[發明專利]多芯片封裝結構、變換器模塊及封裝方法

有效

• 申請號: 201210107640.3
• 申請日: 2012-04-13
• 公開（公告）號: CN102709282A
• 公開（公告）日: 2012-10-03
• 發明（設計）人: 蔣航
• 申請（專利權）人: 成都芯源系統有限公司
• 主分類號: H01L25/16
• 分類號: H01L25/16;H01L23/31;H01L23/495;H01L21/60
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• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明大體涉及半導體器件，具體涉及一種多芯片封裝結構，采用該堆疊式芯片封裝結構的變換器模塊，以及相應的封裝方法。?

背景技術

隨著近年來消費類電子產品市場對可攜式電子產品小型化、便攜化的需求迅速增長，對集成電路IC的封裝結構提出了新的要求。小型化、多功能化的電子可攜式產品成為消費市場的主流。為了達到上述需求，在集成電路工藝進步的推動下，在封裝領域出現了如三維（3D）封裝技術等新技術。三維封裝技術是將多個具有獨立功能的芯片相互重疊放置并集成于同一個封裝中。集成在同一封裝中的芯片可以是中央處理器（CPU）、現場可編程邏輯門陣列（FPGA）、射頻（RF）芯片、存儲器、功率器件等。和將芯片平面置放的二維封裝技術相比，三維封裝技術將芯片堆疊在更為緊湊的空間里，縮小了器件尺寸，提高了硅片效率，具有更短的延遲時間，產生的噪聲更小。從速度方面，三維封裝技術具有更快的轉換速度。此外，三維封裝技術具有更小的電容、電感等寄生參數。?

圖1為現有的堆疊式三維芯片封裝結構100的剖視圖。封裝結構100例如可以是球柵陣列（BGA）封裝。以一個功率電源系統為例，該堆疊式三維芯片封裝結構100包括用作控制電路的第一芯片101，用作功率分立器件的第二芯片102和用作功率分立器件的第三芯片103。第一芯片101堆疊在第二芯片102上，第二芯片102堆疊在第三芯片103上。第三芯片的下表面附著在基底112的上表面。位于基底112下表面的錫球113用來將封裝100固定在印制電路板（PCB）上，并為基底至印制電路板提供電氣連接及散熱通道。?

第一芯片101與基底112之間，第二芯片102與基底112之間，以及第三芯片103與基底112之間的電耦接通過鍵合線111來實現。鍵合線111的一端電耦接到芯片101、102及103的接觸焊盤115上，鍵合線111的另一端電耦接到基底112上。此外，芯片之間的電耦接也可以通過鍵合線111來實現（未示出）。?

然而鍵合線的使用帶來了一系列的弊端。首先，芯片之外需要留出額外的空間給鍵合線，基底也要留出接觸焊盤的位置，從而增大了封裝的表面積，不利于集成電路的進一步小型化。其次，芯片103要有比芯片102更大的平面面積，以露出芯片103上表面的部分區域來配置和鍵合線電耦接的接觸焊盤。同理，芯片102要有比芯片101更大的平面面積，以露出芯片102上表面的部分區域來配置和鍵合線電耦接的接觸焊盤。對芯片的平面面積的限制，使得3D技術很難廣泛推廣應用。再次，鍵合線通常很細很長，阻抗偏大，能耗也偏大，同時鍵合線上的電感電容等寄生參數具有不可預料性。而當芯片封裝結構100應用于大功率電源系統時，制作有大功率分立器件的芯片需要有較高的載流能力，連接阻抗應盡量小。最后，鍵合線一般是金線，從而大大提高了成本。?

發明內容

為了解決前面描述的一個問題或者多個問題，本發明提出一種尺寸緊湊、低成本的多芯片封裝結構。?

根據本發明一實施例的堆疊式芯片封裝結構，包括引線框架以及垂直堆疊在一起的第一倒裝芯片、第二倒裝芯片、第三倒裝芯片。其中第一倒裝芯片通過焊料凸塊粘貼并電耦接至引線框架的下表面，第二倒裝芯片通過焊料凸塊粘貼并電耦接至第一倒裝芯片，第三倒裝芯片通過焊料凸塊粘貼并電耦接至引線框架的上表面。?

在一個實施例中，第一倒裝芯片包括金屬層，第二倒裝芯片通過第一倒裝芯片的金屬層電氣連接到引線框架，第二倒裝芯片通過第一倒裝芯片的金屬層電氣連接到第三倒裝芯片。?

在一個實施例中，引線框架包括第一引腳，第二引腳，第三引腳以及第四引腳，第一倒裝芯片包括第一端子，第二端子，以及控制端子，其中第一端子通過焊料凸塊電耦接至引線框架的第一引腳，第二端子通過焊料凸塊電耦接至引線框架的第二引腳，第三倒裝芯片包括第一端子，第二端子，以及控制端子，其中第一端子通過焊料凸塊電耦接至引線框架的第一引腳，第二端子通過焊料凸塊電耦接至引線框架的第三引腳，第二倒裝芯片包括第一輸出端子和第二輸出端子，其中第一輸出端子通過焊料凸塊電耦接至第一倒裝芯片的控制端子，第二輸出端子依次通過第一倒裝芯片和第二倒裝芯片之間的焊料凸塊、第一倒裝芯片的金屬層、第一倒裝芯片和引線框架的第四引腳之間的焊料凸塊、以及引線框架的第四引腳和第三倒裝芯片之間的焊料凸塊電耦接至第三倒裝芯片的控制端子，引線框架還包括第五引腳，第二倒裝芯片進一步包括輸入端子，其中第二倒裝芯片的輸入端子依次通過第一倒裝芯片和第二倒裝芯片之間的焊料凸塊、第一倒裝芯片的金屬層、第一倒裝芯片和引線框架第五引腳之間的焊料凸塊電耦接至引線框架的第五引腳。?