[發(fā)明專利]窗式球柵陣列封裝結(jié)構(gòu)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210099860.6
• 申請日: 2012-04-06
• 公開（公告）號: CN103367340A
• 公開（公告）日: 2013-10-23
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 陳逸男;徐文吉;葉紹文;劉獻文
• 申請（專利權(quán)）人: 南亞科技股份有限公司
• 主分類號: H01L25/065
• 分類號: H01L25/065;H01L23/488
• 代理公司: 深圳新創(chuàng)友知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 44223
• 代理人: 江耀純

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及封裝結(jié)構(gòu)，特別是涉及一種背對背雙層窗式球柵陣列(wBGA)封裝結(jié)構(gòu)，其具有特殊的接合墊與接合線設(shè)置，以避免沖線問題。

背景技術(shù)

為了要在有限的面積中達到更高的存儲容量，動態(tài)隨機存取存儲器(Dynamic?Random?Access?Memory，DRAM)架構(gòu)開始朝向立體的堆疊式封裝技術(shù)(3D?stacked?package)發(fā)展，此封裝技術(shù)的原理在于將多個互連的存取芯片(die)堆疊在一單一的封裝載體上，如此將可在同樣的面積范圍內(nèi)達到數(shù)倍的儲存容量。

在封裝結(jié)構(gòu)中，芯片的輸出入端(I/O)須與外部的封裝體電性互連，其多是通過打線接合(wire?bonding)方式將芯片上的接合墊(pad)與封裝載板上的接合指(finger)電性連接。在打線接合后，封裝結(jié)構(gòu)中尚須進行一模封工藝以填入模封材料，使得內(nèi)部的芯片與外部隔絕。上述模封材料會受到固化以將封裝結(jié)構(gòu)的裸露部位(如芯片的有源區(qū)域、接合線等)全部密封，使其不受外界的影響。對于球柵陣列(Ball?Grid?Array，BGA)封裝技術(shù)來說，完成封裝工序的整個封裝結(jié)構(gòu)之后會通過其底面呈陣列排列的焊錫凸塊(或稱為錫球)來與一外部裝置(如一電路板)電性連接。

結(jié)合上述球柵陣列封裝技術(shù)與堆疊式封裝技術(shù)的概念，具有焊錫凸塊的封裝載板上可同時堆疊設(shè)置雙層的內(nèi)存芯片，以達到更高的存儲容量。對此種雙層芯片封裝結(jié)構(gòu)來說，目前業(yè)界有多種作法兩來將雙層內(nèi)存芯片電性連接至球柵陣列的封裝載板上，如最原始的雙層球柵陣列封裝架構(gòu)(D2-BGA)，其雙層芯片都在封裝載板的正面進行打線接合動作；雙層窗式球柵陣列封裝架構(gòu)(D2-wBGA)，其一芯片在封裝載板正面進行打線接合動作，另一芯片則經(jīng)由封裝載板的一狹窗開口在底面進行打線接合動作；封裝體疊層架構(gòu)(Package?on?Package，POP)，其將兩芯片分別設(shè)在兩個別的封裝載板上，再通過焊錫凸塊連結(jié)兩封裝載板；重布層(Redistribution?Layer，RDL)封裝架構(gòu)，通過重布層的設(shè)計來配布連接兩芯片與封裝載板。在上述各種封裝技術(shù)中，雙層窗式球柵陣列封裝架構(gòu)(D2-wBGA)具有工序簡單且制造成本低的優(yōu)勢，其僅需在封裝載板上多形成一狹窗開口供以下層芯片與封裝載板之間的連接，不需設(shè)置額外的載板或設(shè)計重布層即可構(gòu)成良好的雙層球柵陣列封裝架構(gòu)，是為一具競爭力的封裝技術(shù)。

現(xiàn)在請同時參照圖1與圖2，其分別繪示出背景技術(shù)中一傳統(tǒng)的雙層球柵陣列封裝架構(gòu)的頂視圖以及以圖1中剖面線A-A’所作的橫斷面視圖。在傳統(tǒng)的雙層球柵陣列封裝架構(gòu)中，雙層芯片110，120會成設(shè)計成其上的接合墊112，122會與封裝載板100的狹窗開口102呈平行設(shè)置。如此，雙層芯片的接合墊112，122與封裝載板正反面的接合指104a，104b之間所連接的接合線150，152也會分別在封裝載板的正反面上呈交替的平行分布態(tài)樣。然而，也因為上述的平行接合線設(shè)計，傳統(tǒng)的雙層球柵陣列封裝架構(gòu)容易受到后續(xù)模封工序的影響。如圖2所示，封裝結(jié)構(gòu)中的上層芯片120由于堆疊之故，其接合線150一定會具有較長的長度，使其容易受到模封工序中垂直流向的模流F影響而彎曲，甚至脫落斷路。再加上現(xiàn)今DRAM結(jié)構(gòu)的容量不斷往上提升，單位封裝面積中所會布設(shè)的接合線之間的間距越來越小，故此，受模流彎曲的接合線容易彼此碰觸，造成短路失效。

另一方面，若將模流F方向設(shè)計成與接合線的方向平行，此舉雖然可以避免接合線受到模流沖擊，但行經(jīng)封裝載板的狹窗開口102的模流卻會因為模流填充路徑過短的因故而有填充不均或是排氣不全等問題，其易在封裝體中形成氣孔，進而導(dǎo)致后續(xù)可靠度測試時產(chǎn)生爆米花現(xiàn)象而脫層失效。

對于上述沖線問題，目前業(yè)界一般仍采用接合線與模流方向垂直的固有設(shè)計，配合在打線接合工序后先進行一點膠步驟，以膠體包埋所形成的接合線，如圖2中所示的膠體130，避免接合線在模封工序中移位或受到破壞，之后再進行模封工序在封裝結(jié)構(gòu)上覆蓋模封材料140，142。然而，此種作法必須要在封裝工序中額外加入點膠及烘烤兩道步驟，不但會增加材料及制造成本，也會延長工序的時間。此外，點膠步驟所點上的膠體本身具有重量及黏性，有壓垮及破壞所形成的接合線之虞。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于目前背景技術(shù)的作法都無法完美地解決雙層球柵陣列封裝架構(gòu)中模流沖線的問題，本發(fā)明的主要目的即在于提供一種新穎的雙層球柵陣列封裝架構(gòu)，其架構(gòu)中采用特殊的接合墊與接合線設(shè)計，可避免模封工序中的沖線問題，并同時維持良好的模封品質(zhì)。