(57)【要約】  液体封入材またはアンダーフィル材（１６）のビードが、フリップ・チップ（１２）の１つまたは複数の縁に沿って計量分配される。プレナムが、計量分配された材料と対向してなど、封入材またはアンダーフィル材が付着されていないチップ（１２）の側に沿って配置される。その後、プレナムは、真空をチップ（１２）および基板（１０）の下の領域に吸い込むように、負圧源の影響を受ける。負圧は、天然の毛細アンダーフィル作用と、より迅速でより効果的なチップのアンダーフィルとを補助する。同じ複数の真空器具を、同じ複数のチップスタ基板作業位置との位置決めに移動するプレートに取り付け、真空器具を制御装置と、真空レベルを調節するように設定することができる適切なバルブとに動作可能に接続することによって、複数のチップ（１２）の同時アンダーフィルを達成することができる。
2005514760.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
集積回路チップと基板との間のギャップを、その間に形成された複数の電気接続を封入するために、封入材でアンダーフィルする装置であって、
前記チップの少なくとも２つの周囲縁に沿って前記基板上で担持された多脚真空器具であって、器具が、部分的に閉鎖されたプレナムを画定する壁を有し、それにより、負圧を前記プレナムに加えることにより、前記封入材が、前記チップの少なくとも１つの周囲縁に沿って、前記基板上の位置から前記ギャップの中へ流れ込むように、前記ギャップと前記プレナムとの間に圧力降下が生じる、多脚真空器具を備える装置。
【請求項２】
前記器具が、少なくとも２つのポートを有し、前記ポートが、前記基板から対向し、かつ前記基板にほぼ平行に配置された前記器具の壁に形成される、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記器具が、少なくとも２つのポートを有し、前記ポートが、前記基板に垂直に配向した前記器具の少なくとも１つの外部壁に配置される、請求項１に記載の装置。
【請求項４】
前記器具が、区画辺り少なくとも１つのポートの状態で、前記プレナムを２つ以上の区画に分割する少なくとも１つの内部壁を含み、前記封入材のアンダーフィルを行うために、負圧が前記区画のそれぞれに加えられる、請求項１に記載の装置。
【請求項５】
前記プレナムが、前記プレナムを上部領域および下部領域に分割するために、前記基板とほぼ平行に配向した挿入物を含み、前記挿入物が、内部に形成された複数の穴を有し、前記上部領域に加えられた負圧が、前記穴を介して前記下部領域に伝達され、前記挿入物の前記穴が、前記プレナムの前記上部領域から前記下部領域への前記負圧の所望の分配を達成するようにサイズ決めおよび成形される、請求項１に記載の装置。
【請求項６】
前記器具が、チップの縁から間隔をおいて配置され、それにより、大気が前記プレナムの中にわずかに漏れることを可能にするように構成された少なくとも１つの差込み壁部分を含む、請求項１に記載の装置。
【請求項７】
集積回路チップと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、
内部に形成された少なくとも１つのポートを備える壁を有する器具であって、前記壁がプレナムを画定し、前記チップの複数の縁に沿って延びるために複数の脚を有し、かつ前記プレナムが前記複数の脚に沿って前記ギャップと連絡するのを可能にする器具と、
液体封入材のビードが、前記チップの少なくとも１つの縁に沿って前記基板の上に付着されたときに、前記液体封入材が、前記プレナムに向かって前記ギャップの中に流れ込み、前記チップをアンダーフィルするために、圧力降下が前記ギャップと前記プレナムとの間に創出されるように、前記ポートを介して前記プレナムに動作可能に接続された負圧源と、
前記負圧源に動作可能に接続され、かつ前記負圧源によって前記プレナムに加えられた負圧のレベルを選択的に制御するための少なくとも１つの真空レベル制御バルブと、前記プレナムに加えられる負圧のレベルが変化する率を選択的に制御するためのバルブとを含む制御装置とを備える装置。
【請求項８】
前記制御装置が、電気入力によって選択的に制御される可変真空制御バルブを含む、請求項７に記載の装置。
【請求項９】
複数の同じ多脚器具を担持する取付けプレートであって、取付けプレートが、基板の上に取り付けられた同じ複数のチップに対して配置可能であり、前記負圧源が、前記多脚器具のそれぞれの前記プレナムおよび前記制御装置にも動作可能に接続され、それにより、前記複数のチップの同時アンダーフィルを選択的に制御する、取付けプレートをさらに備える、請求項７に記載の装置。
【請求項１０】
各器具が、複数ポートと、前記制御装置に動作可能に接続された対応する複数の経路とを有し、それにより、前記プレナムに関して対応するポートの位置に応じて、加えられる負圧の選択的な制御が、異なる経路について異なることを可能にする、請求項９に記載の装置。
【請求項１１】
基板上で担持される集積回路チップをアンダーフィルする方法であって、
前記チップの少なくとも１つの縁に沿って封入材のビードを配置する工程と、
器具の第１脚および第２脚が、前記チップの少なくとも２つの残りの縁に沿って配置された状態で、前記基板の上に多脚器具を配置し、前記第１脚および前記第２脚が、前記チップに隣接する少なくとも１つのプレナムを画定する工程と、
封入材のフローが前記集積回路チップをアンダーフィルするように、負圧を前記プレナムに加える工程とを備える方法。
【請求項１２】
負圧を前記プレナムに前記加えることが、２つ以上のポートを介して行われる、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記器具が、少なくとも２つのポートを有し、前記ポートが、前記基板から対向し、かつ前記基板にほぼ平行に配置された前記器具の壁に形成される、請求項１１に記載の方法。
【請求項１４】
前記器具が、少なくとも２つのポートを有し、前記ポートが、前記基板に垂直に配向した前記器具の少なくとも１つの外部壁に配置される、請求項１１に記載の方法。
【請求項１５】
前記器具が、区画辺り少なくとも１つのポートの状態で、前記プレナムを２つ以上の区画に分割するために、少なくとも１つの内部壁を含み、前記封入材のアンダーフィルが行われるように、負圧が前記区画のそれぞれに加えられる、請求項１１に記載の方法。
【請求項１６】
前記区画に加えられる負圧の量が、前記チップの下に封入材の所望のフロー・パターンを達成するように選択される、請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
前記プレナムが、前記プレナムを上部領域と下部領域とに分割するために、前記基板とほぼ平行に配向した挿入物を含み、前記挿入物が、内部に形成された複数の穴を有し、前記上部領域に加えられた負圧が、前記穴を介して前記下部領域に伝達され、前記挿入物の前記穴が、前記プレナムの前記上部領域から前記下部領域への前記負圧の所望の分配を達成するようにサイズ決めおよび成形される、請求項１１に記載の方法。
【請求項１８】
前記チップの２つの縁に沿って封入材を２つのビードを配置する工程と、
前記２つのビードに対向して前記チップの２つの側に沿って前記器具の前記脚を配置する工程と、
封入材のフローが、前記集積回路チップをアンダーフィルするように、負圧を前記プレナム加える工程とをさらに備える、請求項１１に記載の方法。
【請求項１９】
集積回路チップと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、
前記チップの少なくとも２つの側縁に沿って前記基板の上に液体封入材の連続ビードを付着させる工程と、
前記チップの少なくとも２つの側縁に沿って多脚器具を配置する工程であって、前記器具が、部分的に閉鎖されたプレナムと少なくとも１つのポートとを画定する壁を備える少なくとも２つの脚を有する工程と、
前記ギャップと前記プレナムとの間に圧力降下を創出して、前記液体封入材が前記ギャップの中に流れ込むように、少なくとも１つのポートを介して負圧を前記プレナムに加える工程とを備える方法。
【請求項２０】
前記器具が２つ以上のポートを含み、負圧が前記ポートのそれぞれを介して前記プレナムに加えられる、請求項１９に記載の方法。
【請求項２１】
前記器具が、区画辺り１つのポートの状態で、前記プレナムを２つ以上の区画に分割するために少なくとも１つの内部壁を含み、負圧が、前記封入材のアンダーフィルが行われるように、前記区画のそれぞれに加えられる、請求項２０に記載の方法。
【請求項２２】
前記区画に加えられる負圧の量が、前記チップの下に封入材の所望のフロー・パターンを達成するように選択される、請求項２２に記載の方法。
【請求項２３】
前記プレナムが、前記プレナムを上部領域と下部領域とに分割するために、前記基板とほぼ平行に配向した挿入物を含み、前記挿入物が、内部に形成された複数の穴を有し、前記上部領域に加えられた負圧が、前記穴を介して前記下部領域に伝達され、前記挿入物の前記穴が、前記プレナムの前記上部領域から前記下部領域への負圧の所望の分配を達成するようにサイズ決めおよび成形される、請求項１９に記載の方法。
【請求項２４】
請求項１１のプロセスにより作成される集積回路チップ。
【請求項２５】
集積回路チップと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、
前記チップの少なくとも２つの側縁に沿って前記基板上に液体封入材の連続ビードを付着させる工程と、
前記チップの少なくとも２つの側縁に沿って多脚器具を配置する工程であって、前記器具が、部分的に閉鎖されたプレナムと少なくとも１つのポートとを画定する壁を有する工程と、
前記ギャップと前記プレナムとの間に降下を創出して、前記液体封入材が前記ギャップの中に流れ込むように、負圧が、少なくとも１つのポートを介して前記プレナムに加えられ、加えられる負圧のレベルが、封入材の所望のフロー・パターンをもたらすように選択的に制御される工程とを備える方法。
【請求項２６】
前記加えられる負圧の前記選択的制御工程が、
前記加える工程中に加えられる負圧のレベルを選択する工程と、
前記選択したレベルを達成するように、真空レベル制御バルブを制御し、前記真空レベル制御バルブが、前記プレナムおよび負圧源に動作可能に結合される工程とを備える、請求項２５に記載の方法。
【請求項２７】
前記加えられる負圧の前記選択的制御工程が、
前記負圧が前記加える工程中に加えられる率を選択する工程と、
前記選択率を達成するように、バルブを制御し、前記バルブが、前記プレナムおよび負圧源に動作可能に接続される工程とを備える、請求項２５に記載の方法。
【請求項２８】
前記選択的制御工程が、
前記負圧が前記加える工程中に加えられる率を選択する工程と、
前記選択率を達成し、それにより、負圧のレベルと、負圧を加える率および除去する率との両方を選択的に制御するように、バルブを制御する工程とをさらに備える、請求項２６に記載の方法。
【請求項２９】
プレートの上に取り付けられ、かつ同じ複数の集積回路チップに対して適所に移動するように適合された同じ複数の器具を介して、複数の作業位置において前記配置する工程および前記加える工程とを同時に実施する工程をさらに備える、請求項２５に記載の方法。
【請求項３０】
前記器具のそれぞれが、前記複数の作業位置における同時アンダーフィル作業の選択的制御を提供するように、制御装置に動作可能に接続された複数の真空経路を含む、請求項２９に記載の方法。
【請求項３１】
真空レベル制御バルブおよびバルブが、加えられる負圧のレベルと、前記負圧を加える率および除去する率とを選択的に制御するように、前記真空経路を介して前記複数のプレナムおよび前記制御装置に動作可能に接続される、請求項３０に記載の方法。
【請求項３２】
複数の集積回路チップと複数の基板との間のギャップを、その間に形成された複数の電気接続を封入するために、封入材でアンダーフィルする装置であって、
前記複数の基板に隣接してそれぞれ配置され、かつ各チップの少なくとも２つの周囲縁に沿って延びる脚を有する複数の多脚真空器具であって、各器具が、部分的に閉鎖されたプレナムを画定する壁を有し、それにより、負圧を各プレナムに加えることにより、各チップの少なくとも１つの周囲縁に沿って、各基板上の位置から各チップと各基板との間の前記ギャップに封入材が流れ込むように、前記ギャップと前記プレナムとの間に圧力降下が創出される、複数の多脚真空器具と、
前記複数の多脚器具を担持する取付け部材であって、取付けプレートが、それぞれのプレナムと連絡し、かつ前記基板上に取り付けられた前記複数のチップを受けるように構成された穴を有する取付け部材と、
前記それぞれのギャップに負圧を伝達し、かつ前記封入材を前記ギャップの中に吸い込むために、前記器具の前記それぞれのプレナムと連絡している複数の真空経路とを備える装置。
【請求項３３】
前記取付け部材が、プレートであり、前記真空経路が、前記プレートにおいて一体的に形成される、請求項３２に記載の装置。
【請求項３４】
前記器具が、前記プレナムと連絡している流体継手を含み、前記真空経路が、前記流体継手に接続された別々の導管に含まれる、請求項３２に記載の装置。
【請求項３５】
各器具が、複数のポートと、制御装置に動作可能に接続された対応する複数の真空経路とを有し、前記制御装置が、前記プレナムに関して対応するポートの位置に応じて、異なるレベルの負圧を異なる経路に加えるように動作可能である、請求項３２に記載の装置。
【請求項３６】
各器具が、その前記プレナムの異なる部分と連絡している少なくとも２つの真空経路を有し、前記真空経路が、前記基板から対向して、かつ前記基板にほぼ平行に配置された前記器具の壁に形成される、請求項３２に記載の装置。
【請求項３７】
各器具が、前記基板に垂直に配向した前記器具の少なくとも１つの外部壁に配置された前記真空経路の少なくとも２つを有する、請求項３２に記載の装置。
【請求項３８】
各器具が、前記真空経路の少なくとも１つが各区画と連絡する状態で、前記プレナムを２つ以上の区画に分割するために、少なくとも１つの内部壁を含み、負圧が、前記封入材のアンダーフィルが行われるように、前記区画のそれぞれに加えられる、請求項３２に記載の装置。
【請求項３９】
各プレナムが、前記プレナムを上部領域および下部領域に分割するために、対応する基板とほぼ平行に配向した挿入物を含み、前記挿入物が、内部に形成された複数の穴を有し、前記上部領域に加えられた負圧が、前記挿入物の前記穴を介して前記下部領域に伝達され、前記穴が、前記プレナムの前記上部領域から前記下部領域への前記負圧の所望の分配を達成するようにサイズ決めおよび成形される、請求項３２に記載の装置。
【請求項４０】
取付け部材の対応する複数の穴に隣接して取り付けられた複数の多脚器具を含む真空装置を使用して、複数の電子構成要素を同時にアンダーフィルする方法であって、前記電子構成要素が、各チップと対応する基板との間に形成されたギャップを有して、基板にそれぞれ取り付けられた集積回路チップからなり、
各チップの少なくとも１つの周囲縁に沿って封入材を計量分配する工程と、
各ギャップが、各器具のプレナムと連絡し、各器具の少なくとも２つの脚が、各チップの２つの対応する縁に沿って延びるように、前記電子構成要素を前記穴の内部に配置する工程と、
前記封入材を各チップの前記ギャップの中に吸い込むために、負圧を各器具の前記プレナムに伝達する工程とを備える方法。
【請求項４１】
負圧が、各器具とチップの縁との間に形成された空間を通って各プレナムから漏れるのを可能にする工程をさらに備える、請求項４０に記載の方法。
【請求項４２】
前記負圧を、各プレナムに結合された別々の導管を経て伝達する工程をさらに備える、請求項４０に記載の方法。
【請求項４３】
前記取付け部材に形成され、かつ各プレナムと連絡している経路を経て前記負圧を伝達する工程をさらに備える請求項４０に記載の方法。
【請求項４４】
異なるレベルの負圧を各プレナムの異なる部分に伝達する工程をさらに備える、請求項４０に記載の方法。
【請求項４５】
集積回路チップと基板との間の領域におけるアンダーフィルを補助する装置であって、
負圧源と、
複数の室と階段状チャネルを有する底部とを有するプレナムであって、前記複数の室が、前記チャネルと流体連絡し、かつ前記負圧源および大気圧と選択的に流体連絡するプレナムと、
前記プレナムの前記室を前記負圧源に結合し、かつ動作中に前記室を大気圧に順次結合するための制御装置とを備える装置。
【請求項４６】
前記プレナムの前記チャネルが、前記チップの上部の一部と対合し、一方、前記プレナムが、間に流体経路が形成されるように、動作の際に前記チップの縁から間隔をおいて配置される、請求項４５に記載の装置。
【請求項４７】
前記プレナムの前記底部が、動作の際に前記チップおよび前記基板と対合するためのガスケットをさらに備える、請求項４５に記載の装置。
【請求項４８】
前記プレナムが、ほぼＬ型である、請求項４５に記載の装置。
【請求項４９】
前記プレナムが、ほぼＵ型である、請求項４５に記載の装置。
【請求項５０】
前記プレナムの前記室が、ボアである、請求項４５に記載の装置。
【請求項５１】
前記プレナムが、第１脚および第２脚をさらに備え、前記第１脚または第２脚の外端部に位置する室が、それより内側に配置された室より小さい、請求項４５に記載の装置。
【請求項５２】
集積回路チップと基板との間の領域をアンダーフィルする方法であって、
前記チップの少なくとも２つの縁に沿って多室プレナムを配置し、前記プレナムが、前記チップの２つの縁から階段状になっており、一方、大気圧に結合された１対の入口を有する流体経路を形成する前記チップの上部と実質的に係合しており、前記流体経路が、前記プレナムの前記室およびチップと基板との間の前記領域と流体連絡している工程と、
前記チップの１つまたは複数の縁に沿ってアンダーフィル材を計量分配する工程と、
負圧を前記プレナムの前記室に加える工程と、
前記室を大気に対して順次排気する工程とを含む方法。
【請求項５３】
集積回路チップと基板との間の領域をアンダーフィルする方法であって、
前記チップの２つの縁に沿って多室プレナムを配置し、前記プレナムが、前記基板および前記チップの上部と係合し、一方、前記チップの前記２つの縁から間隔をおいて配置される工程と、
前記チップの２つの他の縁に沿ってアンダーフィル材を計量分配する工程と、
負圧を前記プレナムの前記室に加える工程と、
アンダーフィルされた材料が計量分配された前記チップの前記縁に最も接近して配置された前記室から開始して、前記プレナムの前記室を順次排気する工程とを含む方法。
【請求項５４】
前記順次排気が、時間に基づく、請求項５３に記載の方法。
【請求項５５】
室を順次排気する前記工程が、対で実施される、請求項５３に記載の方法。
【請求項５６】
集積回路チップと基板との間の領域をアンダーフィルする方法であって、
第１脚および第２脚を有する「Ｌ」型のプレナムを配置し、前記プレナムの各脚が、前記チップの２つの縁に沿って複数の室を有し、前記プレナムが、前記基板および前記チップの上部分と係合し、一方、前記チップの前記２つの縁から間隔をおいて配置される工程と、
前記チップの２つの他の縁に沿ってアンダーフィル材を計量分配する工程と、
負圧を前記プレナムの前記室に加える工程と、
他の脚から最も遠くに配置された室から開始して、前記プレナムの各脚の前記室を順次排気する工程とを含む方法。
【請求項５７】
前記順次排気が、時間に基づく、請求項５６に記載の方法。
【請求項５８】
前記プレナムの前記第１脚における室の前記排気が、前記プレナムの前記第２脚における室の前記排気と結合される、請求項５６に記載の方法。
【請求項５９】
集積回路チップと基板との間の領域をアンダーフィルする方法であって、
前記チップの３つの縁の少なくとも一部に沿ってＵ型の多室プレナムを配置し、前記プレナムが、前記基板および前記チップの上部と係合し、一方、前記チップの２つの縁から間隔をおいて配置される工程と、
前記チップの縁に沿ってアンダーフィル材を計量分配する工程と、
負圧を前記プレナムの前記室に加える工程と、
アンダーフィル材が計量分配された前記チップの前記縁に最も近く配置されたこれらの室から開始して、前記プレナムの前記室を順次排気する工程とを含む方法。
【請求項６０】
前記順次排気が、時間に基づく、請求項５９に記載の方法。
【請求項６１】
集積回路チップと基板との間の領域をアンダーフィルする方法であって、
前記チップの少なくとも２つの縁に沿って多室プレナムを配置し、前記プレナムが、前記基板および前記チップの上部と係合し、一方、前記チップの前記２つの縁から間隔をおいて配置される工程と、
前記チップの２つの他の縁に沿ってアンダーフィル材を計量分配する工程と、
負圧を前記プレナムの前記室に加える工程と、
室を、前記アンダーフィル材が前記室に隣接する前記チップの縁に到達した後、大気に配置する工程とを含む方法。
【請求項６２】
前記プレナムが、ほぼＬ型である、請求項６１に記載の方法。
【請求項６３】
前記プレナムが、Ｕ型である、請求項６１に記載の方法。
【請求項６４】
前記室を大気に対して排気する工程が、真空から大気圧に前記室をランプする工程を含む、請求項６１に記載の方法。
【請求項６５】
工程（ｄ）が、前記室に隣接する前記チップの前記縁において前記アンダーフィル材を感知する工程をさらに含む、請求項６１に記載の方法。
【請求項６６】
前記感知する工程が、光ファイバ・センサを使用する工程を含む、請求項６５に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、材料を基板に加えるための計量分配および計量分配システムに関する。具体的には、本発明は、半導体パッケージ製造において使用する液体材料の計量分配に関する。より具体的には、本発明は、回路板などの基板に取り付けられた半導体装置をアンダーフィルする方法および装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
エレクトロニクス産業では、半導体装置すなわち集積回路チップを基板に電気的および機械的に取り付けることが一般的である。１つのそのような構造構成は、しばしば「フリップ・チップ」と呼ばれる。「フリップ・チップ」は、導電接触子またはボンド・パッドで上向きにウエハの形状で作成される。その後、「フリップ・チップ」半導体装置のそれぞれをウエハから分離して、「裏返し」、それにより、今度は下向きの電気接触子を基板上の対応する接触子に電気的に接続することができる。通常の電気接続は、基板上のはんだバンプとフリップ・チップの活動表面上のボンド・パッドとの間の接触を含む。多くの場合では、バンプおよび／またはボンド・パッドは、フリップ・チップ半導体装置と基板との間にはんだ接合を形成するようにリフローされる。これにより、半導体装置と基板との間にギャップが獲得される。
【０００３】
半導体装置および基板は、異なる機械的特性を有する異なる材料で形成されることが一般的であり、その結果、動作条件および機械的負荷に対する反応が異なる。この状況は、半導体装置と基板との間の電気接触に対する応力を創出する。その結果、半導体装置と基板との間の機械的接触を強化および増強するために、エレクトロニクス産業では、半導体装置と基板との間のギャップを封入充填材で充填することが一般的である。
【０００４】
エレクトロニクス産業が、より大型のチップおよびより小さいギャップの寸法に移行しているので、封入および／または充填するために必要な時間は、より長くなり、費用効果はより低くなる。さらに、電気接触の間隔がより密になるので、アンダーフィルすなわち封入材が存在しないポケットにおいて空隙を創出する潜在性は、より大きくなる。封入材の内部に空隙が存在することにより、構造全体は脆弱になり、最終産物の信頼性に悪影響を与える。
【特許文献１】米国特許第６，２５５，１４２号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の目的は、アンダーフィル封入材を基板に取り付けられたチップ間のギャップにおいて必要とする電子構成要素の耐久性および信頼性を改善することである。
【０００６】
本発明の他の目的は、基板上に取り付けられた集積回路チップ間のギャップ内において、封入材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短縮することである。
【０００７】
本発明の他の目的は、具体的には、エレクトロニクス産業が、大きなチップのサイズ、より小さいギャップ、およびより密な電気接触に移行しているので、集積回路チップと、集積回路チップが取り付けられている基板との間に延びる電気接触を封入するのに必要なアンダーフィル作業の信頼性および制御を改善することである。
【０００８】
本発明の他の目的は、基板チップ技術の全体的なスループットまたは製造能力を改善し、同時に、適応性の要求に対応し、かつ産業において使用される様々なチップ・サイズ、より小さいギャップの寸法、および様々なタイプの液体封入材にも対応することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、封入アンダーフィル材の毛管作用を補助するために真空圧を加えることによって、上述した目的を達成する。本明細書において使用する際に、「真空」または「真空圧」という用語は、大気圧より低い圧力、すなわち負圧を意味することを意図する。真空圧は、集積回路チップの縁の近傍に配置された器具の部分的に開放されたプレナムに加えられる。プレナムは、チップと基板との間のギャップと連絡し、多脚であることが好ましい。たとえば、２つの脚を有するＬ型とすることが可能であり、または、３つの脚を有するＵ型とすることが可能である。プレナムと大気との圧力降下が間に形成され、この圧力降下は、チップのほぼ対向する側からギャップの中に封入流体材料を吸い込むのに役立つ。圧力差または圧力降下は、毛管作用のみを使用する場合と比較して、アンダーフィル時間を著しく短縮するように封入材の毛管作用を補助する。
【００１０】
本発明は、使用する液体封入材のタイプならびに／またはチップおよび／もしくはギャップのサイズおよび形状に応じて、いくつかの異なるアンダーフィルの状況に適応可能である。たとえば、器具は、負圧をプレナムに加えるための複数の真空ポートを含むことが可能である。複数ポートを使用することにより、異なる大きさの負圧をプレナムの異なる領域に加えて、それにより、チップの下のギャップにおいて所望のフロー特性を達成することが可能になる。所望であれば、プレナムは、内部壁で分割して、真空ポートおよび負圧源を器具の各区画に専用とすることができる。負圧の量および持続時間は、少数の例を挙げれば、封入材、ギャップの寸法、およびチップのサイズを含めて、いくつかのファクタに依拠する。
【００１１】
本発明の他の態様によれば、器具は、プレナムを上部領域と下部領域とに分割するために、基板およびチップとほぼ平行に配向した挿入物を含むことが可能である。挿入物は、上部領域に加えられた負圧を下部領域に穴のサイズおよび間隔に応じた所望の方式で分配するために、複数の穴を含む。
【００１２】
本発明の一実施形態によれば、集積回路チップが基板に取り付けられ、その間にギャップを有しており、液体封入材のビードが、チップの２つ以上の側縁に沿って、好ましくは連続的な方式で付着される。その後、真空器具が、基板とチップとの間のギャップに負圧を伝達するために、チップのほぼ対向する側に配置される。負圧が、器具の壁に形成された少なくとも１つのポートを介してプレナムに加えられると、圧力降下が、プレナムと大気圧との間に形成される。プレナムは、チップの下のギャップと連絡しているので、負圧は、天然の毛細アンダーフィル作用を補助し、チップのより迅速かつより効果的なアンダーフィルを促進する。
【００１３】
本発明の他の実施形態によれば、複数の真空器具が、所望の配向でプレートなどの取付け部材の上に取り付けられ、プレートは、基板上に取り付けられた同じ複数のチップとの位置決め、すなわちチップ／基板作業位置に移動することができる。各真空器具は、複数の真空線を介して、負圧源および制御装置に動作可能に接続される。制御装置により、オペレータは、プレナムに加えられる負圧のレベルと、また負圧がプレナムに加えられるまたはプレナムから除去される率とを選択的に制御することが可能になる。この実施形態の他の代替として、取付け部材またはプレートは、プレートの一側面上にある適切な開口またはスロットと連絡している複数の真空供給ポートを含み、この開口またはスロットは、負圧を器具にそれぞれ伝達するように構成される。この実施形態により、複数の真空線と、器具のそれぞれに結合された取付け具との必要性が排除され、その結果、製造システムの費用効果はより高くなる。
【００１４】
本発明のこれらの自動化された方式により、フリップ・チップの製造スループットが増大するが、その理由は、アンダーフィル・プロセスが、複数のチップ／基板作業位置において同時に行われるからである。さらに、負圧および制御装置は、複数の作業位置における同時アンダーフィルの選択的制御に備える。この構成により、改善された製造能力が促進されるだけでなく、チップのサイズ、ギャップの寸法、封入材のタイプまたは粘性など、いくつかの様々な考慮対象に柔軟に対応する方式で製造能力が改善される。この実施形態の他の変形形態によれば、ギャップ内において所望のフロー・パターンを達成するために、様々な負圧レベルと負圧レベルを加えるまたは除去する様々な率とを同じプレナムの異なる部分に対して使用することができるように、制御を構成することができる。たとえば、形状が正方形のチップでは、封入材が、器具の中心に到達するためにより長い距離を流れなければならないので、プレナムの中心に加えられる真空がより大きいことが望ましい可能性がある。
【００１５】
本発明の他の実施形態によれば、集積回路チップが基板に取り付けられており、液体封入材またはアンダーフィル材のビードが、チップの１つまたは複数の側縁に沿って好ましくは連続的な方式で付着される。その後、多室プレナム器具が、基板とチップとの間の領域に負圧を伝達するために、チップのほぼ対向する側に配置される。負圧がプレナムの室に加えられると、圧力効果が、プレナムと大気との間に形成される。プレナムが、チップの下の領域と連絡しているので、負圧は、天然の毛細アンダーフィル作用を補助し、チップのより迅速かつより効果的なアンダーフィルを促進する。プレナムの中への空気の取入れは、空気を取り入れる位置がアンダーフィル・プロセス中に変化するのを可能にすることによって制御される。
【００１６】
本発明のこれらおよび他の特徴は、以下で詳述する基準および図面を考慮することで、より容易に理解されるであろう。
【００１７】
本明細書に組み込まれ、かつその一部を構成する添付の図面は、本発明の実施形態を示しており、以下で与える実施形態の詳細な記述は、上記で与えた本発明の全般的な記述と共に、本発明の原理を説明するのに役立つ。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
図１は、基板１０と集積回路チップまたはダイ１２との間のギャップをアンダーフィルするために使用される、本発明の一実施形態を概略的に示す。基板１０は、有機またはセラミックの基板材料などの印刷回路板、フリップ・チップ複数チップ・モジュール、またはフリップ・チップ担体を備えることが可能である。チップ１２と基板１０との間のギャップ１３は、図３および４においてよりよく見え、このギャップ１３は、チップ１２を基板１２に電気的および機械的に接続する導電性はんだバンプ１４によって画定される。
【００１９】
図１は、チップ１２の２つの側縁に沿って基板１０にＬ型のビードとして加えられた液体封入材１６をも示す。チップ１２の対向する２つの側縁に沿って、器具１８が基板１０と接触する、すなわち基板１０の上に位置するような方式で配置される。器具１８は、チップ１２の２つの側の一部に沿って延びることができることが好ましい。その結果、器具１８は、ほぼＬ型であることが好ましいが、他の構成を使用することもできる。たとえば、ビードをチップ１２の１つの縁のみに沿って加えることが可能である。そのような場合では、器具は、Ｌ型とは対照的にＵ型とすることが可能である。同じ目的を効果的に達成するように使用することができる他の構造が存在する可能性がある。器具１８は、本質的に壁２０によって画定され、具体的には、内部周囲壁２０ａおよび２０ｂと、端部壁２０ｃおよび２０ｄと、外部周囲壁２０ｅおよび２０ｆと、ならびに基板１０およびチップ１２とほぼ平行に配向した上部壁２０ｇとによって画定される。これらの壁２０は、１つまたは複数のポート２２と共に、内部空洞またはプレナム２４を画定し、これは、図３および４においてより明瞭に示されている。端部壁２０ｃおよび２０ｄの形状は、器具１８がチップ１２と接触するのを防止する。器具２０、具体的には器具の壁は、他の実施形態に関連して以下で議論するように、下部縁に沿って適切な封止材料を有するアルミニウムなど、製造環境の苛酷さに耐えるように十分に剛性である任意の適切な材料で形成することが可能である。
【００２０】
図１に示し、おそらくは図２においてより明瞭に示されているように、壁２０および器具１８は、プレナム（図３）がチップの外周を越えて延びるが、チップ１２に接して緊密に封止する必要がないように、サイズ決めおよび寸法決めされる。ごくわずかのギャップ（図示せず）が、チップ１２の上面と内部周囲壁２０ａおよび２０ｂとの間に存在する可能性がある。そのようなギャップは、十分な圧力降下がプレナム２４と大気との間に形成されるのを妨げるほどには大きくない。好ましい実施形態によれば、この圧力差は、２５トルと３００トルの間にある。しかし、応用分野の要求に応じて、他のより高い圧力差またはより低い圧力差を使用することもできる。
【００２１】
液体封入材１６のビードが、基板１０上にＬ型で配置され、チップ１２の２つの隣接する縁に隣接する（図１および２）。真空が、取付け具３４および銅管３５を経て１つまたは複数のポート２２に加えられ、それにより、負圧が、プレナム２４の内部において創出される。プレナム２４におけるこの圧力降下は、基板１０とチップ１２との間に位置するギャップ１３に伝達される。この圧力降下が、通常の毛細作用と組み合わされることにより、封入材１６は、チップ１２の下を流れて、ギャップ１３の中に流れ込む。図３Ａに示すように、ギャップ２６が、チップ１２の側縁１２９と、端部壁２０ｃ、２０ｄの差込み側縁２０ｈ（１つのみを示す）との間に提供される。ギャップ２６は、封入材１６がこれらの位置において毛細管作用で排出されるのを防止することによって、チップ１２および器具１８を清浄に維持するのを補助する。すなわち、ギャップ２６は、わずかな空気がプレナム２４の中に漏れるのに備える。空気の漏れは、器具１８を清浄に維持するのに十分であるが、封入材１６をチップ１２の下およびギャップ１３の中に吸い込むのに十分な圧力降下をプレナム２４において生成するのを妨げるようには大きくない。この実施形態では、取付け具または流体継手３４および適切な導管を使用して、真空をプレナム２４に伝達する。
【００２２】
図５は、器具１８に対するわずかな内部修正を示す。より具体的には、図５は、プレナム２４の３つの区画３６ａ、３６ｂ、および３６ｃにそれぞれ対応する３つのポート２２ａ、２２ｂ、および２２ｃを有する器具１８を示す。区画は、内部壁３８および４０によって画定される。
【００２３】
対応する数の区画３６ａ、３６ｂ、および３６ｃをプレナム２４に有する複数ポート２２ａ、２２ｂ、および２２ｃを使用することにより、特定の状況に最適であると考えられるフロー特性を達成するように、チップ１２の形状またはサイズ、チップ１２と基板１０（図３）との間のギャップ１３、および／または封入材のタイプに応じて、真空を選択的に制御することが可能になる。
【００２４】
図６〜９は、チップ１２と基板１０（図３）との間のギャップ１３において液体封入材をアンダーフィルするために負圧を加える適合性を向上させるための本発明の追加の構造的変形形態を示す。より具体的には、図６は、上部セクション１１８ａおよび下部セクション１１８ｂを含む器具１１８を示す。これらのセクションは、接合されたとき、図１〜５に示した器具１８の壁と同じ形状の壁を形成する。器具１１８は、真空ポート１２２を有し、このポートは、図７に示す内部空洞またはプレナム１２４を画定する。図７は、また、器具１１８が、プレナム１２４を上部領域１２４ａおよび下部領域１２４ｂにそれぞれ分割するプレナム挿入物１２５をさらに含むことをも示す。プレナム挿入物１２５は、間隔をおいて配置された複数の穴１２７をも含み、これらの穴により、上部領域１２４ａおよび下部領域１２４ｂは、互いに流体連絡して配置される。
【００２５】
さらに、図８においてより詳細に示すように、プレナム挿入物１２５、具体的にはプレナム挿入物１２５に沿って分布した穴１２７は、ポート１２２を介して器具１８に加えられた真空をプレナム・セクション１２４ｂに分配する。この分配を方向矢印１２８によって示す。穴１２７のサイズおよび間隔は、下部プレナム領域１２４ｂに加えられる真空の所望の分配を達成し、それにより、ギャップ１３（図３）の内部において液体封入材１６の所望のフロー・パターンが生じるように、所望に応じて変更することが可能である。
【００２６】
図９は、本発明の多様性の他の態様を示す。より具体的には、図９は、本発明の他の構造的変形形態を示し、同様の形状の器具２１８が、外周囲壁２２０ｅおよび２２０ｆに形成された真空ポート２２２を有する。チップ１２のサイズと、チップ１２と基板１０との間のギャップ１３のサイズと、液体封入材１６とに応じて、基板１０およびチップ１２（図３）の表面にほぼ平行な方向において、負圧を器具２１８に加えることが望ましい可能性がある。器具２１８は、これを実施するための構造を提供する。さらに、穴２２２のサイズおよび間隔は、プレナム２２４に加えられる負圧の分配を選択的に変更して、それにより、チップ１２と基板１０との間のギャップ１３の内部において所望のフロー効果を達成するように、やはり選択することができる。
【００２７】
図１０〜１３は、複数のチップ１２（図１〜３）を同時にアンダーフィルする能力を含めて、本発明の他の実施形態によって考慮される詳細および制御を概略的に示す。本発明のこの実施形態により、製造スループットを増大させるために、本発明のアンダーフィル・プロセスの原理をよりいっそう自動化して、選択的に制御することが可能になる。
【００２８】
図１１および１２は、本発明のこの実施形態によって考慮される器具３１８をそれぞれ拡大図および透視図で示す。器具３１８は、上部ベース・セクション３２０ａおよび下部ベース・セクション３２０ｂを含み、それぞれアルミニウムおよびシリコンで作成される。明瞭化のために図１１では分解して示しているが、ガスケット３２１をベース・セクション３２０ａと一体的に成形することが好ましく、これは、ガスケットによって画定されるプレナム３２４に加えられる真空の効果を最大にするために、器具３１８の内部における流体密封を提供することを目的とする。代替として、ガスケット３２１は、ベース・セクション３２０ａの内部の適所に押し込まれる別々のブーツとして形成することが可能であり、または、他の適切な方式で形成することが可能である。本出願人は、シリコンを使用して、このガスケット３２１と、ならびにベース・セクション３２０ｂの残りの部分とを形成したが、他の材料も適切である。上部部品３２３が、好ましくは封止３２１を経て駆動されるねじ３２５によって、器具３１８の上部に固定される。上部部品３２３は、ポリカーボネートなど、クリアな透明の材料で作成することが可能である。上部部品３２３は、内部に形成された少なくとも１つの真空ポート３２２を有し、この場合では、３つの真空ポートが示されている。対応して、３つの取付け具３３４が、３つのポート３２２において器具３１８に固定され、３つの取付け具３３４は、３つの対応する真空線接続部分３５を有する。図１２は、これらの構成要素を組み立てた形態で示す。
【００２９】
図１１および１２は、上部セクション３２０ａが、外部フランジ３２７および３２９を含むことも示す。この外部フランジは、それを通って形成されたボア３３１を有する。フランジ３２７および３２９は、対応するボア３３１と共に、図１３に示すように器具３１８をプレート３３６に取り付けるために使用される。プレート３３６は、複数のフレームつき開口３３７を含む。図１３は、１０のそのような開口３３７を有するプレート３３６を示す。そのような開口３３７の数は、開口３３７との位置決めに相対的に移動するチップ／基板の作業位置の数に対応し、それにより、複数の同一に構成されたチップ／基板作業位置において、同時アンダーフィルを実施することが可能である。
【００３０】
これを実施するために、プレート３３６自体は、器具３１８を開口３３７内の適切な位置に固定することを可能にするようにねじ３２５と位置合わせされた穴（図示せず）を含む。器具３１８の１つに関して例示的な方式においてのみ示しているが、器具３１８のそれぞれは、３つのポート３２２と、真空線（図示せず）との結合を可能にする３つの対応する真空線接続部分３３５とを有する。
【００３１】
図１０においてより明瞭に示すように、本発明のこの自動化された実施形態は、１つのチップ／基板についてアンダーフィル・プロセスの自動制御を考慮し、またはアンダーフィル・プロセスの自動制御は、複数のチップ／基板作業位置において同時に行われる。より具体的には、負圧源または真空供給３４０は、取付け具３３４の部分３３５のそれぞれに、その間に動作可能に接続された真空レベル制御バルブ３４２および漏れ率バルブ３４４で動作可能に接続される。電圧または電流を変更するために、可変電気入力３４６が、シンクレベル制御バルブ３４２に動作可能に接続される。やはり電流または電圧を変更するために、可変電気入力３４８が、漏れ率バルブ３４４に動作可能に接続される。
【００３２】
電気入力３４６を制御バルブ３４２に適合させることによって、オペレータが、真空器具３１８のプレナム３２４に加えられる負圧の量を選択することができる。さらに、電気入力３４８の選択的な制御を介して、オペレータは、負圧がプレナム３２４に加えられる率、またはプレナム３２４から除去される率を選択的に制御するために、漏れ率バルブ３４４を制御することもできる。これは、所望に応じて、加えられる負圧を「ランプ・アップする」または「ランプ・ダウンする」ことができることを意味する。
【００３３】
さらに、器具３１８のそれぞれについて所望のフロー・パターンを達成するために、より多くの負圧の量がプレナム３２４の中心にあるなど、異なる量の負圧をプレナム３２４の異なる部分に加えることが望ましい場合、この真空制御構成を使用して、各取付け具３３４を介して加えられる負圧を選択的に制御することができる。たとえば、プレナム３２４の中心に加えられる負圧をプレナムの外端部に加えられる負圧より高いレベルに設定して、異なる率でランプ・アップまたはランプ・ダウンさせることが可能である。図５〜９に示す異なる組み合わせにより、器具３１８を変更することによってさらなる制御の程度を達成することができる。
【００３４】
したがって、所望のフロー・パターンを達成するために、器具３１８の異なる取付け具３３４を、異なる量の真空を加えることと、様々な「ランプ・アップ」率または「ランプ・ダウン」率とを同時に制御する能力を有する制御装置に動作可能に接続することができる。複数のポート３２２および取付け具３３４または真空入力を提供することは、空隙を回避するために、チップ１２と基板１０（図３）との間のギャップ１３の中に液体封入材をより良好に吸い込むことができるように、気流を均衡させるのに役立つ。
【００３５】
図１４〜１６は、複数の真空器具３６２を保持するように構成されたプレート３６０と、対応する数の基板１０およびチップ１２（図１７、１８）とを含む、図１３に示したものに対する代替器具アセンブリを示す。真空器具３６２は、適宜または所望に応じて、本開示の範囲内において、他の形態の器具で代用することが可能である。図１３に示した実施形態と比較して、この実施形態は、負圧を器具３６２に伝達するための複数の取付け具および別々の導管の必要性を排除する。プレート３６０は、図１３に関して以前に記述したように、それぞれのチップおよび基板を受けるための貫通開口３６４と、コンベヤ（図示せず）などの必要な支持構造にプレート３６０を固定するための適切な取付け穴３６６とを含む。それぞれのチップおよび基板は、以前の実施形態に関して全般的に記述し、かつ以下でさらに記述するように、器具３６２によって加えられる負圧の影響を受けることが可能であるように、プレート３６０の下から貫通開口３６４の中に移動する。プレート３６０は、それぞれの真空供給経路３６８、３７０（図１６）を含む。２つの選択肢が示されている。プレート３６０の１つの側では、経路３６８が、円形ポート３７２と連絡する。他の選択肢では、プレート３６０の他の側に示すように、経路３７０が、Ｌ型スロット３７４と連絡する。実際には、応用例の要求に応じて、２つの選択的な構成の１つのみが通常使用される。Ｌ型スロット３７４は、器具３６２の内部において、より一様な真空分布をプレナムに提供することが可能である。他の代替として、複数の取付け具を使用する場合において上記で全般的に記述したように、各器具３６２内において異なる真空レベルをプレナムの異なる領域に加えることを可能にするために、複数の経路およびポート３７２を各器具３６２の内部においてプレナムの様々な部分と連絡するように向けることが可能である。
【００３６】
図１７〜１９は、上側３８０および下側３８３を有し、２つの脚３６２ａ、３６２ｂを有する全体的にＬ型の器具３６２を示す。以前に記述した実施形態の場合のように、この器具も、３つの脚を有するＵ型の構成などの他の構成を取ることが可能である。器具３６２の下側３８３は、以前の実施形態において記述したシリコン封止などの封止を備える。下側は、プレナム３８６と連絡しているスロット３８４を含む。スロット３８４は、一般にスロット３８４のコーナにあるポート３７２、またはスロット３８４がスロット３７４とほぼ同一の広がりを有する場合であるプレート３６０のＬ型スロット３７４と連絡する。プレナム３８６は、図１８に示すフロー経路３８８を経て、スロット３８４から負圧を受け取る。図１８にさらに示すように、各器具は、クリアなプラスチックの上部ハーフ３９０と、封止３８３に共成形され、若しくは封止３８３に固定されたアルミニウムなどの剛性材料の中間部分または中心部分３９２とで形成されることが好ましい。プレナム３８６は、以前に記述した方式と同じ方式で真空補助アンダーフィルを提供するように、基板１０とチップ１２（図３参照）との間のギャップ１３と連絡する。
【００３７】
本発明の他の実施形態によれば、図２０に示すように、真空器具アセンブリ４１０と、半導体装置パッケージ４１２と、アンダーフィル材４１６を計量分配するためのディスペンサ４１４とが示されている。半導体装置パッケージ４１２は、図１〜１９の実施形態に関して上記で記述したチップ１２および基板１０と同様に、基板４２０上に取り付けられたフリップ・チップ集積回路４１８の形態とすることが可能である。フリップ・チップ４１８は、上記で詳細に記述したように、基板上のはんだパッドと位置決めされたまたは位置合わせされたフリップ・チップの裏面にある複数のはんだバンプまたはボール４２２を経て、基板４２０に電気的および機械的に接続することが可能である。
【００３８】
器具アセンブリ４１０は、多室プレナムまたはマニホルド４２４を含む。プレナムの室は、複数の導管４２８を介して負圧源４２６に結合される。各室からの流体のフローは、個々に制御されることが好ましいが、その理由は、これにより、気流を制御する際に最大の適合性が与えられるからである。その結果、各導管４２８は、バルブ４３０を含むことが可能である。バルブ４３０は、オン／オフ・タイプのバルブとすることが可能であり、または、気流を容易に調節または変化させることができるように、可変タイプのバルブとすることが可能である。しかし、２つ以上の室を共に動作するまたは制御することができることが認識される。その結果、バルブ４３０は、２つ以上の導管、すなわち２つ以上の室を制御することができる。バルブ４３０および負圧源４２６の動作の制御は、制御装置４３２を介して達成される。
【００３９】
ここで図２０から２４を参照すると、プレナム４２４は、ほぼＬ型の上部４３４と、上部４３４の端部４４０、４４２から延びる１対の端部壁４３６、４３８と、内部周囲壁４４４と、外部周囲壁４４６とを有することが可能である。各内部周囲壁４４４および外部周囲壁４４６は、それぞれ、上部４３４から延び、かつ端部壁４３６、４３８の間に延びる。内部周囲壁４４４は、外部周囲壁４４６より、上部壁４３４から短い距離延びることが好ましい。動作の際、内部周囲壁４４４は、上部壁からフリップ・チップ４１８のほぼ上面まで延び、一方、外部周囲壁４４６は、上部壁から基板４２０のほぼ上面まで延びる。ガスケットなどの封止部材４５４が、チップ４１８の上部４４８および基板４２０との封止を提供するように、内部壁、外部壁、および端部壁の底部に取り付けられる。ガスケットは、内部から壁と共に成形することが可能であり、または着脱自在に取り付けることができる。たとえば、ガスケットは、ブーツのように、適所に押し込むことが可能である。これは、磨耗、汚染などのために、ガスケットを容易に交換することを見込む。端部壁４３６、４３８は、ほぼ基板の上部まで延びるが、端部壁および封止部材４５４は、内部周囲壁４４４と対合し、かつフリップ・チップ４１８の上部４４８とほぼ係合するように階段状をなしている。端部壁４３６、４３８および封止部材４５４の階段部分は、器具アセンブリ４１０とフリップ・チップ４１８との間の経路またはギャップ４５２をさらに提供する。このギャップ４５２により、端部壁４３６、４３８および封止部材４５４をチップ４１８から間隔をおいて配置して、図１〜９の実施形態に関して上記で詳細に記述したように、アンダーフィル・プロセス中に計量分配材料と接触しないようにすることが可能になる。このギャップは、以下でさらに議論するように、空気の通路にも備えられる。すなわち、間隔は、空気の適切な自由フローを見込みながら、接着材が器具と接触しないように、そうでない場合は器具を汚染しないように、サイズ決めされるべきである。
【００４０】
本発明のこの実施形態によれば、プレナム４２４は、いくつかの室４５６ａ〜ｇを含む。室の正確な数は、限定的ではなく、ダイのサイズおよび制御分解能の関数である。この特定の実施形態では、プレナム４２４は、７つの室４５６ａ〜ｇを含む。やはり、各プレナム４２４は、負圧源４２６に結合されることが好ましい。当初、プレナム４２４のすべての室は、大気圧にある。流体が計量分配された後、負圧源４２６は、十分な圧力降下がプレナム４２４と大気圧との間に形成されるように、すべての室について真空の吸込みを開始する。この時点では、空気のみが、経路またはギャップ４５２を通ってプレナムに入ることができる。ギャップ４５２のサイズは、空隙のないアンダーフィルを提供するように、アンダーフィル材をチップの下に吸い込むことを見込む十分な圧力降下を依然として創出することができるようにしながら、器具アセンブリ４１０が汚染されないようにすることと、器具アセンブリが計量分配材料と接触することとの間で、均衡されなければならない。
【００４１】
プレナム４２４の様々な室４５６ａ〜ｇへの空気取入れの制御は、アンダーフィル・プロセス中に、空気取入れの位置を変更することが可能であるように制御される。すなわち、空気取入れは、計量分配された材料の波面がダイの下を伝播する際に、ダイ４１８の周囲に沿って変化する。この制御は、アンダーフィル材がプレナム４２４の下のダイ４１８の縁に到達する際に、外縁に沿った流体がダイ４１８の下の流体の波頭を追い越し、その結果波頭が崩壊して空隙を形成するような方式で、空気取入れが外縁に沿って流体を引きずらないというものであることが好ましい。これは、アンダーフィル材がダイの縁に到達する際に、空気取入れの位置をダイ４１８の縁に沿って移動させることによって達成することができる。アンダーフィル・プロセス中に空気取入れの位置を変化させることは、たとえば、プレナムの室４５６ａ〜ｇを空気取入れとすることを可能にするようにそれらの室を制御することによって達成することができる。
【００４２】
計量分配サイクルの開始時に、プレナム４２４のすべての室４５６ａ〜ｇは、大気圧まで排気される。封入材４１６は、プレナム４２４のすべての室４５６ａ〜ｇが、この段階で負圧源４２６の影響を受けるように、チップ４１８の１つまたは複数の縁に沿って計量分配される。空気は、ギャップ４５２を介してプレナム４２４の中にのみ受け取られる。したがって、空気の取入れは、ギャップ４５２を介する。アンダーフィル材が下に吸い込まれる際に、室４５６ａ〜ｇは、大気に対して順次排気される。室４５６ａ〜ｇが大気に対して排気される際に、空気の取入れは、一般に排気された室からであり、ギャップ４５２からではない。室４５６ａ〜ｇの排気が適切な順序であれば、大半の空気取入れは、アンダーフィル材の波頭を誘導し、空気がダイまたはチップ４１８の縁に沿って流体を引きずるのを可能にしない。
【００４３】
ここで図２５から２８を参照して、このプロセスについてさらに詳細に記述する。プレナム室４５６ａ〜ｇを大気圧まで排気する。フリップ・チップ４１８の２つの隣接する縁に沿って、アンダーフィル材４１６を計量分配することが好ましい。次いで、プレナム室４５６ａ〜ｇを負圧源４２６に結合するように、バルブ４３０を稼動する。次いで、ギャップ４５２を経て空気を取り入れる。アンダーフィル材の４１６の波頭４５８をフリップ・チップ４１８の下に吸い込む。波頭４５８の一部４６０が、チップの縁４６２、４６４に到達する際に、室４５６ａおよび４５６ｇの関連する制御バルブ４３０が、これらの室を大気圧まで排気するように動作される。一方、プレナム室４５６ｂ〜ｆは、依然として負圧源４２６に結合されている。プレナム室４５６ａ、４５６ｇ、およびギャップ４５２の相対的なサイズの相違のために、空気取入れの主要な源は、排気されたプレナム室４５６ａおよび４５６ｇである。
【００４４】
ギャップ４５２ａが、隣接するプレナム室４５６ａとｂとの間に存在する。４５２と同様に、ギャップ４５２ａは、汚染を回避する、またはアンダーフィル材と接触するようにサイズ決めされ、ならびに、アンダーフィル計量分配を遂行するのに必要な気流および圧力降下を均衡させるようにサイズ決めされる。プレナム室４５６ｂ〜ｆは、アンダーフィル材がチップの下に伝播し続ける際に、波頭の部分４６６が、プレナム室４５６ｂおよび４５６ｆの近傍にあるチップ４６２、４６４の縁に到達するまで、真空を吸い込み続ける。この時点では、プレナム室４５６ｂおよびｆは、大気に対して排気され、一方プレナム室４５６ｃ〜ｅは、真空を吸い込み続ける。同様に、アンダーフィル材が、プレナム室４５６ｃおよび４５６ｅの周辺にあるチップ４６２、４６４の縁に到達する際に、これらの２つの室は、大気に対して排気され、１つのプレナム室４５６ｄのみが、真空を吸い込み続ける。最後に、アンダーフィル材がコーナ４７０に到達する際に、プレナム室４５６ｄが最後に大気に対して排気され、チップは完全にアンダーフィルされる。
【００４５】
光ファイバ・センサなどのセンサを使用して、アンダーフィル材がプレナム室の周辺にあるチップの縁４６２、４６４に到達したときを決定することが可能である。一例として、本明細書に組み込まれている米国特許第６，２５５，１４２号において開示されている光ファイバ・センサを使用して、材料を感知することが可能である。縁にある材料を検出した際に、次いで、その領域にある真空室を大気に対して排気させることができる。しかし、プレナム室４５６ａ〜ｇの順序は、単に容易に時間ベース・システムに基づく可能性がある。たとえば、既知のアンダーフィル材、基板、およびフリップ・チップ構成などでは、アンダーフィル材がそれぞれのプレナム室の周辺に到達するように、チップの下に伝播するのに必要な時間として決定することができる。その結果、チップの縁に沿ったプレナム室３４５ａ〜ｇの順次排気は、材料がチップの縁に実際に到達したことを感知する必要はなく、たとえば、プレナム室４５６ａおよび４５６ｇを時間Ｘに排気することができ、プレナム室４５６ｂおよび４５６ｆを時間Ｙに排気することができ、それにより、ＡＣＵアセンブリのコストを低減し、一方、耐久性を低下させないようにすることが可能である。
【００４６】
上記の例では、プレナム４２４の室４５６ａ〜ｇは、対で制御される。これは、たとえば、ダイの下に対称的なフローを有することが望ましい、一様な個体数のボールおよびはんだパッドを有する正方形ダイの場合に優れている可能性がある。しかし、アンダーフィル材の非対称フローが望ましい可能性がある場合など、そのように実施することが望ましくないことがある他の環境が存在する可能性がある。たとえば、ダイは正方形でない可能性があり、ダイの下のボールおよびはんだパッドの分布が一様ではない可能性がある、などである。そのような場合では、プレナム４２４の１つの脚の室は、必ずしも、プレナムの対向脚の室と連携して制御する必要がない可能性がある。さらに、そのような非対称フローでは、チップの縁に沿った室の数が、チップの隣接する側にある室の数と等しくないことを構想することが可能である。
【００４７】
さらに、器具アセンブリ４１０の室４５６ａ〜ｇは、一般に断面積および体積は等しいが、必ずしもそうである必要はない可能性がある。具体的には非対称の気流では、アンダーフィル材の所望の分配を達成するために、異なる断面積および体積の室を使用することが望ましい可能性がある。たとえば、図２９を参照すると、プレナム４８８の室は、脚４８４、４８６の外側の室４８２からプレナムの２つの脚の接合部に向けて移動させて、次第により大きくする、または段階的にすることができる。すなわち、室４９０は、室４８２より大きくなるが、室４９２よりは小さくなる。
【００４８】
複数の真空器具４１０を所望の配向でプレートなどの取付け部材の上に取り付けることができ、基板上に取り付けられた同じ複数のチップとの位置決め、すなわち上記で詳細に記述したチップ／基板作業位置にプレートを動かすことができることが理解されるであろう。本発明のこの方式により、フリップ・チップ４１８の製造スループットが増大するが、その理由は、アンダーフィル・プロセスが、複数のチップ／基板作業位置において同時に行われるからである。
【００４９】
Ｕ型アセンブリなど、器具アセンブリの他の構成も使用することが可能である。図３０を参照すると、Ｕ型器具アセンブリが、５００として全体的に示されている。プレナム５０２は、以前と同様に、複数の室５０４およびギャップ５０６を含む。アンダーフィル材５０８の計量分配は、フリップ・チップの１つの縁にのみ沿っている。室５０４の制御は、同様に、フリップ・チップ５１２の下のアンダーフィル４１０の伝播と関連する。室５０４は、波頭５１０がチップ５１２の遠位縁５１４に向かって移動する際に、大気に対して順次排気される。室５０４の制御は、やはり、チップの外縁に沿った気流が、ダイの下のアンダーフィル材の波頭を追い越し、その結果、材料がそれ自体の上に崩壊して、アンダーフィル材に空隙を形成するようには、チップの縁に沿った気流が、アンダーフィル材を引きずらないというものである。
【００５０】
上記の例の室は、オン／オフ・タイプの動作の場合のように、室を排気するか、または真空源に結合するように制御されていたが、室をランプ・アップするまたはランプ・ダウンする場合などのように、変動式に制御することが望ましい可能性があることが予測される。
【００５１】
この詳細な記述は、本発明のいくつかの好ましい実施形態とそのいくつかの変形形態とについて記述しているが、当業者なら、本発明の概念は、多くの他の変更を受けることができることを容易に理解するであろう。本出願人は、これらの図に示した、またはこの詳細な記述において記述した特定の構造上の詳細に限定されることを望んでいない。これらの図およびこの記述は、本発明の原理の例示であることを意図している。さらに、図は、本発明の多様性と、いくつかの構造上の変更に対する適合性とを示す。これは、他の実施形態と共に使用される１つの実施形態の特徴および／または構成要素を含むが、これに限定されるものではない。したがって、本出願人は、以下の請求項によってのみ限定されることを望む。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】本発明の一実施形態により使用されるＬ型真空器具と、基板に取り付けられた集積回路チップをも示す透視図である。
【図２】図１に示す器具、チップ、および基板の上面図である。
【図３】図２の線３−３に沿って取った断面図である。
【図３Ａ】図２の線３Ａ−３Ａに沿って取った断面図である。
【図４】図３と同様であるが、アンダーフィル・プロセスのさらなる進行を示す断面図である。
【図５】本発明の他の実施形態により使用される真空器具の低部の平面図である。
【図６】本発明の他の実施形態により使用される真空器具の透視図である。
【図７】図６に示した器具の拡大図である。
【図８】図６の線８−８に沿って取った断面図である。
【図９】本発明の他の実施形態により使用される真空器具の透視図である。
【図１０】本発明の自動化された実施形態による、真空器具に加えられる負圧を制御する制御構成を概略的に示すフローチャートである。
【図１１】本発明の他の実施形態により使用される真空器具の拡大図である。
【図１２】図１１に示したタイプの組み立てた器具の透視図である。
【図１３】複数の作業位置において複数の電気構成要素を自動的かつ同時にアンダーフィルするのを容易にするために、器具がプレートに固定されている、図１２に示したタイプの複数の器具の透視図である。
【図１４】統合された真空経路を有するプレートを使用する図１３の実施形態に対する代替実施形態を示す透視図である。
【図１５】図１４に示した装置の側面図である。
【図１６】明瞭化のために様々な真空器具が除去されている、図１４に示したプレートの透視図である。
【図１７】図１４に示した真空器具の１つの上面図である。
【図１８】図１７の線１８−１８に沿って取った断面図である。
【図１９】図１７に示した器具の底面図である。
【図２０】本発明の他の実施形態による真空器具と、基板に取り付けられた集積回路チップおよび封入材ディスペンサをも示す概略図である。
【図２１】集積回路チップに関連付けられた多室プレナムを示す、図２０の真空器具の透視図である。
【図２２】図２１の線２２−２２にほぼ沿って全体的に取った断面図である。
【図２３】図２１の実施形態の上面図である。
【図２４】図２３の線２４−２４にほぼ沿って取った拡大断面図である。
【図２５】図３２の多室プレナムの部分的な断面図である。
【図２６】図３２の多室プレナムの部分的な断面図である。
【図２７】図３２の多室プレナムの部分的な断面図である。
【図２８】図３２の多室プレナムの部分的な断面図である。
【図２９】代替多室プレナムの断面図である。
【図３０】多室プレナムの代替実施形態の断面図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図３Ａ】
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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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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【国際調査報告】
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