JP2001053090A - 電子アセンブリのアンダフィリングを行う方法 - Google Patents

電子アセンブリのアンダフィリングを行う方法

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JP2001053090A
JP2001053090A JP2000213812A JP2000213812A JP2001053090A JP 2001053090 A JP2001053090 A JP 2001053090A JP 2000213812 A JP2000213812 A JP 2000213812A JP 2000213812 A JP2000213812 A JP 2000213812A JP 2001053090 A JP2001053090 A JP 2001053090A
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substrate
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JP2000213812A
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English (en)
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Won Chou Wai
ワイ・ウォン・チョウ
Keun Hou Wai
ワイ・ケウン・ホウ
Chon Chen Shiu
シウ・チョン・チェン
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Motorola Solutions Inc
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    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/15Details of package parts other than the semiconductor or other solid state devices to be connected
    • H01L2924/151Die mounting substrate
    • H01L2924/1515Shape
    • H01L2924/15151Shape the die mounting substrate comprising an aperture, e.g. for underfilling, outgassing, window type wire connections
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P80/00Climate change mitigation technologies for sector-wide applications
    • Y02P80/30Reducing waste in manufacturing processes; Calculations of released waste quantities

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  • Structures Or Materials For Encapsulating Or Coating Semiconductor Devices Or Solid State Devices (AREA)
  • Wire Bonding (AREA)
  • Encapsulation Of And Coatings For Semiconductor Or Solid State Devices (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 電子アセンブリの空間を一貫した特性でアン
ダフィリングできるようにする。 【解決手段】 基板12上に実装された半導体ダイ11
を備えた電子アセンブリ10をアンダフィリングするた
めの方法が提供される。該方法は前記アセンブリ10と
アンダフィル用ディスペンサ18とを加熱してアセンブ
リ10における開口17を通ってアンダフィリング材料
25がダイ11と基板12の対向面14,15の間の空
間13へと毛管現象で流れ込むのを助ける。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は電子アセンブリに
おける空間の下充填またはアンダフィリング(unde
rfilling)のための方法に関し、特に、排他的
ではないが、電子部品の半導体ダイと基板との間のアン
ダフィリングに関する。
【0002】
【従来の技術】電子アセンブリは典型的には基板の上に
実装された半導体ダイ(semiconductor
die)を含む。該ダイおよび基板は各々対向面を有
し、該対向面の上にはパッドが配置され、該ダイのパッ
ドは、はんだボールまたは他の導電性の接合材料によっ
て、基板のパッドに電気的に接続されている。この構成
はダイと基板との対向面の間に空間を生じさせることが
理解されるであろう。一般に、ほこり、湿気および他の
望ましくない材料が該空間に入り電子アセンブリをショ
ートさせる可能性を低減するためにそのような空間のア
ンダフィリングを行うことが望ましい。
【0003】ダイと基板との間に挟まれた異方導電性材
料を使用する電子アセンブリが米国特許第5,162,
613号に示されている。米国特許第5,203,07
6号および第5,386,624号は各々ダイと基板と
の間の空間をアンダフィリングする封入材料(enca
psulant)について述べている。
【0004】アンダフィリングは、米国特許第5,20
3,076号に述べられているように、ダイと基板との
間の空間にアンダフィリング材料を引き込むために真空
を加えることによって促進する(assist)ことが
できる。
【0005】米国特許第5,474,958号に述べら
れた方法はダイと基板との間の空間にアンダフィリング
の材料を注入するために高い温度および圧力を使用す
る。高い圧力はまた米国特許第5,697,148号に
よっても使用され、それによってアンダフィリングの注
入ポートが基板内へ穴あけされ、該穴を通ってあらかじ
め定められた量のアンダフィリング材料が油圧または水
圧のもとで送り込まれる。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】真空または圧力を使用
するアンダフィリング方法は通常校正された量のアンダ
フィリング材料をダイと基板との間の空間に施与する。
しかしながら、アンダフィリング材料の固有の特性が温
度に依存する密度および粘度である場合は、粘度および
/または密度あるいは濃度が変化すれば正しい量のアン
ダフィリング材料を再現可能に施与することは困難にな
ることがある。これは充填されていない空間を生じ、あ
るいは過充填を引き起こし、従って、アンダフィリング
材料の浪費を生じる結果となる。また、加圧されたアン
ダフィリング材料は電子アセンブリを損傷する可能性が
ある。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明は基板上に実装さ
れた半導体ダイを具備する電子アセンブリにアンダフィ
リングを行う方法に関するもので、該方法は、前記アセ
ンブリを加熱する段階、前記アセンブリに開口を備えた
アンダフィリング用ディスペンサを整列させる段階、そ
して前記開口を通して前記ディスペンサからアンダフィ
リング材料を施与し、それによって前記アセンブリの対
向する面の間の空間を充填する段階であって、該充填す
る段階は毛管現象のみによって制御されるもの、を具備
する。
【0008】好ましくは、前記方法はさらに前記開口が
前記対向面の内の少なくとも1つに対して中心に位置す
ることによって特徴付けられる。
【0009】好ましくは、前記方法はさらに前記開口が
前記基板にあることを特徴とするものとされる。
【0010】より適切には、前記方法は前記開口が前記
ダイにあることを特徴とするものとされる。
【0011】好ましくは、前記方法はさらに前記ディス
ペンサが実質的に垂直な管を備え、前記管の施与端は施
与の間前記開口に位置するよう構成されることを特徴と
する。
【0012】好ましくは、前記方法はさらに前記実質的
に垂直な管が連結されたアンダフィリング材料の貯蔵部
を有するものとされる。
【0013】適切には、前記方法はさらに前記加熱段階
が前記ディスペンサを加熱する段階を含むことを特徴と
するものとされる。
【0014】好ましくは、前記方法はさらに前記アセン
ブリおよび前記ディスペンサをそれぞれ加熱するための
別個のヒータを使用することを特徴とするものとされ
る。
【0015】
【発明の実施の形態】本発明をより完全に理解しかつ実
際の効果を達成できるようにするため、添付の図面を参
照して好ましい実施形態につき説明する。
【0016】図1を参照すると、基板12上に実装され
たダイ11を備えた電子アセンブリが示されており、ダ
イ11の対向面(facing surface)14
と前記基板12の対向面15との間に空間13が存在す
る。当業者に理解されるように、ダイ11および基板1
2は各々それぞれの対向面14および15上に位置する
パッドを有し、該パッドははんだボール16によって電
気的に連通している。
【0017】図1および図2に示される実施形態によれ
ば、基板12はダイ11の対向面14に対して中央に位
置する開口17を含む。これに対し、図3および図4に
おいては、基板12の対向面15に対して、ダイ11の
中央に位置する開口31を備えた電子アセンブリ30が
示されている。該アセンブリ30のすべての他の構成要
素は図1のものと同じであり、かつ反復を避けるためこ
こでは説明しない。
【0018】再び図1および図3を参照すると、周囲圧
力(ambient pressure)に露出され
た、アンダフィル用貯蔵部19を含むアンダフィル用デ
ィスペンサ18が示されており、アンダフィル用貯蔵部
19は開口17または31と整列された施与端(dis
pensing end)21を有する実質的に垂直な
管20と連結している。電子アセンブリ10は、開口1
7がアンダフィル用ディスペンサ18の垂直な管20と
整列するようにアセンブリを移動させるコンベアまたは
輸送装置22上に位置している。図示のごとく、別個の
ヒータ23および24がダイ11、基板12およびディ
スペンサ18を加熱するために設けられており、それに
よってアンダフィリング材料25の空間13への毛管流
(capillary flow)を補助している。こ
の点に関して、ヒータ24は管20の施与端21に隣接
して配置されている。ヒータ24は、この実施形態で
は、アンダフィリング材料25の管20から開口17へ
の毛管流を可能にするには不十分な熱をアンダフィリン
グ材料25に提供する。ヒータ23は、ヒータ24から
の熱とともに、管20からのアンダフィリング材料25
の毛管流を可能にする余分のまたは付加的な熱を与え
る。しかしながら、必ずしもヒータ24を設けることが
すべての状況において必要な訳ではなく、この要求は周
囲温度による。
【0019】当業者には、ヒータ23は、図5に示され
るように、アセンブリ10とディスペンサ18の双方を
加熱するのに十分なものとすることが可能なことが理解
されるであろう。さらに図5を参照すると、アンダフィ
リング材料25、この場合は高粘性エポキシ、はディス
ペンサ18の施与端21から基板12における開口17
を通って毛管現象のみによって施される。矢印26,2
7および28はアンダフィリング材料21のダイ11と
基板12との間の空間13への毛管流の方向を示してい
る。
【0020】次に図6を参照すると、アンダフィリング
用材料25の流れはダイ11の周辺部29において、ま
たはその近くで、終了する。好ましくは、開口17と比
較して実質的に垂直な管20は比較的低い容積を有し、
それによってアンダフィリングが完了した場合に管20
を開口17から引き上げる際にアンダフィリング材料2
5の容積変化が最少になるようにされる。前記コンベア
が次にアンダフィリングの行われた電子アセンブリ10
をディスペンサ18から離しかつ他の電子アセンブリ1
0をディスペンサ18の垂直な管20と整列するように
移動する。また、ディスペンサ18は開口17との管2
0の整列を助けることができるロボットアーム(図示せ
ず)に結合される。
【0021】
【発明の効果】図1〜図6に示されるように、本発明は
実質的に一貫した電子アセンブリのアンダフィリングを
可能にする。これはアンダフィル用ディスペンサを電子
アセンブリの開口と整列させかつ少なくともアセンブリ
を加熱し、それによってアンダフィリング材料を毛管現
象のみによりアセンブリ内の空間へと施与することによ
って達成され、これは貯蔵部19が周囲圧力に露出され
ているためである。
【0022】本発明の特定の利点は、アンダフィリング
材料の流れが毛管現象のみによって制御されるためアン
ダフィリング材料の浪費が低減されることである。同様
の理由により、本発明は基板とダイとの間の空間が完全
にアンダフィリングされる可能性を改善する。従って、
本発明の方法はアンダフィリングの効率および再現性を
改善する。さらに、圧力および真空の欠如によって電子
アセンブリへの損傷の危険性が低減される。
【0023】当業者は、本発明はここに詳細に説明され
た特定の実施形態に限定されず、かつ種々の他の実施形
態が可能であり、それらの実施形態は本発明の広い精神
および範囲内に入ることを理解するであろう。
【図面の簡単な説明】
【図1】中央に位置する開口が電子アセンブリの基板に
設けられた場合の電子アセンブリおよびアンダフィル用
ディスペンサを示す断面図である。
【図2】図1の基板における中央に位置する開口を示す
平面図である。
【図3】中央に位置する開口がダイにある場合の電子ア
センブリとアンダフィル用ディスペンサを示す断面図で
ある。
【図4】図3のダイにおける中央に位置する開口を示す
平面図である。
【図5】図1に示される中央に位置する開口を通して施
与を行う間のアンダフィリング材料の流れを示す説明的
断面図である。
【図6】アンダフィリングを終了した電子アセンブリを
示す断面図である。
【符号の説明】
10 電子アセンブリ 11 ダイ 12 基板 13 空間 14 ダイ11の対向面 15 基板12の対向面 16 はんだボール 17 開口 18 アンダフィル用ディスペンサ 19 アンダフィル用貯蔵部 20 垂直な管 21 施与端 22 コンベア 23,24 ヒータ 25 アンダフィリング材料
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ワイ・ケウン・ホウ 中華人民共和国 香港 ツ・ロク・エステ イト ロク・ティン・ハウス2909 (72)発明者 シウ・チョン・チェン 中華人民共和国 香港 セウン・クワン・ オー ファイナリー・パーク ブロック2 フラット・エイ 34/エフ

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 基板上に実装された半導体ダイを具備す
    る電子アセンブリのアンダフィリングを行う方法であっ
    て、該方法は、 少なくとも前記電子アセンブリを加熱する段階、 前記電子アセンブリにおける開口とアンダフィル用ディ
    スペンサを整列する段階、そして前記電子アセンブリの
    対向面の間の空間を満たすために前記開口を通して前記
    ディスペンサからアンダフィリング材料を施与する段階
    であって、該施与は毛管現象のみによって制御されるも
    の、 を具備することを特徴とする電子アセンブリのアンダフ
    ィリングを行う方法。
  2. 【請求項2】 さらに、前記開口は前記対向面の内の少
    なくとも1つに対して中央に位置することを特徴とする
    請求項1に記載の方法。
  3. 【請求項3】 さらに、前記開口は前記基板にあること
    を特徴とする請求項2に記載の方法。
  4. 【請求項4】 さらに、前記開口は前記半導体ダイにあ
    ることを特徴とする請求項2に記載の方法。
  5. 【請求項5】 さらに、前記ディスペンサは実質的に垂
    直な管を備え、前記管の施与端は施与の間に前記開口に
    位置することを特徴とする請求項1に記載の方法。
  6. 【請求項6】 さらに、前記実質的に垂直な管はそれに
    連結されたアンダフィリング材料の貯蔵部を有すること
    を特徴とする請求項5に記載の方法。
  7. 【請求項7】 さらに、前記加熱する段階は前記ディス
    ペンサを加熱する段階を含むことを特徴とする請求項1
    に記載の方法。
  8. 【請求項8】 さらに、前記電子アセンブリと前記ディ
    スペンサを加熱するためにそれぞれ別個のヒータを使用
    することを特徴とする請求項7に記載の方法。
JP2000213812A 1999-07-15 2000-07-14 電子アセンブリのアンダフィリングを行う方法 Pending JP2001053090A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006286797A (ja) * 2005-03-31 2006-10-19 Texas Instr Japan Ltd 実装方法
JP2019518945A (ja) * 2016-05-10 2019-07-04 コミサリヤ ア レネルジ アトミク エ ウ エネルジ アルタナティブ ウェルプレートを観察するためのシステム

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