專利名稱：用于半導(dǎo)體器件的封裝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于形成為許多層的疊層的半導(dǎo)體器件的封裝，其中許多層包 括互相交替地堆疊的多個(gè)導(dǎo)電層和絕緣樹(shù)脂層，以及在其一個(gè)表面上有用 于安裝半導(dǎo)體元件的部分，或，另外，在許多層的疊層的上表面上有一個(gè) 或多個(gè)絕緣樹(shù)脂層，以及在其最上面的絕緣樹(shù)脂層的上表面上有用于安裝 半導(dǎo)體元件的部分，其特征為在半導(dǎo)體元件與半導(dǎo)體封裝之間的接合部分 中的改進(jìn)的接合強(qiáng)度。本發(fā)明還涉及放置在半導(dǎo)體元件與半導(dǎo)體封裝之間 的內(nèi)插件。
背景技術(shù)：
在許多情形下，在傳統(tǒng)的技術(shù)領(lǐng)域中，絕緣樹(shù)脂單獨(dú)用作為用于半導(dǎo) 體器件的多層封裝的絕緣樹(shù)脂層的材料，該半導(dǎo)體器件包括通過(guò)交替地堆 疊多個(gè)導(dǎo)電層和絕緣樹(shù)脂層而得到的許多層的疊層，以及具體地，絕^# 脂用作為用于多層半導(dǎo)體基片或半導(dǎo)體封裝的絕,脂層的材料，多層半
導(dǎo)體基片或半導(dǎo)體封裝的所有的層是通過(guò)堆積過(guò)程形成的。所以，用于本 身安裝半導(dǎo)體元件的封裝強(qiáng)度低，但具有大的線熱膨脹系數(shù)。特別是，如
果絕M脂層的線熱膨脹系數(shù)與被安裝的半導(dǎo)體元件的線熱膨脹系數(shù)有很 大的不同，則在軟熔焊料步驟中把半導(dǎo)體元件安裝在封裝時(shí)，在半導(dǎo)體元 件與封裝之間出現(xiàn)熱應(yīng)力，引起封裝或半導(dǎo)體元件損壞的問(wèn)題。
而且，為了增強(qiáng)半導(dǎo)體封裝的強(qiáng)度，常常通過(guò)使用其中加上玻璃布的 絕,脂層來(lái)制造多層基片。然而，當(dāng)使用加上玻璃布的多層樹(shù)脂基片時(shí)， 在封裝上通過(guò)以激光束照射進(jìn)行打孔時(shí)，過(guò)孔或通孔容易變形。而且，當(dāng)200810095850.9
通孔被電鍍時(shí)，電鍍不能令人滿意地完成。在這樣的情形下，絕^脂層
的線熱膨脹系數(shù)最小時(shí)也是約15ppm，但是，這已不再能接近于半導(dǎo)體元 件本身的線熱膨脹系數(shù)。
而且，為了增強(qiáng)半導(dǎo)體封裝，可以用增強(qiáng)的材料(加固件)包圍該封 裝。然而，通常，封裝具有的線熱膨脹系數(shù)大于傳統(tǒng)的增強(qiáng)的構(gòu)件的線熱 膨脹系數(shù)。所以，當(dāng)半導(dǎo)體元件通過(guò)軟熔烊料被安裝在封裝上時(shí)，封裝的 中心部分比外圍膨脹得更多，使得很難完成與半導(dǎo)體元件的令人滿意的電 連接。
而且，如果從半導(dǎo)體元件這方面看來(lái)，用作為半導(dǎo)體元件的材料通常 具有低的介電常數(shù)，以及是非常脆弱的，往往容易破碎。所以，在半導(dǎo)體 元件與封裝之間的接合部分中必須盡可能減小應(yīng)力。
在以下的文件中公開(kāi)了相關(guān)技術(shù)。例如，日本待審查專利公開(kāi)(Kokai) 號(hào)11-163208公開(kāi)了通過(guò)使用液晶聚酯的非織纖維作為多層印刷板的基本 材料，以及用熱固樹(shù)脂成分浸漬它而得到的聚酯膠片的使用。日本待審查 專利公開(kāi)(Kokai)號(hào)2000-31642公開(kāi)了使用液晶聚酯或多芳基化合物作為 樹(shù)脂，該樹(shù)脂用于在堆積的多層電路板上形成絕緣層和通過(guò)磨砂使絕, 脂片的表面WI化。而且，日知降審查專利公開(kāi)(Kokai)號(hào)2002-16173公 開(kāi)了通過(guò)^f吏用樹(shù)脂和玻璃布，非織的玻璃纖維，聚酰胺型非織纖維或液晶 聚合物型非織纖維構(gòu)建的半導(dǎo)體器件的絕緣層。
日本棒審查專利公開(kāi)(Kokai)號(hào)2000-323613公開(kāi)了用于半導(dǎo)體器件 的多層基片，其i殳計(jì)用于層間連接的過(guò)孔的形狀，以使用于安裝半導(dǎo)體元 件的表面盡可能地平坦并盡可能地減小厚度。日本待審查專利公開(kāi)(Kokai) 號(hào)2001-36253公開(kāi)了通過(guò)使用低彈性的樹(shù)脂層以吸收由于與安裝的電子零 件，諸如半導(dǎo)體元件的熱膨脹系數(shù)的差值而產(chǎn)生的應(yīng)力而部分構(gòu)建的絕緣 樹(shù)脂層。而且，日本待審查專利公開(kāi)(Kokai)號(hào)2001-274556公開(kāi)了把具 有6到12 ppm的熱膨脹系數(shù)的熱膨^m沖片一體地堆疊在上面要安^ 面安裝部分的印刷線路板上，以得到用于表面安裝的印刷線路板，在與表 面安裝部分的連接上保持良好的可靠性。日本待審查專利公開(kāi)(Kokai)號(hào)
42002-83893公開(kāi)了多層線路結(jié)構(gòu)膜，該多層線路結(jié)構(gòu)膜具有改進(jìn)的平坦度， 使用金屬基底作為增強(qiáng)材料，把多層線路結(jié)構(gòu)膜堆疊在由金屬板制成的金 屬基底上，以及該多層線路結(jié)構(gòu)膜具有用于插入半導(dǎo)體元件的開(kāi)口，把半 導(dǎo)體元件插入到金屬基底的開(kāi)口中，以及連接倒裝片。
按照現(xiàn)有技術(shù)，如上所述，在通過(guò)使用激光束形成過(guò)孔和通孔、在通 孔中電鍍的粘附力和半導(dǎo)體封裝本身的強(qiáng)度方面，問(wèn)題沒(méi)有解決到足夠的 程度。而且，在制造半導(dǎo)體器件的步驟中，當(dāng)半導(dǎo)體元件要通過(guò)軟熔焊料 安裝在封裝上時(shí)，由于由溫度而引起的在其上安裝半導(dǎo)體元件的封裝的中 心部分與它的外圍之間的線熱膨脹系數(shù)的差值，封裝的中心部分的膨脹大 于它的外圍，以及在半導(dǎo)體元件與封裝之間出現(xiàn)應(yīng)力，因此留下問(wèn)題。由 于當(dāng)半導(dǎo)體元件在工作時(shí)熱膨脹的結(jié)果，有關(guān)在半導(dǎo)體元件與封裝之間的 應(yīng)力的問(wèn)題也沒(méi)有完全解決。

發(fā)明內(nèi)容
才艮據(jù)以上i兌明，所以，本發(fā)明的一個(gè)目的是提供用于半導(dǎo)體器件的封 裝，該用于半導(dǎo)體器件的封裝防止在半導(dǎo)體元件與安裝半導(dǎo)體元件的半導(dǎo) 體封裝之間的接合部分出現(xiàn)應(yīng)力，該應(yīng)力來(lái)自于它們之間的線熱膨脹系數(shù) 的差值，以及該用于半導(dǎo)體器件的封裝還保持在半導(dǎo)體元件與封裝之間的 接M分中的足夠的強(qiáng)度，即使使用具有小的強(qiáng)度的半導(dǎo)體元件。
為了完成以上的、按照本發(fā)明的任務(wù)，提供了一種用于半導(dǎo)體器件的 封裝，該封裝形成為許多層的疊層，所述許多層包括互相交替地堆疊的多 個(gè)導(dǎo)電層和絕緣樹(shù)脂層，以及該封裝在疊層的 一個(gè)表面上具有用于安裝半 導(dǎo)體元件的部分，其中至少包括所迷用于安裝半導(dǎo)體元件的部分和它的周 圍的、所述疊層的絕緣樹(shù)脂層的整個(gè)區(qū)域或某些區(qū)域，由通過(guò)用絕,脂 浸漬液晶聚合物的編織纖維而得到的聚酯膠片構(gòu)成。
按照本發(fā)明，還提供了一種用于半導(dǎo)體器件的封裝，該封裝包括許 多層的疊層，所述許多層包括互相交替地堆疊的多個(gè)導(dǎo)電層和絕緣樹(shù)脂層； 至少兩個(gè)絕緣樹(shù)脂層，堆疊在所述疊層的上表面上，并包括用作為最上層的第一層和形成最上層下面的下一層的第二層；以及在所述第一層的上表 面上限定的、并用于安裝半導(dǎo)體元件的部分，其中所述第一層由具有小于 要被安裝的半導(dǎo)體元件的線熱膨脹系數(shù)的線熱膨脹系數(shù)的絕,脂構(gòu)成， 以及所述第二層由具有低楊氏模量和高伸長(zhǎng)百分比的材料構(gòu)成。
還提供了一種用于半導(dǎo)體器件的封裝，該封裝包括許多層的疊層， 所述許多層包括互相交替地堆疊的多個(gè)導(dǎo)電層和絕緣層；至少 一個(gè)絕緣層， 包括用作為最上層的第一層；以及在所述第一層的上表面上限定的、用于 安裝半導(dǎo)體元件的部分，其中所述第一層由具有低楊氏模量和高伸長(zhǎng)百分
比的材料構(gòu)成。。
其特征在于，第一層具有沿著用于安裝半導(dǎo)體元件的部分的周圍形成 的溝槽，以吸收在安裝半導(dǎo)體元件的部分與周圍區(qū)域之間的應(yīng)力的差值。
其特征在于，增強(qiáng)的構(gòu)件(加固件)被固定在所述疊層的一個(gè)表面上 或所述第一層上，以l更包圍所述用于安裝半導(dǎo)體元件的部分。
按照本發(fā)明，還提供一種內(nèi)插件，被插入在半導(dǎo)體元件與具有用于安 裝所述半導(dǎo)體元件的部分的封裝之間，由此把半導(dǎo)體元件的多個(gè)電極端子 電連接到封裝的多個(gè)墊片部分，所述內(nèi)插件包括由具有橡膠樣彈性的彈
性材料制成的板狀的內(nèi)插件主體；從所述主體的一個(gè)表面伸出的、并接合 到所述半導(dǎo)體元件的多個(gè)電極端子的多個(gè)第一端子；以及從所述主體的另 一個(gè)表面伸出的、并接合到所述封裝的所述多個(gè)墊片部分的多個(gè)第二端子。 在這種情況下，內(nèi)插件主體中包含絕緣網(wǎng)。
按照本發(fā)明，還提供一種內(nèi)插件，被插入在半導(dǎo)體元件與具有用于安 裝所述半導(dǎo)體元件的部分的封裝之間，由此把半導(dǎo)體元件的多個(gè)電極端子 電連接到封裝的多個(gè)墊片部分，所述內(nèi)插件包括板狀的內(nèi)插件主體，該
的線熱膨脹系數(shù)相同的或接近的線熱膨脹系數(shù)的材料制成的第一板狀的構(gòu) 件與由具有與構(gòu)成所述封裝的主要材料的絕緣樹(shù)脂的線熱膨脹系數(shù)相同的 或接近的線熱膨脹系數(shù)的材料制成的第二板狀的構(gòu)件粘結(jié)在一起而得到 的；從所述主體的第一板狀構(gòu)件的表面伸出的、并接合到所述半導(dǎo)體元件的多個(gè)電極端子的多個(gè)第一端子；以及從所述主體的第二板狀構(gòu)件的表面 伸出的、并接合到所述封裝的所述多個(gè)墊片部分的多個(gè)第二端子。
按照本發(fā)明，還提供了一種用于半導(dǎo)體器件的封裝，該封裝包括許 多層的疊層，所述許多層包括互相交替地堆疊的多個(gè)導(dǎo)電層和絕,脂層； 至少一個(gè)絕攀時(shí)脂層，堆疊在所述疊層的上表面上，并至少包括用作為最 上層的第一層；以及在所述第一層的上表面上限定的、并用于安裝半導(dǎo)體 元件的部分，其中所述第一層是具有橡膠樣彈性的應(yīng)力緩沖層。而且，在 這種情況下，作為應(yīng)力緩沖層的所述笫一層中包括絕緣網(wǎng)。
按照本發(fā)明，還提供了一種用于半導(dǎo)體器件的封裝，該封裝包括許 多層的疊層，所述許多層包括互相交替地堆疊的多個(gè)導(dǎo)電層和絕緣樹(shù)脂層； 至少一個(gè)絕,脂層，堆疊在所述疊層的上表面上，并至少包括用作為最 上層的第一層；以及在所述第一層的上表面上限定的、并用于安裝半導(dǎo)體 元件的部分，其中所述第一層由具有與構(gòu)成半導(dǎo)體元件的主要材料的硅的 線熱膨脹系數(shù)相同的或接近的線熱膨脹系數(shù)的材料制成。
按照本發(fā)明，還提供了一種用于半導(dǎo)體器件的封裝，該封裝包括許 多層的疊層，所述i午多層包括互相交替地堆疊的多個(gè)導(dǎo)電層和絕緣樹(shù)脂層； 至少一個(gè)絕,脂層，堆疊在所述疊層的上表面上，并至少包括用作為最 上層的第一層；以及在所述第一層的上表面上限定的、并用于安裝半導(dǎo)體 元件的部分，其中至少所述第一層的所述用于安裝半導(dǎo)體元件的部分的區(qū) 域具有^:形成在其中的、用于減小應(yīng)力的多個(gè)溝槽或間隙。


圖1 (a)和l (b)顯示加到內(nèi)插件上的彈性膜的實(shí)例；
圖2顯示其中g(shù)或液晶聚合物膜用于元件一側(cè)的內(nèi)插件的實(shí)例；
圖3顯示其中絕緣網(wǎng)用作為內(nèi)插件的材料的實(shí)例；
圖4顯示其中用于堆積的基片的彈性材料^t使用在元件一側(cè)的實(shí)例；
圖5顯示其中歧&用于元件一側(cè)的堆積的基片的實(shí)例；
圖6顯示其中許多溝槽被形成在元件一側(cè)的封裝中的實(shí)例；圖7顯示其中在元件一側(cè)的封裝中包括具有網(wǎng)狀孔隙的結(jié)構(gòu)的實(shí)例；
圖8顯示其中在封裝與元件之間均衡線熱膨脹系數(shù)的實(shí)例；
圖9 U)和9 (b)顯示其中在封裝中包括增強(qiáng)的構(gòu)件(加固件)的實(shí)
例；
圖10 ( a )和10 ( b )顯示其中在多層基片中包括增強(qiáng)的構(gòu)件(加固件) 的常規(guī)實(shí)例；
圖11顯示其中使用通過(guò)用絕緣樹(shù)脂浸漬液晶聚合物的網(wǎng)而得到的聚 酯膠片的本發(fā)明的實(shí)施例；
圖12顯示配備有應(yīng)力緩沖層的本發(fā)明的實(shí)施例；
圖13顯示配備有應(yīng)力緩沖層的本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例；以及
圖14顯示其中在應(yīng)力緩沖層中形成溝槽的本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例。
具體實(shí)施例方式
現(xiàn)在參照附圖詳細(xì)地描述本發(fā)明的實(shí)施例。
參照?qǐng)D1到3，內(nèi)插件^^皮布置在半導(dǎo)體元件與半導(dǎo)體封裝之間，以1更 減小在它們之間的應(yīng)力或在它們之間不產(chǎn)生應(yīng)力。
圖1 (a)顯示通過(guò)4吏用象具有橡膠彈性的橡皮那樣的彈性材料，諸如 彈性膜，作為內(nèi)插件材料，而制成的內(nèi)插件，以及圖1 (b)顯示其中半導(dǎo) 體元件通過(guò)使用內(nèi)插件安裝在半導(dǎo)體封裝上的狀態(tài)。多個(gè)導(dǎo)電端子3和4 從膜2的兩個(gè)表面向上和向下伸出，膜2構(gòu)成內(nèi)插件1。在軟熔焊料的步 驟中，半導(dǎo)體元件io的多個(gè)電極端子11被連接到內(nèi)插件1的上部端子3， 以及內(nèi)插件1的下部端子4被連接到半導(dǎo)體封裝20的多個(gè)墊片部分21， 這樣，半導(dǎo)體元件10被安裝在半導(dǎo)體封裝20上。
形成內(nèi)插件1的彈性膜2吸收由于在半導(dǎo)體元件10與半導(dǎo)體封裝20 之間的線熱膨脹系數(shù)的差值造成的形變差，這樣，應(yīng)力可被減小。在這種 情形下，當(dāng)形成內(nèi)插件1的膜具有不小于200nm的厚度時(shí)，呈現(xiàn)出大大 地減小應(yīng)力的效果。
圖2顯示內(nèi)插件1 ，該內(nèi)插件1是通過(guò)把在半導(dǎo)體元件一側(cè)的硅(Si)板或液晶聚合物膜5與在半導(dǎo)體封裝一側(cè)的、具有與構(gòu)成半導(dǎo)體封裝的絕緣 樹(shù)脂的線熱膨脹系數(shù)相同的線熱膨脹系數(shù)的膜6粘結(jié)在一起而得到的合成 板。
硅(Si)板或液晶聚合物膜5具有與形成半導(dǎo)體元件10的基底材料的珪 (Si)的線熱膨脹系數(shù)相同的或接近的線熱膨脹系數(shù)，而膜6具有與是構(gòu)成半 導(dǎo)體封裝20的主要材料的絕緣樹(shù)脂，諸如環(huán)氧樹(shù)脂或聚酰亞胺，的線熱膨 脹系數(shù)相同的或接近的線熱膨脹系數(shù)。所以，甚至在加熱環(huán)境下，諸如當(dāng) 軟熔焊料時(shí)，在半導(dǎo)體元件10與形成內(nèi)插件1的硅(Si)板或液晶聚合物膜 5之間不出現(xiàn)應(yīng)力，以及在內(nèi)插件1的樹(shù)脂膜6與是半導(dǎo)體封裝20的主要 材料的絕,脂之間也不出現(xiàn)應(yīng)力。
而且，對(duì)于形成內(nèi)插件1的樹(shù)脂膜6，即4吏在膜6與半導(dǎo)體封裝20的 絕,脂之間有一定程度的線熱膨脹系數(shù)差別，在內(nèi)插件1的上部膜5與 下部膜6之間的應(yīng)力幾乎被吸收，雖然它根據(jù)樹(shù)脂膜6的材料可能有點(diǎn)不 同。否則,可能只 在內(nèi)插件1的半導(dǎo)體封裝20—側(cè)產(chǎn)生應(yīng)力。然而，這里， 硅(Si)板或液晶聚合物膜具有這樣大的強(qiáng)度，使得內(nèi)插件或半導(dǎo)體封裝不被 損壞。
參照?qǐng)D3，絕緣網(wǎng)(編織纖維)7被用作為內(nèi)插件1的材料，以及出現(xiàn)
具體地說(shuō)，在圖3的內(nèi)插件中，諸如液晶聚合物的絕緣網(wǎng)用導(dǎo)電膠部分地 浸漬，以形成用于使得網(wǎng)7的上表面與下表面互相導(dǎo)電的墊片。按另一種 方式，通過(guò)電鍍形成墊片8以使得網(wǎng)的上表面與下表面互相導(dǎo)電。墊片8 的上表面被連接到半導(dǎo)體元件10的電極，以及墊片8的下表面被連接到半 導(dǎo)體封裝20的墊片部分。
圖4和5顯示其中在作為半導(dǎo)體封裝的堆積的基片的最上層中，即在 包括用于安裝半導(dǎo)體元件的部分的、堆積的基片的最上層中，引入應(yīng)力緩 沖層的實(shí)例。圖4的實(shí)例使用諸如橡膠的彈性材料，即象硅酮那樣的彈性 體，作為應(yīng)力緩沖層22。圖5的實(shí)例使用由相同的材料，即形成半導(dǎo)體元 件10的硅，制成的硅(Si)板，作為應(yīng)力緩沖層23。在這些實(shí)例中，應(yīng)力緩沖層22和23只在堆疊半導(dǎo)體封裝的層的步驟中通過(guò)傳統(tǒng)已知的堆積方法 被堆疊在最上層。
圖6和7是通過(guò)在半導(dǎo)體元件一側(cè)在半導(dǎo)體封裝的區(qū)域中提供間隙而 減小應(yīng)力的實(shí)例。在圖6的結(jié)構(gòu)中，在半導(dǎo)體元件一側(cè)在半導(dǎo)體封裝20 的區(qū)域中提供多個(gè)溝槽或間隙24，這樣，當(dāng)半導(dǎo)體元件被接合在其上時(shí)， 在包括用于安裝半導(dǎo)體元件的部分的半導(dǎo)體封裝20的表面部分中的應(yīng)力 被溝槽或間隙24吸收和減小。在圖7中，在半導(dǎo)體元件一側(cè)的半導(dǎo)體封裝 的層或區(qū)域具有象網(wǎng)結(jié)構(gòu)那樣的孔隙結(jié)構(gòu)25?？紫督Y(jié)構(gòu)吸收當(dāng)半導(dǎo)體元件 被接合到其上時(shí)在半導(dǎo)體元件與封裝20之間產(chǎn)生的應(yīng)力。更具體地說(shuō)，圖 7的結(jié)構(gòu)25包括諸如液晶聚合物的絕緣網(wǎng)，以及該網(wǎng)用導(dǎo)電膠部分地浸漬， 形成用于使得網(wǎng)的上表面與下表面互相導(dǎo)電的墊片。按另一種方式，通過(guò) 電鍍形成墊片以使得網(wǎng)的上表面與下表面互相導(dǎo)電。
參照?qǐng)D8，構(gòu)成半導(dǎo)體封裝20的多層基片的層26通過(guò)使用借助于將 液晶聚合物的網(wǎng)用絕緣樹(shù)脂浸漬而得到的材料來(lái)構(gòu)成，以使得半導(dǎo)體封裝 的線熱膨脹系數(shù)接近于半導(dǎo)體元件的線熱膨脹系數(shù)。通過(guò)使用借助于將液 晶聚合物的網(wǎng)(編織纖維)用絕緣樹(shù)脂，諸如環(huán)氧樹(shù)脂或聚酰亞胺浸漬而 得到的材料，半導(dǎo)體封裝20的線熱膨脹系數(shù)被降低，以及使得它接近于半 導(dǎo)體元件10本身的線熱膨脹系數(shù)。所以，當(dāng)半導(dǎo)體元件10,皮接合時(shí)，在 半導(dǎo)體元件10與半導(dǎo)體封裝20之間的接合部分中的應(yīng)力被減小。作為液 晶聚合物，可以使用聚酯型或多芳基化合物型中的一種。
參照?qǐng)D9 (a)和9 (b)，增強(qiáng)的構(gòu)件(加固件)30凈皮固定在堆積的 基片20的最上層，以便包圍構(gòu)成半導(dǎo)體封裝的堆積的基片20的用于安裝 半導(dǎo)體元件的區(qū)域。加固件30例如由玻璃/環(huán)氧樹(shù)脂基片制成，以及被固 定在堆積的基片20上，以增加半導(dǎo)體封裝(堆積的基片20)的強(qiáng)度，以 及具體地，增強(qiáng)用于安裝半導(dǎo)體元件的基片20的區(qū)域的剛度。在堆積的基 片20中，其中絕緣樹(shù)脂被堆疊的部分具有相對(duì)較低的線熱膨脹系數(shù) (CTE),而由上述材料制成的加固件30具有相對(duì)較高的線熱膨脹系數(shù) (CTE)。所以，當(dāng)基片20 4脅熱時(shí)，諸如在軟熔焊料的步驟中，在半導(dǎo)體元件安裝區(qū)域的中心部分中出現(xiàn)向內(nèi)的應(yīng)力，以及圍繞半導(dǎo)體元件安裝 區(qū)域的部分中出現(xiàn)向外的應(yīng)力，如圖上的箭頭所示。這4吏得有可能大大地
減小在其上安裝半導(dǎo)體元件10的備^部分中和在它的周圍部分中的線熱
膨脹系數(shù)。結(jié)果，以上的區(qū)域變得平坦，以及可以預(yù)期在其上安裝半導(dǎo)體
元件10的接合部分中應(yīng)力^L減小。
圖10 (a)和10 (b)顯示其中加固件被固定在整層的堆積的基片的最 上層的結(jié)構(gòu)。整層的堆積的基片的絕緣樹(shù)脂20a到20c具有約20到約 30ppm的線熱膨脹系數(shù)。另一方面，由玻璃/環(huán)氧樹(shù)脂基片等制成的加固件 30具有約10到約加ppm的線熱膨脹系數(shù)。所以，與以上涉及到圖9(a) 和9 ( b)的說(shuō)明相反，整層的堆積的基片的絕緣樹(shù)脂層20a到20c的線熱 膨脹系數(shù)大于加固件的線熱膨脹系數(shù)。所以，用于安裝半導(dǎo)體元件的區(qū)域 膨脹大于周圍部分，造成不平和失去平坦性，以及惡化與半導(dǎo)體元件的連 接的可靠性。堆積的疊層20的絕緣樹(shù)脂層20a到20c例如單獨(dú)由絕緣層制 成，或由諸如浸漬以樹(shù)脂的玻璃布的增強(qiáng)的構(gòu)件制成。在圖10 (a)和10 (b)上，導(dǎo)電部分40包括被安排在堆積的疊層20的絕緣樹(shù)脂層20a到 20c之間的導(dǎo)電圖案層41，疊層的最上層的芯片(元件)連接部分42，以 及用于電連接在絕緣樹(shù)脂層與芯片(元件)連接部分之中的導(dǎo)電層的過(guò)孔 部分43。
圖11顯示其中加固件30被固定在整層的堆積的基片20的最上層的實(shí) 施例，正如圖10 (a)和10 (b)上所示的實(shí)施例那樣。它與圖10(a)和 10 (b)的半導(dǎo)體封裝結(jié)構(gòu)的不同之處在于，堆積的多層疊層20的絕, 脂層20d到20f是如參照?qǐng)D8描述的那樣，由通過(guò)用絕,脂浸漬液晶聚 合物的網(wǎng)(編織纖維)而得到的材料制成的，而不是單獨(dú)使用絕緣層，或 浸漬以樹(shù)脂的諸如玻璃布的增強(qiáng)材料。所以，由多層疊層構(gòu)成的半導(dǎo)體封 裝20呈現(xiàn)減小的線熱膨脹系數(shù)。所以，在加熱的環(huán)境中，如當(dāng)半導(dǎo)體元件 10在軟熔焊料步驟中^皮接合時(shí)，在半導(dǎo)體封裝的周圍部分和在中心部分， 一個(gè)力把加固件30向外拉，以及該力使得堆積的層20d到20f向中心收縮。 所以，半導(dǎo)體元件安裝區(qū)域變得平坦，以及可靠性被改進(jìn)而在半導(dǎo)體元件與半導(dǎo)體封裝被接合在一起的部分不會(huì)造成斷裂。
堆積的多層疊層加的絕緣樹(shù)脂層20d到20f都可以通過(guò)使用借助于用 絕,脂浸漬液晶聚合物的網(wǎng)(編織纖維)而得到的材料來(lái)構(gòu)成，如圖11 所示。另外，可以只有某些層，以及主要是，只有用于安裝半導(dǎo)體元件IO 的區(qū)域和它的周圍區(qū)域如上所迷地構(gòu)成，以及其他絕緣樹(shù)脂層可以單獨(dú)由 絕緣層制成，或通過(guò)使用浸漬以樹(shù)脂的諸如玻璃布的增強(qiáng)的材料而制成， 如圖10 (a)和10 (b)所示。通過(guò)借助于使用如上所述的以絕緣樹(shù)脂浸漬 的液晶聚合物的網(wǎng)，形成堆積的多層的疊層20的至少某些層，有可能把以 上的部分的線熱膨脹系數(shù)減小到例如約0到約5ppm，這接近于半導(dǎo)體元件 10的線熱膨脹系數(shù)。
也就是，與單獨(dú)由絕緣層構(gòu)成的堆積的絕緣樹(shù)脂基片20相比較，包括 液晶聚合物的網(wǎng)(編織纖維)的堆積的絕緣樹(shù)脂基片20呈現(xiàn)減小的特定的 感應(yīng)率，或減小的介質(zhì)損耗正切和大的機(jī)械強(qiáng)度。所以，半導(dǎo)體封裝呈現(xiàn) 增強(qiáng)的電特性以及封裝本身呈現(xiàn)增加的強(qiáng)度。
因此，由于使得堆積的多層疊層20的線熱膨脹系數(shù)(CTE )接近于半 導(dǎo)體元件10的線熱膨脹系數(shù)，安裝半導(dǎo)體元件的區(qū)域呈現(xiàn)約3ppm的 CTE，這接近于半導(dǎo)體元件10的CTE,以及它的周圍部分呈現(xiàn)約15到 20ppm大小的CTE。所以，在其中半導(dǎo)體元件10通過(guò)軟熔焊料被接合的 加熱的環(huán)境中，堆積的多層疊層20的基片被向外拉，由此在半導(dǎo)體元件 10與半導(dǎo)體封裝20之間的接合部分變得平坦，以及應(yīng)力祐》〉弛。所以， 即使當(dāng)使用具有相對(duì)較低的強(qiáng)度的半導(dǎo)體元件，也不造成斷裂，以及可靠 性被改進(jìn)。
作為液晶聚合物，可以使用聚酯型或多芳基化合物型中的一種，以及， 理想地，使用18到23nm的直徑的單絲。從得到減小厚度和減小重量的 封裝的立場(chǎng)出發(fā)，特別地，希望單絲具有小的直徑。網(wǎng)的密度優(yōu)選地是約 240到約380 (每l英寸寬度的絲的數(shù)目)。
參照?qǐng)D12到14,兩個(gè)絕緣樹(shù)脂層20g和20h被堆疊在組成半導(dǎo)體封 裝的主體20的多層的疊層上。多層的疊層20形成通常使用的多層的基片，以及其中多個(gè)絕,脂層和多個(gè)導(dǎo)電層互相交替地堆疊，以及可以得到各 種類型的疊層。導(dǎo)電部分包括被安排在多層的疊層的絕緣樹(shù)脂層之中的導(dǎo)
電圖案層41，疊層的最上層的芯片(元件)連接部分(凸起)42，以及用 于電連接在絕,脂層與芯片(元件)連接部分之中的導(dǎo)電層的過(guò)孔部分 43。
在這些實(shí)施例中，在作為最上層的絕緣樹(shù)脂層20g中和在下一個(gè)絕緣 樹(shù)脂層20h中提供盲孔43，使得在多層的疊層20的表面上的導(dǎo)電圖案41 被電連接到作為最上層的絕緣樹(shù)脂層20g的半導(dǎo)體元件接合部分42，而不 形成在它們之間的導(dǎo)電層(導(dǎo)電圖案)。多層的疊層20是在作為最上層的 絕g脂層20g與下一個(gè)絕,脂層20h被堆疊和形成之后通過(guò)堆積方法 堆疊的。
圖12到14所示的實(shí)施例處理在其一個(gè)表面上具有堆積的結(jié)構(gòu)的多層 的疊層20。然而，本發(fā)明也可應(yīng)用于在其兩個(gè)表面上具有堆積的結(jié)構(gòu)的多 層的疊層，象金屬芯基片。
在任何實(shí)施例中，矩形框架形狀的加固件30作為增強(qiáng)的構(gòu)件被附著到 作為最上層的絕緣樹(shù)脂層20g的、圍繞安裝半導(dǎo)體元件10的區(qū)域的外圍。 應(yīng)當(dāng)注意，加固件30可以省略。
按照?qǐng)D12所示的實(shí)施例，作為最上層的絕緣樹(shù)脂層20g例如由具有約 -5到約3ppm的線熱膨脹系數(shù)的液晶聚合物等制成，該線熱膨脹系數(shù)小于 要被安裝的半導(dǎo)體元件的線熱膨脹系數(shù)。在最上層的下面的絕緣樹(shù)脂層 20h由具有低的楊氏模量和高的伸長(zhǎng)百分比的材料(例如包含橡膠成份， 諸如硅酮)制成。然后，作為最上層的絕緣樹(shù)脂層20g起作用使得要被安 裝的半導(dǎo)體元件的線熱膨脹系數(shù)在軟熔焊料步驟中與作為最上層的絕^" 脂層20g的半導(dǎo)體元件安裝區(qū)域的線熱膨脹系數(shù)一致或相接近，以減小在 接合部分處的應(yīng)力。下一個(gè)絕緣樹(shù)脂層20h用來(lái)吸收在半導(dǎo)體元件或作為 最上層的絕緣樹(shù)脂層20g與封裝(多層的疊層)加之間的線熱膨脹系數(shù)的 差值，由此減小所產(chǎn)生的應(yīng)力。這兩個(gè)絕緣樹(shù)脂層20g和20h協(xié)作，共同 防止半導(dǎo)體元件中發(fā)生碎裂。按照?qǐng)D13所示的實(shí)施例，作為最上層的絕緣樹(shù)脂層20g由具有低的楊 氏模量和高的伸長(zhǎng)百分比的材料(例如包含橡膠成份，諸如硅酮)制成。 另一方面，在最上層的下面的下一個(gè)絕,脂層20h例如單獨(dú)由絕緣層， 或由通過(guò)將諸如玻璃布等的增強(qiáng)的材料浸漬以諸如環(huán)氧樹(shù)脂或聚酰胺的樹(shù) 脂而得到的材料制成。這緩和在作為最上層的絕,脂層20g與被安裝在 其上表面上的半導(dǎo)體元件之間的線熱膨脹系數(shù)的失配。
按照?qǐng)D14所示的實(shí)施例，象圖12的實(shí)施例那樣，作為最上層的絕緣 樹(shù)脂層20g由具有例如約-5到約3ppm的線熱膨脹系數(shù)的材料制成，該線 熱膨脹系數(shù)小于要被安裝的半導(dǎo)體元件的線熱膨脹系數(shù)，以及在最上層的 下面的下一個(gè)絕g脂層20h由具有低的楊氏模量和高的伸長(zhǎng)百分比的材 料(例如包含橡膠成份)制成。而且，在這個(gè)半導(dǎo)體封裝中，在加固件30 的內(nèi)側(cè)，沿著半導(dǎo)體元件安裝部分的周圍形成溝槽或間隙32。溝槽或間隙 32的深度可相當(dāng)于兩個(gè)絕緣樹(shù)脂層20g和20h之一 (最上層的絕緣樹(shù)脂層 20g)的厚度，或可以相當(dāng)于它們二者的厚度。
按照?qǐng)D14所示的實(shí)施例，象圖12的實(shí)施例那樣，作為最上層的絕緣 樹(shù)脂層20g起作用使得要被安裝的半導(dǎo)體元件的線熱膨脹系數(shù)在軟熔焊料 步驟中與作為最上層的絕緣樹(shù)脂層20g的半導(dǎo)體元件安裝區(qū)域的線熱膨脹 系數(shù)一致或相接近，以松弛在接合部分處的應(yīng)力。下一個(gè)絕緣樹(shù)脂層20h 用來(lái)吸收在半導(dǎo)體元件或作為最上層的絕緣樹(shù)脂層加g與封裝(多層的疊 層)20之間的線熱膨脹系數(shù)的差值，由此松弛所產(chǎn)生的應(yīng)力。這兩個(gè)絕緣 樹(shù)脂層協(xié)作， 一起防止半導(dǎo)體元件中發(fā)生碎裂。此外，圍繞半導(dǎo)體元件安 裝部分的間隙32隔離在內(nèi)部安裝區(qū)域與外部區(qū)域之間的線熱膨脹系數(shù)，讓 它們互相獨(dú)立，以及l(fā)吏得有可能進(jìn)一步減小應(yīng)力。
雖然本發(fā)明在以上參照附圖通過(guò)實(shí)施例進(jìn)行了描述，但應(yīng)當(dāng)注意，本 發(fā)明絕不只限于以上的實(shí)施例，而是可以以各種方式進(jìn)行修改，改變，或 校正，而不背離本發(fā)明的精神和范圍。
在圖12到14所示的實(shí)施例中，例如，兩個(gè)絕緣樹(shù)脂層20g和20h被 堆疊在封裝(多層的疊層)20上。然而，可以只堆疊一個(gè)具有低的楊氏模量和高的伸長(zhǎng)百分比的絕緣樹(shù)脂層，得到同樣的效果。還在圖12到14所 示的實(shí)施例中，標(biāo)號(hào)50應(yīng)當(dāng)表示被用作為用于外部電連接的接觸面或端子 的引線部分。
在圖1， 2和4到7上，為了簡(jiǎn)化起見(jiàn)，半導(dǎo)體封裝20沒(méi)有以多層形 式示出。然而，實(shí)際上，多個(gè)絕,脂層被堆疊為堆積的多層基片，以及 導(dǎo)電(圖案)層被形成在絕緣樹(shù)脂層之間，導(dǎo)電圖案層通過(guò)未示出的過(guò)孔 層互相電連接。在圖8上，導(dǎo)電圖案層也未示出。
按照本發(fā)明，如上所述，在半導(dǎo)體元件與安裝半導(dǎo)體元件的半導(dǎo)體封 裝之間沒(méi)有應(yīng)力或存在數(shù)量上減小的應(yīng)力，防止在二者之間的接合中出現(xiàn) 應(yīng)力。而且，用于安裝元件的區(qū)域變得平坦。所以，即使在使用具有小的 強(qiáng)度的半導(dǎo)體元件時(shí)，在半導(dǎo)體元件與封裝之間的接合部分中也保持強(qiáng)度， 防止發(fā)生碎裂。
權(quán)利要求
1. 一種內(nèi)插件，被插入在半導(dǎo)體元件與具有用于安裝所述半導(dǎo)體元件的部分的封裝之間，由此把半導(dǎo)體元件的多個(gè)電極端子電連接到封裝的多個(gè)墊片部分，所述內(nèi)插件包括由具有橡膠樣彈性的彈性材料制成的板狀的內(nèi)插件主體；從所述主體的一個(gè)表面伸出的、并接合到所述半導(dǎo)體元件的多個(gè)電極端子的多個(gè)第一端子；以及從所述主體的另一個(gè)表面伸出的、并接合到所述封裝的所述多個(gè)墊片部分的多個(gè)第二端子。
2. 按照權(quán)利要求l的內(nèi)插件，其中所述內(nèi)插件主體中包含絕緣網(wǎng)。
3. —種內(nèi)插件，被插入在半導(dǎo)體元件與具有用于安裝所述半導(dǎo)體元件 的部分的封裝之間，由此把半導(dǎo)體元件的多個(gè)電極端子電連接到封裝的多 個(gè)墊片部分，所述內(nèi)插件包括板狀的內(nèi)插件主體，該板狀的內(nèi)插件主體 是通過(guò)把由具有與構(gòu)成所述半導(dǎo)體元件的主要材料的硅的線熱膨脹系數(shù)相 同的或接近的線熱膨脹系數(shù)的材料制成的第一板狀的構(gòu)件與由具有與構(gòu)成 所述封裝的主要材料的絕緣樹(shù)脂的線熱膨脹系數(shù)相同的或接近的線熱膨脹 系數(shù)的材料制成的第二板狀的構(gòu)件粘結(jié)在一起而得到的；從所述主體的第 一板狀構(gòu)件的表面伸出的、并接合到所述半導(dǎo)體元件的多個(gè)電極端子的多 個(gè)第一端子；以及從所述主體的第二板狀構(gòu)件的表面伸出的、并*到所 述封裝的所述多個(gè)墊片部分的多個(gè)第二端子。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于半導(dǎo)體器件的封裝。為了防止在半導(dǎo)體元件與安裝半導(dǎo)體元件的半導(dǎo)體封裝之間的接合部分中出現(xiàn)應(yīng)力，以使即使在安裝具有小的強(qiáng)度的半導(dǎo)體元件時(shí)也不發(fā)生碎裂。用于半導(dǎo)體器件的封裝形成為許多層的疊層(20)，所述許多層包括互相交替地堆疊的多個(gè)導(dǎo)電層和絕緣樹(shù)脂層，以及該封裝在疊層的一個(gè)表面上具有用于安裝半導(dǎo)體元件的部分。至少包括所述用于安裝半導(dǎo)體元件的部分和它的周圍的、疊層的絕緣樹(shù)脂層(20d到20f)的整個(gè)區(qū)域或某些區(qū)域由通過(guò)用絕緣樹(shù)脂浸漬液晶聚合物的編織纖維而得到的聚酯膠片構(gòu)成。
文檔編號(hào)H05K1/11GK101295700SQ200810095850
公開(kāi)日2008年10月29日 申請(qǐng)日期2004年5月28日 優(yōu)先權(quán)日2003年5月30日
發(fā)明者中村順一, 大井和彥, 小平正司, 松元俊一郎, 渡利英作 申請(qǐng)人:新光電氣工業(yè)株式會(huì)社