[发明专利]高性能芯片封装及方法

说明书

本发明一般涉及半导体芯片封装及载体。具体说，本发明涉及具有由插入的键合材料固定于加强板上的盖板的芯片封装。本发明还涉及用于盖板的对准装置及封装芯片的方法。

迄今为止，已采用粘合剂或机械结构将盖板搭接于芯片封装上的加强板上。利用粘合剂产生了许多问题。例如，由于不平整或不均匀地涂敷盖板和加强板的表面，粘合剂失效导致了不平整地层叠，所以利用粘合剂具有很差的裕度。由于不平整层叠的粘合剂产生的压力在芯片、加强板和盖板上产生会发生龟裂的压力，所以需要精确的裕度。另外，龟裂的可能性因对封装重复加热的需要而增大。例如，需要加热将芯片连接到载体上，然后又连接加强板与盖板，然后再将载体连接到如印刷电路板等其它电路上。很差的裕度还会在盖板和加强板间产生很大的间隙，导致了很差的热性能。为解决上述问题，盖板和加强板必须有十分精确的尺寸。然而，这种要求增加了制造工艺的复杂性，即，要求精确地形成部件，并且为了连接要求准确地定位它们。消除很差裕度的要求还必须附加材料，因此，增加了盖板和整个封装的重量。

利用机械连接器具有与上述类似的问题。另外还有一个缺点是机械连接器更加重了封装，这是所不希望的。

为此，需要一种芯片封装及其制造工艺，盖板能够更准确地搭接到加强板上以减轻重量，并减少管芯龟裂的可能性。而且，需要加强热性能。

根据本发明的一般性方案，提供一种具有芯片载体、搭接于载体上的加强板、和借可回流键合材料搭接于加强板上的盖板的芯片封装。键合材料最好是焊接材料。该方案具有许多优点。例如，极大降低了部件尺寸精确性的要求，其中盖板搭接在加强板上，在加热可回流键合材料时，其能够在加强板的范围内自对中。所以，减小了芯片龟裂的可能性。而且，由于不需要如此精确设定盖板的尺寸，所以盖板和整个封装可实现较小的重量。另外，由于较好的盖板和加强板间的连接还加强了现有技术器件所不具备的热性能。

有利的是上述方案还包括安装固定盖板与芯片自身的界面材料。这还有助于热传导性，并且如果界面材料具有导电性的话，还可以将盖板设定为有利的预定的电位，例如，地电位。

根据本发明第二个一般性方案，提供一种芯片载体，该载体包括：加强板，覆盖加强板的盖板，及用于在加强板上适当地对准盖板的对准装置。该方案有助于在加强板上适当地对准盖板，防止管芯(芯片)龟裂，甚至确保键合材料均匀地散布。

根据本发明第三个一般性方案，提供一种封装芯片的方法，该封装具有载体、具有芯片于其开口中在载体上定位的加强板、和覆盖该开口的盖板，该方法包括以下步骤：于盖板和加强板间提供将盖板搭接到加强板上的可回流材料，将盖板搭接到加强板上，同时将载体搭接到其它电路上。该方案提供了一种具有较少热周期的制造芯片封装的工艺，所以减小了封装中管芯(或芯片)龟裂的可能性。

从以下对本发明优选实施例的更具体说明中可以更清楚本发明的上述和其它特点及优点。

以下将结合附图详细说明本发明的优选实施例，各附图中类似的标记表示类似的元件，其中：

图1是本发明第一实施例的芯片封装的分解剖面图；

图2A是本发明第一实施例的芯片封装的侧视剖面图；

图2B是本发明第一实施例的具有扩大盖板的芯片封装的侧视剖面图；

图3是本发明第二实施例的芯片封装的分解侧视剖面图；

图4是本发明第二实施例的芯片封装的侧视剖面图；

图5是本发明第三实施例的盖板的侧视图；

图6是本发明第三实施例的加强板的平面图；

图7是本发明第三实施例的芯片封装的平面图。

尽管以下将具体展示和说明本发明的某些优选实施例，但应理解，可以做出各种改变和变形而不脱离本发明的范围。本发明的范围不限于如优选实施例所简单公开的构成部件数、材料、形状、相对设置等。

参照各附图，图1是本发明第一实施例的芯片封装的分解侧视剖面图。芯片封装10一般包括盖板20、加强板30、芯片40和载体50。加强板30包括带有其中设置的芯片开口37的基座部分32。提供开口37为的是容纳芯片40。基座部分32还可以包括突起34和36，通常用于在开口37内帮助定位盖板20，其优点将在以下讨论。加强板30搭接到板52形式的载体50上，用于加强板52。芯片40一般包括电路部分42和多个从其上伸出的连接器44，例如，突点或可控塌陷芯片连接(C4)用于连接载体52。载体52还可以包括沿其表面且芯片40将与之连接的电路(未示出)，和用于连接如电子电路板等基片80上的其它电路的球栅阵列54(BGA)。