用于可植入醫(yī)療設(shè)備的高電壓單元的晶片級封裝以及對應(yīng)的制造方法
【專利摘要】一種用于可植入心臟去纖顫器的高電壓單元的多芯片模塊化晶片級封裝包括與其其他組件一起封裝在單個(gè)經(jīng)重構(gòu)晶片的聚合物模復(fù)合中的一個(gè)或多個(gè)高電壓(HV)組件芯片，其中所有互連區(qū)段優(yōu)選地位于晶片的單個(gè)側(cè)面上。為了電耦合位于該芯片的與晶片的互連側(cè)相對的一側(cè)上的每一HV芯片的接觸表面，經(jīng)重構(gòu)晶片可包括導(dǎo)電聚合物通孔；或者，在封裝所述HV芯片之前，線接合或?qū)щ娋酆衔飳颖恍纬梢詫⑸鲜鼋佑|表面耦合到對應(yīng)的互連。在一些情況下，封裝在該封裝中的經(jīng)重構(gòu)晶片中的組件中的一個(gè)或多個(gè)是經(jīng)重構(gòu)芯片。
【專利說明】用于可植入醫(yī)療設(shè)備的高電壓單元的晶片級封裝以及對應(yīng)的制造方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及電子裝置封裝，并且更具體地涉及適于用在可植入醫(yī)療設(shè)備(如，心臟去纖顫器)中的高電壓單元的晶片級封裝。

【背景技術(shù)】
[0002]圖1是示出典型可植入心臟去纖顫器(ICD) 100的示意圖，I⑶100被植入在患者102的胸部皮下并且例如被設(shè)計(jì)成檢測心室纖顫并且響應(yīng)于該檢測來給予高電壓電擊治療以終止該纖顫。圖1示出I⑶100包括密封且生物相容(例如由鈦合金形成)的盒104以及一個(gè)或多個(gè)電引線106，盒104容納電源和電子電路系統(tǒng)，電引線106耦合到所述電路系統(tǒng)并從盒104延伸離開、穿過靜脈系統(tǒng)110并到達(dá)患者102的心臟108，例如右心室(RV)。本領(lǐng)域技術(shù)人員理解，出于監(jiān)視和給予治療的目的，一個(gè)或多個(gè)引線106包括經(jīng)由一個(gè)或多個(gè)引線連接器耦合到ICD電路系統(tǒng)的電極，該一個(gè)或多個(gè)引線連接器在引線106的近端終止電極的絕緣導(dǎo)體；該一個(gè)或多個(gè)引線連接器被插入安裝在盒104上的連接器模塊105，以經(jīng)由密封饋通與所包含的ICD電路系統(tǒng)進(jìn)行電接觸。
[0003]圖2是ICD電路系統(tǒng)中包括的示例性高電壓單元的簡化電路圖。圖2示出跨電源220的終端連接的回掃(flyback)變壓器240、與變壓器240的初級繞組串聯(lián)的開關(guān)232、跨負(fù)載與變壓器240的次級繞組串聯(lián)的二極管234，所述負(fù)載包括由另一開關(guān)236例如經(jīng)由一個(gè)或多個(gè)引線106 (圖1)連接到心臟108的電容器元件239。圖2還示出了監(jiān)視電容器元件239的電壓的感測電路260，以及從感測電路260接收信號以在電容器元件239的電壓低于預(yù)定閾值時(shí)遞送來自電源220的能量的控制器210。本領(lǐng)域技術(shù)人員將明白，開關(guān)232的循環(huán)使得變壓器240對電容器元件239遞增地充電以生成750伏或更高數(shù)量級的電壓，使得在開關(guān)236閉合時(shí)，例如5-40焦耳范圍內(nèi)的水平的去纖顫電擊能量可被遞送到心臟108。
[0004]本領(lǐng)域技術(shù)人員熟悉新興的晶片級封裝工藝，它可促進(jìn)如圖2所示的ICD電子電路系統(tǒng)的尺寸的顯著減小，使得設(shè)備的總體大小可被減小以提高植入舒適度。雖然這些封裝工藝(它包括例如重分布芯片封裝(RCP)和無引線管芯(WDoDtm)層疊工藝)中的許多在本領(lǐng)域中已知用于在相對薄(平面)的晶片級封裝中形成混合集成電路，但仍然存在對這些工藝的如下新組合的需求:這些新組合旨在改進(jìn)晶片級封裝對ICD的高電壓單元的貢獻(xiàn)。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]一種根據(jù)本發(fā)明的各實(shí)施例的適用于尺寸減小的可植入心臟去纖顫器的相對緊湊的高電壓單元的多芯片模塊化晶片級封裝，包括封裝在單個(gè)經(jīng)重構(gòu)晶片的聚合物模復(fù)合中的高電壓(HV)和低電壓(LV)固態(tài)組件芯片的組合，且優(yōu)選地包括對應(yīng)的無源組件。這些晶片級封裝可以按各批均勻且模塊化的封裝來制造，其中各單獨(dú)的模塊化封裝(用于ICD的HV單元的更高集成水平)從封裝該批的經(jīng)重構(gòu)晶片中被單片化。此外，現(xiàn)有技術(shù)，如重分布芯片封裝(RCP)工藝，可被用來形成模塊化封裝的各組件的各種合適的互連結(jié)構(gòu)。
[0006]根據(jù)一些優(yōu)選實(shí)施例，每一模塊化晶片級封裝的HV和LV組件芯片兩者的所有互連區(qū)段位于經(jīng)重構(gòu)晶片的單個(gè)側(cè)面上。每一模塊化封裝的互連區(qū)段可以是預(yù)形成的引線框的一部分或‘自由形式’。在形成經(jīng)重構(gòu)晶片的聚合物模復(fù)合中的組件封裝之前，形成導(dǎo)電聚合物的線接合或?qū)樱詫⒚恳?HV組件芯片的這些接觸表面電耦合，所述HV組件芯片位于該芯片的與晶片的互連側(cè)相對的一側(cè)；或者在經(jīng)重構(gòu)晶片中形成導(dǎo)電聚合物通孔，例如以結(jié)合重分布層的路由跡線來使用。
[0007]根據(jù)本發(fā)明的一些方法，圍繞多個(gè)相同類型的個(gè)體固態(tài)組件芯片來形成經(jīng)重構(gòu)晶片，從中將各個(gè)經(jīng)重構(gòu)芯片單片化以包括在模塊化晶片級封裝中，如上述那些封裝。每一經(jīng)重構(gòu)芯片包括重分布層中的路由跡線，例如在單片化之前形成的路由跡線，該路由跡線在經(jīng)重構(gòu)晶片的一側(cè)上延伸；并且在一些實(shí)施例中，每一經(jīng)重構(gòu)芯片還包括例如也在單片化之前形成的導(dǎo)電聚合物通孔(TPV)，該TPV耦合到對應(yīng)的路由跡線。一個(gè)或多個(gè)類型的這樣的經(jīng)重構(gòu)芯片可以促進(jìn)不同厚度和組合的固態(tài)組件芯片被緊湊封裝成I⑶HV單元所必需的模塊化晶片級封裝。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0008]下面的附圖是本發(fā)明的具體實(shí)施例的解說并因此不對本發(fā)明的范圍構(gòu)成限制。附圖不按比例繪出(除非如此聲明)并且旨在與下面的詳細(xì)說明中的解釋結(jié)合地使用。在下文中將結(jié)合附圖來描述各實(shí)施例，其中同樣的附圖標(biāo)號/字母表示同樣的元件，以及:
[0009]圖1是示出植入式心臟去纖顫器設(shè)備的典型布置的示意圖；
[0010]圖2是可由圖1所示的設(shè)備使用的示例性高電壓單元的簡化電路圖；
[0011]圖3是示出硅晶片的一部分以及其中采用來自該晶片的芯片的多個(gè)單獨(dú)封裝的簡化示意圖；
[0012]圖4A-B分別是可與圖2相對應(yīng)的示例性晶片級封裝的各部分的平面圖和截面圖；
[0013]圖4C是組裝有引線框類型的互連元件的多個(gè)封裝的各組件的平面圖；
[0014]圖4D是根據(jù)一些實(shí)施例的包括引線框類型的互連元件的晶片級封裝的一部分的截面圖；
[0015]圖4E是組裝有互連元件的另選實(shí)施例的多個(gè)封裝的各組件的平面圖；
[0016]圖5是示出可形成互連元件的又一實(shí)施例的多個(gè)通孔塊的示意圖；
[0017]圖6A-B分別是根據(jù)一些實(shí)施例的晶片級封裝的各部分的平面圖和截面圖；
[0018]圖7A-B分別是根據(jù)一些另選實(shí)施例的晶片級封裝的各部分的平面圖和截面圖；
[0019]圖8A是經(jīng)重構(gòu)晶片中的多個(gè)HV組件芯片的透視圖；
[0020]圖8B是根據(jù)一些實(shí)施例的圖8A的經(jīng)重構(gòu)晶片的截面圖；
[0021]圖SC是根據(jù)一些方法的在一些處理步驟之后的圖8A的經(jīng)重構(gòu)晶片的截面圖；
[0022]圖8D是根據(jù)一些實(shí)施例的已從圖SC所示的晶片切下的經(jīng)重構(gòu)組件芯片的截面圖；以及
[0023]圖9A-C是根據(jù)附加另選實(shí)施例的采用一個(gè)或多個(gè)經(jīng)重構(gòu)芯片的晶片級封裝的各部分的截面圖。

【具體實(shí)施方式】
[0024]下面的詳細(xì)說明本質(zhì)上是示例性的并且無論如何不旨在對本發(fā)明的范圍、適用性或配置構(gòu)成限制。相反，下面的說明給出實(shí)踐性示例，并且本領(lǐng)域內(nèi)技術(shù)人員將理解一些示例可具有適當(dāng)?shù)奶娲桨?。針對所選元件提供了構(gòu)造、材料、尺寸、以及制造過程的示例，而所有其他元件采用本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的工藝。
[0025]圖3是示出硅晶片29的一部分以及其中采用已從該晶片29切下的有源組件芯片310的多個(gè)單獨(dú)封裝300的簡化示意圖。圖3還示出單獨(dú)封裝300已經(jīng)作為單個(gè)經(jīng)重構(gòu)晶片30中的一批一起被形成，其中每一封裝300包括至少兩個(gè)高電壓(HV)有源組件芯片310連同其他低電壓(LV)有源組件芯片和一些無源組件，例如以形成用于如圖2所示的ICD HV單元的集成電路。在封裝300的各組件被置于釋放帶上之后，聚合物模復(fù)合(即，基于環(huán)氧樹脂的熱固材料包括非導(dǎo)電填充物，如AlO2或S12，約80%的量)對該組件進(jìn)行封裝以形成經(jīng)重構(gòu)晶片30。例如從經(jīng)重構(gòu)晶片30被單片化以用于到I⑶HV單元的更高集成水平的模塊化晶片級封裝的另選實(shí)施例將結(jié)合圖4A-B及下文更詳細(xì)地描述。圖4A、6A和7A中的每一個(gè)示出了包括一些無源組件P (例如，電容器和/或電阻器)以及多個(gè)有源組件芯片A(其中的兩個(gè)被指定為HV組件芯片HV，例如HV功率晶體管/開關(guān)；其余組件芯片A可以是HV或LV)的晶片級封裝。根據(jù)一些示例性實(shí)施例，所示封裝中的每一個(gè)優(yōu)選地具有約0.75mm的總厚度?？杀话ㄔ诒景l(fā)明的一些實(shí)施例中的、根據(jù)回掃變壓器的經(jīng)重構(gòu)晶片和RCP工藝的示例制造在美國專利申請序列號13/524，368中描述。
[0026]圖4A-B分別是示例性晶片級封裝400的各部分的平面圖和截面圖。圖4A_B示出封裝400包括HV組件芯片HV，每一 HV組件芯片HV包括其第一側(cè)上的第一接觸表面421和其第二、相對側(cè)上的第二接觸表面422。根據(jù)所示實(shí)施例，聚合物模復(fù)合35對組件芯片HV以及其他芯片A和無源組件P進(jìn)行封裝，以形成封裝400的經(jīng)重構(gòu)晶片，并且每一組件芯片HV的第一側(cè)與經(jīng)重構(gòu)晶片的第一側(cè)401共面，以暴露每一第一接觸表面421，第一接觸表面是可焊接表面，例如由覆蓋鎳阻擋層的金或銀金屬化層形成。圖4B示出根據(jù)一些實(shí)施例的暴露在例如旋涂環(huán)氧樹脂鈍化411的各介電區(qū)之間的每一第一接觸表面421，以用于直接連接到對應(yīng)的混合基板互連。
[0027]圖4B還示出第二接觸表面422和將每一第二接觸表面422耦合到對應(yīng)的互連區(qū)段450的線接合41 ( S卩，金或銅線)，第二接觸表面422中的每一個(gè)是對應(yīng)組件芯片HV的位于其第二、相對側(cè)的可接合表面，互連區(qū)段450也具有暴露在第一側(cè)的可焊接表面401 ;在將組件芯片HV和區(qū)段450 —起封裝在形成晶片級封裝400的經(jīng)重構(gòu)晶片的聚合物模復(fù)合35中之前，通過本領(lǐng)域已知的方法來形成線接合41。參考圖4A，互連區(qū)段450可以是多個(gè)互連區(qū)段中的兩個(gè)，它圍繞在封裝400的各組裝組件的周界且其圖案是預(yù)形成在引線框中或有機(jī)基板上，引線框和有機(jī)基板兩者在本領(lǐng)域中是已知的且其示例在圖4C-E中示出。應(yīng)當(dāng)注意，出于簡化說明的目的，耦合到封裝400的對應(yīng)互連區(qū)段的其他組件的細(xì)節(jié)被省略。
[0028]圖4C示出了在引線框475中被保持在一起的多個(gè)互連元件，在引線框475上，在線接合和單片化之前，例如四個(gè)封裝400的組件集合被組裝。引線框475的每一互連元件可具有平面輪廓，使得每一區(qū)段只有一個(gè)表面被暴露在經(jīng)重構(gòu)晶片的一側(cè)上，例如，互連區(qū)段450具有在圖4B的封裝400中第一側(cè)401處暴露的表面。根據(jù)一些替換實(shí)施例，參考圖4D的截面圖，引線框475的一些或所有互連元件455包括垂直元件或?qū)щ娭?07，導(dǎo)電柱407的一端暴露在第二側(cè)402處，例如，在研磨或拋光由模復(fù)合35所形成的經(jīng)重構(gòu)晶片之后。根據(jù)所示實(shí)施例，上述線接合41被形成在每一組件芯片HV與對應(yīng)的互連元件455的‘支架’之間，并且導(dǎo)電柱407的在第二側(cè)402處的暴露端可被用作另一焊接墊來將另一組件附連到晶片的第二側(cè)402?；蛘撸诘诙?cè)402上形成的重分布層的路由跡線可耦合到導(dǎo)電柱407，例如以將位于第二側(cè)402的組件觸點(diǎn)連接到第一側(cè)401處的互連區(qū)段，或如將結(jié)合圖7A-B針對下文的一些實(shí)施例所描述的。
[0029]圖4E示出與圖4C中示出的組件集合類似的組件集合，它被組裝在互連元件485的有機(jī)基板裝載的預(yù)圖案化的組裝件上，其中每一元件包括表面和對應(yīng)的通孔?；仡^參考圖4C-D，應(yīng)當(dāng)注意，在封裝被單片化時(shí)，引線框475的導(dǎo)電支柱(它們在單片化之前將每一封裝的各組互連元件保持在一起)被切穿并隨后暴露在經(jīng)單片化的封裝的周界，例如，封裝400的邊425 (圖4B);而圖4E中示出的預(yù)圖案化的組裝件485的墊的整個(gè)導(dǎo)電部分從隨后形成的經(jīng)單片化的封裝的周界凹進(jìn)。凹進(jìn)的互連元件增強(qiáng)了其電絕緣性，這可降低其間發(fā)生弧光的可能性，這是在對高電壓組件(如組件芯片HV)進(jìn)行封裝時(shí)考慮的因素。雖然引線框475的支柱的切除端的暴露可使得經(jīng)單片化的封裝易發(fā)生弧光，但采用引線框475可優(yōu)選于第一接觸表面421與對應(yīng)混合基板互連的上述直接連接，它簡化了封裝400并降低了其中采用晶片級封裝400的HV單元的總厚度。引線框475也可優(yōu)選來降低封裝400的水分敏感性水平(MSL)。
[0030]圖5是示出根據(jù)一些另選實(shí)施例的多個(gè)通孔塊550的示意圖，每一通孔塊可被用作晶片級封裝400中的互連區(qū)段，例如以實(shí)現(xiàn)互連元件485的有機(jī)基板裝載的預(yù)圖案化的組裝件的絕緣益處，以及由引線框475所提供的簡化和厚度降低的益處。圖5示出從兩側(cè)印刷線板面板500的(即，用可線接合的金或N1-Pd-Au金屬化來鍍敷的)金屬化側(cè)形成的多個(gè)盲通孔505，其中面板500的相對側(cè)優(yōu)選地由ENIG (化學(xué)鍍鎳浸金)覆蓋(其中每一通孔505耦合到它)來形成，但可另選地是N1-Pd-Au金屬化的。圖5中的虛線表示鋸切線，沿該線將單獨(dú)的通孔塊550從面板單片化，以便單獨(dú)的通孔塊550可按預(yù)圖案化的組或單獨(dú)地自由放置在釋放帶(ENIG側(cè)向下)上，連同晶片級封裝400的對應(yīng)組件，以供后續(xù)線接合(到金屬化側(cè))和聚合物封裝，該聚合物封裝留下了通孔塊550的ENIG側(cè)和第一側(cè)401處暴露的組件芯片HV的第一接觸表面421，同時(shí)維持繞周界425的通孔塊550之間的電絕緣。此外，使用通孔塊550而非上述引線框475或預(yù)圖案化的組裝件485，可以允許更快速且靈活的制造過程。
[0031]圖6A-B分別是根據(jù)一些實(shí)施例的晶片級封裝600的各部分的平面圖和截面圖，其中使用導(dǎo)電聚合物而非線接合。同樣，出于簡化說明的目的，只示出了 HV組件芯片HV的相關(guān)耦合細(xì)節(jié)。圖6A-B示出了導(dǎo)電聚合物層61 (即，導(dǎo)電環(huán)氧樹脂)，導(dǎo)電聚合物層61中的每一個(gè)從其對應(yīng)的第一端(耦合到對應(yīng)HV組件芯片HV的第二接觸表面622)延伸到其對應(yīng)第二端(形成在由聚合物模復(fù)合35所形成的經(jīng)重構(gòu)晶片的第一側(cè)601處的相應(yīng)互連區(qū)段650)。根據(jù)所示實(shí)施例，導(dǎo)電聚合物層61在每一封裝600的所有組件被置于釋放帶上之后且在封裝在聚合物模復(fù)合35內(nèi)之前被施加，以形成經(jīng)重構(gòu)晶片。每一 HV組件芯片HV的第一側(cè)與聚合物模復(fù)合35的第一側(cè)601共面，使得每一組件芯片HV的第一接觸表面621被暴露。與(圖4A-B)封裝400中的組件芯片HV的接觸表面421、422形成對比，封裝600中的組件芯片HV的第一接觸表面612是可接合表面且第二接觸表面622是可焊接表面。根據(jù)一些替換實(shí)施例，分開的互連元件(如，通孔塊550(圖5))或引線框(例如，引線框475 (圖4C))可被用在封裝600中，在形成各導(dǎo)電聚合物層61之前與各組件一起置于釋放帶上，使得每一導(dǎo)電聚合物層61的第二端耦合到接近第一側(cè)601的對應(yīng)互連元件。
[0032]圖6B進(jìn)一步示出包括在經(jīng)重構(gòu)晶片的第一側(cè)601上延伸的重分布層(RDL) 611的晶片級封裝600。RDL 611通過本領(lǐng)域已知的RCP工藝形成，它連續(xù)地構(gòu)建介電層(即，環(huán)氧樹脂或聚酰亞胺或苯并環(huán)丁烯聚合物)以及導(dǎo)電路由跡線。根據(jù)所示實(shí)施例，RDL 611包括耦合到每一第一接觸表面621和每一互連區(qū)段650的分開的路由跡線。路由跡線由介電RDL 611來彼此絕緣，且RDL 611的每一路由跡線被示為由相應(yīng)凸起的接合墊68來終止，多個(gè)接合墊68形成每一晶片級封裝600的球網(wǎng)格陣列，用于連接到第一端混合基板互連。應(yīng)當(dāng)注意，RDL 610的路由跡線(以及附加實(shí)施例中包括的那些，如上所述)優(yōu)選地通過比典型鍍敷更厚地形成(例如，0.002英寸(0.05mm))，來為I⑶HV單元中采用的HV組件芯片攜帶相對高的電流，例如50安培達(dá)I到3毫秒。
[0033]圖7A-B分別是根據(jù)一些替換實(shí)施例的晶片級封裝700的各部分的平面圖和截面圖，其中導(dǎo)電聚合物層71覆蓋且耦合到每一 HV組件芯片HV的第二接觸表面722。在封裝700中，與封裝600 —樣，每一組件芯片HV的第一接觸表面721是位于組件HV芯片的第一側(cè)上的、與形成經(jīng)重構(gòu)晶片的聚合物模復(fù)合36的第一側(cè)601共面的可接合表面，而第二接觸表面722是組件芯片HV的第二、相對側(cè)上的可焊接表面。根據(jù)所示實(shí)施例，在將封裝700的各組件封裝在聚合物模復(fù)合35中之前，每一導(dǎo)電聚合物層71被施加到組件芯片HV，且隨后，在模復(fù)合35已經(jīng)去除之后，研磨和/或拋光步驟形成所得的經(jīng)重構(gòu)晶片的其上暴露導(dǎo)電聚合物層71的第二側(cè)702。圖7A-B示出從其第一側(cè)601處的第一端延伸穿過經(jīng)重構(gòu)晶片到達(dá)其第二側(cè)702處的第二端的導(dǎo)電聚合物通孔(TPV) 725 ;每一 TPV 725優(yōu)選地通過在研磨和/或拋光以形成第二側(cè)702之前鉆穿孔并用導(dǎo)電聚合物填充這些孔來形成。圖7B進(jìn)一步示出形成在第二側(cè)702上且包括在介電RDL 712中彼此絕緣的路由跡線的重分布層(RDL) 712，其中每一路由跡線將對應(yīng)的所暴露的導(dǎo)電層71耦合到對應(yīng)TPV 725的第二端?；仡^參考圖4C-D，根據(jù)替換實(shí)施例和方法，引線框475可被使用來代替TPV725，其中通過暴露導(dǎo)電聚合物層71的研磨和/或拋光步驟，互連元件455的導(dǎo)電柱407被暴露在第二側(cè)702，并且隨后形成的RDL 712的每一路由跡線將對應(yīng)的所暴露的導(dǎo)電層71耦合到對應(yīng)的柱407的所暴露的一端。
[0034]進(jìn)一步參考圖7A，一對TPV 725 (或上述互連元件455中的一個(gè)或多個(gè)的導(dǎo)電柱407)被用于每一組件芯片HV，例如以在給定每一 TPV 725的直徑和長度的情況下降低電阻并提聞電流處理能力。每一組件芯片HV的多個(gè)TPV 725也可提供幾余，以提聞制造成品率和可靠性。與封裝600 —樣，封裝700包括RDL 611，其中分開的絕緣的路由跡線耦合到第一接觸表面721中的每一個(gè)和由TPV 725的對應(yīng)的第一端形成的每一互連區(qū)段，并且由凸接合墊68終止。
[0035]進(jìn)一步參考圖7B，虛線示出了封裝700的可任選散熱組裝件。每一散熱組裝件包括從每一組件芯片HV的第二側(cè)向外延伸以與RDL 712中形成的對應(yīng)散熱板相耦合的熱管陣列。熱管陣列可通過盲鍍銅通孔來形成，且散熱板通過銅金屬化來形成。每一散熱板優(yōu)選地具有等于或大于對應(yīng)組件芯片HV的表面積的表面積以及在月7微米和約14微米之間的厚度。雖然圖7B示出了位于RDL 712的不同子層的散熱板，例如以確保其間的電絕緣，但在替換實(shí)施例中，不同的散熱板可以位于RDL 712的同一子層。此外，回頭參考圖6B,封裝600可包括用于每一組件芯片HV的散熱組裝件(用虛線示出了一個(gè))，其中熱管陣列從每一組件芯片HV的第二側(cè)延伸穿過聚合物模復(fù)合35到達(dá)在晶片的第二側(cè)602上形成的對應(yīng)散熱板。封裝600的每一熱管可以通過在封裝在模復(fù)合35內(nèi)之后的盲鍍通孔來形成，或通過在封裝之前裝載在每一組件芯片HV的第二側(cè)上的各列堆疊金紐扣凸塊來形成。
[0036]圖8A是例如已從圖3中示出的硅晶片29切下的多個(gè)有源組件芯片310的透視圖。圖8A示出封裝在聚合物模復(fù)合85中以形成經(jīng)重構(gòu)晶片80的組件芯片310，其中每一芯片310的第一側(cè)與晶片80的第一側(cè)801共面，使得每一芯片310的第一接觸表面821被暴露，如在圖8B的截面圖中所示。圖8B進(jìn)一步示出每一芯片310的用導(dǎo)電突出部或冠部823覆蓋的第二接觸表面802，冠部823例如由導(dǎo)電環(huán)氧樹脂或金球凸塊層來形成。根據(jù)所示實(shí)施例，每一導(dǎo)電冠部823優(yōu)選地具有約25微米厚，使得晶片80可通過機(jī)械研磨或拋光過程被變薄，以在其第二側(cè)802 (圖8C)處暴露每一芯片310的導(dǎo)電冠部823，而沒有損傷芯片310的風(fēng)險(xiǎn)。然而，根據(jù)一些替換實(shí)施例和方法，代替導(dǎo)電冠部823，晶片被變薄到距芯片310的第二接觸表面822約25微米，并隨后從晶片80的第二側(cè)802形成多個(gè)導(dǎo)電通孔，使得每一個(gè)延伸到第一端第二接觸表面822。
[0037]圖SC是在變薄和RCP處理步驟之后且在后續(xù)沿每一芯片310形成聚合物通孔(TPV)825之后穿過晶片80的截面圖。每一導(dǎo)電冠部823 (或通孔)被暴露在變薄的晶片80的第二側(cè)802，使得每一芯片310的第二接觸表面822可耦合到重分布層(RDL) 812的對應(yīng)路由跡線。根據(jù)所示實(shí)施例，每一 TPV 825從晶片80的第一側(cè)801形成，以從第一側(cè)801延伸到第一端路由跡線，使得每一第二接觸表面822具有在與晶片的第一側(cè)801共面的TPV的一端處的互連。圖8D是例如沿圖SC的虛線從晶片80切下的經(jīng)重構(gòu)組件芯片800的截面圖。根據(jù)一些實(shí)施例，經(jīng)重構(gòu)芯片800是可與其他有源和無源組件一起組合在I⑶HV單元的晶片級封裝中的HV組件芯片，例如，作為圖7A-B的封裝700中的組件芯片HV之一或兩者的替代。圖9A-C是包括封裝在經(jīng)重構(gòu)晶片內(nèi)的一個(gè)或多個(gè)經(jīng)重構(gòu)芯片的晶片級封裝的附加替換實(shí)施例的各部分的截面圖。
[0038]圖9A示出與另一更厚組件芯片910 —起封裝在形成具有第一側(cè)901和第二、相對側(cè)902的經(jīng)重構(gòu)晶片的聚合物模復(fù)合95內(nèi)的經(jīng)重構(gòu)芯片800。根據(jù)所示實(shí)施例，第一接觸表面821、921暴露在經(jīng)重構(gòu)晶片的第一側(cè)901，且經(jīng)重構(gòu)晶片已被變薄，例如通過本領(lǐng)域已知的研磨和/或拋光方法，以形成其第二側(cè)，例如在第二側(cè)處，較厚組件芯片910的第二接觸表面922的導(dǎo)電冠部被暴露?；蛘?，代替導(dǎo)電冠部，穿過聚合物模復(fù)合95的厚度(例如，約25微米)從第二側(cè)902到芯片910的第二接觸表面922來形成導(dǎo)電通孔。
[0039]在變薄之后，重分布處(RDL)912被形成，具有耦合到第二接觸表面922的路由跡線。圖9A進(jìn)一步示出沿組件芯片910從其第一側(cè)910處的第一端延伸以與RDL 912的路由跡線相耦合的聚合物通孔(TPV) 925，使得TPV 925的第一端在第一側(cè)901形成組件芯片910的第二接觸表面922的互連區(qū)段。進(jìn)一步參考圖9A，凸起的接合墊68可以是經(jīng)重構(gòu)晶片的球網(wǎng)格陣列的一部分，用于連接到對應(yīng)的混合基板互連。根據(jù)一示例性實(shí)施例，組件芯片910、800是不同的壓控晶體管，例如組件芯片910是1200伏IGBT，且經(jīng)重構(gòu)芯片800是60 伏 MOSFET。
[0040]圖9A中的虛線與可選散熱組裝件相對應(yīng)，其中熱管陣列從經(jīng)重構(gòu)芯片800延伸穿過聚合物模復(fù)合95到達(dá)在經(jīng)重構(gòu)晶片的第二側(cè)902上形成的對應(yīng)散熱板。每一熱管可以通過在封裝在模復(fù)合95內(nèi)之后的盲鍍通孔來形成，或通過在封裝之前裝載在經(jīng)重構(gòu)芯片的第二側(cè)上的各列堆疊金紐扣凸塊來形成，如在圖8D中用虛線所示出的。雖然未示出，但另一散熱組裝件可在RDL 912的附加的、覆蓋子層內(nèi)提供給組件芯片910。
[0041]圖9B示出根據(jù)一些替換實(shí)施例的由將經(jīng)重構(gòu)芯片800與層疊的一對組件芯片92、93封裝在一起的聚合物模復(fù)合95形成的經(jīng)重構(gòu)晶片。組件芯片92、93優(yōu)選地是經(jīng)重構(gòu)芯片，它們用包括路由跡線的形成每一經(jīng)重構(gòu)芯片的背側(cè)的重分布層來預(yù)封裝。每一芯片92、93的路由跡線電耦合到相應(yīng)接觸表面，且在封裝在聚合物模復(fù)合95以形成所示經(jīng)重構(gòu)晶片之前，芯片92、93的背側(cè)使用導(dǎo)電或非導(dǎo)電粘合劑(即，環(huán)氧樹脂)接合在一起。在封裝之后，經(jīng)重構(gòu)晶片被變薄到其第二側(cè)902，例如以暴露芯片93的接觸表面/終端(相對其背側(cè)來定位)的導(dǎo)電冠部，并且穿過經(jīng)重構(gòu)晶片來形成TPV 935以將芯片92、93的路由跡線電連接在一起。圖9B進(jìn)一步示出包括在其相應(yīng)側(cè)901、902上形成的重分布層981、982的經(jīng)重構(gòu)晶片，其中RDL 981包括將每一芯片92、93、800的每一接觸終端和互連區(qū)段耦合到球網(wǎng)格陣列的對應(yīng)的凸起接合墊的路由跡線(即，用于連接到對應(yīng)的混合基板互連)，并且RDL 982包括將芯片93的接觸終端耦合到另一、對應(yīng)的TPV (由代表性TPV 945示出)的路由跡線，每一 TPV從第二側(cè)902延伸到其位于第一側(cè)901的互連區(qū)段端。
[0042]圖9C示出由將經(jīng)重構(gòu)芯片800與第一層疊的一對組件芯片92、892和第二層疊的一對組件芯片893和894封裝在一起的聚合物模復(fù)合95形成的另一經(jīng)重構(gòu)晶片。根據(jù)所示實(shí)施例，組件芯片892、893以及894中的每一個(gè)是以與經(jīng)重構(gòu)芯片800相同的方式形成的經(jīng)重構(gòu)芯片。圖9C進(jìn)一步示出芯片92、892的背側(cè)被接合在一起，例如用導(dǎo)電粘合劑(即，環(huán)氧樹脂)96，其中芯片92和892中的每一個(gè)可以是共享共同背側(cè)連接的高電壓(HV)芯片，而芯片893、894的背側(cè)用非導(dǎo)電粘合劑(即，環(huán)氧樹脂)97接合在一起，且芯片893、894中的每一個(gè)可以是具有彼此絕緣的背側(cè)連接的低電壓(LV)芯片。在層疊的芯片892和92、893和894以及芯片800的封裝之后，經(jīng)重構(gòu)晶片被變薄到第二側(cè)902，例如在第二側(cè)處，芯片892和893中的每一個(gè)的接觸終端的導(dǎo)電冠部被暴露，或者在第二側(cè)處，根據(jù)一些替換實(shí)施例和方法，代替導(dǎo)電冠部，穿過聚合物模復(fù)合95的厚度(S卩，約25微米)到達(dá)對應(yīng)的接觸終端(未示出)來形成多個(gè)導(dǎo)電通孔。穿過聚合物模復(fù)合95形成TPV，例如如代表性TPV945所示，此后形成每一重分布層(RDL) 991、992。每一 RDL 991、992可包括路由跡線，如上所述，其中RDL 992的路由跡線將芯片892、893的靠近經(jīng)重構(gòu)晶片的第二側(cè)902的接觸終端耦合到對應(yīng)TPV，TPV提供晶片的第一側(cè)901上的對應(yīng)互連區(qū)段，并且RDL 991的路由跡線將每一接觸終端和互連區(qū)段耦合到球網(wǎng)格陣列的對應(yīng)凸起接合墊。
[0043]在前面的詳細(xì)描述中，已參照具體實(shí)施例描述了本發(fā)明。然而應(yīng)當(dāng)理解，可作出多種修改和變化而不背離如在所附權(quán)利要求書中闡述的本發(fā)明的范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種用于可植入心臟去纖顫器的高電壓單元的多芯片模塊化晶片級封裝，所述封裝包括: 高電壓(HV)組件芯片，所述高電壓組件芯片包括位于其第一側(cè)的第一接觸表面以及位于其第二側(cè)的第二接觸表面，所述HV芯片的所述第二側(cè)與所述HV芯片的所述第一側(cè)相對； 通過聚合物模復(fù)合形成的經(jīng)重構(gòu)晶片，其中所述HV芯片與所述封裝的其他芯片封在一起，使得每一芯片的第一側(cè)與所述晶片的第一側(cè)共面；以及 耦合到所述HV芯片的所述第二接觸表面并位于所述晶片的第一側(cè)上的互連區(qū)段。
2.如權(quán)利要求1所述的封裝，其特征在于，還包括從耦合到所述HV芯片的所述第二接觸表面的第一端延伸到形成所述互連區(qū)段的第二端的導(dǎo)電聚合物層。
3.如權(quán)利要求1或2所述的封裝，其特征在于，還包括在所述經(jīng)重構(gòu)晶片的第一側(cè)上延伸的重分布層，所述重分布層包括多個(gè)路由跡線，所述路由跡線中的第一個(gè)耦合到所述HV組件芯片的所述第一接觸表面且所述路由跡線中的第二個(gè)耦合到所述互連區(qū)段。
4.如權(quán)利要求1所述的封裝，其特征在于，還包括在所述經(jīng)重構(gòu)晶片的第一側(cè)上延伸的重分布層，所述重分布層包括多個(gè)路由跡線，所述路由跡線中的第一個(gè)耦合到所述HV組件芯片的所述第一接觸表面且所述路由跡線中的第二個(gè)耦合到所述互連區(qū)段。
5.如權(quán)利要求1所述的封裝，其特征在于，進(jìn)一步包括: 覆蓋并耦合到所述HV組件芯片的所述第二接觸的導(dǎo)電聚合物層；以及在所述經(jīng)重構(gòu)晶片的第二側(cè)上延伸的重分布層，所述經(jīng)重構(gòu)晶片的所述第二側(cè)與其第一側(cè)相對，所述重分布層包括耦合到所述導(dǎo)電聚合物層的路由跡線；以及 其中所述經(jīng)重構(gòu)晶片包括從所述晶片的所述第一側(cè)處的第一端延伸到所述晶片的所述第二側(cè)處的第二端的導(dǎo)電聚合物通孔(TPV)，所述TPV的第二端耦合到所述重分布層的導(dǎo)電跡線，且所述HV互連區(qū)段包括所述TPV的第一端。
6.如權(quán)利要求1所述的封裝，其特征在于: 所述經(jīng)重構(gòu)晶片還包括界定其第一側(cè)的周界；以及 所述HV互連區(qū)段從所述晶片的周界凹進(jìn)，其中所述HV互連區(qū)段包括通孔塊。
7.如權(quán)利要求1所述的封裝，其特征在于，所述互連區(qū)段被包括在互連元件中，所述互連元件還包括從所述互連區(qū)段延伸到所述經(jīng)重構(gòu)晶片的第二側(cè)的導(dǎo)電柱，所述經(jīng)重構(gòu)晶片的所述第二側(cè)與其第一側(cè)相對。
8.如權(quán)利要求1所述的封裝，其特征在于: 所述HV芯片被包括在經(jīng)重構(gòu)芯片中，所述經(jīng)重構(gòu)芯片還包括: 與所述HV芯片的所述第一側(cè)相對應(yīng)且共面的第一側(cè)； 與所述HV芯片的所述第二側(cè)相對應(yīng)的第二側(cè)； 從所述經(jīng)重構(gòu)芯片的第一側(cè)處的第一端延伸到所述經(jīng)重構(gòu)芯片的第二側(cè)的第二端的導(dǎo)電聚合物通孔(TPV);以及 在所述經(jīng)重構(gòu)芯片的所述第二側(cè)上延伸并將所述HV芯片的所述第二接觸表面耦合到所述TPV的所述第二端的路由跡線；并且 所述互連區(qū)段包括所述經(jīng)重構(gòu)芯片的TPV的第一端。
9.如權(quán)利要求1所述的封裝，其特征在于，還包括在所述經(jīng)重構(gòu)晶片的第二側(cè)上延伸的散熱板，所述經(jīng)重構(gòu)晶片的所述第二側(cè)與其第一側(cè)相對；并且其中: 所述HV芯片的所述第二側(cè)從所述經(jīng)重構(gòu)晶片的所述第二側(cè)凹進(jìn)；并且所述經(jīng)重構(gòu)晶片包括在其中形成并從所述HV芯片的所述第二側(cè)延伸到所述散熱板的熱管陣列。
10.如權(quán)利要求1所述的封裝，其特征在于，還包括在所述經(jīng)重構(gòu)晶片的第二側(cè)上延伸的散熱板，所述經(jīng)重構(gòu)晶片的所述第二側(cè)與其第一側(cè)相對；并且其中: 所述HV芯片的所述第二側(cè)從所述經(jīng)重構(gòu)晶片的所述第二側(cè)凹進(jìn)；并且所述HV芯片還包括安裝在所述HV芯片的所述第二側(cè)上且延伸到所述散熱板的各列堆疊金紐扣凸塊的陣列。
【文檔編號】H01L25/00GK104363957SQ201380031166
【公開日】2015年2月18日 申請日期:2013年4月3日 優(yōu)先權(quán)日:2012年6月15日
【發(fā)明者】M·R·布恩, M·阿斯卡林亞, R·E·克拉奇菲爾德, E·赫爾曼, M·S·里科塔, L·王 申請人:美敦力公司