[发明专利]芯片载体

说明书

这是由Brenda D.Frey、Charles A.joseph、Frances J.Olshefski和James W.Wilson于1992年7月6日提出的申请号为07/909368的美国申请的部分继续申请。

本发明通常涉及到芯片载体，更确切地说是带有至少部分地用紫外线辐照固化的保护涂层所覆盖的电路化表面的芯片载体。

半导体芯片封装件中有一种包括一个或更多的安装在衬底(例如陶瓷衬底或塑料衬底)的电路化表面上的半导体芯片。这种通常称为芯片载体的半导体芯片封装件一般是打算用来安装在插件电路板或印刷电路板上的。如果例如采用表面安装，则芯片载体通常包括一个机械连接和电连接于形成在衬底上带有芯片并电路化了的表面周围的电接触焊点的引线框或夹边部件。

欧洲专利申请EP447884A2中公开了一种半导体器件，它包括基座，IC器件，封装引线，内引线以及覆盖封装引线、内引线及IC器件的紫外线固化丙烯酸环氧树脂。但该EP申请根本未提及紫外线固化丙烯酸环氧树脂的关于柔韧性(即弹性模数)的特定性能。

以所谓的倒扣结构形式，在芯片载体衬底的电路化表面上，安装上一个或更多的半导体芯片，可以容易地获得相当高的芯片连接密度。在这种结构中，用焊球将芯片面朝下安装在衬底的可焊金属焊点上。然而，例如硅芯片的热膨胀系数(CTE)显著地不同于陶瓷衬底或塑料衬底的CTE。结果，只要芯片载体受到热起伏，焊球连接就会受到明显的应力，致使焊球连接的疲劳寿命减弱和降低。显然，采取将焊球包封在一种CTE在焊接球CTE的30％以内的密封剂中的办法，可以容易地克服这一问题。这种有用的密封剂的组分如美国专利4999699所公开的那样，包括譬如一种环氧粘合剂(如环脂肪族环氧化物粘合剂)和一种填料(如高纯熔融石英或非晶石英)，上述专利公开已被列为本申请的引证。如本专利所指出，粘合剂在室温下的粘度应不大于约1000厘泊，而填充料的最大粒度应不大于31μm。而且，在粘合剂和填料二者的总重量中，粘合剂应占约60％-25％，而填料应占约40％-75％。

芯片载体衬底电路化表面上的电路，以及较小程度上说，以倒扣结构形式安装在电路化表面上的芯片，需要保护起来免受机械和环境的危害。为获得这种保护的一种技术是在芯片和电路化表面的至少一部分电路上，安装一个陶瓷帽。虽然使用这种陶瓷帽来获得机械和环境保护是有效的，但芯片载体的成本因此而显著增加。而且，陶瓷帽的存在妨碍了在芯片上直接安装热沉来发散芯片产生的热。相反，热沉必须安装在陶瓷帽上，并在每一芯片上表面和陶瓷帽之间必须有热润滑脂以便在芯片和热沉之间获得好的热接触。虽然这一方法对散热有效，但若能够将热沉直接安装在芯片上则更为方便。

已经提出：为了以相当低的成本来提供电路的机械和环境保护，可以用组分中包括环氧粘合剂和填料的涂层来覆盖芯片载体衬底电路化表面上的电路。这种填充的环氧涂层已用在芯片的上表面(不带电路)，证明是有用的。但也认识到：这种填充的环氧涂层要用作芯片载体电路化表面上电路的保护涂层，必须：(1)能够经得住0-100℃之间，每小时三次的热循环至少2000次的标准加速老化测试，而不在它与焊球密封剂的交界面处出现内裂纹或裂纹，因为水和其它不希望的化学物质会钻入裂纹并腐蚀电路，这种裂纹是不希望有的；(2)由于上述理由，应是疏水的；(3)能够经得住通常称之谓“舰船冲击”(ship shock)的第二标准热循环测试而不出现裂纹也不从芯片载体衬底上剥离，上述测试中的涂层热循环为-40-+65℃、每小时一次，至少10个循环；(4)离子浓度低(典型地由确保氯离子浓度低于10PPM而获得)以避免电路腐蚀和导体迁移，后一现象会导致不希望的短路′以及(5)固化要相当快因而方便。

重要的是，当上述类型的填充环氧涂层从芯片载体电路化表面上芯片的上表面扩大到大尺寸(例如36mm×36mm)的芯片载体衬底电路化表面的电路时，这些涂层被证明是不能用的。亦即，当这些涂层经受上述的加速热老化测试时，在它们同焊球密封剂的交界面处总是出现内裂纹或裂纹。而且，当经受上述“舰船冲击”时，这些涂层总是从芯片载体衬底裂开或剥离。再者，这些涂层的固化要在炉中进行长时间(例如三小时)的烘焙，这样很费时间且不方便。