堆疊微電子封裝的製作方法
2023-10-12 00:15:39 3
專利名稱：堆疊微電子封裝的製作方法
背景技術：
發明領域本發明涉及堆疊小片封裝及其製造方法。特別是，本發明涉及用於堆疊小片封裝的製造的柔性基板的使用。
技術發展水平計算機產業的當前目標正趨於集成電路元件的高性能、低成本、小型化以及微電子器件的更大的封裝密度。增加微電子器件封裝的密度的一種方法是在封裝內堆疊個別微電子小片。
各種方法已用於堆疊小片封裝的製造中。一種方法是簡單地將第一微電子管芯(諸如微處理器、晶片集、存儲器件、ASIC等等)附著到載體基板(諸如插入體、主板、其它微電子管芯的背面等等)。可以通過其有效表面(即通過倒轉晶片附著)或者通過具有由線路結合形成的電接觸的其背面將第一微電子管芯附著到載體基板上，如本技術領域內熟練技術人員可以理解的。隨後，第二微電子管芯通過第一微電子管芯上的其背面被堆疊並通過粘合層(並可以包括合適的間隔器件)被固定。第二微電子管芯通過多個結合線路與載體基板電接觸，這多個結合線路在第二微電子管芯的有效表面上的結合墊與基板上的接合墊之間延伸。雖然該方法顯得簡單，但製造工藝相對複雜且該方法需要載體基板上的接合墊，它採取其上有價值的「不動產」。
另一種方法包括使用柔性基板將電軌跡從第二微電子管芯路由到第一微電子管芯和基板之間的位置以便與載體基板電接觸。
圖10示出了這種結構，其中第一微電子管芯202和第二微電子管芯204分別通過附著互連212和214被附著到柔性基板206的第一表面208上並與其電接觸。密封材料216分散於第一微電子管芯202和第二微電子204中每一個之下和附近。
柔性基板206包括導電軌跡(未示出)，它設置於其中、其上和/或通過其與接近第一微電子管芯202的柔性基板206的第二表面226上設置的外部互連224(諸如，焊料球)的陣列222接觸。因此，第一微電子管芯202和和第二微電子管芯204都具有陣列222內的外部互連224。彎曲柔性基板206，從而第一微電子管芯202的背面232可以用粘合層236被附著到第二微電子管芯204的背面234上。外部互連224使用C4(受控塌陷晶片連接)工藝附著到載體基板238上。
雖然這種方法形成有效的堆疊封裝，但由於第一微電子管芯背面232和第二微電子管芯背面234必須提供適當的表面用於相互附著，它就需要沒有尺寸或高度失配或者被密封的和沒有被密封的半導體管芯之間失配的微電子小片。這些缺陷大大地降低了這種堆疊封裝的效用。
此外，採用這種堆疊封裝會產生鈍化損害。鈍化損害是微電子管芯的缺點，其中電路的表面塗層由暴露微電子管芯軌跡的任何材料撕破、刮擦或刺破或者甚至破壞集成電路，導致電路「開路(open)」，如本技術領域內熟練技術人員已知的。在使用相對靈敏的粘合材料的微電子管芯附著過程中通常引起高結合力需要，以及採用大量在周圍浮動的顆粒暴露給環境。骨線(boneline)厚度控制也是使用糊粘合劑的薄微電子管芯處理的一個問題。微電子管芯述評扭曲是薄化微電子管芯(例如矽)的效果，其被研磨後使得晶片上的機械應力變得可見。它還變得足夠影響粘合骨線厚度的平直度。需要特定的變平過程來解決該問題。
因此，開發一種堆疊封裝是有利的，它使用各種微電子管芯尺寸和類型並降低鈍化損害的可能性。
附圖概述雖然以權利要求書結束的說明書特別地指出和清楚地要求了被認為是本發明的內容，但在接合附圖閱讀時，本發明的優點可以更方便地從以下本發明的詳細描述中確定，其中圖1是根據本發明的柔性基板的第一表面的平面圖；圖2是根據本發明的柔性基板的第二表面的平面圖；圖3是根據本發明的柔性基板的側剖視圖；圖4-7是根據本發明的製造微電子封裝的方法的側剖視圖；圖8的根據本發明的微電子封裝的另一個實施例的側剖視圖；圖9是根據本發明的計算機系統的示意圖；以及圖10是現有技術已知的堆疊小片組件的側剖視圖。
具體實施例方式
在以下的詳細描述中，參考附圖，它通過說明示出可以實施本發明的具體實施例。充分詳細地描述了這些實施例以使本技術領域內的熟練技術人員能夠實施本發明。可以理解，雖然不同，但本發明的各種實施例不必相互排他。例如，與一個實施例相接合的這裡描述的特定特點、結構或特徵也可以在其它實施例中實現而不背離本發明的精神和範圍。此外，可以理解，每個所揭示的實施例內個別元件的位置或安排都可以進行修改而不背離本發明的精神和範圍。因此，以下的詳細描述不是限制性的，且本發明的範圍僅通過適當揭示的所附權利要求書與權利要求書所賦予的等效物的全部範圍限定。圖中，貫穿幾個示圖，相同的標號表示相同或相似的功能。
圖1說明了柔性基板102的第一表面104，其上具有至少一個第一表面附著墊106，其中至少一個柔性基板第一表面附著墊106設置於柔性基板102的微電子管芯部分108中。柔性基板102優選是聚合材料，諸如聚醯亞胺帶或其它這種柔性帶，如本技術領域內已知的。
圖2說明了柔性基板102的第二表面112(與所述柔性基板第一表面104相對)，它具有至少一個柔性基板第二表面附著墊114位於柔性基板102的微電子管芯部分108中。至少一個導電軌跡116從至少一個柔性基板第二表面附著墊114延伸到至少一個外部互連墊118，其設置於柔性基板102的外部互連部分122中。導電軌跡116、柔性基板第一表面附著墊106(圖1示出)以及柔性基板第二表面附著墊114優選是金屬，諸如銅(優選)、鋁、銀、金、其合金等等，但也可以由導電聚合物構成，諸如填充銅的環氧樹脂等等。
如圖3所示，柔性基板102可以是多個層(示作元件124、124』、124」)，其中導電軌跡116可以與柔性基板層124、124』和/或124」集成(即，設置於其上、其中或穿過)。導電軌跡116也延伸通過柔性基板102以實現至少一個第一表面附著墊106和至少一個外部互連墊118之間的接觸。
圖4說明了第一微電子管芯126(諸如有源器件，包括微處理器、晶片集、存儲器件、ASIC等等，或無源器件，包括電阻器、電容器等)，它通過其有效表面128並通過第一粘合層132附著到柔性基板第一表面104上，包括但不限於環氧樹脂、，氨基甲酸酯、聚亞安酯和矽樹脂彈性體。第一微電子管芯有效表面128還通過至少一個互連136電連接到柔性基板102，該至少一個互連136在第一微電子管芯有效表面128上的至少一個結合墊138和至少一個柔性基板第一表面附著墊106(圖1示出)之間延伸。當然，可以理解，第一微電子管芯126可以通過任何已知的晶片附著技術電氣附著到柔性基板102上，其中包括但不限於倒裝晶片互連(焊料或導電聚合物)、表面安裝技術、TAB結合等等，如本技術領域內熟練技術人員可以理解的。密封材料140可以設置於第一微電子管芯126之下和/或附近。密封材料140向第一微電子管芯126提供保護並向最終的微電子封裝提供機械穩定性。密封材料可以包括但不限於塑料、樹脂、環氧樹脂等等。
如圖5所示，第二微電子管芯142(諸如有源器件，包括微處理器、晶片集、存儲器件、ASIC等等，或者無源器件，包括電阻器、電容器等等)通過其有效表面144被電氣附著到柔性基板第二表面112上，諸如通過第二微電子管芯有效表面144的結合墊146和柔性基板第二表面附著墊114(圖2示出)之間的焊料連接148(即，表面安裝技術工藝)。第二微電子管芯142不需要具有設置於其下和/或附近的密封材料，因為通過第一微電子管芯密封材料140提供足夠的機械穩定性。此外，第二微電子管芯142可以是不需要密封的不連續器件，並可以用導電糊或焊料貼附被附著到柔性基板第二表面112上。因此，本發明可以實現更薄的封裝。
如圖6所示，將柔性基板102摺疊且柔性基板第一表面104的外部互連部分122(圖1和2中示出)的一部分通過粘合劑152附著到第一微電子管芯126的背面154上(即，與第一微電子管芯有效表面128相對)。諸如焊料球的多個外部互連156可以設置於外部互連墊118上以形成微電子組件160，如圖7所示。
如圖8所示，不同高度和尺寸的各種微電子管芯(示作元件162和164)可以電氣附著到柔性基板第二表面112上以形成微電子組件170。在一個實施例中，第一微電子管芯126是快閃記憶體器件而元件162是微晶片電阻器，且元件164是電容器或電感器。
通過本發明形成的微電子封裝(諸如，圖7的微電子組件160)可以用於計算機系統180中，如圖9所示。計算機系統180可以在機架184內包括其上附著有微電子組件160的主板182。主板182可以被附著到各種周邊設備，包括鍵盤186、滑鼠188和監視器190。
因此，已詳細描述了本發明的實施例，可以理解，所附權利要求書限定的本發明不限於以上描述中闡述的特定細節，因為許多明顯的變化都是可能的而不會背離其精神和範圍。
權利要求
1.一種微電子組件，其特徵在於，包括柔性基板，具有第一表面和相對的第二表面，並具有微電子管芯部分和外部互連部分，所述柔性基板具有與其集成的至少一個導電軌跡；至少一個第一微電子管芯，具有有效表面和相對的背面，其中所述有效表面電連接到所述柔性基板微電子管芯部分中的所述柔性基板第一表面；至少一個第二微電子管芯，通過有效表面電連接到所述柔性基板微電子管芯部分中的所述柔性基板第二表面；至少一個外部互連墊，設置於所述柔性基板外部互連部分中的所述柔性基板第二表面上，其中所述至少一個導電軌跡與至少一個外部互連墊以及所述第一微電子管芯和所述第二微電子管芯中的至少一個電接觸；以及其中，所述外部互連部分中的所述柔性基板第一表面的至少一部分被附著到所述第一微電子管芯背面。
2.如權利要求1所述的微電子組件，其特徵在於，進一步包括至少一個外部互連，其被電氣附著到所述至少一個外部互連墊。
3.如權利要求1所述的微電子組件，其特徵在於，進一步包括密封材料，其被分散於第一微電子管芯附近。
4.如權利要求1所述的微電子組件，其特徵在於，所述至少一個導電軌跡的至少一部分被設置於所述柔性基板上。
5.如權利要求1所述的微電子組件，其特徵在於，所述柔性基板包括多個柔性基板層。
6.如權利要求5所述的微電子組件，其特徵在於，所述至少一個導電軌跡的至少一部分被設置於所述多個柔性基板層的相鄰層之間。
7.如權利要求1所述的微電子組件，其特徵在於，所述至少一個導電軌跡由選自銅、鋁、銀、金或其合金的材料構成。
8.一種製造微電子封裝的方法，其特徵在於，包括提供柔性基板，它具有第一表面和相對的第二表面，並具有微電子管芯部分和外部互連部分，所述柔性基板具有與其集成的至少一個導電軌跡，所述柔性基板進一步包括多個外部互連墊，它們被設置於所述柔性基板外部互連部分中的所述柔性基板第二表面上；將至少一個第一微電子管芯的有效表面電連接到所述柔性基板微電子管芯部分中的所述柔性基板第一表面上；將所述至少一個第二微電子管芯的有效表面電連接到所述柔性基板微電子管芯部分中的所述柔性基板第二表面上；在所述多個外部互連墊中的至少一個以及所述第一微電子管芯和所述第二微電子管芯中的至少一個之間通過至少一個所述導電軌跡提供電接觸；以及將所述外部互連部分中所述柔性基板第一表面的至少一部分附著到所述第一微電子管芯背面。
9.如權利要求8所述的方法，其特徵在於，進一步包括將至少一個外部互連電氣附著到所述至少一個外部互連墊。
10.如權利要求8所述的方法，其特徵在於，進一步包括將密封材料分散於所述第一微電子管芯附近。
11.如權利要求8所述的方法，其特徵在於，提供具有與其集成的至少一個導電軌跡的所述柔性基板的步驟包括提供所述柔性基板，它具有設置於所述柔性基板上的至少一個導電軌跡的至少一部分。
12.如權利要求8所述的方法，其特徵在於，提供所述柔性基板的步驟包括提供多個柔性基板層。
13.如權利要求12所述的方法，其特徵在於，提供具有與其集成的至少一個導電軌跡的所述柔性基板的步驟包括提供所述柔性基板，它具有設置於所述多個柔性基板層的相鄰層之間的所述至少一個導電軌跡的至少一部分。
14.如權利要求8所述的方法，其特徵在於，提供具有與其集成的至少一個導電軌跡的所述柔性基板的步驟包括提供具有至少一個導電軌跡的所述柔性基板，該至少一個導電軌跡由選自銅、鋁、銀、金或其合金的材料構成。
15.一種計算機系統，其特徵在於，包括主板；微電子封裝，被電氣附著到所述主板上，其包括柔性基板，具有第一表面和相對的第二表面，並具有微電子管芯部分和外部互連部分，所述柔性基板具有與其集成的至少一個導電軌跡；至少一個第一微電子管芯，具有有效表面和相對的背面，其中所述有效表面電連接到所述柔性基板微電子管芯部分中的所述柔性基板第一表面；至少一個第二微電子管芯，通過有效表面電連接到所述柔性基板微電子管芯部分中的所述柔性基板第二表面；至少一個外部互連墊，設置於所述柔性基板外部互連部分中的所述柔性基板第二表面上，其中所述至少一個導電軌跡與至少一個外部互連墊以及所述第一微電子管芯和所述第二微電子管芯中的至少一個電接觸；以及其中，所述外部互連部分中的所述柔性基板第一表面的至少一部分被附著到所述第一微電子管芯背面。
16.如權利要求15所述的計算機系統，其特徵在於，進一步包括電氣附著到所述至少一個外部互連墊的至少一個外部互連。
17.如權利要求15所述的計算機系統，其特徵在於，進一步包括分散於第一微電子管芯附近的密封材料。
18.如權利要求15所述的計算機系統，其特徵在於，所述至少一個導電軌跡的至少一部分被設置於所述柔性基板上。
19.如權利要求15所述的計算機系統，其特徵在於，所述柔性基板包括多個柔性基板層。
20.如權利要求19所述的計算機系統，其特徵在於，所述至少一個導電軌跡的至少一部分被設置於所述多個柔性基板層的相鄰層之間。
21.如權利要求15所述的計算機系統，其特徵在於，所述至少一個導電軌跡由選自銅、鋁、銀、金或其合金的材料構成。
全文摘要
一種微電子組件包括具有第一表面和第二表面的柔性基板，它還具有微電子管芯部分和外部互連部分。基板具有與其集成的導電軌跡。第一微電子管芯具有有效表面，該有效表面電連接到基板微電子管芯部分中的基板第一表面。第二微電子管芯通過其有效表面電連接到基板微電子管芯部分中的基板第二表面。外部互連墊設置於基板外部互連部分中的基板第二表面上，其中至少一個導電軌跡與至少一個外部互連墊以及第一微電子管芯和第二微電子管芯中的任一個或兩者電接觸。基板被摺疊且外部互連部分中的第一表面的一部分被附著到第一微電子管芯的背面。
文檔編號H01L23/538GK1669140SQ03816855
公開日2005年9月14日 申請日期2003年5月29日 優先權日2002年7月17日
發明者M·萊瓦多 申請人:英特爾公司