管芯互連體的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及芯片，尤其涉及芯片互連體。
【背景技術(shù)】
[0002]半導(dǎo)體器件的輸入/輸出(1)管腳延伸出芯片表面可以使得芯片和襯底之間的剛性連接，導(dǎo)致芯片和襯底之間的熱量失配而產(chǎn)生芯片應(yīng)力。
[0003]半導(dǎo)體器件包括傳感器(如壓力傳感器)。依賴于設(shè)計(jì)，這樣的傳感器對壓力敏感，在硅管芯上(例如硅芯片)，硅管芯會(huì)影響傳感器的靈敏度和準(zhǔn)確度。
[0004]具有不同的機(jī)械性能的材料連接在一起時(shí)，可產(chǎn)生硅傳感器芯片的應(yīng)力。該應(yīng)力是不同的熱膨脹系數(shù)(CTE)和材料的系數(shù)結(jié)合產(chǎn)生的影響，從而導(dǎo)致應(yīng)力。在這種情況下，溫度變化導(dǎo)致應(yīng)力變化。并且，濕度變化可以導(dǎo)致應(yīng)力變化，特別是當(dāng)使用有機(jī)材料的時(shí)候。該芯片自己一般可以處理這些應(yīng)力，但是在芯片表面工作的傳感器會(huì)受到小量應(yīng)力變化的影響。并且，當(dāng)使用有機(jī)材料或者金屬時(shí)，由于這些材料的蠕變效應(yīng)，隨著時(shí)間發(fā)生會(huì)應(yīng)力的變化(如松弛)。一些硅傳感器用于測量隨時(shí)間變化的應(yīng)力變化的絕對值，可以引起錯(cuò)誤的傳感器信號。
[0005]把硅芯片設(shè)置在具有相似熱膨脹系數(shù)的襯底上，并不一定是最好的或者最經(jīng)濟(jì)的方案。使用其它的選擇如在預(yù)模具或空腔封裝中使用焊線或柔性膠會(huì)增加尺寸和成本。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明提供了:通過將芯片固定在一個(gè)相對小的區(qū)域中來達(dá)到芯片應(yīng)力的最小化，使用倒裝片互連，從而讓芯片自由的往各個(gè)方向展開。倒裝片通常是硬的結(jié)構(gòu)，不會(huì)導(dǎo)致應(yīng)力消除，但是通過使用芯片和襯底之間的具有細(xì)針距互連的小的區(qū)域，應(yīng)力達(dá)到最低且位于該小的區(qū)域。芯片的其余部分無應(yīng)力。通過把左右相互連接體聚集在小的區(qū)域上，熱膨脹的失配減少，因此絕對應(yīng)力也減少(小距離)，以致于包括傳感器區(qū)域的芯片的其余部分仍然沒有應(yīng)力。
[0007]隨著硅芯片和載體襯底之間的接觸最小化，由于溫度變化不會(huì)加強(qiáng)接觸區(qū)域的應(yīng)力，大多數(shù)的芯片自由地展開和收縮。與襯底接觸的區(qū)域保持為最小限度。這組剛性耦合點(diǎn)可以位于多種芯片位置，并且可以以不同的圖案排列。在這樣的實(shí)施例中，應(yīng)力聚集隨接觸的尺寸增加。接觸面越小，應(yīng)力越小。對應(yīng)力敏感的區(qū)域可以在硅芯片的不同位置。
【附圖說明】
[0008]圖1A示出了芯片102上的管芯互連體100的一個(gè)例子；
[0009]圖1B示出了襯底102上的管芯互連體100的一個(gè)例子；
[0010]圖2示出了芯片102上的管芯互連體100的一個(gè)例子；
[0011]圖3示出了管芯互連體100內(nèi)的柔性耦合點(diǎn)306的一個(gè)例子；
[0012]圖4示出了管芯互連體100內(nèi)的剛性耦合點(diǎn)112的一個(gè)例子；
[0013]圖5示出了實(shí)施例的制造管芯互連體的方法500。
【具體實(shí)施方式】
[0014]圖1A示出了芯片102上的管芯互連體100的一個(gè)例子。圖1B示出了襯底102上的管芯互連體100。因此，在芯片102和襯底120通過管芯互連體100被連接在一起形成封裝之前，管芯互連體100可以被首先制造在芯片102或者襯底120上，芯片和管芯被用于可互換地使用于說明書中，指電路元件或者電路元件的集合。
[0015]管芯互連體100包括具有芯片區(qū)域104的芯片102，或者代替的包括具有襯底區(qū)域122的襯底120。該芯片區(qū)域104和襯底區(qū)域122包括懸垂區(qū)域106，剛性耦合區(qū)域110和柔性耦合區(qū)域116。該剛性耦合區(qū)域110包括一組剛性耦合點(diǎn)112，位于懸垂區(qū)域106的一偵U。該柔性耦合區(qū)域116包括一組柔性耦合點(diǎn)306，位于懸垂區(qū)域106上與剛性耦合區(qū)域110相反的一側(cè)。舉例來說，剛性耦合點(diǎn)112是電連接點(diǎn)，柔性耦合點(diǎn)306是機(jī)械連接點(diǎn)。
[0016]在實(shí)施例的一個(gè)例子中，該剛性耦合點(diǎn)112由各向異性的導(dǎo)電粘合(ACA)膠組成。當(dāng)位于兩個(gè)接近的金屬表面之間時(shí)，當(dāng)固化的銀粒子在ACA中產(chǎn)生兩個(gè)金屬表面之間的電接觸的時(shí)候，各向異性的導(dǎo)電粘合膠收縮。各向異性的導(dǎo)電粘合膠在X-Y軸方向不導(dǎo)電。ACA膠可能是使用分層、分配或者絲網(wǎng)印刷工藝沉積在芯片102或者襯底120上。
[0017]在實(shí)施例的另一個(gè)例子中，ACA膠被剛性的焊料隆起焊盤，銅柱形凸起焊盤或者焊線代替。然而，ACA的使用使得電接觸點(diǎn)之間的傾斜(距離)比焊接連接點(diǎn)間的更小。ACA膠可以被NCA(絕緣的膠粘劑)和有錫帽的銅柱形凸起焊盤所代替，它可以幫助焊接到襯底上。使用NCR類型互連體的傾斜可能是低的。在其他的例子中，ACA膠可以被以各向異性導(dǎo)電性膠(ACP)或者各向異性導(dǎo)電箔(ACF)的形式應(yīng)用。
[0018]在一個(gè)例子中，柔性耦合區(qū)域116的柔性耦合點(diǎn)，是由軟的活動(dòng)的不導(dǎo)電的膠形成，該膠沿著X-Y-Z軸彎曲，以避免應(yīng)力的聚集。來自硅樹脂家族的膠可以在面內(nèi)移動(dòng)的膠可被用于該柔性耦合區(qū)域。
[0019]在實(shí)施例的一個(gè)例子中，一組隔離物118位于懸垂區(qū)域106或者柔性耦合區(qū)域116的內(nèi)部。隔離物118防止在封裝工藝中的傾斜，同時(shí)確保硅芯片102和襯底120之間的相對固定的間距。間隔物118可以是軟的膠中的填料粒子或者另外的類似于形成剛性或柔性耦合點(diǎn)的焊點(diǎn)。在一個(gè)例子中，間隔物焊點(diǎn)118被固定到芯片102上而非襯底120上，因此可以回避襯底120，從而不會(huì)增加芯片102的應(yīng)力。
[0020]剛性耦合區(qū)域110在外邊界114之內(nèi)，柔性耦合區(qū)域116和懸垂區(qū)域106在外面外界面114的外面。在一個(gè)例子中，外界面114圍繞芯片區(qū)域104的50%。在另一個(gè)例子中，該芯片區(qū)域104或者襯底區(qū)域122是由X軸長度和y軸寬度確定的。該懸垂區(qū)域106有X軸懸垂長度108，該懸垂長度108至少是芯片區(qū)域104或者襯底區(qū)域122的X軸長度的50%。然而在其他的例子中，重疊的百分比可以從1%到99%。
[0021]在不同的實(shí)施例的例子中，襯底120可以第二芯片，電路板或玻璃。
[0022]圖2是芯片102和襯底120之間的管芯互連體100的例子。在該例子種，芯片102已經(jīng)通過管芯互連體100與襯底120連接，從而形成封裝。為了清楚的目的，在X-Y視圖中，芯片102是透明的，以便看到管芯互連體。圖2顯示了如何把芯片102固定到襯底120，在一個(gè)小的區(qū)域上。像這樣的，硅芯片102和襯底120之間的應(yīng)力聚集是最小的。
[0023]芯片102是用一組剛性耦合點(diǎn)112和柔性耦合區(qū)域116中的柔性耦合點(diǎn)耦合到襯底120上的。如圖2所示，該柔性耦合區(qū)域116可以在懸垂區(qū)域106的與剛性耦合點(diǎn)112相反的一側(cè)。選擇性的，柔性耦合區(qū)域116可以鄰近206剛性耦合點(diǎn)112，在懸垂區(qū)域106與剛性耦合點(diǎn)112相同的一側(cè)。有多種連接芯片102到襯底120的選擇是可能的。
[0024]在一個(gè)例子中，在芯片102或者襯底120上使用導(dǎo)電ACA膠和非導(dǎo)電的硅樹脂膠。芯片102被放置在襯底120上，然后兩者被壓在一起把芯片102嵌在襯底120上。
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