[發(fā)明專利]疊層芯片封裝及其制造方法和系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200710181659.1
• 申請日: 2007-10-22
• 公開（公告）號: CN101170106A
• 公開（公告）日: 2008-04-30
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 勞伊德·A.·沃斯;弗蘭西斯科·普雷達
• 申請（專利權(quán)）人: 國際商業(yè)機器公司
• 主分類號: H01L25/00
• 分類號: H01L25/00;H01L25/065;H01L23/498;H01L21/60;G06F17/50
• 代理公司: 中國國際貿(mào)易促進委員會專利商標事務(wù)所
• 代理人: 李穎

技術(shù)領(lǐng)域

本申請一般涉及一種改進的封裝設(shè)計配置。更具體地說，本申請涉及用于在疊層封裝中的多層上連續(xù)地參考信號的方法和設(shè)備。

背景技術(shù)

小片(die)是包含器件的功能組件的未封裝的硅片。在此處“小片”也指“芯片”，是包含集成電路的硅片的正式術(shù)語。封裝是一種外殼，芯片進入其中以便插入或焊接到印制電路板上。封裝提供到引腳的電接線和連接。一個蓋子覆蓋芯片并與封裝粘合。

本發(fā)明的示例性方面涉及一種改進的封裝設(shè)計配置，其具有用于經(jīng)過疊層封裝的多層傳送的信號的連續(xù)參考電壓。接著是有關(guān)疊層封裝的討論，以便為本發(fā)明的示例性方面提供上下文；然而，在此處說明的例證性的實施例不應局限于任何特定的封裝類型。

芯片是使用例如，焊接、可控坍塌芯片連接、或引線粘合而粘合到封裝的。在相關(guān)技術(shù)領(lǐng)域中已公知其它封裝配置，例如倒裝。創(chuàng)建用于芯片的支架對于未啟動的那些似乎是微不足道的，但對尺寸縮小而復雜性增大的芯片提供越來越多的輸入/輸出(I/O)互聯(lián)的能力是經(jīng)常存在的問題。

普通芯片封裝是雙列直插式封裝(DIP)。DIP是矩形芯片外殼，其兩個長度側(cè)具有引線(引腳)。小電線將芯片粘合至金屬引線，所述引線纏繞在插入插座或焊接在電路板上的蜘蛛狀的腳上。陶瓷雙列直插式封裝(CDIP)是由陶瓷材料制成的一種陶瓷DIP。CDIP封裝是由陶瓷材料制成的，并且通常使用通過銅焊附接到兩側(cè)的鍍金引線、以及使用金屬密封物粘合到封裝的金屬蓋。CERDIP使用陶瓷蓋，該陶瓷蓋使用玻璃密封物粘合到封裝。塑料有引線芯片載體(PLCC)封裝是塑料的、通常為方形的、在四周包含引線的表面設(shè)置芯片封裝。引線(引腳)向下和后延伸到外殼的小缺口的下面和里面。陶瓷四邊引腳(CERQUAD)封裝是基本為方形的、陶瓷的、表面設(shè)置芯片封裝。CERQUAD封裝使用陶瓷蓋，該陶瓷蓋使用玻璃密封物粘合到封裝。CERQUAD封裝在四邊上具有引腳，該引腳像PLCC封裝的引腳一樣纏繞在下面。

倒裝式塑料球柵陣列(FlxI/OTM或FCPBGA)使用多層有機襯底方案。FCPBGA的出現(xiàn)允許電路設(shè)計者將信號I/O設(shè)置于芯片的任何位置。這種方法也被稱為面積陣列I/O或芯(core)I/O。芯片的活性表面上的焊接凸塊用于連接襯底。使芯片翻轉(zhuǎn)、面向下、并且將凸塊焊接到封裝的表面。向板提供低電感的電路的同時，封裝上的焊接球的陣列固定到主電路板上。“FlxI/OTM”是LSI?Logic公司在美國、其它國家、或者兩者的商標。

接點柵格陣列(LGA)是在封裝底部包含端頭的封裝。曝光的封裝必須安裝到印制電路板上，必須進行適當?shù)倪B接以使裝置恰當?shù)毓ぷ鳌Ｊ褂媒狱c柵格陣列封裝和其它表面安裝連接器的一個主要原因是為了添加在印制電路板的區(qū)域內(nèi)進行連接的引腳的數(shù)量。在少量的空間內(nèi)具有更多引腳使得用戶可添加芯片與印制電路板之間的電連接的數(shù)量。另外，LGA提供了從引腳到板上的連接點的更短的距離。這有助于通過減少引線的電感和電容來保證信號的清晰和質(zhì)量。使用球柵陣列(BGA)技術(shù)，焊球用于進行從芯片到板的封裝面積分布連接。BGA提供提高的電氣性能水平。另外，這些產(chǎn)品公知為比引腳和插座轉(zhuǎn)接器更耐熱。本領(lǐng)域的技術(shù)人員還知道其它封裝類型。

封裝由被絕緣層分離的多個導電層組成。導電層承載著參考源電壓、地電壓或由芯片提供的信號。需要使信號平面在封裝中位于封裝中的源電壓(VDD)平面和地(GND)平面之間，以提供參考電壓和對來自芯片并在封裝中傳輸?shù)男盘柕钠帘巍Ｃ總€信號通道都是閉合電路的一部分。如果信號很強，則將其提高到源電壓，并且電流必須傳輸?shù)降孛妗Ｈ绻盘柡苋酰瑒t將其降低至地面，并且電流必須從電源傳輸?shù)降仉娢弧Ｔ谌我磺闆r下，信號都必須具有回路(return?path)。

當信號在信號平面?zhèn)魉蜁r，該信號理想地在附近具有回路、參考電壓。在附近沒有參考電壓，信號將找到其它回路。其它回路可具有不同阻抗，其將使信號失真，因為阻抗的不同改變了在端部被反射的信號的量。

必須形成閉合電路的整個信號通道可被看作諸如導體對的傳輸線。當信號沿導體對傳播時，每個新的截面像小的集總電路元件一樣以電方式工作。在其被稱為無損模型的最簡單的形式中，傳輸線的等效電路具有電感和電容。這些元件沿傳輸線的長度均勻地分布。

附近沒有參考電壓，必須形成閉合電路的信號通道類似有損耗傳輸線模型，其中電路的截面是不均勻的。閉合電路的某些截面可能具有添加的阻抗。使用有損耗傳輸線模型，存在來自特性阻抗的變化的反射，該反射使被傳輸?shù)男盘栕儾睢?/p>