[发明专利]具有极细间距堆叠的微电子组件

说明书

对相关申请的交叉引用

本申请要求享有于2005年12月23日提交的美国专利申请 No.11/318164的权益，在此通过引用将其并入本文。

本发明涉及微电子组件以及制造和测试可堆叠微电子组件的方法。

背景技术

诸如半导体芯片的微电子器件通常需要很多通往其它电子元件的输入 和输出连接。半导体芯片或其它类似器件的输入和输出接触通常设置成基 本覆盖器件表面的格栅状图案(通常称为“区域阵列”)或细长的排，所述 排可以平行延伸到器件正面的每个边缘并与其相邻，或者在正面的中心位 置。典型地，必须要把诸如芯片的器件物理地安装在诸如印刷电路板的衬 底上，器件的接触必须要电连接到电路板的导电部件上。

半导体芯片通常设置在封装中，在制造期间，以及在将芯片安装在诸 如电路板或其它电路面板的外部衬底上期间，封装有助于对芯片的操作。 例如，很多半导体芯片设置在适于表面安装的封装中。已经针对各种应用 提出了这一大类的很多种封装。最常见的是，这种封装包括电介质元件， 其通常称为“芯片载体”，电介质上形成有作为电镀或蚀刻金属结构的端子。 通常通过诸如沿芯片载体自身延伸的细迹线的部件、并通过延伸于芯片接 触和端子或迹线之间的细引线或导线，将这些端子连接到芯片自身的接触。 在表面安装操作中，将封装置于电路板上，使得封装上的每个端子与电路 板上对应的接触焊盘对准。在端子和接触焊盘之间提供焊料或其它接合材 料。可以通过加热组件以熔化或“回流”焊料或激活接合材料来将封装永 久键合在适当的位置。

很多封装包括附着于封装端子的焊球形式的焊料块，其直径通常大约 为0.1mm和大约0.8mm(5和30密耳)。具有从其底面突出的焊球阵列的封 装通常被称为球栅阵列或“BGA”封装。被称为栅格阵列或“LGA”封装的 其它封装，它们是通过焊料形成的薄层或焊接区而固定到衬底。这种类型 的封装可以相当紧凑。某些封装，通常称为“芯片尺度封装”，其占据的电 路板面积等于或仅稍大于封装中所包括的器件的面积。这样的有利之处在 于，其减小了组件的总体尺寸，并允许使用衬底上各器件之间的短互连， 这又限制了器件之间的信号传播时间，并且由此便于以高速操作组件。

包括封装的组件可能会有因器件和衬底的不同热膨胀和收缩而被施加 应力的问题。在工作期间以及在制造期间，半导体芯片膨胀和收缩的量往 往与电路板膨胀和收缩的量不同。在例如通过利用焊料将封装端子相对于 芯片或其它器件加以固定的情况下，这些效应往往会导致端子相对于电路 板上的接触焊盘移动。这可能会在将端子连接到电路板上的接触焊盘的焊 料中施加应力。如美国专利5679977、5148266、5148265、5455390和5518964 (在此通过引用将其公开并入本文)的某些优选实施例所公开的，半导体 芯片封装可以具有相对于芯片或封装中包括的其它器件可移动的端子。这 种移动可以在相当程度上补偿膨胀和收缩的差异。

测试已封装的器件提出了另一个困难的问题。在一些制造工艺中，必 须要在被封装器件的端子和测试夹具之间形成临时连接，并通过这些连接 操作器件，以确保器件实现全面功能。通常，必需要在不将封装端子接合 到测试夹具的情况下形成这些临时连接。确保所有端子都可靠地连接到测 试夹具的导电元件是非常重要的。然而，难以通过把封装压到诸如具有平 面接触焊盘的普通电路板的简单测试夹具上来形成连接。如果封装的端子 不是共平面的，或者测试夹具的导电元件不是共平面的，那么一些端子将 无法接触到测试夹具上它们相应的接触焊盘。例如，在BGA封装中，附着 于端子的焊球直径的差异以及芯片载体不平坦可能导致一些焊球位于不同 的高度。

可以通过使用特殊构造的、具有被设置成补偿非平坦的特征的测试夹 具减轻这些问题。然而，这样的特征增加了测试夹具的成本，并且在一些 情况下，给测试夹具自身带来了一些不可靠性。这一点尤其不合乎需要， 因为测试夹具以及器件与测试夹具的配合应当比被封装器件自身更加可 靠，以便提供有意义的测试。此外，通常通过施加高频信号来测试用于高 频操作的器件。这种要求对测试夹具中的信号路径的电学特性提出了约束， 这进一步使测试夹具的构造复杂化。

此外，在测试焊球与端子连接的已封装器件时，焊料往往会积聚在测 试夹具结合焊球的那些部分上。残余焊料的这种积聚可能会缩短测试夹具 的寿命并减损其可靠性。