(57)【要約】本発明は、高機能半導体装置パッケージング関するものであって、特に、フリップ・チップ相互接続を有するチップ・スケール・パッケージに関するものである。フリップ・チップ・パッケージは、集積回路チップおよびパッケージ基板上の入力／出力パッドの接続のために、ソリッド・ステート結合技術によって形成される。ソリッド・ステート結合技術は、金属表面の直接的な接合を含んでおり、微粒子伝導性材料を使用しない。したがって、その接続は非常に高い電流を運ぶことができ、相互接続微粒子であるＡＣＡあるいはＩＣＡと比較して、より長期の信頼性を示すこととなる。さらに、ソリッド・ステート結合技術は、相互に連結する材料の融解あるいは流動を必要としない。したがって、その接続は、非常に細かく幾何学的に（例えば、７０マイクロメートルのピッチ程度に低く）形成することができる。さらに、集積回路チップの表面とパッケージ基板の下側表面との間のスペースは、型のある粘着性の構造（それは、パッケージとプリント回路基板との間の第二レベルの相互接続の位置に関しての指定されたパターンの中で展開する、一つ以上の粘着性の材料から成る）で満たされる。発明の態様によれば、熱膨張係数、および第二レベル接続に重なる領域のパッケージ構造の承諾は、集積回路チップ上の特徴へのパッケージ中の第二レベル接続で生成されたストレスの潜在的なダメージの伝播を縮小するために調整することができ、そして、そのために、パッケージおよび相互接続の長期信頼度を拡張する。【特許請求の範囲】
【請求項１】
指定された配置での入力／出力パッド上に形成された相互接続バンプを有する集積回路チップと、補完的な配置の中に多くの結合パッドを有するパッケージ基板とを用いて構成されたフリップ・チップ・パッケージであって、集積回路チップ上のバンプとパッケージ基板上のそれぞれの結合バンプとの間の相互接続が、バンプのそれぞれの結合パッドおよびサーモ・メカニカル変形によるバンプ表面での直接接続によって確立されていることを特徴とするフリップ・チップ・パッケージ。
【請求項２】
バンプが、低耐力、高延性、および耐酸性と耐食性のバンプ表面を提供するために選択された材料を用いて構成されている請求項１に記載のフリップ・チップ・パッケージ。
【請求項３】
バンプが、金あるいは金合金にて形成された請求項２に記載のフリップ・チップ・パッケージ。
【請求項４】
バンプが、スタッド・バンピング・プロセスによって集積回路チップの入力／出力パッド上に形成された請求項１に記載のフリップ・チップ・パッケージ。
【請求項５】
バンプが、ソルダー・バンピング・プロセスによって集積回路チップの入力／出力パッド上に形成された請求項１に記載のフリップ・チップ・パッケージ。
【請求項６】
バンプが、電気めっきプロセスによって集積回路チップの入力／出力パッド上に形成された請求項１に記載のフリップ・チップ・パッケージ。
【請求項７】
フリップ・チップ・パッケージの形成方法であって、
指定された配置で入力／出力パッド上に形成された相互接続バンプを有する集積回路チップを備え、それぞれの前記相互接続バンプが、低耐力、高延性、および耐酸性と耐食の表面を有し；
集積回路チップ上の入力／出力パッドの指定された配置で補完的な配置の中に多くの結合パッドを有するパッケージ基板を備え；
パッケージ基板上のそれぞれの結合パッドとバンプとが接触されており；そして
それぞれの結合パッドとバンプとのソリッド・ステート接続を形成するためにバンプにサーモ・メカニカル処理を施す
ことを特徴とするフリップ・チップ・パッケージの形成方法。
【請求項８】
サーモ・メカニカル処理ステップが、パッドに対するバンプの力と、バンプおよびパッドの加熱とを同時に作用させるように構成されている請求項７に記載のフリップ・チップ・パッケージの形成方法。
【請求項９】
その表面の指定された配置での入力／出力パッド上で形成された相互接続バンプを有する集積回路チップと、パッケージ基板の下側表面に補完的な配置で多くの結合パッドを有するパッケージ基板とを用いて構成されたフリップ・チップ・パッケージであって、
第二レベル相互接続サイトが、パッケージ基板の第二表面に配置され、また第二レベル相互接続構造が、それぞれの第二レベル相互接続サイトに接続されており、
そして、充填容積は、集積回路チップとパッケージ基板との間で定義され、充填容積は、少なくとも一つの充填材料で少なくとも部分的に満たされ、それぞれの前記充填材料は、選択された特定の弾性係数を有し、第二レベル相互接続サイトに重なる充填容積の領域は、より低い特定の弾性係数を有する充填材料を含んでいる
ことを特徴とするフリップ・チップ・パッケージ。
【請求項１０】
充填容積は、一般に多くの第二レベル相互接続サイトに重なる、多くの円柱状ボリュームを用いて構成された第一充填ゾーンを含み；第二充填ゾーンは充填容積の残りを構成する請求項９に記載のフリップ・チップ・パッケージ。
【請求項１１】
第一充填ゾーンの少なくとも一部が、より低い特定の弾性係数を有する第一材料を含み、第二充填ゾーンの少なくとも一部が、より高い特定の弾性係数を有する第二材料を含んでいる請求項１０に記載のフリップ・チップ・パッケージ。
【請求項１２】
第一充填材料が約０．５ＧＰａより小さい特定の弾性係数を有する請求項１１に記載のフリップ・チップ・パッケージ。
【請求項１３】
第二充填材料が約５ＧＰａより小さい特定の弾性係数を有する請求項１１に記載のフリップ・チップ・パッケージ。
【請求項１４】
第二充填材料が約５ＧＰａから約１５ＧＰａの範囲内の特定の弾性係数を有する請求項１３に記載のフリップ・チップ・パッケージ。
【請求項１５】
第二充填材料がエポキシ樹脂を用いて構成されている請求項１１に記載のフリップ・チップ・パッケージ。
【請求項１６】
第二充填材料が無水物硬化型エポキシ樹脂を用いて構成されている請求項１５に記載のフリップ・チップ・パッケージ。
【請求項１７】
第一充填ゾーンが充填容積内の充填材料中の空間を用いて構成されている請求項１１に記載のフリップ・チップ・パッケージ。
【請求項１８】
第一充填材料が接着剤を用いて構成されている請求項１１に記載のフリップ・チップ・パッケージ。
【請求項１９】
第一充填材料がシリコン接着剤を用いて構成されている請求項１８に記載のフリップ・チップ・パッケージ。
【請求項２０】
プリント回路基板に相互接続するために設けられたフリップ・チップ・パッケージの形成方法であって、
表面を有する集積回路チップを備え；
第一表面と第二表面とを有するパッケージ基板を備え、第二表面は、多くの第二レベル相互接続サイト、パッケージ基板の第一表面上の多くの第一充填ゾーンエリアを定義する第二レベル相互接続サイトの位置、第二充填ゾーンエリアを構成するパッケージ基板の第一表面の残りを備えており；
少なくとも、パッケージ基板の第一表面上の第二充填ゾーンエリア内で、約５ＧＰａ以上の特定の弾性係数を有する第二充填材料が施されており；そして
集積回路チップ表面とパッケージ基板の第一表面との間で定義される容積内の第二充填ゾーンに制限される第二充填材料にて、集積回路チップとパッケージ基板とが組み立てられる
ことを特徴とするフリップ・チップ・パッケージの形成方法。
【請求項２１】
第二充填材料が約５ＧＰａから約１５ＧＰａの範囲内の特定の弾性係数を有する請求項２０に記載のフリップ・チップ・パッケージの形成方法。
【請求項２２】
さらに、パッケージを組み立てるに先立って、パッケージ基板の第一表面上の第一充填ゾーンエリア内で約０．５ＧＰａより小さい特定の弾性係数を有する第一充填材料が施される請求項２０に記載のフリップ・チップ・パッケージの形成方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、高機能半導体装置パッケージング関するものであって、特に、フリップ・チップ相互接続を有するチップ・スケール・パッケージに関するものである。
【背景技術および発明が解決しようとする課題】
【０００２】
いわゆるチップ・スケール・パッケージは、携帯型ポータブル電子アプリケーションにて集積回路チップをパッケージングするためのそれらの大変な小スケール化によって、使用を特に増加させている。ワイヤー・ボンディングは、パッケージを集積回路チップの入力／出力パッドに相互接続させるための最も広く用いられている技術であった。
【０００３】
フリップ・チップ相互接続は、パッケージ・サイズの一層の減少を提供するフリップ・チップ相互接続の可能性を考慮して、およびフリップ・チップ相互接続が提供可能なより高い電子性能を考慮して、ワイヤー・ボンディングの有望な代案と考えられる。
【０００４】
フリップ・チップ相互接続の様々な技術は、チップ・スケール・パッケージでの使用を提案している。これらは、ハンダ逆流による相互接続、および異方性の伝導性接着剤「ＡＣＡｓ」あるいは等方性の伝導性接着剤「ＩＣＡｓ」を緩和する「微粒子の」相互接続を含んでいる。これらの技術の各々は挑戦を示す。
【０００５】
ハンダ逆流相互接続の技術は、本質的に相互接続材料の融解および流動を用いる。そして、これは非常に細かい幾何学的な相互接続成形加工中の障害を示す。特に、実際問題として現在のところ、ハンダ逆流相互接続のための最も小さな相互接続ピッチは約１６０マイクロメートルである。それは、このピッチが可能にするよりも細かい幾何学的な相互接続を確実に形成するため、より小さいサイズのパッケージを構成するために望ましい。
【０００６】
微粒子連結技術において、ＡＣＡｓもＩＣＡｓも、ニッケルの微粒子、金を上塗りしたポリマーの微粒子、あるいは銀の微粒子のような伝導性の微粒子であって、相互接続を形成する機械的な圧力によって保持される。一般に、微粒子相互接続構造は、高い電流を運ぶことができず、それらは、相互接続微粒子の性質のために長期的な信頼度を欠く。
【０００７】
フリップ・チップ相互接続を使用するチップ・スケール・パッケージは、チップ・スケール・パッケージと、電子の小組み立て部品を形成するためにそれらが付けられるプリント回路基板との接続の貧弱な長期信頼度によって一般に悩まされる（いわゆる第二レベル相互接続）。この問題は、小型化を達成するために、第二レベル相互接続が典型的に集積回路チップの陰に位置するという事実から生じる。この配置の結果、チップ・スケール・パッケージおよびプリント回路基板の熱膨張の有効な係数に大きな誤った組み合わせがある。また、これは、相互接続中の過度のストレスを引き起こし、時間以上の機械的な疲労によって相互接続の失敗に結局結びつくかもしれない。
【０００８】
従来のパッケージ配置によって示された損失を回避するために、フリップ・チップ相互接続という長所があるチップ・スケール・パッケージが望まれる。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明によれば、フリップ・チップ・パッケージは、集積回路チップおよびパッケージ基板上の入力／出力パッドを接続するためのソリッド・ステート結合技術を特色としている。ソリッド・ステート結合技術は、金属表面の直接の結婚を含んでおり、微粒子伝導性材料を使用しない。したがって、その接続は非常に高い電流を運ぶことができ、相互接続微粒子であるＡＣＡあるいはＩＣＡと比較して、より長期の信頼性を示すこととなる。さらに、ソリッド・ステート結合技術は、相互に連結する材料の融解あるいは流動を必要としない。したがって、その接続は、非常に細かく幾何学的に（例えば、７０マイクロメートルのピッチ程度に低く）形成することができる。
【００１０】
さらに発明によれば、集積回路チップの表面とパッケージ基板の下側表面との間のスペースは、型のある粘着性の構造（それは、パッケージとプリント回路基板との間の第二レベルの相互接続の位置に関しての指定されたパターンの中で展開する、一つ以上の粘着性の材料から成る）で満たされる。発明の態様によれば、熱膨張係数、および第二レベル接続に重なる領域のパッケージ構造の承諾は、集積回路チップ上の特徴へのパッケージ中の第二レベル接続で生成されたストレスの潜在的なダメージの伝播を縮小するために調整することができ、そして、そのために、パッケージおよび相互接続の長期信頼度を拡張する。
【００１１】
したがって、一つの一般的態様において、この発明は、明示された配置で入力／出力パッド上に形成された相互接続バンプを有する集積回路チップと、補完的な配置の中で多くの結合パッドを有するパッケージ基板とを含むフリップ・チップ・パッケージであることを特色とする。集積回路チップ上のバンプとパッケージ基板上のそれぞれの結合パッドとの間の相互接続は、バンプのそれぞれの結合パッドおよびサーモ・メカニカルな変形をバンプ表面で直接的に行うことによって確立される。サーモ・メカニカル・プロセスは、パッドに対してバンプを強制する間にヒーティングを要する。
【００１２】
いくつかの実施例において、バンプは、低耐力、高延性、および耐酸性と耐食性の表面を提供するために選択された材料あるいは材料の組み合わせから構成される。いくつかの実施例において、バンプは、金あるいは金合金から作られる。いくつかの実施例において、バンプは、“スタッド・バンピング”あるいは“ソルダー・バンピング”あるいは電気めっきプロセスによって、集積回路チップの入力／出力パッドの上で形成される。
【００１３】
他の一般的な態様においては、発明が、次のものによって、フリップ・チップ・パッケージを形成する方法であることを特徴とする。：指定された配置での入力／出力パッド上に形成された相互接続バンプを有する集積回路チップを備え、それぞれの相互接続バンプが、低耐力、高延性、および耐酸性と耐食性の表面を有し；集積回路チップ上の入力／出力パッドの指定された配置に補完的な配置の中に多くの結合パッドを有するパッケージ基板を備え；バンプとパッケージ基板上のそれぞれの結合パッドとを接触させ；そして、それぞれの結合パッドとのバンプのソリッド・ステート接続を形成するためにサーモ・メカニカル処理が行われる。
【００１４】
いくつかの実施例において、サーモ・メカニカル処理のステップは、バンプとパッドとの間に、同時に熱と力とを作用させることを含んでいる。通常、バンプとパッドは、約１５０℃から約３００℃の範囲内の温度で熱せられ、一般的にゴールドバンプについては約２４０℃で熱せられる；また、力は、一つのバンプ当たり約２５グラムから約１５０グラムの範囲内で重みが加えられ、一般的にゴールドバンプについては一つのバンプ当たり約５０グラムの重みが加えられる。
【００１５】
他の一般的な態様において、本発明は、チップの陰に形成された相互接続構造の方法によってプリント回路基板に第二レベル相互接続が構成されたフリップ・チップ・パッケージであることを特徴とする。発明のこの態様によれば、フリップ・チップ・パッケージは、チップの表面に指定された配置での入力／出力パッド上に形成された相互接続バンプを有する集積回路チップと、パッケージ基板の下側表面の補完的な配置の中に多くの結合パッドを有するパッケージ基板とを含んでいる。好ましい具体化の中で、パッケージへチップを相互接続させるバンプは、ソリッド・ステート方式のそれぞれの結合パッドによって接合される。第二レベル相互接続サイトはパッケージ基板の第二表面の中で整えられ、また、第二レベル相互接続構造はそれぞれの第二レベル相互接続サイトに接続される。集積回路チップとパッケージ基板との間は充填容積であり、それは、第二レベル相互接続サイトに重なる充填容積の領域内のより低い弾性係数材料を含み、選択された特定の弾性係数をそれぞれ有する、一つ以上の充填材料で少なくとも部分的に満たされる。
【００１６】
いくつかの実施例においては、充填容積が、一般に多くの第二レベル相互接続サイトに重なって、一般に多くの円柱状のボリュームから構成された第一充填ゾーン、および充填容積の残りを構成する第二充填ゾーンを含んでいる。いくつかの実施例においては、第一充填ゾーンの少なくとも一部が、より低い特定の弾性係数を有する第一材料を含み、また、第二充填ゾーンの少なくとも一部が、比較的高い特定の弾性係数を有する第二材料を含んでいる。いくつかのそのような実施例においては、第一充填材料は、約０．５ＧＰａ未満の特定の弾性係数を有している；また、第二充填材料は、通常、約５ＧＰａから約１５ＧＰａの範囲内であって、約５ＧＰａよりも大きな特定の弾性係数を有している。いくつかの実施例において、第二充填材料は、無水物硬化型エポキシ樹脂のようなエポキシ樹脂を含んでいる。いくつかの実施例においては、第二材料は、単に第二充填ゾーンを実質的に充填するように展開され、その結果、組み立てられたパッケージでは、第一充填ゾーンの一般の円柱状ボリュームが、充填容積内の充填材料中の空間を構成する。他の実施例においては、第一充填材料が、シリコン接着剤のような接着剤を含んでいる。
【００１７】
他の一般的な態様においては、発明が、次のものによって、プリント集積回路に相互接続するために構成されたフリップ・チップ・パッケージが形成される方法であることを特徴とする。：表面を有する集積回路チップを供え；第一表面と第二表面とを有するパッケージ基板を備え、第二表面は多くの第二レベル相互接続サイトを供給し、第二レベル相互接続サイトの位置はパッケージ基板の第一表面上の多くの第一充填ゾーンエリアで定義され、パッケージ基板の第一表面の残りは第二充填ゾーンエリアにて構成され；少なくとも第二充填材料が、通常は約５ＧＰａから約１５ＧＰａの範囲内にて約５ＧＰａより大きな特定の弾性係数を有し、パッケージ基板の第一表面上の第二充填ゾーンエリア内に分配され；そして、組み立てられた集積回路チップとパッケージ基板とは、第二充填材料がそうであるように、集積回路チップ表面とパッケージ基板の第一表面との間で定義されたボリューム内の第二充填ゾーン内に閉じ込められる。いくつかの実施例においては、そのための方法として、パッケージを組み立てるに先立って、第一充填材料が施され、この第一充填材料は、パッケージ基板の第一表面上の第一充填ゾーンエリア内で約０．５ＧＰａ未満の特定の弾性係数を有している。いくつかの実施例においては、施されている充填材料が例えば注入による蒸着を含み；シート薄層構造；またはスクリーン印刷を含めた印刷が含まれる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
本発明は、図面（それは発明の実施例を説明する）を参照することによって、より詳細に説明される。図面は、発明の特徴、および他の特徴と構造との関係の特徴を示した概略図であって、この図面は計るためには作られていない。プレゼンテーションの改善された明瞭については、図解入りの装置(発明についての理解に必要でない)の構造の従来の態様の詳細が、図面から省略される。
【００１９】
図面に鑑みれば、本発明にかかるフリップ・チップ・パッケージ１０の断面図が示され、これは従来のプリント回路基板４０上に位置しており、フリップ・チップ・パッケージは第二レベル相互接続経由にて取り付けられている。プリント回路基板４０は、図の中で示されない他の構造中に、基板４２および多くの第二レベル相互接続パッド（例えば４４）を含んでいる。
【００２０】
フリップ・チップ・パッケージ１０は、パッケージ基板１４が相互連結された集積回路チップ１２を含んでいる。チップ・ツウ・パッケージ基板相互接続は、集積回路チップ１２の表面１３の入力／出力パッド（図示省略）の指定された配置に形成された相互接続バンプ２０を経由して作られ、また、パッケージ基板１４の下側表面１５の指定された補完的な配置で結合パッド２２が対応している。相互接続バンプ２０は、スタッド・バンピングあるいはソルダー・バンピングあるいは電気めっきのような従来技術によって、入力／出力パッドの上に形成される。
【００２１】
発明によれば、相互接続バンプ２０は、ソリッド・ステート方式によって、それぞれの結合パッド２２に接合される。すなわち、相互接続バンプ２０は、低耐力、高延性、および耐酸性と耐食性の表面を提供する非微粒子の伝導性材料を用いて形成され；また、結合は、それぞれの結合パッド２２でバンプ２０を接続させてサーモ・メカニカル的にパッド上のバンプを変形させることにより形成される。サーモ・メカニカル変形は、バンプとパッドとの間に、熱と力とを同時に作用させることによって実行される。通常、バンプとパッドとは、約１５０℃から約３００℃の範囲内の温度に熱せられ、また、力は、一つのバンプ当たり約２５グラムから約１５０グラムの範囲内で重みが加えられる。
バンプが金である場合には、例えば、バンプとパッドとの満足なソリッド・ステート接続は、約２４０℃の温度で熱し、一つのバンプ当たり約５０グラムの重みを加えることによって達成することができる。バンプは金あるいは金合金を用いて形成されることが好ましい。しかし、他の材料を使用してもよく、それらは非微粒子で伝導性を有し、また、サーモ・メカニカル・プロセスによるボンディング・パッドを備えた適切な結合を形成するために耐力および延性の十分な特性を有している。
【００２２】
プリント回路基板４０へのフリップ・チップ・パッケージ１０の接続は、バンプあるいはボール（例えば３８）経由でなされ、それは、フリップ・チップ・パッケージ基板１４の第二表面３７の第二レベル相互接続サイト（例えば３６）に付けられる。フリップ・チップ・パッケージ１０がプリント回路基板４０の方へ移動して（矢印３９によって示されるように）、第二レベル相互接続ボール３８がそれぞれの第二レベル相互接続パッド４４に対して押され、接続を終えるために処理されるとともに、第二レベル相互接続の中で生成された力は特に相互接続サイト３６の近くで集中されて、パッケージ基板上方へ広められる。さらに、完成した装置では、第二相互接続要素とパッケージ要素との間の熱膨張係数の違いは、使用中の装置の熱サイクル中に様々な部分の膨張の差異によって引き起こされたストレスに帰着する。これらの力およびストレスは、特に相互接続構造中に故障を引き起こす。これらの有害な影響は、チップとパッケージ基板との間の充填容積内の力とストレスとを分散させることによる本発明によって緩和される。
【００２３】
集積回路チップ１２とパッケージ基板１４との間は、充填容積３０であり、一般に、集積回路チップ１２の表面１３とパッケージ基板１４の下側表面１５との間の容積で定義される。
【００２４】
本発明によれば、充填容積３０の内に配置された材料は、選択された特定の弾性係数を有し、また、特に本発明によれば、充填容積は、第二レベル相互接続サイトに重なる充填容積の領域内に、より低い弾性係数を有する材料を含む一つ以上の材料で満たされる。その結果、パッケージは、少なくとも第二レベル相互接続サイト上の領域中に、大きな伸展性を有する。したがって、第二レベル相互接続サイトの近くの移動、あるいは熱膨張あるいは熱収縮の差異による力は、充填容積によって直接上方へあるいは横に動かされない。別の方法を述べると、より低い係数を有する材料は、基礎を成す第二レベル相互接続サイトからプリント回路基板を通って上向きに指示されたストレスのより広くより集中しなかったエリア一帯の分配に備える。これは、製造および熱サイクリング中にパッケージの様々な部分に対する集中されたストレスを縮小し、製造時の歩留まりおよび信頼度を改善する。
【００２５】
したがって、充填容積３０は、多くの一般的な円柱状ボリューム（例えば３２）、一般的な複数に重なった第二レベル相互接続サイト（例えば３６）、そして充填容積３０（例えば３４）の残りを構成し、バンプおよびパッド２０，２２の領域を含む第二充填ゾーンを用いて構成された第一充填ゾーンを含んでいる。
【００２６】
発明のいくつかの実施例においては、第一充填ゾーン（すなわち、円柱状ボリューム３２の少なくとも一つの部分）の少なくとも一部が、約０．５ＧＰａ未満で比較的低い特定の弾性係数を有する第一の材料を典型的に含んでいる；そして、第二充填ゾーンの少なくとも一部が、通常は約５ＧＰａから約１５ＧＰａの範囲内にて約５ＧＰａ以上で比較的大きな特定の弾性係数を有する第二の材料を典型的に含んでいる。いくつかの実施例においては、材料が第一充填ゾーン内に配置されない；すなわち、第二の材料は単に第二充填ゾーン３４を本質的に満たすパターンの中で配置される。その結果、パッケージが組み立てられる場合、円柱状ボリューム３２は、充填容積３０内の第二充填材料中の空間を構成する。別の方法を述べると、そのような実施例では、ガス（それは空気かもしれない）の混合が存在するもので構成される第一充填材料は、基板上におけるチップ組み立て時の型のある第二の材料中の空間にある。さらに通常、発明のこの態様によれば、第一充填ゾーンの少なくとも一部（すなわち円柱状ボリューム３２の少なくとも一部）が、シリコーン接着剤のような低い特定の弾性係数を有する接着剤を含んでいる。第一材料として使用するにふさわしい接着剤は、例えば特定の弾性係数として約０．４ＧＰａを有するかもしれない。そのような実施例においては、第二充填材料が、例えば無水物硬化型エポキシ樹脂のようなエポキシ樹脂かもしれない。
【００２７】
通常、一種または複数種の充填材料は、基板上における集積回路チップの組み立てに先立った基板の第一表面上に適用される。充填材料が熱硬化型充填材料を含んでいるところで、これは特に有利かもしれない。すなわち、非硬化型充填材料は基板上に適用され、また、その後、集積回路チップ上の相互接続バンプは、バンプとパッドとの間のどんな充填材料も置き換えて、基板上のそれらの対応するパッドに接合される。その後、接着剤の硬化が、相互接続結合の形成と同時に生じる。
【００２８】
発明における一種あるいは複数種の充填材料のパターンの配置は、スクリーン印刷、注入による蒸着、シート薄層構造、あるいは他の方向、あるいはこれらの組み合わせを含んだ様々な方向のうちのどれかによって実行することができる。特に、例えば、第二充填材料だけが配置される場合（また、第一充填ゾーンは空間を構成する）、第二充填材料は、パッケージ基板上の集積回路チップの組み立てに先立って、基板の第一表面上にて希望のパターンでスクリーン印刷されるかもしれない。また、シリコーン接着剤のような低い特定の弾性係数を有する接着剤が第一充填材料として使用される場合、シリコーン接着剤は、例えば注入することによって、基板の第一表面上のスポットに蒸着される。そして、次に、第二充填材料は、第一充填材料のまわりの第二充填ゾーンを満たすべくスクリーン印刷によって適用される。
【００２９】
発明の他の実施例においては、第二充填ゾーンおよび第一充填ゾーンの少なくとも一部が、一般的に約１ＧＰａから約５ＧＰａの範囲内で、あるいはいくつかの実施例の中で約１０ＧＰａを最高値として、中間の特定の弾性係数を有する充填材料を含んでいる。
【実施例１】
【００３０】
第一充填ゾーンを構成する円柱状ボリュームのディメンジョン。
【００３１】
一般に上述されるように、第一充填ゾーンは、第二レベル相互接続サイトに重なる充填容積の領域から構成されるものとして一般に定義される。第二レベル相互接続サイトは、一般に基板の第二表面上のほぼ円形のパッドである。そのような第二レベル相互接続パッドにおける円形のアウトラインの射出は、第二レベル相互接続パッドに重なる充填容積内のほぼ円筒状の境界で定義される基板表面にほぼ垂直な方向の集積回路チップに向けてなされる。ここで使用されている「第二レベル相互接続サイトに重なる充填容積の領域」という表現は、この円筒状の境界内に含まれている容積の少なくとも９０％を含んでいる充填容積の部分であり、通常は１００％を含んでいる；そして、通常「第二レベル相互接続サイトに重なる充填容積の領域」は、この円筒状の境界の断面積の少なくとも９０％を含む領域の任意のポイントでの円筒形状の断面を有し、通常は１００％を有している；
そして通常「第二レベル相互接続サイトに重なる充填容積の領域」の断面のような全周は、ほぼ円筒状の境界の直径の約１０％よりも大きな距離によって、円筒状の境界の断面の外部で本質的に伸びない円である。
【００３２】
この実施例において、本発明におけるチップ・スケール・パッケージ内の第二レベル相互接続は、次のディメンジョンを有するように構成されている：ボールとボールとのピッチは約０．７５ｍｍであり；第二レベル接触パッドの直径は約０．３５ｍｍであり；そして、第二レベル相互接続サイトに重なる充填容積の名目上の円筒状領域の直径は約０．４ｍｍである。
【実施例２】
【００３３】
第一および第二充填材料の選択。
【００３４】
この実施例においては、充填材料および第一，第二充填ゾーンの様々なコンビネーションを有するチップ・スケール・パッケージの構成を説明する。特に、本発明における第一の配置にて、約７．５ＧＰａの特定の弾性係数を有する第二充填材料は、約０．４ＧＰａの特定の弾性係数を有する第一充填材料と共に用いられる；本発明における第二の配置においても、約７．５ＧＰａの特定の弾性係数を有する第二充填材料は用いられ、また、第二充填ゾーンは空間（「０」の特定の弾性係数を有する）が残された；そして、第三の配置において、実質的に充填容積全体は、従来のパッケージのように、約７．５ＧＰａの特定の弾性係数を有する充填材料で満たされる。
【実施例３】
【００３５】
実施例２のように形成されたチップ・スケール・パッケージの熱サイクリング。
【００３６】
チップ・スケール・パッケージは、実施例２のように構成され、熱応力の標準検査を受けさせられる。特に、装置については、１０分の期間の０℃から１００℃への傾斜上昇が繰り返される温度サイクルにさらされる間、電気的な連続性に関してテストされ、次に１００℃で１０分間保持され、次に１０分の期間の１００℃から０℃への傾斜下降が行われ、次に０℃で１０分間保持される。
【００３７】
一般に、本発明におけるパッケージは、従来のパッケージよりもこのテストにてより長い寿命を有することとなる（約３０％長い）。そして、第一充填ゾーン内に本質的に充填材料を有しない本発明にかかるパッケージは、第一充填ゾーン内に特定の低い弾性係数の接着剤を有するパッケージよりも、このテストにてより長い寿命を有することとなる（約２０％長い）。
【００３８】
他の実施例は次の請求の範囲内にある。すなわち、本発明は上記実施形態および実施例に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて、上述したもの以外に種々の変更を行うことが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】図は、発明によるチップ・パッケージの実施例を示す断面図中の概略図である。
【符号の説明】
【００４０】
１０  フリップ・チップ・パッケージ
１２  集積回路チップ
１３  集積回路チップの表面
１４  パッケージ基板
１５  パッケージ基板の下側表面
２０  相互接続バンプ
２２  結合パッド
３０，３４  充填容積
３２  円柱状ボリューム
３６  相互接続サイト
３７  パッケージ基板の第二表面
３８  第二レベル相互接続ボール
４０  プリント回路基板
４２  基板
４４  第二レベル相互接続パッド
【図１】
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【国際公開パンフレット】
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【国際調査報告】
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