(57)【要約】      （修正有）【課題】ウェハレベルパッケージによるチップの歩留まりと信頼性を高めることのできるウェハレベルパッケージの封止材充填方法を提供する。また、チップ表面を下向きにして封止材を充填した場合、ダイの表面を平坦にし、封止材によるオーバーフロ、または凹溝発生などの現象が発生しない封止材を提供する。また、封止材充填の効果を高め、信頼性のテストにおける耐久性を高め、製品の使用寿命を延長させることのできる封止材充填方法を提供する。【解決手段】仮基板１０２と、該仮基板１０２上に形成されるゲルパターン１０１と、該ゲルパターン１０１に設ける複数のダイ１００と、該複数のダイ１００の間に充填し、且つ複数の該ダイ１００を被覆する粘着性材料３００とを含み構成する。粘着性材料３００上には剛性基板４００を設け、更に剛性基板４００上に保護フィルム５００を形成する。【選択図】図７
2006190975.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
仮基板と、
該仮基板上に形成されるゲルパターンと、
該ゲルパターンに設ける複数のダイと、
該複数のダイの間に充填し、且つ複数の該ダイを被覆する粘着性材料とを含むことを特徴とするパッケージの封止材充填構造。
【請求項２】
前記ゲルパターンが、プリント方式によって該仮基板上に形成され、且つゲルパターンがシーリングゲル、水溶性のＵＶゲル、重複して使用できるＵＶゲル、もしくは溶解点の高いワックスなどの材料によってなることを特徴とする請求項１に記載のパッケージの封止材充填構造。
【請求項３】
前記仮基板が、シリコンラバー、ガラス、石英、もしくはセラミックスなどの材料によってなり、該粘着性材料が弾性を有する材料であって、且つシリコン樹脂、弾性ポリウレタン、多孔ポリウレタン、アクリルゴム、ブルーゲル、もしくはＵＶゲルなどの材料からなることを特徴とする請求項１に記載のパッケージの封止材充填構造。
【請求項４】
前記封止材の充填構造が、該粘着性材料上に設ける剛性基板を更に含み、該剛性基板がシリコンラバー、ガラス、石英、セラミックス、もしくは４２合金等の材料によってなるか、またはプリント回路ボードであることを特徴とする請求項１に記載のパッケージの封止材充填構造。
【請求項５】
前記封止材の充填構造が、該剛性基板上に形成する保護フィルムを更に含み、該保護フィルムが、樹脂、複合物、エポキシ物、シリコン、ブルーゲル、ＵＶゲル、シリコンラバー、シリコン樹脂、弾性ポリウレタン、多孔ポリウレタン、もしくはアクリルゴム等の材料によってなることを特徴とする請求項４に記載のパッケージの封止材充填構造。
【請求項６】
複数のダイと、該複数のダイの間に充填され、且つ複数の該ダイを被覆する粘着材料とを含むことを特徴とするパッケージの封止材充填構造
【請求項７】
前記粘着性材料が弾性を有する材料であって、且つシリコン樹脂、弾性ポリウレタン、多孔ポリウレタン、アクリルゴム、ブルーゲル、もしくはＵＶゲルなどの材料からなることを特徴とする請求項６に記載のパッケージの封止材充填構造。
【請求項８】
前記封止材の充填構造が、該粘着性材料上に設ける剛性基板を更に含み、該剛性基板がシリコンラバー、ガラス、石英、セラミックス、もしくは４２合金等の材料によってなるか、またはプリント回路ボードであることを特徴とする請求項６に記載のパッケージの封止材充填構造。
【請求項９】
前記封止材の充填構造が、該剛性基板上に形成する保護フィルムを更に含み、該保護フィルムが、樹脂、複合物、エポキシ物、シリコン、シリコンラバー、シリコン樹脂、弾性ポリウレタン、多孔ポリウレタン、アクリルゴム、ブルーゲル、もしくはＵＶゲル等の材料によってなり、該保護フィルムがプリント、塗布、粘着、もしくはモールディングなどの方式で形成されることを特徴とする請求項８に記載のパッケージの封止材充填構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、半導体のパッケージ技術に関し、特にダイの表面を下方に向けて（Top side face down）封止材を充填してダイ表面を平坦にする場合、封止材がオーバーフローしないか、もしくはダイ表面に凹溝（recessing）が発生することのないウェハレベルパッケージの封止材充填構造とその方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ボールグリッドアレイ（Ｂａｌｌ  Ｇｒｉｄ  Ａｒｒａｙ、以下ＢＧＡと称す）構造の半導体素子は、ハイピンカウント（ｈｉｇｈ−ｐｉｎ−ｃｏｕｎｔ）パッケージに適応した半導体素子として発展してきた。ＢＧＡ構造の半導体素子においてダイは、接合材で基板（ｂａｓｅ  ｓｕｂｓｔｒａｔｅ）表面のダイをマウントする位置に粘着（ｍｏｕｎｔｅｄ）する。また、複数のバンプ電極（ｂｕｍｐ  ｅｌｅｃｔｒｏｄｅｓ）は、基板の底端面、即ち基板の裏面に設ける。
【０００３】
従来のチップサイズパッケージ（ＣＳＰ）は、半導体を形成したウェハをダイシングしてダイを得る。次いで得られた複数のダイをパッケージベースとなる基板上の所定の位置にそれぞれ固定し、樹脂で封止する。次に、封止した樹脂と基板とをダイの間の部分で切断する。
【０００４】
また、他の方法によれば、半導体を形成したウェハ（ダイシングを行ってダイに分離しない状態）を基板に粘着し、該ウェハと基板とを合わせダイシングする。ダイシングして分離したダイと、パッケージベースとを樹脂で封止する。
【０００５】
しかしながら、上述するそれぞれの従来の技術にはいずれも問題が存在する。ダイシングして分離したダイを基板上に１つ１つ位置決め（ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ）して、粘着（ｍｏｎｔｉｎｇ）する。また、他の方法では、ダイシングして分離したダイとパッケージベースとを樹脂で１つ１つ封止する。この二種類の方法は、いずれも製造工程のステップを製造するダイと同数だけ繰り返さなければならない。よって、生産率が低くなるという問題がある。
【０００６】
目下、各種形態の集積回路素子をパッケージするための封止材充填方法には、図１に開示するようにプリント技術で直接ダイの間に注入する方法がある。即ち、複数のダイ９１をガラス基板９０上に設け、プリント技術でガラス基板９０上に充填する。図２Ａ、図２Ｂに開示するように、係る方法は一般に、印刷方向に沿ってダイ表面に過度のモールド材の充填（overflow）が発生するか、もしくは非印刷方向に沿ってダイ表面に凹溝（ｒｅｃｅｓｓ）が発生する。また、充填するモールド材がダイのボンディングパッドを被覆する恐れがある。言いかえればこの種の技術による封止材の充填方法は、ダイ表面の封止材の厚さが不均一になり、チップの歩留まり低下、または信頼性の低下という問題の原因となる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
この発明は、ウェハレベルパッケージによるチップの歩留まりと信頼性を高めることのできるウェハレベルパッケージの封止材充填方法を提供することを課題とする。
【０００８】
またこの発明は、チップ表面を下向きにして封止材を充填した場合、ダイの表面を平坦にし、封止材によるオーバーフロー、または凹溝発生などの現象が発生しない封止材を提供することを課題とする。
【０００９】
またこの発明は、封止材充填の効果を高め、信頼性のテストにおける耐久性を高め、製品の使用寿命を延長させることのできる封止材充填方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
そこで、本発明の発明者は従来の技術に見られる欠点に鑑みて鋭意研究を重ねた結果、仮基板と、該仮基板上に形成されるゲルパターンと、該ゲルパターンに設ける複数のダイと、該複数のダイの間に充填し、且つ複数の該ダイを被覆する粘着性材料とを含むパッケージの封止材充填構造によって課題を解決できる点に着眼し、かかる知見に基づいて本発明を完成させた。
【００１１】
以下、この発明について具体的に説明する。
請求項１に記載するパッケージの封止材充填構造は、仮基板と、該仮基板上に形成されるゲルパターンと、該ゲルパターンに設ける複数のダイと、該複数のダイの間に充填し、且つ複数の該ダイを被覆する粘着性材料とを含む。
【００１２】
請求項２に記載するパッケージの封止材充填構造は、請求項１におけるゲルパターンが、プリント方式によって該仮基板上に形成され、且つゲルパターンがシーリングゲル、水溶性のＵＶゲル、重複して使用できるＵＶゲル、もしくは溶解点の高いワックスなどの材料によってなる。
【００１３】
請求項３に記載するパッケージの封止材充填構造は、請求項１における仮基板が、シリコンラバー、ガラス、石英、もしくはセラミックスなどの材料によってなり、該粘着性材料が弾性を有する材料であって、且つシリコン樹脂、弾性ポリウレタン、多孔ポリウレタン、アクリルゴム、ブルーゲル、もしくはＵＶゲルなどの材料からなる。
【００１４】
請求項４に記載するパッケージの封止材充填構造は、請求項１における封止材の充填構造が、該粘着性材料上に設ける剛性基板を更に含み、該剛性基板がシリコンラバー、ガラス、石英、セラミックス、もしくは４２合金等の材料によってなるか、またはプリント回路ボードである。
【００１５】
請求項５に記載するパッケージの封止材充填構造は、請求項４における封止材の充填構造が、該剛性基板上に形成する保護フィルムを更に含み、該保護フィルムが、樹脂、複合物、エポキシ物、シリコン、ブルーゲル、ＵＶゲル、シリコンラバー、シリコン樹脂、弾性ポリウレタン、多孔ポリウレタン、もしくはアクリルゴム等の材料によってなる。
【００１６】
請求項６に記載するパッケージの封止材充填構造は、複数のダイと、該複数のダイの間に充填され、且つ複数の該ダイを被覆する粘着材料とを含む。
【００１７】
請求項７におけるパッケージの封止材充填構造は、請求項６における粘着性材料が弾性を有する材料であって、且つシリコン樹脂、弾性ポリウレタン、多孔ポリウレタン、アクリルゴム、ブルーゲル、もしくはＵＶゲルなどの材料からなる。
【００１８】
請求項８に記載するパッケージの封止材充填構造は、請求項６における封止材の充填構造が、該粘着性材料上に設ける剛性基板を更に含み、該剛性基板がシリコンラバー、ガラス、石英、セラミックス、もしくは４２合金等の材料によってなるか、またはプリント回路ボードである。
【００１９】
請求項９に記載するパッケージの封止材充填構造は、請求項８における封止材の充填構造が、該剛性基板上に形成する保護フィルムを更に含み、該保護フィルムが、樹脂、複合物、エポキシ物、シリコン、シリコンラバー、シリコン樹脂、弾性ポリウレタン、多孔ポリウレタン、アクリルゴム、ブルーゲル、もしくはＵＶゲル等の材料によってなり、該保護フィルムがプリント、塗布、粘着、もしくはモールディングなどの方式で形成される。
【発明の効果】
【００２０】
この発明のパッケージの封止材充填構造は、製品の歩留まりと信頼性を高めるとともに、使用寿命を延長させることができるという利点を有する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
この発明は、ウェハレベルパッケージの封止材充填構造を提供するものであって、仮基板と、該仮基板上に形成されるゲルパターンと、該ゲルパターン上に設ける複数のダイと、該複数のダイの間に充填し、かつ該ダイを被覆する粘着性材料とを含み構成することによって、製品の歩留まりと信頼性を高め、使用寿命を延長させるという目的を達成した。
係るウェハレベルパッケージの充填構造とその方法の特徴を詳述するために具体的な実施例を挙げ、図示を参照にして以下に説明する。
【実施例】
【００２２】
図３に、複数のダイを仮基板１０２のゲルパターン上に設けた状態を開示する。図面によれば、複数のダイ１００は、ゲルパターン１０１０上に載置する。複数のダイ１００は、通常ピックアンドピース（Ｐｉｃｋ＆Ｐｉａｃｅ）システムを利用してゲルパターン１０１上に載置する。該ピックアンドピースシステムは、移動可能なフリップダイボンダ（Ｆｌｉｐ  Ｃｈｉｐ  Ｂｏｎｄｅｒ）と見なすことができる。また、ゲルパターン１０１は、仮基板１０２上に形成される。仮基板１０２はシリコンラバー、ガラス、石英、もしくはセラミックスなどからなる。
【００２３】
図４に開示するように、ゲルパターン１０１は、プリント技術によって仮基板１０２上に形成される（図３参照）。参考標記（ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ）２００は、ゲルパターン１０１をプリントしない領域に表示される。実施例において、ダイ１００は背面を上向きにし、ボンディングパッドを形成した正面２０１を下向きにした状態で、正面２０１をゲルパターン２０１上に粘着する。
【００２４】
一般に、正面２０１にはダイ１００のカットラインが含まれる。よって、ダイ１００のインターコネクタ（ｉｎｔｅｒ−ｃｏｎｎｅｃｔｏｒｓ）は、ゲルパターン１０１上に粘着していない。ここで注意すべき点は、ダイ１００はボンディングパッドを形成した面をゲルパターン１０１上に粘着するという点である。複数のダイ１００は、基本的には略ゲルパターン１０１の側片に合わせて粘着する。これは、複数のダイ１００のボンディングパッドがその他の材料に覆われることを防ぐためである。
【００２５】
図５に、粘着性の材料を複数のダイの間に充填し、且つ複数のダイに充填した状態を開示する。図５に開示するように、粘着性材料３００は複数のダイ１００の間に充填され、且つ複数のダイ１００を被覆する。実施例において、粘着性材料３００は、例えばシリコンラバー、シリコン樹脂、弾性ポリウレタン（ＰＵ）、多孔ポリウレタン（ＰＵ）、アクリルゴム、ブルーゲル、もしくはＵＶ接着剤などの弾性を有する材料から選択される。また、粘着性材料３００は、スピン塗布か、スクリーン印刷か、またはモールド金型を利用した方法等を利用して充填する。よって、複数のダイ１００の背面を上向きにして粘着性材料３００を充填する。
【００２６】
図５に開示する状態において、実施例のパッケージの封止材充填構造は除去可能な基板か、もしくは仮基板１０２を含む。ゲルパターン１０１は、仮基板１０２上に形成される。複数のダイ１００はゲルパターン１０１上に設ける。粘着性材料３００を複数のダイ１００の間に充填し、且つ複数のダイ１００を被覆する。
【００２７】
図６には、図５に開示するように複数のダイ１００の間に粘着性材料３００を充填し、且つ複数のダイ１００上を被覆した後、更に粘着材３００上に剛性基板４００を粘着した状態を示す。粘着性材料３００に粘着する剛性基板４００は、粘着性材料３００が弾性を有する材料であるため、これに対して弾性を有するため、相対ガン性基板とも称する。実施例において剛性基板４００は、ゴム、ガラス、石英、セラミックス、４２合金等の材質によってなるか、もしくはプリント回路ボードである。剛性基板４００を粘着性材料３００上に粘着した後、ＵＶ硬化、もしくは熱硬化を行い、粘着効果を更に高める。
【００２８】
上述するパッケージの封止材充填構造は、図６に開示するように、粘着性材料３００上に設ける剛性基板４００と、更に図７に開示するように剛性基板４００上に設ける保護フィルム５００を含む。仮基板１０２は除去することができる。
【００２９】
図７に開示するように、保護フィルム５００は剛性基板４００上に設ける。保護フィルム５００は、プリント、塗布、粘着、もしくはモールディングなどの方法で形成する。実施例において保護フィルム５００は、樹脂か、複合物か、エポキシ物か、シリコンか、シリコンラバー（ｓｉｌｉｃｏｎｅ）か、シリコン樹脂か、弾性ポリウレタンか、多孔ポリウレタンか、アクリルゴムか、ブルーゲルか、もしくはＵＶ接着剤によってなる。
【００３０】
図８に、特殊な、もしくは特定の処理を加え、ゲルパターン１０１か、もしくは仮基板１０２を複数のダイ１００から剥離した状態を開示する、言いかえればゲルパターン１０１の表面は、一般の状況において粘着性を有する。ゲルパターン１０１を特殊、特定の環境に置くと、粘着性が失われる。係る特殊、もしくは特定の環境とは、イオンを除去した水か、溶剤か、溶液に基づき決定する約摂氏２０〜４０℃の特定の温度か、もしくは特殊な光線（ＵＶ光線など）である。特殊、もしくは特定の環境における処理によって、ゲルパターン１０１とダイ１００との噛合い（ｅｎｇａｇｅｍｅｎｔ）が消失する。次いでゲルパターン１０１をダイ１００から剥離する。実施例において、ゲルパターン１０１の材料は、シーリングゲル（ｓｅｅｌｉｎｇ  ｇｌｕｅ）か、水溶性ＵＶゲルか、重複して使用できるＵＶゲルか、もしくは溶解点の高いワックスである。
【００３１】
この発明によるウェハレベルパッケージの封止剤の充填方法は、図９に開示するように保護フィルム５００を剛性基板４００の背面に形成するステップを含む。保護層５００は緩衝物とする。保護フィルム５００は、プリント、塗布、粘着、もしくはモールディングなどの方法で形成する。実施例において、保護フィルム５００は樹脂か、複合物か、エポキシ物か、シリコンか、シリコンラバーか、シリコン樹脂か、弾性ポリウレタンか、多孔ポリウレタンか、アクリルゴム、ブルーゲルか、もしくはＵＶゲルである。
【００３２】
この発明によるパッケージの封止剤充填構造は、ダイ１００と、複数のダイ１００の間に充填され、且つ複数のダイ１００を被覆する粘着性材料３００を含む。剛性基板４００は、図８に開示するように粘着性材料３００上に設ける。また、図８に開示するようにこの発明によるパッケージの封止剤充填構造は、図９に開示するように、剛性基板４００上に形成される保護フィルム５００を含む。
【００３３】
図１０Ａ、図１０Ｂに、ウェハと、モールディング複合物（ｍｏｌｄｉｎｇ  ｃｏｍｐｏｕｎｄ）６０１を含むウェハ６００の説明図を開示する。
【００３４】
図１１Ａ、図１１Ｂに、基板に付着したダイをモールディングする前と、モールディングした後の状態を示す。製造が完成したウェハをダイシングして複数のダイ６０２を形成する。ダイ６０２は基板上に固定される。粘着性材料６０３はモールディングによって複数のダイ６０２の間に充填される。
【００３５】
図１２は、保護フィルム６０４を基板背面に形成した状態を示した説明図である。保護フィルム６０４はプリント、塗布、粘着、もしくはモールディング等により形成する。実施例において保護フィルム６０４は樹脂か、複合物か、エポキシ物か、シリコンか、シリコンラバーか、シリコン樹脂か、弾性ポリウレタンか、多孔ポリウレタンか、アクリルゴム、ブルーゲルか、もしくはＵＶゲルである。保護フィルム６０４は、ウェハレベルパッケージの硬度を高める作用を有する。また、ダイシングを容易にするためにレーザー、インク等で表示してもよい。
【００３６】
この発明においては、モールディング／プリント方法で複数のダイ１００の間に封止剤を充填する。その平坦度は＋／−２０μｍに達することができる。従来の直接モールディングして封止材をダイの間に充填する方法とは異なる。よって、本発明によるパッケージの封止剤充填方法は、ダイ表面に発生する封止材のオーバーフロー、もしくは凹溝の発生を防ぐことができ、その結果封止材充填効果を高めるとともに信頼性テストにおける使用寿命（ｌｉｆｅ  ｃｙｃｌｅ）を増すことができる。
【００３７】
以上は、この発明の好ましい実施例であって、この発明の実施の範囲を限定するものではない。よって、当業者のなし得る修正、もしくは変更であって、この発明の精神の下においてなされ、この発明に対して均等の効果を有するものは、いずれもこの発明の特許請求の範囲に属するものとする。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】従来の技術によってガラス基板上のダイの間に封止材を充填した状態を示した説明図である。
【図２Ａ】従来の技術において、印刷方向に封止材がオーバーフローした状態を示した説明図である。
【図２Ｂ】従来の技術において、非印刷方向に凹溝が発生した状態を示した説明図である。
【図３】この発明において、複数のダイを仮基板上のゲルパターンに設けた状態を示した説明図である。
【図４】この発明において、複数のダイを仮基板上のゲルパターンに設けた状態を示した平面説明図である。
【図５】この発明において、ダイの間に粘着材を充填し、且つダイを被覆した状態を示した説明図である。
【図６】この発明において、粘着性材料上に剛性基板を設けた状態を示した説明図である。
【図７】この発明において、剛性基板上に保護フィルムを形成した状態を示した説明図である。
【図８】この発明において、ゲルパターンと仮基板を除去した状態を示した説明図である。
【図９】この発明において、仮基板を除去した後、剛性基板上に保護フィルムを形成した状態を示した説明図である。
【図１０Ａ】モールディングを行う前のウェハの状態を示した説明図である。
【図１０Ｂ】モールディングをした後のウェハの状態を示した説明図である。
【図１１Ａ】この発明において、基板上にダイを設けた状態であって、且つモールディングする前の状態を示した説明図である。
【図１１Ｂ】この発明において、基板上にダイを設けた状態であって、且つモールディングをした後の状態を示した説明図である
【図１２】保護フィルムを基板背面に形成した説明図である。
【符号の説明】
【００３９】
９０                  ガラス基板
９１                  ダイ
９２                  シリコンラバー
１００                  ダイ
１０１                  ゲルパターン
１０２                  仮基板
２００                  参考標記
３００                  粘着性材料
４００                  剛性基板
５００                  保護フィルム
６００                  ウェハ
６０１                  金型成形の複合物
【図１】
2006190975.tif 000003
【図２Ａ】
2006190975.tif 000004
【図２Ｂ】
2006190975.tif 000005
【図３】
2006190975.tif 000006
【図４】
2006190975.tif 000007
【図５】
2006190975.tif 000008
【図６】
2006190975.tif 000009
【図７】
2006190975.tif 000010
【図８】
2006190975.tif 000011
【図９】
2006190975.tif 000012
【図１０Ａ】
2006190975.tif 000013
【図１０Ｂ】
2006190975.tif 000014
【図１１Ａ】
2006190975.tif 000015
【図１１Ｂ】
2006190975.tif 000016
【図１２】
2006190975.tif 000017