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JP3629345B2 - フリップチップ実装方法 - Google Patents

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JP3629345B2 JP33208796A JP33208796A JP3629345B2 JP 3629345 B2 JP3629345 B2 JP 3629345B2 JP 33208796 A JP33208796 A JP 33208796A JP 33208796 A JP33208796 A JP 33208796A JP 3629345 B2 JP3629345 B2 JP 3629345B2
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underfill resin
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吉弘 米田
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Shinko Electric Industries Co Ltd
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Shinko Electric Industries Co Ltd
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    • H01L2224/451Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron (B), silicon (Si), germanium (Ge), arsenic (As), antimony (Sb), tellurium (Te) and polonium (Po), and alloys thereof
    • H01L2224/45138Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron (B), silicon (Si), germanium (Ge), arsenic (As), antimony (Sb), tellurium (Te) and polonium (Po), and alloys thereof the principal constituent melting at a temperature of greater than or equal to 950°C and less than 1550°C
    • H01L2224/45144Gold (Au) as principal constituent

Landscapes

  • Wire Bonding (AREA)

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、プリント基板等の実装基板にLSI等のチップをバンプを介して実装する際に、実装基板とチップの間に充填材としてアンダーフィルレジンを用いたフリップチップ実装方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
図3はフリップチップ実装方法の説明図、
図において、1はプリント基板、2はプリント配線、3はバンプ接続部、4はパッド、5はチップ、7はバンプ、8は基板バンプである。
【0003】
従来、アンダーフィルレジンを用いたフリップチップ実装は、図3のフリップチップ実装方法に示すように、プリント基板1等の実装基板上にICやLSIのチップ5上に形成されているアルミ等のパッド4上に金線ボンディングで作製した金のバンプ7と、プリント基板1上の銅等のプリント配線2上に形成したはんだ等の基板バンプ8とを密着して、両者を200〜250℃程度に加熱しながら接続して実装後、一旦、プリント基板1とチップ5を常温に冷ましてから、再度加熱してアンダーフィルレジン6をプリント基板1とチップ5との間にシリンジ等により注入するというアンダーフィリング作業を行なっていた。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、大集積なLSIのチップ5になると、チップの一片が15mm以上にもなり、チップ5の周縁に配置されたバンプの大きさは小さくなって90μm程度であり、図3(a)に示すように、シリコンのチップ5及びプリント基板1は熱膨張係数がシリコンのチップ4ppm/℃、プリント基板30〜40ppm/℃と大きく異なるため、チップ5のサイズが15mm角といった具合に大きくなると、図4に示す従来のフリップチップ実装温度プロファイルでは、チップ実装後やアンダーフィルレジン注入後の常温までの自然冷却により、プリント基板1が収縮して、チップ5とプリント基板1の接続部が200℃の温度差で120μmもずれるので、図5(a)に示すバンプ接続部3が、図5(b)に示すように、直径90μmのバンプではプリント基板等の材質や板厚により、断線してしまうことがある。
【0005】
【課題を解決するための手段】
図2は本発明のフリップチップ実装の温度プロファイルである。
本発明の課題を解決する手段として、図2に一例を示すように、プリント基板等の実装基板へLSI等のチップをバンプにより加熱接続するフリップチップ実装から、アンダーフィリング作業に入るまでの時間、アンダーフィルレジンをプリント基板とチップの間に注入するアンダーフィル作業の間、アンダーフィル作業が終わってアンダーフィルレジンを加熱硬化するまでの時間において、常に実装基板をアンダーフィル作業温度以上の温度に保つように管理する。
【0006】
このことにより、フリップチップ実装から、アンダーフィルレジンの硬化まで、常に温度の変化が小さく、チップ、及びプリント基板等の実装基板の温度も変化する差が少ないので、熱膨張変化も小さく、バンプに加わるストレスを軽減することが出来る。
【0007】
従って、アンダーフィルレジンが完全に硬化して、チップとプリント基板等の実装基板との間を完全に固着する迄、バンプ接続部のずれが起こらず、断線は起こらない。
【0008】
【発明の実施の形態】
図1は本発明の一実施例の説明図であり、フリップチップ実装模式断面図、図2は本発明のフリップチップ実装の温度プロファイルである。
【0009】
図において、1はプリント基板、2はプリント配線、3はバンプ接続部、4はパッド、5はチップ、6はアンダーフィルレジンである。
図1により本発明の実施例として、LSIのチップ5のプリント基板1へのフリップチップ実装方法について説明する。
【0010】
チップ5は15mm角の大規模集積回路チップを用い、このチップの表面の周縁には図3(a)に示されたように、内部の回路素子に導通するアルミのパッド4が多数形成されている。パッドの大きさ及びパッド間の間隔は、いずれも100μmである。この上に金のバンプ7が金線のボールボンディングで形成され、ボンディング後、金銭を切断するので形状が図3(c)に示すようなたまねぎ状のバンプ7となっている。
【0011】
一方、プリント基板1上には複数個のチップ5が搭載されているが、その1個に注目すると、搭載するチップ5のバンプ7に対応する位置のプリント配線2上にははんだ製の100μm径のはんだ等の基板バンプ8が形成されている。
【0012】
LSIのチップ5のプリント基板1への接続は、図3(d)に示すようにチップ5を裏返し、チップ5上のバンプ7を下側にして基板バンプ8と位置合わせした後、チップ5を230℃に加熱しながら押圧して、図3(e)或いは図1(a)に示すように接着する。この時、チップ5とプリント基板1の間の隙間、すなわちバンプ接続部3の高さは高々100μm前後となる。
【0013】
バンプ接続部3形成後、アンダーフィルレジン6注入の90℃の温度に至る間に、従来では25℃前後の常温まで一旦放置して自然冷却していたが、本発明では、この後、ひき続きプリント基板1ならびにチップ5全体を120℃に絶えず保温するように設定する。
【0014】
そして、アンダーフィルレジン6を小型のシリンジ(注射器)で、毛細管現象を利用して、90℃の温度でチップ5とプリント基板1の間の100μmの隙間に注入すると、図1(b)に示すように、粘度の低いアンダーフィルレジン6は表面張力によりチップ5の下側部分にバンプ接続部3を埋めて広がる。
【0015】
アンダーフィルレジン6の注入後、従来は一旦常温まで冷却していたのを、前と同様にチップ5ならびにプリント基板1をアンダーフィルレジン6の注入温度の90℃より高く、120℃に保温しておき、その後アンダーフィルレジン6の硬化温度150℃で1〜2時間加熱し、アンダーフィルレジン6を完全に固化する。
【0016】
この結果、プリント基板1上の基板バンプ8とチップ5上のバンプ7はチップ5とプリント基板1の熱膨張の差があっても、ずれることなくアンダーフィルレジン6で固化され、その後で常温になっても、バンプ接続部3がずれて断線することがなくなる。
【0017】
【発明の効果】
以上説明したように、LSI等のチップとプリント基板等の実装基板はフリップチップボンディングからアンダーフィルレジンの硬化まで、温度差を最小限に抑えて、結果としてフリップチップ実装部の熱ストレスを最小限に軽減できるため、チップと実装基板との互いのずれを生ずることなくバンプを介してチップと実装基板とを完全に接続することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のフリップチップ実装模式断面図
【図2】本発明のフリップチップ実装温度プロファイル
【図3】フリップチップ実装方法
【図4】従来例のフリップチップ実装温度プロファイル
【図5】従来例のフリップチップ実装接続部断線図
【符号の説明】
1 プリント基板
2 プリント配線
3 バンプ接続部
4 パッド
5 チップ
6 アンダーフィルレジン
7 バンプ
8 基板バンプ

Claims (1)

  1. ップ上のバンプを介して実装基板上に該チップを位置合わせして加熱接続し、該チップと該実装基板との間にアンダーフィルレジンを加熱注入し、加熱して該アンダーフィルレジンを硬化させるフリップチップ実装方法において、
    前記実装基板とチップを加熱接続する工程から、前記アンダーフィルレジン注入工程、及び前記アンダーフィルレジンを硬化させる工程までの間、各工程間をも含めて、常に、該チップならびに該実装基板をアンダーフィルレジンの注入温度を越える温度に保つことを特徴とするフリップチップ実装方法。
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