[发明专利]具有构成电路一部分的核心层的增层印刷线路板衬底

说明书

本申请是于2007年7月16日提交的名称为“具有构成电路一部分的核心层的增层印刷线路板衬底”的中国专利申请200780031170.4的分案申请。

技术领域

本发明一般涉及多层印刷线路板，并且更具体地涉及包括至少一个轻量约束核心（constraining core）的多层增层（build-up）衬底，该核心是印刷线路板的电路的一部分。

背景技术

半导体器件制造通常涉及利用化学过程紧接着对管芯进行包装来制作半导体管芯。将管芯安装在包装件中包括将管芯焊盘引脚连接到包装件上的引脚。在很多应用中，通过将半导体管芯直接安装到印刷线路板（PWB）衬底来实现管芯焊盘引脚和包装件上的引脚之间的互连。之后，半导体管芯和衬底被封装到包装件中，并且衬底提供管芯焊盘引脚和包装件引脚之间的连接。

公知的各种直接安装技术包括倒装芯片安装（FC）、直接芯片附着（DCA）、直接管芯附着（DDA）和板上倒装芯片（FCOB）。这些技术通常需要将半导体管芯固定到增层PWB衬底。增层PWB衬底通常包括中央约束层或“核心（core）”，相对薄的介电层附着到所述中央约束层或“核心”。薄的介电层具有良好的电路特征和直径狭窄的电镀通孔（via）。核心可利用基于玻璃纤维的介电材料构成，该介电材料具有的物理特性类似于集成电路（即，包装的半导体器件）将表面安装到其上的PWB类型的结构中使用的基于玻璃纤维的介电材料的特性。为了区分IC（集成电路）安装到其上的PWB和PWB衬底，前者被称为传统PWB。增层PWB衬底中的薄的介电层由传统PWB的构成中通常不使用的一类材料构成。专用处理技术用于粘合核心和薄的介电层以及用于形成良好的电路轨迹和直径狭窄的电镀通孔。

使用直接管芯安装PWB衬底时可能遇到的问题是热循环可能导致器件故障。明显的热膨胀系数（CTE）差异通常存在于半导体管芯材料和PWB衬底之间，结果热循环可能破坏管芯和PWB衬底之间的连接。半导体管芯材料的CTE通常在2.5ppm/℃到4.0ppm/℃之间。包括基于玻璃纤维环氧树脂的约束层的衬底的CTE通常在14ppm/℃到20ppm/℃之间，与表面平面平行。半导体管芯和衬底材料之间的CTE不匹配在热循环期间可能对半导体管芯和PWB衬底之间的连接点施压（stress）。连接点上施加的压力可与连接点与中点（DNP）之间的距离有关。中点是热循环期间经历零位移的位置。半导体越大，最大DNP就越大。因此，增加半导体管芯尺寸会造成半导体管芯和衬底之间连接点上压力的增加，并且最终降低电连接的可靠性。

底部填充胶水（adhesive underfill）可用来弥补或减少半导体管芯和PWB衬底之间的CTE不匹配引起的一些压力。但是，当较大的半导体芯片安装在衬底上时，要确保管芯引脚和PWB衬底之间的可靠性接触，由底部填充减少的压力是不足的。

在很多应用中，包括降低PWB衬底的CTE的核心的增层PWB衬底用于构成IC。Lu等人的美国第6,711,812号专利和Lu等人的美国专利公开号2004/0163248的专利描述了PWB衬底中厚铜核心的使用，其降低了PWB衬底的CTE。用来降低PWB衬底的CTE的其它金属合金包括镍-铁合金，铜-镍夹心板（CIC）和铜钼夹心板（CMC）。与使用基于玻璃纤维的核心材料相比，使用金属构成PWB衬底核心趋于增加PWB衬底的重量。此外，厚的金属核心层（core layer）处理起来非常困难。

Tani等人的美国第6,869,665号专利、Tani等人的美国第7,002,080号专利和Tani等人的日本专利公开号60-140898的专利（Tani等人的文献）公开了由微线路结构形成的PWB衬底，它是利用增层方法在核心上制造的，该核心使用树脂复合材料围绕（enclose）多片碳纤维布构成。Tani等人的文献还公开了延伸通过核心的电镀通孔通过在通孔的壁表面上形成的圆柱形绝缘树脂部分实现与碳纤维布的电绝缘。