專利名稱：用于涂敷模塑料的層疊封裝工藝的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及半導體領域，更具體地，涉及層疊封裝工藝。
背景技術：
在傳統(tǒng)的層疊封裝(POP)工藝中，接合有第一器件管芯的頂部封裝件進一步與底部封裝件接合。該底部封裝件也可以與第二器件管芯接合。由于經(jīng)常使用焊球接合頂部封裝件和底部封裝件，因此第二器件管芯可以處在底部封裝件的同側上。在將頂部封裝件與底部封裝件接合之前，模塑料被涂敷在底部封裝件上，其中，模塑料覆蓋了在第二器件管芯和焊球。由于焊球被埋在模塑料中，所以要進行激光消融或者穿孔，從而在模塑料中形成孔以便將焊球暴露出來。然后可以通過底部封裝件中的焊球接合頂部封裝件和底部封裝件?！?br>
發(fā)明內容
為了解決現(xiàn)有技術中所存在的缺陷，根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供了一種方法，包括提供封裝部件，包括器件管芯，以及焊球，其中，所述器件管芯和所述焊球與所述封裝部件的相同面接合；將所述封裝部件壓在離型膜上，其中，所述焊球的第一部分被壓入所述離型膜中，而所述焊球的第二部分以及所述器件管芯未被壓入所述離型膜中；在所述離型膜和所述封裝部件之間的空間中填充模塑料，其中，所述器件管芯完全被埋在所述模塑料中；以及固化所述模塑料。在該方法中，在所述固化步驟中，所述焊球與所述離型膜保持物理接觸；或者在所述按壓步驟之后，所述器件管芯與所述離型膜接觸；或者在所述按壓步驟之后，所述器件管芯不與所述離型膜接觸，并且其中，通過所述模塑料使所述器件管芯與所述離型膜分開。該方法進一步包括在所述按壓步驟之前，將所述離型膜布置在模具上，其中，所述離型膜的一部分形成腔體；進行填充所述模塑料的步驟，其中，所述模塑料被填充到所述腔體中；以及在填充所述模塑料的步驟之后進行按壓所述封裝部件的步驟；或者進一步包括在所述固化步驟之后，將所述封裝部件和所述模塑料與所述離型膜分離。在該方法中，在填充所述模塑料的步驟之前進行按壓所述封裝部件的步驟；或者通過尺寸小于所述焊球的額外焊球，將所述器件管芯接合在所述封裝部件上。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種方法，包括提供第一封裝件，包括第一封裝部件；第一器件管芯，與所述封裝部件的表面接合；以及第一焊球，處在與所述第一器件管芯相鄰的所述第一封裝部件的表面上方，其中，所述第一焊球具有高于所述第一器件管芯的頂面的頂端；在模具上布置離型膜，其中，所述離型膜形成了腔體；將模塑料填充到所述腔體中；通過所述第一焊球以及所述第一器件管芯面向所述腔體，將第一封裝件布置在所述模塑料上；以及將所述封裝部件壓在所述離型膜按上，使得所述第一焊球的頂部被壓入所述離型膜中，而通過所述模塑料將所述第一器件管芯與所述離型膜分開。該方法進一步包括在所述按壓步驟之后，固化所述模塑料，其中，所述第一焊球的所述頂部在固化過程中仍然處在所述離型膜內部；或者在所述固化步驟之后，將所述第一封裝件和所述模塑料與所述離型膜分離；或者在所述分離步驟之后，通過所述焊球接合第二封裝件和所述第一封裝件。在該方法中，提供所述第一封裝件的步驟包括通過形成金屬凸塊，將所述第一器件管芯接合在所述第一封裝部件的表面上。在該方法中，所述第二封裝件包括第二封裝部件，具有第一表面和與所述第一表面相對的第二表面；第二器件管芯，與所述第二封裝部件的所述第一表面接合；以及第二焊球，處在所述第二封裝部件的所述第二表面上方，其中，所述第一焊球具有高于所述第一器件管芯的頂面的頂端；以及所述第二封裝件的所述第二焊球與所述第一封裝件的所述第一焊球接合。根據(jù)本發(fā)明的又一方面，提供了一種封裝件，包括封裝部件；器件管芯，與所述封裝部件的表面接合；多個焊球，形成在與所述器件管芯相鄰的所述封裝部件的表面上；
以及模塑料，處在所述封裝部件的表面上方，覆蓋所述器件管芯并且暴露出所述多個焊球的所述頂端。在該封裝件中，所述器件管芯通過多個金屬凸塊接合在所述封裝部件的表面上；或者所述多個焊球的所述頂端具有基本上呈圓形的表面；或者在所述多個焊球之間的所述模塑料的所述頂面彼此齊平；或者在所述器件管芯上方的所述模塑料的所述頂面基本上是平坦的。


為更完整的理解實施例及其優(yōu)點，現(xiàn)將結合附圖所進行的以下描述作為參考，其中，圖I至圖4是根據(jù)實施例形成頂部封裝件的中間階段的截面圖；圖5至圖7是根據(jù)實施例形成底部封裝件的中間階段的截面圖，其中，使用壓塑成型法來涂敷模塑料；圖8和圖9示出頂部封裝件與底部封裝件的接合；以及圖10和圖11是根據(jù)可選實施例形成底部封裝件的中間階段的截面圖，其中，使用傳遞模塑法涂敷模塑料。
具體實施例方式下面，詳細討論本發(fā)明各實施例的制造和使用。然而，應該理解，本發(fā)明提供了許多可以在各種具體環(huán)境中實現(xiàn)的可應用的概念。所討論的具體實施例僅僅是說明性的，而不用于限制本發(fā)明的范圍。根據(jù)各個實施例，提供了層疊封裝(POP)的接合方法以及所得到的封裝結構。示出了根據(jù)實施例制造封裝結構的中間階段。然后描述了實施例的變化。在各個視圖和示例性實施例中，類似的參考標號通常代表類似的元件。參考圖1，提供了封裝部件10。封裝部件10可以包括由半導體材料(諸如，硅、硅鍺、碳化硅、砷化鎵或其他常用)形成的襯底11。可選地，襯底11由介電材料形成。封裝部件10被配置用于將第一表面IOA上的金屬凸塊12與金屬部件(諸如，處在與第一表面IOA相對的第二表面IOB上的接合焊盤16)電連接。因此，封裝部件10在其中可以包括金屬線/通孔14。在實施例中，封裝部件10是中介層。在可選的實施例中，封裝部件10是封裝襯底。
管芯20通過金屬凸塊12與封裝部件10接合。金屬凸塊12可以是焊料凸塊或其他類型的含金屬的金屬凸塊。在整個說明書中，金屬凸塊12可選地稱為焊球12。管芯20可以是器件管芯，在其上包括有集成電路器件諸如，晶體管、電容器、電感器、電阻器(未示出)等。另外，管芯20可以是包括核心電路的邏輯管芯，并且可以是例如，中央計算單元(CPU)管芯或存儲器管芯。管芯20和金屬凸塊12之間的接合可以是焊料接合或直接的金屬對金屬(諸如，銅對銅)的接合。可以將底部填充物(未示出)散布到管芯20和封裝部件10之間的間隙中。

參考圖2，例如，使用壓塑成型或傳遞模塑將模塑料24模制在管芯20和封裝部件10上。由此，通過模塑料24保護管芯20。在圖3中，焊球26被裝配在處在封裝部件10的表面IOB上的接合焊盤16上。焊球26和管芯20可以處在封裝部件10的相對側上。在焊球26上進行回流。由此形成了頂部封裝件30。然后，如圖4所示，進行助焊劑浸潰，從而將助焊劑/焊料膏28涂敷在焊球26上。參考圖5，形成底部封裝件。底部封裝件40包括封裝部件42，該封裝部件可以是中介層、封裝襯底等。封裝部件42被配置用于將頂面上的焊球44和/或金屬凸塊45與處在封裝部件42的底面上的接合焊盤43電連接。并未示出從金屬凸塊45到焊球44和/或接合焊盤43的金屬連接件，盡管他們也可以存在。另外，封裝部件42可以包括金屬線和通孔，這兩者在此都被表示為46。管芯50通過金屬凸塊45與封裝部件42接合。金屬凸塊45可以是焊料凸塊或其他類型的含金屬的金屬凸塊。管芯50可以是器件管芯，諸如，邏輯管芯或存儲器管芯。管芯50和凸塊45之間的接合可以是焊料接合或直接的金屬對金屬(諸如，銅對銅)的接合?？梢詫⒌撞刻畛湮?未示出)散布到管芯50和封裝部件42之間的間隙中。焊球44可以被裝配在封裝部件42的管芯50同側上。焊球44的尺寸很大，使得焊球44的頂端44A可以聞于管芯50的頂面50A。圖6和圖7示出用于將模塑料66涂敷在封裝40上的壓塑成型的中間階段的截面圖。模塑料66可以是樹脂或其它類型的介電封裝材料。參考圖6，示出了壓塑成型設備的部分的模具62的一部分。模具62被配置為加熱至理想的溫度。在模具62中形成腔體64?？梢苿拥膲嚎s塊63處在腔體64下方，并且被配置用于如箭頭所表示地向上和向下移動，從而改變腔體64的深度。離型膜60被布置在模具62上并且延伸到腔體64中。離型膜60相對較柔軟，從而當焊球被壓入到其中時，不會對焊球造成損壞，并且焊球可以基本上保持其形狀。離型膜60可以是基于氟的膜、硅涂布的聚對苯二甲酸乙酯膜、聚甲基戊烯、聚丙烯膜等。模具62可以包括小孔(未示出)，從而當被抽真空時，離型膜60可以良好地接觸到可移動的壓縮塊63、模具62 (在腔體64中)的側壁以及模具62的頂面。因此，在離型膜60和模具62之間以及在離型膜60和可移動的壓縮塊63之間基本上不形成氣泡。離型膜60也形成了腔體，該腔體同樣被表示為64。流體狀的模塑料66被布置在腔體64中以及離型膜64上方。然后，底部封裝件40被布置在腔體64上方，其中，管芯50和焊球44面對腔體64。
參考圖7，器件管芯50和焊球44被布置到腔體64中。也可以向上推動可移動的壓縮塊63，使得模塑料66被推到上方從而填充到焊球44之間的空間中，并且填充到管芯50和焊球44之間的空間中。模塑料66也可以與封裝部件42的表面42A物理接觸。對模塑料的量和相應的厚度Tl (圖6)進行控制，以使得焊球44穿過模塑料66，其中，焊球44至少與離型膜60物理接觸。在實施例中，焊球44被壓在離型膜60上，其中，每個焊球44的第一部分被壓入到離型膜60中。每個焊球44的第二部分不被壓入到離型膜60中，使得其處在內部并且與模塑料66接觸。如圖6所示，被預布置在腔體64中的模塑料66的深度Tl可以小于焊球44的高度H3。另一方面，管芯50可以與離型膜60物理接觸或可以不與離型膜60物理接觸。在實施例中，管芯50不穿入離型膜60。然后，例如，通過加熱模具62對模塑料66進行固化。在固化步驟中，焊球44與離型膜60保持物理接觸，并且焊球44也可以保持壓入離型膜60中。在加熱以固化模塑料66之后，將底部封裝件40與離型膜60分開。圖8中示出了所得到的底部封裝件40。如圖8所示，當執(zhí)行固化時，在焊球44中與離型膜60接觸并且可能壓入到離型膜60中的部分上不具有模塑料66。固化的模塑料66具有基本上平坦的頂面。焊球44的頂 端44A可以至少與頂面66A齊平，并且可以高于頂面66A。因此，所有焊球44都從模塑料66中暴露出來。管芯50可以被埋在模塑料66的薄層下面?？蛇x地，管芯50可以暴露出來并且具有與模塑料66的頂面66A齊平的頂面。由于離型膜60是柔軟的，所以按壓焊球44不會導致焊球44的形狀發(fā)生重大改變，并且焊球44的暴露部分的形狀可以保持基本上是圓形的。又如圖8所示，如圖4中的步驟所形成的頂部封裝件30被布置在底部封裝件40上方。由于根據(jù)實施例的壓塑成型已經(jīng)使焊球44暴露出來，所以沒有必要再進行激光消融或穿孔來使焊球44從模塑料66中暴露出來。然后，如圖9所示，頂部封裝件30 (請參考圖8)中的焊球26被布置在相應的焊球44對面并且與其接觸。進行回流，使得焊球44和26熔化從而形成結合的焊料凸塊(標記為26/44)。圖10和圖11示出根據(jù)可選實施例的對封裝部件42進行模塑料模制，其中，通過傳遞模塑將模塑料66模制到封裝部件42上。除非另行說明，在這些實施例中的參考符號都表示的是圖I至圖9中所示的實施例中的相似的元件。該實施例的初始步驟基本上與圖I至圖5中所示的相同。然后，如圖10所示，底部封裝件42被布置在傳遞模塑設備的下部基座70上。焊球44面朝上方。離型膜60被布置在焊球44上方并與其接觸。上部基座72被用于吸起并且抓住形成腔體64的離型膜60。除了圖10中的腔體64面朝下方以外，腔體64基本上可以與圖6中的腔體64相同。焊球44被壓在離型膜60上，并且每個焊球44的一個部分都可以壓入到離型膜60中。該焊球44中被壓入到離型膜60中的部分具有高度Hl0另一方面，管芯50可以與離型膜60物理接觸或可以不與離型膜60物理接觸。然后，如圖11所示，腔體64中的空氣被抽真空。隨后使用活塞將模塑料66注入到腔體64中，并且模塑料66填充了封裝部件42、焊球44、管芯50以及離型膜60之間的空間。然后進行加熱，以便固化模塑料66。然后，將現(xiàn)在其上包括模塑料66的底部封裝件40與離型膜60分開。所得到的封裝件40基本上與圖8所示的相同。然后，可以進行圖8和圖9中所示的步驟從而結束封裝件30和40的封裝。通過使用實施例，在模塑料66被模制在封裝部件42上之后，焊球44已經(jīng)從模塑料66中暴露出來。由此，省去了激光消融或穿孔的步驟。制造成本降低并且提高了制造產(chǎn)量。根據(jù)實施例，一種封裝方法包括在離型膜上方設置封裝部件，其中，封裝部件表面上的焊球與離型膜物理接觸。隨后，對填充在離型膜和封裝部件之間的模塑料進行固化，其中，在固化步驟中，焊球與離型膜保持物理接觸。根據(jù)其他實施例，一種方法包括提供包括封裝部件的底部封裝件、裝配在封裝部件的頂面上方的焊球以及處在封裝部件的頂面上方并與其接合的器件管芯。焊球具有高于器件管芯的頂面的頂端。封裝部件被壓在離型 膜上，以使得焊球的第一部分被壓入離型膜中，而焊球的第二部分處在離型膜外。該離型膜形成了腔體，其中，焊球在腔體中。模塑料被填充到腔體中。對腔體中的模塑料進行固化，其中，在固化步驟中，焊球的第一部分保留在離型膜內部。根據(jù)其他實施例，一種封裝件包括封裝部件、多個處在封裝部件表面上方的并且被裝配在封裝部件表面上的焊球以及在封裝部件表面上方的模塑料。模塑料在多個焊球之間的部分具有低于多個焊球的頂端的頂面。盡管已經(jīng)詳細地描述了本發(fā)明及其優(yōu)勢，但應該理解，可以在不背離所附權利要求限定的實施例的主旨和范圍的情況下，做各種不同的改變，替換和更改。而且，本申請的范圍并不僅限于本說明書中描述的工藝、機器、制造、材料組分、裝置、方法和步驟的特定實施例。作為本領域普通技術人員容易理解，通過本發(fā)明，現(xiàn)有的或今后開發(fā)的用于執(zhí)行與根據(jù)本發(fā)明所采用的所述相應實施例基本相同的功能或獲得基本相同結果的工藝、機器、制造，材料組分、裝置、方法或步驟根據(jù)本發(fā)明可以被使用。因此，所附權利要求應該包括在這樣的工藝、機器、制造、材料組分、裝置、方法或步驟的范圍內。此外，每條權利要求構成單獨的實施例，并且多個權利要求和實施例的組合在本發(fā)明的范圍內。
權利要求
1.一種方法，包括 提供封裝部件，包括 器件管芯，以及 焊球，其中，所述器件管芯和所述焊球與所述封裝部件的相同面接合； 將所述封裝部件壓在離型膜上，其中，所述焊球的第一部分被壓入所述離型膜中，而所述焊球的第二部分以及所述器件管芯未被壓入所述離型膜中； 在所述離型膜和所述封裝部件之間的空間中填充模塑料，其中，所述器件管芯完全被埋在所述模塑料中；以及固化所述模塑料。
2.根據(jù)權利要求I所述的方法，其中，在所述固化步驟中，所述焊球與所述離型膜保持物理接觸；或者 在所述按壓步驟之后，所述器件管芯與所述離型膜接觸；或者在所述按壓步驟之后，所述器件管芯不與所述離型膜接觸，并且其中，通過所述模塑料使所述器件管芯與所述離型膜分開。
3.根據(jù)權利要求I所述的方法，進一步包括 在所述按壓步驟之前，將所述離型膜布置在模具上，其中，所述離型膜的一部分形成腔體； 進行填充所述模塑料的步驟，其中，所述模塑料被填充到所述腔體中；以及 在填充所述模塑料的步驟之后進行按壓所述封裝部件的步驟；或者 所述方法進一步包括 在所述固化步驟之后，將所述封裝部件和所述模塑料與所述離型膜分離。
4.根據(jù)權利要求I所述的方法，其中，在填充所述模塑料的步驟之前進行按壓所述封裝部件的步驟；或者 通過尺寸小于所述焊球的額外焊球，將所述器件管芯接合在所述封裝部件上。
5.一種方法，包括 提供第一封裝件，包括 第一封裝部件； 第一器件管芯，與所述封裝部件的表面接合；以及 第一焊球，處在與所述第一器件管芯相鄰的所述第一封裝部件的表面上方，其中，所述第一焊球具有高于所述第一器件管芯的頂面的頂端； 在模具上布置離型膜，其中，所述離型膜形成了腔體； 將模塑料填充到所述腔體中； 通過所述第一焊球以及所述第一器件管芯面向所述腔體，將第一封裝件布置在所述模塑料上；以及 將所述封裝部件壓在所述離型膜按上，使得所述第一焊球的頂部被壓入所述離型膜中，而通過所述模塑料將所述第一器件管芯與所述離型膜分開。
6.根據(jù)權利要求5所述的方法，進一步包括在所述按壓步驟之后，固化所述模塑料，其中，所述第一焊球的所述頂部在固化過程中仍然處在所述離型膜內部；或者 在所述固化步驟之后，將所述第一封裝件和所述模塑料與所述離型膜分離；或者在所述分離步驟之后，通過所述焊球接合第二封裝件和所述第一封裝件。
7.根據(jù)權利要求5的方法，其中，提供所述第一封裝件的步驟包括通過形成金屬凸塊，將所述第一器件管芯接合在所述第一封裝部件的表面上。
8.根據(jù)權利要求6所述的方法，其中，所述第二封裝件包括 第二封裝部件，具有第一表面和與所述第一表面相對的第二表面； 第二器件管芯，與所述第二封裝部件的所述第一表面接合；以及第二焊球，處在所述第二封裝部件的所述第二表面上方，其中，所述第一焊球具有高于所述第一器件管芯的頂面的頂端；以及 所述第二封裝件的所述第二焊球與所述第一封裝件的所述第一焊球接合。
9.一種封裝件,包括 封裝部件； 器件管芯，與所述封裝部件的表面接合； 多個焊球，形成在與所述器件管芯相鄰的所述封裝部件的表面上；以及模塑料，處在所述封裝部件的表面上方，覆蓋所述器件管芯并且暴露出所述多個焊球的所述頂端。
10.根據(jù)權利要求9所述的封裝件，其中，所述器件管芯通過多個金屬凸塊接合在所述封裝部件的表面上；或者 所述多個焊球的所述頂端具有基本上呈圓形的表面；或者 在所述多個焊球之間的所述模塑料的所述頂面彼此齊平；或者 在所述器件管芯上方的所述模塑料的所述頂面基本上是平坦的。
全文摘要
一種封裝方法包括在離型膜上方布置封裝部件，其中，該封裝部件的表面上的焊球與該離型膜物理接觸。然后，對填充在離型膜和封裝部件之間的模塑料進行固化，其中，在該固化步驟中焊球仍與離型膜保持物理接觸。本發(fā)明還公開了一種用于涂敷模塑料的層疊封裝工藝。
文檔編號H01L21/56GK102800601SQ201210010818
公開日2012年11月28日 申請日期2012年1月11日 優(yōu)先權日2011年5月27日
發(fā)明者陳孟澤, 林威宏, 吳勝郁, 林俊成, 黃貴偉, 蔡鈺芃, 林志偉, 呂文雄, 林修任, 張博平, 鄭明達, 劉重希 申請人:臺灣積體電路制造股份有限公司