改善嵌入式管芯封裝中管芯背膜上激光標(biāo)記對(duì)比度的方法
【專利摘要】本申請(qǐng)公開了改善嵌入式管芯封裝中的管芯背膜上的激光標(biāo)記對(duì)比度的方法。一種裝置，包括：管芯，該管芯包括帶有接觸點(diǎn)的器件側(cè)；以及被放置在管芯的器件側(cè)的層疊載具；以及被放置在管芯的背面上的膜，膜包括可標(biāo)記材料，該可標(biāo)記材料包括至少20%的標(biāo)記對(duì)比度。一種方法，包括：在鄰近管芯的器件側(cè)形成層疊載具的主體；以及在管芯的背面上形成膜，該膜包括可標(biāo)記材料，該可標(biāo)記材料包括至少20%的標(biāo)記對(duì)比度。一種裝置，包括：封裝，該封裝包括被放置在載具中的微處理器；微處理器的背面上的膜，該膜包括可標(biāo)記材料，該可標(biāo)記材料包括至少20%的標(biāo)記對(duì)比度；以及被耦合到載具的多個(gè)導(dǎo)電柱的至少一部分的印刷電路板。
【專利說(shuō)明】改善嵌入式管芯封裝中管芯背膜上激光標(biāo)記對(duì)比度的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]用于微電子設(shè)備的封裝。
[0002]相關(guān)技術(shù)描述
[0003]包括將硅管芯(例如，微處理器)通過(guò)機(jī)械或電子方式附著到襯底或其他載具的方法在內(nèi)的微電子封裝技術(shù)繼續(xù)得到改進(jìn)和改善。無(wú)焊點(diǎn)疊層(BBUL)技術(shù)是封裝體系結(jié)構(gòu)的一種方法。除了其優(yōu)點(diǎn)之外，BBUL還消除了對(duì)裝配的需要，消除了先前的焊球互連(例如，倒裝芯片互連)，減少了由于管芯-襯底的熱膨脹系數(shù)(CTE失配)引起的對(duì)管芯的低k電介質(zhì)的應(yīng)力，并通過(guò)消除核心和倒裝芯片互連減少了封裝電感，以便得到改善的輸入/輸出(I/O)和電源傳輸性能。
[0004]諸如移動(dòng)電話、個(gè)人數(shù)字助理和數(shù)碼相機(jī)等的便攜式電子設(shè)備正變得越來(lái)越緊湊，同時(shí)它們的功能還在增加。對(duì)處理能力方面的更多功能的需求以及對(duì)更小的集成電路封裝外形的需求已經(jīng)帶動(dòng)裝配件技術(shù)走進(jìn)了這樣的電子設(shè)備。示例包括倒裝芯片或直接芯片附著。嵌入式管芯封裝(例如，BBUL封裝)是提供超過(guò)倒裝芯片或直接芯片附著技術(shù)的多種優(yōu)點(diǎn)的封裝技術(shù)。這樣的優(yōu)點(diǎn)包括成本、z高度、改善的焊點(diǎn)管腳間距可縮放性和x、y形狀因子的減少。
[0005]便攜式電子設(shè)備的生產(chǎn)商和消費(fèi)者期望設(shè)備中使用的芯片或封裝包含諸如公司徽標(biāo)、管腳定向、制造歷史(例如批號(hào)、時(shí)間/日期跟蹤能力等等)等的識(shí)別標(biāo)記，以便可以識(shí)別具體的芯片和/或封裝。傳統(tǒng)上，借助于晶片形成中的激光標(biāo)記，識(shí)別標(biāo)記被放置在外部封裝上。設(shè)備的小型化使得傳統(tǒng)封裝消失，且給傳統(tǒng)的識(shí)別標(biāo)記留下很少的空間。
[0006]管芯背面膜被用于封裝技術(shù)，包括與移動(dòng)電話和平板平臺(tái)相關(guān)的封裝技術(shù)。這些膜提供多種功能性，例如管芯破裂保護(hù)以及用于單元級(jí)識(shí)別的激光可標(biāo)記表面。為了在管芯背面膜上提供質(zhì)量識(shí)別標(biāo)記，標(biāo)記應(yīng)是可讀的。這在制造廠中提供了最高舒適水平，這因?yàn)槿绻枰脑捒偸窃谏a(chǎn)車間得到檢驗(yàn)。對(duì)于可讀的識(shí)別標(biāo)記，人類和機(jī)器視覺系統(tǒng)兩者均要求合適水平的對(duì)比度。在諸如BBUL等的管芯嵌入式封裝技術(shù)中，在襯底構(gòu)建之前，使用管芯背面膜來(lái)將管芯結(jié)合到面板。然而，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，在裁切(depaneling)之后并將封裝與犧牲芯隔離開來(lái)之后，主要是由于在BBUL封裝的裝配期間所使用的熱機(jī)械處理操作，管芯背面膜表面不再是合適的激光可標(biāo)記表面。結(jié)果，不存在用于維護(hù)BBUL封裝中的單元水平識(shí)別的可用策略。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0007]圖1不出包括被嵌入在層疊載具中的管芯的微電子封裝的一部分的一種實(shí)施方式的剖視圖。
[0008]圖2示出帶有附加到其相對(duì)側(cè)的犧牲銅箔的犧牲襯底的剖面分解側(cè)視圖。
[0009]圖3示出在形成載具的一個(gè)部分的工藝中在銅箔上引入接觸且在該接觸上引入電介質(zhì)層之后圖2的結(jié)構(gòu)。
[0010]圖4示出在圖3的結(jié)構(gòu)的相對(duì)側(cè)上引入管芯之后圖3的結(jié)構(gòu)。[0011]圖5示出在管芯上引入電介質(zhì)材料之后圖4的結(jié)構(gòu)。
[0012]圖6示出在電介質(zhì)層中開啟通孔之后圖5的結(jié)構(gòu)。
[0013]圖7示出在通孔中引入導(dǎo)電材料并圖案化電介質(zhì)上的導(dǎo)電層或?qū)щ娋€之后圖6的結(jié)構(gòu)。
[0014]圖8示出在圖7的結(jié)構(gòu)的相對(duì)側(cè)上引入相繼的電介質(zhì)材料層和導(dǎo)電材料層(第二層)之后圖7的結(jié)構(gòu)。
[0015]圖9示出在圖8的結(jié)構(gòu)的相對(duì)側(cè)上引入相繼的電介質(zhì)材料層和導(dǎo)電材料層(第三層和第四層)之后圖8的結(jié)構(gòu)，其中最終導(dǎo)電材料層由焊墊或焊盤以及在最終的導(dǎo)電材料層上引入的電介質(zhì)材料界定。
[0016]圖10示出在圖9的結(jié)構(gòu)的相對(duì)側(cè)上形成到最終導(dǎo)電材料層的各個(gè)焊盤或連接盤的開口之后圖9的結(jié)構(gòu)。
[0017]圖11示出在將圖10的結(jié)構(gòu)分隔成單個(gè)封裝且經(jīng)歷電磁輻射標(biāo)記工藝之后圖10的結(jié)構(gòu)。
[0018]圖12闡釋計(jì)算設(shè)備的示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0019]圖1示出根據(jù)一種實(shí)施方式的微電子封裝的剖視圖。正如圖1所闡釋的，微電子封裝100利用無(wú)凸點(diǎn)疊層(BBUL)技術(shù)。微電子封裝100包括載具120 (層疊載具)和管芯110，該管芯110 (微處理器管芯等)以器件側(cè)向下地嵌入在載具120中(如圖所示)。管芯110和載具120彼此處于直接物理接觸(例如，不存在將管芯110連接到載具120的焊接凸點(diǎn))。
[0020]在一種實(shí)施方式中，管芯110是具有大約150微米(μ m)厚度的硅管芯或類似物。在另一示例中，管芯110可以是具有少于150 μ m (例如從50μπι到150 μ m)的厚度的硅管芯或類似物。應(yīng)明白，管芯110的其他厚度是可能的。在另一實(shí)施方式中，管芯110可以是帶有管芯110的背面上的接觸的穿硅通孔(TSV)管芯。
[0021]參見圖1，載具120包括多個(gè)疊層，這些疊層包括電介質(zhì)層130 (示出了四個(gè))(例如ABF)以及通過(guò)連接盤145提供到管芯(電源、地、輸入/輸出等等)的連接的例如銅或銅合金(與導(dǎo)電通孔142或類似物連接)的導(dǎo)電層140 (示出了四個(gè))，連接盤145界定了最終導(dǎo)電層140 (即，如圖所示的最下部導(dǎo)電層)。管芯110在其器件側(cè)直接連接到載具120的連接盤145或?qū)щ娡住?br> [0022]圖1也示出載具120的表面165上的接觸180 (如圖可見的頂面)。接觸180連接至IJ載具120的一個(gè)或多個(gè)導(dǎo)電層140。接觸180提供(除了柱子150之外的)另外的布線機(jī)會(huì)以便傳送去往或來(lái)自微電子封裝100的信號(hào)。接觸180允許用于封裝的附加互連點(diǎn)以及用于諸如存儲(chǔ)器設(shè)備或微處理器(可能被包含在封裝中)等的將要電連接到載具120的第二設(shè)備的接觸點(diǎn)，以便形成微電子封裝100或?qū)盈B封裝(“POP”)結(jié)構(gòu)。圖1示出封裝185，其包括通過(guò)焊料連接195連接到載具120的管芯190A和管芯190B。
[0023]如圖1中所示出，電介質(zhì)材料環(huán)繞微電子封裝100的管芯110的橫向側(cè)壁。覆蓋在管芯110的背面上的是管芯背面膜(DBF) 160。在一種實(shí)施方式中，DBF160是包括至少20%的標(biāo)記對(duì)比度的可標(biāo)記材料。代表性地，DBF160是包括聚合物基質(zhì)、填料、顏料/染料、粘合增進(jìn)劑和溶劑的多元組分。在一種實(shí)施方式中，聚合物基質(zhì)包括諸如環(huán)氧樹脂(例如多官能環(huán)氧樹脂)等的樹脂和硬化劑(例如，苯酚酚醛)，且可選地包括增韌劑。樹脂和硬化劑通常決定了膜的整體熱機(jī)械性質(zhì)。增韌劑通常給材料提供撓性。
[0024]在一種實(shí)施方式中，填料材料包括具有在100納米(nm)或更小量級(jí)的平均粒徑的微粒。在另一實(shí)施方式中，填料材料的平均粒徑小于lOOnm。在進(jìn)一步的實(shí)施方式中，填料材料的平均粒徑是50nm或更小。不希望受到理論約束，認(rèn)為填料及其粒徑影響材料的模量及其可標(biāo)記性性質(zhì)，對(duì)于激光標(biāo)記來(lái)說(shuō)尤其如此。在一種實(shí)施方式中，諸如二氧化硅納米填料等的填料具有50nm的平均粒徑，且以總的材料組分的20重量百分?jǐn)?shù)到50重量百分?jǐn)?shù)的量存在。在另一實(shí)施方式中，填料以20重量百分?jǐn)?shù)到40重量百分?jǐn)?shù)的量存在。再次不希望受到理論約束，認(rèn)為由于納米二氧化硅相比于例如微米尺寸的微粒增加了二氧化硅微粒的表面積，故納米二氧化硅的存在增強(qiáng)了對(duì)比度，由此顯著地增加了激光標(biāo)記的區(qū)域相對(duì)于底層背景的散射。如在此描述的，激光標(biāo)記的對(duì)比度是指由二維(2D)ID讀取器照明光線從標(biāo)記散射和不從周圍膜表面散射而實(shí)現(xiàn)的灰度值差。在激光標(biāo)記工藝中，認(rèn)為諸如2D ID電磁輻射源(例如，摻釹釔鋁柘榴石(Nd:YAG)激光器)等的激光器燒灼DBF160中的有機(jī)材料，由此暴露填料材料。在一種實(shí)施方式中，標(biāo)記工藝基于熱激光燒蝕，該熱激光燒蝕的燒蝕閾值能流低于填料材料(例如，二氧化硅微粒)的燒蝕且高于有機(jī)聚合物的燒蝕。作為燒蝕的結(jié)果，有機(jī)聚合物被燒蝕掉，但光散射填料材料(例如，二氧化硅微粒)保持被合并在膜中。填料材料提供光線對(duì)比度。
[0025]納米二氧化硅微粒的存在傾向于在用來(lái)將已完成的封裝從犧牲襯底分離的諸如濕噴砂工藝等的處理步驟中調(diào)節(jié)膜蝕刻速率。在相比于嵌入式封裝中的有機(jī)層更大的管芯背面膜蝕刻速率選擇性中，可以看出膜蝕刻速率的調(diào)節(jié)。
[0026]在一種實(shí)施方式中，DBF160包括在可見波長(zhǎng)區(qū)域中具有最大光吸收或Amax的有機(jī)染料。通常，染料或顏料是在DBF160中用來(lái)提供激光標(biāo)記對(duì)比度的著色劑。有機(jī)染料的示例包括帶有反應(yīng)性官能團(tuán)的有機(jī)染料，例如，胺/環(huán)氧樹脂/偶氮官能團(tuán)也可以充當(dāng)固化促進(jìn)劑。
[0027]在一種實(shí)施方式中，DBF160的組分也可以包括粘合增進(jìn)劑和溶劑。
[0028]以下是用于包括合適的可標(biāo)記性的BBUL應(yīng)用的合適的DBF的代表性實(shí)施方式(“BBUL DBF”)。
【權(quán)利要求】
1.一種裝置，包括: 包括第一側(cè)和相對(duì)的第二側(cè)的管芯，所述相對(duì)的第二側(cè)包括帶有接觸點(diǎn)的器件側(cè)；以及 包括主體的層疊載具，所述主體包括被放置在所述管芯的第二側(cè)的導(dǎo)電材料和電介質(zhì)材料的多個(gè)交替層、以及被圖案化成多個(gè)焊盤的最終導(dǎo)電層；以及 被放置在所述管芯的第一側(cè)的膜，所述膜包括可標(biāo)記材料，所述可標(biāo)記材料包括至少20%的標(biāo)記對(duì)比度。
2.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述膜包括具有100納米或小于100納米的平均粒徑的二氧化硅微粒。
3.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述膜包括具有50納米的平均粒徑的二氧化硅微粒。
4.如權(quán)利要求2所述的裝置，其特征在于，所述二氧化硅微粒包括所述膜的組分的總重量的20%到50%。
5.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述膜包括染料材料，所述染料材料包括可見波長(zhǎng)區(qū)域中的最大光吸收。
6.如權(quán)利要求4所述的裝置，其特征在于，所述膜包括基樹脂和增韌劑。
7.一種方法，包括: 形成鄰近管芯的器件側(cè)的層 疊載具的主體，所述層疊載具的主體包括導(dǎo)電材料和電介質(zhì)材料的多個(gè)交替層，其中最終導(dǎo)電層被圖案化成多個(gè)焊盤，其中所述導(dǎo)電材料層中的至少一個(gè)被耦合到所述管芯的器件；以及 在所述管芯的背面上形成膜，所述膜包括可標(biāo)記材料，所述可標(biāo)記材料包括至少20%的標(biāo)記對(duì)比度。
8.如權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，進(jìn)一步包括標(biāo)記所述膜。
9.如權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，所述標(biāo)記包括用電磁輻射來(lái)標(biāo)記。
10.如權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，所述膜包括具有100納米或小于100納米的粒徑的二氧化硅微粒。
11.如權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，所述膜包括具有50納米的平均粒徑的二氧化硅微粒。
12.如權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，所述膜包括染料材料，所述染料材料包括可見波長(zhǎng)區(qū)域中的最大光吸收。
13.一種裝置，包括: 包括被放置在載具中的微處理器的封裝， 所述微處理器包括第一側(cè)和相對(duì)的第二側(cè)，所述相對(duì)的第二側(cè)包括器件側(cè)， 所述載具包括主體，所述主體包括被放置在所述管芯的第二側(cè)的導(dǎo)電材料和電介質(zhì)材料的多個(gè)交替層、以及界定多個(gè)焊盤的最終導(dǎo)電材料層； 在所述微處理器的第一側(cè)上的膜，所述膜包括可標(biāo)記材料，所述可標(biāo)記材料包括至少20%的標(biāo)記對(duì)比度；以及 被耦合到所述載具的所述多個(gè) 導(dǎo)電柱的至少一部分的印刷電路板。
14.如權(quán)利要求13所述的裝置，其特征在于，所述膜包括具有100納米或更小的平均粒徑的二氧化硅微粒。
15.如權(quán)利要求13所述的裝置，其特征在于，所述膜包括具有50納米的平均粒徑的二氧化硅微粒。
16.如權(quán)利要求15所述的裝置，其特征在于，所述二氧化硅微粒包括所述膜的組分的總重量的20%到50%。
17.如權(quán)利要求13所述的裝置，其特征在于，所述膜包括染料材料，所述染料材料包括基樹脂和增韌劑。
18.如權(quán)利要求13所述的裝置，其特征在于，所述膜包括可見波長(zhǎng)區(qū)域中的最大光吸收 。
【文檔編號(hào)】H01L23/544GK103887281SQ201310713691
【公開日】2014年6月25日 申請(qǐng)日期:2013年12月20日 優(yōu)先權(quán)日:2012年12月21日
【發(fā)明者】M·A·奧卡, R·N·馬內(nèi)帕利, D·徐, Y·金岡, S·L·沃倫諾夫, D·H·孫 申請(qǐng)人:英特爾公司