專利名稱：具有垂直形成的熱沉的層疊封裝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及層疊封裝，更具體涉及所有層疊半導(dǎo)體芯片均衡地向外部放 熱的層疊封裝。
背景技術(shù)：
響應(yīng)于電子設(shè)備朝微型化和多功能化的進(jìn)展，半導(dǎo)體封裝技術(shù)持續(xù)發(fā) 展。例如，微型化的增長已經(jīng)加速了尺寸接近芯片的尺寸的芯片級封裝的發(fā) 展。此外，多功能的增長已經(jīng)加速了將能夠執(zhí)行各種功能的若干芯片布置在 一個封裝內(nèi)的層疊封裝的發(fā)展。
半導(dǎo)體封裝發(fā)展以適應(yīng)于電子設(shè)備的增長的微型化和多功能，當(dāng)半導(dǎo)體
封裝安裝在所述設(shè)備上時，通常產(chǎn)生大量的熱量，其必須快速釋放到外部。 如果在半導(dǎo)體芯片內(nèi)產(chǎn)生的熱量沒有快速地被釋放，則半導(dǎo)體芯片的工作速 度減小。此外，由于所產(chǎn)生的熱量引起的內(nèi)部溫度上升會導(dǎo)致對半導(dǎo)體芯片
以輔助所產(chǎn)生的熱量的散逸。然而，在半導(dǎo)體封裝的上表面上形成這種熱沉 增大了半導(dǎo)體封裝的總厚度，由此降低了最后產(chǎn)品的價值。
此外，當(dāng)熱沉形成于層疊封裝的上表面上時，只有最上面的半導(dǎo)體芯片 內(nèi)產(chǎn)生的熱量才快速釋放。熱散逸效率從最上面半導(dǎo)體芯片到最下面半導(dǎo)體
芯片逐漸減小；因此，在其余半導(dǎo)體芯片內(nèi)產(chǎn)生的熱量無法與在最上面半導(dǎo) 體芯片內(nèi)產(chǎn)生的熱量一樣被快速釋放。由于幾乎所有在最下面半導(dǎo)體芯片內(nèi) 產(chǎn)生的熱量未被釋放，最下面半導(dǎo)體芯片可能受損傷或者半導(dǎo)體封裝的總體 性能可能被降低。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的實施例涉及一種層疊封裝，其中熱沉的形成并不增大該層疊封 裝的總厚度，且其中各個層疊半導(dǎo)體芯片中產(chǎn)生的熱量^^皮均衡地釋放。
在一個實施例中，層疊封裝包括基板，具有位于其上表面的連接焊墊
和位于其下表面的球焊盤；至少兩個半導(dǎo)體芯片，通過插入間隔物而層疊于 該基板上，且在對應(yīng)于該連接焊墊的位置定義有用于電連接的通孔；電連接
構(gòu)件，用于將該層疊半導(dǎo)體芯片和該基板相互電連接； 一對熱沉，形成為接 觸該層疊半導(dǎo)體芯片的側(cè)表面并沿垂直于該基板的方向延伸；以及外部連接 端子，附著到位于該基板的下表面上的該球焊盤。
該連接焊墊形成于該基板的上表面上，使得該連接焊墊鄰接兩個邊緣。
該間隔物小于該半導(dǎo)體芯片。
該層疊封裝還包括傳熱層，覆蓋將與該熱沉接觸的半導(dǎo)體芯片的表面， 以與熱沉接觸。該傳熱層沉積于各個半導(dǎo)體芯片的下表面上。
在各個半導(dǎo)體芯片的上表面上實施焊墊重布線，使得布線形成于通孔或
者通孔周圍的表面上。
該電連接構(gòu)件包括銅引腳。銅引腳插入層疊半導(dǎo)體芯片的通孔內(nèi)并連接 到基板的連接焊墊，由此相互電連接層疊半導(dǎo)體芯片和基板。
各個熱沉定義有位于與該層疊半導(dǎo)體芯片接觸的其側(cè)表面上的插入凹 槽，該半導(dǎo)體芯片分別插入該插入凹槽內(nèi)。此外，各個熱沉形成為在與上述 側(cè)表面相對的表面上具有多個分支。
該外部連接端子包括焊球。


圖1為根據(jù)本發(fā)明一個實施例的層疊封裝的剖面視圖。 圖2為根據(jù)本發(fā)明該實施例的層疊封裝的擴(kuò)展剖面視圖。 圖3為根據(jù)本發(fā)明另一實施例的層疊封裝的剖面視圖。
具體實施例方式
在本發(fā)明中，熱沉釋放層疊在半導(dǎo)體封裝內(nèi)的半導(dǎo)體芯片中所產(chǎn)生的熱 量。熱沉沿與基板垂直的方向延伸并接觸層疊半導(dǎo)體芯片的側(cè)表面。這種情 況下，由于熱沉沿與基板垂直的方向延伸，不會導(dǎo)致半導(dǎo)體封裝的厚度增加。 此外，由此熱沉接觸所有層疊的半導(dǎo)體芯片而不限于層疊在最上面的半導(dǎo)體 芯片，因此相同數(shù)量的熱量從各個半導(dǎo)體芯片釋放。
因此，本發(fā)明的一個實施例提供了一種層疊封裝，其具有優(yōu)良的熱散逸 特性同時維持纖細(xì)的配置，因此增大了最后產(chǎn)品的價值。因此可以實現(xiàn)具有
優(yōu)異熱性能的電子設(shè)備。
下面將參照附圖描述本發(fā)明的各種實施例。
圖1為根據(jù)本發(fā)明一個實施例的層疊封裝的剖面視圖，圖2為根據(jù)本發(fā) 明該實施例的層疊封裝的擴(kuò)展剖面視圖。
參考圖1和2,根據(jù)本發(fā)明一個實施例的層疊封裝100包括基板110、 位于基板10上的至少兩個半導(dǎo)體芯片120、用于相互電連接層疊半導(dǎo)體芯 片120和基板110的電連接構(gòu)件160、安裝成接觸層疊半導(dǎo)體芯片120的兩 個側(cè)表面的一對熱沉170、以及附著到基板110的下表面的外部連接端子 180。
基板IIO具有位于其上表面上的多個連接焊塾112和位于其下表面上的 多個球焊盤114?；?10在此具有將連接焊墊112和球焊盤114相互連接 的電路圖案(未示出)。連接焊墊112鄰近基板110的上表面上的兩個邊緣。
至少兩個，例如圖l和2所示三個半導(dǎo)體芯片120層疊在基板IIO的上 表面上，間隔物130夾置于兩個緊鄰的半導(dǎo)體芯片120之間。層疊半導(dǎo)體芯 片120定義有用于電連接的通孔150,通孔150鄰接半導(dǎo)體芯片120的兩個 邊緣并對應(yīng)于基板110的連接焊墊112。這里，在根據(jù)本發(fā)明一個實施例的 層疊半導(dǎo)體芯片120中，在半導(dǎo)體芯片120的上表面上實施重布線，使得布 線(未示出)形成于通孔150或者通孔150周圍的表面上。
間隔物130的尺寸小于半導(dǎo)體芯片120的尺寸。優(yōu)選地，各個間隔物130 尺寸為使得間隔物130可以置于兩個相對面向的通孔150之間。傳熱層140 沉積在與形成有接合焊墊(未示出)的上表面相對的各個層疊半導(dǎo)體芯片120 的下表面上，從而保護(hù)半導(dǎo)體芯片120并將半導(dǎo)體芯片120工作所必然產(chǎn)生 的熱量快速地傳遞到熱沉170。通過沉積特征為具有優(yōu)良熱導(dǎo)率的聚合物樹 脂至預(yù)定厚度，由此形成傳熱層140。
電連接構(gòu)件160包括銅引腳。電連接構(gòu)件160分別插入層疊半導(dǎo)體芯片 120的通孔150內(nèi)并連接到基板110的連接焊墊112。據(jù)此，電連接構(gòu)件160 電連接到層疊半導(dǎo)體芯片120以及基板110的連接焊墊112，由此相互電連 接層疊半導(dǎo)體芯片120和基板110。
熱沉170安裝在層疊半導(dǎo)體芯片120的兩側(cè)上，使得熱沉170接觸層疊 半導(dǎo)體芯片120的兩個側(cè)表面并沿與基板IIO垂直的方向延伸。此時，各個 熱沉170具有位于與層疊半導(dǎo)體芯片接觸的表面上的多個插入凹槽172。包 表面分別插入該插入凹槽172內(nèi)。 此外，各個熱沉170具有位于與層疊半導(dǎo)體芯片120相對的表面上的多個分 支，用于改善熱沉170的熱散逸能力。插入凹槽172具有特定深度，使得熱 沉170可以最大程度接近電連接構(gòu)件160而不與其接觸，但與包括傳熱層140 的層疊半導(dǎo)體芯片120的側(cè)表面接觸。因此，當(dāng)包括傳熱層140的層疊半導(dǎo) 體芯片120插入熱沉170的插入凹槽172時，熱沉170與包括傳熱層140的 層疊半導(dǎo)體芯片120接觸。由于熱沉170與所有半導(dǎo)體芯片120接觸，在半 導(dǎo)體芯片120內(nèi)產(chǎn)生的熱量可以被均衡地釋放。
外部連接端子180作為用于外部電路的安裝區(qū)域，且優(yōu)選地包括焊球。 外部連接端子180分別附著到位于基板110下表面上的球焊盤114。
在如上所述根據(jù)本發(fā)明一個實施例的層疊封裝中，熱沉沿與基板垂直的 方向延伸同時接觸層疊半導(dǎo)體芯片的側(cè)表面。因此，熱沉的安裝不會導(dǎo)致層 疊封裝的總厚度增大。具體而言，熱沉安置成與層疊半導(dǎo)體芯片接觸，這可 以實現(xiàn)所產(chǎn)生的熱量通過熱沉均衡地釋放。
因此，本發(fā)明維持薄配置的層疊封裝并改善了層疊封裝的熱性能，由此 實現(xiàn)了具有優(yōu)異熱性能的緊湊的多功能電子設(shè)備。
圖3為根據(jù)本發(fā)明另一實施例的層疊封裝的剖面視圖。參考圖3,根據(jù) 本發(fā)明該實施例的層疊封裝300包括基板310、層疊在基板310上的至少兩 個層疊封裝單元300a、安裝成接觸層疊封裝單元300a的兩個側(cè)表面的一對 熱沉370、以及附著到基板310下表面的外部連接端子380。
層疊封裝單元300a包括圖案帶390，以及通過凸塊396倒裝片接合到圖 案帶390的上表面和下表面的半導(dǎo)體芯片320。半導(dǎo)體芯片320在其上表面 上具有接合焊墊322，由特征為具有優(yōu)良熱導(dǎo)率的聚合物樹脂制成的傳熱層 340沉積在其下表面上。圖案帶390在其上表面和下表面上具有第一和第二 凸塊焊盤392和394。此外，圖案帶390中具有用于相互電連接第一和第二 凸塊焊盤392和394的電路圖案(未示出)。凸塊396將半導(dǎo)體芯片320的 接合焊墊322電連接且物理連接到圖案帶390的第一和第二凸塊焊盤392和 394。
熱沉370安裝成接觸層疊半導(dǎo)體封裝單元300a的兩個側(cè)表面。熱沉370 安裝成使得該熱沉沿與基板310垂直的方向延伸并接觸層疊封裝單元300a 的所有半導(dǎo)體芯片320。與上述實施例相似，各個熱沉370具有位于與半導(dǎo)
體芯片320接觸的其側(cè)面上的多個插入凹槽372,其中包括傳熱層340的層 疊半導(dǎo)體芯片320分別插入該插入凹槽372。各個熱沉370還具有位于半導(dǎo) 體芯片320的相對表面上的多個分支374,用于改善熱沉370的熱散逸能力。
此外，盡管未在圖3中示出，圖案帶390具有連接到第一和第二凸塊焊 盤392和394的接合手指(未示出)。這些接合手指通過金屬布線(未示出) 電連接到基板310的連接焊墊(未示出)。
外部連接端子380優(yōu)選包括焊球并附著到形成于基板310下表面上的球 焊盤314。
在如上所述根據(jù)本發(fā)明一個實施例中，無需在各個層疊封裝單元300a 的半導(dǎo)體芯片320內(nèi)定義用于電連接的通孔，由此無需重布線焊墊。此外， 由于圖案帶和金屬布線用做半導(dǎo)體芯片和基板之間的電連接，因此不需要例 如銅引腳的構(gòu)件。
類似地，在如上所述根據(jù)本發(fā)明一個實施例的層疊封裝中，由于熱沉沿 與基板垂直的方向延伸而且保持與層疊半導(dǎo)體芯片的側(cè)表面接觸，因此熱沉 的安裝不會增大層疊封裝的厚度。因此可以從各個半導(dǎo)體芯片均衡地釋放熱量。
因此本發(fā)明確保了薄配置的層疊封裝同時改善了層疊封裝的熱性能，由 此實現(xiàn)了具有優(yōu)異熱性能的電子設(shè)備。
盡管已經(jīng)出于說明目的描述了本發(fā)明的具體實施例，但是本領(lǐng)域技術(shù)人 員應(yīng)該理解，在不背離由權(quán)利要求所揭示的本發(fā)明的范圍和精神的情況下可 以進(jìn)行各種改進(jìn)、添加和—務(wù)代。
本申請主張于2006年6月29日提交的韓國專利申請No. 10-2006-0059815和2006年 12月 21日提交的韓國專利申請 No. 10-2006-132019的優(yōu)先權(quán)，其全部內(nèi)容于此引入作為參考。
權(quán)利要求
1.一種層疊封裝，包括基板，具有位于其上表面上的連接焊墊和位于其下表面上的球焊盤；至少兩個半導(dǎo)體芯片，通過插入間隔物而層疊于所述基板上，且在對應(yīng)于所述連接焊墊的位置定義有用于電連接的通孔；電連接構(gòu)件，用于將所述層疊半導(dǎo)體芯片和所述基板相互電連接；一對熱沉，形成為接觸所述層疊半導(dǎo)體芯片的側(cè)表面并沿垂直于所述基板的方向延伸；以及外部連接端子，附著到位于所述基板的下表面上的所述球焊盤。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1的層疊封裝，其中所述連接焊墊鄰近所述基板的上 表面的兩個邊緣。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1的層疊封裝，其中所述間隔物小于所述半導(dǎo)體芯片。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1的層疊封裝，還包括傳熱層，覆蓋將與所述熱沉接觸的所述半導(dǎo)體芯片的表面。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4的層疊封裝，其中所述傳熱層沉積于各個半導(dǎo)體芯 片的下表面上。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1的層疊封裝，其中在各個半導(dǎo)體芯片的上表面上實 施焊墊重布線，使得布線形成于所述通孔或者通孔周圍的表面上。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1的層疊封裝，其中所述電連接構(gòu)件包括銅引腳。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7的層疊封裝，其中所述銅引腳插入所述層疊半導(dǎo)體 芯片的通孔內(nèi)并接觸所述基板的連接焊墊。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8的層疊封裝，其中所述銅引腳分別插入所述層疊半 導(dǎo)體芯片的通孔，電連接到所述層疊半導(dǎo)體芯片和所述基板的連接焊墊，并 相互電連接所述層疊半導(dǎo)體芯片和所述基板。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1的層疊封裝，其中各個熱沉定義有位于與所述層疊 半導(dǎo)體芯片接觸的其側(cè)表面上的插入凹槽，所述半導(dǎo)體芯片分別插入所述插 入凹槽內(nèi)。
11. 根據(jù)權(quán)利要求10的層疊封裝，其中各個熱沉形成為在與上述側(cè)表 面相對的表面上具有多個分支。
12. 根據(jù)權(quán)利要求1的層疊封裝，其中所述外部連接端子包括焊球。
全文摘要
一種層疊封裝，包括基板，具有位于其上表面的連接焊墊和位于其下表面的球焊盤；至少兩個半導(dǎo)體芯片，通過插入間隔物而層疊于所述基板上，且在對應(yīng)于所述連接焊墊的位置定義有用于電連接的通孔；電連接構(gòu)件，用于將所述層疊半導(dǎo)體芯片和所述基板相互電連接；一對熱沉，形成為接觸所述層疊半導(dǎo)體芯片的側(cè)表面并沿垂直于所述基板的方向延伸；以及外部連接端子，附著到位于所述基板的下表面上的所述球焊盤。
文檔編號H01L23/488GK101097906SQ20071008840
公開日2008年1月2日 申請日期2007年3月22日 優(yōu)先權(quán)日2006年6月29日
發(fā)明者李荷娜, 梁勝宅 申請人:海力士半導(dǎo)體有限公司