(57)【要約】封止材料（１０）を用いて多面ダイ（３２）と基板（３４）の間のギャップ（４０）をアンダーフィルする方法および装置。ダイ（３２）および／または基板（３４）は、熱源によって不均一に加熱されて、内部に温度勾配を生じる。ダイ（３２）および基板（３４）のうち加熱された方は、ギャップ（４０）内で移動する封止材料（４４）に、温度勾配に比例した熱エネルギーを伝達する。差別的熱伝達は、ギャップ（４０）内の封止材料（４４）の移動を導くか、案内するか、または他の方法で方向付ける。温度勾配は、熱源からダイ（３２）および／または基板（３４）へ伝導、対流、または放射伝達される熱により確立することができる。温度勾配は、封止材料（４４）がギャップ（４０）内へ移動するにつれて動的に変化させてもよい。
2005531130.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
多面ダイと基板との間に延在している複数の電気接続部を封止するために、前記多面ダイと前記基板との間のギャップをアンダーフィルする方法であって、
前記ダイの少なくとも１つの側縁に隣接して前記基板上に封止材料を吐出するステップと、
前記ギャップ内の前記封止材料の移動を方向付けるために、前記ダイおよび前記基板のうちの１つから、前記ギャップ内で移動する前記封止材料へ不均一に熱エネルギーを与えるステップと、
を含む方法。
【請求項２】
前記熱エネルギーを与えるステップは、前記ダイおよび前記基板のうち加熱された方に、前記封止材料の不均一な加熱を促進するように分布された複数の温度ゾーンを設けることをさらに含む請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記ダイおよび前記基板のうち加熱された方に熱エネルギーを伝導伝達させ、その後、前記熱エネルギーを与えるステップ中に前記封止材料に伝達させる請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記ダイおよび前記基板のうち加熱された方に熱エネルギーを対流伝達させ、その後、前記熱エネルギーを与えるステップ中に前記封止材料に伝達させる請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記ダイおよび前記基板のうち加熱された方に熱エネルギーを放射伝達させ、その後、前記熱エネルギーを与えるステップ中に前記封止材料に伝達させる請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記熱エネルギーを与えるステップは、前記吐出するステップの前に行われる請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記熱エネルギーを与えるステップは、前記吐出するステップの後に行われる請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記熱エネルギーを与えるステップは、前記吐出するステップと同時に行われる請求項１に記載の方法。
【請求項９】
多面ダイと基板との間に延在している複数の電気接続部を封止するために、前記多面ダイと前記基板との間のギャップをアンダーフィルする方法であって、
前記ダイの少なくとも１つの側縁に隣接して前記基板上に封止材料を吐出するステップと、
温度勾配を生じさせるために、前記ダイおよび前記基板のうちの１つを加熱するステップと、
前記複数の電気的な相互接続部を封止するために、前記ギャップ内へ前記封止材料を移動させるステップと、
前記ギャップ内の前記移動する封止材料の流れを選択的に変化させるために、前記ダイおよび前記基板のうち加熱された方から前記移動する封止材料へ、前記温度勾配によって決められるパターンで熱エネルギーを伝達させるステップと、
を含む方法。
【請求項１０】
前記加熱するステップは、支持ブロックを前記基板と伝導熱伝達するように結合して、前記基板への伝導伝達路を提供する請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記支持ブロックは均一の温度に加熱され、前記温度勾配は、前記基板と前記加熱された支持ブロックとの間の前記伝導伝達路のエリアを選択的に変化させることによって確立される請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記加熱するステップは、前記支持ブロックの第１の部分を第１の温度まで加熱すること、および前記支持ブロックの第２の部分を、前記第１の温度とは異なる第２の温度まで加熱することをさらに含む請求項１０に記載の方法。
【請求項１３】
前記温度勾配は、それぞれ特徴的な温度を有する複数の温度ゾーンを設けることによって確立される請求項９に記載の方法。
【請求項１４】
前記複数の温度ゾーンのぞれぞれの前記特徴的な温度は、前記封止材料が前記ギャップ内で移動するにつれて変化する請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記加熱するステップは、前記封止材料が前記ギャップ内で流動するにつれて前記温度勾配を変化させることをさらに含む請求項９に記載の方法。
【請求項１６】
前記移動する封止材料の前縁の位置を検出するステップと、
前記移動する封止材料の前記前縁の位置に応じて前記温度勾配を変化させるステップと、
をさらに含む請求項９に記載の方法。
【請求項１７】
前記加熱するステップは、前記基板に隣接して有孔支持ブロックを配置すること、および前記支持ブロックの孔を通して加熱ガス流を送ることにより前記基板に熱を対流伝達させることをさらに含む請求項９に記載の方法。
【請求項１８】
前記孔は、前記温度勾配を確立するように作用するサイズ分布を有する請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
前記加熱するステップは、加熱ガス流を前記ダイに衝突するように供給することをさらに含む請求項９に記載の方法。
【請求項２０】
前記加熱ガス流を前記ダイに対して移動させることをさらに含む請求項１９に記載の方法。
【請求項２１】
前記ダイおよび前記基板を前記加熱ガス流に対して移動させることをさらに含む請求項１９に記載の方法。
【請求項２２】
前記加熱するステップは、前記ダイを電磁エネルギーの放射流束に曝すステップをさらに含む請求項９に記載の方法。
【請求項２３】
前記曝すステップは、前記温度勾配を確立するように構成された開口パターンを有するマスクを通して放射流束を送ることをさらに含む請求項２２に記載の方法。
【請求項２４】
前記曝すステップは、前記温度勾配を確立するように作用するような方法で、前記ダイの表面積よりも寸法が小さい放射流束エリアを前記ダイに対して移動させることをさらに含む請求項２２に記載の方法。
【請求項２５】
熱伝導路の長さを変更するように変化する厚みパターンを有する熱伝導性材料でできた熱伝達要素で前記ダイを覆うことをさらに含み、前記曝すステップは、前記温度勾配を確立するために、前記熱伝達要素により前記放射流束を吸収することをさらに含む請求項２２に記載の方法。
【請求項２６】
多面ダイと基板との間に形成されている複数の電気接続部を封止するために前記ダイの少なくとも１つの側縁に隣接して封止材料を吐出するように動作するディスペンサを用いて、前記ダイと前記基板との間のギャップをアンダーフィルする装置であって、
前記ダイおよび前記基板のうちの１つの第１および第２の領域に熱エネルギーを伝達するように動作し、該第１および第２の領域がそれぞれ第１および第２の温度まで加熱されるようにする熱源を備え、
前記第１の温度は前記第２の温度と異なり、前記熱源は、前記多面ダイと前記基板との間の前記ギャップ内で移動する前記封止材料に熱を不均一に伝達する装置。
【請求項２７】
前記熱源は、前記基板と前記第１の領域の近くで伝導熱伝達するように結合している第１の部分と、前記基板と前記第２の領域の近くで伝導熱伝達するように結合している第２の部分とを有する支持ブロックである請求項２６に記載の装置。
【請求項２８】
前記支持ブロックは均一な温度に加熱され、前記第１の部分は、前記基板の前記第１の領域に接触する第１の表面積を有し、前記第２の部分は、前記基板の前記第２の領域と接触する第２の表面積を有し、前記第１の表面積は前記第２の表面積と異なる請求項２７に記載の装置。
【請求項２９】
前記支持ブロックと熱結合した第１の加熱要素であって、前記支持ブロックの前記第１の部分に熱を伝達して、前記基板の前記第１の領域に前記第１の温度を生じるように動作する第１の加熱要素と、
前記支持ブロックと熱結合した第２の加熱要素であって、前記支持ブロックの前記第２の部分に熱を伝達して、前記基板の前記第２の領域に前記第２の温度を生じるように動作する第２の加熱要素とをさらに備える請求項２７に記載の装置。
【請求項３０】
前記熱源は、電磁エネルギーの放射流束を供給するように動作する請求項２６に記載の装置。
【請求項３１】
前記熱源は、前記温度勾配を確立するように構成された開口パターンを有するマスクをさらに備える請求項３０に記載の装置。
【請求項３２】
前記熱源は、前記ダイの表面積よりも寸法が小さい放射流束エリアを設けるレーザと、前記温度勾配を確立するように作用するような方法で前記放射流束エリアを前記ダイに対して移動させる反射デバイスとを備える請求項３０に記載の装置。
【請求項３３】
前記ダイを覆う熱伝達要素であって、熱伝導路の長さを変更するように変化する厚みパターンを有する熱伝導性材料でできており、前記放射流束を吸収して前記温度勾配を確立するように作用する熱伝達要素をさらに備える請求項３０に記載の装置。
【請求項３４】
前記熱源は、
加熱ガス流を前記基板の前記第１および第２の領域へ送ることが可能な供給源と、
該供給源と前記基板との間に配置された第１の多孔要素であって、前記基板の前記第１の領域への前記加熱ガス流を制御するのに有効な第１の多孔率を有し、十分な熱エネルギーが対流伝達され、前記第１の領域を前記第１の温度まで加熱するようになっている、第１の多孔要素と、
前記供給源と前記基板との間に配置される第２の多孔要素であって、前記基板の前記第２の領域への前記加熱ガス流を制御するのに有効な第２の多孔率を有し、十分な熱エネルギーが対流伝達され、前記第２の領域を前記第２の温度まで加熱するようになっており、前記第２の多孔率は前記第１の多孔率と異なる、第２の多孔要素と、
を備えた請求項２６に記載の装置。
【請求項３５】
前記熱源は、
前記第１の温度を生じるのに有効な量の熱を対流伝達する第１の加熱ガス流を前記ダイの前記第１の領域に送る第１のノズルと、
前記第２の温度を生じるのに有効な量の熱を対流伝達する第２の加熱ガス流を前記ダイの前記第２の領域に送る第２のノズルと、
を備える請求項２６に記載の装置。
【請求項３６】
前記第１および第２の温度の差は、前記多面ダイと前記基板との間のギャップに温度勾配を生じさせる請求項２６に記載の装置。
【請求項３７】
前記熱源は、前記封止材料が前記多面ダイと前記基板との間の前記ギャップ内へ移動するにつれて前記第１および前記第２の温度を変化させることが可能である請求項２６に記載の装置。
【請求項３８】
多面ダイと基板との間に形成された複数の電気接続部を封止するために、前記多面ダイと前記基板との間のギャップをアンダーフィルする装置であって、
前記ダイの少なくとも１つの側縁に隣接して封止材料を吐出するように動作するディスペンサと、
前記ダイおよび前記基板のうちの１つの第１および第２の領域に熱エネルギーを伝達するように動作し、該第１および第２の領域がそれぞれ第１および第２の温度まで加熱されるようにする熱源であって、前記第１の温度は前記第２の温度と異なり、前記多面ダイと前記基板の間の前記ギャップ内へ移動する前記封止材料に熱を不均一に伝達するようにする熱源と、
を備える装置。
【請求項３９】
前記熱源は、前記基板と前記第１の領域の近くで伝導熱伝達するように結合している第１の部分と、前記基板と前記第２の領域の近くで伝導熱伝達するように結合している第２の部分とを有する支持ブロックである請求項３８に記載の装置。
【請求項４０】
前記支持ブロックは均一な温度に加熱され、前記第１の部分は、前記基板の前記第１の領域に接触する第１の表面積を有し、前記第２の部分は、前記基板の前記第２の領域と接触する第２の表面積を有し、前記第１の表面積は前記第２の表面積と異なる請求項３９に記載の装置。
【請求項４１】
前記支持ブロックと熱結合した第１の加熱要素であって、前記支持ブロックの前記第１の部分に熱を伝達して、前記基板の前記第１の領域に前記第１の温度を生じるように動作する第１の加熱要素と、
前記支持ブロックと熱結合した第２の加熱要素であって、前記支持ブロックの前記第２の部分に熱を伝達して、前記基板の前記第２の領域に前記第２の温度を生じるように動作する第２の加熱要素と、
をさらに備える請求項３９に記載の装置。
【請求項４２】
前記熱源は、電磁エネルギーの放射流束を供給するように動作する請求項３８に記載の装置。
【請求項４３】
前記熱源は、前記温度勾配を確立するように構成された開口パターンを有するマスクをさらに備える請求項４２に記載の装置。
【請求項４４】
前記熱源は、前記ダイの表面積よりも寸法が小さい放射流束エリアを設けるレーザと、前記温度勾配を確立するように作用するような方法で前記放射流束エリアを前記ダイに対して移動させる反射デバイスとを備える請求項４２に記載の装置。
【請求項４５】
前記ダイを覆う熱伝達要素であって、熱伝導路の長さを変更するように変化する厚みパターンを有する熱伝導性材料でできており、前記放射流束を吸収して前記温度勾配を確立するように作用する熱伝達要素をさらに備える請求項４２に記載の装置。
【請求項４６】
前記熱源は、
加熱ガス流を前記基板の前記第１および第２の領域へ送ることが可能な供給源と、
前記供給源と前記基板との間に配置された第１の多孔要素であって、前記基板の前記第１の領域への前記加熱ガス流を制御するのに有効な第１の多孔率を有し、十分な熱エネルギーが対流伝達され、前記第１の領域を前記第１の温度まで加熱するようになっている、第１の多孔要素と、
前記供給源と前記基板との間に配置された第２の多孔要素であって、前記基板の前記第２の領域への前記加熱ガス流を制御するのに有効な第２の多孔率を有し、十分な熱エネルギーが対流伝達され、前記第２の領域を前記第２の温度まで加熱するようになっており、前記第２の多孔率は前記第１の多孔率と異なる、第２の多孔要素と、
を備える請求項４４に記載の装置。
【請求項４７】
前記熱源は、
前記第１の温度を生じるのに有効な量の熱を対流伝達する第１の加熱ガス流を前記ダイの前記第１の領域に送るようになっている第１のノズルと、
前記第２の温度を生じるのに有効な量の熱を対流伝達する第２の加熱ガス流を前記ダイの前記第２の領域に送るようになっている第２のノズルと、
を備える請求項３８に記載の装置。
【請求項４８】
前記第１および第２の温度の差は、前記多面ダイと前記基板との間のギャップに温度勾配を生じさせる請求項３８に記載の装置。
【請求項４９】
前記熱源は、前記封止材料が前記多面ダイと前記基板との間の前記ギャップ内へ移動するにつれて前記第１および前記第２の温度を変化させることが可能である請求項３８に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
［発明の分野］
本発明は、包括的には半導体パッケージの製造に用いられる液体吐出方法および装置に関し、特に基板が保持する１つまたは複数の半導体ダイをアンダーフィルすることに関する。
【０００２】
［発明の背景］
マイクロエレクトロニクス産業において、集積回路を保持するダイは一般に、ダイからパッケージ外部への電気接続を提供するパッケージキャリア（基板、回路基板またはリードフレーム等）上に実装される。このような、フリップチップ実装と呼ばれるパッケージング構造において、ダイは、パッケージキャリア上の対応する導電接点（はんだボールまたはバンプとして知られる）のエリアアレイへ電気的に接続される導電接点（ボンドパッドとして知られる）のエリアアレイを含む。通常、はんだバンプはボンドパッドと位置合わせされ、リフロープロセスが適用されて、ダイとパッケージキャリアの間のはんだ接合の形態の電気接続を生じる。フリップチップ実装のプロセスは、ダイとパッケージキャリアの間に空間またはギャップを結果として生じる。
【０００３】
ダイおよびパッケージキャリアは通常、熱膨張係数の係数が一致しない異なる材料で作られる。結果として、ダイおよびパッケージキャリアは、加熱されると著しく異なる寸法の変化を起こし、ダイとパッケージキャリアの間の電気接続に大きな熱的に誘起される応力を生じる。補償されない場合、熱膨張差により、ダイの性能が低下するか、はんだ接合が破損するか、あるいはパッケージが故障する可能性がある。ダイのサイズが大きくなるにつれて、ダイと基板の間の熱膨張係数の不一致の影響はより顕著になる。スタックダイパッケージでは、ダイ積層体とパッケージの間の熱膨張係数の不一致は、単一のダイパッケージよりもさらに大きくなる。スタックダイパッケージの故障メカニズムは、はんだ接合による破損からダイの破損に移る可能性がある。
【０００４】
フリップチップパッケージ組立体の電気接続の信頼性を高めるため、マイクロエレクトロニクス業界では、ダイとパッケージキャリア間のギャップを封止材料で充填することが一般的である。封止材料によるアンダーフィルは、熱サイクル中に、またはダイとパッケージキャリアが著しい温度差を有する場合に電気接続が受ける応力を減らすことによって、パッケージの耐用年数を増やすとともに電気接続の信頼性を増す。封止材料はまた、ギャップを気密密閉することによって電気接続を周囲環境への暴露から隔離するとともに、機械的衝撃および曲げに耐える機械的強度をパッケージ組立体に付与する。封止材料はさらに、ダイから熱を除去するとともに、ダイと基板の間の温度差を減らすように作用する伝導路を提供する。結果として、封止材料によるアンダーフィルにより、組み立てパッケージの寿命が著しく増える。
【０００５】
ダイと基板の間のギャップに封止材料を導入するために、様々な従来のアンダーフィル方法が用いられる。従来の一方法は、高い濡れ性を有する粘度の低い封止材料の、側縁からギャップ内への移動を誘発するために、表面張力の濡れまたは毛管作用に頼る。この方法によれば、封止材料は、ダイの１つ、２つ、または３つの連続する側縁にそれぞれ隣接した細長い直線、Ｌ字型またはＵ字型のビーズとして吐出（定量供給）され、毛管力が作用して、封止材料をギャップ内へ引き込む。通常、封止材料を基板上に吐出する前に、基板をダイの周辺で約４０℃〜約９０℃の均一な定常温度まで予熱することによって、封止材料の粘度は下がり流量は増加する。その後、電気接続を完全に封止したらアンダーフィル材料を硬化させる。
【０００６】
図１を参照して、毛管作用に頼る通常のアンダーフィル工程（operation）の時間シーケンスを示す。等時輪郭線（isochronal contour line）１１は、ダイ１２を基板１４と分離するギャップ内へ移動する封止材料１０の前縁または波面の前進を表す。初めに、封止材料１０は、基板１４上に、ダイ１２の連続した側縁に隣接してＬ字型のビーズとして吐出され、毛管力によりギャップに引き込まれる。時間が進行するに従って、封止材料１０の波面は、矢印１６によって示されるように、ギャップを実質的に対角線状に前進する。隣接する輪郭線１１の対間の分離が小さくなることによって示されるように、時間が増すにつれて抗力により流量は減少し、アンダーフィル工程が終了に近づくと、封止材料の波面の前進速度は劇的に低下する。
【０００７】
ダイのサイズがより大きくギャップの寸法がより小さい場合、より長い液体封止剤の流路およびずり速度（shear rate）のため、従来の毛管アンダーフィル法を用いてアンダーフィルするのに必要な時間は長くなる。結果として、スループットは低下し、アンダーフィル工程の費用効率は下がる。封止材料の速度を上げる一方法は、例えば真空の利用に頼って充填速度および充填品質を上げる強制アンダーフィルを行うことである。真空を利用したアンダーフィルは、封止材料のビーズ全体に生じた圧力差を利用して、封止材料をギャップ内へ引き込む。アンダーフィルの方法に関係なく、封止材料に空隙が形成されないことが重要である。空隙は腐食および望ましくない熱応力を結果として生じる可能性があり、それにより、パッケージ組立体の性能が低下するか、または信頼性に悪影響を及ぼす。
【０００８】
したがって、ダイとパッケージキャリアの間に形成されるギャップをアンダーフィルするための、ダイとパッケージキャリアの間で空隙の発生を防ぐとともに、アンダーフィル工程を行うのに必要な時間を短くする方法を提供することが望ましいだろう。
【０００９】
［発明の概要］
本発明は、これまでに知られているアンダーフィル装置および方法の上記および他の欠点および不利点を克服する。本発明は、特定の実施形態に関して説明されるが、これらの実施形態に限定されないことが理解される。それどころか本発明は、その精神および範囲に含まれる可能性のある全ての代替形態、修正形態および等価形態を含む。
【００１０】
概して、本発明は、半導体素子であってよい多面（multi-sided）ダイと、基板等のパッケージキャリアとの間のギャップをアンダーフィルして、その間に形成される複数の電気接続を封止する方法および装置に関する。ダイは、基板に実装されたフリップチップを有し、フリップチップと基板の対向する表面間のギャップに複数の電気接続が形成されたフリップチップパッケージを含んでよい。
【００１１】
本発明の原理によれば、ダイの少なくとも１つの側縁に隣接して封止材料を吐出（定量供給）するように動作するディスペンサを用いて多面ダイと基板の間のギャップをアンダーフィルする装置が提供される。本装置は、ダイおよび基板のうちの１つの第１および第２の領域に熱エネルギーを伝達するように動作し、上記第１および第２の領域がそれぞれ第１および第２の温度まで加熱されるようにする熱源を備える。第１の温度は第２の温度と異なり、多面ダイと基板の間のギャップ内で移動する封止材料に熱を不均一に伝達するようにする。
【００１２】
本発明の原理によれば、多面ダイと基板の間のギャップをアンダーフィルする方法が提供される。本方法は、ダイおよび基板のうちの少なくとも１つを伝導、対流、または放射のいずれかにより加熱することであって、それによって、ダイおよび基板のうち加熱された方に温度勾配を生じる、加熱することを含む。封止材料が、ダイの少なくとも１つの側縁に隣接して吐出され、その後ギャップ内へ移動し、複数の電気的な相互接続を封止する。ダイおよび基板のうち加熱された方から移動する封止材料に、温度勾配によって決められるパターンで熱エネルギーが不均一に伝達され、ギャップ内の移動する封止材料の流量を選択的に変化させる。本発明の１態様において、温度勾配の個々の温度は、封止材料がギャップ内へ流れるにつれて動的に変化させてもよい。
【００１３】
上記の概要および以下の詳細な説明から、本発明は、フリップチップ等のダイと基板との間のギャップをアンダーフィルする独自の効果的な方法および装置を提供することが理解されるだろう。本発明は、ダイと基板の間のギャップが小さい用途、およびアンダーフィルする空間が大きい比較的大きなダイを利用する用途において特に有利である。これらの状況では、本発明の原理によるダイおよび／または基板のいずれかの選択加熱すなわち不均一な加熱により、アンダーフィル材料をギャップ内へ移動させ、空隙の形成の発生を少なくして電気接続を完全に封止する際に通常頼ることになる毛管作用または強制（例えば真空を利用した）毛管作用を増強する。この増強は、温度の異なる領域において材料の粘度を選択的に下げ、材料がギャップ内で移動するにつれて材料の流量および方向性を変化させるようにすることによって、ギャップ内を前進する封止材料により均一な前縁または波面を与える。
【００１４】
本発明は、基板上に実装されたダイの間のギャップにアンダーフィル封止材料を必要とする電子コンポーネントの耐久性および信頼性を高める。本発明はまた、ダイと基板の間のギャップ内の封止材料を効果的かつ確実にアンダーフィルするために必要な時間を減らす。本発明は、アンダーフィルプロセスの全体的なスループットを高める一方で、同時に必要とされる柔軟性に対応するとともに、業界で用いられる複数の異なるチップサイズ、ギャップ寸法の縮小、および様々なタイプの封止材料に対応する。
【００１５】
本発明の上記および他の目的および利点は、添付図面とその説明から明らかとなるだろう。
【００１６】
本明細書に組み込まれてその一部を構成する添付図面は、本発明の実施形態を例示し、上に記載した本発明の概要、および以下の実施形態の詳細な説明とともに、本発明の原理を説明する役割を果たす。
【００１７】
［好適な実施形態の詳細な説明］
図２および図３を参照して、パッケージキャリアまたは基板３４上にフリップチップ実装構造で実装されたダイ３２からなる半導体装置パッケージ３０を示す。当業者であれば理解するように、基板３４は、プリント回路基板、フリップチップ・マルチチップモジュールまたはフリップチップキャリア等の有機またはセラミック基板材料を含んでよい。ダイ３２は、基板３４上のはんだパッド３８の対応するエリアアレイと位置合わせまたは整列されたダイ３２の下側のはんだバンプ３６のエリアアレイを介して基板３４に電気的および機械的に接続している。加熱時に、基板上のはんだパッド３８はリフローし、ダイ３２のはんだバンプ３６と物理的に接続して、その間にはんだ接合の形態の機械的、熱的および電気的結合を生じる。この実装構造では、ダイ３２の接触面４１と基板３４の上面４２との間にギャップ４０が形成される。
【００１８】
本発明の原理によれば、ギャップ４０には液体エポキシ等の封止材料４４が充填される。本発明における使用には様々な異なる封止材料が適しており、Loctite Corp（Rocky Hill, CT）からＨＹＳＯＬ（商標）という商品名で市販されている一連の封止剤が含まれるが、これらに限定されない。図２に示されるように、封止材料４４はアンダーフィルディスペンサ３５から基板表面に、ギャップ４０に隣接して、かつダイ３２の２つの連続する側面に吐出されるＬ字型のビーズ４５として供給される。本発明は、Ｌ字型のビーズとともに使用するように説明されるが、本発明の原理は、ダイ３２の１つの側縁に沿って配置される１本線の封止材料４４、ダイ３２の３つの側縁に沿って配置される封止材料４４のＵ字型のビーズ、または他の吐出パターンを含む、いかなるビーズ形状にも適用することができる。ビーズ４５中の封止材料４４の量は、ダイ３２のサイズ、ならびにバンプ３６とパッド３８の間に生じるはんだ接合の高さ公差によって決まる所望のフィレット体積およびダイの下の容積（under-die volume）により異なる。
【００１９】
アンダーフィルディスペンサ３５は、当該技術分野で容易に分かる、液体封止材料またはアンダーフィル材料をダイ３２に対して所望のパターンで吐出するための任意の形態をとってよい。好適なアンダーフィルディスペンサ３５の１つに、Nordson Asymtek（Carlsbad, CA）から市販されているＤＰ−３０００ポンプがある。
【００２０】
引き続き図２および図３を参照すると、封止材料４４は毛管作用下で、あるいは強制的な補助により、概して矢印４６で示すようにギャップ４０内で流動または移動する。流動が止まると（図３）、封止材料４４は、はんだ接合によって設けられる全ての電気的な相互接続を完全に封止し、ダイ３２の側縁に沿ってフィレット（隅肉）４７が形成される。封止材料４４は、アンダーフィル工程の終了後に硬化される。
【００２１】
本発明の原理によれば、ダイ３２、基板３４、またはダイ３２と基板３４の両方において温度勾配が確立され、ダイ３２の下側４１と基板３４の上面４２との間のギャップ４０内へ移動する封止材料に熱を伝達する。温度勾配を確立するために、本明細書中において熱エネルギーとも呼ばれる熱を、空間的に不均一な、不均等、あるいは他の方法で不均質な方法で熱源からダイ３２および／または基板３４に、接触加熱または非接触加熱で伝達することができる。ダイ３２および／または基板３４からの熱はその後、ギャップ４０を前進するか、あるいはギャップ４０内を移動する封止材料に伝導伝達される。伝達された熱は、ギャップ４０内の封止材料４４の温度を上げて、温度に依存する粘度を下げ、それによって前進する封止材料４４の前縁または波面の均一性を高めるようにする。不均一な熱伝達は、ギャップ４０内の移動の流量および方向性を変化させることによって、封止材料４４の流れを変化させる。本発明の原理は、任意の従来のアンダーフィル吐出システムに組み込んでもよく、その例としては、Nordson Asymtek（Carlsbad, CA）から市販されているＭ−２０２０、Ｘ−１０２０、Ｍ−６２０およびＣ−７２０アンダーフィル吐出システムがある。
【００２２】
図４（同様の参照番号により図２および図３の同様の特徴を指す）を参照すると、温度勾配は、複数の（例えば４つの）空間的に分布する温度ゾーンＴＡ、ＴＢ、ＴＣおよびＴＤを含み、基板３４上に、ダイ３２の２つの側縁に隣接して吐出されたＬ字型の細長いビーズからの封止材料４４の流れを促すことができる。温度ゾーンＴＡ、ＴＢ、ＴＣおよびＴＤのそれぞれにおいて、ダイ３２と基板３４の間のギャップ４０（図３）内の封止材料４４へ、封止材料４４の温度を、各ゾーン内で伝達される熱エネルギーに対応する特徴的な温度まで上げるのに十分な量の熱が伝達される。温度ゾーンＴＡ、ＴＢ、ＴＣおよびＴＤのそれぞれの特徴的な温度は、図５ないし図１２のように一定または定常であっても、あるいは図１３および図１４のように調節されるかまたは非定常であってもよい。温度ゾーンＴＡ、ＴＢ、ＴＣおよびＴＤのそれぞれの特徴的な温度は単一の値によって、あるいは対応する特徴的な温度に等しい平均または算術平均を有する値の分布によって定量化してもよい。
【００２３】
温度ゾーンＴＡ、ＴＢ、ＴＣおよびＴＤのそれぞれにおいて、封止材料４４中に関連する温度を確立するためにダイ３２または基板３４のいずれかから材料４４に伝導伝達されなければならない熱の量は、材料４４の質量、比熱、および必要な温度上昇の積により異なる。例えば、ゾーンＴＡに関連するギャップ部分における流動抵抗またはインピーダンスは、ゾーンＴＤに関連するギャップ４０部分におけるインピーダンスよりも低いため、温度ゾーンＴＡにおける封止材料４４の体積に望ましい温度は、温度ゾーンＴＤにおける他の体積の材料４４に望ましい温度よりも低い。温度ゾーンＴＡ、ＴＢ、ＴＣおよびＴＤの配置は、限定されることなく、特定のアンダーフィル工程による要求に応じて、図４に示すように鏡面対称であっても、あるいはその数のゾーンを含む任意の他の配置または構成であってもよい。
【００２４】
平衡化するまでの、温度ゾーンＴＡ、ＴＢ、ＴＣおよびＴＤのそれぞれにおける封止材料４４の体積全体の熱の流量は、熱伝導率、封止材料４４の異なる部分間の温度差、ならびに様々な熱流路の長さおよび断面積に依存する。通常、温度ゾーンＴＡ、ＴＢ、ＴＣおよびＴＤのうちの１つに入った封止材料４４は、そのゾーンで短い距離を流動してから、その温度ゾーンの関連温度に平衡化された他の部分の材料４４に熱平衡化される。当業者には、ダイ３２、基板３４、および封止材料４４のうちの１つまたは全てをアンダーフィル工程の前に予熱しておき、温度勾配を確立するために必要な時間を短縮してもよいことが理解される。また当業者には、温度ゾーンＴＡ、ＴＢ、ＴＣおよびＴＤのうち隣接するものの間の境界をはさんだ温度変化が、図４に示すように急激で明確であっても、あるいははっきりと線引きされず、温度が連続的に変化する遷移領域を設けるようにしてもよいことが理解される。
【００２５】
本発明の原理によれば、不均一または不均等な加熱によって調整される、封止材料４４の移動の流量の増加および方向性の変更により、アンダーフィル工程のスループットが高まり、空隙の発生が減少して、アンダーフィルの品質が向上するようになる。この目的で、異なる温度ゾーンＴＡ、ＴＢ、ＴＣおよびＴＤにより温度の異なる領域が生じ、不均一な熱伝達が、封止材料をギャップ内で案内するか、導くか、あるいは他の方法で方向付ける。温度ゾーンＴＡ、ＴＢ、ＴＣおよびＴＤを生じる不均一な加熱は、封止材料４４を基板３４上に吐出する前に行っても、封止材料４４を基板３４上に吐出した後に行っても、あるいは２つの事象を同時に行ってもよいことが理解される。
【００２６】
図５を参照して、基板３４に、その後アンダーフィル工程中に基板３４から、ギャップ４０（図３）内へ移動する封止材料４４（図２、図３）に熱を伝導伝達するように作用する支持板または支持ブロック４８を示す。支持ブロック４８は、その内部に形成される複数の適切な形状のキャビティ５１ａ〜ｄのうち対応するものにそれぞれ配置される複数の（例えば４つの）加熱要素５０ａ〜ｄを含む。加熱要素５０ａ〜ｄは、温度ゾーンＴＡ、ＴＢ、ＴＣおよびＴＤ（図４）を確立できるように支持ブロック４８内に配置される。加熱要素５０ａ〜ｄは、抵抗により（resistively）電気エネルギーを熱エネルギーへ変換し、この熱エネルギーを支持ブロック４８に伝達することができる任意の構造であってよい。好適な加熱要素５０ａ〜ｄとしては、Watlow Electric Manufacturing Company（St. Louis, MO）からＦＩＲＥＲＯＤ（商標）という商品名で市販されている一連のカートリッジヒータがある。
【００２７】
支持ブロック４８の上面５２は、ダイ３２の接触面４１の矩形寸法と同様の矩形寸法を有する。支持ブロック４８は、上面５２が基板３４の下面４３（図３）と熱伝達で結合するように配置され、上面５２が実質的に、ダイ３２の接触面４１の周辺の下にあるか、またはそれを反映するようにする。支持ブロック４８の上面５２から、基板３４の下面４３と物理的に面同士が接触しているエリアにおいて熱が伝導伝達される。表面が完全には平坦または平滑ではないということを認識した上で、表面４３および５２間の全接触表面積は表面４３および５２間の非接触エリアの全表面積よりも著しく大きく、温度ゾーンＴＡ、ＴＢ、ＴＣおよびＴＤのそれぞれにおける封止材料４４に所望の温度を生じるのに適切でなければならないことが理解される。温度ゾーンＴＡ、ＴＢ、ＴＣおよびＴＤのそれぞれにおいて伝達される熱の量は、ギャップ４０内で移動する封止材料４４に、対応する特徴的な温度を生じるのに十分である。
【００２８】
加熱要素５０ａ〜ｄはそれぞれ、複数の温度コントローラ５４ａ〜ｄのうち対応するものと電気的に結合している。温度コントローラ５４ａ〜ｄは、加熱要素５０ａ〜ｄのそれぞれに供給される電気エネルギーを制御して、支持ブロック４８の対応する部分を加熱し、温度ゾーンＴＡ、ＴＢ、ＴＣおよびＴＤ（図４）のそれぞれにおいて対応する温度を達成する。温度コントローラ５４ａ〜ｄは、当業者がよく知っている、抵抗性加熱要素に電気エネルギーを供給するように動作する任意の従来のデバイスである。
【００２９】
図６を参照して、本発明の別の実施形態により、基板３４（図示せず）に、その後アンダーフィル工程中に基板３４から、ギャップ４０（図３）内へ移動する封止材料４４（図２、図３）に熱を伝導伝達するように作用する支持板または支持ブロック５６が示されている。支持ブロック５６は、適切な温度コントローラ６０によって制御される加熱要素５８と良好に熱結合している。熱電対等の温度センサ６１が、支持ブロック５６の温度を制御する際に用いられる温度コントローラ６０へのフィードバックとして温度情報を供給する。加熱要素５８は従来のものであり、好適な加熱要素５８としては、例えばWatlow Electric Manufacturing Company（St. Louis, MO）から市販されている様々な厚膜ヒータおよび鋳込みヒータがある。十分な熱エネルギーが、加熱要素５８から支持ブロック５６に伝導伝達されて、ブロック５６を実質的に均一な温度に加熱する。
【００３０】
支持ブロック５６の上面６２は、ダイ３２の接触面４１の矩形寸法と同様の矩形寸法を有する。支持ブロック５６は、上面６２が概して基板３４の下面４３（図３）と熱伝達で結合されるように、また、上面６２が実質的にダイ３２の接触面４１の周辺の下にあるように配置される。熱エネルギーは、支持ブロック４８の上面５２からに選択的に、主に基板３４の下面４３と物理的に接触するエリアにおいて伝導伝達される。
【００３１】
本発明の原理によれば、支持ブロック５６の上面５２は、上面５２から基板３４の下面４３に伝達される熱エネルギーの量により温度ゾーンＴＡ、ＴＢ、ＴＣおよびＴＤ（図４）が生じるように変更される。この目的で、上面５２は、温度ゾーンＴＡ、ＴＢ、ＴＣおよびＴＤのうちの１つにそれぞれ対応する複数の４つの部分６４ａ〜ｄを含む。部分６４ａ〜ｄはそれぞれ、温度ゾーンＴＡ、ＴＢ、ＴＣおよびＴＤのそれぞれにおいて望まれる材料４４の特徴的な温度を生じるのに有効な下面４３の一部に接触する明確な全表面積を有する熱流路を有する。特に、図６に示すように、部分６４ｂは、最も大きな全表面積を有するため、４つの部分６４ａ〜ｄのうちで最も多くの熱伝達を生じる。部分６４ｄは、最も小さい全表面積を有するため、４つの部分６４ａ〜ｄのうちで最も少ない熱伝達を生じる。各部分６４ａ、ｃおよびｄの表面積はそれぞれ、複数の突起６６ａ、ｃおよびｄの最上部の表面のそれぞれの合計表面積によって定められる。部分６４ｂは突起を含まず、一続きの平面を呈するが、本発明はこれに限定されず、部分６４ｂもまた一組の突起を含んでよい。
【００３２】
図６に示されるように、突起６６ａ、ｃおよびｄは、複数の対応する矩形の凹部またはくぼみによって分離される矩形のリブグリッドの形状を有してもよい。突起６６ａ、ｃおよびｄの最上部の表面のそれぞれの表面積ならびに突起６６ａ、ｃおよびｄのうち隣接するものの間の間隔は、支持ブロック４８の部分６４ａ、ｃおよびｄのそれぞれの全表面積を決める。突起６６ａ、ｃおよびｄは、任意の適切なプロセスによって（例えばウェットケミカルエッチングによって）形成されてよい。突起６６ａ、ｃおよびｄは、異なる形状（例えば複数の相互接続されないメサ）、または当業者に明らかな任意の他の形状を取ってもよいことが理解される。さらに、突起６６ａ、ｃおよびｄの断面積は、それぞれの流路の長さに沿って変化して（テーパ等）、関連する伝導熱伝達を変化させてもよいことが理解される。
【００３３】
図５および図６は、基板３４への不均一な伝導熱伝達を示すが、本発明では、熱をダイ３２に不均一に伝導して、同じ利点を提供してもよいことが考えられる。
【００３４】
図７を参照して、本発明の別の実施形態により、基板３４（図示せず）に、その後アンダーフィル工程中に基板３４から、ギャップ４０（図３）内へ移動する封止材料４４（図２、図３）に熱を対流伝達するように作用する支持板または支持ブロック７０を示す。支持ブロック７０は、温度ゾーンＴＡ、ＴＢ、ＴＣおよびＴＤのうちの１つにそれぞれ対応する４つの部分７２ａ〜ｄを含む。４つの部分７２ａ〜ｄのそれぞれにおいて、支持ブロック７０の下面７６から上面７８には、対応するスルーホールまたは孔７４ａ〜ｄの組が延びる。孔７４ａ〜ｄは、レーザドリル加工または従来のドリル加工によって支持ブロック７０にドリル加工または機械加工されるか、あるいは選択的化学またはプラズマエッチングを含む他のプロセスによって形成されてよい。
【００３５】
この目的で、孔７２ａ〜ｄの各組のうち隣接するものは、離間した関係で配置されてグリッドやアレイ等の規則正しい配列を提供するか、あるいはランダムパターンで配置されてもよい。温度ゾーンＴＡ、ＴＢ、ＴＣおよびＴＤ内の均一な熱伝達は、通常は望ましいものであり、規則正しい配列から生じる可能性が高い。支持ブロック７０の各部分７２ａ〜ｄは、孔７４ａ〜ｄのそれぞれの組の全断面積に対する支持ブロック７０の残りの非穿孔部分の表面積の割合によって与えられる多孔率を特徴とする。支持ブロック７０の各部分７２ａ〜ｄの多孔率は、数あるパラメータのなかでも、孔７４ａ〜ｄの数、孔７４ａ〜ｄのパターン、各孔７４ａ〜ｄの幾何学形状、および各孔７４ａ〜ｄの平均孔径を特徴とする。通常、孔７４ａ〜ｄの全断面積に対する対応部分７２ａ〜ｄの残りの非穿孔部分の表面積の割合は、１０％〜約９０％の範囲である。孔７４ａ〜ｄは、円形の断面プロファイルまたは他の断面プロファイル（多角形、楕円またはスロット等）を有する円筒構成を有してもよい。孔７４ａ〜ｄは、単一の均一な断面積を有しても、あるいは断面積の分布を有してもよい。
【００３６】
加熱ガス供給源８０は、矢印８２によって表される、支持板７０の下面７６へ送られる強制加熱ガス流を供給する。加熱ガス流８２は、下面７６の全表面積にわたって空間的に均一な温度および空間的に均一な体積流量を有するが、本発明はこれに限定されない。加熱ガス供給源８０は例えば、加熱要素と、加熱要素を通じてガスを送って加熱ガス流を生成するように動作するブロワとを備えてよい。支持ブロック７０の様々な部分７２ａ〜ｄの多孔率は、加熱ガス供給源８０から基板３４の下面４３への強制加熱ガス流８２の間の対流流体連通を調整するように作用し、支持ブロック７０の上面７８は、図示のように基板３４を支持するか、または基板３４の下面４３から短い距離だけ離間している。具体的には、支持ブロック７０の部分７２ａ〜ｄの異なる多孔率により加熱ガス流の通過と、その結果としての、基板３４の温度を上昇させる熱エネルギーの対流伝達とが決まる。支持ブロック７０の、より高い多孔率を有する部分は、基板３４の対応する部分の温度を大きく上昇させるのに有効な流量を有する分散流中の加熱ガスを伝達するかまたは伝える。図７に示されるように、例えば、部分７４ｂの多孔率は部分７４ｄの多孔率よりも高いため、部分７４ｄを通る加熱ガス流よりも大きな熱エネルギーが、部分７４ｂを通る加熱ガス流により対流伝達される。部分７４ａ〜ｄのそれぞれの多孔率は、関連する温度ゾーンＴＡ、ＴＢ、ＴＣおよびＴＤのそれぞれにおける封止材料４４の対応する特徴的な温度を生じるのに有効である。
【００３７】
図８を参照して、本発明の別の実施形態により、複数の（例えば４つの）加熱ノズル８４ａ〜ｄが実装されて、ダイ３２のそれぞれの領域を対流加熱する個々の加熱ガス流を送出して、その後アンダーフィル工程中にダイ３２から、ギャップ４０（図３）内へ移動する封止材料４４（図２、図３）に伝達する熱エネルギーを生じることができるようにする。加熱ノズル８４ａ〜ｄには、それぞれの加熱ガス供給源８６ａ〜ｄから加熱空気等の加熱ガス流がそれぞれ絶えず供給される。加熱ノズル８４ａ〜ｄからのそれぞれの加熱ガス流は、温度ゾーンＴＡ、ＴＢ、ＴＣおよびＴＤ（図４）を生じるのに有効な方法で上面３９に衝突する。基板３４は支持ブロック８８上で支持され、この支持ブロック８８は、均一な温度に加熱されて、加熱ノズル８４ａ〜ｄにより行われる加熱を補ってもよい。
【００３８】
加熱ノズル８４ａ〜ｄのそれぞれの出口開口または口は、加熱ガスがダイ３２の上面３９の異なる領域に衝突するような向きにあり、異なる部分はそれぞれ温度ゾーンＴＡ、ＴＢ、ＴＣおよびＴＤのうちの１つと関連している。それぞれの加熱ノズル８４ａ〜ｄの加熱ガス流によって伝達される熱の量は、空気圧、体積流量、衝突持続時間、ガスの温度、各ノズル８４ａ〜ｄの口から上面３９までの距離、上面３９に対する各ノズル８４ａ〜ｄの横方向位置、衝突する領域、および上面３９の面法線に対するガス流の衝突角度のうちの１つまたは複数を調整することによって精密に制御することができる。衝突角度は例えば、対流熱伝達を生じるのに有効な任意の角度であってよく、通常は約２５°〜約７５°の範囲であり、他の変数が一定であると仮定した場合、通常の衝突角度は約４５°である。ダイ３２に熱エネルギーを対流伝達する本発明の他の実施形態では、複数の平行な空気流をダイ３２の上面３９に向かって、それぞれの温度ゾーンＴＡ、ＴＢ、ＴＣおよびＴＤを生じるパターンで送るような間隔および寸法になっている複数の出口を有する単一の加熱ノズルを設けてもよい。
【００３９】
図９を参照して、本発明の別の実施形態により、レーザ９０等の放射源を利用して、参照番号９１によって図式的に表される、ダイ３２のそれぞれの領域を加熱する電磁放射を伝達して熱エネルギーを生じる。この熱エネルギーはその後、アンダーフィル工程中にダイ３２から、ギャップ４０（図３）内へ移動する封止材料４４（図２、図３）に伝達される。レーザ９０は、通常は電磁スペクトルの赤外、可視、または紫外線部分のうちの少なくとも１つの波長または波長範囲を有する放射９１を発するように動作する。
【００４０】
レーザ９０からの放射９１は走査鏡９２によって反射されて、鏡９２とダイ３２の間の光路に置かれたマスク９４を通してダイ３２の上面３９を照射する。走査鏡９２は、放射９１の方向を変えるように作用する反射面を含む。走査鏡９２は、レーザ９０から鏡９２までの放射９１の光路と、鏡９２の面法線との間の角度関係を変化させ、放射ビーム９１を横方向に、マスク９４とダイ３２の周辺に位置するパターンで走査またはラスタ化できるように配置することができる。マスク９４は、或る種の不透明エリアの放射を遮断し、他のオープンエリアの放射を透過することによって、ダイ３２の上面３９の選択的な放射を可能にする。マスク９４のオープンエリアおよび不透明エリアに対応する像がダイ３２の上面３９に投影される。放射９１の走査はプログラムされ、マスク９４の不透明エリアとオープンエリアのパターンが制御されて、温度ゾーンＴＡ、ＴＢ、ＴＣおよびＴＤを生じるのに有効な方法でダイ３２に熱エネルギーを伝達するようにする。放射９１によって伝達される熱の量は、マスク９４により可能となる選択的な伝達とは別に、数ある変数のなかでも、走査パターンおよび走査速度を変化させることによって制御することができる。図９に示す簡略化された光学系は、他の従来の光学要素（図示せず）を含んでもよいことが理解される。本発明の代替的なマスクを使用しない実施形態では、レーザ９０は、放射９１をダイ３２の上面３９にわたって横方向に、温度ゾーンＴＡ、ＴＢ、ＴＣおよびＴＤを生じるのに適したドウェル時間で移動させるかまたはラスタ化する従来のデジタル画像形成技法によってデジタル制御されてもよい。
【００４１】
図１０を参照して、本発明の別の実施形態により、参照番号９８によって図式的に表される、ランプ１００等の放射源から発せられる電磁放射が、光路において光導波路１０２等の光結合を通ってダイ３２へ送られ、上面３９を照射する。光導波路１０２は、ダイ３２の上面３９の上に所与の距離を置いた固定位置に懸架された発光出口を有する。光導波路１０２はまた、集光要素１０４と、或る種の不透明エリアにおいてランプ１００からの放射を遮断し、他のオープンエリアにおいてランプ１００からの放射を透過することによってダイ３２の上面３９の選択的な照射を可能にするマスク１０６とを含む。
【００４２】
熱エネルギーを放射伝達して温度ゾーンＴＡ、ＴＢ、ＴＣおよびＴＤを生じるのに有効なマスク１０６の像１０８を上面３９に投影する。マスク１０６により可能となる選択的な伝達に加えて、ランプ１００からの放射９８の強度を変化させて、熱エネルギーの伝達を制御することができる。通常、放射９８の強度は、マスク１０６が作用する前は空間的に均一であるが、本発明はこれに限定されない。本発明の精神および範囲から逸脱することなく、ランプアレイ等の他の放射源構造をランプ１００の代わりに用いてもよいことが理解される。電磁放射９８の波長は通常電磁スペクトルの赤外線範囲であるが、本発明はこれに限定されず、様々な放射線放出源を本発明において用いることができる。図１０に示す簡略化した光学系は他の従来の光学要素（図示せず）を含んでもよいことが理解される。
【００４３】
代替的な実施形態では、図１１（同様の参照番号により図１０の同様の特徴を指す）を参照して、熱伝達要素１０６ａがダイ３２の上面３９に直接配置されて、ランプ１００から発せられる空間的に均一な放射束９８ａに曝されてもよい。熱伝達要素１０６ａは、図１１に示すように、図１０に関して説明した本発明の実施形態で頼るマスク１０６の代わりに用いても、あるいは、図９に関して説明した本発明の実施形態で頼るマスク９４の入れ替えとなってもよい。
【００４４】
熱伝達要素１０６ａは、ランプ１００から発せられる均一に分布する像１０８ａにおいて放射９８ａを吸収して、放射エネルギーを熱エネルギーに変換するように作用し、この熱エネルギーが次に要素１０６ａからダイ３２に、その後、ギャップ４０内へ移動する封止材料４４に伝導伝達される。この目的で、熱伝達要素１０６ａは、熱伝導路の長さを変更するように変化する厚みパターンを有する熱伝導性材料で作られる。熱伝達要素１０６ａの異なる部分は、熱伝導を遅らせるのに適した厚みを有し、温度ゾーンＴＡ、ＴＢ、ＴＣおよびＴＤを生じるようにする。熱伝達要素１０６ａを形成する際に使用するのに適した熱伝導性材料は、Bergquist Company（Chanhassen, Mn）からＳＩＬ−ＰＡＤ（商標）という商品名で市販されている。
【００４５】
図９、図１０および図１１は、ダイ３２への不均一な放射熱伝達を示すが、本発明では、熱を基板３４に不均一に放射して、同じ利点を提供してもよいことが考えられる。
【００４６】
図１２を参照して、基板１１４に対して垂直な配置で実装された複数の（例えば３つの）個々のダイ１１２ａ〜ｃからなるスタックダイパッケージ１１０を例示する。ダイ１１２ａおよび１１２ｂの間およびダイ１１２ｂおよび１１２ｃの間には、電気的な相互接続によって生じる対応するギャップ１１６ａおよび１１６ｂがある。電気接続によって生じるもう１つのギャップ１１６ｃがダイ１１２ｃと基板１１４の間にある。封止材料１１８のビーズがスタックダイパッケージ１１０の少なくとも１つの側縁に隣接してあり、その後ギャップ１１６ａ〜ｃ内へ移動する。本発明の原理によれば、ギャップ１１６ａ〜ｃ内への封止材料１１８の移動は、ダイ１１２ａの上面１２０に、温度ゾーンＴＡ、ＴＢ、ＴＣおよびＴＤ（図４）を生じるのに有効な量の熱エネルギーを伝達することによって制御することができる。熱は、複数の加熱ノズル１２２ａ〜ｄを用いて、図８に関して上述したような方法で対流伝達される。しかし、熱の伝達は、本発明の精神および範囲から逸脱することなく、図５〜図７ならびに図９および図１０に関して説明した実施形態を含む、本発明の様々な特定の実施形態のうちのいずれかに従って達成してよいことが理解される。
【００４７】
図１３および図１４を参照して、本発明の別の態様により、温度ゾーンＴＡ、ＴＢ、ＴＣおよびＴＤ（図４）のそれぞれの温度をアンダーフィル工程中に、時間または終了率の関数として動的に変化させるかまたは調節することができる。温度の変化は、個々のアンダーフィル工程の必要性に応じて調整され、図１３および図１４に例示される本発明の具体的な実施形態に限定されないことが理解される。
【００４８】
図１３は、温度ゾーンＴＡ、ＴＢ、ＴＣおよびＴＤのそれぞれの温度を時間の関数として調節する具体的な１実施形態を示す。温度ゾーンＴＡ、ＴＢ、ＴＣおよびＴＤが初めは均一な温度であることは明らかである。アンダーフィル工程が開始すると、熱が伝達されて、対応する温度ゾーンＴＡ、ＴＢ、ＴＣおよびＴＤのそれぞれにおけるアンダーフィル材料の温度が上昇する。アンダーフィル工程の初期は、熱流束は、ギャップ内の、さもなければ滞留が認められるであろうギャップの角に近い領域に対応する温度ゾーンＴＡおよびＴＣにおいて最大である。アンダーフィル工程が進行して角が実質的にアンダーフィルされたら、温度ゾーンＴＡおよびＴＣの熱流束を減少させ、それらのゾーンにおける封止材料の温度が下がるようにする。最小の熱流束は、アンダーフィル工程が終了に向かって進行するにつれて封止材料の温度が緩やかなランプレート（立ち上がり速度）で上昇する温度ゾーンＴＤにおいて伝達される。温度ゾーンＴＢに供給される熱流束は、比較的大きなランプレートで増加し、アンダーフィル工程が終了に近づくと、ギャップの対応する領域における封止材料の温度が、他のゾーンに対応する領域よりも著しく高くなるようにする。
【００４９】
図１４は、温度ゾーンＴＡ、ＴＢ、ＴＣおよびＴＤのそれぞれの温度をアンダーフィル工程の終了率の関数として変化させる別の具体的な実施形態を示す。それぞれの温度ゾーンＴＡ、ＴＢ、ＴＣおよびＴＤならびにその内部にある封止材料の温度が、アンダーフィル工程が終了に向かって進行するにつれてランプ上昇することは明らかである。アンダーフィル工程の進行を示すために、ダイ３２と基板３４の間のギャップ４０を通る封止材料４４（図２）の波面の位置を検出する１つまたは複数のセンサ１３０（図１０）を設ける。センサ１３０は、当業者に既知の、波面の位置を検出するように動作する任意の好適なデバイスであり、静電容量センサを含んでもよい。センサ１３０は、封止材料４４への熱エネルギーの伝達を調節するプロセスコントローラ（図示せず）にフィードバック制御信号を供給する。
【００５０】
図１３および図１４に示す、アンダーフィル工程の進行に伴うさらなる熱エネルギーの伝達により、全アンダーフィル工程中に高い熱伝達が適用された場合に、さもなければアンダーフィル工程が影響を受けやすいゲル化や目詰まりを心配することなく、温度ゾーンＴＡ、ＴＢ、ＴＣおよびＴＤのそれぞれの温度を上昇させることができる。
【００５１】
使用時に、アンダーフィル工程を行うために、図５〜図１３に示す本発明の様々な実施形態のうちの１つに例示されるように、ギャップ４０に入る封止材料４４に熱勾配を生じるように動作する熱源が設けられる。封止材料４４のビーズが、アンダーフィルディスペンサ３５から基板３４上に、ダイ３２の１つまたは複数の側縁に隣接して吐出される。封止材料４４のビーズに圧力差を生じて、材料４４をギャップ４０内へ移動させる毛管作用を補助することができる。図５〜図１３に例示するような熱源を使用して、ダイ３２および基板３４のうちの１つを加熱し、温度ゾーンＴＡ、ＴＢ、ＴＣおよびＴＤの温度勾配を確立する。封止材料４４がギャップ４０内へ移動するにつれて、温度ゾーンＴＡ、ＴＢ、ＴＣおよびＴＤのそれぞれに対応するギャップ４０の各領域の材料４４は、熱源がどちらを加熱するかに応じてダイ３２または基板のいずれかから伝導伝達される熱エネルギーを吸収し、温度は、各ゾーンにおける伝達される熱の量に比例して上昇する。ギャップ４０の各領域において封止材料４４を加熱し、温度ゾーンＴＡ、ＴＢ、ＴＣおよびＴＤのそれぞれに対応する特徴的な温度を確立することは、材料４４がギャップ４０を充填する際により均一な波面を生じるのに有効である。本発明の原理によって可能になる封止材料４４の波面の均一性により、アンダーフィル工程の迅速な終了が促進されるとともに、空隙の発生が著しく減少するか、または防止される。
【００５２】
本発明を様々な実施形態の説明により例示し、これらの実施形態をかなり詳細にわたって説明してきたが、本件出願人は、添付の特許請求の範囲をそのような詳細に制限するかまたは何らかの形で限定することは意図しない。当業者には、さらなる利点および修正が容易に明らかとなるだろう。したがって、より広い解釈での本発明は、具体的な詳細、代表的な装置および方法、ならびに図示および説明した例示的な例に限定されない。例えば、様々な不均一な加熱方法を個別に使用するものとして例示したが、加熱方法のいくつかを組み合わせて同時に使用し、アンダーフィル工程中に封止材料に熱を不均一に伝達してもよいことが理解されるだろう。したがって、出願人の全般的な発明の概念の精神または範囲から逸脱することなく、そのような詳細から飛躍してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】従来技術のやり方による、毛管作用を用いて行われ、基板が均一な温度に加熱されるアンダーフィル工程を示す概略図である。
【図２】アンダーフィル工程中のダイ（破線で示す）および基板のパッケージ組立体の概略斜視図である。
【図３】アンダーフィル工程後のダイおよび基板のパッケージ組立体の概略側面図である。
【図４】本発明の１実施形態による、ダイと基板の間のギャップに生じる温度ゾーンの線図である。
【図５】アンダーフィル工程中に基板に熱を伝導伝達して図４の温度ゾーンを生じる、本発明の加熱ブロックの１実施形態の斜視図である。
【図６】アンダーフィル工程中に基板に熱を伝導伝達して図４の温度ゾーンを生じる、本発明の加熱ブロックの別の実施形態の斜視図である。
【図７】アンダーフィル工程中に基板に熱を対流伝達して図４の温度ゾーンを生じる、本発明による加熱ブロックの斜視図である。
【図８】アンダーフィル工程中にダイに熱を対流伝達して図４の温度ゾーンを生じる、本発明の非接触構造の斜視図である。
【図９】アンダーフィル工程中にダイに熱を放射伝達して図４の温度ゾーンを生じる、本発明の原理による非接触構造の斜視図である。
【図１０】アンダーフィル工程中にダイに熱を放射伝達して図４の温度ゾーンを生じる、本発明の原理の非接触構造の斜視図である。
【図１１】アンダーフィル工程中にダイに熱を放射伝達して図４の温度ゾーンを生じる、本発明の原理の非接触構造の斜視図である。
【図１２】アンダーフィル工程中にスタックダイパッケージに熱を対流伝達して図４の温度ゾーンを生じる、本発明の原理による非接触構造の斜視図である。
【図１３】アンダーフィル工程を終了するための累積時間に基づく図４の温度ゾーンにおける動的な温度変化のグラフ表示である。
【図１４】アンダーフィル工程の終了率に基づく図４の温度ゾーンにおける動的な温度変化のグラフ表示である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【国際調査報告】
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