專(zhuān)利名稱(chēng)：用于集成電路的碳納米管基填料的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及集成電路器件及其方法，更具體地涉及采用納米管材料的集成電路模塑或附著填料。
背景技術(shù)：
用于集成電路芯片應(yīng)用的填料如模塑復(fù)合物(mold compounds)和底部填充(underfill)在電路的制造和實(shí)現(xiàn)中起著重要作用。例如，通常采用包封襯底上電路的模塑材料在襯底上安裝集成電路、倒裝芯片型電路和其他元件。對(duì)于某些應(yīng)用，填料用作在電路(如芯片)以下、電路連接內(nèi)部或周?chē)绾噶锨蛐瓦B接器的底部填充。
在包封模塑應(yīng)用或底部填充應(yīng)用中，填料都起到固定電路和/或芯片就位的作用。此外，填料可用于使得某些電路和連接器電絕緣。
已采用各種填料實(shí)現(xiàn)這些目的。二氧化硅(Silica)是一種用于底部填充和模塑復(fù)合物的填料。典型地，二氧化硅與另一種材料如環(huán)氧樹(shù)脂混合，實(shí)現(xiàn)應(yīng)用于集成電路和封裝所需的材料特性，如支撐此類(lèi)電路和封裝的強(qiáng)度。另一種填料是銀。典型地銀也與環(huán)氧樹(shù)脂混合，通常用于將管芯(die)附著于封裝。
在許多電路應(yīng)用中，管理電路生成的熱量很重要。由于集成電路器件更加小，電路封裝更為緊密，因此大量的電流通過(guò)小面積。密度加大和/或功耗增加通常導(dǎo)致生成的熱量增加，這對(duì)電路元件造成潛在的問(wèn)題。
填料和采用模塑復(fù)合物、底部填料(在芯片和封裝之間)以及采用管芯隨著材料的應(yīng)用的導(dǎo)熱性對(duì)于從芯片中的電路和封裝以及連接二者的電路去除熱量有影響。典型地相對(duì)于導(dǎo)電材料如金屬，二氧化硅的導(dǎo)熱性較低。由于這些特性，從采用使用二氧化硅填料的封裝材料的電路充分去除熱量面臨挑戰(zhàn)。
在一些示例中，沒(méi)有充分地去除熱量會(huì)導(dǎo)致集成電路的壽命和性能問(wèn)題。由于集成電路器件的制造密度較高，這方面的問(wèn)題更為嚴(yán)重。進(jìn)一步地，由于要求集成電路具有較高性能，與熱量相關(guān)的性能波動(dòng)會(huì)導(dǎo)致性能問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容
這些因素和其它困難對(duì)實(shí)現(xiàn)電路襯底的各種應(yīng)用提出挑戰(zhàn)。
本發(fā)明的各方面包含可采用集成電路和其它器件實(shí)現(xiàn)的襯底和/或封裝。本發(fā)明以多個(gè)實(shí)現(xiàn)和應(yīng)用作為示例，以下就其中一些進(jìn)行總結(jié)。
本發(fā)明的各種應(yīng)用涉及碳納米管增強(qiáng)型集成電路芯片封裝配置。在多種示例實(shí)施方式中，采用碳納米管增強(qiáng)的材料被實(shí)施成有利于支撐襯底和集成電路芯片之間的配和關(guān)系。
按照一種示例實(shí)施方式，集成電路界面材料包括碳納米管。界面材料有利于在采用支撐襯底的配置中對(duì)集成電路芯片提供結(jié)構(gòu)支撐。
按照本發(fā)明的另一種示例實(shí)施方式，集成電路芯片配置包括碳納米管增強(qiáng)模塑復(fù)合物。集成電路芯片與支撐襯底連接。大體上模塑復(fù)合物在集成電路芯片和部分支撐襯底之上。在一些應(yīng)用中，模塑復(fù)合物基本上包封集成電路芯片，以及芯片與支撐襯底或其它元件之間的電連接。模塑復(fù)合物中的碳納米管材料有利于從集成電路芯片和/或其電連接傳熱。
按照本發(fā)明的另一種示例實(shí)施方式，集成電路芯片配置包括碳納米管增強(qiáng)底部填料。集成電路芯片通過(guò)集成電路芯片和支撐襯底之間的電導(dǎo)體與支撐襯底連接。碳納米管增強(qiáng)底部填料在集成電路芯片和襯底之間塑變(flowed)，大體上圍繞和支撐電導(dǎo)體。底部填料中的碳納米管材料有利于從導(dǎo)體和/或集成電路芯片和/或支撐襯底傳熱。
結(jié)合本發(fā)明的另一種示例實(shí)施方式，碳納米管增強(qiáng)型結(jié)合材料用于將集成電路芯片固定到支撐襯底。結(jié)合材料在集成電路芯片與支撐襯底之間形成，并物理連接二者。結(jié)合材料中的碳納米管材料有利于從集成電路芯片、支撐襯底和/或二者之間的連接器傳熱。在一種實(shí)現(xiàn)中，結(jié)合材料中的碳納米管材料濃度足以使結(jié)合材料導(dǎo)電。
對(duì)本發(fā)明的以上概述并不是旨在描述每一個(gè)舉例說(shuō)明的實(shí)施方式或本發(fā)明的每一種實(shí)現(xiàn)。以下的附圖和詳細(xì)描述更具體地給出這些實(shí)施方式的示例。


結(jié)合附圖考慮下文對(duì)本發(fā)明的各種實(shí)施方式的詳細(xì)描述，可以更全面地理解本發(fā)明，其中圖1A示出按照本發(fā)明的一種示例實(shí)施方式，采用碳納米管填料的襯底型材料的斷面圖；圖1B示出按照本發(fā)明的另一種示例實(shí)施方式，采用碳納米管和二氧化硅填料的襯底型材料斷面圖；圖2示出按照本發(fā)明的另一種示例實(shí)施，采用碳納米管底部填料的倒裝芯片器件；以及圖3示出按照本發(fā)明的另一種示例實(shí)施，具有BGA型襯底和與之連接的集成電路芯片的集成電路器件。
具體實(shí)施例方式
盡管本發(fā)明可應(yīng)用于各種修改和替代的形式，但其特性已經(jīng)在圖中以示例的方式示出，并將被詳細(xì)描述。然而應(yīng)當(dāng)理解，本發(fā)明并不局限于本文所描述的特定實(shí)施方式。相反，本發(fā)明涵蓋如同附加權(quán)利要求中所限定的本發(fā)明范圍內(nèi)的所有修改、等價(jià)物和替代物。
相信本發(fā)明可應(yīng)用于包括封裝材料的各種電路和方法，和/或得益于該封裝材料，特別得益于使用芯片-封裝配置的諸如模塑或填料的封裝材料。盡管不必將本發(fā)明局限于這些應(yīng)用，但在這種環(huán)境中通過(guò)對(duì)示例的討論可全面理解本發(fā)明。
按照本發(fā)明的一種示例實(shí)施方式，對(duì)于集成電路芯片封裝配置可實(shí)現(xiàn)碳納米管型填料。各種應(yīng)用包括將集成電路將芯片固定到封裝型襯底上。其它應(yīng)用包括在電路之間形成界面(不需固定)，如在芯片和封裝襯底之間。還有其它的應(yīng)用包括將芯片固定到封裝型襯底上以及在固定芯片和襯底之間形成界面。
在另一種示例實(shí)施方式中，將模塑型碳納米管復(fù)合物用于封裝襯底上的集成電路芯片上方和/或包封集成電路芯片。典型地集成電路芯片設(shè)置成在封裝襯底上，電路連接芯片與封裝用以在其間傳送信號(hào)(即輸入和輸出)。模塑碳納米管復(fù)合物在集成電路芯片和連接電路(如，結(jié)合線、焊料球和/或引線框架)上方形成，并且將芯片和任何連接器電絕緣。模塑材料中的碳納米管有利于傳送熱量離開(kāi)集成電路芯片和/或所安裝至的封裝襯底。
在另一種示例實(shí)施方式中，集成電路封裝界面材料包括碳納米管填料。當(dāng)集成電路芯片和封裝型襯底連接在一起時(shí)，界面材料適用于填充其間的空隙。在一些應(yīng)用中，界面材料填充集成電路芯片和封裝襯底之間的電路連接周?chē)鷧^(qū)域，如對(duì)于倒裝芯片型應(yīng)用實(shí)現(xiàn)的焊料凸點(diǎn)周?chē)Ｌ?納米管型材料被實(shí)現(xiàn)成傳導(dǎo)采用該材料實(shí)現(xiàn)的集成電路芯片(或芯片)生成的熱量。
在一種應(yīng)用中，界面材料是配置成在集成電路芯片和封裝襯底間塑變的底部填料。碳納米管在整個(gè)底部填料中混合，被選擇為獲得有利于填充芯片和封裝之間電路連接器周?chē)目障兜乃茏兲匦?。例如，可利用之前在底部填充?yīng)用中使用的材料實(shí)現(xiàn)底部填料。納米管與底部填料塑變進(jìn)入空隙并有利于傳送熱量離開(kāi)電路連接器，并且根據(jù)配置，離開(kāi)芯片和/或封裝。
在另一種示例實(shí)施方式中，碳納米管用于支撐或硬化上述討論的用于集成電路芯片的襯底型材料。碳納米管硬化材料被配置成將集成電路芯片與封裝襯底固定，如通過(guò)形成集成電路芯片和封裝襯底間的固定界面或通過(guò)包封封裝襯底。
在一些應(yīng)用中，碳納米管硬化材料為保持集成電路芯片和封裝襯底間的配置提供充分支撐。例如，相對(duì)于封裝襯底，碳納米管硬化材料可被配置成為保持集成電路芯片就位提供大部分物理支撐。在其它應(yīng)用中，碳納米管硬化材料為保持集成電路芯片就位提供75％以上的物理支撐。在這些應(yīng)用中，物理支撐可以與碳納米管硬化材料保持集成電路芯片與封裝襯底連結(jié)的性能有關(guān)(即，沒(méi)有這種材料，在輕微的壓力下，芯片會(huì)相對(duì)于封裝移動(dòng))。
在另一種示例實(shí)施方式中，采用碳納米管填料的模塑型材料選擇性地布置在熱產(chǎn)生元件如電路、電路元件、集成電路芯片和連接電路附近。大體上，模塑型材料可實(shí)現(xiàn)成封裝模塑復(fù)合物、底部填料和管芯著材料中的一個(gè)或更多個(gè)。模塑型材料傳導(dǎo)熱產(chǎn)生元件生成的熱能。在封裝時(shí)實(shí)現(xiàn)模塑型材料，用于電路襯底，以便包封芯片或填充電路元件之間的空隙，如采用襯底自身和/或采用封裝的其它部分，如采用將電路封裝元件結(jié)合在一起的材料。在一些應(yīng)用中，模塑材料被配置成傳導(dǎo)熱量離開(kāi)特定電路。在其它應(yīng)用中，模塑型材料被配置成大體均勻地耗散特定層或襯底中的熱量。
各種類(lèi)型的碳納米管材料可應(yīng)用于上述討論的各種應(yīng)用，并且在特定應(yīng)用中與其它材料混合以適應(yīng)選定的需求。例如，對(duì)于不同的應(yīng)用，使用碳納米管粉塵、多壁碳納米管和單壁碳納米管和其他碳納米管基材料。這些碳納米管材料通常較小，即小于二氧化硅或其它普通的填料。
此外，可選擇碳納米管材料的類(lèi)型以滿足特定的應(yīng)用需求，如硬度、強(qiáng)度、導(dǎo)熱性、導(dǎo)電性(或其缺少)以及將該材料與其它材料混合的能力，如環(huán)氧樹(shù)脂或樹(shù)脂。例如，當(dāng)碳納米管材料和混合成需要塑變的材料，如在底部填充應(yīng)用中，碳納米管材料的尺寸期望小到有利于塑變。在這方面，小尺寸碳納米管粉塵容易混合在底部填充型材料中。相應(yīng)地，碳納米管材料混合成可實(shí)現(xiàn)各種特性如強(qiáng)度、耐久性和可燃性的材料類(lèi)型。
在各種支撐和/或熱耗散實(shí)施方式中，碳納米管被取向成沿特定的方向有利于滿足特定支撐或熱耗散需求。在一些應(yīng)用中，碳納米管材料隨機(jī)均勻地在整個(gè)模塑復(fù)合物型材料如環(huán)氧樹(shù)脂或塑料中混合。在其它應(yīng)用中，碳納米管被配置成特定的取向以達(dá)到支撐應(yīng)用所需要的特定硬度和/或強(qiáng)度。
現(xiàn)在轉(zhuǎn)至附圖，圖1A示出按照本發(fā)明的另一示例實(shí)施方式，采用碳納米管填料的襯底型材料100的斷面圖。示出碳納米管填料是襯底型材料100中的小圓，對(duì)于代表性的填料標(biāo)記為110。盡管以示例的方式示出為圓形，填料可以各種類(lèi)型的碳納米管材料實(shí)現(xiàn)，如粉塵、單壁碳納米管和/或多壁碳納米管。并且，所示配置也是示例方式，各種配置方法和碳納米管填料的放置可應(yīng)用于該示例實(shí)施方式。在這一方面，圖1A中所示出納米管填料的形狀和配置，以及如下文討論的圖1B，是為了舉出示例，包括各種形狀和配置。
圖1B示出按照本發(fā)明的另一示例實(shí)施方式，采用碳納米管和二氧化硅填料的襯底型材料120。襯底型材料120與圖1A中的材料100類(lèi)似，除碳納米管填料外還包括二氧化硅填料。與圖1A中所示類(lèi)似，小的清晰的圓用于示出碳納米管填料的示例代表，對(duì)于代表性的碳納米管填料標(biāo)記為130。小的加陰影線的圓用于示出二氧化硅填料的示例代表，對(duì)于二氧化硅填料標(biāo)記為132。
可在各種應(yīng)用中實(shí)現(xiàn)圖1A中的襯底型材料100和圖1B中的襯底型材料120，如封裝模塑復(fù)合物、管芯連接材料和底部填充。在這一方面，可利用在此描述的和以下示圖所討論的各種示例實(shí)現(xiàn)材料100和120。
選擇在圖1A和圖1B中分別示出的襯底型材料100和120中的碳納米管填料130和/或二氧化硅填料132的濃度以滿足各種條件。例如，對(duì)于其中要求高傳熱量和容許導(dǎo)電性的應(yīng)用，碳納米管填料的濃度相對(duì)較高。在襯底型材料不能是導(dǎo)電的(如底部填充應(yīng)用)的應(yīng)用中，納米管填料的濃度保持足夠低以阻止導(dǎo)電性。與在此討論的這種和/或其它示例實(shí)施方式相關(guān)可實(shí)現(xiàn)的、有關(guān)填料應(yīng)用的一般信息以及有關(guān)導(dǎo)電性與填料濃度相關(guān)的具體信息，可參考Patrick Collins和John Hagerstrom，”Creating High Performance ConductiveComposites with Carbon Nanotubes”，通過(guò)引用將其全文結(jié)合在本文中。
在一種實(shí)現(xiàn)中，通過(guò)構(gòu)建碳納米管填料(圖1A中的110，圖1B中的130)濃度足夠低阻止導(dǎo)電性。這種碳納米管填料濃度相對(duì)于襯底型材料的成分受到控制，在圖1B示例中相對(duì)于二氧化硅(或其它)填料。例如，當(dāng)襯底型材料大體上電絕緣時(shí)，在保持整體襯底材料在大體非導(dǎo)電配置中，可實(shí)現(xiàn)碳納米管材料的較高濃度。
可獨(dú)立于或相對(duì)于其它填料如二氧化硅實(shí)現(xiàn)碳納米管材料的濃度。例如，在一些應(yīng)用中，相對(duì)于二氧化硅填料選擇碳納米管填料濃度(如較少的碳納米管填料意味著較多的二氧化硅填料)，可保持特定量的組合填料。相對(duì)于二氧化硅填料提高或降低碳納米管填料濃度，相應(yīng)地提高或降低其中實(shí)現(xiàn)填料的襯底型材料的導(dǎo)電性。
選擇在圖1A和1B中分別用作襯底型材料100或120的材料(圍繞填料)，以滿足特定應(yīng)用的需求。例如，當(dāng)襯底型材料要求支撐集成電路芯片時(shí)，如通過(guò)將芯片固定到封裝，可選擇該材料以便獲得粘接型特性。當(dāng)襯底型材料需要塑變時(shí)，選擇該材料以便獲得塑變性能。對(duì)于得益于強(qiáng)連接的應(yīng)用，可使用環(huán)氧型材料。在得益于稍弱連接的應(yīng)用或松散附著(soft attachment)的應(yīng)用中，可使用低溫?zé)崴懿牧稀?br> 圖2示出按照本發(fā)明的另一示例實(shí)施方式，采用碳納米管填料的倒裝芯片器件200。倒裝芯片器件200包括倒轉(zhuǎn)的或倒裝的、電路面朝下位于封裝襯底210上的集成電路芯片220(倒裝芯片)。這種方法，相對(duì)于電路面朝上的傳統(tǒng)朝向芯片，導(dǎo)致倒裝芯片220中的電路更接近于封裝襯底210，減少了連接電路的長(zhǎng)度，并且相應(yīng)地，有利于提高器件200的運(yùn)行速度。
連接倒裝芯片220和封裝襯底210的器件是一系列連接器，包括在倒裝芯片220的相反端部的典型傳統(tǒng)焊料球連接器，分別標(biāo)記為230和232。底部填料240位于倒裝芯片220和封裝襯底210之間，填充在包括那些標(biāo)記為230和232的連接器周?chē)目障丁?br> 底部填料240有助于密封倒裝芯片220和封裝襯底210之間的連接，還有助于密封倒裝芯片上的任何電路界面(例如焊盤(pán))和封裝襯底本身。在這一方面，底部填料240不導(dǎo)電達(dá)到阻止倒裝芯片220和封裝襯底210間的導(dǎo)電電路間的導(dǎo)電的程度。
底部填料240中的碳納米管填料以特定濃度實(shí)現(xiàn)，采用諸如環(huán)氧樹(shù)脂的材料，其方式使得保持底部填充處于大體上不導(dǎo)電的狀態(tài)。如圖1A和/或1B所示混合碳納米管填料。利用這種方法，碳納米管填料在保持底部填充大體上不導(dǎo)電的特性的同時(shí)，增強(qiáng)底部填料240的導(dǎo)熱性。
在一種實(shí)現(xiàn)中，連接器(包括焊料球230和232)涂敷有諸如氧化物的電絕緣材料，或者另外配置電絕緣材料，將連接器與底部填料240隔開(kāi)并電絕緣。這樣，底部填充240中的碳納米管材料不大可能從絕緣的電路元件導(dǎo)電。在一些示例中，絕緣材料足以將電路與底部填充絕緣，使得底部填充由使底部填充導(dǎo)電的相對(duì)高濃度的碳納米管材料實(shí)現(xiàn)。
在另一種實(shí)現(xiàn)中，底部填料240適應(yīng)于支撐電路連接器，包括典型的傳統(tǒng)焊料球連接器230和232。通過(guò)底部填料240的結(jié)構(gòu)支撐(采用碳納米管填料)抵抗在電路連接器上的應(yīng)力，有助于防止材料斷裂和其它損害。例如，當(dāng)?shù)寡b芯片220和封裝襯底210的熱膨脹系數(shù)不同時(shí)，在倒裝芯片器件200的操作溫度變化時(shí)，可在電路連接器上施加應(yīng)力。在高溫運(yùn)行下，沒(méi)有底部填料的支撐，熱應(yīng)力會(huì)引致電路連接器斷裂。在這一方面，使用碳納米管填料增強(qiáng)底部填料240以減輕(如抵抗或防止)熱感應(yīng)的應(yīng)力斷裂。
圖3示出按照本發(fā)明的另一示例實(shí)施方式，采用碳納米管填充模塑復(fù)合物的集成電路器件300。器件300包括在襯底上配置的采用集成電路芯片340的BGA型襯底350。BGA型襯底通過(guò)配置360，利用一系列焊料球連接器390依次與外部電路連接。通過(guò)碳納米管填料，模塑復(fù)合物330將集成電路芯片340固定在BGA型襯底350，有利于隨之從集成電路芯片、襯底和電連接傳熱。采用以示例的方式示出的典型的連接器380和382，模塑復(fù)合物進(jìn)一步地密封和/或保護(hù)集成電路芯片340和BGA型襯底350之間的電連接。
在器件300中，可選的碳納米管填充界面材料被添加在選定的界面上。通過(guò)示例的方式示出界面區(qū)域372(在集成電路芯片和模塑復(fù)合物330之間)，374(在集成電路芯片和BGA型襯底350之間)和376(在BGA型襯底和外部電路配置360之間)。這些界面材料有利于在界面材料內(nèi)部散熱，還有利于傳導(dǎo)熱能離開(kāi)器件300。對(duì)于器件300，可選地實(shí)現(xiàn)其它界面型應(yīng)用，所述其它界面型應(yīng)用與區(qū)域372、374和376相聯(lián)系或分開(kāi)，如圖1提供的底部填充方法。例如，在BGA型襯底和外部電路配置360之間的區(qū)域376可實(shí)現(xiàn)底部填充型方法，填充一系列焊料球連接器390周?chē)目障丁?br> 在區(qū)域374的碳納米管填充的界面材料可選地實(shí)現(xiàn)成管芯附著復(fù)合物，該界面材料將集成電路芯片340(管芯)物理固定到BGA型襯底350。從而，在區(qū)域374使用的具有碳-納米管填料的材料結(jié)構(gòu)硬化，并連接到集成電路芯片340和BGA型襯底350二者。
選擇模塑復(fù)合物330中的碳納米管填料的成分和配置，以滿足各種應(yīng)用需求。為滿足這些需求，碳納米管填料可混合在模塑復(fù)合物330中和/或與其它填料結(jié)合，如圖1A和/或1B所示。在一種實(shí)現(xiàn)中，模塑復(fù)合物330中碳納米管填料的濃度足以增強(qiáng)模塑復(fù)合物中的導(dǎo)電性。鄰近導(dǎo)電電路的模塑復(fù)合物330部分絕緣。要求碳納米管填料的相對(duì)高濃度使模塑復(fù)合物導(dǎo)電，也有利于導(dǎo)熱，相應(yīng)地去除器件300的熱量。
在一種應(yīng)用中，模塑復(fù)合物330的碳納米管填料濃度足夠高，以便在模塑復(fù)合物中按照“傳輸線效應(yīng)”(“transmission line effect”)的方式促進(jìn)導(dǎo)電性(例如，類(lèi)似典型地與同軸電纜相關(guān)的傳輸線效應(yīng))。這樣足夠高的濃度與特定應(yīng)用有關(guān)，如模塑復(fù)合物的厚度，任何相關(guān)電場(chǎng)和電路鄰近的強(qiáng)度。相對(duì)于導(dǎo)電模塑復(fù)合物330產(chǎn)生電場(chǎng)，并用在集成電路芯片340中用于各種目的。例如，根據(jù)電流特性如通過(guò)的電流量、碳納米管填料的位置和電流頻率，模塑復(fù)合物330中通過(guò)的電流導(dǎo)致與集成電路芯片340中的電流的相互作用。因而，選擇這些特性為各個(gè)特定應(yīng)用滿足所需的相互作用，例如，使得產(chǎn)生的電場(chǎng)在相鄰的電路引起特征反應(yīng)。
選擇模塑復(fù)合物330的體材料(”bulk material”)(保持碳納米管填料的材料)以滿足應(yīng)用需求，如那些與導(dǎo)電或?qū)嵯嚓P(guān)的需要，以及與強(qiáng)度、耐久性和可燃性相關(guān)的物理需求。諸如環(huán)氧樹(shù)脂、聯(lián)苯和其它塑料的材料是應(yīng)用于各種應(yīng)用的示例。在各種應(yīng)用中，對(duì)碳納米管填料選擇與生產(chǎn)有關(guān)的體材料特性，以應(yīng)對(duì)各種挑戰(zhàn)如與器件300所處應(yīng)力相關(guān)的結(jié)合線變形(彎曲(“sweep”))和其它挑戰(zhàn)。例如，通常保持碳納米管填料的尺寸小到有利于電路連接器如連接器380和382周?chē)哪Ｋ軓?fù)合物330的塑變。
在本發(fā)明的另一種示例實(shí)施方式中，采用本質(zhì)上受ESD(靜電放電)保護(hù)的碳納米管填料濃度的復(fù)合物材料實(shí)現(xiàn)模塑復(fù)合物。使用圖3作為示例，集成電路芯片340由具有模塑復(fù)合物330和/或涂敷有含碳納米管的塑料的絕緣復(fù)合物包封。模塑復(fù)合物(如果應(yīng)用，還有碳納米管涂層)基本缺乏磁粉，這使采用涂層時(shí)的極性感應(yīng)互作用最小化。在器件300運(yùn)行時(shí)，模塑復(fù)合物(或碳納米管涂層)有利于相對(duì)小的電流泄漏。該方法適用于各種器件，在此結(jié)合圖3的描述是特定示例。采用這種方法，可容易地實(shí)現(xiàn)包括圖1A和圖1B中配置的那些應(yīng)用的其它應(yīng)用。
以上描述和圖中顯示的各種實(shí)施方式只是以舉例說(shuō)明的方式提供，不應(yīng)被認(rèn)為限制本發(fā)明?；谏鲜鲇懻摵驼f(shuō)明，本領(lǐng)域的技術(shù)人員將容易地認(rèn)識(shí)到對(duì)本發(fā)明可以作各種更改和改變，不必嚴(yán)格地遵從本文說(shuō)明和描述的示例實(shí)施方式和應(yīng)用。例如，可采用與碳不同的其它材料如硼或附加該材料，實(shí)現(xiàn)碳納米管。根據(jù)另一個(gè)示例，與碳納米管的特性類(lèi)似的填料(如熱導(dǎo)接近于3000W/mK，熱膨脹系數(shù)大約為0.25ppm)可替代用作或另外用作碳納米管填料。此外，以示例的方式討論的襯底型材料可采用許多不同類(lèi)型的材料實(shí)現(xiàn)，單獨(dú)使用和/或結(jié)合另一種材料或結(jié)合上述材料使用。此類(lèi)更改和改變并不背離本發(fā)明的實(shí)質(zhì)和范圍。
權(quán)利要求
1.一種集成電路芯片配置(200)，包括集成電路芯片(220)；配置成物理支撐集成電路芯片的支撐襯底(210)；和包括碳納米管材料的界面區(qū)域(240)，該界面區(qū)域被設(shè)置和配置成有利于對(duì)采用支撐襯底的配置中的集成電路芯片進(jìn)行結(jié)構(gòu)支撐。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的配置，其中界面區(qū)域是在支撐襯底上基本包封集成電路芯片的模塑復(fù)合物。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的配置，其中界面區(qū)域被設(shè)置和配置成基本上將集成電路芯片連接到支撐襯底.
4.根據(jù)權(quán)利要求1的配置，其中界面區(qū)域是被設(shè)置和配置成用于在集成電路芯片和支撐襯底之間形成界面并且接觸集成電路芯片和支撐襯底的底部填料。
5.根據(jù)權(quán)利要求4的配置，其中通過(guò)導(dǎo)電界面材料，集成電路芯片和支撐襯底物理連接和電連接，并且，其中底部填料被配置成鄰近導(dǎo)電界面材料，并被設(shè)置和配置成通過(guò)傳導(dǎo)熱量離開(kāi)導(dǎo)電界面材料，有利于在采用支撐襯底的其配置中對(duì)集成電路芯片的結(jié)構(gòu)支撐。
6.根據(jù)權(quán)利要求5的配置，其中底部填料被設(shè)置和配置成填充導(dǎo)電界面材料、集成電路芯片和支撐襯底之間的空隙。
7.根據(jù)權(quán)利要求6的配置，其中底部填料被設(shè)置和配置成塑變到導(dǎo)電界面材料、集成電路芯片和支撐襯底之間的空隙內(nèi)。
8.根據(jù)權(quán)利要求5的配置，其中底部填料被設(shè)置和配置成阻止導(dǎo)電界面材料不同部分之間導(dǎo)電。
9.根據(jù)權(quán)利要求4的配置，其中底部填料被設(shè)置和配置成對(duì)集成電路芯片和支撐襯底之間的電路連接器提供結(jié)構(gòu)支撐以減輕在涉及與熱相關(guān)應(yīng)力的應(yīng)用中電路連接器的斷裂。
10.根據(jù)權(quán)利要求1的配置，其中界面區(qū)域是將集成電路芯片基本上連接到支撐襯底的連接材料。
11.根據(jù)權(quán)利要求10的配置，其中界面區(qū)域包括集成電路芯片和支撐襯底之間的導(dǎo)電材料層。
12.根據(jù)權(quán)利要求11的配置，其中導(dǎo)電材料層包括被設(shè)置和配置成用于在集成電路芯片和支撐襯底之間導(dǎo)電的多個(gè)碳納米管結(jié)構(gòu)。
13.根據(jù)權(quán)利要求10的配置，進(jìn)一步包括至少一個(gè)電路延伸穿過(guò)界面區(qū)域的至少一部分；并且絕緣材料被設(shè)置和配置成用于將界面區(qū)域中的碳納米管與所述至少一個(gè)電路絕緣。
14.根據(jù)權(quán)利要求1的配置，其中界面材料中碳納米管填料的濃度分級(jí)，在集成電路芯片配置中電路附近的濃度較低以阻止納米管填料和電路之間的導(dǎo)電，在離開(kāi)電路的位置濃度較高以有利于熱量離開(kāi)電路的熱傳導(dǎo)。
15.根據(jù)權(quán)利要求1的配置，其中界面材料有足夠的碳納米管材料以導(dǎo)電，并且，其中碳納米管材料被進(jìn)一步設(shè)置和配置成在集成電路芯片中導(dǎo)致傳輸線效應(yīng)。
16.一種集成電路芯片配置(300)，包括支撐襯底(350)；連接到支撐襯底的集成電路芯片(340)；和在集成電路芯片和至少一部分襯底上方的模塑復(fù)合物材料(330)，模塑復(fù)合物材料包括有利于在采用支撐襯底的配置中對(duì)集成電路芯片的結(jié)構(gòu)支撐的碳納米管材料。
17.根據(jù)權(quán)利要求16的配置，其中模塑復(fù)合物包括混合在模塑襯底中的碳納米管填料。
18.根據(jù)權(quán)利要求17的配置，其中碳納米管填料是碳納米管粉塵。
19.根據(jù)權(quán)利要求17的配置，其中連同模塑襯底，碳納米管填料在模塑襯底中具有基本上不導(dǎo)電的濃度。
20.根據(jù)權(quán)利要求19的配置，其中模塑復(fù)合物被配置成阻止集成電路芯片導(dǎo)電和與之相連的電連接。
21.根據(jù)權(quán)利要求16的配置，其中模塑復(fù)合物在緊鄰集成電路芯片導(dǎo)電部分的模塑復(fù)合物的不導(dǎo)電區(qū)域中具有相對(duì)較低濃度的碳納米管材料，并且在通過(guò)該不導(dǎo)電區(qū)域與集成電路芯片的導(dǎo)電部分隔開(kāi)的模塑復(fù)合物的導(dǎo)電區(qū)域中具有相對(duì)較高濃度的碳納米管材料。
22.根據(jù)權(quán)利要求16的配置，其中模塑復(fù)合物包括在模塑復(fù)合物中混合的填料，該填料包括二氧化硅和碳納米管填料，碳納米管與二氧化硅填料的比率低于模塑復(fù)合物將導(dǎo)電的閾值比率。
23.根據(jù)權(quán)利要求16的配置，進(jìn)一步包括電絕緣材料被配置成將集成電路芯片的電導(dǎo)體與模塑復(fù)合物材料電絕緣；并且，其中模塑復(fù)合物中碳納米管材料的濃度足以在模塑復(fù)合物中導(dǎo)電，并且對(duì)于集成電路芯片導(dǎo)致傳輸線效應(yīng)。
24.一種集成電路芯片配置(200)，包括支撐襯底(210)；通過(guò)在集成電路芯片和支撐襯底之間的電導(dǎo)體(230，232)連接到支撐襯底的集成電路芯片(220)；和集成電路芯片和襯底之間的底部填料(240)，底部填料包括通過(guò)支撐電導(dǎo)體在采用支撐襯底的配置中有利于集成電路芯片之間的結(jié)構(gòu)關(guān)系的碳納米管材料。
25.根據(jù)權(quán)利要求24的配置，其中底部填料適應(yīng)于在電導(dǎo)體周?chē)茏儭?br> 26.根據(jù)權(quán)利要求25的配置，其中底部填料適應(yīng)于填充集成電路芯片和支撐襯底之間和電導(dǎo)體周?chē)目障丁?br> 27.根據(jù)權(quán)利要求24的配置，其中碳納米管材料在底部填料中按照阻止電連接器和碳納米管材料之間導(dǎo)電的濃度和配置混合。
28.根據(jù)權(quán)利要求24的配置，其中集成電路芯片和支撐襯底被配置成倒裝芯片封裝配置，集成電路芯片的電路面被配置成面朝下位于支撐襯底上并在二者之間電連接。
29.一種集成電路芯片配置，包括支撐襯底；連接到支撐襯底的集成電路芯片；和集成電路芯片和襯底之間的結(jié)合材料，結(jié)合復(fù)合物材料包括碳納米管材料并在采用支撐襯底的配置中有利于附著集成電路芯片。
30.根據(jù)權(quán)利要求29的配置，其中結(jié)合材料包括被設(shè)置和配置成用于保持碳納米管材料的塑料型材料。
31.根據(jù)權(quán)利要求29的配置，其中碳納米管材料的濃度足以使結(jié)合材料導(dǎo)電。
32.根據(jù)權(quán)利要求29的配置，其中碳納米管材料的濃度低至足以阻止與集成電路芯片的導(dǎo)電。
33.根據(jù)權(quán)利要求29的配置，其中碳納米管材料被配置在結(jié)合材料中，有利于傳導(dǎo)熱量離開(kāi)集成電路芯片和支撐襯底中的至少之一。
全文摘要
有利于采用芯片和封裝型襯底的集成電路芯片配置的各種特性。在各種示例實(shí)施中，碳納米管填料(110)用于集成電路芯片(220、340)和封裝型襯底(210、350)之間的配置。碳納米管填料用于各種應(yīng)用，如封裝包封(作為模塑復(fù)合物(330))，管芯附著(374)和倒裝芯片底部填充(240)。碳納米管有利于各種特性，如強(qiáng)度、導(dǎo)熱性、導(dǎo)電性、耐久性和塑變。
文檔編號(hào)H01L23/29GK101095219SQ200580045673
公開(kāi)日2007年12月26日 申請(qǐng)日期2005年11月4日 優(yōu)先權(quán)日2004年11月4日
發(fā)明者克里斯·懷蘭德, 亨德里克斯·約翰尼斯·喬卡巴斯·托侖 申請(qǐng)人:皇家飛利浦電子股份有限公司