所公開的實施例涉及具有使用焊球的倒裝基板附連的半導(dǎo)體封裝。更具體地，示例性實施例涉及使用焊球?qū)⒌寡b或正面朝上的2D玻璃上封裝(POG)結(jié)構(gòu)附連至層壓基板并將該層壓基板附連至印刷電路板(PCB)以減少電感構(gòu)建和Q因數(shù)降級。

背景技術(shù)：

半導(dǎo)體封裝通常涉及集成在基板(諸如玻璃基板)上的一個或多個半導(dǎo)體管芯?；咫S后被附連至封裝基底，諸如印刷電路板(PCB)。無源組件(諸如電容器和電感器)通常形成在基板的一側(cè)(諸如底側(cè))上?；蹇擅娉碌馗竭B至PCB，以使得包括無源組件的底側(cè)最靠近PCB。包括焊球的球柵陣列(BGA)可被用于形成基板與PCB之間的連接和附連?？捎帽绢I(lǐng)域已知的焊線和焊盤來形成PCB與基板之間的電連接。

例如，參照圖1，解說了常規(guī)半導(dǎo)體封裝100的側(cè)視圖。封裝100包括玻璃基板102，該玻璃基板102具有無源組件——附連在玻璃基板102的底面上的電感器104。玻璃基板與電感器104的組合被稱為二維(2D)玻璃上無源器件(POG)。如所解說的，包括玻璃基板102和電感器104的2D POG使用形成BGA 106的焊球在常規(guī)面朝下配置中附連至PCB 108。在該配置中，在電感器與PCB 108之間形成不期望的高電感。具體而言，電感器104與PCB 108的接地平面110之間的間隔112與所形成的顯著高電感干擾有關(guān)。接地平面110是連接到電接地的導(dǎo)電表面。例如，接地平面110可以是大面積銅箔，其連接到PCB 108的接地端子(未解說)，并且充當來自PCB 108上集成的各種組件的電流的接地或返回路徑。

為使不期望的電感干擾和伴隨的Q因數(shù)降級最小化，有必要將間隔112維持在盡可能高的距離。用于形成封裝100的常規(guī)辦法依賴BGA 106提供必要的間隔112。然而，BGA 106并不是很適合于滿足這種需求。難以在形成BGA 106的各種焊球間達成一致且期望的高度。這些焊球也往往非常易受回流降級的影響。此外，在操作過程中，由于半導(dǎo)體封裝中常見的高熱和高壓，焊球的退化可能導(dǎo)致PCB 108上的2D POG的崩潰。

即使這些電感器和無源組件被放置在半導(dǎo)體基板的相對側(cè)上，在倒裝(或倒裝芯片或正面朝上)配置(未解說，其中電感器104例如形成在玻璃基板102的頂側(cè))中，焊線也常規(guī)地被用于形成電連接。焊線引入高電阻，尤其是隨著半導(dǎo)體管芯復(fù)雜性的增加。焊線還往往是昂貴且不穩(wěn)定的。

因此，本領(lǐng)域需要避免上述問題的高效且可靠的半導(dǎo)體封裝(諸如2D POG結(jié)構(gòu))集成。

概述

示例性實施例涉及具有使用焊球的倒裝基板附連的半導(dǎo)體封裝。更具體地，示例性實施例涉及使用焊球?qū)⒌寡b或正面朝上的第一基板(諸如2D玻璃上封裝(POG)結(jié)構(gòu))附連至第二基板(諸如層壓基板)以及將第二/層壓基板附連至印刷電路板(PCB)以減少電感構(gòu)建和Q因數(shù)降級。

例如，一示例性實施例涉及一種半導(dǎo)體封裝，包括：2D玻璃上無源器件(POG)結(jié)構(gòu)，其具有形成在玻璃基板的正面上的無源組件和第一組一個或多個封裝焊盤；層壓基板，其具有形成在該層壓基板的正面上的第二組一個或多個封裝焊盤；以及焊球，其被配置成使第一組一個或多個封裝焊盤與第二組一個或多個封裝焊盤接觸，其中該2D POG結(jié)構(gòu)被正面朝上置于層壓基板的正面上。

另一示例性實施例涉及一種半導(dǎo)體封裝，包括：第一基板，其包括形成在第一基板的正面上的第一組一個或多個封裝焊盤；第二基板，其具有形成在第二基板的正面上的第二組一個或多個封裝焊盤；以及焊球，其被配置成使第一組一個或多個封裝焊盤與第二組一個或多個封裝焊盤接觸，其中第一基板被正面朝上置于第二基板的正面上。

另一示例性實施例涉及一種形成半導(dǎo)體封裝的方法，該方法包括：形成具有集成在玻璃基板的正面上的無源組件的2D玻璃上無源器件(POG)結(jié)構(gòu)；在玻璃基板的正面上形成第一組一個或多個封裝焊盤；形成層壓基板，該層壓基板的正面上具有第二組一個或多個封裝焊盤；將2D POG結(jié)構(gòu)正面朝上置于該層壓基板上；以及用焊球使第一組一個或多個封裝焊盤與第二組一個或多個封裝焊盤接觸。

又一示例性實施例涉及一種半導(dǎo)體封裝，包括：第一基板，其包括形成在第一基板的正面上的第一組一個或多個封裝焊盤；第二基板，其具有形成在第二基板的正面上的第二組一個或多個封裝焊盤；以及用于使第一組一個或多個封裝焊盤與第二組一個或多個封裝焊盤接觸的裝置，其中第一基板被正面朝上置于第二基板的正面上。

附圖簡述

給出附圖以幫助各種實施例的描述，并且提供這些附圖僅僅是為了解說實施例而非對其進行限制。

圖1解說了包括形成在PCB上的2D POG結(jié)構(gòu)的常規(guī)面朝下半導(dǎo)體封裝。

圖2A-C解說了具有使用焊球附連至層壓基板的倒裝或正面朝上的2DPOG結(jié)構(gòu)的示例性半導(dǎo)體封裝。

圖3解說了形成具有使用焊球附連至層壓基板的倒裝或正面朝上的2DPOG結(jié)構(gòu)的示例性半導(dǎo)體封裝的方法的流程圖。

詳細描述

在以下針對具體實施例的描述和相關(guān)附圖中公開了各種實施例的各方面?？梢栽O(shè)計替換實施例而不會脫離本發(fā)明的范圍。另外，各種實施例的眾所周知的元素將不被詳細描述或?qū)⒈皇∪ヒ悦怃螞]各種實施例的相關(guān)細節(jié)。

措辭“示例性”在本文中用于表示“用作示例、實例或解說”。本文中描述為“示例性”的任何實施例不必被解釋為優(yōu)于或勝過其他實施例。同樣，術(shù)語“實施例”并不要求所有實施例都包括所討論的特征、優(yōu)點、或工作模式。

本文所使用的術(shù)語僅出于描述特定實施例的目的，而并不旨在限定各實施例。如本文所使用的，單數(shù)形式的“一”、“某”和“該”旨在也包括復(fù)數(shù)形式，除非上下文另有明確指示。還將理解，術(shù)語“包括”、“具有”、“包含”和/或“含有”在本文中使用時指明所陳述的特征、整數(shù)、步驟、操作、元素、和/或組件的存在，但并不排除一個或多個其他特征、整數(shù)、步驟、操作、元素、組件和/或其群組的存在或添加。

示例性實施例包括克服了常規(guī)封裝的上述不足的封裝結(jié)構(gòu)。一般而言，示例性方面涉及連接兩個半導(dǎo)體基板的系統(tǒng)和方法。例如，第一基板和第二基板可按倒裝布置堆疊，其中這兩個基板皆正面朝上。第一基板可包括形成在第一基板的第一側(cè)(也被稱為正面或頂側(cè))上的一個或多個半導(dǎo)體管芯和/或無源組件。焊盤(諸如BGA焊盤)可形成在第一基板的正面上。具體地，第一組焊盤可形成在第一基板正面的側(cè)邊或邊界處?？赏ㄟ^第一組焊盤來建立至第一基板正面上的組件的電連接。

第二基板具有比第一基板更大的橫向面積。第一基板堆疊在第二基板上，以使得第一基板覆蓋第二基板正面上的內(nèi)部區(qū)域同時使第二基板正面的側(cè)邊或外邊界未被覆蓋。第二組焊盤形成在第二基板的外邊界或側(cè)邊上。

焊球滴落在第一基板的外邊緣上，以使得這些焊球接觸第一組焊盤和第二組焊盤兩者。這些焊球不僅用于附連，而且還用于分別通過第一和第二組焊盤來形成第一基板與第二基板之間的電連接。在一些情形中，可形成通孔(諸如，基于第二基板由硅還是玻璃制成，分別為穿硅通孔或穿玻通孔)以將第二組焊盤連接至第二基板的相對面、第二表面或底面上的第三組焊盤。第三組焊盤可連接至任何合適的外部半導(dǎo)體封裝元件，諸如PCB。因此，示例性實施例的各方面可涉及在兩個半導(dǎo)體基板之間的正面朝上堆疊配置中通過焊球提供電連接和機械連接。因此，示例性實施例可避免先前討論的焊線和相關(guān)缺陷。

此外，在這些示例性方面，第一基板的正面至少通過第一基板的材料和厚度與第二基板分隔開。由此，形成在第一基板正面上的無源組件與第二基板的正面以及附連至第二基板的相對側(cè)的其他組件(諸如PCB)充分絕緣且分隔開，由此避免或減輕電感干擾和Q因數(shù)降級。

在一些示例性實施例中，可從以上各方面中討論的第一基板形成2D POG，并且第二基板可被形成為層壓基板。以下參照圖2A-C討論這些示例性實施例，其中解說了與封裝結(jié)構(gòu)200的逐步形成有關(guān)的側(cè)視圖。

首先參照圖2A，解說了第一基板。第一基板被示為包括2D集成無源器件(IPD)POG，其具有玻璃基板202以及在玻璃基板202正面(或頂側(cè)或第一側(cè))上的電感器204。由于示例性配置，玻璃基板202無需由增加的厚度形成以避免電感效應(yīng)，而是可被減薄到約50-100um。POG焊盤203形成在玻璃基板202正面的側(cè)邊上。

繼續(xù)參照圖2A，第二基板可作為層壓基板207來提供。層壓基板207的橫向面積大于玻璃基板202的橫向面積?？稍趯訅夯?07的第一側(cè)(或頂側(cè)或正面)的側(cè)邊或外邊緣上提供封裝焊盤205。封裝焊盤205可以是BGA焊盤。可在層壓基板207的相對側(cè)(或底側(cè)或第二側(cè))的相應(yīng)外邊緣上形成面柵陣列(LGA)封裝焊盤或LGA焊盤211。貫穿通孔209可形成在層壓基板207內(nèi)以連接封裝焊盤205和LGA焊盤211。在一些方面，貫穿通孔209可以是穿玻通孔(TGV)。

現(xiàn)在參照圖2B，具有電感器204的玻璃基板202被正面朝上地或在倒裝配置中被置于層壓基板207正面上的中央或內(nèi)部區(qū)域內(nèi)，以使得封裝焊盤205圍繞玻璃基板202或位于玻璃基板202的側(cè)面。滴落或形成足夠大小的焊球206，以使得焊球206接觸玻璃基板202正面上的BGA焊盤203以及層壓基板207正面上的封裝焊盤205。以此方式，焊球206提供封裝焊盤205與BGA焊盤203之間的電連接。焊球206還提供用于將玻璃基板202附連在層壓基板207上的機械連接或裝置。如將領(lǐng)會的，焊球206的示例性焊球結(jié)構(gòu)避免了對常規(guī)地在倒裝封裝設(shè)計中用于形成電連接的不期望、昂貴且時常不穩(wěn)定的焊線的需求。具有焊球連接或焊球附連的示例性配置也啟用層壓基板207，以便提供針對不同引腳配置的快速適應(yīng)性，這在使用焊線的情況下或許是不可能。

參照圖2C，封裝結(jié)構(gòu)200被示為集成在PCB 208上。具體地，具有經(jīng)由焊球206附連的玻璃基板202的層壓基板207附連至PCB 208?？稍赑CB 208的正面(或第一側(cè)或頂側(cè))的外邊緣處提供焊盤213，并且焊盤213可與層壓基板207的相對側(cè)上的LGA焊盤211對齊?？赏ㄟ^將LGA焊盤211與焊盤213接觸來實現(xiàn)層壓表面207與PCB 208的附連。如將領(lǐng)會的，PCB的接地平面210通過間隔212與玻璃基板202正面上的電感器204分隔開，該間隔212顯著大于在參照圖1所描述的常規(guī)封裝結(jié)構(gòu)100中所觀察到的間隔112。由此，在PCB 208的正面與電感器204之間構(gòu)建的電感效應(yīng)以及封裝結(jié)構(gòu)200的相關(guān)Q因數(shù)降級被顯著減小。

封裝結(jié)構(gòu)200的又一有益方面源自于示例性正面朝上配置，其中電感器204暴露在空氣中或不受妨礙結(jié)構(gòu)(諸如在圖1的電感器104的情形中的PCB 108)的影響。玻璃基板202上的電感器204的這種2D POG配置受益于高品質(zhì)磁介質(zhì)——空氣，同時電感器的磁場在頂側(cè)或第一側(cè)不被阻塞。

雖然在一些情形中層壓基板207的相對側(cè)或底側(cè)可能引起細微的電感，但是層壓基板的射頻(RF)性質(zhì)已知優(yōu)于面朝下或倒裝封裝結(jié)構(gòu)的RF性質(zhì)。因此可以看出，在圖2A-C的示例性封裝結(jié)構(gòu)200中存在層壓基板207減輕了電感干擾和Q因數(shù)降級。在一些情形中，示例性封裝結(jié)構(gòu)200可達成與本領(lǐng)域已知的昂貴三維(3D)封裝結(jié)構(gòu)的性能水平相當?shù)男阅芩?，但成本顯著更低。

盡管未顯式地解說，但在一些示例性實施例中有可能提供模塑以便覆蓋示例性2D POG結(jié)構(gòu)正面上的無源組件。這樣的模塑將提供若干功能，包括保護無源組件和2D POG結(jié)構(gòu)、以及在示例性封裝結(jié)構(gòu)上啟用激光標記。如本領(lǐng)域已知的，此類激光標記可被用于標識和分檔目的。

將領(lǐng)會，各實施例包括用于執(zhí)行本文中所公開的過程、功能和/或算法的各種方法。例如，如圖4所解說的，一實施例可包括一種形成半導(dǎo)體封裝(例如，封裝結(jié)構(gòu)200)的方法，該方法包括：形成具有集成在玻璃基板(例如，玻璃基板202)的正面上的無源組件(例如，電感器204)的2D玻璃上無源器件(POG)結(jié)構(gòu)——框302；在玻璃基板的正面上形成第一組一個或多個封裝焊盤(例如，POG焊盤203)——框304；形成層壓基板(例如，層壓基板207)，其中在層壓基板的正面上具有第二組一個或多個封裝焊盤(例如，封裝焊盤205)——框306；將2D POG結(jié)構(gòu)正面朝上置于層壓基板上——框308；以及用焊球(例如，焊球206)使第一組一個或多個封裝焊盤與第二組一個或多個封裝焊盤接觸——框310。

本領(lǐng)域技術(shù)人員將領(lǐng)會，信息和信號可使用各種不同技術(shù)和技藝中的任何一種來表示。例如，貫穿上面描述始終可能被述及的數(shù)據(jù)、指令、命令、信息、信號、位(比特)、碼元、和碼片可由電壓、電流、電磁波、磁場或磁粒子、光場或光粒子、或其任何組合來表示。

此外，本領(lǐng)域技術(shù)人員將領(lǐng)會，結(jié)合本文中所公開的實施例描述的各種解說性邏輯塊、模塊、電路、和算法步驟可被實現(xiàn)為電子硬件、計算機軟件、或兩者的組合。為清楚地解說硬件與軟件的這一可互換性，各種解說性組件、塊、模塊、電路、以及步驟在上面是以其功能性的形式作一般化描述的。此類功能性是被實現(xiàn)為硬件還是軟件取決于具體應(yīng)用和施加于整體系統(tǒng)的設(shè)計約束。技術(shù)人員對于每種特定應(yīng)用可用不同的方式來實現(xiàn)所描述的功能性，但這樣的實現(xiàn)決策不應(yīng)被解讀成導(dǎo)致脫離了本發(fā)明的范圍。

結(jié)合本文中所公開的實施例描述的方法、序列和/或算法可直接在硬件中、在由處理器執(zhí)行的軟件模塊中、或者在這兩者的組合中體現(xiàn)。軟件模塊可駐留在RAM存儲器、閃存、ROM存儲器、EPROM存儲器、EEPROM存儲器、寄存器、硬盤、可移動盤、CD-ROM或者本領(lǐng)域中所知的任何其他形式的存儲介質(zhì)中。示例性存儲介質(zhì)耦合到處理器以使得該處理器能從/向該存儲介質(zhì)讀寫信息。在替換方案中，存儲介質(zhì)可以被整合到處理器。

因此，本發(fā)明的一實施例可包括實施用于形成具有在倒裝配置中用焊球附連的2D集成無源器件的封裝結(jié)構(gòu)的方法的計算機可讀介質(zhì)。相應(yīng)地，本發(fā)明并不限于所解說的示例且任何用于執(zhí)行本文所描述的功能性的手段均被包括在本發(fā)明的實施例中。

盡管上述公開示出了本發(fā)明的解說性實施例，但是應(yīng)當注意到，在其中可作出各種更換和改動而不會脫離如所附權(quán)利要求定義的本發(fā)明的范圍。根據(jù)本文中所描述的本發(fā)明實施例的方法權(quán)利要求的功能、步驟和/或動作不必按任何特定次序來執(zhí)行。此外，盡管本發(fā)明的要素可能是以單數(shù)來描述或主張權(quán)利的，但是復(fù)數(shù)也是已料想了的，除非顯式地聲明了限定于單數(shù)。