本發(fā)明涉及一種半導(dǎo)體芯片封裝結(jié)構(gòu)及其制造方法，特別是一種適用于頂部金屬堆疊封裝結(jié)構(gòu)及其制造方法。

背景技術(shù)：

多芯片封裝結(jié)構(gòu)(Multi-chip package，MCP)是將多個半導(dǎo)體芯片整合在單一封裝結(jié)構(gòu)中，可提高電子元件的密度，縮短電子元件間的電性連接路徑，此種封裝體不僅可減少多個芯片使用上所占用的體積，還可提高整體的性能。

已知多芯片封裝結(jié)構(gòu)是將多個芯片垂直對齊堆疊、交叉錯位堆疊或階梯狀堆疊，接著借助打線與基板練性連接。多個半導(dǎo)體芯片堆疊封裝技術(shù)中，多個相同尺寸芯片的堆疊封裝技術(shù)是常見的封裝技術(shù)。

在已知技術(shù)中，請參閱圖1，一種具高散熱高電性的堆疊式半導(dǎo)體芯片封裝件1，主要包括有一芯片承載件11，其用以提供該半導(dǎo)體封裝件1與外部構(gòu)件電性連接；至少一第一芯片12，其借助覆晶形式設(shè)置并電性連接于該芯片承載件11上；一散熱件13，其跨置于該第一芯片12上，并與該芯片承載件11電性連接；一傳導(dǎo)層14、至少一第二芯片15，其透過導(dǎo)線電性連接該芯片承載件11的作用表面并設(shè)置于非作用表面；多個條焊線16以及一封裝膠體17，其形成于該芯片承載件11上并包覆住該第一芯片12、第二芯片15、散熱件13及其他構(gòu)件，并部分包覆住該芯片承載件11。

然而，如圖1所示，此種堆疊式半導(dǎo)體芯片封裝件的散熱件設(shè)置于該第一芯片與該第二芯片中間，這樣的結(jié)構(gòu)達(dá)不到良好的散熱效果及金屬屏蔽效果，因此，芯片在運作時所產(chǎn)生的熱能并不能有效地逸散至封裝結(jié)構(gòu)外，因而，降低了芯片的穩(wěn)定性及使用壽命。因此，目前亟需要一種頂部金屬堆疊封裝結(jié)構(gòu)及其制造方法，借助較佳的頂部金屬設(shè)置可提供金屬屏蔽及散熱功效，進(jìn)而提升芯片的電性質(zhì)量及使用壽命。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的主要目的是在于提供一種頂部金屬堆疊封裝結(jié)構(gòu)，俾能利用頂部金屬設(shè)置，可提供金屬屏蔽及散熱功效，因此能防止半導(dǎo)體芯片不正常工作及損壞。

為達(dá)成上述目的，本發(fā)明提供一種頂部金屬堆疊封裝結(jié)構(gòu)，包括：一金屬基底，包含一上表面以及一下表面，且一芯片接收腔室形成于該上表面；一第一芯片，借助一第一結(jié)合層以固定于該芯片接收腔室；一基板，具有一上表面；一第二芯片，借助一第二結(jié)合層以固定于該基板的該上表面；以及多個連接元件，形成于該基板的該上表面；其中，借助該些連接元件將該金屬基底的該上表面與該基板連接。

在本發(fā)明的頂部金屬堆疊封裝結(jié)構(gòu)中，還包括多個電性連接導(dǎo)線，包括第一電性連接導(dǎo)線及第二電性連接導(dǎo)線。該些電性連接導(dǎo)線的設(shè)置可依據(jù)堆疊封裝條件或使用者需求而任意變化，其中，該些第一電性連接導(dǎo)線可將該第一芯片與該金屬基底耦合。此外，該些第二電性連接導(dǎo)線可將該第二芯片與該基板耦合。再者，在本發(fā)明的頂部金屬堆疊封裝結(jié)構(gòu)中，該些導(dǎo)線的打線順序可依據(jù)堆疊封裝條件或使用者需求而任意變化，可以先進(jìn)行該第一芯片與該金屬基底之間的打線，爾后再進(jìn)行該第二芯片與該基板之間的打線，或者，可以先該第二芯片與該基板之間的打線，爾后再進(jìn)行第一芯片與該金屬基底之間的打線。

在本發(fā)明的頂部金屬堆疊封裝結(jié)構(gòu)中，該金屬基底的該下表面可形成一散熱組件，該散熱件可為散熱片(heat spreader)、熱管或風(fēng)扇，本發(fā)明并未局限于此；在本發(fā)明一實施方式中，該散熱件可為散熱片，該散熱片的材質(zhì)為銅材質(zhì)。借助該散熱件能將芯片操作時所產(chǎn)生的熱能散發(fā)至其他的半導(dǎo)體芯片與金屬基底。

在本發(fā)明的頂部金屬堆疊封裝結(jié)構(gòu)中，該基板的上表面上還包含一金屬層，該金屬層的材質(zhì)可依據(jù)堆疊封裝條件或使用者需求而任意變化，該金屬層的材質(zhì)可為鎂合金、鋁合金、銅合金、鐵合金、鎂銅合金或其組合，本發(fā)明并未局限于此。在本發(fā)明一實施方式中，該金屬層的材質(zhì)可為鎂合金；在本發(fā)明另一實施方式中，該金屬層的材質(zhì)可為銅合金。

在本發(fā)明的頂部金屬堆疊封裝結(jié)構(gòu)中，還可包括一第一封裝材料，該第一封裝材料形成于該基板上，并包覆住該金屬基底、該第一芯片、該第二芯片、該第一結(jié)合層、該第二結(jié)合層、該第一電性連接導(dǎo)線、該第二電性連接導(dǎo)線及該些連接元件；其中，可暴露該金屬基底的下表面。

在本發(fā)明的頂部金屬堆疊封裝結(jié)構(gòu)中，還可包括一第二封裝材料，該第二封裝材料形成于該金屬基底的該接收腔室，并包圍住該第一芯片、該第一結(jié)合層及第一電性連接導(dǎo)線。在本發(fā)明的頂部金屬堆疊封裝結(jié)構(gòu)中，該第一封裝材料與該第二封裝材料可為相同；該第一封裝材料與該第二封裝材料可為環(huán)氧樹脂、陶瓷粉、碳黑等組成的復(fù)合材料，本發(fā)明并未局限于此。

除此之外，本發(fā)明另一目的是提供一種頂部金屬堆疊封裝結(jié)構(gòu)的制造方法，包括：提供一金屬基底，包含一上表面以及一下表面，且一芯片接收腔室形成于該上表面；形成一第一結(jié)合層于該上表面的該芯片接收腔室；借助該第一結(jié)合層將一第一芯片固定于該上表面的該芯片接收腔室；提供一具有一上表面的基板；借助一第二結(jié)合層將一第二芯片固定于該基板的該上表面；以及形成多個連接元件于該基板的該上表面上；其中，借助該些連接元件將該金屬基底的該上表面與該基板連接。

在本發(fā)明的頂部金屬堆疊封裝結(jié)構(gòu)的制造方法中，還包括設(shè)置多個第一電性連接導(dǎo)線，使該第一芯片與該金屬基底耦合以輸入與輸出信號；以及設(shè)置多個第二電性連接導(dǎo)線，使該第二芯片與該基板耦合以輸入與輸出信號。此外，于本發(fā)明的頂部金屬堆疊封裝結(jié)構(gòu)的制造方法中，該些導(dǎo)線的打線順序可依據(jù)堆疊封裝條件或使用者需求而任意變化，可以先進(jìn)行該第一芯片與該金屬基底之間的打線，爾后再進(jìn)行該第二芯片與該基板之間的打線，或者，可以先該第二芯片與該基板之間的打線，爾后再進(jìn)行第一芯片與該金屬基底之間的打線。

在本發(fā)明的頂部金屬堆疊封裝結(jié)構(gòu)的制造方法中，還包括形成一散熱組件該金屬基底的該下表面上；該散熱件可為散熱片、熱管或風(fēng)扇，本發(fā)明并未局限于此；在本發(fā)明一實施方式中，該散熱件可為散熱片。

在本發(fā)明的頂部金屬堆疊封裝結(jié)構(gòu)的制造方法中，還包含形成一金屬層于該基板的該上表面上；該金屬層的材質(zhì)可依據(jù)堆疊封裝條件或使用者需求而任意變化，該金屬層的材質(zhì)可為鎂合金、鋁合金、銅合金、鐵合金、鎂銅合金或其組合，本發(fā)明并未局限于此。在本發(fā)明一實施方式中，該金屬層的材質(zhì)可為鎂合金；在本發(fā)明另一實施方式中，該金屬層的材質(zhì)可為銅合金。

在本發(fā)明的頂部金屬堆疊封裝結(jié)構(gòu)的制造方法中，還包括形成一第一封裝材料，且該第一封裝材料可包覆住該金屬基底、該第一芯片、該第二芯片、該第一結(jié)合層、該第二結(jié)合層、該些第一電性連接導(dǎo)線、該些第二電性連接導(dǎo)線及該些連接元件；其中，可暴露該金屬基底的下表面。

在本發(fā)明的頂部金屬堆疊封裝結(jié)構(gòu)的制造方法中，還包括形成一第二封裝材料于該金屬基底的該芯片接收腔室，且該第二封裝材料包覆住該第一芯片、該第一結(jié)合層及該第一電性連接導(dǎo)線。在本發(fā)明的頂部金屬堆疊封裝結(jié)構(gòu)的制造方法中，該第一封裝材料與該第二封裝材料可為相同；且第一封裝材料與第二封裝材料可為環(huán)氧樹脂、陶瓷粉、碳黑等組成的復(fù)合材料，本發(fā)明并未局限于此。

是以，本發(fā)明的功效在于增進(jìn)堆疊封裝結(jié)構(gòu)的散熱效果及金屬屏蔽，進(jìn)而提高芯片的穩(wěn)定性及使用壽命。綜上所述，本發(fā)明的技術(shù)特征為借助將該金屬基底設(shè)置于該第一芯片及第二芯片上，以提供較佳的金屬屏蔽及散熱功效，進(jìn)而提高封裝結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。其次，本發(fā)明的散熱組件可直接形成于該金屬基底的下表面，以加強該封裝結(jié)構(gòu)散熱效果；此外，本發(fā)明的基板上可設(shè)置形成金屬層，使封裝結(jié)構(gòu)具有更好的金屬屏蔽效果，而不易受到外界磁場的干擾以提高封裝結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。

附圖說明

圖1是現(xiàn)有的堆疊式多芯片封裝結(jié)構(gòu)的剖面示意圖；

圖2是本發(fā)明實施例1的頂部金屬堆疊封裝結(jié)構(gòu)的剖面示意圖；

圖3是本發(fā)明實施例1的頂部金屬堆疊封裝結(jié)構(gòu)的制程示意圖；

圖4是本發(fā)明實施例5的頂部金屬堆疊封裝結(jié)構(gòu)的制造方法的流程圖。

【附圖標(biāo)記說明】

1 半導(dǎo)體芯片封裝件 11 芯片承載件

12 第一芯片 13 散熱件

14 傳導(dǎo)層 15 第二芯片

16 焊線 17 封裝膠體

2 頂部金屬堆疊封裝結(jié)構(gòu) 20 金屬基底

201 上表面 202 芯片接收腔室

203 下表面 21 結(jié)合層

21’ 第二結(jié)合層 22 第一芯片

23 第一電性連接導(dǎo)線 23’ 第二電性連接導(dǎo)線

24 第一封裝材料 24’ 第二封裝材料

25 基板 251 上表面

26 第二芯片 27 連接元件

具體實施方式

以下借助具體實施例說明本發(fā)明的實施方式，熟習(xí)此技藝的人士可由本說明書所揭示的內(nèi)容輕易地了解本發(fā)明的其他優(yōu)點與功效。此外，本發(fā)明亦可借助其他不同具體實施例加以施行或應(yīng)用，在不悖離本發(fā)明的精神下進(jìn)行各種修飾與變更。

實施例1

請參照圖3所示，其為本發(fā)明實施例1的頂部金屬堆疊封裝結(jié)構(gòu)的制程示意圖；以及請參照圖2所示，其為本發(fā)明實施例1的頂部金屬堆疊封裝結(jié)構(gòu)的剖面示意圖。請參照圖3A所示，首先，提供包含一上表面201及一下表面203的金屬基底20，且多個芯片接收腔室202形成于該上表面201。其次，請參照圖3B所示，借助多個第一結(jié)合層21將多個第一芯片22固定于該些接收腔室202。請參照圖3C所示，借助多個第一電性連接導(dǎo)線23將該些第一芯片22電性連接于該金屬基底20，使信號能輸入與輸出。再者，一第二封裝材料24’形成于該金屬基底20的該些接收腔室202并包覆住該些第一結(jié)合層21、該些第一芯片22以及該些第一電性連接導(dǎo)線23。接著，將該些芯片接收腔室202分割，如圖3D所示。接著，請參照圖3E所示，提供一包含一上表面251的一基板25，并借助多個第二結(jié)合層21’將多個第二芯片26固定于該基板25的該上表面251上，接著，請參照圖3F所示，借助多個第二電性連接導(dǎo)線23’將該些第二芯片26電性連接于該基板25，以輸入與輸出信號；并形成多個連接元件27于該基板25的該上表面251上。隨之，請參照圖3G所示，借助該些連接元件27使該金屬基底20的上表面201與該基板25接合。最后，請參照圖3H所示，一第一封裝材料24形成于該基板25上并包圍住該金屬基底20、該些第一結(jié)合層21、該些第二結(jié)合層21’、該些第一芯片22、該些第二芯片26、該些第一電性連接導(dǎo)線23、該些第二電性連接導(dǎo)線23’以及該些連接元件27，并暴露該金屬基底的下表面。

實施例2

本發(fā)明實施例2的頂部金屬堆疊封裝結(jié)構(gòu)與實施例1大致相同，其不同之處在于，實施例1是該第二封裝材料24’形成于該金屬基底的該些接收腔室并包覆住該些第一些結(jié)合層、該些第一芯片以及該些第一電性連接導(dǎo)線，以及該第一封裝材料形成于該基板上并包圍住該金屬基底、該些第一結(jié)合層、該些第二結(jié)合層、該些第一芯片、該些第二芯片、該些第一電性連接導(dǎo)線、該些第二電性連接導(dǎo)線以及該些連接元件，并暴露該金屬基底的下表面。然而，實施例2是在該金屬基底與該基板電性連接之后，該第一封裝材料形成于該基板上并包圍住該金屬基底、該些第一結(jié)合層、該些第二結(jié)合層、該些第一芯片、該些第二芯片、該些第一電性連接導(dǎo)線、該些第二電性連接導(dǎo)線以及該些連接元件；其中，暴露該金屬基底的下表面。即，實施例1包括第一封裝材料24及第二封裝材料24’，然而，實施例2僅包括第一封裝材料24，可使制程簡化以降低制造成本。

實施例3

本發(fā)明實施例3的頂部金屬堆疊封裝結(jié)構(gòu)與實施例1大致相同，其不同之處在于，實施例1的該金屬基底的該下表面不具有任何元件，實施例3的該金屬基底的該下表面具有散熱組件。實施例3的該散熱件直接形成于該金屬基底的下表面以增進(jìn)該封裝結(jié)構(gòu)的散熱。此外，實施例3的散熱組件為散熱片，且該散熱片的材質(zhì)為銅材質(zhì)。借助該散熱組件將芯片操作時所產(chǎn)生的熱發(fā)散至其他半導(dǎo)體芯片或金屬基底。

實施例4

本發(fā)明實施例4的頂部金屬堆疊封裝結(jié)構(gòu)與實施例1大致相同，其不同之處在于，實施例1是在基板上形成該第二結(jié)合層，實施例4是在基板上形成金屬層再形成第二結(jié)合層。實施例4的金屬層的材質(zhì)可依據(jù)堆疊封裝條件或使用者需求而任意變化，該金屬層的材質(zhì)可為鎂合金、鋁合金、銅合金、鐵合金、鎂銅合金或其組合。由于金屬層的設(shè)置使封裝結(jié)構(gòu)具有更好的金屬屏蔽效果，而不易受到外界磁場的干擾可以提高封裝結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。

實施例5

請參照圖4所示，其是本發(fā)明實施例5的頂部金屬堆疊封裝結(jié)構(gòu)的制造方法的流程圖。首先，如步驟401所示，提供包含一上表面及一下表面的金屬基底，且多個芯片接收腔室形成于該上表面。其次，如步驟402所示，借助多個第一結(jié)合層將多個第一芯片固定于該些芯片接收腔室。再者，如步驟403所示，借助多個第一電性連接導(dǎo)線將第一芯片與該金屬基底耦合；以及如步驟404所示，一第二封裝材料形成于該金屬基底的該些芯片接收腔室，并包覆住該些第一芯片、該些第一結(jié)合層及該些第一電性連接導(dǎo)線。此外，如步驟405所示，提供包含一上表面的基板；以及如步驟406所示，借助多個第二結(jié)合層將多個第二芯片固定于該基板的該上表面上。接著，如步驟407所示，借助多個第二電性連接導(dǎo)線將該些第二芯片與該基板耦合；如步驟408所示，在該基板的該上表面上形成多個連接元件，且該金屬基底的上表面借助連接元件與該基板連接。最終，如步驟409所示，一第一封裝材料形成于該基板并包圍住該金屬基底、該些第一結(jié)合層、該些第二結(jié)合層、該些第一芯片、該些第二芯片、該些第一電性連接導(dǎo)線、該些第二電性連接導(dǎo)線、該基板及該些連接元件，并暴露該金屬基底的下表面。

在本發(fā)明的頂部金屬堆疊封裝結(jié)構(gòu)及制造方法中，借助將該金屬基底設(shè)置于該第一芯片及第二芯片上端，以提供較佳的金屬屏蔽及散熱功效，進(jìn)而提高封裝結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。本發(fā)明的散熱組件可直接形成于該金屬基底的下表面以加強封裝結(jié)構(gòu)的散熱效果；再者，可依實際產(chǎn)品特性，可在基板上形成金屬層，以提供更好的金屬屏蔽效果，而不易受到外界磁場的干擾。

以上所述的具體實施例，對本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和有益效果進(jìn)行了進(jìn)一步詳細(xì)說明，應(yīng)理解的是，以上所述僅為本發(fā)明的具體實施例而已，并不用于限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。