專利名稱：堆疊式多晶片封裝結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種多晶片封裝結(jié)構(gòu)(Multi-Chip Package)，尤其涉及一種堆疊式多晶片封裝結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
隨著通訊網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，移動電話、PDA等便攜式通訊終端裝置的市場需求也逐步增加。與此同時，通訊技術(shù)的進(jìn)步促使移動電話提供的附加服務(wù)漸趨多元化，而產(chǎn)生了音樂傳送、在線交友、聯(lián)機(jī)游戲、收發(fā)語音郵件等多樣化的服務(wù)內(nèi)容。然而，伴隨著服務(wù)內(nèi)容多元化帶來的卻是大量數(shù)據(jù)傳輸?shù)男枨螅虼?，?dǎo)致移動電話的系統(tǒng)對于存儲器性能的要求日趨苛刻。
為了解決此問題，開發(fā)了不同的晶片制作技術(shù)，以提高存儲器內(nèi)的記憶密度及降低存儲器的耗電。但是，這類方法的成本相當(dāng)高，且要承擔(dān)風(fēng)險。相比之下，堆疊式多晶片封裝技術(shù)(Stacked Multi-Chip Package，ST-MCP)可配合既有的晶片制作技術(shù)，以縮小晶片封裝的體積，并能降低能耗?？梢哉f堆疊式多晶片封裝結(jié)構(gòu)(Stacked Multi-Chip Package)是一種最為有效的解決方法。
請參照圖1，該圖為典型的堆疊式多晶片封裝結(jié)構(gòu)100的剖面示意圖。堆疊式多晶片封裝結(jié)構(gòu)100包括第一載板110、第二載板120、第三載板130、第一晶片140與第二晶片150。其中，第一晶片140設(shè)于第一載板110上，并與第一載板110電連接。第二晶片150設(shè)于第二載板120上并與第二載板120電連接。第三載板130夾合于第一載板110和第二載板120之間，并具有與第一晶片140對準(zhǔn)的開口132，以在第一晶片140上方形成散熱空間A。
在第三載板130的上下表面具有多個焊球(ball)160，以分別用于將第一載板110與第二載板120電連接。因此，第二晶片150所產(chǎn)生的信號可順序經(jīng)由第二載板120與第三載板130傳遞至第一載板110，并經(jīng)由第一載板110向下傳遞至電路板(未示出)。
然而，這類堆疊式多晶片封裝結(jié)構(gòu)100具有下列缺點(diǎn)1.夾合于載板110、120、130間的焊球160除了導(dǎo)致此堆疊式多晶片封裝結(jié)構(gòu)100的厚度大幅度增加外，還使封裝成本提高。
2.這類封裝結(jié)構(gòu)100的連接點(diǎn)密度受限于相鄰焊球160的間距P，因而無法任意增加。
3.夾合于載板110、120、130間的焊球160限制了各載板110、120、130上內(nèi)連線的布局，因而造成線路設(shè)計不便。
4.在第一載板110與第二載板120之間增加具有開口132的第三載板130，雖然可以形成散熱空間A以改善第一晶片140的散熱效率，但同時也導(dǎo)致封裝結(jié)構(gòu)100的厚度大幅度提高，并且，額外增加的第三載板130還使封裝成本上升。
因此，隨著堆疊式多晶片封裝需求的日漸增長，如何改變傳統(tǒng)的堆疊式封裝結(jié)構(gòu)以兼顧散熱性與封裝尺寸的要求已成為封裝技術(shù)所要解決的主要課題。
實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問題是提供一種改進(jìn)的堆疊式多晶片封裝結(jié)構(gòu)，其可克服傳統(tǒng)堆疊式多晶片封裝結(jié)構(gòu)厚度過厚的缺陷。
本實(shí)用新型要解決的另一技術(shù)問題是通過將散熱片裝于晶片上來提高晶片的散熱效率。
本實(shí)用新型提供的堆疊式多晶片封裝結(jié)構(gòu)包括一載板、一第一晶片、一導(dǎo)線架(lead frame)和一第二晶片。其特征在于，所述第一晶片設(shè)于所述載板上并與所述載板電連接。所述導(dǎo)線架設(shè)于所述載板上，并且，導(dǎo)線架與載板間形成一空間，以容納所述第一晶片。所述第二晶片與所述導(dǎo)線架連接，并通過所述導(dǎo)線架與所述載板電連接。
按照本實(shí)用新型的堆疊式多晶片封裝結(jié)構(gòu)不僅可以大幅度減小封裝結(jié)構(gòu)的厚度，同時還可以降低封裝成本。此外，本實(shí)用新型的堆疊式多晶片封裝結(jié)構(gòu)在第一晶片的上表面設(shè)置散熱片，因此，散熱效率更高。


下面通過結(jié)合附圖的詳細(xì)描述可進(jìn)一步了解本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)和構(gòu)思。附圖中圖1是典型的堆疊式多晶片封裝結(jié)構(gòu)的剖面示意圖；圖2是本實(shí)用新型的堆疊式多晶片封裝結(jié)構(gòu)第一實(shí)施方式的剖面示意圖；圖3是本實(shí)用新型的堆疊式多晶片封裝結(jié)構(gòu)第二實(shí)施方式的剖面示意圖；圖4是本實(shí)用新型的堆疊式多晶片封裝結(jié)構(gòu)第三實(shí)施方式的剖面示意圖；圖5是本實(shí)用新型的堆疊式多晶片封裝結(jié)構(gòu)第四實(shí)施方式的剖面示意圖；圖6是本實(shí)用新型的堆疊式多晶片封裝結(jié)構(gòu)第五實(shí)施方式的剖面示意圖；圖7是本實(shí)用新型的電子系統(tǒng)的一優(yōu)選實(shí)施方式的示意圖。
具體實(shí)施方式
請參照圖2，該圖為本實(shí)用新型的堆疊式多晶片封裝結(jié)構(gòu)200的第一實(shí)施方式的剖面示意圖。堆疊式多晶片封裝結(jié)構(gòu)200包括載板210、第一晶片220、導(dǎo)線架230、第二晶片240與封裝材料層260。
其中，載板210可以是封裝用的線路基板，其下表面設(shè)有多個電接點(diǎn)，如圖中的焊球(ball)290或針腳(pin)等，用以向外與電路板(未圖示)相連。第一晶片220設(shè)于載板210上，并以覆晶(Flip Chip)封裝的方式，如球形網(wǎng)格陣列(Ball Grid Array，BGA)或面形網(wǎng)格陣列(Land Grid Array，LGA)方式連接至載板210。導(dǎo)線架230包括平面接合部231與多個手指狀延伸部(lead finger)232。其中，手指狀延伸部232由平面接合部231的邊緣向下延伸至載板210的上表面，并且，電連接至載板210上的導(dǎo)線圖案(未圖示)。同時，手指狀延伸部232亦作為一分隔結(jié)構(gòu)以支撐平面接合部231，使平面接合部231與載板210間形成空間B1，以容納第一晶片220，并且，手指狀延伸部232的高度可以配合第一晶片220的需求進(jìn)行調(diào)整。值得注意的是，手指狀延伸部232在鄰接于載板210上表面處具有水平部分2321。此水平部分2321用以增加導(dǎo)線架230與載板210的接觸面積，以向第二晶片240提供更穩(wěn)固的支撐。同時，水平部分2321朝載板210的邊緣延伸，以確保在導(dǎo)線架230的下方有足夠的空間B1以容納第一晶片220。
第二晶片240設(shè)置于平面接合部231的上表面，并且，多根導(dǎo)線242連接第二晶片240上表面的接觸墊(pad)(未圖示)與手指狀延伸部232，以使第二晶片240產(chǎn)生的信號能通過手指狀延伸部232傳遞至載板210，并經(jīng)由載板210向外傳遞。此外，為了避免第二晶片240與導(dǎo)線242受到外界機(jī)械力與化學(xué)作用的損害，將封裝材料層(molding compound)260填充于平面接合部231的上方并包覆第二晶片240與導(dǎo)線242，以作為保護(hù)。
在此實(shí)施方式中，第二晶片240設(shè)于封裝結(jié)構(gòu)200的上緣處，通常可獲得充分的散熱。但是，第一晶片220卻深入封裝結(jié)構(gòu)200的內(nèi)部，因而散熱效率不高。為了提高第一晶片220的散熱效率，如圖3所示，在本實(shí)用新型堆疊式多晶片封裝結(jié)構(gòu)的第二實(shí)施方式中，第一晶片220的上表面涂布導(dǎo)熱膠層270，以將散熱片(heat spreader)250直接固接于第一晶片220的上表面。值得注意的是，第一晶片220是以覆晶封裝技術(shù)固接于載板210上的，也就是說，第一晶片220表面的接觸墊(未圖示)朝下配置。因此，散熱片250的尺寸可以大于或等于第一晶片220，以提供較大的散熱面積。
圖4為本實(shí)用新型的堆疊式多晶片封裝結(jié)構(gòu)的第三實(shí)施方式的剖面示意圖。相較于第一實(shí)施方式，本實(shí)施方式是利用導(dǎo)線連接(Wire Bonding，WB)的方式將第一晶片220連接至載板210上的。同時，在載板210的上表面增加封裝材料層280，以包覆第一晶片220與其外圍的連接導(dǎo)線222，避免第一晶片220及導(dǎo)線222受到外界機(jī)械力與化學(xué)作用的損害。
圖5為本實(shí)用新型的堆疊式多晶片封裝結(jié)構(gòu)的第四實(shí)施方式的剖面示意圖。在本實(shí)施方式中，導(dǎo)線架具有多個手指狀延伸部331，它們的一端延伸并連接第二晶片240下表面的接觸墊(未圖示)，而另一端則向下延伸至載板210的上表面，也就是說，第二晶片240以覆晶封裝的方式向下連接至導(dǎo)線架。此外，封裝材料層260包覆第二晶片240與相鄰的手指狀延伸部331，以保護(hù)第二晶片240與手指狀延伸部331間的連接結(jié)構(gòu)，同時，亦避免第二晶片240受到外界機(jī)械力與化學(xué)作用的損害。
圖6為本實(shí)用新型的堆疊式多晶片封裝結(jié)構(gòu)的第五實(shí)施方式的剖面示意圖。相較于第四實(shí)施方式，在本實(shí)施方式中，多個手指狀延伸部331與第二晶片240上表面的接觸墊(未圖示)連接。也就是說，第二晶片240以覆晶封裝的方式向上連接至導(dǎo)線架330。并且，將封裝材料層260填充于第二晶片240的上表面，以保護(hù)第二晶片240與手指狀延伸部331間的連接結(jié)構(gòu)。此外，本實(shí)施方式在第一晶片220的上表面與第二晶片240的下表面間還插入一散熱片250。散熱片250通過導(dǎo)熱膠層270和290分別與第一晶片220和第二晶片440結(jié)合。散熱片250的設(shè)置一方面可以提高封裝結(jié)構(gòu)的散熱效果，同時，此散熱片250還可以作為第一晶片220與第二晶片240間的分隔結(jié)構(gòu)，以提高封裝結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度。
請參照圖7，該圖為本實(shí)用新型的電子系統(tǒng)500的一優(yōu)選實(shí)施方式的示意圖。電子系統(tǒng)500包括總線510、存儲器520、堆疊式多晶片封裝結(jié)構(gòu)530與電源供應(yīng)器540。總線510連接存儲器520、堆疊式多晶片封裝結(jié)構(gòu)530和電源供應(yīng)器540。其中的堆疊式多晶片封裝結(jié)構(gòu)如圖2所示，它包括一載板、一第一晶片、一承載結(jié)構(gòu)和一第二晶片，并且，載板通過制作于其下表面的電接點(diǎn)電連接至總線510。借此，可將第一晶片或第二晶片產(chǎn)生的信號傳遞至總線510，并處理存儲器520內(nèi)的數(shù)據(jù)。
所述第一晶片與第二晶片可以分別是一微處理器，如中央處理晶片(CPU)與一系統(tǒng)晶片，而且，此兩晶片的信號也可以直接在此封裝結(jié)構(gòu)530內(nèi)進(jìn)行交換，以達(dá)到系統(tǒng)封裝(System On Package，SOP)的目的。
與傳統(tǒng)的堆疊式多晶片封裝結(jié)構(gòu)比較，本實(shí)用新型具有下列優(yōu)點(diǎn)1.相較于傳統(tǒng)堆疊式多晶片封裝結(jié)構(gòu)100的三層載板結(jié)構(gòu)，本實(shí)用新型的堆疊式多晶片封裝結(jié)構(gòu)200利用導(dǎo)線架230取代載板的功能，而具有雙層結(jié)構(gòu)，因此，不僅可以大幅度減小封裝結(jié)構(gòu)的厚度，同時，也可以降低封裝成本。
2.本實(shí)用新型的堆疊式多晶片封裝結(jié)構(gòu)200在第一晶片220的上表面設(shè)置散熱片260，因此，散熱效率更高。
3.與傳統(tǒng)堆疊式多晶片封裝結(jié)構(gòu)100中有相當(dāng)大比例的載板面積用于制作焊球160相比，在本實(shí)用新型的堆疊式多晶片封裝結(jié)構(gòu)200中，第二晶片240所產(chǎn)生的信號通過導(dǎo)線架230傳遞至載板210，而不需制作焊球作為封裝結(jié)構(gòu)的內(nèi)聯(lián)線。因此，載板210上可保留較大的面積供線路布局之用。
4.與傳統(tǒng)堆疊式多晶片封裝結(jié)構(gòu)100使用焊球160充作封裝結(jié)構(gòu)100內(nèi)的內(nèi)聯(lián)線相比，本實(shí)用新型的堆疊式多晶片封裝結(jié)構(gòu)200使用導(dǎo)線架230作為內(nèi)聯(lián)線，因此，連接點(diǎn)的密度不受限于焊球間距P，而能適應(yīng)未來連接點(diǎn)數(shù)量增加的需求。
上面已通過優(yōu)選實(shí)施方式對本實(shí)用新型作了詳細(xì)說明，但這些說明并非是對本實(shí)用新型范圍的限制，本領(lǐng)域技術(shù)人員皆能理解，對本實(shí)用新型適當(dāng)作出的些微改變及調(diào)整仍將落入本實(shí)用新型的構(gòu)思和保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種堆疊式多晶片封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于，包括一載板；一第一晶片，其設(shè)于所述載板上，并電連接至該載板；一導(dǎo)線架，其設(shè)于所述載板上，并與該載板間形成一空間，以容納所述第一晶片；以及一第二晶片，其連接至所述導(dǎo)線架，并通過該導(dǎo)線架電連接至所述載板。
2.如權(quán)利要求1所述的堆疊式多晶片封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述第一晶片以導(dǎo)線連接的方式設(shè)于所述載板上。
3.如權(quán)利要求2所述的堆疊式多晶片封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于，還包括一包覆所述第一晶片、使之與外界隔絕的封裝材料層。
4.如權(quán)利要求1所述的堆疊式多晶片封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述第一晶片以覆晶封裝方式設(shè)于所述載板上。
5.如權(quán)利要求4所述的堆疊式多晶片封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于，還包括一設(shè)于所述第一晶片的遠(yuǎn)離所述載板的上表面的散熱片。
6.如權(quán)利要求5所述的堆疊式多晶片封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述散熱片通過一導(dǎo)熱膠層結(jié)合于所述第一晶片的上表面。
7.如權(quán)利要求1所述的堆疊式多晶片封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述第二晶片以覆晶封裝的方式設(shè)于所述導(dǎo)線架上。
8.如權(quán)利要求1所述的堆疊式多晶片封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述第二晶片以導(dǎo)線連接的方式設(shè)于所述導(dǎo)線架上。
9.如權(quán)利要求1所述的堆疊式多晶片封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述第二晶片設(shè)于所述導(dǎo)線架的上表面。
10.如權(quán)利要求1所述的堆疊式多晶片封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述第二晶片設(shè)于所述導(dǎo)線架的下表面。
11.如權(quán)利要求1所述的堆疊式多晶片封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于，還包括一包覆所述第二晶片、使之與外界隔絕的封裝材料層。
12.如權(quán)利要求1所述的堆疊式多晶片封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于，還包括一位于所述第一晶片與所述第二晶片之間的散熱片。
13.如權(quán)利要求1所述的堆疊式多晶片封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述載板是一封裝用線路基板。
14.如權(quán)利要求13所述的堆疊式多晶片封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述載板的下表面設(shè)有多個電連接點(diǎn)。
15.如權(quán)利要求14所述的堆疊式多晶片封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述電連接點(diǎn)是焊球或針腳。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種堆疊式多晶片封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于，包括一載板、一第一晶片、一導(dǎo)線架和一第二晶片，所述第一晶片設(shè)于所述載板上并與所述載板電連接，所述導(dǎo)線架設(shè)于所述載板上，并且，導(dǎo)線架與載板間形成一空間，以容納所述第一晶片，所述第二晶片與所述導(dǎo)線架連接，并通過所述導(dǎo)線架與所述載板電連接。按照本實(shí)用新型的堆疊式多晶片封裝結(jié)構(gòu)不僅可以大幅度地減小封裝結(jié)構(gòu)的厚度，同時還可以降低封裝成本。此外，本實(shí)用新型的堆疊式多晶片封裝結(jié)構(gòu)在第一晶片的上表面設(shè)置散熱片，因此，散熱效率更高。
文檔編號H01L23/48GK2699478SQ200420051189
公開日2005年5月11日 申請日期2004年5月26日 優(yōu)先權(quán)日2004年5月26日
發(fā)明者何昆耀, 宮振越 申請人:威盛電子股份有限公司