[发明专利]带有多层连接的电子封装件

说明书

本发明涉及到电子封装，特别是至少采用二个不同导体层(例如信号层、电源或接地层)作为其部件的那种封装。这种封装件特别适用于信息处理系统(计算机)。

上述类型的典型电子封装件包括一个关键元件，即介电衬底，在这一由陶瓷或诸如玻璃纤维加固的环氧树脂(FR4)之类的合适的聚合物材料所构成的衬底之上或之中，带有各种所需的导电层。

在工业界，这种多层电子封装件的一个代表性的例子称之为多层陶瓷聚酰亚胺(MCP)封装，它采用了一个陶瓷衬底，该衬底上至少带有两个被电介质中间层(在MCP情况下典型地为聚酰亚胺)分隔开来的导体层(例如铜)。这种封装结构还可以包含从其外表面(与衬底上带有上述各层的表面相对的表面)伸出的导电管脚之类部件，用来插入位于诸如印刷电路板(PCB)之类的第二衬底上的例如金属插座等导电接受装置。这种封装件典型地还包括一个或多个(通常是几个)位于衬底上表面上并根据需要连接于各个导体层的半导件器件(芯片)。在本技术领域中提供了这样一种使用焊料的连接，其工艺是本发明的受让人开发的众所周知和广泛采用的工艺。工业界称此工艺为塌陷可控芯片连接(C-4)，该工艺在各种出版物(包括专利)中已有描述，没有赘述之必要。

此处提及的各类型电子封装件的例子在下列美国专利中也有描述：Schaible等人的4430365、Currie等人的4446477、Magdo等人的4805683、Arnold等人的4835593。

对于其上带有电路的各种陶瓷衬底的描述，还可以从下列IBM技术发明公告(TDB)中看到：IBM TDB第22卷第10期(1980年3月)、IBM TDB第32卷第10A期(1990年3月)。

在已知的制造至少包含一个与其电路连接的芯片的MCP封装件的工艺中，开始是在陶瓷的上表面上沉积一个第一金属层。此层一开始是由Cr-Cu-Cr组成的，是用熟知的溅射技术溅射沉积的。然后用一层光致抗蚀剂覆盖此Cr-Cu-Cr层，再经过一系列的光刻步骤(轻度烘焙、曝光、显影和烘培)，在Cr-Cu-Cr上形成所需的抗蚀剂图形。然后用熟知的腐蚀操作把下面Cr-Cu-Cr层中的未保护部分的金属除去。接着清除(剥离)掉剩下的抗蚀剂保护图形，以曝露出留在陶瓷上表面上的所需的电路图形。显然，这一图形包括至少一个而最好是几个接触位置，每一接触位置适用于分别电连接到芯片上的一个接触点。然后在下一操作步骤中，在整个留下的包括各接触位置的电路图形上沉积一层电介质(例如聚酰亚胺)，工业界称这种沉积为地毯式涂覆(意味着覆盖整个电路)。在聚酰亚胺上执行另一系列光刻步骤以确定窗口(称之为“通道”)图形，然后清除已被显影过的选定部位的介电聚酰亚胺，从而暴露出其下面的电路部分。显然，上述的接触位置也因此而暴露出来了。此时，将聚酰亚胺烘焙成固化状态。在另一种操作中，可用激光剥离来代替构成上述一部分光刻步骤的化学工艺以达到所需的对聚酰亚胺的选择性清除。然后用熟知的腐蚀操作清除掉Cr-Cu-Cr层的上部Cr层，使该层留下的暴露部分(接触位置)由一个上部铜层和一薄层铬所组成，这可以增大Cu-Cr在陶瓷上的附着力。

在下一步制作中，在聚酰亚胺和暴露的导电接触位置上沉积一个第二金属层。采用了熟知的分批蒸发工艺，其结果是再形成一个由Cr-Cu-Cr组成的层。此时采用前述的分批蒸发工艺而不用所述的溅射步骤，这是由于前者的热循环更长，可用以驱散可能残留并可能影响导电层之间的最终互连的溶剂和水汽。然后重复前述的光刻和湿法处理步骤以确定第二导电层所需的第二图形。最后的光刻图形化之后再执行顶部铬腐蚀以选择性地清除原先在该上部导电层中出现的铬。如同下部第一导电层情况中那样，这一第二导电层包括至少一个而最好是几个用于提供芯片连接的接触位置。

上述工艺的结果是在介电陶瓷的上表面形成了至少两个导电层，每层上至少有一个用来例如由上述的焊料分别电连接到芯片的接触点的接触位置，之后，芯片则置于暴露的接触位置上并与之电连接。如将要看到的，这些导电层也是由聚酰亚胺介电层来分隔开的，该介电层在后续的封装操作中如果需要时使二层导电层电学隔离。