集成电路封装及制造方法技术

本申请公开一种集成电路（IC）封装器件，其包含基板，该基板具有顶表面、多个平行的导体层、多个绝缘层和延伸穿过导体层和绝缘层的多个电镀穿孔（PTH），其中所述顶表面具有IC管芯安装区域和包围该安装区域的外周区域域。本申请公开了各种基板结构，其中某些PTH和/或导体层和/或绝缘层具有与其他元件不同的CTE。所述各种结构可以减少由于与基板和IC管芯之间的CTE不匹配相关的基板变形和/或焊料接头损伤所导致的电路失效。

Integrated circuit package and method of manufacture

The present invention discloses a kind of integrated circuit (IC) package device, comprising a substrate, the substrate having a top surface, a plurality of conductor layers, a plurality of parallel conductors extending through the insulating layer and the insulating layer layer and a plurality of electroplating perforation (PTH), wherein the top surface of IC tube core mounting area and surrounded the mounting area of the peripheral region of the domain. Various substrate structures are disclosed herein, in which certain PTH and / or conductor layers and / or insulating layers have CTE different from those of other components. The various structures can reduce the circuit failure due to a substrate mismatch associated with the CTE mismatch between the substrate and the IC tube and / or solder joint damage.

【技术实现步骤摘要】

技术介绍
术语“倒装芯片”表示利用已被沉积在芯片焊盘上的焊料凸块将半导体器件（如集成电路（IC）芯片）与外部电路系统互连的方法。具有这种焊料凸块的IC管芯被称为“倒装芯片”。焊料凸块通常在最终晶片处理步骤期间被沉积在晶片顶侧上的芯片焊盘上。为了将芯片安装到外部电路系统上，它被“翻转/倒装”以使得其顶侧面朝下，并且被定位成使得其焊盘与外部电路上的匹配焊盘对准。然后，使焊料凸块中的焊料流动以完成互连。在完成焊料键合之后，应用被称为底部填料的材料来填充焊料凸块之间的开放空间。然后，加热底部填料以将其键合到相邻结构。底部填料对凸块提供额外的支撑，并且帮助吸收否则可能引起焊料键合破裂的应力。倒装芯片可以通过上述方式被直接附连到印刷电路板。在某些情况下，倒装芯片焊料凸块的大小和/或间距不同于其将附连到的印刷电路板上的焊盘的大小和/或间距。在这些情况下，可以通过将倒装芯片安装到芯片载体上并且然后将芯片载体直接附连到印刷电路板来将倒装芯片提供到集成电路（IC）封装件中。经常与倒装芯片一起使用的一种类型的芯片载体被称为球栅阵列（BGA）载体，因为它在其底表面上具有焊料球的栅格。具有可操作地安装到球栅阵列载体的顶表面上的倒装芯片的IC封装件被称为倒装芯片球栅阵列（FCBGA）封装件。在这样的封装件中，载体上的焊料球阵列在规模上通常显著地大于倒装芯片的焊料凸块栅格，但是二者均可能包含相同数目的触点。可以通过类似于倒装芯片附连的方式将FCBGA封装件附连到基板。FCBGA封装件的底部上的焊料球被布置成与基板的顶表面上的相应接触焊盘接触。然后，该组装件例如在回流炉中被加热以将焊料球键合到接触焊盘上。在焊料球之间应用焊料键合底部填充材料之后，再次加热该组装件以便将底部填料键合到封装件、基板和焊料球的相邻部分。其他类型的倒装芯片封装包含倒装芯片/引脚栅格阵列封装、圆柱栅格阵列封装、焊区阵列封装和封装包装上的封装（packageonpackagepackages）。倒装芯片可以被连接到多种类型的电基板上（例如，印刷电路板、IC封装件中的管芯载体或其他电基板，所有这些被通称为“基板/衬底”）。可以用不同的物质制造电基板，这取决于它们的预期用途。一些电基板是用有机材料/塑料材料制造的并且被称为有机基板或塑料基板。这样的基板通常在基板的顶表面上具有某种图案的铜焊盘，该图案与将被安装到该基板上的倒装芯片上的焊料球的图案匹配。倒装芯片被放置在基板上（如利用拾取和放置的机器），其中倒装芯片上的焊料凸块与基板上的相应焊盘接触。然后，例如在回流炉中或通过红外加热器加热该组装件，使得焊料球液化或“流动”。之后，焊料冷却并凝固，从而在物理上和电学上将倒装芯片连接到基板。与倒装芯片相关的一个缺点是，焊料凸块不能以较长的引线能够弯曲的方式进行弯曲，因为焊料凸块是紧凑的且不顺从的。在倒装芯片装配和热循环期间由有机基板和硅倒装芯片之间的热膨胀系数CTE的差异引起的弯曲可能导致有机基板变形。这样的弯曲也可能导致底部填料从基板脱层，这可能导致相邻的焊料键合破裂。附图说明图1是在其上具有管芯安装区域的基板的示意性顶部平面图。图2是具有安装在管芯安装区域内的管芯的图1的基板的示意性顶部平面图。图3是沿着图2中的线3-3截取的横截面正视图。图4是沿着图3中的线4-4截取的电镀穿孔的横截面图。具体实施方式图1示意性地图示有机（塑料）电基板10，如印刷电路板或芯片载体，其可用于将半导体器件（例如，硅管芯集成电路器件）连接至外部电路系统。如本文所用，术语“基板”意味着印刷电路板或芯片载体或半导体器件可以直接连接到的其他电基板。参考图1，基板10可以包含上表面12和相对布置的下表面14（图3）。继续参考图1，如图所示，可以在上表面12上形成管芯安装区域20。管芯安装区域20可以包含多个导电焊区（land）30（包含个体焊区32、34和36），以便有利于基板10和将被安装在管芯安装区域20内的半导体器件（例如，硅管芯集成电路器件50，图2-3）之间的电连接。基板10的上表面12也可以包含围绕管芯安装区域20的外围区域40。在图1中用虚线22示意性地指示管芯安装区域20和外围区域40之间的边界。图2和图3示出通过在基板10的管芯安装区域20内（图1）安装硅管芯集成电路器件50所形成的集成电路封装件100。具体地，参考图3，电路器件50可以是倒装芯片并且基板焊区（例如焊区32、34、36）可以通过焊料凸块（例如分别为焊料凸块52、54、56）电连接到管芯50上的相应互连焊盘（未图示）。也可以用常规方式在管芯50和基板上表面12之间提供底部填充材料58以提供稳定性。进一步参考图3，集成电路封装件100也可以包含多个互相连接的引脚或突出部（tab）60，其如图所示包含个体互连突出部62、64和66。互连突出部60可以被提供以允许将集成电路封装件100连接到其他电子电路系统例如下衬基板。可以使用其他类型的互连结构来代替互连突出部60。例如，如图3中的假想线所示，互连结构可以是具有焊料球72、74、76等等和底部填料78的球栅阵列70。因此，集成电路封装件100用于通过基板10将管芯50电连接到外部电路系统。应该注意，尽管在图中没有示出，集成电路封装件10可以根据需要包含覆盖管芯50的盖子。使用盖子在本领域是常规的且已知的。应该注意，管芯50被图示为通过焊料凸块互连技术安装到下衬基板10的倒装芯片类型的器件。然而，应该理解，该具体的配置仅为了示例目的而示出。本领域技术人员将认识到，本文描述的概念可容易地应用于其他类型的集成电路器件和安装方案。如先前所讨论，集成电路封装件100中的不期望的弯曲或变形可能由基板（例如图1中的基板10）和所附连的半导体器件（例如图2中的硅管芯50）之间的热膨胀系数（CTE）的差异所导致。已经发现了，大多数这种变形发生在当以上述方式将管芯附连到基板（例如通过焊料回流工艺）时以及当将底部填充材料嵌入管芯和基板之间并固化时的加热步骤期间。由于硅管芯50和基板10具有不同的热膨胀系数，加热和冷却导致两个部分的不同膨胀和收缩量。因此，可能发生一个或两个部分的弯曲或变形，并且底部填料58可能变得与相邻结构脱层。为了解决这一问题，本文描述了用于选择性地控制有机基板10（特别是在基板10的管芯安装区域22处）的CTE的多种工艺。更具体地，可以按照将在本文更详细描述的方式改本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种集成电路IC封装件，其包括：基板，其具有：顶表面，所述顶表面具有IC管芯安装区域和包围所述安装区域的外周区域；多个大致平行的导体层；以及在垂直于所述导体层的方向上延伸穿过所述导体层的多个电镀穿孔PTH，所述多个PTH包括位于所述IC管芯安装区域之下并利用具有第一填料热膨胀系数CTE的填料材料填充的所述多个的第一部分以及位于所述外周区域之下并利用具有不同于所述第一填料CTE的第二填料CTE的材料填充的所述多个的第二部分，以及附连到所述管芯安装区域的管芯。

【技术特征摘要】
2012.11.20 US 13/682,5761.一种集成电路IC封装件，其包括：
基板，其具有：顶表面，所述顶表面具有IC管芯安装区域和包围所述安装
区域的外周区域；多个大致平行的导体层；以及在垂直于所述导体层的方向上
延伸穿过所述导体层的多个电镀穿孔PTH，所述多个PTH包括位于所述IC管
芯安装区域之下并利用具有第一填料热膨胀系数CTE的填料材料填充的所述多
个的第一部分以及位于所述外周区域之下并利用具有不同于所述第一填料CTE
的第二填料CTE的材料填充的所述多个的第二部分，以及
附连到所述管芯安装区域的管芯。
2.根据权利要求1所述的IC封装件，其中至少一个所述导体层是用具有第
一导体CTE的第一导体材料形成的，并且至少一个所述导体层是用具有不同于
所述第一导体CTE的第二导体CTE的第二导体材料形成的。
3.根据权利要求2所述的IC封装件，其中所述基板进一步包括布置在所述
多个平行的导体层之间的多个绝缘层，其中至少一个所述绝缘层是用具有第一
绝缘体CTE的第一绝缘材料形成的，并且至少一个所述绝缘层是用具有不同于
所述第一绝缘体CTE的第二绝缘体CTE的第二绝缘材料形成的。
4.根据权利要求1所述的IC封装件，其中所述基板进一步包括布置在所述
多个大致平行的导体层之间的多个平行的绝缘层，其中至少一个所述绝缘层是
用具有第一绝缘体CTE的第一绝缘材料形成的，并且至少一个所述绝缘层是用
具有不同于所述第一绝缘体CTE的第二绝缘体CTE的第二绝缘材料形成的。
5.根据权利要求1所述的IC封装件，其中所述管芯是倒装芯片管芯。
6.根据权利要求5所述的IC封装件，其中所述基板在其一个表面上具有球
栅阵列。
7.根据权利要求2所述的IC封装件，其中所述管芯是倒装芯片管芯。
8.根据权利要求7所述的IC封装件，其中所述基板在其一个表面上具有球

\t栅阵列。
9.根据权利要求3所述的IC封装件，其中所述管芯是倒装芯片管芯。
10.根据权利要求9...

【专利技术属性】
技术研发人员：J·M·威廉姆森，N·夏海迪，Y·庞，
申请(专利权)人：德克萨斯仪器股份有限公司，
类型：发明
国别省市：美国;US