即切口）形成在其中。準(zhǔn)備的預(yù)浸片材26 (其中形成有開(kāi) 口 28)然后被彼此堆疊到期望的高度或厚度，從而它們完全圍繞半導(dǎo)體裝置12。在預(yù)浸片 材26堆疊時(shí)，背側(cè)介電層16 (例如聚酰亞胺膜）被施加到預(yù)浸片材26的堆疊上。聚酰亞 胺層/膜14、16能被用于在封裝的兩側(cè)上提供好的特征尺寸控制并也提供結(jié)構(gòu)平衡。在另 一個(gè)實(shí)施例中，取代介電層16，可以施加銅箔或膜以阻止預(yù)浸片材26粘住用于執(zhí)行層壓步 驟/工藝的層壓按壓，后面將進(jìn)一步進(jìn)行詳細(xì)的解釋。
[0109] 在制造工藝的下個(gè)步驟中，且如圖13中示出，執(zhí)行層壓工藝，以使得預(yù)浸材料熔 化和流動(dòng)成為連續(xù)的介電密封劑24。層壓工藝可在真空環(huán)境、升溫和機(jī)械壓力或氣壓下執(zhí) 行，從而使得預(yù)浸片材26熔化而因此失去它們的膜形式并流動(dòng)以填充半導(dǎo)體裝置12周?chē)?的任何空的空氣間隙。預(yù)浸密封劑被完全固化并能在半導(dǎo)體裝置12周?chē)冇惨悦芊庋b置。
[0110] 如圖14所示，在層壓工藝完成時(shí)，多個(gè)通路30穿過(guò)聚酰亞胺膜14和背側(cè)聚酰亞 胺膜16而形成。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，通路30可通過(guò)激光燒灼或激光鉆孔或機(jī)械鉆孔工 藝的方式形成，通路30被對(duì)準(zhǔn)，從而被形成下到半導(dǎo)體裝置12的正側(cè)32上的接觸墊50,從 而形成到其的電連接。在實(shí)施例中示出，通路30也被形成到半導(dǎo)體裝置12的背側(cè)34,以從 裝置移除熱量和/或進(jìn)行用于功率裝置的電連接，盡管公認(rèn)的是這樣的背側(cè)通路在所有實(shí) 施例中并不需要且依賴(lài)于裝置。除了向下形成到半導(dǎo)體裝置12的通路30之外，貫通路36 穿過(guò)整個(gè)構(gòu)建堆疊（即，穿過(guò)聚酰亞胺膜14、16和預(yù)浸密封劑24)而被鉆孔。
[0111] 一旦通路30、36形成下到半導(dǎo)體裝置12并穿過(guò)密封劑24, POL金屬互連件38然 后被形成在封裝結(jié)構(gòu)中，如圖15所示。根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，POL金屬互連件38可以通過(guò)濺射 和電鍍應(yīng)用的組合而形成，盡管公認(rèn)的是，其它金屬沉積方法（例如無(wú)電鍍層）也可以使 用。例如，鈦或鈀粘接層和銅晶種層可以首先通過(guò)濺射的方式形成在通路30、36中，隨后通 過(guò)電鍍工藝填充通路并在POL封裝結(jié)構(gòu)的正面和背面18、20兩者上增加銅的厚度（即"鍍 層"）到需要的水平。如圖16所示，隨后在施加的銅上進(jìn)行圖案化和蝕刻，以形成具有期望 尺寸/形狀的POL互連件38。雖然在圖15和16中示出了施加連續(xù)的銅層和連續(xù)的銅層的 隨后圖案化和蝕刻以形成POL互連件38,公認(rèn)的是，可以取替為執(zhí)行經(jīng)由半增加鍍層工藝 的POL互連件的圖案化和電鍍以形成POL互連件38。
[0112] 在上面附圖2-9和10-16中描述的制造工藝的每一個(gè)中，額外步驟可以被執(zhí)行以 形成多層封裝結(jié)構(gòu)。即，使用封裝結(jié)構(gòu)10作為"開(kāi)始堆疊"，額外材料層可以被施加到結(jié)構(gòu) 10的兩個(gè)外表面。因此，參考圖17, 一旦形成金屬互連件38,其它層54、56被增加到封裝結(jié) 構(gòu)10的兩側(cè)。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，層54、56由其上施加銅箔的印刷電路板（PCB)預(yù) 浸材料形成，其被層壓到聚酰亞胺層14、16上。根據(jù)另一個(gè)實(shí)施例，層54、56由聚酰亞胺材 料形成，層54、56通過(guò)粘接劑58 (虛線(xiàn)示出）施加到聚酰亞胺層14、16。然后在額外層54、 56中鉆孔成通路59,如圖18示出，POL金屬互連件38在通路59中鍍層并在層54、56的外 表面圖案化。
[0113] 雖然圖18未示出，公認(rèn)的是可以執(zhí)行制造工藝的額外步驟，諸如在圖案化POL互 連件38和層54、56上施加焊接修整層和焊接掩膜，用于為銅提供保護(hù)層。替代焊料，公認(rèn) 的是暴露銅墊的焊接掩膜可被留下，直到Ni或Ni/Au或有機(jī)可焊保護(hù)（OSP)層的金屬化。 第二級(jí)I/O互連然后可以被施加到由焊接掩膜中的通路暴露的墊。在一個(gè)實(shí)施例中，I/O互 連墊留下直到可焊接修整層以形成柵格陣列（LGA)或突起焊料以形成球柵陣列（BGA)焊料 突起t，允許表面安裝封裝結(jié)構(gòu)到外部電路，例如用焊料突起提供高度可靠的在高壓力條件 下抵抗失效的第二級(jí)互連結(jié)構(gòu)。
[0114] 根據(jù)上述描述的在圖2-9和10-16中的每一個(gè)制造工藝，公認(rèn)的是代替施加第二 聚酰亞胺層16到密封劑24,即預(yù)浸片材26的堆疊，銅箔或膜可以施加到預(yù)浸片材。即，銅 箔可以取代聚酰亞胺層16,因?yàn)殛P(guān)于阻止預(yù)浸層26粘住層壓機(jī)表面，銅箔的功能是類(lèi)似 的。在圖19中描述了在封裝結(jié)構(gòu)中實(shí)施銅箔61的實(shí)施例。在實(shí)施銅箔61中，公認(rèn)的是銅 線(xiàn)路（即金屬互連件38)將形成在預(yù)浸材料26上的該銅中，而不是形成在聚酰亞胺層16 上。這樣做，通路30首先將形成穿過(guò)銅箔61，且POL金屬互連件38然后將通過(guò)濺射和電鍍 應(yīng)用形成在其上，連續(xù)的銅層應(yīng)用和隨后的圖案化和蝕刻之一被執(zhí)行或半增加鍍層工藝被 執(zhí)行，以形成POL互連件38。
[0115] 現(xiàn)在參考圖20-23,示出了用于封裝半導(dǎo)體裝置的額外POL封裝結(jié)構(gòu)的實(shí)施例。在 圖20-23示出的POL封裝結(jié)構(gòu)實(shí)施例的每一個(gè)具有與附圖1示出和描述的封裝結(jié)構(gòu)10類(lèi) 似的結(jié)構(gòu)，其中它們通過(guò)使用一個(gè)或多個(gè)介電片材使得半導(dǎo)體裝置完全嵌入，介電片材可 被堆疊并定位在半導(dǎo)體裝置周?chē)?，且隨后被固化以在周?chē)刍?流動(dòng)，以及互連件被形成 在封裝結(jié)構(gòu)的兩側(cè)以提供到半導(dǎo)體裝置中的所有的電（和熱）連接。
[0116] 首先參考圖20,根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例的封裝結(jié)構(gòu)60被示出。封裝結(jié)構(gòu)60與 附圖1中的封裝結(jié)構(gòu)10非常相似，除了封裝結(jié)構(gòu)60包括介電腹板材料62,此處叫"P0L腹 板"，其定位在半導(dǎo)體裝置12周?chē)?。根?jù)本發(fā)明的實(shí)施例，POL腹板62由印刷電路板（PCB) 芯材、聚酰亞胺膜/層、陶瓷材料、復(fù)合介電材料或其它類(lèi)似的/合適的有機(jī)材料組成，這些 材料展現(xiàn)低濕氣吸收性能并對(duì)POL提供機(jī)械剛性（即介電腹板62相比介電片材26而被構(gòu) 造成具有增加的硬度），且在封裝結(jié)構(gòu)60層壓期間不回流。根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，POL腹板62 中也可包括銅電路。另外，基于其形成材料，POL腹板62在層壓工藝期間并不流動(dòng)。POL腹 板62被形成為其中包括開(kāi)口 /切口 64,以適應(yīng)半導(dǎo)體裝置12和貫通路36,且POL腹板62 具有合適的厚度。如圖19進(jìn)一步示出的，POL腹板62與密封劑24組合，以完全使得半導(dǎo) 體裝置12嵌入在封裝結(jié)構(gòu)60內(nèi)。如先前關(guān)于圖1所描述的，介電密封劑24被作為一個(gè)或 多個(gè)未固化的介電材料26(如預(yù)浸材料，聚合樹(shù)脂等）的片材而提供。片材26在聚酰亞胺 膜14上被定位在POL腹板62和半導(dǎo)體裝置12之間的空的間隙內(nèi)，為了引起介電片材26 的熔化，封裝結(jié)構(gòu)60受到層壓工藝，因此導(dǎo)致片材失去它們的膜形式并流動(dòng)以填充半導(dǎo)體 裝置12和介電腹板62周?chē)魏慰盏目諝忾g隙。
[0117] 參考圖21，根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例的POL封裝結(jié)構(gòu)66被示出。封裝結(jié)構(gòu)66與 圖1中的封裝結(jié)構(gòu)10非常相似，除了封裝結(jié)構(gòu)66不包括定位在介電密封劑24上在層14相 對(duì)側(cè)的介電材料層，其在層壓（如聚酰亞胺層）期間不熔化和流動(dòng)，如在圖1中的封裝結(jié)構(gòu) 10中的層16 (即聚酰亞胺層16)。因此，在封裝結(jié)構(gòu)66中，聚酰亞胺層14提供在封裝結(jié)構(gòu) 10的正面18上，同時(shí)介電密封劑24形成封裝結(jié)構(gòu)66的背面20。半導(dǎo)體裝置12設(shè)置在聚 酰亞胺層14上并通過(guò)粘接劑22附接在其上，以及介電密封劑24沉積在聚酰亞胺層14上， 從而包圍裝置12。如上面詳細(xì)描述的，密封劑24由一個(gè)或多個(gè)固化或部分固化（即B階 段）的有機(jī)材料（例如預(yù)浸材料，PCB芯材，聚合樹(shù)脂，或其它合適的粘接劑）形成的介電 片材26組成，片材以"膜"或"面板"的形式被施加在聚酰亞胺層14上，如果期望的話(huà)，以使 多個(gè)介電片材26可以被彼此堆疊以達(dá)到填充半導(dǎo)體裝置12周?chē)膮^(qū)域所需的期望高度/ 厚度。介電片材26受到層壓工藝，其引起介電片材26熔化并失去它們的膜形式以流動(dòng)并 填充半導(dǎo)體裝置12周?chē)娜魏慰盏目諝忾g隙。
[0118] 如圖21所示，多個(gè)通路30穿過(guò)聚酰亞胺層14而下到半導(dǎo)體裝置12的正面32而 形成。通路30還穿過(guò)密封劑24到達(dá)半導(dǎo)體裝置12的背面34而形成，從而滿(mǎn)足電和熱的 要求（例如，當(dāng)裝置12是功率半導(dǎo)體裝置時(shí)）。貫通路36也穿過(guò)聚酰亞胺層14和介電片 材26而形成。POL金屬互連件38隨后形成在封裝結(jié)構(gòu)66中，以提供其中的電和熱連接/ 路徑，互連件38被形成在通路30、36中并伸出到封裝結(jié)構(gòu)66的正面和背面18、20上。
[0119] 雖然圖21中示出，公認(rèn)的是，封裝結(jié)構(gòu)66還可在其中包括POL腹板結(jié)構(gòu)（例如在 圖20中的POL腹板62)，其定位在半導(dǎo)體裝置12周?chē)兔芊鈩?4之內(nèi)，以提供POL結(jié)構(gòu)的 穩(wěn)定性。POL腹板可以由印刷電路板（PCB)芯材、聚酰亞胺膜/層、陶瓷材料、或復(fù)合介電層 形成一從而POL腹板結(jié)構(gòu)在封裝結(jié)構(gòu)66的層壓工藝期間不流動(dòng)。
[0120] 根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，類(lèi)似于圖17中示出的封裝結(jié)構(gòu)10,封裝結(jié)構(gòu)66可作為"開(kāi)始堆 疊"，額外材料層可施加到"開(kāi)始堆疊"。即，當(dāng)在封裝結(jié)構(gòu)66中形成金屬互連件38時(shí)，額外 層54、56被增加到封裝結(jié)構(gòu)64的兩側(cè)，如圖22描述。根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例，層54、 56由電路印刷板（PCB)預(yù)浸材料形成，帶有其上的銅箔，其被層壓到聚酰亞胺層14、16上。 根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，層54、56由聚酰亞胺材料形成，層54、56通過(guò)粘接劑58(虛線(xiàn)示 出）施加到聚酰亞胺層14、16。通路60然后在額外層54、56中鉆孔形成，如圖18所示，其 中金屬互連件38被鍍層在通路60中并圖案化在層54、56的外表面上。
[0121] 現(xiàn)在參考圖23,根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例的封裝結(jié)構(gòu)70被示出，其中具有多個(gè)電 子構(gòu)件的功率模塊被封裝。封裝結(jié)構(gòu)70包括在其中的以功率裝置、控制電路、和/或被動(dòng) 裝置形式存在的多個(gè)電子構(gòu)件，以及功率半導(dǎo)體裝置72 (例如管芯、二極管、M0SFET)，門(mén)驅(qū) 動(dòng)器74,和被動(dòng)裝置76在圖22中示出，盡管公認(rèn)的是更多或更少數(shù)量的電子裝置/構(gòu)件可 包括在POL結(jié)構(gòu)70中。另外，根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，銅墊片78可選擇地被包括和附接到半導(dǎo)體 裝置72的背側(cè)22 (例如通過(guò)焊料80)，盡管公認(rèn)的是-不存在墊片78-通路30可替代被延 伸到裝置72(即，鉆更高的通路）的背面以形成高度差。
[0122] 如圖23所示，聚酰亞胺層14