專利名稱：Ic封裝體、堆疊式ic封裝器件及制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及多種IC封裝類型，包括球柵陣列(BGA)封裝。根據(jù)本發(fā)明的一方面，改造后的第一 IC封裝體外露出多個互連接觸焊盤 (interconnect contact pads)。第一封裝體上堆疊有一個BGA封裝體。在一 實(shí)施例中，安裝在BGA封裝體下表面的焊球連接到互連構(gòu)件(interconnect members),該互連構(gòu)件可觸及(accessible)第一 IC封裝體的上表面。根據(jù)本發(fā)明的一方面，IC封裝體包括帶有晶粒接觸焊盤的IC晶粒。IC 晶粒封裝在密封材料如塑封材料中。IC封裝體還包括互連構(gòu)件，該互連構(gòu)件 電連接于晶粒接觸焊盤上的IC晶粒，從而在IC封裝體的外表面形成互連接觸 焊盤。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，IC封裝體包括安裝在基片第一表面的IC晶粒。 IC封裝體還包括電連接于基片第一表面的互連構(gòu)件。IC晶粒和互連構(gòu)件密封 在密封材料中。互連構(gòu)件的頂部未被密封材料密封，從而在IC封裝體的外表 面形成互連接觸焊盤。根據(jù)本發(fā)明的再一方面，密封材料中形成一凹腔，在該凹腔處互連接觸焊 盤外露。根據(jù)本發(fā)明的一方面，第一 IC封裝體包括晶粒、 一個或多個互連接構(gòu)件、 基片、用于密封晶粒和互連構(gòu)件的密封材料。第一IC封裝體通過互連構(gòu)件電 連接于第二 IC封裝體。根據(jù)本發(fā)明的一方面， 一種IC封裝體的制造方法，包括以下步驟將IC 晶粒貼裝到基片上，將互連構(gòu)件電連接至晶粒和/或基片，通過焊線鍵合工藝 將晶粒電連接至基片，密封封裝體，且使至少一部分互連構(gòu)件的至少一部分外 露。根據(jù)本發(fā)明的一方面，通過移除一整層密封材料使互連構(gòu)件外露。另一方 面，通過在密封材料中形成凹腔而使互連構(gòu)件外露。根據(jù)本發(fā)明的一方面， 一種進(jìn)行PoP (Package on Package)堆疊的方法。 包括以下步驟利用晶粒粘合材料將IC晶粒貼裝到基片的第一表面上。將互 連構(gòu)件電連接至晶粒和/或基片的第一表面。采用焊線鍵合工藝將晶粒電連接 至基片。在本方法中，形成第一IC封裝體。將第一封裝體密封在密封材料中。 使互連構(gòu)件至少部分外露。將第二 IC封裝體安裝到第一 IC封裝體上。根據(jù)本發(fā)明的一方面，提供一種集成電路(IC)封裝體，包括 帶有多個接觸焊盤的IC晶粒； 連接于所述多個接觸焊盤的多個互連構(gòu)件；密封所述IC晶粒和互連構(gòu)件的密封材料，其使得每個互連構(gòu)件的接觸面 在密封材料的表面均可觸及(accessible)。在本發(fā)明的IC封裝體中，所述每個互連構(gòu)件都是截去頂部的焊球。在本發(fā)明的IC封裝體中，所述密封材料的表面有一凹腔，在所述凹腔內(nèi) 每個互連構(gòu)件的接觸表面均可觸及(accessible)。在本發(fā)明的IC封裝體中，還包括基片，其第一表面安裝有IC晶粒；第二組多個互連構(gòu)件其中所述基片的第一表面設(shè)有多個接觸焊盤；其中所述第二組互連構(gòu)件中的每一個都與所述基片第一表面上的多個接 觸焊盤中對應(yīng)的一個接觸焊盤相連接；其中所述密封材料將第二組互連構(gòu)件密封住,并使第二組互連構(gòu)件中的每 一個互連構(gòu)件的接觸表面在密封材料的表面均可觸及(accessible)。在本發(fā)明的IC封裝體中，所述多個互連構(gòu)件中的每一個互連構(gòu)件均包含 金屬材料。在本發(fā)明的IC封裝體中，所述金屬材料包括金、銅、鋁、銀、鎳、錫或
在本發(fā)明的IC封裝體中，所述多個互連構(gòu)件中的每一個互連構(gòu)件均包含 導(dǎo)熱環(huán)氧材料。在本發(fā)明的ic封裝體中，所述多個互連構(gòu)件中的每一個互連構(gòu)件均包含 由鍵合材料(bonding腿terial)包裹的內(nèi)核材料。在本發(fā)明的IC封裝體中，所述多個互連構(gòu)件中的每一個互連構(gòu)件均包含 導(dǎo)電柱。根據(jù)本發(fā)明的一方面，提供一種堆疊式IC封裝器件，包括 第一IC封裝體，其包括帶有多個接觸焊盤的IC晶粒連接于所述多個接觸焊盤的多個互連構(gòu)件；密封所述IC晶粒和互連構(gòu)件的密封材料，其使得每個互連構(gòu)件的接 觸面在密封材料的表面均可觸及(accessible);及 通過第一 IC封裝體的多個互連構(gòu)件連接到所述第一 IC封裝體的第二 IC 封裝體。在本發(fā)明的堆疊式IC封裝器件中，所述密封材料的表面有一凹腔，在所 述凹腔內(nèi)每個互連構(gòu)件的接觸表面均可觸及(accessible); 其中所述第二 IC封裝體至少有一部分布置在所述凹腔內(nèi)。 在本發(fā)明的堆疊式IC封裝器件中,每一個互連構(gòu)件均為截去頂部的焊球。 在本發(fā)明的堆疊式IC封裝器件中，第一 IC封裝體還包括 基片，其第一表面安裝有IC晶粒； 第二組多個互連構(gòu)件；其中所述基片的第一表面設(shè)有多個接觸焊盤；其中所述第二組互連構(gòu)件中的每一個都與所述基片第一表面上的多個接 觸焊盤中對應(yīng)的一個接觸焊盤相連接；其中所述密封材料將第二組互連構(gòu)件密封住,并使第二組互連構(gòu)件中的每 一個互連構(gòu)件的接觸表面在密封材料的表面均可觸及(accessible);
其中所述第二 ic封裝體通過第二組多個互連構(gòu)件連接至第一 IC封裝體。 在本發(fā)明的堆疊式ic封裝器件中，所述第二 IC封裝體還包括貼裝在第二IC封裝體底部的多個焊球；其中，多個焊球中的每一個焊球都連接于所述多個互連構(gòu)件中對應(yīng)的一個 互連構(gòu)件的接觸表面。在本發(fā)明的堆疊式ic封裝器件中，所述多個互連構(gòu)件中的每一個互連構(gòu)件均包含金屬材料。在本發(fā)明的堆疊式IC封裝器件中，所述金屬材料包括金、銅、鋁、銀、鎳、錫或金屬合金。在本發(fā)明的堆疊式ic封裝器件中，所述多個互連構(gòu)件中的每一個互連構(gòu)件均包含導(dǎo)熱環(huán)氧材料。在本發(fā)明的堆疊式ic封裝器件中，所述多個互連構(gòu)件中的每一個互連構(gòu)件均包含由鍵合材料(bonding material)包裹的內(nèi)核材料。在本發(fā)明的堆疊式IC封裝器件中，所述多個互連構(gòu)件中的每一個互連構(gòu) 件均包含導(dǎo)電柱。根據(jù)本發(fā)明的一方面，提供一種制造IC封裝體的方法，包括(a) 將IC晶粒貼裝在基片的第一表面上，所述晶粒帶有多個接觸焊盤；(b) 將多個互連構(gòu)件連接至所述多個接觸焊盤；(c) 使用至少一條焊線將晶粒連接于基片；(d) 將晶粒和多個互連構(gòu)件密封在密封材料中(e) 至少部分地裸露出多個互連構(gòu)件以使每個互連構(gòu)件的接觸面在密封 材料的表面均可觸及(accessible)。本發(fā)明的制造IC封裝體的方法還包括(f) 將多個焊球安裝于所述基片的第二表面。 本發(fā)明的制造IC封裝體的方法還包括 移除一層密封材料。本發(fā)明的制造IC封裝體的方法還包括
在密封材料中形成一凹腔。在本發(fā)明的制造IC封裝體的方法中先執(zhí)行步驟(C),再執(zhí)行步驟(b)。 在本發(fā)明的制造IC封裝體的方法中先執(zhí)行步驟(b),再執(zhí)行步驟(C)。根據(jù)本發(fā)明的一方面，提供一種制造堆疊式IC封裝器件的方法，包括(a) 制造第一封裝體，包括(1) 將IC晶粒貼裝在基片的第一表面上，所述晶粒帶有多個接觸焊盤；(2) 將多個互連構(gòu)件連接至所述多個接觸焊盤；(3) 使用至少一條焊線將晶粒連接到基片上；(4) 將晶粒和互連構(gòu)件密封在密封材料中(5) 至少部分裸露出多個互連構(gòu)件以使每個互連構(gòu)件的接觸面在密封 材料的表面均可觸及(accessible);(b) 通過第一 IC封裝體的多個互連構(gòu)件將第二 IC封裝體連接至第一 IC 封裝體上。本發(fā)明的制造堆疊式IC封裝器件的方法還包括 (6)將多個焊球安裝于所述基片的第二表面。在本發(fā)明的制造堆疊式IC封裝器件的方法中，步驟(a)(5)還包括移除 一層密封材料。在本發(fā)明的制造堆疊式IC封裝器件的方法中，步驟(a)(5)還包括在密 封材料中形成一凹腔。在本發(fā)明的制造堆疊式IC封裝器件的方法中，先執(zhí)行步驟(a)(3〉，再執(zhí) 行步驟(a)(2)。在本發(fā)明的制造堆疊式IC封裝器件的方法中，先執(zhí)行步驟(a)(2)，再執(zhí) 行步驟(a) (3)。在本發(fā)明的制造堆疊式IC封裝器件的方法中，第二封裝體具有貼裝在第 二 IC封裝體底面的多個焊球，其中步驟(b)包括將多個焊球中的每一個焊球都連接至所述多個互連構(gòu)件中對應(yīng)的一個互
連構(gòu)件的接觸表面。根據(jù)本發(fā)明的一方面，提供一種IC封裝體，包括 基片，其第一表面設(shè)置有多個接觸焊盤； 安裝在所述基片第一表面的IC晶粒； 連接于所述多個接觸焊盤的多個互連構(gòu)件；密封所述IC晶粒和互連構(gòu)件的密封材料，其使得每個互連構(gòu)件的接觸面在密封材料的表面均可觸及(accessible)。在本發(fā)明的IC封裝體中，所述每個互連構(gòu)件都是截去頂部的焊球。 在本發(fā)明的IC封裝體中，所述多個互連構(gòu)件中的每一個互連構(gòu)件均包含金屬材料。在本發(fā)明的IC封裝體中，所述金屬材料包括金、銅、鋁、銀、鎳、錫或 金屬合金。在本發(fā)明的IC封裝體中，所述多個互連構(gòu)件中的每一個互連構(gòu)件均包含 導(dǎo)熱環(huán)氧材料。在本發(fā)明的IC封裝體中，所述多個互連構(gòu)件中的每一個互連構(gòu)件均包含 由鍵合材料(bonding material)包裹的內(nèi)核材料。根據(jù)本發(fā)明的一方面，提供一種制造IC封裝體的方法，包括(a) 將IC晶粒貼裝在基片的第一表面上，所述基片的第一表面帶有多個接 觸焊盤；(b) 將多個互連構(gòu)件連接至所述多個接觸焊盤；(c) 使用至少一條焊線將晶粒連接到基片；(d) 將晶粒和多個互連構(gòu)件密封在密封材料中(e) 至少部分地裸露出多個互連構(gòu)件以使每個互連構(gòu)件的接觸面在密封 材料的表面均可觸及(accessible)。在下面將要進(jìn)行的對本發(fā)明的詳細(xì)描述中，上述和其它部件、優(yōu)勢和特征
將變得更加明顯。應(yīng)注意的是，發(fā)明內(nèi)容和摘要部分可能使用一個或多個實(shí)施 例，但并未列出發(fā)明人可能補(bǔ)充的有關(guān)本發(fā)明的全部示范性實(shí)施例


圖1所示為傳統(tǒng)塑膠球柵陣列(PBGA)封裝的示意圖；圖2A和2B分別是圖1所示PBGA IC封裝的俯視圖和側(cè)視圖圖3A和3B分別是傳統(tǒng)密間距球柵陣列(FBGA) IC封裝的剖面圖和截面圖；圖4A和4B為傳統(tǒng)PoP (Package on Package)堆疊式IC器件的截面圖；圖5A-5D是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的帶有互連構(gòu)件的FBGA IC封裝體的示意圖；圖6A~6D是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的帶有互連構(gòu)件的FBGA IC封裝體的截面示 意圖；圖7A-7D是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的PoP堆疊式IC封裝體的截面示意圖； 圖8A和8B是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的PoP堆疊式IC封裝體的截面示意圖； 圖9A和9B是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的PoP堆疊式IC封裝體的截面示意圖； 圖10是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例制造IC封裝體流程的示意圖 圖IIA-IIH根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例，在各個制造階段的IC封裝體的示意圖。 以下將參照附圖結(jié)合實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)描述。附圖中，相同的附圖標(biāo)記在各幅附圖中用于表示相同的或功能相似的部件。另外，附圖標(biāo)記最左邊的數(shù)字用于標(biāo)識該附圖標(biāo)記首次出現(xiàn)的那幅附圖的編號。
具體實(shí)施方式
本文描述了有關(guān)IC器件封裝技術(shù)的方法、系統(tǒng)和裝置。更具體地說，描 述了在IC封裝中有關(guān)封裝體與封裝體互連的方法、系統(tǒng)和裝置，以改進(jìn)IC 封裝。本說明書中提及的"一個實(shí)施例"、"實(shí)施例"、"示例性實(shí)施例"等等指的 是所描述的實(shí)施例可能包括某特定特征、結(jié)構(gòu)或特點(diǎn)，但是并不是每一個實(shí)施
例都必定包括該特定特征、結(jié)構(gòu)或特點(diǎn)。此外，這些短語不一定指的是同一個 實(shí)施例。還有，當(dāng)結(jié)合某一實(shí)施例描述某特定特征、結(jié)構(gòu)或特點(diǎn)時，無論是否 明確說明，可以認(rèn)為本領(lǐng)域的技術(shù)人員能夠?qū)⑦@些特定特征、結(jié)構(gòu)或特點(diǎn)結(jié)合 到其它實(shí)施例中。本說明書公開了結(jié)合有本發(fā)明特征的一個或多個實(shí)施例。所公開的實(shí)施例 僅僅是對本發(fā)明的舉例，本發(fā)明的范圍不局限于所公開的實(shí)施例，而由本申請 的權(quán)利要求來定義。此外，需要理解的是，本文中所使用的與空間方位有關(guān)的描述(例如"上 面"、"下面"、"左邊"、"右邊"、"向上"、"向下"、"頂部"、"底部"等)僅僅 是出于舉例解釋的目的，本申請中所介紹的結(jié)構(gòu)的實(shí)際實(shí)現(xiàn)可以具有各種不同 的方位或方式。在一實(shí)施例中,封裝體與封裝體互連結(jié)構(gòu)為第一封裝體的晶粒提供了透過第一 IC封裝體的密封材料實(shí)現(xiàn)與第二 IC封裝體電連接的扭帶?；ミB結(jié)構(gòu)提供 了互連接觸焊盤以連接第二 IC封裝體的焊球。用于連接第二 IC封裝體底部焊 球陣列的第一 ic封裝的互聯(lián)構(gòu)件陣列為一個互聯(lián)接觸焊盤陣列。第一 IC封裝 體的這種互連構(gòu)件陣列在第一 IC封裝體與第二 IC封裝體的電接線端之間提供 了較短的互連路徑。第一和第二 IC封裝體組合起來構(gòu)成了具有可容納至少兩 個IC晶粒的結(jié)構(gòu)緊湊的第三IC封裝體。傳統(tǒng)IC晶粒的密封工藝如圍堰填充(dam and fill)(球形頂部glob top)、 塑封帽注入塑封(轉(zhuǎn)移塑封)、以及基片條或板過塑封(塑封材料覆蓋住封裝 體基片的邊緣)等都可用于第一和第二封裝體。本發(fā)明的實(shí)施例可應(yīng)用于許多 現(xiàn)有封裝技術(shù)，包括球柵陣列(BGA)封裝(例如精細(xì)間距BGA(FBGA)、塑膠BGA (PBGA))、柵格陣列(LGA)封裝、和導(dǎo)線架式封裝。此外，不同封裝類型都 可進(jìn)行堆疊以構(gòu)成改進(jìn)型IC封裝，包括將導(dǎo)線架式封裝體堆疊在BGA封裝體 上、將BGA封裝體堆疊在導(dǎo)線架式封裝體上、及其它各種組合方式。雖然說明 書的詳細(xì)描述中采用了第一和第二封裝體這種術(shù)語，但本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)當(dāng) 知曉，第二封裝體可能是另一個"第二封裝體"的"第一封裝體"等。如此， 在實(shí)施例中，堆疊可以包括兩個或多個IC封裝體在內(nèi)的若干個堆疊的IC封裝 體。傳統(tǒng)ic封裝PBGA和FBGA封裝都是傳統(tǒng)IC封裝的例子。PoP (Package on Package) 堆疊式IC封裝亦稱為"封裝體可堆疊式超薄精細(xì)間距球柵陣列(PSvFBGA)"。 參見Dreiza等人所著"I即lement Stacked Package-on-Package Designs"(http:〃www.eetasia.com/ARTICLES/2005OCT/B/2005OCT17 EDA MFG A.pdf)(下文簡稱Dreiza),此處全文引用其內(nèi)容。圖4A-4B所示為堆疊式PSvFBGA封裝的示意圖。圖4A 示出了堆疊式IC封裝體400的示意圖。如圖4A所示，堆疊式封裝體400包括 封裝體與封裝體互連結(jié)構(gòu)，其是將在上BGA封裝體430安裝到下BGA封裝體 440的基片410上而構(gòu)成的。上、下BGA封裝體430、 440是超精細(xì)間距BGA 封裝體。下封裝體440基片110的上表面外露有平面焊盤420,以便為上BGA封裝 體430下表面的焊球108提供接觸面。外露的平面焊盤420位于基片110上表 面的外圍，其圍繞著下封裝體440上表面的塑封材料112?？梢圆捎脗鹘y(tǒng)的回 流焊表面安裝工藝將上封裝體430貼裝到下封裝體440上。圖幼所示的堆疊式封裝體450包括封裝體與封裝體互連結(jié)構(gòu)，其是將在 上BGA封裝體480安裝到下BGA封裝體490的基片410上而構(gòu)成的。上、下 BGA封裝體480、490是超精細(xì)間距BGA封裝。由于下封裝體490的IC晶粒406 處于穿透封裝體490基片410所開設(shè)的一個窗口內(nèi)，因而堆疊式IC封裝450 的整體封裝堆疊高度減小。然而在這種配置中，下封裝體490的晶粒406尺寸受到限制。如圖4A所 示，上封裝體430和下封裝體440之間的互連是通過下封裝體440基片410 的外圍區(qū)域(塑封材料U2外部)實(shí)現(xiàn)的。下封裝體440的IC晶粒406和焊線 114必須采用塑封材料112密封住。這樣，塑封帽的尺寸必須精心設(shè)計，以防 止塑封材料112覆蓋或污染外露的平面焊盤420。塑封帽的空腔必須小于基片 410。這樣，下IC封裝體440必須與PBGA (如圖2A-2B)相似，而不能是基片 410的外圍被塑封材料U2覆蓋那樣的過度塑封類型(例如圖3A-3B的FBGA封
裝體300)。這樣下封裝體440的晶粒406的尺寸受到限制，以使晶粒406和 焊線114都置于塑封材料112中，而塑封材料112的尺寸必須使基片410的外
周裸露o
此外，在一些情形下，通過為上封裝體和下封裝體選用相同尺寸和類型的 封裝(即完全相同的結(jié)構(gòu)、晶粒尺寸、基片和/或晶粒托盤結(jié)構(gòu)等)而使上封裝 體和下封裝體之間的機(jī)械應(yīng)力最小化是有益的。在這種配置情況下，上、下封
裝體是PBGA封裝或類似的封裝類型，晶粒尺寸與基片尺寸之比很小(poor)。 傳統(tǒng)堆疊式IC封裝缺少一種對于給定的下封裝體尺寸能使晶粒尺寸最大化的 互連結(jié)構(gòu)。將在下一節(jié)描述的本發(fā)明的實(shí)施例，能夠使堆疊中的下封裝體的晶 粒尺寸增大。
FBGA封裝(如以上所討論，例如圖3A-3B所示的封裝體300)具有更好的晶 粒與基片尺寸比及更薄的塑封模。這樣，堆疊式FBGA封裝可以減小整體占用 面積(footprint)和整體堆疊高度(或在給定的髙度下堆疊更多的封裝體)。 因此，期望有一種堆疊FBGA封裝的方法。將在下一節(jié)描述的本發(fā)明的實(shí)施例， 能夠?qū)BGA封裝進(jìn)行堆疊。
另外,許多應(yīng)用需要在IC芯片之間進(jìn)行高速和高帶寬信令傳輸(例如集成 了高速語音、數(shù)據(jù)和視頻功能的3G無線通信)。為支持這些應(yīng)用，需要降低堆 疊的封裝體之間的互連電阻抗。因而，期望在PoP堆疊結(jié)構(gòu)中使晶粒與封裝體 的互連更加直接。將在下一節(jié)描述的本發(fā)明的實(shí)施例，能夠使堆疊中的晶粒與 封裝體更直接地互連。
過度塑封區(qū)域陣列封裝(諸如FBGA和平面柵(LGA)封裝)在封裝體的上表 面沒有電信號互連端子。某些類型的導(dǎo)線架式封裝也存在相同的問題，諸如方 形扁平無引線封裝(QFN)(也稱為微引線架封裝(MLP、 MLF)、塑膠無引線芯片 托盤(PLCC)封裝、及纖薄陣列塑膠(TAPP)封裝。因而，這些封裝類型的上面不 能夠堆疊其它封裝體。因此，需要一種堆疊過度塑封封裝體的方法。將在下一 節(jié)描述的本發(fā)明的實(shí)施例，能夠進(jìn)行這種堆疊。
互連構(gòu)件的實(shí)例
在一個實(shí)施例中，多個互連構(gòu)件使能實(shí)現(xiàn)PoP互連，以將第二IC封裝體 堆疊在第一封裝體上面?；ミB構(gòu)件可以是導(dǎo)電球體(例如焊球)、塊、結(jié)、或其 它規(guī)則和/或不規(guī)則體/材料，以透過第一 IC封裝體的密封材料進(jìn)行電連接。
附圖中，互連構(gòu)件都采用球形來表示，如焊球。但是，互連構(gòu)件的這種表 示法只是出于舉例說明的目的，本發(fā)明不限于此。在本發(fā)明的不同實(shí)施例中， 任意形狀的任意導(dǎo)電材料都可以當(dāng)作互連構(gòu)件。例如，作為一種選擇，互連構(gòu) 件可以是導(dǎo)電柱和/或針。該導(dǎo)電柱和/或針可以在加注密封材料之前或之后形 成。例如，如果在加注密封材料之后形成，要在密封材料上打孔，再將金屬或 其它導(dǎo)電材料(液態(tài)、氣態(tài)或固態(tài)形式)插入孔中，以形成導(dǎo)電柱和/或針。另 外，除焊球以外，互連構(gòu)件還可以是由其它金屬材料(如銅、鋁、金、鎳、錫、 銀或金屬混合物/合金)制成的球狀體。
此外，在一個實(shí)施例中，球體的內(nèi)核可由第一種材料制成，而外殼由第二 種材料制成。例如，內(nèi)核-外殼結(jié)構(gòu)的球體可以是銅質(zhì)內(nèi)核，外殼由焊料制成。 在一個實(shí)施例中，互連構(gòu)件是在一種內(nèi)核材料外面覆蓋鍵合(bonding)材料， 諸如可將熱互連構(gòu)件與接觸焊盤機(jī)械鍵合到一起的焊料、金、銀、環(huán)氧、或其 它連接材料。
在實(shí)施例中，互連構(gòu)件透過密封材料伸出。在一個實(shí)施例中，互連構(gòu)件是 被切去頂端的。例如，密封材料的上面一層(或上面一層的一部分)被從下IC 封裝體上移除，此過程中互連構(gòu)件的頂部也被切除。用這種方式，互連構(gòu)件得 以外露，在封裝體的外表面形成相對一致的互連接觸焊盤的陣列。這些互連接 觸焊盤可用于與第二IC封裝體進(jìn)行互連。在一個實(shí)施例中，多個互連構(gòu)件安 裝在IC晶粒的上表面。在另一實(shí)施例中，多個互連構(gòu)件安裝在封裝體基片的 上表面。
以下將詳細(xì)描述本發(fā)明的示例性實(shí)施例。 互連接觸焊盤的實(shí)施例
圖5A-5D示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的IC封裝體示意圖。圖5A為FBGA封 裝體500切掉一部分后的透視圖。在封裝體500中，IC晶粒102由多個焊線
114電連接到基片110上表面的導(dǎo)電體(例如跡線(trace)、鍵合手指等)?；?片IIO上表面的導(dǎo)電體通過基片110(例如通過一個或多個導(dǎo)電和/或非導(dǎo)電層) 電耦合到基片110下表面的焊球焊盤(solder ball pads)上。此外，基片110 的上和/或下表面可能部分地被非導(dǎo)電材料(如防焊材料)覆蓋，以防止上和/ 或下表面的所選擇導(dǎo)電物發(fā)生短路等。基片110上表面與焊線114連接的導(dǎo)電 體未被非導(dǎo)電材料覆蓋。焊球108與焊球焊盤相連接，且與電路板(如印刷電 路板(PBC)或印刷線路板，圖5A-5D中未示出)相連。
如圖5A所示，晶粒102的上表面具有多個接觸焊盤502。圖5B為FBGA 封裝體500切掉一部分后的透視圖，可見互連構(gòu)件508。在圖5B中，互連構(gòu) 件508貼裝在相應(yīng)的接觸焊盤502上。在一個實(shí)施例中，晶粒102可能有任意 數(shù)量的接觸焊盤502,每一個都用于連接一個互連構(gòu)件508。接觸焊盤502電 連接于晶粒102的電信號，包括輸入/輸出信號、電源信號、接地信號等。密 封材料512將封裝體500密封起來。在圖5B-5D所示的實(shí)施例中，互連構(gòu)件 508完全被密封材料512覆蓋。密封材料512可以是用于IC封裝的任意類型 的密封材料，如本文中其它部分所描述或已知的密封材料包括環(huán)氧、塑封混合 物等。
圖5C和5D分別示出了 FBGA封裝體550切掉一部分后的透視圖和FBGA 封裝體550的透視圖。除了密封材料512未將互連構(gòu)件508的上表面504密封 住之外，封裝體550與封裝體500相似。在一個實(shí)施例中，密封材料512的上 面一層被移除以使互連構(gòu)件508的上表面504外露。在該實(shí)施例中，互連構(gòu)件 508的頂部被切掉，以形成平坦外露的互連構(gòu)件508表面504，并且表面504 與密封材料512的上表面平齊。表面504也可稱為"電接觸焊盤"或"互連接 觸焊盤"。封裝體550的外露表面504可使封裝體550外的器件電連接(例如信 號、接地或電源)到晶粒102。有各種方法可將嵌在封裝體密封材料內(nèi)的球狀 體截去頂部(truncate),包括下面將討論的方法。圖5D示出了完整封裝體550 的外觀圖。在密封材料512的外表面可見互連接觸焊盤504。
在一個實(shí)施例中，封裝體550的外露表面504可用于封裝體-封裝體的電 互連，以形成堆疊的IC封裝。包括IC封裝體、電感、電容、電阻、三極管、
二極管等在內(nèi)的許多電子元器件都能夠通過表面(接觸焊盤)504電連接到封 裝體550。
在一個實(shí)施例中，互連構(gòu)件508被截去頂部?？墒褂酶鞣N工藝在移除一層 密封材料512的同時截去互連構(gòu)件508的頂部，諸如打磨(grinding)、刳刨 (routing)、其它表面加工方法和化學(xué)刻蝕工藝。
圖6A-6C是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的IC封裝體。圖6A所示的封裝體600中， 互連構(gòu)件508貼裝在晶粒102的上表面。密封材料512將基片110的上表面、 晶粒102和焊線114密封住。此外，互連構(gòu)件508被密封材料512完全密封。 圖6B示出了封裝體650,其中密封材料512的頂層被移除，且互連構(gòu)件508 的頂部也被截掉。從而在密封材料512的上表面形成表面(互連接觸焊盤)504。
圖6C示出了封裝體660,其中密封材料512的上面一層662只被部分移 除，在密封材料512中形成了一個凹腔(cavity) 664。在封裝體660中，凹腔 664在密封材料512的上表面的中部形成，在密封材料512中互連構(gòu)件508的 頂部所處的區(qū)域。由于凹腔664的形成，互連構(gòu)件508被截去頂部(頂部被移 除)?；ミB構(gòu)件508的頂部被截掉使得在凹腔664內(nèi)，密封材料512的表面上 形成表面(互連接觸焊盤)504。
在另一實(shí)施例中，密封材料512中，在互連構(gòu)件508上面可以形成任意數(shù) 量的凹腔664,以使表面504外露。
圖6D示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的封裝體670。在封裝體670中，多個互 連構(gòu)件508安裝到基片110上表面602的導(dǎo)電體604(例如接觸焊盤、鍵合手 指、跡線等)上。互連構(gòu)件508被截去頂部(頂部被移除)?；ミB構(gòu)件508的頂 部被截掉使得密封材料512的表面上形成表面(互連接觸焊盤)504。在一種配 置中，互連構(gòu)件508可在基片110上表面602上布置成一定的形狀，包括規(guī)則 陣列、在上表面602的晶粒102周圍形成一圈或多圈互連構(gòu)件508,或互連構(gòu) 件508的任意不規(guī)則配置，也就是說上表面602上可按需要布置任意數(shù)量的互 連構(gòu)件508。例如，如圖6所示，上表面602上晶粒102的左側(cè)有一個互連構(gòu) 件508,而右側(cè)有兩個互連構(gòu)件508。
IC封裝體堆疊實(shí)施例
圖7A-7D所示為堆疊式FBGA封裝的實(shí)施例。圖7A所示的堆疊式IC封裝 體700包括安裝在第一 IC封裝體740上的第二封裝體730。第二封裝體730 的結(jié)構(gòu)與圖3B所示的封裝體300相似。第一封裝體740的結(jié)構(gòu)與圖6B所示的 封裝體650相似。第二封裝體730基片110下表面上的焊球108,在第一封裝 體740密封材料112上表面702處，與多個互連構(gòu)件508電連接。具體地說， 焊球108貼裝在互連構(gòu)件508的表面504上。
在圖7A所示的實(shí)施例中，第二封裝體730上的每一個焊球108都連接到 第一封裝體740上相應(yīng)的互連構(gòu)件508上。如圖7B-7C所示，在實(shí)施例中，第 二封裝體730上的焊球108無需全部與互連構(gòu)件508電連接。例如，在圖7B 中，焊球708未與互連構(gòu)件508電連接，而焊球108與互連構(gòu)件508電連接。 在圖7B中，焊球708是第二封裝體730下表面704的焊球陣列中外圍的焊球。 焊球108是第二封裝體730下表面704的焊球陣列中內(nèi)部的焊球。例如，焊球 708可圍成環(huán)繞焊球108的一圈或多圈焊球。圖7C中，第二封裝體730下表 面704的焊球708和焊球108之間有一個沒安裝焊球的環(huán)形間隔區(qū)706(即少 一圈或多圈焊球)。
在一個實(shí)施例中,焊球708能夠接入第二封裝體730晶粒102的測試信號， 以對第二封裝體730進(jìn)行測試。在另一實(shí)施例中，焊球708通過與第一封裝體 740的密封材料512上表面702相接觸，在第二封裝體730的外圍區(qū)域?yàn)槲挥?第一封裝體740上面的第二封裝體730提供機(jī)械支撐。在又一實(shí)施例中，焊球 708的設(shè)置沒有特殊目的或組合目的。
如上所述，在實(shí)施例中，第一和第二封裝體740和730可以是相同尺寸和 /或結(jié)構(gòu)，也可以是不同尺寸和/或結(jié)構(gòu)。例如，圖7D所示的實(shí)施例中，第二 封裝體730的尺寸小于第一封裝體740的尺寸(例如,第二封裝體730基片110 的面積小于第一封裝體740基片的面積)。在一個實(shí)施例中，第二封裝體730 的基片110寬度(和/或面積)等于或小于第一封裝體740晶粒102的寬度(和/ 或面積)。
如本文中所描述，在一實(shí)施例中，密封材料512中有一凹腔664。例如，
圖8A-8B示出堆疊式IC封裝體800的實(shí)施例，包括安裝在第一 FBGA封裝體 840上的第二FBGA封裝體830。圖8A中，第一封裝體840的密封材料512中 有一凹腔664?；ミB構(gòu)件508具有露出凹腔664底面802的表面504。第二封 裝體830下表面704上的焊球108在表面504處與互連構(gòu)件508電連接。在圖8B所示的實(shí)施例中，第二封裝體830完全位于凹腔664內(nèi)。在另一 實(shí)施例中，如圖8A所示，第二封裝體830只有焊球部分或全部位于凹腔664 內(nèi)。第二封裝體830的任意部分可以部分或全部位于凹腔664內(nèi)。此外，圖8B所示的實(shí)施例中，第一封裝體840的晶粒102的尺寸比凹腔 664大。這種尺寸配合使第二封裝體830與第一封裝體840的晶粒102靠的很 近，允許采用很短的互連構(gòu)件508,因而信號路徑短，同時使得第一封裝體840 的焊線114保持在密封材料512中以得到保護(hù)。另一個好處在于堆疊式封裝體 850的總體髙度可以降低。互連構(gòu)件508不限于將第一 IC封裝體的晶粒電連接到第二 IC封裝體基片 的下表面。例如，圖9A所示的堆疊式IC封裝體900中，第二封裝體930安裝 在第一封裝體940上面。第一封裝體940與圖6D所示的封裝體670相似。在 堆疊式IC封裝體900中，第一組互連構(gòu)件508連接在第一封裝體940的晶粒 102與第二封裝體930的焊球108之間，第二組互連構(gòu)件508電連接在第一封 裝體940基片110上表面902與第二封裝體930的焊球108之間。這樣，如圖 9A所示，互連構(gòu)件508可安裝在基片110上表面902的導(dǎo)電體904(例如接觸 焊盤、鍵合手指、跡線等)上，以透過密封材料512連接至第二封裝體930的 焊球108。圖9B是根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的堆疊式IC封裝體950的示意圖。封裝體 950包括安裝在第一封裝體970上的第二封裝體960。除了第一封裝體970的 晶粒102與第二封裝體960的焊球108之間沒有互連構(gòu)件外，第一封裝體970 與圖9A中的封裝體940相似，第二封裝體960與圖9A中的第二封裝體930 相似。圖9B中，互連構(gòu)件508安裝在基片110上表面902的導(dǎo)電體904(例如 接觸焊盤、鍵合手指、跡線等)上，以透過密封材料512連接至第二封裝體恥0 的焊球108。 上述實(shí)施例不限于FBGA封裝或類似的IC封裝。本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)知 曉，本發(fā)明的實(shí)施例可以應(yīng)用到當(dāng)前或?qū)淼脑S多IC封裝結(jié)構(gòu)中或結(jié)構(gòu)組合 中。堆疊式IC封裝制造工藝實(shí)施例圖10、 11A-11H所示為制造堆疊式IC封裝的相關(guān)實(shí)施例。雖然圖11A-11H 所示的IC封裝是BGA封裝，此處所描述的制造工藝示例也可應(yīng)用于當(dāng)前或?qū)?來的其它IC封裝結(jié)構(gòu)和技術(shù)。圖10示出了堆疊式IC封裝制造工藝的流程圖1000。流程圖1000結(jié)合圖 11A-11H進(jìn)行描述，圖11A-11H中示出了各裝配階段的FBGA封裝體的示意圖。 流程圖1000從步驟1002-1012,形成帶有多個互連接觸焊盤的第一 IC封裝體。 步驟1014將第二 IC封裝體堆疊到第一 IC封裝體上，形成堆疊式IC封裝體。 需要注意的是，流程圖1000的步驟不一定非得按照圖中所示的順序進(jìn)行。以 下對流程圖1000進(jìn)行詳細(xì)描述。在步驟1002中，將晶粒安裝到基片上。例如，使用晶粒粘合材料106將 晶粒102貼裝到基片110上，如圖11A所示。例如，晶粒粘合材料106可以是 傳統(tǒng)的晶粒粘合材料，如環(huán)氧和/或薄膜粘膠。在步驟1004中，將一個或多個封裝體互連構(gòu)件安裝到IC晶粒的上表面。 例如，如圖11B所示，多個互連構(gòu)件508被安裝到晶粒102上。在一個實(shí)施例 中，互連構(gòu)件508被安裝到IC晶粒上表面的接觸焊盤502上，如圖5A所示。 在另一實(shí)施例中，互連構(gòu)件508也可連接到基片110的上表面902,如圖9A 和9B所示。在步驟1006，用焊線將IC晶粒與基片連接起來。例如，如圖11C所示， 通過焊線鍵合工藝用焊線114將IC晶粒102連接到基片110。在步驟1008,加注密封材料。例如，如圖11D所示，密封材料512被加 注到基片110的上表面902,以將晶粒102、焊線114和互連構(gòu)件508密封起 來。在步驟1010中，至少將密封材料512的上面一層移除一部分。在一個實(shí) 施例中，互連構(gòu)件508被截去頂部，其中互連構(gòu)件508的頂部與密封材料512 上面一層中的部分或全部一起移除。步驟1010a和1010b為實(shí)施步驟1010的 兩個示例性選擇方式。例如，在可選步驟1010a中，移除完整一層密封材料 512。如圖11E所示，采用打磨工具1102將密封材料512上面一層打磨掉，以 截去并外露互連構(gòu)件508的頂部。在可選步驟1010b中，在密封材料512中形 成一個凹腔。例如，如圖11F所示，采用刳刨(routing)工具l 104在密封材料 512的上面一層662中刳刨出一凹腔664,以截去并外露互連構(gòu)件508的頂部。 在步驟1010中，也可以采用其它的材料移除方法，諸如化學(xué)、機(jī)械或激光加 工方法，以移除部分密封材料512從而截去并外露互連構(gòu)件508的頂部。作為 另一選擇，也可以采用模塑方法在密封材料512中形成凹腔664，如在向基片 110上加注密封材料512時形成。在步驟1012中，將焊球安裝到基片下表面。例如，如圖11G所示，焊球 108在基片110下表面1110上形成。焊球可采用傳統(tǒng)的球安裝方法進(jìn)行安裝。 圖11G示出了第一封裝1180,其是通過步驟1002-1012產(chǎn)生的。在步驟1014中，將第二 IC封裝體安裝到上述所形成的第一封裝體上。例 如，如圖11H所示，第二 IC封裝體1130安裝在第一 IC封裝體1180上。第二 IC封裝體1130下表面704的焊球108貼裝到互連構(gòu)件508上,如通過回流焊、 導(dǎo)電粘膠和/或其它方式。在另一實(shí)施例中，第二IC封裝體1130上面安裝有互連構(gòu)件508,且另一 個IC封裝體可安裝到第二 IC封裝體上。這一過程可以重復(fù)進(jìn)行，以堆疊成所 期望層數(shù)的多層封裝體。如上所述，流程圖1000中的步驟可以不同的順序進(jìn)行。例如在另一實(shí)施 例中，焊線鍵合工序(例如步驟1006)可以在將互連構(gòu)件貼裝到晶粒上(例如步 驟1004)之前進(jìn)行。再有，例如將焊球安裝到第一封裝體這一步驟(例如步驟 1012)可以在將第二封裝體安裝到第一封裝體(例如步驟1014)進(jìn)行。本領(lǐng)域技 術(shù)人員從本發(fā)明的教導(dǎo)中可知，流程圖1000的步驟可以各種方式改變。對于上述實(shí)施例，焊球只是作為封裝互連構(gòu)件的一個實(shí)例。也可以采用其 它導(dǎo)電材料或結(jié)構(gòu)在塑封頂部(mold top)形成封裝體-封裝體的互連接觸結(jié) 構(gòu)，這是通過穿過密封材料延伸區(qū)域陣列封裝體(area array package,如BGA、 LGA、 PGA等)基片頂部的電接觸件來實(shí)現(xiàn)的，在塑封上表面(mold top surface) 露出電接觸端子。例如可將金屬導(dǎo)電柱貼裝在基片上面的接觸焊盤上并露出塑 封頂部表面。結(jié)束語本發(fā)明是通過一些實(shí)施例進(jìn)行描述的,應(yīng)當(dāng)理解,其目的僅在于舉例說明, 而沒有限制性。本領(lǐng)域的技術(shù)人員知悉,在不脫離本發(fā)明的精神和范圍情況下, 在形式上和細(xì)節(jié)上還可做各種改變。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍不應(yīng)當(dāng)僅局限于 以上描述的任一實(shí)施例，而應(yīng)該依照權(quán)利要求及其等同來限定。
權(quán)利要求
1、一種集成電路(IC)封裝體，其特征在于，包括帶有多個接觸焊盤的IC晶粒；連接于所述多個接觸焊盤的多個互連構(gòu)件；密封所述IC晶粒和互連構(gòu)件的密封材料，其使得每個互連構(gòu)件的接觸面在密封材料的表面均可觸及(accessible)。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的IC封裝體，其特征在于，所述每個互連構(gòu)件 都是截去頂部的焊球。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的IC封裝體，其特征在于，所述密封材料的表 面有一凹腔，在所述凹腔內(nèi)每個互連構(gòu)件的接觸表面均可觸及(accessible)。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的IC封裝體，其特征在于，還包括 基片，其第一表面安裝IC晶粒； 第二組多個互連構(gòu)件；其中所述基片的第一表面設(shè)有多個接觸焊盤；其中所述第二組互連構(gòu)件中的每一個都與所述基片第一表面上的多個接 觸焊盤中對應(yīng)的一個接觸焊盤相連接；其中所述密封材料將第二組互連構(gòu)件密封住，并使第二組互連構(gòu)件中的 每一個互連構(gòu)件的接觸表面在密封材料的表面均可觸及(accessible)。
5、 一種堆疊式IC封裝器件，其特征在于，包括 第一IC封裝體，其包括帶有多個接觸焊盤的IC晶粒； 連接于所述多個接觸焊盤的多個互連構(gòu)件；密封所述IC晶粒和互連構(gòu)件的密封材料，其使得每個互連構(gòu)件的接 觸面在密封材料的表面均可觸及(accessible);及 通過第一 IC封裝體的多個互連構(gòu)件連接到所述第一 IC封裝體的第二 IC 封裝體。
6、 根據(jù)權(quán)利要求5所述的堆疊式IC封裝器件，其特征在于所述密封材料的表面有一凹腔，在所述凹腔內(nèi)每個互連構(gòu)件的接觸表面均可觸及(accessible) s所述第二 IC封裝體至少有一部分布置在所述凹腔內(nèi)。
7、 一種制造IC封裝體的方法，其特征在于，包括(a) 將IC晶粒貼裝在基片的第一表面上，所述晶粒帶有多個接觸焊盤；(b) 將多個互連構(gòu)件連接至所述多個接觸焊盤；(c) 使用至少一條焊線將晶粒連接于基片；(d) 將晶粒和多個互連構(gòu)件密封在密封材料中；(e》至少部分地裸露出多個互連構(gòu)件以使每個互連構(gòu)件的接觸面在密封 材料的表面均可觸及(accessible)。
8、 一種制造堆疊式IC封裝器件的方法，其特征在于，包括(a) 制造第一封裝體，包括(1) 將IC晶粒貼裝在基片的第一表面上，所述晶粒帶有多個接觸焊盤；(2) 將多個互連構(gòu)件連接至所述多個接觸焊盤；(3) 使用至少一條焊線將晶粒連接到基片上；(4) 將晶粒和互連構(gòu)件密封在密封材料中(5) 至少部分裸露出多個互連構(gòu)件以使每個互連構(gòu)件的接觸面在密 封材料的表面均可觸及(accessible);(b) 通過第一 IC封裝體的多個互連構(gòu)件將第二 IC封裝體連接至第一 IC 封裝體上。
9、 一種IC封裝體，其特征在于，包括 基片，其第一表面設(shè)置有多個接觸焊盤；安裝在所述基片第一表面的IC晶粒；連接于所述多個接觸焊盤的多個互連構(gòu)件；密封所述IC晶粒和互連構(gòu)件的密封材料，其使得每個互連構(gòu)件的接觸面 在密封材料的表面均可觸及(accessible)。
10、 一種制造IC封裝體的方法，其特征在于，包括 (a) 將IC晶粒貼裝在基片的第一表面上，所述基片的第一表面帶有多個 接觸焊盤；(b) 將多個互連構(gòu)件連接至所述多個接觸焊盤；(c) 使用至少一條焊線將晶粒連接到基片；(d) 將晶粒和多個互連構(gòu)件密封在密封材料中；(e) 至少部分地裸露出多個互連構(gòu)件以使每個互連構(gòu)件的接觸面在密封 材料的表面均可觸及(accessible)。
全文摘要
本發(fā)明涉及IC封裝體垂直互連的方法、系統(tǒng)及裝置。其中，IC封裝體包括帶有接觸焊盤的IC晶粒，還包括用于將晶粒連接至接觸焊盤的互連構(gòu)件。密封材料將所述IC晶粒及互連構(gòu)件密封住，并使每個互連構(gòu)件的接觸面在密封材料的表面均可觸及(accessible)。第二IC封裝體通過第一IC封裝體上的多個互連構(gòu)件，連接至第一IC封裝體。在一實(shí)施例中，貼裝在第二IC封裝體底部的焊球連接于互連構(gòu)件的接觸表面，從而將第一IC封裝體與第二IC封裝體連接到一起。
文檔編號H01L25/00GK101127344SQ20071012647
公開日2008年2月20日 申請日期2007年6月18日 優(yōu)先權(quán)日2006年6月20日
發(fā)明者薩姆·齊昆·趙, 雷澤-厄·拉曼·卡恩 申請人:美國博通公司