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TWI357663B - Multiple chip package module having inverted packa - Google Patents

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TWI357663B
TWI357663B TW093139543A TW93139543A TWI357663B TW I357663 B TWI357663 B TW I357663B TW 093139543 A TW093139543 A TW 093139543A TW 93139543 A TW93139543 A TW 93139543A TW I357663 B TWI357663 B TW I357663B
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TW
Taiwan
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package
die
module
substrate
inverted
Prior art date
Application number
TW093139543A
Other languages
English (en)
Other versions
TW200536130A (en
Inventor
Marcos Karnezos
Original Assignee
Chippac Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Chippac Inc filed Critical Chippac Inc
Publication of TW200536130A publication Critical patent/TW200536130A/zh
Application granted granted Critical
Publication of TWI357663B publication Critical patent/TWI357663B/zh

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Description

1357663 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明有關於半導體晶片封裝。 【先前技術】 可攜式電子產品如行動電話’行動電腦，及各種消費者 產品都要求在有限足印中具有較高的半導體功能及性能， 及在最低成本下具有極小厚度及重^這使得業界更增加 在個別半導體晶片上的積體程度。 近年來業界已開始在Z軸上實作積體，亦即藉由堆疊晶 片，且已使用一封裝中高達5個晶片的堆疊。這提供具一晶 片封裝足印的緊密晶片結構’在5χ5麵至編。賴範圍 中，及由於技術的進步而使得已持續減少的厚度從23瓜瓜 減到0.5 mm。堆疊晶粒封裝的封裝成本僅稍高於單一晶片 封裝的封裝成本，而且與在個別封裝中封裝晶片相比，其 組裝量足以確保具競爭力的最終成本。 在堆疊晶粒封裝中可堆疊的晶片數目的主要實際限制是 堆疊晶粒封裝的低最終測試良率。不可避免的，在某些封 裝中至少一晶片將有瑕疵。因此，最終測試良率（它是個別 晶粒測試良率的產品）將一直比1〇〇%小許多。因為設計複雜 性或技術的原因而使得一封裝中的晶粒的良率變低時，即 使在各封裴中僅堆疊二晶粒，則最終封裝良率會變的不可 接受的低。 提供成用於一特別裝置中各種晶粒的尺寸可明顯地變 化，而這對於堆疊晶粒封裝的製造是一種挑戰。例如，在 98386.doc 1357663 習知堆疊晶粒封裝中上晶粒可以是記憶體晶粒而下晶粒可 以疋數位信號處理器（DSp)。組裝者的喜好記憶體晶粒大於 喜好DSP晶板的。或者，封裝中的相鄰堆疊晶粒可以是記 憶體晶粒（其中上晶粒的大小相同），或大於下晶粒。DSP的 良率一般是低的，而堆疊晶粒封裝中的下晶粒是DSP，所 以直到將它置於基板之後，實際上都不能測試DSP ;及當 DSP疋線接合時’實際上也不能在基板上測試晶粒，這是 因為測試時的處理會損壞露出的線。因此在習知堆疊晶粒 封裝中’於能測試下晶粒前，上晶粒必須堆疊在下晶粒之 上’及當下晶粒在該製程的該點證明是不可接受時，必須 丟棄堆豐封裝，因而浪費間隔層及上晶粒，及浪費堆疊它 所需的處理步驟。 隹疊Ba粒封裝中的另一限制是封裝的低功率散溢能力。 熱攸一晶粒傳到另一晶粒，而封裝的唯一明顯傳熱路徑是 通過焊接球到達主機板。因為造模複合體一般的散熱不 良，所以通過封裝上面的空氣對流是有限的。 圖1的不意剖面圖敘述具有2晶粒的習知堆疊晶粒封裝， p B曰粒之間堆疊有一間隔層。圖中以i 0表示的堆疊晶粒封 旎包括一第一晶粒丨4，接到具至少一金屬層的基板12，及 —第二晶粒24,堆疊在第一晶粒14上，堆疊中的第一及第 二晶粒是以間隔層22分離。 。可使用任一類型的基板，包括如具2_6金屬層的層壓板， 或是具4·8金屬層的組合基板，或是具卜2金屬層的塑性聚亞 胺，或磁陶多層基板。圖丨所示的基板12在介電質的相 98386.doc 1357663 對側上有二金屬層12ι、123，各金屬層圖案化以提供適當 的電路及藉由通道122而接到介電質。 一般使用黏劑（其通稱為晶粒接合環氧樹脂如圖丨的13所 示）而連接第一晶粒14到基板表面，及在圖1配置中，連接 · 晶粒的基板表面則稱為上表面，而該表面的金屬層則稱為 上金屬層，雖然晶粒接合表面使用時不必具有任何特別方 向。間隔層22藉由黏劑21而固定在第一晶粒14的面向上（主 動）表面，及第二晶粒24藉由黏劑23而固定在間隔層22的面 向上（主動）表面。 鲁 在圖1的堆疊晶粒封裝中，晶粒是接線在基板的上金屬層 的接線處以建立電的連接；接線16連接第一晶粒14與基 板，而接線26連接第二晶粒24與基板。用造模複合體17封 裝明粒14、24及接線16、26( —般藉由陣列造模及錯成單一 法製造出標準晶片比例封裝），該造模複合體17可保護不受 外界及機械應力的影響以利於處理操作，及提供一表面作 為標記以利識別。焊接球18回流到基板的下金屬層上的接 合墊以提供與最終產品（如電腦）的主機板（未示）的連接。焊鲁 接罩125、127在金屬層121、123上圖案化以露出在接合處 的下面金屬用於電連接，例如接線處及接合墊用以接合接 線16，26及焊接球18。 將了解的是接線16具有特徵的迴路高度，其（與一迴路高 度公差）是接線製程的參數，且必須在第一與第二晶粒之間 提供足夠的間距以避免因第二晶粒的衝擊而損壞該接線。 因此’提供間隔層22作面基礎以支撐位於第一晶粒丨4上方 98386.doc 1357663 的第二晶粒24。間隔層夠窄以便不衝擊在其邊緣的接線， 且間隔層夠厚以提供足夠的間距以支撐在線迴路上方的第 二晶粒；亦即，間隔層本身不衝擊線，且它在第一與第二 晶粒之間提供足夠的距離以便第二晶粒的面向下側不損壞 接線16。 圖1所示的堆疊晶粒封裝是業界中習知的。此一封裝有一 約1.7 mm的小足印但大於它所包含的最大晶粒，且它的厚 度可低到0.8 mm至1.4 mm。與個別封裝的晶粒相比，它能 具有較低的成本。 各部分對於此一堆疊晶粒封裝的厚度頁獻是以敘述的方 式顯示在下表的各種雙晶粒堆疊晶粒封裝配置中。縮寫如 以C T表不晶粒厚度則顯不在圖1供參考。 表 尺寸 總封裝高度(OT)(極大） 1.4 mm 1.2 mm 1.0 mm 0.8 mm 模蓋 晶粒厚度 CT(極大） 0.150 0.132 0.087 間隔層晶粒厚度 SPT(極大) 0.125 0.125 0.087 迴路高度 LH(極大） 0.115 0.089 0.075 模南度 MH(額定) 0.700 0.650 0.500 0.370 基板 基板厚度 ST(額定） 0.260 0.210 0.190 0.170 球 球直徑 BD(額定） 0.400 0.350 0.350 0.300 (選項） BD(額定） 0.450 0.300 0.350 崩潰高度 CH(極小） 0.250 0.250 0.150 0.150 (選項） CH(極小） 0.300 0.150 98386.doc 1357663 此一結構的主要限制县以奸 R剌疋封裝的低最終測試良率， 若至少一晶粒具有低良率。如& 尤’、疋 手例如一記憶體晶粒堆聂 理器晶粒上方。記憶體—船兩 且在一處 般*要燒入測試以去除初期的不 良σσ。處理|§ 一般是滿 疋複雜的設計，而處理器晶粒的良率一 般小於90%。封裝的啬故如u Α 民干 取〜测试良率是個別晶粒的 品。原則上藉由得到已知的&丄 艮手的屋 已知的良好晶粒（KGD)而增加最終良 率。但KGD的供應量有限而且 ㈣成本尤其高。 成本車“且咖記憶體晶 上述使用偽晶粒作為間隔層需要在間隔層與晶粒之間作 出1占層且將間隔層置於其中。實際上該偽晶粒能作出多薄 疋有限制的’而這使得間隔層晶粒厚度有—下限。因此已 提議用各種方法在堆疊晶粒封裝中的相鄰晶粒之間設置間 距在某些方法中於相鄰晶粒之間設置厚的黏層可提供該 1巨由於在堆疊過程中點劑會崩潰，所以很難控制支座， 而相鄰晶粒的平面不會平行。在某些這種方法令，在間隔 層黏劑中填充具適當大小的顆粒以提供晶粒之間的支座及 防止晶粒傾斜。例如在美國專利Μ72,758號及6,340,846號 +已㈣各種間隔層黏劑’其内容都以引用的方式併入本 文t。 在z轴上積體的另一種方法是堆曼晶粒封裝以形成一多 重封裝模組。與堆疊晶粒封裝相比，堆疊封裝能提供許多 優點。 例如堆豐封裝模組中的各封裝可以作電測試，而且在堆 疊封裝之前除非它顯示滿意的性能否則即拒絕它。結果， 98386.doc 1357663 可以使最終堆疊多重封裝模組良率變成極大。雖然可測試 裸晶粒，但測試更可以在封裝中執行，特別是當晶粒上的 塾導程很小時。 【發明内容】 本專利申請案主張以下美國臨時專利申請案的優先權： 申請號 60/530,423，申請曰 2003/12/17，名稱「MulUple cMp package module having inverted package stacked over die」’其内容以引用的方式併入本文甲。 本發明有關於多重晶片模組（MCM)，其包括一底（下）封鲁 裝，及一倒轉頂（上）封裝，堆疊在該底封裝之晶粒上。大致 上不在下晶粒上堆疊一上晶粒，如同在堆疊晶粒封裝中， 而是在下晶粒上堆疊一倒轉上封裝（如平台栅格陣列封 裝），必要時在該上封裝及該下晶粒之間設置一支座（如間 隔層）。該設置的支座或間隔層將上封裝與下晶粒實體分 離；因此下晶粒可接線該下基板，而且藉由上封裝基板與 下封裝基板（或下粒）之間的接線而達成z連接。根據本發 明的MCM能使用現存製造結構而建立，如同晶粒堆疊中使 _ 用的，其在相鄰晶粒之間設置間距。 根據本發明的一特點，一種封裝如平台柵格陣列（LgA) . 封裝是倒轉且堆疊在一球柵格陣列（BGA)封裝上。BGA封裝 包括至少一晶粒，裝設在一基板上。當藉由接線而連接下 封裝晶粒至下基板時，間隔層可固定在間隔層的面向上 側。倒轉封裝與MCM中BGA封裝間的2連接可以是接線式； 亦即，接線連接倒轉上（LGA)封裝的面向上侧上的接線墊與 98386.d〇c -10· 1357663 晶粒本身上的墊在下（BGA)封裝上，或者z連接下（BGA)封 裝基板的面向上側上的接線墊，或連接下封裝晶粒上的墊 及連接下封裝基板上的墊。大致上，本發明包括各種這類 堆疊封裝的各種配置，具有一倒轉LGA封裝堆疊在BGA封 裝的晶粒上，及藉由接線式2連接而堆疊及連接各種封裝的 方法。 在本發明的各種特點令，上封裝晶粒及上封裝基板的連 接可以是倒轉晶片或接線連接；倒轉的上封裝能包括任一 種1"<3八封裝，如層壓板或組合基板式LGA或帶式LGA，及/ 或任種QFN封裝或凸塊晶片載板（BCC)封裝；倒轉封裝能 包括-晶粒或能包括至少二晶粒，且當至少二晶粒包括在 倒轉封裝中時，晶粒可堆疊或是其能並肩設置在倒轉封裝 ( 下封裝旎包括一晶粒或能包括至少二晶粒，且當 # °括在下封裝中時’晶粒可堆疊或是其能並肩 倒轉封農基板上’及當下封裝是堆疊晶粒封裝時， 少一封梦在最上方的堆疊晶粒上；封裝堆疊能包括至 上方或底部其晶粒，接合在騰或⑽的 封裝上方沾無 <隹立此包括一熱強化特徵，其藉由在上 壓板〇且人:傳播器而達成；及堆疊能包括任何基板，層 封裝周邊或塑性或陶磁，在此假-連接塾可用以接合在 堆疊的—般特點中，提供-多重晶片模組， -基ΓΓ下）及第二（上）封裝，各封裝包括一晶粒 板’其中上封裝是倒轉的’及其中上封裝堆疊> 98386.doc 1357663 裝的晶粒上，以提供上封裝與下封裝晶粒間之間距。因為 上封裝堆疊在下晶粒之前，晶粒及下封裝上的接線不是封 裝的，所以提供間距以防止損壞連接下晶粒與下封裝基板 的接線。因此根據接線的迴路高度而決定間距的厚度尺寸。 本發明提供極佳的製造力，高設計彈性，及低成本以製 造出具低剖面及小足印的多重晶片封裝模組。 接線z連接在業界是習知的；它是最低成本的連接技術， 且不必作顯著的修改即可直接應用在本發明的堆疊多重晶 片杈組。它提供BGA與LGA的相對大小設計彈性，該bgA 與LGA可藉由線長加以接合。使用已知的技術及設備，接 線中的線可以短到0.5 mm或長到5 mm。2連接墊的配置能 藉由BGA及LGA基板（或BGA或LGA)基板設計而實作。此 外，根據本發明使用接線及使用業界目前使用的所謂脫序 接合，即可在墊之間形成z連接，該等墊不是互相精準地對 齊。接線導程在業界是已知的最精細技術（目前是5〇微米， 且預汁可到達25微米。它比任何其它連接包括倒轉晶片（約 200微米）或焊接球（约5〇〇微米）都精細，因而在相同可使用 空間的封裝（Z連接）之間提供更多的連接。 使用接線機器的接線提供連接墊的設計彈性，因為連接 是在接線機器中規畫的’因而避免使用硬工具基板的必要 以互相匹配及接到焊接球。當相對Bga與LGA封裝大小改 、菱k ’接線可配置成藉由改變規畫而調適該等差異。若頂 封裝必須小於底部’則接線能調適至少9 mrn的尺寸差。這 允§午使用調適晶片大小所需的最小封裝，因而的總 98386.doc •12· 1357663 成本最佳化。 接線能連接脫序㈣，亦即，不是以期望順序設置而且 妹一封裝t不是精準地在對方上面，以便它們不會離開 太退。必要時’墊可適當地設置在夠接近的位置用以接線。 此彈性允許封裝以非期望順序或連接塾位置堆疊著。由於 曰曰片技術的進步’ 4常晶片大小會減少且以具不同順序的 更多連接或部分連接研發出各種設計。接線提供的接合 性允許使料維持㈣封裝大小，但可改縣板設計。這 導致低成本及更快的上市時間’二者對於新產品而言都是 極重要。 疋 包括晶片比例封裝的BGA及LGA在業界的標準，可提供 最低成本及最高的可利錢。這在選擇待堆疊的封裝上提 供明顯的彈性，因此根據本發明在功能類型中它能整合 MCM 中。 口 典型的LGA厚度是〇.8 mm，典型的晶粒厚度可以從小於 約0.09 mm至約〇.15mm，而典型的石夕間隔層（偽晶粒間隔層） 厚度可以從小於約0.09mm至約〇.125醜。根據本發明，下 晶粒上方的間隔層堆疊及間隔層上方倒轉lga的堆疊，可 使用具範圍10 - 5 0微米最終厚度的黏劑而完成口 或者可使用填充的間隔層黏劑以提供下封裝晶粒與上封 裝間的黏合及間距。此一黏的間隔層能在上封裝與下晶粒 之間提供更接近的間距，接近連接下封裝晶粒與下封裝基 板的接線的迴路高度。此結構能提供低的剖面mcm。由~ = 疊的極大晶片大小決定根據本發明的MCM的足印。bga或 .98386.doc 1357663 LGA的典型極小足印是17 mm，大於晶粒大小。接線z連接 大致要求頂LGA以約〇.1 mm極小地小於底Bga， 以便在不使基板金屬邊緣短路之下調適該等線。若頂封穿 必須小於底封裝許多，則接線能調適至少高達9mm的尺寸 差。這可以使所需封裝大小極小化以調適晶粒大小，且因 而使MCM的總成本最佳化，根據本發明的堆疊封裝的 足印及厚度都在多數應用的接受範圍内。 或者’當頂封裝遠小於下封裝晶粒以便下封裝晶粒的面 向上側（主動側）從倒轉上封裝基板的邊緣凸出，上封裝與下鲁 晶粒間的Z連接可藉由直接從上封裝基板的面向上側上的z 連接墊及晶粒上墊的接線而達成。 在一些實例中，多重晶片模組能包括額外封裝設置在倒 轉LGA封裝上；在一些這類實例中，該額外封裝是LGA封 裝’及在一些這類實例中，該額外LGA封裝是接線該倒轉 LGA封裝基板及/或接線下封裝基板。在一些實例中， 旎包括至少一額外晶粒設置在倒轉LGA封裝上；在一些這 類實例中，該額外晶粒能接線上封裝基板及/或下封裝基鲁
粒接到基板，其中第二封 其中第二封裝是倒轉以便連接其晶粒的基板
98386.doc -14· 1357663 —封裝疋LGA封裝，及在一些實例中，第二封裝是 ’成單：的封裝，且它可以是晶片比例封裝。在一些實例 I ’第二封裝具有—帶狀封裝基板》在-些實例中，第二 封裝是凸塊晶片載板封裝。 一實例第-封裝具有-熱傳播器，而熱傳播器 的面向上表面在MCM的最上面露出外面。在一些實例中， 熱傳播器可固；t在最上LGA封裝的面向上表面，其中在第 二封裝上設置-額外晶粒，熱傳播器可固定在最上晶粒的 面向上表面，及其中倒轉第二封裝是模組中的最上封裝， 熱傳播器可固定在倒轉第二封裝的面向上側；在其它實例 中’熱傳播器不是固定的最上封裝或晶粒，而是造模在 的最上表面’及在這些實例中，熱傳播器也找⑽的 取上面露出外面。使用用於模組封裝的不導電傳熱導模更 可加強散熱。 在另--般特點中，根據本發明的製造多重晶片封裝模 組的方法包括：提供-第—封裝’具有一第一晶粒接合至 —第—封裝基板的面向上側，及在該第一封裝的晶粒上堆 疊-倒轉第二晶粒，其中在該第二封農及該第一封裝晶粒 ^間設置一支座’以避免損壞該第二封裝的面向下側與接 線間的衝擊，該接線連接該第—晶粒至該第—封裝基板。 根據本發明，㈣上封裝可以是陣料模絲成^一的 封裝或穴造模及鑽孔成單-的封裝；另_方面上封裝堆A 在下封裝隸之前，下封裝並未造模^據本發明的封$ 板組是在堆疊後造模’因此MCM可以是陣列造模及鑛成單 98386.doc •15· 1357663 —的’或是穴造模及鑽孔成單—的。 1本發明提供的模組在-薄封裝中具有—個以上的晶片， 該封裝具有-極小足印。根據本發明的模組能具有如約I 2 _紅4麵的厚度剖面，或是標準可接受的其它剖面。 “標準封裝可用於底及頂封裝。頂封裝可例如組裝成穴造 模及鑽孔成單-的平台柵格陣列（LGA)封裝，或組裝成標準 鑛成單-的LGA封裝，其具有如一層壓板基板，或组裝成 - Q™封裝’或帶狀基板式LGA封裝，或是如凸塊 板（BCC)封裝。 本發明對於使用多重晶粒模組（通稱為多重晶片封裝 (MCP))或封裝中系統（SiP)或多重封裝模組⑽M)的裝置特 別有用根據本發明的多重晶片模組能用於製造電腦，$ 信，及消費性及工業用電子產品。本發明特別有 式電子裝置。 【實施方式】 以下將參考附圖以詳細說明本發明及本發明的替代實 例。附圖是以圖的足g _ 、 圖的足印顯7F本發明的特冑及其與其它特徵 及結構的關係，日把^ 按α比例。為了更明晰的敘述，在附圖 中敘述本發明實例’對應其它圖形中元件的元件並未全部 特別地再標號，雖块々办日1 …雖…、匕們可以在所有圖形中明確的表示。 上述圖1是關於習知的堆疊晶粒封裝。 圖2顯示根攄太路 月—特點的晶片比例封裝（csp)模植 20°模組20包括2曰軔… 、、， 曰曰’，224,其中實際上—倒 封裝202堆疊在一下 ^ ’裝102中的晶粒214上。下晶粒214裝 98386.doc -16- 1357663 在基板12上，其方式大致相同於習知堆疊晶粒封裝中的下 晶粒（如上述圖1所述例如事實上該下晶粒及其基板可提 供作為一習知堆疊晶粒封裝但是不造模。亦即在所示例子 中，使用晶粒接合環氧樹脂13而將下晶粒214的主動向上側 裝在BGA基板12的面向上側，該基板12具有二至四個圖案 化金屬層，而晶粒是接線到BGA基板的上金屬層上的接線 處。焊接球18裝在下基板的面向下側以提供與下面電路（例 如主機板（未示））的第二層連接。因此下晶粒及裝在其上面 的下基板能紕成一標準BGA封裝（未造模）(> 可將多個這種封 裝作成帶或陣列。 仍參考圖2，在此實例的底封裝包括一晶粒，接到具有至 少一金屬層的底封裝基板。可使用任一種基板，如包括： 具2到6個金屬層的層壓板，或具4到8個金屬層的組合基 板，或具1到2個金屬層的塑性聚亞胺帶，或磁陶多層基板。 例如圖2所示的底封裝基板有二金屬層12卜123，各圖案化 以提供適當電路及藉由通道122而接到介電質12〇。一般使 用黏劑13(其通稱為晶粒接合環氧樹脂）而將晶粒接到基板 表面，及在圖2的配置中，連接晶粒的基板表面可稱為上表 面，及該表面上的金屬層可稱為上金屬層，雖然以及 晶粒接合表面使用時不必具有任何特別方向。名詞上，下， 向上，向下，及這些名詞的文法上的變化，在附圖中於說 明MCM時都會使.用。 在圖2的底BGA封裝中，晶粒214接線（線216)基板的上金 屬層12 1上的接線處，以建立電連接。在封裝邊緣露出晶粒 98386.doc 17 1357663 的連接，而墊在基板的頂金屬層上，且可以接線來連接， 詳如以下圖3 A及3B所述。這些墊的實體位置及順序配置成 大約在LGA上的同等墊之下。烊接球18回流到基板12的下 金屬層123上的接合墊，以連接到如最終產品（如電腦）主機 板（圖中未示）的下面電路《焊接罩以；、127在金屬層121、 U3上圖案化以露出位於接合處的下面金屬，以便電連接如 該等接線處及接合墊以接合該等接線及焊接球。 使用黏劑221以固定間隔層222在下晶粒214的面對上（主 動）表面。間隔層可以是固體元件（如圖示），其可以是如玻鲁 璃或偽矽晶片；或由間隔層黏劑提供間距。如同習知的堆 疊晶粒封裝’間隔層必須夠厚以提供足夠的支座以調適底 封裝接線2 1 6的迴路高度，及當使用固體間隔層如偽晶粒 時’間隔層的足印必須夠小以便它不接觸位於或接近晶粒 墊的接線。 當間隔層是固體元件如偽晶粒時，使用一帶的晶粒接合 黏劑而將它固定在晶粒的面向上的表面，該帶具有軟填充 劑如鐵既龍顆粒’其不會損壞晶粒的電路。 根據本發明在模組中也可使用其它間隔層結構。當間隔 層是固體元件（如圖中所示），二黏劑或其中之一可設置為黏 . 膜。具黏膜的間隔層結構及使用它以製造裝置堆疊的方法 可參考如美國專利申請號1〇/959,712、l〇/976,6(n、 10/959,659。當間隔層是間隔層黏劑時，可使用任一種黏劑 間隔層配置，可參考如美國專利申請號1〇/966,572、 10/966,574、10/969，116、1〇/969,3〇3。各上述專利申請號 98386.doc -18- 1357663 其内容以引用的方式併入本文中。 倒轉LGA封裝202包括一晶粒224，其使用晶粒接合黏劑 213而裝在基板212上。晶粒224藉由接線226而電連接該基 板212,且使用一造模複合體或封裝物封裝或造模217晶 粒，接線及基板的晶粒接合側。倒轉封裝2〇2藉由接線Μ6 而電連接（Z連接）底封裝1〇2,而且用封裝物27封裝頂封裝 202，底晶粒214及間隔層222 ,接線236及216，及基板 的晶粒接合面。 在圖2的堆疊封裝實例中，個別封裝基板上的2連接墊設春 置在接近封裝基板邊緣的面向上金屬層。2連接墊的位置及 順序是大致設置，以便堆疊封裝時，頂封裝基板上的z連接 塾大約在底封裝上的對應Z連接塾之上。方便地，頂封裝具 有的基板足印小於底封裝的基板足印，以允許在不使基板 的金屬層邊緣短路之下，接線可以有公差。 上及下基板上面的Z連接墊配置其範例如圖3八及33的平 面圖所示。 圖3A以圖形顯示使用晶粒接合黏劑313而固定一下晶粒 _ 314在下基板312的面向上側。設置在基板312邊緣上的乙連 接墊322在邊緣301露出（至少部分地323)於頂封裝的足印 302外，以提供下基板與上基板間z連接的接合處。下基板 上面的Z連接接合墊322以接觸線327接到接合指328，其至 少部分地露出’藉由下晶粒3 14的主動側上的露出接合墊 336的接線316及下基板上面的圖案化金屬層而提供接線處 用以連接。藉由通過基板介電質的通道而將下基板的面向 98386.doc -19· 1357663 上侧上面的z連接接合墊接到基板中的至少一其它圖案化 層（及最後接到第二層焊接球）。 再參考圖2’此繪示例令的上封裝是一造模平台柵格陣列 封裝。倒轉上LGA封裝以便造模217表面（其一般形成封裝 的上表面）在模組中是面向上。如上所述，上封裝測試為良 cm?且使用黏劑223而固定在間隔層的上表面，該黏劑223類 似於晶粒接合黏劑。 在圖2所示的實例中，上封裝是平台柵格陣列（LGa)封 裝，其可以是鋸成單一的LGA封裝，及可以是晶片比例封 裝，但在此該上封裝於基板下表面的接合墊上並未裝設焊 接球（在倒轉封裝中是面向上）。特別是在此例中，上封裝包 括一晶粒，接到一上封裝基板’其具有至少一金屬層。可 使用任一種基板；圖2以範例所示的頂封裝基板2丨2具有二 金屬層，各圖案化以提供適當電路及藉由通道而連接。該 晶粒一般使用黏劑213(其通稱為晶粒接合環氧樹脂）而接到 基板表面。晶粒在此接到封裝基板的上表面，但可了解的 是封裝使用時不必具有任何特別方向。根據本發明，頂封 裝是倒轉，亦即它的上面倒轉成下面而其下面倒轉成上 面。因為模纟且中的上LGA是倒轉，因此可大致稱它為連接 第-晶粒的上LGA表面倒II成下面，$是將$的下面倒轉 成上面，其通稱為LGA基板的上表面或上側，在本文中是 指倒轉LGA的面向下的表面：及相對表面，其通稱為下表 面或下側’在本文中是指面向上的表面β 例如在圖2的配置中，接到晶粒的頂封裝基板的表面是面 98386.doc -20· 1357663 對底封裝’因此將晶粒固定的頂封裝的上表面在此是指頂 封裝基板的面向下的表面’再度可了解的是模組使用時不 必具有任何特別方向。亦即，根據本發明一旦已將頂封裝 在換組中倒轉’為了說明目的具上金屬層的該頂封裝基板 表面被說成面向下，而具下金屬層的該頂封裝基板表面被 5兒成面向上。 在圖2實例的頂LGA封裝中，晶粒224接線（線226)在頂封 裝基板212的上金屬層上面的接線處以建立電連接。以造模 複合體217封裝該晶粒及接線以保護它不受四周影響及不 受機械應力影響以利於處理操作’且具有一頂封裝上表 面。頂封裝是倒轉（以便造模表面是：面向下，且堆疊在下晶 粒上面的間隔層222上，及使用黏劑223固定。在頂封裝2 板212的金屬層上將焊接罩圊案化以露出位於接合處的下 面金屬以便電連接，例如接線處用以接合該接線。 因為根據本發明可測試上封裝（以及上晶粒），為了使良 率極大的目的最好將具期望高良率的晶粒置於下封裳中’义 :將具期望低良率的晶粒置於頂封裝中。依此，組裝成堆 疊之前可以將拒絕的上封裝丟棄，以便完成封褒的總 主要受到期望高良率晶粒的良率影響，而不是受 良率晶粒的良率影響。惟，組裝者喜好在下封襞 _ 的良率貫。例如，組裝者;^在DSP1 # ' ' 在此例組裝者接受下晶二::::：= 該組裝者不必接受上晶粒的良率危險，因為可 '月 疊之前於其封裝中測試上晶粒（及能丟棄拒絕的）。形成堆 98386.doc •21- 1357663 圖3B以圖形顯示倒轉上LGA基板342的面向上側。可依具 平台或球墊344的標準LGA基板而製造該上LGA基板，如同 標準CSP以經由焊接點而連接LGA到產品板，或者用焊接罩 蓋住平台或球墊344,其t露出的這些平台也作為測試接取 點以測試封裝晶粒。基板具有位置周邊的接合指3 4 6的額外 特徵：用以接線該LGA到下封裝基板以建立z連接。Z連接 接線可以是順向或逆向接合’這是依整個封裝結構的厚度 限制而定。在圖2例子所示的順向接合中，其提供一般大於 100微米及高達300微米的迴路高度；逆向接合可提供低的 迴路高度’ 一般是75到100微米，且可用於較薄的封裝模組。 上晶粒（上封裝）封裝與下晶粒（下封裝）間的Z連接是由以 下而達成：接線將頂封裝基板的面向上金屬層（下金屬層） 上面的接觸線接到底封裝基板的上金屬層上面的接觸線。 在一端，各接線電連接墊（圖3A的323)的面向上的表面，其 在倒轉底封裝基板（圖3A的3 12)的上金屬層上，及在另一 端’接線接到墊（圖3B的346)表面，其在倒轉頂封裝基板（圖 3B的342)的面向上（下）金屬層上面。可藉由任何習知的接線 技術而形成接線，如可參考美國專利5,226,582號，其内容 以引用的方式併入本文中。在圖2例子中顯示封裝至封裝的 Z連接接線，其藉由以下而形成：在頂基板的上金屬層上面 的墊的上表面形成一珠或凸塊，及接著將該線朝著底基板 的上金屬層上面的墊向下拉且將它焊接在此。將可了解， 可逆向形成接線，亦即，在底基板的上金屬層上面的墊的 上表面形成一珠或凸塊，及接著將該線朝著頂基板的上金 98386.doc -22· 1357663 屬層上面的塾向上拉且將它焊接在此。根據堆疊基板的邊 緣及其上面的接合面的幾何配置，將決定用於封裝至封裝z 連接的接線策略選擇。 頂LGA封裝可以是陣列造模及鋸成單—的（如圖2範例所 . 示在側具垂直壁，或是穴造模及鑽孔成單一。在任一類型， 頂封裝具有接合墊（經由通道至基板的晶粒接合側）而接到 晶粒，及位於基板表面上面的封裝周邊，其與連接晶粒的 表面相對，亦即，在倒轉頂封裝基板的下（面向上）側，詳如 以上所述。 _ 根據本發明的結構允許在組裝成模組之前預測試上LGa 封裝，以便在組裝前拒絕不良的封裝，藉此確保高的最終 模組測試良率。 旦已形成Z連接接線，即形成一模組封裝（圖2的2 7)， 以包圍及保護Z連接接線及提供完成模組的機械一致性。因 此’模組包括在模組造模中的造模上封裝。如圖2例子所 不，模組本身是鋸成單一的，或者模組可以是個別穴造模 而不是鋸成單一的。 · 接著使用標準材料及製程而將焊接球丨8接到模組下面。 使用相同或類似的工具在整個帶或陣列上，於模組切成單 _ 一之前達成焊接球連接以製造出標準CSP。接著使用標準技 術攸邊帶或模組切割出該等模組，以形成具標準CSp格式的 模組》 注意，該結構允許以標準CSP格式將一完全封裝及測試 的日日粒堆宜在另一晶粒上。含至少一晶粒的頂Lga可以在 98386.doc •23- 1357663 將它堆疊在MCM之前測試為良品，堆疊前測試為不良品的 LGA則丟棄’ S而減少優良材料的浪費及避免在不二料 上作出無生產力的處理步驟。 ^ 為了提高模組的散熱’在頂封裝上設置-熱傳播器。該 頂熱傳播器是由傳熱材料製造，在其上表面其具有至少二 中央區域露出MCM的上表面’以便迅速地將熱從mcm散 逸。該頂熱傳播器可以是如—金屬(如銅或鋁)板或任—種其 它傳熱材料如氮化。熱傳播器的大小及形狀大致可蓋住 模組。在頂封裝上面的熱傳㈣的中央區域可以作的比較 厚以增加金屬成分，及在周邊作的比較薄以便不干涉z連接 接線°若中央區域作的較厚，㈣傳制可m定在頂封裝 的面向上的表面；在這些實例中，最好使用傳熱（不導電、 :黏劑。或者在接線處的封裝板的面向上的表面上面設置 -間隔層，及固定該熱傳播器在間隔層的上表面。或者， 熱傳播器可造模以產生類似結構但是不使用黏劑；亦即， 熱傳播器可掉人MCM封裝物財且在造模材料固化過程 中固定在模组的上表面。使用傳熱（不導電材料）的模更可增 例如具-㈣中央區域的頂熱傳播器辦固定在頂封裝 的面向上的表面如圖4的剖面圖所示。在此該模組的結構： 致類似於圖2’且相同特徵以相同參考數字表示。圖4例子 中的頂熱傳播器是一平面狀的傳熱材料，其在平的上表面 401具有至少—中央區域露出以迅速地將熱從模組散出。頂 熱傳播器有—較厚的中央部分術，在頂封裝202的面向上 98386.doc 1357663 的表面上面的接線處，且使用黏劑彻將 頂封裝的面向上側。較薄的周邊部分4。4延伸到:::邊:在 :便㈣播裔的上表面401大致組成模組的所有上表 一些實例中，熱傳播器的厚 定值是。，如頂熱傳播器可由：：範圍中，額 製造時，最好處理下表面以具有黑色的 增加與下面連接材料的勒合度；露出的上表面可 才處理以形成黑色的氧化層’或具有—冰銅錦（電鍵）表面。黏 相也可以是傳熱黏劑’如傳熱環氧樹脂以 在一些實例中該㈣!可以是不導電的，其中上封裂基板在 面向上（下）側上面具有露出的電氣特徵。通常造模材料注入 卿封裝（顧模）之前，頂熱傳播器即固定在頂封裝。頂 熱傳播器的周邊可用MCM造模材料427封裝。MCM模427 也可以是傳熱的（不導電）。 在圖4的實例中，在熱傳播器周邊設置一似步進的再進入 特徵405’以便在減少去除造模複合體的壓層之下提高結構 的機械一致性’及去除熱傳播器頂部的模問。模閃-般導 因於造核過程中於模穴中的熱傳播器的頂部，造模複合體 的流動。造模複合體的填充物在熱傳播器的似步進特徵上 累積而形成-凸起’因而阻環氧樹脂流到熱傳播器的頂 部。模閃非常不利於傳熱而且外觀是不可接受的。此例所 示的熱傳播器具有額外特徵：在LGA上面較厚及在接線上 ，較薄。因而可使用較薄的黏劑將熱傳播器黏在上封裝。 取好是薄的黏劑因為與金屬相比該黏劑一般具有低的導熱 98386.doc -25- 1357663 性，因而增加散熱β 熱傳播裔例如可藉由部分蝕刻熱傳播材料而製造以提供 各種不同厚度（周邊部分及/或再進入特徵）及藉由完全蝕刻 以產生邊緣。可以在一板或帶狀熱傳播材料上製造出數個 熱傳播器且排成陣列，且接著將個別熱傳播器分離。 又或者，圖2的MCM可具有平面的熱傳播器，其未接到 頂封裝模的上表面，在圖5例子中以50表示。在這些實例如 圖4的實例所示’頂熱傳播器可以是—大致平面狀的傳熱材 料如一金屬板（如銅或鋁），而且平面熱傳播器的上表面5〇1 的至少一中央區域是露出的以迅速地將熱從MCM散出。在 此熱傳播器於上封裝2〇2上面的接線處内側可具有（如圖5) 或不具有一較厚的中央部分5〇2。或者，簡單平面熱傳播器 的下表面與頂封裝的上表面間的空間可用mcm模的薄層 填充，而且在造模材料的固化過程中將此一簡單平面熱傳 播器固定在MCM封裝物1未連接的熱傳播器具有較厚中 央部分502時，較薄的周邊部分5〇4即延伸到模組邊緣以 便熱傳播器的上表面5〇 1大致組成模組的所有上表面。一未 連接的頂熱傳播器的周邊，不論其中央是厚的或具有簡單 平面配置，都可用MCM模材料527封裝，如同圖4的連接平 面熱傳播器，且可以在周邊上設置一似步進的再進入特徵 5〇5,以便在減少去除造模複合體的壓層之下提高結構的機 械一致性。 具熱傳播器的MCM結構可增強傳熱及提供模組的電絕 緣，這對於如合併RF及數位晶片& MCM而言是極重要的。 98386.doc -26· 1357663 根據本發明’頂封裝可以是堆豐晶粒封裝，如在圖6以6〇 表示。在此該模組的數結構大致類似於圖2的，且相同特徵 以相同參考數字表示。尤其是，模組6〇包括3個晶粒214, 614、624’其中貫際上具堆雙晶粒614、624的倒轉LGA封 · 裝602堆疊在下封裝1〇2的晶粒214上。以大致相同於上述圖 2所示的方式安裝下晶粒214在基板12上，且如同圖2的實 例，下晶粒及其基板可只供應用於一習知封裝，但是無模。 亦即，在此所示的例子中’使用晶粒接合環氧樹脂13而將 下晶粒214的主動側裝在BGA基板12的面向上側，而且晶粒 _ 疋接線位於B G A基板的上金屬層上面的接線處。焊接球18 裝在下基板的面向下側以提供與下面電路（如主機板（未示）） 的第二層連接。因此下晶粒及裝在它上面的下基板能組成 一標準BGA封裝。多重這種封裝可作帶狀或陣列。 在圖2實例的模組60中，使用黏劑22 1以固定間隔層222 在下晶粒214的面向上（主動）表面。間隔層可以是固體元件 (如圖示），如玻璃或偽矽晶片；或由間隔層黏劑提供間距。 如同習知的堆疊晶粒封裝，間隔層必須夠厚以提供足夠的 · 支座以調適底封裝接線216的迴路高度，及當使用固體間隔 層如偽晶粒時，間隔層的足印必須夠小以便它不接觸位於 . 或接近晶粒墊的接線。 倒轉LGA封裝6〇2包括堆疊的第一及第二晶粒614、624， 其由間隔層622分離。堆疊晶粒封裝602可設置為一習知的 堆疊晶粒封裝，大致如圖1所述。參考圖6，使用晶粒接合 黏劑613而將第一晶粒614裝在基板612上，且藉由接線626 98386.doc •27· 1357663 而電連接晶粒614到基板612。 可使用任一類型的基板包括如具2_6金屬層的層壓板，或 是具4-8金屬層的組合基板，或是具ι_2金屬層的塑性聚亞 胺’或磁陶多層基板。圖6所示的基板612在介電質的相對 側上有二金屬層，各金屬層圖案化以提供適當的電路及藉 由通道而接到介電質。 一般使用黏劑（其通稱為晶粒接合環氧樹脂如圖6的213 所不）而連接第一晶粒614到基板表面，及在圖6配置中，連 接晶粒的基板表面則稱為上表面，而該表面的金屬層則稱 為上金屬層，雖然晶粒接合表面使用時不必具有任何特別 方向，尤其是在根據本發明的模組中，堆疊晶粒封裝6〇2 是倒轉的，以便基板612的晶粒接合（上）表面是面向下。間 隔層622藉由黏劑621而固定在第一晶粒614的主動表面，及 第二晶粒624藉由黏劑623而固定在間隔層622的相對表面。 在圖6的堆疊晶粒封裝602中，晶粒是接線在基板的上（當 模組倒轉時它是面向下）金屬層上面的接線處以建立電的 連接；接線626連接第一晶粒614與基板，而接線626連接第 二晶粒624與基板。用造模複合體617造模晶粒“斗' 624及 接線626、646(—般藉由陣列造模及鋸成單一法製造出標準 晶片比例封裝）’該造模複合體617可保護不受外界及機械 應力的影響以利於處理操作，及提供—表面作為標記以利 識別。 將可了解，堆疊晶粒封裝602中的接線626具有一迴路高 度特徵，其（結合迴路高度公差）是接線過程中的參數，且在 98386.doc -28- 1357663 第二晶粒624與第一晶粒614之間提供足夠的間距以避免藉 由衝擊第二晶粒而損壞該接線。因此，提供間隔層622作面 基礎以支撐·位於第一晶粒614上方的第二晶粒624 »間隔層 夠窄以便不衝擊在其邊緣的接線，且間隔層夠厚以提供足 夠的間距以支撐在線迴路上方的第二晶粒；亦即，間隔層 本身不衝擊線’且它在第一與第二晶粒之間提供足夠的距 離以便第二晶粒的面向下側不損壞接線6 2 6。 倒轉封裝602藉由接線636而電連接（Ζ連接）底基板1〇2， 且用模組封裝物627封裝頂封裝602，底晶粒214及間隔層籲 222，線236及216，及基板12的晶粒接合表面。 間隔層222及622都是或者其中之一是固體材料，如偽石夕 晶粒或玻璃；或二者或其中之一是黏劑間隔層，如以上圖2 所述。 焊接球18回流到位於BGA下封裝基板（其組成完成模組 中的模組基板）的下金屬層上的接合墊，以提供與最終產品 (如電腦或是如行動通訊裝置）的主機板（未示）的連接。焊接 罩125、127在金屬層121、123上圖案化以露出在接合處的 ® 下面金屬用於電連接，例如接線處及接合墊用以接合接線 636、216及焊接球18。 在本發明的一些實例中，可以在第二（上）倒轉封裝上面 堆疊額外晶粒如圖7、8所示。 圖7顯示根據本發明的多重晶片模組7〇的例子，其中倒轉 LGA封裝202堆疊在BGA封裝102中的晶粒214上，以間隔層 分離，大致如以上圖2所述，及其中額外晶粒724裝在上面 98386.doc -29- 1357663 且線接合LGA封裝基板2 12的面向上側。圓7實例的一些特 徵對應圖2的特徵’而且相同特徵以相同數字表示。使用黏 劑713將額外晶粒724固定在基板212，且藉由接線726而電 連接位於基板212面向上側上面的接觸線。由模727封裝下 封裝基板12的露出面向上側及裝在其上面的部分模組。至 少二個這種額外晶粒可堆疊在第二（上）倒轉封裝上面，根據 個別堆疊晶粒的尺寸所需可以用間隔層分離相鄰的晶粒。 圖8顯示根據本發明的多重晶片模組8〇的例子，其中倒轉 LGA封裝202堆疊在BGA封裝102中的晶粒214上，以間隔層 分離，大致如以上圖2所述，及其中額外晶粒824以倒轉晶 片方式裝在LGA封裝基板212的面向上側上。圖8實例的一 些特徵對應圖2(及圖8)的特徵，而且相同特徵以相同數字表 示。藉由凸邋（如金凸塊）或球（如焊接球）826而將額外晶粒 824接到位於基板212面向上側上面的接觸線。底填充劑813 填充在晶粒824的面向下（主動）側與基板212的面向上側間 的空間’以固定倒轉晶片的接合及保護晶粒的電子特徵及 基板表面及凸塊或球。由模827封裝下封裝基板12的露出面 向上側及裝在其上面的部分模組。 在本發明的一些實例中’可以在第二（上）倒轉封裝上面 堆疊額外晶粒如圖9、1 〇所示。 圖9顯示根據本發明的多重晶片模組90的例子，其中倒轉 LGA封裝202堆疊在BGA封裝102中的晶粒2 14上，以間隔層 分離’大致如前文參考圖2所述，及其中額外倒轉LGA封裝 902被倒轉且裝在LGA封裝基板212的面向上侧上面。圖9實 98386.doc -30· 1357663 例的一些特徵對應圖2的特徵，而且相同特徵以相同數字表 不。此例令的額外封裝902是LGA封裝；它包括一晶粒924， 其使用黏劑而裝在基板912上；藉由接線而電連接晶粒924 與基板912;及在模927封裝晶粒924及基板912的面向下（上） 表面°藉由接線936而電連接（Z連接）額外的LGA封裝902與 基板212的第二（上）封裝202，或而接線946而接到基板12的 第一（下）封裝1〇2;或者額外lgA封裝902電連接到第二封裝 基板及第一封裝基板，如圖中的例子所示。 圖1 〇顯示根據本發明的多重晶片模組丨〇〇的例子，其令倒 轉LGA封裝202堆疊在第一 BGA封裝102中的晶粒214上，以 間隔層分離，大致如以上圖2所述，及其中額外BGA封襄 1002裝在LGA封裝基板212的面向上側上面。圖1〇實例的一 些特徵對應圖2(及圖9)的特徵，而且相同特徵以相同數字表 示。此例中的額外封裝1002是BGA封裝；它包括—晶粒 10H，其使用黏劑而裝在基板1012上；藉由焊接球1〇18而 電連接晶粒1014與基板1 〇 12，晶粒1 〇 14回流到位於基板 1012下側上面的圖案化金屬層中的球塾，及在模〖ου封裝 晶粒1014及接線，其連接它到基板1012。藉由接線1〇36而 電連接（Z連接）額外的BGA封裝1002與基板12的第一（下）封 裝 102。 根據本發明在多重晶片模組中的各不同位置可以各種組 合使用各種不同的半導體晶片（晶粒）。例如參考圖2，在根 據本發明的MCM的典型實例中，下封裝能具有單一晶粒 214,其可以是處理器如應用特定積體晶片（ASIC)或數位信 98386.doc •31 - 1357663 號處理器（DSP)或圖形處理器（GPU)或中央處理器（CPU)。在 這些模組中，上封裝一般是如包括至少一晶粒224的記憶體 封裝，組成一FLASH(快閃）記憶體晶粒（NOR或NAND型）， 或SRAM或SDARM或MRAM或DRAM或DDRAM晶粒；或該 上封裝是一堆疊晶粒記憶體封裝（其結構如圖6所示）包括至 少一種記憶體晶粒614、624的合併。 或者如再參考圖2、12，在根據本發明的MCM另一典型 實例中，模組可以是記憶體模組，其中下封裝能具有單一 晶粒2 1 4其可以是記憶體晶粒如DRAM晶粒或晶粒214， 1214堆疊，其能包括至少一記憶體類型的至少一晶粒（圖2 的224，圖6的614、624)，通常上封裝是FLASH記憶體封裝 或具FLASH及其它記憶體類型合併的封裝。根據本發明， 在合併記憶體類型中可得到一優點，因為不同記憶體類型 一般是由不同銷售者供應，且使用不同測試方法及標準來 測試。例如當下封裝晶粒是DRAM晶粒而且以「已知良好 晶粒」來供應時，當晶粒裝在基板上時它的性能參數即改 變，及包括此一晶粒的下封裝於使用在多重晶片模組（其具 有DRAM晶粒與其它記憶體（或其它類型）晶粒的組合）之 前，應該最好測試。根據本發明可達成此一測試。 在圖8例子所示的模組中，下封裝晶粒214可以是處理器 如CPU或DSP或GPU ;及倒轉封裝晶粒224及額外晶粒824 可以是如記憶體晶粒；晶粒224、824之一是極快速記憶體 裝置（如DDR或DRAM晶粒），及其它可以是非揮發性記憶體 裝置（如FLASH記憶體晶粒）。 98386.doc -32- 1357663 在圖9例子所示的模組中，額外封裝902可以是BCC或 QFN或帶狀基板式LGA封裝。在此所有的這些都大致稱為 LGA封裝’雖然習知LGA封裝一般包括一區域陣列以及連 _ 接墊的一周邊陣列（如圖3B的例子所示），及習知BCC或QFN 封裝可以僅具有周邊墊用於連接。 圖10例子中所示模組的優點是額外BGA封裝1002可以是 習知B G A封裝’如現成的b G A記憶體封裝。依需要的特別 需求及應用’這可隨時彈性地裝入根據本發明的模組_。 在本發明的一些實例中，在第二（上）倒轉封裝上面的額 _ 外堆疊可以是感光晶粒（如成像晶粒）如圖丨丨所示。 圖Π顯示根據本發明的多重晶片模組丨丨〇的例子，其中倒 轉LGA封裝202堆疊在BGA封裝102中的晶粒214上，以間隔 層分離，大致如以上圖2所述’及其中額外晶粒1184其例如 疋CMOS感光裝置，則裝在LGA封裝基板212的面向上側上 面。圖11實例的一些特徵對應圖2的特徵，而且相同特徵以 相同數子表示。使用黏劑1113而將此例中的額外封裝丨丨24裝 在基板212的面向上側；藉由接線1126而電連接晶粒丨丨以與 基板212。在模1127封裝晶粒1124的邊緣部分及接線1126， 倒轉封裝202及晶粒214的露出部分及晶粒214與封裝2〇2之 ， 間的間隔層’及晶粒214與基板12之間的接線，及z連接接 線236。模1127並未蓋住額外晶粒丨124的主動表面的感光區 域1128。一透明窗1180其可以是破璃或石英，或是如透明 聚合物’涵蓋晶粒1124的未蓋住的感光部分ιΐ28，在晶粒 的感光部分上包圍（及大致密封）—空間腹，該空間可填充 98386.doc •33- 1357663 氣體或氣體混合物如乾空氣或氮。可提供光學元件如透鏡 (圖中未7F)以導引光線或影像通過窗118〇及空間川4進入 S曰粒1124的感光區lm。在此—封裝11〇中，倒轉封裝2〇2 可以疋如記憶體封裝，而下晶粒214可以是處理器如圖形處 理器（GPU)。在此-實例中，模組m組成攝影機的核心， 適用於可攜式裝置如行動通信裝置。 在本發明的其它實例中，下封裝包括至少2晶粒，其互相 堆疊著如圖12所示。參考圖12，圖中的晶粒214裝在基板^ 上且藉由接線216而接到基板12的接觸線上，大致如圖二所 述。第二晶粒1214堆疊在晶粒214上且藉由接線1216而接到 基板12。間隔層1222位於晶粒1214與214之間以提供線216 的迴路高度間隙，大致如圖2所述。用黏劑1221固定間隔層 1222在晶粒214的面向上的表面，及用黏劑1223固定晶粒 1214在間隔層1222的面向上的表面。倒轉封裝2〇2裝在晶粒 12 14上且藉由間隔層222而與其分離。用黏劑221固定間隔 層222在晶粒1214的面向上的表面，及用黏劑223固定封裝 202在間隔層222的面向上的表面。用接線1236而連接倒轉 封裝202與基板12 ’及在模1227中封裝該模組。 圖1 3的流程圖顯示根據本發明組裝過程中的步驟用.以製 造圖2的模組。在步驟1301、1302、1303及1304下晶粒接到 且接線下基板。在步驟1305及13 06將間隔層固定在下晶 粒。在步驟1307及1308將倒轉上封裝固定在間隔層上。執 行電漿清洗步驟1309以製備接線處用於z連接接線1310,接 著是另一電漿清洗步驟1321以製備所有的表面用於造模的 98386.doc •34- 1357663 良好黏合。在步驟1322及1323接著引入及固化該模。接著 在步驟1324連接焊接球，及在步驟1325將模組從帶切除。 圖14的流程圖顯示根據本發明組裝過程中的步驟用以製 造圖4的模組，其具有熱傳播器固定在上封裝的面向上側。 從開始到完成z連接那一點的過程從步騾1301到1310，與圖 13的過程類似。在此，於Z連接後，於步驟1411在上LGA封 裝的面向上側塗上黏劑’且在熱傳播器置於定移得上，及 接著在步驟1412固化該黏劑。接著是另一電漿清洗步驟 1421以製備所有的表面用於造模的良好黏合。在步驟丨2 及1423接著引入及固化該模。接著在步驟1424連接焊接 球’及在步驟1425將模組從帶切除。 圖1 5的流程圖顯示根據本發明組裝過程中的步驟用以製 造圖5的模組，其具有熱傳播器裝在上封裝的模中。從開始 到完成z連接那一點的過程從步驟1301到131〇，與圖13或圖 14的過程類似。在此，於z連接後，於步驟1511將熱傳播器 置入模穴。在步驟1522、1523將堆疊置入穴的熱傳播器上 且接著引入及固化該模。接著在步驟1524連接焊接球，及 在步驟1525將模組從帶切除。 該等方法使用已知的製造基本結構，而且與替代的堆疊 封裝結構（其需要新方法及工具）相比，其能提供低的製造成 本。 根據本發明而製造出的模組與可比較的堆疊晶粒封裝相 比，其成本較低（亦即，堆疊晶粒堆疊含有類似的晶粒組）， 這導因於以下事實即根據本發明於組裝前可以在其個別上 98386.doc -35, 1357663 封裝中肩Μ上曰曰粒，而且僅選擇那些已 用於推 +老挪 、J。式為良好的封裝 用於進一步處理。因而可減少材料及處理浪費。 土而且根據本發明的模組比可比較的堆疊晶粒封裝更可 靠，因為本發明使用的上封裝與堆疊晶粒封裝相比:可以 作更嚴格的可靠度測試，尤其是可執行記憶體燒入測試， 其中上封裝包括一記憶體晶粒。 而且與裸晶粒相比’封裝晶粒可以從不同供應者取得，· 即使更難取得，而且明顯的#，該裸晶粒 粒。 J艮好阳 在^發明模組中使用接線用於z連接與堆疊封裝技術（其 在隹且封裝之間使用其它z連接）相&，可提供—額外優 點。。因為接線過程是程式化，它對於設計變化可提供更高 的彈陡’而h允許低成本的基板及組裝卫具。接線的精 細導程’目前是50微米導程，允許在LGA與CSP基板之 間的大量連接。該功能時常表示高性能及設計彈性。 ^ Pw層更可增加設計彈性。間隔層技術允許極大的Lga 妒在j曰曰粒的上面，這在低晶粒是記憶體的應用中這特 別具有高價值，該記憶體通常是大晶粒。當下晶粒是具有 ,呵頻操作的大1/0的處理時，晶粒通常是小的且必須在底 、確保短的線長度，其在低電感下是極度期望的，以便 有高的電氣性能。 上述的所有專利及專利申請案其内容都以引用的方式併 入本文中。 '、貫！也在以下申請專利範圍令。例如多重晶片模組 98386.doc •36· 1357663 中的至少一封裝可以是短距無線電封裝，如所謂藍牙封 、，、包括至少一射頻晶片及至少被動元件，提供短距無 線連接用於多重晶片模組中各種裝置的功能。 【圖式簡單說明】 圖1是一剖面示意圖以顯示部分的習知堆疊晶粒封裝。 圖2疋一剖面不意圖以顯示根據本發明實例的多重晶片 封裝，其具有：—下BGA封裝，具一間隔層在一接線晶粒 上，及一倒轉LGA封裝，堆疊在下封裝晶粒的間隔層上。 圖3A是一平面示意圖以顯示一底封裝的面向上側，其在 根據本發明一實例的多重晶片封裝中。 圖3B疋一平面示意圖以顯示一頂封裝的面向下側，其在 根據本發明一實例的多重晶片封裝中。 圖4是一剖面示意圖以顯示根據本發明實例的多重晶片 封裝’其具有：一下BGA封裝，具一間隔層在一接線晶粒 上，及一倒轉LGA封裝’堆疊在下封裝晶粒的間隔層上， 及具有一熱傳播器，固定在上封裝的面向上側。 圖5是一剖面不意圖以顯不根據本發明實例的多重晶片 封裝，其具有：一下BGA封裝，具一間隔層在一接線晶粒 上，及一倒轉LGA封裝，堆疊在下封裝晶粒的間隔層上， 及具有一熱傳播器，造模在上封裝上方的模組中。 圖6是一剖面示意圖以顯示根據本發明實例的多重晶片 封裝，其具有：一下BGA封裝，具一間隔層在一接線晶粒 上，及一倒轉LGA雙晶粒堆疊晶粒封裝，堆疊在下封裝晶 粒上方的間隔層上。 98386.doc -37- 1357663 圖7是一剖面示意圖以顯示根據本發明實例的多重晶片 封裝，其具有：一下BGA封裝，具一間隔層在一接線晶粒 上，及一倒轉LGA封裝，堆疊在下封裝晶粒上的間隔層上， 及具有一晶粒’裝在倒轉LGA封裝上及藉由接線而接到 LGA封裝及下BGA封裝基板。 圖8是一剖面示意圖以顯示根據本發明實例的多重晶片 封裝，其具有：一下BGA封裝，具一間隔層在一接線晶粒 上，及一倒轉LGA封裝，堆疊在下封裝晶粒上的間隔層上， 及具有一倒轉晶片晶粒’裝在倒轉LGA封裝上。 圖9是一剖面示意圖以顯示根據本發明實例的多重晶片 封裝，其具有：一下BGA封裝，具一間隔層在一接線晶粒 上’及一第一倒轉LGA封裝，堆疊在下晶粒上的間隔層上， 及具有一額外倒轉LGA封裝’裝在第一倒轉LGA封裝上， 且藉由接線而接到第一倒轉LGA封裝及下BGA封裝基板。 圖1 0是一到面示意圖以顯示根據本發明實例的多重晶片 封裝，其具有：一下BGA封裝，具一間隔層在一接線晶粒 上’及一第一倒轉LGA封裝’堆疊在下封裝晶粒上的間隔 層上’及具有一額外BGA封裝，裝在第一倒轉LGA封裝上， 且藉由接線而接到下BGA封裝基板。 圖12是一别面示意圖以顯示根據本發明實例的多重晶片 封裝’其具有：一下雙晶粒堆疊晶硫柷A封裝，及一第一倒 轉LGA封裝，堆疊在下封裝晶粒上。 圖13是一流程圖以顯示根據本發明一實例的製造多重晶 片封裝模組的製程步驟。 98386.doc •38- 1357663 實例的製造多 實例的製造多 圖14是一流程圖以顯示根據本發明另 晶片封裝模組的製程步驟。 圖15是一流程圖以顯示根據本發.明另 晶片封裝模組的製程步驟。 【主要元件符號說明】 10 、 602 12、 212、 312、 612、 912、 1〇12 堆豐晶粗封裝 基板 13 晶粒接合環氡樹脂 14 第一晶粒 18 ' 826 、 1018 焊接球 20 ' 60 模組1 24 第二晶粒 27 ' 627 封裝物 40、50 熱傳播器 70 、 80 、 90 、 100 、 11〇 多重晶片模組 102 下封裝 120 介電質 121 > 123 金屬層 122 通道 125 、 127 焊接罩 202 ' 902 倒轉LGA封裝 213 > 313 晶粒接合黏劑 214、224、614、624、724、824、 924 、 1014 ' 1124 ' 1184 > 1214 晶粒 98386.doc -39- 1357663 16 、 26 、 216 ' 226 、 236 、 626 、 636 、 646 、 726 、 936 、 946 、 1036 、 1126 、 1216 、 1236 接線 217 21 、 23 、 221 、 403 、 613 、 621 、 模 713 ' 1221 ' 1223 黏劑 22 ' 222 ' 622 ' 1222 間隔層 302 足印 314 下晶粒 322 Ζ連接墊 323 > 346 墊 327 接觸線 328 ' 346 接合指 336 接合墊 342 倒轉上LGA封裝 344 球墊 401 、 501 上表面 402 ' 502 中央部分 404 、 504 周邊部分 405 、 505 似步進的再進入特徵 427 、 527 MCM模 617 造模複合體 813 底填充劑 827 、 927 、 1017 、 1127 、 1227 模 98386.doc ·40· 1357663 1002 BGA封裝 1128 感光區域 1180 透明窗 98386.doc -41 -

Claims (1)

1357663 第093139543號專利申請案 中文申請專利範圍替換本(100年7月）十、申請專利範園： -種多重晶片封裝模組，包括： -倒轉封裝，其堆疊在—晶粒上方；及 一間隔層’其位於下封裝晶粒上且該倒轉封裝堆疊於 該間隔層上。 :種多重晶片模組，包括堆疊之第一及第二封裝及一間 隔層纟封裝包括一接到一基板之晶粒，其中該上封裝 ，倒轉’其中上封裝堆疊在該下封裝上之晶粒上方，以 提供該上封裝與該下封裝晶粒間之間距，其中該間隔層 位於該下封裝晶粒上且該上封裝倒置在該間隔層上。 一種多重封裝模組，包括堆疊之第—及第二封裝，該第 封裝係BGA封裝，其具有一晶粒，接到一基板，及 該第二封裝包括一晶粒，接到一基板，其中該第二封裝 係倒轉俾連接其晶粒之該基板表面係面向下，及其中該 〇轉封裝ϋ疋在该第—封裝晶粒上，以提供該第一封裝 晶粒與該倒轉第二封裝間之間距。 如請求項3之多重封裝模組，其中該第二封裝係一⑽封 裝。 5. 如請求項3之多重封裝模組，其中該第二封裝係-鑛成單 一之封裝。 6. 如請求項3之多重封裝模組’其中該第二封裝係一晶片比 例封裝。 .月求項3之多重封裝模組，其中該第二封裝係、 裝基板。 ，7月巧日修(更)正本 1. 2. 3. 4. 98386-1000729.doc H/663 8.如清求項3之多重封裝模組 片載板封裝。 種多重封裝模組，包括： 第二封裝，倒轉且堆， 及 · 其中該第二封裝係一 凸塊晶 第一封裝之晶粒上方； -間隔層，其位於該第一封裝晶粒上 堆疊在該間隔層上。 且該第二封裝
其中該第一 其中該第一 其 1〇·如請求項9之模組， 11.如請求項9之模組， 裝在一基板上。 封裝包括一BGA封裝。 封裝包括至少一晶粒， 5 _ ^ 钌裒日日粒藉由接線而連接 至一第一封裝基板，及其中該間 ,,邊間^層固定在該晶粒之面 向上側，及其中該倒轉封裝固 ,,,^ χ U疋在該間隔層之面向上側。 .如-求項9之模組’其中該倒轉封裝與該 連接係接線式。 可装間之Z
❺求項9之模 殂，吴中該第 14·如請求項13之模組，其中該等接線將該倒轉第二封裝之 面向上側上之Z連接接線墊連接至該下封裝晶粒上之墊。 15.如請求項13之模組，其中該等接線將該倒轉第二封裝之 面向上側上之Z連接接線塾連接至該第一封裝某板之 向上側上之Z連接接線墊。 16.如請求項13之模組，其中該等接線將該倒轉第二封裝 面向上側上之Z連接接線墊連接至該第一封裝基板之 向上側上之Z連接接線墊，及其中該等接線將該倒轉第二 封裝之面向上側上之z連接接線墊連接至該下封 s 98386-1000729.doc - 2 - 、展日日粒 上之塾。 17·如μ求項3之模組，其_該第 板之連杻在衣日日极與該第二封裝基 心連接係藉由倒轉晶片或接線連接。 如°月求項3之模組，其中該倒轉第二 板LGA» 一封裝包括一層壓板基 19.如請求項 帶式 項3之模組，其中該倒 LGA。 π 一封裝包括 如°月求項3之模組，其中該倒轉_ 21. 如請求項3之槿έΒ达由^ —封裝包括一 QFN封裝 $ j之模組，其中該倒轉第_ 22. 如請炎馆， 得昂—封裴包括一 BCC封裝 晶 粒。 模組’其中該倒轉第二封裝包括至少一 晶 23. :清求項22之模組’其中該倒轉第二封裝包括複數個 24.2Ϊ項22之模組，其中該倒轉第二封裝包括複數個堆 25·如請求項3之 ， _ +, 弟封裝包括至少一晶粒。 _ + 具肀《亥第封裝包括複數個晶粒。 27. 如明求項3之 ，盆 /、Τ忑第封裝包括複數個堆疊晶 '主及其中該倒轉第二封裝裝在該堆疊晶粒之頂端上。 28. 如凊求項3之模組，其中該第一封袭包括一倒轉晶片，立 接合該第一基板。 八 29. 如請求項3之模 具肀該第一封裝包括一倒轉晶片，直 接合該第二基板。 9_t〇72Lf項化換組，1^包括—熱傳播器，在該第二封裝上。 -3 - 如吻求項3之模組，包括一層壓板結構。 月求項3之模組，包括一組合基板〇 如吻求項3之模組，包括一塑性基板。 如明求項3之模組，包括一陶磁基板。 °月求項3之模組，尚包括一額外封裝，裝在該倒轉第 封裝上。 月求項35之模組，其中該額外LGA封裝接線該倒轉第 二封農基板。 3 7
.如凊求項35之模組，其中該額外LGA封裝接線該 裝基板。 3 δ ，項3之模組，尚包括一額外晶粒，裝在該倒轉第二 封襞上。 — 4〇 項38之模組，其中該額外晶粒接線該上封裝基由 Μ.如^、項38之模組’其中該額外晶粒接線下封裳基板 42月求項3之模組，尚包括一熱傳播器。
凊求項3之模組，其中該熱傳播器固定在—頂封裝之 间上表面。 •如凊求項3之模組，其中該埶 。 4，晶粒之面向上表面專播·在該第二封裝 44::求^組’其，該倒轉第二封裝係該模組中之] 上側。〃中該熱傳播器固定在該倒轉第二封裝之心 45·如請求項3之模組 中。 該熱傳播器造模在 該模組之頂表 面 98386-1000729.doc -4- 丄 J J /UO：) 丄 J J /UO：) 不導電傳熱模用於一模組封 46.如請求項3之模組，使用 裝。 „重晶"裝模組之方法，該模 二二上之倒轉封裝，該方法包括:提供一第一封Γ 連接至-第-封裝基板之面向上：， 2該第-封裝之晶粒场疊—倒轉第二封裝， 該第一封裝與該第—S 心供 第-封穿之面6 裝日曰粒間之支座’以避免損壞該 一 側與接線間之衝擊，該接線連接該苐 日日粒至该第一封裝基板。 48· —種製造多重晶片 曰片封裝模組之方法，該模組具有-堆疊 在一日日粒上之倒轉封奘，兮七、+ a 土 裝忒方法包括：連接一第一晶粒 :第-基板’接線該第—晶粒至該第_基板，固定一 間隔層在該第一曰# __ 曰曰粒上，固疋一倒轉上封裝在該間隔層 執行第1：漿清洗以製備多個接線處用於z連接接 線’執订z連接接線，執行一第二電漿清洗以製備多個表 面用於4奠之良好黏合，引入及固化該模，及連接焊接 球。 49·如請求項48之方法，在該Z連接後尚包括塗敷一黏劑在該 第二封裝之面向上側，將一熱傳播器置於該黏劑上，及 固化該黏劑。 50.如請求項48之方法，在該乙連接後尚包括將一熱傳播器置 入一模穴’將固定在該熱傳播器之第一晶粒上之該組裝 倒轉封裝置入該穴，將一造模複合體引入該穴，及固化 該造模複合體。 98386-1000729.doc _ 1357663 ’ 51. 一種電腦，包含： 一多重晶片封裝馳，其具有-堆疊在-晶粒上方之 倒轉封裝；及 一間隔層，JL介你_ /、位於一下封裝晶粒上，且該倒轉封裝堆 疊於該間隔層上。 52. —種可攜式電子裝置，包含·· 一多重晶片封裝模組，政 倒轉封裝；及 〜、有-堆疊在-晶粒上方之 -間隔層，其位於一下 疊於該間隔層上。 十裝曰曰粒上，且該倒轉封裝堆 53. —種行動電信裝置，包含： 一多重晶片封裝模組，装 “具有一堆疊在一曰 倒轉封裝；及 日日粒上方之 一間隔層，其位於一下 4衣《日日序SL r 9 n 疊於該間隔層上。 该倒轉封裝堆 98386-1000729.doc 6-
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