[发明专利]封装

说明书

本发明涉及一种用于集成电路的封装。

用于电子元件的封装包括若干的电路元件，例如晶体三极管，二极管，电容器，电感及电阻。在许多情况下，多个元件连接在一个集成电路上。

由于若干的理由，集成电路芯片需要封装。集成电路需要机械载体，防止环境影响，还需要电源，信号端子及散热。

因而，封装的主要功能是作电路载体及保护、环境控制、功率配置、信号配置及导热。

通常，为了满足这些条件需要多于一个的封装层，芯片的封装构成了第一封装层。至少通常使用多于一层的封装，因为所需的多个功能超出了由单个第一层封装所能得到的功能。

超大规模集成（VLSI）芯片的出现不但简化了电路设计而且也简化了大部分封装设计。在很少的VLSI芯片上即可获得许多的电功能，这些芯片被装在封装中。这些芯片的封装安装在一个电路板上，如果需要的话，将一些分离元件也装在这个电路板上，与VLSI芯片装在一起，然而常常这些电路板变得非常复杂，因为在一个小区域中要集中极大数目的芯片端子。

当要获得较高的引线密度时，出现了一种对电路板的替代物，它利用混合工艺及陶瓷封装，例如：芯片载体，平板封装、插脚栅状阵列及更复杂的封装，这些封装能够作到由每个封装支承一个到多个百个的芯片。将数据个VLSI芯片和分离元件装在同一衬底上，并通过衬底上的多层导体将它们相互连接起来。但是仍然有必要将具有中等尺寸及有限数目焊区的多个VLSI燕片在一个或几个混合电路中互连起来，以便得到高性能的信号处理。

芯片及封装之间的连接一般利用导线键合、焊接或带式自动键合来完成。导线键合是最通用的芯片键合工艺。但是它有局限性。其限制之一在于散热主要受芯片的背面限制。

在最近一版的“微电子封装手册”）Rao.R.Tummala及Eugene  J.Rymaszewski著，1989年）中，将认为合理的利用TAB（带式自动键合）工艺的每芯片最大接点数据估计为600接点/芯片。考虑导线键合，其预计值为约260接点/芯片。按1988年的制造工艺，允许对采用导线键合工艺为257接点/芯片，对于采用TAB工艺为320接点/芯片。

由该说明书后文将会看到，所公开的一种封装超过了上述期望值。

现今的封装可分成两个主要类型：陶瓷封装及塑料封装。陶瓷封装一般具有较好的性能，而塑料封装则通常具有价廉的优点。

在现今封装的问题中所不希望的是互连各芯片的导线的电感。任何附加的或不必要的信号线的长度将导致该线中电感的增加及延缓了信号的传送。

尤其在高频应用中明显出现的另一问题是互连线起到了天线的作用，因而与其它信号线中的信号发生干扰。在导线键合处理的电路中，因而常常要注意使键合线的长度减至最小。

封装内不同的材料中的不同的热膨胀将会引起封装中芯片或其它元件的破损，因为膨胀产生失配。

散热及芯片冷却常常由于在芯片及顶盖之间的空间内填充了弱导热性能的低压气体或其它材料而削弱，其结果是导热物性差。

由于对每个线键合及每个焊区需要大的工作量，因而用于芯片与封装之间电接触的生产费用很高。

陶瓷衬底被证实为一种离子辐射（α粒子）源，由此产生保护电路免遭该辐射损害的问题。对此有时利用在陶瓷封装内的器件上涂上一种有机涂层来加以处理。

本发明的目的是提供一种用于集成电路的封装，它在集成电路与封装外侧的外部接线点之间提供连接，并且消除了封装中材料之间的热膨胀失配。

本发明的另一重要目的是提供一种用于集成电路的封装，采用由芯片的有源表面在两个主要方向上提供热路经改进由芯片到外界的热导。

本发明的另一目的是提供一种用于集成电路的封装，它对热应力问题提供了解决办法，这种问题常常是由于封装的元件中不同的热膨胀在封装中引起的。

本发明的又一个目的在于提供用于对包括在封装中芯片上的焊区与衬底上的焊区电连接的互连装置，并同时提供从芯片经由所述互连装置到外界的良好热导。

本发明的又一目的是对于超大规模或圆片尺寸的芯片提供没有多于750信号及电源端子的封装。

本发明的主要目的是利用设置根据权利要求1的封装来实现的。

本发明的第二个目的是借助在芯片的一个有源表面的两个主要方向上设置热通路来达到的。

本发明的其它目的及进一步构型由其余权利要求中所述的特征来实现。

以下是该说明书中的一个术语表及它们的含义：

凸块：