具有IC芯片和支座安装的金属基片
专利汇可以提供具有IC芯片和支座安装的金属基片专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且提供在 电路 板等上安装集成电路芯片的封装。所述封装包括有金属基片的芯片支座。在金属基片的至少一个表面上有介质涂层，其厚度最好小于20微米，且最好具有3.5左右至4.0左右的 介电常数 。在介质涂层上设置电路，后者包括芯片安装焊盘，连接焊盘和连接它们的电路迹线。IC芯片以倒装 焊接 或金属线焊接或粘帖连接安装于金属基片的有介质涂层的表面。芯片支座的两侧均可安装芯片，以提高芯片支座的容量。，下面是具有IC芯片和支座安装的金属基片专利的具体信息内容。
1.一种将集成电路芯片安装于电路板的封装，其特征在于包括：
芯片支座，所述芯片支座包括金属基片并具有第一和第二相对表 面，
至少在所述表面之一上的介质涂层，
所述介质涂层厚度不超过20微米；
在所述介质涂层上设置有电路系统，所述电路系统具有芯片安装 焊盘，连接焊盘和连接所述芯片安装焊盘和所述连接焊盘的电路迹 线；
安装于所述基片的所述一个表面的集成电路芯片，
所述集成电路具有I/O接触点；
连接所述集成电路上所述I/O接触点与所述芯片安装焊盘的电 气连接；以及
从所述连接焊盘延伸出来的电气引线，以向所述集成电路或由所 述集成电路提供I/O信号。
2.如权利要求1中定义的集成电路装封，其特征在于所述介质材 料为聚酰亚胺。
3.如权利要求1中定义的集成电路装封，其特征在于所述集成电 路芯片以金属线焊接连接到所述芯片安装焊盘。
4.如权利要求1中定义的集成电路装封，其特征在于所述集成电 路芯片以倒装焊接内连连接到所述芯片安装焊盘。
5.如权利要求1中定义的集成电路装封，其特征在于所述金属基 片包括铜层且所述集成电路芯片厚度不超过20微米。
6.如权利要求1中定义的集成电路装封，其特征在于所述介质材 料具有3.5左右到4.0左右的介电常数。
7.如权利要求1中定义的集成电路装封，其特征在于所述介质层 的厚度不超过6微米。
8.如权利要求1中定义的集成电路装封，其特征在于所述金属基 片为镀铬铜。
9.如权利要求1中定义的集成电路装封，其特征在于在所述基片 的两表面的介质材料，以及所述基片两表面有电路系统，而集成电路 芯片安装在所述基片两表面。
10.如权利要求1中定义的集成电路装封，其特征在于散热片固 定在所述芯片支座。
11.如权利要求1中定义的集成电路装封，其特征在于所述散热 片被固定于所述基片的表面，并没有芯片安装其上。
12.如权利要求1中定义的集成电路装封，其特征在于所述散热 片被固定在所述基片的表面，有一芯片安装其上。
13.如权利要求1中定义的集成电路装封，其特征在于电路板被 连接到所述电气引线。
14.安装集成电路芯片的方法，其特征在于包括以下步骤：
设置芯片支座，所述芯片支座包括金属基片且具有第一和第二相 对表面，
在至少所述表面之一涂敷介质涂层，
所述介质涂层厚度不超过20微米；
在所述介质涂层上形成电路系统，所述电路系统具有芯片安装焊 盘，连接焊盘和连接所述安装焊盘和所述连接焊盘的电路迹线；
形成具有I/O接触点的集成电路芯片；
在所述基片的所述一个表面安装所述集成电路芯片，以电气连接 连接所述集成电路上的所述I/O接触点与所述芯片安装焊盘；
连接来自所述连接焊盘电气引线以便向所述集成电路芯片或由所 述集成电路芯片提供I/O信号。
15.如权利要求14中定义的安装集成电路芯片的方法，其特征 在于所述介质材料为聚酰亚胺。
16.如权利要求14中定义的安装集成电路芯片的方法，其特征 在于所述集成电路芯片以金属线焊接连接至所述芯片安装焊盘。
17.如权利要求14中定义的安装集成电路芯片的方法，其特征 在于所述集成电路芯片以倒装焊接内连接到所述芯片安装焊盘。
18.如权利要求14中定义的安装集成电路芯片的方法，其特征 在于所述介质层的厚度不超过6微米。
19.如权利要求14中定义的安装集成电路芯片的方法，其特征 在于介质材料涂敷于所述基片两表面，而在所述基片的两表面上形成 电路系统，且在所述基片的两表面上安装集成电路芯片。
20.如权利要求14中定义的安装集成电路芯片的方法，其特征 还在于把散热片固定在所述芯片支座上。
21.如权利要求20中定义的安装集成电路芯片的方法，其特征 在于所述散热片固定在所述基片表面，并且元芯片安装其上。
22.如权利要求20中定义的安装集成电路芯片的方法，其特征 在于所述散热片固定在所述基片表面，有一芯片安装其上。
23.如权利要求20中定义的安装集成电路芯片的方法，其特征 在于把所述电引线连接到电路板的焊盘上。
技术领域
本发明涉及用于安装在电路板等上面的在芯片支座上的集成电路 (IC)芯片的封装，更确切地说，涉及提供用于被称为扁平封装外 观的芯片及支座安装的技术。
背景技术
人们一直有以有机支座代替陶瓷支座的努力，如以玻璃填充的环 氧树脂代替，它具有与电路板相似的特性，即相同的材料。尽管克服 了陶瓷支座的一些缺点，此类支座仍有一些缺点，如传导性很差和在 支座表面形成所需的电路细线(fine line)以连接其上的芯片及将信 号传至电路板和传出电路板时的一些技术问题。
发明内容
根据本发明，提供了用于把集成电路芯片安装在电路板等上的封 装。所述封装包括一具有第一和第二相对表面金属基片的芯片支座。 所述金属基片最好由其一面或两面均镀铬的铜材料组成。在其各面中 至少一面上有介质涂层，介质涂层最好是聚酰亚胺。所述介质涂层的 厚度最好不超过20微米，而且最好具有3.5到4.0的介电常数。电 路系统设置于介质涂层上，所述电路包括芯片安装焊盘，连接焊盘和 连接所述芯片安装焊盘和连接焊盘的迹线(trace)。
IC芯片安装于其上具有介质涂层的所述金属基片的表面。这种 安装可以是利用焊料做机械或电气内连的倒装芯片焊接，或将所述芯 片粘帖安装在所述电路板上并利用线焊电气连接。在两种情况下，所 述IC芯片被焊球或线焊焊接电气连接到所述芯片安装焊盘上。电引 线从芯片支座上的连接焊盘延伸且被连至电路板等上相应的焊盘上， 以便为IC芯片提供I/O信号。在有些实施例中，在所述芯片支座 上附加散热片，而有些实施例中，芯片也可安装在所述芯片支座的两 侧，以提高所述芯片支座的容量。
附图说明
图1为所述集成电路芯片和芯片支座封装的一部分的底视平面 图，为清楚说明去掉了某些部分加以简化；
图2为图1所述芯片和芯片支座的纵向剖面图，显示了安装于电 路板上的所述封装；
图3为根据本发明安装于电路板上的封装的另一实施例的纵向剖 面图；
图4为利用附加散热片的本发明的另一实施例的纵向剖面图；
图5为利用附加散热片，但配置不同的本发明的另一实施例的纵 向剖面图；
图6为利用所述支座两面的芯片且也利用了附加散热片的本发明 的另一实施例的纵向剖面图。
具体实施方式
所述封装包括一通常被指定为10的芯片支座，后者包括金属基 片12。所述金属基片最好是具有在其相对表面镀有铬16和18的 铜芯14。然而，如现在所要描述的，可以使用其他金属，如纯铜，殷 钢，铜-殷钢-铜(C-I-C)和其他此类材料。然而，由于它是非常 好电导体且具有良好的热传导特性以致于可以用作散热片，镀铬的铜 是最佳材料。通常，所述基片12厚度约为0.025英寸，尽管厚 度可以在0.010英寸左右至0.040英寸左右的范围。薄于0.0 10英寸厚的基片显著降低了所述基片作为散热片的效率，而超过 0.040英寸厚的基片使封装体积庞大且沉重，而并不提供更显著 的散热。
薄层介电物质20涂于所述基片10的一个表面的铬16上，其 最好具有3.5至4.0的介电常数。最佳介质为聚酰亚胺。所述聚 酰亚胺最好喷涂，使得可以涂敷均匀的薄涂层。然而，聚酰亚胺可以 旋涂。可以使用其他介质，如环氧树脂，聚四氟乙烯等；然而，最好 为聚酰亚胺，因为它容易涂敷，具有均匀的涂层并可保持于基片表面 且厚度降至6微米没有大缺陷，这是较佳的厚度。然而，可以使用的 厚度高达大约20微米。涂层越薄越好，因为芯体用作一浮动接地平 面，介质越薄，所述金属基片12的效率越高。其实，聚酰亚胺20 的厚度在6微米左右，所述金属基片12的效率约为理论效率的95 ％，而在聚酰胺20的厚度为20微米，效率降至理论效率的 50％左右。因而，20微米的厚度是所允许的介质20的最大厚度， 而最好是6微米或更薄的厚度。
在所述介质20的表面形成电路系统，该电路系统包括芯片固定 焊盘22，连接焊盘24及电路迹线26。所述电路最好通过利用业 界所熟知的喷涂淀积金属和精蚀技术的光敏抗蚀工艺形成。通常将所 述金属喷涂淀积至大约6微米的厚度；然而，金属的厚度可在4微米 左右至8微米左右的范围。簿于4微米的厚度可引致电路系统不连 续，而厚于8微米的厚度不能产生微电路(fine circuit)特性。
形成了以有传导性的环氧树脂(conductive epoxy)32固定于所述 基片12表面的IC芯片30。所述IC芯片30有多个I/O接触点 34，后者借助于金属线焊接引线36连接到芯片固定焊盘22。所 述连接焊盘24有电气引线38。在形成所述焊盘22和24及迹线 26后，涂敷可以是聚酰亚胺的保护涂层42。然而，可使用许多其 他涂层，如环氧树脂。可采用丝网印刷方法将所述涂层制成图案，或 者，如果使用了光敏涂层，则可采用光刻技术形成涂层的图案。所述 保护涂层42涂于所述电路迹线26上，而留下芯片固定焊盘22和 连接焊盘24暴露在外以作连接。
焊接引线36分别固定在各自的I/O接触点和芯片固定焊盘2 2，最好通过热声(thermosonic)焊接。电气引线38固定于各自的 固定焊盘24上，最好以焊料连接方法(未显示)。可以使用其他类 型的业界熟知的连接，如有传导性的环氧树脂。
所述IC芯片30以环氧树脂32固定于所述基片12且附加了 所述电气引线38后，所述基片12的整个表面涂敷以环氧树脂密封 剂44。
为将所述芯片和芯片支座封装安装于电路板上，所述电气引线3 8被固定在电路板48上的接触点46上。
所述金属基片12的使用比金属化陶瓷基片提供了几项优势。其 中之一为所述金属基片12的相对柔性，这样减少了与陶瓷支座相对 的热偏离或机械处理所致的开裂的倾向，特别是在未经热处理的 (green)状态。另一显著的优势为所述金属12的优良的热传导特 性，它允许热量比陶瓷基片更有效地迅速散失。还有，所述金属基片 为接触点和电路系统提供浮动的接地平面，它在6微米等级的薄介质 层的情况下特别有效。
一个必须考虑的因素是由于所述金属基片12，所述IC30和 所述支座10之间的热膨胀系数有显著区别。由硅形成的IC芯片具 有范围约在3-4百万分率/度(ppm/℃)的热膨胀系数(CT E)，而铜的热膨胀系数在18ppm/℃的范围。为减少由热误差 造成的失效的风险，有必要确保芯片非常薄，因而增大它们的柔性。 实际上，所述芯片有必要不超过20微米厚，而最好小于18微米。 利用低于此限度的芯片，利用本身非常柔软的有传导性的环氧树脂安 装所述芯片的柔性得到保证。它减小了由于热循环造成损坏的倾向。 当然，选择基片12的不同材料，如铜-殷钢-铜或殷钢可以减少所 述芯片30和基片12的热膨胀系数的误差。
图3显示了本发明的另一实施例，其中可利用倒装焊接来形成所 述支座和芯片的封装。由图3可见，提供了被以焊球54安装于所述 芯片固定焊盘22上的IC芯片52。如在这类倒装安装中的常规方 法，在所述焊球54周围所述芯片52与支座12之间设置增强环氧 树脂56。此增强环氧树脂帮助防止由热误差造成的损失。在此实施 例中，在所述基片12的端和所述基片12的相对表面周围有绝缘物 质58以使引线60与所述基片12电绝缘。在这种情况下，引线6 0将连接焊盘24连接至电路板48上的接触点46。
如果需要附加散热，可以利用图4所示的实施例，其中在固定有 芯片的所述基片12的相对侧固定了附加散热片。所述散热片可用传 导性的环氧树脂63以众所周知的方式固定。图4也显示了倒装焊接 芯片52如何与金属线焊接芯片30被焊接于所述支座的同一侧。
图5显示了另一实施例，其中设置附加散热片62，但在此情况 下，所述散热片被传导性的环氧树脂63固定于所述环氧树脂44密 封的芯片的顶部。
图6显示了一实施例，其中可在所述芯片支座10的两侧设置芯 片。该实施例把如图3中所示的倒装焊接工艺用于所述基片的两侧的 芯片。当然，两侧芯片可利用金属线焊接，或一侧使用金属线焊接技 术而另一侧使用倒装焊接工艺。在这种情况下，散热片6 2选择固定于一侧，虽然如果空间允许的话，可以在两侧设置散热片。
因而，已描述了本发明的最佳实施例。然而，知晓了以上描述， 可以明白此描述只作举例之用，本发明不限于本文描述的特定实施 例，在不背离如后文权利要求书中所述的本发明的真正精神的情况 下，可做各种重新安排、修改及替代。
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