IC封装体、堆叠式IC封装器件及制造方法

摘要

本发明涉及IC封装体垂直互连的方法、系统及装置。其中，IC封装体包括带有接触焊盘的IC晶粒，还包括用于将晶粒连接至接触焊盘的互连构件。密封材料将所述IC晶粒及互连构件密封住，并使每个互连构件的接触面在密封材料的表面均可触及(accessible)。第二IC封装体通过第一IC封装体上的多个互连构件，连接至第一IC封装体。在一实施例中，贴装在第二IC封装体底部的焊球连接于互连构件的接触表面，从而将第一IC封装体与第二IC封装体连接到一起。

说明书

技术领域

本发明涉及集成电路(IC)器件封装技术，更具体地说，涉及IC封装中封装体与封装体之间的相互连接。

背景技术

晶粒朝上塑胶球栅阵列封装(PBGA)是由Motorola公司最早开发的，称为整体模塑阵列载体(OMPAC)。参见Freyman和Pennisi著的“OvermoldedPlastic Pad Array Carriers(OMPAC)：A Low Cost，High InterconnectDensity IC Packaging Solution for Consumer and Industrial Electronics”，Electronic Components and Technology Conference，IEEE，pp.176-182，(1991)，此处全文引用其内容。

PBGA封装中包括塑胶印刷电路板(基片)，通常由BT(BismaleimideTriazine)树脂或FR4材料制成。图1是传统PBGA封装体100的示意图。集成电路(IC)晶粒102借助晶粒粘合材料106直接粘贴在基片110的上表面。焊线114将IC晶粒102的集成电路电连接至基片110的印刷电路。基片110的下表面安装有焊球108矩阵。塑胶塑封材料112保护晶粒102和焊线114免受外界影响。塑封材料112将晶粒102和焊线114都密封起来，并覆盖住基片110上表面的中部区域。基片110上表面的外围部分裸露。图2A-2B示出了PBGA封装体100的俯视图和侧视图。

传统PBGA封装体(如封装体100)存在许多缺陷，包括(1)厚的顶部塑封(mold)层(例如塑封材料112)导致整体封装高度过大；(2)由于塑封帽必须夹紧在封装基片110上以便进行塑封，因而晶粒尺寸与封装体的尺寸比很小；(3)整个封装体尺寸大。

电子元件工业联合会(JEDEC)针对PBGA封装制定的塑封厚度标准为1.17mm。在塑封厚度为1.17mm的情况下，一般PBGA封装体的整体高度介于1.5mm～2.5mm之间。然而，对于许多应用而言更希望采用厚度较薄的封装体，诸如手持式通信设备(如手机、全球定位设备、腕表式通信设备等)、移动多媒体(视频/音频)播放器、无线个人区域网设备(如蓝牙耳麦)、闪存设备或存储卡等应用。

在对JEDEC标准的PBGA封装体进行塑封密封时，需使用带有多个塑封帽(塑封空腔)的塑封模。PBGA封装体的基片通常在基片条或基片板上成型。基片条或基片板上，每一个独立的基片单元都带有一个对应的用于进行塑封的塑封模的塑封帽。通常，要在每一个塑封帽中加入热固型塑封环氧树脂，且塑封模放置在基片条上。封装完成后，每个基片上表面的外周都是裸露的(即未被塑封材料112覆盖)，如图1、2A和2B所示。在使用塑封材料之前，IC晶粒和焊线都必须放置到塑封空腔内。另外，IC晶粒和焊线都必须与塑封空腔的内壁相隔一定距离，以便塑封材料流动及避免引线弯折(wire sweeping)。从而IC晶粒的尺寸受到塑封帽(即塑封空腔)尺寸的限制。因此对于PBGA封装而言晶粒的最大尺寸必须小于基片尺寸。

如此使得PBGA封装体通常为大于19mm×19mm的大体积尺寸。对于移动应用而言不希望IC封装尺寸过大，因为采用大体积的电子器件必将制造出大体积设备。

为减小封装体尺寸，业界已开发出IC晶粒尺寸非常接近封装体尺寸的芯片级封装。图3A和3B分别为精细间距球栅阵列(FBGA)封装体300的剖面图和截面图。与上述PBGA封装体100相似，晶粒102通过晶粒粘合材料106贴装在基片110上。IC晶粒102通过多条焊线114电连接至导电体(例如迹线(trace)、键合手指等)，如基片110上表面的导电迹线(trace)310。塑封材料112将晶粒102、焊线114和基片110的整个上表面密封住。FBGA封装体300的焊球108可以小于PBGA封装体100的焊球108，且FBGA封装体300的焊球间距也较小。除焊球108尺寸和球间距较小外，塑封材料112的厚度也减小到0.25mm～0.7mm。塑封材料112覆盖了FBGA封装300体的整个上表面，使得与PBGA封装100相比，FBGA封装体300中晶粒102与基片110的尺寸比增大。

然而，在进行一些改进时，FBGA封装体中还存在与上述PBGA有关的一些缺陷。因此，有必要开发出具有小尺寸并适用于大规模、复杂集成电路的IC封装。

发明内容

本发明涉及用于集成电路(IC)封装的封装垂直互连的方法、系统和装置。本发明涉及多种IC封装类型，包括球栅阵列(BGA)封装。

根据本发明的一方面，改造后的第一IC封装体外露出多个互连接触焊盘(interconnect contact pads)。第一封装体上堆叠有一个BGA封装体。在一实施例中，安装在BGA封装体下表面的焊球连接到互连构件(interconnectmembers)，该互连构件可触及(accessible)第一IC封装体的上表面。

根据本发明的一方面，IC封装体包括带有晶粒接触焊盘的IC晶粒。IC晶粒封装在密封材料如塑封材料中。IC封装体还包括互连构件，该互连构件电连接于晶粒接触焊盘上的IC晶粒，从而在IC封装体的外表面形成互连接触焊盘。

根据本发明的另一方面，IC封装体包括安装在基片第一表面的IC晶粒。IC封装体还包括电连接于基片第一表面的互连构件。IC晶粒和互连构件密封在密封材料中。互连构件的顶部未被密封材料密封，从而在IC封装体的外表面形成互连接触焊盘。

根据本发明的再一方面，密封材料中形成一凹腔，在该凹腔处互连接触焊盘外露。

根据本发明的一方面，第一IC封装体包括晶粒、一个或多个互连接构件、基片、用于密封晶粒和互连构件的密封材料。第一IC封装体通过互连构件电连接于第二IC封装体。

根据本发明的一方面，一种IC封装体的制造方法，包括以下步骤：将IC晶粒贴装到基片上，将互连构件电连接至晶粒和/或基片，通过焊线键合工艺将晶粒电连接至基片，密封封装体，且使至少一部分互连构件的至少一部分外露。

根据本发明的一方面，通过移除一整层密封材料使互连构件外露。另一方面，通过在密封材料中形成凹腔而使互连构件外露。

根据本发明的一方面，一种进行PoP(Package on Package)堆叠的方法。包括以下步骤：利用晶粒粘合材料将IC晶粒贴装到基片的第一表面上。将互连构件电连接至晶粒和/或基片的第一表面。采用焊线键合工艺将晶粒电连接至基片。在本方法中，形成第一IC封装体。将第一封装体密封在密封材料中。使互连构件至少部分外露。将第二IC封装体安装到第一IC封装体上。

根据本发明的一方面，提供一种集成电路(IC)封装体，包括：

带有多个接触焊盘的IC晶粒；

连接于所述多个接触焊盘的多个互连构件；

密封所述IC晶粒和互连构件的密封材料，其使得每个互连构件的接触面在密封材料的表面均可触及(accessible)。

在本发明的IC封装体中，所述每个互连构件都是截去顶部的焊球。

在本发明的IC封装体中，所述密封材料的表面有一凹腔，在所述凹腔内每个互连构件的接触表面均可触及(accessible)。

在本发明的IC封装体中，还包括：

基片，其第一表面安装有IC晶粒；

第二组多个互连构件；

其中所述基片的第一表面设有多个接触焊盘；

其中所述第二组互连构件中的每一个都与所述基片第一表面上的多个接触焊盘中对应的一个接触焊盘相连接；

其中所述密封材料将第二组互连构件密封住，并使第二组互连构件中的每一个互连构件的接触表面在密封材料的表面均可触及(accessible)。

在本发明的IC封装体中，所述多个互连构件中的每一个互连构件均包含金属材料。

在本发明的IC封装体中，所述金属材料包括金、铜、铝、银、镍、锡或金属合金。

在本发明的IC封装体中，所述多个互连构件中的每一个互连构件均包含导热环氧材料。

在本发明的IC封装体中，所述多个互连构件中的每一个互连构件均包含由键合材料(bonding material)包裹的内核材料。

在本发明的IC封装体中，所述多个互连构件中的每一个互连构件均包含导电柱。

根据本发明的一方面，提供一种堆叠式IC封装器件，包括

第一IC封装体，其包括：

带有多个接触焊盘的IC晶粒；

连接于所述多个接触焊盘的多个互连构件；

密封所述IC晶粒和互连构件的密封材料，其使得每个互连构件的接触面在密封材料的表面均可触及(accessible)；及

通过第一IC封装体的多个互连构件连接到所述第一IC封装体的第二IC封装体。

在本发明的堆叠式IC封装器件中，所述密封材料的表面有一凹腔，在所述凹腔内每个互连构件的接触表面均可触及(accessible)；

其中所述第二IC封装体至少有一部分布置在所述凹腔内。

在本发明的堆叠式IC封装器件中，每一个互连构件均为截去顶部的焊球。

在本发明的堆叠式IC封装器件中，第一IC封装体还包括：

基片，其第一表面安装有IC晶粒；

第二组多个互连构件；

其中所述基片的第一表面设有多个接触焊盘；

其中所述第二组互连构件中的每一个都与所述基片第一表面上的多个接触焊盘中对应的一个接触焊盘相连接；

其中所述密封材料将第二组互连构件密封住，并使第二组互连构件中的每一个互连构件的接触表面在密封材料的表面均可触及(accessible)；

其中所述第二IC封装体通过第二组多个互连构件连接至第一IC封装体。

在本发明的堆叠式IC封装器件中，所述第二IC封装体还包括贴装在第二IC封装体底部的多个焊球；

其中，多个焊球中的每一个焊球都连接于所述多个互连构件中对应的一个互连构件的接触表面。

在本发明的堆叠式IC封装器件中，所述多个互连构件中的每一个互连构件均包含金属材料。

在本发明的堆叠式IC封装器件中，所述金属材料包括金、铜、铝、银、镍、锡或金属合金。

在本发明的堆叠式IC封装器件中，所述多个互连构件中的每一个互连构件均包含导热环氧材料。

在本发明的堆叠式IC封装器件中，所述多个互连构件中的每一个互连构件均包含由键合材料(bonding material)包裹的内核材料。

在本发明的堆叠式IC封装器件中，所述多个互连构件中的每一个互连构件均包含导电柱。

根据本发明的一方面，提供一种制造IC封装体的方法，包括：

(a)将IC晶粒贴装在基片的第一表面上，所述晶粒带有多个接触焊盘；

(b)将多个互连构件连接至所述多个接触焊盘；

(c)使用至少一条焊线将晶粒连接于基片；

(d)将晶粒和多个互连构件密封在密封材料中；

(e)至少部分地裸露出多个互连构件以使每个互连构件的接触面在密封材料的表面均可触及(accessible)。

本发明的制造IC封装体的方法还包括：

(f)将多个焊球安装于所述基片的第二表面。

本发明的制造IC封装体的方法还包括：

移除一层密封材料。

本发明的制造IC封装体的方法还包括：

在密封材料中形成一凹腔。

在本发明的制造IC封装体的方法中：先执行步骤(c)，再执行步骤(b)。

在本发明的制造IC封装体的方法中：先执行步骤(b)，再执行步骤(c)。

根据本发明的一方面，提供一种制造堆叠式IC封装器件的方法，包括：

(a)制造第一封装体，包括：

(1)将IC晶粒贴装在基片的第一表面上，所述晶粒带有多个接触焊盘；

(2)将多个互连构件连接至所述多个接触焊盘；

(3)使用至少一条焊线将晶粒连接到基片上；

(4)将晶粒和互连构件密封在密封材料中

(5)至少部分裸露出多个互连构件以使每个互连构件的接触面在密封材料的表面均可触及(accessible)；

(b)通过第一IC封装体的多个互连构件将第二IC封装体连接至第一IC封装体上。

本发明的制造堆叠式IC封装器件的方法还包括：

(6)将多个焊球安装于所述基片的第二表面。

在本发明的制造堆叠式IC封装器件的方法中，步骤(a)(5)还包括：移除一层密封材料。

在本发明的制造堆叠式IC封装器件的方法中，步骤(a)(5)还包括：在密封材料中形成一凹腔。

在本发明的制造堆叠式IC封装器件的方法中，先执行步骤(a)(3)，再执行步骤(a)(2)。

在本发明的制造堆叠式IC封装器件的方法中，先执行步骤(a)(2)，再执行步骤(a)(3)。

在本发明的制造堆叠式IC封装器件的方法中，第二封装体具有贴装在第二IC封装体底面的多个焊球，其中步骤(b)包括：

将多个焊球中的每一个焊球都连接至所述多个互连构件中对应的一个互连构件的接触表面。

根据本发明的一方面，提供一种IC封装体，包括：

基片，其第一表面设置有多个接触焊盘；

安装在所述基片第一表面的IC晶粒；

连接于所述多个接触焊盘的多个互连构件；

密封所述IC晶粒和互连构件的密封材料，其使得每个互连构件的接触面在密封材料的表面均可触及(accessible)。

在本发明的IC封装体中，所述每个互连构件都是截去顶部的焊球。

在本发明的IC封装体中，所述多个互连构件中的每一个互连构件均包含金属材料。

在本发明的IC封装体中，所述金属材料包括金、铜、铝、银、镍、锡或金属合金。

在本发明的IC封装体中，所述多个互连构件中的每一个互连构件均包含导热环氧材料。

在本发明的IC封装体中，所述多个互连构件中的每一个互连构件均包含由键合材料(bonding material)包裹的内核材料。

根据本发明的一方面，提供一种制造IC封装体的方法，包括：

(a)将IC晶粒贴装在基片的第一表面上，所述基片的第一表面带有多个接触焊盘；

(b)将多个互连构件连接至所述多个接触焊盘；

(c)使用至少一条焊线将晶粒连接到基片；

(d)将晶粒和多个互连构件密封在密封材料中；

(e)至少部分地裸露出多个互连构件以使每个互连构件的接触面在密封材料的表面均可触及(accessible)。

在下面将要进行的对本发明的详细描述中，上述和其它部件、优势和特征将变得更加明显。应注意的是，发明内容和摘要部分可能使用一个或多个实施例，但并未列出发明人可能补充的有关本发明的全部示范性实施例

附图说明

图1所示为传统塑胶球栅阵列(PBGA)封装的示意图；

图2A和2B分别是图1所示PBGA IC封装的俯视图和侧视图；

图3A和3B分别是传统密间距球栅阵列(FBGA)IC封装的剖面图和截面图；

图4A和4B为传统PoP(Package on Package)堆叠式IC器件的截面图；

图5A-5D是根据本发明实施例的带有互连构件的FBGA IC封装体的示意图；

图6A-6D是根据本发明实施例的带有互连构件的FBGA IC封装体的截面示意图；

图7A-7D是根据本发明实施例的PoP堆叠式IC封装体的截面示意图；

图8A和8B是根据本发明实施例的PoP堆叠式IC封装体的截面示意图；

图9A和9B是根据本发明实施例的PoP堆叠式IC封装体的截面示意图；

图10是根据本发明实施例制造IC封装体流程的示意图；

图11A-11H根据本发明实施例，在各个制造阶段的IC封装体的示意图。

以下将参照附图结合实施例对本发明进行详细描述。附图中，相同的附图标记在各幅附图中用于表示相同的或功能相似的部件。另外，附图标记最左边的数字用于标识该附图标记首次出现的那幅附图的编号。

具体实施方式

本文描述了有关IC器件封装技术的方法、系统和装置。更具体地说，描述了在IC封装中有关封装体与封装体互连的方法、系统和装置，以改进IC封装。

本说明书中提及的“一个实施例”、“实施例”、“示例性实施例”等等指的是所描述的实施例可能包括某特定特征、结构或特点，但是并不是每一个实施例都必定包括该特定特征、结构或特点。此外，这些短语不一定指的是同一个实施例。还有，当结合某一实施例描述某特定特征、结构或特点时，无论是否明确说明，可以认为本领域的技术人员能够将这些特定特征、结构或特点结合到其它实施例中。

本说明书公开了结合有本发明特征的一个或多个实施例。所公开的实施例仅仅是对本发明的举例，本发明的范围不局限于所公开的实施例，而由本申请的权利要求来定义。

此外，需要理解的是，本文中所使用的与空间方位有关的描述(例如“上面”、“下面”、“左边”、“右边”、“向上”、“向下”、“顶部”、“底部”等)仅仅是出于举例解释的目的，本申请中所介绍的结构的实际实现可以具有各种不同的方位或方式。

在一实施例中，封装体与封装体互连结构为第一封装体的晶粒提供了透过第一IC封装体的密封材料实现与第二IC封装体电连接的扭带。互连结构提供了互连接触焊盘以连接第二IC封装体的焊球。用于连接第二IC封装体底部焊球阵列的第一IC封装的互联构件阵列为一个互联接触焊盘阵列。第一IC封装体的这种互连构件阵列在第一IC封装体与第二IC封装体的电接线端之间提供了较短的互连路径。第一和第二IC封装体组合起来构成了具有可容纳至少两个IC晶粒的结构紧凑的第三IC封装体。

传统IC晶粒的密封工艺如围堰填充(dam and fill)(球形顶部glob top)、塑封帽注入塑封(转移塑封)、以及基片条或板过塑封(塑封材料覆盖住封装体基片的边缘)等都可用于第一和第二封装体。本发明的实施例可应用于许多现有封装技术，包括球栅阵列(BGA)封装(例如精细间距BGA(FBGA)、塑胶BGA(PBGA))、栅格阵列(LGA)封装、和导线架式封装。此外，不同封装类型都可进行堆叠以构成改进型IC封装，包括将导线架式封装体堆叠在BGA封装体上、将BGA封装体堆叠在导线架式封装体上、及其它各种组合方式。虽然说明书的详细描述中采用了第一和第二封装体这种术语，但本领域的技术人员应当知晓，第二封装体可能是另一个“第二封装体”的“第一封装体”等。如此，在实施例中，堆叠可以包括两个或多个IC封装体在内的若干个堆叠的IC封装体。

传统IC封装

PBGA和FBGA封装都是传统IC封装的例子。PoP(Package on Package)堆叠式IC封装亦称为“封装体可堆叠式超薄精细间距球栅阵列(PSvFBGA)”。参见Dreiza等人所著“Implement Stacked Package-on-Package Designs”(http://www.eetasia.com/ARTICLES/2005OCT/B/2005OCT17 EDA MFG A.pdf)(下文简称Dreiza)，此处全文引用其内容。图4A-4B所示为堆叠式PSvFBGA封装的示意图。图4A示出了堆叠式IC封装体400的示意图。如图4A所示，堆叠式封装体400包括封装体与封装体互连结构，其是将在上BGA封装体430安装到下BGA封装体440的基片410上而构成的。上、下BGA封装体430、440是超精细间距BGA封装体。

下封装体440基片110的上表面外露有平面焊盘420，以便为上BGA封装体430下表面的焊球108提供接触面。外露的平面焊盘420位于基片110上表面的外围，其围绕着下封装体440上表面的塑封材料112。可以采用传统的回流焊表面安装工艺将上封装体430贴装到下封装体440上。

图4B所示的堆叠式封装体450包括封装体与封装体互连结构，其是将在上BGA封装体480安装到下BGA封装体490的基片410上而构成的。上、下BGA封装体480、490是超精细间距BGA封装。由于下封装体490的IC晶粒406处于穿透封装体490基片410所开设的一个窗口内，因而堆叠式IC封装450的整体封装堆叠高度减小。

然而在这种配置中，下封装体490的晶粒406尺寸受到限制。如图4A所示，上封装体430和下封装体440之间的互连是通过下封装体440基片410的外围区域(塑封材料112外部)实现的。下封装体440的IC晶粒406和焊线114必须采用塑封材料112密封住。这样，塑封帽的尺寸必须精心设计，以防止塑封材料112覆盖或污染外露的平面焊盘420。塑封帽的空腔必须小于基片410。这样，下IC封装体440必须与PBGA(如图2A-2B)相似，而不能是基片410的外围被塑封材料112覆盖那样的过度塑封类型(例如图3A-3B的FBGA封装体300)。这样下封装体440的晶粒406的尺寸受到限制，以使晶粒406和焊线114都置于塑封材料112中，而塑封材料112的尺寸必须使基片410的外周裸露。

此外，在一些情形下，通过为上封装体和下封装体选用相同尺寸和类型的封装(即完全相同的结构、晶粒尺寸、基片和/或晶粒托盘结构等)而使上封装体和下封装体之间的机械应力最小化是有益的。在这种配置情况下，上、下封装体是PBGA封装或类似的封装类型，晶粒尺寸与基片尺寸之比很小(poor)。传统堆叠式IC封装缺少一种对于给定的下封装体尺寸能使晶粒尺寸最大化的互连结构。将在下一节描述的本发明的实施例，能够使堆叠中的下封装体的晶粒尺寸增大。

FBGA封装(如以上所讨论，例如图3A-3B所示的封装体300)具有更好的晶粒与基片尺寸比及更薄的塑封模。这样，堆叠式FBGA封装可以减小整体占用面积(footprint)和整体堆叠高度(或在给定的高度下堆叠更多的封装体)。因此，期望有一种堆叠FBGA封装的方法。将在下一节描述的本发明的实施例，能够对FBGA封装进行堆叠。

另外，许多应用需要在IC芯片之间进行高速和高带宽信令传输(例如集成了高速语音、数据和视频功能的3G无线通信)。为支持这些应用，需要降低堆叠的封装体之间的互连电阻抗。因而，期望在PoP堆叠结构中使晶粒与封装体的互连更加直接。将在下一节描述的本发明的实施例，能够使堆叠中的晶粒与封装体更直接地互连。

过度塑封区域阵列封装(诸如FBGA和平面栅(LGA)封装)在封装体的上表面没有电信号互连端子。某些类型的导线架式封装也存在相同的问题，诸如方形扁平无引线封装(QFN)(也称为微引线架封装(MLP、MLF)、塑胶无引线芯片托盘(PLCC)封装、及纤薄阵列塑胶(TAPP)封装。因而，这些封装类型的上面不能够堆叠其它封装体。因此，需要一种堆叠过度塑封封装体的方法。将在下一节描述的本发明的实施例，能够进行这种堆叠。

互连构件的实例

在一个实施例中，多个互连构件使能实现PoP互连，以将第二IC封装体堆叠在第一封装体上面。互连构件可以是导电球体(例如焊球)、块、结、或其它规则和/或不规则体/材料，以透过第一IC封装体的密封材料进行电连接。

附图中，互连构件都采用球形来表示，如焊球。但是，互连构件的这种表示法只是出于举例说明的目的，本发明不限于此。在本发明的不同实施例中，任意形状的任意导电材料都可以当作互连构件。例如，作为一种选择，互连构件可以是导电柱和/或针。该导电柱和/或针可以在加注密封材料之前或之后形成。例如，如果在加注密封材料之后形成，要在密封材料上打孔，再将金属或其它导电材料(液态、气态或固态形式)插入孔中，以形成导电柱和/或针。另外，除焊球以外，互连构件还可以是由其它金属材料(如铜、铝、金、镍、锡、银或金属混合物/合金)制成的球状体。

此外，在一个实施例中，球体的内核可由第一种材料制成，而外壳由第二种材料制成。例如，内核-外壳结构的球体可以是铜质内核，外壳由焊料制成。在一个实施例中，互连构件是在一种内核材料外面覆盖键合(bonding)材料，诸如可将热互连构件与接触焊盘机械键合到一起的焊料、金、银、环氧、或其它连接材料。

在实施例中，互连构件透过密封材料伸出。在一个实施例中，互连构件是被切去顶端的。例如，密封材料的上面一层(或上面一层的一部分)被从下IC封装体上移除，此过程中互连构件的顶部也被切除。用这种方式，互连构件得以外露，在封装体的外表面形成相对一致的互连接触焊盘的阵列。这些互连接触焊盘可用于与第二IC封装体进行互连。在一个实施例中，多个互连构件安装在IC晶粒的上表面。在另一实施例中，多个互连构件安装在封装体基片的上表面。

以下将详细描述本发明的示例性实施例。

互连接触焊盘的实施例

图5A-5D示出了根据本发明实施例的IC封装体示意图。图5A为FBGA封装体500切掉一部分后的透视图。在封装体500中，IC晶粒102由多个焊线114电连接到基片110上表面的导电体(例如迹线(trace)、键合手指等)。基片110上表面的导电体通过基片110(例如通过一个或多个导电和/或非导电层)电耦合到基片110下表面的焊球焊盘(solder ball pads)上。此外，基片110的上和/或下表面可能部分地被非导电材料(如防焊材料)覆盖，以防止上和/或下表面的所选择导电物发生短路等。基片110上表面与焊线114连接的导电体未被非导电材料覆盖。焊球108与焊球焊盘相连接，且与电路板(如印刷电路板(PBC)或印刷线路板，图5A-5D中未示出)相连。

如图5A所示，晶粒102的上表面具有多个接触焊盘502。图5B为FBGA封装体500切掉一部分后的透视图，可见互连构件508。在图5B中，互连构件508贴装在相应的接触焊盘502上。在一个实施例中，晶粒102可能有任意数量的接触焊盘502，每一个都用于连接一个互连构件508。接触焊盘502电连接于晶粒102的电信号，包括输入/输出信号、电源信号、接地信号等。密封材料512将封装体500密封起来。在图5B-5D所示的实施例中，互连构件508完全被密封材料512覆盖。密封材料512可以是用于IC封装的任意类型的密封材料，如本文中其它部分所描述或已知的密封材料包括环氧、塑封混合物等。

图5C和5D分别示出了FBGA封装体550切掉一部分后的透视图和FBGA封装体550的透视图。除了密封材料512未将互连构件508的上表面504密封住之外，封装体550与封装体500相似。在一个实施例中，密封材料512的上面一层被移除以使互连构件508的上表面504外露。在该实施例中，互连构件508的顶部被切掉，以形成平坦外露的互连构件508表面504，并且表面504与密封材料512的上表面平齐。表面504也可称为“电接触焊盘”或“互连接触焊盘”。封装体550的外露表面504可使封装体550外的器件电连接(例如信号、接地或电源)到晶粒102。有各种方法可将嵌在封装体密封材料内的球状体截去顶部(truncate)，包括下面将讨论的方法。图5D示出了完整封装体550的外观图。在密封材料512的外表面可见互连接触焊盘504。

在一个实施例中，封装体550的外露表面504可用于封装体-封装体的电互连，以形成堆叠的IC封装。包括IC封装体、电感、电容、电阻、三极管、二极管等在内的许多电子元器件都能够通过表面(接触焊盘)504电连接到封装体550。

在一个实施例中，互连构件508被截去顶部。可使用各种工艺在移除一层密封材料512的同时截去互连构件508的顶部，诸如打磨(grinding)、刳刨(routing)、其它表面加工方法和化学刻蚀工艺。

图6A-6C是根据本发明实施例的IC封装体。图6A所示的封装体600中，互连构件508贴装在晶粒102的上表面。密封材料512将基片110的上表面、晶粒102和焊线114密封住。此外，互连构件508被密封材料512完全密封。图6B示出了封装体650，其中密封材料512的顶层被移除，且互连构件508的顶部也被截掉。从而在密封材料512的上表面形成表面(互连接触焊盘)504。

图6C示出了封装体660，其中密封材料512的上面一层662只被部分移除，在密封材料512中形成了一个凹腔(cavity)664。在封装体660中，凹腔664在密封材料512的上表面的中部形成，在密封材料512中互连构件508的顶部所处的区域。由于凹腔664的形成，互连构件508被截去顶部(顶部被移除)。互连构件508的顶部被截掉使得在凹腔664内，密封材料512的表面上形成表面(互连接触焊盘)504。

在另一实施例中，密封材料512中，在互连构件508上面可以形成任意数量的凹腔664，以使表面504外露。

图6D示出了根据本发明实施例的封装体670。在封装体670中，多个互连构件508安装到基片110上表面602的导电体604(例如接触焊盘、键合手指、迹线等)上。互连构件508被截去顶部(顶部被移除)。互连构件508的顶部被截掉使得密封材料512的表面上形成表面(互连接触焊盘)504。在一种配置中，互连构件508可在基片110上表面602上布置成一定的形状，包括规则阵列、在上表面602的晶粒102周围形成一圈或多圈互连构件508，或互连构件508的任意不规则配置，也就是说上表面602上可按需要布置任意数量的互连构件508。例如，如图6所示，上表面602上晶粒102的左侧有一个互连构件508，而右侧有两个互连构件508。

IC封装体堆叠实施例

图7A-7D所示为堆叠式FBGA封装的实施例。图7A所示的堆叠式IC封装体700包括安装在第一IC封装体740上的第二封装体730。第二封装体730的结构与图3B所示的封装体300相似。第一封装体740的结构与图6B所示的封装体650相似。第二封装体730基片110下表面上的焊球108，在第一封装体740密封材料112上表面702处，与多个互连构件508电连接。具体地说，焊球108贴装在互连构件508的表面504上。

在图7A所示的实施例中，第二封装体730上的每一个焊球108都连接到第一封装体740上相应的互连构件508上。如图7B-7C所示，在实施例中，第二封装体730上的焊球108无需全部与互连构件508电连接。例如，在图7B中，焊球708未与互连构件508电连接，而焊球108与互连构件508电连接。在图7B中，焊球708是第二封装体730下表面704的焊球阵列中外围的焊球。焊球108是第二封装体730下表面704的焊球阵列中内部的焊球。例如，焊球708可围成环绕焊球108的一圈或多圈焊球。图7C中，第二封装体730下表面704的焊球708和焊球108之间有一个没安装焊球的环形间隔区706(即少一圈或多圈焊球)。

在一个实施例中，焊球708能够接入第二封装体730晶粒102的测试信号，以对第二封装体730进行测试。在另一实施例中，焊球708通过与第一封装体740的密封材料512上表面702相接触，在第二封装体730的外围区域为位于第一封装体740上面的第二封装体730提供机械支撑。在又一实施例中，焊球708的设置没有特殊目的或组合目的。

如上所述，在实施例中，第一和第二封装体740和730可以是相同尺寸和/或结构，也可以是不同尺寸和/或结构。例如，图7D所示的实施例中，第二封装体730的尺寸小于第一封装体740的尺寸(例如，第二封装体730基片110的面积小于第一封装体740基片的面积)。在一个实施例中，第二封装体730的基片110宽度(和/或面积)等于或小于第一封装体740晶粒102的宽度(和/或面积)。

如本文中所描述，在一实施例中，密封材料512中有一凹腔664。例如，图8A-8B示出堆叠式IC封装体800的实施例，包括安装在第一FBGA封装体840上的第二FBGA封装体830。图8A中，第一封装体840的密封材料512中有一凹腔664。互连构件508具有露出凹腔664底面802的表面504。第二封装体830下表面704上的焊球108在表面504处与互连构件508电连接。

在图8B所示的实施例中，第二封装体830完全位于凹腔664内。在另一实施例中，如图8A所示，第二封装体830只有焊球部分或全部位于凹腔664内。第二封装体830的任意部分可以部分或全部位于凹腔664内。

此外，图8B所示的实施例中，第一封装体840的晶粒102的尺寸比凹腔664大。这种尺寸配合使第二封装体830与第一封装体840的晶粒102靠的很近，允许采用很短的互连构件508，因而信号路径短，同时使得第一封装体840的焊线114保持在密封材料512中以得到保护。另一个好处在于堆叠式封装体850的总体高度可以降低。

互连构件508不限于将第一IC封装体的晶粒电连接到第二IC封装体基片的下表面。例如，图9A所示的堆叠式IC封装体900中，第二封装体930安装在第一封装体940上面。第一封装体940与图6D所示的封装体670相似。在堆叠式IC封装体900中，第一组互连构件508连接在第一封装体940的晶粒102与第二封装体930的焊球108之间，第二组互连构件508电连接在第一封装体940基片110上表面902与第二封装体930的焊球108之间。这样，如图9A所示，互连构件508可安装在基片110上表面902的导电体904(例如接触焊盘、键合手指、迹线等)上，以透过密封材料512连接至第二封装体930的焊球108。

图9B是根据本发明一实施例的堆叠式IC封装体950的示意图。封装体950包括安装在第一封装体970上的第二封装体960。除了第一封装体970的晶粒102与第二封装体960的焊球108之间没有互连构件外，第一封装体970与图9A中的封装体940相似，第二封装体960与图9A中的第二封装体930相似。图9B中，互连构件508安装在基片110上表面902的导电体904(例如接触焊盘、键合手指、迹线等)上，以透过密封材料512连接至第二封装体960的焊球108。

上述实施例不限于FBGA封装或类似的IC封装。本领域的技术人员应当知晓，本发明的实施例可以应用到当前或将来的许多IC封装结构中或结构组合中。

堆叠式IC封装制造工艺实施例

图10、11A-11H所示为制造堆叠式IC封装的相关实施例。虽然图11A-11H所示的IC封装是BGA封装，此处所描述的制造工艺示例也可应用于当前或将来的其它IC封装结构和技术。

图10示出了堆叠式IC封装制造工艺的流程图1000。流程图1000结合图11A-11H进行描述，图11A-11H中示出了各装配阶段的FBGA封装体的示意图。流程图1000从步骤1002-1012，形成带有多个互连接触焊盘的第一IC封装体。步骤1014将第二IC封装体堆叠到第一IC封装体上，形成堆叠式IC封装体。需要注意的是，流程图1000的步骤不一定非得按照图中所示的顺序进行。以下对流程图1000进行详细描述。

在步骤1002中，将晶粒安装到基片上。例如，使用晶粒粘合材料106将晶粒102贴装到基片110上，如图11A所示。例如，晶粒粘合材料106可以是传统的晶粒粘合材料，如环氧和/或薄膜粘胶。

在步骤1004中，将一个或多个封装体互连构件安装到IC晶粒的上表面。例如，如图11B所示，多个互连构件508被安装到晶粒102上。在一个实施例中，互连构件508被安装到IC晶粒上表面的接触焊盘502上，如图5A所示。在另一实施例中，互连构件508也可连接到基片110的上表面902，如图9A和9B所示。

在步骤1006，用焊线将IC晶粒与基片连接起来。例如，如图11C所示，通过焊线键合工艺用焊线114将IC晶粒102连接到基片110。

在步骤1008，加注密封材料。例如，如图11D所示，密封材料512被加注到基片110的上表面902，以将晶粒102、焊线114和互连构件508密封起来。

在步骤1010中，至少将密封材料512的上面一层移除一部分。在一个实施例中，互连构件508被截去顶部，其中互连构件508的顶部与密封材料512上面一层中的部分或全部一起移除。步骤1010a和1010b为实施步骤1010的两个示例性选择方式。例如，在可选步骤1010a中，移除完整一层密封材料512。如图11E所示，采用打磨工具1102将密封材料512上面一层打磨掉，以截去并外露互连构件508的顶部。在可选步骤1010b中，在密封材料512中形成一个凹腔。例如，如图11F所示，采用刳刨(routing)工具1104在密封材料512的上面一层662中刳刨出一凹腔664，以截去并外露互连构件508的顶部。在步骤1010中，也可以采用其它的材料移除方法，诸如化学、机械或激光加工方法，以移除部分密封材料512从而截去并外露互连构件508的顶部。作为另一选择，也可以采用模塑方法在密封材料512中形成凹腔664，如在向基片110上加注密封材料512时形成。

在步骤1012中，将焊球安装到基片下表面。例如，如图11G所示，焊球108在基片110下表面1110上形成。焊球可采用传统的球安装方法进行安装。图11G示出了第一封装1180，其是通过步骤1002-1012产生的。

在步骤1014中，将第二IC封装体安装到上述所形成的第一封装体上。例如，如图11H所示，第二IC封装体1130安装在第一IC封装体1180上。第二IC封装体1130下表面704的焊球108贴装到互连构件508上，如通过回流焊、导电粘胶和/或其它方式。

在另一实施例中，第二IC封装体1130上面安装有互连构件508，且另一个IC封装体可安装到第二IC封装体上。这一过程可以重复进行，以堆叠成所期望层数的多层封装体。

如上所述，流程图1000中的步骤可以不同的顺序进行。例如在另一实施例中，焊线键合工序(例如步骤1006)可以在将互连构件贴装到晶粒上(例如步骤1004)之前进行。再有，例如将焊球安装到第一封装体这一步骤(例如步骤1012)可以在将第二封装体安装到第一封装体(例如步骤1014)进行。本领域技术人员从本发明的教导中可知，流程图1000的步骤可以各种方式改变。

对于上述实施例，焊球只是作为封装互连构件的一个实例。也可以采用其它导电材料或结构在塑封顶部(mold top)形成封装体-封装体的互连接触结构，这是通过穿过密封材料延伸区域阵列封装体(area array package，如BGA、LGA、PGA等)基片顶部的电接触件来实现的，在塑封上表面(mold top surface)露出电接触端子。例如可将金属导电柱贴装在基片上面的接触焊盘上并露出塑封顶部表面。

结束语

本发明是通过一些实施例进行描述的，应当理解，其目的仅在于举例说明，而没有限制性。本领域的技术人员知悉，在不脱离本发明的精神和范围情况下，在形式上和细节上还可做各种改变。因此，本发明的保护范围不应当仅局限于以上描述的任一实施例，而应该依照权利要求及其等同来限定。