[发明专利]集成电路纳米管基衬底

说明书

技术领域

本发明涉及集成电路器件及其方法，更具体地涉及采用纳米管材料的集成电路衬底。

背景技术

衬底材料在电路制造和实现中起重要作用。例如，通常使用焊接型连接，将集成电路、倒装芯片型电路和其它电路安装在其中含有迹线的衬底上，以便将集成电路电连接和物理连接到衬底上。在用作支撑结构(如球栅阵列(BGA)或印制电路板(PCB)时，典型地，衬底保持和/或支撑电路，从而在与支撑结构连接的电路间，起到传送信号的作用。在一些应用中，PCB包括用于与其它电路连接的BGA。

典型的BGA(以及PCB，类似地)具有衬底型材料，在衬底型材料的一个或多个表面上，导电互连与导电焊盘连接。互连典型地包括与垂直导电通路、与通常设置成多层的迹线(trace)、与通路、不同导电焊盘间的各种连接相连的横向迹线(trace line)(迹线)。多个电子部件如倒装芯片管芯和其它部件通过导电焊盘与BGA连接。取决于实现，互连将不同的电路部件互相连接，和/或将其与连接BGA的其它电路进行连接。

BGA应用的一个示例包括采用倒装芯片集成电路器件的实现。BGA通过在BGA底部表面的焊接连接安装到外部电路。倒装芯片集成电路器件被焊接到BGA的上表面，并通过与BGA的上下表面连接的互连与外部电路连接。

随着电路密度增加以及功能增多、电路设计特性化，通常存在着对小面积上许多互连(和许多迹线和通路)的需求。另外，通常存在着对较大的功耗的需求以便对电路供电。电路密度增强和/或功耗增大一般会产生较多的热量，这对电路部件造成隐患。另外，由于电路配置(以及衬底，相应地)的尺寸减小，这些衬底通常置于增加的应力下。

发明内容

这些因素和其它困难对实现电路衬底的各种应用提出挑战。本发明的各方面包含衬底和/或可采用集成电路和其它器件实现的封装。本发明以多个实现和应用作为示例，以下就其中一些进行总结。

按照一个示例实施方式，在衬底中实现碳纳米管结构以便支撑和/或利用衬底的热传导。衬底的各种应用包括，如集成电路、电路板、球栅阵列(BGA)和针栅阵列(PGA)。

在一种实现中，碳纳米管结构按照BGA型衬底实现，以基本上加强衬底强度，并且相应地，支撑与之连接的电路。碳纳米管结构(例如网状配置、阵列配置或其它配置)在BGA型衬底间延伸，并提供支撑以抵抗材料扭曲、断裂和/或与此类衬底相关的其它应力型挑战。

在另一种实现中，碳纳米管结构被配置和设置成用于传输BGA型衬底中的热量。某些应用包括按照一定方式设置纳米管，以便沿特定方向传输热量，如通过沿着要求传输热量的特定方向取向纳米管结构(例如纳米管或纳米管分组，如纤维)。

在本发明的另一个示例实施方式中，集成电路芯片配置包括其中具有碳纳米管材料的支撑层的衬底。衬底具有厚度，并垂直于该厚度横向延伸，上表面层被设置成用于支撑电路。衬底中碳纳米管材料的支撑层在上表面层以下，并在结构上支撑该衬底，而且在上表面形成集成电路。

在本发明的另一个示例实施方式中，BGA型电路配置包括碳纳米管强化衬底，沿长度横向延伸，上下表面区域限定大体与该长度垂直的厚度。衬底上表面区域具有配置和设置成用于连接到集成电路芯片的导电焊盘。衬底下表面区域具有配置和设置成用于连接到外部电路的导电焊盘。导电互连系统在下表面上的导电焊盘和上表面上的导电焊盘之间延伸，并连接二者。这样，信号在导电焊盘之间传送(例如，在上表面区域处连接的芯片和连接下表面区域上的导电焊盘的电路之间)。

强化衬底包括垂直定位在上下表面之间、并在衬底的至少一部分上横向延伸的碳纳米管层。碳纳米管层包括一个或多个不同配置的碳纳米管，所述碳纳米管提供对衬底的结构支撑和衬底中的热量传输(以及，在适当设置时，向衬底外)之一或二者。设置电绝缘材料以便绝缘导电互连系统延伸穿过碳纳米管层的部分(互连和/或通路)。在一些应用中，电绝缘材料被物理地设置在碳纳米管层与互连系统之间，或层中的碳纳米管之间。在其它应用中，电绝缘材料散布于碳纳米管支撑层内，使得互连系统可以电连接碳纳米管，但碳纳米管层中的绝缘材料阻止碳纳米管层中的碳纳米管间的导电性。

对本发明的以上概述并不是旨在描述每一个举例说明的实施方式或本发明的每一个实现。以下的附图和详细描述更具体地给出这些实施方式的例子。

附图说明

结合附图考虑下文对本发明的各种实施方式的详细描述，可以更全面地理解本发明，其中：

图1示出按照本发明的示例实施方式，BGA配置的断面图；