[发明专利]高性能低成本的多芯片组件封装件

说明书

本发明一般涉及到半导体芯片封装，更确切地说是涉及到多芯片封装件以及用薄膜或内部衬底引线对封装中各芯片进行互连。

在半导体封装业中，对高性能、低成本、小尺寸多芯片组件封装技术存在着需求。诸如有机芯片载体、陶瓷芯片载体或硅衬底上的硅芯片之类的现有解决方法都存在与小尺寸相关的限制(如在四方扁平封装中，对下一级的互连围绕着周边并占据很大的空间)、有限的散热能力(使大功率芯片冷却的能力)，或带有复杂的高成本的装配工序(使用独立的基底或加强板、盖子、罩子和散热片)，或三种情况都存在。

图1示出了一种常规的组件封装件，其中示出了多芯片“芯片向上(chip up)”封装件的剖面(只一个芯片)。示出了带有内部或表面引线(集成引线)的一个有机或陶瓷衬底1和一个硅芯片2。盖子3覆盖着衬底1和芯片2。导热粘合剂4将铸铝或挤压铝构成的散热片5固定在盖子3上。用芯片2和盖子3之间的导热油脂7可使芯片2到盖子3的热传送变得容易。在衬底1下面有互连管脚6。也可用柱或球(未示出)来代替管脚。这种封装件的装配工序相当复杂，用到三种部件：衬底/芯片载体、盖子和散热片。

图2示出了一个本技术领域也熟知的空腔向下的组件封装件。向下的腔体13制作在衬底11的一个窗口中。热导率良好的棒块14铸入衬底且跨越腔13的宽度。芯片15固定在棒块14的与导热粘合剂12相反的一侧上。盖子16跨越腔的长度且在腔的侧面上固定于衬底11。如在图1所述的“芯片向上”封装件中那样，互连管脚17固定于衬底的底部。用散热片粘合剂12将铸铝或挤压铝组成的散热片18固定于衬底11的反侧。这种封装件的装配工序也相当复杂，也用到多个部件：衬底/芯片载体、盖子、导热棒块和散热片。

图3A、3B和3C分别示出了本技术领域熟知的硅基外廷硅多芯片组件的俯视图、正面图和侧面图。芯片21被引线连接或倒装片连接于硅衬底22。硅衬底在其顶表面23上有薄膜布线电路，各个芯片连接于其上，使各芯片得到互连。待要连接到装配件下一层的电路被引到硅衬底的周边，然后用引线连接24跳至带有四方扁平封装26那样的周边表面安装接触(如图3C所示)或管脚27(如图3B所示)的加强板/载体基底25。然后可用盖子以及有要求时用散热片29覆盖整体封装件。还可用导热油脂30来增强导热。

这种封装件不仅装配工序复杂，用到多个部件，而且在装配件的下一层占据大量空间。本发明的目的是提供一种能保持或改善现有技术的热学与电性能同时又具有较小尺寸和较低成本的组件封装件设计。

在同时用作衬底的散热片上用布线连接技术已开发了单芯片组件。例如见IBM Technical Disclosure Bulletin，Vo.l31，No.11，1989年4月。由于它未说明如何实现芯片间布线，故此技术不能用于多芯片组件。使用管脚在多芯片生产中不能为密集的互连结构提供方便。此技术也不利用倒装片和薄膜互连技术。

因此，需要一种既能增加尽量少的成本就能改进现有技术散热片效率又能适应各种芯片互连工艺的多芯片组件设计。

因此，本发明的一个目的是提供一种封装工艺，用它可获得低成本、高性能(热学与电学)的高密度多芯片封装件。

本发明的另一目的是提供一种相对于现有技术来说制造简单(步骤更少，部件更少)且尺寸小的封装工艺。

本发明提供一种高性能的多芯片组件封装件，该多芯片组件封装件包含一个具有散热表面和衬底的散热片；安装到所述散热片的衬底的多个集成电路芯片；位于衬底上的引线，它将所述多个集成电路芯片互连，并将所述多个集成电路芯片互连到一个互连阵列，互连阵列可将所述引线和所述集成电路芯片互连到下一层封装件；其中，互连阵列包括有位于所述多个集成电路芯片的每个集成电路芯片的周边的互连部件和位于所述多个集成电路芯片的相邻集成电路和芯片之间的互连部件。