JP2006519501A - 印刷配線板上に予め塗布済みのアンダーフィル層を有するエリアアレイデバイスアセンブリ - Google Patents

Abstract

本発明は、印刷回路基板パネルなどの電気基板（１５０）にバンプ付きフリップチップ（１１０）などのエリアアレイデバイスを取り付ける方法を提供する。電気基板（１５０）の一部分にアンダーフィル材料（１４０）を塗布し、このアンダーフィル材料（１４０）をアンダーフィル材料ステージ温度まで加熱する。相互接続表面（１１２）を備えるバンプ付きエリアアレイデバイス（１１０）が設けられる。バンプ付きエリアアレイデバイス（１１０）の相互接続表面（１１２）を塗布済みアンダーフィル材料（１４０）の近くに位置決めする。このバンプ付きエリアアレイデバイス（１１０）を加熱して、電気基板（１５０）に接続バンプ（１２０）を電気的に接続する。

Description

［発明の分野］
本発明は、包括的には、集積回路パッケージング及び印刷回路板アセンブリに関する。本発明は、具体的には、予め塗布済みのアンダーフィル材料を有する印刷配線板に取り付けられるフリップチップなどのバンプ付きエリアアレイデバイスに関し、且つ、予め塗布済みのアンダーフィルを用いて回路板上にフリップチップアセンブリを作製する方法に関する。

［連邦政府による資金提供を受けた研究の記載］
米国政府は、本発明におけるペイドアップライセンスを有しており、且つ、限定された状況で、米国標準技術局によって授与された契約書第ＮＩＳＴ−ＡＴＰ ７０ＮＡＮＢ８Ｈ４００７号の諸条項により規定されるような適当な条件で他者にライセンスを供与することを特許権者に求める権利を有する。

過去１０年間におけるフリップチップ及びボールグリッドアレイなどのバンプ付きエリアアレイデバイスの普及によって、フリップチップダイの実装は、多様化するフリップチップ及び他の電子パッケージにとっての好ましい手法となった。バンプ付きエリアアレイデバイス及びフリップチップアセンブリは、アクティブ部品、通常はチップ又はパッケージボンディングパッド上の導電バンプを用いて印刷配線板（ＰＷＢ）及び他の電子基板に直接フェイスダウン接続される集積回路、として説明することができる。これらは、民生用時計、スマートカード、無線周波数ＩＤカード、及び携帯電話などのコストに敏感な大量生産される電子デバイスにおいて普及してきた。

コスト効率のよい電子モジュール及びフリップチップアセンブリを形成するためにこれらの部品がより多くアセンブリングされるにつれて、現在のアセンブリ工程におけるアンダーフィル材料の毛細管流動に必要な、時間を要する手順を予め回避するアンダーフィルシステムに対する必要性が増大する。塗布及び熱処理の後で、アンダーフィル材料ははんだバンプの構造を強化し、ＰＷＢにフリップチップを機械的に接着し、且つ、アセンブリの信頼性を向上させる。

フリップチップは、それらの入出力（Ｉ／Ｏ）ボンディングパッドに取り付けられたボール形状のはんだビード又ははんだバンプで形成される。この集積回路（ＩＣ）フリップチップ又はダイは、ワイアボンディングされた別個のリードフレーム、又はワイアやテープなどの別個のＩ／Ｏコネクタを必要とせずにパッケージング基板またはマザーボードに直接ボンディングすることができる。組立ての際、チップは、そのアクティブ回路表面が下になるように「反転」され、はんだボールがバンプ付きチップと電子基板上の導電トレースとの間に電気接続を直接形成する。

アンダーフィル材料は、一般的に、デバイスが基板にはんだ付けされた後で、バンプ付きＩＣのアクティブ表面とＰＷＢとの間に塗布される。液体アンダーフィル定量供給技法では、フリップチップボンディングされたダイの１つ又は複数のエッジにアンダーフィルが塗布され、この液体は毛細管作用によってダイの下に運ばれる。このアンダーフィル材料は、熱処理の際にＰＷＢ上のダイサイト及びダイ表面全体を濡らし、次いでキュアされる。このアンダーフィル材料は、冷却されると、ダイを基板にしっかりとボンディングし、且つ、はんだ済みバンプに応力緩和をもたらす。

毛細管流動技術では、チップと基板との間のボイド中に適切なポリマーのアンダーフィル材料が使用される。このアンダーフィル材料は、一般的に、バンプ付きフリップチップ又はエリアアレイパッケージの２つの隣接する側の周囲に定量供給され、毛細管作用によって流動するこのアンダーフィル材料がチップ又はパッケージと基板の間の隙間を充填する。次いで、ベーキング又は熱処理によってこのアンダーフィル材料が硬化される。アンダーフィル材料が基板又はバンプ付きデバイスのいずれかから層状に剥離する場合、応力集中及びはんだ接合の早期故障が生じるおそれがある。チップを後でキュアさせる封止剤でアンダーフィリングすると、一般的に、チップと基板との間の熱膨張の不整合によって生じるはんだ接合クラックが減少する。キュアされた封止剤は、膨張及び収縮の差によって誘導されるはんだ接合上の応力レベルを低下させる。フリップチップアセンブリの周辺部の周りに塗布され、部分的にその内部領域まで運ばれるアンダーフィル材料の例は、特許文献１（２００２年４月２日に発行されたライザー他の米国特許第６，３６５，４４１号、「フリップチップ電子パッケージ用の部分的なアンダーフィル（Partial Underfill for Flip Chip Electronic Packages ）」）に記載されている。

アンダーフィル法は、バンプ付きチップのアクティブ表面及び印刷回路板（ＰＣＢ）に塗布されたフラックス上でアンダーフィル層を使用することができる。特許文献２（１９９９年７月２０日に発行された米国特許第５，９２５，９３６号、「実装基板へのフェイスダウンボンディング用半導体デバイス及びその製造方法（Semiconductor Device for Face Down Bonding to a Mounting Substrate and a Method of Manufacturing the Same ）」）に記載されているように、ヤマジ（Yamaji）は、チップ表面上のアンダーフィルをバンプの上端部に提供する。カポーティ（Capote）他は、特許文献３（２０００年９月１９日に発行された米国特許第６，１２１，６８９号、「半導体フリップチップパッケージ及びその作製のための方法（Semiconductor Flip-Chip Package and Method for the Fabrication Thereof）」）に記載されているように、バンプ付きＩＣチップを封止剤アンダーフィル材料で予め被覆する、フリップチップを基板に取り付けるための簡略化された方法を開示している。封止剤は、チップ表面上の接点から基板のパッドまで延びるバンプを包む。

ダイに塗布される混合されたフラックスとアンダーフィルとを用いるアンダーフィル法は、特許文献４（２００１年２月２７日に発行された、ギレオ(Gilleo)他の米国特許第６，１９４，７８８号、「一体化されたフラックスとアンダーフィルとを有するフリップチップ（Flip Chip with Integrated Flux and Underfill）」）に開示されている。この製造方法は、別個のフラキシングステップ及びアンダーフィリングステップを用いるのではなく、フラキシングアンダーフィルをその上に有するバンプ付きフリップチップを印刷回路板に取り付ける１ステップを用いる。

皮膜の一部分中にフラックス剤が選択的に充填された接着膜を用いるアンダーフィル法は、特許文献５（１９９８年９月２９日に発行された、ガモタ(Gamota)他の米国特許第５，８１４，４０１号、「フラックス剤を含む選択的に充填された接着膜（Selectively Filled Adhesive Film Containing a Fluxing Agent ）」）に記載されている。

アンダーフィル材料は、たとえば、無流動アンダーフィル材料を用いて塗布することができる。この無流動アンダーフィル材料は、たとえば、フリップチップの位置決め前にアセンブリの加熱に続いてＰＣＢ又はＰＷＢ上にニードル定量供給装置で定量供給することができる。

現在のアンダーフィル法は、印刷配線板上への封止済みフリップチップのアセンブリを、いくつかの不確実性を伴う、時間を要し、労働集約的で、且つ高価な方法にしている。
バンプ付き集積回路を基板に接合するために、一般的に、チップ又は電気基板上にフラックスが配置され、次いでＩＣが基板上に配置される。このアセンブリは、はんだリフロー熱サイクルにかけられて、バンプを溶解させ、チップを基板にはんだ付けする。はんだの表面張力は、チップが基板パッドに自己整合するのに役立つ。チップのアンダーフィル封止は、一般的に、リフローの後に続く。

このアンダーフィル法の主な問題は、材料定量供給及びキュアの両方に長い処理時間がかかることである。アンダーフィリングステップと封止剤のキュアステップとの多重ステップ法は、材料がチップと基板との間の僅かな隙間を通って流動する必要がある。チップサイズが増大するにつれて、封止処理の毛細管作用はもっと時間を要するようになり、且つ、塗布の際のボイド形成及びフィラーからのポリマーの分離により敏感になる。別の一般的な問題は、隙間中に残るいずれのフラックス残存物もアンダーフィル封止接着剤の接着力及び凝集力を低下させるおそれがあることである。さらに、隣接するバンプ間のピッチが減少し、且つバンプ密度が増大するにつれて、アンダーフィル材料の均一な流動が次第に困難になる。この問題の１つの解決策は、特許文献６（２００１年９月２５日に発行された、マコーミック(McCormick) の米国特許第６，２９４，８４０号、「集積回路パッケージ中の２重厚はんだマスク（Dual-Thickness Solder Mask in Integrated Circuit Package）」）に開示されている。この方法は、２つ以上のマスクを必要とし、それぞれのマスクは位置合わせ及び中間処理を必要とする。

ウェハレベルでのアンダーフィル材料の塗布は、コスト効率のよい大量のバンプ付きフリップチップにとって魅力的である一方で、バンプのそれぞれの周囲に均一に塗布されたアンダーフィル材料及び良好に制御されたアンダーフィル厚を必要とする。バンプ付きウェハ上でこれを実現するプロセスは費用がかさみ非効率的である。表面張力効果によりバンプ間に十分なレベルの被覆を得ることは困難である。

材料の塗布は、バンプ無しのウェハに対して行ってもよいが、アンダーフィル被覆中に開口を形成するために追加の処理ステップを必要とする。光感度に対する必要性によって、アンダーフィルの化学的性質も複雑になる。ウェハに塗布されるアンダーフィルの技法は、一般的に、バンプ付きエリアアレイパッケージなどの他のタイプのバンプ付きデバイスに直接適用できない。

被覆すると、フリップチップのＰＣＢ又はＰＷＢへのアセンブリはアンダーフィルの存在によって複雑になる。視覚認識を妨げる周囲のアンダーフィルのため、自動部品配置機が位置合わせに用いるバンプを認識するのは困難である。また、被覆済みチップは、配置後、及びはんだ付け前に適所に保持されなければならず、そのため、特別な装置又は処理ステップを必要とする。たとえば、アンダーフィルの表面を、配置前に加熱してアンダーフィルを軟化させ、且つＰＣＢにボンディングするための粘着性の表面を生成することができる。
米国特許第６，３６５，４４１号 米国特許第５，９２５，９３６号 米国特許第６，１２１，６８９号 米国特許第６，１９４，７８８号 米国特許第５，８１４，４０１号 米国特許第６，２９４，８４０号

現行の毛細管流アンダーフィル法に必要とされるような、取り付けたフリップチップの周囲にアンダーフィル材料を定量供給するための時間の掛かる定量供給操作の必要性をな
くしつつ、ＰＷＢへの確実な電気的且つ機械的なダイ取付けを可能にするＰＷＢなどの下にある電気基板にバンプ付きフリップチップなどのエリアアレイデバイスを直接取り付けるパッケージング技術を所有することは有利なはずである。このパッケージング技術は、電気基板にバンプ付きデバイスを有効にボンディングして、高度に信頼性のある電気的相互接続、並びに確実なダイボンディング、バンプの応力緩和、及び環境からの有効な保護のための保護アンダーフィル材料を可能にするはずである。さらに、この技術は、はんだバンプにプリコート材料を必要としないはずであり、バンプ認識の課題をなくすはずであり、且つ、リフローの際の位置合わせを維持するために一般的に必要とされる追加の仮接着するステップをなくすはずである。

したがって、本発明の目的は、上記で説明した欠点及び障害を克服するという改善点を有する、バンプ付きエリアアレイデバイスを電気基板に取り付けるための改良された方法、及び有効に且つ廉価にアンダーフィルを塗布する方法を提供することである。

［発明の概要］
本発明の１態様は、バンプ付きフリップチップなどのバンプ付きエリアアレイデバイスを電気基板に取り付ける方法を提供する。アンダーフィル材料が電気基板の一部分に塗布される。塗布済みアンダーフィル材料は、アンダーフィル材料ステージ温度まで加熱される。相互接続表面とこの相互接続表面から延びる複数の接続バンプとを備えるバンプ付きエリアアレイデバイスが設けられる。バンプ付きエリアアレイデバイスの相互接続表面が塗布済みアンダーフィル材料の近くに位置決めされる。バンプ付きエリアアレイデバイスが加熱され、電気基板に接続バンプを電気的に接続させ、バンプの周囲にアンダーフィル材料が流動する。

本発明の別の態様は、バンプ付きエリアアレイデバイスアセンブリを提供する。このバンプ付きエリアアレイアセンブリは、アクティブ表面及びこのアクティブ表面から延びる複数の接続バンプを備えるバンプ付きフリップチップと、フリップチップ収容領域で予め塗布済みのアンダーフィル材料を備える電気基板とを備える。フリップチップは加熱されて電気基板に接続バンプを電気的に接続し、且つ、電気基板にフリップチップを固定するようにフリップチップ収容領域から接続バンプの周囲にアンダーフィル材料が流動する。

本発明の別の態様は、予め塗布済みのアンダーフィル材料を有する印刷配線板パネルであって、複数のフリップチップ収容領域で予め塗布済みのアンダーフィル材料を表面上に設けた単層又は多層の印刷回路板を備える、印刷配線板パネルを提供する。フリップチップ収容領域は、フリップチップアセンブリの際にフリップチップの配置を指示する。

本発明を、様々な実施形態の添付図面及び以下に示す詳細な説明によって説明する。諸図面は、本発明を具体的な諸実施形態に限定するものと解釈すべきではなく、説明及び理解のために使用した。これらの詳細な説明及び図面は、本発明の単なる例示であって本発明を限定するものではなく、本発明の範囲は添付の特許請求の範囲及びその均等物によって規定される。先に述べた本発明の態様及び他の付随する利点は、添付の諸図面と共に説明された詳細な説明によってより容易に理解されるであろう。

本発明の様々な実施形態を添付の諸図によって示す。

図１ａに、１００における本発明の１実施形態による、バンプ付きエリアアレイデバイスを取付ける前の、はんだマスク及び予め塗布済みのアンダーフィルを有する電気基板の断面図を示す。予め塗布済みのアンダーフィルを有するこの電気基板は、電気基板１５０
と、電気基板１５０の表面に塗布したアンダーフィル材料１４０とを備える。はんだマスク１６０は電気基板１５０の表面に塗布することもできる。

アンダーフィル材料１４０は、電気基板１５０の一部分に設けられる。たとえば、アンダーフィル材料１４０は、ＰＷＢ又はＰＣＢ製造プロセスにおける最終ステップとして塗布することができる。この塗布プロセスは簡略化されている。これは、バンプ付きＩＣウェハに比べて表面が平坦だからである。ＰＣＢの製造業者は、積層やスクリーン印刷などの、基板にアンダーフィルを塗布するために適するいくつかの方法のうちの１つを用いることができる。次いで、ボード上に存在するアンダーフィルを有する基板を、部品を実装するための表面実装技術（ＳＭＴ）組立業者に供給し、それによって、フリップチップ及び他のバンプ付きデバイスを適所にはんだ付けした後の難しい毛細管流動による定量供給操作の必要性をなくす。

アンダーフィル材料１４０は、電気基板１５０のトレース及びパッドと、その後に取り付けるバンプ付きフリップチップ及びエリアアレイデバイスとを保護するための被覆を提供する。アンダーフィル材料１４０は、バンプ付きエリアアレイデバイスを電気基板に電気的に接続するとき、はんだバンプ又ははんだボールに歪み又は応力の緩和をもたらす。アンダーフィル材料１４０は、ダイ取付けに追加のボンディング強度をもたらす。また、アンダーフィル材料１４０は、フリップチップアセンブリの過度的温度変化（temperature excursion ）の際、はんだボール界面での応力緩和をもたらし、且つ、フリップチップ及び他のエリアアレイデバイスの性能を劣化させるおそれのある水分、微粒子、及び他の汚染物質からの環境的な保護をもたらす。

アンダーフィル材料１４０は、電気基板１５０の表面上の複数の位置、たとえば、フリップチップが位置決めされるべきフリップチップ収容領域で予め塗布される。アンダーフィル材料１４０は、フリップチップアセンブリの際、フリップチップ及びバンプ付きエリアアレイデバイスの配置を指示することができる。フリップチップ及び他のバンプ付きデバイスは、フリップチップ及びバンプ付きエリアアレイアセンブリの際、これらの位置で電気基板１５０に電気的且つ機械的に取り付けることができる。

アンダーフィル材料１４０はキュア可能な成分を含み、それにより、アンダーフィル材料１４０は、処理の際に柔軟且つ成形可能であるが、バンプ付きエリアアレイデバイスが電気基板１５０に固定されると、さらに、硬く且つ化学耐性を有することができる。アンダーフィル材料１４０は、フリップチップ及び他のバンプ付きデバイスを電気基板１５０に取り付けるのに適する任意の充填誘電体材料又は非充填誘電体材料を含む。アンダーフィル材料１４０は、乾燥皮膜又はＢステージ化可能（b-stageable ）液であってもよい。それによって、重合反応におけるキュアしない中間段階の後で、この材料は、熱で軟らかくなり、更にキュアするまで可塑性且つ可溶性である。アンダーフィル材料１４０は、ダイ取付けプロセスの際に、バンプ付きデバイスを電気基板１５０から分離するための絶縁微小球を含む一液性、又は二液性のエポキシなどの充填エポキシを含むことができる。選択的なアンダーフィル材料にフィラーを添加して、アンダーフィル材料の熱膨張特性を向上させてもよい。アンダーフィル材料１４０は、たとえば、エポキシ、熱可塑性材料、熱硬化性材料、ポリイミド、ポリウレタン、高分子材料、充填エポキシ、充填熱可塑性材料、充填熱硬化性材料、充填ポリイミド、充填ポリウレタン、充填高分子材料、フラキシングアンダーフィル、適切なアンダーフィル化合物、又はそれらの組合せを含むことができる。

アンダーフィル材料１４０は、バンプ付きフリップチップ、チップスケールパッケージ、ボールグリッドアレイ、エリアアレイパッケージ、バンプ付き電子部品、又はバンプ付き電子パッケージなどの直後に取り付けるバンプ付きエリアアレイデバイスの相互接続表
面から延びる複数の接続バンプに対応する複数の開口を電気基板１５０上の一組のパッド１５２の上に備えることができる。パッド１５２を有する電気基板１５０は、いくつかの電気的トレース、コンタクト開口、ビア、誘電体層、電気基板１５０の表面上の基準点及び表示も備えることができるが、本発明を説明する際、簡略化のために示さない。電気基板１５０は、相互接続トレースとバンプ付きデバイスを電気基板１５０に電気的に接続するための基板パッド１５２とのアレイを含むことができる。パッド１５２を、バンプ付きデバイス上の接続バンプに対応させて、バンプ付きデバイス及び電気基板１５０を組み立てるとき、パッド１５２が対応する接続バンプに電気的に接続されるようにする。電気基板１５０は、電気基板１５０にボンディングした、又は電気基板１５０上に形成した、１つ又は複数のアクティブデバイス及び受動デバイスを含むことができる。

電気基板１５０は、バンプ付きデバイスを取り付けることができるいずれの基板であってもよい。電気基板１５０は、たとえば、一層又は多層の印刷回路板であってもよい。電気基板１５０は、たとえば、後に切断し、又は個々のダイに切断して個々の印刷回路板を形成する２つ以上の印刷回路板を含む印刷回路板パネルであってもよい。電気基板１５０は、たとえば、当該技術分野で現在知られている、印刷配線板、難燃性ファイバーグラス（ＦＲ４）ボード、あるいは任意の有機回路板又はマザーボードであってもよい。電気基板１５０は、たとえば、セラミック基板又は混成回路基板であってもよい。電気基板１５０は、たとえば、集積回路パッケージ、リードフレーム、半導体基板、ポリイミドテープ、屈曲回路、高密度相互接続ボード、電子モジュール、あるいはバンプ付き電気又は電子デバイスに取り付ける前、又は組み立てる前にアンダーフィル材料１４０を予め塗布することができる任意の電子基板であってもよい。

電気基板１５０は、電気基板１５０の表面に設けたはんだマスク１６０を備えることができる。はんだマスク１６０は、一般的に、パッドの上の穴又は開口部分と他の選択したフィーチャとで電気基板１５０の表面を覆う。はんだマスク１６０は、アセンブリ時に、はんだ流動を制約して、はんだが保護区域中の金属トレース及び他の金属フィーチャを濡らすのを防ぐ。はんだマスク１６０は、はんだ付けプロセスの際、電気基板１５０の選択された区域を保護するのに適するいずれの材料をも含む。

はんだマスク１６０は、アセンブリ時のフラキシング操作及びウェーブはんだ付け操作から電気基板１５０のトレース及び他の部分を保護する働きをし、且つ、使用時に環境から保護する。はんだマスク１６０は、選択したパッド１５２の上の開口と、フリップチップ及び他のバンプ付きデバイスが取り付けられる電気基板の領域と、はんだマスク材料が望まれないコネクタ接点などの他の選択領域とを備えることができる。はんだマスク１６０は、アンダーフィル材料１４０と電気基板１５０の外又は間に位置決めされることができる。

図１ｂに、１０２における本発明の１実施形態による、取付け前の、バンプ上にフラックス層を有するバンプ付きエリアアレイデバイス１１０と、はんだマスク１６０及び予め塗布済みのアンダーフィル材料１４０を有する電気基板１５０との断面図を示す。バンプ付きエリアアレイデバイス１１０は、バンプ付きエリアアレイデバイス１１０の相互接続表面１１２上のパッド１１４に接続した、側面１２２を有する複数の接続バンプ１２０を有する。接続バンプ１２０は、電気基板１５０上のパッド１５２及びアンダーフィル材料１４０中に形成した窓すなわち開口に対応する。バンプ付きエリアアレイデバイス１１０は、電気基板１５０上に位置決めされるアンダーフィル材料１４０によって指定される収容領域で電気的且つ機械的に電気基板１５０に取り付けられる。

バンプ付きエリアアレイデバイス１１０は、たとえば、バンプ付きフリップチップ、チップスケールパッケージ、ボールグリッドアレイ、エリアアレイパッケージ、バンプ付き
電子部品、又は一組の接続バンプ１２０を含むバンプ付き電子パッケージであってもよい。バンプ付きエリアアレイデバイス１１０は、多数のアクティブ部品、受動部品、又はそれらの任意の組合せを含むことができる。バンプ付きエリアアレイデバイス１１０は、たとえば、フリップチップとして構成され、又はセラミックボールグリッドアレイパッケージ内に構成された、抵抗器、コンデンサ、トランジスタ、などの電子部品を含むことができる。これらの部品は、１つ又は複数の集積回路を含むことができるバンプ付きエリアアレイデバイス１１０内に一体化させることができる。簡略化のために示さないが、バンプ付きエリアアレイデバイス１１０は、一組の電気的相互接続トレースと、パッドと、ビアと、導電層と、絶縁層とを備えることができる。

接続バンプ１２０は、バンプ付きエリアアレイデバイス１１０の相互接続表面上の複数のはんだバンプ又は複数のはんだボールを含む。接続バンプ１２０は、パッド１１４上に形成される。はんだバンプは、たとえば、鉛−スズはんだバンプを形成するように鉛及びスズなどの１つ又は複数の金属を電気メッキすることによって形成することができる。これらのはんだバンプは、バンプ付きエリアアレイデバイス１１０の相互接続表面１１２上に１つ又は複数の金属の層を堆積させることにより、且つ、従来のリソグラフィ技法を用いていずれの望まない金属もパターン形成しエッチングすることによって形成することができる。これらのはんだバンプは、熱処理してバンプを溶かし丸い隅部及び上面を形成することができる。あるいは、接続バンプ１２０は、パッド上にはんだボールを位置決めし、且つ、これらのハンダボールを加熱してそれらをパッド１１４に接着させることによって形成することもできる。あるいは、接続バンプ１２０は、パッド１１４上にはんだペーストを選択的にスクリーン印刷し、次いで、はんだを溶かし且つバンプを形成するために加熱することによって形成することもできる。接続バンプ１２０は側面１２２を有する。

フラックス層１３０は、接続バンプ１２０の上面領域に位置決めされることができる。フラックス層１３０は、たとえば、バンプを電気基板に溶融又はリフローするときこれらのはんだバンプ又ははんだボールから酸化膜を除去する酸成分を含むことができる。フラックス層１３０は、バンプの上面部分のみに位置することができ、又は、たとえば、吹付け技法又は浸漬技法を用いることによって、バンプの上面及びアンダーフィル材料１４０を覆うことができる。

バンプ付きエリアアレイデバイス１１０は、電気基板１５０上に位置決めされ、加熱して接続バンプ１２０を電気基板１５０上のパッド１５２に電気的に接続させる。加熱すると、アンダーフィル材料１４０は接続バンプ１２０の周囲に流動する傾向がある。アンダーフィル材料１４０は、キュアリング又は凝固によって硬化してバンプ付きエリアアレイデバイス１１０を電気基板１５０に確実に取り付ける。アンダーフィル材料１４０はバンプに応力緩和をもたらし、回路、パッド、及び相互接続に、水分及び他の環境からの汚染物質に対するバリアを提供する。電気基板１５０は、フリップチップ及びエリアアレイの取付け後、切断し、又は個々のダイに切断して個々の基板にすることができる。

図１ｃに、１０４における本発明の１実施形態による、取付け後の、バンプ付きエリアアレイデバイスと、予め塗布済みのアンダーフィル材料を有する電気基板とを備えるバンプ付きエリアアレイデバイスアセンブリの断面図を示す。バンプ付きエリアアレイデバイスアセンブリ１０４は、バンプ付きフリップチップなどのバンプ付きエリアアレイデバイス１１０と電気基板１５０とを備える。バンプ付きエリアアレイデバイスアセンブリ１０４の一例は、フリップチップアセンブリである。

バンプ付きエリアアレイデバイス１１０と電気基板１５０とを、一般的に、電気基板１５０の上面にバンプ付きエリアアレイデバイス１１０を配置することによって接続する。接続バンプ１２０はパッド１１４上に形成される。バンプ付きエリアアレイデバイス１１
０上の接続バンプ１２０は、電気基板１５０上のパッド１５２に対応する予め塗布済みのアンダーフィル材料１４０中の穴又は窓を貫通して配置される。接着剤を用いて、バンプ付きエリアアレイデバイス１１０を電気基板１５０に一時的に取り付けることができる。たとえば、塗布したフラックスは接着剤の働きをすることができ、あるいは、バンプ付きエリアアレイデバイス１１０又は電気基板１５０を加熱してアンダーフィル材料１４０を軟化させ、且つ接着のための粘着性表面をもたらすことができる。バンプ付きデバイス及び他の部品を電気基板１５０上に位置決めした後で、このアセンブリを赤外炉、又は対流炉、又は強制空気炉中に送り、フリップチップ及び他の部品を加熱してそれらを電気基板１５０に電気的に接続することができる。バンプ付きデバイス上のはんだバンプ又ははんだボールは溶融し、且つ電気基板１５０にはんだ付けされる。アンダーフィル材料１４０は、接続バンプ１２０の側面１２２の周囲で軟化し且つ流動することができる。アンダーフィル材料１４０は、加熱すると、バンプ付きエリアアレイデバイス１１０の相互接続表面１１２を濡らして接着性を向上させることができる。同様に、アンダーフィル材料１４０は、加熱すると、電気基板１５０を濡らして接着性を向上させることができる。あるいは、バンプ付きエリアアレイデバイス１１０を局所的に加熱し、電気基板に押し付けて接続バンプをリフローさせ、且つ接続バンプ１２０の側面１２２の周囲にアンダーフィル材料１４０を流動させることもできる。

バンプ付きエリアアレイデバイス１１０は、バンプ付きエリアアレイデバイス１１０の相互接続表面１１２から延びる複数の接続バンプ１２０を備える。相互接続表面１１２は、バンプ付きエリアアレイデバイス１１０がフリップチップのときアクティブ表面と呼ぶことができる。接続バンプ１２０は、バンプ付きエリアアレイデバイス１１０の相互接続表面１１２上に複数のはんだバンプ又ははんだボールを備えることができる。たとえば、接続バンプ１２０は、フリップチップのアクティブ表面上に複数のはんだバンプ又は複数のはんだボールを備える。電気基板１５０は、バンプ付きエリアアレイデバイス又はフリップチップ収容領域で予め塗布済みのアンダーフィル材料１４０を含む。バンプ付きエリアアレイデバイス１１０を加熱して接続バンプ１２０を電気基板１５０上のパッド１５２に電気的に接続し、且つ、電気基板１５０にバンプ付きエリアアレイデバイス１１０を固定するためにバンプ付きエリアアレイデバイス又は接続バンプ１２０の側面１２２の周囲のフリップチップ収容領域からアンダーフィル材料１４０を流動させる。バンプ上又は電気基板１５０上のフラックス層は、一般的に、アセンブリ時に消費される。流動したアンダーフィル材料１４０は、応力緩和層をもたらし、且つフリップチップアセンブリ又はバンプ付きエリアアレイデバイスアセンブリ１０４に水分浸透バリアをもたらす。この実施形態では、はんだマスク１６０がアンダーフィル材料１４０の外側の電気基板１５０の表面上に位置する。

バンプ付きエリアアレイデバイス１１０を電気基板１５０に電気的に接続すると、流動したアンダーフィル材料１４０がオプションのはんだマスク１６０にボンディングされて応力緩和層及び水分浸透バリアを形成する。リフロー及びキュアリングの際、アンダーフィル材料１４０は導電バンプ１２０の周囲を流動することができる。アセンブリ後、アンダーフィル材料１４０はバンプ付きエリアアレイデバイス１１０を電気基板１５０に固定し、且つ、大きな過度的温度変化の際、バンプとパッドとの界面で生じるおそれのある熱生成応力を制限する。アンダーフィル材料１４０は、バンプ付きエリアアレイデバイスアセンブリの改善したはんだ接合の結合性をもたらす。

アンダーフィル材料１４０は、バンプ付きエリアアレイデバイス１１０の側面の周囲にフィレットを形成することもできる。リフローステップ中、及びキュアリングの前に、アンダーフィル材料１４０は、バンプ付きエリアアレイデバイス１１０の側面を濡らして、この側面を毛細管作用で持ち上げ、次いで、バンプ付きエリアアレイデバイス、電気基板１５０、及び他の取り付け部品のための滑らかな保護被膜を形成するように硬化する。

図２ａに、２００における本発明の１実施形態による、バンプ付きエリアアレイデバイス取付け前のバンプ付きエリアアレイデバイスアセンブリの断面図を示す。バンプ付きエリアアレイデバイス２１０はバンプ上にフラックスを含み、電気基板２５０は予め塗布済みのアンダーフィルを含む。電気基板２５０はパッド２５２と予め塗布済みのアンダーフィル材料２４０とを含む。バンプ付きエリアアレイデバイス２１０は、バンプ付きエリアアレイデバイス２１０の相互接続表面２１２上のパッド２１４に取り付けられた接続バンプ２２０を備える。バンプ付きエリアアレイデバイス２１０は、たとえば、バンプ付きフリップチップであってもよく、あるいは、チップスケールパッケージ、ボールグリッドアレイ、エリアアレイパッケージ、バンプ付き電子部品、バンプ付き電子パッケージ、又はアンダーフィリングを必要とするいずれの部品であってもよい。電気基板２５０は、たとえば、印刷回路板パネル、一層の印刷回路板、多層の印刷回路板、印刷配線板、難燃性ファイバーグラスボード、有機回路板、マザーボード、セラミック基板、混成回路基板、集積回路パッケージ、リードフレーム、半導体基板、ポリイミドテープ、屈曲回路、高密度相互接続ボード、又は電子モジュールであってもよい。

側面２２２を有する接続バンプ２２０は、複数のはんだバンプ、又は複数のはんだボールを備えることができる。この実施形態では、接続バンプ２２０の少なくとも上面部分にフラックス層２３０を塗布する。あるいは、たとえば、浸漬操作又は吹付け操作を用いて、バンプ付きエリアアレイデバイス２１０の側面及び表面に塗布することもできる。

アンダーフィル材料２４０は、バンプ付きエリアアレイデバイス２１０を取り付ける区域などの電気基板２５０の一部分に塗布することができる。アンダーフィル材料２４０は、電気基板２５０の一部分又は全表面の上に延びることができ、アンダーフィル材料２４０中の穴又は開口は接続バンプ２２０を電気基板２５０上のパッド２５２に電気的に接続可能にする。この実施形態では、電気基板２５０からはんだマスクを省略し、アンダーフィル材料２４０が、はんだ付けプロセスの際のはんだから、又は動作時の環境条件から電気基板２５０のトレース及び他の素子を保護する働きをする。

バンプ付きエリアアレイデバイス２１０の相互接続表面２１２は、接続バンプ２２０を加熱し且つ電気基板２５０に電気的に接続するとき、予め塗布済みのアンダーフィル材料２４０の隣又は近くに位置決めされる。フラックス層２３０は、パッド２５２から酸化金属を除去し、はんだ付けに備えて表面を清浄する。アンダーフィル材料２４０は、接続バンプ２２０の周囲に流動して接続バンプ２２０に確実な取付け及び応力緩和をもたらす。流動したアンダーフィル材料は、応力緩和層、水分浸透バリア、及び化学的な噴霧や凝集などの様々な環境上の危険要因からの保護を形成する。

図２ｂに、２０２における本発明の１実施形態による、バンプ付きエリアアレイデバイスと、予め塗布済みのアンダーフィル及びパッド上のフラックス又ははんだペーストを有する電気基板とを有するバンプ付きエリアアレイデバイスアセンブリの断面図を示す。この実施形態では、はんだペースト又はフラックス層２３０は、電気基板２５０の相互接続表面上のパッド２５２に塗布される。はんだペースト又はフラックス層２３０は、たとえば、スクリーン又はステンシルを用いて塗布されて、バンプ付きエリアアレイデバイスが取り付けられるパッド領域などの選択した位置に材料を定量供給する。あるいは、フラックス又はペーストを個々のパッド上にピン転写又はニードル定量供給することもできる。はんだペースト又はフラックス層２３０は、様々な洗浄剤と酸成分とを含み、リフロー手順の際にパッド２５２上のいずれの酸化した材料も除去する。はんだペースト又はフラックス層２３０は、たとえば、バンプ付きエリアアレイデバイス２１０上の接続バンプ２２０に対応するアンダーフィル材料２４０の開口及び窓中に塗布することができる。この実施形態では、フリップチップ又はエリアアレイデバイスの取付け用の領域にはんだマスク
を使用しない。別の実施形態では、このアンダーフィル材料は、たとえば、パッド上に未充填で且つフラキシングなアンダーフィル材料を有する充填アンダーフィル材料を用いて選択的に塗布した２つの別個の材料からなる。

リフローの際、バンプ付きエリアアレイデバイス２１０の相互接続表面２１２上の接続バンプ２２０は、電気基板２５０上のパッド２５２にバンプ付きエリアアレイデバイス２１０上のパッド２１４を接続する。アンダーフィル材料２４０は接続バンプ２２０の側面２２２の周囲に流動し、キュアリング又は凝固によって硬化すると、バンプ又はボールに応力緩和をもたらし、バンプ付きエリアアレイデバイス２１０及び電気デバイス２５０に水分浸透バリアをもたらす。

電気基板のアレイを同時に作製するとき、バンプ付きエリアアレイデバイスが電気基板に電気的に接続されアンダーフィル材料がバンプの周囲に流動すると、電気基板２５０を個々のダイに切断して個々の基板を形成することができる。

図３に、３００における本発明の１実施形態による、バンプ付きエリアアレイデバイスと、予め塗布済みのフラキシングアンダーフィルを有する電気基板とを有する、バンプ付きエリアアレイデバイスアセンブリの断面図を示す。バンプ付きエリアアレイデバイスの一例は、印刷配線板上のバンプ付きフリップチップである。この実施形態では、アンダーフィル材料ははんだマスクに置き換わる。

バンプ付きエリアアレイデバイスアセンブリ３００は、バンプ付きフリップチップ、チップスケールパッケージ、ボールグリッドアレイ、エリアアレイパッケージ、バンプ付き電子部品、又はバンプ付き電子パッケージなどのバンプ付きエリアアレイデバイス３１０を備える。バンプ付きエリアアレイデバイス３１０は、バンプ付きエリアアレイデバイス３１０の相互接続表面３１２上のパッド３１４に接続された複数の接続バンプ３２０を備える。接続バンプ３２０は、たとえば、複数のはんだバンプ又ははんだボールを備える。

バンプ付きエリアアレイデバイスアセンブリ３００は、印刷回路板パネル、単一層印刷回路板、多層印刷回路板、印刷配線板、難燃性ファイバーグラスボード、有機回路板、マザーボード、セラミック基板、混成回路基板、集積回路パッケージ、リードフレーム、半導体基板、ポリイミドテープ、屈曲回路、高密度相互接続ボード、又は電子モジュールなどの電気基板３５０も備える。

予め塗布済みのアンダーフィル材料３４０は、電気基板３５０に選択的に塗布される。この実施形態では、アンダーフィル材料３４０は、フラキシングアンダーフィルと呼ぶ、間に分散したフラックス剤を含み、このフラックス剤は、電気基板３５０にバンプ付きエリアアレイデバイス３１０を電気的に接続するとき、電気基板３５０上のパッド３５２の表面を洗浄しそこから酸化膜を剥ぎ取り、且つ、接続バンプ３２０を洗浄しそこから酸化膜を剥ぎ取る。フラキシングアンダーフィル材料３４０は、充填又は未充填であってもよい。予め塗布済みのアンダーフィル材料３４０は、パッド３５２の上の対応する接続バンプ３２０のための開口又は窓を有することができる。予め塗布済みのアンダーフィル材料３４０は、バンプ付きエリアアレイデバイス３１０を加熱し電気基板３５０に接続するときアンダーフィル層が軟化するように、キュアされないか、又は部分的にキュアされることができ、したがって、塗布済みアンダーフィル材料に隣接してバンプ付きエリアアレイデバイスの相互接続表面を位置決めする前にアンダーフィル材料３４０中に穴又は開口を必要としない。アンダーフィル材料３４０は、リフロープロセスの際、接続バンプ３２０の側面３２２の周囲に流動することができ、次いで、硬化して接続バンプ３２０に応力緩和をもたらし、バンプ付きエリアアレイデバイス３１０及び電気基板３５０に水分浸透バリアをもたらす。アンダーフィル材料３４０は、電気基板３５０に選択的に塗布されてバ
ンプ付きエリアアレイデバイス３１０の端部の下にはみ出して重なり、上に一部重なり、又は完全に重なることができる。

はんだマスクは、アンダーフィル材料３４０と電気基板３５０との間に塗布されるか、バンプ付きエリアアレイデバイス３１０の領域の外側に塗布されるか、又は全く省略されることができる。電気基板のアレイを同時に作製するとき、アンダーフィル材料の塗布及びはんだリフローの後で、電気基板３５０を個々のダイに切断して個々の基板を形成することができる。

図４ａに、４００における本発明の１実施形態によるバンプ付きエリアアレイデバイスアセンブリの断面図を示す。バンプ付きエリアアレイデバイスアセンブリ４００は、パッド４１４を有する相互接続表面４１２から延びる複数の接続バンプ４２０上のフラックス層４３０を有するバンプ付きエリアアレイデバイス４１０と、予め塗布済みのアンダーフィル材料４４０及び下にあるはんだマスク４６０を有する電気基板４５０とを備える。バンプ付きエリアアレイデバイスアセンブリ４００の例はフリップチップアセンブリである。

接続バンプ４２０は、バンプ付きエリアアレイデバイス４１０の相互接続表面上に複数のはんだバンプ又ははんだボールを含む（である）ことができる。バンプ付きエリアアレイデバイス４１０は、たとえば、バンプ付きフリップチップ、チップスケールパッケージ、ボールグリッドアレイ、エリアアレイパッケージ、バンプ付き電子部品、又はバンプ付き電子パッケージを含むことができる。バンプ付きエリアアレイデバイス４１０は、たとえば、フリップチップのアクティブ表面から延びる接続バンプ４２０を有するフリップチップを含むことができる。

電気基板４５０は、たとえば、印刷回路板パネル、一層の印刷回路板、多層の印刷回路板、印刷配線板、難燃性ファイバーグラスボード、有機回路板、マザーボード、セラミック基板、混成回路基板、集積回路パッケージ、リードフレーム、半導体基板、ポリイミドテープ、屈曲回路、高密度相互接続ボード、又は電子モジュールであってもよい。

はんだマスク４６０は、予め塗布済みのアンダーフィル材料４４０と電気基板４５０との間に位置決めされることができる。はんだマスク４６０は、開口及び窓を含み、電気基板４５０上の、接続バンプ４２０に対応する選択したパッド４５２を露出させる。バンプ付きエリアアレイデバイス４１０を加熱して、バンプ付きエリアアレイデバイス収容領域に位置する予め塗布済みのアンダーフィル材料４４０を有する電気基板４５０に接続バンプ４２０を電気的に接続し、且つ、バンプ付きエリアアレイデバイス収容領域から接続バンプ４２０の周囲にアンダーフィル材料４４０を流動させて、電気基板４５０にバンプ付きエリアアレイデバイス４１０を固定する。フラックス層４３０は接続バンプ４２０の少なくとも上面部分に位置決めされる。バンプ付きエリアアレイデバイス４１０を電気基板４５０に電気的に接続するとき、流動したアンダーフィル材料４４０は応力緩和層及び水分浸透バリアを形成する。アセンブリ後、アンダーフィル材料４４０は、水、水分蓄積、あるいは、バンプ付きエリアアレイアセンブリ４００を腐食もしくは別の方法で損傷させるおそれのある化学材料又は他の材料のいずれの不注意による噴霧からも、接続バンプ４２０、パッド４１４、パッド４５２、及びバンプ付きエリアアレイデバイス４１０上又は電気基板４５０上のどちらかの任意の接続トレースを保護する。

図４ｂに、４０２における本発明の１実施形態による、バンプ付きエリアアレイデバイス４１０と、予め塗布済みのアンダーフィル材料４４０及び下にあるはんだマスク４６０を有する電気基板４５０とを有するバンプ付きエリアアレイデバイスアセンブリの断面図を示す。バンプ付きエリアアレイデバイス１１０は、相互接続表面４１２上のパッド４１
４に取り付けられた接続バンプ４２０を備える。はんだマスク４６０は、予め塗布済みのアンダーフィル材料４４０と電気基板４５０との間に位置決めされる。この実施形態では、はんだペースト又はフラックス層４３０は、電気基板４５０のパッド４５２上に位置決めされて、電気基板４５０にバンプ付きフリップチップや他のバンプ付きデバイスなどのバンプ付きエリアアレイデバイス４１０を接続するのに役立つ。フラックスを使用するとき、フラックスはパッド４５２を越えて延びる表面区域に塗布することができる。バンプ付きエリアアレイデバイス４１０を加熱して、電気基板４５０に接続バンプ４２０を電気的に接続し、且つ、バンプ付きエリアアレイデバイス収容領域から電気基板４５０上に予め塗布済みのアンダーフィル材料４４０を流動させる。アンダーフィル材料４４０は、加熱すると接続バンプ４２０の周囲に流動する。アンダーフィル材料４４０は、応力緩和及び水分浸透バリアをもたらして、電気基板４５０にバンプ付きエリアアレイデバイス４１０を固定する。リフロー後、電気基板４５０を個々のダイに切断することができる。

図５ａに、５００における本発明の１実施形態によるバンプ付きエリアアレイデバイスアセンブリの断面図を示す。バンプ付きエリアアレイデバイスアセンブリ５００は、バンプ付きフリップチップ、チップスケールパッケージ、ボールグリッドアレイ、エリアアレイパッケージ、バンプ付き電子部品、又はバンプ付き電子パッケージなどのバンプ付きエリアアレイデバイス５１０を備える。バンプ付きエリアアレイデバイス５１０は、バンプ付きエリアアレイデバイス５１０のアクティブ表面又は相互接続表面上のはんだバンプやはんだボールなどの複数の接続バンプ５２０を有する。

バンプ付きエリアアレイデバイスアセンブリ５００は、印刷回路板パネル、一層の印刷回路板、多層の印刷回路板、印刷配線板、難燃性ファイバーグラスボード、有機回路板、マザーボード、セラミック基板、混成回路基板、集積回路パッケージ、リードフレーム、半導体基板、ポリイミドテープ、屈曲回路、高密度相互接続ボード、又は電子モジュールなどの電気基板５５０を備える。この実施形態では、電気基板５５０は、予め塗布済みのフラキシングアンダーフィル材料５４０と下にあるはんだマスク５６０とを備える。はんだマスク５６０は、予め塗布済みのフラキシングアンダーフィル材料５４０と電気基板５５０との間に位置決めされる。

フラキシングアンダーフィル材料５４０は、バンプ付きエリアアレイデバイス５１０を加熱して電気基板５５０上のパッド５５２に接続バンプ５２０を電気的に接続し、バンプ付きエリアアレイデバイス収容領域から接続バンプ５２０の側面５２２の周囲にアンダーフィル材料５４０を流動させるとき、電気基板５５０上のパッド５５２の表面を洗浄し且つ還元するはんだフラックスを含む。アンダーフィル材料５４０は、電気基板５５０にバンプ付きエリアアレイデバイス５１０を固定し、且つ応力緩和層及び水分浸透バリアをもたらす。

図５ｂに、５００における本発明の１実施形態による、バンプ付きエリアアレイデバイスと、フラキシングアンダーフィル部及び充填アンダーフィル部を有する予め塗布済みのパターン付きアンダーフィル膜を備える電気基板とを有する、バンプ付きエリアアレイデバイスアセンブリの断面図を示す。バンプ付きエリアアレイデバイスアセンブリ５００は、バンプ付きフリップチップ、チップスケールパッケージ、ボールグリッドアレイ、エリアアレイパッケージ、バンプ付き電子部品、又はバンプ付き電子パッケージなどのバンプ付きエリアアレイデバイス５１０を備える。バンプ付きエリアアレイデバイス５１０は、バンプ付きエリアアレイデバイス５１０のアクティブ表面又は相互接続表面上のはんだバンプやはんだボールなどの複数の接続バンプ５２０を有する。

バンプ付きエリアアレイデバイスアセンブリ５００は、印刷回路板パネル、一層の印刷回路板、多層の印刷回路板、印刷配線板、難燃性ファイバーグラスボード、有機回路板、
マザーボード、セラミック基板、混成回路基板、集積回路パッケージ、リードフレーム、半導体基板、ポリイミドテープ、屈曲回路、高密度相互接続ボード、又は電子モジュールなどの電気基板５５０を備える。この実施形態では、電気基板５５０は予め塗布済みのアンダーフィル材料５４０を含み、この予め塗布済みのアンダーフィル材料５４０はパターン付きアンダーフィル膜を備える。このパターン付きアンダーフィル膜は、フラキシングアンダーフィルを有する第１の部分５４２と、充填アンダーフィルを有する第２の部分５４４とを備える。フラキシングアンダーフィルを有する第１の部分５４２は、一般的に、電気基板５５０上の各パッド５５２に隣接して配置されて、はんだボール又ははんだバンプの取付けに役立つ。パターン付きアンダーフィル膜の第１の部分５４２は、バンプ付きエリアアレイデバイス５１０を加熱して電気基板５５０上のパッド５５２に接続バンプ５２０を電気的に接続するとき、電気基板５５０上のパッド５５２の表面を洗浄し且つ還元するはんだフラックスを含む。パターン付きアンダーフィル膜の第１の部分５４２は、一般的には、フィラーは含まないが、改善した熱膨張係数整合のためのフィラーを含むことができる。１実施形態では、パターン付きアンダーフィル膜の第２の部分５４４は、フラキシングではないが、熱膨張係数整合を改善させるためのフィラーを含む。

電気基板５５０は、下にあるはんだマスク５６０を備えることができる。はんだマスク５６０は、予め塗布済みのアンダーフィル材料５４０と電気基板５５０との間に位置決めされる。

アンダーフィル材料５４０を加熱して、電気基板５５０上のパッド５５２に接続バンプ５２０を電気的に接続し、且つ、バンプ付きエリアアレイデバイス収容領域から接続バンプ５２０の側面５２２の周囲にアンダーフィル材料５４０を流動させる。アンダーフィル材料５４０は、バンプ付きエリアアレイデバイス５１０を電気基板５５０に固定し、且つ、応力緩和層及び水分浸透バリアをもたらす。

図６に、６００における本発明の１実施形態による印刷配線板パネルの説明図を示す。印刷配線板パネル６００は、予め塗布済みのアンダーフィル材料６４０を含む単層又は多層の印刷回路板６５０を備える。印刷配線板パネルの別の例は、フリップチップアセンブリの後で個々のダイに切断することができ、相互接続トレースとパッドとを有するセラミック基板である。予め塗布済みのアンダーフィル材料６４０は、複数のフリップチップ収容領域６４２で印刷回路板６５０の表面に設けられる。フリップチップ収容領域６４２は、フリップチップアセンブリの際にフリップチップの配置を指示する。はんだマスク６６０は、アンダーフィル材料６４０と印刷回路板６５０との間に位置決めされることができる。印刷配線板パネル６００は、バンプ付きフリップチップと、チップスケールパッケージ、ボールグリッドアレイ、エリアアレイパッケージ、バンプ付き電子部品、又はバンプ付き電子パッケージなどの他のバンプ付きエリアアレイデバイス６１０とを印刷回路板６５０に電気的に接続し、且つアンダーフィル材料６４０がバンプの周囲に流動する前、又は後で、のこ引き、又は他の方法で分離、又は個々のダイに切断することができる。印刷回路板上の予め塗布済みのアンダーフィル材料によって、ＰＣＢ製造業者は、出荷前に予め塗布済みのアンダーフィル材料を有するボードとその後の表面実装アセンブリとを提供することが可能になる。

一例において、ステンシル又はスクリーン印刷、定量供給、あるいは皮膜積層などの適切な技法を用い、必要なら複数回のパスを用いてＰＣＢパネル上にアンダーフィル材料を堆積させる。ＰＣＢ上のアンダーフィル材料６４０を、たとえば、１つ又は複数の材料で選択的なパターンに形成して、はんだパッド上のフラキシングアンダーフィルサークル及びこのパッドの周囲の充填アンダーフィル区域を形成することができる。この例では、このステップは、これらのボードを表面実装技術（ＳＭＴ）アセンブリ設備に送る前に、ＰＣＢ作製プロセスの最終ステップとして実施する。

図７に、７００における本発明の１実施形態による、電気基板にバンプ付きエリアアレイデバイスを取り付ける方法のフロー図を示す。バンプ付きエリアアレイアセンブリ法７００は、バンプ付きフリップチップ及び他のバンプ付きデバイスを電気基板に取り付けるためのステップを含む。

ブロック７１０に示すように、アンダーフィル材料を電気基板の一部に塗布する。このアンダーフィル材料は、たとえば、ＰＣＢ又はＰＷＢをＳＭＴ組立業者に搬送する前に、ＰＷＢ又はＰＣＢの製造業者のところで塗布することができる。このアンダーフィル材料は、電気基板にバンプ付きエリアアレイデバイスを取り付けるのに使用される。このアンダーフィル材料は、電気基板表面上の複数のバンプ付きエリアアレイ収容領域に位置することができ、このバンプ付きエリアアレイ又はフリップチップの収容領域は、バンプ付きエリアアレイアセンブリ又はフリップチップアセンブリの際、バンプ付きエリアアレイ又はフリップチップの配置を指示する。このアンダーフィル材料は、続いて取り付けるバンプ付きエリアアレイデバイスの相互接続表面から延びる接続バンプに対応する複数の開口を含むことができる。この電気基板は、たとえば、印刷回路板パネル、一層の印刷回路板、多層の印刷回路板、印刷配線板、難燃性ファイバーグラスボード、有機回路板、マザーボード、セラミック基板、混成回路基板、集積回路パッケージ、リードフレーム、半導体基板、ポリイミドテープ、屈曲回路、高密度相互接続ボード、又は電子モジュールであってもよい。

この電気基板は、相互接続表面上にはんだマスクを有することができる。このはんだマスクは、電気基板と塗布したアンダーフィル材料との間に位置決めされることができる。このはんだマスクは、下にあるパッドを露出させるための開口又は窓を有するバンプ付きエリアアレイ収容領域に位置決めされることができる。このはんだマスクは、バンプ付きエリアアレイデバイス収容領域の外側の電気基板の表面上に位置決めされることができ、又は、たとえば、アンダーフィル材料が適切にはんだマスクの働きをする場合は完全に省略されることもできる。

このアンダーフィル材料は、いずれの適切なアンダーフィル膜又はＢステージ化可能高分子材料であってもよい。Ｂステージ化可能高分子材料は、キュアしない、又は架橋しない条件まで熱処理することができる高分子化合物を指し、後の加熱で材料を軟化させ、次いでさらなる架橋とキュア時の硬化とをもたらすことができる。このアンダーフィル材料は、たとえば、エポキシ、熱可塑性材料、熱硬化性材料、ポリイミド、ポリウレタン、高分子材料、充填エポキシ、充填熱可塑性材料、充填熱硬化性材料、充填ポリイミド、充填ポリウレタン、充填高分子材料、フラキシングアンダーフィル、適切なアンダーフィル化合物、又はそれらの組合せであってもよい。

このアンダーフィル材料は、パターン付きマスクを電気基板に接して位置決めし、且つ、このパターン付きマスクを通してアンダーフィル材料を定量供給することによって塗布することができる。このパターン付きマスクは、たとえば、パターン付きフィーチャを有するステンシル又はスクリーンを備えることができる。このパターン付きマスクは、一般的に、カットアウト及び窓が、たとえば、バンプ付きエリアアレイデバイス収容領域又はフリップチップ収容領域で、カットアウト又はスクリーンを通して電気基板上にアンダーフィル材料を塗布可能にするようなフィーチャを有する。このパターン付きマスクは、一般的に、スクリーン上に１つ又は複数のバリアフィーチャを有する微細メッシュスクリーンを備える。あるいは、このパターン付きマスクは、プラスチックや金属などの材料のシート中に穿孔又は形成された、穴付きステンシル及び他のフィーチャであってもよい。バリアフィーチャは、たとえば、アンダーフィル材料が所望されない位置を覆うフィーチャを含むことができる。このアンダーフィル材料は、たとえば、バンプ付き集積回路パッケ
ージの場合、電気基板上のパッケージフットプリントを完全に覆う必要はない。

パターン付きマスクを電気基板に位置合わせする。アンダーフィル材料は、粘性のある液体、ペースト、ゲル、懸濁液、又はスラリの形態になることができ、それにより、スクリーン又はステンシルを通して塗布することができる。次いで、このアンダーフィル材料を乾燥し安定化させ、部分的にキュアさせ、又は他の方法で凝固させる。多くの場合、このアンダーフィル材料を乾燥させてアンダーフィル材料からその溶媒の大部分又は全てを除去する。このアンダーフィル材料は、アンダーフィル材料乾燥温度まで電気基板を加熱することによって、あるいは、真空又はその他の制御された雰囲気中でアンダーフィル材料から溶媒を蒸発させることによって乾燥させることができる。より厚いアンダーフィル材料を望むときは、追加のアンダーフィル層を加えることができる。必要なら、レーザアブレーション法、光学的パターン形成法、又は任意の適切なフィーチャ形成法を用いて、アンダーフィル材料中にバンプ用の開口を作製することができる。一例では、パッド上の未充填且つフラキシングなアンダーフィル材料を有する充填アンダーフィル材料を用いて、２つの別個のアンダーフィル材料を選択的に塗布する。

あるいは、アンダーフィル材料は、電気基板に接してパターン付きアンダーフィル膜を位置させ、且つ、このパターン付きアンダーフィル膜を電気基板上に押し付けることによって塗布することができる。このアンダーフィル材料は、電気基板の表面に接してパターン付きアンダーフィル膜を位置決めし、且つ、このパターン付きアンダーフィル膜を電気基板上に押し付けることによって塗布される。たとえば、このアンダーフィル材料は、打ち抜き皮膜、アンダーフィル材料の積層、及び裏当て層、又はパターン付きアンダーフィル材料の別のシート形態を用いて印刷回路板に塗布することができる。このパターン付きアンダーフィル膜は、エポキシ、熱可塑性材料、熱硬化性材料、ポリイミド、ポリウレタン、高分子材料、充填エポキシ、充填熱可塑性材料、充填熱硬化性材料、充填ポリイミド、充填ポリウレタン、充填高分子材料、フラキシングアンダーフィル、適切なアンダーフィル化合物、又はそれらの組合せなどのアンダーフィル材料の薄層を含む。裏当て層は、透明プラスチック、マイラー、又はアンダーフィル材料を支持するために使用するアセテートシートであってもよい。

窓、開口、パッケージ輪郭、フリップチップ輪郭、及び他のフィーチャは、一般的に、アンダーフィル層中に形成される。アンダーフィル材料は、ダイで切断又は打ち抜いて所定の形状に形成することができる。あるいは、アンダーフィル材料は、レーザーで選択的に切断又は、任意の適切な形成技法を用いて所望のパターンに作ることができる。アンダーフィル膜は、２つの部分、すなわち、はんだパッドの上のフラキシングアンダーフィルを有する第１の部分と、パッドを取り囲む選択した領域中の充填アンダーフィルを有する第２の部分とを含むことができる。はんだパッドの上のフラキシングアンダーフィルは、一般的に未充填であるが、充填することもできる。アンダーフィル膜の他の部分は、たとえば、フリップチップ又は電気基板上の光学部品又は電気機械部品の覆いをとるためのアンダーフィル材料のボイドであってもよい。

例示的な１実施形態の打ち抜き皮膜又はパターン付きアンダーフィル膜は、所定の収容領域で電気基板に位置合わせされ、電気基板の表面に接して位置決めされ、且つ、アンダーフィル材料を電気基板に接着するために加熱しながら電気基板に押し付けられる。次いで裏打ち層を除去することができる。別の実施形態では、パターン付きアンダーフィル膜と電気基板との間の領域をポンプ排気して、閉じ込められたいずれの空気も除去し、次いで、アンダーフィル材料を電気基板で加熱してアンダーフィル材料を電気基板に積層する。典型的な積層温度は、たとえば、６０℃と１００℃の間の温度である。パターン付きアンダーフィル膜は、加熱ローラ、プレス、又は任意の適当な加圧機構で加圧することができる。あるいは、パターン付きアンダーフィル膜は、パターン付きアンダーフィル膜と電
気基板との間の領域をポンプ排気して閉じ込められた空気を除去し、電気基板に対してパターン付きアンダーフィル膜をしっかり固定することによって、並びに、パターン付きアンダーフィル膜及び電気基板を積層温度まで加熱することによって積層することができる。電気基板及びパターン付きアンダーフィル膜は、通常６０℃と１００℃の間の積層温度まで加熱される。裏打ち層はパターン付きアンダーフィル膜から除去され、アンダーフィル材料層は電気基板に積層したままである。この裏打ち層は、それをアンダーフィル材料及び電気基板から剥ぎ取り、又は他の方法で分離することによって除去することができる。

ブロック７２０に示すように、アンダーフィル材料を熱処理する。このアンダーフィル材料は、アンダーフィル材料ステージ温度まで加熱して材料を乾燥し且つ所望のレベルの粘着性及び架橋をもたらす。このアンダーフィル材料は、皮膜を乾燥するためのＢステージ化と呼ぶこともあるプロセスで熱処理される。熱処理の温度及び時間、並びにアンダーフィル材料の粘度は、アンダーフィル材料がそのパターン形成された形状を大部分保持し、且つ電気基板上のパッド領域を覆わないように選択することができる。アンダーフィル材料を所定の温度まで加熱して残留溶媒を追い出し且つ材料を凝固させることができ、それによって軽度の架橋が可能になる。エポキシ及び他の高分子材料をベ−スとするアンダーフィル材料は、一般的に、アンダーフィル材料ステージ温度まで加熱してアンダーフィル材料を乾燥させ、これによりアンダーフィル材料がもはや粘着性でなくなる。このアンダーフィル材料を、乾燥し、熱ステップの後で、キュアしないままにし、又は部分的にキュアすることができる。アンダーフィル材料ステージ温度は、たとえば、８０℃と１５０℃の間であってもよい。熱処理ステップは、空気、窒素、又は真空などの、制御した雰囲気中で実施されることが多い。ステージ温度は、一般的に、３０分〜２時間超の時間持続させる。

予め塗布済みのアンダーフィル材料を塗布した後、電気基板に、フリップチップ及び他のバンプ付きデバイスをアセンブルすることができる。たとえば、予め塗布済みのアンダーフィル材料を有する電気基板は、ＰＷＢ又はＰＣＢの製造業者のところで作製することができ、その後ＳＭＴ組立業者に搬送される。たとえば、電気基板を出荷のために積み重ね、梱包するとき、アンダーフィル材料を保護するためにはく離ライナを電気基板の上に配置することができる。電気基板を開梱して、それを表面実装処理のためにスクリーン印刷機に搭載するとすぐ、はく離ライナは除去され、他の梱包材料と共に廃棄される。ＳＭＴ組立業者では、フリップチップ、バンプ付きエリアアレイデバイス、及び他の電子部品を、予め塗布済みのアンダーフィル材料を有する電気基板に取り付けることができる。

ブロック７３０に示すように、バンプ付きエリアアレイデバイスを設ける。このバンプ付きエリアアレイデバイスは、バンプ付きフリップチップ又はチップスケールパッケージ、ボールグリッドアレイ、エリアアレイパッケージ、バンプ付き電子部品、バンプ付き電子パッケージ、又は任意のバンプ付き電子部品であってもよい。このバンプ付きエリアアレイデバイスは、相互接続表面とこの相互接続表面から延びる複数の接続バンプとを備える。この相互接続表面は、バンプ付きフリップチップのためのアクティブ表面と呼ぶことがある。このバンプ付きエリアアレイデバイスは、バンプ付きエリアアレイデバイスの相互接続表面上にはんだバンプやはんだボールなどの複数の接続バンプを備える。

ブロック７４０に示すように、必要に応じて、フラックス層をバンプ付きデバイス又は電気基板に塗布することができる。このフラックス層は、接続バンプの上面、又は、接続バンプ及びバンプ付きエリアアレイデバイスの相互接続表面に塗布することができる。このフラックス層は、バンプ付きエリアアレイデバイスの相互接続表面を塗布済みアンダーフィル材料の近くに位置決めされる前に、接続バンプの少なくとも上面部に塗布することができる。あるいは、このフラックス層は、浸漬又は吹き付けによって電気基板に塗布さ
れることができ、あるいは、ニードル定量供給、ピン転写によって、もしくはスクリーン付きマスク、ステンシル、又は他のパターン付きマスクを用いて電気基板の選択したパッドに局所的に塗布することができる。このフラックス層は、バンプ付きデバイスのアクティブ側又は電気基板の選択した区域に吹き付けることによって塗布することができる。あるいは、このフラックス層は、フラックス浴又はフラックス溶液内に電気基板又はバンプ付きエリアアレイデバイスを浸漬させ、その後乾燥させることによって塗布することができる。いくつかの例では、このフラックス層は、アンダーフィル材料を塗布する前に塗布することができる。代替実施形態では、フラキシングアンダーフィル材料を用いて、それによって別個のフラックス層の必要性をなくす。別の実施形態では、たとえば、バンプ及びパッドに酸化しない金属を用いるとき、又はバンプを電気基板上のパッドにサーモソニックボンディングするときはフラックス層を塗布しない。

ブロック７５０に示すように、バンプ付きエリアアレイデバイスの相互接続表面を塗布済みアンダーフィル材料の近くに位置決めする。バンプの上面は、アンダーフィル材料に接して配置することができる。別の実施形態では、この接続バンプは、電気基板の表面上に設けられたはんだマスク中の開口又は窓の中に配置される。別の実施形態では、この接続バンプは、電気基板の表面上に設けられたアンダーフィル材料中の開口又は窓の中に配置される。さらに別の実施形態では、この接続バンプは、アンダーフィル材料及び下にあるはんだマスク中の開口又は窓の中に配置される。さらに別の実施形態では、バンプ付きエリアアレイデバイスの相互接続又はアクティブ表面は、予め塗布済みのアンダーフィル材料と接して配置される。

このアンダーフィル材料は、位置決めの際、部品を固定するために用いることができる。アンダーフィル材料の表面は、粘着性であってもよく、又は加熱すると粘着性になることができる。たとえば、部品は、配置ステップの際に予め加熱することができ、且つ電気基板に接して位置決めされることができる。

ブロック７６０に示すように、バンプ付きエリアアレイデバイスを加熱して電気基板に接続バンプを電気的に接続させる。このバンプ付きエリアアレイデバイスは、バンプ付きエリアアレイデバイスのリフロー温度以上まで加熱することができる。バンプ又はボール中のはんだは、この温度で溶融し、電気基板上のパッドに冶金的接合によって（metallurgically ）取り付けられる。バンプ付きエリアアレイデバイス及び電気基板は、たとえば、対流炉中で、又はコンベアベルトに装備された強制空気炉にそれらを通過させることで加熱することができる。このリフロー温度は、はんだバンプ又はボールの液相線温度を越えて、接続バンプを溶融させ且つ電気基板上のパッドに冶金的接合によってボンディングさせることができる。たとえば、２０秒から２分以上の滞留時間の後で、熱源を除去し、フリップチップアセンブリを室温まで冷却することができる。このリフロー温度は、たとえば、鉛−スズはんだバンプの場合、１８３℃と２２０℃の間の温度であってもよい。このリフロー温度は、たとえば、無鉛又は低鉛含有量のはんだバンプの場合、２２０℃と２５０℃の間の温度であってもよい。このリフロー温度は、インジウム又は他の材料をベースにした低温はんだを用いるとき、１６０℃以下にまで拡大することができる。

ブロック７７０に示すように、電気的に接続したバンプ付きデバイスを有する電気基板を加熱して、アンダーフィル材料をバンプの周囲に流動させる。このアンダーフィル材料は、最初に高温で軟化し、それによって、アンダーフィル材料がフリップチップのバンプ及び他のバンプ付きエリアアレイデバイスの周囲に流動可能になる。このリフロー温度は、アンダーフィル材料が接続バンプの側面領域の周囲に流動可能にするのに十分な温度になることができる。加熱されると、アンダーフィル材料は電気基板及びバンプ付きエリアアレイデバイスの相互接続表面を濡らして、バンプ付きエリアアレイデバイスと電気基板との間の接着を向上させることができる。

同一又はより高温の、あるいはより低い中間温度でさらに加熱すると、キュア可能なアンダーフィル材料がキュアによってさらに硬化可能になる。追加の熱サイクルを加えてアンダーフィル材料をさらにキュアさせ、且つアンダーフィル材料とはんだマスクとの間の接着ボンディングを向上させることができる。キュアすると、アンダーフィル材料、又は、アンダーフィル材料及び下にあるはんだマスクは、バンプ付きエリアアレイデバイス及び電気基板用の応力緩和層と水分浸透バリアとを備える。熱可塑性アンダーフィル材料などの他のアンダーフィル材料は、冷却するとすぐキュア無しで硬化することができる。

その後に、封止剤又は他の適切な保護材料で、バンプ付きエリアアレイデバイスアセンブリを覆うことができる。いくつかの実施形態では、ポストキュアステップを組み込む。アンダーフィル材料は、１５〜３０分程度の間、たとえば、１００℃と１５０℃の間のアンダーフィルのポストキュア温度まで加熱することができる。ブロック７８０に示すように、電気基板がより小さい基板のアレイを備える場合、電気基板にバンプ付きエリアアレイデバイスを電気的に接続し、アンダーフィル材料がバンプの周囲に流動すると、電気基板を切断し、又は個々に切り出すことができる。あるいは、電気基板又はパネルは、アンダーフィル材料を塗布し、且つ加熱処理した後で、切断し、又は個々に切り出し、次いで、個々に切り出した基板又はボードにバンプ付きフリップチップ及び他のバンプ付きエリアアレイデバイスを取り付けることもできる。

本明細書で開示した本発明の諸実施形態は、現時点で好ましいものであるが、本発明の精神及び範囲から逸脱することなく様々な変更及び修正を加えることができる。本発明の範囲は添付の特許請求の範囲に示され、本発明の意図及び均等物の範囲内に入る全ての変更形態はその中に包含されるものとする。

本発明の１実施形態による、はんだマスクと予め塗布済みのアンダーフィルとを有する電気基板の断面図。 本発明の１実施形態による、取付け前の、バンプ上にフラックスを有するバンプ付きエリアアレイデバイス、及びはんだマスクと予め塗布済みのアンダーフィルとを有する電気基板の断面図。 本発明の１実施形態による、バンプ付きエリアアレイデバイスと予め塗布済みのアンダーフィル材料を有する電気基板とを備える、バンプ付きエリアアレイデバイスアセンブリの断面図。 本発明の１実施形態による、バンプ付きエリアアレイデバイス上のフラックスと予め塗布済みのアンダーフィルを有する電気基板とを有する、バンプ付きエリアアレイデバイスアセンブリの断面図。 本発明の１実施形態による、バンプ付きエリアアレイデバイスと、予め塗布済みのアンダーフィル及びフラックス又ははんだペーストを有する電気基板とを有する、バンプ付きエリアアレイデバイスアセンブリの断面図。 本発明の１実施形態による、バンプ付きエリアアレイデバイスと、予め塗布済みのフラキシングアンダーフィルを有する電気基板とを有する、バンプ付きエリアアレイデバイスアセンブリの断面図。 本発明の１実施形態による、バンプ上にフラックスを有するバンプ付きエリアアレイデバイスと、予め塗布済みのアンダーフィル及び下にあるはんだマスクを有する電気基板とを有する、バンプ付きエリアアレイデバイスアセンブリの断面図。 本発明の１実施形態による、バンプ付きエリアアレイデバイスと、予め塗布済みのアンダーフィル及び下にあるはんだマスクを有する電気基板とを有し、且つ、電気基板のパッド上にフラックス又ははんだペーストを有する、バンプ付きエリアアレイデバイスアセンブリの断面図。 本発明の１実施形態による、バンプ付きエリアアレイデバイスと、予め塗布済みのフラキシングアンダーフィル材料及び下にあるはんだマスクを有する電気基板とを有する、バンプ付きエリアアレイデバイスアセンブリの断面図。 本発明の１実施形態による、バンプ付きエリアアレイデバイスと、フラキシングアンダーフィル部及び充填アンダーフィル部を有する予め塗布済みのパターン付きアンダーフィル膜を備える電気基板とを有する、バンプ付きエリアアレイデバイスアセンブリの断面図。 本発明の１実施形態による、予め塗布済みのアンダーフィル材料を有する印刷配線板パネルを示す図。 本発明の１実施形態による、電気基板にバンプ付きエリアアレイデバイスを取り付ける方法のフロー図。

Claims (5)

1. エリアアレイデバイスを電気基板に取り付ける方法であって、
   該電気基板の一部分にアンダーフィル材料を塗布するステップと、
   該塗布済みアンダーフィル材料をアンダーフィル材料ステージ温度まで加熱するステップと、
   相互接続表面と該相互接続表面から延びる複数の接続バンプとを備えるバンプ付きエリアアレイデバイスを設けるステップと、
   前記バンプ付きエリアアレイデバイスの前記相互接続表面を前記塗布済みアンダーフィル材料の近くに位置決めするステップと、
   前記バンプ付きエリアアレイデバイスを加熱して、前記電気基板に前記接続バンプを電気的に接続させるステップと
   前記バンプの周囲に前記アンダーフィル材料を流動させるステップとを備える、エリアアレイデバイスを電気基板に取り付ける方法。
2. 前記アンダーフィル材料を塗布するステップは、
   前記電気基板に接してパターン付きアンダーフィル膜を位置決めするステップ、及び
   該パターン付きアンダーフィル膜を前記電気基板に押し付けるステップを備える、請求項１に記載のエリアアレイデバイスを電気基板に取り付ける方法。
3. 前記パターン付きアンダーフィル膜は、フラキシングアンダーフィルを有する第１の部分と充填アンダーフィルを有する第２の部分とを備える、請求項２に記載のエリアアレイデバイスを電気基板に取り付ける方法。
4. バンプ付きエリアアレイデバイスアセンブリであって、
   アクティブ表面及び該アクティブ表面から延びる複数の接続バンプを備えるバンプ付きフリップチップと、
   フリップチップ収容領域で予め塗布済みのアンダーフィル材料を備える電気基板とを備え、
   前記フリップチップを加熱して前記電気基板に前記接続バンプを電気的に接続し、且つ、前記電気基板に前記フリップチップを固定するように前記フリップチップ収容領域から前記接続バンプの周囲に前記アンダーフィル材料を流動させる、バンプ付きエリアアレイデバイスアセンブリ。
5. 予め塗布済みのアンダーフィル材料を有する印刷配線板パネルであって、
   複数のフリップチップ収容領域で予め塗布済みのアンダーフィル材料を表面上に設けた単層又は多層の印刷回路板を備え、
   前記フリップチップ収容領域は、フリップチップアセンブリの際にフリップチップの配置を指示する、印刷配線板パネル。

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