[发明专利]具有柔顺性的微电子组件及其方法

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求2006年12月20日提交的名称为 “MICROELECTRONIC ASSEMBLIES HAVING COMPLIANCY AND METHODS THEREFOR”的美国申请No.11/643,021的优先权，所述文 献的公开内容以引用方式并入本申请。本申请涉及2006年2月23日 提交的美国专利申请No.11/360,230，所述文献的公开内容以引用方式 并入本申请。

技术领域

本发明涉及晶片级和半导体芯片级封装。更具体地讲，本 发明涉及改进的柔顺性晶片和柔顺性半导体封装结构和它们的制作方 法。

背景技术

微电子器件例如半导体芯片典型地需要具有与其它电子 部件之间的许多输入和输出连接部。半导体芯片或其它类似器件的输 入和输出触点通常被布置成栅状图案，其基本上覆盖器件的表面(通 常称作″区域阵列″)，或被布置成延长的排，它们可以平行于和靠近器 件的前表面的每个边缘延伸，或布置在前表面的中心。典型地，各种 器件例如芯片必须物理安装在衬底例如印刷电路板上，并且器件的触 点必须电连接至电路板的导电特征。

半导体芯片通常被提供于封装中，以便于在芯片制造过程 中和在将芯片安装到外部衬底例如印刷电路板或其它电路板上的过程 中传送芯片。例如，许多半导体芯片被提供在适合于表面安装的封装 中。大量的这种一般类型的封装已为各种用途提出。最通常地，这样 的封装包括介电元件，通常称作″芯片载体″，具有在介电材料上电镀 或蚀刻金属结构而形成的端子。这些端子典型地通过沿着芯片载体本 身延伸的特征例如薄迹线以及通过延伸于芯片触点和端子或迹线之间 的精细引线或布线而被连接至芯片本身的触点。在表面安装操作中， 封装被安置在电路板上，从而封装上的每个端子对准电路板上的相应 的触点垫。焊料或其它结合材料提供于端子和触点垫之间。通过加热 组件以便使焊料熔化或″回流″或以其它方式激活结合材料，封装可以 永久性地结合就位。

许多封装包括焊接块，其形式为焊料球，典型地直径为大 约0.1mm和大约0.8mm(5和30密耳)范围内，附连于封装的端子。 具有从其底表面突伸一个阵列的焊料球的封装通常称作球栅阵列或 ″BGA″封装。其它封装，称作矩栅阵列或″LGA″封装，通过焊料形成 的薄层或焊盘而被紧固至衬底。这种类型的封装可以非常紧凑。某些 封装，通常称作″芯片级封装″，所占据的电路板面积等于或仅仅略大 于封装中组合的器件的面积。这一点是有利的，因为能够减小组件的 整体尺寸，并且允许使用衬底上各种器件之间的短互联，这反过来又 限制了器件之间的信号传播时间，并且因此而便于组件以高速操作。

包括封装的组件可能遭受因器件和衬底的不同热膨胀和 收缩引起的应力。在操作过程中，以及在制造过程中，半导体芯片趋 向于膨胀和收缩与电路板的膨胀和收缩量不同的量。在封装的端子被 相对于芯片或其它器件固定的情况下，例如通过使用焊料，这些效应 趋向于引起端子相对于电路板上的触点垫移动。这可能在将端子连接 至电路板上的触点垫的焊料中产生应力。如美国专利5,679,977、 5,148,266、5,148,265、5,455,390以及5,518,964(这些文献的公开内 容以引用方式并入本申请中)的某些优选实施方式所公开，半导体芯 片封装件的端子可以相对于组合于封装中的芯片或其它器件移动。这 样的运动可以对相当程度的不同膨胀和收缩作出补偿。

测试封装器件提出了另一严重问题。在一些制造工艺中， 需要在封装器件的端子和测试夹具之间产生临时连接，并且通过这些 连接操作器件以确保器件完全发挥功能。通常，这些临时连接必须在 不将结合封装的端子结合至测试夹具的情况下实现。重要的是，需要 确保所有端子被可靠地连接至测试夹具的导电元件。然而，难以通过 抵靠着简单的测试夹具例如具有平面形触点垫的常规电路板按压封装 而实现连接。如果封装的端子不是共面的，或者如果测试夹具的导电 元件不是共面的，则一些端子将不能接触它们在测试夹具上的相应触 点垫。例如，在BGA封装中，附连于端子的焊料球的直径差异，和芯 片载体的非共面度，可能引起一些焊料球处在不同的高度。