CN117413357A - 包括彼此结合的内插器的电子设备 - Google Patents

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CN
China
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interposer
metal
circuit
package
electronic device
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CN202280034098.5A
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J·萨托
B·陈
J·科瓦茨
A·拉玛姆蒂
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Original Assignee
Microchip Technology Inc
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Abstract

电子设备包括第一内插器、附连到该第一内插器的第一集成电路(IC)设备、第二内插器和附连到该第二内插器的第二IC设备。该第二内插器结合到该第一内插器。该第一内插器包括第一内插器电路和电连接到该第一内插器电路的第一连接元件。该第二内插器包括第二内插器电路和电连接到该第二内插器电路的第二连接元件。该第二连接元件结合到该第一连接元件以限定连接元件对。该连接元件对提供该第一内插器电路与该第二内插器电路之间的电连接。

Description

包括彼此结合的内插器的电子设备
相关专利申请
本申请要求于2021年10月1日提交的共同拥有的美国临时专利申请63/251,412号的优先权，该专利申请的全部内容据此以引用方式并入以用于所有目的。
技术领域
本公开涉及电子设备，并且更具体地涉及包括彼此结合的多个内插器的电子设备。
背景技术
集成电路(IC)设备，例如管芯(芯片)、内插器和其他类型的设备通常直接安装到印刷电路板(PCB)。这通常产生彼此安装的结构的相应热膨胀系数(CTE)的失配，例如PCB与安装在其上的IC设备之间的CTE失配。当PCB和安装的IC设备经历温度变化时，例如在回流加热过程或回流冷却过程期间，PCB与安装的IC设备之间的CTE失配可能导致PCB、安装的IC设备或PCB与安装的IC设备之间的焊料连接的翘曲、破坏或其他损坏。
因此，包括平衡CTE材料或具有特定CTE特性的多个层的IC封装件基板或″子基板″可布置在IC设备与PCB之间以减小IC设备与PCB之间的CTE失配。然而，这些子基板通常是复杂且昂贵的。
另外，对于直接安装在PCB上的IC管芯，多个IC管芯之间的电连接横向地跨PCB延伸，由于IC设备和PCB电路的几何限制(例如，引脚输出限制)而具有相对低的连接密度。安装在PCB上的IC管芯之间的数据通信可能因此受到此类对IC管芯之间的物理连接的约束的限制(例如，在吞吐量或延迟方面)。
需要一种可靠且成本有效的方式来将IC设备安装到PCB或其他设备安装基板，在相关结构之间具有低CTE失配。还需要以增加数据连接吞吐量以及/或者减少多个IC设备之间的延迟的方式来安装IC设备(例如，管芯)。
发明内容
本公开提供了电子设备，例如包括堆叠式IC设备组件的电子设备，该堆叠式IC设备组件包括彼此结合(或者任选地结合到中间基板(例如，玻璃基板)的相对侧)的两个或更多个内插器。每个内插器可以承载安装在其上的一个或多个IC设备(例如，IC管芯)。该堆叠式IC设备组件可以安装在芯片载体(例如，引线框或铜夹)上以限定IC封装件。该IC封装件可以安装在封装件安装基板(例如，PCB)上。将堆叠式IC设备组件抬离出封装件安装基板的芯片载体可以在结构上是柔性的，以从而吸收安装的堆叠式IC设备组件的CTE相关的膨胀和/或收缩，并且从而解耦堆叠式IC设备组件与底层封装件安装基板之间的CTE失配。一些示例可以因此消除在某些常规封装件中使用的″子基板″以用于减少CTE相关问题，与此类常规封装件相比，这样可以减少成本和/或复杂性。
另外，在堆叠式IC设备组件中安装在彼此结合的相对的内插器上的IC设备(例如，管芯)可以通过延伸穿过结合的内插器的电连接阵列(例如，包括限定在一对结合的内插器中的″连接元件对″，如下文所讨论的)彼此通信地连接。安装在相对的内插器上的IC设备之间的这些电连接可以具有比在常规布置中直接安装在PCB上的IC设备之间的连接显著更短的距离，从而导致更低的通信延迟或等待时间。另外，安装在相对的内插件上的IC设备之间的电连接可以具有比在常规布置中直接安装在PCB上的IC设备之间的连接显著更大的电连接密度。例如，竖直地延伸穿过堆叠式IC设备组件的结合的内插器的电连接阵列可以在水平平面中具有至少500个电连接/mm2的密度，或者在一些示例中，在水平平面中具有至少1,000个电连接/mm2的密度，或者在一些示例中，在水平平面中具有至少1,000,000个电连接/mm2的密度。
一个方面提供了一种电子设备，该电子设备包括第一内插器、附连到该第一内插器的第一IC设备、第二内插器和附连到该第二内插器的第二IC设备，其中该第二内插器结合到该第一内插器。该第一内插器包括第一内插器电路和电连接到该第一内插器电路的第一连接元件。该第二内插器包括第二内插器电路和电连接到该第二内插器电路的第二连接元件。该第二连接元件结合到该第一连接元件以限定提供第一内插器电路与第二内插器电路之间的电连接的连接元件对。
在一些示例中，第一IC设备包括第一IC设备电路，第二IC设备包括第二IC设备电路，并且第一IC设备电路经由第一内插器电路、连接元件对和第二内插器电路电连接到第二IC设备电路。
在一些示例中，第一内插器、第二内插器、第一IC设备和第二IC设备是IC封装件的一部分，并且该IC封装件被安装到包括封装件安装基板电路的封装件安装基板。在一些示例中，该封装件安装基板包括印刷电路板(PCB)。
在一些示例中，该IC封装件包括芯片载体。第一内插器、第二内插器、第一IC设备和第二IC设备是堆叠式IC设备组件的一部分，该堆叠式IC设备组件形成IC封装件的一部分。该堆叠式IC设备组件被附连到芯片载体，并且该芯片载体被安装到封装件安装基板。在一些示例中，该芯片载体包括铜夹或引线框。
在一些示例中，第一内插器电路包括IC封装件接触部，第二内插器电路经由连接元件对电连接到该IC封装件接触部，并且该IC封装件包括IC封装件接触部与芯片载体之间的第一引线结合连接。
在一些示例中，第一连接元件和第二连接元件中的至少一者包括多部件结合元件，该多部件结合元件包括：(a)由第一金属形成的传导部件；和(b)由不同于该第一金属的第二金属形成的结合部件。
在一些示例中，第一金属具有第一熔点，并且第二金属具有第二熔点，该第二熔点低于该第一熔点。在一些示例中，第一金属包括铜、银或金，并且第二金属包括锡、铟、锡合金或铟合金。
在一些示例中，第一连接元件包括第一多部件结合元件，该第一多部件结合元件包括：(a)由第一金属形成的第一传导部件；和(b)由不同于该第一金属的第二金属形成的第一结合部件，并且第二连接元件包括第二多部件结合元件，该第二多部件结合元件包括：(a)由第三金属形成的第二传导部件；和(b)由不同于该第三金属的第四金属形成的第二第一结合部件。在一些示例中，第一金属和第三金属包括相同的金属，并且第二金属和第四金属包括相同的金属。在其他实施方案中，第一金属和第三金属包括不同的金属，并且/或者第二金属和第四金属包括不同的金属。
在一些示例中，该电子设备包括沿第一平面取向的PCB，并且包括PCB槽和电连接到该PCB槽的PCB电路，其中该IC封装件以正交于第一平面的取向安装在PCB槽中。
在一些示例中，第一内插器包括电连接到第一IC设备的第一IC设备电路的第一接触部，第二内插器包括电连接到第二IC设备的第二IC设备电路的第二接触部，PCB槽包括第一PCB槽接触部和第二PCB槽接触部，第一内插器的第一接触部电连接到第一PCB槽接触部，并且第二内插器的第二接触部电连接到第二PCB槽接触部。
在一些示例中，第一内插器的第一接触部包括第一内插器上的第一引线结合焊盘或第一引脚输出接触部，并且第二内插器的第二接触部包括第二内插器上的第二引线结合焊盘或第二引脚输出接触部。
另一方面提供了一种电子设备，该电子设备包括安装到封装件安装基板(例如，PCB)的IC封装件，该封装件安装基板包括封装件安装基板电路。该IC封装件包括芯片载体、第一内插器组件和第二内插器组件。第一内插器组件包括第一内插器和附连到该第一内插器的第一IC设备。第二内插器组件包括第二内插器和附连到该第二内插器的第二IC设备。第一内插器结合到第二内插器，其中第一内插器和第二内插器布置在第一IC设备与第二IC设备之间。第二内插器组件附连到芯片载体。该芯片载体附连到封装件安装基板以将IC封装件安装在封装件安装基板上。
在一些示例中，该封装件安装基板包括PCB。
在一些示例中，该芯片载体包括与封装件安装基板物理地间隔开的安装部分，并且第二IC封装件模块附连到该芯片载体的安装部分。
在一些示例中，该芯片载体包括铜夹或引线框。
在一些示例中，第一内插器包括IC封装件接触部，并且IC封装件包括在IC封装件接触部与芯片载体之间的引线结合连接。
在一些示例中，第一内插器包括第一连接元件，第二内插器包括结合到该第一连接元件的第二连接元件，并且第一连接元件和第二连接元件中的至少一者包括多部件结合元件，该多部件结合元件包括：(a)由第一金属形成的传导部件；和(b)由不同于该第一金属的第二金属形成的结合部件。
另一方面提供了一种电子设备，该电子设备包括：第一内插器、附连到该第一内插器的第一IC设备、附连到第二内插器的第二IC设备，以及布置在第一内插器与第二内插器之间的中间基板。该第一内插器包括第一内插器电路和电连接到该第一内插器电路的第一连接元件。该第二内插器包括第二内插器电路和电连接到该第二内插器电路的第二连接元件。布置在第一内插器与第二内插器之间的中间基板包括延伸穿过该中间基板的厚度的中间连接元件。第一内插器的第一连接元件结合到中间连接元件的第一侧。第二内插器的第二连接元件结合到中间连接元件的第二侧。第一连接元件、中间连接元件和第二连接元件提供第一内插器电路与第二内插器电路之间的电连接。
在一些示例中，中间基板包括玻璃基板。
在一些示例中，中间连接元件包括多部件结合元件，该多部件结合元件包括：(a)由第一金属形成的传导部件；和(b)由不同于该第一金属的第二金属形成的结合部件。
在一些示例中，第一连接元件包括第一多部件结合元件，该第一多部件结合元件包括：(b)由第一金属形成的第一传导部件；和(b)由不同于该第一金属的第二金属形成的第一结合部件，其中第一结合部件结合到中间连接元件的第一侧，并且第二连接元件包括第二多部件结合元件，该第二多部件结合元件包括：(a)由第三金属形成的第二传导部件；和(b)由不同于该第三金属的第四金属形成的第二结合部件，其中第二结合部件结合到中间连接元件的第二侧。
附图说明
下文结合附图描述了本公开的示例性方面，其中：
图1是包括安装到封装件安装基板的示例性IC封装件的示例性电子设备的横截面侧视图，该示例性IC封装件包括彼此结合的第一内插器和第二内插器；
图2A和图2B是根据一个示例的在将第一内插器结合到第二内插器之前(图2A)以及在将第一内插器结合到第二内插器之后(图2B)的图1所示的示例性堆叠式IC设备组件的横截面侧视图；
图3是包括彼此结合的第一内插器和第二内插器的示例性堆叠式IC设备组件的三维视图；
图4A和图4B是包括结合到中间基板(例如，玻璃基板)的相对侧的第一内插器和第二内插器的示例性堆叠式IC设备组件的横截面侧视图(图4A)和三维视图(图4B)；
图5是以竖直取向安装到水平取向的封装件安装基板(例如，PCB)的示例性IC封装件的横截面侧视图；
图6是包括携带结合到中间基板(例如，玻璃基板)的第一侧的第一IC设备和直接结合到中间基板的第二侧的第二IC设备的内插器的示例性堆叠式IC设备组件的横截面侧视图；并且
图7A、图7B和图7C是具有彼此安装的内插器组件的示例性IC设备组件的横截面侧视图。
应当理解，出现在多个不同附图中的任何所示元件的参考标号在多个附图中具有相同含义，并且本文在任何特定附图的上下文中提及或讨论任何所示元件也适用于每个其他附图(如果有的话)，其中示出了相同的所示元件。
具体实施方式
图1是包括安装到封装件安装基板104的IC封装件102的示例性电子设备100的横截面侧视图。在该示例中，IC封装件102体现为系统级封装(SiP)，其包括安装在芯片载体108上的堆叠式IC设备组件106。堆叠式IC设备组件106包括结合到第二内插器组件112(也被称为下内插器组件112)的第一内插器组件110(也被称为上内插器组件110)。第一内插器组件110包括安装到第一内插器122的至少一个第一IC设备120，并且第二内插器组件112包括安装到第二内插器126的至少一个第二IC设备124，该第二内插器126结合到第一内插器122。具体地，第一内插器122的前侧表面128物理地结合到第二内插器126的前侧表面129，如下文更详细讨论的。在一些示例中，第一内插器122的厚度Tfirst_interposer和第二内插器126的厚度Tsecond_interposer可以各自在25-100μm的范围内。
每个第一IC设备120和第二IC设备124可以包括适于安装到内插器的任何类型的IC设备，例如IC管芯(例如，处理器、存储器设备、输入/输出设备和/或其他类型的IC管芯)、热传递元件和/或其他电子设备。
第一IC设备120可以以任何合适的方式安装到第一内插器122，例如使用球栅阵列(BGA)焊料结合或其他连接。第一IC设备120可以由封装材料123(例如，环氧树脂模制化合物)封装。类似地，第二IC设备124可以以任何合适的方式安装到第二内插器126，例如使用BGA焊料结合或其他连接。一些或所有第二IC设备124可以由封装材料127(例如，环氧树脂模制化合物)封装。在一些示例中，封装材料127可以提供平坦且增强的表面，以物理地支撑并促进第一内插器122和第二内插器126彼此(或与中间玻璃基板，如图4A至图4B所示)的基于压力的结合。
如图1所示，在一些示例中，热传递设备126可以附接到至少一个第一IC设备120和/或第二IC设备124，以促进热传递远离相应的第一IC设备120或第二IC设备124。例如，每个热传递设备126可以包括无源散热器。
安装在第一内插器122上的每个第一IC设备120可以包括第一IC设备电路121，并且安装在第二内插器126上的每个第二IC设备124可以包括第二IC设备电路125。然而，一些第一IC设备120和/或第二IC设备124(例如，无源散热器)可能不包括电路。在一些示例中，安装在第一内插器122上的第一IC设备120可以包括高性能管芯，而安装在第二内插器126上的第二IC设备124可以包括为安装在第一内插器122上的高性能第一IC设备120提供功能或操作支持的支持设备。例如，第一IC设备120可以包括一个或多个FPGA管芯、SERDES管芯和/或HBM/DRAM管芯，并且第二IC设备124可以包括一个或多个低压差(LDO)电压调节器、电源管理集成电路(PMIC)管芯和/或无源散热器。
第一内插器122包括第一内插器电路130，该第一内插器电路包括前侧接触部132、后侧接触部134、IC封装件接触部136；和/或将任何一个或多个前侧接触部132、后侧接触部134和/或IC封装件接触部136彼此连接的其他电路。在一些示例中，第一内插器电路130包括金属互连电路(例如，高速重新分布层(RDL)布线)，并且前侧接触部132和后侧接触部134包括在金属互连电路中形成的元件。IC封装件接触部136可以包括引线结合焊盘、引脚输出接触部或适于接收引线结合连接的其他接触部。
在一些示例中，封装第一IC设备120的封装材料123可以覆盖所有的第一内插器电路130，除了位于第一内插器122的周边处的IC封装件接触部136之外，该第一内插器电路还包括前侧接触部132。在一些示例中，封装材料123可以形成在第一内插器122的整个横向宽度上(例如，沿x方向和/或y方向)，并且然后被选择性地蚀刻或去除以暴露在第一内插器122的周边处的IC封装件接触部136。
第一内插器122还包括第一连接元件142的第一连接元件阵列140，这些第一连接元件包括在钝化区域143(例如，包括SiON或其他基于硅的钝化区域)中形成的示例性第一连接元件142a、142b和142c。在一些示例中，第一连接元件142(包括下文所讨论的示例性第一连接元件142a、142b和142c)形成为硅通孔(TSV)。第一连接元件142电连接到所选择的后侧接触部134。每个第一IC设备120可连接到所选择的前侧接触部132以提供第一IC设备电路121与所选择的第一内插器电路130之间的电连接。
第二内插器126包括第二内插器电路150，该第二内插器电路包括前侧接触部152和连接到所选择的前侧接触部152的后侧接触部154。在一些示例中，第二内插器电路150包括金属互连电路，并且前侧接触部152和后侧接触部154包括在金属互连电路中形成的元件。
第二内插器126还包括第二连接元件162的第二连接元件阵列160，该第二连接元件包括在钝化区域163(例如，包括SiON或其他基于硅的钝化区域)中形成的示例性第二连接元件162a、162b和162c。在一些示例中，第一内插器122和第二内插器126由相同的一种或多种材料形成，以在第一内插器122与第二内插器126之间提供相同或类似的CTE特性。在一些示例中，第二连接元件162(包括下文所讨论的示例性第二连接元件162a、162b和162c)形成为硅通孔(TSV)。第二连接元件162电连接到所选择的后侧接触部154。每个第二IC设备124可以连接到所选择的前侧接触部152，以经由所选择的第二内插器电路150提供相应第二IC设备124的第二IC设备电路125与所选择的第二连接元件162之间的电连接。
设置在第一内插器122中的第一连接元件142物理地结合并且电连接到设置在第二内插器126中的相应第二连接元件162，以限定连接元件对170的阵列，这些连接元件对包括示例性连接元件对170a、170b和170b。
另外，至少一些第一连接元件142和/或第二连接元件162可以形成为多部件结合元件，每个多部件结合元件包括由第一金属(例如，铜、银或金)形成的传导部件172、174和由不同的第二金属(例如，锡、铟、锡合金或铟合金)形成的结合部件176、178。例如，至少一些第一连接元件142可以包括传导部件172和结合部件176。另外或另选地，至少一些第二连接元件162可以包括传导部件174和结合部件178。
示例性连接元件对170a、170b和170b示出了每个连接元件对170的三个示例性结构。示例性连接元件对170a包括：(a)第一连接元件142a，该第一连接元件形成为包括传导部件172和结合部件176的多部件结合元件；和(b)第二连接元件162a，该第二连接元件包括至少传导部件174，其中结合部件176与传导部件174形成物理结合(例如，焊料型共熔结合)。
示例性连接元件对170b包括：(a)第一连接元件142b，该第一连接元件包括至少传导部件172；和(b)第二连接元件162b，该第二连接元件形成为包括传导部件174和结合部件178的多部件结合元件，其中结合部件178与传导部件172形成物理结合(例如，焊料型共熔结合)。
示例性连接元件对170c包括：(a)第一连接元件142c，该第一连接元件形成为包括传导部件172和结合部件176的多部件结合元件；和(b)第二连接元件162c，该第二连接元件形成为包括传导部件174和结合部件178的多部件结合元件，其中结合部件176和178彼此(以及/或者与传导部件172和/或传导部件174的相邻表面)形成物理结合(例如，焊料型共熔结合)。传导部件174和传导部件172形成电阻率比物理结合更低的电连接。
如上所述，所选择的前侧接触部132可以电连接到安装在第一内插器122上的每个第一IC设备120的相应第一IC设备电路121。此外，每个前侧接触部132可以是：
(a)(经由第一内插器电路121的所选择元件)电连接到至少一个IC封装件接触部136，以经由所选择的引线结合166、芯片载体108和焊料凸块连接184或其他结合材料或方法提供每个第一IC设备120的所选择的第一IC设备电路121与设置在封装件安装基板104(例如，PCB)上的所选择的电路180之间的电连接，并且/或者
(b)电连接到至少一个后侧接触部134，以经由所选择的连接元件对170和第二内插器电路150提供至少一个第一IC设备120的所选择的第一IC设备电路121与至少一个第二IC设备124的所选择的第二IC设备电路125之间的电连接。
因此，第一内插器电路130(例如，包括RDL金属)可以提供电连接：
(a)在所选择的上IC设备120与所选择的IC封装件接触部136之间，以及/或者
(b)在所选择的第一连接元件142与所选择的IC封装件接触部136之间，例如以(经由所选择的连接元件对170和所选择的第一内插器电路130)将所选择的第二IC设备124连接到所选择的IC封装件接触部136，以及/或者
(c)在所选择的第一连接元件142与所选择的第一IC设备120之间，例如以(经由所选择的连接元件对170)将所选择的第一IC设备120连接到所选择的第二IC设备124。
因此，在一些示例中，第一内插器电路130(例如，包括RDL金属)、连接元件对170和第二内插器电路150共同限定用于在所选择的第一IC设备120与所选择的第二IC设备124之间进行数据通讯的多个电连接。在一些示例中，这些电连接具有非常短的距离(例如，小于1mm)，尤其是与以常规布置直接安装在PCB上的多个IC设备之间的电连接相比。另外，与常规布置相比，第一IC设备120与第二IC设备124之间的电连接可以具有显著更大的密度，从而允许增加的数据通信。例如，形成于堆叠式IC设备组件106中的连接元件对170的阵列可以在平行于表面128和129的水平平面中具有至少500个连接元件对170/mm2的密度，或者在一些示例中，在水平平面中具有至少1,000个连接元件对170/mm2的密度，或者在一些示例中，在水平平面中具有至少1,000,000个连接元件对170/mm2的密度。
芯片载体108可以包括铜引线框、铜夹或用于支撑堆叠式IC设备组件106的其他合适结构。如图所示，芯片载体108可以通过焊料凸块连接184或其他结合材料或方法安装到封装件安装基板104(例如，PCB)。芯片载体108可以包括安装部分109，该安装部分与封装件安装基板104物理地间隔开(例如，抬离到上方)。堆叠式IC设备组件106可以附连到安装部分109。例如，第二内插器组件112的下侧可以通过粘合剂或其他结合材料固定到安装部分109。因此，堆叠式IC设备组件106可以与封装件安装基板104物理地间隔开(例如，抬离到上方)。芯片载体108(例如，引线框或铜夹)可以在结构上是柔性的，以从而吸收安装的堆叠式IC设备组件106的CTE相关的膨胀和/或收缩，并且从而解耦堆叠式IC设备组件106与底层封装件安装基板104之间的CTE失配。
图2A和图2B是根据一个示例的在将第一内插器组件110结合到第二内插器组件112之前(图2A)以及在将第一内插器组件110结合到第二内插器组件112之后(图2B)的图1所示的示例性堆叠式IC设备组件106的横截面侧视图。
如图2A所示，第一内插器组件112可以安装在第一结合支撑结构200上，并且第二内插器组件112可以安装在第二结合支撑结构202上。在一些示例中，在第一IC设备120上方形成的封装材料123(例如，环氧树脂模制化合物)可以形成有提供第一内插器组件110与第一结合支撑结构200之间的固体接合的平坦外表面204，并且在一些或所有第二IC设备124上方形成的封装材料127(例如，环氧树脂模制化合物)可以形成有提供第二内插器组件112与第二结合支撑结构202之间的物理地稳定接合的平坦外表面206。
第一内插器组件110然后可以相对于第二内插器组件112对准，例如沿x方向和y方向，以将第一内插器122中的第一连接元件142与对应的第二内插器126中的第二连接元件162对准。
如图2B所示，通过在将第一内插器组件110和第二内插器组件112加热到180-300℃范围内(例如，200-250℃范围内)的温度的情况下将这两个内插器组件压在一起，使第一内插器122的前侧表面128和第二内插器126的前侧表面129彼此结合。结合过程可以在每个连接元件对170中的第一连接元件142与第二连接元件162之间形成物理结合和电连接。
每个连接元件对170中的第一连接元件142与第二连接元件162之间的物理结合可以包括多个方面，例如以下方面中的任何一个或多个方面：(a)在相对的结合部件176与178之间，或分别在结合部件176或178与相对的传导部件174或172之间，或分别在结合部件176和/或178与相对的钝化区域163和/或143之间的共熔或焊料型结合；(b)在相对的传导部件172与174之间，或分别在传导部件172和/或174与相对的钝化区域163和/或143之间的共价或其他结合；和/或(c)相对的钝化区域143与163之间的共价或其他结合。
图3是例如类似于图1和图2B所示的示例性堆叠式IC设备组件106的示例性堆叠式IC设备组件300的三维视图，其中为了更好理解而未示出封装材料123、127。堆叠式IC设备组件300包括安装到第二内插器组件312的第一内插器组件310。第一内插器组件310包括安装到第一内插器322上的第一IC设备320。第二内插器组件312包括安装到第二内插器326上的第二IC设备324。第一IC设备320和第二IC设备324可以由模制化合物或其他封装材料(未示出)封装。如图所示，IC封装件接触部336可以暴露在第一内插器322的顶部表面338处，这些IC封装件接触部直接地或经由第一内插器122内的电路(例如，RDL金属)电连接到第一IC设备320的所选择电路，例如，如上文关于第一内插器电路130所讨论的。
图4A和图4B示出了示例性堆叠式IC设备组件400的侧视横截面视图(图4A)和三维视图(图4B)。如图所示，堆叠式IC设备组件400包括结合到中间基板411的相对侧表面的第一内插器组件410和第二内插器组件412，使得中间基板411被布置在第一内插器组件410与第二内插器组件412之间。中间基板411可以增加堆叠式IC设备组件400的结构强度和/或稳定性。
第一内插器组件410包括安装到第一内插器422并且由封装材料423(例如，模制化合物)封装的第一IC设备420。第二内插器组件412包括安装到第二内插器426并且由封装材料427(例如，模制化合物)封装的第二IC设备424。第一内插器422包括第一内插器电路430和第一连接元件442的第一连接元件阵列440，这些第一连接元件包括在钝化区域443(例如，包括SiON或其他基于硅的钝化区域)中形成的示例性第一连接元件442a、442b和442c。第二内插器426包括第二内插器电路450和第二连接元件462的第二连接元件阵列460，这些第二连接元件包括在钝化区域463(例如，包括SiON或其他基于硅的钝化区域)中形成的示例性第二连接元件462a、462b和462c。第一内插器电路430包括IC封装件接触部436，并且第二内插器电路450包括IC封装件接触部437。
中间基板411可以包括在例如包括玻璃的基板材料476中形成的中间连接元件474的中间连接元件阵列470，这些中间连接元件包括示例性中间连接元件474a、474b和474c。中间基板411(例如，包括玻璃基板材料476)可以在第一内插器422与第二内插器426之间提供热隔离。在一些示例中，第一内插器422的厚度Tfirst_interposer和第二内插器426的厚度Tsecond_interposer可以各自在25-100μm的范围内，并且中间基板411的厚度Tintermediate可以在200-500μm的范围内。
如图4A所示，设置在第一内插器422中的第一连接元件阵列440结合在中间连接元件阵列470的第一侧表面处，并且设置在第二内插器426中的第二连接元件阵列460结合在中间连接元件阵列470的第二侧表面处，以限定将第一连接元件阵列440与第二连接元件阵列460连接的电连接480的阵列。每个电连接480可以包括结合在相应中间连接元件474的第一侧处的第一连接元件442和结合在相应中间连接元件474的第二侧处的第二连接元件462。
第一连接元件442和第二连接元件462可以以任何合适的方式结合到中间连接元件474。例如，第一连接元件442、第二连接元件462和/或中间连接元件474可以形成为多部件结合元件，这些多部件结合元件包括传导部件482、490或486和结合元件484、492或488。电连接480a、480b和480c表示用于中间连接元件阵列470中的每个电连接480的三个示例性配置。
示例性电连接480a包括：(a)第一连接元件442a，该第一连接元件包括传导部件482；(b)中间连接元件474a，该中间连接元件包括传导部件486和形成在传导部件486的两个相对端部上的结合部件488；和(c)第二连接元件462a，该第二连接元件包括传导部件482。
示例性电连接480b包括：(a)第一连接元件442b，该第一连接元件包括传导部件482和结合部件484，(b)中间连接元件474b，该中间连接元件包括传导部件486；和(c)第二连接元件462b，该第二连接元件包括传导部件490和结合部件492。
示例性电连接480c包括：(a)第一连接元件442c，该第一连接元件包括传导部件482和结合部件484；(b)中间连接元件474c，该中间连接元件包括传导部件486和形成在传导部件486的两个相对端部上的结合部件488；和(c)第二连接元件462c，该第二连接元件包括传导部件490和结合部件492。
传导部件482、486和/或490可以类似于上文所讨论的传导部件172和174，并且结合部件484、488和/或492可以类似于上文所讨论的结合部件176和178。例如，传导部件482、486和490可以由第一金属(例如，铜、银或金)形成，并且结合部件484、488和/或492可以由不同的第二金属(例如，锡、铟、锡合金或铟合金)形成。
电连接480可以提供堆叠式IC设备组件400的各种元件之间的电连接，例如(a)第一IC设备420的所选择电路与第二IC设备424之间的电连接；(b)第一IC设备420的所选择电路与第一内插器422上的所选择的IC封装件接触部436之间的电连接(例如，用于将第一IC设备420的所选择电路电连接到堆叠式IC设备组件400可以安装在其上的PCB的所选择电路)；和/或(c)第二IC设备424的所选择电路与第二内插器426上的所选择的IC封装件接触部437之间的电连接(例如，用于将第二IC设备424的所选择电路电连接到堆叠式IC设备组件400可以安装在其上的PCB的所选择电路)。
图5是示例性电子设备500的横截面侧视图，该示例性电子设备包括以竖直取向安装到水平取向的封装件安装基板504(例如，水平取向的PCB)的IC封装件502。IC封装件502包括堆叠式IC设备组件506，该堆叠式IC设备组件包括结合到中间基板511的相对侧的第一内插器组件510和第二内插器组件512，例如，类似于上文关于图4A至图4B所讨论的示例性堆叠式IC设备组件400。
第一内插器组件510包括：(a)安装到第一内插器522并且由封装材料523(例如，模制化合物)封装的第一IC设备520；(b)在第一内插器522上靠近IC封装件502的第一侧539的第一IC封装件接触部536；和任选地(c)固定到封装材料523的热传递设备530(例如，散热器)。第二内插器组件512包括：(a)安装到第二内插器526并且由封装材料527(例如，模制化合物)封装的第二IC设备524；(b)在第二内插器526上靠近IC封装件502的第一侧539的第二IC封装件接触部537；和任选地(c)固定到封装材料527的热传递设备532(例如，散热器)。
堆叠式IC设备组件506包括类似于上文关于图4A至图4B所讨论的电连接480的阵列的电连接580的阵列。例如，电连接580的阵列延伸穿过中间基板511并且可以将第一IC设备520的所选择电路与第二IC设备524的所选择电路连接。
如图所示，IC封装件502以竖直取向安装到封装件安装基板504，即其中第一内插件522和第二内插件527竖直地延伸。一般来讲，封装件安装基板504沿第一平面(示出为水平的，但不限于此)取向，并且IC封装件502以正交于第一平面的取向(示出为竖直的，但不限于此)安装。在该示例中，IC封装件502安装在由槽结构541限定的封装槽540中，例如类似于被配置用于接收双列直插式存储器模块(DIMM)或外围部件快速互连(PCIe)的PCB槽。多个导电元件544(例如弹簧夹)可以布置在封装槽540中，用于将所选择的第一IC封装件接触部536和第二IC封装件接触部537与设置在以及/或者安装在封装件安装基板504上的所选择电路电连接。在一些示例中，第一IC封装件接触部536和第二IC封装件接触部537可以与导电元件544可释放地接合，使得IC封装件502可以被移除和重新插入(例如，提供热插拔能力)。在其他示例中，第一IC封装件接触部536和第二IC封装件接触部537可以(例如，通过焊料结合)永久地附连到导电元件544。
图6是示例性堆叠式IC设备组件600的横截面侧视图，该示例性堆叠式IC设备组件包括：(a)内插器组件610，该内插器组件包括安装到结合到中间基板611(例如，玻璃基板)的第一侧表面650的内插器622的第一IC设备620；和(b)直接结合到中间基板611的第二侧表面652的第二IC设备624。在第一IC设备620上方形成封装材料(例如，模制化合物)。
中间基板611包括中间连接元件670，用于提供(a)第二IC设备624与(b)第一IC设备620和/或设置在内插器622上的IC封装件接触部636之间的电连接。将在内插器622中形成的相应内插器连接元件642结合到对应的中间连接元件674的第一侧，并且(例如，通过焊料类型的结合)将第二IC设备624直接结合到所选择的中间连接元件674的第二侧。
每个内插器连接元件642和对应的中间连接元件674共同限定连接元件对670。在每个连接元件对670中，内插器连接元件642和对应的中间连接元件674中的一者或两者可以形成为包括传导部件和结合元件两者的多部件结合元件。图6示出了每个连接元件对670的三个示例性结构。首先，示例性连接元件对670a包括：(a)中间连接元件674，该中间连接元件形成为包括传导部件和形成在中间连接元件674的两个纵向端部处的结合元件的多部件结合元件；和(b)内插器连接元件642，该内插器连接元件包括至少传导部件。第二，示例性连接元件对670b包括：(a)内插器连接元件674，该内插器连接元件形成为包括传导部件和形成于中间连接元件674的一个纵向端部处的结合元件的多部件结合元件(用于结合所选择的第二IC设备624)；和(b)内插器连接元件642，该内插器连接元件形成为包括传导部件和结合元件的多部件结合元件。第三，示例性连接元件对670c包括：(a)中间连接元件674，该中间连接元件形成为包括传导部件和形成于中间连接元件674的两个纵向端部处的结合元件的多部件结合元件；和(b)内插器连接元件642，该内插器连接元件形成为包括传导部件和结合元件的多部件结合元件。
图7A、图7B和图7C是示例性堆叠式IC设备组件的横截面侧视图，其示出了具有彼此安装的内插器组件的三个示例性IC设备组件。首先，7A示出了包括结合在一起的两个未切分(未切割)的内插器晶片702和704的堆叠式IC设备组件700a。三组第一IC设备706a、706b和706c被安装到第一内插器晶片702，并且三组第二IC设备707a、707b和707c被安装到第二内插器晶片704。
第一内插器晶片702包括连接元件708a、708b和708c以及IC封装件接触部710a、710b和710c。如在下文中说明，连接元件708a和IC封装件接触部710a与第一IC设备706a相对应；连接元件708b和IC封装件接触部710b与第一IC设备706b相对应；连接元件708c和IC封装件接触部710c与第一IC设备706c相对应。管芯封装714a、714b和714c可以形成在每个相应组第一IC设备706a、706b和706c的上方，但使IC封装件接触部710a、710b、710c暴露。
第二内插器晶片704包括分别电连接到所选择的第二IC设备707a、707b和707c的连接元件720a、720b和720c。单一管芯封装722可以形成在第二IC设备707a、707b和707c上方。
连接元件708a、708b和708c结合到对应的连接元件720a、720b和720c以分别限定连接元件对730a、730b和730c。连接元件对730a提供(a)第二IC设备707a的所选择电路与(b)第一IC设备706a的所选择电路和/或所选择的IC封装件接触部710a之间的电连接。连接元件对730b提供(a)第二IC设备707b的所选择电路与(b)第一IC设备706b的所选择电路和/或所选择的IC封装件接触部710b之间的电连接。连接元件对730c提供(a)第二IC设备707c的所选择电路与(b)第一IC设备706c的所选择电路和/或所选择的IC封装件接触部710c之间的电连接。
在如图7A所示构造之后，可以沿切割线C切分内插器组件700a以限定三个分离的堆叠式IC设备组件750a、750b和750c，然后可以将它们中的每一者安装到可以安装到封装件安装基板(例如，PCB)的相应芯片载体(例如，引线框或铜夹)。
首先，7B示出了包括结合到未切分(未切割)的第二内插器晶片704的三个经切分的第一内插器晶片702a、702b和702c的堆叠式IC设备组件700b。经切分的第一内插器晶片702a、702b和702c可以在结合到未切分的第二内插器晶片704之前被切分。
每个经切分的第一内插器晶片702a、702b、702c承载相应组第一IC设备706a、706b和706c。第一内插器晶片702a包括连接元件708a和IC封装件接触部710a。第一内插器晶片702b包括连接元件708b和IC封装件接触部710b。第一内插器晶片702c包括连接元件708c和IC封装件接触部710c。管芯封装714a、714b和714c可以形成在每个相应组第一IC设备706a、706b和720c的上方，但使IC封装件接触部710a、710b、710c暴露。
第二内插器晶片704承载三组第二IC设备707a、707b和707c。内插器晶片704包括分别电连接到所选择的第二IC设备707a、707b和707c的连接元件720a、720b和720c。单一管芯封装722可以形成在第二IC设备707a、707b和707c上方。
连接元件708a、708b和708c结合到对应的连接元件720a、720b和720c以分别限定连接元件对730a、730b和730c。连接元件对730a提供(a)第二IC设备707a的所选择电路与(b)第一IC设备706a的所选择电路和/或所选择的IC封装件接触部710a之间的电连接。连接元件对730b提供(a)第二IC设备707b的所选择电路与(b)第一IC设备706b的所选择电路和/或所选择的IC封装件接触部710b之间的电连接。连接元件对730c提供(a)第二IC设备707c的所选择电路与(b)第一IC设备706c的所选择电路和/或所选择的IC封装件接触部710c之间的电连接。
在如图7B所示构造之后，可以沿切割线C切分堆叠式IC设备组件700b以限定三个分离的堆叠式IC设备组件750a、750b和750c，然后可以将它们中的每一者安装到可以安装到封装件安装基板(例如，PCB)的相应芯片载体(例如，引线框或铜夹)。
首先，7C示出了堆叠式IC设备组件700c，该堆叠式IC设备组件包括结合到经切分的第二内插器704(承载第二IC设备707)的经切分的第一内插器702(承载第一IC设备706)，其中在彼此结合之前，内插器晶片被切分以形成内插器702、704。将在内插器702中形成的连接元件708结合到在内插器晶片704中形成的对应的连接元件720，以限定连接元件对730的阵列。连接元件对730提供(a)第二IC设备707的所选择电路与(b)第一IC设备706的所选择电路和/或设置在内插器晶片702上的所选择的IC封装件接触部710之间的电连接。
在图7A、图7B和图7C所示的示例性组件700a、700b和700c中的任一者中，连接元件708和/或720中的任一者可以形成为包括传导部件和结合元件的多部件结合元件，例如，如本文所述。

Claims (20)

1.一种电子设备，包括：
第一内插器，所述第一内插器包括：
第一内插器电路；和
电连接到所述第一内插器电路的第一连接元件：
附连到所述第一内插器的第一集成电路(IC)设备；
第二内插器，所述第二内插器结合到所述第一内插器并且包括：
第二内插器电路；和
电连接到所述第二内插器电路的第二连接元件；
附连到所述第二内插器的第二IC设备；
其中，所述第二连接元件结合到所述第一连接元件以限定连接元件对；并且
其中所述连接元件对提供所述第一内插器电路与所述第二内插器电路之间的电连接。
2.根据权利要求1所述的电子设备，其中：
所述第一IC设备包括第一IC设备电路；
所述第二IC设备包括第二IC设备电路；并且
所述第一IC设备电路经由所述第一内插器电路、所述连接元件对和所述第二内插器电路电连接到所述第二IC设备电路。
3.根据权利要求2至3中任一项所述的电子设备，其中，所述第一内插器、所述第二内插器、所述第一IC设备和所述第二IC设备是IC封装件的一部分；
其中，所述IC封装件被安装到封装件安装基板。
4.根据权利要求3所述的电子设备，其中，所述封装件安装基板包括印刷电路板(PCB)。
5.根据权利要求2至3中任一项所述的电子设备，其中：
所述IC封装件包括芯片载体；
所述第一内插器、所述第二内插器、所述第一IC设备和所述第二IC设备是堆叠式IC设备组件的一部分，所述堆叠式IC设备组件形成所述IC封装件的一部分；
所述堆叠式IC设备组件附连到所述芯片载体；并且
所述芯片载体被安装到所述封装件安装基板。
6.根据权利要求5所述的电子设备，其中，所述芯片载体包括铜夹或引线框。
7.根据权利要求5至6中任一项所述的电子设备，其中：
所述第一内插器电路包括IC封装件接触部；
所述第二内插器电路经由所述连接元件对电连接到所述IC封装件接触部；并且
所述IC封装件包括在所述IC封装件接触部与所述芯片载体之间的第一引线结合连接。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的电子设备，其中，所述第一连接元件和所述第二连接元件中的至少一者包括多部件结合元件，所述多部件结合元件包括：
由第一金属形成的传导部件；和
由不同于所述第一金属的第二金属形成的结合部件。
9.根据权利要求8所述的电子设备，其中：
所述第一金属具有第一熔点；并且
所述第二金属具有第二熔点，所述第二熔点低于所述第一熔点。
10.根据权利要求8至9中任一项所述的电子设备，其中：
所述第一金属包括铜、银或金；并且
所述第二金属包括锡、铟、锡合金或铟合金。
11.根据权利要求1至10中任一项所述的电子设备，其中：
所述第一连接元件包括第一多部件结合元件，所述第一多部件结合元件包括：
由第一金属形成的第一传导部件；和
由不同于所述第一金属的第二金属形成的第一结合部件；并且
所述第二连接元件包括第二多部件结合元件，所述第二多部件结合元件包括：
由第三金属形成的第二传导部件；和
由不同于所述第三金属的第四金属形成的第二第一结合部件；并且
12.根据权利要求11所述的电子设备，其中：
所述第一金属和所述第三金属包括相同的金属；并且
所述第二金属和所述第四金属包括相同的金属。
13.根据权利要求1至12中任一项所述的电子设备，包括：
沿第一平面取向的印刷电路板(PCB)，所述PCB包括：
PCB槽；和
电连接到所述PCB槽的PCB电路；
其中，所述IC封装件以正交于所述第一平面的取向安装在所述
PCB槽中。
14.根据权利要求13所述的电子设备，其中：
所述第一内插器包括电连接到所述第一IC设备的第一IC设备电路的第一接触部；
所述第二内插器包括电连接到所述第二IC设备的第二IC设备电路的第二接触部；
所述PCB槽包括第一PCB槽接触部和第二PCB槽接触部；
所述第一内插器的所述第一接触部电连接到所述第一PCB槽接触部；并且
所述第二内插器的所述第二接触部电连接到所述第二PCB槽接触部。
15.根据权利要求14所述的电子设备，其中：
所述第一内插器的所述第一接触部包括在所述第一内插器上的第一引线结合焊盘或第一引脚输出接触部；并且
所述第二内插器的所述第二接触部包括在所述第二内插器上的第二引线结合焊盘或第二引脚输出接触部。
16.一种电子设备，包括：
第一内插器，所述第一内插器包括：
第一内插器电路；和
第一连接元件，所述第一连接元件电连接到所述第一内插器电路：
附连到所述第一内插器的第一集成电路(IC)设备；
第二内插器，所述第二内插器包括：
第二内插器电路；和
电连接到所述第二内插器电路的第二连接元件；
附连到所述第二内插器的第二IC设备；
中间基板，所述中间基板布置在所述第一内插器与所述第二内插器之间，所述中间基板包括延伸穿过所述中间基板的厚度的中间连接元件；
其中，所述第一内插器的所述第一连接元件结合到所述中间连接元件的第一侧；
其中，所述第二内插器的所述第二连接元件结合到所述中间连接元件的第二侧；并且
其中，所述第一连接元件、所述中间连接元件和所述第二连接元件提供所述第一内插器电路与所述第二内插器电路之间的电连接。
17.根据权利要求16所述的电子设备，其中，所述中间基板包括玻璃基板。
18.根据权利要求16至17中任一项所述的电子设备，其中，所述中间连接元件包括多部件结合元件，所述多部件结合元件包括∶
由第一金属形成的传导部件；和
由不同于所述第一金属的第二金属形成的结合部件。
19.根据权利要求16至18中任一项所述的电子设备，其中：
所述第一连接元件包括第一多部件结合元件，所述第一多部件结合元件包括：
由第一金属形成的第一传导部件；和
由不同于所述第一金属的第二金属形成的第一结合部件，其中，所述第一结合部件结合到所述中间连接元件的所述第一侧；
所述第二连接元件包括第二多部件结合元件，所述第二多部件结合元件包括：
由第三金属形成的第二传导部件；和
由不同于所述第三金属的第四金属形成的第二结合部件，其中，所述第二结合部件结合到所述中间连接元件的所述第二侧。
20.根据权利要求19所述的电子设备，其中：
所述第一金属和所述第三金属包括相同的金属；并且
所述第二金属和所述第四金属包括相同的金属。
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