(57)【要約】  電子部品構成は、導電性バンプ及びボールリミティングメタラジ（ＢＬＭ）によって基板に接続される電子デバイスを備える。フィラー粒子を有するアンダーフィル材料が、電子デバイスと基板との間の空間内に配置される。フィラー粒子の重量パーセントは少なくとも約６０％である。フィラー粒子の少なくとも９０ｗｔ％の粒径は２μｍより小さく、且つ／又はフィラー粒子は有機カップリング剤によってコーティングされる。アンダーフィル材料が十分に硬化すると、その熱膨張係数は３０ＰＰＭ／℃以下であり、そのガラス転移温度は少なくとも１００℃であり、電子デバイスのパッシベーション層、基板及び電子デバイスのエッジにおける電子デバイスに対する、アンダーフィル材料の接着は、ボールリミティングメタラジの層間剥離を生じることなく、電子部品構成が標準化された信頼性試験に合格できるようにする。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
アンダーフィル材料であって、
フィラー粒子を備え、
該アンダーフィル材料内の前記フィラー粒子の重量パーセントは少なくとも約６０％であり、
前記フィラー粒子の少なくとも９０ｗｔ％の粒径は約２μｍより小さく、且つ／又は前記フィラー粒子は有機カップリング剤によってコーティングされ、
十分に硬化すると、該アンダーフィル材料の熱膨張係数は３０ＰＰＭ／℃以下であり、
該アンダーフィル材料が、５分以下の時間だけ、１１０℃までの温度に晒される場合には、該アンダーフィル材料の粘度は２０％以下だけ増加し、
該アンダーフィル材料が、少なくとも２０分間、１８０℃より低い温度に晒される場合には、該アンダーフィル材料の架橋密度は少なくとも５０％になるか、又は該アンダーフィル材料は流動せず、
３時間より短い時間、１８０℃より低い温度に晒される場合には、該アンダーフィル材料は十分に硬化するようになり、
十分に硬化すると、該アンダーフィル材料のガラス転移温度は少なくとも１００℃である、アンダーフィル材料。
【請求項２】
前記アンダーフィル材料内の前記フィラー粒子の前記重量パーセントは少なくとも約６５％である、請求項１に記載のアンダーフィル材料。
【請求項３】
前記フィラー粒子の少なくとも９０ｗｔ％の粒径は約１μｍより小さい、請求項１に記載のアンダーフィル材料。
【請求項４】
前記フィラー粒子はシリカフィラー粒子である、請求項１に記載のアンダーフィル材料。
【請求項５】
前記シリカフィラー粒子は有機カップリング剤によってコーティングされ、該有機カップリング剤はシランカップリング剤である、請求項４に記載のアンダーフィル材料。
【請求項６】
前記シリカフィラー粒子は有機カップリング剤によってコーティングされ、該有機カップリング剤はチタネート系カップリング剤である、請求項４に記載のアンダーフィル材料。
【請求項７】
前記シリカフィラー粒子は有機カップリング剤によってコーティングされ、該有機カップリング剤はアルミニウム系カップリング剤である、請求項４に記載のアンダーフィル材料。
【請求項８】
前記フィラー粒子は金属酸化物粒子である、請求項１に記載のアンダーフィル材料。
【請求項９】
十分に硬化すると、前記アンダーフィル材料の前記熱膨張係数は２５ＰＰＭ／℃以下である、請求項１に記載のアンダーフィル材料。
【請求項１０】
前記アンダーフィル材料が、１２時間以下の時間だけ、４０℃までの温度に晒される場合には、前記アンダーフィル材料の粘度は５０％以下だけ増加する、請求項１に記載のアンダーフィル材料。
【請求項１１】
前記アンダーフィル材料が、１２時間以下の時間だけ、６０℃までの温度に晒される場合には、前記アンダーフィル材料の粘度は５０％以下だけ増加する、請求項１に記載のアンダーフィル材料。
【請求項１２】
前記アンダーフィル材料が、５分以下の時間だけ、１２０℃までの温度に晒される場合には、前記アンダーフィル材料の粘度は２０％以下だけ増加する、請求項１に記載のアンダーフィル材料。
【請求項１３】
前記アンダーフィル材料が、少なくとも５分間、１８０℃より低い温度に晒される場合には、前記アンダーフィル材料の前記架橋密度は少なくとも５０％になる、請求項１に記載のアンダーフィル材料。
【請求項１４】
前記アンダーフィル材料が、少なくとも５分間、１８０℃より低い温度に晒される場合には、前記アンダーフィル材料は流動しない、請求項１に記載のアンダーフィル材料。
【請求項１５】
前記アンダーフィル材料が、少なくとも２０分間、１５０℃より低い温度に晒される場合には、前記アンダーフィル材料の前記架橋密度は少なくとも５０％になる、請求項１に記載のアンダーフィル材料。
【請求項１６】
前記アンダーフィル材料が、少なくとも２０分間、１５０℃より低い温度に晒される場合には、前記アンダーフィル材料は流動しない、請求項１に記載のアンダーフィル材料。
【請求項１７】
前記アンダーフィル材料が、少なくとも５分間、１５０℃より低い温度に晒される場合には、前記アンダーフィル材料の前記架橋密度は少なくとも５０％になる、請求項１に記載のアンダーフィル材料。
【請求項１８】
前記アンダーフィル材料が、少なくとも５分間、１５０℃より低い温度に晒される場合には、前記アンダーフィル材料は流動しない、請求項１に記載のアンダーフィル材料。
【請求項１９】
１時間より短い時間、１５０℃より低い温度に晒される場合には、前記アンダーフィル材料は十分に硬化するようになる、請求項１に記載のアンダーフィル材料。
【請求項２０】
十分に硬化すると、前記アンダーフィル材料の前記ガラス転移温度は少なくとも１３０℃である、請求項１に記載のアンダーフィル材料。
【請求項２１】
電子部品構成であって、
基板と、
該基板に接続される電子デバイスと、
該電子デバイスと前記基板との間の空間内に配置されるアンダーフィル材料であって、該アンダーフィル材料はフィラー粒子を備える、アンダーフィル材料と
を備え、該アンダーフィル材料内の前記フィラー粒子の重量パーセントは少なくとも約６０％であり、
前記フィラー粒子の少なくとも９０ｗｔ％の粒径は約２μｍより小さく、且つ／又は前記フィラー粒子は有機カップリング剤によってコーティングされ、
十分に硬化すると、前記アンダーフィル材料の熱膨張係数は３０ＰＰＭ／℃以下であり、
十分に硬化すると、前記アンダーフィル材料のガラス転移温度は少なくとも１００℃である、電子部品構成。
【請求項２２】
前記基板に接続されるメモリデバイスをさらに備える、請求項２１に記載の電子部品構成。
【請求項２３】
前記電子デバイスはフリップチップデバイスである、請求項２１に記載の電子部品構成。
【請求項２４】
前記電子デバイスはチップスケールパッケージ（ＣＳＰ）デバイスである、請求項２１に記載の電子部品構成。
【請求項２５】
前記電子デバイスはボールグリッドアレイ（ＢＧＡ）デバイスである、請求項２１に記載の電子部品構成。
【請求項２６】
前記電子部品構成はマザーボードである、請求項２１に記載の電子部品構成。
【請求項２７】
前記アンダーフィル材料内の前記フィラー粒子の前記重量パーセントは、少なくとも約６５％である、請求項２１に記載の電子部品構成。
【請求項２８】
前記フィラー粒子の少なくとも９０ｗｔ％の粒径は約１μｍより小さい、請求項２１に記載の電子部品構成。
【請求項２９】
前記フィラー粒子はシリカフィラー粒子である、請求項２１に記載の電子部品構成。
【請求項３０】
前記シリカフィラー粒子は有機カップリング剤によってコーティングされ、該有機カップリング剤はシランカップリング剤である、請求項２９に記載の電子部品構成。
【請求項３１】
前記シリカフィラー粒子は有機カップリング剤によってコーティングされ、該有機カップリング剤はチタネート系カップリング剤である、請求項２９に記載の電子部品構成。
【請求項３２】
前記シリカフィラー粒子は有機カップリング剤によってコーティングされ、該有機カップリング剤はアルミニウム系カップリング剤である、請求項２９に記載の電子部品構成。
【請求項３３】
前記フィラー粒子は金属酸化物粒子である、請求項２１に記載の電子部品構成。
【請求項３４】
十分に硬化すると、前記アンダーフィル材料の前記熱膨張係数は２５ＰＰＭ／℃以下である、請求項２１に記載の電子部品構成。
【請求項３５】
十分に硬化すると、前記アンダーフィル材料の前記ガラス転移温度は少なくとも１３０℃である、請求項２１に記載の電子部品構成。
【請求項３６】
装置であって、
音声出力デバイスと、
電子部品構成と
を備え、該電子部品構成は少なくとも、
基板と、
該基板に接続される電子デバイスと、
該電子デバイスと前記基板との間の空間内に配置されるアンダーフィル材料であって、該アンダーフィル材料はフィラー粒子を備える、アンダーフィル材料と
を備え、該アンダーフィル材料内の前記フィラー粒子の重量パーセントは少なくとも約６０％であり、
前記フィラー粒子の少なくとも９０ｗｔ％の粒径は約２μｍより小さく、且つ／又は前記フィラー粒子は有機カップリング剤によってコーティングされ、
十分に硬化すると、前記アンダーフィル材料の熱膨張係数は３０ＰＰＭ／℃以下であり、
十分に硬化すると、前記アンダーフィル材料のガラス転移温度は少なくとも１００℃である、装置。
【請求項３７】
前記電子デバイスはフリップチップデバイスである、請求項３６に記載の装置。
【請求項３８】
前記電子部品構成はマザーボードである、請求項３６に記載の装置。
【請求項３９】
前記装置はコンピュータである、請求項３６に記載の装置。
【請求項４０】
前記アンダーフィル材料内の前記フィラー粒子の前記重量パーセントは少なくとも約６５％である、請求項３６に記載の装置。
【請求項４１】
前記フィラー粒子の少なくとも９０ｗｔ％の粒径は約１μｍより小さい、請求項３６に記載の装置。
【請求項４２】
前記フィラー粒子はシリカフィラー粒子である、請求項３６に記載の装置。
【請求項４３】
前記シリカフィラー粒子は有機カップリング剤によってコーティングされ、該有機カップリング剤はシランカップリング剤である、請求項４２に記載の装置。
【請求項４４】
前記シリカフィラー粒子は有機カップリング剤によってコーティングされ、該有機カップリング剤はチタネート系カップリング剤である、請求項４２に記載の装置。
【請求項４５】
前記シリカフィラー粒子は有機カップリング剤によってコーティングされ、該有機カップリング剤はアルミニウム系カップリング剤である、請求項４２に記載の装置。
【請求項４６】
前記フィラー粒子は金属酸化物粒子である、請求項３６に記載の装置。
【請求項４７】
十分に硬化すると、前記アンダーフィル材料の前記熱膨張係数は２５ＰＰＭ／℃以下である、請求項３６に記載の装置。
【請求項４８】
十分に硬化すると、前記アンダーフィル材料の前記ガラス転移温度は少なくとも１３０℃である、請求項３６に記載の装置。
【請求項４９】
十分に硬化すると、ａ）導電性バンプ及びボールリミティングメタラジによって基板に接続される電子デバイスのパッシベーション層、ｂ）前記基板、及びｃ）前記電子デバイスのエッジにおける該電子デバイスに対する、該アンダーフィル材料の接着は、前記ボールリミティングメタラジの層間剥離を生じることなく、前記接続された電子部品構成が標準化された信頼性試験に合格できるようにする、請求項１に記載のアンダーフィル材料。
【請求項５０】
前記電子デバイスは導電性バンプ及びボールリミティングメタラジによって前記基板に接続され、十分に硬化すると、前記電子デバイスのパッシベーション層、前記基板、及び前記電子デバイスのエッジにおける前記電子デバイスに対する、前記アンダーフィル材料の接着は、前記ボールリミティングメタラジの層間剥離を生じることなく、前記電子部品構成が標準化された信頼性試験に合格できるようにする、請求項２１に記載のアンダーフィル材料。
【請求項５１】
前記電子デバイスは導電性バンプ及びボールリミティングメタラジによって前記基板に接続され、十分に硬化すると、前記電子デバイスのパッシベーション層、前記基板、及び前記電子デバイスのエッジにおける前記電子デバイスに対する、前記アンダーフィル材料の接着は、前記ボールリミティングメタラジの層間剥離を生じることなく、前記電子部品構成が標準化された信頼性試験に合格できるようにする、請求項３６に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【背景技術】
【０００１】
フリップチップマイクロエレクトロニクスアセンブリは、チップボンディングパッド上にある導電性バンプによって、フェースダウン（それゆえ、裏返しにされた）電子デバイスを基板に直に電気的に接続する。電子デバイスは典型的には半導体デバイスであるが、パッシブフィルタ、検出器アレイ、及び微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）デバイスであってもよい。フリップチップは、チップが導電性バンプによって基板に直に取り付けられるので、ダイレクトチップアタッチ（ＤＣＡ）としても知られている。
【０００２】
導電性バンプは、アンダーバンプメタラジ（ＵＢＭ）及びパッドリミティングメタラジ（ＰＬＭ）としても知られている、ボールリミティングメタラジ（ＢＬＭ）によって電子デバイスに取り付けることができる。
【０００３】
電子デバイスが基板に取り付けられると、機械的な歪みが生じることがあり、結果として、時間とともに、電子デバイスの導電性バンプに、及び／又はＢＬＭに、及び／又はパッシベーション層に損傷が生じる。
【０００４】
電子デバイスと基板との間の空間に導入される非導電性のアンダーフィル材料は、バンプを水分又は他の環境的な損傷要因から保護することができ、電子部品構成に付加的な機械的強度を与えることができ、チップと基板との間のあらゆる熱膨張差を補償することができる。
【発明の開示】
【０００５】
本発明の複数の実施形態が、添付の図面の中の図において例示されるが、限定するものではない。なお、添付の図面において、類似の参照符号は、対応するか、類似であるか、又は同様の構成要素を示す。
【０００６】
例示を簡単且つ明瞭にするために、図中に示される構成要素は必ずしも縮尺通りに描かれていないことは理解されよう。たとえば、明確にするために、いくつかの構成要素の寸法が他の構成要素に対して誇張されていることがある。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
以下の詳細な説明では、本発明の実施形態を十分に理解してもらうために、多数の具体的な詳細が記述される。しかしながら、本発明の実施形態が、これらの具体的な詳細を用いることなく実施できることは当業者には理解されよう。他の事例では、本発明の実施形態を不明瞭にしないために、よく知られている方法、手順、構成要素及び回路は詳細には記述されていない。
【０００８】
本発明のいくつかの実施形態によれば、半導体デバイスのような電子デバイスは、１つ又は複数の半導体ダイを含むことができ、少なくとも１つのパッシベーション層を含むことができ、ボールグリッドアレイ（ＢＧＡ）配列又は任意の他の適当な配列の導電性バンプ（たとえば、はんだボール）を含むことができる。バンプのうちのいずれか又は全てが、半導体デバイスの外部の電気的及び／又は機械的な終端としての役割を果たすことができる。
【０００９】
以下の説明は半導体デバイスについて言及するが、本発明の実施形態は、パッシブフィルタ、検出器アレイ及び微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）デバイス等の電子デバイスにも同じく適用することができる。
【００１０】
以下の説明ははんだバンプについて言及するが、本発明の実施形態は、めっきバンプ、スタッドバンプ、接着バンプ、はんだ以外の金属合金のバンプ等を含む、他のタイプのバンプにも同じく適用することができる。
【００１１】
以下の説明はフリップチップについて言及するが、本発明の実施形態は、ボールグリッドアレイ（ＢＧＡ）デバイス、チップスケールパッケージ（ＣＳＰ）デバイス等の、他のタイプのデバイスにも同じく適用することができる。
【００１２】
半導体ダイは、内部信号トレースのために内部に形成される金属導体のパターンを有することができ、金属導体のうちの少なくともいくつかが、バンプに機械的及び電気的接続されることになるボールボンディングパッドを含むことができる。ＢＬＭは、ボールボンディングパッドのうちの少なくともいくつかに機械的及び電気的に接続されることができ、対応するバンプに機械的及び電気的に接続されることができる。
【００１３】
プリント回路基板（ＰＣＢ）のような基板は、予備はんだを含んでも、含まなくてもよいパッドを含むことができ、半導体デバイスは、たとえば、リフロー工程のようなはんだ付け工程においてパッドにはんだ付けすることができる。はんだ付け工程において、バンプは、パッドに機械的及び／又は電気的に取り付けられることができる。以下の説明では、ボールボンディングパッドによって形成される機械的構造、対応するＢＬＭ及びバンプ、並びにバンプにはんだ付けされるＰＣＢパッドが、「相互接続ジョイント」と呼ばれる。
【００１４】
はんだ付け工程において、バンプは溶融し、その形態を変更することがあり、半導体デバイスは、その重みに起因して沈むことになる。均一であることも、均一でないこともある機械的歪みが、半導体ダイに沿って相互接続ジョイントにおいて生じる場合があり、バンプ、及び／又はＢＬＭ、及び／又はボールボンディングパッド、及び／又はシリコンダイ、及び／又はパッシベーション層に悪影響を及ぼす可能性がある。
【００１５】
その上に半導体デバイスを実装されているＰＣＢは、電流を用いて動作することができる装置の一部として収容されることができる。その装置が動作しており、電流が半導体デバイスの中に流れているとき、相互接続ジョイントにおける温度及び半導体デバイスに沿った温度は変動することがあり、結果として、相互接続ジョイントにおいて、さらに大きな機械的歪みが生じる可能性がある。
【００１６】
半導体ダイ及び相互接続ジョイントに悪影響を及ぼす可能性がある機械的歪みは、本明細書では特定されない、さらに別の理由の結果として生じる可能性があることは理解されたい。
【００１７】
機械的歪みの結果として、相互接続ジョイントに、及び／又はパッシベーション層又は半導体ダイに損傷が生じる恐れがある。たとえば、パッシベーション層内に亀裂が生じることがあり、且つ／又はＢＬＭに層間剥離が生じることがある。そのような損傷は、たとえば、半導体デバイスの機能を劣化させることがあり、さらには、装置の機能を劣化させることがある。
【００１８】
半導体デバイスがＰＣＢにはんだ付けされた後に、半導体デバイスとＰＣＢとの間に形成される間隙に、非導電性のアンダーフィル材料を導入することができる。アンダーフィル材料は硬化することができ、固体になることができる。硬化すると、固体アンダーフィル材料は、その材料が接触している表面に接着することができる。たとえば、固体アンダーフィル材料は、ＰＣＢに、バンプに、ＢＬＭに、及び半導体デバイスに接着することができる。
【００１９】
種々の相互接続ジョイントにおいて、及び半導体デバイスの種々の部品において局所的に生じる機械的歪みは、アンダーフィル材料によって、半導体デバイスに沿って分配し直すことができる。結果として、半導体デバイス及び相互接続ジョイントは、アンダーフィル材料が導入されない場合よりも、たとえば温度変化に起因する機械的歪みに耐えることができる。
【００２０】
半導体デバイスの機械的構造は種々の種類から成ることがあり、半導体デバイスを製造するために用いられる材料は種々の種類から成ることがある。たとえば、ＢＬＭ、バンプ及びパッシベーション層を構成するために用いられる材料は、半導体デバイスによって異なることがある。さらに、バンプのサイズ、及びバンプ間のピッチは、半導体デバイスによって異なることがある。
【００２１】
材料及び機械的構造の組み合わせが異なる場合、半導体デバイスのいくつかの部品が、機械的歪みに起因して、他の部品よりも損傷を受けやすくなることがある。たとえば、材料及び機械的構造の組み合わせによっては、半導体デバイスの他の部品が損傷を受けるようになる前に、半導体デバイスのパッシベーション層が亀裂を生じやすくなることがある。別の例では、材料及び機械的構造のいくつかの他の組み合わせにおいては、半導体デバイスの他の部品が損傷を受けるようになる前に、ＢＬＭに層間剥離が生じやすくなることがある。
【００２２】
図１は、本発明のいくつかの実施形態による、１つの例示的な装置２を示す。装置２は、プリント回路基板（ＰＣＢ）４、たとえばマザーボードのような電子部品構成を備えることができ、オプションで、音声出力デバイス６を備えることができる。装置２の例を挙げると、網羅的ではないが、パーソナルコンピュータ（ＰＣ）、ノートパッドコンピュータ、ノートブックコンピュータ、ラップトップコンピュータ、サーバコンピュータ、ポケットＰＣ、携帯情報端末（ＰＤＡ）、個人情報マネージャ（ＰＩＭ）、携帯電話、ポケットベル、移動式又は非移動式のメモリ記憶デバイス、ハードディスクドライブ（ＨＤＤ）、フロッピーディスクドライブ（ＦＤＤ）、モニタ、プロジェクタ、デジタルビデオディスク（ＤＶＤ）プレーヤ、ビデオコンパクトディスク（ＶＣＤ）プレーヤ、ＭＰ３プレーヤ、モバイルメディアプレーヤ、計算機、無線移動局、無線基地局等が含まれる。
【００２３】
ＰＣＢ４は、たとえば、それぞれの電子デバイスのための「フットプリント」８、１０、１２、１４及び１６を含むことができる。ＰＣＢ４は、その上にいくつかのデバイスを実装してもよい。たとえば、電子デバイス１８、２０、２２及び２４を、それぞれフットプリント８、１０、１２及び１４上に実装してもよく、オプションで、メモリデバイス２６をフットプリント１６上に実装してもよい。たとえば、付加的なフットプリント、トレース、スルーホールのようなＰＣＢ４の機械的特徴、並びにフットプリント８、１０、１２及び１６、並びに電子デバイス１８、２０、２２及び２６の機械的特徴は、明確にするために図示されない。
【００２４】
メモリデバイス２６のための例を挙げると、網羅的ではないが、ａ）コンパクトフラッシュ（ＣＦ）メモリカード、パーソナルコンピュータメモリカード国際協会（ＰＣＭＣＩＡ）メモリカード、セキュリティ識別モジュール（ＳＩＭ）カード、メモリスティック（登録商標）デバイス、ユニバーサルシリアルバス（ＵＳＢ）ＫＥＹ（登録商標）メモリデバイス等の取出し可能メモリデバイス、ｂ）リードオンリーメモリ（ＲＯＭ）デバイス、マスクＲＯＭデバイス、電気的消去可能プログラマブルリードオンリーメモリデバイス（ＥＥＰＲＯＭ）、不揮発性ランダムアクセスメモリデバイス（ＮＶＲＡＭ）、否定論理積（ＮＡＮＤ）フラッシュメモリデバイス、否定論理和（ＮＯＲ）フラッシュメモリデバイス、同期ダイナミックランダムアクセスメモリ（ＳＤＲＡＭ）デバイス、ＲＡＭＢＵＳ（登録商標）ダイナミックランダムアクセスメモリ（ＲＤＲＡＭ）デバイス、ダブルデータレート（ＤＤＲ）メモリデバイス、スタティックランダムアクセスメモリ（ＳＲＡＭ）デバイス等の半導体デバイスが含まれる。
【００２５】
電子デバイス２４は、１つ又は複数の半導体ダイを含むことができ、電子デバイス２４の底面上に配置されるか、又は底面内に部分的に埋め込まれ、半導体ダイのうちの少なくとも１つに電気的に接続されるバンプ２８を含むことができる。バンプ２８は、たとえば、２０μｍ〜２００μｍの範囲内の直径を有することができ、バンプ２８間のピッチは、たとえば、５０μｍ〜３００μｍの範囲にすることができる。
【００２６】
バンプ２８を構成することができる例示的な材料を挙げると、網羅的ではないが、たとえばスズ−鉛（ＳｎＰｂ），スズ−鉛−銀（ＳｎＰｂＡｇ）のような鉛含有材料、たとえば、スズ−銀（ＳｎＡｇ）、スズ−銀−銅（ＳｎＡｇＣｕ）のような鉛を含有しない材料、又は任意の他の適当な共晶軟質はんだ付け導電性材料が含まれる。
【００２７】
フットプリント１４は、個々のバンプ２８にはんだ付けされるのに適しているパッド３０を含むことができ、パッド３０のうちの少なくともいくつかは、個々のバンプ２８にはんだ付けされることができる。ＰＣＢ４は、パッド３０のいずれか又は全てのための物理的なトレース及び／又は埋め込まれたバイア（図示せず）を含むことができる。
【００２８】
さらに、本発明のいくつかの実施形態によれば、非導電性のアンダーフィル材料３２がデバイス２４の周囲に、且つＰＣＢ４とデバイス２４の底面との間の間隙内に存在することができる。
【００２９】
明確にするために、デバイス２４は、３列及び４行のアレイとして配列される１２個のバンプ２８を含むものとして示される。これは一例にすぎず、デバイス２４の底面上に配置されるか、又は底面内に部分的に埋め込まれる任意の数及び任意の配列のバンプ２８が実現可能であることは理解されよう。さらに、明確に図示するために、バンプ２８及びパッド３０は、円形を有するものとして示され、パッド３０は、バンプ２８よりも大きな直径を有するものとして示される。任意の他の形状のバンプ２８及びパッド３０、並びにバンプ２８とパッド３０との間の任意の他のサイズ比が実現可能であり、本発明の範囲内にあることは理解されたい。
【００３０】
ここで図２を参照すると、図１に示される断面Ａに沿った、ＰＣＢ４、半導体デバイス２４、バンプ２８Ａ、２８Ｂ及び２８Ｃ、ＰＣＢパッド３０Ａ、３０Ｂ及び３０Ｃ、並びにアンダーフィル材料３２の１つの例示的な簡略化された断面図である。例示的な図２では、半導体デバイス２４はフリップチップデバイスであるが、それは一例にすぎず、デバイス２４は任意の種類のものであってもよいことは理解されたい。
【００３１】
図２は、図１には示されない半導体デバイス２４の構成要素、すなわち、半導体ダイ３４、パッシベーション層３８、ボンディングパッド４０Ａ、４０Ｂ及び４０Ｃ、並びにボールリミティング材料（ＢＬＭ）４２Ａ、４２Ｂ及び４２Ｃを示す。
【００３２】
ボンディングパッド４０Ａ、４０Ｂ及び４０Ｃは、半導体ダイ３４の外部金属層（図示せず）の一部にすることができる。ＢＬＭ４２Ａ、４２Ｂ及び４２Ｃは、ボンディングパッド４０Ａ、４０Ｂ及び４０Ｃにそれぞれ、且つバンプ２８Ａ、２８Ｂ及び２８Ｃにそれぞれ、機械的及び電気的に接続されることができ、半導体ダイ３４とバンプとの間の機械的なインターフェースとしての役割を果たすことができる。
【００３３】
バンプ２８は球形を有するものとして示されるが、これは一例にすぎず、任意の形状が実現可能である。さらに、バンプ２８の形状は、半導体デバイス２４をＰＣＢ４にはんだ付けしている最中に変化してもよい。
【００３４】
半導体ダイ３４は、回路４４を含むことができる。回路４４が実施する例示的な機能を挙げると、網羅的ではないが、プロセッサ、グラフィカルプロセッサ、周辺部品相互接続（ＰＣＩ）ノースブリッジ、ＰＣＩサウスブリッジ、通信プロセッサ、メモリコントローラ、無線ローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）コントローラ、無線周波数（ＲＦ）コントローラ、ビデオプロセッサ等が含まれる。さらに、半導体デバイス２４は、たとえば、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、特定用途向け標準製品（ＡＳＳＰ）、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）等とすることができる。
【００３５】
アンダーフィル材料３２はフィラー粒子を備えることができる。ダイエッジにおいて、アンダーフィル材料３２をダイパッシベーション層３８、ＰＣＢ４及び半導体ダイ３４に接着することによって、ＰＣＢ４上に実装された半導体デバイス２４が、「Reliability Qualification of Semiconductor Devices Based on Physics of Failure and Risk and Opportunity Assessment」（JEDEC Solid State Technology Association、２００４年４月発行）というタイトルのＪＥＤＥＣ標準規格「ＪＥＰ  １４８」に規定される試験に合格できるようになる。
【００３６】
いくつかの実施形態では、或る特定の用途のための品質要件及び信頼性要件の一例は、ＢＬＭの層間剥離を生じることなく、「Temperature Cycling」（２０００年７月発行）というタイトルのＪＥＤＥＣ標準規格「ＪＥＳＤ２２−Ａ１０４−Ｂ」の条件Ｂ試験下で５００回の熱サイクルに合格し、「Accelerated Moisture Resistance - Unbiased HAST」（２０００年１２月発行）というタイトルのＪＥＤＥＣ標準規格「ＪＥＳＤ２２−Ａ１１８」の高度加速応力試験（ＨＡＳＴ）条件Ａの７５時間に合格することである。
【００３７】
他の実施形態では、或る特定の用途のための品質要件及び信頼性要件の一例は、ＢＬＭの層間剥離を生じることなく、条件Ｂ試験（ＪＥＳＤ２２−Ａ１０４−Ｂ）下で７５０回の熱サイクルに合格し、ＨＡＳＴ条件Ａ（ＪＥＳＤ２２−Ａ１１８）の１００時間に合格することである。
【００３８】
アンダーフィル材料３２内のフィラー粒子の重量パーセントは、いくつかの実施形態では、少なくとも約６０％にすることができ、他の実施形態では、少なくとも約６５％にすることができる。フィラー粒子の少なくとも９０ｗｔ％の粒径は、いくつかの実施形態では、約２μｍより小さくすることができ、他の実施形態では、１μｍ未満にすることができる。いくつかの実施形態では、フィラー粒子は、有機カップリング剤によってコーティングされることができる。いくつかの実施形態では、フィラー粒子は、シリカフィラー粒子とすることができる。他の実施形態では、フィラー粒子として、アルミナ又は他の金属酸化物粒子を用いることができる。有機カップリング剤のための例を挙げると、網羅的ではないが、シランカップリング剤、チタネート系カップリング剤及びアルミニウム系カップリング剤が含まれる。
【００３９】
完全に硬化すると、アンダーフィル材料３２の熱膨張係数は、いくつかの実施形態では、３０ＰＰＭ／℃以下にすることができ、他の実施形態では、２５ＰＰＭ／℃以下にすることができる。
【００４０】
いくつかの実施形態では、アンダーフィル材料３２が、５分以下の時間だけ、１１０℃までの温度に晒される場合には、アンダーフィル材料の粘度は、２０％以下だけ高くなることができる。他の実施形態では、アンダーフィル材料３２が、５分以下の時間だけ、１２０℃までの温度に晒される場合には、アンダーフィル材料の粘度は２０％以下だけ高くなることができる。
【００４１】
アンダーフィル材料３２が、いくつかの実施形態では、少なくとも２０分間、１８０℃より低い温度、又は他の実施形態では、少なくとも５分間、１８０℃より低い温度、又は他の実施形態では、少なくとも２０分間、１５０℃より低い温度、又は他の実施形態では、少なくとも５分間、１５０℃より低い温度に晒される場合には、アンダーフィル材料３２の架橋密度は少なくとも５０％になることができるか、又はアンダーフィル材料３２は流動することができない。
【００４２】
アンダーフィル材料３２は、いくつかの実施形態では、３時間より短い時間、１８０℃より低い温度に晒される場合に、又は他の実施形態では、１時間より短い時間、１５０℃より低い温度に晒される場合に、十分に硬化することができる。
【００４３】
十分に硬化すると、アンダーフィル材料３２のガラス転移温度は、いくつかの実施形態では、少なくとも１００℃にすることができ、他の実施形態では、少なくとも１３０℃にすることができる。
【００４４】
本発明の或る特定の特徴が本明細書において図示及び説明されてきたが、ここで、当業者には、数多くの変更、代替、変形及び均等の形態が思い浮かぶであろう。それゆえ、添付の特許請求の範囲は、本発明の真の精神の中に入るような全てのそのような変更及び変更を包含することが意図されていることは理解されたい。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発明のいくつかの実施形態による、その上にデバイスを実装されている１つの例示的なプリント回路基板を含む１つの例示的な装置の平面図である。
【図２】本発明のいくつかの実施形態による、プリント回路基板と、その上に実装されているフリップチップデバイスとの１つの例示的な簡略化された断面図である。
【図１】
2008514004.tif 000002
【図２】
2008514004.tif 000003
【国際調査報告】
2008514004.tif 000004
2008514004.tif 000005