專利名稱：球柵陣列封裝結(jié)構(gòu)及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及球柵陣列封裝結(jié)構(gòu)及其制造方法，尤其涉及通過在基板的上表面以及下表面設(shè)置芯片并通過導(dǎo)電部引出內(nèi)部電路，由此實現(xiàn)多層芯片的封裝的球柵陣列封裝結(jié)構(gòu)及其制造方法。
背景技術(shù)：
球柵陣列(BGA)封裝技術(shù)是一種表面貼裝型封裝，它通過在基板的背面按陣列方式制作出球形凸點(ball bump)來代替?zhèn)鹘y(tǒng)的導(dǎo)線架，使得半導(dǎo)體裝置的集成度更高、性能更好。BGA封裝技術(shù)會顯著地增加器件的I/O引腳數(shù)、減小焊盤間距，進而縮小封裝件的尺寸、節(jié)省封裝的占位空間，從而使PC芯片組、微處理器等的高密度、高性能、多引腳封裝器件的微型化成為可能。然而，隨著技術(shù)的發(fā)展，電子產(chǎn)品需要實現(xiàn)高速電子系統(tǒng)、小型化、多功能化、高可靠性以及高性能，導(dǎo)致封裝的密度不斷地增加，從而出現(xiàn)了多層芯片封裝方式。多芯片封裝是在高密度多層互連基板上，采用微焊接封裝工藝將構(gòu)成電子電路的多個芯片層疊組裝起來，形成高密度、高性能、高可靠性的微電子產(chǎn)品，能夠適應(yīng)現(xiàn)代電子系統(tǒng)短、小、輕、薄和高速、高性能、高可靠性。圖1是現(xiàn)有的多層芯片封裝結(jié)構(gòu)的示意圖。由圖1可知，現(xiàn)有的多層芯片封裝結(jié)構(gòu)包括基板101、第一芯片102、第二芯片103、第一粘接層104、第二粘接層105、金屬線106、 焊球107以及塑封部108。所述第一芯片102通過第一粘接層104設(shè)置于基板101的上表面，而第二芯片103通過第二粘接層105設(shè)置于第一芯片102的上面。第一、第二芯片102、 103的信號端通過金屬線106連接到基板101的焊盤部，由此所述第一、第二芯片102、103 的信號端通過所述基板101延伸到外部，從而能夠與外部電路形成連接。所述塑封部108 用以保護所述芯片102、103以及金屬線106、基板101避免受到外部的影響。但是，如上所述的現(xiàn)有的多層芯片封裝結(jié)構(gòu)具有如下的問題1)當多個芯片的尺寸不一致，且設(shè)置于上側(cè)的芯片的尺寸更大時，會產(chǎn)生懸臂結(jié)構(gòu)，從而導(dǎo)致引線鍵合工藝比較困難，在懸臂伸出的尺寸很大的情況下尤為嚴重，因此這種工藝易受限于芯片的尺寸；2)在現(xiàn)有的工藝中，首先要將第一芯片粘接于基板，接著對該第一芯片進行引線鍵合工藝，然后在所述第一芯片的上側(cè)設(shè)置第二芯片，之后再對第二芯片進行引線鍵合工藝，因此工藝程序需要往返進行，程序復(fù)雜，消耗的時間較長；3)由于芯片僅布置于基板的一面，因此封裝結(jié)構(gòu)易產(chǎn)生結(jié)構(gòu)翹曲，尤其是整體尺寸薄的時候更甚。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是為了解決上述問題而提出的，其目的在于提供一種球柵陣列封裝結(jié)構(gòu)及其制造方法，通過將多個芯片分別粘貼于基板的上表面及下表面，由此能夠有效地避免懸臂結(jié)構(gòu)，且能夠簡化工藝，并防止封裝結(jié)構(gòu)產(chǎn)生翹曲的現(xiàn)象。為了達到目的，根據(jù)本發(fā)明的一方面，提供一種球柵陣列封裝結(jié)構(gòu)，包括基板； 至少兩個芯片，分別固定于所述基板的上表面及所述基板的下表面，且各個芯片的上面分別形成有信號端；焊盤部，設(shè)置于所述基板的上表面以及下表面，并具有在厚度方向貫穿所述基板的貫通孔，且通過引線與所述信號端形成電連接；導(dǎo)電部，其為導(dǎo)電銷，插入并固定于所述貫通孔；塑封部，用以保護所述基板、所述導(dǎo)電部及所述芯片。優(yōu)選地，所述導(dǎo)電銷垂直于所述基板。而且，根據(jù)本發(fā)明的一方面，提供一種用于制造所述球柵陣列封裝結(jié)構(gòu)的方法，包括以下步驟將至少兩個芯片分別固定于所述基板的上表面以及所述基板的下表面；將所述導(dǎo)電銷設(shè)置于所述焊盤部的貫通孔；對分別粘接于所述基板的上表面以及下表面的芯片進行引線鍵合；對所述基板的上面以及下面分別進行塑封，且使所述導(dǎo)電銷的下端部露出于塑封部的表面；對露出于所述塑封部表面的所述導(dǎo)電銷的下端部植入焊球。為了達到目的，根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供一種球柵陣列封裝結(jié)構(gòu)，包括基板； 至少兩個芯片，分別固定于所述基板的上表面及所述基板的下表面，且各個芯片的上面分別形成有信號端；塑封部，具有設(shè)置于所述基板下面的第一塑封部以及設(shè)置于所述基板的上面的第二塑封部，且第一塑封部形成有通孔；焊盤部，設(shè)置于所述基板的上表面以及下表面中的至少一側(cè)，并具備沿所述基板厚度方向的貫通孔，該貫通孔與所述通孔連通；導(dǎo)電部，通過在所述通孔設(shè)置導(dǎo)電材料而形成，以將所述第一焊盤部以及第二焊盤部延伸到外部。優(yōu)選地，所述第一焊盤部通過設(shè)置于所述基板的貫通孔與所述通孔形成連接。而且，根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供一種球柵陣列封裝結(jié)構(gòu)的方法，包括以下步驟將芯片分別固定于所述基板的上表面以及所述基板的下表面；對分別粘接于所述基板的上表面以及下表面的芯片進行引線鍵合；對所述基板的下面以及上面分別進行塑封，以形成第一塑封部以及第二塑封部；對所述第一塑封部及第二塑封部中的其中一個塑封部進行鉆孔，以形成通孔；在所述通孔以及所述基板的貫通孔內(nèi)設(shè)置導(dǎo)電材料而形成導(dǎo)電部，以將所述基板的焊盤部延伸到外部；對所述導(dǎo)電部植入焊球。優(yōu)選地，所述導(dǎo)電材料為銅。根據(jù)本發(fā)明，通過在基板的兩側(cè)設(shè)置芯片，并同時進行引線鍵合工藝，從而可以有效減少多芯片封裝中的懸臂的產(chǎn)生，并能夠提高引線鍵合的效率。而且，由于在基板的兩側(cè)設(shè)置芯片，由此能夠防止較薄的封裝結(jié)構(gòu)的翹曲現(xiàn)象。


圖1為現(xiàn)有的多層芯片封裝結(jié)構(gòu)的示意圖；圖2為根據(jù)本發(fā)明的實施例的多芯片封裝結(jié)構(gòu)的示意圖；圖3為根據(jù)本發(fā)明的多芯片封裝結(jié)構(gòu)的一制造工藝的流程圖；圖4為根據(jù)本發(fā)明的多芯片封裝結(jié)構(gòu)的另一制造工藝的流程圖。主要符號說明201為基板，202為第一芯片，203為第二芯片，204為第一粘接層， 205為第二粘接層，206為金屬線，207為焊球，208為第一塑封部，209為導(dǎo)電部，210為第二塑封部。
具體實施例方式以下，參照附圖來詳細說明根據(jù)本發(fā)明的實施例的球柵陣列封裝結(jié)構(gòu)及其制造方法。然而，本發(fā)明可以以許多不同的方式來實施，而不應(yīng)被理解為限于下面的實施例。在附圖中，為了清晰起見，夸大尺寸進行表示，并且不同的附圖中使用相同的標號表示相同的部件。圖2為根據(jù)本發(fā)明的實施例的多芯片封裝結(jié)構(gòu)的示意圖；圖3為根據(jù)本發(fā)明的多芯片封裝結(jié)構(gòu)的一制造工藝的流程圖；圖4為根據(jù)本發(fā)明的多芯片封裝結(jié)構(gòu)的另一制造工藝的流程圖。由圖可知，根據(jù)本發(fā)明的實施例的多芯片球柵陣列封裝結(jié)構(gòu)包括基板201、第一芯片202、第二芯片203、第一粘接層204、第二粘接層205、金屬線206、焊球207、第一塑封部 208、導(dǎo)電部209、第二塑封部210。所述基板201為多層板，在其上表面以及下表面均能夠設(shè)置芯片。本實施例中，在所述基板201的上表面通過第二粘接層205設(shè)置第二芯片203， 在所述基板201的下表面通過第一粘接層204設(shè)置第一芯片202。所述第一粘接層202以及第二粘接層204使用導(dǎo)熱型粘接膠而形成，以保證散熱性能。所述金屬線206用以連接各個芯片的信號端與所述基板201的焊盤部，優(yōu)選采用金線。所述焊盤部可以設(shè)置于所述基板201的上表面以及下表面中的至少一側(cè)。而且， 所述焊盤部可以包括沿所述基板201的厚度方向貫穿基板的貫通孔。所述導(dǎo)電部209可以采用導(dǎo)電銷，也可以采用由通過將導(dǎo)電材料填充于所述第一塑封部208上形成的通孔以及所述基板上的貫通孔而構(gòu)成的導(dǎo)電柱。當所述導(dǎo)電部209采用導(dǎo)電銷時，該導(dǎo)電銷插入并固定于所述基板201的貫通孔內(nèi)，且所述導(dǎo)電銷與基板201形成垂直。當所述導(dǎo)電部209 采用由導(dǎo)電材料構(gòu)成的導(dǎo)電柱時，需要在形成第一塑封部時預(yù)留通孔，且該通孔應(yīng)與基板的貫通孔連通，由此通過將導(dǎo)電材料填入所述通孔及所述基板201上的貫通孔而形成導(dǎo)電柱。優(yōu)選地，所述導(dǎo)電材料為銅。所述焊球207形成在暴露于所述第一塑封部208的下表面的導(dǎo)電銷的一端部或?qū)щ娭亩瞬?，從而將芯片的信號端延伸到封裝結(jié)構(gòu)的外部。以下，結(jié)合圖3及圖4對根據(jù)本發(fā)明的多芯片封裝結(jié)構(gòu)的制造工藝流程進行詳細的說明。如圖3所示，根據(jù)本發(fā)明的多芯片封裝結(jié)構(gòu)的一制造工藝如下首先，如圖3的a 所示，在基板的下表面及上表面分別粘接第一芯片及第二芯片。此時，利用第一粘接層及第二粘接層固定芯片。然后，如圖3的b所示，分別對所述基板的上表面以及下表面進行引線鍵合。此時，首先對基板的上表面或下表面中的其中一面進行引線鍵合，然后將基板翻轉(zhuǎn)過來，對另外一面進行引線鍵合。由此，相對于現(xiàn)有技術(shù)的對第一芯片進行引線鍵合之后再設(shè)置第二芯片，再對第二芯片進行引線鍵合的工藝流程，能夠顯著地節(jié)省時間，提高作業(yè)效率。然后，如圖3的c所示，分別對所述基板的上表面以及下表面進行塑封，以保護芯片及金屬線等。然后，如圖3的d所示，在第一塑封部形成通孔。此時，形成通孔的方法有兩種，其中一種為根據(jù)基板的貫通孔的坐標信息對第一塑封部進行鉆孔，由此使通孔與基板的貫通孔連通；另一種為在形成第一塑封部時通過模具直接形成與基板的貫通孔連通的通孔。此時，所述通孔在第一塑封部的厚度方向與基板垂直，并與所述基板的厚度方向的貫通孔連通。而且，為了避免在鉆孔時因誤差而損壞基板，應(yīng)使貫通孔的直徑大于通孔的直徑。然后，如圖3的e所示，在所述通孔以及貫通孔內(nèi)部填充導(dǎo)電材料，以形成導(dǎo)電柱。此時所述導(dǎo)電材料為銅。最后，如圖3的f所示，對露出于所述第一塑封部下表面的導(dǎo)電柱植入焊球。如圖4所示，根據(jù)本發(fā)明的多芯片封裝結(jié)構(gòu)的另一制造工藝如下首先，如圖4的 A所示，在基板的下表面及上表面分別粘接第一芯片及第二芯片。此時，利用第一粘接層及第二粘接層固定芯片。然后，如圖4的B所示，在基板的貫通孔內(nèi)設(shè)置導(dǎo)電銷。此時，導(dǎo)電銷應(yīng)垂直于基板。然后，如圖4的C所示，分別對所述基板的上表面以及下表面的芯片進行引線鍵合。此時，首先對基板的上表面或下表面中的其中一面的芯片進行引線鍵合，然后將基板翻轉(zhuǎn)過來，對另外一面的芯片進行引線鍵合。由此，相對于現(xiàn)有技術(shù)的對第一芯片進行引線鍵合之后再設(shè)置第二芯片，并再對第二芯片進行引線鍵合的工藝流程，能夠顯著地節(jié)省時間，提高作業(yè)效率。然后，如圖4的D所示，對基板的上面及下面分別進行塑封。此時， 應(yīng)使所述導(dǎo)電銷的下端部露出于塑封部的表面。最后，如圖4的E所示，在露出于塑封部表面的導(dǎo)電銷的下端部植入焊球。在以上的說明中，以在基本的上表面及下表面分別設(shè)置一個芯片為例進行說明， 但本發(fā)明并不局限于此，本發(fā)明還適用于在基本的上表面及下表面分別設(shè)置兩個以上的芯片的封裝工藝。本發(fā)明不限于上述實施例，在不脫離本發(fā)明范圍的情況下，可以進行各種變形和修改。
權(quán)利要求
1.一種球柵陣列封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于包括 基板；至少兩個芯片，分別固定于所述基板的上表面及所述基板的下表面，且各個芯片的上面分別形成有信號端；焊盤部，設(shè)置于所述基板的上表面以及下表面，并具有在厚度方向貫穿所述基板的貫通孔，且通過引線與所述信號端形成電連接；導(dǎo)電部，其為導(dǎo)電銷，插入并固定于所述貫通孔； 塑封部，用以保護所述基板、所述導(dǎo)電部及所述芯片。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的球柵陣列封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于所述導(dǎo)電銷垂直于所述基板。
3.一種球柵陣列封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于包括 基板；至少兩個芯片，分別固定于所述基板的上表面及所述基板的下表面，且各個芯片的上面分別形成有信號端；塑封部，具有設(shè)置于所述基板下面的第一塑封部以及設(shè)置于所述基板的上面的第二塑封部，且第一塑封部形成有通孔；焊盤部，設(shè)置于所述基板的上表面以及下表面中的至少一側(cè)，并具備沿所述基板厚度方向的貫通孔，該貫通孔與所述通孔連通；導(dǎo)電部，通過在所述通孔設(shè)置導(dǎo)電材料而形成，以將所述第一焊盤部以及第二焊盤部延伸到外部。
4.根據(jù)權(quán)利要求3的球柵陣列封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于所述第一焊盤部通過設(shè)置于所述基板的貫通孔與所述通孔形成連接。
5.一種用于制造權(quán)利要求1的球柵陣列封裝結(jié)構(gòu)的方法，其特征在于包括以下步驟 將至少兩個芯片分別固定于所述基板的上表面以及所述基板的下表面；將所述導(dǎo)電銷設(shè)置于所述焊盤部的貫通孔； 對分別粘接于所述基板的上表面以及下表面的芯片進行引線鍵合； 對所述基板的上面以及下面分別進行塑封，且使所述導(dǎo)電銷的下端部露出于塑封部的表面；對露出于所述塑封部表面的所述導(dǎo)電銷的下端部植入焊球。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的球柵陣列封裝結(jié)構(gòu)的方法，其特征在于在將所述導(dǎo)電銷設(shè)置于所述焊接部的貫通孔的步驟中，使所述導(dǎo)電部垂直于所述基板。
7.一種用于制造權(quán)利要求3的球柵陣列封裝結(jié)構(gòu)的方法，其特征在于包括以下步驟 將芯片分別固定于所述基板的上表面以及所述基板的下表面；對分別粘接于所述基板的上表面以及下表面的芯片進行引線鍵合； 對所述基板的下面以及上面分別進行塑封，以形成第一塑封部以及第二塑封部； 對所述第一塑封部及所述塑封部中的其中一個塑封部進行鉆孔，以形成通孔； 在所述通孔以及所述基板的貫通孔內(nèi)設(shè)置導(dǎo)電材料而形成導(dǎo)電部，以將所述基板的焊盤部延伸到外部；對所述導(dǎo)電部植入焊球。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的球柵陣列封裝結(jié)構(gòu)的方法，其特征在于所述導(dǎo)電材料為銅。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種多芯片球柵陣列封裝結(jié)構(gòu)及其制造方法，所述多芯片球柵陣列封裝結(jié)構(gòu)包括基板；至少兩個芯片，分別固定于所述基板的上表面及所述基板的下表面，且各個芯片的上面分別形成有信號端；焊盤部，設(shè)置于所述基板的上表面以及下表面，并具有在厚度方向貫穿所述基板的貫通孔，且通過引線與所述信號端形成電連接；導(dǎo)電部，其為導(dǎo)電銷，插入并固定于所述貫通孔；塑封部，用以保護所述基板、所述導(dǎo)電部及所述芯片。根據(jù)本發(fā)明，能夠減少多芯片封裝中的懸臂的產(chǎn)生，并簡化制造工藝，并且還能夠防止結(jié)構(gòu)上的翹曲現(xiàn)象。
文檔編號H01L21/98GK102456677SQ20101052499
公開日2012年5月16日 申請日期2010年10月27日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月27日
發(fā)明者汪民 申請人:三星半導(dǎo)體(中國)研究開發(fā)有限公司, 三星電子株式會社