防裂互联模块制造技术

一种叠层的倒装片互联封装包括一个衬底，该衬底具有限定用于与芯片和电路板上相应焊盘连接的接触焊盘的芯片连接表面和电路板连接表面，其特征在于，此衬底板表面包括至少一个覆盖在至少一个芯片角附近的该芯片连接表面区域的固体平面。在一个实施例中，此固体平面包括一种任选地覆盖着阻焊掩模或涂覆层材料的介质材料。在一个替换实施例中，此固体平面包括一种可选地覆盖着阻焊掩模或涂覆层材料的金属。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及用于集成电路芯片的互联模块。背景在半导体行业多层互联模块被广泛用于机械地支撑集成电路芯片和电气地连接此芯片到印刷线路板。互联模块可配置成支撑单个芯片或多个芯片，且一般用名称SCM(单芯片模块)或MCM(多芯片模块)来标识。互联模块提供用于把集成电路芯片电气地耦合到信号线、电源线和印刷线路板承载的其他组件的互联。尤其是，互联模块提供把芯片的密实封装的输入和输出(I/Os)重新分配到对应印刷线路板上I/Os的互联。除了电气地互联外，互联模块一般适用于把芯片机械地耦合到印刷线路板，且可以执行诸如热消散和环境保护的其他功能。把低热膨胀系数(CTE)(对硅来说～2.6ppm/℃)的集成电路(IC)与相对薄(＜0.75mm＝、因而柔韧的、在气温升高时具有相对高的CTE(＞15ppm/℃)的封装衬底接合在一起之后，当衬底冷却到较低温度时，在封装中显现显著的固有拉张应力和应变。这些中的某些可能直接起因于二个组件的接合。在这样的封装中，特殊区域中的应力和应变可能上升至导致衬底介质和/或导体材料中的裂纹的程度。这可能发生通过裂纹单次低温曝光之后，或反复经受通路疲劳之后。为了改善这种状况，根据本专利技术的互联模块包括叠层在一起形成单元结构的多个交互的介质和金属层。叠层的互联结构可包括多个提供芯片、印刷线路板和互联模块中各种层之间导互联路径的通孔和电加图案信号层。互联模块包括限定用于通过焊球分别连接到芯片和电路板上相应焊盘的接触焊盘的芯片连接和电路板连接表面。选择各种层来显示促进与芯片和PWB可靠互联的热膨胀系数(CTE)。概述本专利技术提供一种具有降低或不存在产生裂纹趋势的倒装片集成电路(IC)封装。本专利技术的倒装片封装包括至少一个在包围此集成芯片(IC，也称为“小芯片”或“小芯片阴影”)的4个角中至少一个角周围区域的封装衬底的球形网格阵列(BGA)面上的固体平面。平面所覆盖的区域的大小和形状，基于封装的其他设计特点而变化。通过使用阻焊掩模来限定平面上的BGA焊盘，这些平面可用作电源连接或接地。本专利技术的一个重要方面是，它提供一个在芯片角附近区域中BGA侧面没有几何不连续性的区域。在本专利技术的至少一个实施例中，叠层的倒装片互联封装包括一个衬底，该衬底具有限定用于连接到芯片和电路板上相应焊盘的接触焊盘的芯片连接表面和电路板连接表面的衬底，其特征在于，此衬底电路板表面包括至少一个复盖在芯片角附近芯片连接表面区域的固体平面。此固体平面包括任选地覆盖着阻焊掩模或涂复层材料的介质材料。在本专利技术的至少一个实施例中，倒装片封装包括至少一个固体平面，其特征在于，芯片角附近区域由随机地覆盖着阻焊掩模或涂复层材料的金属固体平面组成。在本专利技术的另一个实施例中，固体平面包括覆盖着阻焊掩模材料的金属固体平面，所述阻焊掩模具有限定BGA焊盘的开口。本专利技术倒装片IC封装的其他特点可能变化，然而理想的是此封装保持相对的薄和柔韧。下面的术语在此使用具有这些意义1.术语“传导性”在此使用意味着电传导性。2.术语“几何不连续性”意味着诸如中断材料的连续区域的接触焊盘或开口的特点。3.术语“互联衬底”在此使用等价于术语“封装衬底”、“柔韧封装衬底”、“刚性封装衬底”和类似的。4.术语“固体平面”意味着没有几何不连续性的单个材料的区域。附图简述附图说明图1是典型已装配互联模块的横截面示意图。图2a和2b是互联模块上裂纹组成区域的示意图；2b是图2a所示区域的展开图。图3是7层金属层互联衬底的横截面表示的示意图。图4是7层金属层互联衬底的横截面表示的示意图。图5a和5b是说明在冷却时互联模块的变形状态的横截面示意图。图6是显示MICROLAM介质材料的断裂韧度作为温度函数的图形。图7是显示用于互联衬底的MICROLAM介质材料的疲劳状态的图形。图8是互联衬底的详细有限元素模型轮廓。图9是围绕连接焊盘的互联衬底的BGA侧介质层中最大主要应变的详细有限元素模型轮廓。图10是显示围绕BGA连接焊盘的应力集中分布图的图形。图11a到11c是在固体小芯片角平面的相对理想的尺寸和形状上小芯片加强板间隔的大小效果的有限元素模型。图12说明用于确定相对于芯片的角，固体小芯片角平面的理想大小和位置的小芯片角平面设计规则。图13a和13b说明在芯片角以芯片连接表面的未加图案区域的形式的固体平面。详细描述如图1所示，互联模块100可包括叠层在一起以形成单元互联衬底110(描述为单个材料)的一系列交互介质和金属层。叠层的互联衬底110可包括许多在芯片120、印刷线路板130和互联模块内的各层之间提供传导互联路径的通孔和加图案信号层(未显示)。图3和图4是叠层互联衬底的详细示意图。互联模块包括芯片连接表面125和电路板连接表面135，限定了用于分别通过焊球128、138连接到在芯片和电路板上相应焊盘的接触焊盘，以在芯片和互联衬底以及互联衬底和印刷线路板(PWB)之间提供电气和机械连接。选择各种层使其具有促进芯片和PWB之间的可靠互联的低热膨胀系数(CTE)。互联模块还可包括在芯片连接表面125上用接合剂接合到互联衬底110的加强分层140，以使芯片位于加强分层中间。底层填料接合剂170可放置于互联衬底110的芯片连接表面125和芯片底面之间，因此包裹着芯片连接焊球128。最后，盖状组件150可通过附加接合层155接合到加强分层的顶面。热导接合剂或弹性体160材料将可插在芯片120的顶面和盖状组件150之间，来帮助耗散芯片运作时产生的热量。把低热膨胀系数(CTE)(对硅来说～2.6ppm/℃)的集成电路(IC)与相对薄(＜0.75mm＝，因而柔韧的、在气温升高时具有相对高的CTE(＞15ppm/℃)的封装衬底接合在一起之后，当衬底冷却到较低温度时，在封装中显现显著的固有拉张应力和应变。这些中的某些可能直接起因于二个组件的接合。其他可能起因于抑制或部分抑制封装衬底响应这些直接固有应力和应变的挠曲。这样的抑制可在封装中使用如环或盖状组件150这样的加强分层140的时候发生。在这样的封装衬底中，特殊区域中的应力或应变可能上升至导致制作衬底的介质和/或传导材料中裂纹的水平。这可能发生在通过裂纹单个低温曝光之后，或反复经受通路疲劳之后。在+125℃和-40℃或-55℃之间的热周期变化上，在互联模块部件的两个区域发现形成裂纹。图2a和2b显示裂纹在BGA互联模块200上形成的位置图。图2b是在图2a中灰色圆形区域的展开图。图显示了对所给的互联模块在衬底BGA侧上的焊球焊盘240矩阵。第一个区域正好在小芯片角210的外面，其中芯片220的边缘用黑线显示，在某些极端情况下，会沿着小芯片边缘跑下来。在接近小芯片角的焊球焊盘240处显示裂纹230的存在。实验证据表明裂纹由传统疲劳过程形成。裂纹被发现从金属部件，通常是邻近金属层(图3中的350和图4中金属层440)在互联模块(图3中的302和图4中的402)的BGA表面上的BGA焊盘(图3中的390和图4中的490)的边缘开始。他们能延伸入邻近金属和介质层(图3中的345、365、366和图4中的435、463和464)。例如，如果发展着的介质裂纹在平面层前面的金属层遇到信号迹线，则迹线能依次开裂，形成电子开路。裂纹经常延伸，直至他们到达如图3本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种叠层的倒装片互联封装包括一个具有用于限定与此芯片和电路板上相应焊盘相连接的接触焊盘的芯片连接表面和电路板连接表面的衬底，其特征在于，此衬底板连接表面包括至少一个复盖在至少一个芯片角附近的所述芯片连接表面区域的固体平面，所述固体平面包括一种介质材料。

【技术特征摘要】
US 2002-9-27 60/414,461;US 2003-9-23 10/668,8811.一种叠层的倒装片互联封装包括一个具有用于限定与此芯片和电路板上相应焊盘相连接的接触焊盘的芯片连接表面和电路板连接表面的衬底，其特征在于，此衬底板连接表面包括至少一个复盖在至少一个芯片角附近的所述芯片连接表面区域的固体平面，所述固体平面包括一种介质材料。2.如权利要求1所述的叠层的倒装片互联封装，其特征在于，上述介质材料覆盖着从阻焊掩模和涂复层材料中所选择的一层材料。3.如权利要求2所述的叠层的倒装片互联封装，其特征在于，上述材料层是从由聚酰亚胺、聚四氟乙烯和浸渍氰酸酯和环氧树脂的膨胀聚四氟乙烯组成的组中选择的。4....

【专利技术属性】
技术研发人员：RE戈雷尔，MF西尔维斯特，DR斑克斯，MD赫尔科比，WV巴拉德，K希罗萨瓦，S萨图，T基缪拉，
申请(专利权)人：三M创新有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]