專利名稱：帶有電路化表面保護涂層的芯片載體的制作方法
這是由BrendaD.Frey、CharlesA.joseph、FrancesJ.Olshefski和JamesW.Wilson于1992年7月6日提出的申請?zhí)枮?7/909368的美國申請的部分繼續(xù)申請。
本發(fā)明通常涉及到芯片載體，更確切地說是帶有至少部分地用紫外線輻照固化的保護涂層所覆蓋的電路化表面的芯片載體。
半導(dǎo)體芯片封裝件中有一種包括一個或更多的安裝在襯底(例如陶瓷襯底或塑料襯底)的電路化表面上的半導(dǎo)體芯片。這種通常稱為芯片載體的半導(dǎo)體芯片封裝件一般是打算用來安裝在插件電路板或印刷電路板上的。如果例如采用表面安裝，則芯片載體通常包括一個機械連接和電連接于形成在襯底上帶有芯片并電路化了的表面周圍的電接觸焊點的引線框或夾邊部件。
以所謂的倒扣結(jié)構(gòu)形式，在芯片載體襯底的電路化表面上，安裝上一個或更多的半導(dǎo)體芯片，可以容易地獲得相當(dāng)高的芯片連接密度。在這種結(jié)構(gòu)中，用焊球?qū)⑿酒娉掳惭b在襯底的可焊金屬焊點上。然而，例如硅芯片的熱膨脹系數(shù)(CTE)顯著地不同于陶瓷襯底或塑料襯底的CTE。結(jié)果，只要芯片載體受到熱起伏，焊球連接就會受到明顯的應(yīng)力，致使焊球連接的疲勞壽命減弱和降低。顯然，采取將焊球包封在一種CTE在焊接球CTE的30%以內(nèi)的密封劑中的辦法，可以容易地克服這一問題。這種有用的密封劑的組分如美國專利4999699所公開的那樣，包括譬如一種環(huán)氧粘合劑(如環(huán)脂肪族環(huán)氧化物粘合劑)和一種填料(如高純?nèi)廴谑⒒蚍蔷?，上述專利公開已被列為本申請的引證。如本專利所指出，粘合劑在室溫下的粘度應(yīng)不大于約1000厘泊，而填充料的最大粒度應(yīng)不大于31μm。而且，在粘合劑和填料二者的總重量中，粘合劑應(yīng)占約60%-25%，而填料應(yīng)占約40%-75%。
芯片載體襯底電路化表面上的電路，以及較小程度上說，以倒扣結(jié)構(gòu)形式安裝在電路化表面上的芯片，需要保護起來免受機械和環(huán)境的危害。為獲得這種保護的一種技術(shù)是在芯片和電路化表面的至少一部分電路上，安裝一個陶瓷帽。雖然使用這種陶瓷帽來獲得機械和環(huán)境保護是有效的，但芯片載體的成本因此而顯著增加。而且，陶瓷帽的存在妨礙了在芯片上直接安裝熱沉來發(fā)散芯片產(chǎn)生的熱。相反，熱沉必須安裝在陶瓷帽上，并在每一芯片上表面和陶瓷帽之間必須有熱潤滑脂以便在芯片和熱沉之間獲得好的熱接觸。雖然這一方法對散熱有效，但若能夠?qū)岢林苯影惭b在芯片上則更為方便。
已經(jīng)提出為了以相當(dāng)?shù)偷某杀緛硖峁╇娐返臋C械和環(huán)境保護，可以用組分中包括環(huán)氧粘合劑和填料的涂層來覆蓋芯片載體襯底電路化表面上的電路。這種填充的環(huán)氧涂層已用在芯片的上表面(不帶電路)，證明是有用的。但也認(rèn)識到這種填充的環(huán)氧涂層要用作芯片載體電路化表面上電路的保護涂層，必須(1)能夠經(jīng)得住0-100℃之間，每小時三次的熱循環(huán)至少2000次的標(biāo)準(zhǔn)加速老化測試，而不在它與焊球密封劑的交界面處出現(xiàn)內(nèi)裂紋或裂紋，因為水和其它不希望的化學(xué)物質(zhì)會鉆入裂紋并腐蝕電路，這種裂紋是不希望有的;(2)由于上述理由，應(yīng)是疏水的;(3)能夠經(jīng)得住通常稱之謂“艦船沖擊”(shipshock)的第二標(biāo)準(zhǔn)熱循環(huán)測試而不出現(xiàn)裂紋也不從芯片載體襯底上剝離，上述測試中的涂層熱循環(huán)為-40-+65℃、每小時一次，至少10個循環(huán);(4)離子濃度低(典型地由確保氯離子濃度低于10PPM而獲得)以避免電路腐蝕和導(dǎo)體遷移，后一現(xiàn)象會導(dǎo)致不希望的短路′以及(5)固化要相當(dāng)快因而方便。
重要的是，當(dāng)上述類型的填充環(huán)氧涂層從芯片載體電路化表面上芯片的上表面擴大到大尺寸(例如36mm×36mm)的芯片載體襯底電路化表面的電路時，這些涂層被證明是不能用的。亦即，當(dāng)這些涂層經(jīng)受上述的加速熱老化測試時，在它們同焊球密封劑的交界面處總是出現(xiàn)內(nèi)裂紋或裂紋。而且，當(dāng)經(jīng)受上述“艦船沖擊”時，這些涂層總是從芯片載體襯底裂開或剝離。再者，這些涂層的固化要在爐中進行長時間(例如三小時)的烘焙，這樣很費時間且不方便。
因此，從事芯片載體開發(fā)的人們都在尋求(迄今尚未成功)這樣一種芯片載體電路化表面上電路的保護涂層(1)相對不貴;(2)為對電路提供有效的機械和環(huán)境保護，要能夠經(jīng)得住標(biāo)準(zhǔn)熱循環(huán)測試而不破裂也不剝離;(3)疏水的;(4)呈現(xiàn)低的離子濃度，以氯離子濃度低于10PPM為例;(5)固化相對快因而方便;以及(6)允許直接在芯片上安裝熱沉。
本發(fā)明者發(fā)現(xiàn)用彈性模數(shù)相對高，即室溫25℃時彈性模數(shù)大于10，000磅/英寸2(69兆帕)的前述環(huán)氧涂層來作為芯片載體電路化表面上電路的保護層時，這些涂層缺乏承受與上述熱循環(huán)測試相關(guān)的應(yīng)力所要求的撓性，導(dǎo)致裂紋和剝層。
本發(fā)明還發(fā)現(xiàn)了一些組合物能夠用紫外輻照相當(dāng)快地(例如5秒之內(nèi))固化，以得到室溫彈性模數(shù)等于或小于約10，000磅/英寸2的價格相對低的疏水涂層。這些組合物包括適當(dāng)選擇的和合適相對含量的丙烯酸鹽聚氨(尿烷)低聚物、丙烯酸鹽單體和光引發(fā)劑。這些涂層容易經(jīng)得住熱循環(huán)測試而不裂縫或剝層。此外，這些涂層的氯離子濃度低于10PPM，因而不引起離子誘導(dǎo)的腐蝕和遷移。而且，只要不將這些涂層加于電路化表面上芯片的上表面，則熱沉可容易地直接安裝在芯片上。
本發(fā)明將參照附圖進行描述，在這些附圖中

圖1是芯片載體的第一最佳實施例的剖面圖，這一芯片載體包括一個以倒扣結(jié)構(gòu)形式安裝在芯片載體襯底電路化表面上的半導(dǎo)體芯片，以及一個至少覆蓋一部分電路化表面的保護涂層;以及圖2是芯片載體的第二最佳實施例的剖面圖，這一芯片載體包括一個面朝上安裝在芯片載體襯底電路化表面上的半導(dǎo)體芯片，和一個至少覆蓋一部分襯底電路化表面、一部分引線和一部分芯片的保護涂層，該半導(dǎo)體芯片帶有從芯片的電路化上表面上的接觸焊點延伸到襯底電路化表面上的接觸點的引線。
本發(fā)明涉及到一種芯片載體，它包括一個帶有電路化表面的芯片載體基片，例如一個陶瓷基片或一個塑料基片，該電路化表面上以倒扣形式至少安裝有一個半導(dǎo)體芯片。至少在一個半導(dǎo)體芯片和芯片載體襯底之間的焊球連接被包封在密封劑中，密封劑的組分包括例如環(huán)氧樹脂，其CTE在焊球CTE的30%以內(nèi)。此外，電路化表面上至少一部分電路用相對不貴的保護涂層覆蓋起來，根據(jù)本發(fā)明選擇何護涂層以使其(1)容易經(jīng)得住上述的熱循環(huán)測試，在10倍光學(xué)顯微鏡下觀察時，涂層-焊球密封劑界面處不出現(xiàn)任何內(nèi)裂紋或界面裂紋;(2)是疏水的;(3)氯離子濃度低于10PPM;(4)用紫外幅照可相當(dāng)快和方便地固化;以及(5)允許將熱沉直接安裝在芯片上。
如圖1所示，根據(jù)本發(fā)明的芯片載體10的第一最佳實施例包括一個基片20，例如一個氧化鋁之類的陶瓷基片或一個塑料基片。此基片20有一個電路化的表面30，它包括例如銅的電路線(未繪出)和電連接焊點40。采用例如含3%(重量比)的錫和97%的鉛的焊球60，至少有一個半導(dǎo)體芯片50(例如硅芯片)以倒扣的形式安裝在電路化表面30上，為了加強并增加芯片50和基片20之間的焊球連接60的疲勞壽命，焊球60被包封在密封劑70中，密封劑的CTE在焊球60的CTE的30%以內(nèi)。如美國專利4，999，699所公開，焊球密封劑70的組分包括一個例如環(huán)氧粘合劑(如環(huán)脂肪族聚環(huán)氧化物粘合劑)和一個填料(如高純?nèi)廴诨蚍蔷?。
芯片載體10還包括一個例如銅的金屬引線框即夾邊部件80，它被機械和電連接到接觸焊點40上，如S.R.Engle等人1992年2月18日提出的美國申請07/838，613所公開的(此公開已被列為本發(fā)明的引證)，引線框或夾邊部件80和接觸焊點40之間的每一個機械/電連接包括一個焊區(qū)90，90的組分例如為10%的錫和90%的鉛(重量比)。此外，接觸焊點40和引線框或夾邊部件80之間的每一個焊接連接至少要部分地，最好是全部地包封在材料100的區(qū)域中，重要的是，根據(jù)07/838，613專利申請的技術(shù)，材料區(qū)域100的組分要選得使焊區(qū)90和材料區(qū)100組合在經(jīng)受0-100℃的正弦形熱循環(huán)(每小時三次)至少2000次之后，焊接區(qū)90電阻的增加小于200mΩ。根據(jù)07/838，613專利申請，利用包含至少部分地填充的其CTE在焊接區(qū)90的CTE的±30%以內(nèi)的環(huán)氧樹脂的材料區(qū)100，可做到這一點。美國加州Dexter公司出售的商品名為HysolFP0045的石英填料部分填充的環(huán)已基二環(huán)氧化物樹脂就是這樣一種有用的環(huán)氧樹脂。
根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)，除接觸焊點40外，被包封的焊球60以外的至少一部分，最好是全部電路化表面30上的電路都用涂層110覆蓋并包封起來，110用來保護所覆蓋的電路免受機械和環(huán)境危害。這個涂層110也接觸到并至少部分地包圍包封焊球60的密封劑70。如下面更深入的討論，用來形成涂層110的組分是用注射器分配到電路化表面30上的，分配后容易在表面上流動以覆蓋暴露的電路。此外，這一部分隨后用紫外輻照很快且方便地固化。
根據(jù)本發(fā)明，分配來形成涂層110的組分包括三個部分(1)丙烯酸鹽聚氨低聚物;(2)丙烯酸鹽單體;以及(3)光引發(fā)劑。丙烯酸鹽聚氨低聚物的存在傾向于使相應(yīng)的涂層110疏水。丙烯酸鹽單體用作丙烯酸鹽聚氨低聚物的稀釋劑，并且當(dāng)配制的組分經(jīng)受紫外輻照時，與后者發(fā)生聚合物交鍵。光引發(fā)劑的存在使這種交鍵在紫外輻照的影響下成為可能。
多種丙烯酸鹽聚氨低聚物、丙烯酸鹽單體和光引發(fā)劑在本發(fā)明中都是有用的。在這方面已發(fā)現(xiàn)主要是低聚物和單體的組合決定著相應(yīng)涂層110的彈性。還發(fā)現(xiàn)產(chǎn)生有用彈性的丙烯酸鹽聚氨低聚物和丙烯酸鹽單體組合可容易地由經(jīng)驗方法找到，即由這些低聚物和單體(以及光引發(fā)劑)形成混合物，用紫外輻照固化這些混合物，然后在室溫下例如用常規(guī)的拉力實驗測量得到的涂層110的彈性模數(shù)。若測得的模數(shù)等于或小于約10，000磅/英寸2，則對應(yīng)的低聚物和單體的組合可用于本發(fā)明，至少就得到具有有用彈性性質(zhì)的涂層110來說是這樣。
還發(fā)現(xiàn)正是低聚物、單體和光引發(fā)劑決定著得到的涂層110中的氯離子的濃度從而也是離子誘導(dǎo)的腐蝕和遷移的程度。而且，用在芯片載體的電路化表面上形成相應(yīng)的混合物、用紫外輻照固化這些混合物，然后測量得到的涂層防腐蝕的能力的方法，可以容易地憑經(jīng)驗找出低聚物、單體和光引發(fā)劑的有用組合。亦即，將涂層覆蓋著的電路化表面在85℃和80%相對溫度下暴露于大氣1000小時來確定腐蝕行為。任一電路線的直流電阻若增加一倍或更多，則表明有顯著的腐蝕作用，并被認(rèn)為不能用于本發(fā)明。將涂層覆蓋著的電路化表面在85℃和80%相對濕度下暴露于大氣，并在10V偏壓下連續(xù)作用1000小時，來確定遷移行為。任何二個相鄰電路線之間的直流電阻若小于10MΩ，則表明有顯著的遷移行為，并被認(rèn)為不可用于本發(fā)明。
除了對離子誘導(dǎo)腐蝕和遷移的要求外，可用于本發(fā)明的光引發(fā)劑必須在下述的強度和時間內(nèi)能夠使用的丙烯酸鹽聚氨低聚物在紫外輻照下同有用的丙烯酸鹽單體發(fā)生基本上完全的交鍵。利用先將一種光引發(fā)劑加到包括有用丙烯酸鹽聚氨低聚物和有用丙烯酸單體的混合物中，再對得到的混合物進行下述強度和時間的紫外輻照以形成一個第一涂層樣品的方法，可以容易地憑經(jīng)驗找出這種有用的光引發(fā)劑。這一第一涂層樣品表現(xiàn)的斷裂應(yīng)力是衡量交鍵的程度，可以用例如常規(guī)拉力試驗來測定。然后用另一混合物制作第二個這樣的涂層樣品，包括相同的低聚物、單體和光引發(fā)劑，相同的紫外輻照，相同的光強但暴露時間更長，或者光強更高而暴露時間相同。如果測得的第二涂層樣品的斷裂應(yīng)力大于第一涂層樣品，則表明第二涂層樣品經(jīng)歷了附加的交鍵。另一方面，如果第二涂層樣品的斷裂應(yīng)力不變，則認(rèn)為第一涂層樣品已達到完全的或基本完全的交鍵。倘若達到這種完全交鍵所需要的紫外輻照強度和暴露時間落在下述范圍內(nèi)，則對應(yīng)的光引發(fā)劑可用于本發(fā)明。否則就不可用于本發(fā)明。
用上述辦法發(fā)現(xiàn)依里諾斯州芝加哥的Morton國際公司出售的商品名為ZL2196和ZL1365是有用的丙烯酸鹽聚氨低聚物。同樣發(fā)現(xiàn)丙烯酸鹽單體異冰片基丙烯酸脂和2-羥丙基丙烯酸脂同ZL2196或ZL1365丙烯酸鹽聚氨低聚物組合起來可用于本發(fā)明。而且發(fā)現(xiàn)下列三種光引發(fā)劑與上述低聚物和單體的任一組合都是可用的1)2-甲基-1-(4-(甲基硫)-苯基)-2-嗎啉代丙酮′2)異丙基噻噸酮;以及
3)2-羥基-2-甲基-1-苯基丙烷-1-酮。
如上所述，有用混合物的三組元的相對量也是重要的。例如，丙烯酸鹽聚氨低聚物反應(yīng)構(gòu)成有用混合物的約35%-約75%(重量比)，最好是約65%，小于約35%的量是不希望的，因為此時對應(yīng)的涂層110的彈性模數(shù)大于約10，000磅/英寸2。且當(dāng)經(jīng)受上述熱循環(huán)時出現(xiàn)內(nèi)部和界面裂紋及剝離。另一方面，大于75%的量也不希望，因為對應(yīng)的混合物的粘度太高，使得難以用注射器分配混合物并引起它在暴露的電路上流動太少。
丙烯酸鹽單體應(yīng)相應(yīng)地占有用的混合物約63.5%-約22.5%(重量比)。由于上述的原因，超出此范圍的量是不希望的。
光引發(fā)劑因而應(yīng)占有用混合物的約1.5%-2.5%(重量比)。小于約1.5%的量是不希望的，因為它們引起低聚物和單體之間的交鍵不充分，大于約2.55的量是不必要的，因為2.5%足以達到完全交鍵。
如上述指出，上面定義的有用混合物用注射器可以容易地分配到襯底20的電路化表面30上。這些混合物容易流過表面30以覆蓋暴露的電路，并在毛細(xì)作用的影響下，容易流上焊球密封劑70的側(cè)面以覆蓋和包圍這一密封劑。
在分配之后，有用混合物可容易地用紫外輻照來固化。有用的紫外波長包括200-400納米的頻帶。有用的紫外強度是約5.5-約6.5焦耳/cm2，相應(yīng)的暴露時間為約5-約30秒。小于5.5焦耳/cm2的紫外強度是不希望的，因為這會引起低聚物同單體間的不充分的交鍵。大于6.5焦耳/cm2的紫外強度是不必要的，因為在較低的強度下就發(fā)生完全的交鍵，而且實際上太高的強度會導(dǎo)致斷鍵，這是適得其反的。馬里蘭州Rockville的Fusion紫外處理系統(tǒng)公司出售的裝備有廠家稱之為D燈和H燈的紫外處理系統(tǒng)是能按上述強度和時間發(fā)射紫外輻照的市售紫外輻照源。
涂層110的厚度最好超過其下面被保護的電路約0.020英寸，雖然較厚的涂層是有用的，但上述的厚度可容易地獲得有效的機械和環(huán)境保護。
在分配和固化有用混合物之后，如上所述，得到的涂層110可容易地經(jīng)受住0-100℃、每小時變化三次的熱循環(huán)至少2000次而不會在10倍光學(xué)顯微鏡觀察時出現(xiàn)內(nèi)部或界面裂紋。這一熱循環(huán)當(dāng)然是在帶有控制系統(tǒng)的爐子中進行的，它交不完滿地遵從上述的熱循環(huán)指標(biāo)。確切地說，實際上每一完整的熱循環(huán)的周期都是20±2分鐘而不是準(zhǔn)確的20分鐘。此外，從10℃到90℃的上升時間是6+3/-2分鐘。而從90℃到10℃的下降時間也是6+3/-2分鐘。而且爐子達到峰值溫度100±10℃，對應(yīng)的保持時間為4±2分鐘。再者，爐子達到最低溫度0±10℃，對應(yīng)的保持時間也是4±2分鐘。因此，為了本發(fā)明的目的，前者(完美的)熱循環(huán)指標(biāo)將被解釋為意味著后者(實際的)熱循環(huán)指標(biāo)。
根據(jù)本發(fā)明形成的涂層110也容易經(jīng)受住“艦船沖擊”試驗，此時涂層經(jīng)受-40-+65℃、每小時循環(huán)一次的熱循環(huán)至少10次，在10倍光學(xué)顯微鏡下觀察不到從電路化表面30的剝層，也沒有裂紋。如前一樣，此“艦船沖擊”試驗是在備有控制系統(tǒng)的爐子中進行的。也不能完滿地遵從“艦船沖擊”熱循環(huán)的指標(biāo)。確切地說，實際上最低循環(huán)溫度是-40-±5℃，而最高循環(huán)溫度是65±5℃。此外，雖然總的熱循環(huán)數(shù)至少為10，循環(huán)頻率卻是每小時1±0.1次而不是準(zhǔn)確的每小時一次。而且，在最高和最低溫度的保持時間是25±7分鐘，而從最高和最低溫度的溫度升降速率是每分鐘15℃。如前一樣，為了本發(fā)明的目的，前者(完美的)熱循環(huán)指標(biāo)將被解釋為意味著后者(實際的)熱循環(huán)指標(biāo)。
有用的混合物除用于電路化表面30外，也可利用注射器容易地用于芯片50的暴露的上表面，以便經(jīng)紫外固化后形成一個保護芯片50和電路化表面30免受機械和環(huán)境危害的連續(xù)涂層。然而，如圖1所示，只要芯片上表面上不形成涂層，則熱沉120就可容易地直接安裝在芯片50的上表面上。
重要的是發(fā)現(xiàn)上述本發(fā)明能夠推廣到相應(yīng)的半導(dǎo)體芯片面朝上安裝在芯片載體襯底電路化表面上而引線用來將芯片電路化上表面的接觸焊點連接到芯片載體襯底電路化表面上的接觸焊點的那種芯片載體。亦即如所知，用在這種芯片載體中的引線機械上是易碎的并在通常的處置中易斷。因此，這些引線和芯片以及芯片載體襯底的電路化表面過去都用經(jīng)固化的、其CTE相對接近引線CTE的石英填充環(huán)氧密封劑來覆蓋并包封在其中。然而，由于要經(jīng)數(shù)小時的熱處理，這種環(huán)氧密封劑是有缺點的，而且價格相對昂貴。
如上面所提到的，發(fā)現(xiàn)上述芯片載體襯底的電路化表面、引線、以及芯片，很容易用上述可紫外固化的包含適當(dāng)選取和相對含量適當(dāng)?shù)谋┧猁}聚氨低聚物、丙烯酸鹽單體和光引發(fā)劑的混合物來覆蓋并包封在其中。如上所指出，這些混合物用紫外輻照可相當(dāng)快地(如在5秒鐘以內(nèi))固化以形成相對便宜的、室溫(25℃)下彈性模數(shù)等于或小于約10，000磅/英寸2的疏水涂層。結(jié)果，即使在這些涂層(例如其CTE為200×10-6/℃)和引線(例如其CTE為14×10-6/℃)之間存在相當(dāng)大的CTE失配，這些涂層也富有足夠的彈性以致基本上吸收掉CTE失配引起的任何應(yīng)力，這一應(yīng)力不被吸收則會損傷引線。因此，這些涂層可容易地經(jīng)受住上述的熱循環(huán)測試而不發(fā)生裂紋和剝離，同時避免對引線的損傷，而且，這些涂層的氯離子濃度低于約10PPM，因而不會引起離子誘導(dǎo)的腐蝕和遷移。
現(xiàn)參照圖2，根據(jù)本發(fā)明，芯片載體210的第二最佳實施例包括一基片220(例如氧化鋁基片之類的陶瓷基片或塑料基片)。此基片底220有一個電路化的表面230，230包括位于此表面內(nèi)部鄰近其周邊的例如銅的電路線(未繪出)和電接觸焊點240。在電路化表面230上至少面朝上安裝有一個半導(dǎo)體芯片250(例如硅芯片)。半導(dǎo)體芯片250的上表面255本身帶有電路，例如集成電路，包括有電路線(未繪出)和接觸焊點(未繪出)。從芯片接觸焊點延伸到基片電路化表面230內(nèi)的接觸焊點的金引線將前者焊點連接到后者焊點。
芯片載體210也包括一個例如銅的金屬夾邊部件即引線框280，它機械和電連接到位于襯底電路化表面230的外圍附近的襯底接觸焊點240。用這一夾邊部件或引線框，可將表面安裝到印刷電路板400上，此外，如美國申請07/838，613所公開的，夾邊部件或引線框280和襯底接觸焊點240之間的每一個機械/電連接都包括一個焊接區(qū)290，其混合物包括例如10%的錫和90%的鉛(重量比)。此外，襯底接觸焊點240和夾邊部件或引線框280之間和每一個焊接都至少部分地(最好是全部地)包封在材料區(qū)300之中。而且，根據(jù)07/838，613專利申請所述，材料300選取組分時要使焊接區(qū)290和材料區(qū)300的組分在經(jīng)受0-100℃每小時三次循環(huán)的正弦形熱循環(huán)至少2000次的時候，焊接區(qū)290的電阻增加小于200MΩ，如前面一樣，采用含有一個CTE為焊接區(qū)290CTE的±30%之內(nèi)的至少部分被填充的環(huán)氧脂材料區(qū)300，就可做到這一點。還如前面一樣，美國加州Dexter公司出售的商品名為HysolFP0045的部分填充以石英填料的環(huán)已基二環(huán)氧化物樹脂就是這樣一種有用的環(huán)氧樹脂。
根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)，除了位于襯底電路化表面230外周邊附近的襯底接觸焊點240之外，襯底電路化表面230上至少一部分(最好全部)電路用第一涂層310覆蓋并包封在其中，第一涂層310用來保護襯底電路免受機械和環(huán)境危害。用來形成涂層310的混合物容易用注射器分配，并在襯底電路化表面230上容易流動以覆蓋暴露的電路。這種混合物然后用紫外輻照相當(dāng)快且方便地固化。涂層310的厚度最好超過其下被何護的電路的厚度約0.015吋。這樣，若被保護的電路的厚度為例如0.001吋，則涂層310的厚度為0.016吋。
主要想用來包封襯底表面電路的涂層310的厚度通常只夠包封引線260的下部，而不足以包封半導(dǎo)體芯片250的上表面或在上表面255上延伸的引線260的上部。因此，具有同第一涂層310相同的組分的第二涂層320，在第一涂層被涂布并紫外固化之后，被用來覆蓋并包封上表面255和引線260的上部。如第一涂層310那樣，第二涂層混合物容易用注射器分配，并在半導(dǎo)體芯片250的上表面255上和引線260的上部上易于流動。第二涂層混合物也用紫外輻照相當(dāng)快且方便地固化。這一第二涂層的厚度最好超過引線高度至少0.002寸。這樣，若半導(dǎo)體芯片250的厚度為例如0.025寸，且引線的頂部在上表面255之上0.015寸片延伸，則第二涂層320的厚度為0.026寸(考慮了第一涂層的厚度)。
如第一最佳實施例一樣，用來形成第二最佳實施例的涂層310和320的混合物包括三個組元(1)丙烯酸鹽聚氨低聚物;(2)丙烯酸鹽單體;及(3)光引發(fā)劑。如同第一最佳實施例，各種丙烯酸鹽聚氨低聚物、丙烯酸鹽單體和光引發(fā)劑在第二最佳實施例中都是有用的。在這方面，用來尋找第二最佳實施例中有用的丙烯酸鹽聚氨低聚物、丙烯酸鹽單體和光引發(fā)劑的方法同上述第一最佳實施例所用的方法完全相同。實際上，前面發(fā)現(xiàn)可用于第一最佳實施例的所有混合物，也可用于第二最佳實施例。于是，依利諾斯州芝加哥Morton國際公司出售的商品名為ZL2196和ZL1365的丙烯酸鹽聚氨低聚物都可用于第二最佳實施例。此外，丙烯酸鹽單體異冰片基丙烯酸脂和2-羥丙基丙烯酸脂同ZL2196或ZL1365丙烯酸鹽聚氨低聚物組合起來，同第一最佳實施例那樣，也可用于第二最佳實施例。而且，如第一最佳實施例即樣，發(fā)現(xiàn)下列三種光引發(fā)劑與上述低聚物和單體的任一組合，也可用于第二最佳實施例(1)2-甲基-1-(4-(甲基硫)-苯基-2-嗎啉代丙酮;
(2)異丙基噻噸酮;以及
(3)2-羥基-2-甲基-1-苯基丙烷-1-酮。
對于第二最佳實施例，有用丙烯酸鹽聚氨低聚物、丙烯酸鹽單體和光引發(fā)劑的相對含量，為了上述的理由而與上述給定的一樣，而且，有用的紫外波長、強度和暴露時間也與上述所給定的一樣。
必須強調(diào)的是，當(dāng)如上述即樣選擇和固化時，涂層310和320容易經(jīng)受上述的加速熱老化試驗和“艦船沖擊”試驗，在10倍光學(xué)顯微鏡下觀察不到裂紋和剝離。此外，這些涂層可經(jīng)得住這些試驗而不損傷引線260。
雖然已參照最佳實施例對本發(fā)明進行了具體的描述，對熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，應(yīng)該理解在不超過本發(fā)明的構(gòu)思與范圍的情況下，可以做各種形式和細(xì)節(jié)的改變。
權(quán)利要求
1.一種芯片載體，其特征是包含一個包括一帶有電路的表面的基片，此電路至少有一個基片接觸焊點；至少有一個面朝上安裝在上述基片表面的半導(dǎo)體芯片，上述半導(dǎo)體芯片包括一個帶有電路的上表面，上述電路至少包括一個芯片接觸焊點；至少有一個從上述芯片接觸焊點延伸到上述基片接觸焊點的引線，此引線用來將前一種接觸焊點電連接到后一種接觸焊點；以及一個至少覆蓋并包封上述基片表面上的一部分上述電路以及上述引線的一部分的密封劑，上述密封劑的組分包括一種尿烷，且上述組分要選得使上述密封劑在25℃時的彈性模數(shù)等于或小于約10，000磅/英寸2。
2.如權(quán)利要求1的芯片載體，其特征是上述密封劑也覆蓋并包封上述半導(dǎo)體芯片上表面的至少一部分。
3.一種芯片載體，其特征是包含一個包括一帶有電路的基片表面的基片，此電路至少有一個基片接觸焊點;至少有一個面朝上安裝在上述基片表面上的半導(dǎo)體芯片，上述半導(dǎo)體芯片包括一個帶有電路的上表面，此電路至少有一個芯片接觸焊點;至少有一個從上述芯片接觸焊點延伸到上述基片接觸焊點的引線，此引線用來將前一種接觸焊點電連接到后一種接觸焊點;以及一個至少覆蓋并包封上述基片表面上的一部分上述電路以及上述引線的一部分的密封劑;上述密封劑的組分包括一種尿烷，上述密封劑的組分要選得使上述芯片載體經(jīng)受0-100℃，每小時變化三次的熱循環(huán)2000次時，在10倍光學(xué)顯微鏡觀察下，上述密封劑不出現(xiàn)裂紋。
4.如權(quán)利要求3的芯片載體，其特征是上述密封劑也覆蓋并包封上述半導(dǎo)體芯片上表面的至少一部分。
5.一種芯片載體，其特征是包含一個包括一帶有電路的基片表面的基片，此電路至少有一個基片接觸焊點;至少有一個面朝上安裝在上述基片表面上的半導(dǎo)體芯片，上述半導(dǎo)體芯片包括一個帶有電路的上表面，此電路至少有一個芯片接觸焊點;至少有一個從上述芯片接觸焊點延伸到基片接觸焊點的引線，此引線用來將前一種接觸焊點電連接到后一種接觸焊點;以及一個至少覆蓋并包括上述襯底表面上的一部分上述電路以及上述引線的一部分的密封劑;上述密封劑的組分包括一種尿烷，上述密封劑的組分要選得使上述芯片載體經(jīng)受-40-+65℃、每小時變化一次的熱循環(huán)10次時，在10倍光學(xué)顯微鏡觀察下，上述密封劑不與上述基片剝離，也不出現(xiàn)裂紋。
6.如權(quán)利要求1的芯片載體，其特征是上述密封劑也覆蓋并包封上述半導(dǎo)體芯片上表面的至少一部分。
全文摘要
一種芯片載體，包括一芯片載體基片和至少一個以倒扣形式用焊球安裝在芯片載體基片電路化表面上的半導(dǎo)體芯片。焊球被包封在中含有環(huán)氧樹脂的第一密封劑中。電路化表面上至少一部分電路被包封在第二密封劑中，第二密封劑包括一種尿烷，且組分的選擇要使第二密封劑的彈性模數(shù)等于或小于10,000磅/英寸
文檔編號H01L21/56GK1103734SQ9411498
公開日1995年6月14日 申請日期1994年7月28日 優(yōu)先權(quán)日1993年8月3日
發(fā)明者阿蘭·沃爾特·柴斯, 詹姆斯·瓦倫·威爾森 申請人:國際商業(yè)機器公司