JPH10303059A

JPH10303059A - 多レベル相互接続技術を有するコンデンサ

Info

Publication number: JPH10303059A
Application number: JP10108945A
Authority: JP
Inventors: Hormazdyar M Dalal; ホルマジャー・ミコチャー・ダレル; Gene Joseph Gaudenzi; ジーン・ジョゼフ・ゴデンジー; Rebecca Y Gorrell; レベッカ・ヤン・ゴレル; Mark A Takacs; マーク・アンソニー・タカクス; Jr Kenneth J Travis; ケネス・ジョゼフ・トラビス・ジュニア
Original assignee: International Business Machines Corp
Current assignee: International Business Machines Corp
Priority date: 1997-04-30
Filing date: 1998-04-20
Publication date: 1998-11-13
Anticipated expiration: 2018-04-20
Also published as: JP3024097B2

Abstract

(57)【要約】【課題】多レベル相互接続技術を有するコンデンサお
よびその製法を提供する。【解決手段】また最初にコンデンサを得る工程を含
め、コンデンサを１つの対象に電気的に接続するプロセ
スが開示される。少なくとも１つのソルダ・ボールが再
流され、コンデンサに確保される。ソルダ・ボールは、
接触部材を介してコンデンサと電気的に連絡する。この
再流されたソルダ・ボール上に低融点の金属が確保され
る。これは多くの仕方で行うことができる。好ましい仕
方は、マスクをソルダ・ボール上に置き、マスクの開口
を通してソルダ・ボールの一部が露出するようにするこ
とである。マスクを介して、ソルダ・ボールの露出表面
に少なくとも１つの低融点金属の層を付着する。これに
よって、多層相互接続キャップを有するコンデンサが形
成される。低融点金属は、ソルダ・ボールの表面と相互
作用し、共晶または液化部分のキャップを形成する。こ
のキャップ部分が次いで対象と接合される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】関連特許出願本特許願は、１９９６年１０月３１日に出願された「FL
IP CHIP ATTACH ONFLEXIBLE CIRCUIT CARRIER USING CH
IP WITH METALLIC CAP ON SOLDER」という名称の、本願
の譲渡人に譲渡され、参照することにより本明細書にそ
の開示が含まれている米国特許出願番号０８／７４０５
７１の一部継続出願である。

【０００２】本特許願はまた、「CAPACITOR WITH MULTI
LEVEL INTERCONNECTION TECHNOLOGYAND PROCESS THEREO
F」という名称の、Attorney Docket No. F19-96-155で
１９９７年４月に出願され、本願の譲渡人に譲渡され、
参考のために本願にその開示が含まれている米国特許出
願に関連するものである。

【０００３】

【発明の属する技術分野】本発明はフリップ・チップ・
アタッチ（ＦＣＡ）技術を用いた回路キャリアに対する
改良された低温コンデンサ取付け方法に関する。詳細に
いうと、本発明はマルチレベルの相互接続技術を用い
て、少なくとも１つの多絶縁層のコンデンサを基板に直
接取り付けることができる構造に関する。カードへのこ
のようなコンデンサの直接取付け方法にも関する。

【０００４】

【従来の技術】電子製品は通常、複数の電気要素を含
む。電気要素には、例えば論理チップ、メモリ・チッ
プ、レジスタ・チップ、レジスタ、コンデンサが含まれ
るが、これらに限定されるものではない。

【０００５】複雑な機能の性能が必要な、ハイエンド・
コンピュータＣＰＵｓ用の電子製品の生産においては、
通常アセンブリの少なくとも３つの階層レベルが必要で
ある。

【０００６】階層的アセンブリの第一レベルでは、要素
は通常セラミックまたは有機ラミネートでつくられたキ
ャリアに接続され、公知のシーリング方法および冷却方
法に従って組み立てされたキャリアは、モジュールと呼
ばれる。

【０００７】本技術分野で一般に公知のキャリアには、
セラミックや有機ラミネートを含む多数の型式がある。
一般的に、セラミック・キャリアはアルミナまたはガラ
スで作られる。セラミックは丈夫であるが、コストが高
くつくきらいがある。有機ラミネートには２つの型式が
ある。１つは通常エポキシ化合物で作られ、一般的に厚
くて硬い。他の型式はポリイミドで作られ柔軟である。
キャリアは、一般的に少なくとも１つの金属の相互接続
ラインを含む。

【０００８】アセンブリ階層の第二レベルにおいては、
モジュールがカードに接続される。カードは通常、少な
くともカードの１つの側にプリント回路を有する有機ラ
ミネートで作られる。

【０００９】アセンブリ階層の第三のレベルでは、カー
ドがボードに接続される。

【００１０】電子回路に典型的に使用されるコンデンサ
のインダクタンスは一般的に無視しうるほど小さい。こ
のことは、複数の回路を同時にスイッチすることによる
電流の突然の流れによって生じる逆電位は有害であるの
で、歴史的に真実であった。従って、逆電位は可能なす
べての点で最小化されなければならない。しかし、離れ
たコンデンサを電気的および機械的に回路キャリア・カ
ードに取り付けるために用いられる方法はコンデンサの
インダクタンスを高めるきらいがある。工業的には多数
の取付け方法が用いられている。

【００１１】ワイア・ボンド技術を用いる取付け方法
は、ワイアの長さに沿って電流が流れるために、インダ
クタンスが高いことが判明している。

【００１２】ＴＡＢ（tape-automated-bonding）を用い
る他の取付け方法は、集積回路チップの取付けに最も利
用される。ＴＡＢもまたコンデンサのインダクタンスを
さらに増加することが知られている。

【００１３】第三の取付け方法はＣ４（controlled col
lapse chip connection）技術を用いるものである。Ｃ
４取付け方法は、チップの第一レベルのアセンブリに成
功裏に用いられてきた。Ｃ４相互接続は、基本的に２つ
の主要な要素を含む。１つはボール・リミテイング冶金
（ＢＬＭ）と言われるはんだ湿潤パッドであり、もう１
つはソルダ・ボールである。ＢＬＭは通常、Ｃｒまたは
ＴｉＷのような接着層と、銅またはニッケルのようなは
んだリフロー可能層を含む。ＢＬＭの材料とその厚み
を、相互接続構造に信頼性の高い電気的、機械的および
熱的安定性を付与するように選択するのが賢明である。
Ｃ４に使用されるはんだ材料は低い比率のスズ／鉛合金
が好ましい。スズ／鉛合金は、ＢＬＭ中の銅とスズの間
の反応を低減するために、最もよく使用される。これ
は、銅−スズ金属間化合物は高い応力のフィルムを形成
し、これがチップのパシベーションとなるポリイミドを
損なうからである。加えて、この合金はより望ましい熱
疲労特性を達成するために用いられる。

【００１４】セラミックは現在の設計上の考えと両立し
難いので好ましくない。例えば、特にいくつかのマイク
ロプロセッシング分野での製品の小型化、コスト低減お
よび低コンダクタンスの要求のために、パッケージング
にセラミック基板を効果的に使用することは難しい。現
行のＣ４技術を、キャリア・カード上に直接チップを取
り付ける（ＤＣＡ）ために用いることを制約するいくつ
かの問題がある。最も大きな問題は、標準的なＣ４技術
は接合温度が比較的高いことである（約３４０℃から約
３８０℃までの間）。カードに使用される有機物質の相
転移温度よりも、接合温度が高いために、有機のカード
材料を使用することができない。

【００１５】一般的に、ＤＣＡ接合温度を低下するため
に、２つの方法があり、両法は上記の問題を軽減するも
のである。好ましい結果を得るために、基板またはソル
ダ・ボールのいずれかを改良または処理することができ
る。

【００１６】基板を処理または改良する多くの試みがな
されている。ＩＣチップをＣ４を有する有機回路キャリ
ア・カードに取り付けるための一般的スキームには、
「スズ被覆」基板が含まれる。「スズ被覆」基板は、コ
ーティング領域で共晶組成合金で処理された標準的な基
板からなり、プレコーティングとも言われる。プレコー
ティングされた基板は、次にチップのベース上で、標準
的なＣ４ソルダ・ボールと作用される。

【００１７】ダイレクト・チップ・アタッチ（ＤＣＡ）
に対する接合温度を下げる第二の試みは、低融点のソル
ダオンチップ（ＳＯＣ）Ｃ４を提供することである。１
つの方法では、鉛の多い底部とスズの多い最上部からな
る十分に厚く、不均一な異方性カラムから共晶合金が形
成される。次に、この出来上がった非再流カラムをカー
ドのコンダクターに接合する。このような不均一なスキ
ームにおいて、スズの多い最上部の物質は鉛の多い底部
の物質と反応して共晶合金を形成する。しかし、鉛とス
ズは急速に相互拡散して、スズの含量が共晶合金のそれ
よりも少ないはんだ合金を形成するので、共晶組成は単
に過渡的なものである。その結果出来る合金の融点は要
求される共晶温度よりも高く、接合は不十分である。さ
らにスズの含量が高いためにＢＬＭの崩壊の問題が残
る。

【００１８】熱力学的に推進される相互拡散の傾向を克
服する１つの方法は、バリア金属層によって低融点組成
が高融点組成から分離される構造を含む。この構造はは
んだ物質の階層を示す。しかし、この構造において高融
点はんだのカラムは一般的にリフローされない。スタッ
クされるはんだはリフローされないので、ソルダ・スタ
ックとＢＬＭの接着パッドの間で冶金学的な反応は生じ
ない。ソルダ・スタックとＢＬＭの接着パッドの間に冶
金学的な反応がなければ、Ｃ４接合の機械的保全は悪い
ことが知られている。

【００１９】他の方法は、スズ鉛スズの不均一なソルダ
・スタックを使用することを含む。この方法では、底部
のスズ層がＢＬＭ中の銅と金属間化合物を作るのに用い
られる。金属間化合物は機械的強度を付加する。最上部
のスズの層は下の鉛と合金化する。最上部のスズ／鉛合
金は局所的な共晶形成を提供するが、これは単に過渡的
なものである。過渡的な液体相の形成は、チップの接合
を悪くするので、避けなければならない、再流接合の１
つの様相である。

【００２０】不均一なソルダ・スタックが金属間化合物
の形成の熱力学的ポテンシャルのある金属、例えばＴＡ
Ｂが金スズ冶金で構成されているならば、チップ接合の
製造様相はより影響を受けやすいものになる。このよう
な場合には、不均一はスタックのスズの部分だけを加熱
するように注意しなければならない。

【００２１】この発明の目的には、低融点組成だけで構
成されたソルダ・ボールは、高スズ含量が接着層（ＢＬ
Ｍ）の銅と反応し、厚い金属間化合物層となるので好ま
しくない。反応したＢＬＭ中の高い応力はソルダ・パッ
ド不良とデラミネーションを生じ、絶縁破壊を生じるこ
とが知られている。加えて、低融点金属だけで構成され
る共晶ソルダ・バンプは電子移動が悪く、熱疲労寿命が
短い傾向がある。低融点の共晶はんだは、熱移動のため
に、ボイドの形成を増加出来ることも知られている。ボ
イドの形成と熱移動は回路不良を生じる。

【００２２】不均一で異方性のソルダ・カラムの他の欠
点は、この構造が回路の電気的テストに貢献しないこと
である。電気的プローブが、テスト中に低融点カバリン
グの中に埋没し、ソルダ・ボールの一貫性が低下するの
で、チップをキャリアに接合する前に回路をテストする
ことが望ましい。

【００２３】このように、複数の電極を有するコンデン
サをカードに取り付ける方法についてのニーズがある。
これを達成する１つの方法は、高融点はんだが最上部表
面上で低融点金属で覆われているソルダ・アセンブリを
提供することである。その後のリフローによってその低
融点金属は少なくとも一部が高融点はんだである共晶は
んだを形成する。

【００２４】

【発明が解決しようとする課題】従って本発明の目的の
一つは、有機回路カードにダイレクト・デバイス・アタ
ッチメントを行う方法と構造を提供することである。

【００２５】本発明の他の目的は、ダイレクト・デバイ
ス・アタッチメントのためのコンデンサを作成する方法
を提供することである。

【００２６】本発明の他の目的は、ダイレクト・チップ
・アタッチメントおよび他の技術を用いて、デバイスを
カード上に同時に接合する方法を提供することである。

【００２７】本発明の他の目的は、性能が増した回路カ
ード／コンデンサ・アセンブリを提供することである。

【００２８】本発明の他の目的は、電気的テストとバー
ンイン・プロトコルと両立するコンデンサ／キャリア・
カード・アセンブリを作ることである。

【００２９】

【課題を解決するための手段】従って、１つの側面にお
いて、本発明は少なくとも１つの低融点金属キャップを
有するコンデンサを形成するプロセスで、（ａ）前記ソ
ルダ・ボールが前記コンデンサと電気的に交信するよう
に、前記コンデンサに少なくとも１つの高融点ソルダ・
ボールを確保し、（ｂ）前記マスク中の前記開口の少な
くとも１つの部分が、前記ソルダ・ボールの少なくとも
１つの部分と適応し露出するように、少なくとも１つの
開口を有するマスクを前記ソルダ・ボール上に置き、
（ｃ）少なくとも１つの低融点金属の少なくとも１つの
層を前記マスク内の前記開口を通して前記ソルダ・ボー
ルの前記露出表面上に付着させ、それによって、前記少
なくとも１つの低融点金属キャップを有する前記コンデ
ンサを形成することを含むものである。

【００３０】他の態様において、本発明は、デバイス・
キャリアと少なくとも１つのソルダ・ボールを有する前
記デバイス・キャリアと電気的に接続した少なくとも１
つコンデンサを含み、前記ソルダ・ボールが前記コンデ
ンサ上の電気的フィーチャと連絡する高融点はんだであ
り、前記ソルダ・ボールの部分が少なくとも１つの低融
点金属のコーティングを有し、前記低融点金属の一部が
共晶フィレットを形成し、前記共晶フィレットが前記デ
バイス・キャリアと電気的に接触することによって形成
されるパッケージを含む。

【００３１】さらに他の態様において、本発明は少なく
とも１つのソルダ・ボールを含み、前記ソルダ・ボール
が前記コンデンサ上の電気的フィーチャと連絡する高融
点ソルダを含み、前記ソルダ・ボールの一部が少なくと
も１つの低融点金属のコーティングを有し、それによっ
てコンデンサを形成することを含む。

【００３２】さらに他の態様において、本発明は、少な
くとも１つのソルダ・ボールを含み、前記ソルダ・ボー
ルが前記コンデンサ上の電気的フィーチャと連絡する高
融点はんだを含み、前記ソルダ・ボールの一部が少なく
とも１つの共晶はんだのコーティングを有しており、こ
れによりコンデンサを形成することを含む。

【００３３】

【発明の実施の形態】本発明との関連で用いられる「ソ
ルダ・ボール」と言う言葉は、鉛とスズが結合され、少
なくとも１つのリフロー・サイクルを通り「ソルダ・ボ
ール」が形成されることを意味することに留意された
い。本発明との関連で用いられる「ソルダ・ボール・ア
センブリ」と言う言葉は、ソルダ・ボールが相互作用
し、接触部材と共にリフローしたことを意味する。接触
部材は、ソルダ・ボールと下層の物体の間の接続で、Ｂ
ＬＭであってもよい。したがって、当業者には、本発明
がこれらの形成済みのソルダ・ボールまたはＣ４の改良
であることは明白である。

【００３４】本発明の方法は、低融点金属がすでに再流
した鉛−スズソルダ・ボール上に付着されるソルダ・ボ
ールの構成を形成することを教示する。低融点金属は融
点が約２５０℃以下の金属である。同時に高融点金属は
約２５０℃以上の融点の金属である。リフローした鉛−
スズソルダ・ボールは相互作用し、上層の低融点金属と
合金を作る。鉛−スズソルダ・ボール中の鉛の一部だけ
が熱力学的に反応して、ソルダ・ボール上に共晶はんだ
スズ合金の１つの容積だけが形成されるようにする。多
数回の共晶溶融サイクルの後でさえ、さらなる相互拡散
は比較的少ないか無いことが見出された。共晶液体の容
積は、カバーされたソルダ・ボールを物体に接合した後
でさえ、接合温度が共晶温度に上昇したときは、何時で
も残存する。これは、共晶液体相が過渡的である不均一
なスタック金属と対照的である。このように固形ソルダ
の塊の最上部の共晶液体の望ましい容積がバリア無しで
形成される。

【００３５】低融点金属でキャップされたソルダ・ボー
ルを使用するはんだ相互接続方法が望ましい。この方法
はパッケージ基板の如何なる高いレベルに対しても、ダ
イレクト・コンデンサ・アタッチメントが出来る。この
方法はキャリアまたは基板のスズ化を必要としない。ま
た共晶温度よりもわずかに高い温度にあげた場合、液体
の共晶はんだは液体はんだのフィレットを形成して、ワ
イアのすべての側面を流れる。フィレットとは溶融状態
で、表面を流れるはんだのリボンである。この液体フィ
レットの形成によって、界面で応力が低減するために、
熱疲労寿命が大幅に改良される。加えて、液体フィレッ
トの形成は、チップの交換とフィールド修復が要求され
るときに、チップを取り除くための容易な手段を提供す
る。本発明の方法と構造によってパフォーマンスと収率
が高められる。

【００３６】これらの方法、技術および金属被覆的構造
は、種々の複雑なデバイスを基板およびパッケージ階層
の任意のレベルに直接取り付けることを容易にする。そ
れによって、製品はより経済的になり、デザインの選択
肢が増し、製品はよりコンパクトになる。

【００３７】そこで、同じ参照数字は同じかまたは同様
の部分を表す図面を総括的に、また図１を特に参照する
と、多層絶縁コンデンサ１０上のＣ４のような通常のソ
ルダ・ボール１８の断面が示されている。この例ではソ
ルダ・ボール１８ははんだ湿潤パッドＢＬＭ１６上のリ
フロー高融点ソルダ・ボール（約９７％のＰｂと約３％
のＳｎ）である。はんだ湿潤パッドＢＬＭ１６はショー
テイング・バー１２に接触している。

【００３８】ショーテイング・バー１２は、電気的にコ
ンデンサ１０の内部電極１１に接続する。ある範囲のキ
ャパシタンスの値をもたらすために、電極の異なったセ
ットを接続する何本かのショーテイング・バーがあって
もかまわない。ショーテイング・バー１２はＣｒ、Ｃｒ
−Ｃｕ−Ｃｒ、Ｃｒ−Ｃｕ、Ｔｉ、ＴｉＷ、Ａｌまたは
その合金を含む群から選ぶことができる。

【００３９】ソルダ・ボール１８は典型的には約２５０
℃を超す融点を有する。ソルダ・ボール１８はＡｇ、Ａ
ｕ、Ｂｉ、Ｉｎ、Ｐｂ、Ｓｎまたはその合金を含む。ソ
ルダ・ボール１８は周知の任意の方法によって形成でき
る。ソルダ・ボール・アセンブリはソルダ・ボールとそ
の下の構造の間の層からなる。

【００４０】図１において、たとえばソルダ・ボールは
１８で表され、その下の構造は多層絶縁コンデンサ１０
である。はんだ湿潤パッドＢＬＭ１６とショーテイング
・バー１２は物理的接続を形成する。ソルダ・ボール・
アセンブリ１４はソルダ・ボール１８、はんだ湿潤パッ
ドＢＬＭ１６およびショーテイング・バー１２の組み合
わせである。

【００４１】図２は低融点はんだ２３などの低融点金属
２３がキャップされソルダ・ボール２５を形成するため
に、ソルダ・ボール１８の最上部表面に付着される本発
明の好ましい実施形態を説明する。低融点金属２３のキ
ャップはビスマス、インジウム、スズまたはその合金を
含む群から選ばれることが好ましい。より好ましい実施
形態では、低融点金属２３のキャップはスズである。こ
れらの金属はいずれも電気めっきまたは蒸着または何ら
かの周知の技術を使用して付着できる。

【００４２】図３は金属マスク２０などのマスク２０が
Ｃ４ソルダ・ボール１８上に整列された後のソルダ・ボ
ール１８の断面を示して、本発明の実施形態の１つを説
明する。図３に使用されている金属マスク２０は、高融
点はんだ１８を付着するために使用された最初のマスク
と同じかまたは異なっていてもよい。金属マスク２０は
「ジグと取付具」の構成を用いて整列されることがで
き、これは個々の離れたコンデンサ１０の集合を適切な
場所に保つ。ジク／取付具構成は周知の方法で達成され
る。低融点金属２３はソルダ・ボール１８の最上部上に
付着される。これによって、キャップされたソルダ・ボ
ール２５ができ、それは低融点金属２３のキャップを有
するソルダ・ボール１８を含む。

【００４３】図４は、金属被覆４７を有し、はんだ接合
４５を形成する回路キャリア・カード４０に接合された
後のキャップされたソルダ・ボール２５の断面を示す。
金属被覆４７は線またはパッドでよい。金属被覆４７は
Ｃｕ、Ｃｒ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ａｕ、Ｃｏ相化Ｃｒ−Ｃｕま
たはその合金を含む群から選ばれる。金属被覆４７は銅
（Ｃｕ）であることが望ましい。

【００４４】接合熱サイクルの間、キャップ２３ともい
われるソルダ・ボール１８上の低融点金属カバリング２
３はソルダ・ボール１８と合金を作り、約１８３℃で融
解する共晶組成４３を形成する。形成される共晶組織４
３の量は、ソルダ・ボール１８の上面に付着される低融
点金属２３の量によって決定される。

【００４５】相互作用している共晶組成４３の容積は、
露出されている金属被覆４７を含むのに十分でなければ
ならない。ソルダ・ボール１８の最上部に付着された低
融点金属２３の量は、多くの因子に依存する。低融点金
属２３は以下のパラメーターのすべてに適合すべきであ
るが、かならずしも適合する必要はない。第一に、共晶
液体の全容積は、少なくとも約１０立方ミル、最大約４
０立方ミルであるべきである。例えば、厚さが約０．７
から約２．５ミルのスズのキャップ２３は必要な容積の
共晶組成４３を作るであろう。共晶組成４３の容積は、
好ましくは約１２立方ミルと約３５立方ミルの間であ
り、これは約０．８から１．６ミルのスズの厚みに相当
する。第二に、形成される共晶４３の容積は、ソルダ・
ボール１８の最低約５％、最大約９０％でなければなら
ない。共晶４３の容積は、ソルダ・ボールの容積の約３
５％であることが好ましい。第三に、金属２３はソルダ
・ボール１８の露出面積の最低約１０％、最大約９０％
を覆っていなければならない。金属２３は、好ましくは
ソルダ・ボール１８の露出表面の最低約３０％、最大約
５０％を覆っていなければならない。第三に、低融点金
属２３の平均厚みは、最低約１５マイクロメートル、最
大約５０マイクロメートルでなければならない。低融点
金属２３の平均厚みは、約３５マイクロメートルである
ことが好ましい。

【００４６】好ましい実施形態において、最大リフロー
接合温度は約１９０℃から約２６０℃であり、少なくと
も最低約１５秒、最大約９０秒間維持される。また好ま
しい実施形態では、リフロー接合温度は最低約１８３℃
で少なくとも約３０秒であり、最大約５分である。

【００４７】デバイス間の電気的接続（たとえばコンデ
ンサ１０と回路カード４０）を保護するために、デバイ
スの上や下に適したカプセル充填物を提供し硬化させる
ことができる。カプセル充填の使用は、コンデンサ１０
の寸法が非常に小さく、コンデンサ内の熱発生が限られ
ているので任意である。

【００４８】好ましい実施形態では、適切な開口２６を
有するように設計されたマスク２０は、取り付けられた
ソルダ・ボール・アセンブリ１４とソルダ・ボール１８
を有するコンデンサ１０上に整列される（図３参照）。
マスク２０はマスク開口２６を通して、少なくともソル
ダ・ボール１８の最上部を含む領域を露出しなければな
らない。それによってできるアセンブリは次いではんだ
蒸着器の内部に位置され、約１．３ミルのスズ２３がマ
スクによって露出される領域の上に付着される。

【００４９】このアセンブリは、次いで分解され、マス
ク２０が取り除かれる。スズ・キャップ２３を有するソ
ルダ・ボール１８は次いでリフローされる。好ましい実
施形態では、キャップされたソルダ・ボール１８は、二
三を挙げれば、乾燥窒素、生成ガスまたは水素雰囲気中
にリフローされる。

【００５０】他の好ましい実施形態では、被覆されたソ
ルダ・ボール１８は、高くても約２００℃の最高温度ま
で純粋の水素雰囲気中でリフローされる。この操作は、
高融点ソルダ・ボール１８の最上部に共晶合金を形成す
る。そのように形成された共晶合金４３は、数回のリフ
ロー後においても離れて残存する。コンデンサ１０は周
知の方法によって有機キャリア・カード（図示せず）上
の基板に接合できる。基板は銅のフィーチャを有するこ
とが好ましい。

【００５１】接合を容易にするための工程を追加できる
が、示されていない。たとえば基板の銅のフィーチャの
上にフラックスが分配される。コンデンサ上のソルダ・
ボールは有機カード上の銅のフィーチャに対して整列さ
れる。アセンブリされた部品は、次いでベルト・ファー
ネスに置かれる。ファーネスは窒素の雰囲気を有し、組
み立てた部品は加熱される。好ましい実施形態では、熱
は少なくとも１つの焦点ＩＲランプによって供給され
る。組み立てられた部品がファーネス中で加熱された場
合、高融点ソルダ・ボールの最上部上の共晶はんだは融
解し、対象物上に接合が形成される。たとえば回路キャ
リア・カードはインターポーザ、第一レベルのパッケー
ジ、ＰＣＭＣＩＡカード、デスク・ドライブ、第二レベ
ルのパッケージまたはマザー・ボードであってもよい。
保護の為に、Ｃ４ソルダ・ボールを囲む内包物質と共
に、適切なエポキシまたはポリアミドを基材とした内包
物質をコンデンサの下に置くことができる。

【００５２】まとめとして、本発明の構成に関して以下
の事項を開示する。

【００５３】（１）デバイス・キャリアと、少なくとも
１つのソルダ・ボール（solder ball）を有する前記デ
バイス・キャリアと電気的に接続した少なくとも１つの
コンデンサを含み、前記ソルダ・ボールが前記コンデン
サ上の電気的特徴と交信する高融点はんだであり、前記
ソルダ・ボールの１部分が少なくとも１つの低融点金属
のコーティングを有し、前記低融点金属の１部分が共晶
フィレットを形成し、前記共晶フィレットが前記デバイ
ス・キャリアと電気的に接触することによって形成され
るパッケージ。（２）前記ソルダ・ボールがＡｇ、Ａｕ、Ｂｉ、Ｉｎ、
Ｐｂ、Ｓｎまたはその合金からなる群から選ばれている
上記（１）に記載のパッケージ。（３）前記ソルダ・ボールが鉛−スズ合金を含む上記
（１）に記載のパッケージ。（４）前記ソルダ・ボールが鉛−スズ合金を含み、前記
合金が最低約２％、最高約１０％のスズを含む上記
（１）に記載のパッケージ。（５）前記ソルダ・ボールが鉛−スズ合金を含み、前記
合金が最低約３％のスズを含む上記（１）に記載のパッ
ケージ。（６）前記低融点金属がビスマス、インジウム、スズま
たはその合金からなる群から選ばれている上記（１）に
記載のパッケージ。（７）前記低融点金属が、前記ソルダ・ボールの前記露
出表面の最低約１０％、最高約９０％をカバーする上記
（１）に記載のパッケージ。（８）前記低融点金属が、前記ソルダ・ボールの前記露
出表面の最低約３０％、最高約５０％をカバーする上記
（１）に記載のパッケージ。（９）前記低融点金属が、前記ソルダ・ボールの前記露
出表面の最低３５％をカバーする上記（１）に記載のパ
ッケージ。（１０）前記低融点金属の平均厚みが約１５マイクロメ
ートルから約５０マイクロメートルの間である上記
（１）に記載のパッケージ。（１１）前記低融点金属の平均厚みが約３５マイクロメ
ートルである上記（１）に記載のパッケージ。（１２）前記低融点金属が前記ソルダ・ボールの容積の
約５％から約９０％の間の共晶容積を形成する上記
（１）に記載のパッケージ。（１３）前記低融点金属が前記ソルダ・ボールの容積の
最低約３５％である共晶容積を形成する上記（１）に記
載のパッケージ。。（１４）前記ソルダ・ボールが少なくとも１つの接触部
材上にあり、前記少なくとも１つの接触部材が少なくと
も１つのはんだ湿潤パッドと少なくとも１つのショーテ
イング・バーを含む上記（１）に記載のパッケージ。（１５）前記キャリア・パッケージが、それに確保され
た少なくとも１つの電子デバイスを有する上記（１）に
記載のパッケージ。（１６）前記ソルダ・ボールが少なくとも１つの接触部
材上にあり、前記少なくとも１つの接触部材が少なくと
も１つのはんだ湿潤パッドと少なくとも１つのショーテ
イング・バーを含む上記（１）に記載のパッケージ。（１７）前記キャップを有する前記コンデンサが、少な
くとも１つの第二の対象に対して確保され、前記第二の
対象が回路キャリア・カードと基板からなる群から選ば
れた上記（１）に記載のパッケージ。（１８）前記回路キャリア・カードが有機の回路キャリ
ア・カードである上記（１７）に記載のパッケージ。（１９）前記有機の回路キャリア・カード材料がエポキ
シとポリイミドからなる群から選ばれた上記（１８）に
記載のパッケージ。（２０）前記回路キャリア・カードが、インターポー
ザ、第一レベルのパッケージ、ＰＣＭＣＩＡカード、デ
スク・ドライブ、第二レベルのパッケージまたはマザー
・ボードからなる群から選ばれた上記（１７）に記載の
パッケージ。（２１）少なくとも１つのソルダ・ボールを含み、前記
ソルダ・ボールが前記コンデンサ上の電気的特徴と交信
する高融点はんだを含み、前記ソルダ・ボールの１部分
が低融点金属の少なくとも１つのコーティングを含むこ
とにより形成されるコンデンサ。（２２）少なくとも１つのソルダ・ボールを含み、前記
ソルダ・ボールが前記コンデンサ上の電気的特徴と交信
する高融点はんだを含み、前記はんだの１部分が共晶は
んだの少なくとも１つのコーティングを有することによ
り形成されるコンデンサ。

【図面の簡単な説明】

【図１】再流したソルダ・ボールとアセンブリを示す通
常の高融点Ｃ４の断面図である。

【図２】低融点金属キャップが図１のＣ４構造の最上部
に付着される本発明の好ましい実施形態の図である。

【図３】図２の本発明の構造の製造時に生じる中間段階
の断面図である。

【図４】接合後の図２に示された単一のスズのキャップ
のあるソルダ・ボール相互接続の拡大断面図である。

【符号の説明】

１０コンデンサ１１内部電極１２ショーテイング・バー１４ソルダ・ボール・アセンブリ１６はんだ湿潤パッドＢＬＭ１８高融点ソルダ・ボール２０金属マスク２３低融点ソルダ・ボール２５キャップ済みソルダ・ボール２６開口４０回路キャリア・カード４３共晶組成４５はんだジョイント４７金属被覆

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者ジーン・ジョゼフ・ゴデンジーアメリカ合衆国10560 ニューヨーク州ノース・サレムオーク・リッジ・ロード 38 (72)発明者レベッカ・ヤン・ゴレルアメリカ合衆国12540 ニューヨーク州ラグレンジビルアンドリュー・ロード 373 (72)発明者マーク・アンソニー・タカクスアメリカ合衆国12603 ニューヨーク州ポーキープシースチュアート・ドライブ 10エイ (72)発明者ケネス・ジョゼフ・トラビス・ジュニアアメリカ合衆国12550 ニューヨーク州ニューバーグポメル・ドライブ 32

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】デバイス・キャリアと、少なくとも１つの
ソルダ・ボール（solder ball）を有する前記デバイス
・キャリアと電気的に接続した少なくとも１つのコンデ
ンサを含み、前記ソルダ・ボールが前記コンデンサ上の
電気的特徴と交信する高融点はんだであり、前記ソルダ
・ボールの１部分が少なくとも１つの低融点金属のコー
ティングを有し、前記低融点金属の１部分が共晶フィレ
ットを形成し、前記共晶フィレットが前記デバイス・キ
ャリアと電気的に接触することによって形成されるパッ
ケージ。
【請求項２】前記ソルダ・ボールがＡｇ、Ａｕ、Ｂｉ、
Ｉｎ、Ｐｂ、Ｓｎまたはその合金からなる群から選ばれ
ている請求項１に記載のパッケージ。
【請求項３】前記ソルダ・ボールが鉛−スズ合金を含む
請求項１に記載のパッケージ。
【請求項４】前記ソルダ・ボールが鉛−スズ合金を含
み、前記合金が最低約２％、最高約１０％のスズを含む
請求項１に記載のパッケージ。
【請求項５】前記ソルダ・ボールが鉛−スズ合金を含
み、前記合金が最低約３％のスズを含む請求項１に記載
のパッケージ。
【請求項６】前記低融点金属がビスマス、インジウム、
スズまたはその合金からなる群から選ばれている請求項
１に記載のパッケージ。
【請求項７】前記低融点金属が、前記ソルダ・ボールの
前記露出表面の最低約１０％、最高約９０％をカバーす
る請求項１に記載のパッケージ。
【請求項８】前記低融点金属が、前記ソルダ・ボールの
前記露出表面の最低約３０％、最高約５０％をカバーす
る請求項１に記載のパッケージ。
【請求項９】前記低融点金属が、前記ソルダ・ボールの
前記露出表面の最低３５％をカバーする請求項１に記載
のパッケージ。
【請求項１０】前記低融点金属の平均厚みが約１５マイ
クロメートルから約５０マイクロメートルの間である請
求項１に記載のパッケージ。
【請求項１１】前記低融点金属の平均厚みが約３５マイ
クロメートルである請求項１に記載のパッケージ。
【請求項１２】前記低融点金属が前記ソルダ・ボールの
容積の約５％から約９０％の間の共晶容積を形成する請
求項１に記載のパッケージ。
【請求項１３】前記低融点金属が前記ソルダ・ボールの
容積の最低約３５％である共晶容積を形成する請求項１
に記載のパッケージ。。
【請求項１４】前記ソルダ・ボールが少なくとも１つの
接触部材上にあり、前記少なくとも１つの接触部材が少
なくとも１つのはんだ湿潤パッドと少なくとも１つのシ
ョーテイング・バーを含む請求項１に記載のパッケー
ジ。
【請求項１５】前記キャリア・パッケージが、それに確
保された少なくとも１つの電子デバイスを有する請求項
１に記載のパッケージ。
【請求項１６】前記ソルダ・ボールが少なくとも１つの
接触部材上にあり、前記少なくとも１つの接触部材が少
なくとも１つのはんだ湿潤パッドと少なくとも１つのシ
ョーテイング・バーを含む請求項１に記載のパッケー
ジ。
【請求項１７】前記キャップを有する前記コンデンサ
が、少なくとも１つの第二の対象に対して確保され、前
記第二の対象が回路キャリア・カードと基板からなる群
から選ばれた請求項１に記載のパッケージ。
【請求項１８】前記回路キャリア・カードが有機の回路
キャリア・カードである請求項１７に記載のパッケー
ジ。
【請求項１９】前記有機の回路キャリア・カード材料が
エポキシとポリイミドからなる群から選ばれた請求項１
８に記載のパッケージ。
【請求項２０】前記回路キャリア・カードが、インター
ポーザ、第一レベルのパッケージ、ＰＣＭＣＩＡカー
ド、デスク・ドライブ、第二レベルのパッケージまたは
マザー・ボードからなる群から選ばれた請求項１７に記
載のパッケージ。
【請求項２１】少なくとも１つのソルダ・ボールを含
み、前記ソルダ・ボールが前記コンデンサ上の電気的特
徴と交信する高融点はんだを含み、前記ソルダ・ボール
の１部分が低融点金属の少なくとも１つのコーティング
を含むことにより形成されるコンデンサ。
【請求項２２】少なくとも１つのソルダ・ボールを含
み、前記ソルダ・ボールが前記コンデンサ上の電気的特
徴と交信する高融点はんだを含み、前記はんだの１部分
が共晶はんだの少なくとも１つのコーティングを有する
ことにより形成されるコンデンサ。