專利名稱：具有密封底層填料的填料的控制熔塌芯片連接(c4)集成電路封裝的制作方法
發(fā)明的背景1.發(fā)明的領(lǐng)域本發(fā)明涉及一種集成電路封裝2.背景信息集成電路一般被組裝到將焊接到印刷電路板上的封裝中。

圖1示出了一種一般稱為倒裝芯片或C4封裝的集成電路封裝。集成電路1含有數(shù)個(gè)將焊接到基板3的上表面上的焊料凸點(diǎn)2。
基板3一般由熱膨脹系數(shù)與集成電路不同的復(fù)合材料構(gòu)成。封裝溫度的任何變化，都會(huì)引起集成電路1和基板3的不同膨脹。不同的膨脹會(huì)產(chǎn)生可能造成焊料凸點(diǎn)2龜裂的應(yīng)力。該焊料凸點(diǎn)2運(yùn)載集成電路1和基板3間的電流，所以凸點(diǎn)2的任何龜裂都會(huì)影響電路1的工作。
封裝可以包括位于集成電路1和基板3間的底層填料4。該底層填料4一般是加強(qiáng)焊點(diǎn)可靠性和IC封裝的熱機(jī)械水汽穩(wěn)定性的環(huán)氧樹(shù)脂。
封裝可以具有按兩維陣列形式排列在集成電路1的底面上的數(shù)百焊料凸點(diǎn)2。環(huán)氧樹(shù)脂4一般通過(guò)沿集成電路的一側(cè)分散一條未固化環(huán)氧樹(shù)脂材料線，加于焊料凸點(diǎn)界面上。然后，環(huán)氧樹(shù)脂流到焊料凸點(diǎn)之間。環(huán)氧樹(shù)脂4必須按能覆蓋所有焊料凸點(diǎn)2的形式分散。
希望僅在集成電路的一側(cè)分散環(huán)氧樹(shù)脂4，以確保不在底層填料中形成氣穴。氣穴會(huì)減弱集成電路/基板界面的結(jié)構(gòu)完整性。此外，底層填料4必須與基板3和集成電路1具有良好的粘附強(qiáng)度，以防止熱和水汽負(fù)載期間的剝離。因此，環(huán)氧樹(shù)脂4必須是處于可以在整個(gè)集成電路/基板界面之下流動(dòng)的狀態(tài)，同時(shí)具有良好的粘附特性的材料。
基板3一般由陶瓷材料構(gòu)成。陶瓷材料對(duì)于批量生產(chǎn)來(lái)說(shuō)較貴。因此，希望提供用于C4封裝的有機(jī)基板。有機(jī)基板容易吸收會(huì)在底層填充過(guò)程中釋放出來(lái)的水汽。底層填充工藝期間釋放的水汽會(huì)在底層填料中產(chǎn)生空洞。有機(jī)基板還容易具有較陶瓷基板高的熱膨脹系數(shù)，這樣會(huì)在管芯、底層填料和焊料凸點(diǎn)中形成較大應(yīng)力。環(huán)氧樹(shù)脂中的較大應(yīng)力會(huì)導(dǎo)致熱負(fù)載期間發(fā)生龜裂，該龜裂會(huì)延伸到基板中，并會(huì)由于使金屬線條斷裂而造成封裝失效。較大應(yīng)力還會(huì)導(dǎo)致熱負(fù)載期間管芯失效，并且提高對(duì)空氣和水汽空洞的敏感性。尤其是對(duì)于具有較高凸點(diǎn)密度的封裝來(lái)說(shuō)，熱負(fù)載期間，凸點(diǎn)會(huì)伸到空洞內(nèi)。所以，希望提供一種能夠利用有機(jī)基板的C4封裝。
發(fā)明的概述本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例是可以包括安裝在基板上的集成電路的集成電路封裝。該封裝可以包括附著于集成電路和基板上的底層填料和密封底層填料的填料。
附圖簡(jiǎn)介圖1是現(xiàn)有技術(shù)集成電路封裝的側(cè)視圖；圖2是本發(fā)明的集成電路封裝一個(gè)實(shí)施例的俯視圖；圖3是該集成電路封裝的放大側(cè)視圖；圖4是展示組裝該集成電路封裝的方法的示圖。
發(fā)明的詳細(xì)描述利用參考數(shù)字更具體地參照各附圖，圖2和3示出了本發(fā)明的集成電路封裝10的實(shí)施例。封裝10可以包括具有第一表面14和第二相對(duì)表面16的基板12。集成電路18可以通過(guò)多個(gè)焊料凸點(diǎn)20附著于基板12的第一表面14上。焊料凸點(diǎn)20可以按兩維陣列的方式排列于集成電路18上。可以利用一般稱作控制熔塌芯片連接(C4)的方法，將焊料凸點(diǎn)20附著于集成電路18上和基板12上。
焊料凸點(diǎn)20可以在集成電路18和基板12之間運(yùn)載電流。在一個(gè)實(shí)施例中，基板12可以包括有機(jī)介電材料。封裝10可以包括多個(gè)附著到基板12的第二表面16的焊料球22。焊料球22可以回流，使封裝10附著到印刷電路板(未示出)上。
基板12可以含有布線條、電源/接地面、通道等，它們將第一表面14上的焊料凸點(diǎn)20電連接到第二表面16上的焊料球22。集成電路18可以通過(guò)密封劑(未示出)密封。此外，封裝10可以引入例如金屬散熱片或熱沉等熱元件(未示出)，用于散發(fā)集成電路18產(chǎn)生的熱。
封裝10可以包括附著于集成電路18和基板12上的第一底層填料24。封裝10還可以包括附著到基板12和集成電路18上的第二底層填料26。第二底層填料26可以形成包圍和密封IC的邊緣和第一底層填料24的環(huán)形填料。第二材料26的均勻密封作用可以防止水汽遷移、集成電路和第一底層填料龜裂。該密封工藝還可以減少安裝有陶瓷基板的IC的剝離。
第一底層填料24可以是產(chǎn)品名稱為Semicoat 5230-JP由日本的Shin-Itsu制造的環(huán)氧樹(shù)脂。Semicoat 5230-JP材料具有優(yōu)異的流動(dòng)性和粘附性。第二底層填料26可以是產(chǎn)品名稱為Semicoat 122X由Shin-Itsu制造的酸酐環(huán)氧樹(shù)脂(anhydride epoxy)。Semicoat 122X材料的粘附性低于Semicoat 5230-JP，但更耐疲勞/龜裂。
圖4示出了組裝封裝10的方法。首先，可以在烘箱28中烘焙基板12，去除基板材料中的水汽。較好是在高于其余底層填充工藝步驟的工藝溫度的溫度下烘焙基板12，以確保在隨后的步驟中不會(huì)釋放水汽。例如，可以在163℃的溫度下烘焙基板12。
烘焙工藝后，可以將集成電路18安裝到基板12上。一般通過(guò)回流焊料凸點(diǎn)20安裝集成電路18。
可以在第一分散臺(tái)30，沿集成電路18的一側(cè)在基板12上分散第一底層填料24。第一底層填料24可以在燈芯作用下在集成電路18和基板12間流動(dòng)。例如，可以在110-120℃的溫度下，分散第一底層填料24。可以有一系列分散步驟，以充分填充集成電路18和基板12間的空間。
然后，可以通過(guò)烘箱32移動(dòng)封裝10，完成第一底層填充材料24的流動(dòng)和部分凝膠化。例如，可以在烘箱32中，將該底層填料24加熱到120-145℃的溫度，以便使底層填料24部分凝膠化。部分凝膠化可以減少空洞的形成，改善集成電路18和底層填料24間的粘附性。粘附性的改善可以減少水汽的遷移和底層填料24與IC 18間的剝離，以及底層填料24與基板12的剝離。空洞形成的減少可以減少熱負(fù)載期間凸點(diǎn)的伸出。可以在燈芯作用期間通過(guò)加熱底層填料的烘箱32連續(xù)移動(dòng)封裝。在燈芯作用期間連續(xù)移動(dòng)基板12，可以減少底層填充集成電路需要的時(shí)間，所以可以降低制造封裝的成本。基板12可以在傳送帶(未示出)上通過(guò)烘箱在工作臺(tái)30和34間移動(dòng)。
可以在第二分散臺(tái)34，沿集成電路18的四側(cè)，在基板12上分散第二底層填充材料26。第二材料26可以按形成包封和密封第一材料24的填料的方式分散。例如，可以在約80-120℃的溫度下，分散第二底層填料26。
第一和第二底層填充材料24和26可以固化為硬化狀態(tài)。材料的固化可以在約150℃的溫度下進(jìn)行。底層填料24和26固化后，可以將焊料球22附著到基板12的第二表面16上。
盡管結(jié)合附圖介紹和展示了特定的例示實(shí)施例，但應(yīng)理解，這些實(shí)施例僅僅是例示，并非對(duì)寬范圍發(fā)明的限制，由于對(duì)所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，可以產(chǎn)生各種其它改進(jìn)，所以本發(fā)明不限于所展示和介紹的特定結(jié)構(gòu)和設(shè)置。
權(quán)利要求
1.一種集成電路封裝，包括基板；安裝到所說(shuō)基板的所說(shuō)第一表面的集成電路；安裝到所說(shuō)基板和所說(shuō)集成電路上的底層填料；及密封所說(shuō)底層填料的填料。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的封裝，其中所說(shuō)填料包圍繞所說(shuō)底層填料。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的封裝，其中所說(shuō)填料附著到所說(shuō)集成電路和所說(shuō)基板上。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的封裝，其中所說(shuō)底層填料是環(huán)氧樹(shù)脂。
5.根據(jù)權(quán)利要求4的封裝，其中所說(shuō)填料是酸酐環(huán)氧樹(shù)脂。
6.根據(jù)權(quán)利要求1的封裝，還包括附著到所說(shuō)集成電路和所說(shuō)基板上的焊料凸點(diǎn)。
7.一種底層填充安裝到基板上的集成電路的方法，包括以下步驟分散將附著到集成電路和基板上的底層填料；及密封底層填料密封。
8.根據(jù)權(quán)利要求7的方法，其中底層填料在集成電路和基板間流動(dòng)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8的方法，其中在集成電路和基板間流動(dòng)的同時(shí)，基板在烘箱中移動(dòng)。
10.根據(jù)權(quán)利要求7的方法，還包括在分散底層填料之前，加熱基板的步驟。
11.根據(jù)權(quán)利要求10的方法，還包括將底層填料加熱到部分凝膠態(tài)的步驟。
12.根據(jù)權(quán)利要求10的方法，其中將基板加熱到高于所說(shuō)部分凝膠態(tài)的底層填料的溫度的步驟。
13.根據(jù)權(quán)利要求7的方法，還包括在分散底層填料之前利用焊料凸點(diǎn)將集成電路安裝到基板上的步驟。
14.根據(jù)權(quán)利要求13的方法，還包括將焊料球附著到基板上的步驟。
15.一種將集成電路安裝和底層填充到基板上的方法，包括以下步驟烘焙基板；將集成電路安裝到基板上；在基板上分散底層填料；及在底層填料周圍形成填料。
16.根據(jù)權(quán)利要求15的方法，其中在集成電路和基板間流動(dòng)的同時(shí)，基板在烘箱中移動(dòng)。
17.根據(jù)權(quán)利要求16的方法，在分散底層填料之前，還包括利用焊料凸點(diǎn)將集成電路安裝到基板上的步驟。
18.根據(jù)權(quán)利要求17的方法，還包括在基板附著焊料球的步驟。
全文摘要
一種密封工藝步驟,將填料分散到可以包括安裝到基板上的集成電路的集成電路封裝上。該封裝可以包括附著到集成電路和基板上的底層填料及密封所說(shuō)底層填料及IC的填料。所說(shuō)填料形成的均勻密封可以防止熱機(jī)械負(fù)載期間集成電路(管芯)龜裂。
文檔編號(hào)H01L21/56GK1349657SQ00807126
公開(kāi)日2002年5月15日 申請(qǐng)日期2000年2月14日 優(yōu)先權(quán)日1999年3月3日
發(fā)明者S·拉馬林加姆 申請(qǐng)人:英特爾公司