JPH10178028A - 再加工可能な直接チップ取付けアセンブリ - Google Patents

再加工可能な直接チップ取付けアセンブリ

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JPH10178028A
JPH10178028A JP9318420A JP31842097A JPH10178028A JP H10178028 A JPH10178028 A JP H10178028A JP 9318420 A JP9318420 A JP 9318420A JP 31842097 A JP31842097 A JP 31842097A JP H10178028 A JPH10178028 A JP H10178028A
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JP
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chip
assembly
carrier
heat sink
adhesive
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JP9318420A
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Mark Kenneth Hoffmeyer
マーク・ケネス・ホフマイヤー
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  • Cooling Or The Like Of Semiconductors Or Solid State Devices (AREA)
  • Electric Connection Of Electric Components To Printed Circuits (AREA)
  • Die Bonding (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 再加工が必要となったときの除去および交換
を容易とする実装技法を提供すること。 【解決手段】 積層ヒートシンクは金属ヒートシンク２
２を含んでおり、ヒートシンク２２にはフォイル層２４
が接着されている。チップ１０は、キャリア１２内の切
欠き開口３２においてフォイル層２４に取り付けられ
る。チップを除去し、交換しなければならない場合、フ
ォイルをヒートシンクから剥離することによって、フォ
イル２４、チップ１０およびチップ取付け接着剤３０が
一体として除去され、簡単にチップを取り外し、交換す
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】本発明は電子部品の表面実装
に関し、詳細にいえば、再加工が必要となったときの除
去および交換を容易にする実装技法に関する。
【０００２】
【従来の技術】キャリア構造の熱放散特性を高めて、装
着された構成要素およびサブアセンブリの冷却を補助す
ることが、電子パッケージングにおいて一般に行われて
いる。可撓性ポリイミド、ガラス強化エポキシ（ＦＲ
４）、およびセラミック回路キャリアを含む各種のキャ
リアへの集積回路チップの直接装着に使用されるチップ
・オン・フレックス（ＣＯＦ）パッケージングおよびチ
ップ・オン・ボード（ＣＯＢ）パッケージングに特に注
目すると、熱放散が高められているだけでなく、接地な
いし電気的シールド特性も改善されている構造が、一般
に２つの技法を使用して提供されている。
【０００３】第１の技法は集積回路チップを、回路キャ
リアに接着ないし積層された金属ヒートシンクに直接固
定することを含んでいる。これらの用途において、ワイ
ヤボンドされたチップは一般に、チップ−ヒートシンク
界面の熱抵抗を減らすために混合導電性粒子もしくは伝
熱粒子を含有することができるエポキシ・ベースの接着
剤によって金属ヒートシンクに取り付けられている。第
２の技法は集積回路チップを、金属充填バイアまたは金
属メッキ・バイアによって回路キャリア内または回路キ
ャリアの対向面上に存在している大型金属接地またはシ
ールド面に電気的かつ熱的に相互接続されたチップ取付
パッド位置を有する回路キャリア表面へ直接固定するこ
とを含んでいる。
【０００４】いずれのヒートシンク構造への直接チップ
取付（ＤＣＡ）も熱放散機能の向上および電気的分離の
両方に対して有効な解決策を提供するものであるが、チ
ップをヒートシンクまたはキャリア表面に固定するため
に使用される接着剤は簡単に補修できるものではない。
したがって、チップの組立に付随する様々な損失の大部
分は回復できない。これらの歩留まり低減要因は、ボン
ド・パッド上への接着剤のオーバーフロー、ダイの整合
ミス、機械的に損傷を受けたダイ、ワイヤボンドのパタ
ーン認識エラーなどを含むＤＣＡ組立および製造プロセ
ス・フロー上の欠陥、ならびにボンドおよびポストボン
ド・テストで生じる他の欠陥を包含している。シングル
・チップ・パッケージの場合、これらの歩留まり損失は
通常数パーセントの範囲となり、マルチチップ・アセン
ブリ構成における歩留まり損失はアセンブリの複雑度に
もよるが３０％以上の範囲である。チップ・オン・フレ
ックス（ＣＯＦ）およびチップ・オン・ボード（ＣＯ
Ｂ）テクノロジーに依存しているほとんどのパッケージ
のアセンブリに付随した大量生産要件（通常、週１，０
００ないし１００，０００チップ）に結びついたアセン
ブリ歩留まり損失を考えた場合、ヒートシンク・パッケ
ージング構造に対する、チップ再加工および置き換えを
サポートする簡単で費用効果の高いＤＣＡを開発し、実
施することによって、大幅なコスト節減を実現できるこ
とは明らかである。
【０００５】上記の問題の解決策は米国特許出願第０８
／３４９８５４号および同第０８／５３０４５２号の技
法を応用することによって見いだされる。半田などの可
融性金属の層を使用することによって、チップをキャリ
アに接着する接着剤ないしセメントをチップとともに除
去することが可能となる。これは残留セメントないし接
着剤を除去するために、チップ取付部のキャリア位置を
こすったり、研磨または研削したりする必要性をなくす
る。したがって、残留セメント除去手順によって引き起
こされる問題、コストおよび付加部品損失が回避され
る。
【０００６】これらの解決策は問題を解決するものでは
あるが、分離を行うには熱をかけることが必要となる。
温度は可融性金属を軟化させて、チップをキャリアから
十分に解放するのに十分な高さの温度でなければなら
ず、同時に、チップまたはキャリア上にある電子部品を
損傷するほど高いものであってはならない。この手順を
管理可能な温度範囲内で実施することができるが、分離
プロセスを高い温度をかけずに直接行うことができれ
ば、再加工が早くできることとなる。
【０００７】使用されるキャリアがヒートシンクである
場合、熱放散特性は熱の印加をより制限的なものとし、
またエラーのマージンをより限定されたものとする。こ
の環境においては、アセンブリを加熱するプロセスに代
わる代替策があれば、さらに有効なものとなろう。チッ
プをアセンブリの他の部分から分離する、より直接的な
手段は、このプロセスを単純化するだけではなく、再加
工アセンブリの歩留まりを下げる熱損傷または機械的損
傷の発生率をも低下させる。
【０００８】直接取付デバイスの硬化接着剤による取付
けを完全になくすことができれば、さらにコスト面での
利点が達成できることとなる。接着剤の塗布および硬化
プロセスは時間がかかり、費用のかかるものであり、フ
ォーム・ファクタが小さいパッケージの製造組立コスト
の大部分を占めるものである。たとえば、最新の小型ハ
ード・ディスク装置製品に使用されているもののような
アーム電子部品ケーブルへの従来の直接チップ取付けに
必要な接着剤付与および硬化操作は、構成部品の総組立
コストの約２５％を占めている。さらに、上述したよう
に、エポキシ接着剤を硬化させると、欠陥チップまたは
チップ・サイト欠陥の再加工／修理または交換は費用効
果のよいものではなくなる。したがって、再加工が可能
であり、しかも、費用がかさみ時間のかかる接着剤処理
ステップを排除する経済的なチップ取付け構造および組
立プロセスを開発することは、電子アセンブリの嵩高な
フォーム・ファクタのパッケージをもたらし、産業上経
済的価値の高いものである。
【０００９】特定の環境で使用される電子アセンブリに
関連した他の問題は、特定の用途の要件を満たすための
コンパクトさである。たとえば、ハード・ディスク・デ
ータ記憶装置で使用されるフレキシブル回路およびカー
ド電子アセンブリ、遠隔通信機器、ポータブル・コンピ
ュータ、コンピュータ周辺装置、ならびに多数の消費者
向け電子機器は一般に、構成要素の高密度パッケージン
グとコンパクトで効率のよい電子キャリアの集積を必要
としている。これらのパッケージング用途の多くにおけ
る設計上の物理的制約は、電気搬送配線構成要素の配
置、デバイスの相互接続、キャリアの取付けに利用でき
る面積および高さの両方を制限する。電子部品に利用で
きる３次元空間が制限されていることにより、通常、細
線／スペース／バイア配線を備えた薄い可撓性のキャリ
ア材料、小型の受動個別構成部品、ならびにシリコン・
デバイスの集積および配置をサポートするための、ワイ
ヤボンド・チップ・オン・フレックスおよびワイヤボン
ド・チップ・オン・ボード取付け方法を含む各種の直接
チップ取付け技術を使用することを含むパッケージ小型
化の１つまたは複数の形式が導き出される。しかしなが
ら、スペースを節減することに加えて、パッケージング
の設計および組立方法は、高密度パッケージングのかな
りの部分が低コストの消費者向け電子用途に使用されて
いるため、利益率が低い大量生産をもサポートしなけれ
ばならない。
【００１０】残念ながら、製造には、専用機器による複
数のステップ、およびチップ接着剤もしくは封止剤塗布
硬化ステップを含む低スループットの組立ステップが必
要なため、ほとんどすべての直接チップ取付けプロセス
およびパッケージ構造は製造コストが高く、直接チップ
取付け技術を使用した電子機器の低コストな製造は本質
的に困難である。さらに、直接チップ取付けアセンブリ
には多くのステップが必要であり、最終的な製造コス
ト、歩留まり、および直接チップ取付けキャリア・アセ
ンブリのパッケージへの集積も、特定用途向けキャリア
・パッケージ設計に大きく左右される。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】したがって、本発明の
目的は再加工が必要となったときの除去および交換を容
易にする実装技法を提供することである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】本発明においては、チッ
プと再加工不能なチップ取付け接着剤の両方を迅速に、
簡単に、しかも同時に除去することを可能とする分離可
能な金属ヒートシンク積層およびヒートシンク・テープ
構造を使用することによってＤＣＡパッケージの再加工
を可能にする。ヒートシンク積層構造全体は接着剤層に
よって一緒に接着される卑金属ヒートシンクと、薄い金
属フォイル層からなっている。接着剤層は分離可能なヒ
ートシンク積層接着界面を画定するものであり、乾式フ
ィルム接着剤および積層法を使用して、あるいは感圧接
着剤（ＰＳＡ）を使用して作成できる。ＰＳＡを使用し
てヒートシンク構造を製造するには、接着剤を自立シー
ト形態で使用するか、あるいは接着剤が金属フォイル上
に存在するようにする。ＰＳＡを後者の方法で使用する
場合には、金属フォイルに接着したＰＳＡからなる金属
テープを卑金属ヒートシンクに接着して、ヒートシンク
積層構造を作成する。さらに、必要に応じ、接着剤層に
伝熱性粒子もしくは導電性粒子を含ませ、ヒートシンク
積層界面の熱放散もしくは電気的特性を向上させること
もできる。チップは従来の（すなわち、再加工不能な）
ダイ取付け接着剤を使用して、ヒートシンクに取り付け
られる。チップ取付け接着剤が硬化した後、チップ入出
力端子パッドのキャリア回路への電気的接続がワイヤ・
ボンディングによって行われる。
【００１３】電子部品またはアセンブリの修理のために
チップの除去および交換を必要とする欠陥が存在してい
る場合には、取り付けられているチップの領域における
ヒートシンク積層体の分離可能な金属フォイル層を剥離
することによって、チップおよびダイ取付け接着剤を簡
単に除去することができる。欠陥チップ・アセンブリの
除去は、すべてのワイヤボンドをまず機械的に除去し、
かつ卑金属ヒートシンクに接着されている金属フォイル
を手動工具またはパターン化打抜き法を使用してダイ取
付け接着剤境界近傍で切断することによって達成され
る。次に、フォイルの縁部またはコーナを卑金属ヒート
シンクから剥離した後、チップおよびダイ取付け接着剤
の周囲およびこれらの下の領域のフォイルを完全に除去
する。ダイ取付け接着剤および欠陥チップがフォイルに
接着されているため、金属フォイルを卑金属ヒートシン
クから剥離すると、チップとダイ取付け接着剤の両方が
同時に除去される。新しいダイ取付け接着剤を使用して
新しいチップを卑金属ヒートシンクに取り付けた後、キ
ャリア相互接続パッド表面にワイヤボンドで取り付ける
だけで、チップの交換が達成される。
【００１４】フォイル層を含む積層ヒートシンクを使用
することにより、ある金属のフォイルと他の金属で形成
されたヒートシンクとを使用して、積層構造にさまざま
な特性を与えることが可能となる。典型的には、銅フォ
イルを使用して、積層アセンブリの頂面を半田付け可能
とする。この構成はヒートシンクとして機能する内部接
地面を備えた基板にも使用できる。
【００１５】本発明の他の実施の形態においては、両面
に接着剤コーティングが施されたフォイル層を使用し
て、直接取付け集積回路デバイスをチップ取付け位置に
おいてキャリアまたはヒートシンクに固定して、簡易な
組立および取付け両方の構造を提供するとともに、取付
け界面に剥離可能なフォイル層を設けることによって、
必要な場合に、再加工を容易とする。キャリア上のチッ
プ取付け位置、あるいはチップ取付け位置を画定するキ
ャリアの穴のところでキャリア・アセンブリに取り付け
られた金属ヒートシンクの表面のいずれかに、フォイル
層を使用することができる。この構成においては、チッ
プ取付け接着剤の排除が達成される。
【００１６】コンパクトな電子アセンブリ構造を達成し
たり、あるいは直接取付け集積回路デバイスおよびキャ
リア・アセンブリを含む電子パッケージのプロファイル
を小さくすることがきわめて重要な場合には、本発明の
さらに他の改変形を使用することができる。電子パッケ
ージの最大高さを低くするために、キャリアと、キャリ
アに接着されたヒートシンクすなわちヒート・スプレッ
ダの両方を貫通している整合した開口によって、キャリ
ア・アセンブリにおけるチップ取付けサイトを画定す
る。フォイル層がヒートシンクに隣接しており、フォイ
ル層はフォイルをヒートシンクに接着する感圧接着剤層
を有し、またチップ取付け位置にも接着層を有する。
【００１７】説明したいずれの用途においても、フォイ
ル上の接着剤層は伝熱性を改善し、接着剤層を導電性と
し、あるいはその両方の特性を接着剤層ないしコーティ
ングに与えるための充填材を含有していることができ
る。さらに、充填材を使用することによって、接着剤層
の剛性を高め、高歩留まりのワイヤボンディングを促進
することができる。端子パッドの支持の剛性が高まるの
で、ボンディングが行われる界面に超音波エネルギーが
伝えられると、ワイヤボンドが効果的に行われる。ボン
ディング表面が可撓性または弾性的な支持によって支持
されている場合は、超音波エネルギーが部分的に散逸
し、端子パッドに微細運動を与えて整合を損なうことが
あり、またボンディング界面におけるエネルギーの集中
が弱まると、ボンディングの品質が低下することにな
る。
【００１８】
【発明の実施の形態】図１はチップ１０が基部回路キャ
リア１２に効果的に取り付けられ、チップの外部電気接
点１６からキャリア上のワイヤ・トレースすなわち端子
パッド１８へ延びているワイヤボンド１４によって、こ
のようなキャリアの回路に電気的に接続されている、直
接チップ取付け（ＤＣＡ）アセンブリを示す。基部キャ
リア１２はポリイミド、エポキシ／ガラス・ボードない
しセラミックなどの任意各種の材料で形成することがで
き、剛性であっても、可撓性であってもよく、電気的絶
縁コーティング１９から延びているチップ位置に隣接し
て設けられた導線端子部分を備えた導線を支持している
１枚または複数枚の層を含んでいる。図示のように、キ
ャリア１２はヒートシンクへのチップの直接取付けが必
要とされる位置に切欠き開口３２を有している。チップ
１０はヒートシンク積層アセンブリ２０に実装されてお
り、このアセンブリは接着層またはフィルム２６によっ
て一緒に積層された金属ヒートシンク２２および薄いフ
ォイル層２４を含んでいる。ヒートシンク積層アセンブ
リ２０は接着剤ボンディング・フィルム２８によってキ
ャリア１２へ固定されている。チップ１０は再加工不能
な硬化エポキシ材料などのダイ取付け接着剤３０によっ
てヒートシンク積層アセンブリ２０に実装されている。
チップを除去することが必要となった場合、分離界面と
してダイ取付け接着剤材料３０を使用すると、硬化した
接着剤が不規則に破壊し、キャリア・アセンブリ上に残
っている部分を表面からこすり落とすか、削り剥がして
から、交換チップを装着する必要がある。
【００１９】ヒートシンク積層アセンブリ２０は金属ヒ
ートシンク２２、フォイル層２４およびフォイルをヒー
トシンクに接着する接着フィルム２６を含んでいる。接
着フィルム層２６は乾式フィルム接着剤および対応する
積層プロセスにより、あるいは、本発明を実施する好ま
しい形態においては、自立シートの形態、またはフォイ
ル層上にコーティングが施されたフォイル・テープとし
てかのいずれかである感圧接着剤（ＰＳＡ）によって形
成される。さらに、この接着層に伝熱度、導電度、ある
いはこれら両方を向上させる粒子を含ませることもでき
る。一般に、ヒートシンクはアルミニウムで形成されて
おり、フォイルはアルミニウム・フォイルである。しか
しながら、異種の金属をヒートシンク積層構造に使用し
て、組立のためのその他の特別な特性を与えることもで
きる。たとえば、銅の積層フォイル層を備えたアルミニ
ウム卑金属ヒートシンクを使用することによって、ヒー
トシンク積層アセンブリの表面を半田付け可能とした
り、貴金属メッキを容易に施せるようにすることができ
る。
【００２０】電子アセンブリの再加工がチップ１０の除
去交換を必要とする場合、ワイヤボンド１４を機械的に
除去し、フォイル層をキャリア切欠き開口の縁部３２
と、チップをヒートシンク積層アセンブリに接着する接
着剤３０の間の領域３４において切断する。フォイルは
手動工具またはパターン化された打抜き方法を使用して
切断できる。ダイ取付け接着剤３０の下のフォイル部分
をフォイル層の他の部分から切断すると、ダイ取付け接
着剤の下のフォイルを、最初コーナ部分から剥離し、そ
してチップ、ダイ取付け接着剤およびフォイル部分を一
体として、ＰＳＡ接着フィルム２６によって形成された
界面に沿ってキャリア電気アセンブリの他の部分から分
離させることができる。チップの交換は交換チップを新
しいダイ取付け接着剤とともに実装することにより、あ
るいはフォイルのパターン化された層をキャリア切欠き
開口におけるヒートシンクに復元してから、ダイ取付け
接着剤を使用して交換チップを取り付けることによって
行うことができる。次いで、チップの外部電気接点と対
応するキャリア導体端子パッドの間にワイヤボンド接続
を復元することによって、交換が完了する。
【００２１】図２は接着剤２８によってキャリア１２に
接着されたヒートシンク２２にチップ１０を実装するた
めの切欠き開口３２をキャリア・アセンブリに設ける点
では図１と同様な図である。この実施の形態において、
フォイル構造３６はキャリア開口３２内のチップ位置だ
けに存在するようにパターン化されており、金属ヒート
シンクはキャリア１２に直接接着されている。フォイル
層はＰＳＡ層ないしフィルム３８によって金属ヒートシ
ンク２２に接着されて、再加工がチップ１０の除去を必
要とする場合の分離界面をもたらす。チップ１０はダイ
取付け接着剤３０によって従来の態様でフォイル３６に
接着され、かつワイヤボンド１４によってキャリア・ア
センブリ回路に接続されている。図２の改変アセンブリ
構造では、チップの下のフォイルおよびダイ取付け接着
剤を、ヒートシンクに積層されている連続フォイル層の
他の部分から分離するために必要な切断プロセス・ステ
ップなしに、チップの除去を直接行える。
【００２２】図２の改変構造が特に有用なのは、金属フ
ォイルがＰＳＡ材料を使用して卑金属ヒートシンクに接
着されている場合である。多くのＰＳＡ材料はポリイミ
ドなどのある種のキャリア材料の下にある場合に、ワイ
ヤボンディング・プロセス中に超音波エネルギーの効率
のよい伝達を可能とする適切な剛性を有していないこと
がある。その結果として、キャリア・ボンディング・パ
ッドの下にＰＳＡを有している「柔らかい」キャリア構
造へのボンディングによって、ワイヤボンディングの歩
留まりが低くなる。しかしながら、剛性チップの下だけ
のヒートシンク上にパターン化された金属フォイルを使
用することによって、ワイヤボンディングの問題が本質
的に排除される。この場合も、充填材を追加することに
よって、接着剤の剛性をさらに高めることができる。自
立型の接着剤フィルム（非ＰＳＡ）を積層プロセスとと
もに使用して、ヒートシンク構造を構築する場合、フォ
イルまたは卑金属ヒートシンクの表面組織も化学的また
は機械的手段によって改変して、接着特性を低下させ、
チップ再加工／交換ステップ中のフォイルの除去を容易
とすることができる。
【００２３】本発明の他の重要な特徴は、ヒートシンク
構造に異種金属を使用して、組み立て用に他の特別な特
性を与えることもできるところにある。たとえば、アル
ミニウム卑金属ヒートシンクを銅の積層フォイル層とと
もに使用することにより、ヒートシンクを半田付け可能
としたり、貴金属メッキを施すのを容易とすることがで
きる。半田付け可能なヒートシンク積層構成の場合、パ
ッケージング構造の変形によって、米国特許出願第０８
／３４９８５４号（前述）に記載されているプロセスお
よび方法をチップ除去の他の選択肢として利用すること
が可能となる。本発明のこの改変形を、それぞれ図１お
よび図２と同様な図３および図４に示す。図３は図１の
構造に類似している直接チップ取り付け用のヒートシン
ク構造を示しており、アルミニウム・ヒートシンク２２
が、接着層ないしフィルム２６を使用して、ヒートシン
ク表面を完全に覆っている銅フォイル２４に積層されて
いる。銅フォイル２４には、ダイ取り付け接着剤３０を
使用してチップ１０が実装されているキャリア切欠き領
域において、半田４０のパターン層が重ねられている。
同様に、図４は図２のものと同様な構造を示しており、
この構造においては、銅フォイル３６のパターンが、キ
ャリア・チップ・サイト切欠き領域におけるＰＳＡフィ
ルム３８によってヒートシンクに積層されており、銅フ
ォイル３６上の半田４０の層がチップ１０とダイ取り付
け接着剤３０の下に置かれている。この構成において
は、ヒートシンク積層アセンブリ頂面における銅フォイ
ル層３６を除去することなく、チップ１０を除去し、交
換する選択肢がある。
【００２４】半田層が存在している場合は、フォイルを
ヒートシンクに固定している接着層を分離界面として使
用して、組み合わせたチップとダイ取り付け接着剤の下
のフォイルを剥離するか、あるいは十分局所化された熱
をかけて、チップおよびダイ取り付け接着剤が半田層を
分離界面として積層ヒートシンク・アセンブリから分離
できるようにするかのいずれかによって、チップを除去
することができる。
【００２５】本発明はエポキシ／ガラス・ボード、フレ
ックスおよびセラミックのシングル・チップ・モジュー
ル、マルチ・チップ・モジュールならびに回路板アセン
ブリを含む種々のタイプのキャリアにおける直接チップ
取り付けアセンブリの再加工のための簡単で、費用効果
の高い方法を提供する。ヒートシンクへのチップの半田
付けでは、チップとヒートシンクの両方が半田付け可能
な金属を有している必要がある。チップの裏面金属化は
かなり一般的なものであるが、高価である。また、場合
によっては、ヒートシンク構造上の費用効果の高い半田
付け可能な金属（銅など）はパッケージングでの用途と
両立しない。これらの非両立性により、高価な貴金属／
半貴金属コーティングを使用して、チップをヒートシン
ク表面に半田付けすることが必要となる。本明細書で開
示する発明を使用することにより、高価なヒートシンク
・オーバーコートおよび裏面金属層を使用する必要がな
くなる。チップと接着剤の単純な機械的除去では、残留
ダイ取り付け接着剤をキャリア上の実装位置から除去す
るためにフライス削りまたは研削操作を使用することが
必要である。これらの操作は費用がかさみ、時間がかか
り、特別な機械加工および固定を必要とし、かつ構成要
素もしくはアセンブリに損傷を引き起こすことがあり、
アセンブリから粒子汚染を除去するために２次的なクリ
ーニング操作を使用することを必要とする。チップの接
着剤を化学的に除去すると、機械的除去操作で遭遇する
ものと同様な問題の他に、刺激が強く、腐食性で、環境
上望ましくない溶液を使用する必要性や、アセンブリを
構成している材料と化学的に適合しない可能性などの問
題が引き起こされる。２次的なクリーニング操作および
付加的な化学中和ステップを使用することが、再加工し
たアセンブリでの腐食を排除するために必要になる。本
発明はピッチの狭い直接チップ取付け配線形状、ならび
にチップ・オン・ボード、チップ・オン・フレックス、
シングル・チップ・モジュールおよび、マルチ・チップ
・モジュールのアセンブリ用のヒートシンクへのほとん
どの直接チップ取付けと両立し、上記のような問題を生
じない。
【００２６】図５に示す実施の形態は組立コストの削減
およびチップ再加工／交換機能の両方に対する解決策を
提供する。機能のこの組合せは、除去可能で、両面型の
伝熱性もしくは導電性のテープを、チップ・キャリア取
付け媒体として、従来の塗布またはスクリーン印刷され
るチップ取付け接着剤の代わりに使用するパッケージン
グ構造および組立プロセスを開発することによって達成
される。この直接チップ取付けパッケージ構造の主要な
要素が図５に示されており、これらは開示したテープ／
取付け方法を図１に示したものと同様なパッケージ構造
に使用することを示している。図５において、完全なパ
ッケージ構造はパターン化された接着剤ボンディング・
フィルム５３を備えた回路キャリア５２（ポリイミド、
ＦＲ４、エポキシ／ガラスまたはセラミックなどで形成
された）に積層された卑金属ヒートシンク５１からなっ
ている。回路キャリア５２は金属回路配線５４と、ヒー
トシンク５１へのチップ５６の直接取付けが必要とされ
る領域に開口を有している絶縁カバーフィルム５５とを
有している。しかしながら、図５の構成において、チッ
プ５６はフォイル５７の上下両面に感圧接着層５９を有
している金属フォイルまたはテープ層５７を使用して卑
金属ヒートシンク５１に取り付けられている。両面接着
層５９を備えたフォイル／テープ５７は、剥離シート上
に存在しているパターン化されたデカルを用い、ラベル
を取り付けるために一般に使用されている方法を用いる
ことによってキャリアまたはチップの表面に貼付するこ
とができる。自立型の感圧接着層（中間フォイル層のな
い）をチップ−キャリア間の取付け媒体として使用する
ことができ、また同じ方法を使用して取り付けることが
できる。最適な熱性能もしくは電気的接地機能は、キャ
リア／チップ取付け界面の間に熱放散もしくは電気的連
続性をもたらす伝熱もしくは導電性粒子を含み、テクス
チャをつけられた接着層を備えたフォイル５７を使用す
ることによって達成される。粒状充填材はチップ−キャ
リア界面を剛性化して、ワイヤボンディングの歩留まり
を向上させる働きもする。従来の自動配置工具を使用し
て感圧接着剤の表面に配置することによって、チップ５
６をパッケージに取り付けた後、ワイヤボンド６３を介
してチップ５６の入出力端子６２をキャリア回路パッド
６１に電気的に相互接続する。欠陥がチップまたはチッ
プ・アセンブリ領域上に存在している場合には、接着フ
ォイル／テープと取り付けられている欠陥チップとを基
部キャリア表面から剥離することによって、チップを簡
単に再加工したり、交換したりすることをができる。ワ
イヤボンドとチップの除去後に、新しい接着フォイル／
テープ層片をキャリア・チップ・サイトに貼付すること
によって、チップの交換が行われる。次いで、新しいワ
イヤボンドをチップおよびキャリア相互接続パッドの以
前にボンディングされていなかった領域に付加すること
ができる。
【００２７】図６および図７は、物理的寸法の制約を満
たさなければならず、また低コストの消費者向け電子製
品の要件にあった低利益幅の技法によって生産しなけれ
ばならないコンパクトな電子パッケージを提供するとい
う問題の現在の状態および解決策を示している。問題の
解決策はキャリア電子部品のＤＣＡパッケージングと関
連してテープ・キャビティ・パッケージング（ＴＣＰ）
を開発することによって提供される。
【００２８】ポケット・ベル、ディスク装置の可撓性回
路および最新のトランシーバ・パッケージを含む多くの
現在の用途で使用されている従来のＣＯＦ／ＣＯＢワイ
ヤボンド構造を、図６に示す。この構造は可撓性回路材
料、プリント配線板または同等な回路キャリア７６から
なっており、これのキャリアは金属配線７８、電気絶縁
オーバレー８０およびメッキされたワイヤボンド相互接
続パッド７９を備えている。図６において、回路キャリ
ア７６は接着層７４を備えたアルミニウム・ヒート・ス
プレッダ７０に積層されている。シリコン集積回路（チ
ップ）７２は、チップの配置前にヒート・スプレッダ上
へ付与される接着剤７１によってアルミニウム・ヒート
・スプレッダ７０に直接取り付けられている。チップの
配置に引き続き、接着剤を加熱して、通常はバッチ・オ
ーブン中で１２５−１５０℃で約１時間加熱して硬化し
なければならない。接着剤の硬化後、チップ７２をメッ
キされたワイヤボンド相互接続パッド７９に相互接続す
るワイヤボンド８５が装着される。ワイヤボンド８５を
次いで、熱硬化またはＵＶ硬化有機封止材８２を塗布す
ることによって保護する。ＤＣＡキャリア・サブアセン
ブリ（上記の要素によって画定される）は次いで、接着
剤、ねじ、リベット、ペグまたはその他の取付け手段ま
たは媒体を使用して、最終的なフォーム・ファクタ・パ
ッケージの他のサブアセンブリ、サブハウジングまたは
主要面に、あるいはこれらの内部に固定される。従来の
ＣＯＦ／ＣＯＢ ＤＣＡ構造を使用することが一般的で
あるが、コストを上げ、性能を下げ、複雑度を高くし、
製造歩留まり損失の可能性を高めるいくつかの設計上、
材料面およびプロセス上の欠点が存在している。例とし
ては、次の条件および構造が挙げられる。この技法では
チップ取付け接着剤、付与およびバッチ硬化操作を使用
する必要がある。導電性のチップ取付け接着剤が必要な
場合、もし接着剤が押し出されてボンド・パッドを短絡
すると、組立歩留まり損失が生じる。チップ取付け接着
剤はいったん硬化すると、これを除去して、チップの再
加工または交換をサポートすることができない。チップ
−キャリア間のボンド・パッド間隔についての設計上の
制約により、ワイヤループの高さとワイヤボンドの長さ
とに制限が課される。これらの形状上の制約は電気的性
能（可能な限り低いワイヤ・インダクタンス）およびパ
ッケージ全体の高さの最小化両方の完全な最適化を行え
なくなる。２次的な取付けプロセス、材料もしくは部品
が、ＣＯＦ／ＣＯＢサブアセンブリをハウジングまたは
フォーム・ファクタ・パッケージ表面に固定するのに必
要となる。
【００２９】図７はＣＯＦ／ＣＯＢ技術に対するテープ
・キャビティ・パッケージ（ＴＣＰ）を示す。ＴＣＰパ
ッケージング構成において、キャリア７６、金属配線７
８および電気絶縁オーバレー８０を含む積層キャリア・
アセンブリが、接着層７４によってアルミニウム・ヒー
トシンク７０に積層されている。キャリア・アセンブリ
およびヒートシンク７０は両方ともチップ取付け位置に
孔ないし開口を有している。上下両面に接着層８８およ
び８９をそれぞれ備えている金属または有機物テープま
たはフォイル材料８７が、感圧接着層８８によってアル
ミニウム・ヒートシンク７０の下面に取り付けられてい
る。取り付けられたテープまたはフォイルはアルミニウ
ム・ヒートシンク７０の開口をふさぎ、パッケージ内に
キャビティを作成する。チップ７２は次いで、チップ取
付けキャビティの基部における露出したテープ上にある
接着剤に取り付けられる。テープのコア材料および接着
充填材を適切に選択することによって、伝熱または導電
テープを使用することも可能である。これらの属性を有
している数種類の市販のテープを使用して、熱分散特性
もしくは電気接地特性を最適化することができる。金属
またはポリマ・テープ・コアを備えている典型的なヒー
トシンク取付け用の伝熱もしくは導電性テープは、Ａｄ
ｈｅｓｉｖｅ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｃｏ．（ＡＲ９０４
５またはＡＲ８０４４）あるいはＣｈｒｏｍｅｒｉｃｓ
Ｃｏｒｐ．（ＸＴＳ４１２またはＴ４０５）が製造し
ているものである。
【００３０】ワイヤボンド８５を付け加え、封止材８２
を塗布し、硬化した後、裏面のテープ接着剤剥離シート
９０を除去することにより、ＣＯＦ／ＣＯＢキャリア・
サブアセンブリをハウジングまたは所与のフォーム・フ
ァクタ・パッケージの主要面に接着固定する。逆に、ま
ず裏面の接着剤剥離シート９０を除去し、チップ配置、
ワイヤボンディングおよび封止前に、テープ／ヒートシ
ンク／キャリア・アセンブリをハウジングまたはフォー
ム・ファクタ・パッケージ表面に固定することによっ
て、所与のハウジングまたはフォーム・ファクタ・パッ
ケージ表面におけるＣＯＦ／ＣＯＢキャリアの現場組立
も可能である。
【００３１】図示説明したＴＣＰ構造を使用することに
より、前述の従来技術の問題を解決するいくつかの構造
上および組立プロセス上の効果が得られる。ＴＣＰはチ
ップの付与および硬化操作をなくし、再加工可能であ
る。欠陥チップをテープ接着剤から取り外し、交換する
ことができるし、あるいはテープおよびチップをヒート
シンクから同時に取り外した後、テープおよびチップを
交換することができる。この構造はチップ接着剤がパッ
ド上へ押し出されることによる歩留まり損失の問題を排
除し、付加的な界面層および熱抵抗を排除することによ
る熱分散に対する伝熱路を改善する。ＴＣＰは電気的性
能の向上、コンパクトなパッケージ、および強靱なワイ
ヤボンディングに対して優れた構造を提供する。たとえ
ば、ワイヤの長さを２５−４０％程度短くし、これによ
って電気的なワイヤボンディング特性（低いインダクタ
ンスおよび抵抗）を改善することができ、またワイヤ・
ループの高さを４０−５０％低くすることができる。ル
ープ高さを低くすることにより、大きなスペースの節
減、歩留まりの高い封止処理（低いワイヤ・ループは完
全な封止を容易とし、電子アセンブリの他の重要な領域
への封止剤の流れの可能性を少なくする）が可能とな
る。チップからキャリア・パッドまでのワイヤボンド間
隔が狭い場合は、チップの厚さを研磨によって薄くする
ことによって、折れ曲がった強靱でないワイヤボンドが
形成されるのを排除することが必要となるが、チップを
ＴＣＰにワイヤボンディングすることにより、このよう
なワイヤボンディングに通常必要なパッケージ設計パラ
メータが緩和され、チップの裏面研磨の必要性が排除さ
れる。ＴＣＰはハウジングまたはフォーム・ファクタ・
パッケージ表面への組み付けに必要とされる２次的なキ
ャリア取付け材料、プロセスもしくは部品の必要性、お
よびこれらに対するコストも排除する。
【００３２】剛性のプリント回路板（ＰＣＢ）の裏面に
テープが直接貼付されるチップ・オン・ボード用途に
も、ＴＣＰを使用できる。このＣＯＢ用途の場合、ＰＣ
Ｂ中の孔はチップ取付け位置に存在していることとな
る。この場合、回路板が剛性であるため、金属ヒートシ
ンク／スチフナは必ずしも必要ではない。
【００３３】本発明を好ましい実施の形態を参照して図
示説明してきたが、当分野の技術者には、形態および細
部における各種の変更を本発明の精神および範囲を逸脱
することなく行えることが理解されよう。
【図面の簡単な説明】
【図１】連続フォイル層を備えた本発明の積層ヒートシ
ンク構造を含んでいる切欠きチップ取付けサイトに実装
されたヒートシンクを備えたチップ・キャリアの一部断
面部分立面図である。
【図２】図１と同様であるが、チップ取付けサイトのみ
でヒートシンクに積層されたパターン化フォイル層を含
んでいるチップ・キャリアの図である。
【図３】図１と同様であるが、積層ヒートシンクとチッ
プを固定しているダイ取付け接着剤の中間に可融性層を
さらに含んでいるチップ・キャリアの図である。
【図４】図２と同様であるが、パターン化フォイルとダ
イ取付け接着剤の間に可融性層をさらに含んでいるチッ
プ・キャリアの図である。
【図５】切欠きチップ取付けサイトに実装されたヒート
シンクと両面接着フォイル層を使用して取り付けられた
チップとの一部断面部分立面図である。
【図６】チップがキャリア・アセンブリに積層されたヒ
ート・スプレッダに固定されている、チップ・オン・フ
レックス実装を示す従来技術の図である。
【図７】チップがキャリア／ヒートシンク・アセンブリ
の整合開口内に実装され、ワイヤボンド・ワイヤの長さ
と高さを小さくし、封止を単純化し、完成したアセンブ
リのプロファイルを減少させるためにヒートシンクの下
面に接着されたフォイル層に固定されている本発明のテ
ープ・キャビティ・パッケージング（ＴＣＰ）の図であ
る。
【符号の説明】
１０ チップ １２ 回路キャリア １４ ワイヤボンド １６ チップの外部電気接点 １８ 端子パッド １９ 電気的絶縁コーティング ２０ ヒートシンク積層アセンブリ ２２ 金属ヒートシンク ２４ 薄いフォイル層 ２６ 接着層 ２８ 接着剤ボンディング・フィルム ３０ ダイ取付け接着剤 ３２ 切欠き開口

Claims (12)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】集積回路デバイス取付け位置を備えた支持
    体と、 上面と下面とを有しており、前記下面が接着層によって
    前記取付け位置に接着されている金属フォイル層と、 上面と下面とを有している集積回路デバイスと、 前記集積回路デバイスの下面を前記金属フォイル層の上
    面に接着する接着剤とを備えており、これにより、前記
    金属フォイル層を前記支持体から剥離することによっ
    て、前記集積回路デバイス、前記接着剤、および前記接
    着剤の下の前記金属フォイル層の部分を前記支持体から
    取り外すことのできる再加工可能な直接チップ取付け
    （ＤＣＡ）アセンブリ。
  2. 【請求項２】前記金属フォイル層が上下両面に感圧接着
    剤コーティングを有しており、上面の前記感圧接着剤コ
    ーティングが前記集積回路デバイスを前記取付け位置に
    固定することを特徴とする、請求項１に記載の再加工可
    能な直接チップ取付けアセンブリ。
  3. 【請求項３】前記支持体が金属ヒートシンクであること
    を特徴とする、請求項１に記載の再加工可能な直接チッ
    プ取付けアセンブリ。
  4. 【請求項４】前記金属フォイル層が半田付け可能な材料
    で形成されていて、その上面に半田層を含んでおり、前
    記接着剤が前記集積回路デバイスを前記半田層に接着す
    ることを特徴とする、請求項１に記載の再加工可能な直
    接チップ取付けアセンブリ。
  5. 【請求項５】チップ取付け位置に隣接して導体端子を有
    するキャリア素子を含み、上面と下面とを備えているキ
    ャリア・アセンブリと、 前記上面から前記下面へ延びるように前記キャリア・ア
    センブリに形成され、前記チップ取付け位置を定める開
    口と、 前記キャリア・アセンブリの下面に接着され、前記チッ
    プ取付け位置に接着剤コーティングを有する接着剤コー
    ティング・フォイル材料と、 前記接着剤コーティングによって前記チップ取付け位置
    において前記フォイル材料に固定され、前記開口内に収
    められた集積回路デバイスと、 前記集積回路デバイス上の回路を前記導体端子に電気的
    に接続する手段とを備えている再加工可能な直接チップ
    取付け（ＤＣＡ）アセンブリ。
  6. 【請求項６】前記キャリア・アセンブリが前記キャリア
    素子に接着されたヒートシンクをさらに含んでおり、前
    記開口が前記キャリア・アセンブリ上面から前記キャリ
    ア素子と前記ヒートシンクの両方を通って前記キャリア
    ・アセンブリ下面まで延びていることを特徴とする、請
    求項５に記載の再加工可能な直接チップ取付けアセンブ
    リ。
  7. 【請求項７】前記フォイル材料が両面に感圧接着剤を有
    する金属フォイルまたはポリマ・テープであることを特
    徴とする、請求項５に記載の再加工可能な直接チップ取
    付けアセンブリ。
  8. 【請求項８】前記チップ取付け位置に装着された前記集
    積回路デバイスが前記導体端子にワイヤボンディングさ
    れており、前記チップ取付け位置において前記集積回路
    デバイスおよび前記ワイヤボンディングを包囲する封止
    剤によって封止されていることを特徴とする、請求項６
    に記載の再加工可能な直接チップ取付けアセンブリ。
  9. 【請求項９】前記感圧接着剤が伝熱度を高める充填材を
    含んでいることを特徴とする、請求項７に記載の再加工
    可能な直接チップ取付けアセンブリ。
  10. 【請求項１０】上面と下面を備えたキャリア素子、およ
    び前記キャリア素子の下面に接着された上面を備えてい
    るヒートシンクを含んでいるキャリア・アセンブリと、 前記キャリア・アセンブリ上のチップ取付け位置と、 前記キャリア素子内の開口であって、前記ヒートシンク
    の上面を露出させて、前記開口の周縁に隣接して配置さ
    れた前記キャリア素子上に導体端子部分を備えた前記チ
    ップ取付け位置を形成する開口と、 上面と下面を有しているフォイル層であって、下面に、
    前記フォイル層を前記チップ取付け位置において前記ヒ
    ートシンクに接着する接着剤コーティングを備えている
    フォイル層と、 前記フォイル層の上面に接着された集積回路デバイス
    と、 前記集積回路デバイスを前記キャリア素子上の前記端子
    位置へ電気的に接続する接続手段とを備えている再加工
    可能な直接チップ取付け（ＤＣＡ）アセンブリ。
  11. 【請求項１１】前記フォイル層が前記上面および下面の
    両方に感圧接着剤コーティングを有しており、前記集積
    回路デバイスが感圧接着剤の前記コーティングによって
    前記チップ取付け位置において接着されていることを特
    徴とする、請求項１０に記載の再加工可能な直接チップ
    取付けアセンブリ。
  12. 【請求項１２】前記フォイル層が上面および下面の両方
    に感圧接着剤を備えている剥離可能なアルミニウム・フ
    ォイルであることを特徴とする、請求項１０に記載の再
    加工可能な直接チップ取付けアセンブリ。
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