本發(fā)明涉及半導(dǎo)體技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種半導(dǎo)體封裝。

背景技術(shù)：

一般的bga(ballgridarray，球柵陣列)半導(dǎo)體封裝包括：半導(dǎo)體芯片，安裝在絕緣pcb(printedcircuitboard，印刷電路板)基底的上表面。該基底可以由玻璃纖維填充的有機(jī)層壓板制成，諸如fr4板、fr5板或者bt(bismaleimidetriazine，雙馬來酰亞胺三嗪)板，并且該基底在其上下表面上具有互連的導(dǎo)電電路圖案。變硬的包封(encapsulating)材料覆蓋該芯片、該基底的上表面以及電導(dǎo)體(諸如接合線)，該電導(dǎo)體在該芯片和該基底的上表面上的電路圖案之間延伸。導(dǎo)電球或者其他輸入/輸出(input/output，i/o)端形成于該基底的下表面的電路圖案上。

然而，雖然現(xiàn)有的bga半導(dǎo)體封裝已經(jīng)足夠用于其預(yù)期目的，但是現(xiàn)有的bga半導(dǎo)體封裝并非在各個(gè)方面完全令人滿意。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

有鑒于此，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種半導(dǎo)體封裝，能夠降低電壓降效應(yīng)。

本發(fā)明實(shí)施例提供了一種半導(dǎo)體封裝，包括：電路板，其包括：相對(duì)的第一和第二表面以及多個(gè)通孔；半導(dǎo)體芯片，形成于該電路板的該第一表面上，并且該半導(dǎo)體芯片的有源面朝向該電路板的該第一表面；以及多個(gè)導(dǎo)電連接，穿過該多個(gè)通孔并且將該半導(dǎo)體芯片與該電路板電性連接。

其中，進(jìn)一步包括：附著層，形成于該電路板的該第一表面與該半導(dǎo)體芯片的該有源面之間；其中，該多個(gè)通孔穿透該附著層以露出該有源面的部分。

其中，進(jìn)一步包括：第一包封層，填充該多個(gè)通孔并且覆蓋該多個(gè)導(dǎo)電連接。

其中，該多個(gè)通孔包括：第一通孔，露出該半導(dǎo)體芯片的該有源面的中央部分；以及第二通孔，露出該半導(dǎo)體芯片的該有源面的周邊部分。

其中，該電路板包括：梯狀部分，具有多個(gè)次層，并且該多個(gè)次層形成于該電路板的該第一表面和該第二表面之間，并且該多個(gè)通孔將該多個(gè)次層露出。

其中，該梯狀部分設(shè)置于該電路板的位置鄰近該半導(dǎo)體芯片的該有源面的周邊部分。

其中，于該電路板的該第二表面上，該第一通孔形成第一溝道，并且該第二通孔形成多個(gè)彼此隔開的第二溝道，并且該多個(gè)第二溝道分別位于該第一溝道的兩側(cè)。

其中，于該電路板的該第二表面上，該第一和第二通孔形成為十字交叉結(jié)構(gòu)。

其中，于該電路板的該第二表面上，該第一通孔包括：矩形通孔，并且該第二通孔形成連續(xù)的矩形溝道，其中，該連續(xù)的矩形溝道圍繞該第一通孔。

其中，該梯狀部分的該多個(gè)次層與該電路板的該第一表面和該第二表面均不共平面。

其中，該多個(gè)導(dǎo)電連接之一還電性連接設(shè)置于該多個(gè)次層之一上的接合墊。

其中，該半導(dǎo)體芯片的該有源面上的中央部分和周邊部分均設(shè)置有多個(gè)接合墊，并且該多個(gè)通孔露出該多個(gè)接合墊，并且該多個(gè)導(dǎo)電連接分別電性連接至該多個(gè)接合墊。

其中，該多個(gè)導(dǎo)電連接為接合線。

其中，進(jìn)一步包括：散熱層，形成于該半導(dǎo)體芯片的上方，并且于該散熱層與該半導(dǎo)體芯片之間沒有設(shè)置任何襯墊；以及第二包封層，形成于該電路板上，并且覆蓋該散熱層、該半導(dǎo)體芯片和該電路板。

其中，該第二包封層不物理接觸該半導(dǎo)體芯片的該有源面。

本發(fā)明實(shí)施例的有益效果是：

上述的半導(dǎo)體封裝，在電路板上設(shè)置通孔，并且導(dǎo)電連接穿過該通孔來將半導(dǎo)體芯片與該電路板電性連接，因此能夠優(yōu)化半導(dǎo)體芯片與電路板之間的電性連接路徑，從而降低半導(dǎo)體芯片的電壓降效應(yīng)。

附圖說明

通過閱讀接下來的詳細(xì)描述和參考附圖所做的示例，能夠更加全面地理解本發(fā)明，其中：

圖1為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的半導(dǎo)體封裝的橫截面示意圖；

圖2為圖1所示的半導(dǎo)體封裝的俯視圖；

圖3為根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的半導(dǎo)體封裝的橫截面示意圖；

圖4為圖3所示的半導(dǎo)體芯片的平面示意圖；

圖5～7為圖3所示的電路板的仰視圖。

具體實(shí)施方式

為了使本發(fā)明所解決的技術(shù)問題、技術(shù)方案及有益效果更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。

本發(fā)明涉及集成電路(integratedcircuit，ic)裝置，特別涉及一種半導(dǎo)體封裝，具有降低的電壓降(irdrop)效應(yīng)和更加靈活的接合墊(bond-pad)設(shè)計(jì)。

圖1示出了示范性的半導(dǎo)體封裝10的橫截面示意圖，其包括：電路板12、半導(dǎo)體芯片20、襯墊(spacer)28、包封層30、散熱(heatspreading)層32以及多個(gè)導(dǎo)電元件36。

如圖1所示，該半導(dǎo)體芯片20例如為功能性芯片，諸如微處理器芯片、存儲(chǔ)器芯片、邏輯芯片或者其他的功能性芯片，并且該半導(dǎo)體芯片20具有有源的(active)第一表面22和鈍性的(inactive)第二表面24。該半導(dǎo)體芯片20的第一表面22包括：多個(gè)i/o墊a(或者接合墊)，位于鄰近第一表面22的周邊邊緣的位置。通過磨光(polishing)第二表面24來使該半導(dǎo)體芯片20變薄。在一個(gè)實(shí)施例中，半導(dǎo)體芯片20可以具有大約4～8mil(密耳)的厚度。

半導(dǎo)體芯片20通過第一附著層(adhesivelayer)18安置在電路板12上，例如電路板12的中央部分上。電路板12具有相對(duì)的第一和第二表面14和16，并且第一附著層18和半導(dǎo)體芯片20順序地形成于電路板12的第一表面14上，例如其中央部分上。電路板12主要由樹脂層(未示出)構(gòu)成，該樹脂層形成于bt板、fr4板、fr5板或者一些其他類的用來制作半導(dǎo)體封裝的pcb基底的填充有玻璃纖維的有機(jī)(環(huán)氧樹脂)層壓板。另外，導(dǎo)電線路(conductivetrace)及導(dǎo)電互連(均未示出)也形成于電路板12中，從而在半導(dǎo)體芯片20與導(dǎo)電元件36之間提供合適的電連接。第一附著層18可以包括：環(huán)氧樹脂或類似物。

如圖1所示，多個(gè)接合墊b及電性的導(dǎo)電電路圖案(未示出)形成于電路板12的第一表面14上，并且導(dǎo)電元件36形成于電路板12的第二表面16上。半導(dǎo)體芯片20的每個(gè)i/o墊a通過導(dǎo)電連接34電性連接至接合墊b之一，其中該導(dǎo)電連接34跨越在半導(dǎo)體芯片20和接合墊b之間。如圖1所示，導(dǎo)電連接34可以為由金或者鋁形成的接合線。

另外，襯墊28通過第二附著層26安置在半導(dǎo)體芯片20的第一表面22上，例如其中央部分上。襯墊28例如為矩形的由空白的半導(dǎo)體晶圓制成的非功能性(non-functional)芯片，并且襯墊28可以包括：半導(dǎo)體材料，與半導(dǎo)體芯片20的半導(dǎo)體層(未示出)的材料相同。形成的襯墊28的橫截面尺寸(例如寬度w1)小于半導(dǎo)體芯片20的橫截面尺寸(例如寬度w2)。在一個(gè)實(shí)施例中，襯墊28的厚度大約4～10mil。

包封層30覆蓋半導(dǎo)體芯片20的第一表面22、電路板12的第一表面14的一部分、以及散熱層32的一部分，從而露出散熱層32的頂面中位于襯墊28和半導(dǎo)體芯片20上方的部分。包封層30也填充散熱層32與襯墊28之間的空間。通過使樹脂材料(如環(huán)氧樹脂)成型和固化或者通過澆注和固化液體樹脂材料(如環(huán)氧樹脂)來形成包封層30。散熱層32例如可以形成為圖1所示的像ω一樣的形狀，該散熱層32具有接觸電路板12的部分并且可以由銅、鋁或者另一金屬合金形成。

導(dǎo)電元件36例如可以由鉛錫焊料(leadtinsolder)或者一些其他的金屬來形成，并且作為半導(dǎo)體封裝10的輸入/輸出(input/output，i/o)端。每個(gè)導(dǎo)電元件36通過導(dǎo)電連接34、接合墊b、導(dǎo)電線路與導(dǎo)電互連(均未示出)而分別電性連接至半導(dǎo)體芯片20的i/o墊a，其中接合墊b形成于電路板12上，導(dǎo)電線路與導(dǎo)電互連(均未示出)形成于電路板12中。導(dǎo)電元件36允許半導(dǎo)體封裝10安置在母板(未示出)上。其他配置的i/o端也是可能的。

圖2示出了圖1所示的半導(dǎo)體封裝10的俯視圖，并且圖1示意了沿圖2中的線1-1的橫截面示意圖。出于簡(jiǎn)化目的，在圖2中，沒有示出散熱層32和包封層30，而示意了電路板12、半導(dǎo)體芯片20、襯墊28和導(dǎo)電連接34。

如圖1及圖2所示，于半導(dǎo)體芯片20的第一表面22上提供導(dǎo)電連接34以電性連接i/o墊a和接合墊b，其中i/o墊a形成于半導(dǎo)體芯片20的周邊邊緣附近，接合墊b形成于封裝基底12的第一表面12上。

在圖1～2所示的示范性的半導(dǎo)體封裝10中，由于i/o墊全部位于半導(dǎo)體芯片20的第一表面22的周邊邊緣的附近，使得在半導(dǎo)體芯片20的i/o墊a和封裝基底12上形成的接合墊b之間提供的導(dǎo)電連接34是密集配置的。因此，隨著增加半導(dǎo)體芯片20中的有源或無源元件數(shù)量的趨勢(shì)，半導(dǎo)體芯片20將具有更大的尺寸來容納半導(dǎo)體芯片20的更多的i/o墊a和避免相鄰的導(dǎo)電連接34之間的短路。

另外，由于全部的i/o墊位于半導(dǎo)體芯片20的第一表面22的周邊邊緣的附近，因此半導(dǎo)體芯片20需要形成更加復(fù)雜的互連結(jié)構(gòu)，以連接有源或無源元件(例如位于半導(dǎo)體芯片20的中央部分)與i/o墊a，這意味著半導(dǎo)體芯片20的制造將變得更加復(fù)雜并且有源或無源元件同i/o墊a之間的路徑的長(zhǎng)度將會(huì)太長(zhǎng)，其中有源或無源元件形成于半導(dǎo)體芯片20中，i/o墊a位于半導(dǎo)體芯片20的第一表面22的周邊邊緣附近。因此，例如位于半導(dǎo)體封裝10的半導(dǎo)體芯片20的中央部分處的有源或無源元件將會(huì)出現(xiàn)非期望的電壓(ir)降效應(yīng)，如此，將影響半導(dǎo)體封裝10的性能。

如此，需要一種改善的能夠降低電壓降效應(yīng)的半導(dǎo)體封裝。

圖3示出了一種示范性的能夠降低電壓降效應(yīng)的半導(dǎo)體封裝100，其包括：電路板112、半導(dǎo)體芯片120、包封層130、散熱層132以及多個(gè)導(dǎo)電元件136。

如圖3所示，該半導(dǎo)體芯片120例如為功能性芯片，諸如微處理器芯片、存儲(chǔ)器芯片、邏輯芯片或者其他的功能性芯片，并且該半導(dǎo)體芯片120具有有源的第一表面122和鈍性的第二表面124?？梢酝ㄟ^磨光該第二表面124來使該半導(dǎo)體芯片120變薄。在一個(gè)實(shí)施例中，該半導(dǎo)體芯片120可以具有大約4～18mil的厚度。

電路板112具有相對(duì)的第一和第二表面114和116，并且附著層118和半導(dǎo)體芯片120順序地形成于電路板112的第一表面114的中央部分上。電路板112主要由樹脂層(未示出)構(gòu)成，該樹脂層由bt(bismaleimidetriazine，雙馬來酰亞胺三嗪)板、fr4板、fr5板或者一些其他類的用來制作用于半導(dǎo)體封裝的pcb基底的填充有玻璃纖維的有機(jī)(如環(huán)氧樹脂)層壓板形成。另外，多層導(dǎo)電線路(conductivetrace)及導(dǎo)電互連(均未示出)也形成于電路板112中，從而在半導(dǎo)體芯片120與導(dǎo)電元件136之間提供合適的電連接。附著層118可以包括：環(huán)氧樹脂或類似物。

如圖3所示，半導(dǎo)體芯片120通過附著層118安置于電路板112的中央部分上，并且半導(dǎo)體芯片120的第一表面122面向電路板112。半導(dǎo)體芯片120的第一表面122包括：多個(gè)i/o墊a′，其不僅位于第一表面的周邊邊緣處，而且也位于第一表面122的中央部分處。

另外，于電路板112中設(shè)置多個(gè)通孔(throughhole)150以穿過電路板112的中央和周邊部分。另外，通孔150也穿過附著層118的一部分以露出形成于半導(dǎo)體芯片120的第一表面122上的i/o墊a′。如圖3所示，將電路板112的周邊部分(接近半導(dǎo)體芯片120的第一表面122的周邊邊緣)設(shè)計(jì)為包括：梯狀(stair-like)部分112a。該梯狀部分112a具有多個(gè)次層160，垂直地形成于第一表面114和第二表面116之間并且由通孔150露出。另外，梯狀部分112的次層160與電路板112的第一表面114和第二表面116不共平面。通孔150也露出電路板120的多個(gè)次層160中形成的導(dǎo)電線路和導(dǎo)電互連(均未示出)，并且多個(gè)接合墊b′形成于該導(dǎo)電線路和導(dǎo)電互連(均未示出)上，其中該導(dǎo)電線路和導(dǎo)電互連(均未示出)形成于電路板120的由通孔150露出的多個(gè)次層160中的每一個(gè)中。導(dǎo)電元件136形成于電路板112的第二表面116上。

另外，在通孔150中設(shè)置一條或者多條導(dǎo)電連接134，并且該一條或者多條導(dǎo)電連接134跨越在i/o墊a′和接合墊b′之間，以電性連接半導(dǎo)體芯片120與電路板112。如圖3所示，導(dǎo)電連接134可以為由金或者鋁形成的接合線。

另外，包封層130覆蓋半導(dǎo)體芯片120的第二表面124及散熱層132的部分，從而露出半導(dǎo)體芯片20的散熱層132的頂面的位于半導(dǎo)體芯片120上方的部分。包封層130也填充散熱層132與半導(dǎo)體芯片20之間的空間。另外，包封層130也填充通孔150并且覆蓋通孔150露出的導(dǎo)電連接134、接合墊b′以及i/o墊a′。通過使樹脂材料(如環(huán)氧樹脂)成型和固化，或者通過澆注并固化液體樹脂材料(如環(huán)氧樹脂)來形成包封層130。散熱層132例如可以形成圖3所示的像ω一樣的形狀，該散熱層32具有接觸電路板12的部分并且可以由銅、鋁或者另一金屬合金形成。需要說明的是，在一些實(shí)施例中，散熱層32可以省略或者采用其他的形狀或設(shè)置方式等。

如圖3所示，由于半導(dǎo)體芯片120通過將有源的第一表面122(也可稱為有源面)面向電路板112的方式安裝于電路板112上，使得散熱層132可以直接設(shè)置在半導(dǎo)體芯片132的鈍性的第二表面124的上方，而無需在散熱層132和第二表面124之間形成額外的熱傳導(dǎo)(thermalconductive)襯墊。相應(yīng)地，可以降低半導(dǎo)體封裝100的厚度。另外，導(dǎo)電元件136例如可以由鉛錫焊料或者一些其他的金屬制成，并且作為半導(dǎo)體封裝110的i/o端。每個(gè)導(dǎo)電元件136通過導(dǎo)電連接134和接合墊b′而分別電性連接至半導(dǎo)體芯片120的i/o墊a′及接合墊b′，其中接合墊b′形成于導(dǎo)電線路與導(dǎo)電互連(均未示出)上，而該導(dǎo)電線路與導(dǎo)電互連(均未示出)形成于電路板112的梯狀部分112a的次層160，并且該次層160由通孔150露出。導(dǎo)電元件136允許半導(dǎo)體封裝110安置在母板(未示出)上。其他配置的i/o端也是可能的。

在圖3所示的示范性的半導(dǎo)體封裝100中，由于至少在第一表面122的中央部分提供了額外的i/o墊a，因此可以降低半導(dǎo)體芯片120中的電壓降效應(yīng)，并且使得在i/o墊a′與電路板112的梯狀部分112a的次層160之間可以提供諸如接合線等導(dǎo)電連接134，其中i/o墊a′位于半導(dǎo)體芯片120的第一表面122的中央和周邊部分上，并且通孔150露出次層160。

另外，由于i/o墊a′位于半導(dǎo)體芯片120的第一表面122的中央并周邊部分，使得可以使用相對(duì)簡(jiǎn)單的布線結(jié)構(gòu)來設(shè)計(jì)半導(dǎo)體芯片120中提供的互連結(jié)構(gòu)，以連接有源或無源元件(位于半導(dǎo)體芯片120的中央部分)與i/o墊a′。因此，當(dāng)趨勢(shì)是形成更有影響的半導(dǎo)體芯片120時(shí)，可以簡(jiǎn)化半導(dǎo)體芯片120的制造，以及減少半導(dǎo)體芯片120的第一表面122的周邊邊緣附近的i/o墊a′的數(shù)量。

圖4示出了圖3所示的半導(dǎo)體芯片120的第一表面122的平面示意圖。如圖4所示，出于簡(jiǎn)化目的，僅示意了半導(dǎo)體芯片120的第一表面122上形成的i/o墊a′。

如圖4所示，可以在半導(dǎo)體芯片120的第一表面122的周邊邊緣附近提供寬松的導(dǎo)電連接134(見圖3)，以連接半導(dǎo)體芯片120的i/o墊a′和封裝基底112上形成的接合墊b′。另外，由于在半導(dǎo)體芯片120的第一表面122的中央部分提供額外的i/o墊a′，因此可以降低半導(dǎo)體封裝100的尺寸以在i/o墊a′和接合墊b′之間容納更多的連接，由于收縮半導(dǎo)體封裝100的尺寸的趨勢(shì)，因此這是受歡迎的。

另外，在半導(dǎo)體封裝100中，如圖3～4中所示的i/o墊a′的配置允許更短的線回路(wireloop)和降低電壓降效應(yīng)，因此可以得到i/o墊的更靈活的ic設(shè)計(jì)。

圖5～7為電路板112中形成的通孔的布局的各種實(shí)施例的示意圖，其中示意了電路板112的第二表面116，其上具有凸塊(如前述的導(dǎo)電元件136)。

如圖5所示，提供一個(gè)具有矩形形狀的通孔150來作為電路板112的中心，并且其他的通孔150形成連續(xù)的矩形溝道來圍繞該具有矩形形狀的通孔150，并且與該具有矩形形狀的通孔150脫離開。

另外，如圖6所示，在電路板112的第二表面116上設(shè)置了十字交叉狀的通孔150。

另外，如圖7所示，通孔150設(shè)置為通過電路板112彼此隔離的多個(gè)溝道。如圖7所示，通孔150之一可以形成為第一溝道，而其他的通孔可以在第一溝道的相對(duì)側(cè)上形成為第二溝道。

在其他的實(shí)施例中，根據(jù)半導(dǎo)體芯片120的i/o墊a′的各種設(shè)計(jì)，可以進(jìn)一步調(diào)整通孔150的配置并且通孔150可以為其他形狀，而不限制于圖5～7所示的配置和形狀。

以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。