JPH11317414A - 導電性粒子を基板に取り付ける方法及び装置 - Google Patents

導電性粒子を基板に取り付ける方法及び装置

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JPH11317414A
JPH11317414A JP11065382A JP6538299A JPH11317414A JP H11317414 A JPH11317414 A JP H11317414A JP 11065382 A JP11065382 A JP 11065382A JP 6538299 A JP6538299 A JP 6538299A JP H11317414 A JPH11317414 A JP H11317414A
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solder particles
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ビー ホッチキッス グレゴリー
J Lesser Robert
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 複数の接着領域（３０）を有する接着シート
（３５）上で粒子（１２）を運動させることによって電
子デバイスをアセンブルする方法を提供する。 【解決手段】 本方法は、接着シート（３５）上に粒子
（１２）をロードするステップと、機械的デバイス（３
９）からの運動エネルギを粒子（１２）に伝えて粒子を
運動させるステップを含む。接着シート（３５）は、フ
ィルム（２４）にラミネートされた接着被膜（２２）か
らなることができる。粒子は、半田またはポリマのよう
な無機物及び化合物を含む種々の材料からなることがで
きる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、一般的に言えば電
子デバイスパッケージングの分野に関し、詳しく述べれ
ば導電性粒子を基板に付着させる方法及び装置に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】本発明を限定するものではないが、例と
して電子デバイスパッケージングに関連してその背景を
説明する。
【０００３】近代の電子成分は、数多くの集積回路を使
用している。これらの集積回路は、互いに、または他の
電子成分と電気的に接続しなければならないことが多
い。集積回路を電子成分に接続するための１つの方法
は、ボール・グリッドアレイ（ＢＧＡ）パッケージまた
はフリップ・チップパッケージのようなエリアアレイ電
子パッケージを使用する。エリアアレイパッケージ設計
及び印刷回路基板（ＰＣＢ）内にパッケージされる集積
回路間の電気的接続は、典型的には半田からなってい
る。
【０００４】ボール・グリッドアレイパッケージでは、
集積回路のいろいろな入力及び出力ポートは、典型的に
は、ワイヤボンドを介してボール・グリッドアレイ電子
パッケージに接続される。ボール・グリッドアレイ電子
パッケージの接触パッド上に形成された半田球を使用し
て、印刷回路基板（ＰＣＢ）のような別の電子成分への
接続を完了させる。
【０００５】また集積回路は、フリップ・チップ電子パ
ッケージ設計を通して電子成分に接続される。フリップ
・チップ電子パッケージは、ＰＣＢのような他の電子成
分との接続を行うのに半田球が使用される点は、ボール
・グリッドアレイ電子パッケージに類似している。フリ
ップ・チップ設計においては、半田球は、基板の入力及
び出力ポートを集積回路の接触パッドに取付けるために
も使用される。従ってフリップ・チップパッケージはワ
イヤボンドを必要としない。これらの半田球またはバン
プは、集積回路が個々のダイスに切断される前の、半導
体ウェーハ上に存在している時に集積回路の面上に形成
させることができる。
【０００６】従って、多くの電子成分を相互接続する重
要なステップは、半田球の形成及び付着である。
【０００７】従来この分野においては、半田バンプまた
は球は典型的に４つの方法、即ち（１）ステンシルまた
はマスクを通しての半田ペーストの印刷、（２）電気め
っき、（３）蒸着、または（４）プレフォームされた半
田球の機械的転送の１つを使用して形成されていた。電
気めっき、ステンシルまたはマスクを通しての半田ペー
ストの印刷、及び蒸着技術は典型的にはウエーハ及び集
積回路上に半田バンプを形成するために使用され、ＢＧ
Ａ及びチップ・スケールパッケージ（ＣＳＰ）は一般に
半田ペーストの印刷及び半田球の機械的転送技術を使用
してきた。
【０００８】半田球の転送は、真空チャックまたは加工
されたテンプレートによって特注的に達成されてきた。
プレフォームされた半田球を転送する別の方法は、有機
フィルムにラミネートされた光像形成可能なな被膜上
に、ドットのパターンを形成させている。典型的には、
有機フィルムは、殆ど劣化を生ずることなく 200°Ｃを
越える温度に曝すことができる高い融解温度を有する、
ポリアミドのような材料からなる。
【０００９】パターンは、被膜上にフォトマスクを配置
し、次いで被膜をある線量の紫外放射に曝すことによっ
て形成される。例えば、エリアアレイパッケージ設計の
場合には、フォトマスクは接触パッド設計の鏡像を含ん
でいる。フォトマスク設計によって保護される領域は接
着性を保持し、一方紫外線放射に曝される保護されない
領域は接着性を失う。接着領域のアレイは、半田接続を
受ける基板、ウェーハ、またはダイス上に見出される接
触パッドのパターンに一致している。
【００１０】接着領域を形成させた後に、半田球をフィ
ルムの表面上にロードし、接着領域に付着させる。非接
着領域上に位置する過剰半田球を除去する。次いで、半
田球を付着させたフィルムを接触パッドに整列させ、接
触させてフラックス処理することができる。半田リフロ
ーを遂行し、半田球を接着領域から基板の接触パッドに
転送する。
【００１１】
【発明の要旨】機能的な電子デバイスを生産するために
は、離散した接着領域を有する有機フィルム上への半田
球のローディングが接着面積の 100％の占有( populati
on )をもたらすことが好ましい。しかしながら、半田球
のローディングが多くの要因によって不都合な影響を受
けることが分かっている。例えば、摩擦帯電の効果を通
して静電荷が生成すると表面上に過剰な半田球が存在
し、グループとして互いにからまり合うようになる。摩
擦帯電は、粒子が空気中を運動することによりもたらさ
れる粒子のイオン帯電である。大規模なイオン化装置な
しでは、過剰な半田球を除去すること、またはペア及び
トリプレットを解体することは困難である。摩擦帯電は
周囲空気の相対湿度によっても影響を受ける。
【００１２】更に、半田球の表面の肌合い（テクスチ
ャ）及び汚染は、半田球の接着領域への付着に悪影響を
与える。例えば、表面酸化物を有する半田球は、酸化物
のない半田球よりも多くの静電荷を集めがちである。
【００１３】更に、接着領域の接着性は、接着領域が半
田球を捕捉して保持する能力に影響する。不十分な接着
性を有する領域は、たとえ何回も試みを繰り返しても、
半田球を捕捉して保持するのに失敗することが多い。こ
のように各接着領域へ半田球を付着させることに失敗す
ると、電子デバイスに故障をもたらしかねない。
【００１４】半田球のローディングに伴う困難さの他
に、過剰な半田球の除去に関する問題が存在しているこ
とも分かっている。接着領域に付着させることを意図し
ていない余分な半田球の除去は、一般的に２つの方法に
よって達成される。一方法においては、過剰半田球を除
去するためにフィルム上にガス流を通過させる。詳述す
れば、ガス流はフィルムの表面に対して僅かな角度を持
たせることができる。しかしながら、ガス流によって生
ずる力は接着領域の接着性を越えることはできない。接
着領域の接着性を増加させるとバックグラウンドの接着
性も増加することが多く、除去プロセスを混乱させるよ
うになる。有機フィルム及び半田球の摩擦帯電を防ぐた
めに、もしガス流を、交流コロナ放電のようなイオン化
装置と組合せれば除去はより効果的になる。
【００１５】別の方法では、半田球を除去するために機
械的手段を使用しているが、この方法は、本発明以前に
はガス除去法よりも成功の度合いは低かった。厳格に機
械的な除去は、自動化することがより困難であることも
分かっている。例えば、振動テーブル、手動旋回または
揺動、及び半田球の脈動が試みられ、ガス流と共に使用
されてきた。
【００１６】ガス流は余分な半田球を除去するが、ロー
ディング中に接着領域が半田球と接触して捕捉する機会
を増加させる効果的な方法ではない。ガス流は球を斜め
から除去するだけであるが、好ましい運動は接着フィル
ムの表面に垂直に作用する力である。もし球が接着フィ
ルムの上面で跳ね上がれば好ましい。この型の運動は機
械式によって効果的に達成することができる。
【００１７】従って、半田球を接着フィルムに付着さ
せ、それから過剰半田球を除去する自動化された方法に
対する要望が存在している。半田球を基板に付着させる
ための装置に対しても要望が存在している。
【００１８】本発明は、半田粒子を接着シートに付着さ
せ、それから過剰半田球を除去する方法に関し、本方法
は、複数の接着領域を有する接着シートを入手するステ
ップと、半田粒子を接着シートへロードするステップ
と、半田粒子を接着シート上に分散させるために半田粒
子に運動エネルギを伝えるステップと、複数の接着領域
に付着しなかった半田粒子を除去するために半田粒子に
運動エネルギを伝えるステップと、複数の接着領域に付
着した半田粒子を基板の接触パッドに整列させるステッ
プと、半田粒子を接触パッドに確実に付着させるステッ
プと、半田粒子から接着シートを除去するステップとを
含んでいる。
【００１９】本発明は、基板に粒子を付着させる装置に
も関し、本装置は、接着シート、接着シートに接続され
た複数の粒子、及び粒子を運動させるために運動エネル
ギを伝える機械的デバイスを備えている。
【００２０】本発明の特色及び長所を完全に理解できる
ように、以下に添付図面を参照して本発明を詳細に説明
する。
【００２１】
【実施例】以下に本発明のいろいろな実施例の製造及び
使用を詳細に説明するが、本発明は広範な特定応用に実
施できる多くの適用可能な新規な概念を提供することを
理解されたい。以下に説明する特定の実施例は単なる例
示に過ぎず、本発明の製造及び使用をどのようにも限定
するものではなく、また本発明の範囲を限定するもので
もない。
【００２２】図１に、本発明により半田粒子１２を付着
させた半導体ウェーハ１０を示す。半田粒子１２は、典
型的には、半導体ウェーハ１０の接触パッド（図１には
明確に示されていない）に付着されている。半導体ウェ
ーハ１０は、シリコン、ガリウム砒素、または電子デバ
イス製造に使用されている他のどのような半導体材料で
あることもできる。半導体ウェーハ１０は、電子成分に
使用するために複数のダイス１３に分割することができ
る。
【００２３】半田粒子１２は、一般に離散した、自由に
流れる粒子であり、これらはいろいろな組成を有するこ
とができる。例えば、半田粒子１２は、錫、鉛、銀、ビ
スマス、銅、インジウム、アンチモン、及びカドミウム
の組合せを含む半田合金からなることができるが、プラ
スチックのような合成化合物を含む他の適当な導電性材
料を使用することもできる。
【００２４】半田粒子１２は、典型的には直径が約３ミ
ル乃至約 30 ミルの範囲の半田の球であるが、当業者な
らば本発明の原理は他の寸法、及び矩形または円筒形の
柱のような他の形状の半田粒子１２にも適用できること
が理解されよう。
【００２５】また、半田粒子１２はフリップ・チップ内
のインタポーザまたは集積回路のような他の基板に直接
付着させることもできる。電子基板またはインタポーザ
は、一方の表面から反対側の表面までインタポーザを通
って伸びて電気的な入口及び出口ポートを形成している
導電性の通路を有する絶縁材料からなる。
【００２６】図２は、本発明に使用するための接着シー
ト３５を示している。本発明の一実施例では接着シート
３５は、図３の断面図に示すように、例えばカプトン
（登録商標）またはマイラー（登録商標）のようなフィ
ルム２４上にラミネートされた光像形成可能な接着被膜
２２からなる。接着被膜２２は典型的には約４乃至約６
ミクロン厚であり、フィルム２４は典型的には約 50 ミ
クロン厚である。しかしながら、本発明の原理はいろい
ろな厚みに適用できることは当業者には理解されよう。
接着シート３５を形成するには、フォトリソグラフィを
使用して、接着領域３０が接触パッドのパターンに一致
するように複数の離散した接着領域３０及び非接着領域
３２を作る。フォトリソグラフィを使用して形成される
接着パターンのより完全な説明は、本明細書に参照とし
て採り入れられている Cairncrossらの米国特許第 5,35
6,751号に開示されている。
【００２７】接着領域３０の直径は、典型的には半田粒
子１２の直径のほぼ半分であるが、当業者ならば本発明
の原理は他の直径の接着領域３０にも適用可能であるこ
とが理解されよう。更に、図２には、接着領域３０は球
形の半田粒子１２を受入れるのに適する円形領域として
示されているが、当業者ならば接着領域３０は、長円
形、方形、及び矩形を含む他のいろいろな形態を有する
ことができることは理解されよう。接着領域３０のパタ
ーンは、半田粒子１２を付着させる基板１４の接触パッ
ド４２のパターンに一致している。
【００２８】図４Ａに示すように、熱エネルギ源４０か
ら放出される熱エネルギ３８を接着シート３５に印加す
ることができる。熱エネルギ源４０は、光加熱（例え
ば、タングステン・ハロゲンランプ）、ホットプレー
ト、ラジエータ、赤外ヒータ、または他の類似デバイス
のようないろいろなメカニズムからなることができる。
熱エネルギ３８は、熱エネルギ源４０を接着シート３５
に直接接触させて接着シート３５に伝導で伝えることが
できる。代替として、熱エネルギ３８は、放射、または
対流で接着シート３５に伝えることができる。
【００２９】本発明による熱エネルギ３８の印加によっ
て重要な改良が得られる。例えば、それは接着領域３０
の接着性を増加させ、それによって各接着領域３０が半
田粒子１２の１つを捕捉して保持する可能性を改善す
る。各接着領域３０に半田粒子１２の１つを付着させる
このような形態を、一般に 100％歩留り、または完全占
有率という。
【００３０】熱エネルギ３８は、例えば１乃至 60 秒の
ような時間にわたって維持される。熱エネルギ３８によ
って発生する温度は、接着シート３５の特定の組成に依
存する。このように、本発明の範囲は、ほぼ室温以上か
ら半田粒子１２の融点以下までの温度である。
【００３１】更に、熱エネルギ３８の印加によって歩留
りを向上させることによって、接着シート３５の表面の
完全占有率を得るために繰り返すことが必要なローディ
ングサイクル数を減少させることもできる。今度はそれ
がサイクル時間を短縮させ、操作費用を減少させる。
【００３２】更に、接着層３５への熱エネルギ３８の印
加は、汚染及び摩擦帯電の負の効果を減少させる。摩擦
帯電の効果によって静電荷が生成されると、過剰半田粒
子３６、及び例えばペア及びトリプレットとして互いに
絡まり合う半田粒子１２の数が増加する。また、半田粒
子１２の表面の肌合い及び汚染は、接着領域３０への半
田粒子１２の付着に悪影響を与える。例えば、表面酸化
物を有する半田粒子１２は、酸化物のない半田粒子より
も静電荷をより多く集める可能性がある。
【００３３】熱エネルギ３８の印加ステップ中に、また
は該ステップの直後に、図４Ｂに示すように、半田粒子
１２を接着シート３５上へロード、または転送させるス
テップが遂行される。過剰半田粒子３６を含む複数の半
田粒子１２が接着シート３５上にロードされる。半田粒
子１２は、接着領域３０によって捕捉され、保持され
る。
【００３４】接着シート３５への半田粒子１２の最初の
ローディングでは、完全占有率がもたらされないことが
多い。図４Ｂ及び４Ｃに示すように、過剰半田粒子３６
が接着シート３５の非接着領域３２上に位置し、一方若
干のカバーされない接着領域４４は半田粒子１２を受入
れていない。半田粒子１２を各接着領域３０に付着させ
るために、本発明の特色は、機械的デバイス３９によっ
て運動エネルギを印加し、接着シート３５の全表面にわ
たって半田粒子１２を強制的に分散させる。
【００３５】図４Ｃに示すように、接着シート３５は、
例えばテープによって支持具３７上に確実に取付けるこ
とができる。支持具３７は、ウェーハ・スケールの接着
シート３５を支持するために、例えば円形であることが
できる。支持具３７は、典型的には金属からなるが、プ
ラスチックまたは硝子を含む非金属材料からなることが
できる。
【００３６】本発明の一実施例では、機械的デバイス３
９の垂直運動を支持具３７のトップに加え、運動エネル
ギを半田粒子１２に伝えることができる。本発明の別の
実施例では、機械的デバイス３９を支持具３７の側また
は下に、そして接着シート３５の表面に対して垂直に配
置することができる。代替として、機械的デバイス３９
を接着シート３５の表面に直接取付けることができる。
【００３７】機械的デバイス３９によって誘起される半
田粒子１２の攪拌された状態は、半田粒子１２が付着し
ていない非カバー接着領域４４の数を大幅に減少させ
る。図４Ｄに示すように、機械的デバイスの適用の後
に、各接着領域３０は半田粒子１２によってカバーされ
る。
【００３８】機械的デバイス３９は、適当な周波数で動
作する彫刻ペンシルまたは他の振動機器のような自動化
されたデバイスであることができる。振動の周波数は、
接着シート３５の面積、半田粒子１２のサイズ、接着領
域３０の数、及び半導体ウェーハ１０上の接触パッド４
２の配列の複雑さを含む幾つかの要因に依存する。例え
ば、約 100ｍｍの直径を有する半導体ウェーハ１０と共
に使用するウェーハスケールの接着シート３５の場合、
機械的デバイス３９は約 7,200ストローク／分の周波数
を有することができる。しかしながら、当業者ならば、
約 1,000ストローク／分乃至約 100,000ストローク／分
の範囲内の周波数のような他の周波数も本発明の範囲内
にあることが理解されよう。更に、公知の他の機械的デ
バイスを使用して、運動エネルギを半田粒子１２に伝え
ることができる。
【００３９】次に、半田粒子１２が付着し、過剰半田粒
子３６がその上に載っている接着シート３５を、その上
に過剰半田粒子３６を載せている接着シート３５の表面
を下に向けることにより、過剰半田粒子３６を重力によ
って接着シート３５の非接着領域３２から落下させる。
しかしながら、重力だけでは全ての過剰半田粒子３６は
除去することはできず、それらは静電力によって互い
に、及び接着シート３５にまとわりつくことが多い。従
って、再度機械的デバイス３９を接着シート３５に垂直
になるように、支持具３７に対して配置して半田粒子３
６に運動エネルギを伝え、それによって残された過剰半
田粒子３６を除去することができる。半田粒子１２のロ
ーディング及び過剰半田粒子３６の除去は、もし交流コ
ロナ放電のようなイオン化装置を使用すればより効果的
になる。残留する粒子１２を有する接着シート３５をイ
オン化装置の影響の下に配置すると、接着シート３５及
び半田粒子１２の摩擦帯電を防ぐのに効果的である。適
当なイオン化装置は当分野においては公知であり、さま
ざまな形態をとることができる。例えば、イオン化装置
は接着シート３５の上に吊り下げることも、または接着
シート３５を収容する外囲であることもできる。
【００４０】本発明による機械的デバイス３９を使用す
ることによって重要な改善が得られる。機械的デバイス
３９は、半田粒子１２のローディング及び過剰半田粒子
３６の効果的な除去の両方を強化する。これら２つの機
能を１つの自動化された機械的デバイス３９に統合する
と、サイクル時間が短縮し、機器が排除されるので操作
費用を大幅に減少させることができる。
【００４１】半田粒子１２のローディング及び過剰半田
粒子３６の除去の両方を強化するために機械的デバイス
３９を使用した結果として、図４Ｅ及び５に示すよう
に、接着領域３０に付着した半田粒子１２だけが接着シ
ート３５上に残り、過剰半田粒子３６は存在しなくな
る。更に、各接着領域３０は１つの半田粒子１２によっ
てカバーされ、どの半田粒子１２も互いにもつれ合って
いない。
【００４２】図６は、基板１４の接触パッド４２と半田
粒子１２（これらは接着シート３５の接着領域３０に付
着している）との整列を示している。この整列は、当分
野においては公知の機械的または光学的システム、また
は両方を使用して達成することができる。
【００４３】リフローの前に、接着シート３５の接着領
域３０に付着している半田粒子１２を接触パッド４２に
近接させて精密に整列させたまま、接着シート３５を放
射または熱に露出させることができる。例えば、熱また
は紫外放射に曝すと、接着領域３０の接着性はかなり劣
化し、それによって接着シート３５を半田粒子１２から
取り除くのが容易になる。このような露出は、半田粒子
１２の形状及び完全性を殆ど乱さずに、及び干渉せずに
接着シート３５を取り除くことを可能にする。更に、こ
のような露出によって、半田粒子１２上に残される接着
性残留物が減少する。
【００４４】本発明に使用される半田粒子１２は、光学
的加熱リフローシステム、気相半田リフローシステム、
または他の半田リフローシステムのようないろいろな半
田リフローシステムを使用して、接触パッド４２に確実
に付着させることができる。光学的加熱リフローシステ
ムでは、最小の熱慣性で迅速に熱ランピング( ramping
) するためにタングステン・ハロゲンランプのような
近赤外光源からの放射熱を使用し、それによってサイク
ル時間を短縮することができる。
【００４５】ランプによって供給される熱の量は、供給
電圧に正比例する。例えば、電圧設定を高くする程、高
温になる。光源への電圧入力は、規定された温度対時間
プロファイルに精密に整合するようにプログラムするこ
とができる。赤外光源からの熱は、半田粒子１２を融解
させるのに充分な温度で基板１４を均一に加熱し、接触
パッド４２と冶金学的な結合を形成させる。
【００４６】気相半田リフローシステムでは、蒸気が凝
縮してストリームの雲で基板１４を囲む。先ず、非塩素
処理（非ＣＦＣ）フルオロカーボンのような液体を充分
なエネルギで加熱して蒸気を形成させ、蒸気雲を持続さ
せる。次に蒸気を通るように基板１４を通過させると、
気化した液体が基板１４上に凝縮し、気化の潜熱を放出
する。このエネルギは基板１４に伝えられる。基板１４
が蒸気内に留まる限り、基板１４が蒸気温度に到達する
まで、蒸気は、繰り返し可能な固定されたレート及び温
度でエネルギを放出し続ける。
【００４７】当分野においては公知のように、気相リフ
ローに使用される殆どの市販のフルオロカーボンは、異
なる半田材料に対して精密に安定したリフロー温度で気
化するように処方されている。
【００４８】気化温度は、使用する半田の型に依存す
る。蒸気流体として使用される非塩素処理フルオロカー
ボンの好ましい温度の簡単なリストを、使用する半田の
型の組成と共に以下に示す。一実施例では、各半田粒子
１２の組成は、約 60 ％のＰｂ（鉛）と、約 40 ％のＳ
ｎ（錫）である（それは、この組成が、集積回路パッケ
ージ間に、または集積回路パッケージとマザーボード、
ドータボード、またはモジュールボードのような基板と
の間に強い接着を発生するからである）。 60 ％Ｐｂ／
40 ％Ｓｎ組成を使用すると、上述したような 60 ％Ｐ
ｂ／ 40 ％Ｓｎ組成の強い接着のために、半田パッド上
に半田ペーストを使用する必要性も排除される。代替と
して、以下の表に示すような他のいろいろな材料を半田
粒子１２として使用することができる。。以下の表に示
す組成の半田粒子１２は、他の半田リフロー技術と共に
使用することができる。
【００４９】 気化温度及び半田の型 液相温度（°Ｃ） 半田の型（数字は％） 56 、80、97、101 、102 及び 155 100Ｉｎ 37 Ｓｎ／ 38 Ｐｂ／ 25 Ｉｎ 165 70 Ｓｎ／ 18 Ｐｂ／ 12 Ｉｎ 70 Ｉｎ／ 30 Ｐｂ 174 60 Ｉｎ／ 40 Ｐｂ 190 90 Ｉｎ／ 10 Ａｇ 50 Ｉｎ／ 50 Ｐｂ 63 Ｓｎ／ 37 Ｐｂ 70 Ｓｎ／ 30 Ｐｂ 60 Ｓｎ／ 40 Ｐｂ 215 及び 230 60 Ｓｎ／ 40 Ｉｎ 60 Ｓｎ／ 40 Ｐｂ 63 Ｓｎ／ 37 Ｐｂ 70 Ｓｎ／ 30 Ｐｂ 62 Ｓｎ／ 36 Ｐｂ／2 Ａｇ 240 及び 253 75 Ｐｂ／ 25 Ｉｎ 81 Ｐｂ／ 19 Ｉｎ 260 及び 265 96.5 Ｓｎ／ 3.5Ａｇ 赤外または放射加熱された半田リフロー技術では、半田
付けシステムの各成分は加熱要素からの放射に直接曝さ
れる。放射エネルギ要素からの熱は、その分子構造に従
って異なる成分によって吸収される。
【００５０】半田粒子１２から接着シート３５を取り除
くと、図７に示すように、接触パッド４２に付着した半
田粒子１２を有する基板１４が得られる。基板１４は、
ボール・グリッドアレイパッケージ、またはフリップ・
チップパッケージ、または集積回路インタポーザのよう
ないろいろな集積回路パッケージに使用することができ
る。基板１４は、図１に示すように半導体ウェーハ１０
であることも、または半導体ウェーハ１０のダイス１３
であることもできる。
【００５１】図８は、全体を１１で示してあるボール・
グリッドアレイパッケージの例である。一実施例におい
て、本発明は、複数の粒子１２を基板１４に付着させる
方法及び装置を提供する。半田粒子１２は、典型的には
基板１４の接触パッド４２に付着される。ボール・グリ
ッドアレイパッケージ１１は、集積回路を配置するため
の集積回路受入れ領域１６を有するように形成されてい
る。
【００５２】ボール・グリッドアレイパッケージ１１
は、普通のボール・グリッドアレイパッケージであるこ
とができる。普通のボール・グリッドアレイパッケージ
の基板材料の例は、有機ラミネート、セラミック、金
属、及び重合体シート及びフィルムを含む。ボール・グ
リッドアレイパッケージ１１は、電子デバイスの電気接
続を容易にするために半田粒子を付着させることができ
るどのような適当な基板であることもできる。
【００５３】ボール・グリッドアレイパッケージを用い
る場合、集積回路のいろいろな入力及び出力ポートは、
典型的に、ワイヤボンドを介してボール・グリッドアレ
イパッケージ１１の接触パッド４２に接続される。ボー
ル・グリッドアレイパッケージ１１の接触パッド４２上
に形成された半田球１２は、印刷回路基板（ＰＣＢ）の
ような別の電子成分への接続を完成させるために使用さ
れる。
【００５４】図９は、本発明による取付け準備が整って
いるボール・グリッドアレイパッケージ１１を使用した
集積回路パッケージ４８の例を平面図で示している。集
積回路パッケージ４８は、集積回路５０を取付けたボー
ル・グリッドアレイパッケージ１１からなっている。ボ
ンドパッド５２は、ワイヤボンド５４を介してボール・
グリッドアレイパッケージ１１上のパッド５６に電気的
に接続されている。
【００５５】パッド５６は、導電性相互接続ライン５８
を介して接触パッド４２に電気的に接続されている。相
互接続ライン５８は１つまたはそれ以上の層内にパター
ン化することができ、若干の接続ライン５８はボール・
グリッドアレイパッケージ１１の表面の下に配置されて
いる。雰囲気の潜在的に腐食性の性質から集積回路を保
護するために、集積回路５０、ワイヤボンド５４、及び
ボンドパッド５６を囲む領域は重合体材料で充填するこ
とができる。従って、接触パッド４２上への半田粒子１
２の形成は、集積回路５０と、印刷回路基板のような別
の成分との間の電気接続を容易にする。
【００５６】図１０は、半田粒子１２を基板１４に付着
させるためのプロセスの流れ図である。本方法のステッ
プは、ステップ６０から開始される。本発明によれば、
ステップ６２において、接触パッド４２のパターンに対
応する複数の接着領域３２を設けた表面を有する接着シ
ート３５を入手する。ステップ６４においては、図４Ａ
を参照して説明したように、熱エネルギ源４０から接着
シート３５へ熱エネルギ３８を伝える。ステップ６４
は、図４Ａ−４Ｃに基づいて説明したように、ステップ
６６における接着シート３５の表面に半田粒子１２をロ
ードする前に遂行することができる。代替として、ステ
ップ６５に示すように、ステップ６４及び６６は同時に
遂行することができる。
【００５７】次に、図４Ｃ及び４Ｄを参照して説明した
ように、ステップ６７において、各接着領域３０が半田
粒子１２を保持するように接着シート３５上に半田粒子
１２を分散させるために、機械的デバイス３９を使用し
て半田粒子１２に運動エネルギを伝えることができる。
ステップ６８においては、重力が過剰半田粒子３６を接
着シート３５から除去するように接着シート３５を回転
させ、また図４Ｅ及び５を参照して説明したように、過
剰半田粒子３６を除去するために再び機械的デバイス３
９を使用して運動エネルギを伝えることができる。
【００５８】もし判断ステップ６９において、接着シー
ト３５が完全占有率になっていなければ、プロセスの流
れはステップ７０へ進むことができるが、そうでなけれ
ば、接着シート３５が半田粒子１２で完全占有率に達す
るまで、ステップ６４、６６、６７、及び６８を繰り返
すことも、または代替として、ステップ６５、６６、６
７、及び６８を繰り返すこともできる。
【００５９】ステップ７０において、図６を参照して説
明したように、各半田粒子１２が基板１４の接触パッド
４２と接触するように、完全占有率で付着した半田粒子
１２を有する接着シート３５を基板１４に整列させるこ
とができる。ステップ７２においては、例えば図６に関
して説明した手法で、半田粒子１２をリフローによって
接触パッド４２に確実に付着させることができる。最後
に、ステップ７４において、接着シート３５を半田粒子
１２から取り外すと、図７で説明したように半田粒子１
２は基板１４の接触パッドに確実に付着する。
【００６０】以上の記載に関連して、以下の各項を開示
する。 (1) 複数の接着領域を有する接着シート上に粒子を占有
させることによって電子デバイスをアセンブルする方法
であって、上記粒子を上記接着シート上にロードするス
テップと、上記粒子に機械的デバイスから運動エネルギ
を伝えるステップと、を含んでいることを特徴とする方
法。 (2) 上記運動エネルギを伝えるステップは、上記接着シ
ート上の上記粒子を上記接着領域へ分散させるようにな
っている上記(1) に記載の方法。 (3) 上記運動エネルギを伝えるステップは、上記接着領
域に付着していない過剰粒子を除去するようになってい
る上記(1) に記載の方法。 (4) 上記機械的デバイスは、垂直に作用する力を伝える
ようになっている上記(1) に記載の方法。 (5) 上記機械的デバイスは、約 1,000ストローク／分乃
至約 100,000ストローク／分の範囲内の周波数で運動す
るようになっている上記(1) に記載の方法。 (6) 上記機械的デバイスは、振動ペンシルからなる上記
(1) に記載の方法。 (7) 上記接着シートは、支持具に取付けられている上記
(1) に記載の方法。 (8) 上記機械的デバイスは、上記支持具に接触されてい
る上記(7) に記載の方法。 (9) 上記支持具は、金属リングからなる上記(7) に記載
の方法。 (10)上記接着シートは、有機フィルムからなる上記(1)
に記載の方法。 (11)上記粒子は、半田合金からなる上記(1) に記載の方
法。 (12)上記粒子は、重合体材料からなる上記(1) に記載の
方法。 (13)上記電子デバイスは、集積回路パッケージからなる
上記(1) に記載の方法。 (14)上記電子デバイスは、半導体ウェーハからなる上記
(1) に記載の方法。 (15)摩擦帯電を防ぐために、上記粒子を載せている上記
接着シートをイオン化環境内に配置する上記(1) に記載
の方法。 (16)半田粒子を基板に付着させる方法であって、複数の
接着領域を有する接着シートを入手するステップと、上
記接着シート上の上記半田粒子を分散させるために、機
械的デバイスからの運動エネルギを上記半田粒子に伝え
るステップと、上記複数の接着領域に付着していない上
記半田粒子を除去するために、上記運動エネルギを上記
半田粒子に伝えるステップと、上記複数の接着領域に付
着している上記半田粒子を上記基板の接触パッドに整列
させるステップと、上記半田粒子を上記接触パッドに確
実に付着させるステップと、上記接着シートを上記半田
粒子から取り外すステップと、を含んでいることを特徴
とする方法。 (17)上記基板は、集積回路パッケージの一部である上記
(16)に記載の方法。 (18)上記基板は、半導体ウェーハからなる上記(16)に記
載の方法。 (19)上記半田粒子を確実に付着させるステップは、上記
半田粒子をリフローするステップを更に含んでいる上記
(16)に記載の方法。 (20)上記運動エネルギを伝えるステップは、約 1,000ス
トローク／分乃至約 100,000ストローク／分の範囲内の
周波数に維持するステップを更に含む上記(16)に記載の
方法。 (21)上記（１６）の方法によって製造されている集積回
路パッケージ。 (22)粒子を基板に付着させる装置であって、接着シート
と、上記接着シートに接続されている複数の粒子と、上
記接着シートに運動エネルギを伝えて上記粒子を運動さ
せる機械的デバイスと、を備えていることを特徴とする
装置。 (23)上記機械的デバイスは、振動ペンシルを更に備えて
いる上記(22)に記載の装置。 (24)上記機械的デバイスは、垂直に作用する力を伝える
ようになっている上記(22)に記載の装置。 (25)上記機械的デバイスは、約 1,000ストローク／分乃
至約 100,000ストローク／分の範囲内の周波数で運動す
るようになっている上記(22)に記載の装置。 (26)上記接着シートは、複数の接着領域を有している上
記(22)に記載の装置。 (27)上記複数の各粒子は、上記複数の接着領域に付着さ
れる上記(26)に記載の装置。 (28)上記接着シートは、有機フィルムからなる上記(22)
に記載の装置。 (29)上記複数の粒子は、半田合金からなる上記(22)に記
載の装置。 (30)上記複数の粒子は、重合体材料からなる上記(22)に
記載の装置。 (31)上記基板は、集積回路パッケージの一部である上記
(22)に記載の装置。 (32)上記基板は、半導体ウェーハからなる上記(22)に記
載の装置。 (33)上記基板は、ボール・グリッドアレイパッケージか
らなる上記(22)に記載の装置。 (34)上記基板は、フリップ・チップパッケージからなる
上記(22)に記載の装置。 (35)上記基板は、集積回路インタポーザからなる上記(2
2)に記載の装置。 (36)上記接着シートは、イオン化環境に曝されるように
なっている上記(22)に記載の装置。 (37)上記接着シートに接続されている支持具を更に備え
ている上記(22)に記載の装置。 (38)複数の接着領域（３０）を有する接着シート（３
５）上で粒子（１２）を運動させることによって電子デ
バイスをアセンブルする方法を開示する。本方法は、接
着シート（３５）上に粒子（１２）をロードするステッ
プと、機械的デバイス（３９）からの運動エネルギを粒
子（１２）に伝えて粒子を運動させるステップを含む。
接着シート（３５）は、フィルム（２４）にラミネート
された接着被膜（２２）からなることができる。粒子
は、半田またはポリマのような無機物及び化合物を含む
種々の材料からなることができる。 以上に、本発明を実施例に関連して説明したが、この説
明は本発明を何等制限する意図も有していない。当業者
ならば、以上の説明から、説明した実施例のさまざまな
変更及び組合せ、並びに本発明の他の実施例は明白であ
ろう。従って、特許請求の範囲はこれらのどのような変
更または実施例も包含することを意図している。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明により半田粒子を付着させた半導体ウェ
ーハの平面図である。
【図２】本発明に使用するためのウェーハスケールの接
着シートの平面図である。
【図３】図２のウェーハスケールの接着シートの３−３
矢視断面図である。
【図４Ａ】本発明による接着シートの下の熱エネルギ源
の断面図である。
【図４Ｂ】本発明により半田粒子を付着させた接着シー
トの断面図である。
【図４Ｃ】半田粒子をロードしたウェーハスケールの接
着シートの平面図である。
【図４Ｄ】機械的デバイスによって振動させた後の半田
粒子をロードしたウェーハスケールの接着シートの平面
図である。
【図４Ｅ】半田粒子の完全占有率がもたらされたウェー
ハスケールの接着シートの平面図である。
【図５】図４Ｅのウェーハスケールの接着シートの５−
５矢視断面図である。
【図６】本発明により基板の接触パッドに整列された半
田粒子の断面図である。
【図７】本発明により半田粒子を付着させた基板の断面
図である。
【図８】本発明の原理を使用して製造されたボール・グ
リッドアレイパッケージの平面図である。
【図９】本発明の原理を使用して製造された集積回路パ
ッケージの平面図である。
【図１０】本発明により基板に半田粒子を付着させる方
法のプロセス流れ図である。
【符号の説明】
１０ 半導体ウェーハ １２ 半田粒子 １３ ダイス １６ 集積回路受入れ領域 ２２ 接着被膜 ２４ フィルム ３０ 接着領域 ３２ 非接着領域 ３５ 接着シート ３６ 過剰半田粒子 ３７ 支持具 ３８ 熱エネルギ ３９ 機械的デバイス ４０ 熱エネルギ源 ４２ 接触パッド ４４ 半田粒子がない接着領域 ４８ 集積回路パッケージ ５０ 集積回路 ５２ ボンドパッド ５４ ワイヤボンド ５６ パッド ５８ 相互接続ライン

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 複数の接着領域を有する接着シート上に
    粒子を占有させることによって電子デバイスをアセンブ
    ルする方法であって、 上記粒子を上記接着シート上にロードするステップと、 上記粒子に機械的デバイスから運動エネルギを伝えるス
    テップと、を含んでいることを特徴とする方法。
  2. 【請求項２】 粒子を基板に付着させる装置であって、 接着シートと、 上記接着シートに接続されている複数の粒子と、 上記接着シートに運動エネルギを伝えて上記粒子を運動
    させる機械的デバイスと、を備えていることを特徴とす
    る装置。
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