[发明专利]用于粘合电子器件的可变形基片部件

说明书

发明背景

发明领域

本发明涉及微电子部件及它们的生产方法。更具体地说，本发明涉及一种微电子部件，该部件中的一个微电子元件被接合到基片部件上，并且把元件上的接合位置与基片部件上相应的接合位置电气连。再具体地说，本发明涉及一种用于微电子元件的可延展的基片部件(在其表面上有一可延展的金属电路线条的阵列)。当电子元件被接合到基片部件上，且元件的接合件接触到线条时，基片具有允许各个接合件使线条局部延展直至线条陷入基片表面的材料属性。

相关技术的描述

目前在微电子技术中一个重要问题是，将更多的集成电路器件连同它们相关的互连电路装配到更小的空间内的复杂课题。增加的器件密度需要基片上的被更接近(间距小)的电路线条的厚度更薄。对更高的信息流速度的需要还要求更高的信号频率。为适应这些需要，使用倒装直接世道睛附着法(FDCA)直接将芯片附着在电路板上，并在元件之间提供了可得到的最短的路径长度，从而使高频时的信号传播延迟减到最小。

FDCA中使用的最普遍的附着方式是焊料凸台/倒装芯片互连。用于焊料凸台/倒装芯片互连的传统的技术是控制熔化高度芯片连接技术(“4C”)，这种方式中，金属焊料连接提供了芯片和基片之间的机械和电气连接。只有有限数量的基片材料和芯片设计可以通过C4技术得到可靠的电气连接。另外，再流焊连接处的形状和高度(对于可靠性能而言很严格)需要使用精细、昂贵、而且工艺细致的凸缘层冶金术(Pad Layer Metallurgy)，PLM工艺。C4工艺具有固有的工效限制，并且不能适应基片的缺点，例如平滑度和弯曲度。芯片和基片之间热膨胀系数(CTE)不一致在C4工艺的再流焊连接处导致了较高的切应力，这会影响互连的可靠性。见R.R.Tummala和E.J.Rymaszewski，Microelectronics Packaging Handbook(VanNorstrand Reinhold，1989)，pp.280-309，366-391，和K.Nakamura，NikkeiMicrodevices，June 1987。灾难性的失败是任何在焊接连接处发生的开裂的直接结果，这种开裂是那些较高的切应力的反应。焊料凸台接合中固有的缺点需要现有技术中对FDCA和其它应用提供可靠互连的另一种方法。

一种方法包括使用可以因化或不可因化的热接合粘合剂，以提供密切的机械的倒装芯片接合，并提供与基片用压力的而不是冶金的电气互连接。粘合剂中的导电微粒或芯片上的金属凸台，提供了这种方法的电气互连的媒介。媒介中需要热和/或固化收缩应力以建立用压力的接触。

在图1A和图1B中描述的粘合剂接合工艺中(颁给Hatada的第4,749,120号美国专利)，通过(1)在有凸起的器件10和板16之间分配绝缘的粘合剂树脂22；(2)将器件上的凸台14与相应的布线图案20上的接合位置对准；(3)用工具24施加压力，从而凸台14和布线图案20被压在一起；(4)施加光或热28使绝缘树脂22变硬；(5)树脂22变硬之后除去压力，而将电子元件10上被称为凸台的金属结合位置电气连接到布线板16上的电路布线图案20。

在颁给Hatada的‘120专利的图2所示的另一个实施例中，把一种柔软的熔化温度较低的金属30施加在凸台14和布线图案20之间。如果器件10暴露在极端温度或机械力下，Hatada的专利在第4列第49-58行处说明了金属30将作为吸收体，以保持凸台14和布线板16之间的电气连接。

Hatada的工艺依赖于粘合剂收缩，不是焊料再流，以在凸台和布线板上的电路之间建立电气连接。因此，粘合剂接合工艺提供了细间距连接和避免许多和C4C处理相关联的困难的可能性。粘合剂的收缩产生用压力的连接，它遭受的应力小于从再流焊得到的。另外，粘合剂包住连接处，并提供了抵抗环境和机械应力的保护。