具有模塑料形成的臺階的封裝件的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種封裝件，包括具有頂面的第一封裝部件、接合至第一封裝部件頂面的第二封裝部件，以及位于第一封裝部件頂面的多個電連接件。模塑料位于第一封裝部件的上方并且將第二封裝部件模塑在其中。模塑料包括與第二封裝部件重疊的第一部分，其中，第一部分包括第一頂面；以及第二部分，第二部分包圍第一部分并且將多個電連接件的底部模塑在其中。第二部分具有低于第一頂面的第二頂面。本發(fā)明還提供了具有模塑料形成的臺階的封裝件。
【專利說明】具有模塑料形成的臺階的封裝件
[0001]本申請要求于2013年3月14日提交的名稱為“Packages with Molding MaterialForming Steps”的美國臨時專利申請61/782，064號的利益，其全部內(nèi)容結(jié)合于此作為參考。

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0002]本發(fā)明涉及半導(dǎo)體【技術(shù)領(lǐng)域】，更具體地，涉及具有模塑料形成的臺階的封裝件。

【背景技術(shù)】
[0003]在常規(guī)的層疊封裝(POP)工藝中，其內(nèi)部接合有第一器件管芯的頂部封裝件通過焊料球又接合至底部封裝件。底部封裝件也可包括接合在其內(nèi)部的第二器件管芯。第二器件管芯可與焊料球位于底部封裝件的同一側(cè)。
[0004]在將頂部封裝件接合至底部封裝件之前，將模塑料應(yīng)用于底部封裝件上，并且模塑料覆蓋第二器件管芯和焊料球。因為焊料球埋在模塑料中，所以進行激光燒蝕或鉆孔以在模塑料中形成孔使得焊料球露出。然后，可通過底部封裝件中的焊料球接合頂部封裝件和底部封裝件。此外，模塑料可填充底部封裝件中第二器件管芯和封裝襯底之間的空間。因為底部封裝件中第二器件管芯和封裝襯底之間的空間很小，所以在空間內(nèi)可能不利地產(chǎn)生空隙，從而造成對第二器件管芯的應(yīng)力。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為了解決現(xiàn)有技術(shù)中所存在的問題，根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供了一種封裝件，包括:
[0006]第一封裝部件，包括頂面；
[0007]第二封裝部件，接合至所述第一封裝部件的頂面；
[0008]多個電連接件，位于所述第一封裝部件的頂面；以及
[0009]模塑料，位于所述第一封裝部件上方并且將所述第二封裝部件模塑在其中，所述模塑料包括:
[0010]第一部分，與所述第二封裝部件重疊，所述第一部分包括第一頂面；和
[0011]第二部分，包圍所述第一部分并且將所述多個電連接件的底部模塑在其中，所述第二部分包括低于所述第一頂面的第二頂面。
[0012]在可選實施例中，所述模塑料還包括將所述第一頂面連接至所述第二頂面的側(cè)壁，所述第一頂面、所述側(cè)壁以及所述第二頂面形成臺階。
[0013]在可選實施例中，所述臺階形成包圍所述第二封裝部件的環(huán)。
[0014]在可選實施例中，所述臺階具有大于約30 μ m的高度。
[0015]在可選實施例中，所述多個電連接件還包括位于所述模塑料的第二部分的第二頂面之上的頂部。
[0016]在可選實施例中，所述第一部分的俯視面積大于所述第二封裝部件的俯視面積，并且所述模塑料的第一部分的邊緣延伸超出所述第二封裝部件的邊緣。
[0017]在可選實施例中，所述模塑料的第一部分具有大于約30 μ m的厚度。
[0018]根據(jù)本發(fā)明的另一方面，還提供了一種封裝件，包括:
[0019]封裝襯底，包括:
[0020]第一金屬焊盤，位于所述封裝襯底的頂面；
[0021]第二金屬焊盤，位于所述封裝襯底的底面；和
[0022]導(dǎo)電連接件，將所述第一金屬焊盤與所述第二金屬焊盤互連；管芯，位于所述第一金屬焊盤上方并且與所述第一金屬焊盤接合；多個電連接件，位于所述封裝襯底上方并且與所述封裝襯底接合；以及
[0023]模塑料，在所述封裝襯底上方進行模塑，所述模塑料包括:
[0024]第一頂面；和
[0025]第二頂面，從上往下看所述封裝件時包圍所述第一頂面，所述第二頂面低于所述第一頂面。
[0026]在可選實施例中，所述第一頂面包括與所述管芯重疊的中心部分。
[0027]在可選實施例中，所述第一頂面還包括包圍所述第一頂面的中心部分的外部部分，所述外部部分不與所述管芯對準(zhǔn)。
[0028]在可選實施例中，所述第二頂面包圍所述多個電連接件中的每一個。
[0029]在可選實施例中，所述第一頂面和所述第二頂面形成臺階，并且所述臺階形成包圍所述管芯的環(huán)。
[0030]在可選實施例中，所述臺階具有大于約30 μ m的高度。
[0031]在可選實施例中，所述封裝件還包括位于所述模塑料上方的頂部封裝件，其中，所述頂部封裝件通過所述多個電連接件接合至所述封裝襯底。
[0032]根據(jù)本發(fā)明的又一方面，還提供了一種方法，包括:
[0033]將多個管芯接合至封裝襯底條中的多個封裝襯底；
[0034]將包封模具設(shè)置在所述封裝襯底條的上方，其中，所述包封模具包括多個凹槽，每個凹槽都與所述多個管芯中的一個對準(zhǔn)，并且所述包封模具包括:
[0035]第一底面，位于所述多個凹槽中；和
[0036]第二底面，位于所述多個凹槽的外部和所述多個凹槽之間，所述第二底面低于所述第一底面；
[0037]將模塑料注入所述包封模具和所述封裝襯底條之間的空間內(nèi)；
[0038]固化所述模塑料；以及
[0039]去除所述包封模具。
[0040]在可選實施例中，所述方法還包括:在將所述包封模具置于所述封裝襯底條上方之前，將釋放膜粘合至所述包封模具的第一底面和第二底面上；以及，將所述包封模具和所述釋放膜壓向位于所述多個封裝襯底的上方并且與所述多個封裝襯底接合的多個電連接件，所述多個電連接件的頂部被壓進所述釋放膜中，并且所述多個電連接件的底部位于所述釋放膜的外部。
[0041]在可選實施例中，在注入所述模塑料的步驟之后，所述模塑料包括:第一部分，與所述多個管芯中的一個管芯重疊，所述第一部分包括第一頂面；以及，第二部分，包圍多個電連接件的底部，所述第二部分包括低于所述第一頂面的第二頂面。
[0042]在可選實施例中，所述凹槽的深度大于約30 μ m。
[0043]在可選實施例中，所述凹槽的俯視面積大于所述多個管芯的俯視面積。
[0044]在可選實施例中，所述方法還包括:在去除所述包封模具之后，將所述封裝襯底條和所述模塑料切割成多個底部封裝件；以及，在可選實施例中，將頂部封裝件接合至所述多個底部封裝件中的一個。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0045]為了更全面地理解實施例及其有益效果，現(xiàn)結(jié)合附圖參考以下描述，其中:
[0046]圖1A至圖8是根據(jù)一些示例性實施例的制造層疊封裝結(jié)構(gòu)的中間階段的截面圖和俯視圖。

【具體實施方式】
[0047]下面詳細討論本發(fā)明各實施例的制造和使用。然而，應(yīng)該理解，本實施例提供了許多可以在各種具體環(huán)境中實現(xiàn)的可應(yīng)用的概念。所討論的具體實施例僅僅是說明性的，但沒有限制本發(fā)明的范圍。
[0048]根據(jù)不同的實施例提供了一種封裝件及其形成方法。根據(jù)一些實施例示出了形成封裝件的中間階段。討論了實施例的變化。在不同的視圖和說明性的實施例中，類似的參考數(shù)字用于表示類似的元件。
[0049]參見圖1A，提供了封裝襯底10。封裝襯底10可能是封裝襯底條100的一部分。例如，圖1B示出了包括按陣列布置的多個封裝襯底10的示例性封裝襯底條100的俯視圖。在整篇描述中，雖然參考數(shù)字10表示封裝襯底，但是其也可用于表示其他類型的諸如中間板的封裝部件。
[0050]再次參見圖1A，封裝襯底10可包括由介電材料形成的襯底18?？蛇x地，襯底18可由諸如硅的半導(dǎo)體材料形成。在一些實施例中，襯底18是層壓襯底，其包括通過層壓粘合在一起的多個介電薄膜。在可選實施例中，襯底18是積層(build-up)襯底。當(dāng)襯底18由介電材料形成時，介電材料可包括與玻璃纖維和/或樹脂混合的復(fù)合材料。封裝襯底10被配置為將位于第一表面1A上的電連接件12電連接至位于第二表面1B上的導(dǎo)電部件16，其中表面1A和1B是封裝襯底10的相對表面。例如，導(dǎo)電部件16可以是金屬焊盤。封裝襯底10還包括位于其中的導(dǎo)電連接件，諸如金屬線/通孔14。可選地，部件14包括穿過襯底18的通孔。
[0051 ] 器件管芯20通過電連接件12接合至封裝襯底10。管芯20可以是包括集成電路器件(未示出)(諸如晶體管、電容器、電感器和電阻器等)的電路管芯。管芯20也可以是諸如中央處理單元(CPU)管芯的邏輯管芯。可通過焊料接合或直接金屬-金屬接合(如，銅-銅接合)來實現(xiàn)管芯20和電連接件12的接合。
[0052]電連接件24形成在封裝襯底10的頂面1A上。電連接件24電連接至電連接件12和導(dǎo)電部件16并且可與它們物理接觸。在一些實施例中，電連接件24是焊料球。在可選的實施例中，電連接件24包括金屬焊盤、金屬柱、在金屬柱上形成的焊帽等。電連接件24的焊料區(qū)(諸如焊料球或回流后的焊帽)可具有圓形頂面，盡管焊料區(qū)的頂面也可是平面。管芯20沒有覆蓋電連接件24。在一些實施例中，電連接件24的頂端24A高于管芯20的頂面20A。在可選的實施例中，電連接件24的頂端24A與管芯20的頂面20A基本平齊或比其低。
[0053]參見圖2，提供了包封模具(moId chase) 26。包封模具26可由不銹鋼、鋁、銅、陶瓷或其他材料形成。凹槽28形成在包封模具26中。在包封模具26的俯視圖中凹槽28可形成陣列，其中凹槽28的位置和尺寸與管芯20 (圖1B)的位置和尺寸相對應(yīng)。在一些實施例中，凹槽28的深度Dl大于約30 μ m或大于約50 μ m。然而，應(yīng)該理解，整篇說明書中引用的數(shù)值僅為實例，并且可改成不同數(shù)值。因此，包封模具26包括在凹槽28外部的表面26A和在凹槽28內(nèi)部的表面26B。在一些實施例中，如圖2所示，表面26A和26B基本為平面。在可選的實施例中，表面26A和26B可具有其他形狀。例如，如虛線所示，表面26B可以是彎曲的。凹槽28也具有側(cè)壁27。在一些實施例中，側(cè)壁27是垂直于表面26A和/或26B的平直的垂直側(cè)壁。在可選的實施例中，如虛線所示，側(cè)壁27是傾斜的。在其他可選實施例中，也如虛線所示,側(cè)壁27也可是彎曲的。
[0054]參見圖3，均厚釋放膜30粘合至包封模具26。最后形成的釋放膜30包括在凹槽28外部的部分和延伸至凹槽28內(nèi)部的部分。釋放膜30由相對柔軟的材料形成，使得當(dāng)焊料球被壓進釋放膜30中時，焊料球不會損壞，并且可基本保持它們的形狀。例如，釋放膜30可以是氟基膜、硅涂層聚對苯二甲酸乙二醇酯膜、聚甲基戊烯膜、聚丙烯膜等。包封模具26可包括從頂面26C延伸至表面26A和26B的小通孔(未示出)，使得空氣可從通孔排出，并且釋放膜30可以與包封模具26的側(cè)壁(其位于凹槽28的內(nèi)部)以及包封模具26的底面26A和26B良好接觸。因此，在釋放膜30和包封模具26之間基本無氣泡形成。釋放膜30也具有沿著凹槽28輪廓形成的空腔，這種空腔也示為凹槽28。
[0055]參見圖4，將包封模具26和釋放膜30置于封裝襯底條100的上方。管芯20的中心可以與包封模具26中的凹槽28的中心對準(zhǔn)。在一些實施例中，管芯20的頂面20A高于包封模具26的表面26A，因此管芯20部分延伸至凹槽28內(nèi)。在可選實施例中，管芯20的頂面20A低于包封模具26的表面26A,因此管芯20位于凹槽28的外部。使包封模具26和釋放膜30壓向封裝襯底條100，其中箭頭29代表壓力。因此，電連接件24的頂部被壓進釋放膜30中。每個電連接件24的底部都露在釋放膜30的外部。
[0056]參見圖5A和5B，將為液態(tài)的模塑料32注入釋放膜30和封裝襯底條100之間的空間內(nèi)。在一些實施例中，模塑料32可以是模塑底部填充物(MUF)，盡管也可使用其他類型的聚合物/樹脂。模塑料32填充管芯20和釋放膜30之間的空隙以及管芯20和封裝襯底條100之間的空間。而且，模塑料32包圍電連接件24并且與其接觸。如圖5B所示，其為圖5A中結(jié)構(gòu)的俯視圖，模塑料32從封裝襯底條100的一側(cè)注入，然后流到另一側(cè)。最終，模塑料32填充在釋放膜30/包封模具26和封裝襯底條100之間的整個空間內(nèi)。注入模塑料32后，使模塑料固化并凝固。
[0057]參見圖6，去除包封模具26和釋放膜30。然后，將圖6所示的結(jié)構(gòu)切割成多個圖7所示的封裝件200。每個封裝件200都包括一個封裝襯底10、一個管芯20和上覆的相應(yīng)的模塑料32部分。在整篇說明書中，封裝件200被稱為底部封裝件。
[0058]圖7A和圖7B分別示出了底部封裝件200的截面圖和俯視圖。如圖7A所示，在形成的底部封裝件200中，模塑料32包括與管芯20重疊的第一部分32’。第一部分32’的厚度Tl可以大于約30 μ m，盡管厚度Tl也可以小于約30 μ m。也可選擇厚度Tl，使得在如圖8所示的后續(xù)封裝步驟中，模塑料部分32’不會妨礙電連接件24連接至相應(yīng)的頂部封裝件300。如圖7A所示,使用包模方法(over-mold scheme)來模塑管芯20。另一方面，電連接件24具有露于模塑料32之外的頂部。因此,使用露模方法(exposed-mold scheme)來模塑電連接件24。模塑料32包括通過模塑料32的側(cè)壁33而互連的表面32A和32B。因此，表面32A、32B和側(cè)壁33形成臺階。表面32A和32B可包括大致相互平行的基本平坦的部分。表面32A和32B之間的高度差D2 (其也是臺階34的高度)可大于約30 μ m。此外，在一些實施例中，表面32A的面積大于管芯20的面積并且可橫向延伸，超出管芯20邊緣的距離為D3，其為非零值。在一些示例性實施例中，距離D3大于約30 μ m。因此，臺階34位于管芯20的邊緣和相應(yīng)的與管芯20最近的電連接件24之間。圖7B示出了圖7A中結(jié)構(gòu)的俯視圖。在一些實施例中，臺階34基本垂直。在可選的實施例中，臺階34是傾斜的，其中模塑料部分32’的下部寬于相應(yīng)的上部。例如，傾斜角α可在90度至約135度之間，盡管傾斜角α可以取更大的值?？墒古_階34的拐角圓化或基本形成為直角。
[0059]如圖7Β所示，臺階34可形成包圍管芯20的環(huán)。電連接件24位于由臺階34形成的環(huán)的外部，并且也可與包圍臺階34的環(huán)的多個環(huán)對準(zhǔn)。
[0060]在可選實施例中，其中電連接件24具有平坦的表面，在模塑料32 (圖5Α和圖5Β中所示的步驟)的模塑中，可不使用釋放膜30。相反地，包封模具26可與電連接件24的頂面接觸。在根據(jù)這些實施例形成的結(jié)構(gòu)中，模塑料32的頂面32Β (圖7Α所示)與電連接件24的平坦的頂面齊平，其中電連接件24的平坦的頂面露在模塑料32之外。
[0061]圖8示出了頂部封裝件300和底部封裝件200的接合。在接合工藝中，首先將頂部封裝件300置靠在底部封裝件200上。頂部封裝件300可以是包括器件管芯302和封裝襯底304的封裝件，其中器件管芯302接合至封裝襯底304。在一些示例性實施例中，器件管芯302包括存儲器管芯，諸如靜態(tài)隨機存取存取器(SRAM)管芯、動態(tài)隨機存取存取器(DRAM)管芯等。此外，在頂部封裝件300接合至底部封裝件200之前，可在器件管芯302和封裝襯底304上對模塑料306進行預(yù)先模塑。在一些實施例中，頂部封裝件300包括與電連接件24 (圖7A所示)對準(zhǔn)的焊料區(qū)(未示出)。在回流工藝之后，頂部封裝件300中的焊料區(qū)與電連接件24中的焊料合并以形成焊料區(qū)36，其將頂部封裝件300連接至底部封裝件200。
[0062]在本發(fā)明的實施例中，使用混合方案來對模塑料進行模塑，其中，將底部封裝件中的管芯模塑在模塑料中。因此，使用包模方法來模塑管芯。然而，使用露模方法來模塑底部封裝件中的電連接件。有利地，由于對管芯的包模，可在底部封裝件中設(shè)置更多的模塑料。在經(jīng)過模塑后，模塑料可能收縮(例如，在固化工藝過程中)，因此具有降低底部封裝件翹曲的效果。所以，在底部封裝件中使用更多的模塑料可更好地降低翹曲。另一方面，通過對底部封裝件中的電連接件使用露模方法，底部封裝件中的電連接件的尺寸可以減小，并且底部封裝件中的電連接件的間距也可以減小。此外，為了實現(xiàn)露模，使包圍電連接件的模塑料的高度減小。因此，在模塑過程中，用于供模塑料圍繞電連接件流動的溝道會變得更小。這促使模塑料流過底部封裝件中的管芯和封裝襯底之間的空間，因此，降低了在管芯和封裝襯底之間的空間內(nèi)形成空隙的可能性。
[0063]根據(jù)一些實施例，一種封裝件包括具有頂面的第一封裝部件、接合至第一封裝部件的頂面的第二封裝部件，以及位于第一封裝部件的頂面的多個電連接件。模塑料位于第一封裝部件的上方并且將第二封裝部件模塑其中。模塑料包括與第二封裝部件重疊的第一部分，其中，第一部分包括第一頂表面，以及包圍第一部分并且將多個電連接件的底部模制在其中的第二部分。第二部分的第二頂表面低于第一頂表面。
[0064]根據(jù)其他實施例，一種封裝件包括:封裝襯底，其包括位于封裝襯底頂面的第一金屬焊盤、位于封裝襯底底面的第二金屬焊盤，以及將第一金屬焊盤和第二金屬焊盤互連的導(dǎo)電連接件。管芯位于第一金屬焊盤的上方并且與其接合。多個電連接件位于封裝襯底上方并且與封裝襯底接合。在封裝襯底上方對模塑料進行模塑。模塑料具有第一頂面和第二頂面，在封裝件的俯視圖中第二頂面包圍第一頂面，其中，第二表面低于第一頂面。
[0065]根據(jù)其他實施例，一種方法包括:將多個管芯接合至封裝襯底條中的多個封裝襯底上；以及將包封模具放置在封裝襯底條上方。包封模具具有多個凹槽，每個凹槽都與多個管芯中的一個對準(zhǔn)。包封模具還包括在多個凹槽中的第一底面，以及在多個凹槽外部和它們之間的第二底面，其中第二底面低于第一底面。該方法還包括:將模塑料注入至包封模具和封裝襯底條之間的空間內(nèi)；固化模塑料；以及去除包封模具。
[0066]盡管已經(jīng)詳細地描述了本發(fā)明及其優(yōu)勢，但應(yīng)該理解，可以在不背離所附權(quán)利要求限定的本發(fā)明原理和范圍的情況下，做各種不同的改變，替換和更改。而且，本申請的范圍并不僅限于本說明書中描述的工藝、機器裝置、制造、材料組分、工具、方法和步驟的具體實施例。作為本領(lǐng)域普通技術(shù)人員應(yīng)理解，通過本發(fā)明，現(xiàn)有的或今后開發(fā)的用于執(zhí)行與根據(jù)本發(fā)明所采用的所述相應(yīng)實施例基本相同的功能或獲得基本相同結(jié)構(gòu)的工藝、機器裝置、制造、材料組分、工具、方法或步驟可以被使用。因此，所附權(quán)利要求應(yīng)該將這樣的工藝、機器裝置、制造、材料組分、工具、方法或步驟包括在他們的保護范圍內(nèi)。此外，每項權(quán)利要求都構(gòu)成單獨的實施例，并且各權(quán)利要求和實施例的組合都在本發(fā)明的范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種封裝件，包括: 第一封裝部件，包括頂面； 第二封裝部件，接合至所述第一封裝部件的頂面； 多個電連接件，位于所述第一封裝部件的頂面；以及 模塑料，位于所述第一封裝部件上方并且將所述第二封裝部件模塑在其中，所述模塑料包括: 第一部分，與所述第二封裝部件重疊，所述第一部分包括第一頂面；和第二部分，包圍所述第一部分并且將所述多個電連接件的底部模塑在其中，所述第二部分包括低于所述第一頂面的第二頂面。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的封裝件，其中，所述模塑料還包括將所述第一頂面連接至所述第二頂面的側(cè)壁，所述第一頂面、所述側(cè)壁以及所述第二頂面形成臺階。
3.一種封裝件，包括: 封裝襯底，包括: 第一金屬焊盤，位于所述封裝襯底的頂面； 第二金屬焊盤，位于所述封裝襯底的底面；和 導(dǎo)電連接件，將所述第一金屬焊盤與所述第二金屬焊盤互連；管芯，位于所述第一金屬焊盤上方并且與所述第一金屬焊盤接合；多個電連接件，位于所述封裝襯底上方并且與所述封裝襯底接合；以及 模塑料，在所述封裝襯底上方進行模塑，所述模塑料包括: 第一頂面；和 第二頂面，從上往下看所述封裝件時包圍所述第一頂面，所述第二頂面低于所述第一頂面。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的封裝件，其中，所述第一頂面包括與所述管芯重疊的中心部分。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的封裝件，其中，所述第一頂面還包括包圍所述第一頂面的中心部分的外部部分，所述外部部分不與所述管芯對準(zhǔn)。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的封裝件，其中，所述第二頂面包圍所述多個電連接件中的每一個。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的封裝件，其中，所述第一頂面和所述第二頂面形成臺階，并且所述臺階形成包圍所述管芯的環(huán)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的封裝件，其中，所述臺階具有大于約30μ m的高度。
9.根據(jù)權(quán)利要求3所述的封裝件，還包括位于所述模塑料上方的頂部封裝件，其中，所述頂部封裝件通過所述多個電連接件接合至所述封裝襯底。
10.一種方法，包括: 將多個管芯接合至封裝襯底條中的多個封裝襯底； 將包封模具設(shè)置在所述封裝襯底條的上方，其中，所述包封模具包括多個凹槽，每個凹槽都與所述多個管芯中的一個對準(zhǔn)，并且所述包封模具包括: 第一底面，位于所述多個凹槽中；和 第二底面，位于所述多個凹槽的外部和所述多個凹槽之間，所述第二底面低于所述第一底面； 將模塑料注入所述包封模具和所述封裝襯底條之間的空間內(nèi)； 固化所述模塑料；以及 去除所述包封模具 。
【文檔編號】H01L23/488GK104051386SQ201310389008
【公開日】2014年9月17日 申請日期:2013年8月30日 優(yōu)先權(quán)日:2013年3月14日
【發(fā)明者】徐語晨, 林俊宏, 陳玉芬, 普翰屏 申請人:臺灣積體電路制造股份有限公司