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KR20120009388A - 열 압착 본딩을 이용한 저응력 연결부 형성 - Google Patents

열 압착 본딩을 이용한 저응력 연결부 형성 Download PDF

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KR20120009388A
KR20120009388A KR1020100130198A KR20100130198A KR20120009388A KR 20120009388 A KR20120009388 A KR 20120009388A KR 1020100130198 A KR1020100130198 A KR 1020100130198A KR 20100130198 A KR20100130198 A KR 20100130198A KR 20120009388 A KR20120009388 A KR 20120009388A
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KR
South Korea
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workpiece
solder bump
dielectric layer
solder
tangent
Prior art date
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Application number
KR1020100130198A
Other languages
English (en)
Inventor
쿠에이-웨이 황
웨이-훙 린
린-웨이 왕
보-핑 장
밍-다 청
충-시 류
Original Assignee
타이완 세미콘덕터 매뉴팩쳐링 컴퍼니 리미티드
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
Application filed by 타이완 세미콘덕터 매뉴팩쳐링 컴퍼니 리미티드 filed Critical 타이완 세미콘덕터 매뉴팩쳐링 컴퍼니 리미티드
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    • H01L2224/16225—Disposition the bump connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being non-metallic, e.g. insulating substrate with or without metallisation
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Abstract

범프 구조(bump structure)를 형성하는 방법은 상면(top surface)을 가진 유전체층을 구비하는 제 1 워크 피스(work piece)를 제공하는 단계; 상기 제 1 워크 피스와 마주시켜 제 2 워크 피스를 배치하는 단계; 상기 제 2 워크 피스와 접촉시켜 가열 공구(heating tool)를 배치하는 단계; 리플로 공정(reflow process)을 수행하기 위해 상기 가열 공구를 이용하여 상기 제 2 워크 피스를 가열하는 단계를 구비한다. 상기 제 1 워크 피스와 상기 제 2 워크 피스 사이의 제 1 솔더 범프(solder bump)가 용융되어 제 2 솔더 범프를 형성한다. 상기 방법은 상기 제 2 솔더 범프가 고화(solidify)하기 전에, 상기 제 2 솔더 범프의 접선(tangent line)과 상기 유전체층의 상기 상면 사이에 형성된 각이 약 50도보다 크게 될 때까지, 상기 제 1 워크 피스로부터 멀리 상기 제 2 워크 피스를 끌어당기는 단계를 포함하고, 상기 접선은 상기 제 2 솔더 범프와 상기 유전체층이 만나는 지점에서 그려진다.

Description

열 압착 본딩을 이용한 저응력 연결부 형성{Forming low stress joints using thermal compress bonding}
본 개시내용은 일반적으로 집적 회로 제조 방법들에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 열 압착 본딩을 이용한 저응력 연결부 형성에 관한 것이다.
집적 회로들은 반도체 웨이퍼들 상에 형성되고, 반도체 웨이퍼들은 이후 반도체 칩들로 절단된다(sawing). 이후 반도체 칩들은 패키지 기판들 위에 접합된다. 도 1 내지 도 3은 종래의 접합 공정에서의 중간 단계들의 단면도들을 나타낸다. 도 1를 참조하면, 패키지 기판(100)이 제공되고, 본드 패드들(bond pads)(108)이 패키지 기판(100)의 표면에 있다. 칩(102)은 집어 올려져 뒤집어 지고, 칩(102)의 표면에 있는 솔더 범프들(104)은 아래를 향하고 있다. 플럭스(106)는 또한 솔더 범프들(104) 위에 도포된다.
다음에, 도 2에 도시된 것과 같이, 칩(102)은 패키지 기판(100) 상에 배치되고, 솔더 범프들(104)은 본드 패드들(108)을 향해 배치된다. 패키지 기판(100) 및 칩(102)은 이후 패키지 기판(100) 및 칩(102), 솔더 범프들(104)이 가열되는 리플로 공정을 거친다. 그 결과로 얻어진 접합된 구조가 도 3에 도시되어 있다. 칩(102)과 솔더 범프들(104)의 무게로 인해, 솔더 범프들(104)은, 용융될 때, 찌부러지고, 솔더 범프들(104)의 폭(W1)은 증가한다.
종래의 접합 구조들에서 발견되는 문제점들 중 하나는 크래킹(cracking)이 종종 접합 공정 후, 솔더 범프들(104)에서 특히 솔더 범프들(104)과 솔더 레지스트들(112, 114)이 만나는 근방에서 발생한다는 것이다. 더욱이, 솔더 범프들(104)의 폭(W1)의 증가로 인해, 솔더 범프들(104)이 서로 단락되는 것을 방지하기 위해 이웃하는 솔더 범프들(104)간의 간격이 증가될 필요가 있다.
일 양태에 따르면, 범프 구조(bump structure)를 형성하는 방법은 상면(top surface)을 가진 유전체층을 구비하는 제 1 워크 피스(work piece)를 제공하는 단계; 상기 제 1 워크 피스와 마주시켜 제 2 워크 피스를 배치하는 단계; 상기 제 2 워크 피스와 접촉시켜 가열 공구(heating tool)를 배치하는 단계; 리플로 공정(reflow process)을 수행하기 위해 상기 가열 공구를 이용하여 상기 제 2 워크 피스를 가열하는 단계를 구비한다. 상기 제 1 워크 피스와 상기 제 2 워크 피스 사이의 제 1 솔더 범프(solder bump)가 용융되어 제 2 솔더 범프를 형성한다. 상기 방법은 상기 제 2 솔더 범프가 고화(solidify)하기 전에, 상기 제 2 솔더 범프의 접선(tangent line)과 상기 유전체층의 상기 상면 사이에 형성된 각이 약 50도보다 크게 될 때까지, 상기 제 1 워크 피스로부터 멀리 상기 제 2 워크 피스를 끌어당기는 단계를 포함하고, 상기 접선은 상기 제 2 솔더 범프와 상기 유전체층이 만나는 지점에서 그려진다.
다른 실시예들도 개시된다.
상기 실시예들 및 이들 이점들의 더 완전한 이해를 위해, 첨부 도면들과 관련하여 이하의 설명의 이루어진다.
도 1 내지 도 3은 종래의 접합 공정에서의 중간 단계들의 단면도들이고,
도 4 내지 8b는 다양한 실시예들에 따른 접합 구조의 제조에서의 중간 단계들의 단면도들이고,
도 9는 끌어 올린 높이들(pull up heights)의 함수로서의 이웃하는 솔더 범프들간의 간격(S)(도 8) 및 끌어 올린 높이들의 함수로서의 솔더 범프들의 높이들(H)을 나타낸 도면이다.
상기 개시내용의 실시예들의 제조 및 이용이 이하에 상세히 기술된다. 그러나, 상기 실시예들은 아주 다양한 특정 상황들에서 실시될 수 있는 많은 응용가능한 발명 개념들을 제공한다는 것이 이해되어야 한다. 기술되는 특정 실시예들은 단지 예시이며, 상기 개시내용의 범위를 제한하지 않는다.
신규의 열 압착 본딩(thermal compress bonding; TCB) 프로세스가 제공된다. 다양한 실시예들을 제조하는 중간 단계들이 설명된다. 다양한 도면들 및 예시적인 실시예들 전체에 걸쳐, 동일한 참조 번호들은 동일한 요소들을 나타내기 위해 사용된다.
도 4는 워크 피스(26)의 단면도를 나타낸다. 일 실시예에 있어서, 워크 피스(26)는 트랜지스터들과 같은 능동 소자들(active devices)을 가지지 않는 패키지 기판 또는 인터포저(interposer)이다. 다른 실시예들에 있어서, 워크 피스(26)는 트랜지스터들(도시하지 않음)과 같은 능동 소자들을 가지는 소자 다이(device die)이다. 금속 패드들(28)이 워크 피스(26)에 형성될 수 있고, 유전체 재료로 형성되는 솔더 레지스트(30)의 개구를 통해 노출된다. 솔더 범프들(32)은 금속 패드들(28)의 상면 상에 형성되고 금속 패드들(28)에 전기적으로 연결된다. 솔더 범프들(32)은 유전체층(30) 위의 부분들 및 유전체층(30)의 개구로 확장하는 부분들을 포함할 수 있다. 다른 실시예들에 있어서, 범프들(32)은 구리 필러 범프들(copper pillar bumps)과 같은 난-리플로어블 금속 범프들(non-reflowable metal bumps)이다.
도 5a 및 도 5b는 능동 소자들(도시하지 않음)을 포함하는 소자 다이들(칩들)일 수 있는 워크 피스들(40)을 도시하며, 여기서 능동 소자들은 트랜지스터들일 수 있다. 대안으로, 워크 피스들(40)은 인터포저들, 패키지 기판들 등일 수 있다. 금속 패드들(42)은 워크 피스들(40)에 형성될 수 있다. 유전체층(44)은 금속 패드들(42) 위에 형성되고, 폴리이미드, 실리콘 산화물, 실리콘 질화물 등으로 형성될 수 있다. 일 실시예에 있어서, 도 5a에 도시된 것과 같이, 솔더 범프들(46)은 금속 패드들(42)의 상면 상에 형성되고 금속 패드들(42)에 전기적으로 연결된다. 다른 실시예들에 있어서, 도 5b에 도시된 것과 같이, 언더 범프 메탈러지들(under-bump metallurgies; UBM들)(47)이 형성되고, UBM들(47) 각각은 유전체층(44) 각각의 개구로 확장하는 부분 및 유전체층(44) 위의 부분을 포함한다. 솔더 범프들(46)은 각각의 UBM들(47)의 상면들상에 형성된다. UBM들(47)은 상이한 금속 재료들이 사용될 수 있지만, 예를 들어 티타늄층 및 이 티타늄층 상의 구리층을 포함할 수 있다. 일 실시예에 있어서, 범프들(46)은 이들이 구리 필러 범프들과 같은 다른 종류의 범프들일 수 있지만, 솔더 범프들이다. 그러나, 금속 범프(32)(도 4) 및 금속 범프(46)의 적어도 하나 및 둘다는 솔더 범프들이다. 다음에 설명된 예시적인 실시예들에 있어서, 금속 범프들(32, 46)은 모두 솔더 범프들이다.
도 6을 참조하면, 워크 피스(40)가 집어 올려지고 뒤집어 져서 워크 피스(26) 위에 배치된다. 금속 범프들(32)은 솔더 범프들(46)과 접촉한다. 다음에, 도 7에 도시된 것과 같이, 접합이 수행된다. 가열 공구(60)가 워크 피스(40) 위에 배치되어 접촉하고, 하향력(화살표 62로 나타냄)이 워크 피스(40)에 가해질 수 있으므로, 금속 범프들(32, 46)이 서로에 대해 가압되어 워크 피스(40)가 미끄러지는 것을 방지한다. 가열 공구(60)는 워크 피스(40)를 가열하고, 이 열은 솔더 범프들(32, 46)에 전달되고 솔더 범프들(32, 46)의 리플로(reflow)를 일으킨다. 결합된 솔더 범프들(32, 46)로 형성된 얻어진 솔더 범프들은 솔더 범프들(66)이라 한다. 솔더 범프들(32, 46)의 용융 중에는, 하향력(62)이 가해질 수도 가해지지 않을 수도 있다.
도 8a 및 도 8b를 참조하면, 솔더 범프들(66)을 형성하기 위한 리플로 후 및 솔더 범프들(66)이 고화하기 전, 가열 공구(60)가 화살표 (68)로 나타낸 상향력을 인가하여, 솔더 범프들(66)의 높이(H)가 증가되고, 솔더 범프들(66)의 수평 크기(W2)가 감소된다. 상향력의 인가는 예를 들어 워크 피스(40)를 흡입하여 가열 공구(60)내의 공기 덕트(air duct; 67)내에 진공을 형성함으로써 달성될 수 있다. 워크 피스(40)의 끌어 올림(pulling up)은 각도들(α1, α2)이, 이하의 문단들에서 상세히 논의될 특정 값들(예컨대 50도)보다 높게 될 때까지 계속된다. 이후 가열 공구(60)의 온도는 솔더 범프들(66)이 고화될 때까지 감소된다. 이후 본딩 공정은 종료된다. 본딩 후, 언더필(underfill; 70)이 워크 피스들(26, 40) 사이의 갭에 충전된다.
도 8a 및 도 8b에 도시된 것과 같은 얻어진 구조에 있어서, 솔더 범프들(66)이 유전체층(30)과 만나는 연결부들에서, 솔더 범프들(66)은 유전체층(30)의 수평 표면(30a)(수평면에 있음)과 각도 α1를 이루는 접선들(72)을 가진다. 접선들(72) 각각은 솔더 범프들(66)과 유전체층(30)의 연결부와 만나는 하나의 종단(end)을 가질 수 있고, 여기서 이 연결부는 유전체층(30)의 구석(corner)이 될 수 있고, 이 구석은 수평 표면(30a)이 유전체층(30)의 측벽과 만나는 곳이다. 마찬가지로, 솔더 범프들(66)과 유전체층(44)이 만나는 연결부들에서, 솔더 범프들(66)은 유전체층(44)의 수평 표면(44a)(수평면에 있음)과 각도 α2를 이루는 접선들(76)을 가질 수 있다. 도 8b에 도시된 것과 같이, UBM들(47)이 워크 피스(40)에 형성되는 실시예에 있어서, 각도 α2는 UBM들(47)의 수평면(47a)과 접선들(76) 사이의 각도로서 간주될 수 있다. 일 실시예에 있어서, 각도 α1과 α2는 약 50도보다 크거나, 약 60도보다 크거나 심지어 약 75도보다 크다. 증가된 각도 α1은 솔더 범프들(66)이 유전체층(30)과 만나는 구석들에서 응력을 감소시킬 수 있는 것으로 알려져 있고, 여기서 솔더 범프들(66)에서의 응력은 종종 구석들 근방에서 가장 높다. 따라서, 응력에 의해 생기는 솔더 범프들(66)의 균열(cracking)이 감소된다. 마찬가지로, 증가된 각도 α2는 솔더 범프들(66)이 유전체층(44) 또는 UBM들(47)과 만나는 구석들에서 응력을 감소시킬 수 있으므로, 그 결과 솔더 범프들(66)의 균열을 감소시킬 수 있다. 솔더 범프들(66)의 높이(H)가 증가될 경우, 각도들 α1 및 α2도 증가하는 것으로 관측된다. 따라서, 리플로 공정에서 워크 피스(40)를 끌어 올림으로써, 각도들 α1 및 α2가 증가할 수 있고 솔더 범프들(66)의 균열이 감소될 수 있다.
높이(H)의 증가는 또한 이웃하는 솔더 범프들(66) 사이의 간격(S)을 증가시킨다. 몇몇 샘플 본드 구조들에서의 솔더 범프들(66)이 64㎛와 동일한 원래의 높이(H)로부터 끌어 올려지고, 끌어 올린 높이는 64㎛의 원래의 높이로부터 높이(H)의 증가를 측정하기 위해 사용되는 것으로 가정하면, 이 후 도 9에 있어서, 선(84)은 간격(S)(도 8a 및 도 8b)을 끌어 올린 높이들의 함수로서 나타내기 위해 사용될 수 있고, 선(82)은 솔더 범프들(66)의 높이(H)를 끌어 올린 높이의 함수로서 나타내기 위해 사용될 수 있다. 간격(S)와 높이(H) 양자는 끌어 올린 높이가 증가함에 따라 실질적으로 선형으로 증가하는 것이 관측된다. 환언하면, 리플로 공정에서 워크 피스(40)를 끌어 올림으로써, 간격(S)은 솔더 범프 높이(H)가 증가함에 따라 선형으로 증가될 수 있다. 따라서, 단락의 위험은 솔더 범프 높이(H)가 증가될 때 감소되고, 솔더 범프 밀도는 증가될 수 있다. 솔더 범프들(66)의 균열 가능성도 감소된다.
비록 실시예들 및 이들의 이점들이 상세히 기술되었지만, 다양한 변경들, 치환들 및 변화들이 다음의 특허청구범위에 의해 정의된 것과 같은 실시예들의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 만들어 질 수 있다는 것을 이해해야 한다. 더욱이, 본 출원의 범위는 명세서에 기재된 공정, 기계, 제조 및 물질의 조성, 수단, 방법들 및 단계들의 특정 실시예들로 제한하고자 하는 것은 아니다. 이 기술분야에서 숙련된 사람이 상기 개시내용으로부터 용이하게 이해할 수 있는 것과 같이, 본원에 기재된 대응하는 실시예들과 실질적으로 동일한 기능을 수행하거나 동일한 결과를 달성하는, 현재 존재하거나 나중에 개발될 공정들, 기계들, 제조, 물질의 조성들, 수단, 방법들 또는 단계들이 상기 개시내용에 따라 이용될 수 있다. 따라서, 다음의 청구항들은 공정들, 기계들, 제조, 물질의 조성들, 수단, 방법들 또는 단계들과 같은 범위내에 포함되도록 의도된다. 또한, 각각의 청구항은 별도의 실시예를 구성하고, 여러 청구항들 및 실시예들의 조합은 상기 개시내용의 범위내에 있다.
26 : 워크 피스 28 : 금속 패드
30 : 유전체층 32 : 솔더 범프
40 : 워크 피스 42 : 금속 패드
44 : 유전체층 46 : 솔더 범프
47 : 언더 범프 메탈러지들(under-bump metallurgies; UBMs)
60 : 가열 공구 66 : 솔더 범프
67 : 공기 덕트 70 : 언더필(underfill)

Claims (10)

  1. 상면(top surface)을 가진 유전체층을 포함하는 제 1 워크 피스(work piece)를 제공하는 단계;
    상기 제 1 워크 피스와 마주시켜 제 2 워크 피스를 배치하는 단계;
    상기 제 2 워크 피스와 접촉시켜 가열 공구(heating tool)를 배치하는 단계;
    리플로 공정(reflow process)을 수행하기 위해 상기 가열 공구를 이용하여 상기 제 2 워크 피스를 가열하는 단계로서, 상기 제 1 워크 피스와 상기 제 2 워크 피스 사이의 제 1 솔더 범프(solder bump)가 용융되어 제 2 솔더 범프를 형성하는, 상기 제 2 워크 피스를 가열하는 단계; 및
    상기 제 2 솔더 범프가 고화(solidify)하기 전에, 상기 제 2 솔더 범프의 접선(tangent line)과 상기 유전체층의 상기 상면 사이에 형성된 각이 약 50도보다 크게 될 때까지, 상기 제 1 워크 피스로부터 멀리 상기 제 2 워크 피스를 끌어당기는 단계를 포함하고,
    상기 접선은 상기 제 2 솔더 범프와 상기 유전체층이 만나는 지점에서 그려지는, 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 워크 피스는 패키지 기판 또는 소자 다이(device die)인, 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 워크 피스와 마주시켜 상기 제 2 워크 피스를 배치하는 상기 단계 전에, 상기 제 1 솔더 범프가 상기 제 1 워크 피스에 부착되고, 제 3 솔더 범프가 상기 제 2 워크 피스에 부착되고, 상기 제 1 및 제 3 솔더 범프들은 용융되어 상기 제 2 솔더 범프를 형성하는, 방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 2 솔더 범프와 상기 제 2 워크 피스가 만나는 지점에서, 상기 제 2 솔더 범프의 추가 접선은 상기 제 2 워크 피스의 표면에서 추가 유전체층의 상면과 약 50도보다 큰 추가 각도를 형성하고, 상기 추가 접선은 상기 제 2 범프와 상기 추가 유전체층의 연결부(joint)에서 그려지는, 방법.
  5. 상면을 가진 제 1 유전체층; 및
    상기 제 1 유전체층 위의 제 1 부분 및 상기 제 1 유전체층으로 확장하는 제 2 부분을 가진 제 1 솔더 범프를 포함하는,
    제 1 워크 피스를 제공하는 단계;
    상기 제 1 워크 피스 위에 제 2 워크 피스를 배치하는 단계로서, 상기 제 2 워크 피스는 표면에 제 2 솔더 범프를 포함하고, 상기 제 1 및 제 2 솔더 범프들은 서로 접촉하는, 상기 제 2 워크 피스를 배치하는 단계;
    상기 제 2 워크 피스와 접촉시켜 가열 공구를 배치하는 단계;
    상기 제 1 및 상기 제 2 솔더 범프들을 용융시켜 제 3 솔더 범프를 형성하기 위해 상기 가열 공구를 이용하여 상기 제 2 워크 피스를 가열하는 단계;
    상기 제 3 솔더 범프가 고화하기 전에, 상기 제 2 솔더 범프의 접선과 상기 유전체층의 상기 상면 사이에 형성된 각도가 약 50도보다 크게 될 때까지, 상기 제 2 워크 피스를 끌어 올리는 단계를 포함하고,
    상기 접선은 상기 제 3 솔더 범프와 상기 유전체층의 연결부로부터 시작해서 그려지는, 방법.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 제 3 솔더 범프와 상기 제 2 워크 피스의 연결부에서, 상기 제 2 솔더 범프의 추가 접선은 상기 제 2 워크 피스의 수평면과 약 50도보다 큰 추가 각도를 형성하는, 방법.
  7. 상면을 가진 유전체층을 포함하는 제 1 워크 피스;
    제 2 워크 피스; 및
    상기 제 1 워크 피스를 상기 제 2 워크 피스에 접합하는 솔더 범프를 포함하고, 상기 솔더 범프와 상기 유전체층의 연결부로부터 시작해서 그려진 상기 솔더 범프의 접선은 상기 유전체층의 상기 상면과 각도를 형성하고, 상기 각도는 약 50도보다 큰, 디바이스.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 각도는 약 60도보다 큰, 디바이스.
  9. 제 7 항에 있어서,
    상기 각도는 약 75도보다 큰, 디바이스.
  10. 제 7 항에 있어서,
    상기 솔더 범프와 상기 제 2 워크 피스가 연결되는 연결부에서, 상기 제 2 워크 피스의 표면에서의 추가 솔더 범프의 추가 접선은 상기 제 2 워크 피스의 주면(major surface)과 약 50도보다 큰 추가 각도를 형성하는, 디바이스.
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Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104347547B (zh) * 2013-07-26 2018-03-02 日月光半导体制造股份有限公司 半导体封装件及其的制造方法
US9252076B2 (en) 2013-08-07 2016-02-02 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. 3D packages and methods for forming the same
JP6431442B2 (ja) * 2015-03-17 2018-11-28 東芝メモリ株式会社 半導体装置およびその製造方法
US20170179069A1 (en) * 2015-12-18 2017-06-22 Jonathon R. Carstens Ball grid array solder attachment
JP6538596B2 (ja) * 2016-03-14 2019-07-03 東芝メモリ株式会社 電子部品の製造方法及び電子部品の製造装置
CN110634828B (zh) * 2018-06-21 2021-11-16 矽创电子股份有限公司 凸块结构
KR20210146165A (ko) 2020-05-26 2021-12-03 삼성전자주식회사 반도체 패키지
US11978720B2 (en) * 2021-01-28 2024-05-07 Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd. Semiconductor device package and methods of manufacture

Family Cites Families (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4878611A (en) * 1986-05-30 1989-11-07 American Telephone And Telegraph Company, At&T Bell Laboratories Process for controlling solder joint geometry when surface mounting a leadless integrated circuit package on a substrate
JPH02206138A (ja) * 1989-02-06 1990-08-15 Shimadzu Corp フリップチップ実装方法
JP3138159B2 (ja) * 1994-11-22 2001-02-26 シャープ株式会社 半導体装置、半導体装置実装体、及び半導体装置の交換方法
JPH10270838A (ja) * 1997-03-28 1998-10-09 Tenryu Technic:Kk 電子部品のプリント配線板への実装方法
US5975409A (en) * 1997-08-12 1999-11-02 International Business Machines Corporation Ceramic ball grid array using in-situ solder stretch
US5968670A (en) * 1997-08-12 1999-10-19 International Business Machines Corporation Enhanced ceramic ball grid array using in-situ solder stretch with spring
US5964396A (en) * 1997-08-12 1999-10-12 International Business Machines Corporation Enhanced ceramic ball grid array using in-situ solder stretch with clip
JP2000315707A (ja) * 1999-04-28 2000-11-14 Hitachi Ltd 半導体装置
JP4064570B2 (ja) * 1999-05-18 2008-03-19 日本特殊陶業株式会社 電子部品を搭載した配線基板及び電子部品を搭載した配線基板の製造方法
US6274474B1 (en) * 1999-10-25 2001-08-14 International Business Machines Corporation Method of forming BGA interconnections having mixed solder profiles
US6666368B2 (en) * 2000-11-10 2003-12-23 Unitive Electronics, Inc. Methods and systems for positioning substrates using spring force of phase-changeable bumps therebetween
US7271497B2 (en) * 2003-03-10 2007-09-18 Fairchild Semiconductor Corporation Dual metal stud bumping for flip chip applications
US6890795B1 (en) * 2003-12-30 2005-05-10 Agency For Science, Technology And Research Wafer level super stretch solder
US20050275096A1 (en) * 2004-06-11 2005-12-15 Kejun Zeng Pre-doped reflow interconnections for copper pads
JP2006032446A (ja) * 2004-07-13 2006-02-02 Toshiba Corp 半導体部品の実装方法および実装装置
US7371673B2 (en) * 2005-05-17 2008-05-13 Texas Instruments Incorporated Method and apparatus for attaching an IC package to a PCB assembly
TW200711154A (en) * 2005-09-08 2007-03-16 Advanced Semiconductor Eng Flip-chip packaging process
JP4930049B2 (ja) * 2006-12-27 2012-05-09 富士通株式会社 高さ調節装置及び実装方法
JP2009158563A (ja) * 2007-12-25 2009-07-16 Mitsubishi Electric Corp 実装装置および実装方法
JP5040746B2 (ja) * 2008-03-14 2012-10-03 日本電気株式会社 電子部品及びその製造方法

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