專利名稱：具熱塑材料制成下填料的電子組件及其制造方法
技術領域：
本發(fā)明有關具有倒裝芯片接點且被固定于重新接線基板之半導體芯片的電子組件及其制造方法。
背景技術：
具有倒裝芯片接點及重新接線基板的電子組件被封裝于熱設定塑料制成的塑料包裝中。當外部接點被附著至該電子組件的重新接線基板上的外部接觸焊接區(qū)，或當最終外部接點被焊接于電路載體時，即使某些這些電子組件的操作性針對約攝氏150度頂部操作測試溫度及約攝氏負50度底部操作測試溫度間的溫度周期被事先成功測試，但其仍會非預期地故障。
本發(fā)明之一目的是明確說明電子組件及制造增加電子組件可靠性的方法。
此目的藉由附帶權利要求主題來達成。有利發(fā)展可于附帶權利要求中被找到。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供具有一半導體芯片之一電子組件，其具有被固定至重新接線基板上的接觸焊接區(qū)之其有源上側(cè)上的倒裝芯片接點。此固定可藉由焊接及/或使用導電黏膠而獲得。藉由倒裝芯片接點被形成于重新接線基板及半導體芯片間的空隙具有作為下填料的熱塑材料。此被當作下填料之此熱塑材料之玻璃化轉(zhuǎn)變溫度低于電子組件上之外部接點焊接材料的熔化溫度。
該組件具有當焊接外部接點于外部接觸焊接區(qū)或當焊接電子組件上的外部接點于電路載體上時，電子組件故障情況被降低的優(yōu)點。當熱塑材料被添加超過其玻璃化轉(zhuǎn)變溫度且于焊接操作期間于外部接點區(qū)域中軟化，且于達到焊接溫度時改變?yōu)橐簯B(tài)時，所達成效應為耐塑料材料當作塑料封裝化合物例中因汽相形成的壓力被向下調(diào)整。該被軟化熱塑材料可塑性分解且不需破壞半導體芯片上的倒裝芯片接點及重新接線基板上的接點連接焊接區(qū)間的接點來產(chǎn)出。因此，當焊接外部接點或當電路載體上的焊接故障率被降低。
然而所有例中，玻璃化轉(zhuǎn)變溫度及軟化點視敷射面積而定處于介于攝氏70及150度間的電子組件最高操作測試溫度以上。消費組件并不被如此辛苦地測試，且以低于消費組件為低的最大操作測試溫度來測試，如操作測試期間周期性受到攝氏150度最大操作測試溫度之汽車工程的電子組件。接著，被提供當作下填料之此熱塑材料的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度亦必須被選擇對應較高。
此電子組件另一優(yōu)點是因為當熱塑材料被當作下填料時，濕度較高位準可被容許而不會破壞接點或組件結(jié)構，所以該封裝不再必須于各焊接處理之前被預干來排除濕氣。
被使用的熱塑材料可為來自包含聚胺樹脂，聚乙縮醛，聚碳酸酯，聚乙烯，聚丙烯，聚乙烯對苯二酸酯或其混合物之群組之物質(zhì)。特別是藉由混合這些熱塑材料，可設定預期軟化溫度范圍及熔化溫度范圍。此確保熱塑材料于最大操作測試溫度具有相同強度，特別是熱塑材料的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度直到此點以上才達到。
相對于僅部分電子組件被加熱且僅其部分可達到臨界溫度的焊接，針對操作測試，電子組件被完全暴露至可能為攝氏150度的最大操作測試溫度。該溫度下，熱塑材料必須具有與室溫下相同之一致性及強度。僅在可達到攝氏250度之更高外部接點焊接溫度下，當作下填料之熱塑材料具有可使電子組件，特別是半導體芯片的組件，倒裝芯片接點及重新接線基板上的接觸焊接區(qū)不受損害或破壞，或其互連不被中斷的塑性順從或液體特性。
包含半導體芯片及倒裝芯片接點的塑料封裝可具有相同于下填料的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度的熱塑材料。此具有塑料封裝及下填料可被引進單轉(zhuǎn)移模制步驟的優(yōu)點。
其被引進之前，倒裝芯片接點可被緊密固定于重新接線基板上的適當接觸焊接區(qū)，特別是因為電子組件的發(fā)明性設計可促使封裝被制造而不需半導體芯片被塑料薄膜或塑料層于其被其倒裝芯片接點封裝之前壓印于重新接線基板上。
塑料封裝亦可包含具有高于外部接點的焊接材料熔化溫度的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度的熱塑材料。此例中，當特定部件到達焊接溫度時，僅被當作下填料的熱塑材料(其熱塑材料是于低溫時軟化)軟化或變成液體時才會產(chǎn)出。然而，此下填料的塑料產(chǎn)出足以使半導體芯片及重新接線基板間的連接不受到損害或破壞。此例中，需兩連續(xù)轉(zhuǎn)移模制處理來首先敷設兩不同熱塑材料當作下填料且接著當作塑料封裝。
有利是，熱塑材料可為攝氏200度及220度間溫度范圍的液態(tài)，該熱塑材料充分順從被補償?shù)乃纬伤a(chǎn)生的壓力。此外，此溫度范圍明顯地位于最大操作測試溫度之上及外部接點焊接溫度之下。
制造電子組件的方法具有以下方法步驟首先，具有其上側(cè)上的接觸焊接區(qū)及其下側(cè)上之外部接觸焊接區(qū)的重新接線基板被制造。重新接線基板中，下側(cè)上之外部接觸焊接區(qū)經(jīng)由穿孔及重新接線被連接至重新接線基板上側(cè)上之接觸焊接區(qū)。此外，使用倒裝芯片技術的半導體芯片被制造具有倒裝芯片接點于其有源上側(cè)。
若重新接線基板及具有倒裝芯片接點的半導體芯片可獲得，則倒裝芯片接點被放置于重新接線基板上且被電子連接至接觸焊接區(qū)。最后，半導體芯片的有源上側(cè)及重新接線基板上側(cè)間的空隙可被填充熱塑材料制成之下填料。
此方法具有半導體芯片及重新接線基板間的空隙填充并不涉及熱設定塑料的使用，特別是當焊接外部接點或當焊接外部接點至電路載體時，可能損害或破壞濕氣發(fā)生時半導體芯片及重新接線基板間連接的優(yōu)點。
倒裝芯片接點可于熱塑材料被引進當作下填料之前使用導電黏膠來固定。因為此方法步驟甚至于下填料被引進之前即發(fā)生，所以堅固，可靠電子連接可藉由倒裝芯片接點被提供至重新接線基板及重新接線基板上之外部接觸焊接區(qū)。
下填料可使用分散方法被適當加熱，其意指可以高壓模具來免除。若塑料封裝由相同于下填料的材料來制成，則塑料封裝可與下填料同時被制造。此例中，有利地使用射出成型技術來施加熱塑材料，其意指可以一步驟來下填及模制塑料封裝。
熱塑材料被引進重新接線基板上側(cè)之前，其被加熱來處理最大操作測試溫度以上及外部接點焊接材料熔化溫度以下的溫度。較佳是，熱塑材料于被施加至重新接線基板之前被加熱至攝氏200度及220度間的溫度。
本發(fā)明現(xiàn)在將參考附圖被更詳細解釋。
圖1顯示通過被放置于電路載體之電子組件之簡單橫斷面。
圖2顯示通過電子組件臨界部分的簡單橫斷面。
圖3顯示通過被放置于電路載體之具有塑料封裝之電子組件之簡單橫斷面。
具體實施例方式
圖1顯示通過被其外部接點10放置于用于電路載體12之電子組件1之簡單橫斷面。電子組件1本身包含兩主要組件，亦即半導體芯片2及重新接線基板6。
重新接線基板6本身具有五層。從其上側(cè)13開始，該五層被交錯向下至下側(cè)15如下上焊接抗蝕劑層19，上重新接線層20，電子絕緣核心板21，下重新接線層22及下焊接抗蝕劑層23。下焊接抗蝕劑層23覆蓋重新接線基板6之下側(cè)15一直到焊接球型式之外部接點10被焊接其上之外部接觸焊接區(qū)13。外部接觸焊接區(qū)14為下重新接線層22之部件，其藉由穿孔16被電子連接至上重新接線層20。上焊接抗蝕劑層19僅有上重新接線層20之接觸焊接區(qū)5不接受焊接抗蝕劑。
半導體芯片2具有一有源上側(cè)4及一無源反向側(cè)24。有源上側(cè)4具有被安置于其上可運載焊接球或塊型式之倒裝芯片接點3之接觸焊接區(qū)18。電子組件1的兩主要組件藉由半導體芯片2上之倒裝芯片接點3及重新接線基板6之上重新接線層20上之接觸焊接區(qū)5被電子互連。形成于半導體芯片2之有源上側(cè)4及重新接線基板6之上側(cè)13間之空隙7被填充熱塑材料8。
此熱塑材料8或熱塑材料8混合物具有攝氏155度及250度間的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度。當組裝此類電子組件1及當添加此類電子組件1至電路載體12上側(cè)時的臨界相位為當外部接點10被加熱至焊接溫度時。
圖2顯示通過電子組件1臨界部分的簡單橫斷面。此臨界部分為半導體芯片2之有源上側(cè)4及重新接線基板6之上側(cè)13間之空隙7。此空隙具有半導體芯片2上之接觸焊接區(qū)18及重新接線基板6之上重新接線層20上之接觸焊接區(qū)5間之倒裝芯片接點3型式的永久連接。因為塑料是吸濕地，所以當具有中間層沉積時，其吸收濕氣。
當焊接電子組件的外部接點時(圖2不顯示)，氣泡25可形成及施加壓力于藉由倒裝芯片接點3被連接的重新接線基板6及半導體芯片2之上側(cè)。填充空隙7由熱塑材料8制成之下填料9可承受此壓力，特別是因為其于焊接溫度區(qū)域中為塑性順從或液體，因此可減輕因此類氣泡25所產(chǎn)生的壓力。
倒裝芯片接點3之電子組件被與重新接線基板6上的接觸焊接區(qū)5隔離的風險被減輕。再者，如圖1所示，當焊接外部接點至外部接觸焊接區(qū)及當焊接電子組件至電路載體時，該電子連接被維持。
圖3顯示通過被放置于電路載體12的具有塑料封裝11的電子組件1的簡單橫斷面。具有相同于先前圖標功能的組件藉由相同參考符號來辨識而不被單獨討論。
此電子組件1及圖1所示的組件1間之差異是半導體芯片2之無源反向側(cè)并非如圖1中隨意地存取，而被覆蓋塑料封裝11。圖3所示本發(fā)明此實施例中，此塑料封裝11包含相同于下填料9被形成自之熱塑材料8。下填料9及塑料封裝11以單轉(zhuǎn)移模制步驟被放上。為了避免塑料封裝11于焊接期間可能部分分解或熔化，塑料封裝11可于焊接操作期間被某程度地冷卻。
權利要求
1.一種制造電子組件的方法，其具有以下方法步驟提供一重新接線基板(6)，其上側(cè)(4)具有接觸焊接區(qū)(5)，以倒裝芯片技術提供半導體芯片(1)，其有源上側(cè)(4)具有倒裝芯片接點(3)，施加并電連接該倒裝芯片接點(3)至該重新接線基板(6)的該接觸焊接區(qū)(5)，用包含熱塑材料(8)的下填料(9)實質(zhì)填充在該半導體芯片(2)的該有源上側(cè)(4)及該重新接線基板(6)的該上側(cè)(13)之間的空隙(7)。
2.如權利要求1所述的方法，其特征在于該倒裝芯片接點(3)于該下填料(9)被引進前即先焊接至該接觸焊接區(qū)(5)。
3.如權利要求1或2所述的方法，其特征在于由于同時引進該下填料(9)，由該相同熱塑材料制成之塑料封裝(11)乃被施加來封裝該半導體芯片(2)。
4.如前述權利要求之一所述的方法，其特征在于該熱塑材料(8)在被施加至該重新接線基板(6)前即先加熱至外部接點(10)的該焊接材料熔化溫度以下溫度而為液態(tài)，較佳地是攝氏200度及220度間的溫度。
5.如前述權利要求任一所述的方法，其特征在于該熱塑材料(8)使用分散技術或射出成型技術而施加為下填料(9)。
6.一種電子組件，具有一半導體芯片(2)，其有源上側(cè)(4)具有被固定至重新接線基板(6)的接觸焊接區(qū)(5)的倒裝芯片接點(3)，在有該倒裝芯片接點(3)的該重新接線基板(6)及該半導體芯片(2)間的空隙(7)，其具有玻璃化轉(zhuǎn)變溫度在該電子組件(1)的外部接點(10)焊接材料熔化溫度以下而被當作下填料(9)的熱塑材料(8)。
7.如權利要求6所述的電子組件，其特征在于該熱塑材料(8)為包含聚胺樹脂，聚乙縮醛，聚碳酸酯，聚乙烯，聚丙烯，聚乙烯對苯二酸酯或其混合物的群組中的至少一物質(zhì)。
8.如權利要求6或7所述的電子組件，其特征在于用于該電子組件(1)的塑料封裝(11)包含具有與該下填料(9)的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度相同玻璃變換過渡的熱塑材料(8)。
9.如前述權利要求任一所述的電子組件，其特征在于該熱塑材料(8)在攝氏200度至220度間為液態(tài)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種電子組件及其制造方法，其中該組件(1)包含具有倒裝芯片接點(3)的一半導體芯片(2)。這些接點(3)乃固定于重新接線基板(6)上，該重新接線基板(6)及該半導體芯片(2)間的空隙(7)乃填充熱塑材料(8)。該熱塑材料(8)的該玻璃化轉(zhuǎn)變溫度乃在該組件最大操作測試溫度以上而在外部接點焊接材料熔化溫度以下。
文檔編號H01L21/56GK1751386SQ200380102513
公開日2006年3月22日 申請日期2003年10月20日 優(yōu)先權日2002年10月29日
發(fā)明者M·鮑爾, C·比爾澤, G·奧納, S·斯托伊克 申請人:因芬尼昂技術股份公司