[發明專利]微電子封裝及其方法

有效

• 申請號: 200580028476.5
• 申請日: 2005-06-21
• 公開（公告）號: CN101268548A
• 公開（公告）日: 2008-09-17
• 發明（設計）人: B·哈巴;M·貝羅澤;T－G·坎恩;久保田陽一;S·克里希南;J·B·萊利三世;I·穆罕默德
• 申請（專利權）人: 德塞拉股份有限公司
• 主分類號: H01L23/02
• 分類號: H01L23/02;H01L23/495
• 代理公司: 上海專利商標事務所有限公司
• 代理人: 陳煒

相關申請的交叉引用

本發明要求2005年5月27日提交的序列號為11/140,312的美國專利申請的優先權，該專利申請要求2004年10月25日提交的序列號為60/621,865的美國臨時專利申請以及2004年6月25日提交的序列號為60/583,066的美國臨時專利申請的優先權，這些申請的公開內容通過引用結合于此。

發明領域

本發明一般涉及微電子封裝，尤其涉及制造和測試微電子封裝的方法。

發明背景

諸如半導體芯片的微電子器件通常都需要與其他電子部件的許多輸入和輸出連接。半導體芯片或其他類似器件的輸入和輸出觸點通常被設置成基本上覆蓋器件的表面的柵格狀圖案(通常稱之為“面陣”)、或者被設置成平行于器件正面的每個邊緣延伸并與之鄰近的細長行，或者被設置在正面的中央。通常，諸如芯片的器件必須被物理安裝在諸如印刷電路板的襯底上，并且該器件的觸點必須電連接至電路板的導電結構元件。

通常會在封裝中設置半導體芯片，這有利于在制造期間以及在將芯片安裝至諸如電路板或其他電路板的外部襯底期間對芯片的處理。例如，會在封裝中提供適于表面安裝的許多半導體芯片。已為各種應用提供了該通用類型的各種封裝。通常情況下，這些封裝包括通常稱為“芯片載體”的介電元件，其中在該電介質上端子形成為經電鍍或蝕刻的金屬結構。這些端子通常由諸如沿著芯片載體本身延伸的薄跡線的結構元件以及由在芯片觸點和端子或跡線之間延伸的精細導線或引線連接至芯片本身的觸點。在表面安裝的操作中，封裝被置入電路板，使得該封裝上的每個端子都與電路板上相應的接觸焊盤對齊。在端子和接觸焊盤之間設置有焊料或其他粘合材料。封裝可通過加熱組件以熔化或“回流”焊料或者以其它方式活化粘合材料的方法而被永久地粘合到位。

許多封裝包括附至封裝端子并具有焊料球形式的焊料塊，其中這些焊料球的直徑通常約為0.1mm至0.8mm(5至30mil)。具有從其下表面突出的焊料球陣列的封裝通常被稱為球柵陣列或“BGA”封裝。稱為岸面柵格陣列或“LGA”封裝的其他封裝由焊料形成的薄層或岸面固定至襯底。此類封裝可相當緊密。某些通常稱為“芯片級封裝”的封裝在電路板上占據的面積等于或僅略大于并入該封裝的器件的面積。這樣的好處在于減小了組件的整體尺寸并允許在襯底上各器件之間使用短互連，而這又限制了器件之間的信號傳播時間并因而有助于組件的高速運行。

包括封裝的組件能承受由器件和襯底的差熱膨脹和收縮而施加的應力。在操作以及制造期間，半導體芯片趨于膨脹和收縮的量與電路板膨脹和收縮的量不同。在封裝的各端子相對于芯片或其他器件固定的情況下，這些效應趨于使得各端子相對電路板上的接觸焊盤移動。這會對連接端子和襯底的焊料施加應力。正如在美國專利5,679,977、5,148,266、5,148,265、5,455,390和5,518,964(它們的公開內容通過引用結合于此)的某些較佳實施例中所公開的那樣，半導體芯片封裝能夠具有可相對結合到封裝中的芯片和其他器件移動的端子。這些移動能明顯地補償差熱膨脹和收縮。

測試已封裝器件會造成另一個可怕的問題。在某些制造工藝中，需要在已封裝器件的端子和測試夾具之間建立臨時連接，并通過這些連接操作該器件以確保該器件是完全起作用的。在通常情況下，必須在未將封裝端子粘合至測試夾具的情況下做出這些臨時連接。重要的是確保所有端子都可靠地連接到測試夾具的導電元件。然而通過將封裝按壓在諸如帶有平面焊盤的普通電路板的簡單測試夾具上是難以建立連接的。如果封裝的端子不共面，或者如果測試夾具的導電元件不共面，則部分端子就無法接觸它們在測試夾具上的相應接觸焊盤。例如，在BGA封裝中，連接至各端子的焊料球直徑的差異以及芯片載體的非平面性會導致某些焊料球位于不同的高度。

這些問題通過使用帶有設置成補償非平面性的結構元件的專門構造測試夾具就能得到減輕。然而這些結構元件增加了測試夾具的成本，并在某些情況下會將不可靠性引入測試夾具本身。這是尤為不可取的，因為測試夾具以及器件與測試夾具的接合應該比已封裝器件本身更為可靠，以便于提供有意義的測試。此外，旨在高頻運行的器件必須通過施加高頻信號來測試。該要求對測試夾具內信號路徑的電特性施加了限制，并進一步使測試夾具的結構復雜化。

此外，當已封裝器件在其端子上有焊料球的情況下，焊料易于在該測試夾具上接合這些焊料球的部分上聚積。這會縮短測試夾具的壽命并削弱它的可靠性。