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TW548810B - Multi-chip package - Google Patents

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TW548810B
TW548810B TW091111767A TW91111767A TW548810B TW 548810 B TW548810 B TW 548810B TW 091111767 A TW091111767 A TW 091111767A TW 91111767 A TW91111767 A TW 91111767A TW 548810 B TW548810 B TW 548810B
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TW
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chip
chip package
transparent substrate
substrate
conductive
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TW091111767A
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English (en)
Inventor
Yuan-Jen Chao
Original Assignee
Gigno Technology Co Ltd
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Publication date
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Description

548810
五、發明說明（1) 【發明領域】 基板種多晶片封裝’特別關於—種具透明 【習知技術】 當電子系統的功能日益強大，而其體積又不斷追求輕 薄短小時，習知的積體電路封裝（IC package )及印刷^ 路板(printed circuit board )組裝技術已經不能滿足 縮小體積的需求，因此，將更多複雜之功能整合 (integrate)在單一積體電路晶片（IC chip)中的趨勢 至為明顯。 然而，現在的積體電路製造技術針對不同功能之晶片 會有大不相同的製程，例如，邏輯積體電路（logic 1C) 與記憶體積體電路（memory 1C)的製程差異性極大，因 此不容易將邏輯積體電路與記憶體積體電路整合在同一曰 ^ 曰曰 片中，而又能同時使二積體電路發揮最佳功能，故將不同 晶片封裝在同一封裝體内的技術便因而產生，即所謂的多 晶片封裝（MCP， multi-chip package )。 承上所述，當多晶片封裝的技術發展到一定程度之 後，位於同一封裝體内之各晶片間的聯合功能已經可以視 為一系統’而此即稱為Sip (SyStem in package)。 目前’多晶片封裝有許多類型，且其製造方法也不盡 相同，以下列舉兩種多晶片封裝類型說明習知多晶片封裝 的結構及其缺點。
第5頁 548810 五、發明說明（2) 首先說明一種利用導線架（lead frame )來承載複數 個晶片的多晶片封裝，請參照圖i所示，習知的多晶片封 裝1包括一導線架u、至少二晶片13、複數個導電=15以 及一封膠體（m〇lding compound) 17。其中，各晶片η係 。又置於導線架1 1上，導電線1 5係分別接合（boding )各、 晶片1 3與導線架1 1之金屬線，而封膠體1 7係包覆導線架 u、各晶片13以及各導電線15。在多晶片封裝j中，各晶 片1 3之間係利用導線架丨丨中的金屬線來互相連接 曰曰 (interC0nnect )，亦即是，各晶片13係先透過導電線^ 接合至導線架11 ，然後經由導線架11之金屬線讓各晶片13 互相連接。然而，熟悉該項技術者都瞭解，製造習知多晶 片封裝1的製程與製造傳統之單晶片封裝的製程幾乎相 同，其中，導線架11受限於傳統的製造技術而無法具有極 細的圖案（fine pattern)，故其無法應用於連接具高腳 數（high pin - count)之晶片。另外，由於導線架η為單 層結構，所以其金屬線無法形成交叉的形式而限制了金屬 線所能提供之電路佈局（layout)的複雜度，因此，為解 決金屬線無法交叉的問題，只好再利用導電線跳接所欲短 路之金屬線，然而，如此一來便使得製程更加複雜，而且 還會增加所製得之多晶片封裝1的體積。 曰曰 其次說明一種利用BGA (球栅陣列式，bai 1 gr id Kray )基板來承載複數個晶片的多晶片封裝，請參照圖2 所示，另一習知多晶片封裝2包括一BGA基板21、至少一曰 片23、複數個導電線25以及一封膠體27。其中，BGA基板曰
548810 五、發明說明（3) 2 1的材質通常為樹脂性材料，而β G a基板21之上平面係形 成有複數個手指（finger)與内接腳（inner lead)， BGA基板21之下平面係形成有複數個錫球（s〇lder baU ) 211，各μ片23係设置於BGA基板21之上平面上，導電線25 係分別接合各晶片23與BGA基板21之各手指，而封膠體27 係包覆BGA基板21、各晶片23以及各導電線25。在多晶片 封裝2中，各晶片23之間係利用BGA基板21之手指與内接腳 來互相連接，亦即是，各晶片23係先透過導電線25接合至 BGA基板21之手指，然後經由與各手指相連接之内接腳讓 各晶片23互相連接，而各晶片23係經由手指、内接腳及錫 球與外部電性連接。凡熟悉該項技術者都瞭解，BGA基板 21係具有複數個導電層來形成内接腳，所以能夠於各晶片 23之，提供較複雜的電路以及極細的圖案，而且各晶片23 可以是以覆晶（fl ip-chip )方式設置於BGA基板上，所以 ，，減少、甚至於不需使用導電線25，進而可以簡化製造 多晶片封裝2的製程，並有效控制其體積。然而，B(jA基板 的成本較高，而且由於樹脂性材料之BGA基板21的埶膨脹 係數通常較以矽為材料之晶片23的熱膨脹係數為大，所以 當晶片23以覆晶方式設置於BGA基板21上時，所製得的 晶片封裝2的可靠度（reliabiHty )便會降低。 此外，由於BGA基板21的絕緣性有限，所以BGA基板21 之手指與内接腳於傳輸高頻信號時，便會因為所產生的寄 生電f及寄生漏電電阻導致高頻信號的衰減。 综上所述，由於習知的多晶片封裝通常是利用導線架 548810
=疋基板來承載複數個晶片及提供連接各晶片之電 ^乂 ί知的多晶片封裝不是無法提供極細的圖宰^ 7導：架時卜就是需要較高的成本（使用 案(使 ;Ϊ=?/因寄生電容及寄生漏電電阻而衰1以 問顯。田、μ，土板之熱膨脹係數不同引起的可靠度降低等 如何提供一種能夠解決上述使用導線架或是
ΓΛ 多晶片封裝的問題，實乃當前多晶片封裝技V 的重要課題之一。 彳衣孜術 【發明 針 細圖案 本 因寄生 本 膨脹係 為 板、至 中，透 (elec 晶片係 統，且 接，以 概要】 對上述 的多晶 發明之 電容及 發明之 數不同 達上述 少二晶 明基板 t r ica 1 設置於 該等連 便電路 問題’本發明之目的 片封裝。 另一目的為提供一種 寄生漏電電阻而衰減 又一目的為提供一種 所導致之可靠度降低 目的，依本發明之多 片、複數個連接端以 上至少佈設有一作為 inter-connection 〕 透明基板上並與導電 接端係經由複數個導 系統能夠透過該等導 為提供一種能夠提供極 能夠有效降低高頻信號 之現象的多晶片封裝。 月&夠避免因内部材料熱 的多晶片封褒。 晶片封裝包括一透明基 及一封膠體。在本發明 電性相互連接 用之導電層，而該等 層共同構成一電路系 電線與電路系統電性連 電線及該等連接端與外
第8頁 548810 一、發明說明（5) "一^ " ---- 部電性連接，而封膠體係至少包覆該等 由於依本發明之多晶片封裝係利用1美 片，而透明基板可以是玻璃基板， ^ 承栽該 於透……=基所以能夠應用目前 等晶片 的製造技術於透明基板上形成極二圖案應用目. 透明基板，尤其是玻璃基板，可以接 _ ’另外’ 低的介電常數，以降低高頻信號因寄；電d:=與極 陴而衰減之現象’而且玻璃基板材料與半導體晶片材：： 熱膨脹係數接近，故能夠避免因多晶片封敍= 脹係數不同所導致之可靠度降低。 4材抖熱膨 【較 晶片 明。 至少 技術 線接 包括 導電 一破 311 佳實施例之詳細說明】 ::將ΪΪ相關圖式’說明依本發明較佳實施例之多 ，、，，、相同的兀件將以相同的參照符號加以說 透明基板、 依本發明較佳實施例之多晶片封裝包括 二晶片、複數個連接端以及一封膠體。 在本發明中，各晶片可以利用導電線接合技術、覆晶 或其他封裝技術設置於透明基板上，以下分別以導^ 合技術及覆晶技術為例說明。 請參照圖3所示，依本發明較佳實施例之多晶片封裝3 一透明基板31、二晶片33、複數個連接端35、複數個 線3 7以及一封膠體39。在本實施例中，透明基板“為 璃基板，而且透明基板31之上平面形成一導電層 其係佈設有所需之電路佈局之電路圖案。由於9透明
548810 五、發明說明（6) 基板3 1的材質為玻璃，所以能夠應用目前的技術來形成極 細的圖案，亦即是導電層3 11可以具有極細之電路圖案。 凡熟悉該項技術者應該瞭解，於習知的導線架式封裝中， 導線架所能夠提供的最小線寬通常在1 〇 〇 # m以上；於習知 的BGA基板式封裝中，bga基板所能夠提供的最小線寬通常 在3 0 /z m以上；而於本實施例之多晶片封裝3中，玻璃基板 上所提供的最小線寬能夠利用目前的製造技術達到3 μ m， 甚至於1 # m。在本實施例中，導電層311的材料可以是金 屬或是合金等具導電性的物質。 另外’利用目前的製造技術能夠於玻璃基板上形成複 數層導電層（multi - layer metal pattern)(圖中未顯 示）’其係於各導電層之間分別形成一絕緣層，例如氮化 矽（Silicon Nitride)、氧化矽（Silicon Oxide)等， 並且於各絕緣層形成複數個開孔，因此，各導電層能夠透 過該等開孔互相連接，於是便能夠得到更複雜的電路佈 局，以便製造出功能強大之S IP的多晶片封裝。 承上所述’在透明基板3 1的下側可以更形成有一塾部 (pad )，用以承載透明基板31 (圖中未顯示）。 該等晶片3 3係利用黏膠黏置於透明基板3 ^上，而各晶 片3 3係分別透過導電線3 7電性連接至透明基板3 1之導電層 311，因此，各晶片33便能夠藉由導電層311的電路佈局互 相連接並傳輪訊號’以便由晶片3 3與導電層3 11共同構成 所需之電路系統，進而發揮出所需之電路系統的強大功 能。其中’各晶片3 3分別可以是邏輯積體電路元件、記憶
第10頁 548810 五、發明說明（7) 體積體電路元件、或是光電積體電路元件，如光二極體 (photo diode ) 〇 該等連接端35可以是位於透明基板31周圍，且透過複 數個導電線37與透明基板31之導電層3U電性連接，因 此’各晶片33便能夠透過導電層3U的電路及該等連接端 35與外部電性連接以傳輪訊號。另外，如圖3所示，各晶 片33亦可依連接之需求，直接透過該等導電線37與該等連 接端35作電性連接，因此，各晶片33便能夠透過導電線37 及該等連接端35與外部電性連接。在本實施例中，連接 35可以疋習知的手指（f inger )或是接腳（丨等。 如上所述，依本發明較佳實施例之多晶片封裝3為一 ^立^力月b強大的系統，其功能係取決於所使用之各晶片 ΠΓ過該等連接端’多晶片封裝3能夠接收“ :二卜=?行邏輯運算或儲存資料，J能夠輸出訊號 以供外界其他系統或設備使用。 導電用封膠製程所形成，以便至少包覆該等 ==連貫 多曰=參^圖4所示’依本發明另一較佳實施例之 夕日日片封裝4包括一透明基板 日 1 !7 端45、複數個導電線47以及板一1 一^片43、複數個連接 透明基板41之上平面形二：：體9。在本實施例中’ 電性相互連接之電路係 a ，八係佈设有所需 之說明係如前述之透明A板，圖案。有關於透明基板41 土板31 (如圖3所示），故此不再 548810 五、發明說明（8) -—> 闡述。 該等晶片43係利用目前常見之覆晶方式以異方性導電 膜（ACF’ Anisotropic Conducting Film)黏置於透明基 板41上’即各晶片43之銲墊分別直接與透明基板41之導^ 層4 11電性連接，目此，各晶片43便能夠透過導電層4 11的 電路佈局互相電性連接並傳輸訊號，以便由晶片43與導電 層4 11 /、同a構成所需之電路系統，進而發揮出所需之系統 的強f力肖b其中，各晶片43分別可以是邏輯積體電路元 件、a己憶體積體電路元件、或是光電積體電路元件，如 二極體。 疋 該等連接端45可以是位於透明基板41周圍，且藉由複 數個導電線47與透明基板41之導電層411電性連接，因 此，各晶片43便能夠透過導電層411的電路及該等連接端 45與外部電性連接並交換訊號。在本實施例中，連接端α 可以是習知的手指（finger )或是接腳（lead )等。 封膠體49係利用封膠製程所形成，以便至少包覆該等 導電線47。在本實施例中，封膠體49係包覆透明基板、 晶片43、部分之連接端45及導電線47。 如上所述，依本發明之多晶片封裝係於透明基板，如 玻璃基板，上形成導電層（甚至是複數個導電層），而從 在玻璃基板上形成導電層的技術已經應用於產業的成功範 例看來，依目前的，術已經能夠在玻璃基板上形成極細圖 案，且其線寬能夠遠小於BGA基板所提供的30 // m並達到3 # m的程度，故依本發明之多晶片封裝係足以應付高腳數
第12頁 548810 五、發明說明（9) 連接（high pin count interconnection )的需求；而 且，隨著產業的發展，於玻璃基板上形成導電層的技術已 經是低成本且高成熟度的技術，因此利用此技術來製造所 需之玻璃基板將會比習知的BGA基板更便宜且高可靠度。 承上所述，由於玻璃基板為高絕緣性及低介電常數的 材料，尤其在極高頻率之下仍然能夠保持此特性，所以當 玻璃基板上的導電層在傳輸高頻信號時，較不會因為寄生 電容、寄生漏電電阻等造成信號的衰減，因而能夠提高電 路的性能。特別是在多晶片封裝中包括有射頻晶片（r F chip )時，上述之特點更為顯著。 此外’由於玻璃基板材料與半導體晶片材料之熱膨脹 係數接近’因此在將晶片以覆晶方式黏置於玻璃基板上時 依然能夠維持產品的可靠度。 另外’依本發明之多晶片封裝係使用透明基板，所以 在進行黏晶（d i e attaching )製程時，如覆晶製程，可 以較容易地進行晶片對準透明基板的動作，而%且利用^學 檢查來測試製程結果亦至為簡單。除此之外，使用透明2 板還可以增加多晶片封裝的應用範圍，例如，當多晶片^ 裝之晶片為光感應元件（optical sensor)或光發射元件 (light㈣itter)時，晶片能夠與外界利用光訊^作訊 號傳輸，此時，由於透明基板的可透光性，所以光訊號 以直接穿透透明基板直接在晶片與外界之間傳遞，而多曰 片封裝便可以是作為一光訊號溝通介面（〇ptical 曰曰 communication interface )。舉例而言，如圖4所示之多 548810 五、發明說明（i〇) 晶片封裝4可以讓封膠體4 9僅覆蓋於透明基板4〗上側，所 以晶片4 3與外界之間能夠僅隔有透明基板4丨，因此光訊號 能夠透過透明基板41直接在晶片43與外部之間傳輸。另 外，如前所述，透明基板41下側可以設置一用以承载透明 基板4 1的墊部（圖中未顯示），其材料可以為透明材質， 以便光信號能夠順利傳輸。 綜上所述’由於依本發明之多晶片封裝係利用透明基 板來承載該等晶片，而透明基板可以是玻璃基板，所以= 夠應用目别的製造技術於透明基板上形成極細圖案之導電 f;另外，使用透明基板，尤其是玻璃基板，可=提供極 高的絕緣性與極低的介電常數，以降低高頻信號因寄^ 容及寄生漏電電阻而衰減之現象，而且玻璃基板材料與 導體晶片材料之熱膨脹係數接近，故能夠避免因多晶片'千 裝内部材料熱膨脹係數不同所導致之可靠度降低=曰曰片封 以上所述僅為舉例性，而非為限制性者。 本發明之精神與範疇，而對其進行之等效修改 應包含於後附之申請專利範圍中。 任何未脫離 或變更，均
548810 圖式簡單說明 【圖式簡單說明】 圖1為一示意圖’顯示習知多晶片封裝的示意圖，其 係利用導線架承載晶片。 圖2為一示意圖，顯示另一習知多晶片封裝的示意 圖，其係利用BGA基板承載晶片。 圖為一示意圖，顯示依本發明較佳實施例之多晶片 封裝的不意圖，其中晶片係透過導電線與透明基板之導電 層電性連接。 圖4為一示意圖 晶片封裝的示意圖， 基板之導電層上。 ，顯示依本發明另一 其中晶片係利用霜曰Λ貫施例之多 覆日日方式黏置於透明 【圖式符號說明】 1 多晶片封 11 導線架 13 晶片 15 導電線 17 封膠體 2 多晶片封 21 B G Α基板 211 錫球 23 晶片 25 導電線 27 封膠體
548810
第16頁

Claims (1)

  1. 548810 _案號 911 11767_年月日_Hi_ 六、申請專利範圍 體更至少部分覆蓋該等連接端。 7、 如申請專利範圍第1項所述之多晶片封裝，其中至少一 晶片係以覆晶（f 1 i p-ch i p )方式設置於該透明基板上。 8、 如申請專利範圍第7項所述之多晶片封裝，其中以覆晶 方式設置之該晶片係透過該透明基板與外部進行光學訊號 傳輸。 9、 如申請專利範圍第1項所述之多晶片封裝，其中至少一 晶片係以打線接合（w i r e b ο n d i n g )方式設置於該透明基 板上。 1 〇、如申請專利範圍第1項所述之多晶片封裝，其中至少 一連接端係經由該導電線與該電路系統之導電層電性連 接，以電性連接該電路系統與外部。 1 1、如申請專利範圍第1項所述之多晶片封裝，其中至少 一連接端係經由該導電線與該電路系統之至少一晶片電性 連接，以電性連接該電路系統與外部。
    第18頁
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