小間距堆疊封裝結構的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種堆疊封裝(PoP)器件。該堆疊封裝(PoP)器件包括襯底，具有圍繞該襯底的外圍布置的接觸焊盤陣列，安裝至接觸焊盤陣列內部的襯底的邏輯芯片，以及安裝在數量少于所有可用的接觸焊盤的接觸焊盤上的非焊料凸塊結構。本發(fā)明還公開了小間距堆疊封裝結構。
【專利說明】小間距堆疊封裝結構
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及堆疊封裝結構，具體而言，涉及小間距堆疊封裝結構。
【背景技術】
[0002]隨著對更小電子產品的需求增長，制造商和其他從事電子產業(yè)的人們不斷地尋找得以縮小用于電子產品的集成電路的尺寸的方法。在這方面，三維式集成電路封裝技術已經被開發(fā)并使用。
[0003]一種被開發(fā)的封裝技術是堆疊封裝(PoP)。顧名思義，PoP是一種半導體封裝的革新，其涉及將一個封裝件堆疊在另一個封裝件上方。一種PoP器件可能結合縱向離散存儲器和邏輯封裝件。在P0P封裝設計中，上方的封裝件可能使用球柵陣列(BGA)中的焊球與下方的封裝件互連。不幸的是，該BGA焊球具有間距和尺寸限制。

【發(fā)明內容】

[0004]為了解決現有技術中存在的問題，根據本發(fā)明的一個方面，提供了一種堆疊封裝(PoP)器件，包括:襯底，具有圍繞所述襯底的外圍布置的接觸焊盤陣列；邏輯芯片，被安裝至所述接觸焊盤陣列內部的襯底；以及非焊料凸塊結構，被安裝在數量少于所有可用的接觸焊盤的接觸焊盤上。
[0005]在上述PoP器件中，其中，所述非焊料凸塊結構包括通過引線接合工藝形成的柱形凸塊。
[0006]在上述PoP器件中，其中，所述非焊料凸塊結構包括銅球。
[0007]在上述PoP器件中，其中，所述非焊料凸塊結構由金、銀、銅和鋁中的一種形成。
[0008]在上述PoP器件中，其中，相鄰所述非焊料凸塊結構之間的間距小于或等于100 μ m0
[0009]在上述PoP器件中，其中，所述非焊料凸塊結構的寬度小于所述非焊料凸塊結構的高度。
[0010]在上述PoP器件中，其中，所述非焊料凸塊結構僅被安裝在位于所述襯底的拐角上的接觸焊盤上。
[0011]在上述PoP器件中，其中，所述接觸焊盤陣列包括與接觸焊盤的外環(huán)同軸的接觸焊盤的內環(huán)，安裝在所述外環(huán)中的每個接觸焊盤上和僅安裝在形成所述內環(huán)的拐角的接觸焊盤上的所述非焊料凸塊結構。
[0012]在上述PoP器件中，其中，所述接觸焊盤陣列包括與接觸焊盤的外環(huán)同軸的接觸焊盤的內環(huán)，僅安裝在每個所述內環(huán)和所述外環(huán)中的間隔接觸焊盤上的所述非焊料凸塊結構。
[0013]在上述PoP器件中，其中，所述接觸焊盤陣列包括與接觸焊盤的外環(huán)同軸的接觸焊盤的內環(huán)，僅安裝在每個所述內環(huán)和所述外環(huán)中的間隔接觸焊盤上的所述非焊料凸塊結構，其中，安裝在所述內環(huán)上的非焊料凸塊結構從安裝在所述外環(huán)的非焊料凸塊結構偏移其中一個接觸焊盤。
[0014]在上述PoP器件中，其中，所述接觸焊盤陣列包括與接觸焊盤的方形外環(huán)同軸的接觸焊盤的方形內環(huán)。
[0015]在上述PoP器件中，其中，所述非焊料凸塊結構以非對稱方式安裝在數量少于所有的接觸焊盤的接觸焊盤上。
[0016]根據本發(fā)明的另一方面，還提供了一種堆疊封裝(PoP)器件，包括:印刷電路板，具有以同軸環(huán)圍繞襯底的外圍布置的接觸焊盤陣列；邏輯芯片，以倒裝芯片安裝結構安裝至所述襯底并且位于所述接觸焊盤陣列的內部；以及非焊料凸塊結構，安裝在數量少于所有的接觸焊盤的接觸焊盤上。
[0017]在上述PoP器件中，其中，所述非焊料凸塊結構包括柱形凸塊和銅球之一。
[0018]在上述PoP器件中，其中，所述非焊料凸塊結構由金，銀，銅，以及鋁中的一種形成，并且相鄰的所述非焊料凸塊結構之間的間距小于或等于100 μ m。
[0019]在上述PoP器件中，其中，所述非焊料凸塊結構僅安裝在位于所述襯底的拐角上的接觸焊盤上。
[0020]在上述PoP器件中，其中，所述接觸焊盤陣列包括與接觸焊盤的外環(huán)同軸的接觸焊盤的內環(huán)，安裝在所述外環(huán)中的每個接觸焊盤上和僅安裝在形成所述內環(huán)的拐角的接觸焊盤上的所述非焊料凸塊結構。
[0021]在上述PoP器件中，其中，所述接觸焊盤陣列包括與接觸焊盤的外環(huán)同軸的接觸焊盤的內環(huán)，僅安裝在每個所述內環(huán)和所述外環(huán)中的間隔接觸焊盤上的所述非焊料凸塊結構。
[0022]在上述PoP器件中，其中，所述接觸焊盤陣列包括與接觸焊盤的多個內環(huán)同軸的接觸焊盤的外環(huán)，安裝在所述外環(huán)中的每個接觸焊盤上的所述非焊料凸塊結構。
[0023]在上述PoP器件中，其中，所述非焊料凸塊結構以非對稱方式安裝在數量少于所有的接觸焊盤的接觸焊盤上。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0024]為了更加全面的理解本發(fā)明及其優(yōu)點，可以結合附圖參考以下描述，其中:
[0025]圖1示出具有圍繞邏輯芯片布置的球柵陣列(BGA)焊球的堆疊封裝(PoP)器件的平面圖；
[0026]圖2示出圖1的PoP器件大致沿著線2-2得到的截面圖；
[0027]圖3示出具有圍繞邏輯芯片布置的非焊料凸塊結構的PoP器件；
[0028]圖4示出了圖3的PoP器件大致沿著線4-4得到的截面圖；
[0029]圖5a示出了柱形凸塊形式的實施例非焊料凸塊結構；
[0030]圖5b示出了銅球形式的實施例非焊料凸塊結構；
[0031]圖6示出了標識圖5a-圖5b的暴露的接觸焊盤和非焊料凸塊結構(即，接觸器件)的圖例；
[0032]圖7示出了暴露的接觸焊盤相對于非焊料凸塊結構的實施例圖案；
[0033]圖8示出了暴露的接觸焊盤相對于非焊料凸塊結構的實施例圖案；并且
[0034]圖9示出了暴露的接觸焊盤相對于非焊料凸塊結構的實施例圖案。[0035]除非特別說明，不同附圖中相應的數字和符號通常指的是相應的部分。繪制附圖以清晰地示出實施例的相關方面，但不需要按比例繪制。
【具體實施方式】
[0036]下文詳細討論目前優(yōu)選的實施例的制造和使用。然而，應該理解，本發(fā)明提供了許多可以在具體的環(huán)境中實現的可應用的發(fā)明構思。所討論的具體實施例僅僅是示例性的，而并不限定本發(fā)明的范圍。
[0037]將關于具體環(huán)境中的優(yōu)選實施例描述本發(fā)明，S卩，堆疊封裝(PoP)半導體器件。然而，本發(fā)明中的構思也可以應用于其他半導體結構或電路。
[0038]參見圖1，示出了 PoP器件10。PoP器件10通常包括:支撐圍繞邏輯芯片16布置的球柵陣列(BGA)焊球14的襯底12 (例如，印刷電路板(PCB))。如圖2所示，每個焊球14具有約150 μ m至250 μ m的直徑18。相鄰焊球14之間的球距20在約300 μ m至400 μ m之間。雖然這些尺寸可以適于現有PoP器件，但是對于更高級的PoP器件，將需要一個或全部這些尺寸的顯著縮小。
[0039]現參考圖3，示出PoP器件22。PoP器件22通常包括:支撐圍繞邏輯芯片28布置的非焊料凸塊結構26 ( S卩，接觸器件)的襯底24(例如，印刷電路板(PCB))。研究發(fā)現，使用圖3的非焊料凸塊結構24替代圖2的BGA焊球14允許封裝尺寸減小。因此，用非焊料凸塊結構24替換圖2的BGA焊球14允許更小的整體封裝。
[0040]在實施例中，圖3的邏輯芯片28可以是一個或多個標準邏輯集成電路(IC)，諸如:例如，中央處理單元(CPU)，微控制器單元(MCU)，應用處理器，系統(tǒng)核心邏輯芯片集，圖形和成像控制器，大容量存儲控制器以及I/O控制器。在實施例中，邏輯芯片28可以是一個或多個專用集成電路(ASIC)，諸如:例如，基于可編程器件的設計(PDD)，基于柵極陣列的設計(GAD)，基于單元的IC(CBIC)，以及全客戶設計(K?)。
[0041]如圖4所示，在實施例中，當BGA焊球14被使用時，相鄰非焊料凸塊結構26之間的間距30小于間距20(300 μ m)。實際上，在實施例中，圖4中相鄰非焊料凸塊結構26之間的間距30小于約100 μ m。雖然圖4描述非焊料凸塊結構26的4個行32，PoP器件10中可以包括更多或更少的行。
[0042]現參考圖5a，示出了柱形凸塊34形式的實施例非焊料凸塊結構26。柱形凸塊34可以通過，例如，引線接合工藝形成。如圖所示，柱形凸塊34具有高度H，其小于寬度W。高度和寬度的具體尺寸取決于引線接合工藝中引線的選擇。不管怎樣，柱形凸塊34通常在至少一個尺寸或方向上小于圖2的BGA焊球14。柱形凸塊34可以由各種合適的金屬非焊料材料形成，包括但不限于金，銀，銅，鋁，或它們的合金。
[0043]現參考圖5b，示出了銅凸塊36形式的實施例非焊料凸塊結構26。銅凸塊34的直徑38通常小于圖2所示的BGA焊球14的直徑。在實施例中，凸塊結構26也可以是金球，銀球，或鋁球，其每一個都類似于圖5b所示的銅球36。凸塊結構26也可以由合適的金屬非焊料合金形成。
[0044]現參考圖6，提供了標識暴露的接觸焊盤42和圖5a_5b的非焊料凸塊結構26的圖例40。關于圖6的圖例40，圖7-9示出了暴露的接觸焊盤42相對于非焊料凸塊結構26的實施例圖案44，46，48。盡管圖7-9描述了特定圖案44，46，48，但是可以使用其他圖案。[0045]以下將更詳細地解釋，非焊料凸塊結構26被安裝在接觸焊盤50上，小于襯底24上可用的接觸焊盤50的整體。實際上，一些接觸焊盤50被其中一個非焊料凸塊結構26覆蓋，或在接觸焊盤50上安裝其中一個非焊料凸塊結構26。那些未支撐其中一個非焊料凸塊結構26的接觸焊盤50被稱為圖6的圖例40中標識的暴露的接觸焊盤42。在實施例中，焊料膜的薄層被設置在非焊料凸塊結構26的下方，而在暴露的接觸焊盤42的上方。
[0046]如圖7所示，襯底24具有大致圍繞襯底24的外圍52布置的接觸焊盤50的陣列。此外，邏輯芯片28被安裝至位于接觸焊盤50的陣列內部的襯底24。如圖所示，一些接觸焊盤50是暴露的接觸焊盤42，而其他的接觸焊盤50具有安裝在其上的其中一個非焊料凸塊結構26。參見圖7，在實施例中，非焊料凸塊結構26僅被安裝在位于襯底24的拐角54的接觸焊盤50上。也就是說，非焊料凸塊結構26被布置在PoP器件22的拐角54上。
[0047]現參考圖8，在實施例中，接觸焊盤50的陣列包括與接觸焊盤50的外環(huán)58同軸的接觸焊盤50的內環(huán)56。在實施例中，非焊料凸塊結構26被安裝在外環(huán)58中的每個接觸焊盤50上和僅安裝在形成內環(huán)56的拐角54的接觸焊盤56上?，F參考圖9，在實施例中，非焊料凸塊結構26僅被安裝在每個內環(huán)56和外環(huán)58中的間隔接觸焊盤50上。此外，安裝在內環(huán)56上的非焊料凸塊結構26從安裝在外環(huán)58上的非焊料凸塊結構26偏移其中一個接觸焊盤50。
[0048]在實施例中，凸塊結構26可以以對稱方式，非對稱方式，或它們的組合排列。也就是說，凸塊結構26可以以任何各種不同的結構安裝在接觸焊盤50上。
[0049]在每個圖7-9中，接觸焊盤50的陣列包括與接觸焊盤50的方形外環(huán)58同軸的接觸焊盤50的方形內環(huán)56。即便如此，也可以使用其他結構。此外，在其他實施例中，可以使用接觸焊盤50的更多或更少的環(huán)。
[0050]一種堆疊封裝(PoP)器件包括:襯底，該襯底具有圍繞襯底的外圍布置的接觸焊盤陣列；邏輯芯片，被安裝至接觸焊盤陣列內部的襯底；以及非焊料凸塊結構，安裝在數量少于所有可用的接觸焊盤的接觸焊盤上。
[0051]一種堆疊封裝(PoP)器件包括:印刷電路板，具有以圍繞襯底外圍的同軸環(huán)布置的接觸焊盤陣列；邏輯芯片，以倒裝芯片安裝結構安裝至襯底并且位于接觸焊盤陣列的內部；以及非焊料凸塊結構，安裝在數量少于所有的接觸焊盤的接觸焊盤上。
[0052]一種形成堆疊封裝(PoP)器件的方法包括:圍繞襯底的外圍布置接觸焊盤陣列，安裝邏輯芯片至接觸焊盤陣列內部的襯底，以及在數量少于所有的接觸焊盤的接觸焊盤上安裝非焊料凸塊結構。
[0053]雖然本發(fā)明按照示例性的實施例來描述，但是并不打算以限定的意思解釋該描述。在參考該描述的基礎上，該示例性實施例的各種修改和組合，以及本發(fā)明的其他實施例對于本領域普通技術人員將是顯而易見的。因此意圖使所附的權利要求涵蓋任何這種修改或實施例。
【權利要求】
1.一種堆疊封裝(PoP)器件，包括: 襯底，具有圍繞所述襯底的外圍布置的接觸焊盤陣列； 邏輯芯片，被安裝至所述接觸焊盤陣列內部的襯底；以及 非焊料凸塊結構，被安裝在數量少于所有可用的接觸焊盤的接觸焊盤上。
2.根據權利要求1所述的PoP器件，其中，所述非焊料凸塊結構包括通過引線接合工藝形成的柱形凸塊。
3.根據權利要求1所述的PoP器件，其中，所述非焊料凸塊結構包括銅球。
4.根據權利要求1所述的PoP器件，其中，所述非焊料凸塊結構由金、銀、銅和鋁中的一種形成。
5.根據權利要求1所述的PoP器件，其中，相鄰所述非焊料凸塊結構之間的間距小于或等于100 μ m。
6.—種堆疊封裝(PoP)器件,包括: 印刷電路板，具有以同軸環(huán)圍繞襯底的外圍布置的接觸焊盤陣列； 邏輯芯片，以倒裝芯片安裝結構安裝 至所述襯底并且位于所述接觸焊盤陣列的內部；以及 非焊料凸塊結構，安裝在數量少于所有的接觸焊盤的接觸焊盤上。
7.根據權利要求6所述的PoP器件，其中，所述非焊料凸塊結構包括柱形凸塊和銅球之
O
8.根據權利要求6所述的PoP器件，其中，所述非焊料凸塊結構由金，銀，銅，以及鋁中的一種形成，并且相鄰的所述非焊料凸塊結構之間的間距小于或等于100 μ m。
9.根據權利要求6所述的PoP器件，其中，所述非焊料凸塊結構僅安裝在位于所述襯底的拐角上的接觸焊盤上。
10.根據權利要求6所述的PoP器件，其中，所述接觸焊盤陣列包括與接觸焊盤的外環(huán)同軸的接觸焊盤的內環(huán)，安裝在所述外環(huán)中的每個接觸焊盤上和僅安裝在形成所述內環(huán)的拐角的接觸焊盤上的所述非焊料凸塊結構。
【文檔編號】H01L23/488GK103579151SQ201210576531
【公開日】2014年2月12日 申請日期:2012年12月26日 優(yōu)先權日:2012年8月10日
【發(fā)明者】蔡再宗, 林俊成, 洪艾蒂, 蔡易達, 鄭明達, 劉重希 申請人:臺灣積體電路制造股份有限公司