[发明专利]可堆叠的模塑微电子封装

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求专利申请号为12/838974、申请日为2010年7月19日的美国专利申请的申请日之利益，其公开的内容通过援引加入本文。

技术领域

本发明涉及微电子封装及制造或检测微电子封装的方法。

背景技术

微电子器件如半导体芯片，通常需要许多与其他电子元器件的输入和输出连接。半导体芯片或其他可类比的器件的输入与输出触点通常以大体上覆盖器件表面的格栅状图案的形式分布（一般称为“面阵”）；或可以平行并邻近于器件正面的每个边缘延伸的细长排的形式分布；或位于正面的中心。通常，器件如芯片必须物理地安装在基板如印刷电路板上，且器件的触点必须与电路板上的导电特征电连接。

半导体芯片一般设置在封装内，在加工过程及在把芯片安装在如电路板或其他电路面板的外部基板上的过程中，封装方便对芯片进行处理。例如，许多半导体芯片设置在适于表面安装的封装内。为了各种应用，已推出了大量的这种普通类型的封装。最常见的，这种封装包括一般称为“芯片载体”的介电元件，介电元件具有如在电介质上电镀或蚀刻金属结构而形成的端子。这些端子通常与芯片自身的触点，通过如沿芯片载体自身延伸的薄迹线，及在芯片触点与端子或迹线之间延伸的精细引脚或引线等导电特征而连接。在表面安装操作中，封装放置在电路板上，使得封装上的每个端子与电路板上相对应的接触垫对齐。在端子与接触垫之间设置焊料或其他结合材料。通过加热组件使得焊料熔融或“回流”或以其他方式使结合材料起作用，封装可永久地结合定位。

许多封装包括附接至封装的端子上的以焊料球形式的焊料块，焊料块通常具有约0.1毫米与约0.8毫米（5密耳及30密耳）的直径。具有从其底面突出的焊料球的阵列的封装，一般称为球格栅阵列封装或“BGA”封装。称为格栅阵列封装(land grid array)或“LGA”封装的其他封装，通过焊料形成的薄层或面而固定至基板上。这种类型的封装可非常紧凑。一般称为“芯片级封装”的某些封装，占据电路板的面积等于或仅稍大于纳入封装内的器件的面积。这对降低组件的总体尺寸，及在基板上的各器件之间允许使用较短的互连来说是有利的，互连反过来限定器件间的信号延迟时间，因此便于组件在高速下工作。

包括封装的组件可经受由器件与基板之间热膨胀与热收缩的差异所施加的应力。在工作过程中，以及在制造过程中，半导体芯片膨胀及收缩的量倾向于与电路板膨胀及收缩的量不同。封装的端子相对芯片或其他器件是固定的，如通过应用焊料，这些作用倾向于致使端子相对电路板上的接触垫移动。这可对连接端子与电路板的接触垫的焊料施加应力。正如专利号为5679977、5148266、5148265、5455390、5518964的美国专利的某些优选实施例中所公开的，半导体芯片封装可具有相对于纳入封装的芯片或其他器件可移动的端子，其公开的内容通过援引加入本文。这种移动可补偿显著程度的膨胀和收缩差异。

封装器件的检测引起另一难以克服的问题。在一些制造过程中，使封装器件的端子与检测夹具之间建立临时连接，并通过这些连接来操作器件，以确定器件是功能齐全的是必要的。一般地，这些临时连接必须形成为没有封装端子与检测夹具的结合。确保所有端子与检测夹具的导电元件可靠连接是非常重要的。但是，通过把封装压向具有平面接触垫的简单检测夹具如普通电路板，而形成连接是困难的。如果封装的各端子没有共面，或如果检测夹具的导电元件不共面，则一些端子将不与检测夹具上与它们相对应的接触垫接触。例如，在BGA封装内，附接在端子上的焊料球直径的不同、及芯片载体的非平面性，都可导致这些焊料球处于不同的高度。

通过应用具有设置非平面性补偿的导电特征的特殊结构的检测夹具，这些问题可缓解。但是，这种导电特征增加了检测夹具的成本，且在一些情况下，带来了检测夹具自身的一些不可靠性。这是尤其不理想的，因为检测夹具及器件与检测夹具间的接合，应当是比封装器件自身的更可靠，才能提供有意义的检测。此外，用于高频率工作的器件典型地通过应用高频信号来检测。这种要求对检测夹具内信号通道的电气特性施加了约束，其进一步使检测夹具的结构复杂化。

另外，当检测具有与端子连接的焊料球的封装器件时，焊料倾向于在检测夹具的与焊料球接合的那些部分上累积。这种焊料残渣的积累可缩短检测夹具的使用寿命，并损害其可靠性。

为解决上述问题已推出各种方案。上述专利中公开的某些封装具有可相对微电子器件移动的端子。在检测时这种移动可补偿端子的一些程度上的非平面度。