JP2009529788A - 歪み補償パッケージおよび方法 - Google Patents
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Abstract
電気接触端子(36)を有する一時面(31)、対向する後面(33)およびそれらの間の縁部(32)を備えた1つまたは複数の電子デバイス(30)を提供する工程を含む、電子パネル・アセンブリ(EPA)(82、83)用の方法および装置が提供される。デバイス(30)は、支持体(60)に取り付けられた歪み制御シート(WCS)(40)の開口(44)内の一時支持体(60)上に一時面(31)を下にして取り付けられている。プラスチック封入部(50)は、少なくともデバイス(30)の横縁部(32、43)とWCS開口(44)の間に形成されている。封入中の望ましくないパネル歪み(76)は、WCS熱膨張係数(CTE)を封入部CTEより小さくなるように選択するようによって緩和される。封入部硬化後に、デバイス(30)およびWCS(40)を含むEPA(82)は、一時支持体(60)から分離され、任意選択では、電気接触端子(36)を露出させた状態で別の担体(70)上に取り付けられている。薄いフィルム絶縁体(85)および導体(87)は、様々なデバイス(30)上の電気接触端子(36)を互いにおよび外部端子(88)に結合させるように塗布されることが望ましく、それによって集積マルチ・デバイスEPA(84)が形成される。
Description
本発明は概して、電子デバイスに関し、より詳細には平面パネル構成における半導体および他のタイプのチップデバイスのパッケージに関する。
半導体および他のタイプの電子デバイスはしばしば、環境保護を行い、デバイスへの外部接続を容易にするようにプラスチック樹脂内に全体的にまたは部分的に入れられている。説明を容易にするために、本発明は半導体デバイスに関して説明されるが、制限することを意図したものではなく、当業者は本発明が実質的にチップの形であるあらゆるタイプの電子デバイスに適用されることが分かるだろう。したがって、以下に与えた非限定的な例を含むこのような他のタイプのデバイスは、単数であるか複数であるかに関わらず、「デバイス」、「電子デバイス」、「半導体デバイス」および「集積回路」という用語に含まれることを意図しており、「デバイス」、「金型」および「チップ」という用語は実質的に等価であることを意図している。適切なデバイスの非限定的な例は、半導体集積回路、個別半導体デバイス、圧電デバイス、磁歪デバイス、固体フィルタ、磁気トンネル構造、コンデンサ、レジスタおよびインダクタなどの集積受動デバイス、およびこれらのタイプのデバイスおよび素子のいずれかおよび全ての組合せおよびアレイである。さらに、本発明は、使用されている金型またはチップのタイプ、またはこのような材料が封入工程に耐える条件で構成された材料によるものではない。
パッケージ内に含まれる複数のデバイスへの接続が封入の後に行われる特定のタイプの電子デバイス・パッケージでは、封入中に歪みと呼ばれる問題が起こる可能性がある。歪みは、主面上にデバイス電気接続が露出された比較的平らなまたは平面的なパネルの形である電子アセンブリにおける特定の問題である。平面処理技術を使用して、パネル内に様々なデバイスを相互接続することによって集積電子アセンブリを形成することがしばしば望ましい。パネルが封入中に歪んだ場合、相互接続を加える方法は難しくなり、それによって全体の歩留まりおよび費用に影響を与える可能性がある。したがって、このような封入平面アセンブリにおいて、高い製造歩留まりおよび低い製造費用を達成するためには、歪みの制御または除去が重要である。
したがって、封入中の歪みの悪影響を避けるまたは緩和する電子デバイスにパッケージを提供することが望ましい。さらに、パッケージは複数のデバイスおよび/または複数のタイプのデバイスを含むアレイ、および特に、デバイスが封入内に固定された後の平面処理などによりデバイスの主面がそことの電気接続に利用可能であることが望ましい場合のデバイス・アレイでの使用に適切であることが望ましい。加えて、利用される方法、材料および構造は、利用可能な製造能力および材料に適合し、製造過程の実質的な変更が必要なく、製造費用が実質的に増加することがないことが望ましい。
さらに、本発明の他の望ましい特性および特徴は、添付の図面および前述の技術分野および背景と併せて、以下の詳細な説明および添付の特許請求の範囲から明らかになるだろう。
本発明はこれ以下、以下の図面を参照して説明する。同じ番号は同じ要素を示す。
以下の詳細な説明は、単に例示的な性質であり、本発明または本発明の応用および使用を制限することを意図したものではない。さらに、先行する技術分野、背景、簡単な要約、または以下の詳細な説明で示された、あらゆる明示または暗示理論によって拘束されることを意図したものではない。
以下の詳細な説明は、単に例示的な性質であり、本発明または本発明の応用および使用を制限することを意図したものではない。さらに、先行する技術分野、背景、簡単な要約、または以下の詳細な説明で示された、あらゆる明示または暗示理論によって拘束されることを意図したものではない。
図示を単純および明確にするために、図面は一般的な構成の方法を示し、よく知られている特性および技術の説明および詳細は、本発明を不必要に不明瞭にするのを避けるために省略されていることがある。加えて、図面の要素は必ずしも実際の尺度で描かれてはいない。例えば、図面のいくつかの要素または領域のいくつかの寸法は、本発明の実施形態の理解を良くするのを助けるために、同じまたは他の図の他の要素または領域に対して誇張されていることがある。
明細書および特許請求の範囲内の「第1の」、「第2の」、「第3の」、「第4の」などの用語は、もしあれば、必ずしも特定の連続または時系列を説明するためではなく、同様の要素を区別するために使用されていることがある。このように使用された用語は、本明細書に記載された本発明の実施形態が例えば、本明細書で図示あるいは記載されたもの以外の順序の動作または使用が可能であるように、適当な状況で交換可能であることを理解されたい。さらに、「備える」、「含む」、「有する」という用語およびあらゆるその変形は、要素のリストを備えた工程、方法、物体、または装置が必ずしもこれらの要素に限られるわけでないが、明示的には挙げられていない、またはこのような工程、方法、物体、または装置に固有である他の要素を含むことができるように、非排他的包含を含むことを意図している。明細書および特許請求の範囲内の「左」、「右」、「中」、「外」、「前」、「後」、「上側に」、「下側に」、「上部」、「底部」、「上に」、「下に」、「上」、「下」などの用語は、もしあれば、必ずしも空間における永久的な位置を説明するためではなく、相対位置を説明するために使用されている。本明細書に記載された本発明の実施形態は、例えば、本明細書に図示あるいは記載されたもの以外の配向で使用することもできることを理解されたい。本明細書で使用する「結合された」という用語は、電気的または非電気的に、直接または間接的に接続されていると定義される。「結合パッド」という用語は単数でも複数でも、デバイス上のあらゆるタイプの電気接続位置のことを言うことを意図しており、ワイヤまたは他のリード上の溶接またははんだ付けによる電気接続に適切なものに単に限るものではない。
図1は、穿孔歪み補償シート(WCS)40が封入部50内で個別のデバイス30を横方向に囲んだ、本発明の一実施形態による、複数のデバイス30の一次面31上の電気接続位置36(これ以下、結合パッド36)が電気パネル・アセンブリ(EPA)80の主面57上で露出された、EPA80を形成するように部分的に封入された複数の電子デバイス30のアレイ24の一部の平面図20を示している。図2は、歪みのない理想的な状態における別の詳細を示す、図1のEPA80を通る単純断面図である。WCS40は、デバイス30が配置される開口または窓44を中に有する。窓44は、デバイス30の幅35より大きい幅45を有し、それによって幅48のフレーム形間隙47がデバイス30の横縁部32とWCS40内の窓44の横縁部46の間に存在する。窓44の縁部46とデバイス30の縁部32の間の間隙47は、プラスチック封入部50で満たされている。封入部50はまた、デバイス30の後面33および/またはWCS40の後面43の上に延ばすことができる。図2〜3の実施形態では、デバイス30はWCS40より厚く図示されており、それによって封入部50は、デバイス30の後面33ではなくWCS40の後面43を覆っているが、これは単に例示的なものであり、限定することを意図したものではない。デバイス30は普通、約0.3から0.85mmの厚さであるが、より厚いまたはより薄いデバイスを使用することもできる。WCS40の厚さ41は、デバイス30の厚さ34より厚くても薄くてもよく、厚さ41は様々な実施形態で便利である厚さ34の約25から200%である。本明細書に例示する実施形態では、WCS40の厚さ41はデバイス30の厚さ34の約半分として示されているが、これは単に例示を容易にするためのものであり、限定することを意図したものではない。デバイス30は本明細書では、矩形であり同じ寸法であるように示されているが、これは単に説明を容易にするためのものであり、限定することを意図したものではない。デバイス30は、パネル設計者が望むようなあらゆる寸法および形状を有することができ、デバイス30が中に配置される開口44の対応する寸法および形状は、フレーム形間隙47だけデバイス30のものを超える。
図3は、EPA80の様々なデバイス30を集積電子パネル・アセンブリ(IEPA)84内に相互接続するための別の処理の後の、図1〜2のEPA80を通る図2と同様の単純略断面図である。デバイス30は、簡便性のために包括的に「結合パッド」と呼ばれる電気接続位置36を有し、様々な実施形態で、あらゆるタイプの電気接続をそこで行うことができることが分かる。1つまたは複数の絶縁層85、絶縁層85を通るビア86、および導体層または相互接続部87が、同じまたは異なるデバイス30上の様々な結合パッド36を互いに、または外部端子88に、または両方に相互連結させるように、EPA80の上表面57の上に設けられる。図3は、様々なデバイス30が互いに、および/または外部端子88に結合される一般的原理を単に例示することを意図したものであり、特定の回路配置を示すことを意図したものではない。当業者は、EPA80内の特定のデバイス、およびIEPA84によって与えられる電気的機能によって、このような相互接続をどのように選択するかが分かるだろう。絶縁体85、ビア86、および相互接続部87は、従来の平面処理技術を使用して提供されることが好適であるが、別の実施形態では、スクリーン印刷、選択メッキまたは蒸着、および他の方法などの他の技術を使用することもできる。
図4は、絶縁層85、ビア86、および相互接続部87を提供するための別の処理のために、スピナまたはアライメント・チャック64上に配置された歪んだ電子パネル・アセンブリ(EPA)81を通る単純略断面図26を示している。図4のEPA81は、図1〜2のEPA80と同様であるが、封入中に凹状歪みが生じる可能性がある。本明細書で使用するように、「凹状」という用語は、図4に示す屈曲の方向のことを言い、パネル81の周面部は結合パッド36を含む上表面57に向かって面する観察者に向かって突起し、パネルの中心部は観察者に対して窪んでいる。図4は、封入中のEPA81の歪みが、IEPA84を形成するのに必要な別の処理のために、チャック64の上表面65に対してEPA81の下または後表面56を密封することをどのように干渉することができるかを示している。EPA81は、量76だけ「凹状」歪みを有すると言われている。「凹状部」は、結合パッド36が配置されるパネル上表面57に向かって画定されている。真空66がチャック64上で引かれると、空気は凹状歪み量76によりEPA81の開口周面77の周りで漏洩し、EPA81はチャック64に対して密封しない。湾曲した上表面を備えたチャックがEPA81に対して密封を得るように設けられた場合でさえも、EPA81の上表面57の平面性がないことにより、従来の平面処理技術を使用してビア86を形成し、相互接続部87を画定することが難しくなる。したがって、このような凹状の歪みパネルは、所望の集積電子アセンブリを形成するように処理するのが難しい。
図5は、別の処理のためにスピナまたはアライメント・チャック64の上表面65上に配置された電子パネル・アセンブリ(EPA)82を通ること以外は図4と同様の単純略断面図27である。EPA82は、本発明の一実施形態による凸状歪みがパネル表面57に向いているが、図1〜2のEPA80と同様である。本明細書で使用するように、「凸状」という用語は、図5に示す屈曲の方向のことを言い、パネル82の中心部が結合パッド36を含む上表面57に向かって面する観察者に向かって突起し、パネルの周面部が観察者に対して窪んでいる。図5は、本発明の一実施形態による歪みの方向を逆にすることにより、周面79でチャック64の上表面65に対してEPA82を密封することがどのように容易になるかを示している。チャック64に真空66を加えることにより普通は、EPA82をチャック64の上表面65に対して平らに引き、それによって図3のIEPA84を形成するために望ましいのと同様に、平面処理技術を使用して、絶縁層85、ビア86および相互接続部87を設けることができる。
図6〜13は、EPA82、83、および本発明の別の実施形態による製造の異なる段階90から96での歪み制御シート(WPS)40を含む集積電子パネル・アセンブリ(IEPA)84の図2〜3と同様の単純略断面図である。同じ参照番号が、同じ領域に対して使用される。次に図6の製造段階90を参照すると、上表面61を有する一時基板60が設けられている。基板60は、好適には多孔質セラミック、これに限らないが例として、リフラクトトン・テクノロジーズ社(Refractron Technologies)[米国ニューヨーク(New York)州所在]によって製造された約0.5マイクロメートルの連続多孔性を備えたアルミナであるが、他の比較的不活性な材料も使用することができる。その後にEPA82からこれを分離する際に助けとなるように多孔質であることが好適である。図6の段階90では、41で示される厚さのWCS40は、WCS40の表面42と接触した上表面63を有する薄い一時接着層62を使用して、一時基板60の表面61上に取り付けられている。好適な一実施形態では、パーマセル社(Permacel)[米国ニュージャージー(New Jersey)州所在]によって製造された両面にシリコーン接着剤を備えた両面ポリイミド粘着テープが使用されるが、別の実施形態では、他のタイプの非永久接着材料も使用することができる。重要なことは、接着層62が脆弱になるまたは定位置に永久的に固定されることなく連続処理に耐えることである。というのは、製造の後の段階で、埋め込まれたデバイス30を備えたWCS40が接着層62から分離されるからである。WCS40内の穿孔または開口44は、横縁部46を有する。
銅または他の比較的高い熱膨張係数(CTE)材料がWCS40に使用される場合、図4に図示するような実質的に凹状の歪みが得られる。これに限らないが例えば、合金42または合金49などのより低いCTE材料をWCS40に利用することによって、歪みの方向が逆になって、凸状歪みが得られ、それによりEPA82をスピナまたはアライメント・チャック64および他のポスト封入処理機器に対してはるかに容易に密封することが可能になる。WCS40がこのような金属でできていることが好適な場合、適当なCTEを備えた非電導性材料を使用することもできる。WCS40の最適な選択は、デバイス30および封入部50のCTEによる。デバイス30に普通使用されるシリコンは、約2.7〜3.5百万分の1/℃(ppm/℃)のCTEを有する。本明細書に記載したようなプラスチック封入部50は、約13ppm/℃のCTEを有する。本明細書に記載した電子パネル・アセンブリの製造の際に使用される基板および担体60、70(図9および11参照)は、アルミナで約6.0〜7.7ppm/℃およびPyrex(登録商標)ガラスで約3.25ppm/℃の範囲のCTEを有することができる。封入中に生じる約30〜200℃の温度範囲でのシートの形で利用可能な様々な材料、およびそのCTEは、銅で17.2ppm/℃、アルミニウムで23.2ppm/℃、積層繊維板15.0ppm/℃、および様々なNiFe合金では、合金52で10.4ppm/℃、合金29では約10ppm/℃、合金48では9.4ppm/℃、合金46では7.9ppm/℃、合金42では4.5ppm/℃、インバール36では1.72ppm/℃などである。このような材料は当技術分野でよく知られており、これに限らないが例えば、ナショナル・エレクトロニック・アロイズ社(National Electronic Alloys,Inc)[米国カルフォルニア州サンタ・アナ(Santa Ana)所在]などの多くの製造者から市販されている。WCS40は実質的に平面的であることが望ましい。
以下の表Iは、約200mm直径および約0.650mm厚さのEPA80、82に対する異なるWCS材料、および本明細書に記載した封入材料のEPA歪み量および方向を示す。この組合せでは、凹状歪みを製造するので銅はWCS材料として望ましくはなく、それによって得られるパネルは、図4のチャック64などの標準的なポスト処理チャックに対して密封することが困難または不可能であった。合金42は所望の凸状歪みを提供したが、歪みの大きさ(5〜6.5%)は、パネルを例えば別の処理のためにアライメント・チャックに対して密封することを困難にするのに十分なほど大きかった。したがって、WCS40は封入部50の材料と組み合わせて、パネルの横寸法の約5%未満のポスト封入凸状歪みを与える材料でできていることが望ましい。合金49は、パネル直径または横寸法の約1〜1.5%だけの凸状歪みを有する優れた結果を提供し、それによって真空66(図5参照)は、別の平面処理のためにアライメントまたは他のツール・チャック上で平らにパネルを容易に引くことができた。したがって、封入部50と比べて適当な範囲のCTEを有する材料のWCS40を選択することによって、従来の平面処理を使用して集積電子パネル・アセンブリ84を提供する次の処理を容易に可能にするように、凸状および十分平らであるパネル80、82を提供することができる。WCS40のCTEの適切な選択は、封入材料およびデバイス30、WCSパネル40および封入部50の相対厚さの選択によるが、パネル設計者によって行われる選択により過度の実験なしで判断することができる。しかし、WCS40は、封入部50より小さい、有用には封入部50のCTEの約50〜90%、より好適には封入部50のCTEの約55〜85%、および好適には封入部50のCTEの約60〜80%のCTEを有することが普通は望ましい。すなわち、WCS40は、有用には約6.5〜12.4ppm/℃、より好適には約7.2〜11.1ppm/℃、および好適には約7.8〜10.4ppm/℃の範囲のCTEを有することが望ましい。さらに別の言い方をすれば、WCS40および封入部50の材料は、得られるEPA82の得られる歪みが凸状であり、EPA82の横範囲の約5%未満、好適には約1〜2%以下の範囲であるように選択することが望ましい。
図9の最適な製造段階93の別の実施形態では、デバイス30の後面33およびWCS40の後面43の上にある封入部50の部分52(図8参照)を、デバイス30の後面33を露出させるために(例えば、研磨または化学エッチングまたは他の便利な技術によって)取り除くことができる。これは好適には、「バックグラインド」または「裏面研磨」と呼ばれるが、様々な実施形態では、研磨以外の他の技術を使用して封入部50の部分52を取り除くことができ、このような他の技術は「バックグラインド」および「裏面研磨」という用語に含まれることが意図される。裏面研磨により、放熱板をデバイス30の後面33と直接接触させることが容易になるが、必要不可欠なことではない。裏面研磨段階93の後に、WCS40の後面43は、デバイス30と比較したWCS40の相対厚さおよび行われる裏面研磨の量によって、封入部50から露出されても、されなくてもよい。
図10の製造段階94では、一時支持基板60および接着層62が取り除かれ、それによってデバイス30の一次面31および結合パッド36が露出され、独立マルチ・デバイス電子パネル・アセンブリ(EPA)82を形成し、デバイス30が少なくとも封入部50内に埋め込まれた縁部32によって定位置に保持される。接着剤62がシリコーン接着剤である場合、図9の構造をアセトン内に浸漬することにより、一時支持体60からデバイス30、WCS40および残りの封入部50を一体的に分離することが容易になり、図10のマルチ・デバイス電子パネル・アセンブリ(EPA)82が提供される。図10では、EPA82は図6〜9の配向と比較してめくられ、それによって結合パッド36および表面31が上向きになる。様々なデバイス30上の結合パッド36は次に露出され、パネル設計者または使用者が望むあらゆる方法で相互接続するために利用可能である。このように、非常に複雑な機能をEPA82によって与えることができる。というのは、異なるタイプおよび機能の複数のデバイス30を単一のパネル内で組み合わせる、および相互接続することができる。これは、全体の性能を最適化するために、異なる工程によって異なる材料でできた異なるチップまたは金型を使用することが望ましい場合に、非常に便利である。図15に関してより完全に説明し、図3で図示したように、図10のEPA82は、IEPA84を提供するためにEPA82上に直接加えられた絶縁層85、ビア86および相互接続部87を備えることができる、またはEPA82は図11の任意の製造段階95に進むことができる。
図11の製造段階95によって示す別の実施形態では、EPA82は必ずではなく任意選択で、複合パネルまたはEPA83を形成するために、接着層72によって支持担体70の上表面71上に取り付けられている。接着層72は、接着層62と同じタイプであることが好適であるが、様々な取付材料を様々な実施形態で使用することができる。支持担体70は、セラミック、ガラス、金属、半導体、サファイア、グラスファイバ、様々なプラスチックおよびその組合せ、または電子業界でよく知られている他の材料であってもよい。支持担体70の使用は、EPA82、83の連続処理に便利であるが、必要不可欠なものではない。封入段階92の後に、封入部50の十分な硬化が行われなかった場合に、第2の硬化サイクルを行うこともできる。EPA82、83は、その全体の形で有用である、または他の実施形態では、EPA82、83内で様々なデバイスを相互接続するために別の処理を行うこともできる。
別の実施形態による図12の任意の製造段階96では、1つまたは複数の絶縁層85が、デバイス30の表面31、封入部50の表面54、およびWCS40の外表面42に、集合的にEPA82、83の上表面57上に設けられている。層85、ビア86、相互接続部87、および外部端子88は、従来の平面処理技術を使用して設けられることが好適であるが、これらの構造物を形成する他の方法を使用することもできる。液体または乾燥フィルム内の有機ポリマーは絶縁層85に適切であるが、様々な他の実施形態では、層間絶縁膜に対して電子業界でよく知られている幅広い範囲の他の材料を使用することもできる。層85をパターン化およびエッチングして、ビア86を形成し、デバイス30上に結合パッド36を露出させ、1つまたは複数の導体87が、デバイス30上の様々な結合パッド36を互いに、または外部端子88に、または両方に相互接続するように加えられ、それによりEPA82、83の設計者が望むどんな回路またはシステム構成も備えた集積電子パネル・アセンブリ(IEPA)84が提供される。導体87は、金属、金属合金、ドープ半導体、半金属、および/またはその組合せであってもよい。このような材料およびこれらを加える技術が、当技術分野でよく知られている。3つの結合パッドのみが図12の各デバイス30で、接続されていること、および/または隣接するデバイスおよび外部端子88に対してのみ示されているが、これは原則として単に図示の都合のためであり、限定することを意図したものではない。当業者は、本明細書の教示に基づいて、結合パッド36およびデバイス30は、同じまたは異なるタイプの複数のデバイス上に存在する複数の結合パッドを代表するものであり、デバイス30のいずれかの上のあらゆる数の結合パッド36を、あらゆる所望の組合せで、同じまたはあらゆる他のデバイス30上のあらゆる結合パッド36、またはパネル82、83内の他の能動または受動デバイスに相互接続して、図12に全体的に示すように、中にWCS40を備えたIEPA84を形成することができることが分かるだろう。WCX40の開口44内へのデバイス30の配置を容易にするために、および結合パッド36、導体87および外部接続部88を露出させるのに必要な絶縁層85、ビア86を形成するための様々なマスクおよび印刷層のアライメントのために、様々な基準マーク49、69(図1および13参照)をWCS40上に設けることができる。
図13は、さらなる詳細を示す、後面33、43に向かって見た、封入部の直ぐ前の図7の段階91に対応する電子デバイス30およびWCS40のアレイ25の製造段階91−1のさらに別の実施形態による平面図を示す。デバイス30は、一時基板60上の接着層62上に取り付けられた、WCS40の開口44内に配置されている。デバイス30およびWCS40のアレイ25はまた、接着剤62上に取り付けられた金型フレーム67によって横方向に囲まれていることが望ましい。金型フレーム67は、これに限らないが例えば、冷間圧延またはばね鋼などの金属でできていることが好適であるが、他の材料を使用することもできる。金型フレーム67は図13では、平面図で開口(すなわち、上部のない)円形を有するが、これは単に説明の都合のためであり、これに限ることを意図したものではない。金型フレーム67は、あらゆる従来の平面形状を有することができ、開口しているまたは部分的に開口していてもよい。金型フレーム67は好適には、デバイス30の縁部32とWCS40の開口44の縁部46の間の間隙47内にまさに配置される封入部50の横範囲を制限するように働く。この実施形態では、封入部50は必ずではないが、好適には、図14から分かるように、デバイス30の後面33およびWCS40の後面43の上に延びている。製造段階92−1として示された図14は、図13に示した線14に沿った図13のアレイ25を通る単純略断面図であり、封入部50が設けられた直ぐ後の、図8の段階92に対応する。図14の段階92−1では、金型フレーム67が封入部50を横方向に含む一時ダムとして働くことが記されている。この実施形態では、金型フレーム67の高さ68は好適には、デバイス30の後面33およびWCS40の後面43の上の封入部50の部分52の厚さを設定するために使用することができる。金型フレーム67の使用が好適であるが、必要不可欠なものではない。
図15は、図6〜14の製造段階に関する、さらなる詳細を示す本発明のさらに別の実施形態による、歪み補償シート(WCS)40を利用した、電子デバイスのプラスチック封入方法100を示している。方法100は、開始102、および接着層62を含む一時支持体60が設けられる、最初の一時支持体提供工程104で始まる。歪み補償シート(WCS)提供工程106では、図9のWCS40が本明細書に記載されるように、特に、その後の工程112で提供される封入部に適当なCTEを有するように製造されるか、または得られ、それによって得られるパネルは凹状歪みがなく、平らである、または集積マルチ・デバイス・パネルを形成するための後段の処理に使用されるように意図されたツールのプルダウン範囲内のある量の凸状歪みを有するいずれかである。WCS40の開口44は、中に取り付けることを意図した金型または他のチップまたはデバイス30に対する寸法を有しており、異なる寸法の様々なタイプの金型が同じパネル内に含まれる場合、異なる開口は異なる寸法の金型に対応するように異なる寸法を有することができる。図1〜14では、開口44およびデバイス30は均一な寸法および形状であると考えられるが、これは単に説明の都合のためであり、これに限ることを意図したものではない。工程104、106は、いずれかの順序で行うこともできる。図6の段階90に対応する工程108では、WCS40は接着層62上に取り付けられる、あるいは一時支持体60に脱着可能に取り付けられる。図7の製造段階91に対応する工程110では、デバイス30は接着剤62上に表を下にして取り付けられる、あるいはWCS40の開口44内で一時支持体60に脱着可能に取り付けられる。図13の段階91−1はまた、これらの2つの工程の結果を示す。WCS40の開口44の幅45(図1および13参照)は、デバイス30の幅35より間隙47の約2倍の幅48だけ大きい。WCS40上の基準マーク49、69は、開口44内にデバイス30を正確に位置決めするために使用することができ、それによってWCS40および互いに対するその位置を十分判断する。2つの基準マーク49、69だけが図1および13でWCS40上に示されているが、当業者は、これらが単に例示的なものであり、これに限定するものではないこと、およびあらゆる数の基準マークを、設計者が望むように、各開口44に隣接してまたはWCS40上のどこでも、およびWCS40の一方または両方の面42、43上にWCS40の一部として設けることができることが分かるだろう。本発明は決定的に、デバイス30の厳密な性質に決定的には依存せず、これらは例えば、集積回路、個別デバイス、フィルタ、磁歪デバイス、電気光学デバイス、電気音響デバイス、レジスタ、コンデンサおよびインダクタなどの集積受動デバイス、または他のタイプの素子および/またはその組合せであってもよく、封入工程に耐えることができるあらゆる材料で形成することができる。非限定的な例は、本発明の様々な実施形態による、様々な有機および無機半導体、タイプIV、III−VおよびII−VI材料、ガラス、セラミック、金属、半金属、金属間化合物などである。
その後の工程112では、図8の段階92、および図14の段階92−1に関して記載したように、樹脂封入部50が一時支持基板60、WCS40およびデバイス30に加えられて、少なくともデバイス30の縁部32とWCS40の開口44の縁部46との間隔または間隙47を充填する。封入部50の熱膨張係数(CTE)は、封入工程112後のEPA82のあらゆる得られた歪みが凸状であり、好適にはEPA82の直径または横範囲の少なくとも約5%未満、より好適にはその約1〜2%未満またはそれと等しい大きさであるように、WCS40のCTEに対して選択されることが重要である。様々な実施形態では、封入部50の部分52(図8および14参照)は、デバイス30の後面33およびWCS40の後面43を覆うことができるが、これは必要不可欠ではない。工程114では、封入部50は既に記載したように、硬化されることが望ましい。50〜170℃で30〜120分間、窒素または実質的に不活性な気体内で加熱することが有用であり、約100〜150℃で60〜90分が好適であることが分かった。接着層62が不溶性にならないように注意すべきである。したがって、接着層62の選択によって、工程118の後の第2の段階で、2段階硬化が望ましい可能性があるが、これは必要不可欠なことではない。別の実施形態では、図8〜10に関して既に記載したように、任意のバックグランド工程116をその後行うことができ、これに限らないが例えば、封入部50の部分52は研磨、エッチング、その組合せ、または他の便利な手段によって取り除かれて、埋め込まれたデバイス30を備えたWCS40が残り、EPA82が形成される。EPA82は、デバイス30の厚さ34とWCS40の厚さ41により、望ましくは約200〜1000マイクロメートル、好適には約550〜750マイクロメートルの上面57と下面56の間の厚さ58(図10参照)を有する。湿式研磨が任意のバックグラインド工程116中に使用される場合、バックグラインド中に吸収された可能性があるあらゆる水分を取り除くために、デバイス・パネル82に対して簡単な乾燥サイクルを行うことが望ましい。80〜120℃で約10〜20分が有用であり、約100℃で約15分が好適である。別の方法では、様々な実施形態で、方法100は、形成されるデバイス・アレイの設計者の需要によって、経路115に示すように工程114から工程118まで直接進むことができる。
工程118を含む一実施形態では、デバイス・パネル57は、図10に関して示すように、一時支持基板60から離れている。基板60は、接着層62を軟化させる溶剤にパネル82および基板60の組合せを浸漬することによって、デバイス・パネル82から解放することができる。溶剤の選択は、接着層62の選択による。接着層62がシリコーン接着表面を備えた両面ポリイミド・テープを含む好適な一実施形態では、アセトンが適切な溶剤である。得られる構造は、図10に示されている。デバイス・パネル82はそのままで有用であり、このような実施形態では、方法100は任意選択で、パネル設計者および製造者の需要によって、経路119−1によって示される終了128まで、または経路119−2によって示される一体化工程122〜126に進むことができる。別の方法では、方法100は、図11に示し、これに関して記載したように、EPA82が支持担体70上に下面56によって取り付けられる経路119に示す工程120まで、さらに別の実施形態で進むことができる。接着剤72は、図11に関して既に記載したように、支持担体70上にデバイス・パネル82を取り付けるために使用されることが好適であり、それによって図11の強化複合電子パネル・アセンブリ83が形成される。強化EPA83はそのままで有用であり、このような実施形態では、方法10は任意選択で経路121に示す工程120の後に終了128まで進むことができる。しかし、別の実施形態では、図3および12に示すような電気集積パネル84、84’を提供するために、方法100はその後の工程122、124、126に進むことができ、デバイス30上の結合パッド36のいくつかまたは全てが所望の方法で相互接続され、適当な入出力(I/O)端子88に結合される(例えば、図3および12参照)。集積パネルが望ましい実施形態では、その後、工程122では、絶縁層85がデバイス30の表面31、WCS40の表面43および封入部50の表面54(集合的に、EPA82の表面57)に塗布され、工程124では、接触領域ビアが所望の結合パッド36に対して絶縁層85内に開口しており、工程126では、導電性相互接続部87を加えることによって、互いにまたは外部端子に電気結合される。当業者は、本明細書の教示に基づき、IEPA84、84’を形成するためにEPA82内で複数のデバイス30の所望の相互接続を得るのに、2つ以上の絶縁層85、2セット以上のビア86、および2つ以上の導体層87が必要である可能性があることが分かるだろう。したがって、このような別の実施形態に対応する経路127によって示されるように、EPA82内および外部端子88に対する所望の相互接続を得るために、工程122、124、126は必要に応じて何度も繰り返すことができる。所望の相互接続が達成されると、このような実施形態により、方法100は経路129によって示された終了128に進み、図3および12に示したようなIEPA84、84’が得られる。
第1の例示的な実施形態によると、電気接触端子が配置される一次面、対向する後面、および一次面と後面の間に延びている縁部を備えた複数の電子デバイスを提供する工程と、複数の電子デバイスを受けるような寸法をしている複数の開口を有し、第1の熱膨張係数(CTE)を有する穿孔歪み制御シートを提供する工程と、その主面上に複数の電子デバイスおよび穿孔歪み制御シートを受けるようになっている一時支持体を提供する工程と、その後、いずれかの順序で、一時基板の主面上に穿孔歪み制御シートおよび複数の電子デバイスを配置する工程であって、間隙が電子デバイスの縁部と穿孔歪み制御シート内の開口の縁部の間に配置されるように、複数の電子デバイスが穿孔歪み制御シート内の開口内にある状態であり、電子デバイスの一次面が一時支持体の主面に向かって配向している工程と、少なくとも間隙内にプラスチック封入部を提供する工程であって、封入材料の第2のCTEが第1のCTEに等しい、またはそれより大きい工程と、デバイス、穿孔歪み制御シートおよび間隙内のプラスチック封入部を一時支持体から分離する工程であって、それによってプラスチック封入部によって結合された複数の電子デバイスおよび穿孔歪み制御シートを含むパネルを提供する工程とを含む、電気アセンブリを形成する方法が提供される。別の例示的な実施形態によると、この方法はさらに、分離する工程の後に、少なくともパネル内のデバイスの一次電気面の上に1つまたは複数の絶縁層を塗布する工程と、1つまたは複数の絶縁層のいくつかを通してデバイスの様々な電気接触端子にビアを提供する工程と、様々な電気接触端子を互いに、または外部端子に、または両方に相互接続するために、絶縁層の1つまたは複数の上にビアの1つまたは複数を通して導体を形成し、それによって集積電気アセンブリを提供する工程とを含む。さらに別の例示的な実施形態によると、穿孔歪み制御シートを提供する工程およびプラスチック封入部を提供する工程は、封入および分離の後に、パネルのあらゆる歪みが凸状であるように、相対的な第1および第2の熱膨張係数を有する歪み制御シートおよびプラスチック封入部を提供する工程を含む。さらに別の例示的な実施形態によると、歪みは凸状であり、パネルの横範囲の約5%未満である。さらに別の例示的な実施形態によると、歪みは約2%未満である。さらに別の例示的な実施形態によると、第1のCTEは第2のCTEの50〜95%の範囲である。別の例示的な実施形態によると、第1のCTEは第2のCTEの55〜85%の範囲である。別の例示的な実施形態によると、少なくとも間隙内にプラスチック封入部を提供する工程は、間隙内および複数の電子デバイスおよび穿孔歪み制御シートの後面の上にプラスチック封入部を提供する工程と、その後、複数の電子デバイスの後面を露出させるようにプラスチック封入部を裏面研磨する工程とを含む。さらに別の例示的な実施形態によると、第1のCTEは約6.5〜12.4ppm/℃の範囲内である。さらに別の例示的な実施形態によると、第1のCTEは約7.2〜11.1ppm/℃の範囲内である。
第2の例示的な実施形態によると、その上に結合パッドを有する第1の面、対向する後面、および第1の面および後面の間に延びている縁部を備えた複数の電子デバイスを提供する工程と、主面を有する一時支持体を提供する工程と、複数の電子デバイスを受けるようになっている開口を中に有する歪み制御平面を提供する工程であって、歪み制御平面は第2の熱膨張係数(CTE)より小さい第1のCTEを有する工程と、歪み制御平面および複数の電子デバイスを一時支持体上に取り付ける工程であって、複数の電子デバイスはその結合パッドを主面に向けて配向した状態で歪み制御平面の開口内に配置され、間隙が複数の電子デバイスそれぞれの縁部を歪み制御平面の各開口から分離する工程と、少なくとも複数の電子デバイスの縁部と一時支持体上の歪み制御平面の開口の間に第2のCTEを有するプラスチック封入部を提供する工程と、複数の電子デバイスおよび歪み制御平面を封入部内に実質的に固定するために少なくとも十分にプラスチック封入部を硬化させ、それによって一時支持体上に複数の電子デバイスのパネルを形成する工程と、結合パッドが露出されるようにパネルを一時支持体から分離する工程と、パネル上の結合パッドのいくつかを互いに、または外部端子に、または両方に接続する工程とを含む、複数の電子デバイスを有する集積電子パネル・アセンブリ(IEPA)を形成する方法が提供される。別の例示的な実施形態によると、この方法はさらに、分離する工程の後および相互接続する工程の前に、複数の電子デバイスの後面が担体および露出した結合パッドに面した状態でパネルを担体上に取り付ける工程を含む。さらに別の例示的な実施形態によると、相互接続する工程は、1つまたは複数の絶縁層を複数の電子デバイスの上に塗布する工程と、結合パッドの少なくともいくつかにビアを開口させる工程と、結合パッドのいくつかを互いに、またはパネルへの外部接続部に、または両方に電気結合させるために、1つまたは複数の絶縁層内にビアのいくつかを通して延びる導電性相互接続部を提供する工程とを含む。さらに別の例示的な実施形態によると、歪み制御平面は、約40〜52%のニッケルを備えたニッケル鉄合金を含む。さらに別の例示的な実施形態によると、第1のCTEは第2のCTEの約50〜95%の範囲内である。さらに別の例示的な実施形態によると、第1のCTEは第2のCTEの約55〜85%の範囲内である。
第3の例示的な実施形態によると、集積電子アセンブリであって、その上に結合パッドを備えた前面、対向する後面およびそれらの間に延びている縁部を有する複数の電子デバイスと、複数の電子デバイスが配置される開口を有し、第1の熱膨張係数(CTE)を有する実質的に平らなシートと、初期電子アセンブリが実質的に平らなシート内の少なくとも開口にあり、結合パッドを露出させた状態で形成されるように、実質的に平らなシートに電子デバイスを結合させると共に、初期電子アセンブリが実質的に平らである、または凸状歪みを有するように、第1のCTEに対して第2のCTEを有するプラスチック封入部と、初期電子アセンブリの複数の電子デバイスのいくつかまで延び、それによって結合パッドのいくつかを互いに、または外部端子に、または両方に結合させて、集積電子アセンブリを形成する相互接続部とを備えた、集積電子アセンブリが提供される。別の例示的な実施形態によると、凸状歪みは、初期電子アセンブリの横範囲の約5%未満である。さらに別の実施形態によると、凸状歪みは約2%未満である、またはそれと等しい。さらに別の実施形態によると、実質的に平らなシートはニッケルおよび鉄を含む。
少なくとも1つの例示的な実施形態を前述の詳細な説明で提示したが、複数の変更形態が存在することを理解すべきである。これに限らないが例えば、デバイス30および封入部50は、あらゆるタイプおよび技術のものであってもよく、挙げた例のみに限るものではない。同様に、金型パネル用の様々な好適な材料およびパッケージ方法が本明細書に記載されているが、当業者は複数の代替形態が本発明の異なる実施形態により、これに限らないが例えば、本明細書で使用された様々な支持基板、担体、WCS、接着剤および他の層に対して存在し、このようなものは添付の特許請求の範囲内に含まれることを意図する。さらに、本明細書に提示した例示的な実施および実施形態により、中間のおよび仕上げの形で有用である終了の様々な段階において金型パネルが生じ、このようなものは添付の特許請求の範囲内に含まれることを意図する。
また、1つまたは複数の例示的実施形態は単なる例であり、いかなる方法においても本発明の範囲、適用可能性、または構成を制限することを意図したものではないことを理解すべきである。むしろ、前述の詳細な説明は、1つまたは複数の例示的な実施形態を実行するための便利な計画図を当業者に提供するものである。添付の特許請求の範囲およびその法的同等物に記載されているような、本発明の範囲から逸脱することなく要素の機能および配置に様々な変更を行うことができることを理解すべきである。
Claims (20)
- 電気アセンブリを形成する方法であって、
電気接触端子が配置される一次面、対向する後面、および該一次面と該後面との間に延びている縁部を有する複数の電子デバイスを提供する工程と、
該複数の電子デバイスを受けるような寸法の複数の開口を中に有し、第1の熱膨張係数(CTE)を有する穿孔歪み制御シートを提供する工程と、
一時支持体であって、該一時支持体の主面上に該複数の電子デバイスおよび該穿孔歪み制御シートを受容するように構成された一時支持体を提供する工程と、
その後、いずれかの順序で、該一時基板の該主面上に該穿孔歪み制御シートおよび該複数の電子デバイスを配置する工程であって、間隙が該電子デバイスの該縁部と該穿孔歪み制御シート内の該開口の縁部との間に配置されるように、該複数の電子デバイスが該穿孔歪み制御シート内の該開口内にあり、該電子デバイスの該一次面が該一時支持体の該主面に向かって配向している、配置する工程と、
少なくとも該間隙内にプラスチック封入部を提供する工程であって、封入材料の第2のCTEが該第1のCTEに等しいか、または大きい、プラスチック封入部を提供する工程と、
該デバイス、該穿孔歪み制御シートおよび該間隙内の該プラスチック封入部を該一時支持体から分離する工程であって、この工程によって該プラスチック封入部によって結合された該複数の電子デバイスおよび該穿孔歪み制御シートを含むパネルを提供する、分離する工程と
を備える方法。 - 前記分離する工程の後に、
少なくとも前記パネル内の前記デバイスの前記一次電気面の上に1つまたは複数の絶縁層を塗布する工程と、
該1つまたは複数の絶縁層のいくつかを介して前記デバイスの様々な電気接触端子にビアを提供する工程と、
様々な電気接触端子を互いに、または外部端子に、または両方に相互接続するために、該絶縁層の1つまたは複数の上に該ビアの1つまたは複数を通して導体を形成する工程であって、それによって集積電気アセンブリを提供する、形成する工程と
をさらに備える、請求項1に記載の方法。 - 前記穿孔歪み制御シートを提供する工程および前記プラスチック封入部を提供する工程は、封入および分離の後に、前記パネルのあらゆる歪みが凸状であるように、相対的な第1および第2の熱膨張係数を有する穿孔歪み制御シートおよびプラスチック封入部を提供する工程を含む、請求項1に記載の方法。
- 前記歪みは凸状であり、前記パネルの横範囲の約5%未満である、請求項3に記載の方法。
- 前記歪みは約2%未満である、請求項4に記載の方法。
- 前記第1のCTEは前記第2のCTEの50〜95%の範囲である、請求項1に記載の方法。
- 前記第1のCTEは前記第2のCTEの55〜85%の範囲である、請求項6に記載の方法。
- 少なくとも前記間隙内にプラスチック封入部を提供する工程は、前記間隙内および前記複数の電子デバイスおよび前記穿孔歪み制御シートの前記後面の上に前記プラスチック封入部を提供する工程と、その後、前記複数の電子デバイスの前記後面を露出させるように該プラスチック封入部を裏面研磨する工程と、を含む、請求項1に記載の方法。
- 前記第1のCTEは約6.5〜12.4ppm/℃の範囲内である、請求項1に記載の方法。
- 前記第1のCTEは7.2〜11.1ppm/℃の範囲内である、請求項1に記載の方法。
- 複数の電子デバイスを有する集積電子パネル・アセンブリ(IEPA)を形成する方法であって、
第1の面であって、該第1の面上に結合パッドを有する第1の面、対向する後面、および該第1の面および該後面の間に延びている縁部を有する複数の電子デバイスを提供する工程と、
主面を有する一時支持体を提供する工程と、
該複数の電子デバイスを受容するようになっている開口を中に有する歪み制御平面を提供する工程であって、該歪み制御平面は第2の熱膨張係数(CTE)より小さい第1のCTEを有する、歪み制御平面を提供する工程と、
該歪み制御平面および該複数の電子デバイスを該一時支持体上に取り付ける工程であって、該複数の電子デバイスはその結合パッドを該主面に向けて配向した状態で該歪み制御平面の該開口内に配置され、間隙が該複数の電子デバイスそれぞれの該縁部を該歪み制御平面の各開口から分離する、取り付ける工程と、
少なくとも該複数の電子デバイスの縁部と該一時支持体上の該歪み制御平面の該開口の間に該第2のCTEを有するプラスチック封入部を提供する工程と、
該複数の電子デバイスおよび該歪み制御平面を該封入部内に実質的に固定するために少なくとも十分に該プラスチック封入部を硬化させる工程であって、それによって該一時支持体上に複数の電子デバイスのパネルを形成する、硬化させる工程と、
該結合パッドが露出されるように該パネルを該一時支持体から分離する工程と、
該パネル上の該結合パッドのいくつかを互いに、または外部端子に、または両方に接続する工程と
を備える、方法。 - 前記分離する工程の後でかつ前記相互接続する工程の前に、前記複数の電子デバイスの前記後面が担体および露出した前記結合パッドに面した状態で前記パネルを担体上に取り付ける工程をさらに備える、請求項11に記載の方法。
- 前記相互接続する工程は、
1つまたは複数の絶縁層を前記複数の電子デバイスの上に塗布する工程と、
前記結合パッドの少なくともいくつかにビアを開口させる工程と、
前記1つまたは複数の絶縁層内に前記ビアのいくつかを通して延びて、前記結合パッドのいくつかを互いに、またはパネルへの外部接続部に、または両方に電気結合させる導電性相互接続部を提供する工程と
を含む、請求項12に記載の方法。 - 前記歪み制御平面は、約40〜52%のニッケルを備えたニッケル鉄合金からなる、請求項11に記載の方法。
- 前記第1のCTEは前記第2のCTEの約50〜90%の範囲内である、請求項11に記載の方法。
- 前記第1のCTEは前記第2のCTEの約55〜85%の範囲内である、請求項11に記載の方法。
- 集積電子アセンブリであって、
前面であって、該前面の上に結合パッドを有する前面、対向する後面およびそれらの間に延びている縁部を有する複数の電子デバイスと、
該複数の電子デバイスが配置される開口を中に有し、第1の熱膨張係数(CTE)を有する実質的に平らなシートと、
該実質的に平らなシート内の少なくとも該開口にあり、該結合パッドを露出させた状態で初期電子アセンブリが形成されるように、該実質的に平らなシートに該電子デバイスを結合させるプラスチック封入部であって、該初期電子アセンブリが実質的に平らであるか、または凸状歪みを有するように、該第1のCTEに対して第2のCTEを有するプラスチック封入部と、
該初期電子アセンブリの該複数の電子デバイスのいくつかまで延び、それによって該結合パッドのいくつかを互いに、または外部端子に、または両方に結合させて、該集積電子アセンブリを形成する相互接続部と
を備える、アセンブリ。 - 前記凸状歪みは、前記初期電子アセンブリの横方向の大きさの約5%未満である、請求項17に記載のアセンブリ。
- 前記凸状歪みは約2%以下である、請求項18に記載のアセンブリ。
- 前記実質的に平らなシートはニッケルおよび鉄を含む、請求項17に記載のアセンブリ。
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