TW200818456A - Integrated circuit package-on-package stacking system - Google Patents

Description

200818456 ’ 九、發明說明·· • 【發明所屬之技術領域】 ♦ 本發明係大致有關積體電路封裝件系統，且更特定有 關用於具有堆疊封裝件之積體電路封裝件系統 【先前技術】 ' 為了使積體電路與其它電路介接（in时_)，通常將積 =電路安裝在導線μ基板上。各積體電路具有接合塾 遠：dm: :ad) ’該等接合墊係使用極細的金或鋁線而個別 =至*線架之引腳指塾(lead finger pad)。此等組綱 2由將其個別封驗健塑膠或㈣體中而㈣裝， 成積體電路封裝件。 積體電路封裝技術已見到安褒在單一電路板或美板上 =體上電Γ之數目的增加。新的封裝設計在外形因素(― 〇r 加小型（例如積體電路之實體尺

提供整體積體電料度之顯著增加。然而，積體US 持㈣皮可料在基板上安裝個別積體電路之 = (-les^ 更=^HmPUte _Γ)、以及儲存飼服器)在相同或 對於可攜SC電積體:路。一^ 播放哭,n電子衣置（例如仃動電話、數位相機、音桊 〇〇個人數位助理（PDA)、以及適地定位胪置 (location-based η · Ώ 疋位裝置 密度之需求。之需求已進—步驅使對積體電路 &加的積體電路密度已引領超過一個積體電路讦 94072 5 200818456

被封裝於其中之多晶片封裝件的發展。各封裝件提供對個 別積體電路及一或多層互連線路（使該積體電路能電性連 接至周&電路）之機械支撐SUpp〇rt)。目前的多 曰曰片封衣件（通g也稱為多晶片模組）一般由一組單獨的積 體電，元件直接黏貼至其上之—基板所組成。此種多晶 片封裝件已被發現用來增加積體電路密度及小型化、改善 訊號傳播速度、減少整體積體電路尺寸及重量、改善效能、 及降低成本—電腦業之所有主要目標。 β多晶片封裝件不論是垂直或水平配置同樣會產生問 ，，因為在積體電路及積體電路連接點被測試前，通常該 多晶片封裝件必須被預先組裝。因此，當積體電路被安裝 且連接於多晶片模組中時，個別積體電路及連接點不能被 個別測4，而無法在組裝成較大電路前確定是良品晶粒 ^Wn，Gd-die，KGD)。因此，習知多晶片封裝件導致組 衣衣权良率問題。這種製造程序（不能確定是良品晶粒）因 此較不可靠且更易於有組裝瑕疵。 此外，垂直堆《積體電路於一般多晶片封裝件中可 生超出水平配置積體電路封裝件者的問題，故進一步複 化製造程序。垂直堆疊積體電路更_試及據以決定個 積體電路之實際失敗模式。此外，基板和積體電路在组 或測減期間Μ受損’而使製造程序複雜化且增加成本 該垂直堆疊積體電路的問題可能遠大於其優點。 封衣件堆豐也有產生設計限制。在許多之堆疊結 中，頂層封裝件不能在中央處有系統互連 94072 6 200818456 •(峨ixGnneet)，因為該區域通常被下層I置的塑膠封装覆 盖物所浪費掉。為了 4良p番户々址 、 、、、了擴展更夕之積體功能（integrated ’ functlon)，這樣的限制可能使設計停业使用封裝件類型。 封裝件重疊（package overlap)長久以來一直是對額外互連 牛之礙該重$可能是於該封裝件之外部附近具有高數 目的互連件之裝置的問題。 口此仍存在著改善封裝方法、系統及H計的需求。 f馨於消費性電子裝置之縮小尺寸及料限的空間中對更 =4力此之要求’找出這些問題的解決辦法就日益重要。 、-於=斷〜加的商業競爭壓力、日益增加的消費者期待、 以及縮小針對市場中重要產品區隔化的機會，找出這 題的解決辦法就曰益重要。此外，節省成本、改善效^ 以及對抗此種競爭壓力之不斷增加的需題 之料辦法之重要必要性更增加其急追性。 —門通 屏内ΙΪ問狀解決方案㈣職—純尋求，但先前發 ^未教示或暗示任何解決方案，而因此這㈣題之解決 水已長期困惑在此技街領域具有通常知識者。 【發明内容】 本㈣提供-種積體f路層疊封裝件堆疊系統，其 導綠！成導線架中介層’形成該導線架中介層包括:形成 人馬木^成权壓基底於該導線架上、以及將該導線架中 :單Γί離出來；設置基底積體電路封裳 _ k ν 4木中W層安裝於其上；以及設置上層積體帝 路封裝件於該導線架中介層上。 a積體毛 94072 7 200818456 ϋ 本發明之特定實施例除了或替代以上提及的實施例外 二 還有其它態樣。該等態樣於參考附加圖式時研讀以下之詳 . 細說明對在此技術領域具有通常知識者將會變得清楚。 【實施方式】 以下實施例以足夠詳細之說明使在此技術領域具有通 常知識者能完成及使用本發明。應該瞭解，其它實施例依 據本發明之揭露内容將會是顯而易見的，且製程或機械改 變在不脫離本發明之範疇下可被完成。 ® 在以下說明中，給予數個特定細節以對本發明提供完 整的瞭解。然而，明顯的是本發明可在沒有這些特定的細 節下被實行。為了避免模糊本發明，一些熟知的電路、系 統組構、以及製程步驟將不詳細揭露。 同樣地，顯示系統之實施例的圖式係部分概略的 (semi-diagrammatic)且非按比例繪製的，以及特別是一些 尺寸係為了清晰呈現而非常誇大地顯示於該等圖式中。此 馨外，為了本發明之說明、描述及理解上的清晰及容易起見， 所揭露及描述，的多個實施例具有一些共同特徵時，彼此之 間類似或同類的特徵通常將用同類的元件符號來描述。 為了說明的目的，如用於本文中的用語“水平 (horizontal)”係定義為平行於封裝件基板之平面或表面之 平面，而不論其方向。用語“垂直（vertical)”係指垂直於如 剛才定義之水平之方向。例如“在…上方（above)”、“在… 下方（below)”、“底（bottom)”、“頂（top)”、侧（side)”（如“侧 壁（sidewall)” 中）、“較高”、“較低’’、“上層（upper)，’、“在… 8 94072 200818456 ί ί Γ-Τ ' ^ ^ - ^ τ ，Κ 疋我。用語“在.··上(〇η)，，意指元件間有直接 用語“系統”意指本發明之方法及”。如用於本==用 语1程，，包括衝壓（stamping)、鍛造(f〇rging)、圖案化、曝 光、顯影、蝕刻、清洗、及/或材料移除或雷射修整，如： 形成所述結構所需者。 餘麥考第1圖，其中係顯示本發明之實施例中積體電 _路層疊封裝件堆疊系、统100之剖面圖。該積體電路層疊封 裝件堆疊系統100之剖面輯示了基底積體電路封裝件 102(例如球栅陣列封裝件⑽i grid a卿package)或接點 栅格陣列封裝件（land grid array package))，其具有基底基 板104，該基底基板1〇4具有基底頂部表面1〇6及基底底 部表面！08。第一積體電路11〇係用黏著劑112(例如晶粒 黏接材料）安裝於該基底頂部表面1〇6上。該第一積體電路 11 〇係藉由電性互連件丨i4(例如銲線（bond wire)、銲錫凸 #塊、銲錫柱或栓球凸塊（studbump))耦接至該基底頂部表面 。基底封裝體丨丨6(例如模壓化合物（m〇lded c〇mp〇und)) 係模壓注入圍繞於該第一積體電路11〇、該電性互連件 114、以及該基底頂表面106的一部分。系統互連件ιΐ8(例 如銲錫球、銲錫柱中介層或栓球凸塊）係黏接至該基底底部 表面108’以用於黏接下一層的系統（圖中未顯示）。接觸墊 (contact pad) 120之陣列係分佈於該基底封裝體丨〗6附近的 區域占 導線架中介層122包括由在該基底封裝體116上的模 94072 9 200818456

V *壓基底126所支撐的外引腳（〇uter lead)丨24。該導線架中介 *層I22係用於訊號之再分佈層（redistribution layer)，否則 •該訊號無法用於該系統（圖中未顯示）。上層積體電路封裝 件128(其包含具有頂部表面132與底部表面134之上層基 板130)係安裝於該導線架中介層122上之中央位置。該上 層積體電路封裳件128具有㈣著劑112安裝於該頂部表 面132上之第二積體電路136。該第二積體電路us藉由 該電性互連件114而耦接到該頂部表面132。上層封裝體 138(例如該模壓化合物）係模壓注入於該第二積0體電= 136、該頂部表面132以及該電性互連件ιΐ4之上。該系統 互連件118係黏接至該上層基板13〇之底部表面。該 上層積體電路封裝件128係安裝於該基底積體電路封料 搬’使得該上層基板13〇<基底表面134置放於該導線架 中；I層122與該系統互連件118上。該導線架中介層us 提供該^層基板130與該基底基板1〇4間之額外互連曰路徑。 現參考第2圖，其中係顯示於本發明之實施例中用於 該積體電路層疊封裝件堆疊系統1〇〇之導線架中介層⑵ 之俯視圖。該導線架中介層122之俯視圖緣示了成陣列的 訊號接點202,該導線架中介層122具有由該模壓基底 (molded baSe)126所支撐的外引腳124。斷面線3_3指出該 導線架中介層顯示於第3圖中之部份。所顯示之組構是= 訊號接點202之四乘四陣列，但這僅是範例而已，且陣列 中貫際的接點數目可能會不同。 現參考第3圖，其中係顯示第2圖之導線架中介層 94072 10 200818456 ’在引腳彎曲前沿著斷面線3-3之立,ι &㈤ 1〇〇 ^ 3之糾面圖。該導線架中介層 * 122之』面圖綠示了該訊號接點加與外引腳i %成共平 _ ㈣基底126_該訊號接點2〇2及該外引腳 =之相對位置。該外引腳124可被組構成將模壓基底126 升南至各種高度以符合不同封裝件之需求。 現苓考f 4圖’其中係顯示第2圖之導線架中介層⑵ 在引腳彎曲後沿著斷面線3_3之剖面圖。該導線架中介層 122之剖面圖綠示了已被f曲之該外引腳124以支撐第工 圖之該基底封裝體116之向上堆疊高度（staek_up —㈣ 4〇2’其目的係供組構之用。延伸基底4〇4係形成於該外引 腳124上該延伸基底404之彎曲位置決定該模壓基底126 之向上堆疊高度402，並提供用於連接至第i圖之該基底 積體電路封裝件102之接觸表面。 — 現蒼考第5圖，其中係顯示於本發明之實施例中用於 該層疊封裝件堆疊系統之導線架500的俯視圖。該導線架 500的俯視圖繪示了於未處理狀態下該導線架中介層 中之四個導線架中介層。該導線架5〇〇係出自導電材料片 (例如銅、錫、鋅或者銅、錫或鋅之合金）的蝕刻、衝壓或 鍛造。該導線架500可鍍覆有例如金之其它金屬。各該外 引腳124被框件502及攔壩桿(dam bar)504所支撐。該攔 壩桿504被連結桿（tie bar)5〇6所支撐。 該攔壩桿504在第1圖之該模壓基底ι26形成期間係 作用為用以密封注入模具（圖中未顯示）的阻障物。該攔壩 桿504之位置界定該模壓基底126之範圍。於完成該模壓 94072 11 200818456 ’製程後，該攔壩桿504、該連結捍5〇6以及該框件％ ，自該導線架中介層122中移除。 ’、 ' ㉟夢考第6圖’其中係顯示於本發明之替代實施例中 用於層疊封裝件堆衫、統之偏移巾介層（他et _之俯視圖。該偏移中介層_之俯視圖缘示了成 的該訊號接點2G2’該偏移令介層_具有由該模愿基底 所支#的外引腳124。斷面線7_7指出該偏移中介声 600顯示於第7圖中夕匈w八 ^ H3, 9 ⑩ 中之邛伤。所頒示的組構為該訊號接點 一 ^四陣列。但這僅是範例而已，且陣 接點數目可能會不同。 ^不的 I>考第7圖，其中係顯示第6圖之偏移中介層嶋 沿著斷面線7-7之剖面圖。該偏移中介層繼之剖面圖修 =已被f曲來支撐第1圖之談基底封裝體116之向场 登兩度702之該外引腳124，其目的係供組構之用。延伸 基底704係形成於該外引腳124上。該延伸基底7〇4之彎 籲曲位置決定該模壓基底126之向上堆疊高度搬，並提供 用於連接至第1圖之該基底積體電路件102之接觸表面。 現參考第8圖’其中係顯示於本發明之替代實施例中 積，電路層豐封裝件堆疊系統8〇〇之剖面圖。該積體電路 層：!：封裝件堆豐系統8〇〇之剖面圖緣示了基底積體電路封 裝件802(例如球栅陣列封裝件或接點柵格陣列封裝件），Α 包括具有基底頂部表面806與基底底部表面8〇8之基底基 板804。第-積體電路81G係用黏著劑ιΐ2(例如晶粒黏= 材料）安裝於該基底頂部表面_上。該第—積體電路㈣ 94072 12 200818456 ，係藉由電性互連件114(例如銲線、銲錫凸塊、銲錫柱或检 *球凸塊）耦接至該基底頂部表面806。基底封裝體816(例如 •模壓化合物）係模壓注入圍繞該第一積體電路810、該電性 互連件114、以及該基底頂表面8〇6之一部分。系統互連 件118(例如銲錫球、銲錫柱中介層或栓球凸塊）係黏接至該 基底底部表面808，以用於黏接下-層的系統（圖中未顯 示）。接觸墊S2G之陣列係分佈於該基底封裝體116附近的 該偏移中介層_包括由在該基底封裝體816上的模 壓基底126所支撐的外引腳124。包括具有頂部表面枚 與底部表面834之上層基板請的上層積體電路封裝件 28(例如四方扁平热引腳（quad仏邙純n〇_lead，qfn)、球 柵陣列、或接點栅格陣列封裝件）係安裝於該偏移中介層 600上之偏移位置。該上層積體電路封裝件似具有用黏 著劑112安裝於該頂部表面832上之第二積體電路μ/ 該第二積體電路836藉由該電性互連件114_接到該了頁部 表面832。上層封裝體838(例如該模壓化合物）係模壓注入 於該第二積體電路836、該頂部表面832以及該電性互連 件114之上。該系統互連件118係黏接至該上層基板請 之底部表面834。該上層積體電路封裝件似係安裝於該 基底積體電路封裝件8〇2上，使得該上層基板㈣^基底/ 表面834置放於該偏移中介層6〇〇與該系統互連件 上。該偏移中介層_提供該上層基板83〇與該基底基板 804間之額外互連路徑。 94072 13 200818456 現芬考第9圖，其中係顯示於本發明之另一替代 ‘例中積，電路層疊封裝件堆疊系統_之剖面圖。該輪體 -^路層宜封1件堆疊系統900之剖面圖繪示了具有安裝於 裝體816上之延伸中介層9〇2的基底積體電路封 衣件該上層積體電路封裝件828由該延伸中介層9〇2 及該系統互連件118所支撐，並且電性連接至該延伸0中介 層902及該系統互連件118。該延伸中介層搬具有可用 f安裝積體電路封裝件9G6(例如QFN封裝件、接點拇格 陣列封裝件、或者是具區鳥翼型㈣‘幻或；型引腳之雙 列直插封裝（duai_in_linepackage))之額外接觸塾。又 現翏考第10圖，其中係顯示本發明之又另一替代實施 例中積體電路層疊封裝件堆疊系統测之剖面圖。該二體 電路層疊封褒件堆疊系統1000之剖面圖緣示了具有安事 於該基底封裝體816上之延伸中介層1〇〇2的基底積體電路 封裝件802。該上層積體電路封裝件似由該延伸中介層 H)02及該系統互連件118所支稽，並且電性連接至該延; 中介層1002及該系統互連接件118。該延伸中介層職 具有可用來安裝覆晶（fHpchip)積體電路1〇〇6之額外接觸 墊1〇〇4。底部填膠（underfill)材料1008係用来保護晶粒互 連件1010(例如銲錫球、栓球凸塊、或銲錫柱）。 現參考第11圖，其中係顯示於本發明之再又另一替代 實施例中積體電路層疊封裝件堆疊系統i i 0 0之剖面圖曰。該 積體電路層疊封裝件堆疊系統1100之剖面圖繪示了具有Λ 安裝於該基底封裝體816上之延伸中介層1102的基底^體 94072 14 200818456 2路封裝件802。該上層積體電路封裝件828被該延伸中 層1102及該系統互連件丨18所支撐，並且電性連接至該 *延伸中介層1102及該系統互連件118。該延伸中介層11〇2 具有可用來安裝離散元件（discrete c〇mp〇nent)n〇6(例如 被動元件或主動元件）之額外接觸墊1104。 ，現參考第12圖，其中係顯示於本發明之實施例中用於 ，造積體電路層疊封裝件堆疊系統！⑽之積體電路層疊封 參衣件隹宜系統1200之流程圖。該系統12〇〇包括形成導線 :中介層，形成該導線架中介層包括形成導線架、形成模 塵基底於該導線架上、以及將該導線架中介層自該導線架 單顆化分離出來（於方塊1202中）；於方塊12〇4中，設置 基底積體電路封裝件，使該導線架安裝於其上；於方塊 1206中，設置上層積體電路封裴件於該導線架中介層上。 已發現本發明因此具有數個態樣。 已意外發現的一種主要態樣係本發明提供用於接點之 籲訊號再分佈層(於積體電路封裝件堆疊中），該等接點係在 下層積體電路之覆蓋物之上。以歷史觀點，這症接點必須 移到外部周邊（outer perimeter)，造成該封裝件之增加的接 點雄、度及較大面積（foot print)。 另一態樣係該導線架中介層允許較短之訊號路徑，此 舉可對關鍵訊號有益。 、本發明之另一重要態樣係本發明有價值支持及提供降 低成本、簡化系統、以及增加效能之歷史趨勢。 本發明之這些及其它有價值態樣因此促進技術之狀態 94072 15 200818456 " 進到至少下一層次。 . 目此，6發現本發明之積體電路層疊封裝件堆邊系够 •提供用於開發及製造層疊封裝件堆疊之解決方案之=要盘 迄今未知和無法得到之解決方案、能力、以及功能態樣y 所產生之製程及組構健接的、具成本效益的、不複雜的、 焉度通用性及有效的，能藉由改變已知的技術而意外地且 非顯而易知地實施，且因此容易適用於有效率地及瘦 製造完全與習知製造料與技術相容的層疊封裝件堆: 置。難生之製程及組構係直接的、具成本效益的、ς複 雜的、高度通用性的、準確的、敏感的、以及有效的且 能藉由改造已知的元件來實施，以用於立即的、有效率的、 及經濟的製造、應用、以及利用。 卞 j然本發明&結合特线佳模絲描述，應該瞭解梦 於先前說明，許多替代、修改以及變化對在此技術領域: 有f常技藝者會是顯而易見的。因此，本發明係欲包含; 斤 _有洛於附加的申請權利範圍之範疇内的所有此種替代、修 改、以及變化。本文中迄今所述及或示出於附加的圖式; 之所有標的均以說明且非限制的意義來詮釋。 【圖式簡單說明】 第1圖係於本發明之實施例中積體電路層疊 疊系統之剖面圖； 午隹 第2圖係於本發明之實施例中用於層疊封裝件堆疊系 統之導線架中介層之俯視圖； "、 第3圖係第2圖之導線架中介層在引腳彎曲前沿著斷 94072 16 200818456 1 面線3-3之剖面圖，· 第4圖係第2圖之導線架中八 *面線3-3之剖面圖； )ι層在引腳灣曲後沿著斷 第5圖係於本發明之實 統之導線架的俯視圖；J中用於層豐封裝件堆覺系 係於本發明請代實施財詩疊 宜系統之偏移中介層之俯視圖； 件堆 .圖;弟7圖係第6圖之偏移中介層沿著斷面線w之剖面 ^圖係於本發明之替代實施例中積體電路層果 件堆《系統之剖面圖； '曰且钌衣 封壯係於本發明之另一替代實施例中積體電路層聂 封I件堆疊系統之剖面圖，· 層® 第.10圖係於本發明之又另一替代實施 路 層豐封裝件堆疊系統之剖面圖； 、體電路 > 弟11圖係於本發明之再一 路#聂抖壯放另替代貝苑例中積體電 層$封裝件堆疊系統之剖面圖；以及 弟12圖係於本發明之實施例中用於製造層疊封 堆豐糸統之層疊封裝件堆疊㈣之流程圖。 【主要符號元件說明】 100、_、900、1_、1100、1200積體電路層叠封裝件 堆疊系統 1〇4、804基底基板1〇6、806基底頂部表面 108、_基底底部表面11〇、81〇帛一積體電路 94072 17 200818456 112 116 120 122 126 130 134 202 外引腳 128、 132、832頂部表面 136、836第二積體電路 702向上堆疊高度 黏著劑 1 i 4 816基底封裝體118 接觸墊、電性連接點 導線架中介層 124 模壓基底 83〇上層基板 834底部表面 訊號接點 1010 互連件 系統互連件 828上層積體電路封裝 件 402 π咏苯 502 框件 504 攔壩桿 506 連結桿 600 偏移中介層 704 延伸基底 802 基底積體電路封裝件 820 > 1104 接觸墊 838 上層封裝體 902、 1002 ν 1102 延伸中介層 904 額外接點 906 積體電路封裝件 1004 額外接觸墊 1006 積體電路晶粒 1008 底部填膠材料 1106 離散元件 1202、 ‘ 1204 、 1206 方塊 94072 18

Claims (1)

1. 200818456 •十、申請專利範圍： 、1. 一種積體電路層疊封裝件堆疊系統（1200)，包括： 氣 形成導線架中介層（122)，包含： 形成導線架（500); 形成模壓基底（126)於該導線架（500)上；以及 將該導線架中介層（122)自該導線架（500)單顆化分 離出來。 2.如申請專利範圍第1項之系統（1200)，進一步包括：設 Φ 置訊號接點（202)於該導線架中介層（122)上，用於對上 層積體電路封裝件（128)提供電性連接點（120)。 3·如申請專利範圍第1項之系統（1200)，其中，將該導線 架中介層（122)自該導線架（500)單顆化分離出來包含： 自該導線架（500)切割攔壩桿（504);以及 藉由形成外引腳（124)而調整向上堆疊高度（402)。f 4. 如申請專利範圍第1項之系統（1200)，進一步包括：形 ^ 成延伸基底（404)於該導線架中介層（122)上。 5. 如申請專利範圍第1項之系統（1200)，進一步包括：設 置額外接點（904)於延伸中介層（902)上，用於黏接離散 元件（1106)、積體電路封裝件（906)、積體電路晶粒 (1006)、或其組合。 6. —種積體電路層疊封裝件堆疊系統（100)，包括： 導線架中介層（122) ^包含： 導線架（500); 該導線架（500)上之模壓基底（126);以及 19 94072 200818456 自該導線架（500)軍顆化分離出來之該導線架中介 層（122)。 7. 如申請專利範圍第6項之系統（100)，進一步包括：在該 導線架中介層（122)上之訊號接點（202)，用於上層積體 電路封裝件（128)之電性連接點（120)。 8. 如申請專利範圍第6項之系統（100)，其中，自該導線架 (500)單顆化分離出來之該導線架中介層（122)包含： 自該導線架（500)切割之攔壩桿（504);以及 藉由形成外引腳（124)所調整之向上堆疊高度 (402)。 9·如申請專利範圍第6項之系統（100)，進一步包括：形成 於該導線架中介層（122)上之延伸基底（404)。 10·如申請專利範圍第6項之系統100，進一步包括：延伸 中介層（902)上之額外接點（904)，用於離散元件（1106)、 積體電路封裝件（906)、積體電路晶粒（1006)、或其組合。 20 94072