專利名稱：具有二種不同的底層填充材料的可控崩塌芯片連接(c4)集成電路封裝件的制作方法
發(fā)明的背景1.發(fā)明的領域本發(fā)明涉及到集成電路封裝件。
2.背景信息集成電路通常被裝配到焊接于印刷電路板的封裝件中。

圖1示出了一種通常稱為倒裝芯片或C4封裝件的集成電路封裝件。集成電路1包含焊接到襯底3頂部表面的大量焊料凸塊2。
襯底3通常由熱膨脹系數(shù)不同于集成電路的復合材料構成。封裝件溫度的任何變化都可以引起集成電路1與襯底3之間有差別的膨脹。這一有差別的膨脹可以感生能夠使焊料凸塊2破裂的應力。焊料凸塊2承載著集成電路1與襯底3之間的電流，致使凸塊2的任何破裂都可以影響到電路1的工作。
封裝件可以包括位于集成電路1與襯底3之間的底層填充材料4。底層填充材料4通常是環(huán)氧樹脂，它增強了IC封裝件的焊料連接可靠性和熱-機械潮氣穩(wěn)定性。
封裝件可以具有幾百個在集成電路1底部排列成二維陣列的焊料凸塊2。環(huán)氧樹脂4通常借助于沿集成電路一側分配未固化的環(huán)氧樹脂材料組成的線而被涂敷到焊料凸塊的界面。環(huán)氧樹脂然后在焊料凸塊之間流動。必須以覆蓋所有焊料凸塊2的方式來分配環(huán)氧樹脂4。
為了確保在底層填充材料中不形成空氣洞，將環(huán)氧樹脂4僅僅分配在集成電路的一側是可取的?？諝舛词辜呻娐?襯底界面的結構完整性降低。此外，底層填充材料4必須與襯底3和集成電路1二者具有良好的粘合性，以便防止在熱和潮氣負載時發(fā)生脫層。因此，環(huán)氧樹脂4必須是一種能夠在整個集成電路/襯底界面下方流動并具有良好粘合性的材料。
襯底3通常由陶瓷材料構成。大量生產(chǎn)陶瓷材料比較昂貴。因此，為C4封裝件提供有機襯底可能是可取的。有機襯底傾向于吸收底部填充方法過程中可能釋放的潮氣。底部填充方法過程中潮氣的釋放，可以在底層填充材料中造成空洞。有機襯底還傾向于具有比陶瓷襯底更高的熱膨脹系數(shù)，這可以在管芯、底層填充材料、和焊料凸塊中導致更大的應力。環(huán)氧樹脂中更大的應力可以在熱負載過程中導致傳播進入襯底的裂紋，并由于金屬線斷裂而引起封裝件失效。更大的應力還可以在熱負載過程中導致管芯失效，并加大對空氣和潮氣空洞的敏感性。在熱負載過程中，凸塊可能伸入到空洞中，特別是對于具有比較高的凸塊密度的封裝件更是如此。提供一種采用有機襯底的C4封裝件，可能是可取的。
發(fā)明的概述本發(fā)明的一個實施例是一種集成電路封裝件，它可以包括安裝到襯底的集成電路。此封裝件還可以具有附著到集成電路和襯底的第一底層填充材料和第二底層填充材料。
附圖的簡要說明圖1是現(xiàn)有技術的集成電路封裝件的側視圖；圖2是本發(fā)明的集成電路封裝件的一個實施例的俯視圖；圖3是集成電路封裝件的放大側視圖；圖4是示意圖，示出了裝配集成電路封裝件的方法。
本發(fā)明的詳細描述參照附圖，更確切地說是圖2和3示出了本發(fā)明的集成電路封裝件10的一個實施例。封裝件10可以包括具有第一表面14和相反的第二表面16的襯底12。集成電路18可以被多個焊料凸塊20固定到襯底12的第一表面14。焊料凸塊20可以被安排成集成電路18上的二維陣列。利用通常稱為可控崩塌芯片連接(C4)的方法，可以將焊料凸塊20固定到集成電路18和襯底12。
焊料凸塊20可以承載集成電路18與襯底12之間的電流。在一個實施例中，襯底12可以包括有機介電材料。封裝件10可以包括固定到襯底12的第二表面16的多個焊料球22。焊料球22能夠被回流，以便將封裝件10固定到印刷電路板(未示出)。
襯底12可以包含布線軌跡、電源/接地平面、將第一表面14上的焊料凸塊20電連接到第二表面16上的焊料球22的通孔等。集成電路18可以被包封劑(未示出)包封。此外，封裝件10可以組合有諸如熱導管或熱沉之類的熱元件(未示出)，以便引出集成電路18產(chǎn)生的熱。
封裝件10可以包括固定到集成電路18和襯底12的第一底層填充材料24。封裝件10還可以包括固定到襯底12和集成電路18的第二底層填充材料26。第二底層填充材料26可以形成環(huán)繞并密封IC和第一底層填充材料24的邊沿的周邊填充物。第二材料26的密封功能可以阻止潮氣遷移、集成電路破裂、以及第一底層填充材料破裂。
第一底層填充材料24可以是日本Shin-Itsu生產(chǎn)的產(chǎn)品牌號為Semicoat 5230-JP的環(huán)氧樹脂。Semicoat 5230-JP材料提供了有利的流動和粘合性質(zhì)。第二底層填充材料26可以是Shin-Itsu生產(chǎn)的產(chǎn)品牌號為Semicoat 122X的脫水環(huán)氧樹脂。Semicoat 122X材料具有比Semicoat 5230-JP材料更低的粘合性，但抗破裂性好得多。
圖4示出了裝配封裝件10的方法。一開始，在步驟1中，可以在爐子28中烘焙襯底12，以便從襯底材料中清除潮氣。為了確保在后續(xù)各個步驟中不從襯底12釋放潮氣，最好在高于其余底層填充方法步驟的加工溫度的溫度下烘焙襯底12。舉例來說，可以在163℃下烘焙襯底12。
在烘焙工序之后，可以將集成電路18安裝到襯底12。通常借助于使焊料凸塊20回流而安裝集成電路18。
可以在第一分配站30處，沿集成電路18一側，將第一底層填充材料24分配到襯底12上。第一底層填充材料24可以在燈心作用下在集成電路18與襯底12之間流動。舉例來說，可以在110-120℃的溫度下分配第一底層填充材料24。可以有一系列的分配步驟來完全填充集成電路18與襯底12之間的空間。
封裝件10可以通過爐子32移動，以完成第一底層填充材料24的流出和部分凝膠化。舉例來說，可以在爐子32中將底層填充材料24加熱到120-145℃的溫度，以便使底層填充材料24部分凝膠化。部分凝膠化可以減少空洞的形成并改善集成電路18與底層填充材料24之間的粘合性。粘合性的改善可以降低潮氣遷移和底層填充材料24與集成電路18之間的脫層以及底層填充材料24與襯底之間的脫層。空洞形成的減少，可以在熱負載過程中減小凸塊伸出的可能性。封裝件可以通過在燈心工序過程中加熱底層填充材料的爐子32連續(xù)地移動。在燈心工序過程中連續(xù)地移動襯底12，縮短了底層填充集成電路所需的時間，從而降低了封裝件的生產(chǎn)成本。襯底12可以在站30和34之間通過傳送裝置(未示出)上的爐子32移動。
可以在第二分配站34處，沿集成電路18的所有4個邊，將第二底層填充材料26分配到襯底12上。第二材料26可以以產(chǎn)生包圍并密封第一材料24的填充物的方式分配。舉例來說，可以在大約80-120℃的溫度下分配第二底層填充材料26。
第一底層填充材料24和第二底層填充材料26可以被固化成增硬了的狀態(tài)。這些材料可以在大約150℃的溫度下被固化。在底層填充材料24和26被固化之后，可以將焊料球22固定到襯底12的第二表面16。
雖然已經(jīng)描述并在附圖中示出了某些示例性實施例，但要理解的是，由于對本專業(yè)人員來說可以作出各種各樣的其它修正，故這些實施例僅僅是示例性的而不是對本發(fā)明的限制，且本發(fā)明不局限于所述的特定的構造和安排。
權利要求
1.一種集成電路封裝件，它包含襯底；安裝到所述襯底的集成電路；固定到所述襯底和所述集成電路的第一底層填充材料；以及固定到所述集成電路和所述襯底的第二底層填充材料。
2.如權利要求1所述的封裝件，其中所述第二底層填充材料將所述第一底層填充材料密封。
3.如權利要求1所述的封裝件，其中所述第一底層填充材料具有比所述第二底層填充材料的粘合強度更大的粘合強度。
4.如權利要求1所述的封裝件，其中所述第一底層填充材料是環(huán)氧樹脂。
5.如權利要求4所述的封裝件，其中所述第二底層填充材料是脫水環(huán)氧樹脂。
6.如權利要求1所述的封裝件，還包含固定到所述集成電路和所述襯底的焊料凸塊。
7.一種用來對安裝到襯底的集成電路進行底層填充的方法，它包含對待要固定到集成電路和襯底的第一底層填充材料進行分配；以及對待要固定到集成電路和襯底的第二底層填充材料進行分配。
8.如權利要求7所述的方法，其中的第一底層填充材料在集成電路和襯底之間流動。
9.如權利要求8所述的方法，其中的襯底在爐子中移動，同時第一底層填充材料在集成電路和襯底之間流動。
10.如權利要求7所述的方法，其中的第二底層填充材料被分配在環(huán)繞第一底層填充材料的圖形中。
11.如權利要求7所述的方法，還包含在第一底層填充材料被分配之前加熱襯底的步驟。
12.如權利要求11所述的方法，還包含將第一底層填充材料加熱到部分凝膠化狀態(tài)的步驟。
13.如權利要求12所述的方法，其中的襯底被加熱到高于所述部分凝膠化的第一底層填充材料的溫度。
14.如權利要求7所述的方法，還包含在第一底層填充材料被分配之前，用焊料凸塊將集成電路安裝到襯底的步驟。
15.一種用來將集成電路安裝和底層填充到襯底的方法，它包含烘焙襯底；將集成電路安裝到襯底；將第一底層填充材料分配到襯底上，其中第一底層填充材料在集成電路和襯底之間流動，同時襯底移動通過爐子；以及將第二底層填充材料分配在第一底層填充材料周圍。
16.如權利要求15所述的方法，還包含在第一底層填充材料被分配之前，用焊料凸塊將集成電路安裝到襯底的步驟。
全文摘要
一種集成電路封裝件,它可以包括不同于集成電路封裝件上的第一底層填充材料的第二包封材料(或填充物)的分配,此封裝件可以包括安裝到襯底的集成電路。此封裝件還可以具有固定到集成電路和襯底的第一底層填充材料和第二底層填充材料。第二包封材料可以被剪裁,以便阻止熱－機械負載過程中傳播進入襯底的環(huán)氧樹脂本身的破裂。
文檔編號H01L21/56GK1350702SQ00804578
公開日2002年5月22日 申請日期2000年2月8日 優(yōu)先權日1999年3月3日
發(fā)明者S·拉馬林加姆, V·穆拉里, D·庫克 申請人:英特爾公司