(57)【要約】  ナノサイズの金属粒子組成物は、約20nm以下の粒径を有する第1金属を有する。前記ナノサイズの粒子は、前記第1金属の殻を形成する第2金属を有して良い。前記ナノサイズの金属粒子組成物を用いたマイクロエレクトロニクスパッケージについても開示されている。マイクロエレクトロニクスパッケージのアセンブリ方法についても開示されている。前記ナノサイズの金属粒子組成物を有する演算システムについても開示されている。
2008515635.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
約20nm以下の範囲の粒径を有する第1金属を有する金属粒子組成物であって、その融点が約300℃以下である金属粒子組成物。
【請求項２】
第2金属をさらに有する金属粒子組成物であって、
前記第1金属が、銅、銀、金、鉛及びスズから選択され、かつ
前記第2金属は、銅、銀、金、鉛及びスズから選択される、
請求項1に記載の金属粒子組成物。
【請求項３】
第2金属をさらに有する金属粒子組成物であって、
前記第1金属が、銀、金、鉛及びスズから選択され、
前記第2金属は、銅、銀、金、鉛及びスズから選択され、かつ
前記第1金属は前記第2金属よりも多く存在する、
請求項1に記載の金属粒子組成物。
【請求項４】
第2金属をさらに有する金属粒子組成物であって、
前記第1金属が金を有し、
前記第2金属はスズを有し、かつ
前記スズは、前記第1金属及び前記第2金属の約20%を有する、
請求項1に記載の金属粒子組成物。
【請求項５】
複数の粒子になったはんだ組成物を含む有機母体をさらに有する、請求項1に記載の金属粒子組成物。
【請求項６】
複数の粒子になったはんだ組成物を含む有機母体をさらに有する金属粒子組成物であって、前記有機母体が、はんだフラックス剤をさらに有する、請求項1に記載の金属粒子組成物。
【請求項７】
第2金属をさらに有する金属粒子組成物であって、
前記第1金属が実質的にコア中に備えられ、かつ
前記第2金属は実質的に殻中に備えられる、
請求項1に記載の金属粒子組成物。
【請求項８】
第2金属をさらに有する金属粒子組成物であって、
前記第1金属が実質的にコア中に備えられ、
前記第2金属は実質的に殻中に備えられ、
前記第1金属は第1融点を有し、
前記第2金属は第2融点を有し、かつ
前記第1融点は前記第2融点よりも低い、
請求項1に記載の金属粒子組成物。
【請求項９】
第2金属をさらに有する金属粒子組成物であって、
前記第1金属が実質的にコア中に備えられ、
前記第2金属は実質的に殻中に備えられ、
前記第1金属は第1融点を有し、
前記第2金属は第2融点を有し、かつ
前記第2融点は前記第1融点よりも低い、
請求項1に記載の金属粒子組成物。
【請求項１０】
第2金属及び第3金属をさらに有する金属粒子組成物であって、
前記第1金属が実質的に内側殻中に備えられ、
前記第3金属は実質的に外側殻中に備えられ、
前記第1金属は第1融点を有し、
前記第3金属は第3融点を有し、かつ
前記第1融点は前記第3融点よりも低い、
請求項1に記載の金属粒子組成物。
【請求項１１】
第2金属及び第3金属をさらに有する金属粒子組成物であって、
前記第1金属が実質的に内側殻中に備えられ、
前記第3金属は実質的に外側殻中に備えられ、
前記第1金属は第1融点を有し、
前記第3金属は第3融点を有し、かつ
前記第3融点は前記第1融点よりも低い、
請求項1に記載の金属粒子組成物。
【請求項１２】
第2金属をさらに有する金属粒子組成物であって、
前記第1金属が実質的にコア中に備えられ、
前記第2金属は実質的に殻中に備えられ、かつ
前記コアは前記殻よりも大きな体積を有する、
請求項1に記載の金属粒子組成物。
【請求項１３】
第2金属及び第3金属をさらに有する金属粒子組成物であって、
前記第1金属が実質的にコア中に備えられ、
前記第2金属は実質的に前記コアと接する第1殻中に備えられ、かつ
前記第3金属は実質的に前記第1殻と接する第2殻中に備えられる、
請求項1に記載の金属粒子組成物。
【請求項１４】
第2金属をさらに有する金属粒子組成物であって、
前記第1金属が実質的に第1部分中に備えられ、
前記第2金属は実質的に第2部分中に備えられ、かつ
前記第1部分及び前記第2部分の実質的部分の各々は、約0.5:1から約1:2のアスペクト比を有する、
請求項1に記載の金属粒子組成物。
【請求項１５】
約20ナノメートル(nm)以下の粒径を有する第1金属を有する金属粒子組成物をリフローするリフロー工程を有するプロセス。
【請求項１６】
前記リフロー工程が、リフローを実現する条件で実行され、かつ
前記リフローされた金属粒子組成物は、約20マイクロメートル(μm)以下のグレインサイズを有する、
請求項15に記載のプロセス。
【請求項１７】
前記リフロー工程が約400℃よりも低いリフロー温度を有する、請求項15に記載のプロセス。
【請求項１８】
前記リフロー工程が、マイクロエレクトロニクスダイ、第2レベル設置基板、第1レベル基板及びヒートスプレッダから選択される少なくとも1つの構造に接した状態で行われる、請求項15に記載のプロセス。
【請求項１９】
基板；及び
前記基板上に存在する、約20μm以下のグレインサイズを有するリフローされた金属粒子組成物；
を有するパッケージ。
【請求項２０】
前記基板がマイクロエレクトロニクスダイを有する、請求項19に記載のパッケージ。
【請求項２１】
前記基板が第2レベル設置基板を有する、請求項19に記載のパッケージ。
【請求項２２】
前記基板が第1レベル基板を有する、請求項19に記載のパッケージ。
【請求項２３】
第2金属をさらに有するパッケージであって、
前記第1金属が、銀、金、鉛及びスズから選択され、かつ
前記第2金属は、銅、銀、金、鉛及びスズから選択される、
請求項19に記載のパッケージ。
【請求項２４】
第2金属をさらに有するパッケージであって、
前記第1金属が、銀、金、鉛及びスズから選択され、
前記第2金属は、銅、銀、金、鉛及びスズから選択され、かつ
前記第1金属は前記第2金属よりも多く存在する、
請求項19に記載のパッケージ。
【請求項２５】
前記第1金属が金を有し、
前記第2金属はスズを有し、かつ
前記スズは、前記第1金属及び前記第2金属の約20%を有する、
請求項19に記載のパッケージ。
【請求項２６】
マイクロエレクトロニクス素子パッケージのアセンブリ方法であって：
ダイ上に金属粒子先駆体を生成する工程；及び
前記ダイと、設置基板及びヒートスプレッダのうちの1つとを結合する工程；
を有し、
前記金属粒子は、約20nm以下の粒径を有する第1金属を有し、かつ
前記金属粒子組成物は約400℃以下の融点を有する、
方法。
【請求項２７】
前記ダイとの結合前、前記ダイとの結合中、前記ダイとの結合後、及びこれらを一緒にした時期から選択された時期に、前記金属粒子先駆体をリフローする工程をさらに有する、請求項26に記載のマイクロエレクトロニクス素子パッケージのアセンブリ方法。
【請求項２８】
前記ダイに集積ヒートスプレッダを接続する工程をさらに有する、請求項26に記載のマイクロエレクトロニクス素子パッケージのアセンブリ方法。
【請求項２９】
設置基板上に設けられたマイクロエレクトロニクスダイ；
約20μm以下のグレインサイズを有する第1金属を有し、約400℃以下の融点を有する、前記ダイと接続する金属粒子組成物；
前記ダイに付着するはんだバンプと結合する、入力装置及び出力装置のうちの少なくとも1つ；及び
前記マイクロエレクトロニクスダイと結合するダイナミックランダムアクセスデータストレージ；
を有する演算システム。
【請求項３０】
前記金属粒子が、はんだバンプ及びダイ付着材料のうちの少なくとも1つである、請求項29に記載の演算システム。
【請求項３１】
コンピュータ、ワイヤレス通信機、ハンドヘルド装置、自動車、機関車、飛行機、船及び宇宙船のうちの1つの中に設けられる、請求項29に記載の演算システム。
【請求項３２】
前記マイクロエレクトロニクスダイが、データ記憶装置、デジタル信号プロセッサ、マイクロ制御装置、特定用途向け集積回路及びマイクロプロセッサから選択される、請求項29に記載の演算システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
開示された実施例は、マイクロエレクトロニクス素子のパッケージに用いられるナノサイズの金属及び合金に関する。
【背景技術】
【０００２】
集積回路(IC)ダイは大抵の場合、様々なタスクを行うプロセッサに加工される。ICの動作には必ず発熱とダイパッケージ中の熱膨張による応力が伴う。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
高融点の金属及び合金の相互接続は、たとえダイ上で密にパッケージされた回路によって生じる高動作温度に耐えるとしても、パッケージされた低誘電率層間誘電層ダイに集積できない。その理由は、高電流密度との相性の問題が生じる恐れがあるからである。それに加えて、高融点の金属合金及び相互接続は、製造中に多くの熱量を発生させる恐れがある。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００４】
実施例が実現される方法を理解するため、添付の図を参照しながら、様々な実施例について、より詳細に説明する。添付の図は典型的な実施例を図示しているだけで、実際のスケール通りに図示される必要はない。よって添付の図は本発明の技術的範囲を限定するものと見なされるべきではない。このことを理解していただいた上で、複数の実施例について、添付の図を用いてより詳細に説明する。
【０００５】
以降の説明は、たとえば上部の、下部の、第1、第2などの語を含む。これらの語は説明目的でのみ用いられているものであり、限定の意図はない。本明細書で説明されている素子又は部品の実施例は、製造し、使用し、又は多数の位置及び向きに設置することが可能である。“ダイ”及び“プロセッサ”の語は一般的に、基本的な被加工製品である物理的対象を意味する。基本的な被加工製品は、様々なプロセス操作によって所望の集積回路素子に変換される。ダイは大抵の場合、ウエハから1つずつ切り離される。ウエハは、半導体材料、非半導体材料、又はこれらを合成した材料で構成されて良い。基板は一般的には、樹脂含浸処理された繊維ガラス構造であって、ダイ用の設置基板として機能する。
【０００６】
ここで、同様の構造に同様の参照番号が付される図を参照する。構造及びプロセスの実施例をより明確に示すため、本明細書に含まれる図は、実施例を概略的に表したものである。よってたとえば、作製された構造における実際の光学顕微鏡とは、見かけが異なるかもしれないが、実施例の本質的構造は図に含まれている。しかも図は、実施例を理解するのに必要な構造のみを図示している。当技術分野において既知である他の構造は、図のわかりやすさを維持するために図に含めなかった。
【０００７】
図1は、光学顕微鏡によって得られた、一実施例に従った金属粒子組成物100の断面のコンピュータ像である。金属粒子組成物100の全粒径は、約20nm未満の範囲である。一実施例では、金属粒子組成物100の全粒径は、約5nmから20nmの範囲である。一実施例では、金属粒子組成物100の全粒径は、約15nmから約20nmの範囲である。一実施例では、金属粒子組成物100の全粒径は、約20nmの約98%以下の範囲である。一実施例では、金属粒子組成物100は、上記の粒径範囲内での製造が可能な金属粒子又は合金粒子を有する。
【０００８】
一実施例では、金属粒子組成物は、約400℃以下の融点を有する。金属の種類及び粒径に依存して、金属粒子組成物は、融点を数百℃変化させることができる。たとえば、金は約1064℃の融点を示す。金によって、本明細書で説明したようなナノサイズの粒子が形成されるとき、その融点は約300℃になりうる。
【０００９】
一実施例では、金属粒子組成物は、約20nm以下の範囲の粒径を有する第1金属110を有し、第1金属110は、純粋金属又は巨視的に見て単一相の合金として単独で存在する。一実施例では、金属粒子組成物は銀(Ag)を有する。一実施例では、金属粒子組成物は銅(Cu)を有する。一実施例では、金属粒子組成物は金(Au)を有する。一実施例では、金属粒子組成物は、金-スズ合金 (Au80Sn20)を有する。一実施例では、金属粒子組成物はスズ(Sn)を有する。一実施例では、金属粒子組成物は、上記金属粒子組成物のうちの少なくとも2種類を合成したものを有する。一実施例では、金属粒子組成物は、上記金属粒子組成物のうちの少なくとも3種類を合成したものを有する。
【００１０】
図1は、たとえばAu80Sn20金属粒子組成物のような別な実施例を図示している。そのような金属粒子組成物は、コア構造としての第1金属110、及び殻構造としての第2金属112を有する。第1金属110は金を有し、第2金属112はスズを有する。一実施例では、第1金属110は銀を有し、第2金属112は、銅、金、鉛及びスズから選択される。一実施例では、第1金属110は金を有し、第2金属112は、銅、銀、鉛及びスズから選択される。一実施例では、第1金属110は鉛を含み、第2金属112は、銅、銀、金及びスズから選択される。一実施例では、第1金属110はスズを含み、第2金属112は、銅、銀、金及び鉛から選択される。一実施例では、上記の第1金属110、第2金属112の金属粒子は、第1金属を有し、その第1金属の量は、第2金属の量よりも多い。
【００１１】
一実施例では、第1金属110は第1融点を有し、第2金属112は、第1融点よりも低温の第2融点を有する。この実施例では、第1金属110は金で、第2金属112はスズであって良い。
【実施例１】
【００１２】
図2は、光学顕微鏡によって得られた、一実施例に従った金属粒子組成物200の断面のコンピュータ像である。一実施例では、金属粒子組成物200は、第1金属210、第2金属の内殻212及び第3金属の外殻214を有する。この実施例では、第1金属210は実質的なコア構造として備えられ、第2金属212はコア構造210と接する実質的な内殻構造として備えられ、かつ第3金属214は内殻構造212と接する実質的な外殻構造として備えられる。
【００１３】
一実施例では、コア210は第1融点を有し、実質的な外殻214は、第1融点よりも高い第3融点を有する。一実施例では、コア210は第1融点を有し、実質的な外殻214は、第1融点よりも低い第3融点を有する。この実施例では、コア210は、たとえば金のような第1金属210であって良く、外殻214は、たとえばスズのような第3金属であって良い。
【実施例２】
【００１４】
図3は、光学顕微鏡によって得られた、一実施例に従った金属粒子組成物300の断面のコンピュータ像である。金属粒子組成物300は、第1部分内に実質的に備えられている
第1金属310、及び第2部分内に実質的に備えられている第2金属312を有する。一実施例では、第1部分310は第2部分312と接するが、いずれの部分も実質的に、他方を包囲しないし、また他方によって包囲されない。一実施例では、第1部分310及び第2部分312は複合体を有し、第1部分310及び第2部分312のうちの少なくとも1つは、約1:1から約1:2の範囲のアスペクト比を有する。従って、第1部分310及び第2部分312のうちの少なくとも1つの最小寸法は約5nmであり、かつ最大寸法は約20nmであって良い。しかし一実施例では、第1部分310及び第2部分312のうちの少なくとも1つの実効的な最小寸法は約20nmであって良く、その最大寸法は、本開示で説明されたアスペクト比の実施例のうちの1つを選択することによって確定できる。
【００１５】
一実施例では、本開示で説明された第1金属粒子組成物及び第2金属粒子組成物は、図3に図示された金属粒子組成物300に用いられて良い。
【実施例３】
【００１６】
図4は、一実施例に従ったマイクロエレクトロニクス素子パッケージの断面図である。パッケージ400は、第1ダイ410、及びダイに付着する金属粒子組成物412を有する。金属粒子組成物412は、第1ダイ410と設置基板とを接合する。一実施例では、金属粒子組成物412は、本開示で説明された金属粒子組成物である。
【００１７】
第1ダイ410は、ダイ結合パッド416、ボンドワイヤ418及び設置基板のボンドフィンガー420を介して設置基板414と電気的に接続する。それに加えてパッケージ400は、たとえばマザーボード上にさらに設置するため、一組のバンプのような、さらに別な電気的接続を有して良い。一組のバンプのうちの1つは、参照番号422で示されている。
【００１８】
一実施例では、設置基板414は、たとえばメインボードのようなプリント配線板(PWB)の一部である。一実施例では、設置基板414はインターポーザーの一部である。一実施例では、設置基板414はメザニンPWBの一部である。一実施例では、設置基板414は拡張カードPWBの一部である。一実施例では、設置基板414は、たとえば携帯電話又は携帯情報端末(PDA)のようなハンドヘルド装置のボードのような小さなPWBの一部である。
【実施例４】
【００１９】
図5Aは、一実施例に従ったマイクロエレクトロニクス素子パッケージ500の断面図である。マイクロエレクトロニクス素子パッケージ500は、能動表面(active surface)512及び背面514を有するダイ510を有する。一実施例では、ダイ510はたとえば、インテル社によって製造されるようなプロセッサである。一実施例では、フラックスはんだ粒子組成物ペースト516が、能動表面512上に供される。凹部を有するボンドパッド518は、能動表面512上に設けられることで、フラックスはんだ粒子組成物ペースト516と接する。一実施例では、ダイ510は、集積ヒートスプレッダ(HIS)520と設置基板522との間に設けられる。フラックスはんだ粒子組成物ペースト516は、設置基板のボンドパッド524上に設けられることで、ダイ510の能動表面512と接する。一実施例では、フラックスはんだ粒子組成物ペースト516は、本開示で説明された金属粒子組成物である。
【００２０】
設置基板522は、当技術分野で既知となっている如何なる設置基板であって良い。そのような既知となっている設置基板はたとえば、プリント回路基板(PCB)、メインボード、メザニンボード、拡張カード又は他の設置基板である。一実施例では、熱伝導材料(TIM)526は、ダイ510の背面514とIHS520との間に設けられている。一実施例では、TIM526は、本開示で説明された実施例に従った金属粒子組成物である。一実施例では、TIM526は、はんだである。一実施例では、TIM526は、リフロー処理中に背面514と化学的に結合する、反応性金属粒子組成物である。一実施例では、TIM526は、ダイヤモンドが満たされた半田、又はカーボンが満たされた半田のような金属粒子組成物である。一実施例では、TIMは、約20μm以下のグレインサイズを有するリフロー処理された金属粒子組成物である。
【００２１】
一実施例では、IHS520は結合材料528によって取り付けられ、結合材料528は、IHS520のへりの部分530を固着する。マイクロエレクトロニクス素子パッケージ500にはバリエーションがあるため、複数の金属粒子組成物の実施例のうちの1つを利用する際に、それにマイクロエレクトロニクス素子パッケージ500を適合させることができる。
【００２２】
図5Bは、さらに別な処理を行った後における図5Aに図示されたマイクロエレクトロニクス素子パッケージの断面図である。金属粒子組成物ペースト516をリフロー処理してはんだバンプ517及び/又は金属粒子組成物TIM526にするのは、熱処理によって実行されて良い。一実施例では、熱が付与されることで、特定のはんだバンプ517又はTIM526の凝固点に到達する温度が実現される。一実施例では、はんだバンプ517又はTIM526が、約150℃から約220℃へ加熱されたものとして図示されている。一実施例では、はんだバンプ517又はTIM526は180℃に加熱される。一実施例では、グレインの平均的な大きさは、約20μm以下である。
【実施例５】
【００２３】
図6Aは、一実施例に従った処理中のマイクロエレクトロニクス素子600の断面図である。たとえばプロセッサになりうるダイのような基板610は、該基板610から外界へ電気的にやり取りするための結合パッド612を有する。結合パッド612を露出させる、パターニングされたマスク614で処理されるマイクロエレクトロニクス素子600が図示されている。一実施例では、結合パッド612は、複数の金属層のいずれか1層と接することのできる銅の上部金属層である。たとえば金属1（M1、図示されていない）のような、単純なマイクロエレクトロニクス素子中の金属層が結合パッド612と電気的に接続する。別な例では、金属2（M2、図示されていない）が結合パッド612と電気的に接続する。M2はM1と電気的に接続する。別な例では、金属3（M3、図示されていない）が結合パッド612と電気的に接続する。M3はM2と電気的に接続し、結局M1と電気的に接続する。別な例では、金属4（M4、図示されていない）が結合パッド612と電気的に接続する。M4はM3と電気的に接続する。M3はM2と電気的に接続し、結局M1と電気的に接続する。別な例では、金属5（M5、図示されていない）が結合パッド612と電気的に接続する。M5はM4と電気的に接続する。M4はM3と電気的に接続する。M3はM2と電気的に接続し、結局M1と電気的に接続する。別な例では、金属6（M6、図示されていない）が結合パッド612と電気的に接続する。M6はM5と電気的に接続する。M5はM4と電気的に接続する。M4はM3と電気的に接続する。M3はM2と電気的に接続し、結局M1と電気的に接続する。別な例では、金属7（M7、図示されていない）が結合パッド612と電気的に接続する。M7はM6と電気的に接続する。M6はM5と電気的に接続する。M5はM4と電気的に接続する。M4はM3と電気的に接続する。M3はM2と電気的に接続し、結局M1と電気的に接続する。この開示によって、様々な半導体基板構造が、様々な実施例に適用可能となることは明らかである。
【００２４】
図6Bは、さらに別な処理を行った後における図6Aに図示されたマイクロエレクトロニクス素子601の断面図である。パターニングされたマスク614が、たとえばはんだ田粒子組成物ペースト616とも呼ばれる、本開示で説明された様々な実施例に従った金属粒子組成物先駆体616によって満たされる。本実施例においてパターニングされたマスク614とは、パターニングされたフォトレジストである。金属粒子組成物先駆体616はまた、フラックス金属粒子組成物粉末616とも呼ばれる。
【００２５】
一実施例では、はんだ粒子組成物ペースト616は、プロセス中に動きやすい結合剤としての、はんだ粒子組成物ペースト616用フラックス媒体を有する。一実施例では、パターニング自体は行われず、むしろ、フラックス金属粒子組成物がブランケットを形成し、リフロー中に、フラックス媒体は、流動化し、選択的に結合パッド612で濡れ、かつ選択的に基板610を避ける。基板610は、半導体、誘電体及びこれらの合成であって良い。
【００２６】
図6Cは、さらに別な処理を行った後における図6Bに図示されたマイクロエレクトロニクス素子602の断面図である。この実施例では、パターニングされたマスク614が除去される。パターニングされたマスク614の除去は、単純にマスク614を基板610から剥離することによって実行されて良い。それにより、フラックス材料粒子組成物616が残る。フラックス材料粒子組成物616は、結合パッド612上に直接的に、それぞれが独立した島を形成する。
【００２７】
図7は、図6Cに図示されたマイクロエレクトロニクス素子の一部を拡大した図である。図7は、図6Cに図示された破線7内部の領域からとった図である。図7は、ペーストとフラックスが共存するマトリックス720内部の金属粒子組成物718としての金属粒子組成物先駆体を図示している。金属粒子組成物718は、本開示で説明された金属粒子組成物の実施例のうちの1つを有する。ペーストとフラックスが共存するマトリックス720が、腐食及び/又は酸化の影響から金属粒子組成物718を実質的に保護するため、金属粒子組成物718は、リフロー中のかなりのグレイン成長にも耐えることができる。一実施例では、リフロー後の金属粒子組成物718は、20マイクロメーター(μm)以下のグレインの大きさを有する。実施例における粒径のため、固体から固相へ遷移する粒子の核化(nucleation)は、400℃以下で生じることができる。たとえば、金は約300℃で固体から固相への転移を起こすことができる。
【００２８】
図6Dは、さらに別な処理を行った後における図6Cに図示されたマイクロエレクトロニクス素子603の断面図である。ペーストとフラックスが共存するマトリックス720（図7）が揮発される間に、リフロー処理が開始される。金属粒子組成物718は、約20μm以下のグレインの大きさを有するはんだバンプ617（図6D）にリフロー処理される。マイクロエレクトロニクス素子603で図示されたリフロー処理は、マイクロエレクトロニクス素子パッケージをアセンブリする方法の前に行われて良く、又はマイクロエレクトロニクス素子パッケージにおける他の熱処理と同時に行われても良いし、又はマイクロエレクトロニクス素子パッケージをアセンブリする複数の工程に続いて行われても良い。そのような複数の工程には、金属粒子組成物がダイに付着する実施例を構成する工程が含まれる。これら及び他の実施例は次で論じる。
【実施例６】
【００２９】
図8Aは、一実施例に従った処理中のマイクロエレクトロニクス素子800の断面図である。素子800は、複数のダイ結合パッド812を有するダイ810を有する。素子800はまた、本開示で説明された金属粒子組成物に関する実施例に従った金属粒子組成物814をも有する。ダイ810は、金属粒子組成物814を介して設置基板816と結合する。金属粒子組成物814は、ダイ810と設置基板816との間のバンプとして機能する。ダイ810と設置基板816との電気的結合は、設置基板の結合パッド818を介して完成する。設置基板の結合パッド818は、複数のダイ結合パッド812と位置合わせされている。マイクロエレクトロニクス素子におけるさらなるやり取りは、複数の基板バンプによって実行される。複数の基板バンプのうちの1つが、参照番号820で示されている。
【００３０】
図8Bは、さらに別な処理を行った後における図8Aに図示されたマイクロエレクトロニクス素子800の断面図である。設置基板816上にダイ810を有するマイクロエレクトロニクス素子801が、基板822上に設けられている。一実施例では、基板822は、基板バンプ820を介して設置基板816と結合する。一実施例では、基板バンプ820は、本開示で説明された金属粒子組成物に関する実施例を含む。
【００３１】
本開示で説明されたバンプの実施例はまた、ワイヤボンド技術へも適用可能である。400℃以下の融点で開始されるため、ワイヤボンディングの処理は、ワイヤボンド装置の熱量を保存する条件で実行することが可能である。
【実施例７】
【００３２】
図9は、様々な実施例に従ったフロ―チャートである。フラックス金属粒子組成物の処理は、ダイに付着するバンプ及び/又は半田バンプを形成する間、並びにパッケージされたダイをアセンブリする間に、それぞれ実行される。910では、フラックス金属粒子組成物実施例は、ダイ上にパターニングされる。図4に図示された方法によって、ダイに付着する金属粒子組成物412は、ダイ410を設置基板414に取り付けるのに用いられる。図6Bに図示された方法によって、パターニングされたマスク614は、フラックス金属粒子組成物616で満たされる。
【００３３】
920では、フラックスはんだ粒子組成物の実施例は、ダイ上でリフローされる。図5Bに図示された方法によって、巨視的バルク材料としての個々の金属の融点よりもかなり低い温度で金属組成物を形成する工程として、リフローされた金属粒子バンプ517及びリフローされたTIM526が図示されている。921では、プロセスの進行は、フラックス金属粒子組成物のリフロー処理からダイをパッケージにアセンブリする方法に進んで良い。922で、一のプロセス実施例が完了する。
【００３４】
任意でワイヤボンド技術では、ダイ上にフラックス金属粒子組成物粉末をパターニングする処理が、ダイ上にワイヤボンドはんだバンプを設けている間に順次実行される。
【００３５】
930では、はんだ又はフラックス金属粒子組成物を有するダイがパッケージにアセンブリされる。図示されているように、図5A及び図5Bは、ダイ510を少なくとも設置基板522にアセンブリする様子を図示している。一実施例では、IHS520又は他のヒートシンク基板もまた、フラックス金属粒子組成物514又ははんだバンプ、及びダイ510とアセンブリされる。931では、プロセスの進行は、ダイをパッケージにアセンブリする方法から、金属粒子組成物をリフロー処理して、ダイに付着させるか、及び/又ははんだバンプに付着する工程に進行して良い。932では、一の方法の実施例が完了する。
【実施例８】
【００３６】
図10は、一実施例に従った演算システムの断面を図示している。金属粒子組成物、ダイに取り付けられた組成物、及び/又ははんだバンプ組成物に関する前述の実施例のうちの1つ以上は、たとえば図10に図示されたような演算システムで利用されて良い。以降では、単独での実施例、又は別な実施例と組み合わせられた実施例を、金属粒子組成物に関する実施例と呼ぶ。
【００３７】
演算システム1000はたとえば、パッケージ1010内に密閉されている少なくとも1つのプロセッサ（図示されていない）、データ記憶システム1012、キーボード1014のような少なくとも1つの入力装置、及びモニタ1016のような少なくとも1つの出力装置1016を有する。演算システム1000は、データ信号を処理するプロセッサを有し、たとえばインテル社から販売されているマイクロプロセッサをも有して良い。キーボード1014に加えて、コンピュータシステム1000はたとえば、マウス1018のような別なユーザー入力装置を有して良い。演算システム1000は、装置400、装置501及び装置801のいずれに応答しても良い。装置400、装置501及び装置801には、ダイ、設置基板及び基板が含まれる。従って、パッケージ1010（ダイを含む）及び基板1020は、これらの構造に応答することができる。
【００３８】
本開示の目的にとっては、主張された主たる対象物に従った部品を有する演算システム1000は、マイクロエレクトロニクス素子システムを利用するシステムの如何なるものをも有して良い。それはたとえば、金属粒子組成物に関する実施例のうちの少なくとも1つである。これらの実施例は、ダイナミックランダムアクセスメモリ(DRAM)、ポリマーメモリ、フラッシュメモリ、及び相変化型メモリのようなデータ記憶媒体に結合する。本実施例では、金属粒子組成物実施例は、プロセッサによって結合されるこれらの機能部品を組み合わせたものと結合する。しかし一実施例では、本開示で説明された金属粒子組成物に関する実施例は、これらの機能部品の如何なるものとも結合する。例示的実施例では、データ記憶媒体は、ダイ上の埋め込まれたDRAMキャッシュを有する。それに加えて一実施例では、プロセッサ（図示していない）と結合する金属粒子組成物に関する実施例は、DRAMキャッシュのデータ記憶媒体と結合する金属粒子組成物に関する実施例を有するシステムの一部である。それに加えて一実施例では、金属粒子組成物に関する実施例は、データ記憶媒体1012と結合する。
【００３９】
一実施例では、演算システムはまた、デジタル信号プロセッサ(DSP)、マイクロコントローラ、特定用途向け集積回路(ASIC)又はマイクロプロセッサを含むダイをも有して良い。本実施例では、金属粒子組成物に関する実施例は、プロセッサによって結合されるこれらの機能部品を組み合わせたものと結合する。例示的実施例では、DSP（図示されていない）は、（パッケージ1010内にある）スタンドアローン型プロセッサ、及び基板1020上のチップセットの別個の部分としてのDSPを有するチップセットの一部である。本実施例では、金属粒子組成物に関する実施例はDSPと結合し、パッケージ1010内のプロセッサと結合する別個の金属粒子組成物実施例が存在して良い。それに加えて一実施例では、金属粒子組成物実施例は、パッケージ1010と同一の基板1020上に設けられるDSPと結合する。ここで、金属粒子組成物に関する実施例が演算システム1000について説明したように組み合わせ可能であり、本開示及びそれらの均等物の様々な実施例によって説明された金属粒子組成物に関する実施例との組み合わせが可能であることが分かるだろう。
【００４０】
本開示で説明された金属粒子組成物に関する実施例は、古いコンピュータ以外の素子及び装置に用いられて良い。たとえばダイは、金属粒子組成物に関する実施例によってパッケージされ、かつワイヤレス通信機又はPDA等のハンドヘルド装置のような携帯装置内に設けられて良い。別な例は、金属粒子組成物実施例によってパッケージされ、かつ自動車、機関車、船、飛行機又は宇宙船のような乗り物内に設けることの可能なダイである。
【００４１】
本発明については、当業者にとっては、本発明の広範な技術的思想及び技術的範囲から離れることなく、詳細、材料及び部品の構成及び方法の段階について、様々な変更を行うことが可能であることは明らかである。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】光学顕微鏡によって得られた、一実施例に従ったはんだ粒子組成物の断面のコンピュータ像である。
【図２】光学顕微鏡によって得られた、一実施例に従ったはんだ粒子組成物の断面のコンピュータ像である。
【図３】光学顕微鏡によって得られた、一実施例に従ったはんだ粒子組成物の断面のコンピュータ像である。
【図４】一実施例に従ったマイクロエレクトロニクス素子パッケージの断面図である。
【図５Ａ】一実施例に従ったマイクロエレクトロニクス素子パッケージの断面図である。
【図５Ｂ】さらに別な処理を行った後における図5Aに図示されたマイクロエレクトロニクス素子パッケージの断面図である。
【図６Ａ】一実施例に従った処理中のマイクロエレクトロニクス素子の断面図である。
【図６Ｂ】さらに別な処理を行った後における図6Aに図示されたマイクロエレクトロニクス素子の断面図である。
【図６Ｃ】さらに別な処理を行った後における図6Bに図示されたマイクロエレクトロニクス素子の断面図である。
【図６Ｄ】さらに別な処理を行った後における図6Cに図示されたマイクロエレクトロニクス素子の断面図である。
【図７】図6Cに図示されたマイクロエレクトロニクス素子の一部を拡大した図である。
【図８Ａ】一実施例に従った処理中のマイクロエレクトロニクス素子の断面図である。
【図８Ｂ】さらに別な処理を行った後における図8Aに図示されたマイクロエレクトロニクス素子の断面図である。
【図９】様々な実施例に従ったフロ―チャートである。
【図１０】一実施例に従った演算システムを図示している。
【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５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図６Ｃ】
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【図６Ｄ】
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【図７】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図９】
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【図１０】
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【国際調査報告】
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