JP2009218576A - Mcmパッケージ - Google Patents

Mcmパッケージ Download PDF

Info

Publication number
JP2009218576A
JP2009218576A JP2009011873A JP2009011873A JP2009218576A JP 2009218576 A JP2009218576 A JP 2009218576A JP 2009011873 A JP2009011873 A JP 2009011873A JP 2009011873 A JP2009011873 A JP 2009011873A JP 2009218576 A JP2009218576 A JP 2009218576A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
ipd
chip
substrate
array
heat sink
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2009011873A
Other languages
English (en)
Inventor
Yinon Degani
デガニ イーノン
Yu Fan
ファン ユ
Charley Chunlei Gao
チュンレイ ガオ チャーリー
Kunquan Sun
サン クンクヮン
Linguo Sun
サン リゴ
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sychip Inc
Original Assignee
Sychip Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sychip Inc filed Critical Sychip Inc
Publication of JP2009218576A publication Critical patent/JP2009218576A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/34Arrangements for cooling, heating, ventilating or temperature compensation ; Temperature sensing arrangements
    • H01L23/36Selection of materials, or shaping, to facilitate cooling or heating, e.g. heatsinks
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L25/00Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof
    • H01L25/16Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof the devices being of types provided for in two or more different main groups of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. forming hybrid circuits
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/12Mountings, e.g. non-detachable insulating substrates
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2223/00Details relating to semiconductor or other solid state devices covered by the group H01L23/00
    • H01L2223/58Structural electrical arrangements for semiconductor devices not otherwise provided for
    • H01L2223/64Impedance arrangements
    • H01L2223/66High-frequency adaptations
    • H01L2223/6661High-frequency adaptations for passive devices
    • H01L2223/6672High-frequency adaptations for passive devices for integrated passive components, e.g. semiconductor device with passive components only
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/10Bump connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/15Structure, shape, material or disposition of the bump connectors after the connecting process
    • H01L2224/16Structure, shape, material or disposition of the bump connectors after the connecting process of an individual bump connector
    • H01L2224/161Disposition
    • H01L2224/16151Disposition the bump connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive
    • H01L2224/16221Disposition the bump connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked
    • H01L2224/16225Disposition the bump connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being non-metallic, e.g. insulating substrate with or without metallisation
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/10Bump connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/15Structure, shape, material or disposition of the bump connectors after the connecting process
    • H01L2224/16Structure, shape, material or disposition of the bump connectors after the connecting process of an individual bump connector
    • H01L2224/161Disposition
    • H01L2224/16151Disposition the bump connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive
    • H01L2224/16221Disposition the bump connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked
    • H01L2224/16225Disposition the bump connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being non-metallic, e.g. insulating substrate with or without metallisation
    • H01L2224/16227Disposition the bump connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being non-metallic, e.g. insulating substrate with or without metallisation the bump connector connecting to a bond pad of the item
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/73Means for bonding being of different types provided for in two or more of groups H01L2224/10, H01L2224/18, H01L2224/26, H01L2224/34, H01L2224/42, H01L2224/50, H01L2224/63, H01L2224/71
    • H01L2224/732Location after the connecting process
    • H01L2224/73251Location after the connecting process on different surfaces
    • H01L2224/73253Bump and layer connectors
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/58Structural electrical arrangements for semiconductor devices not otherwise provided for, e.g. in combination with batteries
    • H01L23/64Impedance arrangements
    • H01L23/66High-frequency adaptations
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/15Details of package parts other than the semiconductor or other solid state devices to be connected
    • H01L2924/151Die mounting substrate
    • H01L2924/153Connection portion
    • H01L2924/1531Connection portion the connection portion being formed only on the surface of the substrate opposite to the die mounting surface
    • H01L2924/15311Connection portion the connection portion being formed only on the surface of the substrate opposite to the die mounting surface being a ball array, e.g. BGA
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/15Details of package parts other than the semiconductor or other solid state devices to be connected
    • H01L2924/151Die mounting substrate
    • H01L2924/153Connection portion
    • H01L2924/1532Connection portion the connection portion being formed on the die mounting surface of the substrate
    • H01L2924/15321Connection portion the connection portion being formed on the die mounting surface of the substrate being a ball array, e.g. BGA
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/19Details of hybrid assemblies other than the semiconductor or other solid state devices to be connected
    • H01L2924/191Disposition
    • H01L2924/19101Disposition of discrete passive components
    • H01L2924/19102Disposition of discrete passive components in a stacked assembly with the semiconductor or solid state device
    • H01L2924/19103Disposition of discrete passive components in a stacked assembly with the semiconductor or solid state device interposed between the semiconductor or solid-state device and the die mounting substrate, i.e. chip-on-passive
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/19Details of hybrid assemblies other than the semiconductor or other solid state devices to be connected
    • H01L2924/191Disposition
    • H01L2924/19101Disposition of discrete passive components
    • H01L2924/19102Disposition of discrete passive components in a stacked assembly with the semiconductor or solid state device
    • H01L2924/19104Disposition of discrete passive components in a stacked assembly with the semiconductor or solid state device on the semiconductor or solid-state device, i.e. passive-on-chip

Abstract

【課題】熱管理を改良したRF/IPDパッケージで構成されたMCMパッケージを提供する。
【解決手段】IPD基板24は、IPD基板24とシステム基板21との間のスタンドオフに取り付けられる薄肉のRFチップ26を用いてシステム基板21に取り付けられる。RF相互接続は、RFチップ26の頂部とIPD基板24の底部との間で行われる。放熱は、RFチップ26上のヒートシンク層をシステム基板上のヒートシンク層に接続することによって行われる。また、ヒートシンクは、接地平面接続部として役立つこともできる。集積装置の他のタイプの組合せをこのアプローチを用いて製作することができる。
【選択図】図2

Description

本発明は、マルチチップモジュール(MCM)集積回路パッケージに関し、より詳細には、熱管理を改良した集積受動素子(IPD)パッケージに関する。
MCMパッケージのサイズを小さくする産業界の取り組みは、引き続き進歩をもたらしている。リソグラフィ設計ルールをさらに見事に縮小して、ICチップ面積の縮小が劇的に減らされている。MCMパッケージの厚さを減少する際の矛盾のない成果は、これまで達成することが一層困難であった。
一般に、IPDパッケージングは特別なケースを示す。IPD/RFパッケージング技術におけるサイズの縮小は、ICMCMパッケージングに一歩遅れをとっている。このことは、一部分は、IPD基板の本質的により大きなサイズに起因するものである。また、IPDパッケージングは、RFサブアセンブリおよびIPDサブアセンブリ内のアナログ・コンポーネントの存在、ならびに漂遊電磁効果を明らかにする必要性によっても影響される。したがって、トランジスタICMCMパッケージで通常行われるように他の回路要素と共に各IPDを集積することは、制約されている。
RFチップを含むMCM集積回路パッケージは、例えば、米国特許第5869894号において説明されている。そこで説明されるMCM形状構成は、MCMパッケージの厚さに関する制限についての1つの態様を明らかにしている。RFチップは、例えばロジックチップのメモリなどの比較的より大きなIC親チップと基板との間のスタンドオフに配置される。RFチップは上記親チップに接続され、この対が基板にフリップチップ接続される。この配置により、RFチップの接地平面が基板上の接地平面に都合のよいことに直接相互接続できるようになる。必要とされるスタンドオフを形成するために中間相互接続基板が使用される。
米国特許第5869894号
しかし、このパッケージ全体は、現行規格のせいで依然として比較的大きい。パッケージの厚さのさらなる減少が望ましいであろう。
積層型MCMに積み重ねられているRFチップが例えばRF電力増幅器である場合には特別な問題に遭遇する。これらのチップは大量の熱を発生し、制限された空間内にそれらを挿入すると、熱管理という問題を提起する。
著しく厚さを減少し、熱管理を改良した、改良されたRF/IPDパッケージが開発されている。改良されたパッケージの実施形態は、一般に、次のように説明される。IPD基板が、システム基板に取り付けられる。非常に薄肉のRFチップが、IPD基板とシステム基板との間のスタンドオフに取り付けられる。RF相互接続は、RFチップの頂部とIPD基板の底部との間で行われる。非常に薄肉のRFチップは、熱放散を得るために従来とは異なる手段を必要とする。本発明によれば、ヒートシンクが、RFチップとシステム基板との間に設けられる。また、ヒートシンクは、接地平面接続部として役立つこともできる。IPDに特別に取り付けられる非常に薄肉のRFチップの組合せは、本発明によるサブアセンブリを表す。好ましい実施形態では、このサブアセンブリはRF/IPD組合せである。しかし、RF/IC組合せ、IC/IPD組合せ、またはIC/IC組合せを、これらの教示に従って作り出してもよい。
従来配置の積層型MCMの概略説明図である。 図1のものと似ている図であるが、本発明の技術的進歩を示す図である。 本発明の1つの態様によるサブアセンブリの製作について代表的なステップを概略的に示す図である。 本発明の1つの態様によるサブアセンブリの製作について代表的なステップを概略的に示す図である。 本発明の1つの態様によるサブアセンブリの製作について代表的なステップを概略的に示す図である。 本発明の1つの態様によるサブアセンブリの製作について代表的なステップを概略的に示す図である。 本発明の1つの態様によるサブアセンブリの製作について代表的なステップを概略的に示す図である。 本発明の1つの態様によるサブアセンブリの製作について代表的なステップを概略的に示す図である。 本発明の1つの態様によるサブアセンブリの製作について代表的なステップを概略的に示す図である。 システム基板を準備し、図9のサブアセンブリを用いて完成したRF/IPDパッケージを組み立てるためのステップを示す図である。 システム基板を準備し、図9のサブアセンブリを用いて完成したRF/IPDパッケージを組み立てるためのステップを示す図である。 システム基板を準備し、図9のサブアセンブリを用いて完成したRF/IPDパッケージを組み立てるためのステップを示す図である。 システム基板を準備し、図9のサブアセンブリを用いて完成したRF/IPDパッケージを組み立てるためのステップを示す図である。
図1を参照して、基板11を有する従来の積層型MCMが示され、中間相互接続基板(IIS)12は半田バンプ13を用いて基板に接続される。第1のMCMICチップ14が、IISの頂部に取り付けられ、半田バンプ15を用いて装着される。第1のMCMICチップ14と基板11との間の空間を占める第2のMCMICチップ16が示される。ICチップの底部と基板11との間の空間は、スタンドオフ空間と呼ばれ、図では高さsを有する。
スタンドオフ空間の高さは重要である。この空間にICチップを収容するために十分な高さが必要とされる。図1の配置では、スタンドオフ空間はIIS12によって作り出される。ICコンポーネントがスタンドオフ空間に取り付けられる代表的な積層型MCMパッケージは、スタンドオフを作り出すために1つまたは複数のIIS要素を有することになる。
装置の寸法が減少すると、スタンドオフ空間が縮小される。このことは、パッケージのための適切なスタンドオフを提供するという1つまたは複数のIIS要素の役割をさらにより必須にし、このパッケージは、追加のIC要素を取り付けるためにスタンドオフ空間を利用している。
図2は、本発明の好ましい実施形態によるRF/IPDパッケージを示す。初めに提起したように、好ましい実施形態は、RF/IPD組合せを含み、その組合せは、IPD/ICおよびIC/ICについてのより広いカテゴリの例として使用されるであろう。このような関係において、用語「集積装置」は、IC装置とIPD装置の両方を包含するように使用される。
半田バンプ23を用いてシステム基板21に直接取り付けられるIPD装置24が示されている。IPD装置の基板は、積層体、セラミック、珪素、または他の適切な材料であってもよい。基板21は、例えば単一またはマルチレベルのプリント配線板などの、単一またはマルチレベルの相互接続基板であってもよい。基板がシステムボードであってもよく、かつ、いくつかのIPD装置およびIC装置を収容するように上記IPD装置よりもかなり大きくてもよいことを例示するために、基板の破断部分が図では示されている。
RFICチップ26は、半田バンプ27を用いてIPD装置24に取り付けられる。図面の形は、ある尺度で描くことになっておらず、図2の配置でのスタンドオフ空間は、小さく、従来の配置に追加のチップを収容するにはあまりにも小さいことを理解されたい。このことは、主としてIISの省略に起因するものである。スタンドオフ空間にICチップを嵌めるために、ICチップ26は非常に薄肉である。しかし、それは、図1に示す方法でスタンドオフに依然として嵌らず、図1では、スタンドオフ空間Sは、RFICチップ16と基板11との間で隙間を形成する。RFチップ26と基板との間で隙間を形成する代わりに、ICチップは、半田取付け28を介して基板に取り付けられる。この実施形態では、ICチップ26は、例えば電力増幅器のようなRFパワーチップであり、このRFパワーチップは、電磁ノイズおよび電磁熱の両方の著しい量を発生する。示される配置では、半田取付け28は、RFICチップ26のヒートシンクとして機能する。また、これは、基板の接地平面にRFチップを接続する。
ここで説明されたもののようなフリップチップ配置では、主にパッケージの物理的一体性を増進するために、チップとシステム基板との間の隙間にエポキシアンダーフィルを充満することが普通である。しかし、図2に示す配置では、ヒートシンク28は、アンダーフィル機能の等価物となり、追加のアンダーフィルを必要としないことがある。しかし、多くの場合、追加のアンダーフィルは、全体の構造的一体性を得るために望ましいかもしれない。
IPD基板とシステム基板との間の直接相互接続のための空間を設けるために、IPD基板はRFICチップよりも著しく大きくすべきであることが上記から明白である。
図3〜図6は、図2のものと似ている積層型RF/IPDパッケージのための製造シーケンスを示す。このシーケンス(好ましい実施形態)では、フリップチップ組立技術が使用される。積層型RFチップ/IPDサブアセンブリ、および基板が別々に準備され、次いで、積層型RF/IPDサブアセンブリが、基板にフリップチップ接続される。他の適切なオプションを使用してもよい。図3は、半田取付け32を用いてIPD装置の表面に取り付けられるRFパワーチップ31を有するIPD装置33を示す。コンポーネント31およびコンポーネント33の両方には、通常、ボンド・パッドおよびアンダー・バンプ・メタライゼーションが設けられる。アンダー・バンプ・メタライゼーション(UBM)は、よく知られている。これは、半田相互接続を得るために頑丈な、湿潤可能な、腐食がないインターフェースを提供する。この説明を簡単にするために、ボンド・パッドおよびUBMは示されていない。しかし、本明細書において説明した半田取付けには、信頼性のある半田取付けを得るために必要な従来の手段が設けられることを理解されたい。
ヒートシンク層34は、図示のようにRFチップの裏面に塗布される。適切な場合には、ヒートシンク層はまた、フリップチップボンディングを得るためのメタライゼーション層として役立つ場合もある。当業者には明らかなように、ヒートシンク・メタライゼーションは、半導体に直接施されるべきであり、成長しまたは堆積している任意の酸化物、あるいは処理中に形成される自然酸化物は、ヒートシンク層を塗布する前に取り除かれるべきである。しかし、チップがRFチップでない場合、またはヒートシンク・メタライゼーションが接地平面コンタクトとして必要とされない場合には他の配置が適切であるかもしれない。例えば、いくつかの場合には、チップの最上層。ウェハステージにおいてチップにヒートシンク層を塗布することが好ましく、このヒートシンク層は、ウェハ製造シーケンスの任意の好都合な時点で塗布することができる。ヒートシンク層に使用される材料は、例えば、Au、Au−Sn、Cr/CrCu/Cu、TiPdAu、Al、Ag−Sn、Ag−Sn−Cu等のような任意の適切な熱伝導性材料であることができる。TiPdAuなどの優れた半田濡れ性の金属は、基板のヒートシンク層に直接半田付けすることを容易にするので好ましい場合がある。
IPD基板の代表的な厚さ(高さ)は、100〜350ミクロンであり、250ミクロンよりも小さく、あるいはさらに200ミクロンよりも小さいことが好ましい。RFパワーチップ31は、通常、50〜300ミクロンの厚さであり、100ミクロンよりも小さいことが好ましく、75ミクロンよりも小さいことが最適である。100ミクロンよりも小さい厚さを有するICチップは、最先端技術、多くの場合薄ICチップ化技術を用いて製造することができる。
図4は、基板上のボンド・パッド(図示せず)への半田バンプ43の使用を示している。この半田は、例えばAu−SnまたはAg−Snなどの鉛フリー合金であることが好ましい。これは、熱伝導性および高導電性の両方を得るために選択されるものである。金合金、銀合金、および銅合金が好ましい。半田バンプ43は、接合体という包括的な用語によって説明することができ、この接合体のサイズが、主として、IPD基板の底面とシステム基板の上面との間のスタンドオフを決定する。上記で述べたように、接合体は、ボンド・パッドおよびUBMの上に形成される。スタンドオフを増加するために、接合体の下のボンド・パッドおよび/またはUBMの厚さを増すことができる。伝導性スペーサを、同じ目的のために加えることができる。
接合体は、さまざまな構築物と見なすことができる。半田は、上記で述べられている。金属ポストまたは柱を使用することができ、これらは、適切な方法で形成することができる。もう一つの別法が、図5Aおよび図5Bに示されている。図5Aでは、金ワイヤボンドが、IPD表面に取り付けられる。IPD表面は、通常、一連のボンド・パッド(図示せず)を担持することになる。代表的なワイヤボンドでは、金ワイヤの端部はアーク溶接によって1つの表面に取り付けられる。これが、金バンプ46の形成物になる。残存する金ワイヤは、47で示され、金バンプ46から突出している。他の端部は、通常、もう一つのボンド・パッドに取り付けられる。しかし、このワイヤは、切断することができ、金バンプ46を後に残す。この方法で製造される金バンプは、システムボードにRF/IPDサブアセンブリを取り付けるために使用することができる。取付け方法は、熱圧着接合であってもよく、または金合金半田を使用してもよい。
上記に示したように、各種の選択が、結合体の材料および構造体について存在する。特に有用なステップ・シーケンスが、図6〜図9により表されている。このシーケンスの全体としての目的は、RFチップおよびIPDの頑丈なサブアセンブリを製造することである。そのサブアセンブリは、システムインテグレータのユニット・コンポーネントとして製造し、販売することができる。
図6は、接合体43がない場合の図4の構造体を示している。この構造体は、ポリマー層61で被覆される。この層は、仕上げサブアセンブリのアンダーフィルとして役立つことができる。層61の厚さは、ヒートシンク層34の表面が露出したままでいるように選択されることが好ましい。層61の材料は、任意の適切なプレポリマー材料であることができる。これは、感光性ポリアクリレートまたは感光性ポリアミドなどの光画定可能なポリマーであってもよい。これは、さまざまなフォトレジストのうちの1つであってもよい。次いで、層61は、図7に示される構造体を製造するために光画定によってパターン化することができる。図7では、接合体のサイトは63で示される。あるいはポリマー層61が光画定されない場合、開口63は、レーザ穿孔によって、フォトレジストおよびエッチングによって、あるいは任意の適切な方法によって形成することができる。図8は、半田ペースト65で満たされた接合体のための開口を示す。図9は、リフロー後の接合体66を示す。
図4〜図9は、好ましい実施形態を示し、基板21にIPD装置24(図2)を取り付ける半田手段が、IPDサブアセンブリ上に形成される。さまざまな取付けのアプローチをこの取付けを得るために使用することができる。半田バンプを基板上に設けてもよい。または、半田を、基板およびIPDサブアセンブリの両方に塗布してもよい。好ましいアプローチは、上記に説明したものであり、半田バンプは、IPDサブアセンブリ上に設けられ、最終組立体に備えて基板に対して半田ペーストの塗布と組み合わされる。後者は図10〜13に示される。
図10は、フリップチップボンディングの前の基板を示す。導電性ランナ67および導電性ランナ68が、IPDのための相互接続を形成する。パッド69は、基板11上のヒートシンク層を表す。ヒートシンク層はまた、例えばシステムボードの共通接地のための接地平面接続部のような、電気回路装置の一部として機能することもできる。ボンド・パッド67およびボンド・パッド68と同じレベルにヒートシンク層69を配置することが好ましいが、他の配置も有効な場合がある。これらの要素を同じレベルに配置することは、示されたフリップチップ実装配置を容易にし、RFチップ上のヒートシンク層とシステム基板上のヒートシンク層との間の接合が行われ、同時にIPD基板がシステムボードに電気的に接続される。
ヒートシンク層69は、有効なヒートシンクを与えるために示されるように、RFチップのフットプリントとほぼ同一の広がりをもつことが好ましい。ヒートシンク層が接地平面相互接続部として役立つ場合に、これは、面ランナ(surface runner)を介して他の回路装置と接続することができ、またはマルチレベルの相互接続基板のより低いレベルにおいて層間プラグを通して接地平面まで接続することができる。
システム基板へRF/IPDサブアセンブリを組み立てる場合の、システム基板の準備を示す1つの実施形態が、図11および図12に示されている。図11は、IPD相互接続サイト73およびヒートシンク取付けサイト74を除いて、システム基板の例示した部分の表面を覆っている半田マスク層71を示す。図12は、IPD相互接続サイト75、およびヒートシンク取付けサイト77を含む基板の表面に塗布される半田ペースト75を示す。このステージにおいて、図9のRF/IPDサブアセンブリは、図12のシステム基板、および取付けを行うためにリフローされた半田の上にフリップチップ配置することができる。
結果として得られる組立体を図13に示している。図13は、システム基板11にフリップチップ接続された積層型RF/IPDサブアセンブリを示す。RFチップ31のヒートシンク層34は、放熱のために基板11上のヒートシンク層69に接合される。図13に示される組立体は、前もって製作されたアンダーフィルの利点を有するが、必要とすれば追加のアンダーフィルを設けてもよい。
フリップチップ接続に使用される技術、および接合部の構成は、多くのオプションの例として上記で説明される。あるいは、接合部は、大きな半田バンプまたはボールの簡単な配列を含むことができる。また、導電性エポキシ等は、接合部の1つまたは複数と交替させることもできる。接合部自体が、本明細書において接合体と呼ばれることがあり、ここで説明した実施形態では、接合体は、RFICチップ(RFICチップ上のヒートシンク層を含む)の厚さにほぼ等しい厚さを有する。
各図は、フリップチップの製造シーケンスを示し、ここに半田は、RF/IPDチップ組立体に塗布され、RF/IPDチップ組立体は、RF/IPDチップ組立体上の半田をリフローすることによってシステム基板に取り付けられる。あるいは、半田は、システム基板上の選択されたサイトにまず塗布されることができ、RF/IPDチップ組立体は、システム基板上の半田をリフローすることによってシステム基板に取り付けられる。
まさに述べたように、他の組立て方法を使用してもよい。例えば、RFチップは最終組立体において基板に取り付けられるので、これは、図3に示されるようにIPD装置に初めに半田付けされるのではなくて、初めに基板に取り付けることができる。しかし、上記で詳細に説明したステップ・シーケンスは、本発明の好ましい実施形態である。示したように、これは、それ自身現実性のある製品である中間生成物になる。この組立てシーケンスの1つの利点は、RFチップおよびIPDの組み立てられた組合せをシステム基板に取り付ける前に完全に試験できることである。このことは、RFチップがシステム基板にまず第1に取り付けられるシーケンスの場合の事例ではない。
本発明を実施するために、IPD装置がシステム基板に接続される場合にRFチップおよび接合層の寸法(特に厚さ)は、RFチップのヒートシンク層の表面がシステムボードのヒートシンク層とほとんど接触しているようなものであるべきなのは明らかである。したがって、この結果を実現するために、半田取付け(図4での43)の高さは、RFチップの厚さ、およびヒートシンク層34の厚さの和とほぼ同じであるべきである。
また、本発明、特にRFチップがIPD装置に相互接続される形状構成、を画定する目的のために、RFチップは、ICが製作される回路側面、および本発明によりヒートシンク層を有するヒートシンク側面を有する。RFチップがIPD装置にフリップチップ接続されると、この回路側面は、IPD装置に接続され、ヒートシンク層の表面は、露出される。また、IPD装置は、システム基板に「さかさまに」接続され、その結果、IPD装置がシステム基板に取り付けられると、RFチップの露出されたヒートシンク層表面はシステム基板のヒートシンク層に接して、それらの間で直接接続することができる。
説明された好ましい実施形態では、スタンドオフ空間に取り付けられるIC装置はRFパワーICチップであり、RFチップが取り付けられる基板はIPD基板である。あるいは、大きな基板は、例えば、半導体メモリまたはロジックチップなどの半導体ICチップであってもよい。他のICチップ、特にICパワーチップを有するこれらのICチップの組合せは、潜在的に魅力的である。初めに述べたようにこれらのオプションのすべては、大きな基板が集積装置の基板であり、スタンドオフに取り付けられるより小さな装置がICチップであるシステムに包含されることが意図される。
本発明のさまざまな追加の改変が、当業者には考えられるであろう。その原理に基本的に頼る本明細書の中の特定の教示からの逸脱、および当業界が進歩させているその均等物は、説明され、クレームに記載されるように本発明の範囲の範囲内で適切に考慮される。

Claims (25)

  1. システム基板と集積装置基板とICチップを有する電子パッケージであって、
    (a)システム基板は、システム基板相互接続サイトの配列とヒートシンク層を備え、
    (b)集積装置基板は、(1)ICチップに相互接続できるように形成した集積装置相互接続サイトの第1の配列と(2)集積装置基板の集積装置相互接続サイトの第1の配列と同じ側面上にあって、システム基板相互接続サイトと相互接続できるように形成した相互接続サイトの第2の配列とを備え、
    (c)ICチップは、IC回路側面とヒートシンク側面を備え、IC回路側面上にICチップ相互接続サイトの配列、およびヒートシンク側面上にヒートシンク層を有し、ICチップ相互接続サイトの配列が集積装置相互接続サイトの第1の配列に接続された状態で、ICチップは集積装置基板にフリップチップ接続され、
    相互接続サイトの第2の配列がシステム基板相互接続サイトに接続され、ICチップ上のヒートシンク層とシステム基板上のヒートシンク層が互いに接続された状態で、集積装置基板がシステム基板に直接に取り付けられることを特徴とする電子パッケージ。
  2. 集積装置がIPD基板を備え、ICチップがRFICチップである請求項1に記載の電子パッケージ。
  3. IPD相互接続サイトの第2の配列が、厚さtの半田体を用いてシステム基板相互接続サイトに接続される請求項2に記載の電子パッケージ。
  4. RFICチップが厚さtを有し、tがtとほぼ等しい請求項3に記載の電子パッケージ。
  5. RFICチップの前記厚さが300ミクロンよりも小さい請求項2に記載の電子パッケージ。
  6. RFICチップの厚さが100ミクロンよりも小さい請求項2に記載の電子パッケージ。
  7. IPD基板の厚さが350ミクロンよりも小さい請求項2に記載の電子パッケージ。
  8. IPD基板の厚さが250ミクロンよりも小さい請求項2に記載の電子パッケージ。
  9. IPD基板が、金ボール、鉛フリー半田、および導電性エポキシから成るグループから選択される接合体を用いてシステム基板に直接取り付けられる請求項2に記載の電子パッケージ。
  10. 前記接合体が金合金および銀合金から成るグループから選択される鉛フリー半田である請求項9に記載の電子パッケージ。
  11. 集積装置基板にICチップをフリップチップ接続する工程と、
    システム基板に集積装置基板を接続する工程と、
    ICチップとシステム基板との間にヒートシンクを形成する工程とを含む電子パッケージ製作方法。
  12. 集積装置がIPD基板を備え、ICチップがRFICチップである請求項11に記載の方法。
  13. IPD基板が、金ボール、鉛フリー半田、および導電性エポキシから成るグループから選択される接合体を用いてシステム基板に接続され、前記接合体が厚さtを有する請求項12に記載の方法。
  14. RFICチップが厚さtを有し、tおよびtがほぼ等しい請求項12に記載の方法。
  15. IPD基板が第1の側面を有し、RFICチップは第1の側面に接続され、IPD基板が、第1の側面に配置される半田体を用いてシステム基板に接続される請求項12に記載の方法。
  16. RFICチップ上に第1のヒートシンク層を形成する工程と、システム基板上に第2のヒートシンク層を形成する工程と、第1のヒートシンク層および第2のヒートシンク層を互いに接続する工程とを含む請求項12に記載の方法。
  17. 第1のヒートシンク層が、半田を用いて第2のヒートシンク層に接続される請求項16に記載の方法。
  18. 前記接合体が鉛フリー半田であり、鉛フリー半田が金合金または銀合金を含む請求項13に記載の方法。
  19. RFICチップの厚さが100ミクロンよりも小さい請求項12に記載の方法。
  20. (a)システム基板相互接続サイトの配列とヒートシンク層を有するシステム基板を形成する工程と、
    (b)(1)RFチップに相互接続できるように形成したIPD相互接続サイトの第1の配列と(2)IPD基板の基板相互接続サイトの第1の配列と同じ側面上にあって、システム基板相互接続サイトと相互接続できるように形成したIPD相互接続サイトの第2の配列とを備える集積受動素子(IPD)基板を形成する工程と、
    (c)RF回路側面とヒートシンク側面を備え、FR回路側面上にRFチップ相互接続サイトの配列、およびヒートシンク側面上にヒートシンク層を有するRFチップをIPD基板に接続する工程であって、RFチップ相互接続サイトの配列がIPD相互接続サイトの第1の配列に接続された状態で、RFチップをIPD基板にフリップチップ接続する工程と、
    (d)IPD基板上のIPD相互接続サイトの第2の配列がシステム基板相互接続サイトの配列に接続された状態で、IPD基板をシステム基板に直接に取り付ける工程と、
    (e)RFチップ上のヒートシンク層とシステム基板上のヒートシンク層を互いに接続する工程とを含む、RF/IPDパッケージの製作する方法。
  21. IPD基板とRFチップとを有するRF/IPDパッケージ・サブアセンブリであって、
    (a)IPD基板は、(1)RFチップに相互接続できるように形成したIPD相互接続サイトの第1の配列、(2)IPD基板の基板相互接続サイトの第1の配列と同じ側面上にあって、システム基板と相互接続できるように形成したIPD相互接続サイトの第2の配列、(3)IPD相互接続サイトの第2の配列に取り付けられ、厚さtを有する接合体の配列を備え、
    (b)RFチップは、tとほぼ等しい厚さtを有し、RF回路側面とヒートシンク側面を備え、RF回路側面上にRFチップ相互接続サイトの配列、およびヒートシンク側面上にヒートシンク層を有し、RFチップ相互接続サイトの配列がIPD相互接続サイトの第1の配列に接続された状態で、RFチップはIPD基板にフリップチップ接続されることを特徴とするRF/IPDパッケージ・サブアセンブリ。
  22. 前記接合体が、金ボール、鉛フリー半田、および導電性エポキシから成るグループから選択される請求項21に記載のRF/IPDパッケージ・サブアセンブリ。
  23. 前記接合体が、金合金および銀合金から成るグループから選択される鉛フリー半田である請求項22に記載のRF/IPDパッケージ・サブアセンブリ。
  24. RF/IPDパッケージ・サブアセンブリの製作方法であって、
    (a)(1)RFチップに相互接続できるように形成したIPD相互接続サイトの第1の配列、(2)IPD基板の基板相互接続サイトの第1の配列と同じ側面上にあって、システム基板と相互接続できるように形成したIPD相互接続サイトの第2の配列、(3)IPD相互接続サイトの第2の配列に取り付けられ、厚さtを有する接合体の配列を備えるIPD基板を形成する工程と、
    (b)tとほぼ等しい厚さtを有し、RF回路側面とヒートシンク側面を備え、RF回路側面上にRFチップ相互接続サイトの配列、およびヒートシンク側面上にヒートシンク層を有るRFチップを、RFチップ相互接続サイトの配列がIPD相互接続サイトの第1の配列に接続された状態で、IPD基板にフリップチップ接続する工程とを含むことを特徴とする方法。
  25. IPD基板を、IPD相互接続サイトの第1の配列を形成し、IPD相互接続サイトの第2の配列を形成し、RFチップをIPD基板にフリップチップ接続した後に、接合体の配列を形成することにより形成し、さらに、
    (c)RFチップの表面を露出する厚さのポリマー層をIPD基板上に塗布する工程と、
    (d)前記ポリマー層に開口を形成する工程とを実行した後に、
    (e)前記接合体の配列を前記開口において形成する請求項24に記載の方法。
JP2009011873A 2008-01-22 2009-01-22 Mcmパッケージ Pending JP2009218576A (ja)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US12/009,805 US20090184416A1 (en) 2008-01-22 2008-01-22 MCM packages

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2009218576A true JP2009218576A (ja) 2009-09-24

Family

ID=40791395

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2009011873A Pending JP2009218576A (ja) 2008-01-22 2009-01-22 Mcmパッケージ

Country Status (7)

Country Link
US (1) US20090184416A1 (ja)
EP (1) EP2093798A3 (ja)
JP (1) JP2009218576A (ja)
KR (1) KR20090080914A (ja)
CN (1) CN101599486A (ja)
CA (1) CA2647863A1 (ja)
SG (1) SG154406A1 (ja)

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101814443B (zh) * 2010-03-31 2011-07-20 中国人民解放军国防科学技术大学 一种带光接口的高性能处理器多芯片组件芯片设计方法
US9904814B2 (en) * 2014-03-18 2018-02-27 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Secure element
KR102287396B1 (ko) 2014-10-21 2021-08-06 삼성전자주식회사 시스템 온 패키지 모듈과 이를 포함하는 모바일 컴퓨팅 장치
KR102445515B1 (ko) * 2017-09-29 2022-09-21 현대자동차주식회사 차량용 전력모듈
US11812545B2 (en) 2020-01-08 2023-11-07 Delta Electronics (Shanghai) Co., Ltd Power supply system and electronic device
CN113098234B (zh) * 2020-01-08 2022-11-01 台达电子企业管理(上海)有限公司 供电系统
CN113097190A (zh) 2020-01-08 2021-07-09 台达电子企业管理(上海)有限公司 电源模块及电子装置
CN112509998A (zh) * 2020-11-18 2021-03-16 杰群电子科技(东莞)有限公司 一种高功率半导体产品晶圆级封装工艺及半导体产品

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0964099A (ja) * 1995-08-23 1997-03-07 Shinko Electric Ind Co Ltd 半導体装置及びその実装構造
JP2001257234A (ja) * 2000-03-08 2001-09-21 Kobe Steel Ltd 半導体装置及びその製造方法
JP2003203943A (ja) * 2001-12-28 2003-07-18 Matsushita Electric Ind Co Ltd フリップチップ実装基板、製造方法及び無線装置
JP2004342738A (ja) * 2003-05-14 2004-12-02 Fujitsu Ltd 半導体装置とその製造方法、および半導体装置前駆体とその製造方法
WO2006064534A1 (ja) * 2004-12-13 2006-06-22 Renesas Technology Corp. 半導体装置

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5869894A (en) 1997-07-18 1999-02-09 Lucent Technologies Inc. RF IC package
DE19746835A1 (de) * 1997-10-23 1999-05-06 Jenoptik Jena Gmbh Verfahren zum Montieren einer einseitig mit einer HR-Schicht beschichteten Laserkristallscheibe auf einen Kühlkörper und verfahrensgemäß hergestellte Schichtanordnung
JP2000243467A (ja) * 1999-02-17 2000-09-08 Toyota Motor Corp 電子部品基板のはんだ付け方法
US6525413B1 (en) * 2000-07-12 2003-02-25 Micron Technology, Inc. Die to die connection method and assemblies and packages including dice so connected
US7176506B2 (en) * 2001-08-28 2007-02-13 Tessera, Inc. High frequency chip packages with connecting elements
KR100543729B1 (ko) * 2004-03-24 2006-01-20 아바고테크놀로지스코리아 주식회사 열 방출 효율이 높고 두께는 물론 크기를 감소시킨 고주파모듈 패키지 및 그 조립 방법

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0964099A (ja) * 1995-08-23 1997-03-07 Shinko Electric Ind Co Ltd 半導体装置及びその実装構造
JP2001257234A (ja) * 2000-03-08 2001-09-21 Kobe Steel Ltd 半導体装置及びその製造方法
JP2003203943A (ja) * 2001-12-28 2003-07-18 Matsushita Electric Ind Co Ltd フリップチップ実装基板、製造方法及び無線装置
JP2004342738A (ja) * 2003-05-14 2004-12-02 Fujitsu Ltd 半導体装置とその製造方法、および半導体装置前駆体とその製造方法
WO2006064534A1 (ja) * 2004-12-13 2006-06-22 Renesas Technology Corp. 半導体装置

Also Published As

Publication number Publication date
EP2093798A2 (en) 2009-08-26
KR20090080914A (ko) 2009-07-27
CN101599486A (zh) 2009-12-09
SG154406A1 (en) 2009-08-28
US20090184416A1 (en) 2009-07-23
EP2093798A3 (en) 2012-11-14
CA2647863A1 (en) 2009-07-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TWI379364B (en) Process of grounding heat spreader/stiffener to a flip chip package using solder and film adhesive
US7314817B2 (en) Microelectronic device interconnects
JP5639368B2 (ja) スタック式ダイ埋め込み型チップビルドアップのためのシステム及び方法
US6852564B2 (en) Semiconductor device and method of fabricating the same
US6765288B2 (en) Microelectronic adaptors, assemblies and methods
JP3481444B2 (ja) 半導体装置及びその製造方法
US7045391B2 (en) Multi-chips bumpless assembly package and manufacturing method thereof
TWI280641B (en) Chip structure
JP2009218576A (ja) Mcmパッケージ
US9129818B2 (en) Semiconductor device having conductive pads and a method of manufacturing the same
US6365980B1 (en) Thermally enhanced semiconductor ball grid array device and method of fabrication
US7420814B2 (en) Package stack and manufacturing method thereof
TWI460844B (zh) 具有內嵌式晶片及矽導通孔晶粒之堆疊封裝結構及其製造方法
US20070200251A1 (en) Method of fabricating ultra thin flip-chip package
TW201701404A (zh) 封裝結構及封裝方法
JP2005019895A (ja) フリップチップ実装構造
KR20060079754A (ko) 반도체 패키지용 칩 패드가 라우트된 리드 프레임
KR20040092411A (ko) 배선 기판 및 전자 부품 실장 구조
US6518161B1 (en) Method for manufacturing a dual chip in package with a flip chip die mounted on a wire bonded die
JP2006228897A (ja) 半導体装置
US20050167817A1 (en) Microelectronic adaptors, assemblies and methods
TWI459512B (zh) 使用相互連接的三維層片將垂直封裝的mosfet和積體電路功率器件構建成集成模組
US6956293B2 (en) Semiconductor device
JP7044653B2 (ja) 半導体装置および半導体装置の製造方法
US20100015762A1 (en) Solder Interconnect

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20100223

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20100602

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20110323

A601 Written request for extension of time

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A601

Effective date: 20110623

A602 Written permission of extension of time

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A602

Effective date: 20110628

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20111130