封装集成电路的系统和方法技术方案

一种电互连多个ＩＣｓ（１０）的系统和方法，改善了整个系统的电性能，同时减少了由于热循环期间各元件间热膨胀系数不同造成的应力而导致的接触退化。（*该技术在2018年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及半导体器件的封装，特别涉及互连半导体衬底上的集成电路(ICs)的系统和方法。电子群一般由两个或更多ICs制造，从而提供完整的系统功能。直到最近，性能和I/O管脚数方面的限制对于许多主要应用来说才不那么重要。然而，由于较多器件集成于单个IC中，并且时钟速度提高，性能和I/O管脚数方面的限制对于半导体制造商来说永远至关重要。这是由于系统的整体性能以多个ICs为基础，与各ICs的性能和ICs间信号的性能有关。ICs间信号的性能又与信号的数量及用于连接ICs的I/O管脚的装置的电特性有关。因此，互连ICs的更有效装置对于电子群的成本、尺寸、性能、重量和效率来说很重要。目前，互连ICs的最普通方法是首先封装各ICs，然后把封装的ICs安装到例如印刷电路板等基片上。封装的尺寸一般是IC的几倍那么大，常由金属引线框制造，并用塑料模制外壳保护。然后，把封装的ICs放置并焊接到印刷电路板上，形成完整的电子群。目前方法的优点是成本低，和在随后处理中对IC的保护。此外，该封装用作IC测试的标准化载体，从而可以便宜且快速地对印刷电路板变化设计。另外，IC与印刷电路板的组装可以自动进行。最后，目前系统允许印刷电路再加工(rework)。已证明互连ICs的更有效方法是采用倒装片技术，其中具有金属化层的硅基片通过焊料连接件与集成电路连接。与其它互连技术相比，集成电路和基片间的这种耦合可以增大I/O管脚数。传统的倒装片技术的缺点是由于重复的热循环造成了电连接退化。因此，需要一种集成电路安装技术，其有助于增加I/O，同时避免IC基片界面热退化。专利技术概述本专利技术提供一种集成电路安装片及其制造方法，其特征是布线载体具有电源面、与电源面隔开的导电键合焊盘及设置于两者间的绝缘体。该绝缘体包括在电源面和导电键合焊盘间延伸的通孔，金属接触(MetallicContact)设置于其中。金属接触和键合焊盘具有圆形截面，键合焊盘和金属接触的直径比为2∶1-5∶4，即，焊盘比通孔直径大125％到200％。本专利技术以以下发现为基础，即，布线载体与安装于其上的集成电路间的电连接退化是由于金属接触的龟裂造成的。为解决该问题，发现键合焊盘与金属接触的相对尺寸是关键。具体说，重要的是键合焊盘和金属接触直径具有上述比例关系。利用这种结构，由于可以控制键合焊盘上的焊料凸点的尺寸，所以，在采用电镀技术把焊料凸点设置于键合焊盘上时，可以控制焊料凸点作用于金属接触上的应力。在利用电镀技术设置焊料凸点时，焊料凸点采用半球形。提供足够量的焊料，使焊料凸点的直径大致等于键合焊盘的直径。在本专利技术的一个实施例中，采用由硅形成的多个布线载体，每个布线载体具有装于其上的ICs。一般由硅形成的半导体板具有多条信号线，和设置于其上的多个键合点，多个键合点包围一个绝缘部件区。多条信号线的一个子群与这多个键合点相关，从而该子群的每个信号线从多个键合点中的一个延伸离开限定不导电区的区域。布线载体上的导电键合焊盘叠于包围该区的键合点子群上，从而在设置于最终安装位置时，该键合焊盘子群的每个焊盘叠于一个键合点子群的一个键合点上。布线载体包括多个导电条，其一个子群叠于非导电区上，并在一对键合焊盘间延伸，以便使一对键合点电连接。该集成电路耦合到布线载体的其余键合焊盘的一个子群，并定位于其上，从而叠于非导电区上。非导电区一般包括具有大于集成电路截面积的面积的小孔，在布线载体与基板达到最终安装位置后，集成电路定位于布线载体上，容纳于小孔内。下文和附图中更详细介绍了本专利技术的这些和其它实施例及它们的优点和特点。各附图中，类似的参考数字表示相同或功能类似的部件。附图简介附图说明图1是根据本专利技术系统的ICs有效互连的不同元件的分解图；图2A-2C分别是基板上的IC/载体子组件的俯视图，IC/载体子组件的侧视图，及基板上的IC/载体子组件的侧视图；图3是载体上电互连组的实例；图4是上述图3所示载体的剖面图；图5A-5B分别展示了安装于载体上的单个IC，和安装于载体上的多个ICs；图6是安装于印刷电路板上的IC-载体-基板子组件的侧视图；图7是根据本专利技术另一实施例的IC-载体-基板子组件的俯视图；图8展示了根据本专利技术方法有效互连ICs的步骤；图9展示了根据本专利技术另一方法互连ICs的步骤；图10是根据本专利技术的载体晶片的简化平面图；图11是图10所示载体晶片的一部分的细节图。优选实施例介绍本专利技术提供一种有效互连ICs的系统和方法，用于形成具有改进的整体系统性能的复杂电子元件。图1是安装于载体12和具有多个开口16的基板14上的集成电路(IC)10的分解图。如图所示，基板14具有四个开口16，然而，开口16的数量可以根据要与基板14相连的载体数改变。类似地，尽管示出的开口16具有相同尺寸，但由于开口的尺寸由要与基板14电连接的ICs的尺寸决定，所以在另一实例中，它们的尺寸不同。在图1所示的实例中，载体12只与IC10连接。然而，如以后将讨论的，载体12可以与一个以上IC连接，或与其它电子元件连接。如果载体12只与一个IC相连，则系统的载体数取决于复杂IC中的ICs数。在优选实施例中，载体尺寸对应于复杂IC中ICs的尺寸，基板的尺寸对应于复杂IC的尺寸。由于载体12与IC 10和基板14连接，所以载体12优选地可与基板14和IC 10热兼容。可以利用例如金属丝等柔顺材料补偿IC 10、载体12和基板14间的热膨胀，以便在IC和封装间建立连接。或者，可以采用键合材料限制该应力。然而，优选方法是使载体12和基板14由热膨胀系数(CTE)与IC 10类似的材料构成。在优选实施例中，载体12和基板14由与IC 10相同的材料制成。由于ICs一般由具有较低CTE的单晶硅制造，所以硅是优选的载体和基板材料。然而，也可以采用具有类似CTE的砷化镓或其它材料。图1还展示了基板14上的互连。基板14采用半导体光刻工艺制造；因此，基板14上的基板互连20的布线密度比常规基板级互连的高。载体12上的连接件22是预制的，以便与基板14上连接件24的键合焊盘图形配合。因此，基板14既用作机械基座，也至少用作通过相邻载体和ICs间互连20的布线单层。通过使ICs间的信号穿过相邻芯片，IC互连优选地分布于载体间，此时，优选基板14上没有通孔。由于所有系统布线优选地分布在各载体上，所以基板布线的复杂性降低到单个节点组。与单互连基板相比，载体间的互连分布极大简化了互连任务，明显改善了整个系统性能。尽管基板14最好只有一级互连，但在成品率要求不高的应用中，基板14可以有多级互连。当这些应用中，在互连包括穿通及交叉时，在基板14中有通孔。图2A-2C分别是基板14上的IC/载体子组件25的俯视图，IC/载体子组件25的侧视图，及基板14上的IC/载体子组件25的侧视图。如图2B所示，子组件25由安装于载体12上的IC 10构成。载体12预制有焊料凸点(如连接件21和22所示)，这些焊料凸点设置成阵列，分别排列成与IC 10和基板14的键合焊盘图形镜面对称。IC 10通过连接件21倒装键合于载体12上。如图2C所示，每个子组件25安装于基板14上，从而IC 10装于开口16内。从图中可以看到，载体12在开口16周围延伸，通过连接件22与基板本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种集成电路的安装片，包括：一种布线载体，该载体具有电源面、与所说电源面隔开的导电键合焊盘及设置于两者间的绝缘体，所说绝缘体包括在所说电源面和所说导电键合焊盘间延伸的通孔，其中设置有金属接触（Ｍｅｔａｌｌｉｃ Ｃｏｎｔａｃｔ），所说金属 接触和所说键合焊盘具有圆形截面，所说键合焊盘与所说金属接触的直径比为２∶１－５∶４，包括两端值（ｉｎｃｌｕｓｉｖｅ）。

【技术特征摘要】
US 1997-5-23 60/047,5311.一种集成电路的安装片，包括一种布线载体，该载体具有电源面、与所说电源面隔开的导电键合焊盘及设置于两者间的绝缘体，所说绝缘体包括在所说电源面和所说导电键合焊盘间延伸的通孔，其中设置有金属接触(Metallic Contact)，所说金属接触和所说键合焊盘具有圆形截面，所说键合焊盘与所说金属接触的直径比为2∶1-5∶4，包括两端值(inclusive)。2.根据权利要求1的安装片，其中还包括设置于所说键合焊盘上的半球形焊料凸点。3.根据权利要求1的安装片，其中所说布线载体包括多个键合焊盘，还包括其上具有多个信号线及多个键合点的绝缘部件，所说多个键合点包围所说绝缘部件的一个区，所说多个信号线中的一子群与所说多个键合点相关，以便所说子群的每个所说信号线从所说多个键合点之一延伸，离开所说区，限定非导电区。4.根据权利要求3的安装片，其中所说多个导电键合焊盘中的一个子群重叠于包围所说区的键合点的所说子群上，以便所说键合焊盘子群中的每个子群重叠于所说键合点子群中的一个点上，在设于最后安装位置时，所说多个导电条中的一个子群重叠于所说非导电区上，在所说子群的一对键合焊盘间延伸，以便所说一对键合点设置成电通信。5.根据权利要求4的安装片，其中所说集成电路耦合到所说布线载体的其余键合焊盘上，并定位于其上，以便重叠于所说非导电区上。6.根据权利要求4的安装片，其中所说集成电路耦合到所说布线载体的其余键合焊盘上，所说非导电区包括面积大于所说集成电路的截面积的小孔，在所说布线载体与所说绝缘部件一起达到最后安装位置时，所说集成电路定位于所说布线载体上，从而容纳于所说小孔中。7.根据权利要求3的安装片，其中所说绝缘部件包括包围所说布线载体一部分的焊料凸点阵列，还包括耦合到所说阵列的所说焊料凸点的一个子群上的印刷电路板。8.一种集成电路安装片，包括一种布线载体，该载体具有电源面、与所说电源面隔开的导电键合焊盘及设置于两者间的绝缘体，所说绝缘体包括在所说电源面和所说导电键合焊盘间延伸的通孔，其中设置有金属接触；及一种耦合到所说布线载体的装置，用于减小由于与布线载体的热循环有关的应力而导致的所说金属接触的结构退化。9.根据权利要求8的安装片，其中所说减小装置包括提供所说金属接触和所说...

【专利技术属性】
技术研发人员：马丁P戈茨，萨米K布朗，乔治E埃弗里，安德鲁K威金，汤姆T托德，塞缪尔W比尔，
申请(专利权)人：阿尔平微型系统公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]