專利名稱：可堆疊式半導(dǎo)體封裝結(jié)構(gòu)及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是有關(guān)于一種堆疊式半導(dǎo)體封裝結(jié)構(gòu)，且特別是有關(guān)于一種利用凸塊支撐基板的堆疊式半導(dǎo)體封裝結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
請參考圖1所示的現(xiàn)有堆疊式半導(dǎo)體封裝結(jié)構(gòu)的剖視示意圖。該現(xiàn)有堆疊式半導(dǎo)體封裝結(jié)構(gòu)1包括一第一基板11、一芯片12、一第二基板13、若干條導(dǎo)線14及一封膠材料15。該第一基板11具有一第一表面111及一第二表面112。該芯片12是以覆晶方式附著至該第一基板11的第一表面111上。該第二基板13利用一黏膠層16黏附于該芯片12上，該第二基板13具有一第一表面131及一第二表面132，其中該第一表面131上具有若干個第一焊墊133及若干個第二焊墊134。該第二基板13的表面積大于該芯片12的表面積，使得該第二基板13的一部分會延伸于該芯片12之外，從而形成一懸空部分。
這些導(dǎo)線14將該第二基板13的這些第一焊墊133電性連接至該第一基板11的第一表面111。該封膠材料15包覆第一基板11的第一表面111、芯片12、這些導(dǎo)線14及部分第二基板13，且暴露出位于該第二基板13的第一表面131上的這些第二焊墊134，而形成一封膠開口(Mold Area Opening)17。在通常情況下，該現(xiàn)有堆疊式半導(dǎo)體封裝結(jié)構(gòu)1可以在該封膠開口17中再疊放另一封裝結(jié)構(gòu)18或其它元件，其中該封裝結(jié)構(gòu)18的焊球181電性連接至位于該第二基板13的這些第二焊墊134。
該現(xiàn)有堆疊式半導(dǎo)體封裝結(jié)構(gòu)1的缺點如下。首先，由于該第二基板13會有懸空部分，這些第一焊墊133位于該芯片12相對位置的外圍(即該懸空部分)，且將這些第一焊墊133與該芯片12的邊緣的相對位置間的距離定義為一懸空長度。經(jīng)實驗顯示，當(dāng)該懸空長度大于該第二基板13的厚度三倍以上時，而在這種情況下進行打線(Wire Bonding)作業(yè)時，該懸空部分會有搖晃或是震蕩的情況，而不利打線作業(yè)的進行。更甚至于，在打線作業(yè)時，當(dāng)?shù)诙?3所受到的向下的應(yīng)力太大時，會造成該第二基板13破裂(crack)。其次，由于會有上述搖晃、震蕩或是破裂的情況，因此該懸空部分不能太長，使得該第二基板13的面積受到限制，因而需要限制在封膠開口17內(nèi)才可暴露出該第二基板13的第一表面131上的這些第二焊墊134的布局空間。此外，在灌膠(Molding)制程中，該封膠材料15會溢入上模具(圖中未表示)與該第二基板13的第一表面131之間，所溢入的材料會形成余料(Flash)，從而污染這些第二焊墊134。
因此，有必要提供一種新的堆疊式半導(dǎo)體封裝結(jié)構(gòu)，以解決上述問題。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的主要目的在于提供一種堆疊式半導(dǎo)體封裝結(jié)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)排布合理，不但可以使得該封裝結(jié)構(gòu)具有良好的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，而且能夠確保其信號傳輸效果良好。
本發(fā)明的另一目的在于提供一種堆疊式半導(dǎo)體封裝結(jié)構(gòu)的制造方法，其不需要在第二基板進行打線作業(yè)，從而能夠確保結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，而且在封膠過程中，因其焊墊不易受到污染，從而能夠產(chǎn)生良好的信號傳輸效果。
為達成上述目的或是其它目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案一種堆疊式半導(dǎo)體封裝結(jié)構(gòu)，其包括有一第一基板、一半導(dǎo)體元件、若干個凸塊、若干條第一導(dǎo)線、一第二基板及一封膠材料，其中所述第一基板具有一第一表面及一第二表面；所述半導(dǎo)體元件位于所述第一基板的第一表面，且電性連接至所述第一基板的第一表面；所述凸塊位于所述半導(dǎo)體元件的上方；所述第一導(dǎo)線用來將這些凸塊電性連接至所述第一基板的第一表面；所述第二基板具有一第一表面及一第二表面，且所述凸塊與所述第二基板的第二表面相接觸；所述封膠材料用來包覆所述第一基板的第一表面、所述半導(dǎo)體元件、所述凸塊、所述第一導(dǎo)線及所述第二基板的第二表面。
為達成上述目的或是其它目的，本發(fā)明還采用如下技術(shù)方案一種堆疊式半導(dǎo)體封裝結(jié)構(gòu)的制造方法，其包括有步驟a至步驟g，其中步驟a是提供一第一基板，所述第一基板具有一第一表面及一第二表面；步驟b是將一半導(dǎo)體元件附著至所述第一基板的第一表面，且所述半導(dǎo)體元件電性連接至所述第一基板的第一表面；步驟c是在所述半導(dǎo)體元件上方形成若干個凸塊；步驟d是形成若干條第一導(dǎo)線用來將這些凸塊電性連接至所述第一基板的第一表面；步驟e是提供一第二基板，所述第二基板具有一第一表面及一第二表面；步驟f是將所述第二基板設(shè)置于這些凸塊上，使得這些凸塊接觸到所述第二基板的第二表面；及步驟g是利用一封膠材料，用以包覆所述第一基板的第一表面、所述半導(dǎo)體元件、這些凸塊、這些第一導(dǎo)線及所述第二基板的第二表面。
相較于現(xiàn)有技術(shù)，在本發(fā)明中，由于不需要在第二基板上進行打線作業(yè)，因此不會出現(xiàn)如現(xiàn)有封裝結(jié)構(gòu)中所存在的第二基板懸空及搖晃等問題。而且在封膠材料的灌膠制程中，封膠材料不會溢進上模具與第二基板的第一表面之間，因此這些第一焊墊不會受到污染。此外，本發(fā)明堆疊式半導(dǎo)體封裝結(jié)構(gòu)的上表面(即第二基板的第一表面)為一平整的表面，其不僅平面度佳，而且可再置放更大或是更多的另一封裝結(jié)構(gòu)或其它元件。
圖1為現(xiàn)有堆疊式半導(dǎo)體封裝結(jié)構(gòu)的剖視示意圖。
圖2為本發(fā)明堆疊式半導(dǎo)體封裝結(jié)構(gòu)的第一實施例的剖視示意圖。
圖3為本發(fā)明堆疊式半導(dǎo)體封裝結(jié)構(gòu)的第一實施例的制造方法流程圖。
圖4為本發(fā)明堆疊式半導(dǎo)體封裝結(jié)構(gòu)的第二實施例的剖視示意圖。
圖5為本發(fā)明堆疊式半導(dǎo)體封裝結(jié)構(gòu)的第二實施例的制造方法流程圖。
圖6為本發(fā)明堆疊式半導(dǎo)體封裝結(jié)構(gòu)的第三實施例的剖視示意圖。
具體實施例方式
請參考圖2所示的本發(fā)明堆疊式半導(dǎo)體封裝結(jié)構(gòu)的第一實施例的剖視示意圖。該堆疊式半導(dǎo)體封裝結(jié)構(gòu)2包括一第一基板21、一半導(dǎo)體元件22、若干個凸塊(Stud Bump)23、若干條第一導(dǎo)線24、一第二基板25、一支撐膠體26、一封膠材料27、若干個焊球28。
該第一基板21具有一第一表面211及一第二表面212。該半導(dǎo)體元件22位于該第一基板21的第一表面211，且電性連接至該第一基板21的第一表面211。在本實施例中，該半導(dǎo)體元件22為一芯片，該半導(dǎo)體元件22是以覆晶方式附著至該第一基板21的第一表面211上。
這些凸塊23(例如金凸塊(Gold Stud Bump))位于該半導(dǎo)體元件22上方。在本實施例中，這些凸塊23位于該半導(dǎo)體元件22的頂面上。這些第一導(dǎo)線24用來將這些凸塊23連接至該第一基板21的第一表面211上。
該第二基板25具有一第一表面251及一第二表面252。該第二基板25的第一表面251具有若干個第一焊墊253，該第二基板25的第二表面252具有若干個第二焊墊254。這些凸塊23與位于該第二基板25的第二表面252上的這些第二焊墊254相接觸并形成電性連接。這些凸塊23用以支撐該第二基板25，且將該第二基板25的信號經(jīng)由這些第一導(dǎo)線24傳遞至該第一基板21。
該支撐膠體26位于該半導(dǎo)體元件22的頂面和該第二基板25的第二表面252之間，用以增加對該第二基板25的支撐力量。該封膠材料27包覆該第一基板21的第一表面211、該半導(dǎo)體元件22、這些凸塊23、這些第一導(dǎo)線24、該第二基板25的第二表面252及該支撐膠體26。這些焊球28位于該第一基板21的第二表面212。
在通常情況下，該堆疊式半導(dǎo)體封裝結(jié)構(gòu)2可以再將另一封裝結(jié)構(gòu)29或其它元件疊放于該第二基板25的第一表面251上，且與該第二基板25的第一表面251上的這些第一焊墊253電性連接。
請參考圖3所示的本發(fā)明堆疊式半導(dǎo)體封裝結(jié)構(gòu)的第一實施例的制造方法流程圖。請同時參考圖2，該堆疊式半導(dǎo)體封裝結(jié)構(gòu)2的制造方法包括以下步驟。步驟S301是提供一第一基板21，該第一基板21具有一第一表面211及一第二表面212。步驟S302是將一半導(dǎo)體元件22附著至該第一基板21的第一表面211，且該半導(dǎo)體元件22電性連接至該第一基板21的第一表面211。在本實施例中，該半導(dǎo)體元件22為一芯片，該半導(dǎo)體元件22是以覆晶方式附著至該第一基板21的第一表面211上。
步驟S303是在該半導(dǎo)體元件22上方形成一支撐膠體26。在本實施例中，該支撐膠體26是直接形成且黏附于該半導(dǎo)體元件22的頂面。要注意的是，本步驟為一選擇性的步驟。步驟S304是在該半導(dǎo)體元件22上方形成若干個凸塊23(例如金凸塊(Gold Stud Bump))。在本實施例中，這些凸塊23是直接形成且附著于該半導(dǎo)體元件22的頂面。
步驟S305是形成若干條第一導(dǎo)線24，用以將這些凸塊23電性連接至該第一基板21的第一表面211。步驟S306是提供一第二基板25，該第二基板25具有一第一表面251及一第二表面252。步驟S307是將該第二基板25設(shè)置于這些凸塊23及該支撐膠體26上，使得這些凸塊23及該支撐膠體26接觸且支撐該第二基板25的第二表面252。
步驟S308為灌膠制程，其利用一封膠材料27以包覆該第一基板21的第一表面211、該半導(dǎo)體元件22、這些凸塊23、這些第一導(dǎo)線24、該支撐膠體26及該第二基板25的第二表面252。步驟S309是在該第一基板21的第二表面212上形成若干個焊球28，從而得到該堆疊式半導(dǎo)體封裝結(jié)構(gòu)2。
在本發(fā)明中，由于不需要在該第二基板25上進行打線作業(yè)，因此不會出現(xiàn)如現(xiàn)有封裝結(jié)構(gòu)1(圖1)中所產(chǎn)生的該第二基板13懸空及搖晃等問題。再者，在該封膠材料27的灌膠制程中，該封膠材料27不會溢進上模具(圖中未表示)與該第二基板25的第一表面251之間，因此這些第一焊墊253不會受到污染。此外，該堆疊式半導(dǎo)體封裝結(jié)構(gòu)2的上表面(即該第二基板25的第一表面251)為一平整的表面，其不僅平面度佳，而且可再置放更大或是更多的另一封裝結(jié)構(gòu)29或其它元件。
請參考圖4所示的本發(fā)明堆疊式半導(dǎo)體封裝結(jié)構(gòu)的第二實施例的剖視示意圖。該堆疊式半導(dǎo)體封裝結(jié)構(gòu)3包括一第一基板31、一半導(dǎo)體元件32、若干條第二導(dǎo)線33、一中介元件34、若干個凸塊35、若干條第一導(dǎo)線36、一第二基板37、一支撐膠體38、一封膠材料39及若干個焊球40。
該第一基板31具有一第一表面311及一第二表面312。該半導(dǎo)體元件32位于該第一基板31的第一表面311，且電性連接至該第一基板31的第一表面311。在本實施例中，該半導(dǎo)體元件32為一第一芯片，該半導(dǎo)體元件32黏附于該第一基板31的第一表面311上，且利用這些第二導(dǎo)線33電性連接至該第一基板31的第一表面311。
該中介元件34黏附于該半導(dǎo)體元件32上。該中介元件34可以是一間隔物(Spacer)，該間隔物不具有電性功能；或是該中介元件34也可以是另一個具有電性功能的芯片。
這些凸塊35(例如金凸塊(Gold Stud Bump))位于該半導(dǎo)體元件32上方。在本實施例中，這些凸塊35位于該中介元件34的頂面上。這些第一導(dǎo)線36可以將這些凸塊35電性連接至該第一基板31的第一表面311。
該第二基板37具有一第一表面371及一第二表面372。該第二基板37的第一表面371具有若干個第一焊墊373，該第二基板37的第二表面372具有若干個第二焊墊374。這些凸塊35是與位于該第二基板37的第二表面372上的這些第二焊墊374電性連接并相互接觸。這些凸塊35用以支撐該第二基板37，且將該第二基板37的信號經(jīng)由這些第一導(dǎo)線35傳遞至該第一基板31。
該支撐膠體38位于該中介元件34的頂面及該第二基板37的第二表面372之間，用以增加對該第二基板37的支撐力量。該封膠材料39包覆該第一基板31的第一表面311、該半導(dǎo)體元件32、這些第二導(dǎo)線33、該中介元件34、這些凸塊35、這些第一導(dǎo)線36、該第二基板37的第二表面372及該支撐膠體38。這些焊球40位于該第一基板31的第二表面312。
在通常情況下，由于本發(fā)明堆疊式半導(dǎo)體封裝結(jié)構(gòu)3的上表面(即第二基板37的第一表面371)為一平整的表面，所以該堆疊式半導(dǎo)體封裝結(jié)構(gòu)3可以再將另一封裝結(jié)構(gòu)41或其它元件疊放于該第二基板37的第一表面371上，且與該第二基板37的第一表面371上的這些第一焊墊373電性連接。
參考圖5所示的本發(fā)明堆疊式半導(dǎo)體封裝結(jié)構(gòu)的第二實施例的制造方法流程圖。請同時參考圖4所示，該堆疊式半導(dǎo)體封裝結(jié)構(gòu)3的制造方法包括以下步驟。步驟S501是提供一第一基板31，該第一基板31具有一第一表面311及一第二表面312。步驟S502是將一半導(dǎo)體元件32附著至該第一基板31的第一表面311，且該半導(dǎo)體元件32電性連接至該第一基板31的第一表面311。在本實施例中，該半導(dǎo)體元件32為一第一芯片，本步驟是將該半導(dǎo)體元件32黏附于該第一基板31的第一表面311上，且利用這些第二導(dǎo)線33將該半導(dǎo)體元件32電性連接至該第一基板31的第一表面311。
步驟S503是將一中介元件34黏附至該半導(dǎo)體元件32的頂面。該中介元件34可以是一間隔物，該間隔物不具有電性功能；或是該中介元件34也可以是另一個具有電性功能的芯片。
步驟S504是在該半導(dǎo)體元件32上方形成一支撐膠體38。在本實施例中，該支撐膠體38直接形成且黏附于該中介元件34的頂面。要注意的是，本步驟為一選擇性的步驟。步驟S505是在該半導(dǎo)體元件32上方形成若干個凸塊35(例如金凸塊(Gold Stud Bump))。在本實施例中，這些凸塊35直接形成且附著于該中介元件34的頂面。
步驟S506是形成若干條第一導(dǎo)線36以將這些凸塊35電性連接至該第一基板31的第一表面311。步驟S507是提供一第二基板37，該第二基板37具有一第一表面371及一第二表面372。步驟S508是將該第二基板37設(shè)置于這些凸塊35及該支撐膠體38上，使得這些凸塊35與該支撐膠體38相接觸且用于支撐該第二基板37的第二表面372。
步驟S509為灌膠制程，其利用一封膠材料39以包覆該第一基板31的第一表面311、該半導(dǎo)體元件32、這些第二導(dǎo)線33、該中介元件34、這些凸塊35、這些第一導(dǎo)線36、該第二基板37的第二表面372及該支撐膠體38。步驟S510是于該第一基板31的第二表面312上形成若干個焊球40，從而得到該堆疊式半導(dǎo)體封裝結(jié)構(gòu)3。
請參考圖6所示的本發(fā)明堆疊式半導(dǎo)體封裝結(jié)構(gòu)的第三實施例的剖視示意圖。該堆疊式半導(dǎo)體封裝結(jié)構(gòu)5與該第二實施例的堆疊式半導(dǎo)體封裝結(jié)構(gòu)3(圖4)的不同之處在于該堆疊式半導(dǎo)體封裝結(jié)構(gòu)5多了一第二芯片42，該第二芯片42黏附于該中介元件34上，且該支撐膠體38與這些凸塊35位于該第二芯片42的頂面上。而且在本實施例中，該中介元件34為一不具有信號傳輸功能的間隔物。
該堆疊式半導(dǎo)體封裝結(jié)構(gòu)5的制造方法與該第二實施例的堆疊式半導(dǎo)體封裝結(jié)構(gòu)3的制造方法(圖5)的不同之處在于在該圖5所示的步驟S503之后，還包括一將一第二芯片42黏附于該中介元件34上的步驟。且在該圖5所示的步驟S504中的支撐膠體38直接形成且黏附于該第二芯片42的頂面，在該圖5所示的步驟S505中的這些凸塊35直接形成且附著于該第二芯片42的頂面。
權(quán)利要求
1.一種堆疊式半導(dǎo)體封裝結(jié)構(gòu)，其包括有一第一基板、一半導(dǎo)體元件、若干條第一導(dǎo)線、一第二基板及一封膠材料，其中所述第一基板具有一第一表面及一第二表面；所述半導(dǎo)體元件位于所述第一基板的第一表面，且電性連接至所述第一基板的第一表面；所述第二基板具有一第一表面及一第二表面；其特征在于堆疊式半導(dǎo)體封裝結(jié)構(gòu)還包括有若干個凸塊，這些凸塊位于所述半導(dǎo)體元件的上方，這些第一導(dǎo)線用來將這些凸塊電性連接至所述第一基板的第一表面，且這些凸塊與所述第二基板的第二表面相接觸；而所述封膠材料用來包覆所述第一基板的第一表面、所述半導(dǎo)體元件、所述凸塊、所述第一導(dǎo)線及所述第二基板的第二表面。
2.如權(quán)利要求1所述的堆疊式半導(dǎo)體封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于所述半導(dǎo)體元件為一芯片，所述半導(dǎo)體元件以覆晶方式附著至所述第一基板的第一表面上，且這些凸塊位于所述芯片上。
3.如權(quán)利要求1所述的堆疊式半導(dǎo)體封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于所述堆疊式半導(dǎo)體封裝結(jié)構(gòu)還包括有一中介元件，且所述半導(dǎo)體元件為一第一芯片，所述半導(dǎo)體元件黏附于所述第一基板的第一表面上，且利用若干條第二導(dǎo)線電性連接至所述第一基板的第一表面，所述中介元件黏附于所述半導(dǎo)體元件上，這些凸塊位于所述中介元件上，所述中介元件為一不具有電性功能的間隔物或為另一芯片。
4.如權(quán)利要求1所述的堆疊式半導(dǎo)體封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于所述堆疊式半導(dǎo)體封裝結(jié)構(gòu)還包括有一間隔物及一第二芯片，且所述半導(dǎo)體元件為一第一芯片，所述半導(dǎo)體元件黏附于所述第一基板的第一表面上，且利用若干條第二導(dǎo)線電性連接至所述第一基板的第一表面，所述間隔物黏附于所述半導(dǎo)體元件上，所述第二芯片黏附于所述間隔物上，這些凸塊位于所述第二芯片上。
5.如權(quán)利要求1所述的堆疊式半導(dǎo)體封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于所述第二基板的第一表面具有若干個第一焊墊，所述第二基板的第二表面具有若干個第二焊墊，這些凸塊連接這些第二焊墊，所述堆疊式半導(dǎo)體封裝結(jié)構(gòu)還包括有若干個焊球及一支撐膠體，這些焊球位于所述第一基板的第二表面，所述支撐膠體位于所述第二基板的第二表面上。
6.一種堆疊式半導(dǎo)體封裝結(jié)構(gòu)的制造方法，其包括有步驟a是提供一第一基板，所述第一基板具有一第一表面及一第二表面；步驟b是將一半導(dǎo)體元件附著至所述第一基板的第一表面，且所述半導(dǎo)體元件電性連接至所述第一基板的第一表面；其特征在于所述堆疊式半導(dǎo)體封裝結(jié)構(gòu)的制造方法還包括有步驟c至步驟g，其中步驟c是在所述半導(dǎo)體元件上方形成若干個凸塊；步驟d是形成若干條第一導(dǎo)線用來將這些凸塊電性連接至所述第一基板的第一表面；步驟e是提供一第二基板，所述第二基板具有一第一表面及一第二表面；步驟f是將所述第二基板設(shè)置于這些凸塊上，使得這些凸塊接觸到所述第二基板的第二表面；及步驟g是利用一封膠材料，用以包覆所述第一基板的第一表面、所述半導(dǎo)體元件、這些凸塊、這些第一導(dǎo)線及所述第二基板的第二表面。
7.如權(quán)利要求6所述的堆疊式半導(dǎo)體封裝結(jié)構(gòu)的制造方法，其特征在于在步驟b中所述的半導(dǎo)體元件為一芯片，所述半導(dǎo)體元件以覆晶方式附著至所述第一基板的第一表面上，且在步驟c中的這些凸塊形成于半導(dǎo)體元件上。
8.如權(quán)利要求6所述的堆疊式半導(dǎo)體封裝結(jié)構(gòu)的制造方法，其特征在于在步驟b之后，還包括有一將一中介元件黏附于所述半導(dǎo)體元件上的步驟，且在步驟c中的這些凸塊形成于所述中介元件上，所述中介元件為一不具有電性功能的間隔物或為另一芯片。
9.如權(quán)利要求6所述的堆疊式半導(dǎo)體封裝結(jié)構(gòu)的制造方法，其特征在于在步驟b之后，還包括有一將一間隔物黏附于所述半導(dǎo)體元件上的步驟，以及一將一第二芯片黏附于所述間隔物上的步驟，且在步驟c中的這些凸塊形成于所述第二芯片上。
10.如權(quán)利要求6所述的堆疊式半導(dǎo)體封裝結(jié)構(gòu)的制造方法，其特征在于在步驟b之后，還包括有一在所述半導(dǎo)體元件上方形成一支撐膠體的步驟，以及一在所述第一基板的第二表面形成若干個焊球的步驟。
全文摘要
本發(fā)明公開一種堆疊式半導(dǎo)體封裝結(jié)構(gòu)及其制造方法，該堆疊式半導(dǎo)體封裝結(jié)構(gòu)包括一第一基板、一半導(dǎo)體元件、若干個凸塊、若干條第一導(dǎo)線、一第二基板及一封膠材料。半導(dǎo)體元件位于第一基板上，且電性連接至第一基板。這些凸塊位于半導(dǎo)體元件上方。這些第一導(dǎo)線將這些凸塊與第一基板電性連接。這些凸塊與第二基板相接觸。封膠材料包覆第一基板、半導(dǎo)體元件、這些凸塊、這些第一導(dǎo)線及第二基板。通過這種方式，可以避免在第二基板上進行打線作業(yè)，因此不會出現(xiàn)在現(xiàn)有封裝結(jié)構(gòu)中所存在的第二基板懸空及搖晃等問題。
文檔編號H01L21/50GK101075596SQ20071010926
公開日2007年11月21日 申請日期2007年5月25日 優(yōu)先權(quán)日2007年5月25日
發(fā)明者吳彥毅, 張簡寶徽, 宋威岳 申請人:日月光半導(dǎo)體制造股份有限公司