JP3982124B2 - フリップチップ及びフリップチップの取り付け方法 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、様々な基板又は、ICチップに対してフリップチップの実装をすることが出来るように、ICチップの電極位置を基板上のパッド位置に再配列することが可能なフリップチップ及びフリップチップの取り付け方法を提供するものである。
【0002】
【従来技術】
近年、1チップの集積度の向上に伴い、同一の回路規模では周囲に配置できるバンプのピッチは小さくなっている。また、ICの回路規模が増大するに伴ってICのチップサイズは大型化している。このためICチップに形成されるバンプの寸法を小さくしたり、微小なピッチでチップの対向する2辺に集めることにより、ICチップのサイズを可能な限り小さくするようにしている。
【0003】
また、ICチップがフリップチップ実装される配線基板のパターンルールも微細化が進んでいるが、量産可能なレベルにおける配線基板のパターンルールとICチップのバンプピッチとは異なり、配線基板のパターンルールはICチップのバンプピッチよりも大きなパターンルールである。例えば、量産可能なレベルにおけるICチップのバンプピッチは80〔μm〕程度であるのに対して、配線基板の電極ピッチは現状では150〔μm〕程度である。また配線基板の製造コストは、配線基板のパターンルールを微細化すればするほど上昇するので、コストを低減するためには、配線基板のパターンルールをできるだけ大きくすることが望ましい。
【0004】
一方、配線基板のパターンルールにあわせてICチップの大きさを変えるとするとコスト増加を招くことになる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
ここで、上記問題を解決するために特開平9−97795号公報等に記載されているように、ウェハ加工工程の中で新たな配線を設けてチップ上の電極位置を再配列する方法がある。しかし、この方法によると膜形成等による工程数の増加に加え、膜形成の際にスパッタリングと呼ばれる方法を用いると、高い電圧や磁界を加えるときに紫外線が発生し、又、真空蒸着による膜形成の方法では、同様に高い電圧や磁界を加えるとX線が発生してしまうことから、該紫外線やX線の影響からトランジスタの特性が変動してしまうこともある。従って、様々なウェハでの電極位置の再配列を行うことが困難になっている。
【0006】
また、図13に示すようなビルドアップ基板を用いた再配列の方法では、ICチップ80からビルドアップ基板51に形成された配線54の一端に向けてワイヤ53を引き延ばして取り付け、さらに、樹脂52を充填する。また、配線54の他端にバンプ50を形成することにより基板100上の図示しないパッドとの間で再配列を行っていた。この方法では、ビルドアップ基板51自体が高価なものであり、さらに、ICチップごとに配線54のパターンを変更しなければならないので、少量多品種なものには特にコストがかかり実用上好ましくない。
【0007】
そこで、本発明は上記問題を解決すべく、工程数を減らし、さらに低コストな電極の再配置を可能とするフリップチップ及びフリップチップの取り付け方法を提供するものである。
【0008】
【課題を解決するための手段】
上記問題を解決するために、請求項1に記載の発明によれば、第一の電極を有するICチップを搭載するチップ搭載部と、枠部と、チップ搭載部から枠部に延びるリード部とを有するフレームに、第一の電極にその一端が取り付けられたワイヤが固定され、さらに、ワイヤの他端が基板上の第二の電極に接続されている。
【0009】
この結果、ワイヤのみでチップ上の第一の電極位置を基板上の第二の電極位置へ再配置することができるため、従来のような膜形成による工程数の増加やチップの特性の変化を防ぐことができる。
【0010】
また、ビルドアップ基板等のような高価な基板を用いず、さらに、工程数の増加に伴うコストの増加を極力抑えることができるため、従来に比べて低コストな電極の再配置が可能となる。
【0011】
さらに、ワイヤのみでは剛性がないためフレームを用いることによりワイヤを支えることが可能となる。
【0012】
また、請求項2に記載の発明によれば、枠部の少なくともワイヤを固定する部分には接着材が取り付けられている。
【0013】
これにより、チップ上に形成された第一の電極に取り付けられたワイヤの他端を枠部分に固定できるため、基板上の第二の電極に取り付ける際にワイヤがずれるのを防ぐことができ、確実な再配置が可能となる。
【0014】
さらに、請求項3に記載の発明によれば、接着材は絶縁物質から成る。
【0015】
これにより、チップ上の第一の電極とワイヤとフレームとが導通することにより、ICチップがショートすることを防ぐことができる。
【0016】
また、請求項4に記載の発明によれば、接着材が、枠部の少なくともワイヤで固定する部分が突起した形状となるように取り付けられており、さらに、請求項5に記載の発明によれば、枠部は、枠部の中央で折れ曲がった形状を有している。
【0017】
これによれば、フェイスダウンによりチップを基板上に取り付ける場合に、枠部が平坦な場合に比べ、取り付けの際に加える圧力が少なくてすむ。
【0018】
さらに、請求項6に記載の発明によれば、フレームには径の異なる枠部がさらに内側に取り付けられている。
【0019】
これによれば、基板上の電極ピッチを小さくするために、基板上に第二の電極が千鳥状に配置してある場合であっても、それに対応したチップ上の第一の電極の再配置が可能となる。
【0022】
さらに、請求項7に記載の発明によれば、チップ搭載部と、枠部と、チップ搭載部から枠部に延びるリード部とを有するフレームを用意する工程と、チップ搭載部にICチップを取り付けるとともに、ICチップ上の第一の電極にワイヤの一端を取り付ける工程と、第一の電極に取り付けられたワイヤの他端をフレームの枠部に固定する工程と、基板上の第二の電極に、フレーム枠部に取り付けられたワイヤの他端を取り付ける工程とを有する。
【0023】
この結果、ワイヤのみでチップ上の第一の電極位置を基板上の第二の電極位置へ再配置することができるため、従来のような膜形成による工程数の増加やチップの特性の変化を防ぐことができる。
【0024】
また、ビルドアップ基板等のような高価な基板を用いず、さらに、工程数の増加に伴うコストの増加を極力抑えることができるため、従来に比べて低コストな電極の再配置が可能となる。
【0025】
さらに、ワイヤのみでは剛性がないためフレームを用いることによりワイヤを支えることが可能となる。
【0026】
請求項8に記載の発明によれば、第一の電極に取り付けられたワイヤの他端を接着材によりフレームの枠部に固定することができる。
【0027】
これにより、チップ上に形成された第一の電極に取り付けられたワイヤの他端をフレーム枠部分に固定できるため、基板上の第二の電極に取り付ける際にワイヤがずれるのを防ぐことができ、確実な再配置が可能となる。
【0028】
【実施例】
以下に本発明の実施例を図面を参照して説明する。
【0029】
[第一の実施例]
まず、第一の実施例について説明する。
【0030】
図1に、基板上にICチップを取り付けた際の本実施例の全体構成図を示す。
【0031】
本実施例のフリップチップは、チップ搭載部3と枠部2とチップ搭載部3から枠部2に延びるリード部4とからなるフレーム1(詳細は後述する)を有している。
【0032】
そして、ICチップ8がフレーム1のチップ搭載部3に接着材等により固定され、ICチップ8に形成されたAlパッド7(本発明の第一の電極に相当する)にAuワイヤ6の一端が取り付けられ、さらにその他端は、基板10上の第二の電極12上にあるAuランド13に取り付けられている。
【0033】
次に、図2から図5を用いて、本実施例のフリップチップの取り付け方法について順に説明する。
【0034】
まず、図2に示すようなフレーム1を用意する。フレーム1は、銅、42アロイ等の材質から成り、図2(a)に示すように、正方形状のチップ搭載部3と、基板10上の第二の電極12上にあるAuランド13に対向するロの字型の枠部2と、チップ搭載部3から枠部2に向けて一定の仰角を成して対角に延びている4本のリード部4により構成されている。
【0035】
また、図2(b)に示すように、枠部2は中央で折れ曲がった形状2aになっており、さらに、図3(a)の部分的拡大図に示すように、枠部2の折れ曲がった形状の表面には絶縁性の接着材であるポリイミド9が接着されている。
【0036】
なお、枠部2は、図3(b)に示すように、その形状自体は平面形状とし、接着する部分に突出部9aを有するポリイミド9を形成した状態で取り付けてもよい。
【0037】
次に、図4に示すように、フレーム1のチップ搭載部3をICチップ8に接着材90により取り付ける。さらに、ICチップ8の任意の位置にあるAlパッド7に、既存の技術でAuワイヤ6をボンディングし、Alパッド7から枠部2に向けてAuワイヤ6を引き出し、ポリイミド9により接着する。かかる場合、Auワイヤ6は枠部2上であって、図1に示した基板10上の第二の電極12上にあるAuランド13に対向する位置に取り付けられる。
【0038】
そして、図5に示すように、フレーム1を搭載したICチップ8をフェイスダウンした状態で基板10上の第二の電極12上にあるAuランド13とAuワイヤ6との位置合わせを行い、パルスヒータ11により枠部2の上部から加熱、加圧し、Auワイヤ6とAuランド13とを接続することによりチップ8の実装を行う。
【0039】
以上説明したように本実施例によれば、フレーム1とAuワイヤ6のみでICチップ8上に配置されるAlパッド7を、基板10上の第二の電極12上にあるAuランド13へ再配置することができる。
【0040】
この結果、Auワイヤ6のみでICチップ8上のAlパッド7を、基板10上の第二の電極12上にあるAuランド13へ再配置することができるため、従来のような膜形成による工程数の増加やICチップ8の特性の変化を防ぐことができる。
【0041】
また、ビルドアップ基板等のような高価な基板を用いることもなく、比較的安価なフレームを一つ用意するだけでよいため、従来に比べて低コストな電極の再配置が可能となる。
【0042】
さらに、Auワイヤ6のみでは剛性が十分ではないためフレーム1を用いることによりAuワイヤ6を支えることが可能となる。
【0043】
また、基板10上の第二の電極12のピッチに応じてフレーム1のリード部4の長さや枠部3の大きさを決めることにより、かかる1種類のフレーム1により様々なピッチを有するICチップに対応することが可能となる。
【0044】
また、枠部2は中央で折れ曲がった形状になっており、その面には絶縁性の接着材であるポリイミド9が接着されている。
【0045】
この結果、フェイスダウンした状態でICチップ8を基板10上に圧着する場合に、枠部2が平坦な場合に比べ、圧着の際に加える圧力が少なくてすむ。
【0046】
尚、このような効果は、枠部2の形状を図3(b)に示したように平面形状とし、突出部9aを有するポリイミド9を形成した場合でも同様である。
【0047】
さらに、枠部2には絶縁性の接着材であるポリイミド9が接着されており、Alパッド7から引き出されたAuワイヤ6を接着によりフレーム枠部分2に固定されている。
【0048】
これにより、基板10上の第二の電極12に取り付ける際に、Auワイヤ6がずれるのを防ぐことができ、確実な電極の再配置が可能となる。
【0049】
また、ポリイミド9は絶縁物質であるため、ICチップ8上のAlパッド7とAuワイヤ6とフレーム1とが導通することにより、ICチップ8がショートすることを防ぐことができる。
【0050】
[第二の実施例]
次に、第二の実施例について説明する。
【0051】
フレーム1を取り付けたICチップ8を基板10にフェイスダウンした状態で圧着する際に、図6に示すように、Auワイヤ6を内側にて取り付ける必要がある場合がある。
【0052】
かかる場合、枠部2の上部から圧縮、加熱することができないため、チップ8の上にパルスヒータ11aをのせて加熱する。その際、基板10上の第二の電極には、Auランド13の代わりに、はんだランド14を形成しておく。そして、パルスヒータ11aの加熱により、ICチップ8、Auワイヤ6を通してはんだランド14に熱を伝えることによりはんだランド14を溶かし、その後、Auワイヤ6をはんだランド14により固定してICチップ8の実装を行う。
【0053】
本実施例によれば、Auワイヤ6を内側にて取り付ける必要がある場合においても、第一の実施例と同様な効果を得ることができる。
【0054】
[第三の実施例]
次に、第三の実施例について説明する。
【0055】
基板10上の第二の電極12のピッチが、例えば150〔μm〕との制限がある時に、さらにその半分の75〔μm〕のピッチを作るために、基板10上に千鳥状に配置した第二の電極12上のAuランド13を形成することがある。
【0056】
かかる場合、図7に示すように、径の小さい枠部2aを枠部2の内側に取り付けるようにすればよい。
【0057】
あるいは、図8に示すように、枠部2の一部をカットし、カットされた部分は枠部2の外側にAuワイヤ6を取り付け、カットされない部分は枠部2の内側にAuワイヤ6を取り付けるようにすればよい。
【0058】
なお、図7,8は、フレーム2の右半分だけを示した図である。
【0059】
本実施例によれば、基板10上の第二の電極12のピッチを小さくするため、基板10上に第二の電極12上にあるAuランド13が千鳥上に配置してある場合でも、それに対応したAlパッド7の再配置が可能となる。
【0060】
[第四の実施例]
次に、第四の実施例について説明する。
【0061】
ICチップ8の実装に際しては、実装後に図9の左面に示すように、エポキシ系の樹脂15等によりICチップ8全体を充填させる(オーバーコート)ことができる。
【0062】
また、図9の右面に示すように、エポキシ系の樹脂にシリコンフィラーを混ぜた樹脂25等をICチップ8のAuワイヤ6の部分にのみ充填させる(アンダーフィル)ことも可能である。
【0063】
本実施例によれば、Auワイヤ6同士の接触、断線の発生を防ぐことができ、また、耐湿性を向上させることができる。
【0064】
[第五の実施例]
次に、第五の実施例について説明する。
【0065】
図10に示すように、ICチップ8の実装に際して、フレーム1を用意する時に、リード部4の長さや俯角(図中のθに相当する)を変えたものを用意する。
【0066】
本実施例によれば、ICチップ88と抵抗等の他のSMD(Surface Mount Device)部品16とを重ねて実装することができる。
【0067】
[第六の実施例]
次に、第六の実施例について説明する。
【0068】
図11に示すように、ICチップ8の実装に際して、箱型の形状を有するフレーム17を用い、その底面にICチップ8を実装する。この時、ICチップ8上及びICチップ8とフレーム17との間には樹脂35を充填させておく。
【0069】
本実施例によれば、ICチップ8から発生する熱をフレーム17を通して基板10上に逃がすことができるため、熱伝導性を向上させることができる。
【0070】
[第七の実施例]
次に、第七の実施例について説明する。
【0071】
通常ICチップ8の裏面電位は通常一定値とはならないため、その電位の変化による特性の変化が生じる場合がある。
【0072】
かかる場合、図12に示すように、ICチップ8の表面にフレーム1を取り付けるのではなく、ICチップ8の裏面にフレーム1を取り付ける。この時、フレーム1の一部が基板10上に接地されているものとする。なお、ICチップ8の裏面にフレーム1を取り付ける際には、導電性のもの例えば、銀ペースト等で取り付けるものとする。
【0073】
本実施例によれば、フレーム1をICチップの裏面に取り付け、基板10上に接地することにより、裏面電位を一定(0電位)にすることができるため、電位の変化による特性の変化を防ぐこともできる。
【図面の簡単な説明】
【図1】基板上にICチップを取り付けた際の第一の実施例を表す全体構成図。
【図2】第一の実施例を表すフレームの図であり、(a)上面図(b)側面図である。
【図3】第一の実施例を表す枠部の一部の拡大図であり、(a)中央で折れ曲がっている形状の枠部を表す図(b)枠部が突出した形状となるように接着材を取り付けた図である。
【図4】第一の実施例を表すフレームにICチップを取り付けた図であり、(a)上面図(b)側面図である。
【図5】第一の実施例を表すAuランドにより圧着実装する工程を示した図である。
【図6】第二の実施例を表すはんだランドにより圧着実装する工程を示した図である。
【図7】第三の実施例を表す径の小さい枠部を内側に取り付けた図である。
【図8】第三の実施例を表す枠部の一部をカットした図である。
【図9】第四の実施例を表す実装品にオーバーコート、アンダーフィルを行った図である。
【図10】第五の実施例を表すICチップにSMD部品等を重ねて実装した図である。
【図11】第六の実施例を表すリードを箱型形状にしてその底面にチップを取り付けた図である。
【図12】第七の実施例を表すICチップの裏面にフレームを取り付けた図である。
【図13】従来のビルドアップ基板を用いた電極の再配列を表す図である。
【符号の説明】
1…フレーム 2…枠部 3…チップ搭載部 4…リード部 6…Auワイヤ7…Alパッド 8…ICチップ 9…ポリイミド 10…基板 11…パルスヒータ 11a…パルスヒータ 12…第二の電極 13…Auランド 14…はんだランド 17…フレーム
Claims (8)
- 第一の電極を有するICチップと、
前記ICチップを搭載するチップ搭載部と、枠部と、前記チップ搭載部から前記枠部に延びるリード部とを有するフレームと、
前記第一の電極にその一端が接続され、その他端が前記枠部に固定された状態にて、基板上の第二の電極に接続されているワイヤとを有することを特徴とするフリップチップ。 - 前記枠部には少なくとも前記ワイヤを固定する部分に接着材が取り付けられていることを特徴とする請求項1に記載のフリップチップ。
- 前記接着材は、絶縁物質から成ることを特徴とする請求項2に記載のフリップチップ。
- 前記接着材は、前記枠部に少なくとも前記ワイヤを固定する部分が突起した形状となるように取り付けられることを特徴とする請求項2又は3に記載のフリップチップ。
- 前記枠部は、前記枠部の中央で折れ曲がった形状を有することを特徴とする請求項1乃至4の何れかに記載のフリップチップ。
- 前記フレームは、径が小さな別の枠部をさらに前記枠部の内側に有することを特徴とする請求項1乃至5の何れかに記載のフリップチップ。
- チップ搭載部と、枠部と、前記チップ搭載部から前記枠部に延びるリード部とを有するフレームを用意する工程と、
前記フレームのチップ搭載部にICチップを取り付ける工程と、
前記ICチップ上の第一の電極にワイヤの一端を取り付けるとともに、前記ワイヤの他端を前記枠部に固定する工程と、
基板上に形成された第二の電極に、前記枠部に取り付けられた前記ワイヤの他端を取り付ける工程とを備えることを特徴とするフリップチップの取り付け方法。 - 前記第一の電極に取り付けられた前記ワイヤの他端を前記フレームの枠部に取り付ける工程は、接着材により取り付けることを特徴とする請求項7に記載のフリップチップの取り付け方法。
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