專利名稱：具有垂直形成的熱沉的層疊封裝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及層疊封裝，更具體涉及所有層疊半導(dǎo)體芯片均衡地向外部放 熱的層疊封裝。
背景技術(shù)：
響應(yīng)于電子設(shè)備朝微型化和多功能化的進(jìn)展，半導(dǎo)體封裝技術(shù)持續(xù)發(fā) 展。例如，微型化的增長已經(jīng)加速了尺寸接近芯片的尺寸的芯片級封裝的發(fā) 展。此外，多功能的增長已經(jīng)加速了將能夠執(zhí)行各種功能的若干芯片布置在 一個(gè)封裝內(nèi)的層疊封裝的發(fā)展。
半導(dǎo)體封裝發(fā)展以適應(yīng)于電子設(shè)備的增長的微型化和多功能，當(dāng)半導(dǎo)體
封裝安裝在所述設(shè)備上時(shí)，通常產(chǎn)生大量的熱量，其必須快速釋放到外部。 如果在半導(dǎo)體芯片內(nèi)產(chǎn)生的熱量沒有快速地被釋放，則半導(dǎo)體芯片的工作速 度減小。此外，由于所產(chǎn)生的熱量引起的內(nèi)部溫度上升會導(dǎo)致對半導(dǎo)體芯片
以輔助所產(chǎn)生的熱量的散逸。然而，在半導(dǎo)體封裝的上表面上形成這種熱沉 增大了半導(dǎo)體封裝的總厚度，由此降低了最后產(chǎn)品的價(jià)值。
此外，當(dāng)熱沉形成于層疊封裝的上表面上時(shí)，只有最上面的半導(dǎo)體芯片 內(nèi)產(chǎn)生的熱量才快速釋放。熱散逸效率從最上面半導(dǎo)體芯片到最下面半導(dǎo)體
芯片逐漸減??；因此，在其余半導(dǎo)體芯片內(nèi)產(chǎn)生的熱量無法與在最上面半導(dǎo) 體芯片內(nèi)產(chǎn)生的熱量一樣被快速釋放。由于幾乎所有在最下面半導(dǎo)體芯片內(nèi) 產(chǎn)生的熱量未被釋放，最下面半導(dǎo)體芯片可能受損傷或者半導(dǎo)體封裝的總體 性能可能被降低。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的實(shí)施例涉及一種層疊封裝，其中熱沉的形成并不增大該層疊封 裝的總厚度，且其中各個(gè)層疊半導(dǎo)體芯片中產(chǎn)生的熱量^^皮均衡地釋放。
在一個(gè)實(shí)施例中，層疊封裝包括基板，具有位于其上表面的連接焊墊
和位于其下表面的球焊盤；至少兩個(gè)半導(dǎo)體芯片，通過插入間隔物而層疊于 該基板上，且在對應(yīng)于該連接焊墊的位置定義有用于電連接的通孔；電連接
構(gòu)件，用于將該層疊半導(dǎo)體芯片和該基板相互電連接； 一對熱沉，形成為接 觸該層疊半導(dǎo)體芯片的側(cè)表面并沿垂直于該基板的方向延伸；以及外部連接 端子，附著到位于該基板的下表面上的該球焊盤。
該連接焊墊形成于該基板的上表面上，使得該連接焊墊鄰接兩個(gè)邊緣。
該間隔物小于該半導(dǎo)體芯片。
該層疊封裝還包括傳熱層，覆蓋將與該熱沉接觸的半導(dǎo)體芯片的表面， 以與熱沉接觸。該傳熱層沉積于各個(gè)半導(dǎo)體芯片的下表面上。
在各個(gè)半導(dǎo)體芯片的上表面上實(shí)施焊墊重布線，使得布線形成于通孔或
者通孔周圍的表面上。
該電連接構(gòu)件包括銅引腳。銅引腳插入層疊半導(dǎo)體芯片的通孔內(nèi)并連接 到基板的連接焊墊，由此相互電連接層疊半導(dǎo)體芯片和基板。
各個(gè)熱沉定義有位于與該層疊半導(dǎo)體芯片接觸的其側(cè)表面上的插入凹 槽，該半導(dǎo)體芯片分別插入該插入凹槽內(nèi)。此外，各個(gè)熱沉形成為在與上述 側(cè)表面相對的表面上具有多個(gè)分支。
該外部連接端子包括焊球。


圖1為根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的層疊封裝的剖面視圖。 圖2為根據(jù)本發(fā)明該實(shí)施例的層疊封裝的擴(kuò)展剖面視圖。 圖3為根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的層疊封裝的剖面視圖。
具體實(shí)施例方式
在本發(fā)明中，熱沉釋放層疊在半導(dǎo)體封裝內(nèi)的半導(dǎo)體芯片中所產(chǎn)生的熱 量。熱沉沿與基板垂直的方向延伸并接觸層疊半導(dǎo)體芯片的側(cè)表面。這種情 況下，由于熱沉沿與基板垂直的方向延伸，不會導(dǎo)致半導(dǎo)體封裝的厚度增加。 此外，由此熱沉接觸所有層疊的半導(dǎo)體芯片而不限于層疊在最上面的半導(dǎo)體 芯片，因此相同數(shù)量的熱量從各個(gè)半導(dǎo)體芯片釋放。
因此，本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例提供了一種層疊封裝，其具有優(yōu)良的熱散逸 特性同時(shí)維持纖細(xì)的配置，因此增大了最后產(chǎn)品的價(jià)值。因此可以實(shí)現(xiàn)具有
優(yōu)異熱性能的電子設(shè)備。
下面將參照附圖描述本發(fā)明的各種實(shí)施例。
圖1為根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的層疊封裝的剖面視圖，圖2為根據(jù)本發(fā) 明該實(shí)施例的層疊封裝的擴(kuò)展剖面視圖。
參考圖1和2,根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的層疊封裝100包括基板110、 位于基板10上的至少兩個(gè)半導(dǎo)體芯片120、用于相互電連接層疊半導(dǎo)體芯 片120和基板110的電連接構(gòu)件160、安裝成接觸層疊半導(dǎo)體芯片120的兩 個(gè)側(cè)表面的一對熱沉170、以及附著到基板110的下表面的外部連接端子 180。
基板IIO具有位于其上表面上的多個(gè)連接焊塾112和位于其下表面上的 多個(gè)球焊盤114。基板110在此具有將連接焊墊112和球焊盤114相互連接 的電路圖案(未示出)。連接焊墊112鄰近基板110的上表面上的兩個(gè)邊緣。
至少兩個(gè)，例如圖l和2所示三個(gè)半導(dǎo)體芯片120層疊在基板IIO的上 表面上，間隔物130夾置于兩個(gè)緊鄰的半導(dǎo)體芯片120之間。層疊半導(dǎo)體芯 片120定義有用于電連接的通孔150,通孔150鄰接半導(dǎo)體芯片120的兩個(gè) 邊緣并對應(yīng)于基板110的連接焊墊112。這里，在根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的 層疊半導(dǎo)體芯片120中，在半導(dǎo)體芯片120的上表面上實(shí)施重布線，使得布 線(未示出)形成于通孔150或者通孔150周圍的表面上。
間隔物130的尺寸小于半導(dǎo)體芯片120的尺寸。優(yōu)選地，各個(gè)間隔物130 尺寸為使得間隔物130可以置于兩個(gè)相對面向的通孔150之間。傳熱層140 沉積在與形成有接合焊墊(未示出)的上表面相對的各個(gè)層疊半導(dǎo)體芯片120 的下表面上，從而保護(hù)半導(dǎo)體芯片120并將半導(dǎo)體芯片120工作所必然產(chǎn)生 的熱量快速地傳遞到熱沉170。通過沉積特征為具有優(yōu)良熱導(dǎo)率的聚合物樹 脂至預(yù)定厚度，由此形成傳熱層140。
電連接構(gòu)件160包括銅引腳。電連接構(gòu)件160分別插入層疊半導(dǎo)體芯片 120的通孔150內(nèi)并連接到基板110的連接焊墊112。據(jù)此，電連接構(gòu)件160 電連接到層疊半導(dǎo)體芯片120以及基板110的連接焊墊112，由此相互電連 接層疊半導(dǎo)體芯片120和基板110。
熱沉170安裝在層疊半導(dǎo)體芯片120的兩側(cè)上，使得熱沉170接觸層疊 半導(dǎo)體芯片120的兩個(gè)側(cè)表面并沿與基板IIO垂直的方向延伸。此時(shí)，各個(gè) 熱沉170具有位于與層疊半導(dǎo)體芯片接觸的表面上的多個(gè)插入凹槽172。包 表面分別插入該插入凹槽172內(nèi)。 此外，各個(gè)熱沉170具有位于與層疊半導(dǎo)體芯片120相對的表面上的多個(gè)分 支，用于改善熱沉170的熱散逸能力。插入凹槽172具有特定深度，使得熱 沉170可以最大程度接近電連接構(gòu)件160而不與其接觸，但與包括傳熱層140 的層疊半導(dǎo)體芯片120的側(cè)表面接觸。因此，當(dāng)包括傳熱層140的層疊半導(dǎo) 體芯片120插入熱沉170的插入凹槽172時(shí)，熱沉170與包括傳熱層140的 層疊半導(dǎo)體芯片120接觸。由于熱沉170與所有半導(dǎo)體芯片120接觸，在半 導(dǎo)體芯片120內(nèi)產(chǎn)生的熱量可以被均衡地釋放。
外部連接端子180作為用于外部電路的安裝區(qū)域，且優(yōu)選地包括焊球。 外部連接端子180分別附著到位于基板110下表面上的球焊盤114。
在如上所述根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的層疊封裝中，熱沉沿與基板垂直的 方向延伸同時(shí)接觸層疊半導(dǎo)體芯片的側(cè)表面。因此，熱沉的安裝不會導(dǎo)致層 疊封裝的總厚度增大。具體而言，熱沉安置成與層疊半導(dǎo)體芯片接觸，這可 以實(shí)現(xiàn)所產(chǎn)生的熱量通過熱沉均衡地釋放。
因此，本發(fā)明維持薄配置的層疊封裝并改善了層疊封裝的熱性能，由此 實(shí)現(xiàn)了具有優(yōu)異熱性能的緊湊的多功能電子設(shè)備。
圖3為根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的層疊封裝的剖面視圖。參考圖3,根據(jù) 本發(fā)明該實(shí)施例的層疊封裝300包括基板310、層疊在基板310上的至少兩 個(gè)層疊封裝單元300a、安裝成接觸層疊封裝單元300a的兩個(gè)側(cè)表面的一對 熱沉370、以及附著到基板310下表面的外部連接端子380。
層疊封裝單元300a包括圖案帶390，以及通過凸塊396倒裝片接合到圖 案帶390的上表面和下表面的半導(dǎo)體芯片320。半導(dǎo)體芯片320在其上表面 上具有接合焊墊322，由特征為具有優(yōu)良熱導(dǎo)率的聚合物樹脂制成的傳熱層 340沉積在其下表面上。圖案帶390在其上表面和下表面上具有第一和第二 凸塊焊盤392和394。此外，圖案帶390中具有用于相互電連接第一和第二 凸塊焊盤392和394的電路圖案(未示出)。凸塊396將半導(dǎo)體芯片320的 接合焊墊322電連接且物理連接到圖案帶390的第一和第二凸塊焊盤392和 394。
熱沉370安裝成接觸層疊半導(dǎo)體封裝單元300a的兩個(gè)側(cè)表面。熱沉370 安裝成使得該熱沉沿與基板310垂直的方向延伸并接觸層疊封裝單元300a 的所有半導(dǎo)體芯片320。與上述實(shí)施例相似，各個(gè)熱沉370具有位于與半導(dǎo)
體芯片320接觸的其側(cè)面上的多個(gè)插入凹槽372,其中包括傳熱層340的層 疊半導(dǎo)體芯片320分別插入該插入凹槽372。各個(gè)熱沉370還具有位于半導(dǎo) 體芯片320的相對表面上的多個(gè)分支374,用于改善熱沉370的熱散逸能力。
此外，盡管未在圖3中示出，圖案帶390具有連接到第一和第二凸塊焊 盤392和394的接合手指(未示出)。這些接合手指通過金屬布線(未示出) 電連接到基板310的連接焊墊(未示出)。
外部連接端子380優(yōu)選包括焊球并附著到形成于基板310下表面上的球 焊盤314。
在如上所述根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例中，無需在各個(gè)層疊封裝單元300a 的半導(dǎo)體芯片320內(nèi)定義用于電連接的通孔，由此無需重布線焊墊。此外， 由于圖案帶和金屬布線用做半導(dǎo)體芯片和基板之間的電連接，因此不需要例 如銅引腳的構(gòu)件。
類似地，在如上所述根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的層疊封裝中，由于熱沉沿 與基板垂直的方向延伸而且保持與層疊半導(dǎo)體芯片的側(cè)表面接觸，因此熱沉 的安裝不會增大層疊封裝的厚度。因此可以從各個(gè)半導(dǎo)體芯片均衡地釋放熱量。
因此本發(fā)明確保了薄配置的層疊封裝同時(shí)改善了層疊封裝的熱性能，由 此實(shí)現(xiàn)了具有優(yōu)異熱性能的電子設(shè)備。
盡管已經(jīng)出于說明目的描述了本發(fā)明的具體實(shí)施例，但是本領(lǐng)域技術(shù)人 員應(yīng)該理解，在不背離由權(quán)利要求所揭示的本發(fā)明的范圍和精神的情況下可 以進(jìn)行各種改進(jìn)、添加和—務(wù)代。
本申請主張于2006年6月29日提交的韓國專利申請No. 10-2006-0059815和2006年 12月 21日提交的韓國專利申請 No. 10-2006-132019的優(yōu)先權(quán)，其全部內(nèi)容于此引入作為參考。
權(quán)利要求
1.一種層疊封裝，包括基板，具有位于其上表面上的連接焊墊和位于其下表面上的球焊盤；至少兩個(gè)半導(dǎo)體芯片，通過插入間隔物而層疊于所述基板上，且在對應(yīng)于所述連接焊墊的位置定義有用于電連接的通孔；電連接構(gòu)件，用于將所述層疊半導(dǎo)體芯片和所述基板相互電連接；一對熱沉，形成為接觸所述層疊半導(dǎo)體芯片的側(cè)表面并沿垂直于所述基板的方向延伸；以及外部連接端子，附著到位于所述基板的下表面上的所述球焊盤。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1的層疊封裝，其中所述連接焊墊鄰近所述基板的上 表面的兩個(gè)邊緣。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1的層疊封裝，其中所述間隔物小于所述半導(dǎo)體芯片。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1的層疊封裝，還包括傳熱層，覆蓋將與所述熱沉接觸的所述半導(dǎo)體芯片的表面。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4的層疊封裝，其中所述傳熱層沉積于各個(gè)半導(dǎo)體芯 片的下表面上。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1的層疊封裝，其中在各個(gè)半導(dǎo)體芯片的上表面上實(shí) 施焊墊重布線，使得布線形成于所述通孔或者通孔周圍的表面上。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1的層疊封裝，其中所述電連接構(gòu)件包括銅引腳。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7的層疊封裝，其中所述銅引腳插入所述層疊半導(dǎo)體 芯片的通孔內(nèi)并接觸所述基板的連接焊墊。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8的層疊封裝，其中所述銅引腳分別插入所述層疊半 導(dǎo)體芯片的通孔，電連接到所述層疊半導(dǎo)體芯片和所述基板的連接焊墊，并 相互電連接所述層疊半導(dǎo)體芯片和所述基板。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1的層疊封裝，其中各個(gè)熱沉定義有位于與所述層疊 半導(dǎo)體芯片接觸的其側(cè)表面上的插入凹槽，所述半導(dǎo)體芯片分別插入所述插 入凹槽內(nèi)。
11. 根據(jù)權(quán)利要求10的層疊封裝，其中各個(gè)熱沉形成為在與上述側(cè)表 面相對的表面上具有多個(gè)分支。
12. 根據(jù)權(quán)利要求1的層疊封裝，其中所述外部連接端子包括焊球。
全文摘要
一種層疊封裝，包括基板，具有位于其上表面的連接焊墊和位于其下表面的球焊盤；至少兩個(gè)半導(dǎo)體芯片，通過插入間隔物而層疊于所述基板上，且在對應(yīng)于所述連接焊墊的位置定義有用于電連接的通孔；電連接構(gòu)件，用于將所述層疊半導(dǎo)體芯片和所述基板相互電連接；一對熱沉，形成為接觸所述層疊半導(dǎo)體芯片的側(cè)表面并沿垂直于所述基板的方向延伸；以及外部連接端子，附著到位于所述基板的下表面上的所述球焊盤。
文檔編號H01L23/488GK101097906SQ20071008840
公開日2008年1月2日 申請日期2007年3月22日 優(yōu)先權(quán)日2006年6月29日
發(fā)明者李荷娜, 梁勝宅 申請人:海力士半導(dǎo)體有限公司