[發明專利]具有一體化結構組件的多層電子支撐結構

有效

• 申請號: 201310067962.4
• 申請日: 2013-03-04
• 公開（公告）號: CN103199078A
• 公開（公告）日: 2013-07-10
• 發明（設計）人: 卓爾·赫爾維茨;黃士輔
• 申請（專利權）人: 珠海越亞封裝基板技術股份有限公司
• 主分類號: H01L23/498
• 分類號: H01L23/498;H01L21/48;H05K3/46
• 代理公司: 北京風雅頌專利代理有限公司 11403
• 代理人: 李翔;李弘

技術領域

本發明涉及薄且剛硬的多層電子支撐結構及其制造方法。

背景技術

倒裝芯片球柵陣列（FCBGA）和倒裝芯片芯片尺寸封裝（FCCSP）格式的改進型IC基板通常采用“芯”結構，其通常為玻璃/聚合物介電復合材料，在其一側或兩側上具有小數目一般為2或以上的銅層。該銅層利用鍍覆通孔（PTH）進行電互連。

玻璃/聚合物介電復合材料芯用作在其上構建多層堆疊體的基礎。該多層堆疊體包括電介質層，通常為聚合物膜或預浸料，其與銅金屬層順序交替，通過填充銅的微通孔互連。

成品FCBGA或FCCSP基板單元要求表現出高平坦度，并且要求是無翹曲的，用以支持隨后的工藝步驟，如連接有源（IC）和無源元件，有時被稱為“第一級裝配”。

為了平衡在制造、后續工藝及使用過程中的可能導致翹曲或分層的應力，該多層堆疊體優選構建在基底的兩側。在第一級裝配之后，包括IC、無源元件和攜載它們的基板的總體單元有時也被稱為“IC封裝”。

IC封裝要求連接至下一級電子子系統，其通常包括印刷電路板（PCB）。用于連接IC封裝至PCB的一系列過程有時被稱為“第二級裝配”。

許多現代電子系統，特別是手持設備，如智能電話、平板電腦等，需要額外的功能，即增強的電氣性能、低散熱和比以往任何時候都更輕薄的IC封裝。因此，第一級和第二級裝配過程變得比以往更加復雜，這是因為IC基板可以利用有時也被稱為“PoP”（即封裝上封裝的首字母縮寫）的技術繼續進行3D封裝架構，例如一系列堆疊芯片或甚至是另一個IC封裝。

因此將會認識到，FCBGA或FCCSP格式的改進型IC基板需要具有優異的平坦度不僅在其自身的制造過程中，而且還在后續制程中，這是因為在第一和第二級裝配過程中，它們通常暴露于高溫和惡劣的加工條件之下。

鑒于以上所述，IC基板的翹曲可能嚴重降低第一和第二級裝配過程中的產量，尤其是在采用芯片堆疊和3D?PoP架構時。翹曲FCBGA和FCCSP基板或IC封裝可導致在將IC互連至基板的倒裝芯片凸點中的產生裂縫，在將IC封裝互連至PCB（或PoP結構中的另一IC封裝）的BGA球中產生裂縫或者甚至是芯片破裂，所有這些都可能導致系統故障。

對越來越薄的IC基板的需求在不斷增加，這受到滿足現代手持設備低波形因素空間要求以及實現與更多設備功能的更高接觸點之間的更低的電感和更低的熱阻抗所帶動。因此，微電子產業已經考慮采用被稱為“無芯”的IC基板，其具有FCBGA或FCCSP格式并構造為累積層，但不包括中央的“芯”部分。此類無芯基板顯著減小了厚度，由于來往IC的通孔路徑短從而提高了系統電感并且改善了熱阻抗。然而，無芯基板由于內在地缺乏機械剛度并且缺少通常由所缺少的芯部提供的支撐而導致其也更易于翹曲。在其上制造第一和第二級裝配時而暴露于升高的加工溫度期間，這些問題可能變得尖銳，特別是由于堆疊芯片和/或封裝所采用的熱處理所致。

近年來提出了具有電介質膜的特征累積結構的多種無芯基板技術。大多數無芯基板技術需要一個安裝在基板IC側上的外部金屬框架加強體，以保持可接受水平的平坦度和補償結構中所缺少的芯。然而，應該認識到，這樣的外部增強體占據了基板頂表面上的優質不動產空間，并且這種被占據的空間不可用于其它目的，如安裝無源元件和/或焊盤，可能需要它們連接堆疊在基板表面上的額外IC封裝。

解決該問題的一種方法是如由阿米泰克（AMITEC）公司開發并且描述在赫爾維茨（Hurwitz）等人的美國專利號為US7,682,972、US7,669,320和US7,635,641的專利中的無芯IC基板的應用。阿米泰克（AMITEC）公司的技術允許制造可采用玻璃纖維/聚合物復合材料（預浸料）的無芯基板，其增強了所有基板的平坦性和抗翹曲性，因此，消除了對于上述外部金屬框架加強體的需求。

然而，滿足更苛刻的要求的日益增加的需求，如降低基板厚度和減少其熱阻抗，構成了挑戰，甚至如在美國專利號為US7,682,972、US7,669,320和US7,635,641的專利中描述的阿米技術（AMITEC）無芯結構也會發現難以克服。

發明內容