TW201036139A - Stacked multichip package - Google Patents

Description

201036139 六、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於一種半導體晶片冑裝結構，特別係關於 一種多晶片堆疊封裝。 【先前技術】 將多個晶片堆疊封裝於-封裝體中，可提高電子元件 的搶度，縮短電子元件間的電性路徑，此技術不僅可減少 ❸ Ο 多個晶片使用上所佔用的體積，更可提高多個晶片整體的 性能。而多個晶片堆疊封裝技術中，多個同尺寸晶片之堆 叠封裝技術是常見的封裝技術之_。 多個同尺寸晶片之堆疊封裝係將複數個相同尺寸之半 導體晶片逐一往上堆疊於一基板上，通常該些半導體晶片 之主動面係朝上以利銲線連接。$了防止各下方晶月連接 之銲線為堆疊於其上方之晶片損壞或造成短路，在各晶片 間均提供-間隔件（interposer)，且該間隔件之高度需高 於同-層銲線之弧高。傳統±，間隔件可為聚亞酿胺膠帶 (PI tape)、虛晶片（dummy _)或金屬片（metal plate)等等 然而，間隔件之使用需增加額外的製程，例如：晶》 黏膠的塗佈、晶片安裝和熟化製程等，而此額外製程之湾 加均會知成成本的增加以及良率的降低。 此外’良率對多晶片封裝而言是一項重要的考量， 為將多個晶片置入單一封裝後’其產生之複合良率的結果 ’會造成成本的遽增，尤其是當封裝體中包含任何高價的 201036139 晶片時，其風險之考量尤為重要。因為當低價的晶片損壞 或在後續組裝成晶片堆疊過程中造成缺陷時，這些高價的 晶片必須被一同報廢，而此勢必造成成本上嚴重的衝擊。 因此，面對多晶片封裝之發展潮流，以及現今多晶片 封裝之高成本風險，產業界仍需要—種低成本、高良率的 多晶片封裝結構。 【發明内容】

❹ a曰 本發明提供一種多晶片堆疊封裝結構，利用一第 片承載座結構將晶片堆疊於設於一基板上之晶片上，以形 成-堆疊封裝結構。本發明結合高良率的晶片封裝技術以 及晶片堆疊技術’所建構之多晶片堆疊封裝結構具有高良 率之優點。 本發明之多晶片堆疊封裝之一實施例包含具有 主動面及-第一背面之一第一晶片、具有一第一開口和與 第主動面接合之第一晶片承載座、複數條通過第一開口 和用於電性連接第—主動面與第一晶片承載座之第一導線 、具有-第二主動面及__第二背面之―第二晶片、—用於 包覆第-導線和黏著結合第—晶片承載座及第二背面之黏 膠層、具第三開Π和與第二主動面接合及電性相連之第二 晶片承載座、通過第二開口和用於電性相連第二主動面及 第二晶片承載座之複數條第二導線、以及用於電性連接於 該第-晶片承載座與第二晶片承載座之複數條第三導線。 本發明之多晶片堆疊封裝之另一實施例包含具有一第 一主動面及—第—背面之—第—晶片、具有—第-開口並

137404.DOC -6- 201036139 =該Γ主動面相接合之—第—晶片承載座；通過該第-=並電性連接該第-主動面及該第—晶^載座之複數 :第-導線；具有-第二主動面及-第二背面之—第二晶 ’包覆該複數條第-導線並黏著結合該第—晶片承載座 及該第二背面之一黏膠層；具有一第二開口與該第二主動 面相接合，並與該第-晶片承載座電性相連之—第二晶片

❹ 承：座；通過該第二開口並電性連接該第二主動面及該第 一晶片承載座之複數條第二導線。 一實施例中，前述之多晶片堆疊封裝結構之第一晶片 承載座可為印刷電路板（pdnted eiixuit bGard)、導線架或軟 性電路板（flexible circuit board)。 一實施例中，前述之多晶片堆疊封裝結構之第一晶片 及第二晶片之面積可相等。 * —實施例中，前述之多晶片堆疊封裝結構之點膠層係 一薄膜覆蓋銲（Film on Wire ; FOW )線層。 一實施例中，前述之多晶片堆疊封裝結構中另包含一 包覆第一晶片、第一晶片承載座、第二晶片及複數條第二 導線之封裝膠體。 【實施方式】 圖1例示本發明之第一實施例之多晶片堆疊封裝1〇之 剖面示意圖。本發明第一實施例揭示之多晶片堆疊封裝⑺ 包含-第-晶片111、一第一晶片承載座13、複數條第一 導線141、一第二晶片112、一黏膠層16、一第二晶片承載 座19、以及複數條第二導線142。第一晶片lu包含第一主

137404.DOC • 7- 201036139 動面1111及相對於第—线面第— 主動面1111上具有由複數電子元件和連接各電子元 之配線等形成之積體電路。第一晶片承載座13上具有一由 内壁131所界定之第_開口132，第―晶片⑴之第—主動 面仙面向該第-開口 132，接合於該第一晶月承載座13 本實施例中，第—晶片111與第一晶片承載座13間係藉 由一膠體121接合，而該膠體121可為黏晶膠（paste)或黏晶 ◎ 膠帶（tape or fiim)。 複數條第一導線141通過第一晶片承載座13之第—開 口 132 ’電性連接第一晶片111之第一主動面1111以及第一 曰曰片承載座13上接合第一晶片ηι之表面之相對面。黏膠 層16配置於第-晶片承載座13接合第一晶片1U之表面之 相對面上，充填於第一晶片承載座13之第一開口 132，並 包覆上述該第一導線141。本實施例中，黏膠層16可為薄 膜覆蓋導線（Film on Wire ; FOW ) f ’可降低封裝高度 © 與提供導線保護之功效而提昇導線之穩定度。 第二晶片II2包含第二主動面1121及相對於第一主動 面1121之第二背面1122,第二主動面1121上具有由複數電 子το件和連接各電子元件間之配線等形成之積體電路。第 一晶片承載座19具有由内壁191所界定之一第二開口 192 ’而第二晶片112之第二主動面1121面向該第二開口 192 ，接合於該第二晶片承載座19。於本實施例中，第二晶片 U2與第二晶片承載座19間係藉由一膠體122接合，而該膠 體可為黏晶膠（paste)或黏晶膠帶（tape 〇r fUm)。

137404.DOC -8- 201036139 複數條第二導線142通過第二晶片承載座19之第二開 口 192，電性連接第二晶片I〗]之第二主動面H21以及第二

❹ b曰片承載座19上接合第二晶片112之表面之相對面。配置 於第一晶片承載座13與第一晶片U1之黏膠層16係接合至 第二晶片112之第二背面1122上，且複數條第三導線15係 電性連接該第一晶片承載座13上的第一晶片111接合表面 與該第二晶片承載座19上的第二晶片112接合表面。封裝 膠體18包覆第一晶片lu、第一晶片承載座13、第二晶片 112、第三導線15，並且充填於第二晶片承載座19之第二 開口 192，並包覆該第二導線142，形成本發明第一實施例 所揭不之多晶片堆疊封裝1 〇。較佳地，於本實施例中，配 置於第一晶片承載座13及第一晶片lu上之黏膠層16與第 一晶片112之第二背面1122間更可另設一絕緣層丨7，以防 止該第一導線141與第二晶片112接觸而產生短路，同時可 黏合第一晶片111與第二晶片！i2。 本實施例中，前述之第一晶片承載座13可為印刷電路 板（printed circuit board)或導線架。而第二晶片承载座可 為印刷電路板（printed circuit board)、導線架或者軟性電 路板（flexible circuit board)。該第二晶片承載座19上於接 合第二晶片112之表面之相對面上，可另設有複數個外部 端子21例如是錫球。 圖2例示本發明第二實施例之多晶片堆疊封裝2〇之名 面示意圖。參照圖1與圖2,本實施例揭示之多晶片堆疊圭 裝20包含-第-晶片U1、—第—晶片承載仏3，、複數: I37404.DOC -9- 201036139 第一導線141、一第二晶片η〗、一黏朦層16、一第二晶片 承載座19、以及複數條第二導線142。第一晶片ln包含第 一主動面mi及相對於第一主動面U11之第一背面1112 ，第一主動面1111上具有由複數電子元件和連接各電子元 件間之配線等形成之積體電路。第一晶片承載座13，上具 有一由内壁131·所界定之第一開口 132，，而該第一晶片m 之第一主動面mi係面向該第一開口 132，，並且接合於該 Q 第一晶片承載座13'。本實施例中，第一晶片111與第一晶 片承載座13’間係藉由一膠體121接合，而該膠體121可為 黏晶膠（paste)或黏晶膠帶（tape 〇r fUm)。 複數條第一導線141係通過第一晶片承載座131之第 一開口 132’’並電性連接該第一晶片ηι之第一主動面1U1 以及第一晶片承載座13,上接合第一晶片U1之表面之相對 面。黏膠層16係配置於第一晶片承載座13,接合第一晶片 111之表面之相對面上，且充填於該第一晶片承載座131之 ❹ 第一開口 132’，並包覆上述該第一導線141。本實施例中 ’黏膠層16可為薄膜覆蓋導線（Film 〇n wire ; f〇W)層 ’除了可降低封装高度也可提供導線保護之功效而提昇導 線之穩定度。 第二晶片112包含第二主動面1121及相對於第二主動 面1121之第二背面1122,第二主動面1121上具有由複數電 子元件和連接各電子元件間之配線等形成之積體電路。第 二晶片承載座19具有由内壁ι91所界定之一第二開口 192, ’而第二晶片112之第二主動面1121係面向該第二開口 192,

137404.DOC -10 201036139 ，並接合於該第二晶片承載座j 9。本實施例中，第二晶片 112與基板19間係藉由一膠體122接合，而該膠體121可為 黏a日膠（paste)或黏晶膠帶（tape 〇r film)。 複數條第二導線142係通過第二晶片承載座19之第二 開口 192'，並且電性連接該第二晶片112之第二主動面1121 以及該第二晶片承載座19上接合第二晶片112之表面之相 對面。 ^ 配置於第一晶片承載座13及第一晶片ill上之黏膠層 16係接合至第二晶片112之第二背面1122上，且第一晶片 承載座13’之兩侧端部可被彎折，致使第一晶片承載座13, 之侧端133上之複數個接點（未繪示）得與第二晶片承載 座19電性連接。封裝膠體18包覆第一晶片U1、第一晶片 承載座13’、第二晶片Π2、第三導線15，並且充填於第二 晶片承載座19之第二開口 192,，並包覆該第二導線142， 形成本發明第二實施例所揭示之多晶片堆疊封裝2〇。本實 〇 施例中’第一晶片承載座13,包含軟性電路板（fiexible circuit board)或者導線架。於另一實施例中，配置於第一 晶片承載座13’及第一晶片lu上之黏膠層16與第二晶片 112之弟二背面1122間亦可如圖1實施例所示般，另設一絕 緣層（未繪示），並利用該絕緣層（未繪示）可防止該第 一導線141與第二晶片112接觸而產生短路，同時也可黏合 第一晶片111與第二晶片112。 而第二晶片承載座可為印刷電路板（printed circuit board)、導線架或者軟性電路板（flexiMe circuit “打幻。 137404.DOC •11- 201036139 該第二晶片承載座19上於接合第二晶片112之表面之相對 面上，可另設有複數個外部端子21例如是錫球。 本發明之實施例中’前述該第一晶片111及第二晶片 112之面積可相等’而使形成同尺寸之多晶片堆疊封裝10 和20。 本發明之實施例中，前述該第一晶片丨j i及第二晶片 112可為動態隨機記憶體。 ❹ 本發明利用黏膠層可為薄膜覆蓋導線（Film on Wire ，FOW)層，因此可降低封裝高度與提供導線保護之功效 而提昇導線之穩定度。同時更可另設一絕緣層，以防止第 一導線與第二晶片接觸而產生短路，同時可黏合第一晶片 111與第二晶片112。且前述兩組合可分別測試後再接合， 如此可避免高價晶片因封裝過程中產生缺陷，而必須報廢 之成本風險’進而達成高良率的多晶片封裝結構。 本發明之技術内容及技術特點已揭示如上，然而熟悉 〇 本項技術之人士仍可能基於本發明之教示及揭示而作種種 不背離本發明精神之替換及修飾。因此，本發明之保護範 圍應不限於實施例所揭示者’而應包括各種不背離本發明 之替換及修飾’並為以下之申請專利範圍所涵蓋。 【圖式簡要說明】 圖1例示本發明一實施例之多晶片堆疊封裝1〇之刊面 不意圖；及 圖2例示本發明另一實施例之多晶片堆疊封裝2〇之剖 面示意圖。 137404.DOC •11 201036139 111 112 121 ' 122 131、 13Γ 132、 132' 133 141 191 192 、 192' 【主要元件符號說明】 10、20 13 、 13’ 15 16 17 18 19 Ο 21 © 142 1111 1112 1121 1122 多晶片堆疊封裝 第一晶片承載座 第三導線 黏膠層 絕緣層 封裝膠體 第二晶片承載座 外部端子 第一晶片 第二晶片 膠體 内壁 第一開口 側端 第一導線 第二導線 内壁 第二開口 第一主動面 第一背面 第二主動面 第二背面 137404.DOC -13-

Claims (1)

1. 201036139 七、申請專利範圍： L 一種多晶片堆疊封裝，包含： 第一晶片，具有一第一主動面及一第一背面； 一第一晶片承載座，具有一第一開口，並與該第一主 動面相接合； 複數條第-導線，通過該第一開口，並電性連接該第 一主動面及該第一晶片承载座； 第一晶片，具有一第二主動面及一第二背面； 〇 黏膠層’包覆該複數條第-導線，並黏著結合該第 一晶片承載座及該第二背面； 一第二晶片承載座，具有一第二開口，與該第二主動 面相接合； 複數條第二導線，通過該第二開口，並電性連接該第 二主動面及該第二晶片承載座；以及 複數條第三導線，電性連接於該第一晶片承載座與該 第二晶片承載座。 ❾2.，求項1之多晶片堆疊封裝，其另包含-包覆該第一 曰曰片、該第一晶片承載座、該第二晶片及該複數條第二導 線之封裝膠體。 3.根據請求項1之多晶片堆叠封裝，其中該第-晶片承載座 可為一印刷電路板（PCB)或是導線架（leadframe)。 4·根據明求項丨之多晶片堆疊封裝，其中該黏膠層係一薄膜 覆蓋導線層（F〇w)。 5.根據叫求項i之多晶片堆疊封裝，其中該第一晶片與該第 B曰片承栽座係藉由一黏晶膠或一黏晶膠帶 I37404.DOC •14 201036139 or film)相互接合。 6.根據請求項!之多晶片堆疊封裳，其中該第二晶片 -晶片承載座係藉由-黏晶膠（_)或—黏晶 苐 or film)相互接合。 p 7.根據請求項i之多晶片堆叠封裝，其中該第二晶片承载座 係印刷電路板（printed circuit b〇ard)、導線架或者軟性電 路板（flexible circuit board) 〇

   Ο 8·根據請求項i之多晶片堆疊封裝，其中該黏膠層充填於該 第一開口中。 X 9. 根據請求項！之多晶片堆疊封震，其另包含設於該黏膠層 及該第二背面中間之一絕緣層。 10. 根據請求項i之多晶片堆叠封裝，其另包含祕該第二晶 片承載座之表面之複數個外部端子。 11. 根據請求項1之多晶片堆疊封裝，其中該第一晶片及該第 二晶片之面積相等。 12. —種多晶片堆疊封裝，包含： 一第一晶片，具有一第一主動面及一第一背面； 一第一晶片承載座，具有一第一開口，並與該第一主 動面相接合； 複數條第一導線，通過該第一開口，並電性連接該第 —主動面及該第一晶片承載座； 一第二晶片，具有一第二主動面及一第二背面； 一黏膠層’包覆該複數條第一導線’並黏著結合該第 一晶片承載座及該第二背面； 一第二晶片承載座’具有一第二開口，與該第二主動 137404.DOC -1S 201036139 面相接合，並與該第一晶片承載座電性相連；以及 複數條第二導線，通過該第二開口，並電性連接該第 二主動面及該第二晶片承載座。 13. 根據請求項12之多晶片堆疊封裝，其中該第—晶片承载座 可為軟性電路板（flexible circuit board)或者導線架，並具 有與該第二晶片承載座相連接之複數個接點。 14. 根據請求項12之多晶片堆疊封裝，其中該黏膠層係一薄膜 覆蓋導線層。 Ο 15. 根據請求項12之多晶片堆叠封裝，其中該黏膠層充填於該 第一開口中。 16·根據請求項12之多晶片堆疊封裝，其另 片承載座之表面之複數個外部端子。 包含設於該第二晶 17.根據請求項12之多晶片 二晶片之面積相等。 堆疊封裝，其中該第一晶片 及該第 18.根據請求項12之多晶片 及該第二背面中間之一 堆叠封裴，其另包含設於該黏膠層 絕緣層。 Ο 137404.DOC •16·