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)明涉及用于半導(dǎo)體器件，用于安裝半導(dǎo)體元件的封裝。更具體地，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導(dǎo)電層和絕緣樹脂層，以及在其一個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或多個絕緣樹脂層，以及在其最上面的絕緣樹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的接合強度。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，絕緣樹脂單獨用作為用于半導(dǎo)體器件的多層封裝的絕緣樹脂層的材料，該半導(dǎo)體器件包括通過交替地堆疊多個導(dǎo)電層和絕緣樹脂層而得到的許多層的疊層，以及具體地，絕緣樹脂用作為用于多層半導(dǎo)體基片或半導(dǎo)體封裝的絕緣樹脂層的材料，多層半導(dǎo)體基片或半導(dǎo)體封裝的所有的層是通過堆積過程形成的。所以，用于本身安裝半導(dǎo)體元件的封裝強度低，但具有大的線熱膨脹系數(shù)。特別是，如果絕緣樹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，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)體元件損壞的問題。
而且，為了增強半導(dǎo)體封裝的強度，常常通過使用其中加上玻璃布的絕緣樹脂層來制造多層基片。然而，當使用加上玻璃布的多層樹脂基片時，在封裝上通過以激光束照射進行打孔時，過孔或通孔容易變形。而且，當通孔被電鍍時，電鍍不能令人滿意地完成。在這樣的情形下，絕緣樹脂層的線熱膨脹系數(shù)最小時也是約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，為了增強半導(dǎo)體封裝，可以用增強的材料(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)的增強的構(gòu)件的線熱膨脹系數(shù)。所以，當半導(dǎo)體元件通過軟熔焊料被安裝在封裝上時，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，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了相關(guān)技術(shù)。例如，日本待審查專利公開(Kokai)號11-163208公開了通過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(Kokai)號2000-31642公開了使用液晶聚酯或多芳基化合物作為樹脂，該樹脂用于在堆積的多層電路板上形成絕緣層和通過磨砂使絕緣樹脂片的表面粗糙化。而且，日本待審查專利公開(Kokai)號2002-16173公開了通過使用樹脂和玻璃布，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。
日本待審查專利公開(Kokai)號2000-323613公開了用于半導(dǎo)體器件的多層基片，其設(shè)計用于層間連接的過孔的形狀，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(Kokai)號2001-36253公開了通過使用低彈性的樹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)建的絕緣樹脂層。而且，日本待審查專利公開(Kokai)號2001-274556公開了把具有6到12ppm的熱膨脹系數(shù)的熱膨脹緩沖片一體地堆疊在上面要安裝表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(Kokai)號2002-83893公開了多層線路結(jié)構(gòu)膜，該多層線路結(jié)構(gòu)膜具有改進的平坦度，使用金屬基底作為增強材料，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)體元件的開口，把半導(dǎo)體元件插入到金屬基底的開口中，以及連接倒裝片。
按照現(xiàn)有技術(shù)，如上所述，在通過使用激光束形成過孔和通孔、在通孔中電鍍的粘附力和半導(dǎo)體封裝本身的強度方面，問題沒有解決到足夠的程度。而且，在制造半導(dǎo)體器件的步驟中，當半導(dǎo)體元件要通過軟熔焊料安裝在封裝上時，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，因此留下問題。由于當半導(dǎo)體元件在工作時熱膨脹的結(jié)果，有關(guān)在半導(dǎo)體元件與封裝之間的應(yīng)力的問題也沒有完全解決。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)以上說明，所以，本發(fā)明的一個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合部分中的足夠的強度，即使使用具有小的強度的半導(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導(dǎo)電層和絕緣樹脂層，以及該封裝在疊層的一個表面上具有用于安裝半導(dǎo)體元件的部分，其中至少包括所述用于安裝半導(dǎo)體元件的部分和它的周圍的、所述疊層的絕緣樹脂層的整個區(qū)域或某些區(qū)域，由通過用絕緣樹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導(dǎo)電層和絕緣樹脂層；至少兩個絕緣樹脂層，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)的絕緣樹脂構(gòu)成，以及所述第二層由具有低楊氏模量和高伸長百分比的材料構(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導(dǎo)電層和絕緣層；至少一個絕緣層，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，增強的構(gòu)件(加固件)被固定在所述疊層的一個表面上或所述第一層上，以便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)體元件的多個電極端子電連接到封裝的多個墊片部分，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；從所述主體的一個表面伸出的、并接合到所述半導(dǎo)體元件的多個電極端子的多個第一端子；以及從所述主體的另一個表面伸出的、并接合到所述封裝的所述多個墊片部分的多個第二端子。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)體元件的多個電極端子電連接到封裝的多個墊片部分，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)體元件的多個電極端子的多個第一端子；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墊片部分的多個第二端子。
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導(dǎo)電層和絕緣樹脂層；至少一個絕緣樹脂層，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)力緩沖層的所述第一層中包括絕緣網(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導(dǎo)電層和絕緣樹脂層；至少一個絕緣樹脂層，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，所述許多層包括互相交替地堆疊的多個導(dǎo)電層和絕緣樹脂層；至少一個絕緣樹脂層，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)域具有被形成在其中的、用于減小應(yīng)力的多個溝槽或間隙。


圖1(a)和1(b)顯示加到內(nèi)插件上的彈性膜的實例；圖2顯示其中硅板或液晶聚合物膜用于元件一側(cè)的內(nèi)插件的實例；圖3顯示其中絕緣網(wǎng)用作為內(nèi)插件的材料的實例；圖4顯示其中用于堆積的基片的彈性材料被使用在元件一側(cè)的實例；圖5顯示其中硅板用于元件一側(cè)的堆積的基片的實例；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)的實例；圖9(a)和9(b)顯示其中在封裝中包括增強的構(gòu)件(加固件)的實例；圖10(a)和10(b)顯示其中在多層基片中包括增強的構(gòu)件(加固件)的常規(guī)實例；圖11顯示其中使用通過用絕緣樹脂浸漬液晶聚合物的網(wǎng)而得到的聚酯膠片的本發(fā)明的實施例；圖12顯示配備有應(yīng)力緩沖層的本發(fā)明的實施例；圖13顯示配備有應(yīng)力緩沖層的本發(fā)明的另一個實施例；以及圖14顯示其中在應(yīng)力緩沖層中形成溝槽的本發(fā)明的另一個實施例。
具體實施例方式
現(xiàn)在參照附圖詳細地描述本發(fā)明的實施例。
參照圖1到3，內(nèi)插件被布置在半導(dǎo)體元件與半導(dǎo)體封裝之間，以便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)顯示通過使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)體元件通過使用內(nèi)插件安裝在半導(dǎo)體封裝上的狀態(tài)。多個導(dǎo)電端子3和4從膜2的兩個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10的多個電極端子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，當形成內(nèi)插件1的膜具有不小于200μm的厚度時，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的基底材料的硅(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脂，諸如環(huán)氧樹脂或聚酰亞胺，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，諸如當軟熔焊料時，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的樹脂膜6與是半導(dǎo)體封裝20的主要材料的絕緣樹脂之間也不出現(xiàn)應(yīng)力。
而且，對于形成內(nèi)插件1的樹脂膜6，即使在膜6與半導(dǎo)體封裝20的絕緣樹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)樹脂膜6的材料可能有點不同。否則，可能只在內(nèi)插件1的半導(dǎo)體封裝20一側(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度，使得內(nèi)插件或半導(dǎo)體封裝不被損壞。
參照圖3，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)在半導(dǎo)體元件10與半導(dǎo)體封裝20之間的應(yīng)力通過利用網(wǎng)7的孔隙被減小。具體地說，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)力緩沖層的實例。圖4的實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傳統(tǒng)已知的堆積方法被堆疊在最上層。
圖6和7是通過在半導(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)域中提供多個溝槽或間隙24，這樣，當半導(dǎo)體元件被接合在其上時，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)吸收當半導(dǎo)體元件被接合到其上時在半導(dǎo)體元件與封裝20之間產(chǎn)生的應(yīng)力。更具體地說，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。
參照圖8，構(gòu)成半導(dǎo)體封裝20的多層基片的層26通過使用借助于將液晶聚合物的網(wǎng)用絕緣樹脂浸漬而得到的材料來構(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)。通過使用借助于將液晶聚合物的網(wǎng)(編織纖維)用絕緣樹脂，諸如環(huán)氧樹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，當半導(dǎo)體元件10被接合時，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。
參照圖9(a)和9(b)，增強的構(gòu)件(加固件)30被固定在堆積的基片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)的強度，以及具體地，增強用于安裝半導(dǎo)體元件的基片20的區(qū)域的剛度。在堆積的基片20中，其中絕緣樹脂被堆疊的部分具有相對較低的線熱膨脹系數(shù)(CTE)，而由上述材料制成的加固件30具有相對較高的線熱膨脹系數(shù)(CTE)。所以，當基片20被加熱時，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。這使得有可能大大地減小在其上安裝半導(dǎo)體元件10的接合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)力被減小。
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)氧樹脂基片等制成的加固件30具有約10到約20ppm的線熱膨脹系數(shù)。所以，與以上涉及到圖9(a)和9(b)的說明相反，整層的堆積的基片的絕緣樹脂層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的絕緣樹脂層20a到20c例如單獨由絕緣層制成，或由諸如浸漬以樹脂的玻璃布的增強的構(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脂層與芯片(元件)連接部分之中的導(dǎo)電層的過孔部分43。
圖11顯示其中加固件30被固定在整層的堆積的基片20的最上層的實施例，正如圖10(a)和10(b)上所示的實施例那樣。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的絕緣樹脂層20d到20f是如參照圖8描述的那樣，由通過用絕緣樹脂浸漬液晶聚合物的網(wǎng)(編織纖維)而得到的材料制成的，而不是單獨使用絕緣層，或浸漬以樹脂的諸如玻璃布的增強材料。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，如當半導(dǎo)體元件10在軟熔焊料步驟中被接合時，在半導(dǎo)體封裝的周圍部分和在中心部分，一個力把加固件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造成斷裂。
堆積的多層疊層20的絕緣樹脂層20d到20f都可以通過使用借助于用絕緣樹脂浸漬液晶聚合物的網(wǎng)(編織纖維)而得到的材料來構(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10的區(qū)域和它的周圍區(qū)域如上所述地構(gòu)成，以及其他絕緣樹脂層可以單獨由絕緣層制成，或通過使用浸漬以樹脂的諸如玻璃布的增強的材料而制成，如圖10(a)和10(b)所示。通過借助于使用如上所述的以絕緣樹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，與單獨由絕緣層構(gòu)成的堆積的絕緣樹脂基片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)損耗正切和大的機械強度。所以，半導(dǎo)體封裝呈現(xiàn)增強的電特性以及封裝本身呈現(xiàn)增加的強度。
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)力被松弛。所以，即使當使用具有相對較低的強度的半導(dǎo)體元件，也不造成斷裂，以及可靠性被改進。
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23μm的直徑的單絲。從得到減小厚度和減小重量的封裝的立場出發(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1英寸寬度的絲的數(shù)目)。
參照圖12到14，兩個絕緣樹脂層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，以及其中多個絕緣樹脂層和多個導(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緣樹脂層與芯片(元件)連接部分之中的導(dǎo)電層的過孔部分43。
在這些實施例中，在作為最上層的絕緣樹脂層20g中和在下一個絕緣樹脂層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緣樹脂層20g與下一個絕緣樹脂層20h被堆疊和形成之后通過堆積方法堆疊的。
圖12到14所示的實施例處理在其一個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。
在任何實施例中，矩形框架形狀的加固件30作為增強的構(gòu)件被附著到作為最上層的絕緣樹脂層20g的、圍繞安裝半導(dǎo)體元件10的區(qū)域的外圍。應(yīng)當注意，加固件30可以省略。
按照圖12所示的實施例，作為最上層的絕緣樹脂層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脂層20h由具有低的楊氏模量和高的伸長百分比的材料(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。下一個絕緣樹脂層20h用來吸收在半導(dǎo)體元件或作為最上層的絕緣樹脂層20g與封裝(多層的疊層)20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。這兩個絕緣樹脂層20g和20h協(xié)作，共同防止半導(dǎo)體元件中發(fā)生碎裂。
按照圖13所示的實施例，作為最上層的絕緣樹脂層20g由具有低的楊氏模量和高的伸長百分比的材料(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絕緣樹脂層20h例如單獨由絕緣層，或由通過將諸如玻璃布等的增強的材料浸漬以諸如環(huán)氧樹脂或聚酰胺的樹脂而得到的材料制成。這緩和在作為最上層的絕緣樹脂層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。
按照圖14所示的實施例，象圖12的實施例那樣，作為最上層的絕緣樹脂層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絕緣樹脂層20h由具有低的楊氏模量和高的伸長百分比的材料(例如包含橡膠成份)制成。而且，在這個半導(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的深度可相當于兩個絕緣樹脂層20g和20h之一(最上層的絕緣樹脂層20g)的厚度，或可以相當于它們二者的厚度。
按照圖14所示的實施例，象圖12的實施例那樣，作為最上層的絕緣樹脂層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。下一個絕緣樹脂層20h用來吸收在半導(dǎo)體元件或作為最上層的絕緣樹脂層20g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。這兩個絕緣樹脂層協(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)，讓它們互相獨立，以及使得有可能進一步減小應(yīng)力。
雖然本發(fā)明在以上參照附圖通過實施例進行了描述，但應(yīng)當注意，本發(fā)明絕不只限于以上的實施例，而是可以以各種方式進行修改，改變，或校正，而不背離本發(fā)明的精神和范圍。
在圖12到14所示的實施例中，例如，兩個絕緣樹脂層20g和20h被堆疊在封裝(多層的疊層)20上。然而，可以只堆疊一個具有低的楊氏模量和高的伸長百分比的絕緣樹脂層，得到同樣的效果。還在圖12到14所示的實施例中，標號50應(yīng)當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，為了簡化起見，半導(dǎo)體封裝20沒有以多層形式示出。然而，實際上，多個絕緣樹脂層被堆疊為堆積的多層基片，以及導(dǎo)電(圖案)層被形成在絕緣樹脂層之間，導(dǎo)電圖案層通過未示出的過孔層互相電連接。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度的半導(dǎo)體元件時，在半導(dǎo)體元件與封裝之間的接合部分中也保持強度，防止發(fā)生碎裂。
權(quán)利要求
1.一種用于半導(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導(dǎo)電層和絕緣樹脂層，以及該封裝在疊層的一個表面上具有用于安裝半導(dǎo)體元件的部分，其中至少包括所述用于安裝半導(dǎo)體元件的部分和它的周圍的、所述疊層的絕緣樹脂層的整個或部分區(qū)域由通過用絕緣樹脂浸漬液晶聚合物的編織纖維而得到的聚酯膠片構(gòu)成。
2.按照權(quán)利要求1的用于半導(dǎo)體器件的封裝，其中增強的構(gòu)件被固定在所述疊層的一個表面上，以便包圍所述用于安裝半導(dǎo)體元件的部分。
3.一種用于半導(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導(dǎo)電層和絕緣樹脂層；至少兩個絕緣樹脂層，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、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)的絕緣樹脂構(gòu)成，以及所述第二層由具有低楊氏模量和高伸長百分比的材料構(gòu)成。
4.按照權(quán)利要求3的用于半導(dǎo)體器件的封裝，其中增強的構(gòu)件被固定在所述第一層上，以便包圍所述用于安裝半導(dǎo)體元件的部分。
5.按照權(quán)利要求3的用于半導(dǎo)體器件的封裝，其中所述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。
6.一種用于半導(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導(dǎo)電層和絕緣層；至少一個絕緣層，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百分比的材料構(gòu)成。
7.按照權(quán)利要求6的用于半導(dǎo)體器件的封裝，其中增強的構(gòu)件被固定在所述第一層上，以便包圍所述用于安裝半導(dǎo)體元件的部分。
8.按照權(quán)利要求6的用于半導(dǎo)體器件的封裝，其中所述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。
9.一種內(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)體元件的多個電極端子電連接到封裝的多個墊片部分，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；從所述主體的一個表面伸出的、并接合到所述半導(dǎo)體元件的多個電極端子的多個第一端子；以及從所述主體的另一個表面伸出的、并接合到所述封裝的所述多個墊片部分的多個第二端子。
10.按照權(quán)利要求9的內(nèi)插件，其中所述內(nèi)插件主體中包含絕緣網(wǎng)。
11.一種內(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)體元件的多個電極端子電連接到封裝的多個墊片部分，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)體元件的多個電極端子的多個第一端子；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墊片部分的多個第二端子。
12.一種用于半導(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導(dǎo)電層和絕緣樹脂層；至少一個絕緣樹脂層，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。
13.按照權(quán)利要求12的用于半導(dǎo)體器件的封裝，其中包括應(yīng)力緩沖層的所述第一層中包括絕緣網(wǎng)。
14.一種用于半導(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導(dǎo)電層和絕緣樹脂層；至少一個絕緣樹脂層，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。
15.一種用于半導(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導(dǎo)電層和絕緣樹脂層；至少一個絕緣樹脂層，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)域具有被形成在其中的、用于減小應(yīng)力的多個溝槽或間隙。
全文摘要
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度的半導(dǎo)體元件時也不發(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導(dǎo)電層和絕緣樹脂層，以及該封裝在疊層的一個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、疊層的絕緣樹脂層(20d到20f)的整個區(qū)域或某些區(qū)域由通過用絕緣樹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H05K1/03GK1574304SQ20041004551
公開日2005年2月2日 申請日期2004年5月28日 優(yōu)先權(quán)日2003年5月30日
發(fā)明者小井和彥, 小平正司, 渡利英作, 中村順一, 松元俊一郎 申請人:新光電氣工業(yè)株式會社