專利名稱：安裝電子器件的裝置和方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種在印刷電路板上用以構成電子器件的溫度補償襯底的裝置和方法。
現有技術狀態(tài)按照現有技術，印刷電路板由多層適用材料構成。其接地層被稱為例如支承板，可以用黃銅或FR4環(huán)氧玻璃制成。在支承板之上，其余各層排列為例如一層或多層布圖層(pattern layer)，這些層由適合的導電材料例如銅制成。
其中，使用了三種不同的已知方法來制造印刷電路板電鍍、成形銑削和蝕刻。
電鍍就是在印刷電路板的一層上電鍍一種適合的導電物質，例如銅。
成形銑削就是在印刷電路板上銑削出所需輪廓，例如凹座和接觸焊點。電子器件，例如晶片，可以與印刷電路板上的接觸焊點連接。
蝕刻就是將印刷電路板上不需要的電鍍部分腐蝕掉，從而使所需導電圖案從該層中呈現出來。蝕刻出的導電圖案可以是印刷電路板上接觸焊點之間的電連接件，所說連接件也稱為導體。
在某些情況下印刷電路板中的電鍍細部可以用適合的化合物、例如鎳或金進行表面處理，以保護這些細部不被腐蝕和形成可軟焊的表面。
印刷電路板用作一個支承板以使電子器件定位，印刷電路板包括上述按照需要將這些器件相互電連接的導體。所述器件例如可以是晶片、放大器、變壓器、電阻器、電容器和電感器。
印刷電路板上的接觸焊點用于將電子器件與印刷電路板上的導體連接，印刷電路板包括一些連接端子，外部器件可以通過它們與印刷電路板相連，進而與印刷電路板上的所需器件相連。
印刷電路板可以制造有被稱為多層板的若干布圖層(多層)。這種多層板包括多層被稱為布圖層的金屬層，例如銅層，它們彼此之間用介電絕緣層，例如用PTFE(聚四氟乙烯)層隔開。這些金屬層借助于在被連接的各層之間延伸的、被稱為連孔的電鍍通孔相互電連接。
絕緣層使金屬層彼此絕緣以防止它們在蝕刻金屬層的過程中短路。在金屬層與絕緣層之間的層壓箔將它們彼此固定在一起，從而它們不會彼此滑動。這種層壓箔可以由例如PFA化合物(PerFluoroAlcoxy)構成。
晶片是設置在印刷電路板接觸表面上的一個電子電路。晶片上包括將晶片與接觸表面連接的接點。這些接點可以包括例如被稱為焊點的焊接表面或晶片上的隆起。
晶片通過導線、例如鋁焊接導線與電路印刷層上的導體相連。所說焊接導線連接在晶片的焊接表面與印刷電路板的導體之間。
在晶片是所謂倒裝晶片的情況下，在倒裝晶片的焊接表面內形成有隆起，即“凸起”，倒裝晶片就用其隆起放置在布圖層的導體上。
MCM模塊(多晶片模塊)包括多個晶片，例如5至6個晶片。可以將一個或若干MCM模塊集成在一個較大的印刷電路板，即所謂的母板上。MCM模塊可以嵌入一個包括位于晶片連接點之上的切口的外殼中。
一般來說，晶片對于襯底在長度方向的膨脹是敏感的，在溫度變化過程中會在晶片和襯底中發(fā)生長度膨脹。
當例如電流在印刷電路板上的電路中流動引起電路變熱時，就會發(fā)生溫度變化。這種溫度變化使電路變熱，同時熱量還傳遞到電路襯底。
一般來說，晶片和襯底的長度膨脹系數是不同的，從而當溫度變化時晶片和襯底發(fā)生不同程度的膨脹，從而導致在晶片中產生較大的張力，進而容易斷裂。
由于印刷電路板中的支承板具有與晶片長度膨脹系數不同的長度膨脹系數，所以在冷啟動過程中當電流接通通過晶片并且當熱量在晶片中耗散時，直接設置在印刷電路板之支承板上的晶片特別易于產生裂縫。
為了防止晶片破裂，已知在晶片與支承板之間設置一種材料，其長度膨脹系數等于或略微大于晶片，從而在晶片與支承板之間形成一個溫度補償表面。
理論上說，理想的狀態(tài)是使用具有與晶片相等的長度膨脹系數的一種材料，但是使用具有比晶片略大的長度膨脹系數的一種材料是更加方便的。然而，晶片可能被壓縮，而不是膨脹。所以在襯底中所得的長度膨脹系數不能小于晶片的長度膨脹系數，因為在這種情況下，當溫度變化時，晶片襯底的膨脹不會象晶片那樣大，從而晶片發(fā)生膨脹。
晶片是在高溫下例如通過焊接或粘結將晶片固定到襯底上而安裝在襯底上的，在這個溫度下，晶片和襯底彼此之間是沒有張力的。在冷卻的過程中襯底比晶片收縮得更多，因為襯底比晶片具有略大的長度膨脹系數，襯底使得晶片被壓縮，從而在正常室溫下晶片處于壓縮狀態(tài)。這樣使得當溫度上升時晶片不會膨脹，并且襯底膨脹大于晶片，因為晶片在開始時已經處于壓縮狀態(tài)。
用GaAs(砷化鎵)制成的晶片，即砷化鎵晶片是非常脆的，因而比用硅制成的晶片(硅晶片)對于襯底的長度膨脹要敏感得多。砷化鎵晶片主要用于高頻系統中，其電路工作頻率大于1千兆赫茲(Ghz)。
根據現有技術，可以通過在鉬板或鎢板的兩面電鍍一層銅來形成溫度補償表面，鉬和鎢的化合物具有較低的長度膨脹系數(在4-5ppm/℃)之間，從而當溫度變化時，這些化合物膨脹非常小。
所形成的銅-鉬-銅模塊或銅-鎢-銅模塊的長度膨脹系數為例如6.5ppm/℃，這個值接近砷化鎵晶片的長度膨脹系數。所形成模塊的一個銅側焊接或粘結到支承板上，晶片焊接或粘結到電路板的另一銅側。這種銅-鉬-銅模塊或銅-鎢-銅模塊構成固定的獨立單元。
上述方法的缺點是所說銅-鉬-銅模塊或銅-鎢-銅模塊構成固定的獨立單元，使得對于晶片下面的印刷電路蝕刻更加困難。
還已知將晶片直接安裝到由鋁-硅-碳模塊、即一種AlSiC模塊制成的襯底上，這種襯底還被稱為復合襯底，其上側的長度膨脹系數接近于晶片的長度膨脹系數。當晶片為GaAs晶片時，使用其上側長度膨脹系數為例如6.5ppm/℃的復合襯底，例如AlSiC襯底。
現有技術中的另一種方法是用鉬板或鎢板制成整個支承板，在其兩面電鍍銅層，這種支承板的長度膨脹系數與GaAs晶片的長度膨脹系數相似。晶片焊接或粘結到支承板的其中一個銅側上。這種方法的一個缺點是使用鉬和鎢的成本昂貴。
專利JP-6061358中公開了使用PFA材料作為一種介電材料用于印刷電路板的導電層之間的絕緣。
專利US-A-5172301公開了一種方法，參見其圖3，其中，一個冷卻體314的模制柄頭314b放置在印刷電路板306上挖出的凹座312中。一個器件302放置在冷卻體314相反側的凹座312之上，柄頭314b將在器件302中產生的熱量導出到冷卻體314。
發(fā)明的描述本發(fā)明所要解決的一個問題是為印刷電路板上的晶片提供一種簡單的、低成本溫度補償襯底，并為制造這種溫度補償襯底提供一種簡單的、低成本方法。
另一個問題是提供一種緊湊方案，使得溫度補償襯底上的晶片占用印刷電路板上較小的空間。
因此，本發(fā)明的一個目的是在印刷電路板中為晶片提供一種簡單的、低成本溫度補償襯底，并提供制造這種溫度補償襯底的一種簡單的、低成本方法，該系統包括緊湊地設置在印刷電路板中溫度補償襯底上的晶片。
為了實現這些目的，本發(fā)明使用了完全或部分地插入晶片下方支承板中的一個溫度補償裝置。本發(fā)明還使用例如一個PFA層，使其同時用作印刷電路板各金屬層之間的絕緣材料和層壓材料。
更具體地說，該方法包括將完全或部分地插入支承板中的溫度補償裝置。利用一層粘膠將絕緣層固定在所說溫度補償裝置上，在所說絕緣層上電鍍一層適合的金屬例如銅作為布圖層。
粘結層可以是例如一層PFA材料。所說PFA層也可以直接用作絕緣層，因此這層PFA基質被同時用作絕緣層和粘結層。
在布圖層蝕刻出電路導體，將晶片與所說導體相連，使得所說晶片設置在所說溫度補償裝置的頂部。根據本發(fā)明，絕緣層相對于其它層來說是比較薄的，該絕緣層的長度膨脹系數不會明顯地影響溫度補償裝置的長度膨脹系數。
所說溫度補償裝置包括插入晶片之下的支承板中的一個金屬片，例如鎢或鉬片，金屬片的上表面與支承板的上表面齊平。一個金屬層，例如銅層利用一層膠固定于支承板的上表面和所說金屬片的上表面。
金屬層和金屬片的厚度是這樣設計的，使得所得的長度膨脹系數等于或略大于位于該金屬層上側的晶片的長度膨脹系數，所說上側正位于所說晶片下方。這個上側最接近晶片。因為所說金屬層上側的長度膨脹系數接近晶片的長度膨脹系數，所以當溫度變化時晶片和該裝置幾乎相等地膨脹，從而晶片不會破裂。
按照另一種實施方式，所說溫度補償裝置可以包括一個模塊，例如如上所述的銅-鎢-銅模塊、或如上所述的銅-鉬-銅模塊、或者如上所述的AlSiC模塊。將模塊插入晶片下方的支承板中，模塊的上側與支承板的上側齊平。
本發(fā)明的一個優(yōu)點是溫度補償裝置被完全或部分地插入支承板中，所以印刷電路板是緊湊的。
本發(fā)明的另一個優(yōu)點是這種溫度補償裝置的制造是簡單和低成本的，因為僅僅將一小片金屬插入支承板中。
再一個優(yōu)點是本發(fā)明裝置的制造時間很短，因為本發(fā)明使用了眾所周知的技術和材料，它們在市場上很容易得到。
又一個優(yōu)點是在印刷電路板的各金屬層之間直接使用了PFA層，從而使印刷電路板較薄，而且各層之間具有良好的粘結性。
本發(fā)明的另一個優(yōu)點是當在支承板中使用一個插入模塊時，能夠蝕刻晶片下方的布圖層，而不會使下面的模塊短路。
再一個優(yōu)點是所說溫度補償裝置可以設置在印刷電路板支承板中的希望放置晶片的任何位置。
下面將借助于優(yōu)選實施例并參照附圖進一步詳述本發(fā)明。
附圖簡介

圖1為與包括本發(fā)明的溫度補償裝置的一個印刷電路板相連的一個晶片的示意性剖面視圖，圖2為該晶片的示意性頂視透視圖，圖3為圖1所示的晶片和印刷電路板的頂視示意圖，圖4為一個倒裝晶片的示意性底視透視圖，圖5為安裝在本發(fā)明印刷電路板之溫度補償裝置上的倒裝晶片的示意性剖面視圖，
圖6為圖5所示倒裝晶片和印刷電路板的示意性頂視圖，圖7為安裝在本發(fā)明印刷電路板上之另一種溫度補償裝置上的倒裝晶片的示意性剖面視圖，圖8表示圖7所示的倒裝晶片和印刷電路板，根據本發(fā)明在印刷電路板上集成有一個接地層，圖9為根據本發(fā)明形成的包括一個凹座的一個支承板的示意性頂視圖，圖10表示沿圖9所示支承板中剖面線A-A所作的剖面圖，圖11表示沿圖9所示支承板中剖面線A-A所作的剖面圖，根據本發(fā)明一個金屬片放置在凹座中，圖12表示沿圖9所示支承板中剖面線A-A所作的剖面圖，根據本發(fā)明一銅層利用一層粘膠固定在支承板和金屬片上，圖13表示沿圖9所示支承板中剖面線A-A所作的剖面圖，根據本發(fā)明在銅層之上形成有一電鍍絕緣層，圖14表示沿圖9所示支承板中剖面線A-A所作的剖面圖，根據本發(fā)明所說電鍍絕緣層包括一個晶片凹座，圖15表示沿圖9所示支承板中剖面線A-A所作的剖面圖，根據本發(fā)明在所說晶片凹座中放置了一個晶片，圖16示意性地表示包括本發(fā)明溫度補償裝置的印刷電路板的剖面圖，圖17為圖16所示印刷電路板的示意性頂視圖，圖18示意性表示設置在本發(fā)明印刷電路板之溫度補償裝置上的倒裝晶片的剖面圖，圖19示意性表示本發(fā)明印刷電路板上的另一種溫度補償裝置的剖面圖，圖20示意性表示設置在本發(fā)明印刷電路板上的另一種溫度補償裝置上的倒裝晶片的剖面圖，圖21表示圖20所示的印刷電路板，根據本發(fā)明在該印刷電路板上集成有一個接地層。
優(yōu)選實施例下面將參照圖1-3描述本發(fā)明的實施例。
圖1表示設置在印刷電路板3上的一個晶片1。印刷電路板3包括一個支承板5、一個溫度補償裝置4、一個絕緣層9和一個布圖層11。
晶片1的長度為l1、寬度為b1，并具有上表面13。晶片1包括四個焊接表面15，這些焊接表面被稱為焊點，如圖2所示，所說焊接表面15設置在晶片的上表面13上。
焊接表面15的數量并不限于四個，而可以更多或更少。該附圖表示了晶片上表面13上的焊接表面15位置的一個示例，這些焊接表面15圍繞晶片中心對稱設置。
例如鋁導線的導線17，即焊接導線的第一端19通過焊接連接在晶片的焊接表面15上，導線17的與第一端19相反的第二端與印刷電路板的一個導體連接，晶片1通過導線17與印刷電路板的其它器件相連。在圖2中僅僅表示出一根導線17。
印刷電路板3的底層構成所說支承板5，所說支承板5由適合的物質例如黃銅或FR4環(huán)氧玻璃制成。支承板5的厚度為t1，其具有一個下表面和一個上表面21。支承板5包括形成在上表面21中的一個凹座23，所說凹座23的深度為t2，該深度小于支承板的厚度t1，如圖1所示。
溫度補償裝置4包括一個金屬片25，一薄層PFA粘結層27和一銅層29。
金屬片25設置在凹座23中，金屬片25的下表面31用一薄層粘膠物質24，例如PFA(PerFluoroAlcoxy)固定在凹座23上。金屬片25的上表面33與金屬片的下表面31相反，它與支承板的上表面21齊平，如圖所示。
為了清楚起見，與在其它附圖中一樣，印刷電路板3的各層被放大表示了。
因為金屬片25完全插入支承板5中，所以本發(fā)明構成了印刷電路板3中的一種緊湊的溫度補償裝置4。
金屬片25用例如鎢或鉬制成，其厚度為two，金屬片的長度等于凹座23的長度，金屬片的寬度等于凹座23的寬度，金屬片的長度大于或等于晶片的長度l1，金屬片的寬度大于或等于晶片的寬度b1。
銅層29的厚度為tcu，銅層的下表面35利用粘結層27固定在支承板的上表面21和金屬片的上表面33上。
絕緣層9鍍覆在具有布圖層11的上表面39上，布圖層11由一種導電材料、例如銅構成。絕緣層9的與其上表面39相反的下表面41朝向了銅層的與該銅層下表面35相反的上表面37，如圖所示。
利用粘結層將所說絕緣層9與所說銅層29固定在一起。例如，利用一層PFA作為粘結層。絕緣層9也可以用PFA材料制成，這種PFA材料同時用作絕緣層9和粘結層。
在必要時，可以在上述布圖層11之上設置若干層鍍有布圖層的絕緣層，從而在印刷電路板中形成若干層。在下面的示例中，為了便于清楚地解釋本發(fā)明，僅僅使用了一層布圖層11。
在絕緣層9中形成有一個晶片凹座43，晶片凹座的底部包括一部分銅層29，如圖所示。所說晶片凹座43設置在金屬片25的頂部，晶片凹座43的長度大于或等于晶片l1的長度，晶片凹座43的寬度大于或等于晶片的寬度b1。
布圖層11包括蝕刻的導體45，如圖3所示，所說導體45不與所說晶片凹座43接觸。
晶片1設置在金屬片25之上的晶片凹座43中，晶片的下表面通過例如粘結或焊接固定在銅層29上，參見圖1。
按照這種方式，晶片1設置成與構成所說溫度補償裝置上表面的銅層的上表面37相鄰。
如上所述，導線17的第一端19連接在晶片的焊接表面15上，它們的第二端連接在布圖層11的導體45上，如圖3所示。圖3為放置在晶片凹座43中并通過導線17與導體45相連的晶片1的頂視圖。
圖3表示印刷電路板3上導線17的位置的一個示例，多根導線17對稱地設置在晶片1中心周圍。導線17的數量并不限于圖中所示的數量。
銅層上表面37的長度膨脹系數是銅層29的長度膨脹系數、粘結層27的長度膨脹系數和金屬片25的長度膨脹系數的合成結果。銅層的厚度tcu和金屬片的厚度two是這樣設計的，即使得在銅層上表面37所得到的長度膨脹系數等于或略微大于晶片1的長度膨脹系數。
下面給出當晶片1為一個GaAs晶片、金屬片25為一個鎢片時銅層的厚度tcu和金屬片的厚度two的一個實例。根據本發(fā)明，粘結層27相對于銅層29和金屬片25來說是較薄的，從而粘結層27不會明顯地影響溫度補償裝置4的合成長度膨脹系數。粘結層的厚度為例如12微米。
較薄的粘結層27不會顯著地影響溫度補償裝置4的長度膨脹，這些膨脹是由較厚的層控制的，在該實例中包括銅層29和金屬片25。
如果銅層的厚度tcu設計為70微米，金屬片的厚度two為500微米，則在銅層上表面37得到的合成長度膨脹系數大約為6.5ppm/℃(每攝氏度百萬分之)。GaAs晶片的長度膨脹系數大約為5.6-5.9ppm/℃。
下面參照附圖4-6介紹與前一個實例相關的本發(fā)明的另一實施例，其中晶片采用一個倒裝晶片2。
倒裝晶片是能夠放置在印刷電路板中導體上的晶片，其使得能夠在倒裝晶片下面進行蝕刻。倒裝晶片在下表面上包括若干凸起，即焊接部位，所說焊接部位固定在導體上以將所說倒裝晶片與印刷電路板連接。
圖4表示所說倒裝晶片2，它包括一個下表面14、一個上表面、和四個焊接表面16。焊接表面16設置在倒裝晶片的下表面14上，在每個焊接表面16上固定有一個焊接部位18。
按照與上述實例相同的方式，利用一薄層粘膠物質24將金屬片25安裝到支承板5的凹座23中。銅層29利用一薄層PFA粘結層27固定在支承板的上表面21和金屬片的上表面33上，如上所述和圖5所示。在附圖中放大表示了這些層以更加清楚地說明本發(fā)明。
絕緣層9上鍍有一布圖層11，并且該絕緣層9附著到所說銅層29上，如上所述。使用例如PFA作為絕緣物質。根據本發(fā)明，絕緣層9相對于銅層29和金屬片25來說較薄，從而絕緣層的長度膨脹系數對于銅層上表面37的合成長度膨脹系數沒有明顯的影響。
導體46是由布圖層11蝕刻而成的，所說導體46包括一個第一端47。
電路印刷層11中的晶片焊接區(qū)49位于金屬片25上方，下面更加詳細地介紹。
晶片焊接區(qū)49與倒裝晶片2一樣寬，晶片焊接區(qū)49的長度等于倒裝晶片2的長度。
導體的第一端47位于所說晶片焊接區(qū)49內，所說倒裝晶片2通過將焊接部位18置于導體的第一端47上面而安裝在晶片焊接區(qū)49之上。還參見圖6，該圖為以焊接部位18置于導體46上而安裝的倒裝晶片2的頂視圖。
圖7表示根據本發(fā)明構成的溫度補償裝置的另一個實施例，所使用的晶片是一個倒裝晶片51。該實施例公開了在倒裝晶片51與支承板61之間沒有金屬層、即接地層的一個實例。
根據這個實施例，所說溫度補償裝置包括一個模塊55和一薄層絕緣層57。
模塊55為例如一個銅-鉬-銅模塊、即Cu-Mo-Cu模塊，或者一個銅-鎢-銅模塊、即Cu-Wo-Cu模塊，或者一個鋁-硅-碳模塊、即AlSiC模塊，下文中已經詳細地介紹了這些模塊。
模塊55完全插入支承板61的凹座59中，支承板61是用例如黃銅或FR4環(huán)氧玻璃制成的，模塊55的下表面65利用粘結層54安裝到凹座59上，模塊55的上表面67與模塊55的下表面65相反并與支承板61的上表面63齊平。
模塊上表面67的長度膨脹系數等于或略大于倒裝晶片51的長度膨脹系數。
模塊55的長度等于凹座59的長度，模塊55的寬度等于凹座59的寬度，模塊55的長度大于或等于倒裝晶片51的長度，模塊55的寬度大于或等于倒裝晶片51的寬度。
絕緣層57的下表面69與支承板的上表面63和模塊的上表面67貼合設置，在絕緣層57的上表面71之上、與絕緣層下表面69相反地鍍有一層布圖層73，如圖所示。
絕緣層57利用一粘結層、例如一層PFA附著在支承板61和模塊55上。PFA也可以用作絕緣層，從而PFA材料同時用作絕緣層和粘結層。根據本發(fā)明，絕緣層57相對于模塊層來說較薄，從而絕緣層的長度膨脹系數不會明顯地影響模塊上表面67的長度膨脹系數。
導體75是由布圖層73蝕刻而成的，從而導體75的一個第一端位于倒裝晶片51的晶片焊接區(qū)77內。晶片焊接區(qū)77是設置在模塊55頂部的布圖層73中的一個區(qū)域。
晶片焊接區(qū)77的寬度與倒裝晶片55相同，晶片焊接區(qū)77的長度等于倒裝晶片51的長度。如上所述，倒裝晶片51的焊接部位79安裝在布圖層73中導體75的第一端上，如圖所示。
從上述實例可以認識到，即使是整個支承板61都可以制成為一個AlSiC模塊。在這種情況下，不需要上述模塊55，因為根據本發(fā)明當絕緣層57較薄時，在正好位于倒裝晶片51下方的支承板上表面63所得的長度膨脹系數等于或略大于倒裝晶片51的長度膨脹系數。所以絕緣層的長度膨脹系數不會明顯地影響支承板上表面的長度膨脹系數。
圖8表示前述實施例的另一個實施例，在根據前述實施例的電路印刷層73與支承板61之間設置有一個接地層81。
模塊55完全插入支承板61中，從而模塊的上表面67與支承板的上表面63齊平，如在前面的實施例中所述。
第一絕緣層83的下表面85附著在支承板的上表面63和模塊的上表面67上。
接地層81的下表面89相對第一絕緣層的上表面87貼合設置，所說上表面87與第一絕緣層的下表面85相反。
第二絕緣層93的下表面95與所說接地層81的上表面91連接。所說接地層的上表面91與所說接地層的下表面89相反。第二絕緣層93的上表面97上鍍有布圖層73，所說上表面97與所說第二絕緣層的下表面95相反。
第一絕緣層83和第二絕緣層93分別利用一粘結層、例如PFA層與支承板61和模塊55以及接地層81連接。PFA還可以用作絕緣層，從而PFA材料同時用作絕緣層和粘結層。
導體75是以與根據前面實施例所述相同的方式由電路印刷層73蝕刻而成的，從而倒裝晶片51的焊接部位79安裝到模塊55之上的導體75的第一端上。
根據本發(fā)明，第一絕緣層83、接地層81和第二絕緣層93相對于模塊層來說比較薄，從而其各自的長度膨脹系數對于模塊上表面67的長度膨脹系數沒有明顯的影響。
在下述實施例中，根據上述實施例并參照圖9-15，介紹本發(fā)明用于晶片1的溫度補償裝置4的一種制造方法。晶片1可以是例如一個GaAs晶片(砷化鎵晶片)。
圖9中表示了上述的一支承板105，所說支承板105由一種適合的物質、例如黃銅或FR4環(huán)氧玻璃制成。支承板105的厚度為t1，并具有一個上表面121。
該方法的第一步驟是在支承板的上表面121中銑出一個凹座123，所說凹座123的深度為t2，該深度小于支承板的厚度t1，如圖10所示。圖10表示圖9的A-A剖面，并且表示包括所銑出凹座123的支承板105的側視圖。
凹座123的長度大于或等于晶片1的長度l1，凹座123的寬度大于或等于晶片1的寬度b1。
在銑出凹座123之后，下一個制造步驟是將具有下表面131和上表面133的一個金屬片125放入所說凹座123中，如圖11所示。用一薄層粘膠124、例如PFA(PerFluoroAlcoxy)將金屬片125的下表面131固定在凹座123中。金屬片的上表面133與支承板上表面121齊平，如圖所示。為了清楚地說明本發(fā)明，該圖已經放大。
金屬片125可以用例如鎢或鉬制成。金屬片125的長度等于凹座123的長度，金屬片125的寬度等于凹座123的寬度。
第三個制造步驟是在支承板的上表面121和金屬片的上表面133上鍍覆一層銅129。銅層129的厚度為tcu，并且利用一薄層PFA粘膠127將其粘結到支承板105和金屬片125上，如圖12所示。
接著，在銅層129之上設置一絕緣層109，參見圖13，所說絕緣層109之上鍍有利用適合的導電材料、例如銅形成的一布圖層111。
下一個制造步驟是在絕緣層109中銑出一個晶片凹座143，如圖14所示。
在這之后，在布圖層111中蝕刻出一種電路圖案，所說圖案包括導體145，如圖14所示。
在下一個制造步驟中，將晶片1放置在金屬片125之上的晶片凹座143中，利用例如粘結或焊接使晶片1的下表面與所說銅層129連接，參見圖15。
導線17的第一端19與晶片焊接表面15連接，導線的第二端與由布圖層111蝕刻而成的導體145連接。
下述實施例參照前述實施例和附圖16-18，介紹了一種根據本發(fā)明制造用于倒裝晶片2的溫度補償裝置4的方法，為了清楚地說明本發(fā)明，這些附圖已經放大表示。上文中已經詳細介紹了倒裝晶片2。
按照與前述實施例相同的方式，將金屬片125放置在在支承板105中銑出的凹座123中，利用一薄層粘膠134將金屬片的下表面131固定在凹座123中。利用一薄層PFA粘膠127將銅層129固定在支承板的上表面121和金屬片的上表面133上，如上文參照圖12所述。
之后，與前述實施例一樣，絕緣層109設置在所說銅層129之上，參見圖13，所說絕緣層109之上鍍有一布圖層111，如上所述。
根據本發(fā)明，絕緣層109相對于銅層129和金屬片125來說比較薄，從而絕緣層109的長度膨脹系數不會明顯地影響所說銅層上表面137的長度膨脹系數，所說上表面137與所說絕緣層109相鄰。
下一個制造步驟是從布圖層111蝕刻出電路圖案，所說圖案包括導體146，如圖16所示。
圖17為圖16的頂視圖，在圖17中指示出蝕刻而成的導體146。從布圖層111中蝕刻出一個晶片焊接區(qū)149，如圖17所示。所說晶片焊接區(qū)149是所說布圖層111的位于所說金屬片125上方的一個區(qū)域。導體146的第一端147位于所說晶片焊接區(qū)149內，如圖所示。
接著，將倒裝晶片2設置在所說晶片焊接區(qū)149上，將所說倒裝晶片的焊接部位18安裝到所說導體的第一端147上，如圖18所示。
在下面的實施例中介紹根據本發(fā)明制造用于倒裝晶片51的溫度補償裝置的另一個實施例。
如圖19所示，一個模塊155放置在支承板161中銑出的一個凹座159中，所說模塊155包括一個下表面165和一個上表面167。所說模塊155可以是例如一個銅-鉬-銅模塊、即Cu-Mo-Cu模塊，或一個銅-鎢-銅模塊、即Cu-Wo-Cu模塊，或者一個鋁-硅-碳模塊、即AlSiC模塊，所說的這些模塊在前文中已經介紹過。
所說模塊155的下表面165利用一薄層粘膠164、例如PFA(PerFluoroAlcoxy)粘結在凹座159中。所說模塊的上表面167與所說支承板161的上表面163齊平，如圖所示。
所說模塊155的長度等于所說凹座159的長度，所說模塊155的寬度等于所說凹座159的寬度。此外，所說模塊155的長度大于或等于所說倒裝晶片51的長度，所說模塊155的寬度大于或等于所說倒裝晶片51的寬度。
隨后，在所說支承板的上表面163和所說模塊的上表面167上設置一層絕緣層157，例如PFA。根據本發(fā)明，絕緣層157相對于模塊層來說比較薄，從而絕緣層157的長度膨脹系數不會明顯影響所說模塊上表面167的長度膨脹系數。在所說絕緣層157之上鍍有一層由適合導電材料、例如銅形成的布圖層173，如圖所示。
下一個制造步驟是從所說電路印刷層173中蝕刻出電路圖案，所說電路圖案包括導體175，如圖20所示。在電路印刷層173中蝕刻出一個晶片焊接區(qū)177。
晶片焊接區(qū)177是所說布圖層173的位于所說模塊155之上的一個表面部分。所說導體175的第一端176位于所說晶片焊接區(qū)177中。
然后將倒裝晶片51放置在晶片焊接區(qū)177上，并將所說倒裝晶片的焊接部位79安裝到所說導體的第一端176上，如圖20所示。
圖21表示上述實施例的另一個實施例，其中絕緣層183設置到所說支承板的上表面163和所說模塊的上表面167上。
隨后在第一絕緣層183上設置一接地層181，在所說接地層181之上設置一個第二絕緣層193，如圖所示。
根據上述實施例并如圖所示，在所說第二絕緣層193之上鍍有布圖層173，從所說布圖層173蝕刻出導體175。此外，從所說布圖層173中蝕刻出所說晶片焊接區(qū)177，如上所述。
隨后在所說晶片焊接區(qū)177上設置倒裝晶片51，將所說倒裝晶片的焊接部位79安裝到所說第一端176上，如圖21所示。
根據本發(fā)明，所說第一絕緣層183、第二絕緣層193和接地層181相對于模塊層來說比較薄，從而相應的長度膨脹系數不會明顯地影響模塊上表面167的長度膨脹系數。
上述實施例中的絕緣層和粘結層并不限于PFA材料層，而可以使用具有與PFA相似電特性的其它物質。一個例子就是PTFE(聚四氟乙烯)。
權利要求
1.用于印刷電路板(3)上的電路(1，2，51)的溫度補償裝置，該印刷電路板包括一支承板(5，61)，其特征在于所說溫度補償裝置(4)完全或部分地插入所說支承板(5，61)的上表面(21，63)中，所說溫度補償裝置上表面(37，67)的長度膨脹系數等于或略大于所說電路的長度膨脹系數，所說電路(1，2，51)設置成所說溫度補償裝置上表面(37，67)相鄰，所說溫度補償裝置(4)由至少兩種不同物質構成，在所說溫度補償裝置(4)上表面(37，67)形成的長度膨脹系數取決于所說不同物質的長度膨脹系數。
2.如權利要求1所述的溫度補償裝置，其特征在于所說溫度補償裝置(4)包括一個金屬部件(25)、一粘膠層(27)和一接地層(29)，所說金屬部件(25)完全插入所說支承板(5)上的一個凹座(23)中，所說金屬部件(25)的下表面(31)與所說凹座(23)連接，所說金屬部件(25)上的與所說下表面(31)相反的上表面(33)與所說支承板的上表面(21)齊平，在所說支承板的上表面(21)和所說金屬部件的上表面(33)之上設置有一粘結層(27)，所說接地層(29)的下表面(35)設置在所說粘結層(27)上，所說粘結層(27)設計成相對于所說金屬部件(25)和所說接地層(29)來說比較薄，從而其長度膨脹系數不會影響所說溫度補償裝置(4)的長度膨脹系數，所說金屬部件(25)和所說接地層(29)的厚度設計成使得在所說接地層的與其下表面(35)相反的上表面(37)上形成的長度膨脹系數等于或略大于所說電路(1，2)的長度膨脹系數。
3.如權利要求2所述的溫度補償裝置，其特征在于所說電路(1，2)設置在所說金屬部件(25)上，所說金屬部件上表面(33)的面積大于或等于所說電路的底部面積。
4.如權利要求3所述的溫度補償裝置，其特征在于所說電路(1)設置在所說接地層的上表面(37)上。
5.如權利要求3所述的溫度補償裝置，其特征在于在所說接地層(29)與所說電路(2)之間設置有一絕緣層(9)，所說絕緣層(9)設計為相對于所說接地層(29)和所說金屬部件(25)來說比較薄，從而其長度膨脹系數不會影響在所說接地層上表面(37)所形成的長度膨脹系數。
6.如權利要求5所述的溫度補償裝置，其特征在于所說電路(2)是一個倒裝晶片。
7.如權利要求4或6所述的溫度補償裝置，其特征在于所說金屬部件(25)用鎢或鉬制成，所說接地層(29)為一銅層。
8.如權利要求1所述的溫度補償裝置，其特征在于所說印刷電路板(3)包括一層(57，83)，所說溫度補償裝置(4)包括一個模塊(55)，所說模塊完全插入所說支承板(61)上的一個凹座(59)中，所說模塊(55)的下表面(65)與所說凹座(59)連接，所說模塊(55)的與所說下表面(65)相反的一個上表面(67)與所說支承板的上表面(63)齊平，所說層(57，83)是設置在所說支承板上表面(63)與所說模塊上表面(67)以及一個覆蓋層(73，81)上的一粘結層，所說層(57，83)具有絕緣性質，所說層(57，83)設計成相對于在所說模塊(55)中包含的各層來說比較薄，從而其長度膨脹系數不會影響所說模塊上表面(67)的長度膨脹系數，所說模塊(55)設計為使得所說模塊上表面(67)的長度膨脹系數等于或略大于所說電路(51)的長度膨脹系數。
9.如權利要求8所述的溫度補償裝置，其特征在于所說電路(51)設置在所說模塊(55)之上，所說模塊上表面(67)的面積大于或等于所說電路的底部面積。
10.如權利要求9所述的溫度補償裝置，其特征在于所說電路(51)是一個倒裝晶片。
11.如權利要求10所述的溫度補償裝置，其特征在于所說模塊(55)是一個銅-鎢-銅模塊，或者一個銅-鉬-銅模塊，或者一個鋁-硅-碳模塊。
12.如權利要求11所述的溫度補償裝置，其特征在于所說溫度補償裝置(4)包括至少一個上部絕緣層(93)和至少一個布圖層(81)，一個布圖層(81)設置在所說層(83)之上，一個上部絕緣層(93)設置在各個布圖層(81)之上，并且所說上部絕緣層(93)和所說布圖層(81)設計為相對于所說模塊(55)中包含的各層來說比較薄，從而它們的長度膨脹系數不會影響所說模塊上表面(67)的長度膨脹系數。
13.如權利要求12所述的溫度補償裝置，其特征在于所說上部絕緣層(93)和所說層(57，83)為PFA層(PerFluoroAlcoxy層)。
14.制造用于印刷電路板(3)上之電路(1，2，51)的一種溫度補償裝置的方法，該印刷電路板包括一個支承板(105，161)，所說方法包括以下步驟將所說溫度補償裝置(4)完全或部分地插入所說支承板(105，161)的上表面(121，163)中；設計所說溫度補償裝置(4)使得其上表面(137，167)的長度膨脹系數等于或略大于所說電路的長度膨脹系數；將所說電路(1，2，51)鄰近于所說溫度補償裝置的上表面(137，167)設置；用至少兩種不同材料組裝所說溫度補償裝置(4)，從而使得在所說溫度補償裝置(4)的上表面(137，167)所得的長度膨脹系數取決于所說不同材料的長度膨脹系數。
15.如權利要求14所述的方法，所說溫度補償裝置(4)包括一個金屬部件(125)、一粘結層(127)和一接地層(129)，所說方法包括以下步驟將所說金屬部件(125)完全插入所說支承板(105)的凹座(123)中，使得所說金屬部件(125)的下表面(131)與所說凹座(123)連接，所說金屬部件(125)的與其下表面(131)相反的上表面(133)與所說支承板的上表面(121)齊平；在所說支承板的上表面(121)和所說金屬部件的上表面(133)上設置所說粘結層(127)；在所說粘結層(127)上設置所說接地層(129)；將所說粘結層(127)設計成相對于所說金屬部件(125)和所說接地層(129)而言比較薄，使得其長度膨脹系數不會影響所說接地層上表面(137)的長度膨脹系數；設計所說金屬部件(125)和所說接地層(129)的厚度，使得在所說接地層上表面(137)所得的長度膨脹系數等于或略大于所說電路(1，2)的長度膨脹系數。
16.如權利要求15所述的方法，所說方法包括將所說電路(1，2)設置在所說金屬部件(125)之上的步驟，所說金屬部件(125)的上表面(133)的面積大于或等于所說電路的底部面積。
17.如權利要求16所述的方法，所說方法包括將所說電路(1)設置在所說接地層上表面(137)上的步驟。
18.如權利要求16所述的方法，所說方法包括在所說接地層(129)與所說電路(2)之間設置一絕緣層(109)的步驟，所說絕緣層(109)設計成相對于所說金屬部件(125)和所說接地層(129)而言比較薄，使得其長度膨脹系數不會影響在所說接地層上表面(137)所得的長度膨脹系數。
19.如權利要求14所述的方法，所說印刷電路板(3)包括一個層(157，183)，所說溫度補償裝置(4)包括一個模塊(155)，所說方法包括以下步驟將所說模塊(155)完全插入所說支承板(161)的一個凹座(159)中，使得所說模塊(155)的下表面(165)與所說凹座(159)連接，所說模塊(155)的與其下表面(165)相反的上表面(167)與所說支承板的上表面(163)齊平；將作為一粘結層的所說層(157，183)設置在所說支承板的上表面(163)和所說模塊的上表面(167)以及一個覆蓋層(173，181)上，所說層(157，183)具有絕緣特性；將所說層(157，183)設計成相對于在所說模塊(155)中包含的各層而言比較薄，使得其長度膨脹系數不會影響所說模塊上表面(167)的長度膨脹系數；設計所說模塊上表面(167)的長度膨脹系數，使其等于或略大于所說電路(51)的長度膨脹系數。
20.如權利要求19所述的方法，所說方法包括將所說電路(51)設置在所說模塊(155)上的步驟，所說模塊上表面(167)的面積大于或等于所說電路的底部面積。
21.如權利要求20所述的方法，其特征在于所說溫度補償裝置(4)包括至少一個上部絕緣層(193)和至少一個布圖層(181)，所說方法包括以下步驟在所說層(183)上設置一布圖層(181)，并在各個布圖層(181)上設置一上部絕緣層(193)；將所說上部絕緣層(193)和所說布圖層(181)設計為相對于在所說模塊(155)中包含的各層來說比較薄，從而它們的長度膨脹系數不會影響所說模塊上表面(167)的長度膨脹系數。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種構成印刷電路板上晶片的溫度補償襯底的方法和裝置,其中溫度補償裝置完全或部分地插入印刷電路板上的一個凹座中。晶片設置在溫度補償裝置之上。該溫度補償裝置包括嵌入晶片下方支承板中的一個金屬片。在支承板上表面和金屬片上表面覆蓋有一層銅。銅層的厚度和金屬片的厚度是經過設計的,使得銅層上表面的線性膨脹系數等于或略大于晶片的線性膨脹系數。該溫度補償裝置可以與上述結構不同,包括嵌入晶片下方支承板中的一個模塊。在支承板上覆蓋有一薄層絕緣層,使得該絕緣層的線性膨脹系數不會顯著地影響溫度補償裝置所得到的線性膨脹系數。
文檔編號H05K1/02GK1240566SQ9718074
公開日2000年1月5日 申請日期1997年10月10日 優(yōu)先權日1997年10月10日
發(fā)明者L·R·伯格斯特德 申請人:艾利森電話股份有限公司