[发明专利]IC封装体、堆叠式IC封装器件及制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及集成电路(IC)器件封装技术，更具体地说，涉及IC封装中封装体与封装体之间的相互连接。

背景技术

晶粒朝上塑胶球栅阵列封装(PBGA)是由Motorola公司最早开发的，称为整体模塑阵列载体(OMPAC)。参见Freyman和Pennisi著的“OvermoldedPlastic Pad Array Carriers(OMPAC)：A Low Cost，High InterconnectDensity IC Packaging Solution for Consumer and Industrial Electronics”，Electronic Components and Technology Conference，IEEE，pp.176-182，(1991)，此处全文引用其内容。

PBGA封装中包括塑胶印刷电路板(基片)，通常由BT(BismaleimideTriazine)树脂或FR4材料制成。图1是传统PBGA封装体100的示意图。集成电路(IC)晶粒102借助晶粒粘合材料106直接粘贴在基片110的上表面。焊线114将IC晶粒102的集成电路电连接至基片110的印刷电路。基片110的下表面安装有焊球108矩阵。塑胶塑封材料112保护晶粒102和焊线114免受外界影响。塑封材料112将晶粒102和焊线114都密封起来，并覆盖住基片110上表面的中部区域。基片110上表面的外围部分裸露。图2A-2B示出了PBGA封装体100的俯视图和侧视图。

传统PBGA封装体(如封装体100)存在许多缺陷，包括(1)厚的顶部塑封(mold)层(例如塑封材料112)导致整体封装高度过大；(2)由于塑封帽必须夹紧在封装基片110上以便进行塑封，因而晶粒尺寸与封装体的尺寸比很小；(3)整个封装体尺寸大。

电子元件工业联合会(JEDEC)针对PBGA封装制定的塑封厚度标准为1.17mm。在塑封厚度为1.17mm的情况下，一般PBGA封装体的整体高度介于1.5mm～2.5mm之间。然而，对于许多应用而言更希望采用厚度较薄的封装体，诸如手持式通信设备(如手机、全球定位设备、腕表式通信设备等)、移动多媒体(视频/音频)播放器、无线个人区域网设备(如蓝牙耳麦)、闪存设备或存储卡等应用。

在对JEDEC标准的PBGA封装体进行塑封密封时，需使用带有多个塑封帽(塑封空腔)的塑封模。PBGA封装体的基片通常在基片条或基片板上成型。基片条或基片板上，每一个独立的基片单元都带有一个对应的用于进行塑封的塑封模的塑封帽。通常，要在每一个塑封帽中加入热固型塑封环氧树脂，且塑封模放置在基片条上。封装完成后，每个基片上表面的外周都是裸露的(即未被塑封材料112覆盖)，如图1、2A和2B所示。在使用塑封材料之前，IC晶粒和焊线都必须放置到塑封空腔内。另外，IC晶粒和焊线都必须与塑封空腔的内壁相隔一定距离，以便塑封材料流动及避免引线弯折(wire sweeping)。从而IC晶粒的尺寸受到塑封帽(即塑封空腔)尺寸的限制。因此对于PBGA封装而言晶粒的最大尺寸必须小于基片尺寸。

如此使得PBGA封装体通常为大于19mm×19mm的大体积尺寸。对于移动应用而言不希望IC封装尺寸过大，因为采用大体积的电子器件必将制造出大体积设备。

为减小封装体尺寸，业界已开发出IC晶粒尺寸非常接近封装体尺寸的芯片级封装。图3A和3B分别为精细间距球栅阵列(FBGA)封装体300的剖面图和截面图。与上述PBGA封装体100相似，晶粒102通过晶粒粘合材料106贴装在基片110上。IC晶粒102通过多条焊线114电连接至导电体(例如迹线(trace)、键合手指等)，如基片110上表面的导电迹线(trace)310。塑封材料112将晶粒102、焊线114和基片110的整个上表面密封住。FBGA封装体300的焊球108可以小于PBGA封装体100的焊球108，且FBGA封装体300的焊球间距也较小。除焊球108尺寸和球间距较小外，塑封材料112的厚度也减小到0.25mm～0.7mm。塑封材料112覆盖了FBGA封装300体的整个上表面，使得与PBGA封装100相比，FBGA封装体300中晶粒102与基片110的尺寸比增大。

然而，在进行一些改进时，FBGA封装体中还存在与上述PBGA有关的一些缺陷。因此，有必要开发出具有小尺寸并适用于大规模、复杂集成电路的IC封装。

发明内容