制造包括可流動導電介質的加蓋芯片的結構和方法技術

本發明專利技術提供了一種制造加蓋芯片的結構和方法。一種加蓋芯片包括具有一前表面的一芯片以及暴露于前表面的多個連接片。一蓋子構件具有一頂面、與頂面相對的一底面以及在頂面和底面之間延伸的多個通孔。蓋子構件安裝于芯片，使底面面對芯片并與之間隔以形成間隙。多個導電互連件從連接片開始至少部分地延伸通過通孔，互連件包括可流動的導電材料，該導電材料至少部分地延伸通過通孔。還提供了形成一加蓋芯片以及同時形成多個加蓋芯片的方法。（*該技術在2024年保護過期，可自由使用*）

【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】
本專利技術涉及微電子封裝。微電子芯片通常是較薄、平坦的物體，具有基本平坦的相背的前表面和后表面，且邊緣在這兩個表面之間延伸。芯片通常具有在前表面上的接點，這些接點與芯片中的電路電氣連接。某些芯片需要覆蓋前表面的全部或一部分的保護元件，在這里指帽子或蓋子。例如被稱為表面聲波或“SAW”芯片的芯片在它們的前表面上包含有聲音工作區，這一區域必須由蓋子保護免受物理和化學損傷。微機電或“MEMS”芯片包括微型電子機械器件，例如諸如擴音器之類的聲音轉換器，這些器件必須由蓋子保護。用于MEMS和SAW芯片的蓋子必須與芯片的前表面間隔開，以在蓋子下方的工作區域中充氣或留有真空間隙，從而使蓋子不接觸聲學或機械元件。諸如感光芯片和發光芯片之類的某些電光芯片具有感光元件，這些元件也必須由蓋子保護。電壓控制振蕩器(VCO)有時也需要在工作區域上方放置蓋子。微型SAW器件可以制成為由諸如鈮酸鋰、鉭酸鋰材料之類的聲音工作材料形成或包含有這類材料的晶片的形式。對晶片進行處理以形成大量的SAW器件，且該晶片還設置有用來在SAW器件和其它電路元件之間電氣連接的導電接點。在這樣的處理之后，晶片被切斷以提供單個的裝置。在切斷之前，被制成晶片形式的SAW器件可仍為晶片形式的同時加上蓋子。例如，如在美國專利6,429,511中所揭示的，可對由諸如硅之類的材料制成的蓋子晶片進行處理以形成大量的中空突起，然后連接到工作材料晶片的頂面上，而中空突起向著工作晶片。在連接之后，拋光蓋子晶片以將向下直到突起處的蓋子晶片的材料去除。這使突起作為工作材料晶片上的蓋子保持在位，并從而與各個由蓋子所覆蓋的SAW器件的工作區域形成合成晶片。可將這樣的合成晶片切斷以形成各個單元。可將通過切斷這樣的晶片所得到的單元安裝在諸如芯片載體或電路板的基片上，并在安裝之后通過與工作晶片上的接點電線連接而與基片上的導體電氣連接，但這需要蓋子具有尺寸足夠適應電線連接工藝的孔。這使形成各個單元所需的工作晶片的面積增加、需要額外的操作、并且導致比單元本身要大得多的組件。在’511專利所揭示的另一個替代方案中，可在蓋子的頂面上形成端子，且在斷開之前由例如組裝之前形成于蓋子晶片中的金屬通路將這些端子與工作晶片上的接點電氣連接。然而，蓋子上的端子和用來將端子與活動晶片上的接點連接的通路的形成需要相對復雜的一系列步驟。在為MEMS器件設置端子時會發生類似的問題。出于這些和其它的原因，會需要對封裝SAW、MEMS、電光學和其它加蓋器件的工藝和結構進行進一步的改進。
技術實現思路
對于此處關于帽子和帽子晶片以及蓋子和蓋子晶片所使用的，術語“頂面”指蓋子的外表面，術語“底面”指蓋子的內表面，蓋子的內、外表面與蓋子連接于芯片的方式相關。換一種方式來說，蓋子的外表面背對于芯片的前表面、即接觸支承表面，而蓋子的內表面面向芯片的前表面或接觸支承表面。蓋子的外表面稱為頂面，而蓋子的內表面稱為底面，即使包括芯片和蓋子的加蓋芯片結構翻轉并安裝，使得頂面面向下并連接于另一個物體，比如印刷電路板，仍是這樣規定。根據本專利技術的一個方面，一種加蓋芯片包括具有一前表面的一芯片，以及暴露于前表面的多個連接片。加蓋芯片具有一蓋子構件，該蓋子構件具有一頂面、與頂面相對的一底面以及在頂面和底面之間延伸的多個通孔。蓋子構件安裝于芯片，從而底面面對芯片并與之間隔以形成間隙。多個導電互連件從連接片開始至少部分地延伸通過通孔，互連件包括可流動的導電材料，該導電材料至少部分地延伸通過通孔。根據本專利技術的一個較佳方面，一加蓋芯片還包括一密封件，該密封件在芯片和蓋子構件之間延伸，包圍至少一些互連件。較佳地，可流動的導電材料將通孔密封。可流動的導電材料較佳地將包圍通孔的蓋子構件部分浸潤。蓋子構件還可形成從頂面延伸到底面的諸壁，諸壁將每個通孔包圍，其中可流動導電材料將壁浸潤。根據一個較佳方面，蓋子構件包括不可由可流動導電材料浸潤的一結構材料以及由可由覆蓋諸壁的可流動導電材料浸潤的材料制成的襯墊。在一個較佳方面，可流動材料為焊料。根據本專利技術的一個具體的較佳方面，互連件包括從芯片的前表面向上延伸進入通孔的部件。在本專利技術的一個較佳方面，至少一些互連件暴露于蓋子構件的一條或多條邊緣，從而暴露出的垂直互連件結構形成邊緣單元連接件。通孔較佳地沿以下至少一個方向呈錐形從頂面向底面變小的方向以及從底面向頂面變小的方向。根據一個具體的較佳方面，加蓋芯片還包括一間隔件，該間隔件包括在蓋子構件、芯片和密封件中的至少一個中，以控制蓋子構件和芯片間的間隔。根據本專利技術的另一個方面，提供有一種形成加蓋芯片的方法。這樣的方法包括將一蓋子構件組裝到一芯片構件上，從而蓋子構件的底面向下面對芯片構件的前表面，而蓋子構件的頂面向上背對芯片構件。這一做法使在蓋子構件頂面和底面之間延伸的通孔與芯片構件的導電部件對準，并使蓋子構件的底面在至少一些區域與芯片構件的前表面間隔開，這些區域包括對準的通孔和導電部件。通過在通孔處設置可流動導電材料并使該可流動導電材料流進通孔中以形成從導電部件至少部分地延伸通過通孔的電氣連接件。根據本專利技術的一個較佳方面，設置可流動導電材料的步驟包括將可流動導電材料從蓋子構件的頂面引入通孔中。較佳地，使可流動導電材料流動的步驟包括使可流動導電材料在通孔中向下流動，以與芯片構件的導電部件接觸。根據一個較佳方面，芯片的導電部件較佳地包括從芯片構件的前表面向上突起進入通孔的部件。較佳地，導電部件在蓋子構件的底面下方間隔開，且使可流動導電材料流動的步驟包括形成從通孔處的底面向下突起的半月形，從而使這些半月形與導電部件接觸。根據本專利技術的一個較佳方面，使可流動材料流動的步驟包括使可流動材料浸潤限定通孔的壁。根據一個較佳方面，該方法較佳地還包括在形成電氣連接件之前，同時形成蓋子構件上的可浸潤區域以及與導電部件接觸的可浸潤區域，該可浸潤區域與通孔自對準。在這一方面，芯片較佳地包括一表面聲波(SAW)器件，導電部件包括在形成可浸潤區域之前不可由焊料浸潤的連接片。根據再一個較佳方面，使可流動導電材料流動的步驟包括將焊料球置于蓋子構件的可浸潤區域上并加熱對準的蓋子構件和芯片，從而使焊料球的焊料將蓋子構件的可浸潤區域與芯片的可浸潤區域連接。該步驟較佳地無焊劑地進行，例如在氮氣氛圍中進行。附圖說明圖1-3D是示出了根據本專利技術的一個實施例的形成一加蓋芯片的方法的視圖；圖3E-3F是示出了根據本專利技術的另一個實施例的加蓋芯片的截面圖和平面圖；圖3G-3H是示出了根據圖3E-3F所示的實施例的形成加蓋芯片的方法的截面圖；圖3I-3N是根據對圖3G-3H所示實施例的一個變型的形成加蓋芯片的方法的截面圖；圖3O-3R是示出了根據本專利技術的再一個實施例的加蓋芯片的截面圖；圖3S-3V是示出了將根據本專利技術的另一個實施例的加蓋芯片切斷的方法的視圖； 圖4A和4B是相對應的截面圖和平面圖，它們示出了設置有再分配線路的本專利技術的一個特定實施例；圖4C和4D是示出了根據本專利技術的一個實施例的加蓋芯片的視圖，在該芯片上，再分配線設置在蓋子的下側；圖4E是示出了具有沿芯片的垂直和水平邊緣布置的連接片的芯片的配線的平面圖；圖4F是示出了根據本專利技術的一個實施例而有利地進行了封裝的芯片的配線的平面圖，該芯片將連接片只沿垂直邊緣本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種加蓋芯片，包括：具有一前表面的一芯片以及暴露于所述前表面的多個連接片；一蓋子構件，該蓋子構件具有一頂面、與所述頂面對置的一底面、在所述頂面和所述底面之間延伸的多個通孔，所述蓋子構件安裝于所述芯片，從而所述底面面對所述芯片 并與之間隔以形成一間隙；以及多個導電互連件，這些互連件從所述連接片開始至少部分地延伸通過所述通孔，所述互連件包括可流動的導電材料，該導電材料至少部分地延伸通過所述通孔。

【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】US 2003-9-26 60/506,500;US 2003-10-29 60/515,615;U1.一種加蓋芯片，包括具有一前表面的一芯片以及暴露于所述前表面的多個連接片；一蓋子構件，該蓋子構件具有一頂面、與所述頂面對置的一底面、在所述頂面和所述底面之間延伸的多個通孔，所述蓋子構件安裝于所述芯片，從而所述底面面對所述芯片并與之間隔以形成一間隙；以及多個導電互連件，這些互連件從所述連接片開始至少部分地延伸通過所述通孔，所述互連件包括可流動的導電材料，該導電材料至少部分地延伸通過所述通孔。2.如權利要求1所述的加蓋芯片，其特征在于，它還包括一密封件，所述密封件在所述芯片和所述蓋子構件之間延伸，包圍至少一些所述互連件。3.如權利要求1所述的加蓋芯片，其特征在于，所述可流動的導電材料將所述通孔密封。4.如權利要求3所述的加蓋芯片，其特征在于，所述可流動的導電材料將包圍所述通孔的所述蓋子構件的某些部分部分浸潤。5.如權利要求4所述的加蓋芯片，其特征在于，所述蓋子構件形成從所述頂面延伸到所述底面的諸壁，所述諸壁將每個所述通孔包圍，且所述可流動導電材料將所述諸壁浸潤。6.如權利要求5所述的加蓋芯片，其特征在于，所述蓋子構件包括不可由所述可流動導電材料浸潤的一結構材料以及若干覆蓋所述諸壁并可由所述可流動導電材料浸潤的材料制成的襯墊。7.如權利要求1所述的加蓋芯片，其特征在于，所述可流動材料為一種焊料。8.如權利要求1所述的加蓋芯片，其特征在于，所述互連件包括從所述芯片的所述前表面向上延伸進入所述通孔的部件。9.如權利要求1所述的加蓋芯片，其特征在于，至少一些所述互連件暴露于所述蓋子構件的一條或多條邊緣，從而暴露出的垂直互連件結構形成邊緣單元連接件。10.如權利要求1所述的加蓋芯片，其特征在于，所述通孔沿以下方向中的至少一個呈錐形從所述頂面向所述底面變小的方向以及從所述底面向所述頂面變小的方向。11.如權利要求2所述的加蓋芯片，其特征在于，它還包括一間隔件，該間隔件被包括在所述蓋子構件、所述芯片和所述密封件中的至少一個中，以控制所述蓋子構件和所述芯片間的間隔。12.一種形成加蓋芯片的方法，...

【專利技術屬性】
技術研發人員：G哈普斯頓，DB塔克爾曼，BM麥克威廉姆斯，B哈巴，CS米切爾，
申請(專利權)人：德塞拉股份有限公司，
類型：發明
國別省市：US[美國]