特開 2023-155159 薄膜フリップチップパッケージ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023155159

(43)【公開日】2023-10-20

(54)【発明の名称】薄膜フリップチップパッケージ

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/60 20060101AFI20231013BHJP

【ＦＩ】

H01L21/60 311S

H01L21/92 602D

【審査請求】有

【請求項の数】9

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023020744

(22)【出願日】2023-02-14

(31)【優先権主張番号】111113338

(32)【優先日】2022-04-07

(33)【優先権主張国・地域又は機関】TW

(71)【出願人】

【識別番号】311005208

【氏名又は名称】▲き▼邦科技股▲分▼有限公司

(74)【代理人】

【識別番号】110003214

【氏名又は名称】弁理士法人服部国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】▲呉▼ 聖仁

(72)【発明者】

【氏名】張 士中

(72)【発明者】

【氏名】葉 學舜

(72)【発明者】

【氏名】李 俊▲徳▼

【テーマコード（参考）】

5F044

【Ｆターム（参考）】

5F044KK17

5F044KK25

5F044LL07

(57)【要約】

【課題】薄膜フリップチップパッケージを提供する。
【解決手段】基板及びチップを備え、チップは複数の複合バンプにより基板の複数のピンにフリップチップボンディングされている。各複合バンプはレイズストリップと、ＵＢＭレイヤーと、接着層と、を有し、接着層はレイズストリップ及びＵＢＭレイヤーにより係合リブが形成されている。各複合バンプは係合リブが各ピンに貫入することで、係合リブが各ピンに面接触し、接着層とピンとの溶接ビードの長さ及び係合強度が増し、且つフリップチップボンディングプロセスにおいてチップ及び基板を圧着するのに必要な圧着力が減少する。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

複数のピンを有している基板と、
本体と、複数の溶接パッドと、保護層と、複数の複合バンプと、を有するチップであって、前記溶接パッドは前記本体に設置され、前記保護層は前記本体の表面を被覆し、前記保護層は複数の開口部を有し、各前記開口部からは各前記溶接パッドが露出され、各前記複合バンプは第１レイズストリップと、ＵＢＭレイヤーと、接着層と、を有し、前記第１レイズストリップは前記保護層に設置され、前記ＵＢＭレイヤーは前記第１レイズストリップを被覆すると共に前記溶接パッドに電気的に接続され、前記ＵＢＭレイヤーは前記第１レイズストリップ上に第１凸リブが形成され、前記接着層は前記ＵＢＭレイヤーを被覆し、前記本体の前記表面に平行する第１方向に沿って、前記接着層は前記第１凸リブ上に第１係合リブが形成され、各前記複合バンプは前記第１係合リブが前記ピンに貫入することで、各前記ピンに前記溶接パッドの上方に位置している第１位置限定リブが形成される前記チップと、を備えていることを特徴とする薄膜フリップチップパッケージ。

【請求項2】

各前記複合バンプは第２レイズストリップを更に有し、前記第２レイズストリップは前記保護層に設置され、前記第１レイズストリップは前記開口部と前記第２レイズストリップとの間に位置し、前記第１レイズストリップと前記第２レイズストリップとの間には第１ギャップを有し、前記第１ギャップからは前記保護層が露出され、前記ＵＢＭレイヤーは前記第２レイズストリップを被覆すると共に前記第１ギャップに露出されている前記保護層を被覆し、前記ＵＢＭレイヤーは前記第２レイズストリップ上に第２凸リブが形成され、前記ＵＢＭレイヤーは前記第１レイズストリップと前記第２レイズストリップとの間に溝が形成され、前記溝は前記第１凸リブと前記第２凸リブとの間に位置し、前記第１方向に沿って、前記接着層は前記第２凸リブ上に第２係合リブが形成されると共に、前記溝上に位置限定溝が形成され、前記位置限定溝は前記第１係合リブと前記第２係合リブとの間に位置し、各前記複合バンプは前記第２係合リブが前記ピンに貫入することで、各前記ピンに前記位置限定溝中に位置している第２位置限定リブが形成され、前記第２位置限定リブは前記第１係合リブと前記第２係合リブとの間に位置を限定されていることを特徴とする請求項１に記載の薄膜フリップチップパッケージ。

【請求項3】

前記第１方向に沿って、前記開口部は第１幅を有し、前記第１レイズストリップは第２幅を有し、前記第１レイズストリップに位置している前記ＵＢＭレイヤーは第３幅を有し、前記第２幅は前記第１幅以上である、前記第３幅は前記第２幅以下であることを特徴とする請求項１または２に記載の薄膜フリップチップパッケージ。

【請求項4】

前記第１方向に沿って、前記第１凸リブに位置している前記接着層は前記第３幅以上である第４幅を有していることを特徴とする請求項３に記載の薄膜フリップチップパッケージ。

【請求項5】

前記第１方向に沿って、前記開口部は第１幅を有し、前記第２レイズストリップに位置している前記ＵＢＭレイヤーは第３幅を有し、前記第２凸リブに位置している前記接着層は第４幅を有し、前記第２レイズストリップは第５幅を有し、前記第５幅は前記第１幅以上である、前記第３幅は前記第５幅以下である、前記第４幅は前記第３幅以上であることを特徴とする請求項２に記載の薄膜フリップチップパッケージ。

【請求項6】

前記第１レイズストリップと前記開口部との間には第２ギャップを有し、前記第２ギャップからは前記保護層が露出され、前記ＵＢＭレイヤーは前記溶接パッドを被覆すると共に前記第２ギャップに露出されている前記保護層を被覆し、前記接着層は前記開口部中に位置している前記ＵＢＭレイヤーを被覆し、前記本体の前記表面に対し垂直になる第２方向に沿って、前記第１レイズストリップの末端から前記本体の前記表面までの間には第１高さを有し、前記溶接パッドの上方に位置している前記接着層の末端から前記本体の前記表面までの間には第２高さを有し、前記第１高さは前記第２高さより高いことを特徴とする請求項１または２に記載の薄膜フリップチップパッケージ。

【請求項7】

前記第１レイズストリップと前記開口部との間には第２ギャップを有し、前記第２ギャップからは前記保護層が露出され、前記ＵＢＭレイヤーは前記溶接パッドを被覆すると共に前記第２ギャップに露出されている前記保護層を被覆し、前記接着層は前記開口部中に位置している前記ＵＢＭレイヤーを被覆し、前記本体の前記表面に対し垂直になる第２方向に沿って、前記第１レイズストリップの末端から前記本体の前記表面までの間には第１高さを有し、前記溶接パッドの上方に位置している前記接着層の末端から前記本体の前記表面までの間には第２高さを有し、前記第１高さは前記第２高さより高く、前記第２レイズストリップの末端から前記本体の前記表面までの間には第３高さを有し、前記第３高さは前記第１高さに等しいことを特徴とする請求項２に記載の薄膜フリップチップパッケージ。

【請求項8】

前記第１方向に沿って、隣接する各前記複合バンプの前記第１レイズストリップは相互に連結されていることを特徴とする請求項１に記載の薄膜フリップチップパッケージ。

【請求項9】

前記第１方向に沿って、隣接する各前記複合バンプの前記第２レイズストリップは相互に連結されていることを特徴とする請求項２に記載の薄膜フリップチップパッケージ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、薄膜フリップチップパッケージに関し、より詳しくは、複合バンプによりチップを基板に接合する薄膜フリップチップパッケージに関する。

【背景技術】

【0002】

従来のフリップチップ技術は、チップの複数のバンプを基板の複数のピンに圧接して薄膜フリップチップパッケージを形成している。バンプをピンに接合するためには、強い圧着力（Ｂｏｎｄｉｎｇ ｆｏｒｃｅ）を付勢してバンプをピンに接合する必要がある。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0003】

しかしながら、前述した従来の技術では、チップ信号出力数が大幅に増加し、バンプ間のバンプピッチ（Ｂｕｍｐ ｐｉｔｃｈ）も短縮し、圧接プロセスにおいてバンプが外に向けて拡大し、隣接するバンプに相互に連結してショートが形成される。また、バンプとピンとの接合力が不足し、薄膜フリップチップパッケージの信頼性に影響が生じる。

【0004】

そこで、本発明者は上記の欠点が改善可能と考え、鋭意検討を重ねた結果、合理的設計で上記の課題を効果的に改善する本発明の提案に至った。

【0005】

本発明は、上述に鑑みてなされたものであり、その目的は、複数の複合バンプによりチップを基板の複数のピンに接合する薄膜フリップチップパッケージを提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明の一実施態様によれば、薄膜フリップチップパッケージが提供される。

【0007】

本発明に係る薄膜フリップチップパッケージは、基板及びチップを備え、前記基板は複数のピンを有している。前記チップは、本体と、複数の溶接パッドと、保護層と、複数の複合バンプと、を含んで構成されている。これら前記溶接パッドは前記本体に設置され、前記保護層は前記本体の表面を被覆し、前記保護層は複数の開口部を有し、各前記開口部からは各前記溶接パッドが露出されている。各前記複合バンプは、第１レイズストリップと、ＵＢＭレイヤーと、接着層と、を有し、前記第１レイズストリップは前記保護層に設置され、前記ＵＢＭレイヤーは前記第１レイズストリップを被覆すると共に各前記溶接パッドに電気的に接続されている。前記ＵＢＭレイヤーは前記第１レイズストリップ上に第１凸リブが形成され、前記接着層は前記ＵＢＭレイヤーを被覆している。前記本体の前記表面に平行する第１方向に沿って、前記接着層は前記第１凸リブ上に第１係合リブが形成され、各前記複合バンプは前記第１係合リブが各前記ピンに貫入することで、各前記ピンに前記溶接パッドの上方に位置している第１位置限定リブが形成される。

【発明の効果】

【0008】

本発明は、上述に説明したように構成されているので、以下に記載されるような効果を奏する。
本発明によると、保護層に設置されている第１レイズストリップにより、チップの耐圧力が増加する。また、第１係合リブがフリップチップボンディングプロセス中にピンに貫入することで、チップ及び基板を圧着するのに必要な圧着力が減少する。第１係合リブがピンに貫入した後、第１係合リブがピンに面接触することで、接着層とピンとの溶接ビードの長さが増し、チップと基板との接合強度が強化される。

【0009】

本発明の他の目的、構成及び効果については、以下の発明の実施の形態の項から明らかになるであろう。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】本発明の一実施例に係る薄膜フリップチップパッケージを示す分解斜視図である。

【図2】本発明の一実施例に係る薄膜フリップチップパッケージを示す断面図である。

【図3】本発明の一実施例に係る薄膜フリップチップパッケージのチップを示す断面図である。

【図4】図３のＩ－Ｉ線に沿う断面図である。

【図5】図３のＪ－Ｊ線に沿う断面図である。

【図6】図３のＫ－Ｋ線に沿う断面図である。

【図7】本発明の一実施例に係る薄膜フリップチップパッケージのチップを示す概略構成図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

以下、本発明の実施形態による薄膜フリップチップパッケージを図面に基づいて説明する。なお、本発明は、以下に説明する実施形態に限定されるものではない。

【0012】

次に、図１～図７を参照しながら、本発明に係る薄膜フリップチップパッケージについて説明する。まず、図１及び図２に示すように、本発明に係る薄膜フリップチップパッケージ１００は、基板１１０及びチップ１２０を備え、フリップチップボンディングプロセスにおいて、チップ１２０の複数の複合バンプ１２４が基板１１０の複数のピン１１１に接合されて薄膜フリップチップパッケージ１００が形成される。好ましくは、基板１１０とチップ１２０との間に充填接着剤（図示省略）が充填され、充填接着剤は非導電性フィルム（Ｎｏｎ－Ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ Ｆｉｌｍ， ＮＣＦ）から選択され、充填接着剤は、複合バンプ１２４及びピン１１１が酸化しないように密封するために用いられている。

【0013】

図１～図３に示すように、チップ１２０は、本体１２１と、複数の溶接パッド１２２と、保護層１２３と、複合バンプ１２４と、を含んで構成されている。本体１２１は表面１２１ａを有し、溶接パッド１２２は本体１２１に設置され、保護層１２３は表面１２１ａを被覆している。保護層１２３は複数の開口部１２３ａを有し、各開口部１２３ａからは各溶接パッド１２２が露出されている。

【0014】

各複合バンプ１２４は、第１レイズストリップＡと、ＵＢＭレイヤーＣと、接着層Ｄと、を有している（図１及び図３参照）。好ましくは、各複合バンプ１２４は少なくとも１つの第２レイズストリップＢを更に有し、第１レイズストリップＡ及び第２レイズストリップＢは保護層１２３に設置されている。第１レイズストリップＡは開口部１２３ａと第２レイズストリップＢとの間に位置し、第１レイズストリップＡ及び第２レイズストリップＢの材料はポリマー材料から選択されている。図３に示すように、第１レイズストリップＡと第２レイズストリップＢとの間には第１ギャップＧ１を有し、本実施例では、第１レイズストリップＡと開口部１２３ａとの間には第２ギャップＧ２を有し、第１ギャップＧ１及び第２ギャップＧ２からは保護層１２３が露出されている。

【0015】

図１、図４及び図５を参照すると、本体１２１の表面１２１ａに平行する第１方向Ｘに沿って、開口部１２３ａは第１幅Ｗ１を有し、第１レイズストリップＡは第２幅Ｗ２を有している。好ましくは、第２幅Ｗ２は第１幅Ｗ１以上である。図１、図４及び図６を参照すると、第１方向Ｘに沿って、第２レイズストリップＢは第５幅Ｗ５を有し、好ましくは、第５幅Ｗ５は開口部１２３ａの第１幅Ｗ１以上である。図７を参照すると、他の実施例では、隣接する各複合バンプ１２４の第１レイズストリップＡが相互に連結されて一体成形されるレイズストリップが形成され、隣接する各複合バンプ１２４の第２レイズストリップＢが相互に連結されて一体成形される他のレイズストリップが形成される。相互に連結される第１レイズストリップＡ及び相互に連結される第２レイズストリップＢは、チップ１２０がフリップチップボンディングプロセス中に破裂しないようにチップ１２０の耐圧力を強化し、且つ接着層Ｄの高さを増加させるために用いられている。

【0016】

図１～図３を参照すると、ＵＢＭレイヤーＣは第１レイズストリップＡ、第２レイズストリップＢ、及び第１ギャップＧ１に露出されている保護層１２３を被覆している。本実施例では、ＵＢＭレイヤーＣは第２ギャップＧ２に露出されている保護層１２３も被覆している。ＵＢＭレイヤーＣは第１レイズストリップＡ上に第１凸リブＣ１が形成され、第２レイズストリップＢ上に第２凸リブＣ２が形成され、第１レイズストリップＡと第２レイズストリップＢとの間に溝Ｃ３が形成され、溝Ｃ３は第１凸リブＣ１と第２凸リブＣ２との間に位置している。ＵＢＭレイヤーＣは溶接パッド１２２に電気的に接続され、本実施例では、ＵＢＭレイヤーＣは溶接パッド１２２を被覆している。ＵＢＭレイヤーＣは単層または多層構造であり、ＵＢＭレイヤーＣは、チタン（Ｔｉ）、タングステン・チタン（ＴｉＷ）、銅（Ｃｕ）、ニッケル（Ｎｉ）、金（Ａｕ）、ニッケルバナジウム（ＮｉＶ）等の材料から選択されている。

【0017】

図１～図３に示すように、接着層ＤはＵＢＭレイヤーＣを被覆し、第１方向Ｘに沿って、接着層Ｄは第１凸リブＣ１上に第１係合リブＤ１が形成され、第２凸リブＣ２上に第２係合リブＤ２が形成され、溝Ｃ３に位置限定溝Ｄ３が形成され、位置限定溝Ｄ３は第１係合リブＤ１と第２係合リブＤ２との間に位置している。本実施例では、接着層Ｄは開口部１２３ａ中に位置しているＵＢＭレイヤーＣを被覆し、接着層Ｄは、金（Ａｕ）、銅（Ｃｕ）、錫（Ｓｎ）、金錫合金（Ａｕ／Ｓｎ）、錫銀合金（Ｓｎ／Ａｇ）、インジウム（Ｉｎ）、ビスマス錫合金（Ｂｉ／Ｓｎ）、錫鉛合金（Ｓｎ／Ｐｂ）等の材料から選択されている。

【0018】

図１及び図３に示すように、本体１２１の表面１２１ａに対し垂直になる第２方向Ｙに沿って、第１レイズストリップＡの末端Ａ１から本体１２１の表面１２１ａまでの間には第１高さＨ１を有し、溶接パッド１２２の上方に位置している接着層Ｄの末端Ｄ４から本体１２１の表面１２１ａまでの間には第２高さＨ２を有し、第１高さＨ１は第２高さＨ２より高い。本実施例では、第２方向Ｙに沿って、第２レイズストリップＢの末端Ｂ１から本体１２１の表面１２１ａまでの間には第３高さＨ３を有し、第３高さＨ３は実質的に第１高さＨ１に等しい。

【0019】

図１、図５及び図６を参照すると、第１方向Ｘに沿って、第１レイズストリップＡ及び第２レイズストリップＢ上に位置しているＵＢＭレイヤーＣは第３幅Ｗ３を有し、第３幅Ｗ３は第１レイズストリップＡの第２幅Ｗ２以下である、且つ第２レイズストリップＢの第５幅Ｗ５以下である。第１方向Ｘに沿って、第１凸リブＣ１及び第２凸リブＣ２上に位置している接着層Ｄは第４幅Ｗ４を有し、第４幅Ｗ４はＵＢＭレイヤーＣの第３幅Ｗ３以上である。

【0020】

図１～図３を参照すると、フリップチップボンディングプロセスにおいて、複合バンプ１２４は第１係合リブＤ１がピン１１１に貫入する。本実施例では、複合バンプ１２４は第１係合リブＤ１及び第２係合リブＤ２がピン１１１に貫入することで、チップ１２０が基板１１０に電気的に接続される。第１レイズストリップＡの第１高さＨ１が溶接パッド１２２の上方に位置している接着層Ｄの第２高さＨ２より高く、実質的に第２レイズストリップＢの第３高さＨ３に等しいため、ピン１１１に溶接パッド１２２の上方に位置している第１位置限定リブ１１１ａ、及び位置限定溝Ｄ３中に位置している第２位置限定リブ１１１ｂが形成されている。第２位置限定リブ１１１ｂは第１係合リブＤ１と第２係合リブＤ２との間に位置を限定され、チップ１２０が基板１１０から脱離しないようにチップ１２０と基板１１０との接合強度を強化している。

【0021】

図１～図３を参照すると、本発明は保護層１２３に設置されている第１レイズストリップＡ及び第２レイズストリップＢにより、チップ１２０がフリップチップボンディングプロセス中に破裂しないようにチップ１２０の耐圧力を高めている。また、フリップチップボンディングプロセスにおいて、第１レイズストリップＡ、第２レイズストリップＢ、ＵＢＭレイヤーＣ、及び接着層Ｄにより形成されている第１係合リブＤ１及び第２係合リブＤ２がピン１１１に貫入することで、チップ１２０及び基板１１０を圧着するのに必要な圧着力を減少させており、過大な圧着力を付勢するためにバンプが外に拡張して隣接するバンプと相互に連結され、ショートが形成されるという問題を回避している。

【0022】

複合バンプ１２４は第１係合リブＤ１及び第２係合リブＤ２がピン１１１に貫入した後、第１係合リブＤ１及び第２係合リブＤ２がピン１１１に面接触（ｓｕｒｆａｃｅ ｃｏｎｔａｃｔ）し、接着層Ｄとピン１１１との溶接ビードの長さが増し、チップ１２０と基板１１０との接合強度が強化される。

【0023】

以上、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の形態で実施可能である。

【符号の説明】

【0024】

１００ 薄膜フリップチップパッケージ
１１０ 基板
１１１ ピン
１１１ａ 第１位置限定リブ
１１１ｂ 第２位置限定リブ
１２０ チップ
１２１ 本体
１２１ａ 表面
１２２ 溶接パッド
１２３ 保護層
１２３ａ 開口部
１２４ 複合バンプ
Ａ 第１レイズストリップ
Ａ１ 末端
Ｂ 第２レイズストリップ
Ｂ１ 末端
Ｃ ＵＢＭレイヤー
Ｃ１ 第１凸リブ
Ｃ２ 第２凸リブ
Ｃ３ 溝
Ｄ 接着層
Ｄ１ 第１係合リブ
Ｄ２ 第２係合リブ
Ｄ３ 位置限定溝
Ｄ４ 末端
Ｇ１ 第１ギャップ
Ｇ２ 第２ギャップ
Ｈ１ 第１高さ
Ｈ２ 第２高さ
Ｈ３ 第３高さ
Ｗ１ 第１幅
Ｗ２ 第２幅
Ｗ３ 第３幅
Ｗ４ 第４幅
Ｗ５ 第５幅
Ｘ 第１方向
Ｙ 第２方向

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】