專(zhuān)利名稱(chēng)：具有介電層的微電子引線(xiàn)結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及在安裝和連接諸如半導(dǎo)體芯片等微電子元件時(shí)使用的元件和方法。
背景技術(shù)：
一般，半導(dǎo)體芯片和其它微電子元件都具有必須接至外部電路的觸點(diǎn)，外部電路有諸如支持襯底或電路板的電路等。迄今已提出了各種實(shí)行這些連接的工藝和元件。例如，在引線(xiàn)鍵合的組件中，用物理方式將芯片裝在襯底上，并且將各個(gè)細(xì)引線(xiàn)連接在芯片觸點(diǎn)和襯底上的接觸區(qū)(contact pad)之間。在帶自動(dòng)鍵合即“TAB”工藝中，使諸如薄箔聚合物等介電支持帶具有一個(gè)略大于芯片的孔。在介電帶的一面提供一個(gè)金屬引線(xiàn)陣列。這些引線(xiàn)從孔的周?chē)騼?nèi)延伸，致使每條引線(xiàn)的內(nèi)端向內(nèi)伸出孔的邊緣。這些端部以對(duì)應(yīng)于芯片上觸點(diǎn)的間距并排分開(kāi)。引線(xiàn)的內(nèi)端與芯片上的觸點(diǎn)鍵合，而引線(xiàn)的外端固定于襯底的接觸區(qū)。在“梁式引線(xiàn)”工藝中，為芯片配備了從芯片觸點(diǎn)向外延伸出芯片邊緣的引線(xiàn)。芯片位于襯底上，致使引線(xiàn)的外端位于合適的襯底接觸區(qū)上，并且引線(xiàn)與接觸區(qū)鍵合。
半導(dǎo)體技術(shù)的快速發(fā)展需要在給定的空間內(nèi)提供日益增多的觸點(diǎn)和引線(xiàn)數(shù)量。單塊芯片需要幾百甚至幾千個(gè)觸點(diǎn)和引線(xiàn)。例如，目前實(shí)踐中復(fù)雜的半導(dǎo)體芯片具有以0.5毫米或更小的中心距相互隔開(kāi)的成行觸點(diǎn)。隨著半導(dǎo)體技術(shù)的持續(xù)發(fā)展，這些距離正日益縮小。由于觸點(diǎn)間隔如此接近，接至芯片觸點(diǎn)的引線(xiàn)(諸如引線(xiàn)鍵合中的引線(xiàn))以及在TAB和梁式引線(xiàn)工藝中使用的引線(xiàn)必須是極精細(xì)的結(jié)構(gòu)，寬度一般小于0.1毫米。在制造期間，這些精細(xì)結(jié)構(gòu)容易損壞和變形。在鍵合加工期間即使引線(xiàn)相對(duì)其所需位置有少量偏移也會(huì)導(dǎo)致最終組件出現(xiàn)缺陷。
例如，如美國(guó)專(zhuān)利第5,489,749號(hào)和第5,536,909號(hào)以及1994年2月3日公布的PCT國(guó)際公開(kāi)申請(qǐng)WO 94/03036中所揭示的，用于安裝半導(dǎo)體芯片的元件可以包括一個(gè)支持結(jié)構(gòu)(諸如限定一個(gè)或多個(gè)間隙的聚合物薄膜)以及一條或多條延伸跨過(guò)該間隙的引線(xiàn)，所述專(zhuān)利和國(guó)際申請(qǐng)的內(nèi)容通過(guò)引用包括在此。一般，支持結(jié)構(gòu)上有端子。每條引線(xiàn)有一個(gè)連接部分，連接部分的第一端永久地固定于間隙一側(cè)的支持結(jié)構(gòu)上，而第二端則遠(yuǎn)離第一端。引線(xiàn)連接部分的第一端一般與端子相連。每個(gè)連接部分的第二端與間隙的另一側(cè)作可松開(kāi)的固定。例如，每條引線(xiàn)可以包括一個(gè)將連接部分的第二端與支持結(jié)構(gòu)相連的易斷部分。因此，每條引線(xiàn)跨過(guò)支持結(jié)構(gòu)中的間隙而橋接。將引線(xiàn)保持在合適的位置和取向上，以便當(dāng)把連接元件與芯片并列放置時(shí)，每條引線(xiàn)都相對(duì)芯片上相關(guān)的觸點(diǎn)處于所需的位置上或者與之接近。然后，用一插入間隙并迫使每條引線(xiàn)向下與芯片之合適觸點(diǎn)接合的鍵合工具使每條引線(xiàn)鍵合。最好，在該過(guò)程中用鍵合工具引導(dǎo)每條引線(xiàn)。由于每條引線(xiàn)支撐在兩端，所以引線(xiàn)在鍵合工藝之前保持就位。當(dāng)引線(xiàn)與芯片觸點(diǎn)鍵合時(shí)，支持結(jié)構(gòu)上的端子與芯片電氣連接。因此，可通過(guò)將支持結(jié)構(gòu)上的端子連接在較大的襯底上(例如用焊料將端子鍵合至較大襯底)，使芯片與外部電路相連。經(jīng)鍵合的引線(xiàn)一般在芯片觸點(diǎn)和端子之間提供柔性的互連，并因此可以補(bǔ)償芯片和襯底的熱膨脹和收縮。如專(zhuān)利′749和′909以及國(guó)際′306出版物中所揭示的元件和鍵合方法提供了堅(jiān)固的、小型而廉價(jià)的芯片固定件，并提供了許多好處。美國(guó)專(zhuān)利第5,398,863號(hào)和美國(guó)專(zhuān)利第5,491,302號(hào)揭示了對(duì)這種芯片固定件的進(jìn)一步改進(jìn)和提高，其內(nèi)容也通過(guò)引用包括在此。美國(guó)專(zhuān)利第5,390,844號(hào)揭示了對(duì)依照專(zhuān)利′749和′306出版物以及為其它目的而固定引線(xiàn)時(shí)有用的鍵合工具，其內(nèi)容也通過(guò)引用包括在此。
依照上述專(zhuān)利和出版物制造的引線(xiàn)連接部分一般由諸如銅、金、鉑、鎳、鋁、銀以及這些金屬的合金制成。也可使用多層金屬層的組合。專(zhuān)利′749和′909還揭示了在引線(xiàn)中使用聚合物條，諸如與支持結(jié)構(gòu)形成一整體的聚合物條。因此，聚合物條與一層或多層金屬一起起部分引線(xiàn)結(jié)構(gòu)的作用。在這些專(zhuān)利所描述的某些實(shí)施例中，通過(guò)中斷金屬層形成易斷部分。在這些實(shí)施例中，聚合物層延伸跨過(guò)易斷部分，致使當(dāng)把連接部分的端部向下移動(dòng)與芯片鍵合時(shí)，聚合物層就斷裂。如這些專(zhuān)利中進(jìn)一步揭示的，可以在懸臂引線(xiàn)(即依照這些專(zhuān)利的較佳實(shí)施例，引線(xiàn)兩端不受支撐)中使用聚合物條。這些專(zhuān)利提出的其它結(jié)構(gòu)還把聚合物條作為加強(qiáng)件，該加強(qiáng)件僅與引線(xiàn)連接部分的第一端相鄰，即僅處于引線(xiàn)與支持結(jié)構(gòu)鍵合的地方，以便緩解應(yīng)力集中在該點(diǎn)。引線(xiàn)的剩余部分僅由金屬層構(gòu)成。
美國(guó)專(zhuān)利第5,518,964號(hào)揭示了其它引線(xiàn)結(jié)構(gòu)，其內(nèi)容也通過(guò)引用包括在此。如專(zhuān)利′964的某些實(shí)施例所示，微電子連接元件可以包括一個(gè)具有細(xì)長(zhǎng)條狀線(xiàn)引線(xiàn)陣列的介電片。每條引線(xiàn)可以具有一個(gè)與介電片永久固定的末端以及與介電片可分離連接的尖端。在使用中，可將介電片與諸如芯片或一整塊大圓片并列放置。使引線(xiàn)的尖端與芯片上的觸點(diǎn)鍵合，同時(shí)尖端仍固定在介電片上。鍵合后，使介電片與微電子元件相互移離，從而使尖端與介電片分離，并將引線(xiàn)彎曲遠(yuǎn)離介電片。這將引線(xiàn)保持縱向擴(kuò)展的柔性結(jié)構(gòu)。
除了這些改進(jìn)之外，還期望有更進(jìn)一步的改進(jìn)。因此，希望聚合物加強(qiáng)引線(xiàn)結(jié)構(gòu)的改進(jìn)有利于制造這種引線(xiàn)和鍵合加工。
還希望提供這樣的引線(xiàn)設(shè)計(jì)，它能提供更好地抵抗操作中所遇到的有關(guān)彎曲的能力，并且即使用相當(dāng)脆弱的易于疲勞的金屬，也能很好地阻止這類(lèi)失效。
另外，互連元件的電特性會(huì)在總體上影響微電子電路的性能。例如，如PaulD.Franxon在1993年的論文集《多芯片模塊技術(shù)及其它技術(shù)-基礎(chǔ)、》第11章《數(shù)字多芯片模塊的電學(xué)設(shè)計(jì)》(525頁(yè)-568頁(yè))中所述的，互連元件的電特性會(huì)影響電路的工作速度。盡管全面論述微電子電路的電學(xué)設(shè)計(jì)超出了該文章的范圍，但信號(hào)傳輸?shù)馁|(zhì)量以及信號(hào)從一個(gè)微電子元件傳播至另一個(gè)元件所需的時(shí)間將依賴(lài)于諸如構(gòu)成連接之傳輸線(xiàn)的長(zhǎng)度和特性阻抗等因素。一般將在電路板內(nèi)部延伸的導(dǎo)體作為“條狀線(xiàn)”。在一條條狀線(xiàn)中，傳輸信號(hào)的導(dǎo)體與諸如電源平面或接地平面等電壓參考平面并置。一般在導(dǎo)體和參考平面之間提供一介電層。
但是，以前沒(méi)有將從電路板延伸到芯片觸點(diǎn)的引線(xiàn)作為條狀線(xiàn)。因此，在引線(xiàn)鍵合、TAB和梁式引線(xiàn)工藝中，引線(xiàn)是單一導(dǎo)體，在導(dǎo)體附近沒(méi)有任何電壓參考平面。因此，引線(xiàn)的電學(xué)性能(諸如特性阻抗)與電路板的條狀線(xiàn)明顯不同。另外，上述結(jié)構(gòu)中使用的引線(xiàn)易受“串?dāng)_”。在一條引線(xiàn)上傳播的信號(hào)會(huì)在相鄰引線(xiàn)和電路的連接元件上引起假信號(hào)。引線(xiàn)間較近的物理間距會(huì)加重串?dāng)_問(wèn)題，并且當(dāng)電路元件的工作速度增大時(shí)會(huì)進(jìn)一步加重串?dāng)_。希望提供能更好控制引線(xiàn)中電學(xué)特性及具有更好的抗串?dāng)_能力的微電子連接元件和方法。尤其希望提供結(jié)構(gòu)小型化且廉價(jià)的引線(xiàn)，且該結(jié)構(gòu)適合于微電子元件上間距緊密的觸點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明滿(mǎn)足了這些需求。
本發(fā)明的一個(gè)方面提供了一種微電子連接元件，該連接元件包括介電支持結(jié)構(gòu)和多根連接于支持結(jié)構(gòu)的柔性引線(xiàn)。每條引線(xiàn)包括一個(gè)柔性介電構(gòu)件、一個(gè)主導(dǎo)體以及一個(gè)沿介電構(gòu)件與主導(dǎo)體同向延伸的參考導(dǎo)體。最好，每個(gè)柔性介電構(gòu)件是具有上下表面的介電條。每條引線(xiàn)的主導(dǎo)體覆蓋在介電條的上表面或下表面上，而參考導(dǎo)體覆蓋在介電條的另一表面上。支持結(jié)構(gòu)希望是平坦的片狀元件，其上下表面與介電條的上下表面連續(xù)。可以把端子安置在支持結(jié)構(gòu)的一個(gè)或多個(gè)表面上，并且可以將引線(xiàn)的主導(dǎo)體與端子相連。介電條與支持結(jié)構(gòu)可以相互形成一整體，并可以具有相同的厚度或不同的厚度。最好使支持結(jié)構(gòu)和介電條成為公共介電片的一部分。元件最好包括覆蓋在支持結(jié)構(gòu)一表面上的導(dǎo)電的第一電勢(shì)參考元件或電勢(shì)平面。至少有一些引線(xiàn)的參考導(dǎo)體與第一電勢(shì)參考元件電氣連接。
在一種布置中，第一電勢(shì)參考元件覆蓋在支持結(jié)構(gòu)的上表面上，而第一電勢(shì)參考元件中有孔。端子位于孔中襯底的上表面上。至少有一些端子與第一電勢(shì)參考元件電氣隔離。引線(xiàn)的參考導(dǎo)體覆蓋在介電條的上表面上，并與第一電勢(shì)參考元件連續(xù)，而引線(xiàn)的主導(dǎo)體位于介電條的下表面上。元件可以包括從至少一些端子延伸至支持結(jié)構(gòu)下表面的導(dǎo)電通路，例如通過(guò)沿支持結(jié)構(gòu)下表面延伸的導(dǎo)電跡線(xiàn)可使至少一些引線(xiàn)的主導(dǎo)體與通路相連。
在依照本發(fā)明該方面的元件中，參考導(dǎo)體、主導(dǎo)體和介電條形成沿柔性引線(xiàn)延伸的成對(duì)導(dǎo)體。每對(duì)這樣的導(dǎo)體可以與由跡線(xiàn)和第一電勢(shì)參考元件限定的其它條狀線(xiàn)或成對(duì)導(dǎo)體連續(xù)。成對(duì)導(dǎo)體引線(xiàn)基本上能抗串?dāng)_。引線(xiàn)連接適于與芯片或其它微電子元件上的觸點(diǎn)鍵合。
本發(fā)明的另一方面包括一種組件，該組件包括如上所述的元件以及一微電子元件，其中微電子元件的正表面面向支持結(jié)構(gòu)和介電條的下表面，微電子元件在其正表面上具有觸點(diǎn)。引線(xiàn)的主導(dǎo)體與微電子元件上的觸點(diǎn)相連，而引線(xiàn)的參考導(dǎo)體延伸至觸點(diǎn)附近。
本發(fā)明的再一方面提供了一種連接元件，該連接元件包括一支持結(jié)構(gòu)以及一根或多根柔性引線(xiàn)。每條引線(xiàn)包括一個(gè)連接部分，該連接部分具有固定于支持結(jié)構(gòu)的第一端以及遠(yuǎn)離第一端的第二端。每條這樣的引線(xiàn)包括一個(gè)在第一和第二端之間延伸的柔性介電條，介電條具有方向相反的上下表面。每條這樣的引線(xiàn)還包括覆蓋在介電條一個(gè)表面上的第一導(dǎo)體或?qū)щ妼?。第一?dǎo)體的厚度小于10微米，能小于大約5微米更好，但最好在大約2微米和大約5微米之間。依照本發(fā)明該方面的元件還可以包括覆蓋在柔性介電條另一表面上的第二導(dǎo)體。第二導(dǎo)體的厚度可以與以上有關(guān)第一導(dǎo)體的描述相同。希望第一和第二導(dǎo)體是金屬。希望介電條是厚度在大約10微米和大約50微米之間的柔性聚合物條。依照本發(fā)明該方面，柔性介電條為引線(xiàn)連接部分的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度提供了一個(gè)重要部分，最好為主要部分。因此，導(dǎo)電層主要起提供導(dǎo)電性的作用。本發(fā)明的該方面包含以下貢獻(xiàn)，即厚度小于10微米且希望小于約5微米的非常薄的導(dǎo)電層可以提供極佳的抗彎曲疲勞能力，即使導(dǎo)電層由通常被認(rèn)為在抗彎曲疲勞方面很弱或無(wú)此能力的金屬材料制成。因此，金屬導(dǎo)電層可以由諸如銅和銅基合金等低成本的金屬制成。金屬層可以包括多層由金之類(lèi)的其它金屬形成的更小的層或涂層，或者全部由金之類(lèi)的金屬制成。即便使用諸如金等相當(dāng)貴的金屬，形成這些薄層所需的用金量也是很小的。另外，利用如此薄的導(dǎo)電層，可以大大減少電鍍或腐蝕各層所需的加工時(shí)間。
最好，每條引線(xiàn)中連接部分的第二端能與支持結(jié)構(gòu)作可解除的連接。例如，可以用引線(xiàn)中的易斷部分將每條引線(xiàn)的第二端連接于支持結(jié)構(gòu)。依照本發(fā)明該方面的引線(xiàn)提供了類(lèi)似以上專(zhuān)利′749和′909所討論的優(yōu)點(diǎn)。依照本發(fā)明該方面的一特佳的連接元件具有從連接部分第一端延伸至連接部分第二端但不跨過(guò)易斷部分的柔性聚合物層。因此，易斷部分沒(méi)有聚合物層但包括一層或多層金屬層。尤其，當(dāng)使用上述非常薄的金屬層時(shí)，金屬層很容易斷裂而提供可靠的易斷連接。
依照本發(fā)明的另一種變化，可以在如專(zhuān)利′964所述的結(jié)構(gòu)中包含上述帶聚合物層的引線(xiàn)，并如該專(zhuān)利中所述，在鍵合和變形工藝中使用這種引線(xiàn)。
本發(fā)明的又一方面提供了引線(xiàn)適于鍵合的連接元件。因此，每條引線(xiàn)包括一個(gè)如上所述的連接部分，該連接部分具有固連接支持結(jié)構(gòu)的第一端和遠(yuǎn)離第一端的第二端。同樣，每個(gè)連接部分包括一個(gè)具有方向相反的上下表面的聚合物條以及覆蓋在其中一個(gè)表面上的第一金屬層。本發(fā)明該方面的連接元件具有從引線(xiàn)金屬層向下延伸并從相鄰于連接部分第二端的鍵合區(qū)中引線(xiàn)的剩余部分向下突出的金屬突起。金屬突起有利于聚集通過(guò)引線(xiàn)施加的聲能或超聲能。在第一金屬層位于聚合物條的上表面時(shí)，突起可以穿過(guò)聚合物條。另一種方法是，使形成主導(dǎo)體使之與芯片或其它微電子元件上的觸點(diǎn)鍵合的層位于聚合物條的下表面上。在該情況下，希望介電條在鍵合區(qū)有一個(gè)孔。如以下進(jìn)一步討論的，可以將鍵合工具插入孔中，從而使能量直接從工具耦合至下表面上的金屬層，不需要通過(guò)插入的聚合物層傳遞能量。另外，該孔可以在工具和引線(xiàn)之間提供穩(wěn)固的相互鍵合，并由此可使工具在鍵合工藝期間引導(dǎo)引線(xiàn)。
本發(fā)明的另一個(gè)方面提供了鍵合上述連接元件的方法以及制造上述微電子元件的方法。
附圖概述

圖1是依照本發(fā)明一實(shí)施例、結(jié)合半導(dǎo)體芯片而獲得的一個(gè)元件的頂視示意圖。
圖2是圖1所示元件的底視示意圖。
圖3是一放大的局部示圖，示出了圖1所示元件的一部分。
圖4是沿圖3中4-4線(xiàn)截取的局部截面示意圖，示出了與鍵合工具相結(jié)合的芯片和元件。
圖5是一局部截面示意圖，示出了由圖1-4所示芯片和元件制成的組件。
圖6是沿圖5中6-6線(xiàn)截取的局部截面示意圖，但它示出了在后道制造階段的組件。
圖7是一局部頂視圖，示出了依照本發(fā)明另一實(shí)施例的一個(gè)元件的一部分。
圖8是沿圖7中8-8線(xiàn)截取的截面圖。
圖9類(lèi)似于圖8，但它結(jié)合芯片示出了后道制造階段的元件。
圖10類(lèi)似于圖9，但它示出了在后道制造階段的元件和芯片。
圖11A-11H是局部示圖，示出了在制造各階段期間圖7-10的元件部分。
圖12A-12H分別是圖11A-11H所示元件的截面示意圖。
圖13A和13B分別是局部頂視示意圖和局部底視示意圖，示出了依照本發(fā)明又一實(shí)施例的一個(gè)元件部分。
圖13C是沿圖13A中13C線(xiàn)截取的截面圖。
圖13D類(lèi)似于圖13C，但它示出了依照本發(fā)明另一實(shí)施例的元件。
圖14是一局部透視示意圖，示出了用圖13A-13B的元件制成的組件。
圖15A和15B分別是依照本發(fā)明再一實(shí)施例的一個(gè)元件的局部底視示意圖和局部頂視示意圖。
圖15C是沿圖15B中15C線(xiàn)截取的截面圖。
圖15D類(lèi)似于圖15C，但它示出了依照本發(fā)明又一實(shí)施例的一個(gè)元件。
較佳實(shí)施例的詳細(xì)描述依照本發(fā)明一實(shí)施例的連接元件包括一聚合薄膜支持結(jié)構(gòu)10，該結(jié)構(gòu)具有中心區(qū)12、周邊區(qū)14以及一系列將中心區(qū)與周邊區(qū)隔開(kāi)的槽17。槽17相互聯(lián)合，在中心區(qū)的周?chē)纬梢粋€(gè)環(huán)狀的環(huán)形通道。支持結(jié)構(gòu)或薄膜10可以由一種柔性片狀介電材料(例如由杜邦化學(xué)公司出售的商標(biāo)為KAPTOM E的材料)聚酰亞胺形成，厚度宜在大約10微米和大約50微米之間，且最好在大約10微米和大約25微米之間。薄膜10具有圖1所示的上表面16和圖2所示的下表面18。在中心區(qū)12中，上表面16基本上被第一電勢(shì)參考平面20覆蓋，其中第一電勢(shì)參考平面為薄的金屬導(dǎo)電層形式。如以下所討論的，導(dǎo)電層20可以用作接地平面。導(dǎo)電層20具有許多形成于其中的孔22。多個(gè)金屬通路襯墊24穿過(guò)孔22，并穿過(guò)支持結(jié)構(gòu)或介電膜延伸到達(dá)中心區(qū)12的下表面18。每個(gè)通路襯墊24在支持結(jié)構(gòu)的上表面16上提供一個(gè)外露端。大多數(shù)的通路襯墊24與導(dǎo)電層20電氣絕緣，并且不接觸導(dǎo)電層。少數(shù)通路襯墊24a通過(guò)柔性金屬小橋26與導(dǎo)電層20電氣連接，如圖6清楚所示，金屬小橋26從孔20的邊緣向里延伸至通路襯墊24a。
在支持結(jié)構(gòu)的上表面16上，金屬總線(xiàn)28在周邊區(qū)14的周?chē)由?，平行于?7的外緣。在支持結(jié)構(gòu)的下表面18上，有類(lèi)似的總線(xiàn)30在周邊區(qū)的周?chē)由臁?br> 第二電勢(shì)參考元件32位于中心區(qū)12中支持結(jié)構(gòu)的下表面上。第二電勢(shì)參考元件32也可以是一金屬薄層。但電勢(shì)參考元件32僅覆蓋中心區(qū)相當(dāng)小的部分。多根金屬跡線(xiàn)34沿中心區(qū)的下表面從通路襯墊24的下端向中心區(qū)的邊緣延伸并由此向槽17延伸。
多條引線(xiàn)36延伸跨過(guò)槽17。每條引線(xiàn)36都具有一個(gè)連接部分，其第一端38與支持結(jié)構(gòu)的中心區(qū)12相連，而第二端40遠(yuǎn)離支持結(jié)構(gòu)的中心區(qū)并遠(yuǎn)離第一端38。每條引線(xiàn)的連接部分包括一介電條41，其上表面44與中心區(qū)12中支持結(jié)構(gòu)之上表面16連續(xù)，下表面46與中心區(qū)中支持結(jié)構(gòu)下表面18連續(xù)。每條引線(xiàn)還包括一覆蓋介電條40之下表面46的金屬帶形式的主導(dǎo)體48，以及一覆蓋介電條41之上表面的電勢(shì)參考導(dǎo)體50。將導(dǎo)體48和50制成薄的金屬層。導(dǎo)體48和50的厚度宜小于約10微米，能小于約5微米則更好，但最好在2微米和5微米之間。每個(gè)主導(dǎo)體48與一跡線(xiàn)34連續(xù)，致使每個(gè)主導(dǎo)體至少與一個(gè)通路襯墊24電氣連接，并因此至少與一個(gè)由上表面通路襯墊確定的端子電氣連接。有幾條跡線(xiàn)34與第二電勢(shì)參考元件32電氣相連，致使與這些跡線(xiàn)相連的特定的主導(dǎo)體48與若干通路襯墊相連。因此，所有與第二電勢(shì)參考元件32相連的跡線(xiàn)、主導(dǎo)體48和通路襯墊24互相電氣連接。如以下將闡述的，這些元件對(duì)相關(guān)半導(dǎo)體芯片起電力連接作用。各種引線(xiàn)的所有電勢(shì)參考導(dǎo)體50與第一電勢(shì)參考元件或接地平面20連續(xù)。
每條引線(xiàn)36都有一個(gè)突起52，它在連接部分的鍵合區(qū)從主導(dǎo)體或金屬層48向下延伸，與其第二端40相鄰。每條引線(xiàn)還有一個(gè)在鍵合區(qū)向下伸入聚合物層41的孔54，該孔54與突起52對(duì)準(zhǔn)，并且電勢(shì)參考導(dǎo)體50中的孔與孔54對(duì)準(zhǔn)，致使孔54開(kāi)向元件的上表面。在每個(gè)聚合物條41之上表面上形成電勢(shì)參考導(dǎo)體50的金屬層與周邊區(qū)14之上表面上的總線(xiàn)28連續(xù)。但是，中斷聚合物條41和下金屬層48，以便在連接部分第二端40和周邊部分14之聚合物層之間的這些層中提供間隙56。這使連接部分的第二端40僅通過(guò)上表面上金屬層的一小部分58連接至周邊部分14。如圖3中清楚所示，該部分58的寬度W小于金屬層相鄰部分的寬度。因此，金屬層部分58在連接部分第二端40與支持結(jié)構(gòu)周邊部分14之間形成一脆弱的連接。在中心部分下表面18之下布置一種由諸如泡沫材料、凝膠或彈性材料等軟材料形成的順從性介電墊片60。
使用時(shí)，將連接元件組裝到一芯片62上，芯片62的正面64上具有觸點(diǎn)66。觸點(diǎn)66沿芯片的四周排列成行。連接元件與芯片對(duì)準(zhǔn)，使每行觸點(diǎn)66沿一條槽17延伸。引線(xiàn)的連接部分36，特別是引線(xiàn)的鍵合區(qū)和突起52與觸點(diǎn)66對(duì)準(zhǔn)。支持結(jié)構(gòu)的中心區(qū)12覆蓋在芯片的中央，并且通過(guò)順從性層60支承在芯片的正面64上。環(huán)狀支撐物68包圍芯片的四周，并且支撐支持結(jié)構(gòu)的周邊區(qū)14。鍵合工具70從組件的頂部向下推進(jìn)，與每條引線(xiàn)36接合。如圖4中清楚所示，鍵合工具的下端有一個(gè)突出部72。該突出部的長(zhǎng)度略大于上金屬層或參考導(dǎo)體50與介電條41的組合厚度，因此突出部72對(duì)下金屬層或主導(dǎo)體48的上表面加壓。工具上的肩形凸出部78也可以對(duì)上金屬層或參考導(dǎo)體50加壓。當(dāng)工具向下行進(jìn)時(shí)，它迫使連接部分的第二端40向下，從而破壞易斷部分58中的上金屬層。
工具的繼續(xù)移動(dòng)迫使連接部分的第二端40向下，直至突起52與芯片上的一個(gè)觸點(diǎn)66鍵合。在其向下移動(dòng)期間，鍵合工具70可以橫向移動(dòng)，以便引導(dǎo)每條引線(xiàn)與適當(dāng)?shù)牡挠|點(diǎn)66精確對(duì)準(zhǔn)。鍵合工具可以由合適的機(jī)械視覺(jué)系統(tǒng)來(lái)控制(未示出)。鍵合工具最好還能相對(duì)引線(xiàn)向引線(xiàn)的第一端38作縱向移動(dòng)，從而將引線(xiàn)制成一般彎曲的S形結(jié)構(gòu)。對(duì)引線(xiàn)對(duì)準(zhǔn)、彎曲和鍵合的過(guò)程作更全面描述的那些專(zhuān)利，通過(guò)引用包括在此。但是，在使用圖1-6中引線(xiàn)的過(guò)程中，利用突出部72在孔54中的鍵合來(lái)實(shí)現(xiàn)工具與引線(xiàn)的鍵合。該鍵合會(huì)使引線(xiàn)鍵合工具橫向和縱向移動(dòng)引線(xiàn)的第二端。當(dāng)引線(xiàn)已與合適的觸點(diǎn)66鍵合時(shí)，突起52對(duì)觸點(diǎn)加壓。當(dāng)施加熱能、聲能或超聲能使突起52與觸點(diǎn)66鍵合時(shí)，能量是通過(guò)工具70施加的。由于突出部72直接加壓在下金屬層或主導(dǎo)體48的金屬上，所以能量不通過(guò)聚合物介電條41，有效地在金屬中傳遞至金屬觸點(diǎn)。
所得的組件具有覆蓋芯片正表面64之中心部分的支持結(jié)構(gòu)的中心部分12，并具有與芯片上的端子66相連的各種引線(xiàn)的連接部分50。每根聚合物條下表面上的主導(dǎo)體或下金屬層46與芯片的一個(gè)觸點(diǎn)66相連。因此，芯片的每個(gè)觸點(diǎn)66與中心區(qū)12之下表面上的一條跡線(xiàn)34相連，并與一個(gè)通路襯墊24相連，從而使每個(gè)觸點(diǎn)與中心區(qū)或芯片載體12之上表面上的一個(gè)端子相連。如上所述，有幾條跡線(xiàn)34乃至幾個(gè)主導(dǎo)體46和芯片觸點(diǎn)66共同接至中心區(qū)12之下表面上的第二電勢(shì)參考元件32(圖6)。最好將這些連接的引線(xiàn)用作芯片的電力連接。因此，如此連接的特定的芯片觸點(diǎn)就是芯片的電力輸入端。電勢(shì)參考導(dǎo)體50和第一電勢(shì)參考元件20與大多數(shù)主導(dǎo)體46電氣絕緣。因此，引線(xiàn)連接部分36提供了各別的條狀線(xiàn)導(dǎo)體，它們具有一對(duì)電氣絕緣的、共同延伸的導(dǎo)體46和50。如上所述，有幾個(gè)通路襯墊24a與第一電勢(shì)參考元件20電氣連接，從而使幾個(gè)導(dǎo)體46和幾個(gè)芯片觸點(diǎn)66與第一電勢(shì)參考元件相連。最好，將第一電勢(shì)參考元件和這些相連的芯片觸點(diǎn)和端子接至地電勢(shì)，并對(duì)組件起接地參考的作用。
在中心區(qū)12的上表面以及周邊區(qū)14的上表面上加一層焊料掩模層76(圖6)。焊料掩膜層具有與通路襯墊或端子24對(duì)準(zhǔn)的開(kāi)口。在引線(xiàn)連接部分36周?chē)目障吨?，在焊料掩膜層之下提供一種諸如凝膠或彈性材料78等柔性、順從性密封劑。在端子24上提供諸如焊接球80等導(dǎo)電鍵合材料?？梢杂靡环N合適的金屬散熱劑(spreader)覆蓋芯片62的后表面65以及支持部分68的相應(yīng)表面。所得的組件是一個(gè)完全封裝的芯片。運(yùn)用標(biāo)準(zhǔn)的表面安裝技術(shù)，通過(guò)激活鍵合材料80可以將其裝在電路板或其它電路面板上。
在使用時(shí)，因冷熱而引起的尺寸變化會(huì)使通路襯墊或端子24相對(duì)芯片觸點(diǎn)66產(chǎn)生移動(dòng)，移動(dòng)方向?yàn)槠叫杏谛酒砻?4的水平向以及接近和遠(yuǎn)離芯片的垂直方向。順從性層60和柔性引線(xiàn)36以及柔性芯片載體或支持結(jié)構(gòu)中心區(qū)12允許端子相對(duì)芯片觸點(diǎn)自由移動(dòng)。在這種移動(dòng)期間，引線(xiàn)36彎曲。極薄的金屬導(dǎo)體46和50可以彎曲而不經(jīng)受實(shí)質(zhì)疲勞。因此，金屬導(dǎo)體基本上抵御了因反復(fù)彎曲引線(xiàn)而引起的疲勞破壞。密封劑78進(jìn)一步限制了引線(xiàn)上的應(yīng)力，并提高了組件的耐疲勞性。
在工作中，當(dāng)在端子24和芯片觸點(diǎn)66之間傳遞信號(hào)時(shí)，雙導(dǎo)體引線(xiàn)能基本上阻止相鄰引線(xiàn)上信號(hào)間串?dāng)_。跡線(xiàn)34和第一電勢(shì)平面元件或接地平面20也提供了一個(gè)雙導(dǎo)體的條狀線(xiàn)引線(xiàn)結(jié)構(gòu)，用于沿芯片載體下表面或中心區(qū)12傳播信號(hào)。由于將雙導(dǎo)體或條狀線(xiàn)引線(xiàn)結(jié)構(gòu)貫徹至引線(xiàn)36中，所以在每條引線(xiàn)和相關(guān)跡線(xiàn)之間有良好的連續(xù)性；在跡線(xiàn)與引線(xiàn)連接處，每單位長(zhǎng)度的特征阻抗平滑過(guò)渡，沒(méi)有突然的變化。所有這些因素均有利于系統(tǒng)在高速下操作。
宜使中心部分12上表面上的第一電勢(shì)參考元件20、介電條41上表面上的參考導(dǎo)體50以及周邊區(qū)上表面上的總線(xiàn)28相互形成一個(gè)整體，而中心區(qū)下表面上的跡線(xiàn)34、介電條下表面上的主導(dǎo)體46以及周邊區(qū)下表面上的總線(xiàn)30也相互成為一個(gè)整體。最好，在開(kāi)始制造元件開(kāi)始時(shí)，將連續(xù)的金屬層覆蓋在連續(xù)的聚合物薄片的上下表面上。例如通過(guò)施加選擇性的掩膜層并用光刻法對(duì)掩膜層蝕刻圖案，腐蝕金屬層以形成各種特征。聚合物層中的槽17、孔54和間隙56以及層10中容納通路襯墊24的通路可以通過(guò)激光融化和/或用化學(xué)方法腐蝕聚合物層來(lái)形成。在形成過(guò)程中，金屬元件可以對(duì)腐蝕或融化聚合物層起掩膜的作用。上下金屬層乃至電勢(shì)平面元件、導(dǎo)體和跡線(xiàn)可以由諸如銅或其它銅基合金(最好是鈹銅合金)制成。每個(gè)金屬層都可以包括一個(gè)或多個(gè)附加層或者諸如金、鉑等金屬涂層。亞層的厚度可以約為0.2至2.0微米。這些亞層保護(hù)底下的金屬不受氧化和腐蝕。通路襯墊24和突起52可以由銅、鎳、金或其它合適的材料制成。宜用傳統(tǒng)的電鍍工藝淀積通路襯墊和突起。最好用一層金或其它合適的材料覆蓋突起52的下表面，以便與芯片觸點(diǎn)66形成金屬鍵合。
依照本發(fā)明另一實(shí)施例的元件具有與圖1-6所示元件之引線(xiàn)相似的引線(xiàn)136(圖7)。因此，每條引線(xiàn)包括一個(gè)聚合物條141，該條的上表面上覆蓋有參考導(dǎo)體或上金屬層150，并且該條的下表面上覆蓋有主導(dǎo)體或下金屬層148。同樣，每條引線(xiàn)的第一端138與一介電片或支持結(jié)構(gòu)110永久連接，而每條引線(xiàn)的第二端140則通過(guò)一易斷元件158與介電片或支持結(jié)構(gòu)作可分離的連接，其中易斷元件158由從引線(xiàn)第二端跨接至支持結(jié)構(gòu)的一小部分上金屬層構(gòu)成。但在該實(shí)施例中，引線(xiàn)被布置成基本上在支持元件的整個(gè)表面上延伸的“面陣列(area array)”或格柵。每條引線(xiàn)延伸跨過(guò)在支持結(jié)構(gòu)中的各個(gè)間隙或孔117。端子或通路124也布置成面陣列，基本上在支持結(jié)構(gòu)的整個(gè)表面上延伸，從而使端子與引線(xiàn)和孔一起分布。每條引線(xiàn)的主導(dǎo)體148通過(guò)沿支持結(jié)構(gòu)下表面延伸的一短跡線(xiàn)134與一相鄰?fù)?24的底端相連。支持結(jié)構(gòu)的上表面基本上被支持結(jié)構(gòu)上表面上的第一電勢(shì)參考元件120所覆蓋，其中電勢(shì)參考元件120與引線(xiàn)上表面上的參考導(dǎo)體150構(gòu)成一體。通路124穿過(guò)介電支持層120，并且還穿過(guò)上表面上電勢(shì)參考元件120中的孔。因此，孔124以及下表面上的相關(guān)主導(dǎo)體148和跡線(xiàn)134與上表面上第一電勢(shì)參考元件電氣隔離。但是，有幾個(gè)通路124a通過(guò)與上述類(lèi)似的橋126接至第一電勢(shì)參考元件。可以基本相同的方式，把圖7和8所示的元件用作上述參照?qǐng)D1-6所討論的元件，但芯片上的觸點(diǎn)分布成面陣列，覆蓋在芯片的正表面上。再一次，將元件固定在芯片承載觸點(diǎn)的正表面上，并且通過(guò)一順從性層(未示出)將其支持在芯片的正表面上，其中順從性層具有與孔117對(duì)準(zhǔn)的孔。可以用與上述參照?qǐng)D4所討論的工具相似的工具，使其與每條引線(xiàn)頂部的孔154鍵合，從而迫使每條引線(xiàn)向下并使突起152與引線(xiàn)上的觸點(diǎn)鍵合。
上述元件還可用在如圖9和10所示的鍵合過(guò)程中。將圖7和8所示的元件與微電子元件162對(duì)準(zhǔn)，其中圖7和8所示的元件包括其上具有引線(xiàn)的支持結(jié)構(gòu)110。將元件和微電子元件放在一對(duì)相對(duì)的板狀工具190和192之間，在加熱和加壓的情況下迫使它們合在一起，以便使引線(xiàn)下表面上的突起152與芯片的觸點(diǎn)166鍵合。在該鍵合過(guò)程期間，易斷元件158將引線(xiàn)136的尖端或第二端140保持在介電支持層110上的適當(dāng)位置上。鍵合之后，將一焊接掩膜層176(圖10)加在元件的上表面上，從而封閉介電支持層中的孔117(圖7)。元件和微電子元件162已發(fā)生相對(duì)移動(dòng)，其中元件沿垂直方向V移動(dòng)，致使連接元件的支持結(jié)構(gòu)110向下移動(dòng)，脫離微電子元件162。由此，引線(xiàn)的尖端或第二端140相對(duì)引線(xiàn)的端子或第一端138向下移動(dòng)，從而將引線(xiàn)鍵合到垂直延伸的一般呈S形的結(jié)構(gòu)中。在連接元件介電層110和芯片162正表面之間注入可流動(dòng)的順從性液體材料160，并使該材料固化，在介電層和芯片正表面之間形成一柔性順從性層。鍵合、移動(dòng)和注入過(guò)程可以基本上按照上述的美國(guó)專(zhuān)利第5,518,964號(hào)。通過(guò)在壓力下將液體注入到介電層和微電子元件或芯片之間，可以全部或部分完成介電層和芯片相對(duì)移動(dòng)的步驟。壓力下注入的液體可以是可流動(dòng)的液體密封劑160，或者是一種隨后被可流動(dòng)液體替代的氣體。如專(zhuān)利′518中進(jìn)一步揭示的，介電層和微電子元件的垂直移動(dòng)可以伴隨著水平方向的相對(duì)移動(dòng)，以便將每條引線(xiàn)的第二端或尖端140移向引線(xiàn)的第一端或端子138，從而有利于將引線(xiàn)彎成S形。另一種方法是，實(shí)現(xiàn)垂直移動(dòng)，但介電片110和微電子元件或芯片162不發(fā)生相對(duì)的水平移動(dòng)。因此，如美國(guó)專(zhuān)利5,518,964號(hào)所教導(dǎo)的，當(dāng)制造時(shí)，可以在元件的水平平面內(nèi)彎曲引線(xiàn)。這有利于垂直移動(dòng)。在其它布置中，可以按美國(guó)專(zhuān)利臨時(shí)專(zhuān)利申請(qǐng)60/003,619中所述的物理結(jié)構(gòu)制造依照本發(fā)明帶有聚合物條以及覆蓋聚合物條的金屬導(dǎo)體的引線(xiàn)，其中所述專(zhuān)利申請(qǐng)于1995年9月12日提交，并轉(zhuǎn)讓給本申請(qǐng)的同一受讓人，其內(nèi)容通過(guò)引用包括在此，或者如要求所述臨時(shí)申請(qǐng)之利益的非臨時(shí)專(zhuān)利申請(qǐng)所述進(jìn)行制造，其中所述非臨時(shí)申請(qǐng)題為“引線(xiàn)結(jié)構(gòu)”，于1996年9月12日提交，發(fā)明人為T(mén)homas DiStefano和John W.Smith，該申請(qǐng)也已轉(zhuǎn)讓給本受讓人，其內(nèi)容通過(guò)引用包括在此。另外，可以按共同轉(zhuǎn)讓的ThomasDiStefano的美國(guó)臨時(shí)專(zhuān)利申請(qǐng)中所教導(dǎo)的結(jié)構(gòu)制造依照本發(fā)明的引線(xiàn)，所述申請(qǐng)題為“彎曲的引線(xiàn)結(jié)構(gòu)”，于1996年9月12日提交，其內(nèi)容也通過(guò)引用包括在此。
如果要用圖9和10的組裝方法使用元件，那么如上述專(zhuān)利′964所述的，應(yīng)使引線(xiàn)尖端或第二端上的突起152具有適于由熱或壓力激勵(lì)的鍵合材料。在合適的鍵合材料中，可以使用的是易熔的鍵合材料。例如，當(dāng)引線(xiàn)或芯片觸點(diǎn)包含金時(shí)，鍵合材料可以包括一種金屬，該金屬被選成與金一起形成低熔點(diǎn)的易熔物質(zhì)，例如金屬選自由錫或鍺及其組合物組成的組。其它合適的鍵合材料包括擴(kuò)散型鍵合材料，它們適于在導(dǎo)電金屬層或主導(dǎo)體與芯片觸點(diǎn)之間形成一鍵合，無(wú)需形成液相；焊料；或承載金屬的聚合物成分。另一種方法是，通過(guò)如以上參照?qǐng)D1-8所討論的使引線(xiàn)與工具鍵合，使引線(xiàn)的每一尖端與相關(guān)的芯片觸點(diǎn)鍵合，不使引線(xiàn)向下彎曲。鍵合之后，可以將介電層110移離微電子元件162，以便使引線(xiàn)向下彎曲，并用以上參照?qǐng)D9和10的方式破壞易斷部分158。
如專(zhuān)利′964中進(jìn)一步揭示的，可將單個(gè)連接元件與包含許多芯片的整個(gè)大圓片的正表面或承載觸點(diǎn)的表面鍵合，或者將其與由若干各別的芯片或其它微電子元件組成的組件鍵合。另外，連接元件可以包括附加的引線(xiàn)或跡線(xiàn)(未示出)，它們?cè)诮殡娭С纸Y(jié)構(gòu)110的表面上延伸，或者在該結(jié)構(gòu)內(nèi)延伸，以便與多個(gè)芯片或微電子元件互連。
如圖11A-11H和圖12A-12H所示，用于制造圖7-10所示元件的過(guò)程首先從介電層110著手，在介電層110的上下表面分別有上述連續(xù)的金屬層200和210。如圖11B和12B所示，將光致抗蝕劑230和240施加在上下金屬層200和210上，并用光刻法蝕刻圖案。然后，如圖11C和12C所示，對(duì)上下層進(jìn)行腐蝕。如圖11D和12D所示，去除光致抗蝕劑，使介電層110的背后具有蝕刻圖案的金屬層。該過(guò)程在上金屬層中形成孔242和環(huán)244。環(huán)244將最終形成通路襯墊124的頂部。相同的工藝還在形成引線(xiàn)的每個(gè)區(qū)域相對(duì)兩側(cè)的上層中制出開(kāi)口246。開(kāi)口246確定了一個(gè)狹窄的橋接區(qū)，它將構(gòu)成易斷元件158。掩模和腐蝕工藝還在將形成引線(xiàn)的每個(gè)區(qū)域頂端附近的上金屬層中形成一個(gè)孔247，將在每個(gè)環(huán)244的中心形成另外一個(gè)孔249。在下層上的抗蝕刻圖案以及對(duì)下層的腐蝕還在介電層的下表面上形成各別的條或主導(dǎo)體148，以及構(gòu)成條148延續(xù)的跡線(xiàn)134。每條跡線(xiàn)134延伸至環(huán)244內(nèi)的一個(gè)孔249之下。用激光器和由鉬或另一種抗激光輻射材料形成的掩模252，在層110中形成孔154和155，這兩個(gè)孔從上表面穿過(guò)上金屬層中的孔247和249。在該工藝中，上金屬層還起掩模作用，并精確限定孔154和155的位置。然后施加另一種光致抗蝕劑，僅留下與孔249對(duì)準(zhǔn)的開(kāi)口，并在這些孔中形成導(dǎo)電通路襯墊124，致使每個(gè)通路襯墊與跡線(xiàn)134金屬鍵合。通路襯墊可以用傳統(tǒng)電鍍法或其它合適的淀積法形成(圖11F和12F)。利用下表面上的另一光致抗蝕劑，通過(guò)把導(dǎo)電鍵合材料電鍍到引線(xiàn)148的尖端區(qū)，形成突起152(圖11G和12G)。去除光致抗蝕劑后，用激光器進(jìn)一步融化上層開(kāi)口246內(nèi)的介電層，從而形成孔117，確定了構(gòu)成每條引線(xiàn)136結(jié)構(gòu)單元的細(xì)長(zhǎng)條介電材料。
依照本發(fā)明另一實(shí)施例的元件(圖13A-13C和圖14)在聚合物條341的上表面上只有一個(gè)導(dǎo)體348。導(dǎo)電金屬凸起或隆起352從導(dǎo)體348向下延伸穿過(guò)引線(xiàn)鍵合區(qū)聚合介電層341中的孔。易斷區(qū)358的寬度比引線(xiàn)的相鄰部分窄，但它包括金屬層或?qū)w348以及聚合物層341兩者。在該結(jié)構(gòu)中，引線(xiàn)沒(méi)有穿過(guò)其上表面的孔。當(dāng)使用引線(xiàn)時(shí)，如美國(guó)專(zhuān)利第5,390,844號(hào)所教導(dǎo)的，用鍵合工具將其鍵合。通過(guò)金屬層348的上表面加上熱能和超聲能，并通過(guò)金屬凸起352將能量傳遞至芯片上的觸點(diǎn)。將圖13A-13C和圖14中所示的引線(xiàn)接至介電支持結(jié)構(gòu)的中心區(qū)312和周邊區(qū)314，并且一般可以如以上參照?qǐng)D1-6所討論的進(jìn)行布置。同樣，可以用鍵合工具迫使每條引線(xiàn)向下移動(dòng)，以破壞各引線(xiàn)的易斷部分358。如圖14清楚所示，聚合物條341上表面上的單個(gè)導(dǎo)體或金屬層348與沿中心區(qū)或芯片載體312中介電層上表面316延伸的跡線(xiàn)334連續(xù)。鍵合后，引線(xiàn)具有如圖14所示的結(jié)構(gòu)，突起352與芯片的觸點(diǎn)366鍵合。由此，引線(xiàn)及相關(guān)跡線(xiàn)334與中心部分316上表面上端子324相連。依照本發(fā)明該實(shí)施例的連接元件和組件不在柔性引線(xiàn)上提供電勢(shì)參考導(dǎo)體，并因此不提供與這些參考導(dǎo)體相關(guān)的增強(qiáng)的電特性。但是，依照本發(fā)明該實(shí)施例的元件通過(guò)使用只帶一層薄金屬導(dǎo)體的聚合物引線(xiàn)條，提供了增強(qiáng)的適應(yīng)性和耐疲勞性。如圖13D所示，依照該一般結(jié)構(gòu)的引線(xiàn)具有一易斷部分358′，在聚合物層341′中形成中斷，以便只通過(guò)金屬層348′的一狹窄部分橋接易斷部分358′。
圖15a-15c示出了依照一相反結(jié)構(gòu)的引線(xiàn)。該引線(xiàn)包含具有上下表面的聚合物層441和位于條441下表面上的單一金屬層或?qū)w448。同樣，易斷部分458由一窄小的引線(xiàn)區(qū)構(gòu)成，它具有聚合物層和金屬層兩者。由可鍵合材料452形成的小突起從下金屬層448向下延伸。該引線(xiàn)也只具有由層448構(gòu)成的單個(gè)主導(dǎo)體。在連接元件中，導(dǎo)體或?qū)?48與支持結(jié)構(gòu)下表面上的跡線(xiàn)(未示出)連續(xù)。每條這樣的跡線(xiàn)可以與支持結(jié)構(gòu)下表面上的端子相連，或者與通過(guò)與上述相似的通路結(jié)構(gòu)與支持結(jié)構(gòu)上表面上的端子相連。圖15b所示的引線(xiàn)與之類(lèi)似，只是該引線(xiàn)的易斷部分458′去除了聚合物層441，在引線(xiàn)的鍵合區(qū)也有與突起452′對(duì)準(zhǔn)的孔454，以便如以上參照?qǐng)D4所討論的，用一鍵合工具進(jìn)行鍵合。
容易理解，不脫離權(quán)利要求所限定的本發(fā)明可以利用上述特征的許多變化和組合。僅作為舉例，上述專(zhuān)利和PCT出版物公開(kāi)了引線(xiàn)的許多結(jié)構(gòu)和圖案。這些圖案中的任何一種都可以依照本發(fā)明的原理制作。例如，圖1-6示出了這樣一種結(jié)構(gòu)，在該結(jié)構(gòu)中，引線(xiàn)和跡線(xiàn)從芯片周邊處的觸點(diǎn)“扇入”或向內(nèi)延伸至覆蓋在芯片中心區(qū)的端子。但是，本發(fā)明也適用于“扇出”結(jié)構(gòu)，在該結(jié)構(gòu)中引線(xiàn)向外延伸至芯片周邊之外；或者適用于一種“扇入-扇出”結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)具有向內(nèi)延伸至支持結(jié)構(gòu)中心區(qū)上各端子的引線(xiàn)和跡線(xiàn)，還具有向外延伸至支持結(jié)構(gòu)周邊區(qū)上各端子的引線(xiàn)和跡線(xiàn)。實(shí)際上，本發(fā)明的特征基本上適用于任何包括柔性引線(xiàn)結(jié)構(gòu)的微電子連接元件。除了這里所述的特殊制造方法之外，可以使用許多制造方法來(lái)制造上述結(jié)構(gòu)。由于不脫離本發(fā)明可以使用上述特征的這些和其它變化和組合，所以應(yīng)把以上對(duì)較佳實(shí)施例的描述看成是說(shuō)明，而不是如權(quán)利要求所限定的作為對(duì)本發(fā)明的限制。
權(quán)利要求
1.一種微電子連接元件，其特征在于，包括(a)其上具有端子的介電支持結(jié)構(gòu)；(b)多條柔性引線(xiàn)，它們連接于所述襯底，每條所述引線(xiàn)包括一柔性介電構(gòu)件、至少與一個(gè)所述端子相連的主導(dǎo)體以及沿介電構(gòu)件同向延伸的參考導(dǎo)體。
2.如權(quán)利要求1所述的元件，其特征在于，每個(gè)所述柔性介電構(gòu)件是具有上下表面的介電條，每條所述引線(xiàn)的主導(dǎo)體覆蓋在該引線(xiàn)中介電條的一個(gè)所述表面上，并且參考導(dǎo)體覆蓋在該引線(xiàn)中介電條的另一表面上。
3.如權(quán)利要求2所述的元件，其特征在于，所述介電支持結(jié)構(gòu)具有上下表面，并且所述端子位于所述襯底的一個(gè)所述表面上。
4.如權(quán)利要求3所述的元件，其特征在于，所述介電條的所述上下表面分別與所述支持結(jié)構(gòu)的上下表面連續(xù)。
5.如權(quán)利要求4所述的元件，其特征在于，所述介電條和所述支持結(jié)構(gòu)相互形成一整體。
6.如權(quán)利要求5所述的元件，其特征在于，所述介電條和所述支持結(jié)構(gòu)具有相同的厚度。
7.如權(quán)利要求3所述的元件，其特征在于，還包括一導(dǎo)電的第一電勢(shì)參考元件，它覆蓋在所述支持結(jié)構(gòu)的一個(gè)所述表面上，至少有一些所述引線(xiàn)的所述參考導(dǎo)體與所述電勢(shì)參考元件電氣連接。
8.如權(quán)利要求7所述的元件，其特征在于，所述第一電勢(shì)參考元件覆蓋在所述支持結(jié)構(gòu)的所述上表面上，并且所述第一電勢(shì)參考元件中開(kāi)有孔，所述端子位于所述孔中所述支持結(jié)構(gòu)的所述上表面上，至少有一些所述端子與所述第一電勢(shì)參考元件電氣隔離，所述引線(xiàn)的所述參考導(dǎo)體覆蓋在所述介電條的所述上表面上并且與所述第一電勢(shì)參考元件連續(xù)，所述引線(xiàn)的所述主導(dǎo)體位于所述介電條的下表面上。
9.如權(quán)利要求8所述的元件，其特征在于，還包括從至少一些所述端子延伸至所述支持結(jié)構(gòu)之下表面的導(dǎo)電通路，至少有一些所述引線(xiàn)的主導(dǎo)體與所述通路相連。
10.如權(quán)利要9所述的元件，其特征在于，還包括導(dǎo)電跡線(xiàn)，它們沿所述支持結(jié)構(gòu)的下表面延伸并將至少一些所述通路與至少一些所述主導(dǎo)體電氣連接。
11.如權(quán)利要求10所述的元件，其特征在于，至少一些所述主導(dǎo)體與所述跡線(xiàn)連續(xù)。
12.如權(quán)利要求7所述的元件，其特征在于，至少一個(gè)所述端子與所述第一電勢(shì)參考元件電氣連接。
13.如權(quán)利要求12所述的元件，其特征在于，至少一個(gè)所述引線(xiàn)的主導(dǎo)體與所述第一電勢(shì)參考元件電氣連接。
14.如權(quán)利要求13所述的元件，其特征在于，還包括第二電勢(shì)參考元件，它覆蓋在與第一電勢(shì)參考元件相對(duì)的所述支持結(jié)構(gòu)的一側(cè)，并與所述第一電勢(shì)參考元件電氣隔離，至少一個(gè)所述端子以及至少一個(gè)所述引線(xiàn)的主導(dǎo)體與所述第二電勢(shì)參考元件電氣連接。
15.如權(quán)利要求3所述的元件，其特征在于，所述導(dǎo)體由厚度大約為10微米或更薄的金屬形成。
16.如權(quán)利要求15所述的元件，其特征在于，所述導(dǎo)體由厚度大約為5微米或更薄的金屬形成。
17.如權(quán)利要求16所述的元件，其特征在于，所述金屬的厚度在大約2微米和大約5微米之間。
18.如權(quán)利要求15所述的元件，其特征在于，所述金屬選自銅和銅合金組成的組。
19.一種微電子連接元件，其特征在于，包括(a)具有方向相反的上下表面的介電支持結(jié)構(gòu)；(b)多條柔性引線(xiàn)，它們連接于所述襯底，每條所述引線(xiàn)包括具有上下表面的柔性介電條、位于介電條一個(gè)表面上的主導(dǎo)體以及位于介電條相反表面上的參考導(dǎo)體。
20.如權(quán)利要求19所述的元件，其特征在于，所述介電條和支持結(jié)構(gòu)作為普通柔性介電片的一部分相互形成一整體。
21.如權(quán)利要求19所述的元件，其特征在于，還包括第一電勢(shì)參考元件，它與至少一些覆蓋在所述支持結(jié)構(gòu)一表面上的所述參考導(dǎo)體電氣連接。
22.如權(quán)利要求19所述的元件，其特征在于，還包括端子，它們位于所述支持結(jié)構(gòu)的一個(gè)表面上，所述支持結(jié)構(gòu)與至少一些所述主導(dǎo)體電氣連接。
23.一種包含權(quán)利要求2、3、8、15或19所述元件的組件，其特征在于，還包括一微電子元件，該微電子元件的正表面面對(duì)所述支持結(jié)構(gòu)和所述介電條的下表面，并在所述正表面上具有觸點(diǎn)，所述引線(xiàn)的所述主導(dǎo)體與所述觸點(diǎn)相連，所述引線(xiàn)的所述參考導(dǎo)體延伸至所述觸點(diǎn)的附近。
24.如權(quán)利要求23所述的組件，其特征在于，所述微電子元件是一半導(dǎo)體芯片。
25.一種微電子連接元件，其特征在于，包括(a)支持結(jié)構(gòu)；和(b)一條或多條柔性引線(xiàn)，每條所述引線(xiàn)包括一個(gè)連接部分，該連接部分的第一端連接至所述支持結(jié)構(gòu)，第二端遠(yuǎn)離所述第一端，每條這樣的引線(xiàn)包括具有方向相反的上下表面的聚合物條以及覆蓋在一個(gè)所述表面上的第一金屬層，所述第一導(dǎo)電層的厚度小于10微米。
26.如權(quán)利要求25所述的元件，其特征在于，所述第一導(dǎo)電層是金屬層。
27.如權(quán)利要求26所述的元件，其特征在于，所述第一金屬導(dǎo)電層的厚度在大約2微米和大約5微米之間。
28.如權(quán)利要求25所述元件，其特征在于，每條所述引線(xiàn)還包括第二導(dǎo)電層，它覆蓋在另一所述表面上，所述第二導(dǎo)電層的厚度小于10微米。
29.如權(quán)利要求25所述的元件，其特征在于，所述聚合物條的厚度在大約10微米和大約50微米之間。
30.一種微電子連接元件，其特征在于，包括(a)確定一間隙的支持結(jié)構(gòu)；(b)一條或多條延伸跨過(guò)所述間隙的引線(xiàn)，每條所述引線(xiàn)包括一個(gè)連接部分，該連接部分具有連接于位于間隙一側(cè)的所述支持結(jié)構(gòu)上的第一端，以及第二端，每條所述引線(xiàn)還包括一個(gè)易斷部分，連接部分的第二端通過(guò)該易斷部分與支持結(jié)構(gòu)相連，每條所述引線(xiàn)的連接部分包括延伸至所述連接部分第二端的柔性聚合物層，以及一層或多層覆蓋在所述聚合物層上的金屬層，易斷部分沒(méi)有所述聚合物層，但包括一層或多層所述金屬層。
31.如權(quán)利要求30所述的元件，其特征在于，所述一層或多層金屬層包括兩層金屬層，它們位于所述聚合物層的相反表面上，所述易斷部分只包括一層所述金屬層。
32.如權(quán)利要求31所述的元件，其特征在于，所述一層所述金屬層的厚度小于大約10微米。
33.如權(quán)利要求32所述的元件，其特征在于，所述金屬層在所述易斷部分的寬度小于所述金屬層在所述引線(xiàn)相鄰部分的寬度。
34.一種微電子連接元件，其特征在于，包括一支持結(jié)構(gòu)和一條或多條引線(xiàn)，每條所述引線(xiàn)包括一個(gè)連接部分，該連接部分的第一端連接至所述支持結(jié)構(gòu)，第二端遠(yuǎn)離第一端，每個(gè)所述連接部分包括具有方向相反的上下表面的聚合物條、覆蓋在一個(gè)所述表面上的第一金屬層以及從所述金屬層向下延伸并從相鄰于所述第二端的引線(xiàn)向下凸起的金屬突起。
35.如權(quán)利要求34所述的元件，其特征在于，每層所述第一金屬層位于相關(guān)聚合物條的上表面上，每個(gè)所述突起延伸穿過(guò)聚合物條。
36.如權(quán)利要求35所述的元件，其特征在于，每層所述第一金屬層位于相關(guān)聚合物條的下表面上。
37.如權(quán)利要求36所述的元件，其特征在于，每根聚合物條具有一孔，該孔從聚合物條的上表面至少部分穿過(guò)所述聚合物條，與突起對(duì)準(zhǔn)。
38.如權(quán)利要求37所述的元件，其特征在于，每條所述引線(xiàn)還包括在聚合物條的頂部分覆蓋所述聚合物條的第二金屬層，所述第二金屬層延伸至引線(xiàn)的第二端并具有一孔，該孔與所述聚合物條中的孔對(duì)準(zhǔn)并與該引線(xiàn)的突起對(duì)準(zhǔn)。
39.一種微電子連接元件，其特征在于，包括一支持結(jié)構(gòu)和一條或多條引線(xiàn)，每條所述引線(xiàn)包括一個(gè)連接部分，該連接部分的第一端連接至所述支持結(jié)構(gòu)，第二端遠(yuǎn)離第一端，每個(gè)所述連接部分包括具有方向相反的上下表面的聚合物條，覆蓋在聚合物條下表面上的第一金屬層，以及覆蓋在所述聚合物條上表面上的第二金屬層，兩層所述金屬層延伸至與引線(xiàn)第二端相鄰的鍵合區(qū)，所述第二金屬層和所述聚合物條具有在所述鍵合區(qū)相互對(duì)準(zhǔn)的孔。
40.一種微電子連接元件，其特征在于，包括一支持結(jié)構(gòu)和一條或多條引線(xiàn)，每條所述引線(xiàn)包括一個(gè)連接部分，該連接部分的第一端連接至所述支持結(jié)構(gòu)，第二端遠(yuǎn)離第一端，每個(gè)所述連接部分包括具有方向相反的上下表面的聚合物條，覆蓋在聚合物條下表面上的第一金屬層，所述第一金屬層延伸至與引線(xiàn)第二端相鄰的鍵合區(qū)，每根聚合物條在所述鍵合區(qū)具有一個(gè)從所述上表面延伸至少部分穿過(guò)所述聚合物層的孔。
41.一種將如權(quán)利要求37、38、39或40所述的連接元件與一具有觸點(diǎn)的微電子元件鍵合的方法，其特征在于，包括以下步驟將引線(xiàn)的第二端與元件的觸點(diǎn)并列放置，并通過(guò)將鍵合工具插入所述引線(xiàn)的孔內(nèi)使引線(xiàn)與觸點(diǎn)鍵合，致使鍵合工具與第一金屬層接合，并將通過(guò)鍵合工具將能量施加給第一金屬層。
全文摘要
一種微電子連接元件(62)具有柔性引線(xiàn)(36),引線(xiàn)由帶金屬導(dǎo)體的聚合物條(46,50)形成。金屬導(dǎo)體(46,50)可以非常薄,希望其厚度小于5微米,并提供良好的耐疲勞性。每根聚合物條(46,50)上可以具有兩個(gè)導(dǎo)體,一個(gè)起主導(dǎo)體或信號(hào)導(dǎo)體的作用,用于與芯片(62)上的一個(gè)觸點(diǎn)或其它微電子元件連通,另一個(gè)起電勢(shì)參考導(dǎo)體或接地導(dǎo)體的作用。引線(xiàn)上的電勢(shì)參考導(dǎo)體增強(qiáng)了的抗串?dāng)_能力。
文檔編號(hào)H01R12/04GK1196869SQ96197033
公開(kāi)日1998年10月21日 申請(qǐng)日期1996年9月18日 優(yōu)先權(quán)日1995年9月18日
發(fā)明者約瑟夫·菲耶爾斯塔, 約翰·W·施密斯 申請(qǐng)人:德塞拉股份有限公司