(57)【要約】【課題】  積層基板を成形するためのフィクスチャを提供する。【解決手段】  積層基板（１０）を成形するためのフィクスチャ（８６）が、トラップ・リング（６０）と、ベース・プレート（４０）と、中央ボタン（７０）とを含む。ベース・プレート（４０）は、積層基板（１０）を収容するように適合された凹部（４２）を含む。中央ボタン（７０）は、ベース・プレート（４０）の開口部（４５）内に配置される。中央ボタン（７０）は、積層基板（７０）を成形するために調整することができる。【選択図】      図１５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
トラップ・リング（６０）と、
積層基板（１０）を収容するように適合された凹部（４２）を有し、開口部（４５）を含むベース・プレート（４０）と、
前記開口部（４５）内に配置された中央ボタン（７０）と、
を含むフィクスチャ。
【請求項２】
前記中央ボタン（７０）は調整可能である、請求項１に記載のフィクスチャ。
【請求項３】
前記中央ボタン（７０）は固定される、請求項１に記載のフィクスチャ。
【請求項４】
前記中央ボタン（７０）は階段状ボタン（７３）を含む、請求項１に記載のフィクスチャ。
【請求項５】
前記階段状ボタン（７３）は、平坦な上部（７１）及び円形の上部（７４）のうちの１つを含む、請求項４に記載のフィクスチャ。
【請求項６】
前記中央ボタン（７０）は、ねじ切られたボタン（８１）を含む、請求項１に記載のフィクスチャ。
【請求項７】
前記ねじ切られたボタン（８１）は、平坦な上部（８０）及び円形の上部（７４）のうちの１つを含む、請求項６に記載のフィクスチャ。
【請求項８】
前記ねじ切られたボタン（８１）は、リング状上部（８２）及び矩形上部（８４）のうちの１つを含む、請求項７に記載のフィクスチャ。
【請求項９】
前記トラップ・リング（６０）は複数の開口部（６２）を含む、請求項１に記載のフィクスチャ。
【請求項１０】
前記ベース・プレート（４０）は複数の位置合わせ穴（４６）を含む、請求項９に記載のフィクスチャ。
【請求項１１】
前記トラップ・リング（６０）は、位置決め構造部（９０）によって、前記ベース・プレート（４０）に位置合わせされる、請求項１０に記載のフィクスチャ。
【請求項１２】
前記位置決め構造部（９０）はピンを含む、請求項１１に記載のフィクスチャ。
【請求項１３】
フィクスチャポケット（９５）のアレイをさらに含む、請求項１に記載のフィクスチャ。
【請求項１４】
前記トラップ・リング（６０）は、金属及びポリマーのうちの１つを含む、請求項１に記載のフィクスチャ。
【請求項１５】
前記ベース・プレート（４０）は複合物から構成される、請求項１に記載のフィクスチャ。
【請求項１６】
前記中央ボタン（７０）は金属を含む、請求項１に記載のフィクスチャ。
【請求項１７】
前記ベース・プレート（４０）は積み重ね可能である、請求項１に記載のフィクスチャ。
【請求項１８】
トラップ・リング（６０）と、
積層基板（１０）を収容するように適合された凹部（４２）を有し、開口部（４５）を含むベース・プレート（４０）と、
前記凹部（４２）内に形成された複数のキャビティ（５３）と、
前記開口部（４５）内に配置された高さ調整可能な中央ボタン（７０）と、
を含むフィクスチャ。
【請求項１９】
前記高さ調整可能な中央ボタン（７０）はねじ切られたボタン（８１）を含む、請求項１８に記載のフィクスチャ。
【請求項２０】
前記ねじ切られたボタン（８１）は、平坦な上部（８０）及びリング状上部（８２）のうちの１つを含む、請求項１９に記載のフィクスチャ。
【請求項２１】
前記複数のキャビティ（５３）は、前記積層基板（１０）上のプレソルダのための隙間をもたらす、請求項１８に記載のフィクスチャ。
【請求項２２】
前記トラップ・リング（６０）は複数の開口部（６２）を含む、請求項１８に記載のフィクスチャ。
【請求項２３】
前記ベース・プレート（４０）は複数の位置合わせ穴（４６）を含む、請求項２２に記載のフィクスチャ。
【請求項２４】
前記トラップ・リング（６０）は、位置決め構造部（９０）によって、前記ベース・プレートに位置合わせされる、請求項２３に記載のフィクスチャ。
【請求項２５】
前記位置決め構造部（９０）はピンを含む、請求項２４に記載のフィクスチャ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般的に、フィクスチャ（fixture）に関し、より具体的には、チップ接合温度で積層基板を成形するためのフィクスチャに関する。
【背景技術】
【０００２】
多量生産のフリップ・チップ有機複合積層基板は、導電性メタラジと誘電体の交互層からなる多層構造体である。誘電体層は、粒子充填有機誘電体（ビルドアップ層）、又は粒子及びガラス繊維充填有機誘電体（コア）とすることができる。積層基板は、２０ｍｍから７５ｍｍまでの範囲の長さ及び幅を有することができ、他方、厚さは０．３ｍｍから３ｍｍまでの範囲で変化する。個々のビルドアップ層の厚さは、銅については１５μｍの程度であり、ビルドアップ誘電体については３３μｍの程度であり、コアについては１００μｍから１ｍｍまでの範囲である。積層基板は、典型的なビルドアップ誘電体の熱膨張係数（ＣＴＥ）値４６ｐｐｍ／℃、及びコアＣＴＥ値１５ｐｐｍ／℃を有する。次世代材料は、典型的なビルドアップ誘電体ＣＴＥ値２０ｐｐｍ／℃、及びコアＣＴＥ値１２ｐｐｍ／℃を有する。複合積層基板の製造に用いられる銅材料は、関心ある温度範囲にわたって約１７ｐｐｍのＣＴＥ値を有すると考えられる。積層基板の複合ＣＴＥは、１５ｐｐｍから２０ｐｐｍまでの範囲にある。次世代積層基板材料の室温の誘電損失タンジェント値は約０．００７であり、これは約０．０１７の損失タンジェント値を有する現行製品の積層物（laminate）よりも優れている。
【０００３】
製造及び使用中、種々の複合積層基板材料の異なる膨張及び硬化収縮率のために、積層基板は、大部分の温度で平坦でないが、単一の温度で共面（coplanar）状態に近づき得る。具体的には、積層基板のシリコン・チップ配置サイトは、その位置における高機能配線密度が原因で、温度によって強い熱反りが生じる傾向を示す。最大チップ実装歩留りのために、実装プロセスの間、チップ・サイト（chip site）の形状を制御することが必要である。フリップ・チップはんだリフロー実装中、積層基板の温度は大きく変化するので、チップ・サイトの形状も大きく変化する。最大実装歩留りのために、非平坦状態におけるチップ・サイトの形状を制御して、はんだリフロー・チップ接合温度で所望の範囲の形状を生成することが必要である。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】「Ｇｅｎｅｒｉｃ  Ｓｈｉｐｐｉｎｇ  ａｎｄ  Ｈａｎｄｌｉｎｇ  Ｍａｔｒｉｘ  Ｔｒａｙ」、ＪＥＤＥＣ  Ｐｕｂｌｉｃａｔｉｏｎ  ９５  Ｄｅｓｉｇｎ  Ｇｕｉｄｅ  ４．１０
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
チップ接合温度で積層基板を成形するためのフィクスチャを提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の第１の態様において、方法は、積層基板を準備することを含む。この方法は、反り特性に関して積層基板を特徴付けることを含む。本方法は、反り特性に基づいて修正（correction）が必要であるかどうか判断することを含む。本方法は、積層基板を、必要な修正を施したフィクスチャ内に配置するステップを含む。本方法は、積層基板にフラックス塗布することを含む。本方法は、チップを積層基板の上に配置することをさらに含む。本方法はまた、フィクスチャをリフロー炉内に配置してチップと積層基板を接合することを含む。
【０００７】
本発明のさらに別の態様において、方法は、トラップ・リングと、積層基板を収容するように適合された凹部を有し、開口部を含むベース・プレートと、開口部内に配置された高さ調整可能な中央ボタンとを含むフィクスチャを準備することを含む。本方法は、室温技術及び高温技術の１つを用いて、反り特性に関して積層基板を特徴付けることを含む。本方法は、反り特性に基づいて修正が必要であるかどうか判断することを含む。本方法は、必要な修正を施したフィクスチャ内に積層基板を配置することを含む。本方法は、積層基板にフラックス塗布することを含む。本方法は、チップを積層基板の上に配置することをさらに含む。本方法はまた、フィクスチャをリフロー炉内に配置して、チップと積層基板を接合することを含む。
【０００８】
本発明のさらに別の態様において、フィクスチャは、トラップ・リングを含む。本フィクスチャは、積層基板を収容するように適合された凹部を有し、開口部を含むベース・プレートをさらに含む。本フィクスチャはまた、開口部内に配置された中央ボタンを含む。
【０００９】
本発明のさらに別の態様において、フィクスチャは、トラップ・リングを含む。本フィクスチャは、積層基板を収容するように適合された凹部を有し、開口部を含むベース・プレートを含む。本フィクスチャは、凹部内に形成された複数のキャビティをさらに含む。本フィクスチャはまた、開口部内に配置された高さ調整可能な中央ボタンを含む。
【００１０】
本発明の例示的な実施形態の限定されない例を描く添付図面を参照して、以下の詳細な説明において本発明を説明する。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】プレソルダ（presolder)バンプ付き積層基板の上面図を示す。
【図２】積層基板に接合されたチップの上面図を示す。
【図３】図２の側面図である。
【図４】本発明の１つの実施形態によるベース・プレートの側面図である。
【図５】図４の上面図である。
【図６】本発明の別の実施形態によるベース・プレートの側面図である。
【図７】図６の上面図である。
【図８】本発明の１つの実施形態によるトラップ・リングの上面図である。
【図９】本発明の種々の実施形態の１つによる中央ボタンの側面図である。
【図１０】本発明の種々の実施形態の１つによる中央ボタンの側面図である。
【図１１】本発明の種々の実施形態の１つによる中央ボタンの側面図である。
【図１２】本発明の種々の実施形態の１つによる中央ボタンの側面図である。
【図１３】本発明の種々の実施形態の１つによる中央ボタンの上面図である。
【図１４】本発明の種々の実施形態の１つによる中央ボタンの上面図である。
【図１５】本発明の１つの実施形態によるフィクスチャの側面図である。
【図１６】アレイ又はパネル・サイズのフィクスチャ実装の上面図である。
【図１７】４アップ（4-up）フィクスチャ構成の上面図である。
【図１８】積み重ね可能トレイの形のフィクスチャの実装の側面図である。
【図１９】本発明の１つの実施形態によるプロセス・ステップのフローチャートである。
【図２０】本発明の１つの実施形態による、フィクスチャにおいて積層基板に接合するチップの側面図である。
【図２１】本発明の１つの実施形態による、フィクスチャにおいて積層基板に接合されたチップの側面図である。
【図２２】本発明の１つの実施形態による、シムのないフィクスチャの側面図である。
【図２３】受入れ（incoming）積層基板のチップ・サイト領域の３Ｄ反りプロットである。
【図２４】本発明の１つの実施形態による、チップ接合後のチップ・サイト領域の３Ｄ反りプロットである。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本発明は、チップ接合温度で、フリップ・チップ・ボール・グリッド・アレイ（ＦＣＰＧＡ）積層基板などの積層基板を成形するためのフィクスチャ及び方法を提供する。チップ接合温度において、現世代の大量生産積層基板の形状は僅かに凸型であることが判明している。また、次世代の高性能積層基板の形状は僅かに凹形であることも判明している。また、室温において、現世代の積層基板は凹形に戻り、他方、次世代の積層基板はそのままであることも判明している。本発明は、チップ接合性能を最大にし、歩留り損失を最小にするために、好ましいチップ・サイト反り形状を達成する。積層基板の形状を制御して、チップ接合温度の範囲にわたる最適な形状をもたらす。本発明は、チップ接合温度において、積層基板をチップ・サイト領域内で成形し、良好なチップ接合歩留りを得る。最高歩留りのために、チップ接合はんだ液相温度の範囲にわたり、積層基板は、チップ・サイト領域の上で、例えば０μｍから１０μｍまでなど僅かに凹形にする必要があることが判明している。
【００１３】
図１は、プレソルダ・バンプ付きチップ・サイト１５及びキャパシタ・プレソルダ・バンプ２０を有するプレソルダ・バンプ付き積層基板１０の上面図である。積層基板１０は約５５ｍｍ平方であるが、より大きくすることも又はより小さくすることも可能である。プレソルダ・バンプ付きチップ・サイト１５は約２０ｍｍ平方であるが、より大きくすることも又はより小さくすることも可能である。プレソルダ・バンプの高さは約２０μｍとすることができるが、より高くすることも又はより低くすることも可能である。キャパシタ・プレソルダ・バンプの高さは約５０μｍとすることができるが、より高くすることも又はより低くすることも可能である。
【００１４】
図２は、プレソルダ・バンプ付きチップ・サイトにおいて積層基板１０に接合されたチップ２５の上面図である。チップ２５は約２０ｍｍ平方であるが、より大きくすることも又はより小さくすることも可能である。チップ２５は、従来の方法を用いて積層基板１０に接合することができる。
【００１５】
図３は、図２の側面図を示す。積層基板１０は約１ｍｍの厚さであるが、より薄くすることも又はより厚くすることも可能である。チップ２５は、Ｃ４はんだボール３０を用いて積層基板１０に接合される。参照文字Ｃは、チップ・サイト反り測定領域を示す。典型的なチップ・サイト反りは５０μｍまでであり、室温で凸形又は凹形となり得るが、一般には、チップ界面において凹形である。参照文字ＦＬは、積層物全体の反り測定領域を示す。典型的な積層物全体の反りは約５０μｍから２００μｍまでであり、室温で凸形又は凹形となり得る。
【００１６】
図４−図１５を参照すると、本発明の１つの実施形態によるフィクスチャ８６が、ベース・プレート４０と、トラップ・リング６０と、中央ボタン７０とを含む。フィクスチャ８６は、積層基板１０の形状を制御して、チップ接合温度の範囲にわたって最適な形状を生成するために用いることができる。ベース・プレート４０は、二次元水平方向において積層基板１０より大きい平坦なプレートとすることができる。垂直方向において、ベース・プレート４０は、室温からはんだ接合温度までの関心ある温度範囲にわたる熱膨張の結果生じるミクロン・レベルに至るまでの水平面変形から実質的に免れるのに十分な厚さを有する。ベース・プレート４０は、一方の側に凹部４２を有するように形成することができ、この凹部４２により積層基板１０がフィクスチャ内におおよそ位置決めされる。凹部４２は、水平面において積層基板１０より大きい。凹部４２は、ベース・プレート４０の熱膨張及び積層基板１０の熱膨張の両方を考慮して、関心ある温度範囲にわたって積層基板１０の熱膨張を抑制しないような大きさにされる。凹部４２の深さは、単に積層基板１０の位置決めのために必要な約０．１ｍｍの深さから、積層基板の厚さに等しい又はそれより大きい深さまで変化し得る。ベース・プレート４０は、大部分がチップ・サイト領域内にある積層基板１０の中心にくるように位置決めされた中央の貫通開口部４５を有するように形成することができる。開口部４５は、中央ボタン７０の高さが１０μｍ程度の高精度で調整可能なように、中央ボタン７０との嵌合を可能にする構造部を含むことができる。
【００１７】
図９−図１２を参照すると、これらの構造部は、高さ調整のための、図２０に示されるような制御された厚さのシム９７の使用を可能にする、平坦な上部７１又はリング状上部７２を備えた階段状構造体７３、又は、中央ボタンの回転若しくは他の類似の手段により高さを調整できる、平坦な上部８０又はリング状上部８２を備えたねじ切られた構造体８１とすることができる。代替的に、中央ボタン７０は、固定した高さのベース・プレート４０の一体部分とすることができる。ベース・プレート４０内の凹部４２は、その外周面に、製造能力の限界まで共面の（coplanar）領域を有する。凹部４２は、狭い帯上のその外周部の大部分について完全に共面にして、膨張差を考慮して、関心ある全温度範囲にわたり積層基板の縁部の捕捉を可能にすることができる。この共面帯の幅は、約０．５ｍｍから約５ｍｍまでの範囲、又はより広くすることができる。
【００１８】
図６−図７を参照すると、本発明の別の実施形態によると、代替的なベース・プレート５０が、ベース・プレートの凹部５２内に形成され、積層基板表面上のプレソルダ付着物などの突起のための隙間をもたらす、共面帯の外側のキャビティ５３を含むことができるので、積層基板表面は、いずれかの突起部ではなく、全体がベース・プレート５０によって支持される。ベース・プレート５０は、大部分がチップ・サイト領域内にある積層基板の中心にくるように位置決めされた中心の貫通開口部５５を有するように形成することができる。開口部５５は、中央ボタン７０の高さを１０μｍ程度の高精度で調整できるように、ねじ調整可能な中央ボタン７０との嵌合を可能にする構造部を含むことができる。図１１−図１２を参照すると、これらの構造部は、中央ボタンの回転若しくは他の類似の手段により高さを調整できるように平坦な上部８０又はリング状上部８２を備えたねじ切られた構造体とすることができる。
【００１９】
図８を参照すると、トラップ・リング６０は、ベース・プレート４０と嵌合するようなサイズにされ、積層基板１０を基板周縁部で捕捉するフレームとすることができる。トラップ・リング６０は、開口部６５を含むことができる。トラップ・リング６０の幅は、ベース・プレートの共平面の帯の領域内で、積層基板１０の反り形状をその周縁部においてのみ制約するように、狭くすることができる。積層基板１０は、関心ある全温度範囲にわたり、その周縁部で完全に平坦となるように制約される。基板周縁部を捕捉するトラップ・リング６０の幅は、０．５ｍｍから５ｍｍまでの範囲、又はそれより広く又はそれより狭くすることができる。トラップ・リング６０は、位置決め構造部（locating feature）９０（図１５に示される）をベース・プレート４０の位置合わせ穴４６（図５に示される）内に挿入するための開口部６２を含むことができる。
【００２０】
トラップ・リング６０は、位置決めピン、積層基板を上回る深さのベース・プレート凹部、及びその凹部内へのトラップ・リング突起部などの位置決め構造部９０、又は他の位置決め構造部によって、ベース・プレート４０と位置合わせすることができる。トラップ・リング６０は同一平面内にあり、関心ある温度範囲にわたり実質的に変形しない。トラップ・リング６０及びベース・プレート４０は、共面帯領域における高さ方向の積層基板１０の移動及び変形が、関心ある温度範囲にわたって完全に制約されるように製造される。共面帯領域の外部で、積層基板１０は、ベース・プレート４０から離れる高さ寸法において自由に変形するが、下方への移動はベース・プレートにより制約される。熱膨張中、水平方向における積層物の側方移動を可能にするように、トラップ・リング６０が積層基板１０及びベース・プレートの共面帯に対して及ぼす力は、ゼロから数キログラムまでの範囲に制限される。
【００２１】
中央ボタン７０は、積層基板１０の中心の限られた領域にわたる該積層基板１０の底部に対して概ね概ね共面の表面を与える。図１３−図１４を参照すると、この領域の形状は、円形７４又は矩形８４とすることができ、必要に応じて積層基板のチップ・サイト領域より小さく、又はこれに等しく、又はこれより大きくすることができる。中央ボタンの共面表面は、完全にチップ・サイト領域の外部の狭いリングにすることができ、その結果、最小の基板表面がリングに接触し、中央ボタンによる基板表面の垂直高さ制御に影響を及ぼすことなく、チップ・サイト領域の内側及び外側両方のはんだ付着物などの基板の突起を許容する。代替的に、中央ボタンは、その上面全体にわたって概ね平坦とすることができ、かつ、垂直高さ制御のために必要とされるように、積層基板表面、又ははんだ付着物などの突起のいずれかに接触することが可能である。中央ボタンは、シム９７の使用を可能にするねじ山８０、８２又は階段形状部７３のような位置及び垂直高さ調整のための構造部を、ベース・プレート内に含む。ベース・プレート４０に組み立てられると、中央ボタンの共面表面の高さは、所望の積層物形状結果をもたらすように、必要に応じて０から２００μｍまでの範囲で、ベース・プレートとは関係なく調整することができる。
【００２２】
図１５を参照すると、使用の際、垂直高さを実験又はモデリングによって決定された理想的レベルに調整した状態で、中央ボタン７０をベース・プレート４０に取り付けることができる。積層基板１０は、ベース・プレート４０の凹部４２内に配向及び配置され、凹部により大体の位置が決められる。トラップ・リング６０を積層基板１０の上に取り付けて、その位置決め構造部９０により位置決めすることができる。締め付け構造部、力が制御されたばね、又は重力影響下でのおもりといった幾つかの手段により、制御された負荷をトラップ・リング６０に加え、積層基板の周囲部がベース・プレート凹部の共面帯に対して共面状態になるように強制することができる。この負荷は、積層基板の共平面状態を達成する一方で、積層基板が熱膨張差のために水平方向に容易に移動するのを可能にし、フィクスチャの使用中、水平移動の制約に起因する積層基板の高さの変形をなくすのに必要な大きさに制限する必要がある。６乃至１４の範囲の金属層の層数を有する積層基板を用いる典型的な用途の場合、積層体に加えられる負荷は、最低ゼロから数キログラムまでの範囲又はそれより多くとすることができる。ベース・プレート４０は、複数の脚部９２を含むことができる。
【００２３】
フィクスチャ８６は、一方の高さ方向において共面形状に対する制約を与える。フィクスチャ８６は、他方の高さ寸法において制御された方法で面外に動く自由度を与える。フィクスチャ８６は、制約を受けずに水平方向に熱膨張する自由度を与え、制約された水平方向の熱膨張により面外の変形はもたらされない。
【００２４】
大量生産において、フィクスチャは、前述のように単独で、又はアレイが１０又はそれより多いフィクスチャ・ポケット９５内にあり得る図１６に示すようなアレイ９４若しくはパネル・サイズ形式で使用することができる。図１７は、本発明の１つの実施形態による、４アップ・フィクスチャ構成９９の上面図を示す。
【００２５】
フィクスチャの中央ボタンは調整可能のままであってもよく、又は予め決定された適切な高さに固定してもよい。トラップ・リングは単一のままであってもよく、又はフィクスチャ・ポケットのサイズのアレイ形式であってもよい。ベース・プレートの底部を、トラップ・リングの機能を実施するように形成し、フィクスチャが図１８に示される積み重ね可能トレイ９６となるようにしてもよい。フィクスチャ積層体により、必要な負荷を加えることができる。積み重ね可能フィクスチャは、非特許文献１の要件を満たすことができ、積層基板の輸送及び取扱いのために他の方法で用いることができる。フィクスチャの材料は、金属、ポリマー、又は複合物とすることができ、基本的要件は、材料及び構造体が関心ある温度範囲にわたって熱変形がなく、使用中に積層基板を汚染又は他の方法で劣化させないことである。積層基板は、パネル形態でアレイ形式で製造することができ、その場合、パネルは０．５メートル×０．７メートルほどの大きさにすることができる。処理中、これらのパネルは、オリジナルのパネル・サイズの何分の１かのサブパネルに縮小することができる。積層成形フィクスチャは、パネル又はサブパネル・レベルでの用途のために開発することができ、そこで、ポケットは全領域に適用され、トラップ・リング及び中央ボタンはパネル内の個々の積層体及びチップ・サイトに適用される。
【００２６】
図１９は、本発明の１つの実施形態によるプロセス・ステップのフローチャート１００を示す。ステップ１１０において、積層基板が、接合及び組立て前に反り特性に関して特徴付けられる。前述のように、現行製品の積層基板は、接合温度において僅かに凸形である。次世代の積層基板は、接合温度において僅かに凹形である。積層体の共平面性及び反りを測定する、ＫＬＡ／ＩＣＯＳ、Ｎｉｋｏｎ又は他のものなどにより作成されたツールを使用し、非接触型光学検査システムなどの室温技術を用いて、積層基板を特徴付けることができる。シャドウ・モアレ及びデジタル画像相関（ＤＩＣ）を含むがこれらに限定されない高温技術を用いて、積層基板を特徴付けることもできる。高温技術は、積層基板を損傷することがあるので、サンプリング・ベースで実施することができる。積層基板を特徴付けるために、積層基板の全てに対して室温技術を実施することができる。高温技術は、目安として積層基板のサンプル又はロットについて、そのロット内の他の試験されない積層基板がそれ相応に振る舞うと仮定して実施することができる。
【００２７】
随意的に、受入れ品の測定後、積層基板をプリベークして、使用前に湿気を取り除くことができる。プリベークは、約８時間、約１３０℃で実施することができる。積層基板を真空密封することができる。積層基板は、使用前に窒素（Ｎ２）中に保管することができる。
【００２８】
ステップ１２０において、ステップ１１０における受入れ積層基板の反り特性測定結果に基づいて、図２０に示されるようなフィクスチャ２００において必要とされるシム９７の数（又はねじ切られたボタンの高さ）などの、あらゆる必要な修正を判断する。所与の積層体又は積層体群に対応するシムを、所与のフィクスチャにおいて使用することができる。フィクスチャ構成は、１アップ、４アップ、及び１０アップ等とすることができる。
【００２９】
所与の積層基板が高度に凹形である場合、チップ接合中に積層基板をより凸形にするように、フィクスチャにおいてより厚いシムが使用される。別の積層基板が僅かに凹形であった場合には、フィクスチャにおいてより薄いシムを使用することができ、又は場合によってはシムを使用しなくてもよい。シムの高さ及び直径等は、積層基板の材料、ＸＹサイズ、チップ・サイトのＸＹ寸法等に基づいて最適にすることができる。試行錯誤（trial and error）技術を用いてもよく、又はモデリング作業を行ってもよい。シム直径は、チップ対角線の長さとほぼ等しくすることができる。２０ｍｍ平方のチップに対しては、２８ｍｍのシム直径を用いることができる。室温において４０μｍの凹形チップ・サイト反り（及び、チップ接合温度における約２０μｍの凹形反り）を有する積層基板に対しては、２５μｍの厚さを有するシムを用いて、チップ接合温度において積層基板チップ・サイトの反りを僅かに凹形にすることができる。
【００３０】
ステップ１３０において、積層基板１０が、ステップ１１０において判断された必要な修正（図２０参照）のための適切な数のシム９７と共に、フィクスチャ２００内に配置される。シム９７は、５０μｍの厚さを有することができるが、より厚くすることも又はより薄くすることもできる。
【００３１】
ステップ１４０において、チップ配置の前に、フラックス９８が、積層基板１０に塗布される（図２０参照）。フラックス９８は、噴霧塗布又は他の従来の方法で塗布することができる。代替的に、チップをフラックス中に浸漬してから、フラックス塗布された積層基板上に配置することもできる。フラックス浸漬チップを、フラックス塗布されていない積層基板上に配置することも可能である。
【００３２】
ステップ１５０において、バンプ付きチップ２５が積層基板１０の上に配置される（図２１参照）。自動工具により、チップ２５と積層基板１０の構造部が位置合わせされ、チップＣ４バンプ３０が積層体のチップ・サイト・パターンの上に配置される。Ｄａｔａｃｏｎにより作成されたチップ配置工具又は他の従来のツールを用いることができる。
【００３３】
ステップ１６０において、チップ及び積層基板を含むフィクスチャをリフロー炉（図示せず）内に配置し、フラックスの存在下でＣ４はんだを溶融し、従って、チップを積層基板に接合する。チップ及び積層基板は、約２３５℃から２５５℃までのピーク温度においてＮ２炉雰囲気中で接合することができる。２１７℃を上回る典型的な時間は、約３０秒から２分３０秒までである。典型的な上昇速度及び冷却速度は、２℃／秒であるが、変化し得る。
【００３４】
ステップ１７０において、チップを積層基板に接合した後、フィクスチャを取り出し、フラックス洗浄ツールを通じて送る。典型的なフラックスは水溶性である。フラックス洗浄は、典型的には、高圧水噴霧ノズルを用いる水洗浄＋乾燥である。
【００３５】
ステップ１８０において、接合されたチップ及び積層基板の反りを、共面性（コプラナリティ、coplanarity）及び反りを測定する、ＫＬＡ／ＩＣＯＳ、Ｎｉｃｏｎ、ＲＳＶＩ又は他のものによって作成されたツールを用いる非接触光学検査システムによって、又はＦＲＴツール又は類似の手段などの非接触型白色光反射率測定システムによって、測定することができる。シャドウ・モアレ及びデジタル画像相関（ＤＩＣ）などの高温技術を用いて、接合されたチップ及び積層基板のサンプルを測定することもできる。チップ接合後、典型的な全積層基板の反りは、約２００μｍから３００μｍまでであり得る。チップ接合後、典型的なチップ・サイトの反りは、約５０μｍから１００μｍまでであり得る。また、接合されたチップ及び積層基板に関して非破壊Ｘ線検査を行って、ショート又はブリッジの量を求めることができる。ショートは、本発明の１つの実施形態によるフィクスチャの有効性のインジケータとして用いることができる。前述のように受入れ積層基板の反りデータに基づいて適切な数のシム（又はねじ切られたボタンの高さ）を用いてフィクスチャが最適化された場合、Ｘ線検査においてチップ接合後にショートは観測されないはずである。フィクスチャ状態が最適化されなかった場合、ショートが観測され得る。シム（又はねじ切られたボタン）の高さが低すぎた場合、チップ接合温度において積層体が凹形のままであり、チップ・サイト周辺においてＣ４のショート又はブリッジが見つかることがある。シム（又はねじ切られたボタン）の高さが高すぎた場合、チップ接合温度において積層体が凸形になり過ぎ、チップ・サイト領域の中心に過度のショートが見つかることがある。チップ・サイト周辺において、オープン又は濡れ不良が観測されることがある。
【００３６】
図２３は、受入れ積層基板に関するチップ・サイト領域の３Ｄ反りプロットを示す。積層基板は凹形を有する。チップ・サイトの反りは、約２８μｍである。積層基板全体の反りは、約１００μｍである。
【００３７】
図２４は、本発明の１つの実施形態によるチップ接合後の同じ積層基板のチップ・サイト領域の３Ｄ反りプロットを示す。積層基板は、ここでは凸形状を有する。チップ・サイトの反りは、約７４μｍである。積層基板全体の反りは、約２００μｍである。
【００３８】
チップ接合歩留りが確実にされ、最適化された後、接合されたチップ及び積層基板に対して、後続の従来の接合及び組立てステップを実施することができる。従って、受入れ積層基板の測定、チップ接合、リフロー及び再測定を反復プロセスとして用いて、所与の積層基板の形状因子に関して最適化されたフィクスチャ条件を判断することができる。ひとたび判断され、最適化されると、これらの条件を用いて、種々の受入れ品の反りを有する所与の形状因子の積層基板を処理し、次世代ＦＣＰＢＧＡパッケージに関して高いチップ接合歩留りを有する接合されたモジュールを達成することができる。
【００３９】
本明細書において用いられる用語は、特定の実施形態を説明する目的のためのものにすぎず、本発明を限定することを意図したものではない。本明細書において用いられる場合、単数形「ａ」、「ａｎ」及び「ｔｈｅ」は、文脈が明らかにそうでないことを示していない限り、複数形も同様に含むことが意図される。「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｅｓ）」及び／又は「含んでいる（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」という用語は、本明細書において用いられる場合、言明された特徴、整数、ステップ、動作、要素、及び／又はコンポーネントの存在を指定するが、１つ又は複数の他の特徴、整数、ステップ、動作、要素、コンポーネント、及び／又はそれらの群の存在又は追加を排除するものではないことが、さらに理解されるであろう。
【００４０】
本発明の種々の説明は、例示及び説明の目的で提示されたものであるが、網羅的であることを意図するものではなく、又は本発明を開示された形態の限定することを意図するものでもない。本発明の範囲及び思想から逸脱することのない多くの変更及び変形が、当業者には明らかであろう。実施形態は、本発明の原理及び実際の適用を最も良く説明するように、且つ、当業者が、企図された特定の使用に適するように種々の修正を伴う種々の実施形態について本発明を理解することを可能にするように選択され、説明がなされた。
【産業上の利用可能性】
【００４１】
本発明は、積層基板を成形し、チップ接合温度の範囲にわたって好ましいチップ・サイト反り形状を達成して、チップ接合性能を最大にし、歩留り損失を最小にすることに、産業上の利用可能性を見出す。
【符号の説明】
【００４２】
１０：積層基板
１５：チップ・サイト
２０：キャパシタ・プレソルダ・バンプ
２５：チップ
３０：Ｃ４はんだボール（Ｃ４バンプ）
４０、５０：ベース・プレート
４２、５２：凹部
４５、５５、６２、６５：開口部
４６：位置合わせ穴
５３：キャビティ
６０：トラップ・リング
７０：中央ボタン
７１、８０：平坦な上部
７２：リング状上部
７３：階段状構造部
７４：円形の領域
８１：ねじ切られた構造部
８２：リング状上部
８６、２００：フィクスチャ
９０：位置決め構造部
９２：脚部
９５：ポケット
９６：積み重ね可能トレイ
９７：シム
９８：フラックス
９９：４アップ・フィクスチャ構成
【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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【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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【国際調査報告】
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