专利名称：具有利用热色墨水的三维识别编码的半导体封装的制作方法
技术领域：
本发明的实施例涉及半导体处理和集成电路制造的领域。
背景一般在半导体封装(例如，计算机芯片封装)使用保密特征，力求防止或制止伪造或更容易检测出伪造产品。例如，计算机芯片封装可以通过激光标记、激光全息照相或缩微照片用独特产品识别号或符号进行编码。
激光标记、缩微照片和全息照相可以轻易地用适当的设备复制，使它们在区分原产品和伪造产品上成为一种效率低下的保密方法。这样，消费者无法仅仅通过对印刷的保密识别标记的直观检查来区别伪造芯片封装和原始的始芯片封装。这些保密方法还具有非常有限的加密能力。为了保证产品是原始的，需要进行广泛和费时的性能测试来保证芯片封装不是伪造产品。这样，当前的保密措施是有问题的，在制止将来的伪造的尝试上作用有限。
附图的简短说明在附图中以举例方式而不是限制性地图解说明本发明的实施例，附图中
图1A图解说明多层热色贴片的一个实施例的剖面例视图；图1B图解说明图1A的多层热色贴片的分解视图；图1C图解说明图1A的多层热色贴片的分开的视图；图2A-2C图解说明通过图1A-1C的多层热色贴片产生图像的进行过程的一个实施例；图3A图解说明多层热色贴片的另一个实施例的剖面侧视图；图3B图解说明图3A的多层热色贴片的分解视图；
图3C图解说明图3A的多层热色贴片的分开的视图；图4A-4C图解说明图通过3A-3C的多层热色贴片产生图像的进行过程的实施例；图5A图解说明多层热色贴片的另一个实施例的分解视图；图5B图解说明图5A多层热色贴片的分开的视图；图6A-6C图解说明通过图5A-5B的多层热色贴片产生图像的进行过程的实施例；图7A图解说明在多层贴片的三维基体内利用热色墨水形成识别字符的一种方法；图7B图解说明在多层贴片的三维基体内利用热色墨水形成识别字符的另一种方法；以及图7C图解说明在多层贴片的三维基体内利用热色墨水形成识别字符的另一种方法。
详细说明在以下描述中，为了提供对本发明实施例的透彻理解，提出了许多具体细节，诸如具体的材料或元件的示例。但是，对本专业技术人员来说，显然，无需使用这些具体细节也能够实践本发明的实施例。在其他实例中，对众所周知的部件或方法将不予以详细描述，以免不必要地模糊本发明的实施例。
这里使用的术语″在上″、″在上面″、″在下面″、″在之间″和″在旁边″，是指一个层或元件相对于其它层或元件的相对位置。于是，第一元件设置在另一个元件上、上面或下面，可以是直接与第一元件接或者可以有一个或多个中间元件。另外，一个元件设置在另一个元件旁边，可以是直接与所述第一元件接触，或者可以有一个或多个中间元件。
在本说明书中，任何说到″一个实施例″意味着联系所述实施例描述的特定的特征、结构或特性，包括在所要求的要点的至少一个实施例中。在本说明书不同的位置上出现短语″在一个实施例中″，并不一定全都指同一实施例。
描述了用于产生识别特征的设备和方法的许多实施例。为说明清晰起见，在这里不同的实施例是就向基于半导体的器件，诸如半导体芯片或处理器封装提供识别特征或字符而描述的。但是，下面将指出，这里描述的实施例可以与任何类型的要求实现识别保密特征的产品，诸如文档和货币一起使用。
在本发明的一个实施例中，多层贴片具有一个或多个淀积或印刷在每一层上的热色墨水。可以将热色墨水调成在特定的激活温度下改变颜色。作为另一方案，可以将热色墨水调成在特定的激活温度下变为半透明或透明。换句话说，可以从配方选择热色墨水，使得它在选定的温度下从第一颜色变为第二颜色(或变为无色)。可以定制每一层上热色墨水的组合，以便产生与识别标记、字符或字母数字标识符相联系的特定的半导体芯片的识别字符、标记、数字、符号或商标的独特再现(rendering)。在多层贴片中使用热色墨水提供几乎数目无限的识别再现，使识别字符的伪造变得困难，如下面更详细地描述的，这样，便可以利用与产品相联系的保密识别特征来把真正或原始的产品与伪造产品区别开来，以及制止对这种产品的伪造。
图1A-1C是具有热色墨水的多层识别贴片的一个实施例的不同的透视图。半导体封装100包括设置在基片上面110的多层保密贴片115。贴片115有四层120、130、140和150，而且基本上彼此顶部对齐，如图1A的剖面视图所示。层130设置在层120的上面，层140设置在层130的上面，而层150设置在层140的上面。这样，相对于基片110，层120是最底层，而150是最顶层。为说明清晰起见，基片110和层120之间的间隔以及每一层之间的间隔都没有按比例示出，而是朝一个方向拉开。图1B图解说明设置在基片110上面的具有层120、130、140和150中的每一个的半导体封装100的分解视图。这些层可以是在大小上基本上类似的，而且堆叠在基片110的上面。每一层都表示为具有基本上正方形的形状，但是对于构成贴片115的各层而言，其它形状和大小都可以使用。基片110还图解说明为在大小上和形状上与贴片115的各层基本上类似。在本发明的替代的实施例中，基片110尺寸可以大于贴片115和/或具有不同的形状。在一个实施例中，贴片115可以是由基片110上的热色层或非热色层的堆叠形成的任何区域，而且不一定是起基片110的作用的物体或物品。基片110可以是任何类型的基于半导体的器件，包括(但是不限于)计算机芯片、载体基片、印刷电路板或其它设置在印刷电路板上的计算机部件。
图1C图解说明贴片115的彼此分开的每一层，以便清晰地表示每一层上不同的热色标记(若有的话)。层140可以是基本上透明的，具有第一热色标记160，用″LOGO 1″表示，而层120也可以是基本上透明的，但是具有第二热色标记165，用LOGO 2″表示。可以把第一热色标记160调至特定的激活温度，以便从第一颜色改变为第二颜色。类似地，也可以把第二热色标记165调到不同的、独特的激活温度，以便从第一颜色改变为第二颜色。层130和150也可以是热色的。例如，层130和150可以在特定的激活温度下变为半透明或透明。在本发明的一个实施例中，第一和第二热色标记160、165可以是基片110的识别字符的一部分。如下面更详细地描述的，第一和第二热色标记160、165为在贴片115的三维基体内分配识别字符作好准备。在一个实施例中，贴片115的三维基体是指贴片115内可以用来印刷或设置墨水以便产生识别字符的相对位置。例如，墨水可以印刷在特定层的表面区域(亦即，X-Y轴线)上以及在彼此堆叠的不同层(亦即，Z-轴线)上。
图2A-2C图解说明通过逐渐升高贴片115的温度(经过对于每一层和/或在每一层上的标记所调到的一系列激活温度)，显示基片110的来自第一和第二热色标记160、165的识别字符的进行过程。于是，图2A-2C应该就上面参照图1A-1C描述的半导体封装100进行理解。图2A图解说明在静止的温度下或者在低于任何一个激活温度的任何温度下，设置在基片110上面的贴片115(三维描绘)。在一个实施例中，这可以是环境温度或室温。在本发明的一个实施例中，静止温度可以是计算机芯片的工作温度范围，但是低于热色墨水的激活温度。最初看不见识别字符(颜色涂层顶层150阻挡或覆盖层140、130和120)。当贴片115的温度上升至第一激活温度时，顶层150变为透明，显露具有第一热色标记160的层140，如图2B图解说明的。作为另一方案，第一热色标记160可以具有单独的激活温度，当贴片115达到对于热色标记160所调谐到的第二激活温度时，第一热色标记160从第一颜色变为第二颜色(例如，从黑至红)。
随着贴片115的温度持续上升，达到层130的激活温度，导致层130变得透明，并显露层120上的第二热色标记165，如图2C图解说明的。作为另一方案，第二热色标记165可以具有较高、独特的激活温度，使第二热色标记165的颜色从第一颜色变为第二颜色(例如，由绿至紫)。这样，在达到每一层和/或热色标记的激活温度之前，不显露基片110的识别字符的适当彩色的图像。于是，识别字符可以是三维基体的一部分，亦即设置在一个层(例如，层140)上的字符第一部分和设置在不同层(例如，层120)上的第二部分。字符每个部分上面的层(亦即，130，150)达到激活温度变得透明之前，不会显露完整的识别字符。通过与独特的颜色组合(例如，第一热色标记是特定的颜色，而第二热色标记是第二特定的颜色)相关，可以把另一个水平的保密加到识别字符上。这样设置这些层和贴片115的热色标记，使得激活温度最低的层被设置为相对于基片110的最顶层上，而激活能量最高的层被设置为最底层。但是，可以理解，在本发明的替代的实施例中，任何激活次序都可以使用，取决于要产生的特定的彩色识别字符。
在一个实施例中，热色标记和各层可以是各种各样的热色染料和墨水中的一种，包括(但是不限于)无色染料、N-异丙烯基丙烯酰胺(″NIPAM″)、热色液晶及其他先有技术已知的变色墨水。无色染料和NIPAM在特定的激活温度下从第一颜色变为透明状态。热色液晶是一类晶体，其中的原子以特定的方式排序，给出所述晶体独特的彩色特性。当加热时，原子/分子排列成特定的配置，使分子以不同的方式与光互相作用(亦即，改变颜色)。可以把无色染料和NIPAM调成在选定或要求的激活温度下变为透明。热色液晶可以调成在要求的激活温度下，例如，在可以产生识别字符的温度范围内，从第一颜色改变为第二颜色。在一个实施例中，温度以约3至约6的增量上升，可以对印刷在贴片115上的无色染料激活从彩色状态变为透明状态的变化。热色液晶墨水可以调配得以小于1的温度变化激活颜色变化。贴片115的热色染料可以激活的范围可以在30至约200之间。热色染料、墨水或材料的激活温度是先有技术已知的，因而，在这里不再提供详细说明。热色墨水/染料可以用丝网印刷处理或先有技术已知的其它方法淀积在各层上。
图3A-3C图解说明用热色墨水或染料印刷的识别贴片的一个替代实施例的不同的透视图。半导体封装200包括多层贴片215，它具有热色墨水的组合，以便为半导体封装200产生独特的彩色识别字符。与上述贴片115不同，贴片215要求较少的热色层提供类似水平的精巧和保密。如图3A的剖面视图所示，第一层220设置在基片210上面，而第二层230设置在第一层220上面。于是，第二层230相对于基片210是最顶层，而第一层220是最底层。如图3B的分解视图所示，第一和第二层220、230在大小和形状上可以是基本上类似的，并且当定位在基片210上面时，直接设置在彼此顶部上。为说明清晰起见，一般地表现贴片215的这些层，但是可以理解，层220，230可以具有任何形状和尺寸。
图3C图解说明与第二层230分开的第一层220，以便描述每一层的热色属性。第二层230可以淀积或用热色墨水印刷，所述热色墨水从彩色状态变为透明状态(例如，无色染料)。第一层220可以淀积用标记″LOGO″表示的第一热色标记240和用标记″1234″表示的第二热色标记245。在一个实施例中，第一和第二标记240、245可以包括变色墨水，诸如液晶。第一标记240具有不同于第二标记245的激活温度；就是说，所述标记可以设置在第一层220旁边或非常靠近它，但是在不同的温度下改变颜色。于是，在第一层220上可以只由第一和第二标记240、245产生独特的彩色图案。
图4A-4C图解说明显示设置在具有第一层220和第二层230的热色组合的基片210上面贴片215上的识别字符的进行过程。因此，应该就上面参照图3A-3C描述的半导体封装200来理解图4A-4C。图4A图解说明设置在基片210上面的贴片215的三维视图。在一个实施例中，贴片215处于周围温度下或半导体封装200的工作温度范围内(亦即，低于热色墨水/染料的激活温度)。在这样的状态下，在层230下看不见识别标记或字符。作为另一方案，半导体封装200的工作温度可以在热色墨水的激活温度范围内。如上面所描述的，层230可以包括无色染料、NIPAM墨水或类似的材料，它们随着温度变化从不透明变为透明状态。随着贴片215的温度上升，达到第二层230的激活温度，使第二层变得透明，显露第一和第二热色标记240、245，如图4B所示。
随着贴片215的温度继续上升，达到第一热色标记240的激活温度，使″LOGO″从第一颜色改变为第二颜色(例如，黑至红)。在甚至更高的温度下，第二热色标记245被激活，使所述″1234″从第一颜色改变为第二颜色(例如，绿至紫)。这样，贴片215的真实识别字符把显露第一和第二热色标记以及触发每一个热色标记的独特颜色组合在一起。
在本发明的替代方案实施例中，可以在多层贴片内设置热色和非热色墨水的组合，给识别字符/标记增加另一个水平或保密和精巧。通过以下方法可以完全改变所述识别字符用非热色墨水印刷识别字符的一部分，用热色墨水印刷另一部分，而且把两个部分重叠的一个全热色层上面，同时，所述字符的又一部分在所述全热色层下面。图5A-5B图解说明具有两个都用热色和非热色墨水印刷的多层识别贴片315的半导体封装300的不同的透视图。如图5A所示，第一层320设置在基片310的上面，而第二层330设置在第一层320的上面。于是，第二层330相对于基片310是最顶层，而第一层320是最底层。
图5B图解说明彼此分开的贴片315的两层，并示出识别字符的各个部分。第二层330包括非热色和热色部分的组合，形成数字″4″。就是说，所述数字向下划的部分350用非热色墨水印刷在第二层340上。在一个实施例中，向下划的部分350可以是不受温度影响的永久墨水。所述数字的对角线和侧撇355可以用在特定的激活温度下变为透明的热色墨水(例如，无色染料)印刷。第二层330可以整个地用在不同于笔画355的激活温度下变为透明的无色染料印刷。第一层320包括向下划和侧撇的组合360用另一种永久墨水印刷。
图6A-6C图解说明半导体封装300通过一系列激活温度时从贴片315显示的独特识别字符的进行过程。第一或感觉到的识别字符或标记转移到另一个字符。在开始或静止温度下，贴片315，如图6A图解说明的，表示出现的是数字″4″的标记。如图6B图解说明的，随着贴片315的温度上升，达到字符部分355的激活温度，字符部分355变为透明的，只剩下向下划的部分350(用永久墨水印刷的)是可见的。在另一个激活温度下，第二层330变为透明，显露用永久墨水印刷在层320上的笔画360。于是，数字标记首先呈现为″4″，现在呈现为″9″。该实施例是就一个字符描述的，但是替代实施例可以包括组合热色和非热色墨水的多个字符和两层以上。作为另一方案，可以在要求热激活而显露笔画350，355的第二层330的上面设置单独的基于无色染料的热色层(未示出)。在又一个替代实施例中，可以把无色染料型热色墨水的组合印刷在永久墨水标记上面，以便引发字符标记的颜色变化。例如，数字″4″可以首先用永久墨水印刷为红颜色，跟着用无色染料印刷为黑色。当达到无色染料墨水的激活温度时，数字从黑变红。
本发明的上述实施例只是许多可以用来提供复杂的和不可重现的保密器件的可能的方案中的几个。可变的方案包括(但不限于)所述贴片(例如，贴片115)中各层的数字、尺寸、形状、位置、每一层的特定激活温度、识别加密的类型和包含加密ID的字符或图案基体的结构。其它方案包括所有各层中字符、图案或字符的各部分在各层的整个范围内的分布、各层间字符的对齐方式、每一层的颜色选择和每一个字符或字符部分的颜色选择。
图7A-7C图解说明在多层贴片的三维基体内用热色墨水形成识别字符的方法。所述多层贴片可以设置在基于半导体的器件的封装的一部分的基片上，以便提供保密特征，诸如防伪。例如，嵌入多层贴片内的识别字符可以用来对设置所述封装上在别处的可见的识别字符进行核查。如图7A所示，在一种方法中，识别字符的一些部分(例如，第一和第二标记160、165)可以用热色墨水印刷在多层贴片上(方框410)。热色墨水可以是在特定的温度下改变颜色的类型(例如，液晶)或在特定激活温度下变为透明的类型(例如，无色染料)。作为另一方案，这些层中的一个或多个用热色墨水完全覆盖(方框420)。热色墨水可以用丝网印刷或类似的印刷过程施加于这些层。用于施加热色墨水的其它过程包括浸渍、涂抹、喷射及其他先有技术已知的技术。
把贴片的温度提高到激活热色墨水(方框430)。在本发明的一个实施例中，识别字符不同的部分具有独特激活温度，使得颜色激活在温度下不出现。例如，在第一激活温度下，所述识别字符的一部分可以改变颜色。在第二(较高)激活温度下，所述识别字符的另一部分可以改变颜色，或者所述各层之一可以变为透明。贴片的温度不断地提高，直到热色墨水被激活，在三维基体内或多层贴片配置中显露完整和真实的识别字符(方框440)。作为另一方案，可以随着热色墨水经历颜色变化而把所述完整和真实的识别字符指定为暂时的或瞬变的形式。
图7B图解说明用于在多层贴片的三维基体内用热色墨水形成识别字符的替代方法。识别字符可以分为多个部分并分配在贴片(例如，贴片315)的多个层当中。识别字符的第一部分(例如，350)用永久墨水印刷在多层贴片的热色层上(方框510)。识别字符的第二部分(例如，355)用热色墨水印刷在同一热色层上，作为第一字符部分(方框520)。所述第一和第二部分可以通过丝网印刷或其它先有技术已知的印刷方法印刷。然后把识别字符的第一和第二部分重叠在热色层上(方框530)。识别字符的第三部分(例如，360)用永久墨水印刷在设置于热色层下面的第二层上(方框540)。然后将多层贴片加热通过一系列温度，以便在多层贴片的热色墨水中激活颜色变化(方框550)。应当指出，热色和永久墨水的印刷次序不限于上述次序，而是任何次序。
永久和热色墨水的组合使初始字符转换为完全不同的字符，以便显露真实的和完整的识别字符。例如，在提高多层贴片的温度之前，第一和第二字符部分形成初始字符。第一激活温度使识别部分的第二部分变为透明，只剩下由永久墨水形成的第一字符部分。当达到第二激活温度时，热色层变为透明，显露第三字符部分(用永久墨水印刷的)。第一和第三字符部分形成完全不同于第一和第二部分所形成的字符。
图7C图解说明用于在贴片上用热色墨水形成识别字符的替代方法。这方法不要求多个层或各字符部分在贴片的三维基体内的分布。把识别字符的全部或部分用热色墨水印刷在贴片上(方框610)。在一个实施例中，可以使用颜色消失墨水，诸如无色染料或NIPAM。所述热色墨水的激活温度可以通过默认选定，看不见所述识别字符(亦即，所述产品的周围温度激活从不透明至透明状态的变化)。然后冷却所述贴片至特定的温度，以便″激活″热色墨水，并改变墨水的状态(方框620)。这使字符部分变得不透明和在贴片上可见(方框630)。作为另一方案，具有一种颜色的无色染料字符部分可以印刷在具有不同颜色的永久墨水字符部分上面。作为默认，无色染料处于透明的状态下，使得字符部分呈现永久墨水的颜色。在贴片冷却时，无色染料部分恢复它的颜色，覆盖永久墨水字符部分，把字符从第一颜色改变为第二颜色(方框640)。
由以上描述应该明白，每一层可以包含许多字符或字符部分(其数量仅受印刷能力的限制)，所述字符或字符部分利用或者永久墨水或者热色墨水印刷，所述字符或字符部分或者覆盖或者偏离上面或下面各层中的字符或字符部分，以便建立由用户确定的独特的识别方案。还应当指出，贴片可以包括许多单独的层，每一层具有独特的激活温度。真实和完整的实际的识别字符串或方案在达到第一激活温度以前可以是不可见的，而在达到最后的激活温度之后或之间某处才可见。它可以全部由一层中的字符组成、可以由多层中的字符组成、或者可以由来自多层的字符部分组成。当使用多个热色层时，所述多个热色层可以全都具有同样的尺寸和形状，或者所述多个热色层可以在大小上和/或形状上在各层间改变。必要时，整个识别字符字符串可以由两个相邻的贴片的元素组成，每一个都具有本发明不同的实施例。
在上述说明书中已经参照其特定的示范性实施例描述了本发明。但是，在不脱离后附权利要求书所提出的本发明的各实施例的较宽的精神和范围的情况下，显然可以对其进行各种各样的修改和变化。相应地，本说明书和附图应被看做是示范性的而不是限制性的。
权利要求
1.一种设备包括基片；以及设置在所述基片上面的多层贴片，其中把利用热色墨水印刷的识别字符的各部分分配到所述多层贴片的三维基体内。
2.如权利要求1所述的设备，其中所述多层贴片的相对于所述基片的最顶层，具有比最底层低的激活温度。
3.如权利要求1所述的设备，其中所述识别字符的各字符部分具有独特的激活温度。
4.如权利要求3所述的设备，其中在所有所述字符部分都达到独特的激活温度之前，不显露所述识别字符。
5.如权利要求1所述的设备，其中所述热色墨水包括无色染料，以便从第一颜色变为透明状态。
6.如权利要求1所述的设备，其中所述热色墨水包括液晶，以便从第一颜色改变为第二颜色。
7.如权利要求1所述的设备，其中所述基片包括基于半导体的封装。
8.一种设备包括基片；设置在所述基片上面的具有识别字符的第一部分的第一层；以及设置在所述第一层上面的具有用热色墨水印刷的第二部分和用非热色墨水印刷的第三部分的第二层，其中所述识别字符分配在所述第一和第二层的三维基体内。
9.如权利要求8所述的设备，其中所述第一和第三部分是用永久墨水印刷的。
10.如权利要求8所述的设备，其中所述第二层是热色的。
11.如权利要求8所述的设备，其中所述第二部分和所述第二层包括无色染料。
12.如权利要求11所述的设备，其中所述第二部分具有第一激活温度，而所述第二热色层具有第二激活温度。
13.如权利要求12所述的设备，其中由所述第二和第三部分形成暂时识别字符，而由所述第一和第三部分形成所述识别字符。
14.如权利要求12所述的设备，其中所述第一和第二激活温度处在约30至约200范围内。
15.如权利要求8所述的设备，其中所述基片包括基于半导体的封装。
16.一种方法包括用热色墨水把识别字符的几个部分印刷在多层贴片上；以及加热所述多层贴片，以便激活所述热色墨水，显露所述多层贴片的三维基体内的识别字符。
17.如权利要求16所述的方法，其中所述印刷步骤还包括把所述识别字符的几个部分分配在所述多层贴片的各个层当中。
18.如权利要求16所述的方法，其中还包括用热色墨水涂抹所述多层贴片中的至少一个层。
19.如权利要求18所述的方法，其中还包括把所述至少一个层的温度提高到激活温度。
20.如权利要求17所述的方法，其中还包括把所述多层贴片设置在基片上面。
21.如权利要求17所述的方法，其中所述印刷步骤还包括把热色墨水丝网印刷在所述多层贴片上。
22.如权利要求21所述的方法，其中所述印刷步骤还包括用非热色墨水印刷所述识别字符的几个部分。
23.一种方法包括把用永久墨水印刷的识别字符的第一部分和用热色墨水印刷的所述识别字符的第二部分重叠在多层贴片的第一热色层上；用永久墨水把所述识别字符的第三部分印刷在设置于所述第一热色层下面的第二层上；以及加热所述多层贴片，以便激活所述第二字符部分和热色层，显露所述多层贴片三维基体内的所述识别字符。
24.如权利要求23所述的方法，其中所述加热步骤还包括把所述多层的温度提高到对应于所述识别字符的所述第二部分的第一激活温度，以及对应于所述第一热色层的第二激活温度。
25.如权利要求24所述的方法，其中所述加热步骤还包括把由所述第一和第二部分形成的识别字符改变为由所述第一和第三部分形成的不同的识别字符。
26.如权利要求23所述的方法，其中还包括设置在所述第一彩色层上面的第二热色层。
27.一种方法包括用热色墨水把识别字符的几个部分印刷在贴片上；以及冷却所述贴片，以便激活所述热色墨水，显露所述贴片上的所述识别字符。
28.如权利要求27所述的方法，其中所述冷却步骤还包括使所述识别字符从透明的状态改变为可见的状态。
29.如权利要求27所述的方法，其中所述印刷步骤还包括用无色染料丝网印刷所述贴片。
30.如权利要求27所述的方法，其中所述冷却步骤还包括把所述识别字符从第一颜色改变为第二颜色。
全文摘要
通过利用包括热色和非热色墨水的组合的三维多层识别贴片，防止半导体封装上的识别标记被伪造。
文档编号H01L23/58GK1938852SQ200580010118
公开日2007年3月28日 申请日期2005年3月29日 优先权日2004年3月31日
发明者P·D·博伊德 申请人:英特尔公司