專利名稱：裝有芯片封裝的電路基板的端電極及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的是一種芯片封裝、一種芯片載體和用于制造該芯片載體的方法、一種用于電路基板的端電極和用于制作該端電極的方法、以及包括安裝在電路基板上的上述芯片封裝的復(fù)合體(此后將“安裝了芯片封裝的復(fù)合體”簡稱為復(fù)合體)。
近年來，LSI(大規(guī)模集成電路)的集成度顯著地提高了，因此一個LSI芯片的引腳數(shù)目也在增多。對于采用LSI芯片封裝的電子設(shè)備來說，卻希望減小其大小和厚度，因而發(fā)展了一些高密度安裝技術(shù)，用于將LSI芯片以高密度安裝在電路基板上。對這樣的LSI芯片封裝的形狀和結(jié)構(gòu)提出了各種建議(參見NIKKEI ELECTRONICS1993.8.2,No.587,“LSI封裝展望，促進(jìn)高密度安裝”，pp93-99)。
在本說明書中，“芯片載體”指的是包括端電極(用于和LSI芯片的電極相連接)和接觸電極(用于和電路基板相連接)的基片；“芯片封裝”指的是其上安裝了LSI芯片的芯片載體；芯片封裝作為一個整體安裝在一個電路基板上，形成一個“安裝了芯片封裝的復(fù)合體”。
下面將概略地介紹將常規(guī)芯片封裝安裝在一個電路基板上的已知方法。
首先，芯片載體是以如下的方式來形成的。通過采用激光束或者沖模技術(shù)，在一個印刷電路板上形成通路孔。除了采用印刷電路板之外，也可以采用陶瓷板。在印刷電路板上預(yù)先形成了端電極。此后，通過電鍍或類似技術(shù)使印刷電路板中的內(nèi)部導(dǎo)體與端電極相連接。其后，采用小片接合方式將LSI芯片以朝上的狀態(tài)粘結(jié)在上述芯片載體的上表面上，再采用絲焊接方式將LSI芯片的電極焊盤與芯片載體上表面上的端電極相連接。在所獲得的組合產(chǎn)品上，采用模塑樹脂來覆蓋LSI芯片和焊絲，從而密封該組合產(chǎn)品。
其次，采用印刷和類似方法，在設(shè)置在印刷電路板下表面(亦即在將芯片封裝安裝在電路基板上時與電路基板相對的表面)上的電極上形成一層焊料層。此后，采用紅外線回流或類似技術(shù)來熔化上述焊料層，形成焊球(其直徑大約為700μm)。這樣，就獲得了芯片載體。也可以將預(yù)先準(zhǔn)備好的焊料球粘結(jié)在芯片載體的端電極上，從而獲得芯片封裝。
再其次，將芯片封裝置于這樣的位置上，亦即使上述焊料球位于電路基板上的預(yù)定位置上。此后，將芯片封裝置于電路基板上，采用紅外線回流或類似技術(shù)熔化上述焊料球，從而使芯片封裝下表面上的端電極與電路基板上的端電極相連接。這樣，就獲得了安裝了芯片封裝的復(fù)合體。
然而，上述已知技術(shù)存在如下的問題1．由于為了使芯片載體的端電極與LSI芯片的電極焊盤相連接而進(jìn)行了絲焊，因此芯片載體所占據(jù)的面積大于LSI芯片的面積。另外，由于在絲焊連接之后進(jìn)行模塑樹脂密封，因此所獲得的芯片封裝的厚度大于焊絲的環(huán)線高度。這一點阻礙了芯片封裝大小和厚度的減小。
2．由于信號需要通過具有較長長度的焊絲，輸入/輸出信號有可能被延遲，因此降低了芯片封裝的高頻特性，使芯片封裝有可能產(chǎn)生噪音。
3．成陣列地配置于芯片封裝下表面上的焊料球妨礙了LSI芯片上的端子之間距離的減小。一般說來，焊料球之間需要有大約1mm的路離。
4．焊料球的大小決定了芯片封裝和電路基板之間的距離。換句話說，芯片封裝和電路基板之間的間距不可能小于焊料球的大小。
5．當(dāng)芯片載體是采用不同于電路基板的材料制成時，由熱沖擊所產(chǎn)生的應(yīng)力將會集中在焊料連接部分上，因而造成裂縫，其結(jié)果會增大焊料連接部分的電阻。
本發(fā)明提供的芯片載體包括具有上表面、下表面和內(nèi)部導(dǎo)線；在載體的上表面上所形成的多個端電極，這些端電極使LSI芯片和內(nèi)部導(dǎo)線之間實現(xiàn)電氣連接；在載體的下表面上形成了多個凹入部位，用于使一個電路基板上的多個電極與上述內(nèi)部導(dǎo)線之間實現(xiàn)電氣連接，這些凹入部位與內(nèi)部導(dǎo)體相電氣連接。
在本發(fā)明的一種實施例中，上述芯片載體進(jìn)一步包括多個接觸電極，它們與電路基板上的電極相連接，上述接觸電極被埋設(shè)在相應(yīng)的凹入部分中，并由導(dǎo)電性粘結(jié)劑構(gòu)成。
在本發(fā)明的另一種實施例中，上述多個接觸電極由載體的下表面向外凸出。
在本發(fā)明的再一種實施例中，上述載體包括多個通路孔；內(nèi)部導(dǎo)線的至少一部分由設(shè)置在上述通路孔中的導(dǎo)電性材料構(gòu)成；載體的至少某些凹入部位由上述多個通路孔構(gòu)成。
在本發(fā)明的再一種實施例中，載體是由多層相互層疊在一起的絕緣層構(gòu)成，載體具有多個通路孔，用于將載體的上下表面連接在一起，所述的內(nèi)部導(dǎo)線由設(shè)置在多個通路孔中的導(dǎo)電性粘結(jié)材料和設(shè)置在所述多層絕緣層中的至少一層上的導(dǎo)電層組成。
在本發(fā)明的再一種實施例中，所述導(dǎo)電性粘結(jié)劑具有柔性。
在本發(fā)明的再一種實施例中，內(nèi)部導(dǎo)體由一種從由Cu、Ag和AgPd中選出的材料制成。
另外，本發(fā)明的芯片封裝由芯片載體和一個以芯片倒裝方式安裝在載體上的LSI芯片組成，其中芯片載體包括具有上表面、下表面和內(nèi)部導(dǎo)體的載體；載體的上表面上形成多個端電極，這些端電極使LSI芯片和內(nèi)部導(dǎo)線之間實現(xiàn)電氣連接；多個凹入部位，用于使一個電路基板上的多個電極與上述內(nèi)部導(dǎo)線實現(xiàn)電氣連接，這些凹入部位設(shè)置在載體的下表面上；其中LSI芯片包括設(shè)置在LSI芯片上的電極焊盤以及在電極焊盤上形成的凸型電極，該凸型電極和芯片載體上的相應(yīng)端電極通過設(shè)置在它們之間的焊結(jié)層實現(xiàn)電氣連接，LSI芯片和芯片載體之間的空隙用模塑樹脂來填充和密封。
在本發(fā)明的一種實施例中，芯片封裝進(jìn)一步包括與電路基板上的電極相連接的多個接觸電極，這些接觸電極埋設(shè)在相應(yīng)的多個凹入部位之一中，接觸電極由導(dǎo)電性粘結(jié)劑構(gòu)成。
在本發(fā)明的另一種實施例中，LSI芯片的凸型電極具有兩級階梯型的凸型形狀。
在本發(fā)明的再一種實施例中，所述導(dǎo)電性粘結(jié)劑具有柔性。
在本發(fā)明的再一種實施例中，所述粘結(jié)層由一種從導(dǎo)電性粘結(jié)劑、非勻質(zhì)性導(dǎo)電性材料和焊料中選擇出的材料構(gòu)成。
另外，本發(fā)明的芯片封裝包括芯片載體和一個以倒裝方式安裝在芯片載體上LSI芯片，其中芯片載體包括具有上表面、下表面和內(nèi)部導(dǎo)體的載體；在載體的上表面上形成的多個端電極，用于使LSI芯片和內(nèi)部導(dǎo)線之間實現(xiàn)電氣連接；多個接觸電極，用于使電路基板上的多個電極與內(nèi)部導(dǎo)線實現(xiàn)電氣連接，接觸電極設(shè)置在載體的下表面上，由導(dǎo)電性粘結(jié)劑構(gòu)成，并埋設(shè)在載體下表面上所形成的多個凹入部位中；其中LSI芯片包括設(shè)置在LSI芯片上的電極焊區(qū)以及在電極焊區(qū)上形成的凸型電極，該凸型電極和芯片載體上的相應(yīng)端電極通過設(shè)置在它們之間的粘結(jié)層實現(xiàn)電氣連接，LSI芯片和芯片載體之間的空隙用模塑樹脂充填密封。
在本發(fā)明的一種實施列中，LSI芯片上的凸型電極具有兩級階梯型的凸型形狀。
在本發(fā)明的另一種實施例中，所述導(dǎo)電性粘結(jié)劑具有柔性。
在本發(fā)明的再一種實施例中，所述粘結(jié)層由一種從導(dǎo)電性粘結(jié)劑、非勻質(zhì)性導(dǎo)電性材料和焊料中選擇出的材料構(gòu)成。
本發(fā)明的一種制造芯片載體的方法包括如下步驟在多層未經(jīng)燒結(jié)的生料板上形成通路孔；在上述多層生料板中的一組上的通路孔中埋設(shè)內(nèi)部導(dǎo)線的一部分，并通過涂覆方法在該組多層生料板上形成內(nèi)部導(dǎo)線；通過將上述多層生料板中沒有將其內(nèi)部導(dǎo)線的一部分埋設(shè)在通路孔之中的生料板層疊在一組將其內(nèi)部導(dǎo)線的一部分埋設(shè)在通路孔之中的生料板上，形成一個多層結(jié)構(gòu)，并對該多層結(jié)構(gòu)進(jìn)行加壓處理；對上述多層結(jié)構(gòu)進(jìn)行燒結(jié)，以便形成載體，在載體的下表面上形成多個凹入部位。
在本發(fā)明的一種實施例中，該方法進(jìn)一步包括通過在載體的多個凹入部位中埋設(shè)導(dǎo)電性粘結(jié)劑來形成多個接觸電極的步驟。
在本發(fā)明的另一種實施例中，所述導(dǎo)電性粘結(jié)劑具有柔性。
本發(fā)明的一種用于其上安裝了芯片封裝的電路基板的端電極，該端電極在電路基片上形成，并包括一個在電路基板上形成的下階梯部分；一個在上述下階梯部分上形成的上階梯部分。
在本發(fā)明的一種實施例中，所述上階梯部分在平行于電路基板方向上的截面面積小于下階梯部分在平行于電路基片方向上的截面面積。
另外，本發(fā)明的一種用于在電路基極上制作端電極的方法包括如下步驟通過第一光刻步驟在電路基板上形成第一保護(hù)膜，該第一膜在對應(yīng)于電路基板上的電極焊盤的位置上具有第一開口；在上述第一保護(hù)膜上的第一開口中形成端電極的下階梯部分；通過第二光刻步驟在電路基板上形成第二保護(hù)膜，該第二保護(hù)膜在對應(yīng)于端電極的下階梯部分的位置上具有第二開口，該第二開口小于上述第一開口；在第二保護(hù)膜的第二開口中形成端電極的上階梯部分；除去上述第一和第二保護(hù)膜，從而形成端電極。
本發(fā)明的一種安裝了芯片封裝的復(fù)合體，包括安裝在電路基板上的芯片封裝，而芯片封裝包括芯片載體和以倒裝方式安裝在芯片載體上的LSI芯片，其中芯片載體包括具有上表面、下表面和內(nèi)部導(dǎo)線的載體導(dǎo)線；在載體的上表面上所形成的多個端電極，這些多個端電極使LSI芯片和內(nèi)部導(dǎo)線之間實現(xiàn)電氣連接；多個接觸電極，用于使電路基板上的多個電極與內(nèi)部導(dǎo)線實現(xiàn)電氣連接，接觸電極設(shè)置在載體的下表面上，由導(dǎo)電性粘結(jié)劑構(gòu)成，并埋設(shè)在載體下表的多個凹入部位中；其中LSI芯片包括設(shè)置在LSI芯片上的電極焊盤以及在電極焊盤上形成的凸型電極，該凸型電極和芯片載體上的相應(yīng)端電極通過設(shè)置在它們之間的粘結(jié)層實現(xiàn)電氣連接，LSI芯片和芯片載體之間的空隙用模塑樹脂來充填密封；其中電路基板的端電極與芯片載體上的相應(yīng)接觸電極相接觸。
在本發(fā)明的一種實施例中，所述電路基板上的端電極朝著載體上的相應(yīng)凹入部位向外凸出。
在本發(fā)明另一種實施例中，電路基片上的端電極具有兩級階梯型的凸型形狀。
根據(jù)本發(fā)明的芯片載體，用于以倒裝方式安裝LSI芯片的端電極設(shè)置在芯片載體的上表面上。在芯片載體的下表面上設(shè)置了用于和電路基板上的電極相連接的接觸電極。此外，上述端電極和接觸電極通過位于載體之內(nèi)的內(nèi)部導(dǎo)線進(jìn)行電互連。通過使用這樣的芯片載體，就能夠?qū)SI芯片中的電路與電路基板上的電路相連接，而不需要占據(jù)大的空間。由于LSI芯片和電路基板之間的連接沒有采用焊絲，電信號在LSI芯片和電路基板之間傳遞時只需要通過一個相對短的路徑，其結(jié)果是和采用焊絲相比較，減小了連接所產(chǎn)生的分布電阻和分布電容，從而改善了芯片組件的高頻特性。另外，通過采用載體內(nèi)部的內(nèi)部導(dǎo)線和類似物，可以使端電極的布置安排不同于接觸電極的布置安排。
另外，所述接觸電極是由埋設(shè)在載體下表面上的多個凹入部位之中的導(dǎo)電性粘結(jié)劑來形成的。導(dǎo)電性粘結(jié)劑的作用是一方面以機(jī)械方式將載體固定在電路基板上，另一方面使載體的內(nèi)部導(dǎo)體與電路基板上的端電極實現(xiàn)電氣連接。通過使接觸電極位于載體下表面上的多個凹入部位之中，就能夠減小載體和電路基板之間的間距。由于接觸電極是用導(dǎo)電性粘結(jié)劑來形成的，接觸電極和電路基板之間的連接很穩(wěn)定，因此提高了可靠性。尤其應(yīng)指出的是這樣的互連能夠抵抗熱沖擊。
根據(jù)本發(fā)明的用于制造芯片載體的方法，通過在載體下表面上的凹入部位中填入導(dǎo)電性粘結(jié)劑，就能夠很容易地形成接觸電極。
本發(fā)明的包括以倒裝方式安裝在上述芯片載體上的LSI芯片的芯片封裝結(jié)構(gòu)緊湊，而且很薄。由于能夠以相對簡單的方式來進(jìn)行載體下表面上多個凹入部位中的填入步驟，因此可以由芯片封裝的購買者自己在將芯片封裝安裝在電路基板上之前進(jìn)行上述填入步驟。
根據(jù)本發(fā)明，電路基板上的端電極具有凸出的形狀，因此能夠很容易地插入到構(gòu)成芯片載體的接觸電極的凹入部位中。在本發(fā)明的用于制作端電極的方法中，通過采用光刻技術(shù)，能夠以高的成品率來形成具有兩級階梯形狀的微小凸型電極。
在本發(fā)明的安裝了芯片封裝的復(fù)合體中，接觸電極是用導(dǎo)電性粘結(jié)劑來形成的，因此能夠保證芯片載體與電路基板上的連接具有機(jī)械/電氣穩(wěn)定性。
因此，本發(fā)明的優(yōu)點是(1)能夠提供一種芯片封裝，它具有更小的尺寸和厚度，同時具有優(yōu)良的高頻特性，能夠高的可靠性和穩(wěn)定性與電路基板連接；(2)為上述芯片封裝提供了一種芯片載體及其制造方法；(3)為電路基板提供了一種適合用于上述芯片封裝的端電極及其制作方法，并進(jìn)一步提供了一種將上述芯片封裝安裝在電路基板上的復(fù)合體。
在結(jié)合附圖來閱讀下面的詳細(xì)說明之后，本技術(shù)領(lǐng)域里的普通技術(shù)人員將能夠認(rèn)識到本發(fā)明的上述和其他優(yōu)點。
附

圖1是本發(fā)明的一種芯片封裝的剖視圖；附圖2是本發(fā)明的另一種芯片封裝的剖視圖；附圖3是本發(fā)明的一種芯片載體的剖視圖；附圖4是本發(fā)明的另一種芯片載體的剖視圖；附圖5A至5I是剖視圖，顯示了用于制作本發(fā)明的芯片載體的各個方法步驟；附圖6是剖視圖，顯示了本發(fā)明電路基板上的凸型端電極；附圖7A至7D是剖視圖，顯示了用于形成如附圖6所示凸型端電極的各個方法步驟；附圖8是本發(fā)明的裝有芯片封裝的復(fù)合體的剖視圖；附圖9是本發(fā)明的另一種裝有芯片封裝的復(fù)合體的剖視圖。
下面將結(jié)合附圖對本發(fā)明的實施例進(jìn)行詳細(xì)說明。
如附圖1所示，本實施例的芯片封裝19包括一個芯片載體12及一個以倒裝方式安裝在芯片載體12上的LSI芯片7。
上述LSI芯片7包括多個電極焊盤8和凸型電極11，在每一電極焊盤8上都形成了一個凸型電極11。任何已知和適合的LSI芯片都可以用作上述LSI芯片7。用于本發(fā)明的LSI芯片的典型尺寸是10mm×10mm×0.5mm。上述電極焊盤8和凸型電極11都設(shè)置在LSI芯片7的邊緣部分上，用于將芯片上所形成的集成電路的布線與外部電路相連接?，F(xiàn)在，凸型電極11之間的間距一般在大約0.200mm-0.120mm的范圍內(nèi)，將來還有可能采用更小的間距。每一個凸型電極11與芯片載體12上的多個端電極6中的一個通過設(shè)置在它們之間面上所形成的焊接層9(導(dǎo)電性粘結(jié)劑)實現(xiàn)電氣連接。凸型電極11最好具有兩級階梯型的凸型形狀(亦即其形狀由一個凸型部分組成其中一個部分位于另一部分之上)，以便實現(xiàn)凸型電極11和芯片載體12上的端電極6之間的穩(wěn)定互連。焊接層(導(dǎo)電性粘合物)9除了用導(dǎo)電性粘結(jié)劑構(gòu)成之外，還可以由非均質(zhì)性材料或焊料形成。LSI芯片7和芯片載體12之間的空隙用模塑樹脂10來填充，以便實現(xiàn)密封。
下面將結(jié)合圖3對芯片載體12進(jìn)行詳細(xì)的說明。本實施例的芯片載體12包括用作載體1的多層陶瓷基片，該載體1進(jìn)一步包括一層內(nèi)部導(dǎo)線。在載體1的上表面上設(shè)置了多個端電極6，用于實現(xiàn)LSI芯片7上的凸型電極11和內(nèi)部導(dǎo)線之間的電氣連接。在載體1的下表面上提供了多個凹入部位，用于實現(xiàn)電路基板(圖3中未示)上的電極和內(nèi)部導(dǎo)線之間的電氣連接。每一個凹入部位的深度在大約20-100μm的范圍之內(nèi)，其內(nèi)徑大約為200μm。在每一個凹入部位中埋設(shè)了多個接觸電極5中的一個，其方式應(yīng)使該接觸電極5和電路基板上的電極相接觸。在本實施例中，上述接觸電極5由載體1的下表面向下凸出大約10-20μm。然而，如果電路基板上的電極具有兩級階梯型的凸型結(jié)構(gòu)，接觸電極5就不需要由載體1的下表面向下凸出對此下面將加以說明。
每一個接觸電極5通過內(nèi)部導(dǎo)線和一個相應(yīng)的端電極6相連接。其結(jié)果是不需通過焊絲就可以實現(xiàn)LSI芯片7和電路基板(圖中未示之間的電氣互連。這樣，就能夠獲得優(yōu)良的高頻特性。在本實施例中，載體1中的內(nèi)部導(dǎo)線由埋入到載體上的通路孔2中的通路3和基片內(nèi)部的布線4組成。內(nèi)部導(dǎo)線用于實現(xiàn)端電極6和接觸電極5之間的電氣連接，其中端電極6以相對小的間距安排在載體1上表面的邊緣部分上，而接觸電極5則以較大的間距安排在載體1的下表面上。由于LSI芯片7的電極焊盤8設(shè)置在LSI芯片的邊緣部位上，因此端電極6就只能設(shè)置在載體1上表面的邊緣部位上。然而，接觸電極5的位置并不限于載體1下表面的邊緣部位，通過利用載體1下面的整個面積來布置接觸電極5，就可能以較大的間距來有效地設(shè)置接觸電極。這樣，就能夠容易地避免在相鄰接觸電極5之間產(chǎn)生短路現(xiàn)象。增大接觸電極5之間的間距也能夠允許增大每一接觸電極5的尺寸，其結(jié)果是能夠在接觸電極5和電路基板之間獲得可靠的電氣/機(jī)械互連。在本實施例中，接觸電極5之間的最小容許間距為大約400μm。也可以在基片內(nèi)部的布線部位上設(shè)置電路元件，例如電阻，電容等等。
LSI芯片7以如下所述的方式安裝在芯片載體12上再參見附圖1，通過球形焊接方式，在LSI芯片7的電極焊盤8上形成凸型電極11，該凸型電極由Au制成，具有兩級階梯型的凸型形狀。然后，在每一個凸出電極11的端頭部位上涂上導(dǎo)電性粘結(jié)劑9。此后，將凸型電極11置于對應(yīng)于芯片載體12上的端電極6的位置上。隨后，將LSI芯片7置于芯片載體12上，對導(dǎo)電性粘結(jié)劑進(jìn)行熱固化。用模塑樹脂10來填充LSI芯片7和芯片載體12之間的空隙，并對模塑樹脂10進(jìn)行熱固化。在LSI芯片7上形成的凸型電極11可以具有任何的結(jié)構(gòu)，例如用電鍍方式形成的Au凸塊、用電鍍方式形成的焊料凸塊、或者焊料球形凸塊等等，只要能夠允許以倒裝方式進(jìn)行安裝即可。
本發(fā)明的芯片載體12和芯片封裝19的一個重要特點是用填入到載體1的凹入部位的導(dǎo)電性粘結(jié)劑來形成芯片載體12的接觸電極5。上述導(dǎo)電性粘結(jié)劑可以采用例如由Ablestik公司生產(chǎn)的聚合導(dǎo)電性粘結(jié)劑。由這樣的導(dǎo)電性粘結(jié)劑所形成的接觸電極5具有如下的優(yōu)點芯片封裝19和安裝該封裝的電路基板之間的間距與采用諸如焊料球之類的電極時相比大大減小了。此外，這樣的接觸電極5能夠很容易地和電路基板上的任何凸出的電極相連接。通過將電路基板上的凸出電極插入到芯片封裝19上的接觸電極5中，就能夠相對容易的防止諸如粘結(jié)劑流動和凸出電極5短路之類的問題。另外，在電路基板的凸出電極和導(dǎo)電性粘結(jié)劑之間能夠確保較大的接觸面積，從而提供了大的結(jié)合強(qiáng)度，改善了可靠性。特別是當(dāng)導(dǎo)電性粘結(jié)劑具有柔性時，即使受熱沖擊時，也能夠避免接觸電極5產(chǎn)生破裂。
也可以采用如附圖4所示的基片來作為本發(fā)明芯片載體12的載體1，通過通路3將接觸電極5直接與端電極6相連接。在附圖2中顯示了一個采用上述基片的芯片封裝實例。在這一封裝中，沒有提供基片內(nèi)部的布線。然而，在載體1的上表面上提供了引線(圖中未示)，使之由端電極6伸出，因而能夠?qū)⑼房?和通路3置于不同于端電極6的位置上。盡管如附圖4所示的芯片載體的設(shè)計自由度和附圖3所示的芯片載體相比是減小了，但是仍然可能采用這種方式以不同于端電極6的圖形來安排接觸電極5。附圖2顯示的芯片封裝是將LSI芯片7裝在芯片載體12上的情形。
下面將參照附圖5A-5I對本發(fā)明的芯片載體的制造方法進(jìn)行說明。
首先，如附圖5A所示，在多個未經(jīng)燒結(jié)的陶瓷生料板1a和1b上分別用激光束或模沖法形成通路孔2a和2b。在形成如附圖3所示的芯片載體時，根據(jù)所采用的生料板1a或1b，通路孔2a和2b可以有不同的布局圖形；然而，在附圖5A-5I中，為了簡明起見，通路孔2a和2b在所有的生料板1a和1b上都具有相同的布局圖形。
諸如由日本電氣玻璃公司生產(chǎn)的陶瓷生料板(以MLS-100作為其主要原料)可以用作生料板1a和1b。將厚度大約為200μm的5-10塊這樣的生料板層迭在一起來形成載體1。未經(jīng)燒結(jié)的生料板1a和1b(其厚度200μM)經(jīng)過燒結(jié)之后將具有大約為150μM的厚度，因此整個載體1的厚度在0.7mm-1.5mm的范圍之內(nèi)。載體1最好具有較小的厚度，以便減小芯片載體和芯片封裝的厚度。
其次，如附圖5B所示，通過印制法，在生料板1a的通路孔2a中埋入導(dǎo)電性材料，形成通路3a。此后，如附圖5F所示，通過印制形成內(nèi)部基片之間的布線4a。這樣，就形成了內(nèi)部導(dǎo)線的構(gòu)件。
將其通路孔2b中沒有形成通路的生料板1b置于多層生料板1a上，以形成一個多層結(jié)構(gòu)。此后，在加熱的同時對該多層結(jié)構(gòu)加壓。此后如附圖5G所示，對層疊在一起的生料板1a和1b進(jìn)行燒結(jié)，形成載體1，其下表面上具有多個凹部2b。上述凹部2b由載體1最下層的生料板1b上的通路乳2b(未填充的)構(gòu)成。上述載體1的制造步驟可以用其他已知的方法來代替。
在進(jìn)行燒結(jié)之后，如附圖5H所示，在載體1的上表面上形成端電極6。其次，如附圖5I所示，通過在一個掩模14上進(jìn)行印制，在載體1的面對電路基板一面上的多個凹入部位2b中埋入導(dǎo)電性粘結(jié)劑。在上述印制過程中采用刮板13。這樣，就在載體1的凹入部位2b中埋入了導(dǎo)電性粘接劑，形成接觸電極5。上述導(dǎo)電性粘結(jié)劑可以具有柔軟性。導(dǎo)電性粘結(jié)劑中包含導(dǎo)電性顆粒，導(dǎo)電性顆粒最好由AgPd、Au、Ag、Cu或復(fù)合合金粉末構(gòu)成。
填充凹入部位2b中的接觸電極5可以由載體1的表面向外凸出，也可以不凸出。當(dāng)接觸電極5不凸出于載體1的表面時，電路基板上所形成的電極形狀應(yīng)該使之能夠插入到載體1的凹入部位2b之中。
在用上述方法來形成載體1時，每一個接觸電極5的長度，亦即在垂直于載體1下表面方向上的尺寸，由構(gòu)成載體1最下層的生料板1b的厚度來確定。如果生料板1b經(jīng)過燒結(jié)之后的厚度為150μm，那么每一個接觸電極5的長度就在150-170μm的范圍之內(nèi)。如果增加每一個接觸電極5的長度，接觸電極所具有的相對較大的電阻值就會變得不可忽視。因此，接觸電極5的長度最好等于或小于200μm。
當(dāng)內(nèi)部導(dǎo)線用非貴金屬制成時，在生料板1b的通路孔2b中填充導(dǎo)電性粘結(jié)劑之前，可以在通路孔2b的內(nèi)表面鍍上一層不會氧化的導(dǎo)體，例如金。通過這樣的鍍層，就增大了導(dǎo)電性粘結(jié)劑和生料板1b之間的電氣接觸面積，從而減小了接觸電極5和內(nèi)部導(dǎo)線之間的電阻。
形成接觸電極5的步驟可以在將LSI芯片安裝在載體1上之前進(jìn)行，也可以在其后進(jìn)行。在某些情況下，可以將裝有LSI芯片、但是不具有接觸電極5的芯片封裝出售給用戶。在這樣的情況下，至少可以在將芯片封裝安裝在電路基板上之前將接觸電極5埋入到載體1下表面上的凹入部位2b中。
除了玻璃陶瓷之外，用于制造載體1的材料可以是具有良好散熱性能的氧化鋁。
在制造如附圖4所示的芯片載體時，省略了形成內(nèi)部基片的布線4的步驟，因而只進(jìn)行如附圖5A-5E的步驟。附圖5C-5E分別對應(yīng)于附圖5G-5I。
下面，將結(jié)合附圖6對適合于芯片載體12和芯片封裝19的電路基板17上的電極結(jié)構(gòu)進(jìn)行說明。電路基板17具有兩級階梯型的凸型形狀的端電極6，這樣的端電極適合于用于載體1上的接觸電極5基本上不凸出于載體1下表面的情況。
如附圖6所示的電路基板17包括在其上表面上形成的電極焊盤，16，并進(jìn)一步包括在電極焊盤16上形成的具有兩級階梯型的凸型形狀的端電極18。每一個端電極18的下階梯部分在電路基板17上形成，而上階梯則在下階梯上形成。從電路基板的上方來看，端電極18的形狀即可以是圓形的，也可以是方形的。上階梯部分在平行于電路基板方向上的截面面積最好小于下階梯部分在同一方向上的截面面積。端電極18可以由能夠進(jìn)行電鍍的金屬，例如Au、Cu、Ag，以及焊料制成。電極焊盤16可以用任何能夠電鍍的材料來形成。電路基板17可以具有如附圖6所示的通路孔22、通路23、和基片內(nèi)部的布線24。
下面將參照附圖7A-7D來說明在電路基板上形成具有兩級階梯型形狀的凸型電極18的方法。
首先，如附圖7A所示，通過光刻方法在設(shè)置了電極焊盤16的電路基片17上形成一層保持膜A，保護(hù)膜A在上述電極焊盤16的位置上形成了開口(內(nèi)徑大約為250μm)，芯片載體12上的接觸電極5將與這些電極焊盤16相連接。
其次，如附圖7B所示，在保護(hù)膜A的上述開口中設(shè)端電極8的下階梯部分18a(其厚度大約為幾十μm)。這樣，就在電路基板17的未被保護(hù)膜A覆蓋的區(qū)域上有選擇性地形成了端電極18的下階梯部分18a。下階梯部分18a的形狀和大小取決于保持護(hù)A上的開口的形狀和大小，其分布圖形由保護(hù)膜A上的開口的分布圖形來確定。
此后，如附圖7C所示，通過光刻方法在電路基板17上形成保護(hù)膜B。保護(hù)膜B在每一個端電極18的下階梯部分18a的中心部位附近具有開口(其內(nèi)徑大約為100μm)。保護(hù)膜B上的上述開口小于保護(hù)膜A上的開口。此后，如附圖7D所示，通過電鍍方式來形成端電極18的上階梯部分18b(其高度大約為幾十μm)。
最后，通過溶解或打磨方法除去保護(hù)膜A和B。此后，如必要，可以進(jìn)行清洗處理。這樣，就在電路基板17的電極焊盤16上形成了具有兩級階梯型凸出形狀的端電極18。
本發(fā)明對電鍍材料沒有任何特殊限制，任何可以電鍍的材料，例如Au、Cu、Ag，以及焊料均可以用作電鍍材料。
下面將結(jié)合附圖8說明將本發(fā)明的芯片封裝安裝在上述電路基板上的方法。
在采用導(dǎo)電性粘結(jié)劑來形成芯片封裝19上的接觸電極5之后，將接觸電極5的位置對準(zhǔn)電路基板17上的相應(yīng)端電極18的位置。所采用的電路基片17上具有通路孔和基片內(nèi)部的布線。
此后，將端電極18插入到芯片封裝19的凹入部位之中。在芯片封裝19的凹入部位中已經(jīng)預(yù)先填入了接觸電極5。此后，在50-150℃的溫度下對構(gòu)成接觸電極5的導(dǎo)電性粘結(jié)劑進(jìn)行固化。這樣，接觸電極5就以電氣和機(jī)械方式與端電極18相連接，并從而將芯片封裝19安裝在電路基板17上。以這種方式獲得的安裝了芯片載體的復(fù)合體具有如下的優(yōu)點在接觸電極5和電路基板17上的端電極之間獲得了牢固的連接，即使電路基片17的熱膨脹系數(shù)不同于載體1的膨脹系數(shù)，載體1也不大可能產(chǎn)生裂縫。在導(dǎo)電性粘結(jié)劑具有柔性的情況下，接觸電極5具有能夠抵抗熱沖擊的優(yōu)良可靠性。此外，減小了載體1和電路基板17之間的距離(亦即間距)，從而能夠減小安裝了芯片封裝的復(fù)合體的整體厚度。
附圖9顯示了安裝了芯片封裝19的復(fù)合體，其中是將芯片封裝19安裝在不具有凸出端電極18的電路基板上。在這一實施例中，接觸電極5直接粘結(jié)在電路基板17的電極焊接盤16上。
如上所述，根據(jù)本發(fā)明的實施例，LSI芯片7是以倒裝方式安裝在芯片載體12上，因此芯片封裝19占據(jù)較小的面積，并具有較薄的厚度。此外，芯片封裝19內(nèi)部的布線僅僅延伸相對短的距離，從而能夠獲得優(yōu)良的頻率特性。
此外，芯片載體12上的接觸電極5是由填入到載體1下表面上的凹入部位中的導(dǎo)電性粘結(jié)劑來形成的。通過將電路基板17的電極焊盤16上所形成的具有兩級階梯型凸型形狀的端電極18插入到接觸電極5之中，可以在端電極18和接觸電極5之間獲得牢固的連接。安裝了芯片封裝19的復(fù)合體的整體厚度也能夠被減小。
這樣，本發(fā)明提供了一種占據(jù)較小面積的芯片封裝(包括安裝在芯片載體上的LSI芯片)。此外，在將芯片封裝安裝在電路基板上之后，從電路基板出發(fā)所測得的芯片封裝的厚度也很小。因此，本發(fā)明的芯片封裝適合于進(jìn)行高密度安裝。
由于芯片封裝的接觸電極是由導(dǎo)電性粘結(jié)劑制成的，并最好采用具有柔性的導(dǎo)電性粘結(jié)劑，因此能夠通過將電路基板的端電極上所形成的具有兩級凸型形狀的電極插入到接觸電極之中，將芯片封裝安裝在電路基片上，同時能夠保持在進(jìn)行上述安裝之后所獲得的電路部件的厚度。
此外，在將電路基板上所形成的具有兩級階梯型凸型形狀的端電極插入到芯片封裝的接觸電極之中時，端電極的上述凸型形狀能夠防止粘結(jié)劑的蠕變和相鄰端電極之間的短路現(xiàn)象。另外，這樣的端電極能夠以高的幾率并以較大的接觸面積和導(dǎo)電性粘結(jié)劑相接觸，從而增加了焊接的可靠性。
本技術(shù)領(lǐng)域里的普通技術(shù)人員在不脫離本發(fā)明的范圍和實質(zhì)性內(nèi)容的前提下還可以對本發(fā)明作出種種改進(jìn)。因此，下面的權(quán)利要求不應(yīng)局限于說明書的內(nèi)容，而是應(yīng)該獲得更為廣泛的解釋。
權(quán)利要求
1．一種用于其上安裝了芯片封裝的電路基板的端電極，該端電極在電路基片上形成，并包括一個在電路基板上形成的下階梯部分；以及一個在上述下階梯部分上形成的上階梯部分。
2．如權(quán)利要求1所述用于電路基板的端電極，其特征在于上階梯部分在平行于電路基板方向上的截面面積小于下階梯部分在平行于電路基片方向上的截面面積。
3．一種用于在電路基板上制作端電極的方法，包括如下步驟通過第一光刻步驟在電路基板上形成第一保護(hù)膜，該第一保護(hù)膜在對應(yīng)于電路基板上的電極焊盤的位置上具有第一開口；在上述第一保護(hù)膜上的第一開口中形成端電極的下階梯部分；通過第二光刻步驟在電路基板上形成第二保護(hù)膜，該第二保護(hù)膜在對應(yīng)于端電極的下階梯部分的位置上具有第二開口，該第二開口小于上述第一開口；在第二保護(hù)膜的第二開口中形成端電極的上階梯部分；除去上述第一和第二保護(hù)膜，從而形成端電極。
全文摘要
一種用于其上安裝了芯片封裝的電路基板的端電極,該端電極在電路基片上形成,并包括:一個在電路基板上形成的下階梯部分;以及一個在上述下階梯部分上形成的上階梯部分。
文檔編號H01L21/56GK1221309SQ9812258
公開日1999年6月30日 申請日期1994年12月13日 優(yōu)先權(quán)日1993年12月13日
發(fā)明者戶村善廣, 別所芳宏, 籍谷靖彥 申請人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會社