專利名稱：封裝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于集成電路的封裝。
用于電子元件的封裝包括若干的電路元件，例如晶體三極管，二極管，電容器，電感及電阻。在許多情況下，多個元件連接在一個集成電路上。
由于若干的理由，集成電路芯片需要封裝。集成電路需要機(jī)械載體，防止環(huán)境影響，還需要電源，信號端子及散熱。
因而，封裝的主要功能是作電路載體及保護(hù)、環(huán)境控制、功率配置、信號配置及導(dǎo)熱。
通常，為了滿足這些條件需要多于一個的封裝層，芯片的封裝構(gòu)成了第一封裝層。至少通常使用多于一層的封裝，因?yàn)樗璧亩鄠€功能超出了由單個第一層封裝所能得到的功能。
超大規(guī)模集成(VLSI)芯片的出現(xiàn)不但簡化了電路設(shè)計(jì)而且也簡化了大部分封裝設(shè)計(jì)。在很少的VLSI芯片上即可獲得許多的電功能，這些芯片被裝在封裝中。這些芯片的封裝安裝在一個電路板上，如果需要的話，將一些分離元件也裝在這個電路板上，與VLSI芯片裝在一起，然而常常這些電路板變得非常復(fù)雜，因?yàn)樵谝粋€小區(qū)域中要集中極大數(shù)目的芯片端子。
當(dāng)要獲得較高的引線密度時，出現(xiàn)了一種對電路板的替代物，它利用混合工藝及陶瓷封裝，例如芯片載體，平板封裝、插腳柵狀陣列及更復(fù)雜的封裝，這些封裝能夠作到由每個封裝支承一個到多個百個的芯片。將數(shù)據(jù)個VLSI芯片和分離元件裝在同一襯底上，并通過襯底上的多層導(dǎo)體將它們相互連接起來。但是仍然有必要將具有中等尺寸及有限數(shù)目焊區(qū)的多個VLSI燕片在一個或幾個混合電路中互連起來，以便得到高性能的信號處理。
芯片及封裝之間的連接一般利用導(dǎo)線鍵合、焊接或帶式自動鍵合來完成。導(dǎo)線鍵合是最通用的芯片鍵合工藝。但是它有局限性。其限制之一在于散熱主要受芯片的背面限制。
在最近一版的“微電子封裝手冊”)Rao.R.Tummala及Eugene J.Rymaszewski著，1989年)中，將認(rèn)為合理的利用TAB(帶式自動鍵合)工藝的每芯片最大接點(diǎn)數(shù)據(jù)估計(jì)為600接點(diǎn)/芯片?？紤]導(dǎo)線鍵合，其預(yù)計(jì)值為約260接點(diǎn)/芯片。按1988年的制造工藝，允許對采用導(dǎo)線鍵合工藝為257接點(diǎn)/芯片，對于采用TAB工藝為320接點(diǎn)/芯片。
由該說明書后文將會看到，所公開的一種封裝超過了上述期望值。
現(xiàn)今的封裝可分成兩個主要類型陶瓷封裝及塑料封裝。陶瓷封裝一般具有較好的性能，而塑料封裝則通常具有價廉的優(yōu)點(diǎn)。
在現(xiàn)今封裝的問題中所不希望的是互連各芯片的導(dǎo)線的電感。任何附加的或不必要的信號線的長度將導(dǎo)致該線中電感的增加及延緩了信號的傳送。
尤其在高頻應(yīng)用中明顯出現(xiàn)的另一問題是互連線起到了天線的作用，因而與其它信號線中的信號發(fā)生干擾。在導(dǎo)線鍵合處理的電路中，因而常常要注意使鍵合線的長度減至最小。
封裝內(nèi)不同的材料中的不同的熱膨脹將會引起封裝中芯片或其它元件的破損，因?yàn)榕蛎洰a(chǎn)生失配。
散熱及芯片冷卻常常由于在芯片及頂蓋之間的空間內(nèi)填充了弱導(dǎo)熱性能的低壓氣體或其它材料而削弱，其結(jié)果是導(dǎo)熱物性差。
由于對每個線鍵合及每個焊區(qū)需要大的工作量，因而用于芯片與封裝之間電接觸的生產(chǎn)費(fèi)用很高。
陶瓷襯底被證實(shí)為一種離子輻射(α粒子)源，由此產(chǎn)生保護(hù)電路免遭該輻射損害的問題。對此有時利用在陶瓷封裝內(nèi)的器件上涂上一種有機(jī)涂層來加以處理。
本發(fā)明的目的是提供一種用于集成電路的封裝，它在集成電路與封裝外側(cè)的外部接線點(diǎn)之間提供連接，并且消除了封裝中材料之間的熱膨脹失配。
本發(fā)明的另一重要目的是提供一種用于集成電路的封裝，采用由芯片的有源表面在兩個主要方向上提供熱路經(jīng)改進(jìn)由芯片到外界的熱導(dǎo)。
本發(fā)明的另一目的是提供一種用于集成電路的封裝，它對熱應(yīng)力問題提供了解決辦法，這種問題常常是由于封裝的元件中不同的熱膨脹在封裝中引起的。
本發(fā)明的又一個目的在于提供用于對包括在封裝中芯片上的焊區(qū)與襯底上的焊區(qū)電連接的互連裝置，并同時提供從芯片經(jīng)由所述互連裝置到外界的良好熱導(dǎo)。
本發(fā)明的又一目的是對于超大規(guī)?；驁A片尺寸的芯片提供沒有多于750信號及電源端子的封裝。
本發(fā)明的主要目的是利用設(shè)置根據(jù)權(quán)利要求1的封裝來實(shí)現(xiàn)的。
本發(fā)明的第二個目的是借助在芯片的一個有源表面的兩個主要方向上設(shè)置熱通路來達(dá)到的。
本發(fā)明的其它目的及進(jìn)一步構(gòu)型由其余權(quán)利要求中所述的特征來實(shí)現(xiàn)。
以下是該說明書中的一個術(shù)語表及它們的含義凸塊利用將壓力集中在焊區(qū)上來保證互連臘上的焊區(qū)與芯片上焊區(qū)之間電連接的凸起金屬塊，利用它提高接觸壓力和/或保證互連臘與被鍵合的芯片非焊區(qū)之間的機(jī)械隔離。一個凸塊比用于作電接觸的接觸元件具有較小的接觸區(qū)。
芯片載體
用于封裝一半導(dǎo)體器件的封裝形式。它具有圍繞在其四周上的電端子或在其下方的焊區(qū)，而不用伸出的引線框架或插入式插腳。
互連膜一個互連膜包括多層導(dǎo)體及接觸區(qū)，用于例如連接芯片接觸膜上的焊區(qū)，并提供連接到封裝外面的焊區(qū)的電接觸。
芯片接觸膜一個芯片接觸膜是一種設(shè)在芯片上的具有多層導(dǎo)體的膜，用于接觸到芯片上的焊區(qū)，為芯片上的電路之間提供互連及為接觸互連膜提供焊區(qū)。
OLB是外部引線鍵合(Outer Ledd Bodding)的縮寫，是將一互連膜的焊區(qū)連接到該封裝中其它焊區(qū)的工序。
插腳柵狀陣列(PGA)一種封裝或互連圖形，其特征為布置在規(guī)定的矩陣形式或陣列中的插入式電端子的多重性。
TAB即帶式自動鍵合(lape-automated-bonding)，是一種工序使用熱壓鍵合將芯片連接到聚合物帶上的刻成圖形的金屬上，例如聚酰亞胺帶上的銅上，并接著利用外部引線鍵合放置到一個襯底或板上。
層(tier)
為焊區(qū)提供空間的襯底區(qū)。該焊區(qū)的目的在于將襯底導(dǎo)體連接到互連或鍵合導(dǎo)線上。
為了全面地理解本發(fā)明及其它的目的與優(yōu)點(diǎn)，以下將參照附圖作出說明，附圖為

圖1根據(jù)本發(fā)明封裝第一優(yōu)選實(shí)施例的剖面部件分解側(cè)視圖;
圖2根據(jù)本發(fā)明的一個互連膜的局部剖視圖;
圖3-4根據(jù)本發(fā)明封裝的一實(shí)施例中提供接觸到下一層封裝的焊區(qū)及接觸表面;
圖5設(shè)有調(diào)節(jié)相互特性阻抗的分流平面的三個導(dǎo)體的頂視圖;
圖6描繪在圖5中的三個導(dǎo)體的側(cè)視剖面圖;
圖7根據(jù)本發(fā)明的封裝的另一實(shí)施例的剖面部件分解側(cè)視圖;
圖8，9在根據(jù)本發(fā)明的封裝的一個實(shí)施例中對互連膜及對下一層封裝提供接觸的焊區(qū)及接觸表面;
圖10根據(jù)本發(fā)明的封裝又一實(shí)施例的剖面部件分解側(cè)視圖;
圖11襯底及芯片之間布置的一個密封箔;
圖12根據(jù)本發(fā)明封裝又一實(shí)施例的剖面部件分解側(cè)視圖;
圖13具有適合布置在本發(fā)明封裝中形狀的一種原晶片大小的芯片的頂視圖;
圖14具有適合布置在本發(fā)明封裝中形裝的一個芯片的頂視圖;
圖15根據(jù)本發(fā)明的一種芯片接觸膜的局部剖面圖;
圖16-17根據(jù)本發(fā)明的一個互連膜的兩個不同導(dǎo)體層中兩個相互垂直方向上的導(dǎo)體;
圖18在根據(jù)本發(fā)明的封裝的一個實(shí)施例中由凸塊壓的力連接提供的互連膜及襯底之間的接觸;
圖19在根據(jù)本發(fā)明封裝的一個實(shí)施例中由導(dǎo)線鍵合提供的互連膜及襯底之間的接觸;
圖20在根據(jù)本發(fā)明的封裝的一個實(shí)施例中利用OLB提供的互連膜及襯底之間的接觸;
圖21-23在根據(jù)本發(fā)明的封裝中布置填充材料的不同方式;
圖24根據(jù)本發(fā)明封裝的一個實(shí)施例的密封環(huán);
圖25根據(jù)本發(fā)明封裝的一個實(shí)施例中從熱源到外界的主要熱通路。
第一優(yōu)選實(shí)施例(圖1)圖1表示根據(jù)本發(fā)明封裝的第一優(yōu)選實(shí)施例的剖面剖部件分解側(cè)視圖。該封裝的五個主要元件是襯底A1，互連膜A2，具有在有源表面上接觸焊區(qū)的芯片A3，填充物A4及頂蓋A5。標(biāo)號1及2為α粒子屏蔽層。
襯底最好是從上看去具有方形的元件，并且它設(shè)有一外圍框架部分3用于提供一個凹部空間，該凹部空間通常具有與芯片A3形狀相似的形狀，用于將芯片A3及互連膜A2定位。該芯片形狀的例子示于圖13及14中。襯底設(shè)有第一焊區(qū)4，用于與互連膜上相應(yīng)的接觸元件5相接觸。
在封裝內(nèi)部的第一焊區(qū)4與封裝外部的第二焊區(qū)6形成電連接，用于與下一層封裝接觸。連接第一焊區(qū)4與第二焊區(qū)6的導(dǎo)體7設(shè)置成襯底上的多層厚膜導(dǎo)體。一些導(dǎo)體穿過絕緣的陶瓷或玻璃層。為了簡化起見在圖1中僅標(biāo)出一個導(dǎo)體7。
第二焊區(qū)6至少設(shè)置在襯底的一側(cè)上，最好是靠近在襯底的所有四個邊緣上。這些第二焊區(qū)6被示于圖1中的最右及最左端上并在該封裝的兩角部側(cè)面上。
可以在襯底A1的周圍框架部分3的邊緣上設(shè)置導(dǎo)體(未示出)，用于將封裝上側(cè)的焊區(qū)6與導(dǎo)體7或與襯底A1底側(cè)的焊區(qū)6相連接。也可以利用包含導(dǎo)體的通孔(未示出)將襯底上側(cè)的焊區(qū)與襯底下側(cè)的焊區(qū)相連接。
根據(jù)本發(fā)明的第一優(yōu)選實(shí)施例，設(shè)有其框架部分3的襯底A1設(shè)置了最底部的機(jī)械載體及連接到外部的電接觸點(diǎn)。互連膜A2放置在芯片A3及襯底A1之間。于是芯片3面朝下地安裝，也即用它的接觸焊區(qū)8朝向互連膜A2上的接觸元件。
圖1中所示實(shí)施例中，一些芯片上的接觸焊區(qū)8與襯底A1內(nèi)側(cè)上的接觸焊區(qū)4對面放置。膜A2在其朝向芯片A3的一側(cè)上具有接觸元件9，該元件并與接觸焊區(qū)8對面放置，并且在其朝向襯底及面對接觸焊區(qū)4的一側(cè)上具有接觸元件5。這些接觸元件9及5最好具有凸塊的形狀，并且該凸塊形狀具有比與之接觸的對面接觸焊區(qū)短的橫向延伸。
圖2表示互連臘A2的局部剖面圖。該互連膜A2包括具有金屬導(dǎo)體圖形的四個層e，g，i，k中的導(dǎo)體及絕緣材料的三個層f，h，j，后者例如為導(dǎo)電圖形層e，g，i，k之間的聚酰亞胺層。圖2中標(biāo)號為e的第一金屬層中的導(dǎo)體設(shè)有金屬凸塊9，它最好是金的，用于通過壓力連接與芯片上的焊區(qū)相接觸，也即將芯片焊區(qū)壓向互連膜A2上相應(yīng)的凸塊9，來保證了電接觸。在互連膜的另一表面上，即在導(dǎo)電圖形層k上設(shè)有金屬凸塊5，用于通過壓力連接與襯底A1上的第一焊區(qū)4相接觸。該多層互連膜提供了芯片焊區(qū)與襯底A1的第一焊區(qū)4之間的接觸。該互連膜也可以設(shè)置用于芯片A3上不同焊區(qū)之間接觸的導(dǎo)體。
在互連膜A2的頂層與底層之間具有許多互連路徑。如圖2所示，這些路徑作成銅柱狀11，用于導(dǎo)熱及導(dǎo)電。在該冷卻柱11周圍設(shè)有絕緣材料，用于保證對中間層中的電導(dǎo)體的電絕緣。在頂層e及底層k上的金屬凸塊9及5位于該柱的兩端上。這些金屬凸塊9及5各自被壓向芯片及襯底。由此獲得了最大的熱導(dǎo)及電導(dǎo)，并且在沿著冷卻柱11的熱通路中的溫度降被保持在最小值。這是一個非常重要的特征。這種熱傳遞特性可以被視為一個單獨(dú)的發(fā)明。
應(yīng)注意到柱11不必是實(shí)心的，可以設(shè)置成穿過膜A2的金屬化孔。
外部接觸焊區(qū)6對稱地沿封封的四周布置。在圖3中所示的框架部分3的上表面看上去與封裝的背側(cè)的表面相似。因?yàn)檫@種對稱性贏得了一些優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)Ⅰ相對于它對下一封裝層上的焊區(qū)的連接轉(zhuǎn)動該封裝不會產(chǎn)生任何短路;
優(yōu)點(diǎn)Ⅱ該封裝可能會相對于它對下一封裝層上焊區(qū)的連接被倒置，而不會發(fā)生任何短路。
根據(jù)該第一優(yōu)選實(shí)施例的封裝可以包括沿襯底A1四周布置的896個外部接觸焊區(qū)，其中的一些示于圖1中。圖3是在封裝四周的框架部分3上的外部接觸焊區(qū)6布置的頂視圖。這些焊區(qū)可設(shè)置在襯底上或是在分離的引線框架上。共有三種類型的焊區(qū)6。
Ⅰ.電源配置焊區(qū)VccⅡ.接地連接焊區(qū)gnd及Ⅲ.數(shù)據(jù)線焊區(qū)12。
數(shù)據(jù)線焊區(qū)最好是方形的，而Vcc焊區(qū)及gnd爆區(qū)最好較大些并譬如具有矩形的形狀。數(shù)據(jù)線焊區(qū)最好以三個一組地布置。每一組包括一個r焊區(qū)，一個s焊區(qū)及一個t焊區(qū)，以下將要詳細(xì)描述。在封裝上共有256個數(shù)據(jù)焊區(qū)組，這樣總共就有768個數(shù)據(jù)焊區(qū)，封裝的四個邊的每個上具有面朝上的96個數(shù)據(jù)焊區(qū)，8個電源焊區(qū)及8個接地焊區(qū)，如圖3中可看到的，并具有同樣數(shù)目的面朝下的焊區(qū)。于是總共在封裝上有128個矩形的電源/接地焊區(qū)及768個方形的數(shù)據(jù)焊區(qū)。以上給出的元件數(shù)的描述僅作為例子。應(yīng)注意到在封裝外部的接觸點(diǎn)不一定要設(shè)置在封裝的所有邊上，也可以僅設(shè)置在一邊或二邊或三邊上。
圖4是圖1中封裝四周的襯底A1側(cè)向凸出的框架部分3的四周部分頂視圖。圖4表示四個數(shù)據(jù)焊區(qū)給r1，s1，t1及r2，s2，t2及r3，s3，t3及r4，s4，t-4每個數(shù)據(jù)焊區(qū)組與圖5及6中所示的包括3個導(dǎo)體Kr，Ks，Kt的一個數(shù)據(jù)母線相連接。于是焊區(qū)r1被連接到Kr類的一個導(dǎo)體上，焊區(qū)s1被連接到Ks類的一個導(dǎo)體上，焊區(qū)t1被連接到Kt類的一個導(dǎo)體上，焊區(qū)r2連接到Kr類的一個導(dǎo)體上，如此連接下去。
圖5表示三個平面導(dǎo)體Kr，Ks，Kt中一小段的頂視力。這些導(dǎo)體可能是平行于圖中標(biāo)以X的方向上的數(shù)據(jù)引線。圖中最左端的導(dǎo)體Kr與圖中最右端的導(dǎo)體Kt具有同樣的寬度(見圖6)。這兩個外部導(dǎo)體Kr及Kt比中間導(dǎo)體Ks寬。圖5中虛線部分表示導(dǎo)電分流平面s1，它被布置在導(dǎo)體Kr，Ks和Kt下面的一絕緣層的另一側(cè)上。如圖6所示。在數(shù)據(jù)引線上的電流總和及電壓總和最好各自隨時保持常數(shù)。
圖6是表示兩個導(dǎo)體材料及位于其間的一絕緣材料的剖面?zhèn)纫晥D。圖6中在所示對稱軸線的兩側(cè)是對稱的。在圖6的頂部表示了三個導(dǎo)體Kr，Ks及Kt。導(dǎo)體Ks的寬度d1比外部導(dǎo)體Kr，Ks及Kt的寬度d3小。在三個導(dǎo)體Kr-Kt的下面是一個絕緣層13，它將導(dǎo)體與導(dǎo)電分流平面s1分隔開來。該分流平面s1的功能是調(diào)節(jié)導(dǎo)體之間的相互電容量，以便Kr及Ks之間的電容量與Kr及Kt之間的電容量相等，并且也與Ks及Kt之間的電容量相等。該分流平面在導(dǎo)體Kr下面延伸了一段距離d2。調(diào)節(jié)距離d1，d2，d3及d4可以調(diào)節(jié)其特性阻抗，以使得在組Kr，Ks及Kt中任何導(dǎo)體組合之間的特性阻抗均具有相同數(shù)值。這個特性阻抗依賴于這些距離間的相互關(guān)系。
這些導(dǎo)體Ks及Kr，Kt各自的相應(yīng)寬度d1及d3可能會延導(dǎo)體長度分別發(fā)生變化，但導(dǎo)體的特性阻抗仍可保持常數(shù)。這可由調(diào)節(jié)距離d1至d4間的關(guān)系來達(dá)到。這是本領(lǐng)域中技術(shù)人員的常識。
互連膜A2也沒有如上所述的導(dǎo)體。
再參照圖1，頂蓋A5，它譬如為方板的形狀，被放置在填充材料4的上面并提供壓著襯底A1框架部分3的嚴(yán)密的密封。該頂蓋A5是有彈性的，它在組裝好的封裝中起將填充材料壓向芯片的一個預(yù)拉伸彈簧的作用。
由于頂蓋A5是有彈性的，它能夠使壓力從外部傳遞到填充材料上。由外部壓力形成的力也加到使填充材料壓向芯片的力上。這種來自外部的力可以是由大氣壓力及包含冷卻液的加壓冷卻散熱器(未示出)產(chǎn)生的。這種散熱器可以設(shè)在頂蓋的上方，襯底的下方或在這兩個方向上。適合形式的散熱器描述在我們同時待審查的申請SE910059607中。由于散熱器并非根據(jù)本發(fā)明的封裝的一部分，對此不再進(jìn)一步描述。從外部加壓的另一壓源是用由彈簧加載的活塞。壓在封裝的頂蓋A5上。也可以設(shè)置一種頂蓋，它僅在四周區(qū)域即放置在框架部分3的區(qū)域上是有彈性的，而在中間部分是剛性的(未示出)。
在頂蓋A5及芯片A3之間的填充材料4的作用是作為一個壓力分配層。它將壓力分配在芯片上，用以保證芯片整個表面的均勻?qū)峒氨ＷC芯片焊區(qū)8及互連膜A2上的凸塊P15之間的電接觸。
根據(jù)本發(fā)明的一個變型，該填充材料4具有一定的可壓縮性或吸收壓力的能力，它用來使芯片A3壓到互連膜A2上的壓力在芯片上均勻地分配，如圖21-23所示，后文中還要更詳細(xì)的說明。
該封裝在芯片A3上方及其下方設(shè)置了α粒子屏蔽層1，2，如圖1中所示。屏蔽層2位于芯片A3及填充材料4之間，而屏蔽層1設(shè)成譬如在圖2所示實(shí)施例中的互連膜A2中的i層。因而層i最好是覆蓋整個互連膜范圍的層，但要除去用于連接的孔，例如位于導(dǎo)電圖形層之間的柱11。這樣利用包含一個α粒子屏蔽層1的互連膜就能保護(hù)芯片使其免于受由下方襯底發(fā)射出的α粒子的損傷。芯片的有源面利用芯片與頂蓋A5之間的保護(hù)屏蔽層2防止來自其上方的α粒子，如圖1所示。此外利用芯片本身的非有源部分作進(jìn)一步的保護(hù)。
根據(jù)一個變型的解決辦法，頂蓋AS包括一個α粒子屏蔽層。一種α粒子屏蔽層可以包括填充了鋁或銅等金屬粒子或金屬的材料、如聚酰亞胺，或聚合物。
在封裝中具有兩個主要的熱通路，如圖1所示在封裝外以箭頭所指示的。一個熱通路從芯片的有源表面經(jīng)過互連膜A2及襯底A1導(dǎo)向外界。另一個熱通路由芯片A3的有源表面經(jīng)過芯片A3的非有源部分、α粒子屏蔽層2、填充材料4及頂蓋A5導(dǎo)向外界。因?yàn)榛ミB膜設(shè)有金屬柱可改善熱導(dǎo)率，由于具有兩個主要的熱通路，芯片的冷卻效果是很有效的。
在本發(fā)明的第一優(yōu)選實(shí)施例中，頂蓋A5為0.8mm左右的厚度，填充材料4的厚度為250μm，α粒子屏蔽層2的厚為為1μm。芯片A3的厚度為0.5mm左右，而襯底A1的厚度為2.0mm左右。根據(jù)本發(fā)明第一優(yōu)選實(shí)施例的封裝包括896個外部接觸焊區(qū)6。在其中放置芯片的模腔的面積為124.5×124.5mm2，而封裝的外部尺寸為152.4×152.4mm2。應(yīng)注意到上述給出的尺寸只能被看作是個例子。
在以下的說明中將更詳細(xì)地描述襯底A1，互連膜A2，芯片A3，填充物A4及頂蓋A5。
第二實(shí)施例(圖7)參照圖7，本發(fā)明的第二實(shí)施例包括安裝在一個板狀襯底B1上的分離引線框架14。襯底B1提供最底部的機(jī)械支承。在該實(shí)施例中，芯片B3面向上地安裝在襯底上，而互連膜B2設(shè)在芯片的頂上?；ミB膜B2為芯片B3上的焊區(qū)及引線框架14上的焊區(qū)之間提供電接觸。
引線框架14是具有開口的方形元件，其在中間的開口基本上與芯片B3的形狀相對應(yīng)。在距襯底B1的一個高度上，引線框架具有設(shè)有焊區(qū)16的第一架臺15，該高度基本上相應(yīng)于芯片B3的厚度。該框架還具有第二架臺17，用于將頂蓋B5安裝到引線框架14上。
在互連膜B2的頂上設(shè)有填充材料B4，它被用作壓力分配層?；ミB膜壓向芯片的力利用填充材料B4分配到芯片上。
在下面對焊區(qū)及導(dǎo)體的描述中，應(yīng)理解具有多個的焊區(qū)及導(dǎo)體，但在圖中僅繪出了幾個，這里被描述的也是幾個焊區(qū)及導(dǎo)體。芯片B3設(shè)有芯片接觸多層膜18，以下將參照圖15做進(jìn)一步地說明。
這種芯片接觸膜也可以在上述第一實(shí)施例中設(shè)置。芯片接觸膜18設(shè)有接觸焊區(qū)19，用于與互連膜B2上的第一接觸凸塊20接觸。第一接觸凸塊20設(shè)置在互連膜B2的下表面上，如圖7所示。第一凸塊20個別地與沿互連膜B2下表面邊緣設(shè)置的第二凸塊21相連接，如圖7所示。第二凸塊21提供與設(shè)在引線框架14中的第一引線框架焊區(qū)16的電接觸。
第一引線框架焊區(qū)16個別地經(jīng)過埋在導(dǎo)線框架14中的導(dǎo)體23與封裝外部的引線框架14中的第二引線框架焊區(qū)22相連接。焊區(qū)與凸塊之間的接觸由壓力連接來保證，也即每個凸塊持續(xù)地被壓在相應(yīng)的焊區(qū)上。為了避免由于熱膨脹或收縮使凸塊滑出對應(yīng)焊區(qū)的危險，該焊區(qū)的面積大于相應(yīng)凸塊的面積。焊區(qū)19，16一般地稍為高于圍繞它的表面。
襯底B1具有朝向芯片B3的表面，并且該表面并非完全地平滑。當(dāng)襯底由陶瓷材料制作時一般是這樣的。由于襯底B1該表面的粗糙度，使芯片與襯底之間具有細(xì)微的間隙。為了清除該間隙在熱通路上的阻礙，應(yīng)使襯底的粗糙度保持在最小程度上。
根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施例，該間隙利用設(shè)置一個膜24來填充，它的厚度和襯底及芯片的不規(guī)則度相對應(yīng)，該膜24包括具有良好導(dǎo)熱性能的一片軟材料，它相當(dāng)?shù)剀洠畿浗饘?，譬如金或?qū)崮z。如果襯底表從“山”頂?shù)健肮取钡椎谋砻娲植诙葹?μm，則金膜24的厚度應(yīng)為1μm厚。如果封裝組裝好了，該金膜24就被擠壓在芯片B3及襯底B1之間。在該工序時，金膜24被變形并具有這樣的形狀，致使它直接地與芯片B3的表面及直接地與襯底B1的表面相接觸。于是該間隙就被金填滿，它提供了從芯片B3到襯底B1的良好熱導(dǎo)。用作該膜的另一材料是鉛。也可以不用連續(xù)的層，在芯片懷襯底之間使用輕質(zhì)導(dǎo)熱材料的島狀物。
頂蓋B5放置在填充材料B4上，它壓著引線框架14提供嚴(yán)密的密封。該頂蓋也被用作彈簧，提供將填充材料B4壓向互連膜B2的壓力?；ミB膜B2被壓向芯片B3，而膜在沿邊上被壓向引線框架14。
利用芯片B3本身的非有源部分及膜24保護(hù)芯片B3免于受由下方陶瓷襯底發(fā)射的α粒子的損傷。當(dāng)然也可以設(shè)置單獨(dú)的保護(hù)屏蔽層，例如在芯片與襯底之間包括金屬層的屏蔽層。芯片的有源表面是利用設(shè)有包括金屬層的α粒子屏蔽層的互連膜B2防止來自上方的α粒子的。其它的保護(hù)是由包括金屬的頂蓋B5提供的。
根據(jù)本發(fā)明的一個變型，襯底是金屬作的，這就消除了由襯底輻射α粒子的危險并進(jìn)而改善了通過襯底的導(dǎo)熱。這種本發(fā)明的變型相對于圖7。在這個本發(fā)明的變型中引線框架最好由陶瓷材料作成。對于適合用的陶瓷材料的例子在該說明書的下文中給出。
圖8表示一個引線框架變型的剖面?zhèn)纫晥D。該引線框架設(shè)有在它底部的封裝外部的外接觸焊區(qū)25，26及27，用于與下一層封裝相接觸。同時在引線框架的上部的封裝外部也具有外接觸焊區(qū)28，29及30，用于保證與下一層封裝中的相應(yīng)接觸裝置相接觸。下一層封裝例如應(yīng)是在我們同時待審查的申請SE9100596-7中的一種組件。焊區(qū)28，29，30，25，26及27與封裝模腔內(nèi)的焊區(qū)31相連接，用以和芯片互連膜B2相接觸。
圖9表示圖8中引線框架的頂視圖，其上具有焊區(qū)28，29及30。焊區(qū)31與焊區(qū)28，29及30形成電連接。
該引線框架的頂視圖表明封裝四周上外部焊區(qū)28，29，30的布置，它與上述圖3中所示的周圍框架部分3上的焊區(qū)可以具有相同的構(gòu)型。
第三實(shí)施例(圖10)圖10是根據(jù)本發(fā)明第三個實(shí)施例的封裝的剖面部件分解側(cè)視圖。其中五個主要的封裝部件為襯底c1，互連膜c2，在有源表面上具有接觸焊區(qū)(未在圖10中示出)的芯片c3，填充物c4及頂蓋c5。
參照圖10，本發(fā)明的該第三實(shí)施例與第二實(shí)施例有著許多相似處，但是引線框架是與襯底集成在一起的，并且封裝還包括一個密封箔32，它允許使封裝中在芯片c3以上的空間與以下的及沿芯片c3邊上的空間之間有壓力差。因而可用在芯片與襯底之間的空間中的低壓或真空使芯片緊固或緊壓在襯底上。該密封箔32是比芯片面積大的薄箔，它即覆蓋了整個的芯片也覆蓋了引線框架上第一架臺33的一部分。該密封箔是被(eutectic)鍵合到第一架臺33的上表面的，如圖10示。
實(shí)施這個密封可以具有若干變換方式。根據(jù)一個實(shí)施例，該密封箔與互連膜結(jié)合在一起，既提供電的互連接又提供與襯底的緊密的密封(未示出)。該密封箔/互連膜可以覆蓋整個芯片及延伸到引線框架的第一架臺上，如圖10中所示，或者它是從芯片的邊緣伸延到周圍框架部分的第一架臺處的條帶型式，如圖11中所示。
根據(jù)另一實(shí)施例，具有一種單獨(dú)的密封箔34，它包括一個僅沿著芯片邊上的金屬箔。該密封件可以既能沿著芯片D3的上部邊緣放置，如圖11中所示，也能在芯片的基部延著緊靠著襯底的芯片底部邊緣放置(未示出)。參照圖11，該密封件或箔34被共晶鍵合到芯片及襯底D1上。于是芯片D3及襯底D1之間的空間35以氣密形式被隔離并具有一氣體壓力，該壓力低于大氣氣壓及低于圖11中芯片D3上部封裝空間中的壓力。當(dāng)組裝該封裝時該氏氣體壓力應(yīng)準(zhǔn)備就緒。另外可使用提供低氣壓力的抽氣裝置或真空裝置(未示出)。
當(dāng)然也可以將密封件或箔先置于芯片上然后再將其置于放置在襯底上的層或引線框架上。
第四實(shí)施例根據(jù)本發(fā)明的第四實(shí)施例(未示出)，封裝包括多個彼此連接或與襯底連接的分離芯片，從其它的方面看該封裝是根據(jù)本發(fā)明的第一優(yōu)選實(shí)施例實(shí)施的。
根據(jù)本發(fā)明的一個變型，利用粘結(jié)或模壓將芯片放置到襯底上。膠最好僅施加在芯片中間部位的一小點(diǎn)上。根據(jù)本發(fā)明又一變型，芯片利用聚合物鍵合保持其位。
第五實(shí)施例根據(jù)本發(fā)明的一個變型，該封裝包括一個襯底，一個在其有源表面上具有接觸焊區(qū)的芯片，一個填充物及一個頂蓋，但不包括任何互連膜。為了取代對芯片上不同電路的所有互相連接，采用了多層芯片接觸膜，例如圖15中所示的膜18。利用導(dǎo)線鍵合提供芯片焊區(qū)與襯底焊區(qū)之間的接觸。這種鍵合的一個圖繪于圖19中并在下文中進(jìn)一步描述。
在這個實(shí)施例(見圖19)中，芯片面向上地安裝在襯底上。該襯底設(shè)有第一鍵合焊區(qū)用于對芯片焊區(qū)作導(dǎo)線鍵合。這些襯底上的第一鍵合焊區(qū)圍繞著芯片四周呈一方形圖案。這些在襯底上的第一鍵合焊區(qū)連接到封裝外部的第二接觸焊區(qū)或插腳上(未示出)，用于與下一層封裝、譬如一組件相接觸。
填充材料沒有完全覆蓋整個芯片，而在芯片的邊緣上留出一個開著的空間，因而就有空間用來鍵合導(dǎo)線。在填充材料的頂上放置頂蓋。
這樣，本發(fā)明的第五實(shí)施例提供了一種封裝，其中芯片利用被擠壓在填充材料與襯底之間而固定到位。
第六實(shí)施例(圖12)根據(jù)本發(fā)明的第六實(shí)施例，互連膜與頂蓋作成整體。圖12是根據(jù)本發(fā)明的第六實(shí)施例封裝的剖面部件分解側(cè)視圖。在圖12中一個頂蓋E5的底側(cè)上設(shè)有互連膜E2，它具有第一接觸區(qū)36，最好是具有凸塊形狀的接觸區(qū)。在襯底E1及頂蓋E5之間放置一個芯片E3。在芯片E3及襯底E1之間具有填充材料E4，它被用作壓力分配層。
芯片E3上設(shè)有接觸焊區(qū)40，用于與頂蓋E5上的接觸區(qū)36相接觸。凸塊36個別地與位于頂蓋四周并朝向襯底E1的表面上的第二接觸區(qū)37相接觸。當(dāng)封裝組裝好時，該第二接觸區(qū)37與第三接觸區(qū)38形成接觸，后者設(shè)在襯底E1四周框架部分39上。
第三接觸區(qū)38被電連接到封裝外部的外接觸焊區(qū)41上。
應(yīng)理解到上述實(shí)施例的多種組合及變型在本發(fā)明范圍中是可以作到的。
襯底對于芯片提供了下方的機(jī)械支承并且用作為芯片與外界之間的導(dǎo)熱通路。
襯底是由陶瓷、例如氧化鋁(Al2O3)構(gòu)成的，或者是由一些具有比較好的熱導(dǎo)率的其它材料、例如金屬、合金、聚合物或聚合復(fù)合物構(gòu)成的、其它的陶瓷材料可能是氮化硅，碳化硅，氮化鋁或一些類型的玻璃陶瓷。
襯底在互連膜與安裝封裝的殼體或組件之間提供用于電接觸的導(dǎo)體。襯底上設(shè)有具有與互連膜接觸的焊區(qū)的多層厚膜導(dǎo)體，這些導(dǎo)體已在以上對應(yīng)圖5及6描述過了。該陶瓷襯底最好是利用共燃技術(shù)(cofiring techniqne)生產(chǎn)的。
互連膜與襯底之間的電接觸可以由壓力連接，導(dǎo)線鍵合或熱壓鍵合獲得。此外可由熔焊或軟焊來實(shí)現(xiàn)該電接觸。
襯底導(dǎo)體焊區(qū)6與組件之間的電接觸最好是利用壓力連接或更專門的浮置連接器(floating connector)來實(shí)現(xiàn)的。另外也可用熔焊或軟焊來實(shí)現(xiàn)該電接觸。
在本發(fā)明的范圍中也可以為封裝設(shè)置插腳，它們機(jī)械地布置在襯底上用于與殼體或組件中的導(dǎo)體接觸。
在本發(fā)明的范圍中也可以為封裝設(shè)置插腳，它們機(jī)械地布置在襯底上用于與殼體或組件中的導(dǎo)體接觸。
重要的是襯底要具有高的熱導(dǎo)率，因?yàn)橐r底的一個功能是將熱從芯片傳遞到外界。普通的氧化鋁的熱導(dǎo)率K約為18W/(K·m)〔瓦/凱爾文·米〕。
由于襯底表面的粗糙度可能在芯片與襯底之間具有細(xì)微的間隙。為了使這些間隙對熱通路的阻礙減到最小程度，襯底的粗糙度應(yīng)保持在最小程度上。襯底可被拋光以便非常平滑。間隙中可以充入氮?dú)饣蚝?。此外該間隙可被抽空。
也可利用放置金膜填充該間隙，金膜的厚度相應(yīng)于襯底與芯片的不規(guī)則度。如果該襯底表面從“山”頂?shù)健肮取钡椎拇植诙葹?μm厚，則該金膜可為1μm厚。當(dāng)封裝組裝時，該金膜24被擠壓在芯片B3及襯底B1之間。在該工序過程中，金膜被變形并具有這樣的形狀，致使它直接與芯片B3的表面及直接地與襯底B1的表面相接觸。
Al2O3具有的線熱膨脹系數(shù)為7.0×10-6K-1。由于硅的熱膨脹系數(shù)為2.33×10-6K-1，因而具有的失配為4.67×10-6K-1，因而具有的失配為4.67×10-6K-1。
根據(jù)本發(fā)明的封裝并不局限在用于傳統(tǒng)尺寸的芯片封裝上，但“芯片”一詞用于指包括至少一個集成電路組件的半導(dǎo)體材料本體。在根據(jù)本發(fā)明封裝的第一實(shí)施例中，該半導(dǎo)體材料本體可包括552個電路組件。根據(jù)本發(fā)明的一個大規(guī)模芯片是具有平方分米數(shù)量級尺寸的一個晶片。
芯片A3包括一個半導(dǎo)體VLSI芯片本體42，并且該芯片可以設(shè)有一個芯片接觸膜18，如圖7中所示而在圖15中表示得更為詳細(xì)。該VLSI芯片本體42包括一個電路組件陣列CM。單個的電路組件被示于圖13中，它們可利用芯片接觸膜18互相連接。
電路組件CM可以包括存儲組件，處理器組件或其它的電子電路以及不同類型電路的組合。該電路組件CM可以不止成一個24×24組件陣列，一個8×8組件陣列，一個2×2的組件陣列，或一個單個的組件。在單個的電路組件之間可以劃出溝道。
超大規(guī)模VLSI芯片，如圖13中所示的原晶片大小的芯片具有圓園角以便減小破碎的危險。圖13中的芯片A3包括一個24×24的電路組件陣列CM。因此，在每個角上有6個組件不能被使用。在該晶片3中其余能工作的電路組件CM的數(shù)目為552(24×24-6×4)個。
圖14表示包括8×8的電路組件陣列CM的一個方芯片的頂視圖。
參照圖15，在本發(fā)明的第一優(yōu)選實(shí)施例中芯片接觸膜18包括下述各層，她們的排列是自半導(dǎo)體VLSI芯片開始到A層厚度例如為1μm的一個絕緣聚合物膜A。它具有帶有導(dǎo)電通路3的孔，用于在半導(dǎo)體VLSI芯片本體42的焊區(qū)與芯片接觸膜18中的導(dǎo)體之間提供電接觸。
作為一個例子，5×5mm2的一個實(shí)際存儲組件具有10個電源焊區(qū)及16個信號焊區(qū)，其聚合物膜有26個孔。
B層厚度例如為100nm至1μm的導(dǎo)電層。該層由鋁膜組成，它可用作對芯片中垂直線上全部電源焊區(qū)的互連。它也能在芯片焊區(qū)及連接到下面導(dǎo)電層、D層的接觸通路之間提供導(dǎo)線。
C層1厚度例如為1μm的一個絕緣聚合物膜。它具有用于所有內(nèi)連的控。作為一個例子，5×5mm2的一個實(shí)際存儲組件具有10個電源焊區(qū)及16個信號焊區(qū)，其聚合物膜具有20個孔，也即4個電源焊區(qū)孔及16個信號焊區(qū)孔，用于提供與芯片接觸膜18中的導(dǎo)體的電接觸。
D層一個100nm厚的導(dǎo)電層D。這一導(dǎo)電層可以由鋁薄膜構(gòu)成，并且該層可以用于芯片商店一條水平線條商店全部電源焊區(qū)的互連。它還提供在互連膜A2、B2上用于與凸塊9、20相接觸的焊區(qū)19。
作為一個5×5mm2的實(shí)際存儲器組件的例子，該d層具有20個通路，即與b層相接觸得條電源通路和16條信號通路。它還提供與每個實(shí)際存儲器組件相關(guān)的20個焊區(qū)，用于與互連膜的各相應(yīng)凸塊相接觸。
上述各層利用專業(yè)技術(shù)人員公知的方法通過在一片預(yù)制的晶片的頂石制造各個層而構(gòu)造到VLSI芯片上的。該導(dǎo)電層可以用，比如，物理汽相沉積或化學(xué)汽相沉積法沉積。
在本發(fā)明的第一個優(yōu)選實(shí)施例中，導(dǎo)電層的材料是鋁，然而，在本發(fā)明的范疇之內(nèi)，也可用其它導(dǎo)電材料，比如，銅、金柯伐或鉬。
對面積為10cm×10cm的大片子，考慮相互搭接的材料之間的熱脹失配是非常重要的。Al2O3的熱的線膨脹系數(shù)等于7×106K-1。對于硅燈語。33×106K-1，因此，其失配為4.67×106K\+1。這些材料的彈性常數(shù)分別是27×199Pa和16.7×109Pa。著就導(dǎo)致，當(dāng)溫度有變化時，弱材料相互間是剛性連接的話，在硅中就有126KPa/K的應(yīng)力。這樣，將芯片剛性地固著在襯底上可能導(dǎo)致在封裝溫度增加時芯片的開裂。
為防止這些機(jī)械應(yīng)力問題，對襯底的鍵合是柔韌性的。在本發(fā)明的第一實(shí)施例中，不用任何粘合劑而讓芯片放置在襯底上而簡單地達(dá)到這一目的。芯片A3、B3保持著被壓向襯底的位置。將芯片A3、B3壓向襯底的力是由芯片A3、B3和頂蓋A5、B5之間的材料提供的。
根據(jù)本發(fā)明的另一個實(shí)施例，芯片是靠芯片與襯底之間的低壓的氣體或液體保持在其位置。在該實(shí)施例中，環(huán)繞芯片的四周上，或放置芯片的模腔的四周上設(shè)有一個密封件，為了保持該低壓并注意到芯片上面的材料和芯片下方間隙之間的壓力差。所提供的低壓甚至可以是真空。該壓力差的力與摩擦力共同使芯片保持在位置上。
當(dāng)芯片上的力是100KPa時，若與熱力相比，芯片和襯底之間的摩擦仍是可忽略不計(jì)的。
對一個芯片可設(shè)置一個芯片接觸膜，該膜具有用于接觸芯片焊區(qū)的多層導(dǎo)體，切備有用壓力連接而接觸內(nèi)連膜的焊區(qū)。
根據(jù)本發(fā)明的第一個實(shí)施例，芯片A3包括一個具有多個焊區(qū)8，19的芯片接觸膜。在本發(fā)明的第一個實(shí)施例中，設(shè)置在芯片接觸膜與互連膜之間的接觸的焊區(qū)數(shù)目超過1200個。用壓力接觸是可行的，因而清除了熱應(yīng)力問題。
該芯片在與接觸膜家畜的有源側(cè)到處都有焊區(qū)。這就是一個重要的特點(diǎn)，因?yàn)樗沟檬褂贸笮酒蔀榭赡?，同時也說明必須將焊區(qū)安排在只沿著芯片的四周。這自然簡化了VLSI的設(shè)計(jì)。
如上所述，一個芯片可以由一個整個晶片組成。該芯片可以包含一個大的電路，同類電路的陣列或多個不相同的電路。
因芯片設(shè)計(jì)不是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)際封裝的一部分，故不作進(jìn)一步的介紹。
硅樹脂的熱導(dǎo)率K大約是125W/K·m芯片內(nèi)多數(shù)的熱產(chǎn)生與芯片的具有有源表面和接觸焊區(qū)一側(cè)附近。因此有兩個主要熱徑。
對于面朝上型式的，它們是通過互連膜和填充物朝上傳到頂蓋，以及通過芯片的非有源部分向下傳到襯底。
對于面朝下形式的，它們是通過互連膜向下傳到襯底，以及通過芯片的非有源部分和通過填充物向上傳頂蓋。
對兩種情況，在各封裝元件間的界面上讀將存在著溫度梯度。
互連膜包括一層或多層的聚合物膜，具有一層或多層的導(dǎo)電體。互連膜在芯片接觸膜及襯底或與“封裝的外界”之間提供電接觸。
圖16表示導(dǎo)體的一個頂視圖，例如，處于一個互連膜的導(dǎo)體層g中的導(dǎo)體。該層g可以包括多個導(dǎo)線，全沿y一方向，如圖16所示。在該互連膜中可以有與其它層接觸的通路10(未示出)。圖17表示導(dǎo)體的一個頂視圖，例如，處于一個互連膜的導(dǎo)體層k。該層k可以包括多個導(dǎo)線，全沿x-方向，如圖17所示。
在本發(fā)明的第一實(shí)施例中，導(dǎo)電層的材料是金或銀。金用在接觸凸塊(比如見圖2)。然而，再本發(fā)明的范疇之內(nèi)，可以用其它導(dǎo)電材料，如金、柯伐或鉬。
互連膜可被設(shè)置成各種不同的方式，如圖18、圖19以圖20所示。
圖18表示一個根據(jù)圖1所示的第一實(shí)施例排列的襯底A1的一部分、互連膜A2的一部分及芯片A3的一部分的剖面?zhèn)纫晥D。在第一實(shí)施例中，互連膜A2覆蓋著整個芯片A3，并通過將芯片接觸膜焊區(qū)19和互連膜內(nèi)的電導(dǎo)凸塊9連續(xù)不斷地壓在一起而達(dá)到它們之間的電接觸(壓力連接)。焊區(qū)19的面積比想對應(yīng)的凸塊9的接觸面積大得多因而凸塊9可以在焊區(qū)19內(nèi)橫向側(cè)滑，而仍保持與焊區(qū)19的歐姆或電接觸。芯片A3和互連膜A2之間的熱膨脹失配，可以引起凸塊側(cè)滑。
同理襯底A1的焊區(qū)4的面積大于相對應(yīng)的凸塊5接觸面，互連膜A2商店凸塊5與襯底A1上的焊區(qū)4借助凸塊5的側(cè)滑達(dá)到她們之間的電接觸，靠壓力連接確保電接觸。在該優(yōu)選的實(shí)施例中，如圖18所示，芯片是面朝下被固定的。
互連膜F2與襯底F1之間的電接觸也可以用導(dǎo)線鍵合來實(shí)現(xiàn)，如圖19所示，互連膜F2覆蓋著整個芯片，沿互連膜F2的周邊設(shè)有焊區(qū)44。襯底F1設(shè)有焊區(qū)45，用于與封裝上的外焊區(qū)的連接。互連膜焊區(qū)44和襯底F1上的焊區(qū)45之間的電接觸又鍵和導(dǎo)線46提供。芯片接觸膜焊區(qū)和互連膜中的導(dǎo)電凸塊之間的電接觸靠壓力連接達(dá)到(未示出)在此實(shí)施例中，芯片是被面朝上固定的。
依據(jù)本發(fā)明的另一種方式，由外引線的鍵合來實(shí)現(xiàn)互連膜與襯底之間的電接觸，如圖20所示。
為互連膜和襯底上的焊區(qū)之間提供電接觸的另一種方法是熔接或焊接。
互連膜47的面積比芯片48大，互連膜47沿其周邊設(shè)有適合于OLB(外引線鍵合)的接觸面。襯底49設(shè)有與封裝上的外焊區(qū)相連接的焊區(qū)50。適合于OLB的互連膜接觸面積與襯底49上的焊區(qū)50之間的電接觸由OLB提供。互連膜47設(shè)有超長度LE，因而收縮和膨脹均可發(fā)生，而不引起熱應(yīng)力問題。
芯片接觸膜焊區(qū)和互連膜內(nèi)的導(dǎo)電凸塊之間的電接觸由壓力連接(未示出)達(dá)到。在本實(shí)施例中，芯片是被面朝下固定的，即將其有源表面朝向下邊的襯底49。
然而，顯而易見，OLB也是可用的，具有關(guān)于熱應(yīng)力問題的相同結(jié)果，當(dāng)芯片被面朝上固定時亦然。
在本發(fā)明的第一優(yōu)選實(shí)施例中，互連膜包括四層e，g，i，k導(dǎo)體層和三層絕緣層(與上述芯片接觸膜相比)。
回頭再參照圖2，圖中表明互連膜A2的一小部分的剖面，互連膜包括如下各層e層一導(dǎo)電層e，例如7μm厚。該層包括多各不同的導(dǎo)線，其中的一些設(shè)有凸塊9，用于接觸芯片接觸膜18上的焊區(qū)19(見圖1，15，2)。在互連膜內(nèi)有與其它層接觸的通路10，11。其中一些通路設(shè)有金屬柱11，通過互連膜一直通到最底下的導(dǎo)電層，圖2中的k-層。
在5×5mm2的實(shí)際存儲器組件正上方的互連膜的面積中，有10個電源焊區(qū)和16個信號焊區(qū)，而e層包括4個電源凸塊和16個信號凸塊。
f層一絕緣聚合物膜，例如，25μm厚。它設(shè)有用于通路10、11的孔。
在5×5mm2的實(shí)際存儲器足見正上方的互連膜的面積中，有26個焊區(qū)，該聚合物膜含有20個孔，即4個電源孔和16個信號焊區(qū)控，為導(dǎo)電層e層和導(dǎo)電層g層提供接觸。
g層一導(dǎo)電層，例如7μm厚，該g層包括多個15mm寬的導(dǎo)線，還有為與互連膜其它層相接觸通路10。
h層一絕緣聚合物膜，例如25μm厚。
該聚合物膜有通路10＝11的孔，為g層的導(dǎo)體和i層的導(dǎo)體提供電接觸。
i層一導(dǎo)電層，例如26μm厚。該層設(shè)有一接地面。該層包括一個面積與芯片面積相同的金屬薄片，但有孔，為其它未與接地面連接的層內(nèi)的導(dǎo)體提供接觸，例如，g層與k層之間的接觸，與i曾無電接觸(未示出)。如圖2所示，此處還有用于冷卻柱11的孔。該層還起α粒子屏蔽層1的作用。如圖1所示。在該優(yōu)選實(shí)施例中，該層包括一個20μm的柯伐層，其上表面和下表面均被覆以3μm厚的銅層。
j層一絕緣聚合物膜，例如，25μm厚。
該聚合物膜有帶通路10、11的孔，為導(dǎo)電層間提供接觸。
k層一導(dǎo)電層，例如，7μm厚。該層k含有多個15mm寬的導(dǎo)線。此處的通路10、11，用語互連膜A2內(nèi)的其它層的接觸。這里的凸塊5附著與k層上。為襯底上的焊區(qū)4提供壓力連接。
各導(dǎo)電層與各絕緣層用位于每一導(dǎo)電層e、g、i、k和相對應(yīng)絕緣層f、h、j之間的大約20μm厚的粘合劑99層固定。每一金屬層含有其上表面和下表面均被覆以電導(dǎo)率較好的金屬薄層的中心金屬層。
導(dǎo)電層內(nèi)材料的重要特性是熱膨脹、熱導(dǎo)率和電導(dǎo)率。
在第一第一優(yōu)選實(shí)施例中，聚合物是聚酰亞胺，導(dǎo)電層含有銅和柯伐，而凸塊9、5含有金。將aramid用于一些和所有的絕緣層仍屬本發(fā)明的范疇，另一些導(dǎo)電材料包括因瓦(invar-鎳鐵合金)或鉬。
在本發(fā)明的第二實(shí)施例中，多層互連膜以全部設(shè)置在互連膜同一表面的接觸面積為芯片B3和為引線框架14提供接觸，如上述附圖7所示。
電源供給、接地連線和信號分配是由四個導(dǎo)電層處理的，如圖2所示。一層i提供一個接地面和接地連線，而其它層e，g，k提供電源供給和信號分配。為芯片上的焊區(qū)供給大電流的電源分配是可能用互連膜作出的。
在本發(fā)明的第一優(yōu)選實(shí)施例中，互連膜提供了由晶片大小的芯片至襯底上的厚膜焊區(qū)4的連線。
互連膜還可以設(shè)有參照圖6和圖5所述類型的導(dǎo)體。
聚酰亞胺的熱線膨脹系數(shù)大約是200×10-6K-1aramid的熱線膨脹系數(shù)大約是6×10-6K-1。然而聚合物是有彈性的，因此對熱膨脹不像金屬那樣苛求。
銅的熱線膨脹系數(shù)大約是18×10-6K-1，而鋁的熱線膨脹系數(shù)大約是7×10-6K-1。
在本發(fā)明的第一實(shí)施例中，互連膜被保持壓在芯片A3和襯底A1之間的位置。點(diǎn)連接由壓力連接制成，因而互連線的凸塊9可以在芯片接觸膜上的較大的焊區(qū)面積上側(cè)滑，萬一出現(xiàn)熱膨脹失配，還仍可保持電接觸。根據(jù)第一實(shí)施例，互連膜和襯底之間的接觸還可用壓力連接達(dá)到。
根據(jù)另一實(shí)施例，芯片接觸膜與互連膜之間的電連接是靠壓力連接形成的。但互連膜上的接觸面積和襯底上的接觸面積之間電連接是由鍵合實(shí)現(xiàn)，比如熱壓鍵合、熔接或焊接?；ミB膜被彈性地安裝，起彈性足以使其在數(shù)點(diǎn)因著在襯底上，若發(fā)生熱膨脹失配仍不會斷裂。
聚酰亞胺的熱導(dǎo)率大約是0.25W/K·m。對金屬層的熱導(dǎo)率優(yōu)于200W/K·m。對鋁K＝20W/K·m，而對銅K＝398W/K·m。
在頂層和底層之間有許多互連通路。如圖2所示，這些通路被制成柱狀，柱11由高熱導(dǎo)率的材料組成，例如，銅可提供熱導(dǎo)和電導(dǎo)。環(huán)繞著冷卻柱11有絕緣材料，確保與中間層中的導(dǎo)體的電絕緣。頂層e和底層k設(shè)置了位于在柱11兩端的金屬凸塊9、5。這些凸塊9和5被安排分別壓在芯片接觸膜8上的焊區(qū)面積和襯底4上的焊區(qū)面積上。所以，熱導(dǎo)和電導(dǎo)是最大程度的，而沿冷卻柱11的熱徑內(nèi)的溫度降保持最小。
根據(jù)本發(fā)明的另一種實(shí)施例，互連膜上的凸塊9和5分別壓在芯片和襯底的非焊區(qū)面積上，而通路11只作為熱徑。
芯片被一連續(xù)不斷的外力保持在其位置，使其從頂蓋壓向襯底。填充物的目的在于將外力分配在芯片的整個表面上，而把每個芯片接觸膜焊區(qū)壓向互連膜上的對應(yīng)凸塊?？縼碜允軌嚎s的填充物的力，互連膜凸塊還壓在襯底上的對應(yīng)焊區(qū)上。
例Ⅰ填充材料包含陶瓷，如圖1所示的第一優(yōu)選實(shí)施例。當(dāng)填充物由陶瓷組成時，頂蓋是有韌性的，以便作為提供將填充物壓向芯片的力的彈簧，并把芯片、互連膜和襯底緊壓在一起。頂蓋可由一層薄金屬組成，或由一薄陶瓷層組成。
根據(jù)本發(fā)明的其它實(shí)施例，填充物中的材料是有彈性的或有韌性的。
例Ⅱ填充物材料汗有凝膠51，如圖21所示。布置在芯片53和凝膠51之間的是膜密封件52，它致使在芯片和凝膠之間沒有直接接觸。凝膠把壓力從頂蓋(未示出)分配到整個芯片，并把膜密封件52壓向芯片，壓向襯底54。根據(jù)本發(fā)明的一種方式，膜密封件52含有帶接觸裝置的互連膜，達(dá)到與芯片上和襯底上的焊區(qū)的壓力連接(未示出)。密封件最好含有聚合物，但其它材料，例如金也是在本發(fā)明的范疇之內(nèi)。凝膠最好是摻入一種導(dǎo)電材料而導(dǎo)電的。倒如摻銀。因而提供了一個自芯片只頂蓋的良好冷卻路徑(未示出)。
例Ⅲ填充材料含有聚合物55，如圖22中的剖面?zhèn)纫晥D所示。聚合物把壓力從頂蓋(未示出)分配到整個芯片56，并將芯片壓向襯底57。在芯片和兇狠地之間設(shè)有一互連膜58。聚合物沒有蓋住芯片，讓開了邊緣部分。聚合物可以含有填以氮化硼的硅樹脂。
例Ⅳ填充物含有沖氣緩沖墊59，如圖23所示。緩沖墊可以安置于頂蓋60和芯片61之間。按本實(shí)施例的一個方案，緩沖墊由沖氣薄金屬膜管構(gòu)成。
頂蓋提供了上部機(jī)械支撐并保護(hù)了芯片，還作為向周圍導(dǎo)熱的路徑。
在被發(fā)明的第一優(yōu)選實(shí)施例中，如圖1所示。頂蓋是柔韌的，所以容許一來自外界的壓力傳遞到填充材料上。它還起到一個為在頂蓋和襯底間的填充材料提供壓力的彈性作用。
在本發(fā)明的一個方案中，頂蓋是剛性的，為頂蓋下面的彈性填充材料提供適當(dāng)?shù)闹巍?br> 該頂蓋含有一種金屬，如柯伐或一種陶瓷如氧化鋁，或另一種具有相當(dāng)好的熱導(dǎo)率的材料、如一種合金。該頂蓋還可以含有聚合物或聚合混合物。
可用于頂蓋的材料的熱線膨脹系數(shù)和熱導(dǎo)早在本說明書中介紹過。
在一個封裝中可以設(shè)置一個嘟嚕的蜜蜂環(huán)用以提供相互接合的兩個部分間的氣瞇縫。
圖24是說明位于頂蓋N2和襯底N3間的密封環(huán)N1的剖面?zhèn)纫晥D。在一封裝中可以設(shè)置一個蜜蜂環(huán)N1，為相合接合的兩個不見間提供氣密封。密封環(huán)可用陶瓷材料形成，如在本說明中已介紹過的襯底材料。
在密封環(huán)N1和頂蓋N2之間連接處設(shè)有玻璃粘結(jié)劑N4。在襯底N3與密封環(huán)N1之間的連接出也設(shè)有玻璃粘結(jié)劑N5。襯底N3和玻璃粘結(jié)劑N5之間可設(shè)置多層厚膜導(dǎo)體N6，在各分離的導(dǎo)體N6之間設(shè)有隔離層N7。導(dǎo)體N6提供封裝的內(nèi)模腔與外接觸焊區(qū)N8之間的電接觸。因而，例如，圖1中的焊區(qū)4可被連到導(dǎo)體N6。外接觸焊區(qū)N8可被設(shè)置在襯底N3的下表面，如圖24所示，以及設(shè)置在獨(dú)立引線框架N9的上表面。引線框架N9可以設(shè)有一個或多個通孔N10，鍍以厚膜導(dǎo)體，為厚膜導(dǎo)體N6和焊區(qū)N8之間提供接觸。襯底N3可以設(shè)有通孔N10，在邊緣設(shè)有導(dǎo)體N11一提供焊區(qū)和導(dǎo)體N6間的接觸。
封裝靠頂蓋上的和襯底下的兩個放熱片冷卻。放熱片裝載可固定封裝的組件內(nèi)。因放熱片與組件不屬于本發(fā)明實(shí)際封裝的部分，因而對此不作詳述。有關(guān)組件的詳情，請參照我們的同時待審的專利申請SE9100596-7。
來自封裝來的熱傳導(dǎo)由把封裝擠壓在散熱器中的外力予以保證。在封裝內(nèi)設(shè)置一個匹配的內(nèi)壓力，一補(bǔ)償外壓力，并防止封裝形變。等封裝可被施加高至1bar的力時，在頂蓋和襯底上有一個可觀的力。對頂蓋大小為122×122mm2的封裝可施加/400N的力。
在圖1中，用箭頭指明了自芯片A3的有源表面外界環(huán)境的兩個基本的熱路徑。圖25表明了相同的熱路徑，并指明了響應(yīng)的對熱傳導(dǎo)的阻力r11至r15。參照圖25，下表表明了本發(fā)明第一優(yōu)選實(shí)施例眾個基本元件的近似熱阻rt
左側(cè)一列列出熱徑上的元件，第2列列出了相應(yīng)的熱導(dǎo)率k。第3列列出每層的厚度，與熱徑長度l等同。最右一列表明了一個封裝各元件層的熱阻rt＝1/kt。
在圖25中，標(biāo)出了一個熱產(chǎn)生部件，表明是產(chǎn)生熱的芯片A3的部分。一般來說是在芯片的有源表面上。傳出封裝的兩條熱徑都起源與該部分。在圖25中被標(biāo)明朝上的熱徑自芯片的有源表面經(jīng)芯片A3的非有源表面、再經(jīng)填充材料A4和頂蓋A5到外界。
在圖25中被表明向下的熱徑自芯片的有源表面，經(jīng)互連膜A2和充氮的間隙，在經(jīng)襯底A1到外界。
對從芯片沿著芯片產(chǎn)生熱的有源表面向上的路徑到外界的熱阻率的計(jì)算的，得到為下列結(jié)果R上＝r13+r14+r15〔K·m2/W〕
相似地對沿芯片產(chǎn)生熱的有源表面向下的路徑的熱阻率的計(jì)算，同樣可表達(dá)為下列結(jié)果R下＝r12+r11〔K·m2/W〕層的熱阻依賴與散熱的面積A。所以熱阻R由熱阻率除以面積A來計(jì)算(R＝rt/A)根據(jù)本發(fā)明封裝的第一優(yōu)選實(shí)施例的芯片面積為A＝15×10-3m/+2。
由原晶片大小的芯片。沿向上熱路徑到外界的熱阻是R上＝r上/A〔K/W〕而沿向下熱徑到外界的熱阻是R下＝r下/A〔K/W〕因?yàn)榭偟睦鋮s容量依賴R上和R下，故自芯片到外界的總熱阻是R總＝R上＊R下/(R上+R下)〔K/W〕
權(quán)利要求
1.一種VLSI芯片的封裝，其特征在于下列組合a)按順序用機(jī)械方法設(shè)置的一個襯底裝置(Al、Bl、Cl、El)、一個框架裝置(3、14、39)和一個頂蓋裝置(A5、B5、C5、E5)，構(gòu)成一個外殼，該外殼具有一個內(nèi)模腔、設(shè)置于所說的模腔內(nèi)部的、與在所說的外殼的外部的外接觸裝置(6、22、41)作由接觸的第一連接裝置(4、16、38)；b)一個設(shè)置于所說的模腔內(nèi)部的芯片裝置(A3、B3、C3、E3)，該芯片具有第二連接裝置(8、19、40)；c)至少一個毗鄰所說的芯片裝置(A3、B3、C3、E3)的互連膜裝置(A2、B2、C2、E2)，該互連膜具有第三連接裝置(9、21、36)和第四連接裝置(5、20、37)，其中至少某些第三連接裝置(9、21、36)是處于能構(gòu)成與所說的芯片裝置上的至少某些所說的二連接裝置(8、19、40)相接觸的位置，其中至少某些四連接裝置(5、20、37)處于能形成于所說的模腔內(nèi)部的至少某些所說的第一連接裝置(4、16、38)相接觸的位置，并且在于各歐姆接觸各自設(shè)置在被選中的所說的三連接裝置(9、21、36)和四連接裝置(5、20、37)之上，以實(shí)現(xiàn)與被選中的所說的第一連接裝置(4、16、38)和二連接裝置(8、19、40)相連接。
2.一種如權(quán)利權(quán)利要求1所述的封裝，其特征在于，一個將頂蓋裝置(A5、B5、C5、E5)壓向所說的襯底裝置的壓力裝置，所說的芯片裝置(A3、B3、C3、E3)被浮置在模腔之內(nèi)部，即不作任何鍵合，而保持在受來自所說的壓力裝置裝置的所說的壓力的位置上。
3.一種如權(quán)利要求1所述的封裝，其特征在于，a)在所說的模腔內(nèi)，至少在襯底裝置和芯片裝置之間設(shè)置的比大氣壓低的低壓，所說的芯片裝置(A3、B3、C3、E3)被浮置于所說的模腔內(nèi)部，即不作任何鍵合，而保持在受來自所說的壓力裝置的所說的壓力的位置上。
4.一種如權(quán)利要求3所述的封裝，其特征在于，一個再所說的芯片裝置(C3、D3)上背著所述芯片裝置(C1、D1)一側(cè)設(shè)置的密封薄片裝置(32、34)，它伸展與整個芯片面積，至少覆蓋其邊緣，并伸展到所說的芯片裝置的邊緣之外，以氣密方式被固定在所說的芯片裝置外部的所說的模腔部件上;一個被設(shè)置在芯片裝置(C3、D3)外部的所說的薄片裝置(32、34)所說的芯片裝置(C3、D3)和所說的襯底裝(C1、D1)包圍的第一容積和內(nèi)的第一低壓;一個設(shè)置在所說的第一容積外部的模腔容積內(nèi)的二低壓;所說的地低壓強(qiáng)于所說的第二低壓;所說的頂蓋(C5)被大氣壓壓向所說的模腔。
5.一種如權(quán)利要求所述的封裝，其特征在于，所說的密封薄片裝置和所說的互連膜裝置是同一個元件，它的第三連接裝置設(shè)置在覆給所說的芯片裝置的部分，而它的四連接裝置靠近它的邊緣設(shè)置(圖10)。
6.一種如權(quán)利要求2至5中任何一項(xiàng)所述的封裝，其特征在于，在所說的模腔內(nèi)設(shè)置一吸收壓力的填充物裝置(A4、B4、C4、E4)。
7.一種如權(quán)利要求6所述的封裝，其特征在于，所說的吸收壓力填充物裝置是從下列物品凝膠、聚合物以及至少一個可變形的充氣墊中選出的。
8.一種如前述的權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的封裝，其特征在于，所說的頂蓋裝置(A5、B5、C5、E5)是可變形的;所說的模腔是以氣迷方式被隔開的，其內(nèi)部氣壓低于大氣壓力。
9.一種如前述的權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的封裝，其特征在于，所說的頂蓋裝置(A5、B5、C5、E5)至少在中心部分是非彈性的，在所說的中心部分面向所說的模腔的一側(cè)是平的;以及一個提供壓力的裝置，把所說的頂蓋裝置壓向所說的襯底裝置，提供一個大小能貫穿所說內(nèi)部元件的壓力。
10.一種如前述各權(quán)利要求中任何一項(xiàng)所述的封裝，其特征在于，至少在所說的芯片裝置和所說的襯底裝置之間設(shè)置至少具有阻礙α粒子特性的一個模(1、2、i、24)，所說的膜是從下列材料填充有金屬例子的塑料或金屬，例如，鋁或銅，或等同物中選出的。
11.一種如權(quán)利要求10所述的封裝，其特征在于，至少一種所說的α粒阻礙膜(ⅰ)被包括在所說的互連膜裝置內(nèi)(圖5)。
12.一種如前述各權(quán)利要求中任何一項(xiàng)所述的封裝，其特征在于，所說的芯片裝置(A3、L2)被安裝在所說的襯底裝置(A1，L1)和所說的芯片裝置之間。
13.一種如權(quán)利要求12所述的封裝，其特征在于，至少某些用于接觸所說的芯片裝置上的第二連接裝置(8)的第三連接裝置(9)和用于欲接觸放置于所說的模腔內(nèi)部的第一接觸裝置(4)的第四連接裝置(5)相互背向地安置，并通過所說的互連膜裝置(A2)的材料相連接。
14.一種如權(quán)利要求12或13所述的封裝，其特征在于，所說的模腔內(nèi)部的第一連接裝置和所說的互連膜裝置上的第四連接裝置相互接觸地放置，并且相互固定地連接，例如，焊接或熔接。
15.一種如前述權(quán)利要求中任何一項(xiàng)所述的封裝，其特征在于，在所說的襯底裝置(49)上的第一連接裝置(50)被設(shè)置在所說的襯底裝置朝想模腔的一側(cè)并在環(huán)繞所說的芯片裝置(48)的區(qū)域內(nèi)。
16.一種如前述權(quán)利要求中任何一項(xiàng)所述的封裝，其特征在于，所說的芯片裝置被至于所說的模腔內(nèi)部，其所說的第二連接裝置背向于所說的襯底裝置;而所說的互連膜裝置(F2)被安排在所說的芯片裝置上背向襯底裝置一側(cè);在所說的模腔的內(nèi)部的第一連接裝置(45)被安置在環(huán)繞所說的芯片裝置的區(qū)域內(nèi);以及對所說的互連膜裝置(F2)上的第三連接裝置(44)和所說的第一連接裝置(45)提供鍵合(46)。
17.一種如權(quán)利要求1至12、15和16中任何一項(xiàng)所述的封裝，其特征在于，所說的在模腔內(nèi)部的第一連接裝置(16)被安置于內(nèi)部的環(huán)形架臺裝置(15)之上;所說的互連膜裝置(B2)的寬度覆蓋了所說的芯片裝置以及至少所說的架臺裝置(15)的一部分，在其與所說的第一連接裝置(16)對齊的環(huán)行部分具有所說的第四連接裝置(21)(圖2)。
18.一種如權(quán)利要求1至12及15至17中任何一項(xiàng)所述的封裝，其特征在于，所說的襯底裝置(B1)和所說的框架裝置(14)是分離的單元;以及所說的第一連接裝置(15)和所說的外部接觸裝置(16)在所說的框架裝置內(nèi)提供了相互的電接觸。
19.一種如權(quán)利要求18所述的封裝，其特征在于，所說的框架裝置(14)是由一種陶瓷制造的，而襯底裝置是由一種金屬制成的。
20.一種如權(quán)利要求1至11及17至19中任何一項(xiàng)所述的封裝，其特征在于，所說的芯片裝置是倒置的，并在背向與所說的襯底裝置一側(cè)具有所說的第二連接裝置，且被模壓到所說的襯底裝置(F1)之上。
21.一種如前述權(quán)利要求中任何一項(xiàng)所述的封裝，其特征在于，設(shè)置一個冷卻裝置，以冷卻所說的襯底裝置(Al)的外部。
22.一種如前述權(quán)利要求中任何一項(xiàng)所述的封裝，其特征在于，設(shè)置一個冷卻裝置，以冷卻所說的頂蓋裝置(A5)的外部。
23.一種如權(quán)利要求1至11及15至22中任何一項(xiàng)所述的封裝，其特征在于，所說的芯片裝置(B3)被設(shè)置在所說的模腔的內(nèi)部，它具有的第二連接裝置(B19)背向于所說的襯底裝置(B1);及將一種具有良好熱導(dǎo)的軟襯底層，諸如軟金屬，例如金、或?qū)岣?，放置于所說的芯片裝置和所說的襯底之間(F2)。
24.一種如權(quán)利要求1至11及15至24中任何一項(xiàng)所述的封裝，其特征在于，所說的芯片裝置被置于所說的模腔內(nèi)部，其所說的第二連接裝置背向于所說的襯底裝置;及將具有良好熱導(dǎo)的軟襯底的數(shù)個搭板，諸如軟金屬，例如金、或一種導(dǎo)熱膏，被分配在所說的芯片裝置和所說的襯底裝置間的界面內(nèi)。
25.一種如權(quán)利要求1至11及15至24所述的封裝，其特征在于，所說的芯片裝置被置于所說的模腔內(nèi)部，它具有的第二連接裝置背向于所說的襯底裝置;所說的襯底裝置的內(nèi)側(cè)被拋光至平滑。
26.一種如權(quán)利要求1至11及15至25所述的封裝，其特征在于，所說的芯片裝置被置于所說的模腔內(nèi)部，其第二連接裝置背向于所說的襯底裝置(E1);而所說的互連膜裝置(E2)以整體方式被被設(shè)置在所說的頂蓋裝置(E5)上。
27.一種如權(quán)利要求26所述的封裝，其特征在于，互連膜裝置被至于所說的頂蓋裝置的內(nèi)側(cè)，呈聚合物和金屬引線圖形層相間的數(shù)層，連接通路在適當(dāng)位置被至于所說的引線圖形層之間。
28.一種如前述權(quán)利要求中任何一項(xiàng)所述的封裝，其特征在于，當(dāng)所說的第一連接裝置(4)之一適合于與所說的第四連接裝置(5)之一形成接觸時，所說的連接裝置之一上，最好是所說的第四連接裝置(5)上設(shè)有一個凸塊，它是一個金屬突起物，具有顯著比與之相接觸的連接裝置小的外表面(圖1和圖5)。
29.一種如前述權(quán)利要求中任何一項(xiàng)所述的封裝，其特征在于，當(dāng)所說的第二連接裝置(8)之一適用于與所說的第三連接裝置(9)之一形成接觸時，所說的連接裝置之一上，最好是所說的第三連接裝置上設(shè)置一個凸塊，它是一個金屬突起物，具有顯著比與之相接觸的連接裝置小的外表面(圖1和圖5)。
30.一種如前述權(quán)利要求中任何一項(xiàng)所述的封裝，其特征在于，所說的互連膜裝置包括數(shù)個聚合物和金屬引線圖形層(e，f，g，h，i，j，k)相間的層，通路(11)在適當(dāng)?shù)奈恢帽恢劣谒f的引線圖形層(e，g，k)之間(圖5)。
31.一種如權(quán)利要求28～30中任何一項(xiàng)所述的封裝，其特征在于，所說的通路是鍍金屬的通孔。
32.一種如前述權(quán)利要求中的任何一項(xiàng)所述的封裝，其特征在于，包括作為引線間絕緣體的聚合物的多岑層引線圖形(18)被設(shè)置在面向所說的互連膜裝置一側(cè)的芯片裝置(42)上，所說的多層引線圖形(18)具有金屬化的通路(43)，用于所說的金屬引線圖形(18)見的連接，且連到芯片裝置上的焊區(qū)(19)以及模腔內(nèi)的第一內(nèi)連接裝置(圖5)。
33.一種如權(quán)利要求32所述的封裝，其特征在于，所說的第三和第四連接裝置的表面是呈在聚合物膜商店金屬表面的形式，所說的金屬表面至少設(shè)置了兩層電導(dǎo)率不同的金屬。
34.一種如權(quán)利要求33所述的封裝，其特征在于，最外金屬層至少是以點(diǎn)狀(9，15)設(shè)置的。
35.一種如前述權(quán)利要求中的任何一項(xiàng)所述的封裝，其特征在于，在所說的封裝外部的接觸裝置(6，22，41)被沿著封裝的至少一個其邊緣的橫邊，最好沿著封裝的全部橫邊地設(shè)置在封裝的至少一個寬邊上(圖3)。
36.一種如權(quán)利要求35所述的封裝，其特征在于，所說的在封裝的外部的接觸裝置(6)被置于一橫向突起的架臺裝置(3，14，39)上。
37.一種如權(quán)利要求35或36所述的封裝，其特征在于，所說的在封裝外部的接觸裝置包括，加長的伸展在封轉(zhuǎn)邊緣的接觸裝置(gnd，Vcc)，用于接地和接電源電壓(圖3)。
38.一種如權(quán)利要求35～36中任何一項(xiàng)所述的封裝，其特征在于，所說的封裝外部的接觸裝置被置于平行于封裝邊緣的至少兩個平行線(28，29，30)內(nèi)(圖3和圖9)。
39.一種如前述的權(quán)利要求中任何一項(xiàng)所述的封裝，其特征在于，使所說的模腔內(nèi)部的第一連接裝置(4)與所說的封裝外部的接觸裝置(6)形成接觸的引線(7)有下列三種類型接地引線、電源供給引線、和一組三根平衡數(shù)據(jù)引線(Kr，Ks，Kt)，所說的三根數(shù)據(jù)引線(Kr，Ks，Kt)的電流總和及電壓總和分別隨時保持常數(shù)。
40.一種如權(quán)利要求39所述的封裝，其特征在于，所說的數(shù)據(jù)引線(Kr，Ks，Kt)布置成三根平行的、對稱的、并排放置的引線，具有險乎關(guān)系的尺寸，以致在他們隨機(jī)組合中均可提供相同的特性阻抗。
41.一種如權(quán)利要求40所述的封裝，其特征在于，最外側(cè)的數(shù)據(jù)引線(Kr，Kt)比位于它們中間的數(shù)據(jù)引線(Ks)粗，而數(shù)據(jù)引線的寬比率是固定的。
42.一種如權(quán)利要求39～41述的封裝，其特征在于，設(shè)置非連接引線(S1)的平面平行與設(shè)置所說的數(shù)據(jù)引線(Kr，Ks，Kt)的平面，與所說的數(shù)據(jù)引線是電絕緣的，并覆蓋在最外側(cè)數(shù)據(jù)引線(Kr，Kt)上面的預(yù)定距離之間延展的平面。
43.一種如權(quán)利要求39～42述的封裝，其特征在于，所說的數(shù)據(jù)引線的寬度延著它們的路徑上是變化的，但同時保持它們間的特性阻抗為常數(shù)。
44.一種如前述權(quán)利要求中任何一項(xiàng)所述的封裝，其特征在于，所說的模腔內(nèi)部的第一連接裝置與外殼外部的接觸裝置(N8)之間的電連接在一平行于襯底裝置中的外殼寬邊的平面內(nèi)延伸，并從至少一個垂直于平行于所述寬邊的平面延伸到外部的接觸裝置(N8)。
45.一種如前述權(quán)利要求中任何一項(xiàng)所述的封裝，其特征在于，所說的芯片為原晶片尺度。
全文摘要
本發(fā)明涉及VLSI芯片封裝。襯底裝置框架裝置及頂蓋裝置形成一個具有內(nèi)模腔的外殼。設(shè)在模腔中的第一連接裝置與殼外的外接觸裝置形成電接觸。具有第二連接裝置的芯片放置在模腔內(nèi)。至少一個互連膜與芯片相鄰放置，并具有第三及第四連接裝置。第三連接裝置(9，21)布置成與芯片上的第二連接裝置相接觸。第四連接裝置布置得與模腔內(nèi)的第一連接裝置相接觸。對于第三及第四連接裝置中選出者與第一及第二連接裝置中選出者的連接分別地設(shè)置了各歐姆接觸。
文檔編號H01L21/60GK1064566SQ92101238
公開日1992年9月16日 申請日期1992年2月29日 優(yōu)先權(quán)日1991年3月1日
發(fā)明者卡爾斯特·拉斯·岡納 申請人:卡爾斯特電子公司