管芯頂部層離的消除的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了管芯頂部層離的消除。集成電路模塊包括集成電路器件，集成電路器件具有第一表面和布置在第一表面上的多個接合焊盤。模塊進一步包括金屬接合線或金屬帶，金屬接合線或金屬帶附接在相應的第一子集的接合焊盤之一與封裝襯底或引線框之一之間，以使得第二子集的接合焊盤不附接于封裝襯底或引線框。金屬柱狀凸起附于一個或多個第二子集的接合焊盤中的每一個。集成電路模塊進一步包括模塑化合物，模塑化合物至少接觸集成電路器件的第一表面并大體上包圍接合線或帶狀線以及金屬柱形凸起。
【專利說明】管芯頂部層離的消除

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本申請涉及集成電路模塊，并具體涉及用于減少和消除模塑化合物從集成電路模塊中的集成電路器件的層離。

【背景技術(shù)】
[0002]集成電路器件以各種不同封裝類型、幾種形狀因子被封裝。例如，一個流行的封裝是塑料四線扁平封裝(QFP)，其具有從一般平面、矩形封裝的四側(cè)延伸的所謂的鷗翼式(gull-wing)引線。
[0003]圖1是使用一個此類封裝的集成電路模塊的橫截面視圖。如圖中所示，集成電路器件110 (或“管芯”)例如使用環(huán)氧材料而被接合到封裝襯底115。例如，所述封裝襯底可以是引線框的管芯座部分。線接合130從器件110上的接合焊盤附接到引線120上的附接點。器件110和封裝襯底然后用塑料模塑化合物材料140被重疊模塑，化合物材料140在固化之后形成塑料封裝體。如圖1中所見，對于一些封裝類型來說，模塑化合物140可以完全密封封裝襯底。在其它封裝類型中，封裝襯底的底部可以被暴露。該方法可以尤其適于功率器件，其中封裝襯底充當散熱器。
[0004]圖2圖示集成電路模塊的另一個示例，在該情況下利用球柵陣列(BGA)封裝技術(shù)。器件110被安裝在封裝襯底215上，其中封裝襯底215包括頂側(cè)金屬化層，頂側(cè)金屬化層包括器件安裝區(qū)220和各種導電引線230。接合線130從器件110的頂表面上的接合焊盤145附接到封裝襯底215的頂表面上的接合位置225。再一次，在該情況下使用模塑化合物140來重疊模塑器件I1和封裝襯底215的頂側(cè)。
[0005]封裝襯底215的頂側(cè)上的導電引線使用導電通孔(未示出)連接到底側(cè)互連235。焊球240被形成在底側(cè)互連235上。在一些實施例中，封裝襯底215可以是具有多個金屬化層和在金屬化層之間的導電通孔的多層陶瓷襯底。在其它中，封裝襯底215可以利用薄膜技術(shù)來形成一個或多個重新分布層，其將封裝襯底215的頂側(cè)上的導電引線連接到焊球240。
[0006]模塑化合物140通常是環(huán)氧樹脂，其可以包括一個或多個阻燃材料、交聯(lián)劑、抑制劑和脫模劑。模塑化合物的主要目的在于提供對脆弱的集成電路器件和模塊的內(nèi)部連接(包括接合線)的物理保護以電隔離集成電路器件與內(nèi)部連接，以及提供抗?jié)裥?，以使得外部濕氣不損害模塊或損傷其性能。
[0007]為了實現(xiàn)這些目的，重要的是模塑化合物在廣泛的環(huán)境條件下維持與器件表面、封裝襯底和引線的良好且一致的粘合性。然而，模塑化合物從集成電路器件表面的層離是眾所周知的問題。已經(jīng)觀察到的是，相對于鍍有貴金屬(諸如，金)的表面特征，模塑化合物的不良的粘合性尤其是成問題的。一旦層離在例如鍍金表面特征的區(qū)域中開始，其能夠擴散到器件和/或模塊的其它部分。因此，需要用以減少或消除集成電路器件表面處的層離的改進的技術(shù)。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明的實施例包括集成電路模塊和用于生產(chǎn)此類模塊的方法。根據(jù)示例性實施例，集成電路模塊包括集成電路器件，集成電路器件具有第一表面和布置在第一表面上的多個接合焊盤。模塊進一步包括金屬接合線或金屬帶，金屬接合線或金屬帶附接在相應的第一子集的接合焊盤之一與封裝襯底或引線框之一之間，使得第二子集的接合焊盤不附接于封裝襯底或引線框。金屬柱形凸起附于一個或多個第二子集的接合焊盤中的每一個。集成電路模塊進一步包括模塑化合物，模塑化合物至少接觸集成電路器件的第一表面并大體上包圍接合線或帶狀線以及金屬柱形凸起。
[0009]在制造集成電路模塊的示例性方法中，提供了一種集成電路器件，其具有第一表面和布置在第一表面上的多個接合焊盤。金屬接合線或金屬帶附接在相應的第一子集的接合焊盤之一和封裝襯底或引線框之一之間，使得第二子集的接合焊盤不附接于封裝襯底或引線框。金屬柱形凸起附于一個或多個第二子集的接合焊盤中的每一個，并且模塑化合物被布置在集成電路器件上，使得模塑化合物接觸第一表面并大體上包圍接合線或帶狀線以及金屬柱形凸起。
[0010]通過閱讀下面的詳細描述和通過查看附圖，本領(lǐng)域技術(shù)人員將認識到附加的特征和優(yōu)勢。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0011]附圖中的元件不一定相對于彼此成比例。相似的附圖標記指定對應的類似的部分。各種圖示實施例的特征可以被組合，除非它們彼此互斥。在附圖中描繪并在后面的描述中詳述實施例。
[0012]圖1圖示具有接合到引線框的引線的器件接合焊盤的集成電路模塊的橫截面?zhèn)纫晥D。
[0013]圖2是具有接合到襯底上的引線的器件接合焊盤的集成電路模塊的橫截面?zhèn)纫晥D。
[0014]圖3是圖示集成電路器件的表面上已使用和未使用的接合焊盤的頂視圖。
[0015]圖4示出集成電路器件的未使用的接合焊盤上的示例性柱形凸起的細節(jié)。
[0016]圖5是在未使用的接合焊盤上包含柱形凸起的封裝集成電路模塊的橫截面視圖。
[0017]圖6圖示制造模塊的方法。

【具體實施方式】
[0018]在下面的詳細描述中參考附圖，附圖形成詳細描述的部分并且其中通過圖示的方式示出其中所述方法可以被實踐的特定實施例。在這點上，方向性術(shù)語，諸如“頂”、“底”、“前”、“后”、“頭”、“尾”等相對于所描述的一個或多個圖的定向被使用。因為實施例的部件可以以多種不同的定向被定位，所以方向性術(shù)語被用于說明性目的并且決不限制。要理解的是，其它實施例可以被利用，并且在不背離本發(fā)明的范圍的情況下可以做出結(jié)構(gòu)或邏輯的改變。因此，下面的詳細描述不以限制的意義理解，并且本發(fā)明的范圍由附加的權(quán)利要求所限定。
[0019]要理解的是，本文所述的各種示例性實施例的特征可以彼此組合，除非另外特別指示。
[0020]在下面的討論中，本發(fā)明的各種實施例在集成電路模塊的上下文中描述，其中接合線或帶接合附接在一個或多個集成電路器件上的接合焊盤和封裝襯底或引線框之間。盡管圖1和2圖示兩個示例性封裝類型，但將認識到的是本文公開的技術(shù)不限于那些封裝類型，而可以應用于廣泛的各種封裝技術(shù)和封裝類型，包括例如QFP封裝、四線扁平無引線(QFN)封裝、球柵陣列(BGA)封裝及其它。
[0021]當集成電路器件被封裝時，通常是這種情況:集成電路器件的有源表面上的一個或多個接合焊盤未使用，因為它們不附接于封裝的任何引線或互連。這可能出于幾個原因。例如，一個或多個接合焊盤可能僅在器件的封裝之前在晶片級或管芯級測試期間被使用。在一些情況下，集成電路器件可以被設計成支持多種客戶應用或配置，其中僅需要接合焊盤的子集用于任何特定應用或配置。例如，特定集成電路器件可以被設計成支持幾個通信接口，但能夠被封裝以使得少于總數(shù)的那些通信接口被連接到封裝引線用于任何給定的客戶特定版本。
[0022]圖3圖示集成電路模塊的示例性配置，其中集成電路器件110上的第一子集的接合焊盤145是“已使用的”，處于如下含義:它們用接合線130附接到引線框或封裝襯底上的連接點120。第二子集的接合焊盤310是“未使用的”，因為它們不附接于引線框或封裝襯底上的引線。應該認識到的是，圖3中示出的示例是非常簡單的，更復雜的模塊可以包括具有數(shù)十或數(shù)百接合焊盤的器件，其中那些接合焊盤中的大部分是未使用的。
[0023]如上所述，密封模塑化合物從集成電路表面的層離是眾所周知的問題，并能夠?qū)е聦ζ骷膿p害或降低的器件性能。已經(jīng)觀察到，一些層離問題是模塑化合物和鍍有貴金屬(諸如，金)的表面特征之間的不良粘合性的結(jié)果。更具體地，
【發(fā)明者】已經(jīng)觀察到層離可以在集成電路器件的表面上未使用的接合焊盤處或在其周圍開始，并且可以從那里擴散到其它區(qū)域。層離可能引起嚴重的問題，例如，當它在連接到已使用的接合焊盤的接合線上施加應力時。
[0024]用以減輕該問題的一個可能的方法是例如用鈍化層或薄絕緣層(諸如，聚酰亞胺膜)覆蓋未使用的接合焊盤。然而，該方法能夠增加模塊成本，由于它要求額外的掩模步驟和額外的工藝步驟。另外，該技術(shù)較差地映射到該方法，由此單個集成電路器件被設計用于在幾個不同的客戶應用/配置中使用，由于未使用的焊盤的子集可以彼此不同配置，因此針對每個配置要求不同的掩模設置或工藝步驟。一旦焊盤覆蓋有鈍化層，則所述器件可能不再被用于要求使用該焊盤的任何配置中。
[0025]其它可能的方法是改變所有接合焊盤的金屬化部和/或改變模塑化合物的成分以在模塑化合物和接合焊盤之間實現(xiàn)更好的粘合性。然而，這些改變中的任何一種可能具有不期望的后果，例如關(guān)于接合線到接合焊盤的粘合性，或者關(guān)于模塑化合物的抗?jié)裥浴釋傩缘取?br> [0026]可應用于未使用的接合焊盤中的至少一些的另一個方法是將每個未使用的接合線接合于另一個附近的未使用的接合焊盤。接合線可以是例如用釘頭接合和/或楔形接合附接于接合焊盤的銅接合線。圖3中示出該方法的示例，其中接合線320附接在附近接合焊盤對之間。相關(guān)的方法是將一個或多個未使用的接合焊盤線接合到引線框的未使用部分，或者到封裝襯底上的未使用的接合區(qū)域。這些方法中的任何一種減小暴露于模塑化合物的接合焊盤的表面面積，改善接合焊盤附近的模塑化合物的粘合性。然而，這些方法可能是使用受限的，取決于未使用的接合焊盤的布局和將已使用的接合焊盤連接到集成電路模塊的引線框和/或封裝襯底的線接合的總體密度。另外，如果未使用的接合焊盤之一或二者連接到集成電路的電有源部分，則將一個未使用的接合焊盤接合到另一個可能是不可行的。
[0027]另一種方法是將金屬“柱形凸起”附于一個多個未使用的接合焊盤。該方法也減小未使用的接合焊盤的暴露于模塑化合物的部分。該方法還提供一種結(jié)構(gòu)，其在能夠被模塑化合物所包圍的集成電路器件的表面之上延伸，因此趨向于將集成電路器件表面和模塑化合物聯(lián)鎖。這兩個效果都改善在接合焊盤處和接合焊盤周圍的模塑化合物的粘合性。另夕卜，該方法不遭受前述方法的缺陷。
[0028]該技術(shù)的一個示例在圖4中示出，其圖示金屬柱形凸起410，包括附于未使用的接合焊盤310的釘頭接合415、以及已經(jīng)緊鄰釘頭接合被切斷的短線段420。這種線段的切斷可以通過割斷或夾斷所述線來完成。另外，盡管在圖4中示出釘頭接合415，但可以使用其它接合技術(shù)。
[0029]將認識到的是，柱形凸起410可以使用用于將已使用的接合焊盤連接到引線框或封裝襯底的相同的金屬接合線材料和相同的工具(諸如，銅或鋁線)來形成。當然，可以使用其它接合線材料和/或工具。然而，金屬柱形凸起410到未使用的接合焊盤的良好粘合性仍然是重要的。
[0030]圖5圖示包含上述“柱形凸起”方法的集成電路模塊的示例。如圖1中的情況，圖示的集成電路模塊包括附于封裝襯底115的集成電路器件110。集成電路器件110上的已使用的接合焊盤145用線接合130附接于封裝引線120。用模塑化合物層140密封圖5的模塊中的集成電路器件110，如在圖1中描繪的模塊中的情況。然而，在該情況下，幾個柱形凸起410附接到未使用的接合焊盤310。如上所討論的，這改進模塑化合物到柱形凸起附近的集成電路器件110的粘合性，減少或消除層離。
[0031]應該注意的是，改進的粘合性及減少的層離能夠在不將柱形凸起放置在每個未使用的接合焊盤上的情況下實現(xiàn)。當大量未使用的接合焊盤靠近在一起時，這尤其成立。在一些實施例中，例如根據(jù)預定模式或規(guī)則，柱形凸起可以僅應用于未使用的接合焊盤的子集。例如，在一些實施例中，柱形凸起可以應用于每隔一個的未使用的接合焊盤。在其它實施例中，未使用的接合焊盤的子集可以被隨機選擇，其中柱形凸起僅應用于隨機選擇的接合焊盤。
[0032]圖6圖示根據(jù)上文所討論的一些技術(shù)的制造集成電路模塊的方法。如框610處所見，圖示的方法開始于提供具有第一表面和布置在第一表面上的多個接合焊盤的集成電路器件。如框620處所示，金屬接合線或金屬帶附接在相應的第一子集的接合焊盤之一與封裝襯底或引線框之一之間，以使得第二子集的接合焊盤不附接于封裝襯底或引線框。另外，如框630處所示，金屬柱狀凸起附于一個或多個第二子集的接合焊盤中的每一個。最后，如框640處所見，模塑化合物被布置在集成電路器件上，以使得模塑化合物接觸第一表面并大體上包圍接合線或帶狀線以及金屬柱形凸起。
[0033]在一些實施例中，如上所討論的，將金屬柱形凸起附于一個或多個第二子集的接合焊盤中的每一個包括將釘頭接合附于第二子集的接合焊盤中的每一個。在這些實施例中的一些中，從釘頭接合延伸的線段緊鄰釘頭接合被切斷。如上所述，該經(jīng)切斷的線段有效地提供“鉤”，使集成電路器件的表面與模塑化合物聯(lián)鎖。
[0034]在一些實施例中，將金屬柱形凸起附于一個或多個第二子集的接合焊盤中的每一個包括將金屬接合線附于第二子集的接合焊盤中的兩個的每一個，從而將一對未使用接合焊盤與接合線相連接。
[0035]在一些實施例中，第二子集的接合焊盤的每一個的暴露表面包括貴金屬，而金屬柱形凸起大體上由銅或鋁組成。在一些實施例中，接收柱形凸起的所有接合焊盤不被集成電路器件電使用。
[0036]在一些實施例中，每個未使用的接合焊盤接收柱形凸起。在其它中，少于總數(shù)的未使用的接合焊盤接收柱形凸起。在一些實施例中，例如，金屬柱形凸起附于第二子集的接合焊盤中間隔的接合焊盤。在其它實施例中，金屬柱形凸起附于第二子集的接合焊盤中隨機選擇的接合焊盤。
[0037]如本文所使用的諸如“相同”和“匹配”之類的術(shù)語意圖意指相同、接近相同或近似，以使得在不背離本發(fā)明的精神的情況下一些合理量的變化被預期。術(shù)語“恒定”意為不改變或變化，或者輕微改變或變化，以使得在不背離本發(fā)明的精神的情況下一些合理量的變化被預期。另外，諸如“第一”、“第二”等之類的術(shù)語被用于描述各種元件、區(qū)域、區(qū)段等，并且也不意圖限制。相似的術(shù)語貫穿描述始終指代相似的元件。
[0038]如本文所使用的，術(shù)語“具有”、“包含”、“包括”、“含有”等是開放式術(shù)語，其指示存在陳述的元件或特征，但不排除附加的元件或特征。冠詞“一”、“一個”和“該”意圖包括復數(shù)以及單數(shù)，除非上下文另有明確指示。
[0039]要理解的是本文描述的各種實施例的特征可以彼此組合，除非另有確切說明。
[0040]盡管本文已經(jīng)圖示并描述了特定實施例，但本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將認識到的是，在不背離本發(fā)明的范圍的情況下各種替代和/或等價實現(xiàn)方式可以替代示出和描述的特定實施例。本文提供的各種技術(shù)的描述意圖涵蓋本文討論的特定實施例的任何適配或變形。因此，意圖在于，本發(fā)明僅由附于此的權(quán)利要求及其等價物所限制。
【權(quán)利要求】
1.一種集成電路模塊，包括: 集成電路器件，其具有第一表面和布置在第一表面上的多個接合焊盤； 金屬接合線或金屬帶，其附接在相應的第一子集的接合焊盤之一與封裝襯底或引線框之一之間，使得第二子集的接合焊盤不附接于封裝襯底或引線框； 金屬柱形凸起，其附于一個或多個第二子集的接合焊盤中的每一個；以及 模塑化合物，其接觸第一表面并大體上包圍接合線或帶狀線以及金屬柱形凸起。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的集成電路模塊，其中一個或多個金屬柱形凸起包括釘頭接合，釘頭接合附于第二子集的接合焊盤中對應的一個。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的集成電路模塊，其中一個或多個金屬柱形凸起進一步包括緊鄰釘頭接合被切斷的線段。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的集成電路模塊，其中金屬柱形凸起包括金屬接合線，金屬接合線附于第二子集的接合焊盤中的兩個中的每一個。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的集成電路模塊，其中第二子集的接合焊盤中的每一個的暴露表面包括貴金屬，并且其中金屬柱形凸起大體上由銅或鋁組成。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的集成電路模塊，其中第二子集的接合焊盤由不被集成電路器件電使用的接合焊盤組成。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的集成電路模塊，其中第二子集的接合焊盤包括集成電路器件上除了第一子集的接合焊盤之外的所有接合焊盤，并且其中金屬柱形凸起附于第二子集的接合焊盤中的每一個。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的集成電路模塊，其中第二子集的接合焊盤包括集成電路器件上除了第一子集的接合焊盤之外的所有接合焊盤，并且其中金屬柱形凸起附于第二子集的接合焊盤中間隔的接合焊盤。
9.一種用于制造集成電路模塊的方法，所述方法包括: 提供具有第一表面和布置在第一表面上的多個接合焊盤的集成電路器件； 將金屬接合線或金屬帶附接在相應的第一子集的接合焊盤之一與封裝襯底或引線框之一之間，使得第二子集的接合焊盤不附接于封裝襯底或引線框； 將金屬柱形凸起附于一個或多個第二子集的接合焊盤中的每一個；以及 將模塑化合物布置在集成電路器件上，使得所述模塑化合物接觸第一表面并大體上包圍接合線或帶狀線以及金屬柱形凸起。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的集成電路模塊，其中將金屬柱形凸起附于一個或多個第二子集的接合焊盤中的每一個包括將釘頭接合附于第二子集的接合焊盤中對應的一個。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的集成電路模塊，其中將金屬柱形凸起附于一個或多個第二子集的接合焊盤中的每一個進一步包括緊鄰釘頭接合切斷從釘頭接合延伸的線段。
12.根據(jù)權(quán)利要求9所述的集成電路模塊，其中將金屬柱形凸起附于一個或多個第二子集的接合焊盤中的每一個包括將金屬接合線附于第二子集的接合焊盤中的兩個中的每一個。
13.根據(jù)權(quán)利要求9所述的集成電路模塊，其中第二子集的接合焊盤中的每一個的暴露表面包括貴金屬，并且其中金屬柱形凸起大體上由銅或鋁組成。
14.根據(jù)權(quán)利要求9所述的集成電路模塊，其中第二子集的接合焊盤由不被集成電路器件電使用的接合焊盤組成。
15.根據(jù)權(quán)利要求9所述的集成電路模塊，其中第二子集的接合焊盤包括集成電路器件上除了第一子集的接合焊盤之外的所有接合焊盤，并且其中將金屬柱形凸起附于一個或多個第二子集的接合焊盤中的每一個包括將金屬柱形凸起附于第二子集的接合焊盤中的每一個。
16.根據(jù)權(quán)利要求9所述的集成電路模塊，其中第二子集的接合焊盤包括集成電路器件上除了第一子集的接合焊盤之外的所有接合焊盤，并且其中將金屬柱形凸起附于一個或多個第二子集的接合焊盤中的每一個包括將金屬柱形凸起附于第二子集的接合焊盤中間隔的接合焊盤。
17.根據(jù)權(quán)利要求9所述的集成電路模塊，其中第二子集的接合焊盤包括集成電路器件上除了第一子集的接合焊盤之外的所有接合焊盤，并且其中將金屬柱形凸起附于一個或多個第二子集的接合焊盤中的每一個包括將金屬柱形凸起附于第二子集的接合焊盤中隨機選擇的接合焊盤。
【文檔編號】H01L21/71GK104183544SQ201410213206
【公開日】2014年12月3日 申請日期:2014年5月20日 優(yōu)先權(quán)日:2013年5月20日
【發(fā)明者】曾瑞源, H.克爾納, 梁光揚, 王梅容 申請人:英飛凌科技股份有限公司