專利名稱：高速存儲器封裝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
此處的公開涉及多層半導(dǎo)體封裝，且更具體地涉及存儲器封裝，該封裝包括限 定穿過其中的窗的傳導(dǎo)層。
背景技術(shù)：
半導(dǎo)體封裝是容納一個和多個半導(dǎo)體管芯的密封。半導(dǎo)體管芯典型地是單片正 方形或矩形的半導(dǎo)體材料，并且在其中已形成多種微電子電路。存儲器封裝用于既防止 其中包含的管芯受到物理的或環(huán)境的損壞又將管芯物理地電連接到印刷電路板(PCB)。最近，對存儲器封裝中較高速信號的要求需要封裝中的地平面屏蔽線路。但 是，管芯和PCB之間的互連越長，阻抗越高，這會導(dǎo)致信號完整性的問題，尤其對于高 速信號。已開發(fā)出倒裝芯片封裝以提供短的電互連長度，但是傳統(tǒng)的倒裝芯片封裝使用 貴的、厚的積層襯底層以提供機械穩(wěn)定性和高密度信號路由。這些封裝設(shè)計和制造很復(fù)雜。

發(fā)明內(nèi)容
因此希望提供接地的、電磁屏蔽的封裝，其薄且具有短的電互連長度，而不損 失封裝的機械強度。


為了更好地理解本發(fā)明的本質(zhì)和目的，應(yīng)結(jié)合附圖參考下面的詳細說明，其 中，圖1是根據(jù)一個示范性實施例的半導(dǎo)體封裝的橫截面視圖；圖2是沿圖1的線II-II的視圖；圖3是沿圖1的線III-III的視圖；圖4是沿圖1的線IV-IV的視圖；圖5是沿圖1的線V-V的視圖；以及圖6是根據(jù)一個示范性實施例的半導(dǎo)體封裝的分解立體圖。在所有的視圖中，相同標號代表相同或相似組件。
具體實施例方式下面說明的示范性實施例通過提供具有管芯、電介質(zhì)層、電路徑和傳導(dǎo)層的多 層半導(dǎo)體封裝解決現(xiàn)有技術(shù)的問題。該管芯包括電連接器。電介質(zhì)層包括電介質(zhì)層第一 側(cè)面以及相對的電介質(zhì)層第二側(cè)面。電路徑從所述電介質(zhì)層第一側(cè)面延伸穿過所述電介 質(zhì)層到所述電介質(zhì)層第二側(cè)面。傳導(dǎo)層布置在管芯與電介質(zhì)層第一側(cè)面之間。傳導(dǎo)層限 定穿過其中的窗使電連接器電耦合到電路徑而不接觸傳導(dǎo)層。在一些實施例中，傳導(dǎo)層可導(dǎo)電和/或?qū)幔米鳈C械增強構(gòu)件、地平面、電源平面或電磁屏蔽。圖1所示為半導(dǎo)體封裝100的示范性實施例。在一些實施例中，半導(dǎo)體封裝100 包括電介質(zhì)層40、可選通路層50、傳導(dǎo)層30、管芯10以及可選底部填充層20。封裝 100還可包括更多或更少的層。電介質(zhì)層40具有相對的第一側(cè)面和第二側(cè)面。電介質(zhì)層 40可由任何合適的材料制成，如，不限于，聚酰亞胺(polyimide)、液晶聚合物(LCP)、 或基于環(huán)氧樹脂的復(fù)合物，如阻燃劑4(FR_4)或BT。多個電路徑44，如通孔，從電介質(zhì)層第一側(cè)面延伸穿過電介質(zhì)層到電介質(zhì)層第 二側(cè)面。多個電連接器60a，如焊料塊或焊料球，布置在電介質(zhì)層第二側(cè)面附近?？傊?電連接器60a中的每一個都電耦合到電路徑44中的不同的一個。管芯10電耦合到電連 接器60a。傳導(dǎo)層30布置在電介質(zhì)層40與管芯10之間，以及在一些實施例中，形成在 電介質(zhì)層第二側(cè)面上。傳導(dǎo)層30限定穿過其中的一個或多個窗32使電連接器60a電耦 合到電路徑44而不接觸傳導(dǎo)層30，S卩，與傳導(dǎo)層30無物理的或電接觸。電連接器60a 典型地在封裝組裝之前置于存儲器管芯10中。例如，當使用焊料球或焊料塊時，此工藝 被稱作凸塊工藝。可選的底部填充層20形成在管芯10與傳導(dǎo)層30之間。底部填充層20由電介 質(zhì)材料制成，如環(huán)氧材料等?？蛇x通路層50形成在電介質(zhì)層第一側(cè)面。通路層50的通路56(圖5)將電路徑 44電耦合到其他電連接器60a。在一些實施例中，電介質(zhì)層40和通路層50—起組成軟 帶，如，不限于，銅/聚酰亞胺帶。軟帶可具有一個和兩個金屬層以及金屬層上的焊料 掩膜。在一些實施例中，封裝100配置成通過一個和更多的第二電連接器60b，如焊料 球/焊料塊，電連接到印刷電路板(PCB)(未示出)。第二電連接器60b典型地在封裝組 裝過程的結(jié)束處置于通路層50，以及可形成球柵陣列(BGA)等。在一些實施例中，半導(dǎo)體管芯10是存儲器管芯，如隨機存取存儲器(RAM)管 芯。在這些實施例中，RAM管芯可以是，不限于，動態(tài)隨機存取存儲器(DRAM)、雙 倍數(shù)據(jù)速率RAM(DDR)、DDR2、DDRn> Rambus XDRDRAM或圖形存儲器，如，不限 于，圖形DDR(GDDR)、GDDR2、GDDRn或者使用多層襯底的任何其它高速DRAM。圖2所示為從圖1的線II-II來看，半導(dǎo)體管芯10的底部。管芯的輸入和管芯 的輸出可電耦合到電接觸，如焊盤(pad)12。這些電接觸配置為電耦合到電接觸器60a。 在一些實施例中，電接觸排列為一行，如圖2所示。圖3所示為從圖1的線III-III來看，傳導(dǎo)層30的頂部。傳導(dǎo)層30限定一個或 更多窗32，其完全延伸穿過傳導(dǎo)層，即從傳導(dǎo)層的一個基本平的側(cè)面到另一側(cè)面。應(yīng)該 理解本發(fā)明不限于任何特定數(shù)量的窗32。實際上，下面說明的圖6示出了具有3個窗32 的實施例。每個窗32尺寸設(shè)置為使得在管芯10與電路徑44之間形成電路徑，而電接觸 器60a(或電路徑44)與傳導(dǎo)層30沒有物理接觸。換句話說，每個窗32設(shè)置為使得從電 接觸器60b到管芯10的電路徑與傳導(dǎo)層30電隔離。例如，在一些實施例中，如圖所示， 電接觸器60a沿著窗的長度布置為至少一行。電接觸器60a比每個窗32窄，使得與窗32 的邊沿物理地電隔離，且因此與傳導(dǎo)層30隔離。因此，電接觸器60a永遠不會接觸窗32 的側(cè)面。在一些實施例中，每個窗32基本是矩形，且長度約為5mm到15mm之間，以及寬度約為0.10mm到3.0mm之間。在一些實施例中，管芯10上的焊盤12以及穿過電介質(zhì)層40的電路徑44沿著窗 32的長度布置為一行或多行。這保證焊盤12和電路徑44也與傳導(dǎo)層30物理地電隔離。在一些實施例中，傳導(dǎo)層30是金屬箔，如FeNi36 (不脹鋼)、Cu和/或Cu-不 脹鋼-Cu，或合金42材料。在一些實施例中，傳導(dǎo)層30的厚度約為5微米到150微米 之間。在一些實施例中，傳導(dǎo)層30用任何合適的技術(shù)形成在電介質(zhì)層30上。圖4是從圖1的線IV-IV來看，貫穿電介質(zhì)層40的橫截面視圖。如上所述， 電路徑44可以是電和機械地連接到電接觸60b和通路層50的導(dǎo)電通孔(圖1)。在 一些實施例中，每個通孔形成穿過電介質(zhì)層40的導(dǎo)電路徑。在一些實施例中，通孔 直徑約為25μιη-250μιη。在一些實施例中，如圖所示，通孔基本是截頭圓錐體的 (frusto-conical),即靠近管芯10的直徑大于靠近通路層50的直徑，且直徑逐漸變細?？?替換地，通孔可以是圓柱形的等等。每個通孔可包括使用若干技術(shù)形成的中心或“鉆孔”部分。例如，且不限于， 導(dǎo)通孔(viahole)可使用多種機械鉆孔、激光鉆孔或光刻技術(shù)形成。當導(dǎo)通孔在各種層中 形成之后，一種或多種導(dǎo)電材料，如銅等，沉積在導(dǎo)通孔中。導(dǎo)電材料可完全填滿導(dǎo)通 孔，如標號44(2)所示，或者導(dǎo)電材料僅鍍在導(dǎo)通孔的壁，在導(dǎo)電材料中留出空間，如 標號44(1)所示。在導(dǎo)電材料僅鍍在導(dǎo)通孔的情況下，通孔中的空間可用各種電介質(zhì)材 料填充，或保持中空。使用多種不同技術(shù)，包括鍍或者膏填充，導(dǎo)電材料可涂在或沉積 在導(dǎo)通孔中。在一些實施例中，例如使用光刻技術(shù)，通孔可形成為實心的。圖5所示為從圖1的線V-V來看，穿過通路層50的視圖。在一些實施例中， 通路層50包括電連接到第一焊盤54(1)的導(dǎo)電通路56，第一焊盤54(1)與電路徑44對準 且耦合到電路徑44。導(dǎo)電通路56還電連接到第二焊盤54(2)，后者配置為并且尺寸設(shè)置 為機械地電連接到電連接器60b(圖1)。通路56可使用光刻、激光蝕刻或任何其它合適 的方法形成，且可由各種導(dǎo)電材料(如銅等)組成。在一些實施例中，其中傳導(dǎo)層30用作地平面或電源平面，如將在下面說明的， 傳導(dǎo)層30通過電路徑44穿過電介質(zhì)層、通路層和電連接器60b可電連接到PCB (未示 出)。傳導(dǎo)層30與PCB(未示出)之間的這些電連接可包括任何適當?shù)膶?dǎo)電元件，如， 不限于，類似于如上所述的通孔、通路和焊料球/焊料塊的組合。不管其成分如何，這 些電互連路徑與將管芯10連接到PCB(未示出)的電互連路徑物理地電隔離。圖6是根據(jù)另一個示范性實施例的半導(dǎo)體封裝的分解立體圖。半導(dǎo)體封裝包括 許多與上述一樣的結(jié)構(gòu)，包括半導(dǎo)體管芯110、傳導(dǎo)層130、電介質(zhì)層140以及通路層 150。但是，在這個實施例中，傳導(dǎo)層包括3個窗132，其配置為并且尺寸設(shè)置為用于在 其中接收至少4行焊料球或焊料塊160a。在制造管芯110時，焊料球或焊料塊160a可機械地電耦合到管芯110下側(cè)上的 接觸墊112。例如，如果半導(dǎo)體封裝是倒裝芯片，或者可控坍塌芯片連接(C4)存儲器封 裝，其可包括或不包括任何引線鍵合，在最后的晶片處理步驟中，焊料塊沉積在芯片墊 112 上。在封裝組裝期間，通路層150和傳導(dǎo)層130可形成在電介質(zhì)層140的相對側(cè)面 上。焊料球或焊料塊160b然后可形成在通路層150上。應(yīng)注意，雖然為了簡明，說明了 2金屬層組裝，在一些實施例中，可使用任何數(shù)量的金屬層。例如，電介質(zhì)層140可 用多個交替的電介質(zhì)和傳導(dǎo)層替代。管芯110然后在封裝的剩余部分上方對準，使得焊料球或焊料塊160a穿過傳導(dǎo) 層130的窗132而不接觸傳導(dǎo)層130。焊料球或焊料塊160a然后機械地電耦合到通孔 144，如通過回流焊工藝等。在其它實施例中，焊料球或焊料塊160a穿過且直接機械地 電連接到通孔144，如連接到上述錐形的側(cè)壁。底部填充層(類似于圖1中的層20)然后可形成在傳導(dǎo)層30和管芯10之間，這 將覆蓋管芯的側(cè)面，類似于密封工藝。傳導(dǎo)層130可設(shè)計為具有任何所需的特征。例如，在設(shè)計封裝時可選擇傳導(dǎo)層 30的材料和厚度，以及窗132的尺寸、形狀和放置。傳導(dǎo)層130可設(shè)計為用作地平面、 電源平面、機械加強構(gòu)件、電磁屏蔽平面和/或熱導(dǎo)體以幫助冷卻封裝。傳導(dǎo)層還可用 于降低噪聲。一旦組裝完，管芯110上的焊盤112電耦合到焊料球或焊料塊160a，而焊料球或 焊料塊160a電耦合到通孔144，通孔144電耦合到通路層150，通路層150連接到焊料球 或焊料塊(類似于圖1中的60b)，其則用于將封裝耦合到PCB (未示出)。因此，在一 些實施例中，電路徑形成在管芯110和PCB(未示出)之間。因此，每個電路徑延伸穿 過傳導(dǎo)層130的厚度，但是與它物理地和/或電隔離。上述說明給出多種實現(xiàn)和實施例。所述實現(xiàn)和實施例包含所附權(quán)利要求中所述 的各種元件和/或操作。實現(xiàn)和實施例是結(jié)合特性說明的以滿足規(guī)定的要求。但是，說 明本身并非要限制本專利的范圍。而且，發(fā)明者設(shè)想到所要求保護的發(fā)明也可用其它方 式實現(xiàn)(結(jié)合其它現(xiàn)有的或未來的技術(shù))，以包括不同元件和/或操作或者與本文檔所述 的類似的元件和/或操作的組合。
權(quán)利要求
1. 一種多層存儲器封裝，包括 管芯，具有電連接器；電介質(zhì)層，包括電介質(zhì)層第一側(cè)面以及相對的電介質(zhì)層第二側(cè)面； 電路徑，從所述電介質(zhì)層第一側(cè)面延伸穿過所述電介質(zhì)層到所述電介質(zhì)層第二側(cè)傳導(dǎo)層，布置在所述管芯與所述電介質(zhì)層第一側(cè)面之間，其中所述傳導(dǎo)層限定穿過 其中的窗使電連接器電耦合到所述電路徑而不接觸所述傳導(dǎo)層。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的封裝，其中所述電連接器是到所述管芯的輸入或輸出連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的封裝，其中所述電連接器是接觸墊。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的封裝，還包括附加的電連接器，將所述電連接器電耦合到所 述電路徑。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的封裝，其中所述附加的電連接器是焊料球或焊料塊。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的封裝，其中所述管芯具有多個電連接器，每一個通過所述電 介質(zhì)層連接到不同的電路徑。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的封裝，其中所述傳導(dǎo)層是導(dǎo)電的。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的封裝，其中所述傳導(dǎo)層是導(dǎo)熱的。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的封裝，其中所述傳導(dǎo)層用作機械加強構(gòu)件。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的封裝，其中所述傳導(dǎo)層是箔層。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的封裝，其中所述傳導(dǎo)層由從下列組中選擇的材料制成合 金42，F(xiàn)eNi36(不脹鋼)，Cu禾口 Cu-不脹鋼-Cu。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的封裝，其中所述傳導(dǎo)層配置為作為地平面。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的封裝，其中所述傳導(dǎo)層配置為作為電源平面。
14.根據(jù)權(quán)利要求1所述的封裝，其中所述窗基本布置在所述傳導(dǎo)層的中央。
15.根據(jù)權(quán)利要求1所述的封裝，其中所述窗包括約為5mm到15mm的長度，以及約 為0.10mm到3.0mm的寬度，以及所述傳導(dǎo)層包括約為5微米到150微米的厚度。
16.根據(jù)權(quán)利要求1所述的封裝，其中所述窗包括基本為矩形的形狀。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的封裝，其中所述管芯具有沿著窗長度布置的行中的多個電 連接器。
18.根據(jù)權(quán)利要求1所述的封裝，還包括耦合到所述電介質(zhì)層第二側(cè)面的通路層。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的封裝，其中所述電路徑包括延伸穿過所述電介質(zhì)層的通孔。
20.根據(jù)權(quán)利要求1所述的封裝，還包括附加層。
21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的封裝，其中所述電路徑包括一個或多個通路，布置在所述 封裝的至少一層上或其中。
22.根據(jù)權(quán)利要求1所述的封裝，還包括在所述電介質(zhì)層的第二側(cè)面耦合到所述電路 徑的焊料球。
23.根據(jù)權(quán)利要求1所述的封裝，其中所述電介質(zhì)層是軟帶。
24.根據(jù)權(quán)利要求1所述的封裝，其中所述電介質(zhì)層由從下列組中選擇的材料制成， 該組包括聚酰亞胺、液晶聚合物、基于FR-4環(huán)氧樹脂的玻璃纖維復(fù)合物，以及基于BT的復(fù)合物。
25.根據(jù)權(quán)利要求1所述的封裝，還包括在所述管芯和所述傳導(dǎo)層之間的底部填充層。
26.—種半導(dǎo)體封裝，包括電介質(zhì)層，包括電介質(zhì)層第一側(cè)面以及相對的電介質(zhì)層第二側(cè)面； 多個電路徑，從所述電介質(zhì)層第一側(cè)面延伸穿過所述電介質(zhì)層到所述電介質(zhì)層第二 側(cè)面；多個電連接器，布置在所述電介質(zhì)層第二側(cè)面，其中每個所述電連接器電耦合到所 述電路徑中的不同的一個；管芯，電耦合到所述電連接器；以及傳導(dǎo)層，布置在所述電介質(zhì)層第二側(cè)面與所述管芯之間，其中所述傳導(dǎo)層限定穿過 其中的窗使所述電連接器電耦合到所述電路徑而不接觸所述傳導(dǎo)層。
27.根據(jù)權(quán)利要求26所述的封裝，還包括在所述管芯和所述傳導(dǎo)層之間的底部填充層。
28.根據(jù)權(quán)利要求26所述的封裝，其中所述電連接器是焊料球。
29.根據(jù)權(quán)利要求28所述的封裝，還包括在所述電介質(zhì)層第一側(cè)面的通路層，其中所 述通路層電耦合到所述電路徑。
30.根據(jù)權(quán)利要求29所述的封裝，還包括耦合到所述通路層的附加的焊料球。
31.根據(jù)權(quán)利要求26所述的封裝，其中所述多個電路徑是穿過所述電介質(zhì)層的通孔。
32.—種半導(dǎo)體封裝，包括非傳導(dǎo)層，包括第一側(cè)面和相對的第二側(cè)面；多個第一裝置，用于導(dǎo)電，所述第一裝置從所述第一側(cè)面延伸穿過所述非傳導(dǎo)層到 所述第二側(cè)面；多個第二裝置，布置在所述第二側(cè)面用于導(dǎo)電，其中每個所述第二裝置電耦合到所 述第一裝置中的不同的一個；半導(dǎo)體器件，電耦合到所述第二裝置；以及傳導(dǎo)層，布置在所述第二側(cè)面與所述半導(dǎo)體器件之間，其中所述傳導(dǎo)層提供裝置使 所述第二裝置電耦合到所述第一裝置而不接觸所述傳導(dǎo)層。
33.—種系統(tǒng)，包括一個或多個半導(dǎo)體封裝，每個封裝包括電介質(zhì)層，包括電介質(zhì)層第一側(cè)面以及相對的電介質(zhì)層第二側(cè)面；多個通孔，從所述電介質(zhì)層第一側(cè)面延伸穿過所述電介質(zhì)層到所述電介質(zhì)層第二側(cè)多個焊料球，布置在所述電介質(zhì)層第二側(cè)面，其中每個所述焊料球電耦合到所述通 孔中的不同的一個；管芯，電耦合到所述焊料球；傳導(dǎo)層，布置在所述電介質(zhì)層第二側(cè)面與所述管芯之間，其中所述傳導(dǎo)層限定穿過 其中的窗使所述焊料球電耦合到所述通孔而不接觸所述傳導(dǎo)層； 底部填充層，在所述管芯和所述傳導(dǎo)層之間；以及通路層，耦合到所述電介質(zhì)層第一側(cè)面，其中所述通路層電耦合到所述通孔。
全文摘要
半導(dǎo)體封裝包括電介質(zhì)層、通路層、傳導(dǎo)層、管芯和底部填充層。所述電介質(zhì)層具有第一側(cè)面以及相對的電介質(zhì)層第二側(cè)面。多個通孔從所述電介質(zhì)層第一側(cè)面延伸穿過所述電介質(zhì)層到所述電介質(zhì)層第二側(cè)面。多個焊料球布置在所述電介質(zhì)層第二側(cè)面上。每個所述焊料球電耦合到通孔中的不同的一個。所述管芯電耦合到所述焊料球。所述傳導(dǎo)層布置在所述電介質(zhì)層第二側(cè)面和所述管芯之間。所述傳導(dǎo)層限定其中的窗使所述焊料球不接觸(即無物理或電接觸)所述傳導(dǎo)層電耦合到所述通孔。底部填充層形成在所述管芯和所述傳導(dǎo)層之間，而所述通路層形成在所述電介質(zhì)層第一側(cè)面。通路層的通路將所述通孔電耦合到其它焊料球。
文檔編號H01L23/60GK102017137SQ200880005549
公開日2011年4月13日 申請日期2008年2月20日 優(yōu)先權(quán)日2007年2月21日
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