[发明专利]超微间距PoP无芯封装

说明书

本发明公开了一种PoP(层叠封装)的底部封装件，该底部封装件可形成有支承薄或无芯衬底的加强层。加强层可为衬底提供硬度和刚度以提高底部封装件的硬度和刚度以及提供衬底的更好处理。加强层可利用芯材料、层合层和金属层来形成。衬底可形成在加强层上。加强层可包括尺寸设定成容纳裸片的开口。裸片可在开口中耦接到衬底的暴露表面。可使用穿过加强层的金属填充的通路来将衬底耦接到顶部封装件。

背景技术

技术领域

本发明涉及半导体封装以及用于封装半导体器件的方法。更具体地，本发明涉及容纳有源和无源部件的PoP(层叠封装)的底部封装件。

相关领域的描述

随着在半导体工业中对更低成本、更高性能、增大的集成电路密度和增大的封装密度的要求持续，层叠封装(“PoP”)技术已变得越来越普及。随着对越来越小的封装的推动加强，裸片和封装件的集成(例如，“预堆叠”或片上系统(“SoC”)技术与存储器技术的集成)允许更薄的封装件。此类预堆叠已成为薄细间距PoP封装件的关键组成部分。

减小封装件的尺寸(例如PoP封装件中的顶部封装件(存储器封装件)或底部封装件(SoC封装件))的一个限制是封装中所用的衬底的尺寸。薄衬底和/或无芯衬底(例如层合衬底)已经被用来将封装的厚度减小到更令人满意的水平。然而，由于在封装中使用更薄的衬底，所以可能增大由材料热特性的不同而导致的翘曲的可能性。由于薄或无芯衬底具有较低的机械强度来抵抗材料之间热特性的不同所导致的效应，所以翘曲可能性可能增大。

因此，随着PoP封装件变得更薄以及间距(例如触点之间的间隔)变得更细微，翘曲在PoP封装件的失效或性能降低和/或利用PoP封装件的器件的可靠性问题中扮演越来越重要的角色。例如，PoP封装件中顶部封装件和底部封装件之间的翘曲表现差异可能导致耦接封装的焊点的产率损失(例如相邻焊点之间的短接或桥接或者开路或断开的相对焊端，这具体取决于翘曲表现)。大部分PoP结构可能由于对顶部封装件和/或底部封装件提出的严格翘曲要求而被丢弃(拒绝)。拒绝PoP结构就促使预堆叠产率低下、材料浪费、以及制造成本提高。因此，很多升级和/或设计修改正被采纳和考虑以抑制在使用薄或无芯衬底的封装以及具有细微球间距的封装中的翘曲。

已经被用于细微球间距的一种方案是在底部封装件的顶表面上使用密封剂或模制材料。密封剂可用于抑制在焊接回流期间焊点之间的短接。密封剂还可提供在使用PoP封装件期间相邻焊点之间的电绝缘，和/或为耦接到底部衬底的裸片(例如SOC)提供机械支承。通常使用穿塑孔(TMV)来提供底部封装件上的用于连接到顶部封装上的端子(例如焊球)的端子。使用TMV而导致的一个问题是在形成通路(通常是利用激光烧蚀来实现)期间，通路可能被过烧蚀。过烧蚀可能在相邻TMV之间在密封剂中生成薄的壁。这些薄的壁可能允许焊料在焊接回流期间在相邻TMV之间流动并且桥接(短接)相应的相邻焊点。使用TMV还可能导致PoP封装件中的开路缺陷。开路缺陷可能是由于顶部封装件和/或底部封装件的移位、对TMV形状的控制不佳、和/或焊球因球尺寸而卡住而导致的。随着PoP球间距变得更小，桥接或开路缺陷所导致的问题可能变得更常见和/或更严峻。

发明内容

在某些实施例中，一种PoP封装件包括底部封装件和顶部封装件。底部封装件可包括耦接到衬底的裸片。衬底可以是薄或无芯衬底。加强层可耦接到衬底的上表面并至少部分地覆盖衬底。裸片可在加强层中的开口中耦接到衬底。衬底的至少部分可在所述开口中暴露。在某些实施例中，衬底中的至少一些导电(金属)迹线或垫盘在所述开口中暴露，并且裸片耦接到所述导电迹线或垫盘中的至少一些。

加强层可包括耦接到衬底的一个或多个端子。这些端子可以是穿过加强层的至少部分地被填充有金属的通路。这些端子可在加强层的顶表面处暴露。这些端子可用于通过耦接到顶部封装件上的一个或多个端子而将底部封装件耦接到顶部封装件。顶部封装件可包括存储器裸片。在一些实施例中，顶部封装件是印刷电路板(PCB)，并且存储器裸片耦接到底部封装件的另一(非PCB)侧面。