KR101364729B1 - 멀티칩 패키지 시스템 - Google Patents

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KR101364729B1
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성원 최
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Abstract

멀티칩 패키지 시스템(600)은 제1측(108,208), 제2측(116,218) 및 제1 개구부(opening)(114,214)를 갖는 제1 기판(110,210)을 형성하는 것과, 제1 집적 회로 다이(102,202)를 상기 제1 개구부(114,214)를 통하여 상기 제1 기판(110,210)에 연결하는 것과, 상기 제1 기판(110,210) 상에 제2 집적 회로 다이(120,222)를 연결하는 것과, 상기 제1 기판(110,210) 상의 상기 제1 집적 회로 다이(102,202) 및 제2 집적 회로 다이(120,220)을 캡슐화(encapsulation)하는 것을 제공한다.
멀티칩 패키지 시스템

Description

멀티칩 패키지 시스템{MULTICHIP PACKAGE SYSTEM}
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른, 제1 멀티칩 패키지 시스템의 단면도이다.
도 2는 본 발명의 대체적인 실시예에 따른, 제2 멀티칩 패키지 시스템의 단면도이다.
도 3은 상기 제1 멀티칩 패키지 시스템을 갖는 제 1 집적 회로 패키지-온-패키지(package-on-package) 시스템의 단면도이다.
도 4는 상기 제1 멀티칩 패키지 시스템을 갖는 제2 집적 회로 패키지-온-패키지 시스템의 단면도이다.
도 5는 상기 제2 멀티칩 패키지 시스템을 갖는 제3 집적 회로 패키지-온-패키지 시스템의 단면도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른, 멀티칩 제조 시스템의 제조에 대한 멀티칩 패키지 시스템의 흐름도이다.
본 발명은 일반적으로 집적 회로 패키지들에 관련되며, 특히 적층 집적 회로 패키지 시스템과 관련된다.
서버들 및 저장 어레이들과 같은 기업용 전자 제품 뿐만아니라, 스마트 폰들, 개인 휴대 정보 단말기들 및 위치 기반 서비스 장치들과 같은 현재의 소비자용 전자 제품은 비용 감소를 위해 예상되는 물리적 공간을 축소하여 더 많은 집적 회로들을 실장(packing)한다. 많은 기술들이 이러한 요구를 만족시키기 위해 개발되어왔다. 연구 개발 계획이 기존의 성숙한 패키지 기술들을 개선하는데 초점을 맞추는 반면에, 임의의 연구 및 개발 전략은 새로운 패키지 기술들에 초점을 맞추고 있다. 기존의 패키지 기술들의 연구와 개발은 무수히 많은 다른 방향을 갖는다.
비용을 줄이는 하나의 검증된 방법은 기존의 제조 방법들 및 장치들로 패키지 기술들을 사용하는 것이다. 역설적으로, 기존의 제조 프로세스들의 재이용은 전형적으로 패키지 치수들의 감소를 야기하기 않는다. 기존의 패키징 기술들은 오늘날의 집적 회로들 및 패키징들의 요구되는 집적을 효과적으로 만족시키는 비용으로 달성하고자 노력하고 있다.
개선된 패키징에 대한 요구에 응답하여, 많은 혁신적인 패키징 디자인들이 착상되고 시장에 나오고 있다. 멀티 칩 모듈(module)은 기판(board) 공간을 축소시킬 때에 현저한 역할을 달성한다. 많은 패키지는 적층(stack) 멀티 집적 회로, 패키지 레벨 적층 또는 패키지-온-패키지(package-on-package)(POP)에 접근한다. 각 패키지가 조립 전에 테스트될 수 있기 때문에, 양품으로 판명된 다이(KGD) 및 조립 프로세스 수율이 문제가 되는 것이 아니라, KGD로 하여금 적층을 조립할 때 이용하도록 한다. 그러나, 집적 장치들을 적층하는 것, 패키지-온-패키지 또는 거기에서의 조합은 시스템 레벨의 장해들을 갖는다. 패키지-온-패키지 구조는 패키지의 조립 수율의 손실을 감소시키고, 조립된 생산물 테스트의 편리를 위해 사용된다. 그러나 그것의 높이는 두 개의 보통 패키지들로 구성되기 때문에 증가한다.
그래서 적은 제조 비용, 개선된 수율, 집적 회로 패키지 치수들의 축소, 유연한 적층 및 집적 구조를 제공하는 적층가능한 집적 회로 패키지 시스템에 대한 요구는 여전히 존재한다. 비용을 절감하고 효율을 개선하기 위한 필요가 증대되는 관점에서, 이러한 문제에 대한 해결책을 찾는 것이 더욱 더 중요하다.
이러한 문제의 해결책이 모색되어 왔으나, 지금까지의 성과는 어떠한 해결책도 교시하거나 제안하지 않았으며, 그래서 이러한 문제의 해결책은 당해 기술 분야에서 숙련된 자에게 오랫동안 회피되어 왔다.
본 발명은 제1측, 제2측 및 제1 개구부를 갖는 제1 기판을 형성하고, 상기 제1 개구부를 통하여 제1 집적 회로 다이를 상기 제1 기판에 연결하고, 상기 제1 기판 상에 제2 집적 회로 다이를 연결하며, 그리고 상기 제1 기판 상에 상기 제1 집적 회로 다이 및 제2 집적 회로 다이를 캡슐화하는 것을 포함하는 멀티칩 패키지 시스템을 제공한다.
본 발명의 특정 실시예들에서 추가적으로 또는 상술한 것으로부터 또는 상술한 것에 대신하는 다른 양상들을 갖는다. 상기 양상들은 첨부한 도면과 관련하여 아래 세부적인 설명을 읽음으로써 당해 기술 분야에서 숙련된 자에게 명백하게 될것이다.
아래 설명에서, 많은 특정 세부 사항들이 본 발명의 완전한 이해를 돕기 위해 주어진다. 그러나 본 발명은 이러한 특정 세부 사항들 없이 실시될 수 있음이 명백하다. 본 발명의 모호함을 피하기 위하여, 임의의 시스템 구성들 및 프로세스 단계들이 세부적으로 개시되지는 않았다. 마찬가지로, 상기 장치의 실시예를 도시하는 도면들은 준도식적이며, 규모대로 그려지지 않았으며, 특히 임의의 치수들은 발표의 명료성을 위한 것이고 도면에서 많이 과장되게 도시되었다. 동일한 번호들은 동일한 요소들과 관련하여 모든 도면에서 사용되었다.
본원에서 사용되는 "수평"이라는 용어는 기판의 방위(orientation)와 무관하게 기판의 통상적인 평면 또는 표면과 평행한 평면으로서 정의된다. "수직"이라는 용어는 방금 정의한 것과 같은 상기 수평에 수직한 방향을 의미한다. "위쪽", "아래쪽", "하부", "상부", "측"(측벽에서 처럼), "더 높은", "더 낮은", "더 위쪽에", "위에" 및 "아래"라는 용어는 상기 수평 평면과 관련하여 정의된다. 용어 "~ 상에"는 구성 요소들 사이에 직접적 접촉이 있음을 의미한다.
본원에서 사용되는 "프로세싱"이라는 용어는 설명된 구조를 형성할 때 요구되는 바와 같이 물질 또는 광 레지스트의 증착, 패터닝, 노광, 현상, 에칭, 세정(cleaning) 및/또는 상기 물질 또는 광 레지스트의 제거를 포함한다.
도 1에 관하여, 여기서 본 발명의 일 실시예에 따른, 제1 멀티 패키지 시스템(100)의 단면도를 도시한다. 제1 집적 회로 다이(102)는 제1 비활성측(104) 및 상측에 제조된 회로를 갖는 제 1 활성측(106)을 포함한다. 상기 제1 집적 회로 다이(102)는 기판(110)의 하부측인 제1측(108) 상에 탑재(mount)되며, 여기서 상기 제1 활성측(106)은 접착제(112)로 상기 기판(110)에 접착된다. 상기 제1 활성측(106)의 중앙 부분은 접착 패드들(140)을 갖는다. 상기 기판(110)은 상기 제1측(108) 상에 부착된 상기 제1 집적 회로 다이(102)와 상기 기판(110)의 상부측인 제2측(116) 사이의 전기적 연결들을 위해 개구부(114)를 갖는다. 본드 와이어와 같은 제1 상호 접속부(118)는 본딩 패드(140)와 제2측(116)을 보드-온-칩(board-on-chip)(BOC) 구성에 의해 전기적으로 접속한다.
제2 집적 회로 다이(120)는 제2 비활성측(122) 및 상측에 제조된 회로를 갖는 제2 활성측(124)을 포함한다. 상기 제2 집적 회로 다이(120)는 상기 제2측(116) 상에 탑재되며, 여기서 상기 제2 비활성측(122)은 접착제(112)로 상기 기판(110)에 접착된다. 접착 와이어들과 같은 제2 상호 접속들(126)은 상기 기판(110)의 상기 제2 집적 회로 다이(120) 및 제2측(116)을 전기적으로 연결한다. 상기 제2 집적 회로 다이(120)의 위치는 개구부(114)의 일측 상에 있을 수 있으며, 그 결과 상기 개구부(114)는 상기 제2 집적 회로 다이(120)에 의해 커버되지 않는다. 또한 상기 제2측(116)에 상기 제1 상호 접촉들(118)의 연결들은 방해받지 않으며, 상기 제2 상호 접속들(126)과 상기 제1 상호 접속들(118)의 우연한 교차는 배제되지는 않더라도 최소화된다.
예시적인 목적을 위해, 비록 플립 칩 또는 파인 피치 볼 그리드 어레이(fine pitch ball grid array: FBGA)와 같은 다른 전기적 상호 접속 구조들을 갖는 다른 유형의 장치들이 사용될 수도 있지만, 상기 제2 집적 회로 다이(120)는 접착 와이어 장치로서 도시된다. 또한 예시적인 목적을 위해, 비록 상기 제2 활성측(124)은 적절한 상호 접속 구조 및 장치를 갖는 상기 기판(110)에 접착될 수도 있지만, 상기 제2 비활성측(122)은 상기 기판(110)에 접착되는 것으로 도시되었다.
유사하게, 제3 집적 회로 다이(128)는 제3 비활성측 및 상측에 제조된 회로를 갖는 제3 활성측(132)을 포함한다. 상기 제3 집적 회로 다이(128)는 상기 제2측(116) 상에 탑재되며, 여기서 제3 비활성측(130)은 상기 접착제(112)로 상기 기판(110)에 부착된다. 접착 와이어들과 같은 제3 상호 접속들(134)은 상기 제3 집적 회로 다이(128) 및 상기 기판(110)의 상기 제2측(116)을 전기적으로 연결한다. 상기 제3 집적 회로 다이(128)의 위치는 상기 개구부(114)의 상기 제2 집적 회로 다이(120)의 반대측 상에 있으며, 그 결과 개구부(114)는 상기 제3 집적 회로 다이(128)에 의해 커버되지 않는다. 또한 상기 제2측(116)에 상기 제1 상호 접속들(118)의 연결들은 방해받지 않으며, 상기 제3 상호 접속들(134)과 상기 제1 상호 접속들(118)의 우연한 교차는 배제되지는 않더라도 최소화된다. 상기 제1 집적 회로 다이(102)는 제2 집적 회로 다이(120) 및 제3 집적 회로 다이(128) 사이에 있으며, 그리고 제2 집적 회로 다이(120) 및 제3 집적 회로 다이(128)와 중첩된다.
예시적 목적을 위해, 상기 제3 집적 회로 다이(128)는 비록 플립 칩 또는 파인 피치 볼 그리드 어레이(FBGA)와 같은 다른 전기적 상호 접속을 갖는 다른 유형의 장치가 이용될 수도 있으나, 접착 와이어 장치로서 도시되었다. 또한 예시적 목적을 위해, 비록 상기 제3 활성측(132)이 적절한 상호 접속 구조 및 장치로 상기 기판(110)에 부착될 수 있으나, 상기 제3 비활성측(130)이 상기 기판(110)에 부착되는 것으로 도시되었다.
상술한 바와 같이, 상기 기판(110)은 상기 제1측(108) 및 상기 제2측(116)을 갖는다. 양측은 상기 상호 접속 구조들과 연결되기 위해 접촉 사이트들(sites)을 갖는다(미도시). 상기 제1측(108) 및 상기 제2측(116)은 상기 접촉 사이트들에 그리고 상기 접촉 사이트로부터 전기적 신호들을 라우팅(route)하기 위한 전도성 트레이스들(traces)을 갖는다(미도시). 전기적 비아들은 적절한 위치에서 상기 제1측(108) 및 상기 제2측(116)으로부터 상기 전도성 트레이스들을 연결할 수 있다. 상기 기판(110)은 상기 제1측(108) 및 상기 제2측(116)으로부터 전도성 트레이스들을 전기적으로 고립시키는 절연층을 가질수 있다(미도시). 상기 기판(110)의 상기 제1측(108)에는 외부 상호 접속들(136)이 부착된다. 상기 기판(110)은 임의의 층 수로 될 수 있으며, 유기물 또는 무기물과 같은 많은 수의 물질들로 만들어 질 수 있다.
에폭시 몰드 화합물(EMC)과 같은 몰드 화합물(138)은 상기 기판(110) 상에 상기 제1 집적 회로 다이(102), 상기 제2 집적 회로 다이(120), 상기 제3 집적 회로 다이(128), 상기 제1 상호 접속들(118), 상기 제2 상호 접속들(126), 상기 제3 상호 접속들(134)을 감싼다. 상기 제1측(108)을 따라 몰딩 화합물(138)은 상기 제1 집적 회로 다이(102)를 커버하는 중앙 게이트 몰드를 형성하고, 그 결과 중앙 게이트 몰드의 치수들은 인쇄 회로 기판과 같은 다음 시스템 레벨(미도시)과 외부 상호 접속들(136)의 연결들을 방해하지 않는다. 상기 개구부(114)는 상기 몰드 화합물(138)에 의해 충분히 채워진다.
멀티칩 패키지의 높이, 폭, 길이는, 기판의 한측(예를 들면, 상부측)에 복수개의 집적 회로 다이스(dice)가 구성되고, 기판의 다른 한측(예를 들면, 하부측)에는 하나 또는 그 이상의 집적 회로 다이스가 나란히 구성되는 구조에 의해 최소화 될 수 있다. 상기 하부측 집적 회로 다이스 및 대응하는 봉입(encapsulation)은 외부 상호 접속을 넘어 확장되지 않으며, 그 결과 기존의 공간은 패키지의 높이를 증가시키지 않고 상기 패키지에 더 많은 집적 회로 컨텐츠를 실장하기 위해 사용될 수 있다. BOC 디자인을 이용하는 상기 하부측 집적 회로 다이스에서, 상기 하부측 집적 회로 다이스는 상부측 집적 회로 다이스 사이에 위치하며, 상기 패키지의 폭 및 길이는 더 줄어든다.
도 2에 관하여, 여기서 본 발명의 대체적인 실시예에 따라, 제2 멀티칩 패키지 시스템(200)의 단면도를 도시한다. 제1 집적 회로 다이(202)는 제1 비활성측(124) 및 상측에 제조된 회로를 갖는 제1 활성측(208)을 갖는다. 상기 제1 집적 회로 다이(202)는 기판(210)의 상부측인 제1측(208) 상에 탑재되며, 여기서 상기 제1 활성측(206)은 접착제(212)로 상기 기판(210)에 부착된다. 상기 제1 활성측(206)의 중앙 일부는 제1 접착 패드들(240)을 갖는다. 상기 기판(210)은 제1 개구부(214) 및 제2 개구부(216)를 포함한다. 상기 제1 개구부(214)는 상기 제1측(208) 상에 부착된 상기 제1 집적 회로 다이(202)와 상기 기판(210)의 하부측인 제2측(218) 사이의 전기적 연결들을 위해 이용된다. 접착 와이어들과 같은 제1 상호 접속들(220)은 상기 제1 결합 패드들(240) 및 상기 제2측(218)을 보드-온-칩(board-on-chip)(BOC) 구조로 전기적으로 연결한다.
유사하게, 제2 집적 회로 다이(222)는 제2 비활성측(224) 및 상측에 제조된 회로를 갖는 제2 활성측(226)을 포함한다. 상기 제2 집적 회로 다이(222)는 상기 기판(210)의 상부측인 상기 제1측(208) 상에 상기 제1 집적 회로 다이(202)에 탑재되며, 여기서 상기 제2 활성측(226)은 상기 접착제(212)로 상기 기판(210)에 부착된다. 상기 제2 활성측(226)의 중앙 일부는 제2 접착 패드들(242)을 갖는다. 상기 제2 개구부(216)은 상기 제1측(208)에 부착된 상기 제2 집적 회로 다이(222)와 상기 기판(210)의 하부측인 상기 제2측(218) 사이의 전기적 연결을 위해 이용된다. 접착 와이어들과 같은 제2 상호 접속들(228)은 상기 제2 접착 패드들(242)과 상기 제2측(218)을 보드-온-칩(board on chip:BOC) 구조로 전기적으로 연결한다.
상술한 바와 같이 상기 기판(210)은 상기 제1측(208) 및 상기 제2측(218)을 갖는다. 양측은 상기 상호 접속 구조들에 연결하기 위한 접촉 사이트들(미도시)을 구비한다. 상기 제1측(208) 및 상기 제2측(218)은 접촉 사이트들에서 또는 접촉 사이트들로부터 전기적 신호들을 라우팅하는 전도성 트레이스들을 가질 수 있다(미도시). 전기적 비아들(미도시)은 근접한 위치들에 상기 제1측(208) 및 상기 제2측(218)으로부터 상기 전도성 트레이스들을 연결할 수 있다. 기판(210)은 전도성 트레이스를 제1측(208) 및 제2측(218)으로부터 전기적으로 분리하는 절연층(미도시)을 가질 수 있다. 상기 기판(210)의 상기 제1측(208)은 거기에 부착된 외부 상호 접속들(230)을 갖는다. 상기 기판(210)은 임의의 수의 층들을 가질 수 있으며, 유기물 또는 무기물과 같은 많은 물질들로 만들어 질 수 있다.
에폭시 몰드 화합물(EMC)과 같은 몰드 화합물(232)은 상기 기판(210) 상의 상기 제1 집적 회로 다이(202), 상기 제2 집적 회로 다이(222), 상기 제1 상호 접속들(220) 및 상기 제2 상호 접속들(228)을 감싼다. 상기 제2측(218)을 따라 상기 몰드 화합물(232)은 상기 제1 상호 접속들(220) 및 상기 제2 상호 접속들(228)을 커버하는 중앙 게이트 몰드를 형성하고, 그 결과 상기 중앙 게이트 몰드의 치수들은 인쇄 회로 기판과 같은 다음 시스템 레벨(미도시)을 위하여 상기 외부 상호 접속들(230)의 연결들을 방해하지 않는다. 상기 제1 개구부(214) 및 상기 제2 개구부(216)는 상기 몰드 화합물(232)에 의해 실질적으로 채워진다.
멀티칩 패키지의 높이, 폭, 길이는, 기판의 한측(예를 들면, 상부측)에 복수개의 집적 회로 다이스(dice)가 구성되고, 기판의 다른 한측(예를 들면, 하부측)에는 집적 회로 다이스 사이의 전기적 연결들이 나란히 구성되는 구조에 의해 최소화 될 수 있다. 상기 하부측 전기적 상호 접속들 및 대응하는 봉입은 패키지 높이를 감소시키는 외부 상호 접속을 넘어 확장되지 않는다.
도 3에 대하여, 여기서는 상기 제1 멀티 칩 패키지 시스템(100)을 갖는 제1 집적 회로 패키지-온-패키지 시스템(300)의 단면도를 도시한다. 상기 제1 멀티 칩 패키지 시스템(100)은 패키지-온-패키지 구조를 형성하는 하부 패키지(302) 상에 탑재된다. 상기 하부 패키지(302)는 상부측(306) 및 하부측(308)을 갖는 하부 기판(304)을 포함한다. 양측은 상기 상호 접속 구조들에 연결을 위해 접촉 사이트들을 갖는다(미도시). 상기 제1 멀티 칩 패키지 시스템(100)의 외부 상호 접속들(136)은 상기 하부 기판(304)의 상부측(306) 상에 접촉 사이트들을 연결한다.
상기 상부측(306) 및 상기 하부측(308)은 상기 접촉 사이트들에서 또는 상기 접촉 사이트들로부터 전기적 신호들을 라우팅하기 위해 전도성 트레이스들을 가질 수 있다(미도시). 전기적 비아(미도시)에 의해, 제1측(306) 및 제2측(308)으로부터의 전도성 트레이스를 적절한 위치에서 접속할 수 있다. 상기 하부 기판(304)은 상기 상부측(306) 및 상기 하부측(308)의 상기 전도성 트레이스들을 전기적으로 분리시키는 절연층을 가질 수 있다(미도시). 상기 하부 기판(304)의 하부측(308)은 거기에 부착된 하부의 외부 상호 접속들(310)을 갖는다. 상기 하부 기판(304)은 임의의 수의 층들 일 수 있으며, 그리고 유기물 또는 무기물과 같은 많은 물질들로 만들어 질 수 있다.
집적 회로 다이(312)는 비활성측(314) 및 상측에 제조된 회로를 갖는 활성측(316)을 포함한다. 상기 집적 회로 다이(312)는 상기 하부측(308) 상에 탑재되며, 여기서 상기 비활성측(314)은 접착제(320)로 상기 하부 기판(304)에 부착된다. 접착 와이어들과 같은 상호 접속들(322)는 상기 집적 회로 다이(312) 및 상기 하부측(308)을 전기적으로 연결한다.
에폭시 몰드 화합물(EMC)과 같은 몰드 화합물(324)은 상기 하부 기판(304)의 하부측(308) 상의 상기 제1 집적 회로 다이(312) 및 상기 상호 접속들(322)을 감싼다. 몰드 화합물(324)은 인쇄 회로 기판과 같은 다음 시스템 레벨(미도시)에 상기 하부의 외부 상호 접속들(310)의 연결들을 방해하지 않고 중앙 게이트 몰드를 형성한다. 상기 제1 집적 회로 다이(102)의 중앙 게이트 몰드는 상기 제1 집적 회로 패키지-온-패키지 시스템(300)의 높이에 영향을 주지 않는 바, 상기 제1 멀티칩 패키지 시스템(100)의 외부 상호 접속들(136)의 Z축 요건들을 넘지 않는다.
도 4에 대하여, 여기서는 상기 제1 멀티칩 패키지 시스템(100)을 갖는 제2 집적 회로 패키지-온-패키지 시스템(400)의 단면도를 도시한다. 상기 제1 멀티칩 패키지 시스템(100)은 패키지-온-패키지 구조를 형성하는 하부 패키지(402) 상에 탑재된다. 상기 하부 패키지(402)는 상부측(406) 및 하부측(408)을 갖는 하부 기판(404)을 포함한다. 양측은 상기 상호 접속 구조들에 연결을 위해 접촉 사이트들을 갖는다(미도시). 상기 제1 멀티칩 패키지 시스템(100)의 외부 상호 접속들(136)은 상기 하부 기판(404)의 상부측(406) 상에 접촉 사이트들에 연결된다.
상기 상부측(406) 및 상기 하부측(408)은 상기 상호 접속 사이트들에서 또는 상기 상호 접속 사이트들로부터 전기적 신호들을 라우팅하기 위해 전도성 트레이스들을 가질 수 있다(미도시). 전기적 비아들(미도시)은 적절한 위치에서 상기 상부측(406) 및 상기 하부측(408)으로부터 전도성 트레이스들을 연결할 수 있다. 상기 하부 기판(404)는 상기 상부측(406) 및 상기 하부측(408)으로부터 상기 전도성 트레이스들을 전기적으로 분리시키는 절연층을 가질 수 있다(미도시). 상기 하부 기판(404)의 하부측(408)은 거기에 부착된 하부의 외부 상호 접속들(410)을 갖는다. 상기 하부 기판(404)은 임의의 수의 층들 일 수 있으며, 유기물 또는 무기물과 같은 많은 물질들로부터 만들어 질 수 있다.
플립칩과 같은 집적 회로 다이(412)는 비활성측(414)을 포함하며, 그리고 회로 및 거기에 제조된 솔더 범프들과 같은 상호 접속들(418)을 갖는 활성측(416)을 포함한다. 상기 집적 회로 다이(412)는 상기 하부측(408)에 탑재되며, 여기서 상기 상호 접속들(418)은 상기 하부측(408)에 부착된다.
에폭시 몰드 화합물(EMC)과 같은 몰드 화합물(420)은 상기 하부측(408) 상의 상호 접속들(418)을 감싼다. 또한 몰드 화합물(420)은 노출된 비활성측(414)으로 상기 집적 회로 다이(412)를 둘러싸고, 그리고 인쇄 회로 기판과 같은 다음 시스템 레벨(미도시)에 상기 하부의 외부 상호 접속들(410)의 상호 접속들을 방해하지 않는다. 상기 몰드 화합물(420) 및 상기 제1 집적 회로 다이(102)는 상기 제2 집적 회로 패키지-온-패키지 시스템(400)의 높이에 영향을 주지 않는 바, 상기 멀티칩 패키지 시스템(100)의 외부 상호 접속들(136)의 Z 축의 요건을 넘지 않는다.
도 5에 대하여, 여기서는 상기 제2 멀티칩 패키지 시스템(200)을 갖는 제3 집적 회로 패키지-온-패키지 시스템(500)의 단면도를 도시한다. 상기 제2 멀티칩 패키지 시스템(200)은 패키지-온-패키지 구조를 형성하는 하부 패키지(502) 상에 탑재된다. 상기 하부 패키지(502)는 상부측(506), 하부측(508) 및 개구부(510)을 갖는 하부 기판(504)을 포함한다. 양측은 상기 상호 접속 구조들에 연결을 위해 접촉 사이트들을 갖는다(미도시). 상기 제2 멀티칩 패키지 시스템(200)의 외부 상호 접속들(136)은 상기 하부 기판(504)의 상부측(506) 상에 상기 접촉 사이트들과 연결된다.
상기 상부측(506) 및 상기 하부측(508)은 상기 접촉 사이트들에서 또는 상기 접촉 사이트들로부터 전기적 신호들을 라우팅하기 위해 전도성 트레이스들을 가질 수 있다(미도시). 전기적 비아들(미도시)은 적절한 위치에서 상기 상부측(506) 및 상기 하부측(508)으로부터 상기 전기적 트레이스들을 연결할 수 있다. 상기 하부 기판(504)은 상기 상부측(506) 및 상기 하부측(508)으로부터 상기 전도성 트레이스들을 전기적으로 분리시키는 절연층을 가질 수 있다(미도시). 상기 하부측(508)은 거기에 부착된 하부의 외부 상호 접속들(512)을 갖는다. 상기 하부 기판(504)은 임의의 수의 층일 수 있으며, 유기물 또는 무기물과 같은 많은 물질로부터 만들어 질 수 있다.
집적 회로 다이(514)는 비활성측(516) 및 상측에 제조된 회로를 갖는 활성측(518)을 포함한다. 상기 집적 회로 다이(514)는 상기 하부 기판(504)의 하부측(508) 상에 탑재되며, 여기서 상기 활성측(518)은 접착제(520)로 상기 하부측(508)에 부착된다. 상기 활성측(518)의 중앙 일부는 제3 접착 패드들(530)을 갖는다. 상기 개구부(510)는 상기 하부측(508) 상의 집적 회로 다이(514) 및 상기 상부측(506) 사이의 전기적 연결들을 위해 이용된다. 접착 와이어들과 같은 상호 접속들(522)은 상기 제3 접착 패드들(530) 및 상기 상부측(506)을 보드-온-칩(BOC) 구조로 전기적으로 연결한다.
에폭시 몰드 화합물(EMC)과 같은 몰드 화합물(524)은 상기 상부측(506) 상에 상호 접속들(522)을 캡슐화하며, 상기 개구부(510)을 채운다. 상기 몰드 화합물(524)은 상기 상부측(506) 상에 외부 상호 접속들(136)의 연결을 방해하지 않고, 상기 제2 멀티칩 패키지 시스템(200)의 중앙 게이트 몰드들 사이의 리세스(526) 내에 적합한 구조를 형성한다. 집적 회로 다이(514)는 하부의 외부 상호 접속들(512)의 Z축의 요건을 넘어, 하부 패키지(502)의 높이에 영향을 미치는 것은 아니다.
도 6에 대하여, 여기서는 본 발명의 일 실시예에 따라, 상기 멀티칩 패키지 시스템(100)의 제조를 위해 멀티칩 패키지 시스템(600)의 흐름도를 도시한다. 상기 시스템(600)은 블럭(602)에서 제1측, 제2측 및 제1 개구부를 갖는 제1 기판을 형성하는 것을 포함한다: 블럭(604)에서 상기 제1 개구부를 통하여 제1 집적 회로 다이를 상기 제1 기판과 연결하는 것; 블럭(606)에서 상기 제1 기판 상에 제2 집적 회로 다이를 연결하는 것; 그리고 블럭(608)에서 상기 제1 기판 상에 상기 제1 집적 회로 다이 및 제2 집적 회로 다이를 캡슐화하는 것을 포함한다.
그래서, 본 발명의 많은 양상들이 발견된다.
멀티칩 패키지의 높이, 폭, 길이는, 기판의 한측(예를 들면, 상부측)에 복수개의 집적 회로 다이스(dice)가 구성되고, 기판의 다른 한측(예를 들면, 하부측)에는 하나 또는 그 이상의 집적 회로 다이스가 나란히 구성되는 구조에 의해 최소화 될 수 있다. 상기 하부측 집적 회로 다이스 및 대응하는 봉입은 외부 상호 접속을 넘어 확장되지 않으며, 그 결과 기존의 공간은 패키지의 높이를 증가시키지 않고 상기 패키지에 더 많은 집적 회로 컨텐츠를 실장하기 위해 사용될 수 있다. BOC 디자인을 이용하는 상기 하부측 집적 회로 다이스에서, 상기 하부측 집적 회로 다이스는 상부측 집적 회로 다이스 사이에 위치하며, 상기 패키지의 폭 및 길이는 더 줄어든다.
멀티칩 패키지의 높이, 폭, 길이는, 기판의 한측(예를 들면, 상부측)에 복수개의 집적 회로 다이스(dice)가 구성되고, 기판의 다른 한측(예를 들면, 하부측)에는 집적 회로 다이스 사이의 전기적 연결들이 나란히 구성되는 구조에 의해 최소화 될 수 있다. 상기 하부측 전기적 상호 접속들 및 대응하는 봉입은 외부 상호 접속을 넘어 확장되지 않아, 패키지 높이를 축소시킨다.
본 발명의 일 양상은 하나의 패키지의 하부측의 공간을 이용하기 위해 보드-온-칩(BOC) 패키지의 디자인이라는 것이다. 패키지의 상부에서, 적층된 다이 대신에 분리된 단일의 다이가 상부 두께를 증가키기는 것을 피하기 위해 이용된다. 상기 개량된 패키지 구조는 총 패키지 두께를 감소시킬 수 있으며, 또한 BOC, FBGA 및 플립칩과 같은 임의의 패키지 구조에 적합하도록 함으로써 더 넓은 공간을 이용할 수 있다.
본 발명의 다른 양상에 따르면, 개량된 BOC 디자인 패키지에 의해 상부측 및 하부측 구조들을 갖는 상부 패키지를 하나의 단일 하부 패키지로 향하게 함으로써 패키지-온-패키지 구조에서 실제적 이용이 개선된다. 또한 상기 구조는 하부측 패키지에 대한 플립칩 패키지로 이용될 수 있다.
본 발명의 또 다른 양상은 상기 변형된 BOC 디자인 패키지는 패키지-온-패키지 구조에서 두 개의 BOC 디자인들에 적용함으로써 실제적 이용을 개선하는 것이다.
본 발명의 또 다른 중요한 양상은 원가의 삭감 및 성능의 향상이라는 종래의 경향을 유리하게 지지하고, 또한 그것에 공헌하는 점이다. 결과적으로, 본 발명의 이러한 양상들 또는 다른 유용한 양상들은 적어도 다음 레벨의 기술 상태에 결과적으로 후속한다.
따라서, 본 발명의 집적 회로 패키지 시스템 방법은 시스템들에 칩의 밀도를 증가시키기 위해 중요하고 이전의 미지의 이용할 수 없는 해결책들, 성능 및 기능적 양상들을 제공한다. 결과 프로세스들 및 구성들은 간단하고, 비용면에서 효과적이며, 복잡하지 않으며, 고 다기능하고 효과적이고, 공지된 기술들에 적응시킴으로써 실행될 수 있으며, 그리고 효과적이고 경제적으로 적층된 집적 회로 패키지 장치들을 제조하기 위해 쉽게 적합하게 된다.
본 발명이 특정 최상의 모드와 관련하여 설명되는 반면에, 많은 다른 대안들, 수정들 및 변형들이 상술한 바에 비추어 당해 기술 분야에서 숙련된 자에게 명백함이 이해될 것이다. 따라서 포함된 창구항의 범주 내에서 모든 이러한 대안들, 수정들 및 변형들을 포함할 것을 의도한다. 이미 본원에서 발표되고, 또는 첨부한 도면에서 도시한 모든 내용들은 예시적이고 제한적이지 않게 해석된다.
적은 제조 비용, 개선된 수율, 집적 회로 패키지 치수들의 축소, 유연한 적층 및 집적 구조를 제공하는 적층가능한 집적 회로 패키지 시스템이 제공된다.
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Claims (10)

  1. 제1측(108,208), 제2측(116,218) 및 제1 개구부(114,214)를 갖는 제1 기판(110,210)을 형성하고;
    제1 집적 회로 다이(102,202)를 상기 제1 개구부(114,214)를 통하여 상기 제1 기판(110,210)에 연결하고;
    상기 제1 기판(110,210) 상에 제2 집적 회로 다이(120,222)를 연결하고;
    상기 제1 기판(110) 상에 제3 집적 회로 다이(128)를 연결하고, 상기 제1 집적 회로 다이(102)는 상기 제1측(108)에 부착되고, 상기 제2 집적 회로 다이(120)와 제3 집적 회로 다이(128)는 상기 제2측(116)에 부착되며, 상기 제1 집적 회로 다이(102)는 제2 집적 회로 다이(120) 및 제3 집적 회로 다이(128) 사이에 있고, 제2 집적 회로 다이(120) 및 제3 집적 회로 다이(128)와 중첩되며; 그리고
    상기 제1 기판(110,210) 상에 상기 제1 집적 회로 다이(102,202) 및 제2 집적 회로 다이(120,222)를 캡슐화(encapsulation)하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 멀티칩 패키지 시스템(600).
  2. 제1항에 있어서,
    상기 집적 회로 다이(102)를 상기 제1 개구부(114)를 통하여 상기 제1 기판(110)에 연결하는 것은:
    상기 제1측(108) 상에 상기 제1 집적 회로 다이(102)의 활성측(106)을 부착하는 것과, 그리고
    상기 활성측(106)과 상기 제2측(116) 사이의 상호 접속(118)을 연결하는 것을 포함하며;
    상기 제2 집적 회로 다이(120)를 연결하는 것은:
    상기 제1 개구부(114)의 일측에서 상기 제2측(116) 상에 제2 집적 회로 다이(120)를 탑재(mount)하는 것을 더 포함하며; 그리고
    상기 제1 개구부(114)의 반대 측에서 상기 제2측(116) 상에 제3 집적 회로 다이(128)을 탑재하고, 그리고
    상기 상호 접속(118)을 캡슐화하는 것을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 멀티칩 패키지 시스템(600).
  3. 제1항에 있어서,
    제2 개구부(216)를 갖는 상기 제1 기판(210)을 형성하는 것과;
    상기 제1측(208) 상에 상기 제1 집적 회로 다이(202)의 제1 활성측(206)을 부착하는 것과;
    상기 제1 활성측(206)과 상기 제2측(218) 사이에 제1 상호 접속(220)을 연결하는 것과;
    상기 제1측(208) 상에 상기 제2 집적 회로 다이(222)의 제2 활성측(226)을 부착하는 것과;
    상기 제2 개구부(216)을 통하여 상기 제2 활성측(226)과 상기 제2측(218) 사이에 제2 상호 접속(228)을 연결하는 것과; 그리고
    상기 제1 상호 접속(220) 및 상기 제2 상호 접속(228)을 캡슐화하는 것을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 멀티칩 패키지 시스템(600)
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제1 집적 회로 다이(102)를 연결하는 것은:
    상기 제1측(108) 상에 상기 제1 집적 회로 다이(102)를 연결하는 것과, 그리고 상기 제1측(108) 상에 외부 상호 접속(136)을 부착하는 것을 포함하며; 그리고
    제2 기판(304)을 갖는 하부 집적 회로 패키지(302)를 형성하는 것과;
    상기 제2 기판(304)의 하부측(308) 상에 집적 회로 다이(312)를 부착하는 것과; 그리고
    상기 제2 기판(304)의 상부측(306) 상에 상기 외부 상호 접속(136)을 부착하는 것을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 멀티칩 패키지 시스템(600).
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제1 집적 회로 다이(202)를 연결하는 것은:
    상기 제1측(208) 상에 상기 제1 집적 회로 다이(202)를 연결하는 것을 포함하며; 그리고
    상기 제2측(218) 상에 외부 상호 접속(230)을 부착하는 것과;
    개구부(510)가 있는 제2 기판(504)을 갖는 하부 집적 회로 패키지(502)를 형성하는 것과;
    상기 제2 기판(504)의 하부측(508) 상의 집적 회로 다이(514)를 상기 개구부(510)를 통하여 상기 제2 기판(504)의 상부측(506)에 연결하는 것과; 그리고
    상기 상부측(506) 상에 상기 외부 상호 접속(136)을 부착하는 것을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 멀티칩 패키지 시스템(600).
  6. 제1측(108,208), 제2측(116,218) 및 제1 개구부(114,214)를 갖는 제1 기판(110,210)과;
    상기 제1 개구부(114,214)를 통하여 상기 제1 기판(110,210)에 연결된 제1 집적 회로 다이(102,202)와;
    상기 제1 기판(110,210) 상의 제2 집적 회로 다이(120,220)와;
    상기 제1 기판(110)에 연결된 제3 집적 회로 다이(128)와, 상기 제1 집적 회로 다이(102)는 상기 제1측(108)에 부착되고, 상기 제2 집적 회로 다이(120)와 제3 집적 회로 다이(128)는 상기 제2측(116)에 부착되며, 상기 제1 집적 회로 다이(102)는 제2 집적 회로 다이(120) 및 제3 집적 회로 다이(128) 사이에 있고, 제2 집적 회로 다이(120) 및 제3 집적 회로 다이(128)와 중첩되며; 그리고
    상기 제1 기판(110,210) 상의 상기 제1 집적 회로 다이(102,202) 및 제2 집적 회로 다이(120,222)를 커버하기 위한 몰드 화합물(138,232)을 포함하는 것을 특징으로 하는 멀티칩 패키지 시스템.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 제1 개구부(114)를 통하여 상기 제1 기판(110)에 연결된 상기 제1 집적 회로 다이(102)는:
    상기 제1측(108) 상의 상기 제1 집적 회로 다이(102)의 활성측(106)과, 그리고
    상기 활성측(106)과 상기 제2측(116) 사이의 상호 접속(118)을 포함하며;
    상기 제2 집적 회로 다이(120)는:
    상기 제1 개구부(114)의 일측에서 상기 제2측(116) 상에 상기 제2 집적 회로 다이(120)를 더 포함하며; 그리고
    상기 제1 개구부(114)의 대향측에서 상기 제2측(116) 상의 제3 집적 회로 다이(128)와; 그리고
    상기 상호 접속(134)을 커버하기 위한 상기 몰드 화합물(138)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 멀티칩 패키지 시스템.
  8. 제6항에 있어서,
    제2 개구부(216)를 갖는 상기 제1 기판(210)과;
    상기 제1측(208) 상의 상기 제1 집적 회로 다이(202)의 제1 활성측(206)과;
    상기 제1 활성측(206)과 상기 제2측(218) 사이의 제1 상호 접속(220)과;
    상기 제1측(208) 상에 상기 제2 집적 회로 다이(222)의 제2 활성측(226)과;
    상기 제2 개구부(216)를 통하여 상기 제2 활성측(226)과 상기 제2측(218) 사이의 제2 상호 접속(228)과;
    상기 제1 상호 접속(220) 및 상기 제2 상호 접속(228)을 커버하기 위한 상기 몰드 화합물(232)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 멀티칩 패키지 시스템.
  9. 제6항에 있어서,
    상기 제1 집적 회로 다이(102)는:
    상기 제1측(108) 상에 상기 제1 집적 회로 다이(102)와, 그리고 상기 제1측(108) 상에 외부 상호 접속(136)을 포함하며; 그리고
    제2 기판(304)을 갖는 하부의 집적 회로 패키지(302)와;
    상기 제2 기판(304)의 하부측(308) 상에 집적 회로 다이(312)와;
    상기 제2 기판(304)의 상부측(306) 상에 상기 외부 상호 접속(136)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 멀티칩 패키지 시스템.
  10. 제6항에 있어서,
    상기 제1 집적 회로 다이(514)는:
    상기 제1측(108) 상에 상기 제1 집적 회로 다이(514)를 포함하며; 그리고
    상기 제2측(116) 상에 외부 상호 접속(136)과;
    개구부(510)가 있는 제2 기판(504)을 갖는 하부 집적 회로 패키지(502)와;
    상기 개구부(510)를 통하여 상기 제2 기판(504)의 상부측(506)과 연결된 상기 제2 기판(504)의 하부측(508) 상의 집적 회로 다이(514)와; 그리고
    상기 상부측(506) 상에 상기 외부 상호 접속(136)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 멀티칩 패키지 시스템.
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