(57)【要約】      （修正有）【課題】電気的シールド配線を使用せずに、電気的干渉を阻止でき、各金線間の過密な密度や、配線の難度、回路パターンの複雑化、およびパッケージ難度を効果的に解決できるパッケージ方法を提供する。【解決手段】パッケージ構造は、基板２１８、チップ２０２、複数の銅配線２０４ａを備える。基板２１８は少なくとも１つの導電構造２０９を備え、銅配線２０４ａは表面に絶縁物質を備える。チップ２０２は基板２１８上に固定され、絶縁物質を被覆した銅配線２０４によりチップ２０２と導電構造２０９が電気的に接続される。【選択図】図２
2007081370.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１つの導電構造を有する基板と、
前記基板に固定されるチップと、
各表面が絶縁物質で被覆され、前記チップと前記導電構造とに電気的に接続される複数の銅配線と
を含むパッケージ構造。
【請求項２】
前記絶縁物質が酸化銅である、請求項１記載のパッケージ構造。
【請求項３】
前記酸化銅が酸化法、高温酸化法、スパッタリング法および塗布法からなる群から選ばれる方法により前記銅配線表面に形成される、請求項２記載のパッケージ構造。
【請求項４】
前記銅配線間に固定される導電充填材をさらに含む、請求項１記載のパッケージ構造。
【請求項５】
前記導電充填材に電気的に接続される接地構造をさらに含む、請求項４記載のパッケージ構造。
【請求項６】
前記銅配線と前記導電構造の接続箇所を被覆する絶縁層を含む、請求項１記載のパッケージ構造。
【請求項７】
前記銅配線と前記チップの接続箇所を被覆する絶縁層を含む、請求項１記載のパッケージ構造。
【請求項８】
前記導電構造が、
前記基板の一方の面に配置される第１導電構造と、
前記基板の他方の面に配置され、前記第１導電構造と電気的に接続される第２導電構造と
を含む請求項１記載のパッケージ構造。
【請求項９】
前記第１導電構造が少なくとも１つのボンディングパッドを含む、請求項８記載のパッケージ構造。
【請求項１０】
前記第２導電構造が、外部回路に電気的に接続するための複数の半田ボールを含む、請求項８記載のパッケージ構造。
【請求項１１】
前記導電充填材が導電銀ペーストを含む、請求項１記載のパッケージ構造。
【請求項１２】
前記基板に形成される隔離構造を含む、請求項１記載のパッケージ構造。
【請求項１３】
前記隔離構造上に配置されるカバー構造を含む、請求項１２記載のパッケージ構造。
【請求項１４】
少なくとも１つの導電構造を有する基板を準備する工程と、
前記基板にチップを固定する工程と、
複数の銅配線により前記チップと前記導電構造を電気的に接続する工程と、
前記銅配線の表面を覆う絶縁物質を形成させる工程と
を含むパッケージ方法。
【請求項１５】
前記絶縁物質を形成させる工程が、酸化銅を形成させる工程である、請求項１４記載のパッケージ方法。
【請求項１６】
前記銅配線の表面を覆う前記酸化銅を形成させる工程が、酸化法、高温酸化法、スパッタリング法および塗布法からなる群から選ばれる、請求項１５記載のパッケージ方法。
【請求項１７】
導電充填材を前記銅配線間に形成させる工程をさらに含む、請求項１４記載のパッケージ方法。
【請求項１８】
前記導電充填材に接続する接地構造を形成させる工程を含む、請求項１４記載のパッケージ方法。
【請求項１９】
前記導電構造と前記銅配線の接続箇所を覆う絶縁層を形成させる工程をさらに含む、請求項１４記載のパッケージ方法。
【請求項２０】
ベーク工程をさらに含む、請求項１５記載のパッケージ方法。
【請求項２１】
前記酸化銅が前記ベーク工程により前記銅配線表面を酸化させて形成される、請求項２０記載のパッケージ構造。
【請求項２２】
前記銅配線と前記チップの接続箇所を覆う絶縁層を形成させる工程をさらに含む、請求項１４記載のパッケージ方法。
【請求項２３】
ベーク工程をさらに含む、請求項２２記載のパッケージ方法。
【請求項２４】
前記酸化銅が前記ベーク工程により前記銅配線表面を酸化させて形成さされる、請求項２３記載のパッケージ方法。
【請求項２５】
前記導電構造形成工程が、
前記基板の一方の面に配置される第１導電構造を形成させる工程と、
前記基板の他方の面に配置され、前記第１導電構造に電気的に接続される第２導電構造を形成させる工程と
を含む、請求項１４記載のパッケージ方法。
【請求項２６】
前記導電充填材が導電銀ペーストを含む、請求項１４記載のパッケージ方法。
【請求項２７】
前記導電充填材の分布範囲を規制する隔離構造を形成する工程をさらに含む、請求項１４記載のパッケージ方法。
【請求項２８】
前記隔離構造上のカバー構造を形成する工程をさらに含む、請求項２７記載のパッケージ方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、パッケージ構造およびパッケージ方法に関し、特に電気的干渉やショートを低減できるパッケージ構造およびパッケージ方法に関するもので、絶縁材質を被覆した銅配線によりこれを達成する。
【背景技術】
【０００２】
従来のワイヤパッケージ製品では、信号の伝達はワイヤボンディング（ｗｉｒｅ  ｂｏｎｄｉｎｇ）技術を用いて、例えば金線をチップのパッド（ｐａｄ）からパッケージ基板上のボンディングフィンガー（ｂｏｎｄｉｎｇ  ｆｉｎｇｅｒ）へ繋ぎ、さらに基板上のトレース（ｔｒａｃｅ  ｒｏｕｔｉｎｇ）、導電スルーホール、下層回路等を介して信号を基板底面の半田ボールに伝達し、信号伝達を実現している。
【０００３】
図１は従来のパッケージ構造の断面図である。パッケージ基板１１８上にはチップ１０２が固定されており、金線１０４により基板１１８表面の導電性ボンディングフィンガー１０６に接続され、信号トレース１０８に接続された後、導電スルーホール１１０により基板１１８を介して下層配線１１２に接続され、最後に基板１１８下方の半田ボール１１４に接続されて、外部回路に接続可能な一つの回路を形成し、信号を外部回路に伝達する。
チップ１０２は通常、ダイボンディング用銀ペースト１１６で基板１１８にダイボンドされる。さらに、パッケージ構造を完成させるには、例えばモールド樹脂（ｍｏｌｄｉｎｇ  ｃｏｍｐｏｕｎｄ）１２０などの絶縁材質で覆って、複数の金線１０４を固定し複数の金線１０４間で導通を起こさないようにする。その後さらに熱伝導カバー１２２でモールド樹脂１２０を被覆する。
【０００４】
然るに、パッケージ製品の容積が益々縮小する一方で、回路パターンは複雑化していることから、金線の密度もこれにつれて増加しているが、金線は優れた導体であって絶縁ではないため、隣接する金線または異なる層の金線が、相互距離が過密なためにパッケージ作業の過程で僅かな電流が生じただけで互いに電気的に導通してしまい、ショートする現象が発生する。或いは金線が過度に密集しているため、金線が互いに接触しても、同様にショートしてしまうこともある。
そこで多くの場合、金線の長さやボンディングフィンガーの配置を規制する方法により、金線が互いに接近したり重なったりしないようにして、ショートの発生を抑えている。また、金線間が互いに干渉しないようにするため、従来のパッケージ技術では隣接する各金線間に電気的シールド配線を増設しているが、これはパッケージ製品中の配線の数を大幅に増加させ、パッケージの難度が上がり、時間やコストの浪費にもつながっていた。
さらに、従来のパッケージ構造のワイヤボンディングは、電気的シールド配線を用いて金線間のショートを回避し相互干渉（ｃｒｏｓｓ  ｔａｌｋ）を低減させているが、しかし、金線間の磁性干渉については、従来のパッケージ構造では多くがこれを阻止することはできなかった。
【０００５】
上記のような従来のパッケージ基板における複雑なトレース設計および電気的干渉に対して、電気的干渉を効果的に阻止できかつ配線の数を増加させないパッケージ構造およびそのパッケージ方法が切実に求められていた。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記背景に鑑みて、本発明は、電気的干渉を効果的に阻止できるパッケージ構造を提供し、並びに従来技術において、金線が接近したり重なっているために電気的干渉やショートが引き起こされる問題を効果的に解決することを目的とする。
【０００７】
本発明はさらに、電気的シールド配線を使用せずに電気的干渉を阻止でき、従来技術において、各金線間に接地線を増設して電気的干渉を阻止していたために金線の密度が過密化し、配線の難度が上がり、回路パターンが複雑化し、パッケージの難度やコストが増加していた問題を効果的に解決できるパッケージ方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的に基づき、本発明の一実施形態では、パッケージ構造およびその方法を提供しており、その基板上にはボンディングパッド（例えばボンディングフィンガー等）が備わり、各ボンディングパッドは基板内回路を介して、対応する半田ボールに電気的に接続され、信号が伝達される。チップは基板にダイボンドされた後、絶縁材質を被覆した銅配線でワイヤボンディングされる。こうして、本発明は配線が過密になり銅配線が過度に接近したり重なったりしても、電気的干渉やショートが発生しない。さらに、本発明は電気的シールド配線を要しないため、従来のような複雑なトレースパターンが不要となり、接続ワイヤ間のショートを回避することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
次に本発明の実施形態の一部を掲げて本発明を詳細に説明するが、該詳細な説明の他にも、本発明は幅広く他の実施形態を行うことができる。また、本発明の範囲は掲げられた実施形態に限定されるものではなく、本発明の特許請求の範囲に基づくものとする。
【００１０】
次に、本発明の実施形態の図における各素子または構造が、単一の素子または構造として説明されるときには、これをもってその数の限定と見なされるべきではなく、従って下記説明において特に数の制限について言及されないときには、本発明の趣旨および適用範囲は、複数の素子または構造が並存する構造および方法にまで及ぶものとする。
さらに、本明細書において、技術内容を十分に開示するため、各素子の各部分は寸法に照らした図示を行っておらず、一部の寸法は他の関係する寸法に比べて誇張または簡化されて、よりはっきり描写されかつ本発明の理解をより明確にせんとしている。
また、本発明で援用した従来技術は、開示した条理が混乱しないように特に明記はせず、重点的に引用して本発明の説明を補足している。
【００１１】
図２は本発明の一実施形態に基づくパッケージ構造の断面図である。パッケージ基板２１８（以下「基板」という）は導電構造２０９を有し、導電構造２０９は第１導電構造２０８、第２導電構造２１４を含む。第１導電構造２０８は基板２１８の一方の面に形成され、ボンディングパッド（ｐａｄｓ）の形態（ボンディングフィンガーなど）または他の導電構造（柱状、円形など）をなすことができる。
第２導電構造２１４は基板２１８の他方の面に形成され、半田ボールや他の導電性を有する材料や形状をなすことができる。さらに、第１導電構造２０８は、例えば導電スルーホール、金属配線層などの基板２１８内配線２１２により対応する第２導電構造２１４に電気的に接続される。
【００１２】
チップ２０２（ｃｈｉｐまたはｄｉｅ）は基板２１８上に固定され、固定の方法は複数の異なる方法を用いることができるが、本実施形態では、ダイボンディング材２０６によりチップ２０２を基板２１８にダイボンド（ｄｉｅ  ｂｏｎｄ，ｄｉｅ  ｍｏｕｎｔ，ｄｉｅ  ａｔｔａｃｈ）させている。または、他の実施形態のように、チップ２０２を直接半田付け（ｓｏｌｄｅｒ）して基板２１８に固定することもできる。本実施形態ではダイボンディング材２０６として、導電性の粘性物質、例えば一般に銀ペーストと呼ばれる銀粒子を充填したエポキシ樹脂（Ｅｐｏｘｙ）などを用いているが、他の実施形態では、導電性を有しない粘性物質、例えばエポキシ樹脂、ポリイミドなどをダイボンディング材に用いることもできる。
【００１３】
チップ２０２と基板２１８間の信号伝達は、チップ２０２のボンディングパッド（図示せず）と基板２１８の導電構造２０９間のワイヤボンディング（ｗｉｒｅ  ｂｏｎｄｉｎｇ）によって達成し、表面を絶縁材質で覆った銅配線２０４を従来の金線に替えて使用する。
本実施形態では、銅配線２０４を覆う絶縁材質に酸化銅を使用しているが、これに限定されるわけではない。
その形成方法は、銅配線を直接酸化または高温酸化して、酸化銅を銅配線２０４の表面に形成し、かつ酸化の温度と時間によって銅配線２０４上の酸化銅の厚みを制御する。しかし、他の実施形態では、スパッタリングや塗布等の方法を用いて、酸化銅を銅配線の表面に被着させることもできる。
【００１４】
チップ２０２と基板２１８の表面に、電気的バリア層（ｂａｒｒｉｅｒ  ｌａｙｅｒ）とも呼ばれる絶縁層２１０をさらに形成させてもよい。該絶縁層２１０を、銅配線２０４とチップ２０２の接続箇所、および銅配線２０４と導電構造２０９の接続箇所に被覆させ、これらの接続箇所が他の部分と電気的に干渉しないように保護する。
さらに、基板２１８上のディスペンシングを行う適所に阻止構造２１６が設けられて辺縁を形成し、バリア層２１０の分布する領域を規制して、絶縁層２１０が未凝固のときに四方に流動しないようにする。本実施形態では、阻止構造２１６は凸型構造の絶縁液ストッパとしているが、これが唯一の構造ではなく、他の実施形態では凹型構造であったりまたは製造プロセスで制御することによりストッパを設けずに、その形成範囲を規制することもできる。
【００１５】
図２に示すように、本発明のパッケージ構造は完成時において、モールド樹脂２２２（ｍｏｌｄｉｎｇ  ｃｏｍｐｏｕｎｄ）で覆って、基板２１８、チップ２０２および銅配線２０４が破損しないように保護する。その後、さらに熱伝導カバー２２４でモールド樹脂２２２を被覆する。
【００１６】
図３Ａから図３Ｅは、本発明のパッケージ構造のパッケージ方法を示している。
まず図３Ａに示すように、少なくとも１つの導電構造２０９を有する基板２１８を準備する。該実施形態では、導電構造２０９は第１導電構造２０８、第２導電構造２１４および両者を電気的に接続する基板内配線２１２を有する。複数の第１導電構造２０８は基板２１８の表面に、第２導電構造２１４は下表面に配置する。
【００１７】
図３Ｂに示すように、チップ２０２を基板２１８にダイボンドするためのダイボンディング材２０６を基板２１８に塗布する。ダイボンディング材２０６を塗布する方法は複数あるが、そのうちのディスペンシング法を用いて形成する。次いで図３Ｃに示すように、先に塗布したダイボンディング材２０６によりチップ２０２を基板２１８上に固定させる。本実施形態では、ベーク工程により硬化するダイボンディング材２０６を用いているため、硬化工程を要するが、これに限定されるわけではない。
【００１８】
他の実施形態では、ダイボンディング材２０６が常温下で自然硬化できる材質であったり、または硬化工程を要さずにチップ２０２を限定範囲に固定させ得る材質であるなら、全体の製造工程に適合させることができ、ベーク（ｃｕｒｉｎｇ）、冷却といった硬化工程を行う必要はない。
【００１９】
図３Ｄは複数の銅配線２０４ａをワイヤボンディング法（ｗｉｒｅ  ｂｏｎｄｉｎｇ）でチップ２０２と導電構造２０９の第１導電構造２０８に接続する態様を示している。銅配線２０４ａによりチップ２０２、基板２１８および外部回路（図示せず）に信号を伝達させる。
【００２０】
次いで図３Ｅに示すように、基板２１８とチップ２０２の適所に絶縁層２１０（電気的バリア層とも呼ばれる）を形成する。場合によっては、例えば銅配線２０４ａと導電構造２０９の接続箇所のような絶縁を要する箇所にのみ形成し、他の部分には形成しないこともできる。または本実施形態のように、ディスペンシング技術で非導電材質（通常、液状またはペースト状）をチップ２０２、基板２１８の表面の大部分に分布させ、その後ベークしてこれを硬化させる。該絶縁層２１０をチップ２０２のパッドと銅配線２０４の接続箇所、銅配線２０４と第１導電構造２０８の接続箇所の導体露出領域に填入させ、全電流流通経路間を互いに電気的に絶縁（ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ  ｉｎｓｕｌａｔｉｏｎ）し、こうして配線が金属露出領域によってショートすることを回避する。また、基板２１８の絶縁層２１０を形成する領域の外側に、先に阻止構造２１６を形成して、絶縁層２１０が分布する範囲を規制してもよい。
【００２１】
さらに、絶縁層２１０をベークしてこれを硬化すると同時に、ベークの高温により前記銅配線２０４ａを酸化させ、その表面に酸化銅を形成して、絶縁材質（酸化銅）に覆われた銅配線２０４を形成する。銅配線表面の酸化程度は必要に応じて酸化の温度と時間により制御する。
【００２２】
本発明のパッケージ構造では、図４に示すように、モールド樹脂２２２に替えて導電銀ペーストなどの導電充填材２２２ａを、基板２１８、チップ２０２および酸化銅で覆われた銅配線２２２に被覆させている。また、導電充填材２２２がダイボンディング材２０６に接触し、さらに基板２１８に接続された接地ウインドウ２０７を介して接地を形成し、こうして電気的および電磁的なシールドを形成して、電気的および磁性的干渉を低減させる。前記導電充填材２２２の製造工程は、フレーム式ストッパのような隔離構造２２０を使用し、導電充填材２２２の分布範囲を規制する。次いで熱伝導カバーのような被覆構造２２４を、隔離構造２２０上に配置させる。
【００２３】
本発明では、必要に応じて異なる形式で絶縁層２１０の分布範囲を画定でき、前記凸型構造または凹型構造に限定されるわけではない。図５Ａは、複数のチップ２０２ａ、２０２ｂ、２０２ｃ、２０２ｄを基板２１８に配置し、絶縁層２１０を形成させた態様を示している。複数のチップ２０２ａ、２０２ｂ、２０２ｃ、２０２ｄを含むパッケージ構造において、絶縁層２１０を形成する際には、図５Ａに示すように、阻止構造を使用せずに絶縁液を直接填入して、基板２１８上の絶縁層２１０を形成する各位置に流し込むことができる。
【００２４】
本発明のパッケージ構造に用いる阻止構造２１６は、上記のようなフレーム式ストッパとしてチップを包囲してもよいが、必要に応じてその形態を変化させることができる。図５Ｂからわかるように、チップ２０２と阻止構造２１６との間に絶縁液を填入し絶縁層２１０を所望する領域（チップ２０２の上方、周囲または絶縁による保護を要する領域）に形成させる。該阻止構造２１６は絶縁層形成後に除去してもよい。また場合によっては、該阻止構造２１６は導電充填材の分布範囲を画定する隔離構造とすることもできる。
【００２５】
上記は本発明の好ましい実施形態にすぎず、本発明の特許請求の範囲を限定するものではない。本発明の実質的内容の範疇を逸脱せずに変化を持たせて実施することも可能であって、これらの変化は本発明の範囲に属するものとする。本発明の趣旨によれば、本発明は複数のチップを含むパッケージ構造に使用することもできる。従って、本発明の範疇は特許請求の範囲により限定されるものである。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】従来のパッケージ構造の断面図である。
【図２】本発明の一実施形態におけるパッケージ構造の断面図である。
【図３Ａ】本発明図２のパッケージ構造のパッケージ製造方法を示した図である。
【図３Ｂ】本発明図２のパッケージ構造のパッケージ製造方法を示した図である。
【図３Ｃ】本発明図２のパッケージ構造のパッケージ製造方法を示した図である。
【図３Ｄ】本発明図２のパッケージ構造のパッケージ製造方法を示した図である。
【図３Ｅ】本発明図２のパッケージ構造のパッケージ製造方法を示した図である。
【図４】本発明の他の実施形態におけるパッケージ構造の断面図であって、電気的シールドを有している。
【図５Ａ】本発明の導電固定構造の分布領域が異なる他の実施形態における構造の断面図である。
【図５Ｂ】本発明の導電固定構造の分布領域が異なる他の実施形態における構造の断面図である。
【符号の説明】
【００２７】
１０２  チップ
１０４  金線
１０６  ボンディングフィンガー
１０８  上層信号トレース
１１０  導電スルーホール
１１２  下層回路パターン
１１４  半田ボール
１１６  ダイボンディング用銀ペースト
１１８  基板
２０２、２０２ａ、２０２ｂ、２０２ｃ、２０２ｄ  チップ
２０４  絶縁材質を被覆した銅配線
２０４ａ  銅配線
２０６  ダイボンディング材
２０７  接地ウインドウ
２０８  第１導電構造
２０９  導電構造
２１０  絶縁層
２１２  基板内配線
２１４  第２導電構造
２１６  阻止構造
２１８  基板
２２０  隔離構造
２２２  モールド樹脂
２２２ａ  導電充填材
２２４  熱伝導カバー
【図１】
2007081370.tif 000003
【図２】
2007081370.tif 000004
【図３Ａ】
2007081370.tif 000005
【図３Ｂ】
2007081370.tif 000006
【図３Ｃ】
2007081370.tif 000007
【図３Ｄ】
2007081370.tif 000008
【図３Ｅ】
2007081370.tif 000009
【図４】
2007081370.tif 000010
【図５Ａ】
2007081370.tif 000011
【図５Ｂ】
2007081370.tif 000012