堆疊式雙晶片封裝結構的製作方法
2023-05-13 15:15:36
專利名稱：堆疊式雙晶片封裝結構的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種晶片封裝結構，且特別是涉及一種堆疊式雙晶片封裝結構。如此，可以減少封裝結構的整體厚度。
背景技術：
隨著半導體科技的進步，半導體晶片的執行速度以及其設計複雜度日益提高。因此，半導體的封裝(packaging)也不斷創新，以期提升封裝效率。此外，隨著電子產品朝向輕、薄、短、小並且多功能性的發展趨勢，雙晶片晶片組因應而生。因此，雙晶片的堆疊封裝不斷演進，以期縮小封裝體的體積。
為求明了起見，請參考圖1，其示出傳統上的堆疊式雙晶片封裝結構的剖面圖。一第一晶片1與一第二晶片2分別以其背面粘著、固定於一導線架(lead frame)的晶片支撐座3的相對應兩表面，因此第一晶片1與第二晶片2的作用面1a、2a，分別朝向相反方向，並且上述兩晶片分別以多條導線5將其作用面1a、2a上的多個焊盤(bond pad)6與對應導線架的多個引腳4電連接。最後，再以一封裝膠體7覆蓋整個封裝體，只露出部分引腳4，用以做後續第二層封裝(second level packaging)。
然而，如此一來，由於兩晶片的作用面分別朝向不同方向，因此需針對其中一晶片做特殊焊盤位置設計，無法利用現有標準產品。並且，在封裝製作過程中需特殊反轉技術及設備，因此製作過程複雜度高又不易控制，更容易在製作過程中損傷晶片。而且，整個封裝體的厚度除了包括兩晶片及支撐座的厚度，還包含了導線的弧高，距離組件朝向薄型的目標，尚有改善的空間。
因此，為了降低製作過程複雜度，避免反轉技術與設備的採用，本領域技術人員發展出另一種雙晶片堆疊封裝結構。請參考圖2，其示出傳統上的堆疊式雙晶片封裝結構的剖面圖。一第一晶片10的非作用面粘著於一導線架晶片支撐座80上，且第一晶片10與一第二晶片20的作用面10a、20a，朝向相同方向配置。支撐座的兩側粘著多個引腳40，兩晶片之間填充一隔離層(spacer)30，隔離層面積小於兩晶片的面積。並且，上述兩晶片分別以多條導線50將其作用面10a、20a上的多個焊盤60與導線架多個引腳40電連接。最後，再以一封裝膠體70覆蓋整個封裝體，只露出部分引腳40。此種型態的封裝結構需將晶片研磨至較薄厚度，因此很難直接應用於薄型構裝體，並且此封裝結構為一非對稱結構，其熱應力的可靠度較差。
發明內容
有鑑於此，為了解決上述問題，本發明的目的之一在於提供一種堆疊式雙晶片封裝結構，其中雙晶片的作用面皆朝同一方向堆疊。如此可以直接利用現有產品整合，無須經過特殊設計，以簡化製作過程複雜度，並且降低製作成本。
此外，本發明另一目的在於提供一種堆疊式雙晶片封裝結構，可適用於發展較目前更薄型的構裝體。
為達到上述目的，本發明提出一種堆疊式雙晶片封裝結構，此結構主要包括至少一第一晶片，具有一作用面與相對的一非作用表面，其中上述作用面具有一中央部分與一周邊部分，並且上述周邊部分具有多個第一焊盤；一導線架，上述導線架包含多個引腳與一晶片支撐座，其中上述晶片支撐座具有一第一接著面與一第二接著面，並且上述第一接著面粘著於上述第一晶片之作用面的中央部分；至少一第二晶片，具有一作用面與相對的一非作用表面，上述非作用表面與上述晶片支撐座的第二接著面相粘著，其中上述作用面具有一中央部分與一周邊部分，並且上述周邊部分具有多個第二焊盤；以及多條導線，部分用以電連接上述第一焊盤與上述引腳，且部分用以電連接上述第二焊盤與上述引腳。
如前所述，上述第一接著面與上述第一晶片的作用面利用固態或液態膠粘著。上述第二接著面與上述第二晶片的非作用表面利用固態或液態膠粘著。上述導線為金屬導線。
根據本發明，上述引腳具有用於與上述導線電連接的一導線連接面與一非導線連接面。
根據本發明，該堆疊式雙晶片封裝結構還包括
一封裝膠體，用於包覆上述導線架、上述第一晶片、上述第二晶片、上述導線以及上述引腳的導線連接面。
根據本發明，上述封裝膠體的另一型態為用於包覆上述第二晶片、上述導線架晶片支撐座、上述引腳的導線連接面、上述導線以及上述第一晶片的作用面，並使上述第一晶片的非作用表面與上述引腳的非導線連接面裸露於上述封裝膠體之外。
根據本發明，上述引腳還包括一內引腳部分，包覆於上述封裝膠體內；以及一外引腳部分，由上述內引腳向外延伸於上述封裝膠體外部。
本發明具有下列優點1.相比於公知封裝結構的厚度為兩晶片、支撐座的厚度以及兩側導線的弧高之總和，根據本發明的結構，其中一引線的弧高包含於晶片組合中，所以整個封裝體的厚度為兩晶片與支撐座以及僅一側導線弧高的厚度的總和，有效地減少了封裝體整體厚度。
2.根據本發明的雙晶片作用面皆朝向同一方向配置，因此無須對晶片上的焊盤做特殊設計或變更，可利用現有產品直接整合，可以簡化製作過程複雜度，且降低製造成本。
3.根據本發明的結構為一對稱結構，可以有效提升熱應力的可靠度。
圖1，示出公知的一堆疊式雙晶片封裝結構的剖面圖。
圖2，示出公知的另一堆疊式雙晶片封裝結構的剖面圖。
圖3，示出根據本發明的一堆疊式雙晶片封裝結構的第一實施例的剖面圖。
圖4與圖5，是根據圖3之結構的分解俯視圖。
圖6，示出根據本發明的一堆疊式雙晶片封裝結構的第二實施例的剖面圖。
圖7與圖8，示出根據本發明的一堆疊式雙晶片封裝結構的第三實施例的剖面圖。
具體實施例方式
實施例1請參照圖3，本發明的堆疊式雙晶片封裝結構主要包括一第一晶片100、一導線架、一第二晶片200以及多條導線140。
第一晶片100，具有一作用面100a與相對的一非作用表面100b，其中上述作用面100a上具有電路組件並且區分為一中央部分與一周邊部分，周邊部分具有多個第一焊盤120a。
導線架主要包括多個引腳400與一晶片支撐座300。其中，上述晶片支撐座300用於支撐、固定晶片，並且具有一第一接著面300a與一第二接著面300b，並且上述支撐座300的第一接著面300a利用固態或液態膠粘著於上述第一晶片的作用面100a的中央部分，第一晶片100作用面100a上的第一焊盤120a不會被支撐座300的第一接著面300a所覆蓋，如圖4所示，是根據圖3的結構且未設置第二晶片200的俯視圖。至於圖5，則為第二晶片的俯視圖。多個引腳400分別置於上述第一晶片100外側的相對位置，例如為金屬材質。
此外，一第二晶片200，具有一作用面200a與相對的一非作用表面200b。上述第一晶片100與上述第二晶片200的作用面100a、200a皆朝同一方向，並且上述第二晶片200以上述非作用表面200b與上述支撐座300的第二接著面300b相粘著，同樣是利用固態或液態非導電膠粘著。同樣，上述第二晶片200的上述作用面200a也具有一中央部分與一周邊部分，並且多個第二焊盤120b配置於周邊部分。
多條導線140，部分用於電連接上述第一焊盤120a與上述引腳400，且另一部分用於電連接上述第二焊盤120b與上述引腳400，並且上述導線140的弧高小於上述晶片支撐座300的厚度，因此連接上述第一晶片100上第一焊盤120a的導線140不會與上述第二晶片200相接觸。
此外，上述引腳400具有用於與上述導線140電連接的一導線連接面I與一非導線連接面II。
實施例2圖6示出根據本發明的另一較佳實施例的結構剖面圖。本發明的堆疊式雙晶片封裝結構主要包括一第一晶片100、一導線架、一第二晶片200以及多條導線140。主要結構皆與實施例1所述相同。
不過，根據本發明的堆疊式雙晶片封裝結構，除了上述結構外，還可利用一封裝膠體500包覆上述結構，以防止構件受到水氣侵入以及機械刮傷。
並且引腳400可以延伸至上述封裝膠體500外部，即為外引腳400b，而包覆於上述封裝膠體500內部的部分為內引腳400a。
實施例3圖7與圖8示出根據本發明的又一較佳實施例的結構剖面圖。本發明的堆疊式雙晶片封裝結構主要包括一第一晶片100、一導線架、一第二晶片200以及多條導線140。主要結構皆與實施例1所述相同。
如同第2實施例，本發明之實施例3也可具有封裝膠體，其封膠方式也可以為另一型態。除了上述第一晶片100的非作用表面100b裸露於上述封裝膠體500之外部，其餘上述第二晶片200、上述焊盤120、上述支撐座300、上述引腳400、上述導線140以及上述第一晶片100的作用面100a皆被上述封裝膠體500所包覆。
另外，上述引腳400具有兩種型態。其中一種型態為，由包覆於上述封裝膠體500內的上述內引腳400a向外延伸於上述封裝膠體500外部，形成一外引腳400b，如圖8所示，引腳可區分為包覆於上述封裝膠體500內的內引腳400a以及裸露於上述封裝膠體500之外的外引腳400b。然而，另一種型態只具有內引腳400a部分，如圖7所示。
根據本實施例的此封膠型態，封膠時裸露出第一晶片的非作用面，可以使封裝膠體500的厚度減小，縮小整個封裝體的組件尺寸，並且增加組件散熱面積，如此可提升組件熱應力的可靠度。
本發明雖以較佳實施例揭示如上，然而其並非用以限定本發明的範圍，本發明中所描述的是雙晶片的堆疊封裝結構，也可是用於多晶片的堆疊封裝結構。本領域技術人員，在不脫離本發明的精神和範圍內，可做出更動與潤飾，因此本發明的保護範圍當視權利要求所界定者為準。
權利要求
1.一種堆疊式雙晶片封裝結構，包括至少一第一晶片，具有一作用面與相對的一非作用表面，其中上述作用面具有一中央部分與一周邊部分，並且上述周邊部分具有多個第一焊盤；一導線架，上述導線架包括多個引腳與一晶片支撐座，其中上述晶片支撐座具有一第一接著面與一第二接著面，並且上述第一接著面粘著於上述第一晶片的作用面的中央部分；至少一第二晶片，具有一作用面與相對的一非作用表面，上述非作用表面與上述晶片支撐座的第二接著面相粘著，其中上述作用面具有一中央部分與一周邊部分，並且上述周邊部分具有多個第二焊盤；以及多條導線，部分用於電連接上述第一焊盤與上述引腳，且部分用於電連接上述第二焊盤與上述引腳。
2.如權利要求1所述的堆疊式雙晶片封裝結構，其特徵在於，上述引腳具有用於與上述導線電連接的一導線連接面與一非導線連接面。
3.如權利要求2所述的堆疊式雙晶片封裝結構，其特徵在於，上述結構還包括一封裝膠體，用於包覆上述導線架、上述第一晶片、上述第二晶片、上述導線以及上述引腳的導線連接面。
4.如權利要求3所述的堆疊式雙晶片封裝結構，其特徵在於，上述引腳還包括一內引腳部分，包覆於上述封裝膠體內；以及一外引腳部分，由該內引腳向外延伸於上述封裝膠體外部。
5.如權利要求1所述的堆疊式雙晶片封裝結構，其特徵在於，上述第一接著面與上述第一晶片的作用面利用固態或液態膠粘著。
6.如權利要求1所述的堆疊式雙晶片封裝結構，其特徵在於，上述第二接著面與上述第二晶片的非作用表面利用固態或液態膠粘著。
7.如權利要求1所述的堆疊式雙晶片封裝結構，其特徵在於，上述導線是金屬導線。
8.一種堆疊式雙晶片封裝結構，包括至少一第一晶片，具有一作用面與相對的一非作用表面，其中上述作用面具有一中央部分與一周邊部分，並且上述周邊部分具有多個第一焊盤；一導線架，該導線架包括多個引腳與一晶片支撐座，其中上述晶片支撐座具有一第一接著面與一第二接著面，並且上述第一接著面粘著於上述第一晶片的作用面的中央部分；至少一第二晶片，具有一作用面與相對的一非作用表面，上述非作用表面與上述晶片支撐座的第二接著面相粘著，其中上述作用面具有一中央部分與一周邊部分，並且上述周邊部分具有多個第二焊盤；多條導線，部分用於電連接上述第一焊盤與上述引腳，且部分用於電連接上述第二焊盤與上述引腳；以及一封裝膠體，用於包覆上述導線架、上述第一晶片、上述第二晶片以及上述導線。
9.如權利要求8所述的堆疊式雙晶片封裝結構，其特徵在於，上述引腳包括一內引腳部分，包覆於上述封裝膠體內；以及一外引腳部分，由上述內引腳向外延伸於上述封裝膠體外部。
10.如權利要求8所述的堆疊式雙晶片封裝結構，其特徵在於，上述第一接著面與上述第一晶片的作用面利用固態或液態膠粘著。
11.如權利要求8所述的堆疊式雙晶片封裝結構，其特徵在於，上述第二接著面與上述第二晶片的非作用表面利用固態或液態膠粘著。
12.如權利要求8所述的堆疊式雙晶片封裝結構，其特徵在於，上述導線是金屬導線。
13.一種堆疊式雙晶片封裝結構，包括至少一第一晶片，具有一作用面與相對的一非作用表面，其中上述作用面具有一中央部分與一周邊部分，並且上述周邊部分具有多個第一焊盤；一導線架，該導線架包括多個引腳與一晶片支撐座，其中上述晶片支撐座具有一第一接著面與一第二接著面，並且上述第一接著面粘著於上述第一晶片的作用面的中央部分，其中上述引腳具有一導線連接面與一非導線連接面；至少一第二晶片，具有一作用面與相對的一非作用表面，上述非作用表面與上述晶片支撐座的第二接著面相粘著，其中上述作用面具有一中央部分與一周邊部分，並且上述周邊部分具有多個第二焊盤；多條導線，部分用於電連接上述第一焊盤與上述引腳，且部分用於電連接上述第二焊盤與上述引腳；以及一封裝膠體，用於包覆上述第二晶片、上述導線架晶片支撐座、上述引腳的導線連接面、上述導線以及上述第一晶片的作用面，並使上述第一晶片的非作用表面與上述引腳的非導線連接面裸露於上述封裝膠體之外。
14.如權利要求13所述的堆疊式雙晶片封裝結構，其特徵在於，上述引腳包括一內引腳部分，包覆於上述封裝膠體內；以及一外引腳部分，由上述內引腳向外延伸於上述封裝膠體外部。
15.如權利要求13所述的堆疊式雙晶片封裝結構，其特徵在於，上述第一接著面與上述第一晶片的作用面利用固態或液態膠粘著。
16.如權利要求13所述的堆疊式雙晶片封裝結構，其特徵在於，上述第二接著面與上述第二晶片的非作用表面利用固態或液態膠粘著。
17.如權利要求13所述的堆疊式雙晶片封裝結構，其特徵在於，上述導線是金屬導線。
全文摘要
本發明揭示一種堆疊式雙晶片封裝結構。其特徵在於以一面積較小的支撐座粘著一面積較大的第一晶片的作用面以及第二晶片的非作用表面，並且第一晶片與第二晶片的作用面周邊的多個焊盤以多條導線與多個引腳電連接。
文檔編號H01L23/48GK1571157SQ03145819
公開日2005年1月26日 申請日期2003年7月11日 優先權日2003年7月11日
發明者蔡振榮, 林志文 申請人:旺宏電子股份有限公司