專利名稱：帶有電磁屏蔽結(jié)構(gòu)的集成電路封裝結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及系統(tǒng)級(jí)封裝，具體是一種帶有電磁屏蔽結(jié)構(gòu)的集成電路封裝結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
隨著超大規(guī)模集成電路特征尺寸的不斷縮小，相對(duì)應(yīng)的電子產(chǎn)品也隨之變得小型化、便攜化。但是，當(dāng)IC的特征尺寸縮小到幾個(gè)納米時(shí)，柵氧厚度極限的出現(xiàn)讓人們普遍認(rèn)為傳統(tǒng)的摩爾定律走到了盡頭。對(duì)于突破物理極限的追求以及對(duì)異質(zhì)集成的需要使得“more than moore”概念的出現(xiàn),整個(gè)產(chǎn)業(yè)界都去尋求另一種系統(tǒng)集成的方案。以2.0TIC、3DIC為代表的系統(tǒng)級(jí)封裝技術(shù)就是對(duì)“more than moore”概念很好的一個(gè)i全釋。系統(tǒng)級(jí)封裝技術(shù)(system in package, SIP)是將一個(gè)系統(tǒng)或子系統(tǒng)的全部或大部份電子功能配置在整合型基板內(nèi)，而芯片以2D、3D的方式接合到整合型基板的封裝方式。SIP不僅可以組裝多個(gè)芯片，還可以作為一個(gè)專門的處理器、DRAM、快閃存儲(chǔ)器與被動(dòng)元件結(jié)合電阻器和電容器、連接器、天線等，全部安裝在同一基板上。利用硅轉(zhuǎn)接板進(jìn)行系統(tǒng)集成的2.5DIC是系統(tǒng)級(jí)封裝技術(shù)中的先進(jìn)代表。2.5DIC既是3DIC的前導(dǎo)技術(shù)，又可以以獨(dú)立的形式與其他先進(jìn)的系統(tǒng)級(jí)封裝技術(shù)長(zhǎng)期共存。
2.0TIC是將不同的芯片置于轉(zhuǎn)接板上，通過該轉(zhuǎn)接板進(jìn)行扇出與芯片間互聯(lián)，以達(dá)到提高系統(tǒng)內(nèi)部帶寬、解決熱應(yīng)力失配等封裝中常見的一些問題。但是，在傳統(tǒng)的2.0TIC封裝中，由于芯片間距離的靠近以及硅轉(zhuǎn)接板上存在的介電損耗問題，始終難以將RF芯片等有較強(qiáng)電磁輻射的部分集成于封裝體中。同時(shí)，一些不易置于轉(zhuǎn)接板上的元器件也難以進(jìn)入2.5D封裝體系。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為了解決芯片間的電磁干擾問題，提供一種帶有電磁屏蔽結(jié)構(gòu)的集成電路封裝結(jié)構(gòu)，利用轉(zhuǎn)接板上的填充了金屬的垂直通孔陣列制作電磁屏蔽結(jié)構(gòu)，解決在系統(tǒng)封裝中多芯片之間的電磁干擾問題，同時(shí)提出一種2.5D的封裝結(jié)構(gòu)解決部分元器件難以集成于轉(zhuǎn)接板上的問題。按照本發(fā)明提供的技術(shù)方案，所述帶有電磁屏蔽結(jié)構(gòu)的集成電路封裝結(jié)構(gòu)包括封裝基板和轉(zhuǎn)接板，多個(gè)集成電路芯片分別位于所述轉(zhuǎn)接板和封裝基板上；在轉(zhuǎn)接板邊緣設(shè)有電磁屏蔽結(jié)構(gòu)，所述電磁屏蔽結(jié)構(gòu)將位于轉(zhuǎn)接板上的集成電路芯片和位于封裝基板上的集成電路芯片分隔開，所述電磁屏蔽結(jié)構(gòu)由轉(zhuǎn)接板上填充了金屬的垂直通孔或凹槽、轉(zhuǎn)接板正面金屬連線、轉(zhuǎn)接板背面金屬連線和焊盤構(gòu)成；轉(zhuǎn)接板正面金屬連線與轉(zhuǎn)接板背面金屬連線將填充了金屬的垂直通孔或凹槽組成的陣列連接在一起構(gòu)成金屬柵欄，阻擋和吸收電磁波；焊盤將所述金屬柵欄與焊球相連接，焊球?qū)⑺鼋饘贃艡谕ㄟ^封裝基板上的金屬布線連接到封裝基板下部的接地焊球上。進(jìn)一步的，所述電磁屏蔽結(jié)構(gòu)包括一排或多排填充了金屬的垂直通孔或凹槽。所述電磁屏蔽結(jié)構(gòu)中的金屬柵欄與電路中的“地”共用接地焊球，或單獨(dú)接地。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是:本發(fā)明將不同類型的芯片模塊分別放置于轉(zhuǎn)接板上或直接置于基板上。在轉(zhuǎn)接板上制作垂直通孔(TSV)陣列或填充金屬的槽狀結(jié)構(gòu)，通過上下兩面重布線層的連接，形成金屬柵欄來隔離電磁輻射，以保護(hù)硅轉(zhuǎn)接板上的芯片不受來自于基板上具有較強(qiáng)電磁輻射(如射頻模塊)芯片的影響。本發(fā)明提出的電磁屏蔽結(jié)構(gòu)為2.5D封裝技術(shù)、射頻集成電路(RFIC)、異質(zhì)集成等技術(shù)的實(shí)現(xiàn)提供支撐。


圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是本發(fā)明實(shí)施例一的俯視圖。圖3是圖2的A-A剖視圖。圖4是圖3的局部放大圖。圖5是本發(fā)明實(shí)施例二的俯視圖。圖6是本發(fā)明實(shí)施例三的俯視圖。圖7是圖6的剖視圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明。如圖1所示，所述帶有電磁屏蔽結(jié)構(gòu)的集成電路封裝結(jié)構(gòu)，包括:一塊封裝基板7(可以是有機(jī)材料，也可以是其他材料);一塊轉(zhuǎn)接板6 (可以是硅材料，也可以其他材料);多個(gè)集成電路芯片分別位于所述轉(zhuǎn)接板6和封裝基板7上；在轉(zhuǎn)接板6邊緣設(shè)有電磁屏蔽結(jié)構(gòu)9，所述電磁屏蔽結(jié)構(gòu)9將位于轉(zhuǎn)接板6上的集成電路芯片和位于封裝基板7上的集成電路芯片分隔開。位于轉(zhuǎn)接板6邊緣的電磁屏蔽結(jié)構(gòu)9靠近位于封裝基板7上的芯片一側(cè)，由轉(zhuǎn)接板6上填充了金屬的垂直通孔8陣列、正面與背面重布線層構(gòu)成。其中，第五集成電路芯片5—般為射頻模塊、天線等具有較強(qiáng)電磁輻射的芯片，或者是其他不易于置于轉(zhuǎn)接板上的芯片，也可以是一般芯片；第一 第四集成電路芯片1，2，3，4 一般為存儲(chǔ)器芯片、邏輯芯片等，也可以是一般芯片。如圖2所示，本發(fā)明實(shí)施例一中，第一 第四集成電路芯片1，2，3，4位于轉(zhuǎn)接板6之上，第五集成電路芯片5與轉(zhuǎn)接板6位于封裝基板7之上。在轉(zhuǎn)接板6靠近集成電路芯片5 —側(cè)的邊緣有電磁屏蔽結(jié)構(gòu)9，該電磁屏蔽結(jié)構(gòu)9包含填充了金屬的垂直通孔8。該電磁屏蔽結(jié)構(gòu)9通過位于轉(zhuǎn)接板6背面的金屬互聯(lián)線與轉(zhuǎn)接板6和封裝基板7間的焊球進(jìn)行電學(xué)連接，最終通過位于封裝基板7上的金屬布線連接到位于封裝基板7下方的接地球柵陣列焊球(BGA焊球)上。如圖2，由填充了金屬的垂直通孔8構(gòu)成的電磁屏蔽結(jié)構(gòu)9的水平尺寸LI與L2小于轉(zhuǎn)接板6的水平尺寸L3與L4，并大于集成電路芯片的水平尺寸L5與L6。組成電磁屏蔽結(jié)構(gòu)9的垂直通孔8由金屬填充，一般為銅，也可以是鎢、鈦、鋁等其他金屬或合金。垂直通孔8之間的間距d可以根據(jù)輻射電磁波的波長(zhǎng)或其他電磁屏蔽要求來決定，一般為工藝能力所能達(dá)到的最小間距。d—般為幾微米至幾百微米。d越小，對(duì)高頻電磁波的屏蔽效果越好。
圖3是圖2的A-A剖視圖。第三焊球12為第一 第四集成電路芯片1，2，3，4與轉(zhuǎn)接板6之間提供電學(xué)連接；第一焊球10、第二焊球11為第五集成電路芯片5和轉(zhuǎn)接板6與封裝基板7之間提供電學(xué)連接。其中第一焊球10與電磁屏蔽結(jié)構(gòu)9相連，為該結(jié)構(gòu)最終在封裝基板7的球柵陣列焊球上接地提供電學(xué)路徑。如圖3中，封裝基板7的豎直尺寸Hl —般大于集成電路芯片的豎直尺寸H3和轉(zhuǎn)接板6的豎直尺寸H2。轉(zhuǎn)接板6的豎直尺寸H2 —般大于或等于集成電路芯片的豎直尺寸H3。圖4局部放大了轉(zhuǎn)接板6邊緣的電磁屏蔽結(jié)構(gòu)9。其中轉(zhuǎn)接板6上的電磁屏蔽結(jié)構(gòu)9由垂直通孔8、轉(zhuǎn)接板正面金屬連線13、轉(zhuǎn)接板背面金屬連線14和金屬墊(pad) 15組成。轉(zhuǎn)接板正面金屬連線13與轉(zhuǎn)接板背面金屬連線14將填充了金屬的垂直通孔8組成的陣列連接在一起構(gòu)成金屬柵欄，起到阻擋和吸收電磁波的目的。金屬墊15將該金屬柵欄與第一焊球10相連接。第一焊球10將上述結(jié)構(gòu)通過封裝基板7上的金屬布線連接到封裝基板7下部的接地球柵陣列焊球上，可以與電路中的“地”共用球柵陣列焊球，也可以單獨(dú)接地。圖5是本發(fā)明實(shí)施例二。該結(jié)構(gòu)將位于轉(zhuǎn)接板6上的垂直通孔陣列增加至多排構(gòu)成電磁屏蔽結(jié)構(gòu)9，其他結(jié)構(gòu)基本不變。設(shè)置多排垂直通孔陣列構(gòu)成電磁屏蔽結(jié)構(gòu)9的主要目的是加強(qiáng)電磁屏蔽效果。該電磁屏蔽結(jié)構(gòu)9仍由填充了金屬的垂直通孔8、轉(zhuǎn)接板正面金屬連線13、轉(zhuǎn)接板背面金屬連線14和金屬墊15組成，并通過焊球10最終連接至封裝基板7下方的接地球柵陣列焊球上。圖6，7所示為本發(fā)明實(shí)施例三。該結(jié)構(gòu)將轉(zhuǎn)接板6上填充了金屬的垂直通孔換成填充了金屬的凹槽17。凹槽17陣列仍通過轉(zhuǎn)接板正面金屬連線13和轉(zhuǎn)接板背面金屬連線14相互連接構(gòu)成金屬柵欄，同樣通過金屬墊15、第一焊球10最終連接至封裝基板7下方的接地的球柵陣列焊球上。
權(quán)利要求
1.帶有電磁屏蔽結(jié)構(gòu)的集成電路封裝結(jié)構(gòu)，包括封裝基板(7)和轉(zhuǎn)接板(6)，其特征是:多個(gè)集成電路芯片分別位于所述轉(zhuǎn)接板(6)和封裝基板(7)上；在轉(zhuǎn)接板(6)邊緣設(shè)有電磁屏蔽結(jié)構(gòu)(9)，所述電磁屏蔽結(jié)構(gòu)(9)將位于轉(zhuǎn)接板(6)上的集成電路芯片和位于封裝基板(7)上的集成電路芯片分隔開，所述電磁屏蔽結(jié)構(gòu)(9)由轉(zhuǎn)接板(6)上填充了金屬的垂直通孔(8)或凹槽(17)、轉(zhuǎn)接板正面金屬連線(13)、轉(zhuǎn)接板背面金屬連線(14)和焊盤(15)構(gòu)成；轉(zhuǎn)接板正面金屬連線(13)與轉(zhuǎn)接板背面金屬連線(14)將填充了金屬的垂直通孔(8)或凹槽(17)組成的陣列連接在一起構(gòu)成金屬柵欄，阻擋和吸收電磁波；焊盤(15)將所述金屬柵欄與焊球相連接，焊球?qū)⑺鼋饘贃艡谕ㄟ^封裝基板(7)上的金屬布線連接到封裝基板(7)下部的接地焊球上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1中所述帶有電磁屏蔽結(jié)構(gòu)的集成電路封裝結(jié)構(gòu)，所述電磁屏蔽結(jié)構(gòu)(9)包括一排或多排填充了金屬的垂直通孔(8)或凹槽(17)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1中所述帶有電磁屏蔽結(jié)構(gòu)的集成電路封裝結(jié)構(gòu)，所述電磁屏蔽結(jié)構(gòu)(9)中的金屬柵欄與電路中的“地”共用接地焊球，或單獨(dú)接地。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種帶有電磁屏蔽結(jié)構(gòu)的集成電路封裝結(jié)構(gòu)，包括多個(gè)集成電路芯片分別位于轉(zhuǎn)接板和封裝基板上；在轉(zhuǎn)接板邊緣設(shè)有電磁屏蔽結(jié)構(gòu)，將位于轉(zhuǎn)接板上的集成電路芯片和位于封裝基板上的集成電路芯片分隔開，所述電磁屏蔽結(jié)構(gòu)由轉(zhuǎn)接板上填充了金屬的垂直通孔或凹槽、轉(zhuǎn)接板正面金屬連線、轉(zhuǎn)接板背面金屬連線和焊盤構(gòu)成；轉(zhuǎn)接板正面金屬連線與轉(zhuǎn)接板背面金屬連線將填充了金屬的垂直通孔或凹槽組成的陣列連接在一起構(gòu)成金屬柵欄，阻擋和吸收電磁波。本發(fā)明在轉(zhuǎn)接板上設(shè)置電磁屏蔽結(jié)構(gòu)，解決在系統(tǒng)封裝中多芯片之間的電磁干擾問題，以保護(hù)硅轉(zhuǎn)接板上的芯片不受來自于基板上具有較強(qiáng)電磁輻射(如射頻模塊)芯片的影響。
文檔編號(hào)H01L23/552GK103137609SQ20131006864
公開日2013年6月5日 申請(qǐng)日期2013年3月4日 優(yōu)先權(quán)日2013年3月4日
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