで、モールド流れを導いてモールド流れの間隙内でのボイドやエアートラップの発生可能位置に予め充填させる。
【００２３】
図１に示すように、チップ１２０は、非アレイ配置になる複数のバンプ１２１を有し、基板１１０の上にフリップチップ接合されることにより、バンプ１２１群はパッド１１３群と接合し、チップ１２０と基板１１０との間にモールド流れ間隙Ｓが形成されている。モールド流れガイドバー１１４は、はんだマスク層１１２の上に設置されるのが好ましく、かつモールド流れ間隙Ｓはモールド流れガイドバー１１４の突起高さＨより大きくなるので、モールド流れガイドバー１１４の設置厚みを薄くすることで、最良な突起高さＨに達する。例えば、多層はんだマスク層の組合せを採用してモールド流れガイドバー１１４を構成することができる。なお、このような高さはモールド流れの導き作用を発揮することのみであり、フリップチップ接合に影響することが無く、モールド流れを完全に阻止しない。本実施形態において、モールド流れガイドバー１１４の突起高さＨは、モールド流れ間隙Ｓの二分の一に等しく或はより大きくさせるべきである。しかし、モールド流れ間隙Ｓに等しく或はより大きくすることはない。例えば、モールド流れ間隙Ｓは約２５〜１１０μｍ、モールド流れガイドバー１１４の突起高さＨは約１０〜８０μｍ、バンプ１２１群の高さは約２０〜１００μｍである。
【００２４】
具体的に言えば、チップ１２０は、半導体材質であり、主動素子としての様々な微小型素子、例えば集積回路、ＭＥＭＳ（Micro-Electro-Mechanical-Systems）素子、光電素子などを含む。チップ１２０は、主動面１２２と主動面１２２に対向する背面１２３が有る。主動面１２２は、複数のボンディングパッド１２４を有し、集積回路や主動素子の設置表面になる。ボンディングパッド１２４群は、チップ１２０の主動面１２２に単列や多列に配列される。バンプ１２１群は、ボンディングパッド１２４群の上に非アレイ形態設置される。チップ１２０は、バンプ１２１群を利用して基板１１０にフリップチップ接合されることにより、チップ設置と電気接続の目的に達する。ボンディングパッド１２４群は、パッド１１３群と対応して設置される。本発明において、バンプ１２１群の非アレイ形態は再配線（redistribution layer,RDL）の製作を省略や簡略することができる。すなわち、バンプ１２１群は、再配線を介してチップ表面の均一分散に達することは必要ではなく、チップ１２０の主動面１２２の一ヶ所や何ヶ所に集中し、例えばチップ両側に集中する周辺バンプである。
【００２５】
本実施形態において、バンプ１２１群は、非リフローバンプであってもよく、メッキ（electroplating）やワイヤボンディング方式で形成され、単一金属材質であってもよく、例えばＣｕメッキ、Ａｕメッキ、Ａｇメッキ或はワイヤボンディングで形成した金線などが有る。或は複合金属であってもよく、例えばメッキで形成したＮｉ−Ａｕ、Ａｌ−Ｓｎ或はＣｕ−Ｎｉ−Ａｕなどが有る。他の実施形態において、バンプ１２１群は、リフローバンプ（reflow bump）であってもよく、ボールアタッチ（ball attach）、ボールプレースメント（ball placement）、スクリーン印刷或はソルダジェット（solder jet）などを利用して形成される。
【００２６】
細かく言えば、図１に示すように、フリップチップモールド構造体１００は、さらに複数個のはんだ材１４０を含み、例えばＳｎ−Ｐｂや無鉛はんだ剤（Ｓｎ９６．５％−Ａｇ３％−Ｃｕ０．５％）が有る。はんだ材１４０は、バンプ１２１群とパッド１１３群とのはんだ接合として用いられ、それにより、チップ１２０はモールド流れの圧力を受けて位置ずれすることが防止される。バンプ１２１群は、ポスト状バンプ塊であれば好ましく、はんだ材１４０のはんだ接合平坦面を提供する。はんだ材１４０は、バンプ１２１群のポスト側壁にはんだ接合することを避ける。バンプ１２１群は、微細ピッチの配置が可能であるため、金属ポストを有するはんだのチップ接続（Metal Post Solder-Chip Connection,MPS-C2）実装構造を構成することができる。
【００２７】
他の実施形態において、バンプ１２１群は、比較的大きいバンプピッチを有する場合、ワイヤボンディングで形成したスタッドバンプ（stud bump）やボールバンプであってもよい。本発明の非アレイバンプのフリップチップモールド構造体は、実装構成に限らず、金属ポストを有するはんだのチップ接続（MPS-C2）実装構造であれば好ましく、有効にモールド流れ間隙Ｓを制限することができ、すなわちモールド流れ間隙Ｓをバンプ１２１群の突起高さに等しく或はより略大きくさせ及びモールド流れガイドバー１１４の突起高さより大きくさせると制限することで、モールド流れガイドバー１１４はチップ１２０との接触を避け、バンプ１２１群のはんだ接合面積を有効に制限して隣接するバンプ１２１の間にはんだ材１４０によるブリッジ短絡を避ける。本実施形態において、モールド流れガイドバー１１４の突起高さＨをさらにはんだ材１４０の高さより高くすることができ、モールド流れの導き作用を向上させることができる。
【００２８】
図１に示すように、モールド封止材（EMC）１３０は基板１１０の上表面１１１に形成されてチップ１２０を密封し、さらにモールド流れ間隙Ｓに十分充填されてバンプ１２１群とモールド流れガイドバー１１４を密封し、適当なパッケージ保護を提供して電気短絡とほこり汚染を防止する。具体的に言えば、モールド封止材（EMC）１３０は、エポキシモールド合成物（epoxy molding compound,EMC）であり、トランスファモールディング（transfer molding）方式で基板１１０の上表面１１１に覆われる。モールド工程において、モールド流れガイドバー１１４は、モールド流れの導きと流速バランス取りを行うことができ、モールド流れの間隙内にボイドやエアートラップの発生をさせない。本実施形態において、チップ１２０の上におけるモールド封止材（EMC）１３０の厚み（モールド封止材（EMC）１３０の外表面からチップ１２０の背面までの距離）はモールド流れ間隙Ｓより大きくならないので、上下モールド流れのバランス取りに達する。
【００２９】
従って、好ましい実施形態において、本発明のフリップチップ接合はバンプ以外のはんだ材を利用してはんだ接合し、強力なチップ固着性を有する利点を持つとともに、リフローによる球状バンプ現象が無くなり、非アレイバンプの微細ピッチ配置に好適である。はんだ材１４０は、印刷法、メッキ法或は粘着法を介してバンプ１２１群の上に形成され、後続のリフロー工程ではんだ材１４０を溶融して基板１１０のパッド１１３群に接合させ、電気接続と機械結合を形成する。
【００３０】
なお、モールド流れガイドバー１１４の設置数量は複数個であってもよく、バンプ１２１群の縁部から縁部までの間隙は隣接するモールド流れガイドバー１１４の間の最小距離より小さくなり、かつモールド流れガイドバー１１４から最も近いバンプ１２１の縁部までの間隙より大きくなり、モールドする時に隣接するモールド流れガイドバー１１４の間に充填したモールド封止材（EMC）１３０はオーバーモールドのためモールド流れガイドバー１１４を越え、バンプ１２１同士の間にも充填する。
【００３１】
図４Ａ−４Ｄを参照しながら、本発明の上述した非アレイバンプのフリップチップモールド方法を説明する。
先ず、図４Ａに示すように、上述基板１１０を提供し、該基板１１０は、基板ストリップのある単位であってもよく、はんだマスク層１１２に覆われる上表面１１１を有し、はんだマスク層１１２に露出する複数個のパッド１１３と少なくとも１つのモールド流れガイドバー１１４を上表面１１１に設置する。ここで、モールド流れガイドバー１１４は、パッド１１３同士の間のパッド無し空白区域Ａに設置され、かつパッド１１３とはんだマスク層１１２の高さより高くなる高さを有し突起状に形成される。本ステップにおいて、基板１１０は、基板ストリップの複数個の基板単位の１つであってもよく、実装の後に個別の半導体パッケージに分割される。本発明の好ましい実施形態に開示したフリップチップモールド方法の図面では単一基板のみを示している。しかし、実際応用として本発明の各ステップは、基板ストリップ上の全ての基板に同時実施することができる。
【００３２】
次に、図４Ｂ−４Ｃに示すように、上述のチップ１２０を基板１１０の上にフリップチップ接合する。チップ１２０のバンプ１２１群は、パッド１１３群に接合され、かつチップ１２０と基板１１０との間にモールド流れ間隙Ｓを形成し、このモールド流れ間隙Ｓはモールド流れガイドバー１１４の突起高さＨより大きくなる。上述のフリップチップ接合ステップにおいて、はんだ材１４０を利用してバンプ１２１群とパッド１１３群とをはんだ接合し、リフローする前にチップ１２０のバンプ１２１群とパッド１１３群とを位置合わせし、超音波接合、熱圧接合、或はこの２つ方法の組合せなどの方式を採用してチップ１２０のバンプ１２１群を基板１１０に電気接続させる。上述のフリップチップ接合ステップの後に、さらにはんだ材１４０内の揮発性物資を除去するため、リフローステップを含む。具体操作において、リフロー温度約２１７℃以上、最高温度約２４５℃に達すればはんだ接合の濡れ性が生じ、バンプ１２１群は、変形現象を避けるため上述のリフロー温度より高い金属融点を具備しなければいけない。
【００３３】
最後に、図４Ｃ−４Ｄに示すように、基板１１０の上表面１１１に上述のモールド封止材（EMC）１３０を形成してチップ１２０を密封し、このモールド封止材（EMC）１３０は、さらにモールド流れ間隙に十分充填されてバンプ１２１群とモールド流れガイドバー１１４を密封する。具体的に言えば、モールド封止材（EMC）１３０は、金型１０を利用してトランスファモールディング（transfer molding）或は圧着モールディングとも呼ばれる技術で形成される。基板１１０とチップ１２０とを金型１０に形成したキャビティに置いた後、適当な温度上昇条件と封止材注入圧力を維持することを考慮し、溶融モールド封止材（EMC）１３０をキャビティに注入してチップ１２０とバンプ１２１群を密封して保護する。次に、適当なベーキングにより硬化成形を得る。リフローステップの加熱温度は、上述のモールド封止材（EMC）１３０成形ステップのモールド温度より高くなり及びモールド流れガイドバー１１４の融点より低くなれば好ましい。この結果、モールド温度を、リフローしたはんだ材１４０の融点とモールド流れガイドバー１１４の融点より低くさせることができ、モールドする時の封止材注入圧力はチップ１２０とモールド流れガイドバー１１４との位置ズレを起こすことが無く、かつモールドする時の高温でモールド流れガイドバー１１４の形状を維持することができる。
【００３４】
チップ１２０と基板１１０とのフリップチップ接合工程において、バンプ１２１群は非全体や非対称に配置されるため、後続のモールド封止材（EMC）１３０形成ステップにおいて、モールド流れガイドバー１１４の突起高さＨはパッド１１３群とはんだマスク層１１２との高さより高くなることを利用し、モールド封止材（EMC）１３０の流れを有効に導き、パッド無し空白区域の空間とバンプ同士の間隙に十分充填できるので、パッド無し空白区域のモールド流れ速度はモールド流れガイドバー１１４の導きにより上下と左右中間のバランス取りに達し、モールド流れの間隙内にボイドやエアートラップの発生が無くなる。
【００３５】
以上、本発明をその好適な実施形態に基づいて説明したが、本発明の保護範囲は特許請求の範囲で限定されて、この保護範囲に基準して、本発明の精神と範囲内に触れるどのような変更や修正も本発明の保護範囲に属する。
【符号の説明】
【００３６】
１０ ・・・・・金型
１１ ・・・・・モールド流れ入口
１００ ・・・・非アレイバンプのフリップチップモールド構造体
１１０ ・・・・基板
１１１ ・・・・上表面
１１２ ・・・・はんだマスク層
１１３ ・・・・パッド
１１３’ ・・・パッド
１１４ ・・・・モールド流れガイドバー
１２０ ・・・・チップ
１２１ ・・・・バンプ
１２２ ・・・・主動面
１２３ ・・・・背面
１２４ ・・・・ボンディングパッド
１３０ ・・・・モールド封止材（EMC）
１４０ ・・・・はんだ材
Ｈ ・・・・・・モールド流れガイドバーの突起高さ
Ｓ ・・・・・・モールド流れ間隙
Ａ ・・・・・・パッド無し空白区域
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体装置の実装構造及び技術に関し、特に非アレイバンプのフリップチップモールドの構造体及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
目前の半導体産業において、フリップチップ実装技術は、実装面積の縮小と信号伝送ルートの短縮などの利点が有り、チップ実装領域に広く応用されている。チップを基板に全面的に結合させるため、早期にチップと基板との間に充填するアンダーフィル充填が広く普及しており、チップと基板との間の熱膨張係数による応力によるバンプ断裂の発生を防止し、環境（例えば湿気）の影響が無いようにチップと基板との間の界面を保護している。
【０００３】
従来、チップ側辺におけるアンダーフィル充填工程は、ディスペンス（dispense）方式及び毛管作用（capillary effect）による駆動力を利用して液体のアンダーフィル充填剤をチップと基板との間の間隙に浸透充填する。しかし、下記の欠点が有る。（１）充填緩慢であり、毛管作用の駆動力に基づいて充填時間は距離と略正比例し、アンダーフィル充填剤の温度に応じ充填時間は約数分〜十数分程度に達する。（２）アンダーフィル充填設備は回ごとに単一チップのみにディスペンスすることであり、同時に二個以上のチップにディスペンスする場合、多数のディスペンス設備を用意しなければならず、コストの増加につながる。なお、フリップチップ間隙に十分にアンダーフィル充填することができるものの、チップ背面では依然として露出している。
【０００４】
フリップチップ接合後にモールド工程の導入を試す場合、アンダーフィル充填剤の代わりにモールド封止材（epoxy molding compound,EMC）を採用し、トランスファーモールド（transfer mold）で液体モールド封止材（EMC）を金型のキャビティに注入し、二個以上のチップを同時密封することができ、上述アンダーフィル充填方式による充填緩慢とコスト増加の問題を改善し得る。しかし、モールド工程において、チップと基板との間の間隙に十分充填することはかなり困難であり、特にチップのバンプは非アレイ配置となる場合、バンプ無し空白区域におけるモールド流れ速度は比較的速く、硬化したモールド封止材（EMC）の内部にはボイドやエアートラップ（air trap）の残留問題が起き易くなる。たとえば従来のフリップチップのバンプはアレイ配置となる場合、フリップチップ間隙におけるモールド流れは依然としてバンプの存在によって干渉され、上下モールド流れのバランスが取れず、ボイドやエアートラップの残留問題が依然として起きるおそれがある。
【０００５】
また、チップの製造コストを下げるため、集積回路製造過程には再配線の製造を省略したり修正し、チップのバンプを非アレイ或は／又は非対称に配置させ、かつバンプ間のピッチを短くさせる。モールド流れ分析により、バンプ密集区でのモールド流れは明かに抵抗力を生じることで、フリップチップ間隙におけるモールド流れは、少なくとも２つの速度が有り一部早まったり一部遅れたり（lead-lag flow）する現象を発生し、早まりと遅れとの間の空気は早まった部分に覆われ閉塞されてエアートラップを形成する。ボイドやエアートラップを有する半導体製品の機械強度は弱くなり、かつボイドやエアートラップを有するモールド封止材（EMC）は、熱循環工程中にチップと基板との間に熱膨張を生じ易く亀裂現象が発生し、品質信頼度などの問題が起きる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従って、本発明の主な目的は、非アレイバンプのフリップチップモールドの構造体及び方法を提供して、モールド工程において、モールド流れの導きと流速バランス取りが可能となって、モールド流れの間隙内にボイドやエアートラップの発生が無く、特に金属ポストを有するはんだのチップ接続（Metal Post Solder-Chip Connection,MPS-C2）構造の大量モールド実装に適用することである。
【０００７】
本発明のもう１つの目的は、非アレイバンプのフリップチップモールドの構造体及び方法を提供して、実装作業を速めることができ、フリップチップモールド構造内部のモールド封止材（EMC）にボイドやエアートラップを容易に発生させることなく、製品の機械強度を向上することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は非アレイバンプのフリップチップモールド構造体を開示し、主に基板、チップ、及びモールド封止材（EMC）を含む。基板は、はんだマスク層に覆われる上表面を有し、はんだマスク層に露出する複数のパッドからなるパッド群と少なくとも１つのモールド流れガイドバーを上表面に設置する。ここで、モールド流れガイドバーは、パッド同士の間のパッド無し空白区域に設置され、かつパッドとはんだマスク層を越える高さを有して突起状に形成される。チップは非アレイ配置になる複数個のバンプからなるバンプ群を有し、かつ基板上にフリップチップ接合されることで、バンプ群をパッド群に接合させ、チップと基板との間にモールド流れ間隙を形成する。モールド封止材（EMC）は基板の上表面に形成されてチップを密封し、さらにモールド流れ間隙に十分充填されてバンプ群とモールド流れガイドバーを密封している。本発明は、さらに上述の非アレイバンプに適用するフリップチップモールド方法を開示する。
【０００９】
上述のフリップチップモールド構造体において、モールド流れガイドバーは、はんだマスク層の上に設置され、チップに接触することを避けるため、モールド流れガイドバーの突起高さをモールド流れ間隙の二分の一より大きく、かつ、モールド流れ間隙より小さくさせる。
上述のフリップチップモールド構造体において、バンプ群とパッド群とを接合するため、さらに複数のはんだ材を含む。
上述のフリップチップモールド構造体において、バンプ群は、ポスト状バンプ塊であり、はんだ材のはんだ接合平坦面を提供し、はんだ材は、バンプ群のポスト側壁にはんだ接合することを避ける。
【００１０】
上述のフリップチップモールド構造体において、モールド流れガイドバーの高さは、さらにはんだ材の高さより高くなる。
上述のフリップチップモールド構造体において、モールド流れガイドバーは複数個設置され、バンプ群の縁部から縁部までの間隙は隣接するモールド流れガイドバーの間の最小距離より小さくなり、かつモールド流れガイドバーから最も近いバンプの縁部までの間隙より大きくなる。
上述のフリップチップモールド構造体において、パッド群は対称配置になり、隣接するモールド流れガイドバーは相互に平行してもよい。
【００１１】
上述のフリップチップモールド構造体において、パッド群は非対称配置になり、隣接するモールド流れガイドバーは相互に平行しなくてもよい。
上述のフリップチップモールド構造体において、モールド流れガイドバーの上表面は尾部へ行く程広くなる細長形状であってもよい。
上述した技術により、本発明の非アレイバンプのフリップチップモールドの構造体及び方法は、下記の幾つかのメリットと効用を有する。
【００１２】
一、技術手段として、基板上表面のバンプ無し空白区域に突起状のモールド流れガイドバーを設置し、モールド流れガイドバーはパッドとはんだマスク層より高くなり、モールド工程において、モールド流れの導きと流速バランス取りが可能となって、モールド流れの間隙内にボイドやエアートラップの発生が無くなり、特に金属ポストを有するはんだ接合のチップ接続（MPS-C2）構造の大量モールド実装に適用することができる。
【００１３】
二、技術手段として、バンプ群の縁部から縁部までの間隙は隣接するモールド流れガイドバーの間の最小距離より小さくなり、かつモールド流れガイドバーから最も近いバンプの縁部までの間隙より大きくなり、モールドする時に隣接するモールド流れガイドバーの間のモールド封止材（EMC）はオーバーモールドのためモールド流れガイドバーを越え、バンプ同士の間にも充填することができる。
【００１４】
三、技術手段として、モールド流れガイドバーは上表面に位置し尾部へ行く程広くなる細長形状であり、モールド流れ入口はモールド流れ出口より大きくなるモールド流れ空間を隣接するモールド流れガイドバーの間に形成することで、隣接するモールド流れガイドバーの間のモールド流れを遅らせることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の一実施形態の非アレイバンプのフリップチップモールド構造体を示す断面図である。
【図２】本発明の一実施形態の非アレイバンプのフリップチップモールド構造体の基板を示す斜視図である。
【図３】本発明の一変形例の非アレイバンプのフリップチップモールド構造体の基板を示す斜視図である。
【図４Ａ】本発明の一実施形態の非アレイバンプのフリップチップモールド構造体における各ステップの素子を示す断面図である。
【図４Ｂ】本発明の一実施形態の非アレイバンプのフリップチップモールド構造体における各ステップの素子を示す断面図である。
【図４Ｃ】本発明の一実施形態の非アレイバンプのフリップチップモールド構造体における各ステップの素子を示す断面図である。
【図４Ｄ】本発明の一実施形態の非アレイバンプのフリップチップモールド構造体における各ステップの素子を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、添付された図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。図面においては、本発明の基本構成や実施方法を示す概略図であり、本発明に係る要素と構成だけを示し、実際に実施する部材の個数、外形、寸法を一定の比率で記載するものではなく、説明の便宜及び明確性のために簡略または誇張されている。一方、実際に使われる個数、外形、寸法は様々な設計に応じ、部材の配置はより複雑になる可能性がある。
【００１７】
本発明の実施形態によれば、一種の非アレイバンプのフリップチップモールド構造体を例に挙げて図１の断面図と図２の基板立体図で説明する。該非アレイバンプのフリップチップモールド構造体１００は主に基板１１０、チップ１２０とモールド封止材（EMC）１３０を含む。
【００１８】
基板１１０は、はんだマスク層１１２に覆われる上表面１１１を有し、はんだマスク層１１２に露出する複数個のパッド１１３と少なくとも１つのモールド流れガイドバー１１４を上表面１１１に設置する。図２に示すように、モールド流れガイドバー１１４はパッド１１３群の間のパッド無し空白区域Ａに設置され、パッド無し空白区域Ａの最小幅はパッド１１３群がパッド密集区における隣接ピッチより大きくなるべきである。モールド流れガイドバー１１４はパッド１１３群とはんだマスク層１１２を越える高さＨを有して突起状に形成されている。
【００１９】
詳しく言えば、基板１１０は、基板ストリップ（strip）内におけるアレイ配列の単一ユニットであってよいし、空穴無し或は空穴率が２０％以下の実体板塊であり、個別の基板ごとにダイシングした後に本実施形態のような基板を形成している。また、基板１１０は、印刷回路基板（printed circuit board, PCB）、セラッミク回路基板（ceramic wiring substrate）、フレキシブルフィルム（flexible film）或はチップ搭載用のマザーチップであってよいし、上表面１１１はチップ設置面となっている。はんだマスク層１１２は、いわゆるソルダマスク（solder mask）或はソルダレジスト（solder resist）であり、液体方式で基板の表面を塗布して基板１１０の表面に絶縁保護を提供するとともに、内部トレイスの露出による汚染で短絡することを防止する。また、はんだマスク層１１２は、低コストの絶縁性インクであり、主にエポキシと感光樹脂から構成され、稠密度の調整で形成厚みが制御可能である。ここで、はんだマスク層１１２は緑色に限らず、黒色、赤色、青色或は他任意の色でもよい。
【００２０】
モールド流れガイドバー１１４は、はんだマスク層１１２と同様な材質でもよく、パターン化多層塗布（patterned multi-layer coating）方式で形成される。パッド１１３は、導電金属材質、例えばＡｌ、Ｃｕ、Ａｌ合金或はＣｕ合金の中の任意の１つから形成され、基板の内部線路層部分に属し、表面ではＮｉ−Ａｕメッキ（図に示せず）となって基板回路の出力／入力接点として利用されている。パッド１１３群は、多列配置或は一部アレイ形態のようになり、すなわち非全面アレイ配置である。本実施形態において、図２に示すように、パッド１１３群は対称配置になり、隣接するモールド流れガイドバー１１４は相互に平行している。パッド１１３群は、基板１１０の周辺区域に位置し単列や多列の線形配列になり、基板１１０の中間区域にはパッド無し空白区域Ａを形成している。
【００２１】
モールド流れガイドバー１１４は、パッド無し空白区域Ａ内に設置され、細長形状になり、モールド流れ入口１１からモールド流れ出口へ延びてモールド流れの導きと流速バランス取りで、モールド流れの間隙内にボイドやエアートラップの発生が無くなる。パッド無し空白区域Ａの最小幅はパッド１１３群が密集区における相隣ピッチの数倍以上より大きくなる時に、モールド流れガイドバー１１４は複数個設置される。
【００２２】
また、図３に示すよう、一変形例では、パッド１１３’群は非対称配置になってよく、隣接するモールド流れガイドバー１１４の間に少なくとも１つのパッド１１３’を設置してもよく、パッド無し空白区域Ａの形状は正方形、矩形など以外の不規則形になり、隣接するモールド流れガイドバー１１４は相互に平行しなくてもよく、すなわちパッド１１３’群の位置によりモールド流れガイドバー１１４の位置が調整され、そのようにしてモールド流れガイドバー１１４の導きと阻止を介してパッド無し空白区域におけるモールド流れのバランス取りができ、モールド流れの間隙内にボイドやエアートラップの発生が無くなる。モールド流れガイドバー１１４は、上表面１１１に位置し、尾部へ行く程広くなる細長形状であり、モールド流れ入口１１はモールド流れ出口より大きくなるモールド流れ空間を隣接するモールド流れガイドバー１１４の間に形成することで、モールド流れを導いてモールド流れの間隙内でのボイドやエアートラップの発生可能位置に予め充填させる。
【００２３】
図１に示すように、チップ１２０は、非アレイ配置になる複数のバンプ１２１を有し、基板１１０の上にフリップチップ接合されることにより、バンプ１２１群はパッド１１３群と接合し、チップ１２０と基板１１０との間にモールド流れ間隙Ｓが形成されている。モールド流れガイドバー１１４は、はんだマスク層１１２の上に設置されるのが好ましく、かつモールド流れ間隙Ｓはモールド流れガイドバー１１４の突起高さＨより大きくなるので、モールド流れガイドバー１１４の設置厚みを薄くすることで、最良な突起高さＨに達する。例えば、多層はんだマスク層の組合せを採用してモールド流れガイドバー１１４を構成することができる。なお、このような高さはモールド流れの導き作用を発揮することのみであり、フリップチップ接合に影響することが無く、モールド流れを完全に阻止しない。本実施形態において、モールド流れガイドバー１１４の突起高さＨは、モールド流れ間隙Ｓの二分の一に等しく或はより大きくさせるべきである。しかし、モールド流れ間隙Ｓに等しく或はより大きくすることはない。例えば、モールド流れ間隙Ｓは約２５〜１１０μｍ、モールド流れガイドバー１１４の突起高さＨは約１０〜８０μｍ、バンプ１２１群の高さは約２０〜１００μｍである。
【００２４】
具体的に言えば、チップ１２０は、半導体材質であり、主動素子としての様々な微小型素子、例えば集積回路、ＭＥＭＳ（Micro-Electro-Mechanical-Systems）素子、光電素子などを含む。チップ１２０は、主動面１２２と主動面１２２に対向する背面１２３が有る。主動面１２２は、複数のボンディングパッド１２４を有し、集積回路や主動素子の設置表面になる。ボンディングパッド１２４群は、チップ１２０の主動面１２２に単列や多列に配列される。バンプ１２１群は、ボンディングパッド１２４群の上に非アレイ形態設置される。チップ１２０は、バンプ１２１群を利用して基板１１０にフリップチップ接合されることにより、チップ設置と電気接続の目的に達する。ボンディングパッド１２４群は、パッド１１３群と対応して設置される。本発明において、バンプ１２１群の非アレイ形態は再配線（redistribution layer,RDL）の製作を省略や簡略することができる。すなわち、バンプ１２１群は、再配線を介してチップ表面の均一分散に達することは必要ではなく、チップ１２０の主動面１２２の一ヶ所や何ヶ所に集中し、例えばチップ両側に集中する周辺バンプである。
【００２５】
本実施形態において、バンプ１２１群は、非リフローバンプであってもよく、メッキ（electroplating）やワイヤボンディング方式で形成され、単一金属材質であってもよく、例えばＣｕメッキ、Ａｕメッキ、Ａｇメッキ或はワイヤボンディングで形成した金線などが有る。或は複合金属であってもよく、例えばメッキで形成したＮｉ−Ａｕ、Ａｌ−Ｓｎ或はＣｕ−Ｎｉ−Ａｕなどが有る。他の実施形態において、バンプ１２１群は、リフローバンプ（reflow bump）であってもよく、ボールアタッチ（ball attach）、ボールプレースメント（ball placement）、スクリーン印刷或はソルダジェット（solder jet）などを利用して形成される。
【００２６】
細かく言えば、図１に示すように、フリップチップモールド構造体１００は、さらに複数個のはんだ材１４０を含み、例えばＳｎ−Ｐｂや無鉛はんだ剤（Ｓｎ９６．５％−Ａｇ３％−Ｃｕ０．５％）が有る。はんだ材１４０は、バンプ１２１群とパッド１１３群とのはんだ接合として用いられ、それにより、チップ１２０はモールド流れの圧力を受けて位置ずれすることが防止される。バンプ１２１群は、ポスト状バンプ塊であれば好ましく、はんだ材１４０のはんだ接合平坦面を提供する。はんだ材１４０は、バンプ１２１群のポスト側壁にはんだ接合することを避ける。バンプ１２１群は、微細ピッチの配置が可能であるため、金属ポストを有するはんだのチップ接続（Metal Post Solder-Chip Connection,MPS-C2）実装構造を構成することができる。
【００２７】
他の実施形態において、バンプ１２１群は、比較的大きいバンプピッチを有する場合、ワイヤボンディングで形成したスタッドバンプ（stud bump）やボールバンプであってもよい。本発明の非アレイバンプのフリップチップモールド構造体は、実装構成に限らず、金属ポストを有するはんだのチップ接続（MPS-C2）実装構造であれば好ましく、有効にモールド流れ間隙Ｓを制限することができ、すなわちモールド流れ間隙Ｓをバンプ１２１群の突起高さに等しく或はより略大きくさせ及びモールド流れガイドバー１１４の突起高さより大きくさせると制限することで、モールド流れガイドバー１１４はチップ１２０との接触を避け、バンプ１２１群のはんだ接合面積を有効に制限して隣接するバンプ１２１の間にはんだ材１４０によるブリッジ短絡を避ける。本実施形態において、モールド流れガイドバー１１４の突起高さＨをさらにはんだ材１４０の高さより高くすることができ、モールド流れの導き作用を向上させることができる。
【００２８】
図１に示すように、モールド封止材（EMC）１３０は基板１１０の上表面１１１に形成されてチップ１２０を密封し、さらにモールド流れ間隙Ｓに十分充填されてバンプ１２１群とモールド流れガイドバー１１４を密封し、適当なパッケージ保護を提供して電気短絡とほこり汚染を防止する。具体的に言えば、モールド封止材（EMC）１３０は、エポキシモールド合成物（epoxy molding compound,EMC）であり、トランスファモールディング（transfer molding）方式で基板１１０の上表面１１１に覆われる。モールド工程において、モールド流れガイドバー１１４は、モールド流れの導きと流速バランス取りを行うことができ、モールド流れの間隙内にボイドやエアートラップの発生をさせない。本実施形態において、チップ１２０の上におけるモールド封止材（EMC）１３０の厚み（モールド封止材（EMC）１３０の外表面からチップ１２０の背面までの距離）はモールド流れ間隙Ｓより大きくならないので、上下モールド流れのバランス取りに達する。
【００２９】
従って、好ましい実施形態において、本発明のフリップチップ接合はバンプ以外のはんだ材を利用してはんだ接合し、強力なチップ固着性を有する利点を持つとともに、リフローによる球状バンプ現象が無くなり、非アレイバンプの微細ピッチ配置に好適である。はんだ材１４０は、印刷法、メッキ法或は粘着法を介してバンプ１２１群の上に形成され、後続のリフロー工程ではんだ材１４０を溶融して基板１１０のパッド１１３群に接合させ、電気接続と機械結合を形成する。
【００３０】
なお、モールド流れガイドバー１１４の設置数量は複数個であってもよく、バンプ１２１群の縁部から縁部までの間隙は隣接するモールド流れガイドバー１１４の間の最小距離より小さくなり、かつモールド流れガイドバー１１４から最も近いバンプ１２１の縁部までの間隙より大きくなり、モールドする時に隣接するモールド流れガイドバー１１４の間に充填したモールド封止材（EMC）１３０はオーバーモールドのためモールド流れガイドバー１１４を越え、バンプ１２１同士の間にも充填する。
【００３１】
図４Ａ−４Ｄを参照しながら、本発明の上述した非アレイバンプのフリップチップモールド方法を説明する。
先ず、図４Ａに示すように、上述基板１１０を提供し、該基板１１０は、基板ストリップのある単位であってもよく、はんだマスク層１１２に覆われる上表面１１１を有し、はんだマスク層１１２に露出する複数個のパッド１１３と少なくとも１つのモールド流れガイドバー１１４を上表面１１１に設置する。ここで、モールド流れガイドバー１１４は、パッド１１３同士の間のパッド無し空白区域Ａに設置され、かつパッド１１３とはんだマスク層１１２の高さより高くなる高さを有し突起状に形成される。本ステップにおいて、基板１１０は、基板ストリップの複数個の基板単位の１つであってもよく、実装の後に個別の半導体パッケージに分割される。本発明の好ましい実施形態に開示したフリップチップモールド方法の図面では単一基板のみを示している。しかし、実際応用として本発明の各ステップは、基板ストリップ上の全ての基板に同時実施することができる。
【００３２】
次に、図４Ｂ−４Ｃに示すように、上述のチップ１２０を基板１１０の上にフリップチップ接合する。チップ１２０のバンプ１２１群は、パッド１１３群に接合され、かつチップ１２０と基板１１０との間にモールド流れ間隙Ｓを形成し、このモールド流れ間隙Ｓはモールド流れガイドバー１１４の突起高さＨより大きくなる。上述のフリップチップ接合ステップにおいて、はんだ材１４０を利用してバンプ１２１群とパッド１１３群とをはんだ接合し、リフローする前にチップ１２０のバンプ１２１群とパッド１１３群とを位置合わせし、超音波接合、熱圧接合、或はこの２つ方法の組合せなどの方式を採用してチップ１２０のバンプ１２１群を基板１１０に電気接続させる。上述のフリップチップ接合ステップの後に、さらにはんだ材１４０内の揮発性物資を除去するため、リフローステップを含む。具体操作において、リフロー温度約２１７℃以上、最高温度約２４５℃に達すればはんだ接合の濡れ性が生じ、バンプ１２１群は、変形現象を避けるため上述のリフロー温度より高い金属融点を具備しなければいけない。
【００３３】
最後に、図４Ｃ−４Ｄに示すように、基板１１０の上表面１１１に上述のモールド封止材（EMC）１３０を形成してチップ１２０を密封し、このモールド封止材（EMC）１３０は、さらにモールド流れ間隙に十分充填されてバンプ１２１群とモールド流れガイドバー１１４を密封する。具体的に言えば、モールド封止材（EMC）１３０は、金型１０を利用してトランスファモールディング（transfer molding）或は圧着モールディングとも呼ばれる技術で形成される。基板１１０とチップ１２０とを金型１０に形成したキャビティに置いた後、適当な温度上昇条件と封止材注入圧力を維持することを考慮し、溶融モールド封止材（EMC）１３０をキャビティに注入してチップ１２０とバンプ１２１群を密封して保護する。次に、適当なベーキングにより硬化成形を得る。リフローステップの加熱温度は、上述のモールド封止材（EMC）１３０成形ステップのモールド温度より高くなり及びモールド流れガイドバー１１４の融点より低くなれば好ましい。この結果、モールド温度を、リフローしたはんだ材１４０の融点とモールド流れガイドバー１１４の融点より低くさせることができ、モールドする時の封止材注入圧力はチップ１２０とモールド流れガイドバー１１４との位置ズレを起こすことが無く、かつモールドする時の高温でモールド流れガイドバー１１４の形状を維持することができる。
【００３４】
チップ１２０と基板１１０とのフリップチップ接合工程において、バンプ１２１群は非全体や非対称に配置されるため、後続のモールド封止材（EMC）１３０形成ステップにおいて、モールド流れガイドバー１１４の突起高さＨはパッド１１３群とはんだマスク層１１２との高さより高くなることを利用し、モールド封止材（EMC）１３０の流れを有効に導き、パッド無し空白区域の空間とバンプ同士の間隙に十分充填できるので、パッド無し空白区域のモールド流れ速度はモールド流れガイドバー１１４の導きにより上下と左右中間のバランス取りに達し、モールド流れの間隙内にボイドやエアートラップの発生が無くなる。
【００３５】
以上、本発明をその好適な実施形態に基づいて説明したが、本発明の保護範囲は特許請求の範囲で限定されて、この保護範囲に基準して、本発明の精神と範囲内に触れるどのような変更や修正も本発明の保護範囲に属する。
【符号の説明】
【００３６】
１０ ・・・・・金型
１１ ・・・・・モールド流れ入口
１００ ・・・・非アレイバンプのフリップチップモールド構造体
１１０ ・・・・基板
１１１ ・・・・上表面
１１２ ・・・・はんだマスク層
１１３ ・・・・パッド
１１３’ ・・・パッド
１１４ ・・・・モールド流れガイドバー
１２０ ・・・・チップ
１２１ ・・・・バンプ
１２２ ・・・・主動面
１２３ ・・・・背面
１２４ ・・・・ボンディングパッド
１３０ ・・・・モールド封止材（EMC）
１４０ ・・・・はんだ材
Ｈ ・・・・・・モールド流れガイドバーの突起高さ
Ｓ ・・・・・・モールド流れ間隙
Ａ ・・・・・・パッド無し空白区域
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板、チップ及びモールド封止材を備え、
前記基板は、はんだマスク層に覆われる上表面を有し、前記はんだマスク層に露出する複数個のパッドからなるパッド群と少なくとも１つのモールド流れガイドバーを上表面に設置し、
前記モールド流れガイドバーは、パッド同士の間のパッド無し空白区域に設置されかつ前記パッド群と前記はんだマスク層を越える高さを有して突起状に形成され、
前記チップは、非アレイ配置になる複数個のバンプからなるバンプ群を有し、前記基板上にフリップチップ接合されることで前記バンプ群を前記パッド群に接合させ、前記チップと前記基板との間にモールド流れ間隙を形成し、
前記モールド封止材は、前記基板の上表面に形成されて前記チップを密封し、さらに前記モールド流れ間隙に十分充填されて前記バンプ群と前記モールド流れガイドバーを密封することを特徴とする非アレイバンプのフリップチップモールド構造体。
【請求項２】
前記モールド流れガイドバーは、前記はんだマスク層の上に設置され、前記チップに接触することを避けるため、前記モールド流れガイドバーの突起高さを前記モールド流れ間隙の二分の一より大きく、かつ、前記モールド流れ間隙より小さくさせることを特徴とする請求項１記載の非アレイバンプのフリップチップモールド構造体。
【請求項３】
前記バンプ群を前記パッド群に接合させるため、さらに複数個のはんだ材を備えることを特徴とする請求項２記載の非アレイバンプのフリップチップモールド構造体。
【請求項４】
前記バンプ群は、ポスト状バンプ塊であり、前記はんだ材のはんだ接合平坦面を提供し、
前記はんだ材は、前記バンプ群のポスト側壁にはんだ接合することを避けることを特徴とする請求項３記載の非アレイバンプのフリップチップモールド構造体。
【請求項５】
前記モールド流れガイドバーの高さは、さらに前記はんだ材の高さより高くなることを特徴とする請求項４記載の非アレイバンプのフリップチップモールド構造体。
【請求項６】
前記モールド流れガイドバーは複数個設置され、
前記バンプ群の縁部から縁部までの間隙は、隣接する前記モールド流れガイドバーの間の最小距離より小さくなり、かつ前記モールド流れガイドバーから最も近い前記バンプの縁部までの間隙より大きくなることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の非アレイバンプのフリップチップモールド構造体。
【請求項７】
前記パッド群は対称配置になり、
隣接する前記モールド流れガイドバーは相互に平行することを特徴とする請求項６記載の非アレイバンプのフリップチップモールド構造体。
【請求項８】
前記パッド群は非対称配置になり、
隣接する前記モールド流れガイドバーは相互に平行しないことを特徴とする請求項６記載の非アレイバンプのフリップチップモールド構造体。
【請求項９】
前記モールド流れガイドバーの上表面は、尾部へ行く程広くなる細長形状であることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の非アレイバンプのフリップチップモールド構造体。
【請求項１０】
基板を提供するステップ、前記基板の上にチップをフリップチップ接合するステップ及び前記基板の上表面にモールド封止材を形成するステップを含み、
前記基板を提供するステップでは、前記基板ははんだマスク層に覆われる上表面を有し、前記はんだマスク層に露出する複数のパッドからなるパッド群と少なくとも１つのモールド流れガイドバーを上表面に設置し、前記モールド流れガイドバーはパッド同士の間のパッド無し空白区域に設置されかつ前記パッド群と前記はんだマスク層の高さより高くなる高さを有し突起状となり、
前記基板の上にチップをフリップチップ接合するステップでは、前記チップは非アレイ配置になる複数個のバンプからなるバンプ群を有し、前記バンプ群は前記パッド群に接合され、かつ前記チップと前記基板との間にモールド流れ間隙を形成し、前記モールド流れ間隙は前記モールド流れガイドバーの突起高さより大きくなり、
前記基板の上表面にモールド封止材を形成するステップでは、前記モールド封止材は前記チップを密封し、さらに前記モールド流れ間隙に十分充填されて前記バンプ群と前記モールド流れガイドバーを密封することを特徴とする非アレイバンプのフリップチップモールド方法。
【請求項１１】
前記フリップチップ接合するステップでは、複数個のはんだ材を利用して前記バンプ群と前記パッド群とをはんだ接合し、
前記フリップチップ接合するステップの後に、さらにリフローステップを含み、
前記はんだ材内の揮発性物資を除去するため、前記リフローステップの加熱温度は、前記モールド封止材を形成するステップのモールド温度より高く、かつ前記モールド流れガイドバーの融点より低いことを特徴とする請求項１０記載の非アレイバンプのフリップチップモールド方法。
【請求項１】
基板、チップ及びモールド封止材を備え、
前記基板は、はんだマスク層に覆われる上表面を有し、前記はんだマスク層に露出する複数個のパッドからなるパッド群と少なくとも１つのモールド流れガイドバーを上表面に設置し、
前記モールド流れガイドバーは、パッド同士の間のパッド無し空白区域に設置されかつ前記パッド群と前記はんだマスク層を越える高さを有して突起状に形成され、
前記チップは、非アレイ配置になる複数個のバンプからなるバンプ群を有し、前記基板上にフリップチップ接合されることで前記バンプ群を前記パッド群に接合させ、前記チップと前記基板との間にモールド流れ間隙を形成し、
前記モールド封止材は、前記基板の上表面に形成されて前記チップを密封し、さらに前記モールド流れ間隙に十分充填されて前記バンプ群と前記モールド流れガイドバーを密封することを特徴とする非アレイバンプのフリップチップモールド構造体。
【請求項２】
前記モールド流れガイドバーは、前記はんだマスク層の上に設置され、前記チップに接触することを避けるため、前記モールド流れガイドバーの突起高さを前記モールド流れ間隙の二分の一より大きく、かつ、前記モールド流れ間隙より小さくさせることを特徴とする請求項１記載の非アレイバンプのフリップチップモールド構造体。
【請求項３】
前記バンプ群を前記パッド群に接合させるため、さらに複数個のはんだ材を備えることを特徴とする請求項２記載の非アレイバンプのフリップチップモールド構造体。
【請求項４】
前記バンプ群は、ポスト状バンプ塊であり、前記はんだ材のはんだ接合平坦面を提供し、
前記はんだ材は、前記バンプ群のポスト側壁にはんだ接合することを避けることを特徴とする請求項３記載の非アレイバンプのフリップチップモールド構造体。
【請求項５】
前記モールド流れガイドバーの高さは、さらに前記はんだ材の高さより高くなることを特徴とする請求項４記載の非アレイバンプのフリップチップモールド構造体。
【請求項６】
前記モールド流れガイドバーは複数個設置され、
前記バンプ群の縁部から縁部までの間隙は、隣接する前記モールド流れガイドバーの間の最小距離より小さくなり、かつ前記モールド流れガイドバーから最も近い前記バンプの縁部までの間隙より大きくなることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の非アレイバンプのフリップチップモールド構造体。
【請求項７】
前記パッド群は対称配置になり、
隣接する前記モールド流れガイドバーは相互に平行することを特徴とする請求項６記載の非アレイバンプのフリップチップモールド構造体。
【請求項８】
前記パッド群は非対称配置になり、
隣接する前記モールド流れガイドバーは相互に平行しないことを特徴とする請求項６記載の非アレイバンプのフリップチップモールド構造体。
【請求項９】
前記モールド流れガイドバーの上表面は、尾部へ行く程広くなる細長形状であることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の非アレイバンプのフリップチップモールド構造体。
【請求項１０】
基板を提供するステップ、前記基板の上にチップをフリップチップ接合するステップ及び前記基板の上表面にモールド封止材を形成するステップを含み、
前記基板を提供するステップでは、前記基板ははんだマスク層に覆われる上表面を有し、前記はんだマスク層に露出する複数のパッドからなるパッド群と少なくとも１つのモールド流れガイドバーを上表面に設置し、前記モールド流れガイドバーはパッド同士の間のパッド無し空白区域に設置されかつ前記パッド群と前記はんだマスク層の高さより高くなる高さを有し突起状となり、
前記基板の上にチップをフリップチップ接合するステップでは、前記チップは非アレイ配置になる複数個のバンプからなるバンプ群を有し、前記バンプ群は前記パッド群に接合され、かつ前記チップと前記基板との間にモールド流れ間隙を形成し、前記モールド流れ間隙は前記モールド流れガイドバーの突起高さより大きくなり、
前記基板の上表面にモールド封止材を形成するステップでは、前記モールド封止材は前記チップを密封し、さらに前記モールド流れ間隙に十分充填されて前記バンプ群と前記モールド流れガイドバーを密封することを特徴とする非アレイバンプのフリップチップモールド方法。
【請求項１１】
前記フリップチップ接合するステップでは、複数個のはんだ材を利用して前記バンプ群と前記パッド群とをはんだ接合し、
前記フリップチップ接合するステップの後に、さらにリフローステップを含み、
前記はんだ材内の揮発性物資を除去するため、前記リフローステップの加熱温度は、前記モールド封止材を形成するステップのモールド温度より高く、かつ前記モールド流れガイドバーの融点より低いことを特徴とする請求項１０記載の非アレイバンプのフリップチップモールド方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４Ａ】
【図４Ｂ】
【図４Ｃ】
【図４Ｄ】
【図２】
【図３】
【図４Ａ】
【図４Ｂ】
【図４Ｃ】
【図４Ｄ】
【公開番号】特開２０１２−２４３９４７（Ｐ２０１２−２４３９４７Ａ）
【公開日】平成２４年１２月１０日（２０１２．１２．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１１２４７４（Ｐ２０１１−１１２４７４）
【出願日】平成２３年５月１９日（２０１１．５．１９）
【出願人】（５０６２９２１６９）力成科技股▲分▼有限公司 (36)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１２月１０日（２０１２．１２．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年５月１９日（２０１１．５．１９）
【出願人】（５０６２９２１６９）力成科技股▲分▼有限公司 (36)
【Ｆターム（参考）】
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