芯片组件及其制造方法和设备以及微电子元件制造方法技术

一种制造多块半导体芯片组件的方法，其特征在于，它具有如下的步骤： （ａ）提供一个阵列，包括多个分开的半导体芯片（５８），每个芯片具有一触点支承表面（５９）以及在这个表面上的触点（６４），所述芯片的触点支承表面朝着同一方向，并构成这个阵列的一第一表面，一电介质片元件叠加在阵列的第一表面上，并且多条细长的引线设置在所述芯片阵列和所述电介质片元件间，每条所述引线具有一与所述电介质片元件固定的第一端和一与所述阵列中芯片固定的第二端（４４）；以及 （ｂ）通过相互移动所述电介质片元件和所述阵列，使所有所述引线的所述第一端都同时相对于所述第二端发生移动，形成引线。（*该技术在2016年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及与用于诸如半导体芯片等微电子元件的安装、连接装置和技术。
技术介绍
复杂的微电子装置，诸如现代半导体芯片需要很多与其他电子元件连接的接线。例如，一复杂的微处理器芯片可能需要数百个与外部设备连接的接线。通常可用如下三种方法中的一种方法，将半导体芯片连接到安装在衬底上的导电轨迹上引线接合、引带自动(automated)接合以及倒装接合。在引线接合中，半导体芯片被定位在一衬底上，并且芯片的一底部或背面靠在衬底上而芯片的触点支承前或上表面面朝上、远离衬底。在半导体芯片上的触点与衬底上的导电基座间连接单独的黄金或铝线。在引带自动接合中，将一其上有预制引线阵列的柔性电介质带设置在半导体芯片和衬底上方，单条引线与芯片上的触点结合，并与衬底上的导电基座结合。在引线接合和传统的引带自动接合中，衬底上的导电基座都被设置在半导体芯片覆盖区域的外侧，这样电线或引线从芯片呈扇形扩展到周围的导电基座上。整个组件覆盖的面积明显地大于芯片覆盖的面积。这使得整个组件实际大于由其他方法制成的组件。因为一微电子组件的工作速度是与它的尺寸成反比的，所以这是一个很严重的缺点。另外，引线接合和引带自动接合方法对于具有沿着芯片周边呈行列状延伸设置触点的半导体芯片是最切实可行的。它们通常并不适用于具有以所谓面积阵列(即栅格样式覆盖芯片前表面的所有部分或大部分)设置触点的芯片。在倒装安装技术中，半导体芯片的触点支承表面朝向衬底。当通过衬底上的定位焊球或半导体芯片的触点，前面朝下地定向、并熔化或软熔焊剂，来并列布置带有衬底的芯片时，半导体芯片上的每个触点通过焊接结合与衬底上的一相应载流基座结合。倒装技术产生了一紧凑的组件，它占衬底的面积不大于芯片本身的面积。但是倒装组件的明显缺陷是热应力。在半导体芯片上的触点和衬底上载流基座间的焊接接合基本上是刚性的。芯片和衬底由于操作中的热膨胀和收缩而引起的尺寸的变化在这些刚性结合中引起了相当大的应力。另外，在固定到衬底上以前很难检测半导体芯片，因此很难在组装完毕后能够保持要求质量的发送电平，组件中包括多个半导体芯片时尤其如此。已经尝试用许多努力来解决上述问题。在已转让的美国专利5,148,265和5,148,266中已揭示了一些有用的解决方案。在这些专利所揭示的结构较佳实施例含有被称作“插入器”或“芯片载体”的柔性片状结构。较佳的芯片载体具有多个设置在柔性片状顶导以上的端子。在使用中，插入器设置在芯片的前或触点支承表面上，端子面朝上，远离芯片。然后将端子与芯片的触点连接。最可取的是，通过将预制在插入器上的引线与半导体芯片上的触点结合，来实现这个连接。然后，当通过将芯片载体上的端子与衬底结合时，将完成的组件与衬底连接。因为引线和芯片载体的电介质层是柔性的，所以芯片载体上的端子可相对于半导体芯片上的触点移动，而不会对引线和半导体芯片上的触点间的结合或芯片载体上的端子和衬底间的结合施加明显的应力。因此，组件可以补偿热效应。另外，组件最好包括一设置在芯片端子和半导体芯片表面间的贴合层，例如包括在芯片载体内，并设置在芯片载体电介质层和半导体芯片间的的一弹性层。这种贴合结构允许单个端子独立地朝着芯片移动。这使得组件和一定型测试架间能有效接合。因此，一包括多个电触点的定型测试架可与组件内的所有端子接合，而不管端子高度的微小变化。可在与衬底结合前测试各部件，这样向衬底组装操作提供一已知的测试过的合格部分。这样就提供了很大的经济和质量优势。在本申请优先权日以后公开的已转让的美国专利5,455,390中，说明另一改进。’390专利中较佳实施例中的元件使用一具有上下表面的柔性电介质顶片。在电介质顶片上安装多个端子。一支撑层设置在电介质顶片的下方，支撑层具有一远离电介质顶片的底面。多个导电的细长引线与电介质顶片上的端子连接，并且从端子开始基本并排地向下延伸穿过支撑层。在支撑层的下表面上，每条引线具有一下端。引线的下端具有导电结合材料，例如易熔结合材料。支撑层围绕并支撑引线。通过并列布置支撑层的下表面和半导体芯片的触点支承表面，可将这种类型的元件与诸如半导体芯片或晶片之类的微电子元件连接，使得引线的下端与芯片上的触点接合，然后将组件升高到一定的温度和压力状态。引线的所有下端与半导体芯片上的触点基本同时结合。被结合的引线将电介质顶片的端子与半导体芯片的触点连接。支撑层最好是由一相对低模数的柔性材料制成或者在使用这种柔性材料完成结合步骤后可再移去或替换的。在这个已完成的组件中，较为柔软的电介质顶片上的端子最好可相对于半导体芯片上的触点移动，以便测试和补偿热效应。不过，’390专利中的元件和方法还有其他的优点，包括在一单独类似层压加工步骤中完成所有芯片或其他元件的结合的能力在内。在使用具有以面积阵列设置的触点的半导体芯片或其他微电子元件时，’390专利中的元件和方法具有特别的优越性。在同样也是在本申请的优先权日后公开的美国专利5,518,964(第’964专利)中，揭示了又一种改进。在本说明书中结合’964专利揭示的内容。’964专利中的较佳实施例包括如下的步骤提供一电介质连接元件或第一元件，它具有一带有许多端子的第一表面以及相应的沿第一表面延伸的细长的柔性引线，每根引线具有一与第一元件上的一个端子固定的末端以及一在与第一表面平行的水平方面上偏离端子末端的尖端。较理想的是所有引线的尖端都固定到一被连接的第二元件上的一个触点上。较佳的方法还包括如下的步骤通过相对于端子末端、从而相对于第一元件移动引线的所有尖端而使尖端被弯离第一元件，来同时形成所有的引线。较理想的相对它们的端子末端移动相应引线尖端的步骤包括相对第一元件移动第二元件。较理想的是，第一和第二元件沿垂直方向相互离开，并且可以也沿水平方向平行地移动元件的相关表面，以使每条引线的尖端水平方向朝着引线自身末端且在垂直方向离开末端弯曲。净效应使导线朝着形成位置变形，在这个位置，引线基本上向下垂直延伸，离开第一元件。根据本专利技术这个方面的方法可以包括如下的步骤在引线形成步骤完成后，围绕着引线注入一可流动的理想的柔性电介质材料，然后将可流动材料固化，形成一围绕着引线的电介质支撑层。根据’964专利较佳实施例的方法，一个元件是其上具有端子结构的柔性电介质顶片，另一元件包括一块或多块半导体芯片。因此产生的组件包括上电介质顶片，它具有通过垂直延伸的弯曲的柔性引线与一块或多块半导体芯片的已联接触点连结的端子结构，由于电介质支撑层，电介质顶片被一块或多块半导体芯片隔开。端子结构可与一诸如电路板之类的底板连接，从而将电流连通到一块或多块半导体芯片的触点上。电介质顶片上的每个端子结构可沿着平行芯片的水平方向相对于半导体内的触点移动，以吸收芯片和底板间不同的热膨胀，并且沿着垂直方向离开电介质顶片移动，以便于测定和组装。在这些方面，制成的组件具有类似于根据前述美国专利5,148,256和5,148,266中较佳组件所具有的优点。在’964专利的较佳过程中，一元件可以是一多芯片单元，诸如一包含多块其上具有触点的半导体芯片的晶片，而另一元件可以是穿过多块这些半导体芯片的一电介质片，这样电介质片包括多个区域，每一个这种区域相应于其一块芯片。在这种结构布局中，将引线尖端固定到第二元件(在这种情况下本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种制造多块半导体芯片组件的方法，其特征在于，它具有如下的步骤(a)提供一个阵列，包括多个分开的半导体芯片(58)，每个芯片具有一触点支承表面(59)以及在这个表面上的触点(64)，所述芯片的触点支承表面朝着同一方向，并构成这个阵列的一第一表面，一电介质片元件叠加在阵列的第一表面上，并且多条细长的引线设置在所述芯片阵列和所述电介质片元件间，每条所述引线具有一与所述电介质片元件固定的第一端和一与所述阵列中芯片固定的第二端(44)；以及(b)通过相互移动所述电介质片元件和所述阵列，使所有所述引线的所述第一端都同时相对于所述第二端发生移动，形成引线。2.一种如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述电介质片元件包括一其上具有端子的柔性电介质片(30)，所述引线的第一端与所述端子连接。3.一种如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述提供步骤还包括以下步骤提供所述电介质片，它上面的所述引线与所述端子固定，然后把带有所述芯片的所述电介质片并列布置，再将所述引线与所述芯片的所述触点结合。4.一种如权利要求2所述的方法，其特征在于，提供步骤还包括以下步骤提供所述电介质片，它上面的所述引线与所述芯片的所述触点固定，然后把具有所述芯片的所述电介质片并排布置，再将所述引线与所述芯片的所述电介质片上的所述端子结构结合。5.一种如权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述移动步骤后划分所述电介质片以形成多个单元，每个单元包括一块所述芯片和一部分所述电介质片。6.一种如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述在一阵列中提供所述芯片的步骤还包括在阵列内的相邻芯片间提供空间(62)的步骤。7.一种如权利要求1至6中任一权项所述的方法，其特征在于，提供所述阵列中所述芯片的步骤包括测试所述芯片以及仅用测试合格的芯片组装所述阵列的步骤。8.一种如权利要求1至6中任一权项所述的方法，其特征在于，提供所述阵列中所述芯片的步骤还包括如下步骤，将单个芯片放置在一夹持元件(60)上使每块芯片的第一表面背向夹持元件，并且暂时地将所述芯片固定到所述夹持元件上，在形成所述引线的所述步骤中使所述芯片一直保持固定在所述夹持元件上。9.一种如权利要求8所述的方法，其特征在于，在所述形成步骤后，从所述夹持元件上分离所述芯片的步骤。10.一种如权利要求9所述的方法，其特征在于，还包括在所述形成步骤后划分所述电介质片元件以便留下元件与每块芯片连接的一部分所述电介质片的步骤，从而形成包括芯片和与之连接的所述电介质片元件部分的单元。11.一种如权利要求8所述的方法，其特征在于，所述提供步骤还包括如下步骤，在所述并排布置步骤前，提供所述引线与所述端子固定的所述电介质片，并且在所述电介质片与所述芯片阵列并列布置后，所述引线与所述芯片的所述触点结合。12.一种如权利要求11所述的方法，还包括通过相互移动所述夹持元件和所述电介质片(30)，将所述电介质片和所述阵列的所述芯片对准的步骤。13.一种如权利要求8所述的方法，其特征在于，所述提供步骤还包括如下步骤在所述并排布置步骤前，提供所述引线与所述芯片的所述触点固定的所述芯片阵列，并且在所述电介质片和所述芯片阵列并列布置后，将所述引线和所述端子结构结合。14.一种如权利要求1至6中任一权项所述的方法，其特征在于，所述的提供步骤包括如下的步骤在多个分开的操作中将所述芯片(258，458)固定到所述电介质片上。15.一种如权利要求14所述的方法，其特征在于，将所述芯片固定到所述电介质片上的步骤包括使每块芯片和电介质片间引线结合的步骤。16.一种如权利要求15所述的方法，其特征在于，芯片已固定到所述介质上后，将所述芯片暂时固定到一夹持元件(322)上的步骤，相互移动所述电介质片和芯片的所述步骤包括相对所述电介质片移动所述夹持元件的步骤。17.一种如权利要求14所述的方法，其特征在于，将所述芯片固定到所述电介质片上的步骤包括，加热所述芯片，将加热芯片固定在一卡盘(304)并把卡盘推向电介质片，同时控制卡盘相对于电介质片的对准，从而使芯片上的触点与电介质片对准的步骤，因此所述引线结合的步骤包括通过每块所述芯片的热传递，使一结合材料起作用的步骤。18.一种如权利要求17所述的方法，其特征在于，每向前推进一步仅有一块芯片被夹持在所述卡盘内，这样所述每块芯片独立地与电介质片对准。19.一种芯片阵列，其特征在于，一夹持元件(60)和多个隔开的芯片(58)，每块芯片具有一触点支承表面(59)以及多个在支承表面上的电触点(64)，所述芯片被所述夹持元件内的一阵列固定，这样所述触点支承表面面朝上离开夹持元件，从而形成了一所述阵列的一第一表面，并且所述触点暴露在所述第一表面上，所述芯片上的所述触点相互之间都设置在预先选择的位置上。20.一种如权利要求19所述的芯片阵列，其特征在于，所述夹持元件是一刚性板，并且所述芯片可拆卸地固定在所述板上。21.一种如权利要求20所述的芯片阵列，其特征在于，所述每块芯片具有一背朝芯片触点支承表面后表面，所述芯片的所述后表面可拆卸地与所述夹持元件结合。22.一种芯片组件，它包括多块隔开的具有一前表面(59)的芯片(58)，多个与前表面结合的边缘，以及相邻所述边缘在所述前表面上的触点排，组件...

【专利技术属性】
技术研发人员：T·法拉西，T·H·迪斯特费诺，J·W·史密斯，
申请(专利权)人：德塞拉股份有限公司，
类型：发明
国别省市：