(57)【要約】基板上のダイのフリップチップ配線は、配線の隆起を、キャプチャパッド上にではなく、リードまたはトレースの上の狭い配線パッドの上に嵌合することによってなされる。狭い配線パッドの幅は、取り付けられるダイ上の隆起のベース直径未満である。また、フリップチップパッケージは、活性表面において配線パッドに取り付けられた半田の隆起を有しているダイと、ダイ取り付け表面において導電性トレースの上に狭い配線パッドを有している基板とを含んでおり、上記基板における隆起は、トレース上の狭いパッドに嵌合される。
2008535225.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
フリップチップ配線であって、
ダイ上の配線パッドに取り付けられた半田の隆起であって、該半田の隆起は、基板の配線部分におけるパッドに嵌合されている、半田の隆起
を備えており、該配線部分における該パッドの幅は、該隆起と該ダイのパッドとの間の接触界面の公称の幅未満である、フリップチップ配線。
【請求項２】
前記配線部分における前記パッドの前記幅は、前記隆起と前記ダイのパッドとの間の接触界面の前記公称の幅の少なくとも約２０％の大きさである、請求項１に記載のフリップチップ配線。
【請求項３】
前記配線部分における前記パッドの前記幅は、前記隆起と前記ダイのパッドとの間の接触界面の前記公称の幅の少なくとも約２５％の大きさである、請求項１に記載のフリップチップ配線。
【請求項４】
前記配線部分における前記パッドの前記幅は、前記隆起と前記ダイのパッドとの間の接触界面の前記公称の幅の約８０％未満の大きさである、請求項２に記載のフリップチップ配線。
【請求項５】
前記配線部分における前記パッドの前記幅は、前記隆起と前記ダイのパッドとの間の接触界面の前記公称の幅の約６０％未満の大きさである、請求項２に記載のフリップチップ配線。
【請求項６】
前記配線部分における前記パッドの前記幅は、トレースの設計規則の幅の約１２０％の大きさである、請求項１に記載のフリップチップ配線。
【請求項７】
フリップチップ配線であって、
ダイ上の配線パッドに取り付けられた半田の隆起であって、該半田の隆起は、基板の配線部分におけるパッドに嵌合されている、半田の隆起
を備えており、該配線部分における該パッドの幅は、該隆起と該ダイのパッドとの間の接触界面の設計の幅未満である、フリップチップ配線。
【請求項８】
前記配線部分における前記パッドの前記幅は、前記隆起と前記ダイのパッドとの間の接触界面の前記設計の幅の少なくとも約２０％の大きさである、請求項７に記載のフリップチップ配線。
【請求項９】
前記配線部分における前記パッドの前記幅は、前記隆起と前記ダイのパッドとの間の接触界面の前記設計の幅の少なくとも約２５％の大きさである、請求項７に記載のフリップチップ配線。
【請求項１０】
前記配線部分における前記パッドの前記幅は、前記隆起と前記ダイのパッドとの間の接触界面の前記設計の幅の約８０％未満の大きさである、請求項８に記載のフリップチップ配線。
【請求項１１】
前記配線部分における前記パッドの前記幅は、前記隆起と前記ダイのパッドとの間の接触界面の前記設計の幅の約６０％未満の大きさである、請求項８に記載のフリップチップ配線。
【請求項１２】
前記配線部分における前記パッドの前記幅は、公称のトレースの幅の約１２０％の大きさである、請求項１に記載のフリップチップ配線。
【請求項１３】
フリップチップ半導体パッケージであって、
複数の半田の隆起であって、該複数の半田の隆起のうちの各々は、ダイ上の配線パッドに取り付けられ、基板の配線部分における対応するパッドに嵌合されている、複数の半田の隆起
を備えており、該配線部分における該パッドの幅は、該隆起と該ダイのパッドとの間の接触界面の公称の幅未満である、フリップチップ半導体パッケージ。
【請求項１４】
前記配線部分における前記パッドの前記幅は、前記隆起と前記ダイのパッドとの間の接触界面の前記公称の幅の少なくとも約２０％の大きさである、請求項１３に記載のフリップチップ半導体パッケージ。
【請求項１５】
前記配線部分における前記パッドの前記幅は、前記隆起と前記ダイのパッドとの間の接触界面の前記公称の幅の少なくとも約２５％の大きさである、請求項１３に記載のフリップチップ半導体パッケージ。
【請求項１６】
前記配線部分における前記パッドの前記幅は、前記隆起と前記ダイのパッドとの間の接触界面の前記公称の幅の約８０％未満の大きさである、請求項１４に記載のフリップチップ半導体パッケージ。
【請求項１７】
前記配線部分における前記パッドの前記幅は、前記隆起と前記ダイのパッドとの間の接触界面の前記公称の幅の約６０％未満の大きさである、請求項１４に記載のフリップチップ半導体パッケージ。
【請求項１８】
前記配線部分における前記パッドの前記幅は、公称のトレースの幅の約１２０％の大きさである、請求項１４に記載のフリップチップ半導体パッケージ。
【請求項１９】
フリップチップ半導体パッケージであって、
複数の半田の隆起であって、該複数の半田の隆起のうちの各々は、ダイ上の配線パッドに取り付けられ、基板の配線部分における対応するパッドに嵌合されている、複数の半田の隆起
を備えており、該配線部分における該パッドの幅は、該隆起と該ダイのパッドとの間の接触界面の設計の幅未満である、フリップチップ半導体パッケージ。
【請求項２０】
前記配線部分における前記パッドの前記幅は、前記隆起と前記ダイのパッドとの間の接触界面の前記設計の幅の少なくとも約２０％の大きさである、請求項１９に記載のフリップチップ半導体パッケージ。
【請求項２１】
前記配線部分における前記パッドの前記幅は、前記隆起と前記ダイのパッドとの間の接触界面の前記設計の幅の少なくとも約２５％の大きさである、請求項１９に記載のフリップチップ半導体パッケージ。
【請求項２２】
前記配線部分における前記パッドの前記幅は、前記隆起と前記ダイのパッドとの間の接触界面の前記設計の幅の約８０％未満の大きさである、請求項２０に記載のフリップチップ半導体パッケージ。
【請求項２３】
前記配線部分における前記パッドの前記幅は、前記隆起と前記ダイのパッドとの間の接触界面の前記設計の幅の約６０％未満の大きさである、請求項２０に記載のフリップチップ半導体パッケージ。
【請求項２４】
前記配線部分における前記パッドの前記幅は、公称のトレースの幅の約１２０％の大きさである、請求項２０に記載のフリップチップ半導体パッケージ。
【請求項２５】
前記配線は、非半田マスク規定型である、請求項１に記載のフリップチップ配線。
【請求項２６】
前記配線は、半田マスク規定型である、請求項１に記載のフリップチップ配線。
【請求項２７】
ダイのフリップチップ配線のための基板であって、
該ダイは、隆起を有しており、各隆起は、ダイパッド上に取り付けられており、
該基板は、配線部分におけるパッドを有しているパターニングされた金属層を備えており、
該配線部分における該パッドの幅は、該隆起と該ダイパッドとの間の接触界面の公称の幅未満である、基板。
【請求項２８】
前記配線部分における前記パッドの前記幅は、前記隆起と前記ダイパッドとの間の接触界面の前記公称の幅の少なくとも約２０％の大きさである、請求項２７に記載の基板。
【請求項２９】
前記配線部分における前記パッドの前記幅は、前記隆起と前記ダイパッドとの間の接触界面の前記公称の幅の少なくとも約２５％の大きさである、請求項２７に記載の基板。
【請求項３０】
前記配線部分における前記パッドの前記幅は、前記隆起と前記ダイパッドとの間の接触界面の前記公称の幅の約８０％未満の大きさである、請求項２８に記載の基板。
【請求項３１】
前記配線部分における前記パッドの前記幅は、前記隆起と前記ダイパッドとの間の接触界面の前記公称の幅の約６０％未満の大きさである、請求項２８に記載の基板。
【請求項３２】
前記配線部分における前記パッドの前記幅は、設計のトレースの幅の約１２０％の大きさである、請求項２８に記載の基板。
【請求項３３】
フリップチップ配線を形成する方法であって、
請求項２７に記載の基板を提供することと、
該基板および前記ダイを支持することと、
ある量の硬化可能な接着剤を該基板上に分配することと、
該ダイの活性側が該基板のダイ取り付け表面に向くように該ダイを配置することと、
該ダイおよび該基板を位置合わせして、互いに向けて動かすことにより、該隆起が該基板上の前記対応する狭い配線パッドに接触することと、
該隆起を該嵌合する狭いパッドの上に押圧するように、力を加えることであって、該力は、該隆起と該嵌合する狭いパッドとの間から接着剤を除去するために十分である、ことと、
該接着剤を少なくとも部分的に硬化させることと、
前記半田を融解し、その後、再び凝固させることと、
該隆起と該パッドとの間に、金属的な配線を形成することと
を包含する、方法。
【請求項３４】
前記ある量の硬化可能な接着剤を前記基板上に分配することは、該基板上で少なくとも前記配線パッドをカバーする、請求項３３に記載の方法。
【請求項３５】
フリップチップ配線を形成する方法であって、
請求項２７に記載の基板を提供することと、
活性側において配線パッドに取り付けられた隆起を有している前記ダイを提供することと、
該基板および該ダイを支持することと、
硬化可能な接着剤の量を該ダイの該活性側の上に分配することと、
該ダイを該基板のダイ取り付け表面に向けて配置することであって、該ダイは、該ダイの活性側を有している、ことと、
該ダイおよび該基板を位置合わせして、互いに向けて動かすことにより、該隆起は、該基板上の前記対応するパッドに接触する、ことと、
該隆起を該嵌合する狭いパッドの上に押圧するように、力を加えることであって、該力は、該隆起と該嵌合する狭いパッドとの間から接着剤を除去するために十分である、ことと、
該接着剤を少なくとも部分的に硬化させることと、
前記半田を融解し、その後、再び凝固させることと、
該隆起と該パッドとの間に、金属的な配線を形成することと
を包含する、方法。
【請求項３６】
硬化可能な接着剤の量を前記ダイの前記活性側に分配することは、少なくとも前記隆起をカバーする、請求項３５に記載の方法。
【請求項３７】
フリップチップ配線を形成する方法であって、
請求項２７に記載の基板を提供することであって、該基板は、前記パッドの上に開口部を有した半田マスクを有している、ことと、
活性表面において配線パッドに取り付けられた隆起を有している前記ダイを提供することと、
該基板および該ダイを支持することと、
該ダイの活性側が該基板のダイ取り付け表面に向くように該ダイを配置することと、
該ダイおよび該基板を位置合わせして、互いに向けて動かすことにより、該隆起が該基板上の前記対応するパッドに接触することと、
融解し、その後、再び凝固させることにより、該隆起と該狭いパッドとの間に配線を形成することと
を包含する、方法。
【請求項３８】
前記隆起は、崩壊可能な半田部分を含んでおり、前記融解および凝固することは、該隆起を融解し、前記狭いパッド上に配線を形成する、請求項３５に記載の方法。
【請求項３９】
前記基板は、前記パッド上に半田ペーストを提供されており、
前記ダイおよび該基板を互いに向けて動かすことは、前記隆起と該パッド上の半田との間の接触をもたらし、
前記融解および凝固するステップは、前記狭いパッド上の半田を融解し、配線を形成する、請求項３５に記載の方法。
【請求項４０】
前記隆起は、崩壊可能な半田部分を含んでおり、
前記融解および凝固することは、該隆起を融解し、前記狭いパッド上に配線を形成する、請求項３７に記載の方法。
【請求項４１】
前記基板は、前記パッド上に半田ペーストを提供されており、
前記ダイおよび該基板を互いに向けて動かすことは、前記隆起と該パッド上の半田との間の接触をもたらし、
前記融解および凝固するステップは、前記狭いパッド上の半田を融解し、配線を形成する、請求項３７に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（関連出願の引用）
本出願は、２００５年３月２５日に出願され、「Ｆｌｉｐ  ｃｈｉｐ  ｉｎｔｅｒｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ  ｈａｖｉｎｇ  ｎａｒｒｏｗ  ｉｎｔｅｒｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ  ｓｉｔｅｓ  ｏｎ  ｔｈｅ  ｓｕｂｓｔｒａｔｅ」と題された、米国仮特許出願第６０／６６５，２０８号の優先権を主張し、上記米国仮特許出願は、本明細書に参考のために援用される。
【０００２】
本出願は、２００４年１１月１０日に出願され、「Ｂｕｍｐ−ｏｎ−ｌｅａｄ  ｆｌｉｐ  ｃｈｉｐ  ｉｎｔｅｒｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ」と題された、米国特許出願第１０／９８５，６５４号に関連する。
【背景技術】
【０００３】
（背景）
本発明は、半導体の実装に関し、特に、フリップチップ配線に関する。
【０００４】
フリップフロップパッケージは、パッケージの基板上に取り付けられた半導体ダイ（ダイの活性側は、基板に面している）を含んでいる。基板は、誘電体の層と、少なくとも１つの金属層とから構成され、パターニングされることにより、基板回路が提供される。基板は、数ある特徴の中でもとりわけ、配線パッドまで延びているトレース（「リード」）を含んでいる。金属層は、例えば、マスクアンドエッチプロセスによって、エッチングされる。従来では、ダイ内の回路と基板内の回路との配線は、ダイ上の配線パッドの配列に取り付けられた隆起によってなされ、上記隆起は、基板上の対応する（相補的な)配線パッド（しばしば「キャプチャパッド」と呼称される）の配列に結合される。キャプチャパッドは、典型的にはリードよりも遥かに幅広であり、例えば、リードの公称幅または設計幅の約２〜４倍の幅であり得る。
【０００５】
集積回路上の電子的特徴の面密度は、非常に増大しており、チップが有する回路特徴の
密度が高ければ高いほど、パッケージの基板上の回路に配線するためにチップが有している部分（「ダイパッド」）の密度も高くなり得る。
【０００６】
パッケージが用いられるデバイス内では、パッケージは、基礎回路網、例えば印刷回路基板（例えば「マザーボード」)に接続され、これは、パッケージと基礎回路との間の第２のレベルの配線（例えば、ピン、２次配線半田ボール)によってなされる。第２のレベルの配線は、フリップチップ配線よりも大きなピッチを有するので、従来、基板上のルーティングは、「ファンアウト」していた。基板上の金属層のパターニングに関する顕著な進展により、細かい線および間隔の構成が可能になった。しかしながら、従来の配置において、隣接し合うパッドの間の間隔は、配列内のより内側のキャプチャパッドからエスケープし得るトレースの数を制限し、ダイの下部のキャプチャパッドとパッケージの外部ピンとの間のファンアウトルーティングが、パッケージの基板内の複数の金属層上に形成されていた。複雑な配線配列のために、複数の層を有する基板は、ダイのバッドとパッケージ上の第２のレベルの配線との間のルーティングを達成することが要求される。
【０００７】
多層基板は高価なので、従来のフリップチップ構成では、典型的には、基板単独で、パッケージの費用の半分以上（一部の典型的な例では約６０％）を占めていた。多層基板の費用の高さは、主流製品におけるフリップチップ技術の繁栄を制限する要因であった。
【０００８】
従来のフリップチップ構成において、エスケープルーティングパターンは、典型的には、追加的な電気的寄生をもたらしていた。なぜならば、ルーティングは、シールドされていない配線のショートランと、信号伝達経路における配線層の間のバイアとを含んでいるからである。電気的寄生は、パッケージの性能を顕著に制限し得る。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００９】
（概要）
本発明にしたがうと、チップ配線は、従来のキャプチャパッドの上にではなく、配線の隆起を狭い配線パッドの上に直接的に接続することによって達成される。本発明にしたがう狭いパッドの幅は、配線の隆起のベース直径にしたがって選択され、上記隆起は、狭いパッドに接続される。特に、狭いパッドの幅は、配線の隆起のベース直径よりも小さなもの（例えば、約２０％〜約８０％の範囲）であり得る。本発明は、基板上のトレースのより効率的なルーティングを提供する。特に、信号ルーティングは、基板の単一の金属層の全体に形成され得る。これは、基板内の層の数を低減し、単一の層において信号トレースを形成し、さらに、基板が満たすべき何らかのバイア、ライン、および空間の設計に関する柔軟性を可能にする。この基板の単純化は、フリップチップパッケージにおけるコスト全体を大幅に低減する。狭いパッド上に隆起を備えたパッドのアーキテクチャはまた、基板の設計からバイアおよび「スタブ」のような特徴を排除することを助け、マイクロチップによって制御された電気インピーダンス環境が、信号伝達が可能になるので、性能を大幅に向上させる。
【００１０】
１つの一般的な局面において、本発明は、フリップチップ配線を特徴としている。上記フリップチップ配線は、半田の隆起を有しており、上記半田の隆起は、ダイ上の配線パッドに取り付けられており、基板上の対応する狭い配線パッドに嵌合される。
【００１１】
別の一般的な局面において、本発明は、フリップチップパッケージを特徴としている。上記フリップチップパッケージは、活性表面における配線パッドに取り付けられた半田の隆起と、ダイ取り付け表面において狭い配線パッドを有している基板とを有しており、上記基板における隆起は、狭いパッドに嵌合され得る。
【００１２】
一部の実施形態において、狭いパッド上に隆起を備えた配線は、処理中に再び融解する段階の間に、融解された半田を閉じ込めるために半田マスクを用いることなしに、本発明の方法にしたがって形成される。半田マスクの必要性を排除することにより、より精密な配線の幾何学的形状が可能になる。
【００１３】
一部の実施形態において、基板はさらに、狭い配線パッドの上に開口部を有している半田マスクが提供される。一部の実施形態において、基板はさらに、狭い配線パッドの上に半田ペーストが提供されている。
【００１４】
別の一般的な局面において、本発明は、フリップチップ配線を形成する方法を特徴としている。上記方法は、ダイ取り付け表面上に形成された狭い配線パッドを有している基板と、活性表面において配線パッドに取り付けられた隆起を有しているダイとを提供することと；基板およびダイを支持することと；硬化可能な接着剤の量を基板上（狭い配線パッドを少なくともカバーしている）またはダイの活性側の上（隆起を少なくともカバーしている）に分配することと；ダイを基板のダイ取り付け表面に向けて配置することであって、上記ダイは、ダイの活性側を有している、ことと；ダイおよび基板を位置合わせして、互いに向けて動かすことにより、上記隆起は、基板上の対応する狭い配線パッドに接触する、ことと；隆起を嵌合する狭いパッドの上に押圧するように、力を加えることであって、上記力は、隆起と嵌合する狭いパッドとの間から接着剤を除去するために十分である、ことと；少なくとも部分的に接着剤を硬化させることと；半田を融解し、その後再び凝固させることと；隆起とパッドとの間に、金属的な配線を形成することとによる。
【００１５】
別の一般的な局面において、本発明は、フリップチップ配線を形成する方法を特徴としている。上記方法は、ダイ取り付け表面に形成された狭い配線パッドと、狭いパッドの上の開口部を有する半田マスクとを有している基板を提供することであって、ダイは、活性表面において配線パッドに取り付けられた隆起を有している、ことと；基板およびダイを支持することと；ダイを基板のダイ取り付け表面に向けて配置することであって、上記第は、ダイの活性側を有している、ことと；ダイおよび基板を位置合わせして、互いに向けて動かすことにより、上記隆起は、基板上の対応する狭い配線パッドに接触する、ことと；融解してその後に凝固することによって、隆起と狭い配線パッドとの間に配線を形成することとによる。
【００１６】
一部の実施形態において、半田の隆起は、崩壊可能な半田部分を含んでおり、融解および凝固するステップは、隆起を融解することにより、狭いパッド上に配線を形成する。一部の実施形態において、基板は、狭いパッド上に半田ペーストが提供され、ダイおよび基板を互いに向けて動かすステップは、隆起と狭いパッド上の半田との間に、接触をもたらし、融解および凝固するステップは、狭いパッド上で半田を融解し、配線を形成する。
【００１７】
別の一般的な局面において、本発明は、フリップチップ配線を形成する方法を特徴としている。上記方法は、基板を提供することであって、上記基板は、ダイ取り付け表面に形成された狭い配線パッドを有しており、狭いパッドの上の開口部を有する半田マスクを有しており、狭いパッド上に半田ペーストを有しており、活性表面において配線パッドに取り付けられた隆起を有しているダイを有している、ことと；基板およびダイを支持することと；ダイを基板のダイ取り付け表面に向けて配置することであって、上記ダイは、ダイの活性側を有している、ことと；ダイおよび基板を位置合わせして、互いに向けて動かすことにより、上記隆起は、基板上の対応する狭いパッドの上の半田ペーストに接触する、ことと；半田ペーストを融解および凝固させることにより、隆起と狭いパッドとの間に金属的な配線を形成することとによる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
（詳細な説明）
本発明は、図面を参照することにより、以下でさらに詳細に記載され、上記図面は、本発明の代替的な実施形態を示している。図面は概略的であり、本発明の特徴と、その他の特徴および構造に対する本発明の構造の関係を示している。図示を明確にするために、本発明の実施形態を示す複数の図面において、他の図面に示されているエレメントに対応するエレメントは、特に番号の付け替えは一切されていないが、それらは、全ての図面において、同一であると容易に判断され得る。
【００１９】
従来のフリップチップ配線は、融解処理を用いて隆起（慣習的には、半田の隆起）を対応するキャプチャパッドの嵌合表面上に接合することによって構成されていたので、これは、「キャプチャパッド上に隆起を備えた（ｂｕｍｐ−ｏｎ−ｃａｐｔｕｒｅ  ｐａｄ）」配線として公知である。ＢＯＣ設計においては２つの特徴が際立っている：第１に、比較的大きなキャプチャパッドが、ダイ上の隆起との嵌合のために要求される；第２に、絶縁材料（典型的には「半田マスク」として公知）が、配線プロセスの間に、半田の流れを閉じ込めるために要求される。半田マスク開口部は、キャプチャパッドにおける融解された半田の輪郭を規定するか（「半田マスク規定型」;ｓｏｌｄｅｒ  ｍａｓｋ  ｄｅｆｉｎｅｄ）、あるいは半田の輪郭は、マスク開口部によって規定されない（「非半田マスク規定型」;ｎｏｎ−ｓｏｌｄｅｒ  ｍａｓｋ  ｄｅｆｉｎｅｄ）；後者の場合、以下でさらに詳細に記載される図１の例のように、半田マスク開口部は、キャプチャパッドよりもかなり大きなものであり得る。半田マスク開口部を規定するための技術は、幅広い許容範囲を有する。したがって、半田マスク規定型の隆起の構成のためには、キャプチャパッドは、マスク開口部がパッドの嵌合表面上に配置されることを保証するために大きなものでなければならない（典型的には、マスク開口部の設計サイズよりもかなり大きくなければならない）；そして、非半田マスク規定型の隆起の構成のためには、半田マスク開口部は、キャプチャパッドよりも大きなものでなければならない。キャプチャパッドの幅（または、円形のパッドに対しては直径）は、典型的には、ボール（または隆起）の直径とほぼ同じであり得、トレースの幅の２〜４倍の幅であり得る。これは、基板の最上層のルーティング空間のかなりの損失につながる。特に、例えば、「エスケープルーティングピッチ」は、基板技術が提供し得る最も細かいトレースのピッチよりも、はるかに大きなものであり得る。これは、かなりの数のパッドが、短いスタブおよびバイア（しばしばダイのフットプリントの下にあり、対象となっているパッドから出ている）によって、基板の下層の上でルーティングされなければならないということを意味している。
【００２０】
図１および図２は、概略的な断面図で、従来のフリップチップパッケージの一部分１０、２０を示している：図１における部分断面図は、図２における線１−１’に沿って、パッケージの基板表面に平行な平面で切り取られている；図２における部分断面図は、図１における線２−２’に沿って、パッケージの基板表面に垂直な平面で切り取られている。特定の特徴は、あたかも透過的に示されているが、図１における多くの特徴は、覆っている特徴によって、少なくとも部分的に曖昧にされている。ここで図１および図２の両方を参照すると、パッケージの基板のダイ取り付け表面は、誘電体の層１２上に形成された金属層を含んでいる。金属層は、パターニングされてリード１３とキャプチャパッド１４とを形成する。絶縁体の層１６は、典型的には、「半田マスク」と呼称され、基板のダイ取り付け表面をカバーする；半田マスクは、通常は、感光性の材料から構成され、従来のフォトレジストパターニング技術によってパターニングされ、キャプチャパッド１４の嵌合表面を露出させる。配線の隆起１５は、ダイ１８の活性側のパッドに取り付けられ、基板上の対応するキャプチャパッド１４の嵌合表面に接合され、ダイ上の回路と基板上のリードとの間の適切な電気的配線を形成する。リフローされた半田が冷却され、電気的な接続が形成された後に、アンダーフィル材料１７が、ダイ１８と基板１２との間の空間に導入され、配線を機械的に安定させ、ダイと基板との間の特徴を保護する。
【００２１】
例えば図１が示しているように、基板の上部の金属層における信号エスケープトレース（リード１３）は、それらの各キャプチャパッド１４から、破線１１によって表されているダイのエッジ位置を越え、ダイのフットプリントから離れて延びている。典型的な例において、信号トレースは、約１１２ｕｍのエスケープピッチＰＥを有し得る。３０ｕｍ／３０ｕｍの設計規則は、図１に示されている構成におけるトレースに対して典型的である；すなわち、トレースは、公称では３０ｕｍの幅であるが、トレースは、３０ｕｍよりも接近して間隔付けられ得る。キャプチャパッドは、典型的には、トレースの幅の３倍なので、この例では、キャプチャパッドは、公称で９０ｕｍの幅（あるいは、それらがほぼ円形であるときには、直径）を有する。そして、この例において、半田マスクにおける開口部は、パッドよりも大きく、公称で１３５ｕｍの幅（直径）を有している。
【００２２】
図１および図２は、非半田マスク規定型の半田の輪郭を示している。ダイ上の隆起の易融材料が融解すると、融解した半田は、リードおよびキャプチャパッドの金属を「濡らす」傾向があり、半田は、マスクされていない任意の連続的な金属表面上で「逃げる」傾向がある。半田は、連続的なリード１３に沿って流れ、ここでは、半田の流れは、半田マスク（例えば、図１における１９）によって制限される。パッドにおける非半田マスク規定型の半田の輪郭は、図２に見ることができ、ここでは、隆起１５の材料が、キャプチャパッド１４の両側の上に、基板の誘電体の層１２の表面に至るまで、流されている（２９）。これは、非半田マスク規定型の輪郭にあたる。なぜならば、半田マスクは、表面上の、キャプチャパッドの両側を下降する、半田の流れを制限せず、そして、半田の流れは、パッドにかなり過剰な半田が存在しなければ融解された半田によって基板の誘電体の表面が濡らされ得ないという事実によって、典型的には制限されるからである。図１のような従来の配置におけるキャプチャパッドの密度の下限は、数ある要因の中でもとりわけ、信頼性のある狭いマスク構造を構成するためのマスク形成技術のキャパシティに関しての制限と、隣接し合うマスク開口部の間にマスク構造を提供することの必要性とによって、決定される。さらに、エスケープの密度の制限は、数ある要因の中でもとりわけ、より中心に配置されたキャプチャパッドからのエスケープラインが、より周縁に配置されたキャプチャパッドの間にルーティングされることの必要性によって制限される。
【００２３】
図３は、従来の半田マスク規定型の半田の輪郭を、図２に似た断面図で示している。ダイ３８が示されており、上記ダイは、キャプチャパッド３４の嵌合表面上の隆起３５によって固定されており、上記キャプチャパッドは、トレース（リード３３）と共に、基板３２の誘電体の層のダイ取り付け側の金属層をパターニングすることによって、形成されている。リフローされた半田が冷却され、電気的な接続が形成された後に、アンダーフィル材料３７が、ダイ３８と基板３２との間に導入され、配線を機械的に安定させ、ダイと基板との間の特徴を保護する。ここでのキャプチャパッド３４は、図１および図２の例におけるものよりも幅広く、半田マスク開口部は、キャプチャパッドよりも小さいので、３９において示されているように、半田マスク材料は、各キャプチャパッドの嵌合表面の両側およびその一部分、ならびにリード３３をカバーする。隆起３５がそれぞれのキャプチャパッド３４の嵌合表面に接触し、融解されると、半田マスク材料３９は、融解された半田の流れを制限することにより、半田の形状は、キャプチャパッド３４上のマスク開口部の形状および寸法によって規定される。従来の半田マスク規定型の、キャプチャパッド上に隆起を備えた配線の典型的な例において、キャプチャパッドは、約１４０ｕｍの直径を有し、半田マスク開口部は、約９０ｕｍの直径を有し、ルーティングトレースは、約２５ｕｍ〜３０ｕｍの幅である。隆起をダイパッド（図２、図３には示されていない）に取り付けるための嵌合表面、すなわち、隆起とダイパッドとの間の界面の直径は、半田マスク開口部によって、例えば、約９０ｕｍの直径を有するように規定される。
【００２４】
図４および図６の各々は、本発明の実施形態にしたがう、狭いパッド上に隆起を備えた（「ＢＯＮＰ」；ｂｕｍｐ−ｏｎ−ｎａｒｒｏｗ−ｐａｄ）フリップチップ配線を示しており、それぞれは図５および図７の線４−４’および線６−６’に沿って基板表面に平行な平面で切り取られた概略的な部分断面図である。特定の特徴は、あたかも透過的に示されている。本発明にしたがうと、配線は、隆起を基板上のそれぞれの狭い配線パッドに嵌合させることによって達成されるので、これは、「狭いパッド上に隆起を備えた」（「ＢＯＮＰ」）配線と呼称される。本発明のこれらの実施形態において、典型的に、半田マスク材料は、そのような細かい幾何学的配置では分解（ｒｅｓｏｌｏｖｅ）されないので、半田マスクは用いられない。代わりに、以下で記載されるように、アセンブリプロセスにおいて、半田マスクを用いずに融解された半田の流れを閉じ込める機能が達成される。図５は、図４のパッケージの部分断面図を示しており、上記部分断面図は、図４の線５−５’に沿って、パッケージの基板表面の平面に垂直な平面で切り取られている；そして図７は、図６のパッケージの部分断面図を示しており、上記部分断面図は、図６の線７−７’に沿って、パッケージの基板表面の平面に垂直な平面で切り取られている。
【００２５】
本発明にしたがう、狭いパッド上に隆起を備えた（「ＢＯＮＰ」）基板に対するエスケープルーティングパターンは、図４および図６の例によって示されている；図４では、ダイ上で、配線ボールに対するダイ取り付けパッドが、ダイの周縁の近くの列に配置されており、隆起４５は、破線４１によって示されているダイのフットプリントのエッジの近くの列において、エスケープトレース４３上の、対応する狭い配線パッドに嵌合されている；図６では、ダイ上で、ダイ取り付けパッドが、ダイの周縁の近くの平行な列の配列に配置されており、隆起６５は、破線６１によって示されているダイのフットプリントのエッジの近くの相補的な配列において、エスケープトレース６３上の、対応する狭い配線パッドに嵌合されている。
【００２６】
図４および図６が示しているように、本発明にしたがう、狭いパッド上に隆起を備えた配線を用いて達成可能なルーティングの密度は、基板技術によって提供される最も細かいトレースのピッチに等しいものであり得る。示されている特定の場合において、これは、従来のキャプチャパッド上に隆起を備えた配置において達成されるものよりも、約９０％高いルーティング密度である。ＢＯＮＰの周縁の列の実施形態（例えば、図４）において、隆起は細かいピッチに配置され、上記ピッチは、基板の最も細かいトレースのピッチに等しいものであり得る。この配置は、アセンブリプロセスに対する挑戦を提起する。なぜならば、隆起と結合のピッチは、非常に細かくなければならないからである。ＢＯＮＰの周縁の配列の見地からの説明（例えば、図６）において、隆起は、エリアの配列に配置されており、より大きな隆起および結合のピッチのための、より大きな空間を提供するので、アセンブリプロセスに対する技術的挑戦を軽減する。配列の実施形態においてもまた、基板上のルーティングトレースは、周縁の列の配置におけるものと同じ効率的なピッチで配置されており、図６の配置は、細かいエスケープリーティングピッチによる利点を犠牲にすることなしに、細かいピッチの隆起および結合に関する重荷を軽減する
図４および図５を参照すると、リード４３および狭い配線パッド４６は、基板の誘電体の層４２のダイ取り付け表面上の金属層をパターニングすることによって形成されている。狭いパッド４６は、配線部分においてトレース４３の拡張部として形成されている。配線パッドの幅（図５におけるＷｂ）は、配線部分におけるトレースの拡張部にわたる公称または設計の寸法である。本発明にしたがうと、基板上の狭い配線パッドの幅は、基板に接続されるダイ上の隆起の隆起ベース幅（「ベース直径」）にしたがって確立される。「隆起ベース幅」（図５におけるＷｐ）は、隆起４５とダイパッド４９との間の概して円い（ほぼ円形である）接触界面の公称または設計の直径である。（例えば、図２、図３、図５、および図７に概略的に示されているように、隆起−パッドの界面に平行な平面で切り取られた隆起の直径は、隆起のベース幅よりも大きなものであり得ることに留意されたい。）特に、本発明にしたがうと、配線パッドの幅Ｗｂは、隆起のベース幅Ｗｐよりも小さなものであり得、狭い配線パッドの幅は、隆起のベース幅の２０％の小ささであり得る。多くの実施形態において、狭いパッドの幅は、隆起のベース幅の約２０％〜約８０％の範囲であり得る。一部の実施形態において、狭い配線パッドの幅は、隆起のベース幅よりも小さく隆起のベース幅の約２５％よりも大きなものであり得る。一部の実施形態において、狭いパッドの幅は、隆起のベース幅の約６０％未満であり得る。
【００２７】
本発明にしたがうと、ダイ４８の電気的配線は、ダイ上の隆起４５をリード４３上の狭い配線パッド４６に接合することによって構成される。本発明にしたがうと、従来の比較的幅広いキャプチャパッドは、不必要であり、図４および図５の実施形態においては、半田マスクは一切要求されない；このプロセスは、以下で詳細に記載される。
【００２８】
従来のキャプチャパッドは、典型的には、隆起とほぼ同じ幅（直径）であり、典型的には、トレースまたはリードの幅の２〜４倍の幅である。リードの幅に関して一部の変動が見込まれることに留意されたい。本明細書中で用いられているように、狭い配線パッドは、トレースの公称または設計規則の幅の少なくとも約１２０％の公称または設計の幅を有しており、かつ、本発明にしたがう狭いリードに隆起を備えた配線は、トレースの拡張部（公称または設計規則の幅の約１２０％よりも大きく、隆起のベース直径よりも小さい）に接続された隆起を含んでいるということに留意されたい。約１２０％未満の幅を有する配線部分は、狭い配線パッドを構成しない。公称または設計規則の幅の約１２０％未満であるリードの一部分に隆起を接続することによってなされる配線は、「リード上に隆起を備えた（ｂｕｍｐ−ｏｎ−ｌｅａｄ）」配線と呼称される。
【００２９】
同様に、図６および図７を参照すると、リード６３および狭い配線パッド６６は、基板の誘電体の層６２のダイ取り付け基板上の金属層をパターニングすることによって形成されている。信号エスケープトレースは、破線６１によって示されているダイのエッジ位置を超え、ダイのフットプリントから離れて延びている。狭いパッド６６は、配線部分においてトレース６３の拡張部として形成されている。配線パッドの「幅」（図７におけるＷｂ）は、配線部分におけるトレースの拡張部にわたる公称または設計の寸法である。本発明にしたがって図４および図５に示されているような本発明の例において、基板上の狭い配線パッドの幅は、基板に接続されるダイ上の隆起の隆起ベース幅にしたがって確立される。「隆起ベース幅」（図７におけるＷｐ）は、隆起６５とダイパッド６９との間の概して円い（ほぼ円形である）接触界面の公称または設計の直径である。特に、本発明にしたがうと、配線パッドの幅Ｗｂは、隆起のベース幅Ｗｐよりも小さなものであり得、狭い配線パッドの幅は、隆起のベース幅の２０％の小ささであり得る。多くの実施形態において、狭いパッドの幅は、隆起のベース幅の約２０％〜約８０％の範囲であり得る。一部の実施形態において、狭い配線パッドの幅は、隆起のベース幅よりも小さく隆起のベース幅の約２５％よりも大きなものであり得る。一部の実施形態において、狭いパッドの幅は、隆起のベース幅の約６０％未満であり得る。
【００３０】
本発明にしたがうと、ダイ６８の電気的配線は、ダイ上の隆起６５をリード６３上の狭い配線パッド６６に接合することによって構成される。エスケープトレースのうちの特定のもの（例えば６６）は、ダイのエッジ位置を越え、配線部分からダイのフットプリントの内部に向けて、列をなして延びており、配線部分の周縁の１つ以上の列の隆起６５を通過している。本発明にしたがうと、キャプチャパッドは一切不必要であり、図６および図７の実施形態においては、半田マスクは一切要求されない；このプロセスは、以下でさらに詳細に記載される。
【００３１】
本発明にしたがうと、トレースを形成する技術が進展するに伴い、約２５ｕｍ未満の公称または設計の幅を有するトレースを容易に形成することが可能である。低減されたトレースの幅は、増大されたルーティング密度を提供し得る。しかしながら、約２５ｕｍ未満のリード上の「リード上に隆起を備えた」フリップチップ配線の機械的信頼性は、満足できるものではない。なぜならば、隆起とリードとの間の界面の寸法は小さいので、良好な電気的配線を提供するための十分な結合強度を提供しないからである。本発明は、リードを（その寸法が隆起のベース直径に関連し、隆起のベース直径未満に制限される程度に）拡張することによって狭い配線パッドを形成することにより、信頼性のある機械的接続（および良好な電気的配線）を提供する。
【００３２】
本発明にしたがう狭い配線パッドは、任意の様々な方法で形成され得る。一部のそのような形状は、より容易に構成可能であり、一部は、プロセスに関するその他の利点を提供し得る。例えば、狭いパッドは、例えば図１４Ａおよび図１４Ｂに示されているように、概して長方形（正方形または細長い長方形のいずれか）であり得る；あるいは、狭いパッドは、例えば図１４Ｃおよび図１４Ｄに示されているように、概して円い（円形または楕円形のいずれか）ものであり得る。その他の形状が用いられ得る；１つの特に有用な形状が、図１４Ｅの例によって示されており、上記形状は、リードまたはトレースの縦方向に沿って正方形または長方形の部分によって分離された半円形の部分を有している。また、図１５Ａおよび図１５Ｂ（例として、概して長方形のパッドを示している）に示されているように、狭いパッドは、リードまたはトレースにおける対称的または非対称的な拡張部として形成され得る。また、図１５Ｃ（例として、概して長方形のパッドを示している）に示されているように、狭いパッドは、必ずしもリードまたはトレースの端部に（あるいはその近くに）配置される必要はないが、配線が指定される任意のポイントに形成され得る。幅よりも長いパッドを形成することは、狭いパッドの濡れ得る嵌合表面（平面状の表面ならびに側部の拡張部分）を増大させ、配線の機械的強度を向上させ得る。さらに、パッドが幅よりも長い場合、半田マスク開口部（または隆起）の位置合わせミスに対する許容度は、増加し得る。特に、パッドがトレースの端部に存在する場合、細長いパッドは、半田マスク開口部（または隆起）がパッドの端部から離れて配置され得る可能性を低減させ得る。
【００３３】
図４、図６、図８、および図９によって示されている半田マスク開口部は、概して円い（円形または楕円形）が、本発明にしたがうと、半田マスク開口部は、任意の様々な方法で形成され得る。例えば、図１６Ａ、図１６Ｂ（例として概して長方形のパッドを示している）に示されているように、概して長方形の（正方形または細長い長方形のいずれかの）半田マスク開口部を提供することが、有利であり得る。所与の幅の正方形および長方形は、同じ幅（直径、短軸）を有する円形または楕円形よりも大きな面積を有している。したがって、正方形または長方形のマスク開口部は、大量の半田ペースト（またはその他の融解材料）を保持する能力を有しているので、このことは、隆起と嵌合する前に、融解材料（例えば半田ペースト）が、狭いパッド上の嵌合表面に適用されるという利点を提供し得る（以下でさらに詳細に記載される）。また、融解材料は、円形または楕円形のマスク開口部よりも、正方形または長方形のマスク開口部に印刷することが容易であり得る。なぜならば、印刷プロセスの位置合わせミスに対する大きな許容度が存在するからである。また、マスク開口部に対して幅の制限が与えられたとき、正方形または長方形のマスク開口部は、配線プロセスの間に、パッド上に大きな隆起を据え付けるための大きな開領域を提供する。
【００３４】
本発明の実施形態にしたがう様々な狭いパッドの構成は、図１７において、半田マスク１７６における円形のマスク開口部１７４に関連する例を用いて示されている。各例におけるマスク開口部は、幅（直径）Ｗｍを有しており、これは、例えば、約９０ｕｍであり得る。リード上に隆起を備えた構成は、１７３に示されている。リードまたはトレース１７２は、公称（設計）の幅ＷＬを有しており、これは、例えば、約３０ｕｍであり得る。長方形の形状を有する狭いパッドは、１７５に示されている。この例において、狭いパッドが形成されるリードまたはトレースは、公称（設計）の幅ＷＬ’を有しており、これは、例えば、約３０ｕｍであり得る。長方形の狭いパッドは、幅ＷＰ’を有しており、これは、例えば、約４５ｕｍであり得る。楕円形の形状を有している狭いパッドは、１７７に示されている。上記狭いパッドは、より広いリードまたはトレースに形成されており、公称（設計）の幅ＷＬ’’を有している。これは、例えば、約５０ｕｍであり得る。楕円形の形状によって拡張された長方形の形状を有している狭いパッドは、１７９に示されている。この例において、狭いパッドが形成され得る狭いリードまたはトレースは、公称（設計）の幅ＷＬ’’’を有しており、これは、例えば、約３０ｕｍであり得る。狭いパッド１７９の長方形の部分は、幅ＷＰ’’を有しており、これは、例えば、約４５ｕｍであり得る；また、楕円形の拡張された部分は、ＷＰＥを有しており、これは、例えば、約５０ｕｍであり得る。
【００３５】
本発明の実施形態にしたがう様々な半田マスク開口部は、図１８において、リード（またはトレース）あるいは狭いパッド１８２に関連する例を用いて示されている。これらの例において、配線部分におけるリードまたは狭いパッドは、幅ＷＬを有しており、これは、例えば、約４０ｕｍであり得る。第１の例において、円形の半田マスク開口部１８５は、幅（直径）Ｗｍを有しており、これは、例えば、約９０ｕｍであり得、配線部分１８３を露出している。第２の例において、長方形の半田マスク開口部１８７は、幅（リードまたは狭いパッドにわたる幅）Ｗｍ’（これは、例えば、約８０ｕｍであり得る）と、長さＬｍ’（これは、例えば、約１２０ｕｍであり得る）とを有しており、配線部分１８３’を露出している。第３の例において、楕円形の半田マスク開口部１８９は、幅（リードまたは狭いパッドにわたる幅）Ｗｍ’’（これは、例えば、約８０ｕｍであり得る）と、長さＬｍ’’（これは、例えば、約１２０ｕｍであり得る）とを有しており、配線部分１８３’’を露出している。長方形の開口部１８７および楕円形の開口部１８９は、この例における円形の開口部が大きな直径を有している場合でさえも、円形の半田マスク開口部１８５よりも、部分１８３’および部分１８３’’において、より長い長さの（よってより大きな面積の）リードまたはトレースを露出する。このことは、配線プロセスの間に、半田リフローのために大きな面積を提供するので、より耐久性のある配線をもたらし得る。長方形の開口部１８７によって露出された面積は、同じ幅および長さを有する楕円形の開口部１８９によって提供される面積よりも、わずかに大きいものであり得る；さらに、面積は、楕円形の開口部のわずかな位置合わせミスが存在するときに、低減され得るが、長方形の開口部のわずかな位置合わせミスによっては、低減されない。しかしながら、実際問題として、設計された長方形の開口部は、多かれ少なかれ円いコーナーを有し得る。なぜならば、半田マスク誘電体における開口部をパターニングするためのプロセスにおいて、分解能の制限があるからである。
【００３６】
本発明にしたがう一部の例示的な例において、ダイ上に据え付けられる隆起ベースの直径は、約９０ｕｍであり、狭い配線パッドは、基板上に、約２５ｕｍから（ここで、トレースの幅は、約２５ｕｍ未満である）約５０ｕｍまでの範囲の幅で、形成され得る。このことは、遥かに大きな直径（これは、典型的には、トレース幅の２〜４倍であり得る）を有する従来のキャプチャパッドを有している基板と比較して、ルーティング密度に関する顕著な向上を提供する。
【００３７】
図４および図６が示しているように、本発明にしたがう、狭いパッド上に隆起を備えた配線は、顕著に高い信号トレースのエスケープルーティング密度を提供し得る。また、図４および図６が示しているように、本発明のこの局面にしたがうＢＯＮＰ配線は、配線部分において半田の輪郭を規定するために、半田マスクの使用を必要としない。
【００３８】
図４、図５、図６、および図７に例として示されているような、実施形態のＢＯＮＰ配線は、本発明にしたがって、いくつかの方法のうちの任意の方法によって、半田マスクを必要とすることなしに、構成され得る。一般に、配線の隆起（典型的には半田の隆起）は、ダイの活性側の配線パッドに固定され得る。基板のダイ取り付け表面（「上」表面と呼称される）は、上部の金属層を有しており、上部の金属層は、パターニングされ、特定のダイの上の隆起の配置との配線に適切なように、配線部分において、トレースと狭いパッドとを提供する。本発明の好適な方法において、封入のための樹脂接着剤が、配線プロセスの融解段階の間に、半田の流れを閉じ込めるために用いられる。
【００３９】
図８および図９は、本発明の他の実施形態にしたがう、狭いパッド上に隆起を備えたフリップチップ配線の一部分の２つの例を、基板表面に平行な表面で切り取った概略的な断面図で示している。特定の特徴は、あたかも透過的であるように示されている。本発明のこの局面にしたがうと、半田マスクが提供され、半田マスクは、約８０ｕｍ〜９０ｕｍの範囲の公称のマスク開口部の直径を有し得る。半田マスクの材料は、そのようなピッチで分解され、特に、基板は、半田マスク（９０ｕｍの開口部を有し、プラスマイナス２５ｕｍの位置合わせの許容度を有する）を用いて、比較的廉価で構成され得る。一部の実施形態において、標準的な設計規則にしたがって構成され得る基板（積層例えば、４つの金属層の積層）が、用いられ得る。図８および図９の実施形態において、例えば、トレースは、〜９０ｕｍのピッチであり得、狭いパッドは、２７０ｕｍのエリアの配列に存在し得、破線８１によって示されているように、ダイのフットプリントのエッジにわたって、効果的なエスケープピッチ〜９０ｕｍを提供し得る。
【００４０】
図８および図９における実施形態において、ノンフロー（ｎｏｎ−ｆｌｏｗ）アンダーフィルは、要求されない；従来のキャプラリーアンダーフィルが用いられ得る。
【００４１】
図８における実施形態において、配線は、隆起を、基板８２上のダイ取り付け表面上の誘電体の層の上にパターニングされた狭いリードまたはトレース８３上の配線パッド８４に、直接的に嵌合することによって、達成される；半田マスク８６は、マスク開口部８８の境界内で半田の流れを制限し、半田によって濡れ得るリードに沿って、配線部分から半田が流れることを防止する。追加的に、半田マスクは、リードの間で融解された半田の流れを閉じ込め得る。あるいはこれは、アセンブリプロセスにおいて達成され得る。
【００４２】
図９、図８における実施形態において、トレース９３上の狭いパッドは、基板９２のダイ取り付け表面の誘電体の層の上にパターニングされ得る。半田ペーストは、リード９３の配線部分（狭いパッド）９４に提供され、配線のための融解媒体を提供する。半田マスク９６における開口部９８は、ペーストを規定する役目を担う。ペーストは、例えば、標準的なパターニングプロセスによって分配（ｄｉｓｐｅｎｓｅ）され、その後、リフローされ、その後、ボールに合った一様な表面を提供する必要がある場合に、鋳造され得る。半田ペーストは、図８に関連して上記で記載された基板を用いることにより、アセンブリの過程で適用され得る；あるいは、基板は、アセンブリの前に適切にパターニングされたペーストを提供され得る。配線部分に対して選択的に半田を適用するその他のアプローチは、本発明の狭いパッド上に隆起を備えた実施形態において用いられ得、上記アプローチは、化学メッキ技術および電気メッキ技術を含んでいる。狭いパッド上に隆起を備えた構成は、配線のための追加的な半田の体積を提供するので、より高い生産率を提供し得、より高いダイスタンドオフを提供し得る。
【００４３】
したがって、一実施形態において、本発明にしたがう、狭いパッド上に半田を備えた構成は、高い融点の半田の隆起（例えば、従来、セラミック基板との配線のために用いられていた、高鉛（高Ｐｂ）半田）を有しているダイを、有機基板上に配線するために用いられる。半田ペーストは、有機基板がリフローの間にダメージを受けないように十分低い融点を有するように、選択され得る。そのような実施形態において配線を形成するために、融点が高い配線の隆起は、狭いパッド上に半田を備えた部分に接触され、狭いパッド上に半田を備えた部分の再融解されたフューズは、隆起に接触される。狭いパッド上に半田を備えたプロセスと共に、崩壊しない（ｎｏｎ−ｃｏｌｌａｐｓｉｂｌｅ）隆起が用いられる。わずかな量の半田のみが各配線に存在しており、崩壊しない隆起がアセンブリの崩壊を防止するという事実によって、半田の移動または流れが制限されるので、予め用意された接着剤は要求されない。
【００４４】
その他の実施形態において、本発明にしたがう、狭いパッド上に半田を備えた構成は、共融点（ｅｕｔｅｃｔｉｃ）の半田の隆起を有しているダイの配線に用いられる。
【００４５】
狭いパッド上に隆起を備えた配線を構成する好適な方法の一実施形態は、図１０Ａ〜図１０Ｃにおいて概略的に示されている。
【００４６】
図面を参照すると、基板１１２が提供され、上記基板は、少なくとも１つの誘電体の層を有しており、ダイ取り付け表面１１３上に金属層を有している。上記金属層は、ダイ取り付け表面上に、回路（特に、トレースまたはリードの上の狭い配線パッド１１４）を提供するように、パターニングされている。基板１１２は、例えばキャリアまたはステージ１１６上で、支持部に面しているダイ取り付け表面１１３と対向する基板表面により、支持されている。封入樹脂１２２の量は、基板のダイ取り付け表面１１３にわたって分配され、少なくとも、リード上の狭い配線パッド１１４をカバーする。ダイ１０２が提供され、上記ダイは、活性側１０３の上のダイパッド（図面には図示されていない）に取り付けられる隆起１０４を有している。隆起は、融解材料を含んでおり、これは、狭いパッドの嵌合表面と接触する。ピックアンドプレイスツール１０８は、チャック（ｃｈｕｃｋ）１０６を含んでおり、上記チャックは、チャック１０６とダイの裏面１０１とを接触させることにより、ダイをピックアップし得る。図１０Ａに示されているように、ピックアンドプレイスツールを用いることにより、ダイは、活性部分を有する基板を、基板のダイ取り付け表面に向けるように、配置され得る；また、ダイおよび基板は、位置合わせされ、互いに対して動かされ（矢印Ｍ）、その結果、隆起１０４は、基板上のトレース（リード）の上の対応する狭い配線パッド１１４に接触する。その後、図１０Ｂに示されているように、リード上の狭い基板１１５における嵌合表面１３４に隆起１０５を押す力（矢印Ｆ）が加えられる。力は、接着剤１２２を、隆起と狭い配線パッド１１５の嵌合表面１３４との間から除去（ｄｉｓｐｌａｃｅ）するために、少なくとも十分なものでなければならない。隆起は、力によって変形され得、隆起の接触表面および／または狭いパッドの嵌合表面の上の酸化膜を破り得る。隆起の変形は、隆起の融解材料が狭いパッドの上面またはエッジの上に押圧される結果につながり得る。接着剤は、１３２において示されているように、例えば選択された温度まで加熱することにより、少なくとも部分的に硬化され得る。このステージにおいて、接着剤は、部分的に硬化されるだけでよく、すなわち、接着剤と導電性のトレースとの間の界面に沿って融解された半田の流れをその後に防止するために十分な範囲で硬化されるだけでよい。図１０Ｃにおいて一般的に１４０で示されているように、その後隆起１０５の融解材料が融解され、その後再び凝固されることにより、隆起１０５と狭いパッド１１５との間に金属的（ｍｅｔａｌｌｕｒｇｉｃａｌ）な配線を形成し、接着剤の硬化が完了されることにより、ダイの取り付けと、嵌合表面（ここでは、配線の界面）１４４における電気的配線の固定を完了する。図６に示されている例示的な構成に関し、図１０Ｃに示されている断面図の平面において、配線は、特定の隆起１４５と、特定のリード上の対応する狭い配線との間に形成される。その他のリード１５６は、その他の位置において、狭い配線パッド１５５上に配線され、これは、その他の断面図において観察可能であり得る。比較的高いトレース密度が示されている。接着剤の硬化は、半田を融解する前に、半田を融解するのと同時に、半田を融解させたのに続いて、完了され得る。典型的に、接着剤は、熱硬化性の接着剤であり得、プロセスにおける任意の段階での硬化の範囲は、温度を調節することによって、制御される。コンポーネントは、ピックアンドプレイスツールのチャンクの温度を上昇させることによって、あるいは例えば基板支持部の温度を上昇させることによって加熱され、硬化され得る。
【００４７】
プロセスは、図１１Ａ〜図１１Ｄにさらに詳細に示されている。図１１Ａにおいて、基板２１２は、導電性（金属）のトレースを有するダイ取り付け表面に提供されており、トレース上の配線部分における狭い配線パッド２１４は、接着剤２２２によってカバーされている。ダイの活性側が基板のダイ取り付け表面に面し、ダイ上の隆起２０４が狭いパッド２１４上の対応する嵌合表面と位置合わせされるように、ダイ２０２が、位置合わせされる（矢印Ａ）。ダイおよび基板は、互いに向けて動かされ、その結果、隆起は、狭いパッド上のそれぞれの嵌合表面と接触する。その後、図１１Ｂに示されているように、隆起２０５および狭いパッド２１５を互いに対して動かすように力が加えられ、図１１Ｂにおける２３２に示されているように、接着剤を除去させ、嵌合表面２３４上ならびに狭いパッドのエッジの上に、隆起を変形させる。狭いパッド上の隆起の変形は、隆起の接触平面および狭いパッドの嵌合表面の上の酸化膜を破ることにより、良好な電気的接続を確立し、狭いパッドのエッジの上の隆起の変形は、良好な一時的な機械的接続を確立することに役立つ。図１０Ａ〜図１０Ｃの例におけるように、特定のトレース２１６の狭い配線パッドは、図１１Ｂの外部に存在している。図１１Ｃにおける２３６に示されているように、接着剤を部分的に硬化させるために、熱が加えられる。その後、図１１Ｄに示されているように、隆起の融解材料を融解させるのに十分なように、隆起の温度を上昇させるために、熱が加えられる。このことは（必ずしも完全ではないにしても）、接着剤２４６の硬化を完了させ、狭い配線パッド２１５において、隆起２４５の嵌合表面２４４上に対する、金属的な配線を完了する。硬化された接着剤は、ダイの取り付けを安定化させる。
【００４８】
好適な方法の代替的な実施形態において、接着剤は、基板に対してではなく、ダイ表面に予め塗布され得るか、あるいは少なくともダイ表面上の隆起に塗布され得る。接着剤は、例えば、容器内に貯蔵され得、ダイの活性側は、貯蔵庫内に浸され、取り出されることにより、かなりの量の接着剤が隆起の上に運ばれ得る；その後、ピックアンドプレイスツールを用いることにより、ダイの活性部分を有する支持基板を、基板のダイ取り付け表面に向けるように、ダイが配置され得、ダイおよび基板が位置合わせされ、互いに向けて動くことにより、隆起が基板上の対応するトレース（リード）と接触する。そのような方法は、２００４年８月２４日に出願された、米国特許第６，７８０，６８２号に記載されており、上記米国特許は、本明細書に参考のために援用される。その後、上述のように、力を加えること、硬化させること、ならびに融解することが、実行される。
【００４９】
本発明にしたがうプロセスのための力および温度のスケジュールは、図１２における例によって概略的に示されている。この図において、時間は、水平軸上で左から右に走っており；力のプロファイル３１０は、太い実線で示されており、温度のプロファイル３２０は、破線で示されている。温度のプロファイルは、約８０℃〜約９０℃の範囲の温度で開始する。力のプロファイルは、実質的に力ゼロで開始する。以下で記載されるように、開始時間ｔ１で開始すると、力は、Ｆｉから除去／変形の力Ｆｄまで、急に（ほとんど一瞬のうちに）上昇され３１２、一定の時間にわたってその力に保持される３１４。Ｆｄは、隆起と狭い配線パッドの嵌合表面との間から離れるように接着を除去するために十分大きな力であり得る；また、好適には、隆起の融解部分（狭いパッドの接触部分）を嵌合表面上に変形し、酸化膜を破ることにより、金属から金属への良好な（金属的な）接触を形成し、一部の実施形態においては、狭いパッドのエッジの上で上記接触を形成し、隆起と狭いパッドとの間の機械的インタークロック（「クリープ」変形）を確立する。必要な力の全体の大きさは、隆起の材料および寸法に依存し、隆起の数に依存し、必要以上の実験をすることなしに、決定され得る。力が上昇されるに伴い、温度もまた、開始温度Ｔｉからゲル温度Ｔｇまで、急に上昇される３２２。ゲル温度Ｔｇは、接着剤を部分的に（「ゲル」まで）硬化するために必要な温度である。好適には、力および温度の斜面は、Ｆｄが到達してＴｇが到達する前の瞬間の後に、短い時間のずれｔｄｅｆが存在するように、設定され得る。上記の時間のずれｔｄｅｆは、少なくとも、接着剤の部分的な硬化が開始する前に、上昇された力が、接着を除去し、隆起を変形することを可能にするために、十分長いものであり得る。アセンブリは、接着の部分的な硬化をもたらすために十分な時間ｔｄｅｆの間、除去／変形の圧力Ｆｄおよびゲル温度Ｔｇに維持される３１４，３２４。接着剤は、十分に固くなり得、その後、半田を再び融解する段階の間に、良好な隆起の輪郭を維持し得る。すなわち、効果的に固くなることにより、隆起の融解材料の望ましくない除去を防いだり、あるいは狭いパッドおよびリードに沿った融解された融解材料の流れを防いだりし得る。一旦接着剤が十分な範囲まで部分的に硬化されると、圧力は、実質的に力（コンポーネントの重さ）がなくなるまで、急に下方向に傾斜され得る３１８。その後、温度は、隆起の融解部分（半田）を再び融解させるのに十分な温度Ｔｍにまで、さらに上昇される３２３。さらに、アセンブリは、時間ｔｍｅｌｔ／ｃｕｒｅの間、再び融解する温度Ｔｍに維持され得る３２５。時間ｔｍｅｌｔ／ｃｕｒｅは、狭いパッド上に再び融解された半田を形成するのに少なくとも十分であり、好適には、接着剤を実質的に（必ずしも完全ではないにしても）硬化させるのに十分である。その後、温度は、開始温度Ｔｉにまで下方向に傾斜し、最終的に周辺温度にまで下方向に傾斜する３２８。図１２において概説されたプロセスは、その過程を５〜１０秒の間、実行し得る。
【００５０】
図１２における実施形態における接着剤は、「ノーフローアンダーフィル（ｎｏ−ｆｌｏｗ  ｕｎｄｅｒｆｉｌｌ）」と呼称され得る。フリップチップ配線のための一部のアプローチにおいて、金属的な配線が、最初に形成され、その後、アンダーフィル材料が、ダイと基板との間の空間に流される。本発明にしたがう「ノーフローアンダーフィル」は、ダイおよび基板が互いに接近する前に塗布され、ノーフローアンダーフィルは、隆起を狭いパッドに接近させることによって、ならびにダイと基板との対向し合う表面によって、除去され得る。本発明にしたがうノンフローアンダーフィル接着剤のための接着剤は、好適には、高速ゲル化接着剤であり、高速ゲル化接着剤は、１〜２秒の時間において、ゲル温度で十分にゲル化する材料である。ノンフローアンダーフィル接着剤に好適な材料は、例えば、Ｔｏｓｈｉｂａ  ＣｈｅｍｉｃａｌｓおよびＬｏｋｔｉｔｅ−Ｈｅｎｋｅｌによって市販されているような、いわゆる非導電性のペーストである。
【００５１】
代替的な隆起構造が、本発明にしたがう、狭いパッド上に隆起を備えた配線に用いられ得る。特に、例えば、いわゆる合成半田の隆起が用いられ得る。合成半田の隆起は、異なる隆起の材料から構成された、少なくとも２つの隆起部分を有しており、少なくとも２つの隆起部分は、リフロー条件の下で崩壊可能な隆起部分と、リフロー条件の下で実質的に崩壊しない隆起部分とを含んでいる。崩壊しない部分は、ダイの上の配線部分に取り付けられる；崩壊しない部分のための典型的な従来の材料は、例えば、高い鉛（Ｐｄ）含有率を有する様々な半田を含み；例えば、金（Ａｕ）を含む。崩壊可能な部分は、崩壊しない部分に接合され、これは、本発明にしたがう狭い配線パッドを有する配線を構成する崩壊可能な部分である。合成隆起の崩壊可能な部分のための典型的な従来の材料は、例えば、共融点の半田を含んでいる。
【００５２】
合成隆起を用いる狭いパッド上に隆起を備えた配線の例は、図１３における概略的な断面図に示されている。ここで図１３を参照すると、ダイ３０２は、合成隆起を有するダイの活性側においてダイパッドの上に配置されており、これは、崩壊しない部分３４５と崩壊可能な部分３４７とを含んでいる。崩壊可能な部分は、例えば、共融点の半田であるか、あるいは、比較的低い融点の半田であり得る。崩壊可能な部分は、狭いパッドの嵌合表面に接触し、ここで、狭いパッドの上の隆起の融解部分の変形が所望され、隆起の崩壊可能な部分は、用いられる力の条件下で、変形し得る。崩壊しない部分は、例えば、高い鉛（Ｐｂ）含有率を有する半田であり得る。崩壊しない部分は、処理の間に基板に対する圧力の下で、ダイが動かされるときには変形せず、プロセスのリフロー段階の間に融解しない。したがって、崩壊しない部分は、ダイの活性表面と基板の取り付け表面との間に、スタンドオフ距離を提供するように、寸法が決められ得る。
【００５３】
例えば、図４、図５、図６、および図７に示されている実施形態において、隆起は必ずしも完全に崩壊可能な隆起ではないことに留意されたい。これらの図面に示されている構造は、代替的に、合成隆起を用いて構成され得、あるいは狭いパッド上に半田を備えた方法において、崩壊しない隆起（例えば、高Ｐｂまたは高Ａｕの隆起）を用いて構成され得る。
【００５４】
また、上述を踏まえると、図１３に現れているような配線は、合成型ではない崩壊しない隆起（高Ｐｂ、高Ａｕの隆起）を、融解材料（例えば、半田ペーストとして提供され得る、共融点の半田、または比較的低い融点を有する半田）を有している嵌合表面上に提供された狭い配線パッドに接触させることにより、形成され得る。あるいは、狭い配線パッドは、融解材料を有する嵌合表面に提供され得、隆起は、合成の隆起であり得、崩壊可能な（融解可能な）位置に提供され得る。狭い配線パッドは、融解材料を有する嵌合表面上に提供されているが、処理中に、キャピラリーアンダーフィルによってフォローされた半田マスクを用いることが、好適である。
【００５５】
その他の実施形態は、以下の請求の範囲の範囲内にある。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】図１は、従来のキャプチャパッド上に隆起を備えたフリップチップ配線の一部分の断面図の概略図であり、上記断面図は、図２おける矢印１−１’によって示されているパッケージの基板表面の平面に平行である。
【図２】図２は、従来のキャプチャパッド上に隆起を備えたフリップチップ配線の一部分を示す断面図の概略図であり、上記断面図は、図１における矢印２−２’によって示されているパッケージの基板表面の平面に垂直である。
【図３】図３は、別の従来のキャプチャパッド上に隆起を備えたフリップチップ配線の一部分を示す断面図の概略図であり、上記断面図は、パッケージの基板表面の平面に垂直である。
【図４】図４は、本発明の実施形態にしたがう、狭いパッド上に隆起を備えたフリップチップ配線の実施形態の一部分の断面図の概略図であり、上記断面図は、パッケージの基板表面の平面に平行である。
【図５】図５は、本発明の実施形態にしたがう、図４における狭いパッド上に隆起を備えたフリップチップ配線の実施形態の一部分を示す断面図の概略図であり、上記断面図は、図４における矢印５−５’によって示されているパッケージの基板表面の平面に垂直である。
【図６】図６は、本発明の実施形態にしたがう、狭いパッド上に隆起を備えたフリップチップ配線の別の実施形態の一部分の断面図の概略図であり、上記断面図は、パッケージの基板表面の平面に平行である。
【図７】図７は、本発明の実施形態にしたがう、図６における狭いパッド上に隆起を備えたフリップチップ配線の実施形態の一部分を示す断面図の概略図であり、上記断面図は、図６における矢印７−７’によって示されているパッケージの基板表面の平面に垂直である。
【図８】図８は、本発明の実施形態にしたがう、狭いパッド上に隆起を備えたフリップチップ配線の別の実施形態の一部分の断面図の概略図であり、上記断面図は、パッケージの基板表面の平面に平行である。
【図９】図９は、本発明の実施形態にしたがう、狭いパッド上に隆起を備えたフリップチップ配線の別の実施形態の一部分の断面図の概略図であり、上記断面図は、パッケージの基板表面の平面に平行である。
【図１０】図１０Ａ〜図１０Ｃは、本発明の実施形態にしたがう、フリップチップ配線を構成するプロセスにおける複数のステップを示す断面図の概略図である。
【図１１】図１１Ａ〜図１１Ｄは、本発明の実施形態にしたがう、フリップチップ配線を構成するプロセスにおける複数のステップを示す断面図の概略図である。
【図１２】図１２は、本発明の実施形態にしたがう、フリップチップ配線を構成するプロセスのための力と温度とのスケジュールを示す概略図である。
【図１３】図１３は、本発明の実施形態にしたがう、狭いパッド上に隆起を備えたフリップチップ配線を示す断面の概略図である。
【図１４】図１４Ａ〜図１４Ｅは、本発明の実施形態にしたがう、様々な配線パッドの形状を示す平面図の概略図である。
【図１５】図１５Ａ〜図１５Ｃは、本発明の実施形態にしたがう、様々な配線パッドの構成を示す平面図の概略図である。
【図１６】図１６Ａおよび図１６Ｂは、本発明の実施形態にしたがう、半田マスク開口部を示す平面図の概略図である。
【図１７】図１７は、本発明の実施形態にしたがう、半田マスク開口部に関連した様々な配線パッドの詳細を示す平面図の概略図である。
【図１８】図１８は、本発明の実施形態にしたがう、配線パッドに関連した様々な半田マスクの構成の詳細を示す平面図の概略図である。
【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１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
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【図１０Ｃ】
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【図１１Ａ】
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【図１１Ｂ】
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【図１１Ｃ】
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【図１１Ｄ】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４Ａ】
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【図１４Ｂ】
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【図１４Ｃ】
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【図１４Ｄ】
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【図１４Ｅ】
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【図１５Ａ】
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【図１５Ｂ】
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【図１５Ｃ】
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【図１６Ａ】
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【図１６Ｂ】
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【図１７】
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【図１８】
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【手続補正書】
【提出日】平成19年11月7日(2007.11.7)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
フリップチップ半導体パッケージであって、
複数の半田の隆起であって、該複数の半田の隆起のうちの各々は、ダイ上の配線パッドに取り付けられ、基板の配線部分における対応するパッドに嵌合されている、複数の半田の隆起
を備えており、該配線部分における該パッドの幅は、該隆起と該ダイのパッドとの間の接触界面の設計の幅未満である、フリップチップ半導体パッケージ。
【請求項２】
ダイのフリップチップ配線のための基板であって、
該ダイは、隆起を有しており、各隆起は、ダイパッド上に取り付けられており、
該基板は、配線部分におけるパッドを有しているパターニングされた金属層を備えており、
該配線部分における該パッドの幅は、該隆起と該ダイパッドとの間の接触界面の公称の幅未満である、基板。
【請求項３】
フリップチップ配線を形成する方法であって、
請求項２に記載の基板を提供することと、
該基板および前記ダイを支持することと、
ある量の硬化可能な接着剤を該基板上に分配することと、
該ダイの活性側が該基板のダイ取り付け表面に向くように該ダイを配置することと、
該ダイおよび該基板を位置合わせして、互いに向けて動かすことにより、該隆起が該基板上の前記対応する狭い配線パッドに接触することと、
該隆起を該嵌合する狭いパッドの上に押圧するように、力を加えることであって、該力は、該隆起と該嵌合する狭いパッドとの間から接着剤を除去するために十分である、ことと、
該接着剤を少なくとも部分的に硬化させることと、
前記半田を融解し、その後、再び凝固させることと、
該隆起と該パッドとの間に、金属的な配線を形成することと
を包含する、方法。
【請求項４】
前記ある量の硬化可能な接着剤を前記基板上に分配することは、該基板上で少なくとも前記配線パッドをカバーする、請求項３に記載の方法。
【請求項５】
フリップチップ配線を形成する方法であって、
請求項２に記載の基板を提供することであって、該基板は、前記パッドの上に開口部を有した半田マスクを有している、ことと、
活性表面において配線パッドに取り付けられた隆起を有している前記ダイを提供することと、
該基板および該ダイを支持することと、
該ダイの活性側が該基板のダイ取り付け表面に向くように該ダイを配置することと、
該ダイおよび該基板を位置合わせして、互いに向けて動かすことにより、該隆起が該基板上の前記対応するパッドに接触することと、
融解し、その後、再び凝固させることにより、該隆起と該狭いパッドとの間に配線を形成することと
を包含する、方法。
【請求項６】
前記隆起は、崩壊可能な半田部分を含んでおり、
前記融解および凝固することは、該隆起を融解し、前記狭いパッド上に配線を形成する、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記基板は、前記パッド上に半田ペーストを提供されており、
前記ダイおよび該基板を互いに向けて動かすことは、前記隆起と該パッド上の半田との間の接触をもたらし、
前記融解および凝固するステップは、前記狭いパッド上の半田を融解し、配線を形成する、請求項５に記載の方法。
【国際調査報告】
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