KR20050074961A - 역전된 제 2 패키지를 구비한 반도체 적층형 멀티-패키지모듈 - Google Patents

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KR20050074961A
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마르쿠스 카네조스
플린 카르손
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치팩, 인코포레이티드
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    • H01L2224/85417—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron (B), silicon (Si), germanium (Ge), arsenic (As), antimony (Sb), tellurium (Te) and polonium (Po), and alloys thereof the principal constituent melting at a temperature of greater than or equal to 400°C and less than 950°C
    • H01L2224/85424—Aluminium (Al) as principal constituent
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    • H01L2224/85—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected using a wire connector
    • H01L2224/8538—Bonding interfaces outside the semiconductor or solid-state body
    • H01L2224/85399—Material
    • H01L2224/854—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron (B), silicon (Si), germanium (Ge), arsenic (As), antimony (Sb), tellurium (Te) and polonium (Po), and alloys thereof
    • H01L2224/85438—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron (B), silicon (Si), germanium (Ge), arsenic (As), antimony (Sb), tellurium (Te) and polonium (Po), and alloys thereof the principal constituent melting at a temperature of greater than or equal to 950°C and less than 1550°C
    • H01L2224/85439—Silver (Ag) as principal constituent
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    • H01L2224/85438—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron (B), silicon (Si), germanium (Ge), arsenic (As), antimony (Sb), tellurium (Te) and polonium (Po), and alloys thereof the principal constituent melting at a temperature of greater than or equal to 950°C and less than 1550°C
    • H01L2224/85444—Gold (Au) as principal constituent
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    • H01L2225/00—Details relating to assemblies covered by the group H01L25/00 but not provided for in its subgroups
    • H01L2225/03—All the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/648 and H10K99/00
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    • H01L2225/065—All the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/648 and H10K99/00 the devices not having separate containers the devices being of a type provided for in group H01L27/00
    • H01L2225/06503—Stacked arrangements of devices
    • H01L2225/0651—Wire or wire-like electrical connections from device to substrate
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    • H01L2225/00—Details relating to assemblies covered by the group H01L25/00 but not provided for in its subgroups
    • H01L2225/03—All the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/648 and H10K99/00
    • H01L2225/04—All the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/648 and H10K99/00 the devices not having separate containers
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    • H01L2225/06503—Stacked arrangements of devices
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Abstract

적층형 하부 및 상부 패키지를 가진 반도체 멀티-패키지 모듈이 공개된다. 각각의 패키지는 기판에 부착된 다이를 포함하며, 상부 및 하부 기판은 도선 연결에 의해 상호연결된다. 그리고 상부 패키지가 역전된다. 또한, 반도체 멀티-패키지 모듈을 제작하는 방법이 공개되는 데, 이 방법은, 하부 패키지의 상부면에 역전된 방향으로 상부 기판을 포함하는 하부 몰딩된 패키지를 제공하는 단계와, 상부 및 하부 기판들 간에 z-상호연결을 형성하는 단계를 포함한다.

Description

역전된 제 2 패키지를 구비한 반도체 적층형 멀티-패키지 모듈{SEMICONDUCTOR STACKED MULTI-PACKAGE MODULE HAVING INVERTED SECOND PACKAGE}
본 발명은 반도체 패키징에 관한 것이다.
이동전화, 이동 연산장치, 그리고 다양한 소비자 제품들같은 휴대용 전자 제품들은 제한된 부피에 최소한의 두께와 중량으로 저렴한 비용으로 우수한 반도체 기능 및 성능을 제공할 것을 요구한다. 이는 개별 반도체 칩에 대한 집적도를 향상시켜 산업을 발전시키는 결과를 도출하고 있다.
가장 최근에, z-축에 대한 집적을 구현하도록 산업이 발전하고 있다. 즉, 한 패키지에 최대 다섯개의 칩을 적층시키는 칩 적층이 사용되고 있다. 이는 5x5mm ~ 40x40mm 범위의 한개의 칩-패키지의 풋프린트를 가지는 조밀한 칩 구조를 제공하며, 그 두께는 2.3mm ~ 0.5mm까지 계속적으로 감소하고 있다. 적층식 다이 패키지의 비용은 단일 다이 패키지의 비용보다 약간 높지만, 개별 패키지들에 다이를 패키징하는 것에 비해 경쟁력있는 최종 비용을 보장할만큼 조립품 양품률이 충분히 높다.
적층형 다이 패키지에 적층될 수 있는 칩들의 수에 대한 주요한 실제적 제한사항은 적층 다이 패키지의 최종 테스트 양품률이 낮다는 점이다. 패키지의 다이 중 일부가 어느 정도로 결함을 가질 것이며 따라서 최종 패키지 테스트 결과는 개별 다이 테스트 결과의 결과일 것이다. 그 각각은 100%보다 물론 작을 것이다. 이는 두개의 다이만이 한 패키지에 적층되는 경우에도 한 다이의 생산성이 낮다면 문제가 될 수 있다. 설계상의 복잡도나 기술 상의 문제가 그 원인이 된다.
또다른 제한사항은 패키지의 열 소산이 작다는 점이다. 열이 한 다이로부터 또다른 다이로 전달되며, 납땜볼(solder ball)을 통해 마더보드에게 전달되는 것 외에는 다른 열 소산 경로가 없다.
또한가지 제한사항은 적층 다이 간에, 특히, RF 및 디지털 다이 간에, 전자기적 간섭이다. 어떤 다이에도 전기적 차폐가 제공되지 않기 때문이다.
z-축으로의 집적을 위한 또다른 접근법은 다-패키지 모듈을 형성하도록 다이 패키지를 적층하는 것이다. 적층된 패키지들은 적층-다이 패키지들에 비해 여러 장점들을 제공할 수 있다.
예를 들어, 다이를 구비한 각각의 패키지가 전기적으로 테스트되어 만족할만한 성능을 보이지 않을 경우 패키지 적층 이전에 폐기될 수 있다. 그 결과, 최종 적층 멀티-패키지 모듈의 생산성이 최대화된다.
패키지를 적층시킴으로서 보다 효율적인 냉각이 가능하다. 즉, 모듈의 상부와 스택의 패키지들 사이에 열 스프레더를 삽입함으로서 효율적 냉각을 구현할 수 있다.
패키지 적층에 의해 RF 다이의 전자기적 차폐를 제공할 수 있고, 모듈내 다른 다이와의 간섭을 방지할 수 있다.
성능 최대화 및 비용 최소화를 위해 도선결합 또는 플립-칩같은 칩 종류 및 구조를 위한 가장 효율적인 제 1 레벨 상호연결 기술을 이용하여 각각의 다이나 두개 이상의 다이가 스택 내 각각의 패키지에 패키징될 수 있다.
적층식 멀티-패키지 모듈에서 패키지들간 z-상호연결은 제작기술, 설계 변동성, 비용 측면에서 중요한 기술이다. 최근까지 제안된 z-상호연결 기술은 하부 패키지의 상부 위에 접힌 유연한 기판과, 주변 납땜볼 연결부를 포함한다. 적층식 멀티-패키지 모듈에서 z-상호연결을 위한 주변 납땜볼은 구현할 수 있는 연결의 수를 제한하고, 설계 변동성을 또한 제약하며, 두껍고 비싼 패키지를 도출한다. 설계 변동성에 주안을 둘때, 유연한 폴딩 기판의 이용이 권고되지만, 폴딩 처리에 적합한 제작 인프라스트럭처가 아직 구축된 바 없다. 더우기, 유연한 폴딩 기판을 이용할 때는 두개의 금속층 플렉스 기판이 필요하며, 이들은 고가의 부속이다. 더우기, 폴딩된 유연한 기판식 접근법은 로우 핀카운트 응용(low pincount applications)에게만으로 제한된다. 왜냐하면 두개의 금속층 기판들에서 회로의 경로설정에 제한이 생기기 때문이다.
여러가지 z-상호연결에 구조가 도 1-4를 참고하여 세부적으로 설명된다.
도 1A는 적층형 멀티-패키지 모듈(MPM)의 하부 패키지로 사용될 수 있는 통상적으로 사용되는 표준형 볼 그리드 어레이(BGA) 패키지의 구조를 도시하는 도식적 단면도이다. BGA(10)는 한개 이상의 금속층을 가진 기판(12)에 부착된 다이(14)를 포함한다. 여러 기판 종류 중 어떤 것도 사용될 수 있다. 예를 들어, 2~6개의 금속층들을 가진 래미네이트, 4~8개의 금속층들을 가진 빌드-업 기판(build-up substrate), 1~2개의 금속층들을 가진 유연한 폴리이미드 테이프, 또는 세라믹 다층 기판이 사용될 수 있다. 기판(12)은 두개의 금속층(121, 123)을 가지며, 각각의 금속층은 적절한 회로를 제공하도록 패턴처리되어 바이어(vias)(122)를 통해 연결된다. 다이는 다이 부착 에폭시라 불리는 접착제(13)를 이용하여 기판 표면에 종래방식으로 부착된다. 도 1A의 구조에서, 다이가 부착되는 기판 표면은 상부면으로 불리며, 상부면 위의 금속층은 상부 금속층으로 불린다. 그렇지만 다이 부착 표면이 어떤 특정 방향을 가질 필요는 없다.
도 1A의 BGA에서, 전기적 연결 구축을 위해 기판의 상부 금속층 위 도선 연결 위치에 다이가 도선연결된다. 다이(14)와 도선 연결부(16)는 몰딩 화합물(17)로 캡슐화되며, 이 몰딩 화합물(17)은 조작을 촉진시키도록 기계적 응력으로부터 그리고 주변환경으로부터 구조물을 보호하는 기능을 가지며 식별용 표시를 위한 표면을 제공한다. 납땜볼(18)은 기판의 하부 금속층 위 접합 패드에게로 흘러들어가, 컴퓨터같은 최종 제품의 마더보드에 대한 상호연결을 제공한다. 도선 연결부(16)와 납땜볼(18)을 접합시키기 위해 접합 패드와 도선 연결 위치같은 전기적 연결을 위한 연결 위치에 하부 금속을 노출시키도록 금속층(121, 123) 위에서 납땜 마스크(125, 127)가 패턴처리된다.
도 1B는 도 1A에 도시되는 BGA(11)와 일반적으로 유사한 BGA의 구조를 도시하는 단면도이다. 단, 몰딩(117)이 기판과 다이 및 도선 연결부를 완전히 덮는다는 점에서 차이가 있다. 도 1B의 몰딩 구조는 다수의 BGA의 어레이 위에 몰딩 컴파운드를 도포하고, 몰딩을 경화시키며, 그리고 캡슐화된 패키지들을 분리시킴으로서(가령, 소오-싱귤레이션(saw singulation)에 의해) 형성된다. 일반적으로 이러한 패키지의 몰딩은 패키지의 변부에서 수직 벽들을 가진다. 이러한 패키지에서는 도 1A의 BGA와는 달리, 기판(12)의 상부면의 어떤 가장자리부도 노출되지 않으며, 따라서, 기판 상부면에 어떤 전기적 트레이스도 노출되지 않는다. 현재 여러 작은 패키지들이 소오-싱귤레이티드 패키지이며, "칩 스케일 패키지"라 불린다.
도 2는 2-스택 MPM(20)의 한 예의 구조를 도시하는 단면도로서, 스택의 패키지들 간 z-상호연결이 납땜볼을 이용하여 구현된다. 이러한 MPM에서, 제 1 패키지(하부 패키지로 불릴 수 있음)는 도 1에 도시된 표준형 BGA와 유사하다. 하부 패키지 위에 제 2 패키지가 적층되며, 이러한 제 2 패키지(일명 상부 패키지)는 도 1의 패키지와 구조면에서 유사하다. 단, 상부 패키지의 납땜볼들이 상부 패키지 기판의 주변부에 배열된다는 점에 차이가 있다. 이로인해, 하부 BGA의 캡슐화와 간섭을 일으키지 않으면서 z-상호연결을 구현할 수 있다. 특히, 도 2의 상부 패키지는 한개 이상의 금속층을 가진 기판(22) 위에 부착되는 다이(24)를 포함한다. 도 2의 예를 통해 도시되는 상부 패키지 기판(22)은 두개의 금속층(221, 223)을 가지며, 각각의 금속층은 적절한 회로를 제공하도록 패턴처리되며 바이어(222)를 통해 연결된다. 다이는 통상적으로 다이 부착 에폭시라 불리는 접착제(23)를 이용하여 기판 표면에 종래방식으로 부착된다.
도 2의 MPM의 상부 패키지에서, 하부 패키지처럼, 다이가 기판 상부 금속층 위 도선 연결 위치에 도선연결되어, 전기적 연결을 구축한다. 상부 패키지 다이(24)와 도선 연결부(26)는 상부 패키지 몰딩 화합물(27)로 캡슐화된다. 납땜볼(28)은 상부 패키지 기판의 하부 금속층의 주변 가장자리에 위치한 연결 패드에게로 흘러들어가, 하부 패키지에 대한 z-상호연결을 제공한다. 금속층(221, 223) 위에 납땜 마스크(225, 227)가 패턴처리되어, 도선 연결부(26)와 납땜볼(28)을 연결하기 위한 연결 패드와 도선 연결 위치들같은 전기적 연결을 위한 연결 위치에서 하부 금속층을 노출시킨다.
도 2의 MPM의 z-상호연결은 하부 BGA의 상부 금속층 위 주변 연결 패드에게로 상부 패키지 기판의 하부 금속층 위 주변 연결 패드에 부착된 납땜볼(28)을 흐르게함으로서 구현된다. 이 종류의 z-상호연결은 상호연결 볼에 대해 패드를 매칭시키도록 상부 및 하부 기판들이 설계되는 것을 요구한다. 패키지 중 하나가 기판이 다른 패드 배열을 가지는 패키지와 교환된다면, 다른 패키지 용의 기판이 이에 따라 재설정되어야 한다. 이로 인해 MPM의 제작 비용이 증가한다. 이 구조에서, 상부 패키지와 하부 패키지간 거리 h는 하부 패키지의 캡슐화 높이(0.25mm 또는 그 이상)보다는 커야만 한다(통상적으로 0.5~1.5mm). 납땜볼(28)은 따라서 충분한 직경을 가져야할 것이다. 즉, 납땜볼들이 흘러들어갈 때 하부 BGA의 연결 패드와 양호한 접촉을 이룰 수 있어야 한다. 다시 말하자면, 납땜볼(28)의 직경이 캡슐화 높이보다 커야만 한다. 볼 직경이 클수록 볼 피치가 커지며, 이는 가용 공간 내에 들어갈 수 있는 볼의 수를 제한하게 된다. 더우기, 납땜볼의 주변 배열에 의하면, 하부 BGA가 표준 BGA의 몰드 캡보다 훨씬 더 커져야 한다. 더우기, 납땜 볼의 주변 배열은 전체 패키지 크기를 증가시킨다. 이 크기는 볼 행과 볼 피치의 수에 따라 증가한다. 칩 스케일 패키지(CSP)라 불리는 소형 BGA의 경우에, 패키지 몸체 크기는 다이보다 1.7mm 크다. 표준 BGA에서, 몸체 크기는 몰드 캡보다 약 2-3mm 크다. 더우기, 이러한 구조에서의 상부 패키지는 몇개 안되는 상호연결부를 지닌 소형 칩을 지닐 수 있음에도 불구하고, 하부 패키지에 필적할만한 크기로 만들어져야만 한다. 이 구조에서, 상부 패키지 기판은 전기적 연결을 촉진시키기 위해 2개 이상의 금속층을 가져야만 한다.
도 3은 공지된 2-스택 플립-칩 MPM(30)의 한 예의 구조를 도시하는 단면도이다. 이 구조에서, 하부 BGA 플립-칩 패키지는 패턴처리된 금속층(31)을 가진 기판(30)을 포함하며, 그 위에는 다이(34)가 플립-칩 범프(36)(가령, 납땜 범프, 금 스터드 범프, 또는 이방성 전도형 필름이나 페이스트)에 의해 연결된다. 플립-칩 범프는 다이의 활성 표면 위 범프 패드의 패턴처리된 어레이에 고정된다. 왜냐하면, 다이의 활성 표면이 기판의 패턴처리된 금속층(상향을 지향함)과 관련하여 하향으로 지향하기 때문이다. 이러한 배열은 "다이-다운(die down)" 플립-칩 패키지로 불릴 수 있다. 다이와 기판 사이의 폴리머 언더필(33)(polymer underfill)은 주변환경으로부터 스스로를 보호하고 구조물에 기계적 일체성을 더한다. 이러한 플립-칩 패키지에서는 기판이 상부면에만 금속층을 가지는 데, 납땜 바이어(35)를 통해 금속층에 연결되는 납땜볼(38)에 의해 하부 회로에 상기 플립-칩 패키지가 연결된다.
본 구조에서 상부 BGA는 하부 BGA와 유사하다. 단, 상부 BGA는 상부 기판의 주변부에서만 금속층(331)에 연결되는 z-상호연결 납땜볼(338)을 가진다. 납땜볼(338)은 하부 기판의 금속층(31)에게로 흘러들어가, z-상호연결을 형성한다. 특히, 본 구조의 상부 BGA는 패턴처리된 금속층(331)을 가진 기판(332)을 포함하며,금속층(331)에는 상부 BGA 다이(334)가 플립-칩 범프(336)에 의해 연결된다. 상부 BGA 다이와 기판 사이에는 폴리머 언더필(333)이 위치한다. 도 3의 구조물은 높은 전기적 성능 측면에서 보다 바람직하다. 하지만, 도 2에 도시된 종류의 구조에 대한 유사한 제한사항을 가지는 것도 사실이다. 이는 도 2에 대한 개선점을 제시한다. 즉, 하부 BGA는 몰딩을 가지지 않아, 패키지들 간 연결을 위해 상부 BGA의 주변부에서 더 적은 직경의 납땜볼을 이용할 수 있다.
특히, 이 구조는 z-상호연결을 촉진하기 위해 동일 위치에서 동일한 연결부들을 가지는 동일한 메모리 칩들의 스택들을 지닌 모듈의 경우 특히 적절하다. 연결 포인트들을 가진 여러 다른 칩들을 가진 패키지들을 스택 위에 서로서로 위치하지 않게 적층시키는 것은 적절하지 못하다. 도 2의 구조에서처럼, 납땜 볼의 주변 배열은 상호연결부의 수를 제한한다. 더우기, 패키지들은 필적할만한 크기를 반드시 가져야만 하며, 한 패키지의 칩이 다른 패키지의 칩보다 작을 경우, 작은 칩을 가진 패키지가 큰 크기로 강제되어야만 하며, 이는 비용을 상승시키는 결과를 초래한다.
도 4는 공지된 2-스택 폴딩형 유연한 기판 MPM(40)의 한 예의 구조를 도시하는 단면도이다. 도 4의 구조의 하부 패키지는 2-금속층의 유연한 기판을 가지며, 이 위에는 다이가 작은 빔을 통해 기판의 제 1 금속층에 연결된다. 하부 패키지 기판의 제 2 금속층은 마디보드처럼 하부 회로에 대한 연결을 위해 납땜볼을 지닌다. 기판은 패키지 상부 위에 폴딩될 정도로 충분히 크며, 따라서, 상부 패키지 위에 납땜볼의 어레이를 이용하여 상부 패키지에 연결하는 것이 가능하도록 상향으로 전기 상호연결 라인을 구성한다. 다이 주변의 공간과 다이 및 폴딩된 기판 간의 공간은 캡슐화(47)되어 보호성 및 견고성을 제공한다.
도 4에서, 2-금속층 하부 패키지 기판(42)은 제 1 금속층(141)과 제 2 금속층(143)을 포함하며, 각각의 금속층은 적절한 회로를 제공하도록 패턴처리되고 바이어(142)를 통해 연결된다. 하부 기판 위의 일부분인 제 1 금속층의 일부가 처리되어, 하부 패키지 다이(44)의 활성 표면 위 상호연결 패드의 어레이에 대응하도록 배열되는 캔틸레버 빔 또는 탭(46)의 어레이를 제공한다. 이 기판(42) 부분("다이 접합부"라 불림) 위에, 제 1 금속층(141)이 상향으로 면한다. 다이는 기판의 다이 접합부 위에 활성 표면 하향으로 정렬되고, 캔틸레버와 이에 대응하는 상호연결 패드가 결합된다. 이러한 결합은 통상적으로 "서모소닉(thermosonic)" 공정에 의해 구현되며, 이러한 공정은 전기적 연결 완성을 위해 압력, 열, 초음파 에너지의 조합을 이용한다. 다이(44)는 다이 접합 에폭시같은 접착제(43)을 이용하여 유연한 기판(42)의 다이 접합부에 고정된다. 하부 패키지 기판(42)의 제 2 금속층(143)은 기판의 다이 접합부에 하향으로 면한다. 제 2 금속층(143)의 하향으로 면하는 부분 위 어레이에 위치하는 연결 패드에게로 납땜볼(48)이 흘러들어가, MPM의 상호연결을 하부 회로에 제공한다. 제 2 금속층(143) 위에 납땜 마스크(147)가 패턴처리되어, 전기적 연결을 위한 연결 위치로 하부 금속을 노출시킨다. 이 위치로는, 납땜볼(48)을 이용하여 하부 회로에 연결을 위한 연결 패드와, 납땜볼(18)을 이용하여 상부 패키지에 연결을 위한 연결 패드가 있다.
하부 패키지 기판(42)의 또다른 부분은 다이 접합부에 인접하게 뻗어가는 부분으로서, 하부 패키지 다이(44) 위에 폴딩된다. 유연한 기판(42)의 이러한 폴딩된 부분 위에는 제 1 금속층(143)이 상향으로 면한다. 도 4의 구조에서, 상부 패키지는 도 1의 BGA와 유사하다. 이때, 다이는 기판의 상부 금속층 위 도선 연결 위치에 도선 연결되어, 전기적 연결을 구축한다. 특히, 상부 패키지 다이(14)는 두개의 금속층(121, 123)을 가진 기판(12)에 부착되며, 각각의 금속층은 적절한 회로를 제공하도록 패턴처리되고 바이어(122)에 의해 연결된다. 다이는 다이 접합 에폭시같은 접착제(13)를 이용하여 상부 패키지 기판의 상부 면에 종래방식으로 부착된다. 다이(14)와 도선 연결부(16)는 몰딩 화합물(17)로 캡슐화되어, 주변환경과 기계적 응력으로부터 보호를 제공하고 조작을 용이하게 한다. 또한 식별 표시를 위한 표면을 제공한다. 폴딩된 하부 패키지 기판의 상향을 면하는 금속층 위 연결 패드(143)에 납땜볼(18)이 흘러들어가, 상부 및 하부 패키지들 간의 z-상호연결을 제공한다.
도 4의 구조물의 장점은, 폴딩된 기판이 폴딩된 하부 패키지 기판의 상향을 면하는 표면 위에 충분한 면적을 제공하여, 상부 패키지에 납땜볼의 풀 어레이를 수용할 수 있고, 두 패키지들 간에 보다 복잡한 상호연결을 수용할 수 있다는 점이다. 또한 작은 패키지 풋프린트를 제공한다. 이 구조의 주된 단점은 기판 비용이 비싸고 폴딩 기술 및 장비를 얻기 어렵다는 점이다.
폴딩 기술 및 장비가 결여될 경우, 2-스택 폴드형 유연한 기판 MPM 구조가 점점더 복잡해지고 점점더 비싸져야만 한다. 패드들이 상호연결 볼과 일치하도록 두 기판들이 제작되어야 한다. 패키지 중 하나가 다른 패드 배열의 기판을 가진 패키지와 교환될 경우, 다른 패키지에 대한 기판은 이에 따라 재설정되어야만 한다. 이로인해 MPM의 제작 비용이 증가한다. 더우기, 상부 패키지로부터 하부 패키지까지 모든 상호연결부들은 패키지 한 변부의 플렉스 기판(flex substrate)의 접힌 부분을 통해 경로설정되어야 한다. 이는 경로 밀도를 증가시키고 경로 트레이스의 길이를 증가시켜서, 인덕턴스가 커지고 MPM의 전기적 성능이 저하된다.
이러한 모든 적층형 패키지 구조물들의 공통적 특징은 각각의 패키지의 사전테스트가 가능하다는 점이고, 최종 테스트 생산성이 높은 MPM을 제공할 수 있다는 점이다.
도 1A는 종래의 볼 그리드 어레이(BGA) 반도체 패키지의 단면도.
도 1B는 칩 스케일 패키지와 같이, 전체 기판 표면 위에 몰딩 캡을 가진 종래의 BGA 반도체 패키지의 단면도.
도 2는 적층형 BGA 반도체 패키지 간의 납땜볼 z-상호연결을 구비한 종래의 멀티-패키지 모듈의 단면도.
도 3은 적층형 플립-칩 반도체 패키지 간의 납땜볼 z-상호연결을 구비한 종래의 멀티-패키지 모듈의 단면도.
도 4는 적층형 반도체 패키지들 간의 납땜볼 z-상호연결과 홀딩된 유연한 기판을 구비한 기존 멀티-패키지 모듈의 단면도.
도 5A는 발명의 한 태양에 따른 적층형 하부 BGA 및 역전된 상부 LGA 반도체 패키지들 간의 도선 연결 z-상호연결을 가진 멀티-패키지 모듈의 한 실시예의 단면도.
도 5B는 도 5A에 도시되는 바와 같은 발명의 한 실시예에 사용하기에 적합한 배열의 하부 BGA z-상호연결 연결 패드의 평면도.
도 5C는 도 5A에 도시된 발명의 한 실시예에 사용하기에 적합한 배열로 상부 LGA z-상호연결 연결 패드를 도시하는 평면도.
도 5D는 발명의 한 태양에 따른 적층형 하부 BGA 및 역전된 상부 LGA 패키지 간의 도선연결 z-상호연결을 가진, 그리고 상부 패키지의 상부 면에 고정된 열 스프레더를 가진, 멀티-패키지 모듈의 한 실시예 단면도.
도 6A는 발명의 한 태양에 따른 적층형 하부 BGA 및 역전된 상부 LGA 패키지 간의 도선연결 z-상호연결을 가진, 그리고 하부 BGA와 상부 LGA 사이에 전기적 차폐물/열스프레더를 가진, 멀티-패키지 모듈의 한 실시예 단면도.
도 6B는 발명의 한 태양에 따른 적층형 하부 BGA 및 역전된 상부 LGA 패키지 간의 도선연결 z-상호연결을 가진, 그리고 도 6A에서처럼 하부 BGA와 상부 LGA 사이에 전기적 차폐물/열 스프레더를 가진, 그리고 역전된 LGA 위에 열 스프레더를 가진, 멀티-패키지 모듈의 한 실시예 단면도.
도 7A는 발명의 한 태양에 따른 적층형 하부 플립-칩(다이-다운) BGA 및 역전된 상부 LGA 패키지 간의 도선연결 z-상호연결을 가진 멀티-패키지 모듈의 한 실시예 단면도.
도 7B는 발명의 또다른 태양에 따른 적층형 하부 플립-칩(다이-다운) BGA와 역전된 상부 LGA 반도체 패키지 간의 도선연결 z-상호연결을 가진 멀티-패키지 모듈의 한 실시예 단면도.
도 7C는 발명의 또다른 태양에 따른 적층형 하부 플립-칩(다이-다운) BGA와 역전된 상부 LGA 반도체 패키지 간의 도선연결 z-상호연결을 가진, 그리고 하부 패키지에 전기적 차폐물/열스프레더가 제공되는, 그리고 상기 모듈에 상부 열 스프레더가 추가로 제공되는, 멀티-패키지 모듈의 한 실시예 단면도.
도 8A는 발명의 한 태양에 따른 적층형 하부 플립-칩(다이-업) BGA 및 역전된 상부 LGA 패키지 간의 도선연결 z-상호연결을 가진, 그리고 하부 패키지 위에 전기적 차폐물이 제공되는, 멀티-패키지 모듈의 한 실시예 단면도.
도 8B는 발명의 한 태양에 따른 적층형 하부 플립-칩(다이-업) BGA 및 역전된 상부 LGA 패키지 간의 도선연결 z-상호연결을 가진, 그리고 하부 패키지에 전기적 차폐물/열 스프레더가 제공되는, 멀티-패키지 모듈의 한 실시예 단면도.
도 8C는 발명의 한 태양에 따른 적층형 하부 플립-칩(다이-업) BGA 및 역전된 상부 LGA 패키지 간의 도선연결 z-상호연결을 가진, 그리고 하부 패키지에 전기적 차폐물/열 스프레더가 제공되는, 그리고 모듈에 상부 열 스프레더가 제공되는, 멀티-패키지 모듈의 한 실시예 단면도.
도 8D는 발명의 한 태양에 따른 적층형 하부 플립-칩(다이-업) BGA 및 역전된 상부 LGA 패키지 간의 도선연결 z-상호연결을 가진 멀티-패키지 모듈의 한 실시예 단면도.
도 9A는 발명의 추가적 태양에 따른 적층형 하부 BGA와 역전된 상부 LGA 반도체 패키지 간의 도선연결 z-상호연결을 구비한 멀티-패키지 모듈의 단면도로서, 각각의 패키지가 기판에 도선연결된 적층형 다이를 가지는 단면도.
도 9B는 발명의 추가적 태양에 따른 적층형 하부 BGA와 역전된 상부 LGA 반도체 패키지 간의 도선연결 z-상호연결을 구비한 멀티-패키지 모듈의 단면도로서, 각각의 패키지가 기판에 도선연결된 적층형 다이를 가지며, 모듈에 상부 열 스프레더가 제공되는 특징의 단면도.
도 10A는 발명의 추가적 태양에 따른 적층형 하부 BGA와 역전된 상부 LGA 반도체 패키지 간의 도선연결 z-상호연결을 구비한 멀티-패키지 모듈의 단면도로서, 이때,상부 패키지가 BCC 패키지임을 특징으로 하는 단면도.
도 10B는 발명의 추가적 태양에 따른 적층형 하부 BGA와 역전된 상부 LGA 반도체 패키지 간의 도선연결 z-상호연결을 구비한 멀티-패키지 모듈의 단면도로서, 이때, 상부 패키지가 BCC 다이위에 적층되는 추가적인 다이를 구비한 BCC 패키지임을 특징으로 하는 단면도.
도 11A는 발명의 추가적 태양에 따른 적층형 하부 BGA와 역전된 상부 LGA 반도체 패키지 간의 도선연결 z-상호연결을 구비한 멀티-패키지 모듈의 단면도로서, 이때, 하부 BGA의 다이가 기판에 도선연결되고, 역전된 상부 LGA의 아래쪽을 향한 표면 상의 제 1 다이가 LGA 기판에 도선연결되며, 상부 패키지 기판의 윗방향을 향한 표면 상의 제 2 다이가 상부 LGA 기판에 플립-칩 상호연결되는 특징의 단면도.
도 11B는 발명의 추가적 태양에 따른 적층형 하부 BGA와 역전된 상부 LGA 반도체 패키지 간의 도선연결 z-상호연결을 구비한 멀티-패키지 모듈의 단면도로서, 이때, 하부 BGA의 다이가 기판에 도선연결되고, 역전된 상부 LGA의 아래쪽을 향한 표면 상의 제 1 다이와, 하부 패키지 기판의 윗방향을 향한 표면 상의 제 2 다이가 상부 LGA 기판에 도선연결되는 특징의 단면도.
도 11C는 발명의 추가적 태양에 따른 적층형 하부 BGA와 역전된 상부 LGA 반도체 패키지 간의 도선연결 z-상호연결을 구비한 멀티-패키지 모듈의 단면도로서, 이때, 역전된 상부 LGA 패키지 위에 제 3 패키지가 적층되어 도선연결되는 것을 특징으로 하는 단면도.
도 11D는 발명의 추가적 태양에 따른 적층형 하부 BGA와 역전된 상부 LGA 반도체 패키지 간의 도선연결 z-상호연결을 구비한 멀티-패키지 모듈의 단면도로서, 이때, 역전된 상부 LGA 패키지 위에 제 3 패키지가 적층되어 납땜 볼에 의해 연결되는 것을 특징으로 하는 단면도.
도 12는 발명에 따른 멀티-패키지 모듈의 조립 공정에 대한 순서도.
도 13은 하부 패키지에 열 차폐물/열 스프레더가 제공되는, 발명에 따른 멀티-패키지 모듈의 조립을 위한 공정의 순서도.
도 14는 하부 패키지에 열 차폐물/열 스프레더가 제공되고 상기 모듈에 상부 열 스프레더가 제공되는, 발명에 따른 멀티-패키지 모듈의 조립 공정 순서도.
도 15는 하부 패키지가 다이-다운 구조의 플립-칩 패키지인, 발명에 따른 멀티-패키지 모듈의 조립 공정 순서도.
도 16은 하부 패키지가 다이-다운 구조의 플립-칩 패키지이고 상기 패키지에 상부 열 스프레더가 제공되는, 발명에 따른 멀티-패키지 모듈의 조립 공정 순서도.
도 17은 하부 패키지가 다이-업 구조의 플립-칩 패키지인, 발명에 따른 멀티-패키지 모듈의 조립 공정 순서도.
도 18은 상부 및 하부 패키지가 적층형 다이 패키지들인, 발명에 따른 멀티-패키지 모듈의 조립 공정 순서도.
본 발명은 멀티-패키지 모듈을 지향한다. 본 발명에 따르면, MPM의 적층형 패키지들 간의 z-상호연결(z-interconnect)은 도선 연결(wire bonding)을 기본으로 하며, 상부 패키지가 역전된다. 일반적으로, 본 발명은 하부 패키지와 한개 이상의 역전된 상부 패키지를 포함하는, 여러 다양한 적층형 패키지들의 다양한 구조를 특징으로 하며, 도선 연결에 기반한 z-상호연결에 의해 여러 패키지들을 적층하고 상호연결하는 방법을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 멀티-패키지 모듈에서, 패키지 스택은 다양한 BGA 패키지나 LGA(Land Grid Package) 패키지, 또는 다양한 범프 칩 캐리어 패키지를 포함할 수 있다. 패키지 스택은 도선 연결형 또는 플립-칩 패키지를 포함할 수 있다. 패키지 스택은 스택 내나 스택 위에 한개 이상의 열 스프레더에 의해 동작하는 열 개선 특징부를 포함할 수 있다. 패키지 스택은 BGA나 LGA의 하부나 상부에 연결되는 플립-칩 다이를 가진 한개 이상의 패키지를 포함할 수 있다. 이 패키지 스택은 적층되거나 측면으로 패키지에 두개 이상의 다이를 가진 한개 이상의 BGA나 LGA 패키지를 포함할 수 있다. 상기 스택은 패키지 중 한개 이상에 대한 전자기 차폐물을 포함할 수 있다. 스택은 기판, 래미네이트, 또는 빌드-업/유연한 세라믹을 포함할 수 있다. 단 z-상호연결 패드가 패키지의 주변부에 연결하는 것이 가능할 때로 그 경우가 제한된다.
발명의 한가지 태양에서 본 발명은 적층된 상부 및 하부 패키지들을 가진 멀티-패키지 모듈을 특징으로 하며, 이때, 각각의 패키지는 기판에 부착되는 다이를 포함하며, 상부 패키지는 역전되고, 상부 및 하부 기판은 도선 연결에 의해 상호연결된다.
발명은 우수한 제작성, 고도의 설계 변동성, 그리고 저렴한 비용을 제공하여, 낮은 프로파일과 작은 풋르린트를 가진 적층형 패키지 모듈을 생성할 수 있다. 도선 연결 z-상호연결은 당 분야에서 잘 확립되어 있다. 이는 가장 저렴한 상호연결 기술이며, 발명의 적층형 멀티-패키지 모듈에 대해 큰 수정없이 직접 적용가능하다. 이는 도선 길이에 의해 브리징될 수 있는 BGA-LGA의 상대적 크기에 대한 설계 변동성을 제공한다. 가용한 기술 및 장비를 이용하여, 도선 연결의 도선이 0.5mm만큼 짧거나, 5mm만큼 길 수 있다. z-상호연결 패드의 이러한 배열은 BGA와 LGA 기판 설계 중 하나 또는 둘 모두를 이용하여 구현될 수 있다. 더우기, 발명에 따른 도선 연결을 이용하여, 당 분야에서 현재 상용화된 "아웃-오브 시퀀스 본딩(out of sequence bonding)" 기술을 이용함으로서, 서로 위에 정확하게 정렬되지는 않는 방식의 패드들 간에 z-상호연결이 형성될 수 있다. 도선 연결 피치는 당 분야에서 가장 미세한 기술로 현재 50미크론이며, 25미크론까지 가능하다. 이는 플립-칩(200 미크론 부근)이나 납땜 볼(약 500 미크론 부근)을 포함하는 어떤 다른 상호연결부보다 미세한 크기이며, 따라서, 동일한 가용 공간 내에 패키지들 간에 보다 많은 상호연결부를 제공할 수 있다.
도선 연결 머신을 이용한 도선 연결은 패드 상호연결을 위한 설계 변동성을 제공한다. 왜냐하면, 연결부들이 도선 경계부에 프로그래밍되어, 서로를 매칭시키거나 납땜볼과 연결시키도록 기판의 어려운 조작들을 행할 필요가 없기 때문이다. 상대적인 BGA 패키지와 LGA 패키지 크기가 변할 때, 도선 연결은 프로그램 변화에 의한 차이를 수용하도록 재설정될 수 있다. 상부 패키지가 하부 패키지보다 작아야 할 경우, 도선 연결은 최대 9mm까지 크기 차를 수용할 수 있다. 이로 인해, 최소 패키지를 이용하여 칩 크기를 수용할 수 있다. 따라서 MPM의 총 비용을 최적화시킬 수 있다.
도선 연결은 패드들이 서로 멀리 이격되지 않는 한 범위를 벗어난(out of sequence) 패드들을 상호연결할 수 있다. 즉, 원하는 순서로 위치하지 않거나, 각 패키지에서 서로 위에 정확하게 놓이지 않거나 하는 경우의 패드들을 상호연결할 수 있다. 필요할 때, 패드들은 도선 연결을 위해 충분히 가까운 거리만큼 적절히 경로설정될 수 있다. 이러한 탄력성에 의해, 상호연결 패드의 "요망" 순서나 위치를 가지지 않는 패키지들을 적층할 수 있다. 칩 기술이 발전함에 따라, 칩 크기가 줄어들고 있고 설계 변형들이 발전되어 더 많은 연결부들이 서로 다른 순서로 연결되는 경향이 있다. 도선 연결에 의해 제공되는 연결 변동성에 따라, 사용자들은 도일한 패키지 크기를 유지하면서도 기판 설계를 변경할 수 있다. 이로 인해 비용이 저렴해지고 시장에 대한 적응시간이 빠르다.
칩 스케일 패키지를 포함한 BGA와 LGA는 당 업계의 표준으로서, 최저 비용과 최대 가용성을 제공한다. 이는 적층될 패키지를 선택함에 있어 상당한 탄력성을 제공하며, 따라서, MPM에 집적될 수 있는 기능들의 종류에도 상당한 탄력성을 제공한다.
전형적인 BGA의 두께는 1.0mm이고 LGA 두께는 0.8mm이다. 발명에 따라 BGA 위에 역전된 LGA를 적층시키는 것은 10-50미크론 범위의 완성 두께를 가진 접착제를 이용하여 완성될 수 있다. 이 구조는 z-상호연결을 위해 납땜 볼을 이용하는 기존 구조물에 비해 낮은 프로파일 MPM을 제공한다. 발명에 따른 MPM의 풋프린트는 스택의 최대 칩 크기에 의해 결정된다. BGA나 LGA에 대한 전형적인 최소 풋프린트는 다이 크기보다 1.7mm 크다. 도선 연결 z-상호연결에서는, 기판 금속 변부에 쇼트없이 도선들을 수용하기 위해, 최소한 0.1~0.8mm 만큼 하부 BGA보다 상부 LGA가 작아야한다. 상부 패키지가 하부 패키지보다 상당히 작아야 할 경우, 도선 연결은 9mm까지의 크기 차를 수용할 수 있다. 이로 인해, 칩 크기 수용에 필요한 패키지의 크기를 최소화시킬 수 있고, 따라서 MPM의 총비용을 최적화시킬 수 있다. 발명에 따른 적층 패키지 MPM의 두께와 풋프린트는 대부분의 경우에 수용한 범위 내에 있을 것이다.
일부 실시예에서, 스택 형성을 위해 직렬로 고정되는 세개 이상의 패키지를 멀티-패키지 모듈이 포함한다.
발명의 또다른 태양에서, 본 발명은 적층형 제 1 패키지(하부)와 제 2 패키지(상부)를 가진 멀티-패키지 모듈을 특징으로 하며, 이때, 하부 패키지는 BGA 패키지이고, 상부 패키지는 LGA 패키지이며, 각각의 패키지는 기판에 부착된 제 1 다이를 포함하고, 이때, LGA 패키지 기판과 BGA 패키지 기판은 도선 연결에 의해 상호연결되고, LGA 패키지 기판은 역전되어, 다이가 부착되는 LGA 기판 표면이 하향을 향한다. 일부 실시예에서 제 2 패키지는 LGA 패키지이고, 일부 실시예에서 제 2 패키지는 소오-싱귤레이티드 패키지(saw-singulated package)이며, 칩 스케일 패키지일 수도 있다. 일부 실시예에서, 제 2 패키지는 범프 칩 캐리어 패키지이다.
발명의 또다른 태양은 제 1 패키지(하부)와 제 2 패키지(상부)를 구비한 적층형 멀티-패키지 모듈을 특징으로 한다. 이때, 하부 패키지는 BGA 패키지이고 상부 패키지는 역전된 LGA 패키지이며, 이때, 역전된 LGA 패키지 기판과 BGA 패키지 기판은 도선 연결에 의해 상호연결되고, 이 패키지들 중 한개 이상에는 열 스프레더가 제공된다. 이러한 일부 구조에서, 열 스프레더는 전기적 차폐물로 기능하도록 구성될 수 있으며, 특히, 열 스프레더가 하부다이 위에 놓이는 경우 특히 그러하다. 즉, 스택의 상부 및 하부 패키지 사이에 위치하는 경우 특히 그러하다. 일부 실시예에서, 열 스프레더는 상부 LGA 패키지의 윗쪽방향 표면에 고정되며, 일부 실시예에서, 열 스프레더는 MPM의 상부면에서 주변환경에 노출된다.
발명의 또다른 태양은 적층형 제 1 패키지(하부)와 제 2 패키지(상부)를 구비한 멀티-패키지 모듈을 특징으로 하며, 이때, 하부 패키지는 다이-업 구조로 플립-칩을 가진 플립-칩 BGA 패키지이고, 상부 패키지는 역전된 LGA 패키지이며, 상부 기판과 하부 패키지는 도선 연결에 의해 상호연결된다. 일부 실시예에서, 상부 패키지는 적층형 다이 패키지이다. 일부 실시예에서, 적층형 다이 패키지 내 인접 적층 다이들이 스페이서에 의해 이격될 수 있다. 일부 실시예에서, BGA 패키지 위의 다이는 BGA 기판의 표면 아래에 고정된 전기적 차폐물(가령, 캔(can) 또는 케이지(cage)) 내에 부분적으로 덮힌다. 일부 실시예에서, 하부 패키지 기판은 내포된 접지면을 포함하고, 상기 접지면은 열 소산 및 전기 차폐물 용도로 기능한다. 일부 실시예에서, 다수의 역전된 제 2 패키지들이 제 1 패키지 기판의 상부면 위 다수의 다이 부착 영역 위에 고정된다.
발명의 또다른 태양은 적층형 제 1(하부) 및 제 2(상부) 패키지를 구비한 멀티-패키지 모듈을 특징으로 하며, 이때, 하부 패키지는 다이-다운 구조로 플립-칩을 가진 플립-칩 BGA 패키지이고, 상부 패키지는 역전된 LGA 패키지이며, 이때, 상부 패키지와 하부 패키지는 도선 연결에 의해 상호연결된다. 일부 실시예에서, 하부 패키지의 플립-칩 다이에는 전기 차폐물이 제공된다.
발명의 또다른 태양은 적층형 제 1(하부) 및 제 2 (상부) 패키지를 구비한 멀티-패키지 모듈을 특징으로 하며, 이때, 하부 패키지는 BGA 패키지이고, 상부 패키지는 역전된 LGA 패키지이며, 역전된 LGA 패키지 기판과 BGA 패키지 기판이 도선 연결에 의해 상호연결된다. 상부 패키지 및 하부 패키지 중 한개 이상이 적층형 다이 패키지이다. 즉, 기판의 표면에 연결되는 두개 이상의 다이의 스택을 포함한다. 일부 실시예에서, 상부 패키지와 하부 패키지 모두가 적층형 다이 패키지이다.
이러한 일부 실시예에서, 상부 LGA 패키지는 LGA 기판의 위쪽에 연결되어 고정되는 두개 이상의 다이로 구성된 스택을 포함할 수 있다.
발명의 또다른 태양은 적층된 하부 및 상부 패키지를 가지는 멀티-패키지 모듈을 특징으로 하며, 이때, 하부 패키지는 BGA 패키지이고, 상부 패키지는 역전된 LGA 패키지이다. LGA 기판의 하부면에 추가적 다이가 부착된다. 즉, 제 1 다이가 부착되는 표면의 맞은편의 LGA 기판 표면에 추가적 다이가 부착된다. 이러한 실시예에서, LGA 기판의 상부 및 하부 표면 위에 한개 이상의 다이가 존재한다. 일부 실시예에서, LGA 기판의 추가적인 다이를 상호연결시키는 것은 LGA 기판에 대한 도선 연결에 의해 이루어진다. 일부 실시예에서, LGA 기판의 추가적 다이를 상호연결시키는 것은 플립-칩에 의한 상호연결로 구현된다.
발명의 또다른 태양은 적층된 하부 및 상부 패키지를 가지는 멀티-패키지 모듈을 특징으로 하며, 이때, 하부 패키지는 BGA 패키지이고, 상부 패키지는 역전된 LGA 패키지이다. 상부 LGA 패키지에 제 3 패키지가 고정된다. 일부 실시예에서, 제 3 패키지는 역전된 제 2 LGA 패키지이고, 제 3 패키지 간의 z-상호연결은 도선 연결에 의해 구현된다. 일부 실시예에서, 제 3 패키지는 역전되지 않는다. 역전된 LGA 패키지와의 z-상호연결은 제 3 패키지의 하부면 위 볼 패드와, 역전된 LGA 패키지의 하부면의 볼 패드 간의 납땜 볼에 의해 구현된다.
발명의 또다른 태양은 적층된 상부 및 하부 패키지들을 구비한 멀티-패키지 모듈을 특징으로 하며, 이때, 하부 패키지는 BGA 패키지이고, 상부 패키지는 범프 칩 캐리어 패키지이다. 범프 칩 캐리어 패키지 기판과 BGA 패키지 기판이 도선 연결에 의해 상호연결되며, 범프 칩 캐리어 패키지는 역전되어, 그 다이가 부차고디는 기판 표면이 하향을 향한다.
발명의 또다른 태양은 멀티-패키지 모듈을 제작하는 방법을 특징으로 한다. 이 방법은, 하부 패키지 기판과 다이를 포함하는 제 1 하부 몰드 패키지를 제공하는 단계, 하부 몰드 패키지의 상부면에 접착제를 도포하는 단계, 상부 패키지 기판과 다이를 포함하는 제 2 상부 패키지를 역전된 방향으로 위치시켜, 상부 패키지 기판의 상부면이 하부 패키지의 상부면 위 접착제와 접착하게 하는 단계, 접착제를 경화하는 단계, 그리고 상부 및 하부 기판들 간의 z-상호연결을 형성하는 단계를 포함한다.
일부 실시예에서, 멀티-패키지 모듈은 제 3의 추가적인 패키지들을 포함하며, 이 방법은 스택을 형성하도록 제 3 의 추가적인 패키지들을 차례로 고정하는 단계를 포함한다.
발명의 한 태양은 하부 BGA 패키지 위에 적층되는 범프 칩 캐리어(BCC) 패키지나 LGD 패키지일 수 있는 역전된 상부 패키지를 포함하는 멀티-패키지 모듈을 제작하는 방법을 특징으로 하며, 이때, 상부 및 하부 패키지들은 도선 연결에 의해 전기적으로 상호연결된다. 본 태양에 따르면, BGA 패키지가 몰드 BGA 패키지들의 언싱귤레이티드 스트립으로 제공된다. 스트립의 BGA 패키지들은 성능 및 신뢰도에 대해 테스트받으며, "양호"하다고 판정된 패키지들만이 차후 처리 단계로 넘어간다. 양호한 BGA 패키지 위 몰딩의 상부면에 접착제가 도포된다. 싱귤레이티드 몰드 LGA 패키지나 범프 칩 캐리어 패키지가 제공된다. LGA 패키지나 BCC 패키지가 테스트되어 양호"하다고 판정받는다. 양호한 LGA나 BGA 패키지가 역전되어, 양호한 BGA 패키지 위 몰딩의 접착제 위에 위치한다. 접착제가 경화된다. 부가적으로, 플라즈마 세척 동작이 실행되고, 이어서 적층된 상부 및 하부 패키지들 간에 도선 연결에 의한 z-상호연결이 형성된다. 부가적으로, 추가적인 플라즈마 세척이 실행될 수 있고, 이어서 MPM 몰딩이 형성된다. 추가적인 단계들은 모듈 하부에 제 2 레벨 상호연결 납땜 볼을 부착시키는 단계, 완성된 모듈을 스트립으로부터 싱귤레이팅하는 단계(소오-싱귤레이팅 또는 펀치-싱귤레이팅), 그리고 차후 이용을 위한 패키징 단계를 포함한다.
일부 실시예에서, 본 방법은 멀티-패키지 모듈에 열 스플레더를 제공하는 단계를 포함한다. 발명의 본 태양에서, 유사한 공정이 실행된다. 즉, 드롭-인 몰드 동작에 의해 지지받는 열 스프레더를 삽입하거나 드롭-인 몰드 동작에 의해 평탄한 열 스프레더를 설치하는 단계가 포함된다. 또는, 상부 패키지 몰딩의 상부면에 접착제를 도포하거나, 상부 패키지 위 스페이서의 상부면에 접착제를 도포하는 단계가 포함된다. 또한, 접착제 위에 평탄한 열 스프레더를 고정하는 단계가 포함된다.
발명의 또다른 태양에서, 본 발명은 다이-다운 플립-칩 BGA 하부 패키지 위에 적층되는 역전된 상부 패키지를 포함하는 멀티-패키지 모듈을 제작하는 방법을 특징으로 한다. 이때, 상부 및 하부 패키지들이 도선연결에 의해 전기적으로 상호연결된다. 본 태양에 따르면, 다이-다운 플립-칩 BGA 하부 패키지가 (부가적으로 몰딩되어) 다이-다운 플립-칩 BGA 하부 패키지의 언싱귤레이티드 스트립으로 제공된다. 스트립의 BGA 패키지들은 성능 및 신뢰도 측면에서 테스트받으며, 양호하다고 판정받은 패키지만이 차후 공정 단계로 넘어간다. 양호한 BGA 패키지 위 다이의 상부면에 접착제가 도포된다. 싱귤레이티드 상부 패키지(가령, LGA 패키지나 BCC 패키지)가 부가적으로 몰딩되어 제공된다. LGA나 BCC 패키지가 테스트되어 양호하다고 판정받는 것이 바람직하다. 양호한 LGA나 BCC 패키지는 역전되어 차폐물 위 접착제 위에 위치하며, 접착제가 경화된다. 플라즈마 세척 동작이 실행되는 것이 바람직하며, 이어서, 적층된 상부 및 하부 패키지들 간에 z-상호연결이 도선연결에 의해 형성된다. 부가적으로 추가적인 플라즈마 세척이 실행될 수 있고, MPM 몰딩이 이어질 수 있다. 추가적인 단계들은 모듈 하부에 제 2 레벨 상호연결 납땜볼들을 부착하는 단계, 완성된 모듈을 테스트하여 스트립으로부터 싱귤레이팅(saw singulation, punch singulation)하는 단계, 그리고 차후 이용을 위한 패키징 단계를 포함한다.
발명의 또다른 태양은 다이-다운 플립-칩 BGA 하부 패키지 위에 적층되는 역전된 상부 패키지를 포함하는 멀티-패키지 모듈을 제작하는 방법을 특징으로 한다. 이때, 상부 및 하부 패키지들이 도선 연결에 의해 전기적으로 상호연결되며, 하부 패키지에는 전기적 차폐물이 제공된다. 본 태양에 따르면, 차폐되지 않은 하부 플립-칩 하부 패키지에 대하여 앞서 설명한 바와 유사한 공정이 실행된다. 단, 하부 패키지 플립-칩 다이 위에 차폐물을 삽입하는 추가적인 단계가 존재한다. 다이-다운 플립-칩 BGA 하부 패키지는, 부가적으로 몰딩되어, 다이-다운 플립-칩 BGA 하부 패키지들의 언싱귤레이티드 스트립으로 제공된다. 스트립의 BGA 패키지들이 성능 및 신뢰도 측면에서 테스트받는 것이 바람직하며, 양호하다고 판정된 패키지들이 차후 처리 단계로 넘어간다. 양호한 하부 BGA 패키지 위 다이 위에 전기적 차폐물이 고정된다. 양호한 BGA 패키지 위 차폐물의 상부면에 접착제가 도포된다. 싱귤레이티드 상부(가령, LGA, BCC) 패키지가 부가적으로 몰딩되어 제공된다. LGA나 BCC 패키지가 테스트되어 양호하다고 판정받는 것이 바람직하다. 양호한 LGA나 BCC 패키지가 역전되어 차폐물 위 접착제 위에 위치하며, 접착제가 경화된다. 플라즈마 세척 동작이 실행되는 것이 바람직하며, 이어서, 적층형 상부 LGA 패키지와 하부 BGA 패키지 간에 도선 연결의 z-상호연결이 형성된다. 추가적인 플라즈마 세척 동작일 실행될 수 있고, 이어서 MPM몰딩이 형성된다. 추가적인 단계들은 모듈 하부에 제 2 레벨 상호연결 납땜볼들을 부착하는 단계, 완성된 모듈을 테스트하여 스트립으로부터 싱귤레이팅(saw singulation, punch singulation)하는 단계, 그리고 차후 이용을 위한 패키징 단계를 포함한다.
발명의 또다른 태양은 다이-업 플립-칩 BGA 하부 패키지 위에 적층되는 역전된 상부 패키지를 포함하는 멀티-패키지 모듈을 제작하는 방법을 특징으로 한다. 이때, 상부 및 하부 패키지들이 도선 연결에 의해 전기적으로 상호연결된다. 본 태양에 따르면, 일반적으로 몰딩되지 않은, 다이-업 플립-칩 BGA 패키지가 다이-업 플립-칩 BGA 패키지의 언싱귤레이티드 스트립으로 제공된다. 스트립의 BGA 패키지들이 성능 및 신뢰도 측면에서 테스트받는 것이 바람직하며, 양호하다고 판정된 패키지들이 차후 처리 단계로 넘어간다. 양호한 BGA 패키지 위 기판의 상부면에 접착제가 도포된다. 일부 실시예에서는 적층형 다이 패키지인 제 2 패키지(부가적으로 몰딩됨)가 제공된다. 제 2 패키지가 테스트되어 양호하다고 판정받는 것이 바람직하다. 양호한 제 2 패키지가 역전되어 BGA 기판 위 접착제 위에 위치하며, 접착제가 경화된다. 플라즈마 세척 동작이 실행되는 것이 바람직하며, 이어서, 적층형 상부 패키지와 하부 패키지 간에 도선 연결의 z-상호연결이 형성된다. 추가적인 플라즈마 세척 동작일 실행될 수 있고, 이어서 MPM몰딩이 형성된다. 추가적인 단계들은 모듈 하부에 제 2 레벨 상호연결 납땜볼들을 부착하는 단계, 완성된 모듈을 테스트하여 스트립으로부터 싱귤레이팅(saw singulation, punch singulation)하는 단계, 그리고 차후 이용을 위한 패키징 단계를 포함한다.
발명의 또다른 태양은 적층형 다이 하부 패키지 위에 적층되는 역전된 상부 패키지를 포함하는 멀티-패키지 모듈을 제작하는 방법을 특징으로 한다. 이 경우에, 상부 및 하부 패키지들이 도선 연결에 의해 전기적으로 상호연결된다. 본 태양에 따르면, 적층형 다이 BGA 패키지가 일반적으로 몰딩되어, 적층된 다이 BGA 패키지의 언싱귤레이티드 스트립으로 제공된다. 스트립의 BGA 패키지들은 성능 및 신뢰도 측면에서 테스트받아, 양호하다고 판정받은 패키지들이 차후 공정 단계로 넘어간다(선호됨). 양호한 적층형 다이 BGA 패키지의 상부면에, 일반적으로 패키지 몰딩의 평탄한 상부면 위에, 접착제가 도포된다. 싱귤레이티드 제 2 패키지가 제공된다. 일반적으로 몰딩된 상태이다. 이는 적층형 다이 패키지일 수 있다. 제 2 패키지도 테스트되고 양호하다고 판정받는 것이 바람직하다. 양호한 제 2 패키지가 역전되어 BGA의 상부면 위 접착제 위에 위치하고, 접착제가 경화된다. 플라즈마 세척 동작이 실행되는 것이 바람직하며, 이어서, 적층형 상부 패키지와 하부 패키지 간에 도선 연결의 z-상호연결이 형성된다. 추가적인 플라즈마 세척 동작일 실행될 수 있고, 이어서 MPM몰딩이 형성된다. 추가적인 단계들은 모듈 하부에 제 2 레벨 상호연결 납땜볼들을 부착하는 단계, 완성된 모듈을 테스트하여 스트립으로부터 싱귤레이팅(saw singulation, punch singulation)하는 단계, 그리고 차후 이용을 위한 패키징 단계를 포함한다.
일부 실시예에서, 두개 이상의 몰딩된 제 1 패키지들이 언싱귤레이티드 스트립으로 제공되며, 두개 이상의 모듈의 조합이 스트립 상에서 진행되며, 조합이 완료된 후 두개 이상 모듈의 싱귤레이션이 실행된다.
멀티-패키지 모듈을 제작하기 위한 발명에 따른 방법에서, 적층형 패키지들 간의 전기적 상호연결은 스택의 역전된 상부 패키지 기판과 하부 패키지 기판 사이에 z-상호연결을 형성하기 위해 종래의 도선 연결(wire bonding)을 이용한다. 특별한 장점이라면, 기구축된 제작 인프러스트럭처를 이용할 수 있고, 생산 비용이 저렴하며, 설계 변동성이 뛰어나고, 얇은 패키지의 제품을 만들 수 있다는 점이다. 도선 연결 과정은 순방향으로 또는 역방향으로 실행될 수 있다. 즉, z-상호연결형 도선 연결은 여러 다양한 패키지 및 모듈 구조로 실행될 수 있다. 가령, 제 2 패키지 기판 위 전도성 패드 위에 형성된 범프로부터 제 1 패키지 기판 위 전도성 패드에게로 도선을 압출함으로서, 또는, 제 1 패키지 기판 위 전도성 패드에 형성된 범프로부터 제 2 패키지 기판 위 전도성 패드까지 도선을 압출함으로서, 구현된다.
발명은 저렴한 비용 및 우수한 최종 테스트 양품률과 함께, 얇고 최소한의 풋프린트 패키지로 두개 이상의 반도체를 조합하는 방식을 제공한다. 더우기, 본 발명에 따른 일부 스택 구조들에서는 높은 열적 성능을 얻을 수 있고, 높은 전기적 성능을 얻을 수 있고, 또는 디지털 소자로부터 RF 소자를 전기적으로 고립시킬 수도 있다. 다른 스택 구조들은 휴대용 제품이나 소비자 제품용으로 적합한 매우 얇은 구조를 제공한다. 이 모두는 모듈의 최종 생산성을 최대화하기 위해 적층형 패키짇르의 개별적인 테스트를 가능하게 하는 조립 방법을 제공한다.
발명에 따른 멀티-패키지 모듈을 완성시키기 위해 추가적인 공정 단계들이 사용될 것이다. 예를 들어, MPM의 싱귤레이션 이전에 최종 단계까지 마더보드에 스택의 최하부 패키지를 연결하기 위해 납땜볼을 부착하지 않는 것이 선호되는 경우가 있다. 예를 들어, 플라즈마 세척은 공정의 임의의 시점에서 실행될 수 있다. 예를 들어, 접착제 경화 후 캡슐화 이전, 또는 z-상호연결 도선 연결 이전이나 이후를 세척 시점으로 할 수 있다.
개별 패키지들이 제작 중 조작 편의성을 위해 한 행으로 연결된 여러 패키지들의 스트립으로 제공될 수 있다. 그리고 공정 단계들의 완성 이후에 멀티-패키지 모듈들이 싱귤레이팅된다. 발명에 따른 방법에서, 선택된 종류의 제 1 패키지의 스트립이 논싱귤레이티드 상태를 유지할 수 있고, 그후 싱귤레이티드 패키지들을 고정함으로서, 그리고 도선연결의 z-상호연결을 형성함으로서, 스트립에 패키지 스택들이 형성될 수 있으며, 그후 모듈 형성 공정이 완료되어, 모듈을 싱귤레이팅한다.
도 5A에는 적층형 제 1(하부) 및 제 2 (상부) 패키지를 구비한 발명의 한 태양에 따른 멀티-패키지 모듈(50)의 한 실시예가 도시된다. 이때, 상부 패키지는 역전된 상태이고 적층형 패키지들은 도선 연결에 의해 상호연결된다. 도 5A에 도시되는 실시예에서, 하부 패키지(400)는 도 1A에 도시된 바와 같은 종래의 BGA 패키지이다. 따라서, 본 실시예에서, 하부 패키지(400)는 한개 이상의 금속층을 가진 하부 패키지 기판(412)에 부착되는 다이(414)를 포함한다. 다양한 기판 종류 중 임의의 것이 사용될 수 있고, 예를 들자면, 2~6개의 금속층들을 가진 래미네이트, 4~8개의 금속층들을 가진 빌드-업 기판, 1~2개의 금속층들을 가진 유연한 폴리이미드 테이프, 또는 세라믹 다층 기판을 들 수 있다. 도 5A에 예시된 하부 패키지 기판(412)은 두개의 금속층(421, 423)을 가지며, 각각의 금속층은 적절한 회로를 제공하도록 패턴처리되어 바이어(422)에 의해 연결된다. 다이는 도 5A의 다이 접합 에폭시로 불리는 접착제(413)를 이용하여 기판 표면에 종래방식으로 부착되며, 도 5A의 구조에서, 다이가 부착되는 기판 표면은 상부면, 상기 표면 위의 금속층은 상부 금속층이라 부를 수 있다. 다만, 다이 접합면이 특정 방향을 가질 필요는 없다.
도 5A의 하부 BGA 패키지에서, 다이는 전기적 연결 구축을 위해 기판의 상부 금속층 위 도선 연결 위치에 도선 연결된다. 다이(414)와 도선 연결부(416)는 몰딩 화합물(417)로 캡슐화되어, 주변 환경 및 기계적 응력으로부터 스스로를 보호하고 조작을 용이하게 하며, 제 2 패키지(상부)가 적층될 수 있는 하부 패키지 상부면(419)를 제공한다. 다이에 대한 연결부들은 도 5B와 도 5C를 참고하여 아래에 보다 상세하게 설명되는 바와 같이 도선 연결로 연결하기에 가용한, 기판의 상부 금속층 위 패드로 패키지의 주변부에서 노출된다. 이 패드들은 BGA의 전체 풋프린트를 증가시키지 않으면서, 패키지의 변부와 하부 BGA 몰드 캡 간에 가용한 공간 내에 용이하게 들어맞는다. 이 패드들의 물리적 위치 및 순서는 위에 놓인 LGA 상의 대등한 패드들 아래에 놓이도록 배열된다. 기판의 하부 금속층 위 연결 패드에 납땜볼(418)이 흘러들어가, 컴퓨터같은 최종 제품의 마더보드 등의 하부 회로에 상호연결을 제공한다. 금속층(421, 423)에 납땜 마스크(415, 427)가 패턴처리되어, 납땜볼(418)과 도선 연결부(416)를 연결하기 위한 연결 패드와, 도선 연결 위치같은 전기적 연결을 위한 연결 위치에서 하부 금속을 노출시킨다.
도 5A에 도시되는 실시예에서, 상부 패키지(500)는 랜드 그리드 어레이(LGA) 패키지로서, 도 1B에 도시되는 바와 같이 소오-싱귤레이티드(saw singulated) LGA 패키지일 수 있고, 칩 스케일 패키지일 수도 있다. 그러나 상부 패키지는 기판의하부면의 연결 패드에 장착되는 납땜 볼들을 가지지 않는다. 특히 본 예에서, 상부 패키지(500)는 한개 이상의 금속층을 가진 상부 패키지 기판(512)에 부착되는 다이(514)를 포함한다. 다양한 기판 종류 중 임의의 것이 사용될 수 있다. 도 5A에 도시된 상부 패키지 기판(512)은 두개의 금속층(521, 523)을 구비하며, 각각의 금속층은 적절한 회로를 제공하도록 패턴처리되고 바이어(522)를 이용하여 연결된다. 다이는 도 5A의 다이 접합 에폭시로 불리는 접착제(513)를 이용하여 기판 표면에 종래방식으로 부착된다. 도 1A와 도 1B를 참조할 때, 다이는 패키지 기판의 상부면에 부착되는 것으로 간주되며, 패키지가 어떤 특정 방향을 가질 필요는 없다. 발명에 따르면, 상부 패키지는 역전된다. 즉, 윗부분이 하향을, 아랫부분이 상향을 향해 부착된다. 상부 LGA가 모듈에서 역전되기 때문에(업사이드-다운워드, 다운사이드-업워드라 칭함), 제 1 다이가 부착되는 상부 LGA의 표면은 LGA 기판의 상부면으로 불릴 수 있는 표면으로서, 역전된 LGA의 하향을 향하는 면으로 불리며, 반대 표면, 즉, 하부면으로 불릴 수 있는 표면은 상향을 향하는 표면으로 텍스트에서 언급된다.
도 5A에 도시되는 구조에서, 다이가 부착되는 상부 패키지 기판의 표면은 하부 패키지를 향해 마주보며, 따라서 다이가 부착되는 상부 패키지의 상부면은 상부 패키지 기판의 하향 표면으로 불린다. 그러나 모듈이 특정 방향을 가질 필요는 없다. 즉, 상부 패키지가 발명에 따라 모듈에서 역전되면, 상부 금속층(521)를 가진 상부 패키지 기판의 표면은 "하향으로 향한다"고 언급되며, 하부 금속층(523)을 가진 상부 패키지 기판의 표면은 "상향으로 향한다"고 언급된다.
도 5A에 도시되는 실시예의 상부 LGA 패키지에서, 상부 패키지 기판의 상부 금속층 위 도선 연결 위치에 다이가 도선연결되어, 전기적 연결을 구축한다. 다이(514)와 도선 연결부(516)는 몰딩 화합물(517)로 캡슐화되어, 주변 환경 및 기계적 응력으로부터 스스로를 보호하고 조작을 촉진시킨다. 또한, 상부 패키지 상부면(519)을 가진다. 상부 패키지(500)는 역전되어, 표면(519)이 하향으로 향하고, 하부 패키지(400) 위에 적층되며, 접착제(503)를 이용하여 고정된다. 금속층(521, 523) 위에 납땜 마스크(515, 517)가 패턴처리되어, 전기적 연결을 위한 연결 위치(가령, 도선 연결부(516)을 연결하기 위한 도선 연결 위치)에서 하부 금속을 노출시킨다.
적층된 상부 패키지(500)와 하부 패키지(400) 간의 z-상호연결은 상부 패키지 기판의 상향을 향하는 금속층(하부 금소층)(523)의 트레이스들을, 하부 패키지 기판의 상부 금속층(421)의 트레이스들과 연결하는 도선 연결부(518)에 의해 구현된다. 한 단부에서, 각각의 도선 연결부(518)는 상부 패키지 기판(512)의 상부 금속층(521) 위 패드의 상향으로 향하는 표면에 전기적으로 연결되며, 다른 한 단부에서, 각각의 도선 연결부는 하부 패키지 기판(412)의 상부 금속층(421) 위 패드 상부면에 연결된다. 도선 연결부는 어떤 도선 연결 기술에 의해서도 형성될 수 있으며, 당 분야에 잘 알려진 기술, 가령, US 5,226,582 호에 공개된 기술 등을 이용할 수 있다. 패키지-패키지 z-상호연결 도선 연결부가 도 5A에 일례로 도시되며, 상부 기판의 상부 금속층 위 패드의 상부면 위에 비드나 범프를 형성함으로서 구현되었다. 그후, 하부 기판의 상부 금속층 위 패드를 향해 하향으로 도선을 압출한 후 이를 패드 위에 퓨징하여 구현되었다. 당 분야에 잘 알려진 바와 같이, 도선 연결부는 역방향으로 구현될 수 있다. 즉, 하부 기판의 상부 금속층 위 패드의 상부면 위에 비드나 범프를 형성하고, 그후 상부 기판의 상부 금속층 위 패드를 향해 도선을 압출한 후 이를 패드 위에 퓨징하는 기술을 이용할 수 있다. 당 분야에 잘 알려진 바와 같이, 패키지-패키지 z-상호연결의 도선 연결 전략의 선택은 적층된 기판의, 그리고 그 위의 연결 표면의, 가장자리의 기하학적 배열에 따라 결정될 것이다.
상부 LGA 패키지는 어레이 몰딩되어 소오-싱귤레이티드(saw singulated)될 수도 있고, 캐버티 몰딩(cavity molded)되어 펀치-싱귤레이티드(punch singulated)될 수도 있다. 전자의 경우에, 도 2의 상부 LGA에서처럼, 그리고 도 1B의 예에서처럼 변부에서 수직 측벽을 제공한다. 어느 경우에도, 상부 패키지는 다이에 연결되는 연결 패드를 가지며, 상기 연결 패드는 다이가 부착되는 표면 반대편의 기판 표면 위 패키지 주변부에 위치한다. 즉, 상부 패키지 기판의 하부(상향을 향하는 부분)의 패키지 주변부에 위치한다. 이는 도 5C를 참고하여 더욱 상세하게 설명될 것이다.
발명에 따른 구조는 멀티-패키지 모듈로 조립하기 전에 BGA 및 LGA의 사전테스트를 할 수 있어서, 조립 이전에 일치하지 않는 패키지들을 골라낼 수 있고, 따라서 높은 최종 모듈 테스트 양품률을 보장할 수 있다.
도 5A에 도시되는 적층형 패키지 실시예에서, 각각의 패키지 기판 위의 z-상호연결 패드는 패키지 기판들의 둘레 근처에서 상향으로 향하는 금속층 위에 배열된다. 패키지들이 적층될 때 상부 패키지 기판 위 z-상호연결 패드가 하부 패키지 위 대응하는 z-상호연결 패드 위에 놓이도록 z-상호연결 패드의 위치와 순서가 배열된다. 편리하게, 상부 패키지(500)는 하부 패키지(400)의 기판 풋프린트보다 작은 풋프린트를 가진다. 따라서, 기판들의 금속층들 변부들에 전기적 쇼트를 일으키지 않으면서 도선 연결을 제거할 수 있다. z-상호연결 도선 연결부가 형성되면, 모듈 캡슐화(507)가 형성되어, z-상호연결 도선 연결부를 덮고 보호하며, 완성 모듈에 대한 기계적 일체성을 제공한다. 따라서, 모듈은 모듈 몰딩 내에 몰딩된 패키지들을 포함한다. 도 5A에 도시되는 바와 같이, 모듈은 소오-싱귤레이티드될 수 있고, 대안으로, 모듈이 소오-싱귤레이트되지 않고 개별적으로 몰딩될 수 있다.
상부 및 하부 패키지 기판들 위 z-상호연결의 배열들은 도 5B 및 도 5C에 평면도로 도시되어 있다(500, 400). 도 5B에서, 상부 패키지 기판(512)의 하부면(525) 위 가장자리에 위치한 하부 금속층의 영역들을 패턴처리함으로서 상부 패키지 z-상호연결 패드(524)가 형성된다. 상부 패키지가 역전될 때, 하부 기판 표면(525)은 상부 패키지 기판의 상향을 향하는 면이 되고, 상부 패키지 z-상호연결 패드(524)는 이에 따라 모듈의 상향을 향하게 된다. 또한, 상부 패키지 기판의 상향을 향하는 면 위의 중앙에 위치한 볼 접합 패드는 z-상호연결을구성할 필요가 없으며, 상부 패키지의 설계에 따라 일부 실시예에서 생략될 수 있다. 이들은 설명을위해 도 5C에서 생략되어 있다.
부가적으로, 일부 실시예에서, 역전된 상부 패키지 기판의 상향을 향하는 면 위의 볼 접합 패드들은 기존 테스트 소켓을 이용하여 LGA의 테스트를 촉진시키도록 이용될 수 있다. 이러한 LGA 테스트는 하부 패키지에 상부 LGA 패키지를 부착하기 전에 실행될 수 있어서, 양호하다고 판정받은 상부 LGA 패키지만이 하부 BGA 패키지 위에 적층되는 것을 보장할 수 있다. 또는, LGA의 역전 및 상부 패키지로의 부착에 이어, 그러나, 전체 모듈 몰딩 형성 이전에, 또는 z-상호연결 도선연결을 행하기 이전에, LGA 테스트가 실행될 수 있다. 발명의 구조에 따라 촉진되는 테스트는 여러 제작 단계 중 임의의 단계에서도 가능한 것으로서, 명세사항과 부합하지 않는 구성요소들의 추가적인 처리 가능성을 크게 감소시킬 수 있다.
도 5C에서, 하부 패키지 기판(412)의 상부면(425) 위 가장자리(401)에 위치한 상부 금속층의 영역들을 패턴처리함으로서 하부 패키지 z-상호연결 패드(424)가 형성된다. 상기 가장자리(401)는 상부 패키지 기판(512)의 변부(511)에 의해 형성되는, 적층되어 위에놓인 상부 패키지의 풋프린트(426) 너머로 뻗어간다. 이 가장자리(401)의 폭은 1mm 미만일 수 있고, 도선 연결을 위한 적절한 틈새를 제공하기 위해, 가장자리(401)의 폭이 0.2 mm보다 큰 것이 바람직하다. 모듈이 소오-싱귤레이티드될 때, 상기 가장자리는 모듈 몰딩의 측부와 상부 패키지 기판의 변부 사이에 틈새를 구성한다.
z-상호연결 도선 연결부(518)와 모듈 몰딩의 상부면 간의 틈새는 75미크론 가량, 또는 그 이상인 것이 바람직할 수 있다. 그래서, 몰딩 형성 중 몰딩 기계와 도선 루프 간의 영향을 방지할 수있다. 상부 패키지의 상향을 향하는 표면 위의 몰딩 두께는 150미크론 이상일 수 있다. 이 경우, 모듈 몰딩에 보이드(void)가 형성되는 것을 방지할 수 있다. 리버스 도선 연결이 이용될 경우, 도선 루프의 말단이 상부 패키지의 상향을 향하는 면 위 패드에 들러붙도록, 루프 높이가 75미크론 수준일 수 있고, 따라서 150 미크론 수준의 몰딩 두께가 이러한 실시예에서 구현될 수 있다. 순방향 도선 연결이 이용될 경우, 더 큰 몰드 높이가 요구될 것이다. 즉, 1 mil 두께를 가진 도선을 형성하는 현재 가용한 도선 연결 기술을 이용하여 125 미크론 이상과 같은 볼(또는 범프)에 대한 도선 루프 높이같은 몰드 높이가 요구될 것이다.
도 5A, 5B, 5C로부터 알 수 있는 바와 같이, 발명에 따른 상부 패키지 및 하부 패키지 간의 z-상호연결은 하부 패키지 기판의 가장자리(401)의 하부 패키지 상호연결 패드(424)와, 상부 패키지 기판의 가장자리(501)의 상부 패키지 상호연결 패드(524) 간의 도선 연결에 의해 구현된다. 모듈 캡슐화 물질(507)의 형성에 의해 상기 멀티-패키지 모듈 구조가 보호되며, 마더보드같은 하부 회로에 연결하기 위해 하부 패키지 기판의 하부 금속층 위 노출된 납땜볼 패드에 납땜볼(418)이 흘러들어간다.
발명의 멀티-패키지 모듈은 컴퓨터, 휴대 통신 장치, 소비자 제품같은 다양한 응용분야 중 어떤 임의의 응용분야에서 사용될 수 있다.
멀티-패키지 모듈로부터 열 소산을 향상시키기 위해, 상부 패키지에 열 스프레더가 제공될 수 있다. 상부 열 스프레더는 MPM으로부터 효율적인 열 확산을 위해 주변 환경에 대해 MPM의 상부면에서 노출된 상부면의 중앙에 가까운 영역을 가지는 열전도성 물질로 형성된다. 상부 열 스프레더는 금속 시트(가령, 구리, 알루미늄)일 수 있고, 또는 질화알루미늄처럼 다른 열전도성 물질 중 임의의 것일 수 있다. 열 스프레더는 패키지를 덮을만한 크기와 형태를 가진다. 열 스프레더는 금속 향량을 증가시키도록 상부 패키지 위 중앙 영역에 두겁게 만들어질 수 있고, z-상호연결 도선 연결부와 간섭을 일으키지 않도록 주변부에서 얇게 만들어질 수 있다. 중앙 영역을 두껍게 만들 경우, 열 스프레더가 상부 패키지의 상향을 향하면 면에 고정될 수 있다. 또는, 도선 연결 위치의 패키지 인보드의 상향을 향하는 면 위에 스페이서가 위치할 수 있고, 열 스프레더가 스페이서의 상부면에 고정될 수 있다. 대안으로, 열 스프레더가 몰드-인 될 수 있다. 이 경우엔 앞서와 구조가 비슷하지만 접착제가 없는 점에 차이가 있다. 즉, MPM 캡슐화 몰드에 열 스프레더가 담겨져서, 몰딩 물질 경화 처리 중 모듈의 상부면에 고정될 수 있다. 또는, 하부 패키지 기판의 상부면 위나 그 근처에 의지하는 주변 지지부나 지지 부재와, 상부 패키지 위에 평탄한 평면부를 열 스프레더가 구비할 수 있다.
예를 들어, 도 5D에 단면도로 도시되는 바와 같이 상부 패키지의 상향을 향하는 면에, 두꺼운 중앙 영역을 가진 상부 열 스프레더가 고정될 수 있다. MPM(52)의 적층형 패키지들의 구조는 도 5A의 MPM(50)의 구조와 유사하다. 도 5D의 예에서의 상부 열 스프레더(530)는 MPM으로부터 효율적인 열 소산을 위해 주변환경에 노출된 평탄한 상부면의 중앙 영역을 가진 열전도성 물질의 평탄한 조각이다. 상부 열 스프레더는 상부 패키지의 도선 연결 위치의 내측에 두꺼운 중앙부를 가지며, 상기 두꺼운 중앙부는 접착제(532)를 이용하여 상부 패키지의 상향을 향하는 부분(519)에 고정된다. 열 스프레더의 두께는 0.2~0.6mm 범위에 있을 수 있고, 통상적으로 0.4mm이다. 열 스프레더는 금속(가령, 구리 또는 알루미늄)으로 만들어질 수 있다. 상부 열 스프레더가 구리로 만들어질 경우, 하부면은 접합 물질에 개선된 접합을 위해 블랙 옥사이드를 가지도록 처리되는 것이 바람직하다. 노출된 상부면은 블랙 옥사이드를 형성하도록 처리될 수 있다. 또는, 마테 니켈(플레이트) 표면이 제공될 수 있다. 접착제(532)는 열 전도성 에폭시같은 열전도성 접착제일 수 있으며(부가적임), 이에 의해 열소산을 촉진시킬 수 있다. 접착제는, 상향으로 향하는 하부면에 노출된 전기적 특징부들을 가지는 실시예에서, 전기적으로 절연체일 수 있다. 일반적으로, 상부 열 스프레더는 몰딩 물질이 MPM 캡슐화(507)에 대해 주사되기 전에 상부 패키지에 고정된다. 상부 열 스프레더의 주변부는 MPM 몰딩 물질로 캡슐화될 수 있다. 도 5D의 실시예에서, 계단형 요각 특징부(534)가 열 스프레더(530)의 주변부에 제공되어, 몰딩 화합물로부터 디래미네이션(delamination)을 줄이면서 구조물의 기계적 일체성을 향상시킬 수 있다.
추가적인 대안으로, 도 5A에서와 같은 MPM에 열전도성 물질로 형성되는 상부 열 스프레더가 제공될 수 있다. 상기 상부 열 스프레더는 상부 패키지 위에 위치한 평탄한 중앙부를 가지며, 하부 패키지의 변부 근처에서 z-상호연결 연결 패드 바깥에 평탄한 중앙부의 변이나 모서리 부근으로부터 하부 패키지 기판(412)의 상부면까지 뻗어가는 주변 지지 부재를 가진다. 평탄한 부분의 상부면은 MPM으로부터의 열 소산을 촉진시키기 위해 MPM 상부면에서 주변 환경에 노출된다. 상부 열 스프레더는 스탬핑 등에 의해 금속 시트(가령, 구리)로 형성될 수 있다. 열 스프레더 지지 부재는 몰딩 물질 경화 처리 중 모듈 캡슐화 물질(507)에 내장된다. 도 5D의 실시예에서, 열 스프레더의 평탄한 상부의 주변부에 계단형 요각 특징부가 제공되어, 몰딩 화합물로부터 디래미네이션(delamination)을 줄이면서 구조물의 기계적 일체성을 향상시킬 수 있다. 본 실시예에서, 열 스프레더의 평탄한 중앙부의 하부면과 상부 패키지의 상향을 향하는 면(519) 간의 공간은 MPM 몰딩의 박막층에 의해 채워진다.
대안으로, 도 5A에 도시되는 바와 같은 MPM에, 지지 부재없이 간단한 평면형 열 스프레더가 제공될 수 있다. 즉, 상부 패키지 몰딩의 상부면에 부착되지 않는 열 스프레더가 제공될 수 있다. 이러한 실시예에서, 도 5D의 실시예에서처럼, 상부 열 스프레더는 금속 시트같은 열전도성 물질의 평탄한 조각일 수 있고, 평탄한 열 스프레더의 상부면의 중앙 영역이 MPM으로부터의 효율적 열 소산을 위해 주변 환경에 노출된다. 여기서, 열 스프레더는 상부 패키지 상의 도선 연결 위치들 내측에 두꺼운 중앙부를 가지지 않는다. 대신에, 간단한 평면형 열 스프레더의 하부면과 상부 패키지의 상부면(519) 간의 공간이 MPM 몰딩의 박막층에 의해 충진될 수 있고, 이러한 간단한 평면형 열 스프레더는 몰딩 물질 경화 처리 중 MPM 캡슐화 물질(507)에 고정될 수 있다. 이러한 부착되지 않은 간단한 평면형 상부 열 스프레더의 주변부는 MPM 몰딩 물질로 캡슐화될 수 있다. 이는 도 5D의 부착된 평면형 열 스프레더의 경우와 유사하다. 그리고 이러한 열 스프레더에는 계단형 요각 특징부가 주변부에 제공될 수 있어서, 몰딩 화합물로부터 디래미네이션(delamination)을 줄이면서 구조물의 기계적 일체성을 향상시킬 수 있다.
도 5D에서와 같은 열 스프레더를 가지는 MPM 구조는 상당한 열적 개선을 제공할 수있고 모듈에 전기적 차폐를 제공할 수 있다. 이는 RF 및 디지털 칩들을 조합하는 MPM에 있어 매우 중요한 사항이다.
도 6A는 발명의 또다른 태양에 따라 MPM(60)에서 BGA 패키지 위에 적층되는 역전된 상부 LGA 패키지를 도시하는 단면도이다. 이때, 열스프레더/전기적 차폐물이 하부 패키지에 제공된다. 도 6A에 일례로서 나타나는 실시예는 하부 BGA 패키지(400) 위에 역전된 형태로 적층되는 상부 LGA 패키지(500)를 포함한다. 이 경우에, 역전된 상부 LGA 패키지는 도 5A의 상부 LGA 패키지처럼 구성된다. 도 6A에서, 상부 LGA 패키지(500)는 도 1A와 같은 경우의 BGA 패키지와 유사할 수 있다. 그러나, 기판의 하부면의 연결 패드에 장착되는 납땜 볼이 없다는 점에 차이점이 있다. 특히, 본 예에서, 상부 패키지(500)는 상부 패키지 기판(512)에 부착되는 다이(514)를 포함한다. 어떤 기판 종류도 사용될 수 있다. 도 6A의 예에서와 같은 상부 패키지 기판이 두개의 금속층(521, 523)을 가지며, 각각의 금속층(521, 523)은 적절한 회로를 제공하도록 패턴처리되어 바이어(522)를 통해 연결된다. 다이는 도 6A의 다이 접합 에폭시같은 접착제(513)를 이용하여 기판 표면에 종래방식으로 부착된다. 도 6A의 구조에서, 다이가 부착되는 기판 표면은 상부면으로 불릴 수 있고, 상기 표면 위의 금속층은 상부 금속층이라 불릴 수 있다. 하지만 다이 접합면이 어떤 특정 방향을 가질 필요는 없다. 발명에 따른 MPM에서 상부 패키지가 역전될 때 상부 패키지 기판의 다이 접합면이 하향을 향하고 있는 것은 발명의 설명을 위한 예에 지나지 않는다.
도 6A의 실시예에서 상부 LGA 패키지에서는, 전기적 연결을 구축하기 위해 기판의 상부 금속층 위 도선 연결 위치에 다이가 도선 연결된다. 다이(514) 및 도선 연결부(516)는 몰딩 화합물(517)로 캡슐화되어, 주변 환경 및 기계적 응력으로부터 보호받을 수 있어서, 조작 동작을 촉진시키고 상부 패키지 몰딩 면을 가지게 된다. 역전된 방향에서, 상부 패키지 몰딩 면은 하향을 향한다. 납땜 마스크(515, 527)들이 금속층(521, 523) 위에서 패턴처리되어, 도선 연결부(516)를 연결하기 위한 도선 연결 위치들같은 전기적 연결부를 위한 연결 위치에서 하부 금속을 노출시킨다. MPM의 역전된 방향에서, 상부 패키지는 상향으로 향하는 표면(519)을 가진다.
도 6A의 실시예에서 하부 BGA 패키지(400)는 도 1A의 BGA 패키지와 동일하다. 단, 도 6A의 하부 BGA 패키지는 몰딩 화합물로 캡슐화되지 않는다. 차라리, 전기적 차폐물로도 기능할 수 있는 열 스프레더가 제공된다. 따라서 본 실시예에서는, 한개 이상의 금속층을 가진 하부 패키지 기판(412)에 부착되는 다이(414)를 하부 패키지(400)가 포함한다. 다양한 종류의 기판이 사용될 수 있다. 예를 들어, 2~6개의 금속층들을 가진 래미네이트, 4~8개의 금속층들을 가진 빌드-업 기판(build-up substrate), 1~2개의 금속층들을 가진 유연한 폴리이미드 테이프, 또는 세라믹 다층 기판이 사용될 수 있다. 하부 패키지 기판(412, 도 6A)은 두개의 금속층(421, 423)을 가지며, 각각의 금속층은 적절한 회로를 제공하도록 패턴처리되어 바이어(422)를 통해 연결된다. 이 다이는 도 6A의 다이 접합 에폭시로 불리는 접착제(413)를 이용하여 기판 표면에 종래 방식으로 부착된다. 다이가 부착되는 기판 표면은 상부 표면이라 불리고, 상기 표면 위의 금속층은 상부 금속층이라 불린다. 하지만, 다이 접합면이 어떤 특정 방향을 가질 필요는 없다.
도 6A의 하부 BGA 패키지에서, 다이는 전기적 연결 구축을 위해 기판의 상부 금속층 위 도선 연결 위치에 도선 연결된다. 납땜 볼(418)이 기판의 하부 금속층 위 접합 패드에 다시 흘러들어가, 컴퓨터같은 최종 제품의 인쇄 회로 보드 등의 하부 회로에 상호연결을 제공한다. 납땜 마스크(415, 427)가 금속층(421, 423) 위에서 패턴처리되어, 도선 연결부(416)와 납땜 볼(418)을 연결하기 위한 연결 패드와 도선 연결 위치같은 전기적 연결을 위한 연결 위치에서 하부 금속을 노출시킨다.
멀티-패키지 모듈(60)의 하부 BGA 패키지(400)에는 하부 BGA의 다이로부터 어떤 전자기적 방사도 전기적으로 지니도록 전기적 차폐물로 추가적으로 기능하는 금속성 열 스프레더가 제공된다. 따라서 상부 패키지에서 다이와의 간섭을 방지할 수 있다. 열 스프레더(406)의 상부 평면형 부분은 기판(412)과 다이(414) 위에서 레그나 벤트 측벽(vented sidewalls)에 의해 지지된다. 접착제의 점이나 선(408)들은 하부 기판의 상부면에 열 스프레더 지지체(407)를 고정하는 기능을 한다. 접착제는 전도성 접착제일 수 있고, 기판(412)의 상부 금속층(421)에 전기적으로 연결될 수 있다. 특히 회로의 접지면에 전기적으로 연결될 수 있어서, 열 스프레더를 전기적 차폐물로 기능하게 할 수 있다. 양호한 차폐 효과를 얻기 위해, 전기적 차폐물은 알루미늄이나 구리같은 금속과 같은 전기전도성이 큰 물질로 구성된다. 구리일 경우, 구리 표면은 블랙 옥사이드 표면을 제공하도록 처리되는 것이 바람직하며, 또는 접착도 개선을 위해 니켈 도금이 제공되는 것이 바람직하다. 또는, 접착제가 비전도성일 수 있어서 이러한 구조에서는, 열 스프레더가 열 소산 장치로만 기능한다. 열 스프레더(406)의 지지부와 상부는 다이(414)와 도선 연결부(416)를 덮으며, 기계적 응력 및 주변 환경으로부터 이 구조물들을 보호하도록 기능할 수 있다. 따라서, 이러한 실시예에서 별도의 하부 패키지 몰딩이 필요하지 않다. 이에 따라 제작 단가가 내려간다.
MPM(60)의 상부 패키지(500)는 열 스프레더/차폐물(406)의 평면에서 하부 패키지(400) 위에 적층되고 접착제(503)를 이용하여 고정된다. 접착제(503)는 열 소산을 개선시키기 위해 열 전도성일 수 있다.
상부 패키지(500)와 하부 패키지(400) 간의 z-상호연결은 하부 패키지 기판(400)의 가장자리의 하부 패키지 상호연결 패드와, 상부 패키지 기판(512)의 가장자리의 상부 패키지 상호연결드 간의 도선 연결부(518)에 의해 구성된다. 도선 연결부는 업-본드(up-bond) 방식 또는 다운-본드(down-bond) 방식으로 형성될 수 있다. 멀티-패키지 모듈 구조는 모듈 캡슐화(607)의 형성에 의해 보호받는다. 열 스프레더의 지지부(407)에 구멍들이 제공될 수 있어서, 캡슐화 중 덮히는 공간에 MPM 몰딩 물질을 충진할 수 있게 한다.
마더보드같은 인쇄 회로보드의 하부 회로에 연결하기 위해 하부 패키지 기판(412)의 하부 금속층 위에 노출된 납땜 볼 패드에 납땜 볼(418)이 흘러들어간다.
하부 패키지 위에 전기적 차폐물이 제공되는 본 발명에 따른 멀티-패키지 모듈은 통신 장비처럼 RF 장치에 특히 유용할 수 있다. 디지털 및 RF 반도체 칩을 가진 응용분야에서, 전기적 차폐물은 차폐된 다이로부터, 또는 차폐된 다이에 대한, RF 간섭을 억제하으로서 잡음 감소를 제공할 수 있다. 따라서 RF 다이와 상부 패키지간의 전자기적 간섭을 방지할 수 있다.
앞서로부터 알 수 있는 바와 같이, 발명에 따른 구조는 멀티-패키지 모듈에 조립되기 전에, BGA 및 LGA 패키지의 사전테스트를 구현할 수 있어서, 조립 이전에 부합하지 않는 패키지들을 골라낼 수 있고, 따라서 높은 최종 모듈 테스트 양품률을 보장할 수 있다.
MPM으로부터의 열소산을 개선시키기 위해, 도 6A에서와 같은 하부 패키지 위 열 스프레더/전기적 차폐물에 부가하여, 상부 열 스프레더가 상부 패키지 위에 제공될 수 있다. 상부 열 스프레더는 MPM으로부터 효율적 열 소산을 위해 MPM의 상부 표면에서 주변 환경에 노출되는 상부면의 중앙 영역을 가진 열 전도성 물질로 형성된다. 상부 열 스프레더는 가령, 금속 시트(구리 또는 알루미늄 등등)일 수 있고, 또는 질화알루미늄같은 열전도성 물질일 수 있다. 열 스프레더는 패키지를 덮도록 하는 크기 및 형태를 가진다. 열 스프레더는 금속 함량을 증가시키도록 상부 패키지 위 중앙 영역에서 두껍게 만들어질 수 있고, z-상호연결 도선 연결부와 간섭하지 않도록 주변부에서 얇게 만들어질 수 있다. 중앙 영역에서 두껍게 만들어질 경우, 열 스프레더는 상부 패키지의 상향을 향하는 표면에 고정될 수 있다. 또는, 도선 연결 위치들 내측의 패키지의 상향을 향하는 면에 스페이서가 위치할 수있고, 스페이서의 상부면에 열 스프레더가 고정될 수 있다. 대안으로, 열 스프레더가 몰드-인 될 수 있다. 이 경우엔 앞서와 구조가 비슷하지만 접착제가 없는 점에 차이가 있다. 즉, MPM 캡슐화 몰드에 열 스프레더가 담겨져서, 몰딩 물질 경화 처리 중 모듈의 상부면에 고정될 수 있다. 또는, 하부 패키지 기판의 상부면 위나 그 근처에 의지하는 주변 지지부나 지지 부재와, 상부 패키지 위에 평탄한 평면부를 열 스프레더가 구비할 수 있다.
예를 들어, 도 6B에 단면도로 도시되는 바와 같이 상부 패키지의 상향을 향하는 면에, 두꺼운 중앙 영역을 가진 상부 열 스프레더가 고정될 수 있다. MPM(62)의 적층된 패키지들의 구조는 도 6A의 MPM(60)의 경우와 유사하다. 도 6B의 상부 열 스프레더(530)는 MPM으로부터 효율적인 열 소산을 위해 주변환경에 노출된 평탄한 상부면의 중앙 영역을 가진 열전도성 물질의 평탄한 조각이다. 상부 열 스프레더(530)는 상부 패키지의 도선 연결 위치의 내측에 두꺼운 중앙부를 가지며, 상기 두꺼운 중앙부는 접착제(532)를 이용하여 상부 패키지의 상향을 향하는 부분(519)에 고정된다. 열 스프레더의 두께는 0.2~0.6mm 범위에 있을 수 있고, 통상적으로 0.4mm이다. 열 스프레더는 금속(가령, 구리 또는 알루미늄)으로 만들어질 수 있다. 상부 열 스프레더가 구리로 만들어질 경우, 하부면은 접합 물질에 개선된 접합을 위해 블랙 옥사이드를 가지도록 처리되는 것이 바람직하다. 노출된 상부면은 블랙 옥사이드를 형성하도록 처리될 수 있다. 또는, 마테 니켈(플레이트) 표면이 제공될 수 있다. 접착제(532)는 열 전도성 에폭시같은 열전도성 접착제일 수 있으며(부가적임), 이에 의해 열소산을 촉진시킬 수 있다. 접착제는, 상향으로 향하는 하부면에 노출된 전기적 특징부들을 가지는 실시예에서, 전기적으로 절연체일 수 있다. 일반적으로, 상부 열 스프레더는 몰딩 물질이 MPM 캡슐화(607)에 대해 주사되기 전에 상부 패키지에 고정된다. 상부 열 스프레더의 주변부는 MPM 몰딩 물질로 캡슐화될 수 있다. 도 6B의 실시예에서, 계단형 요각 특징부(534)가 열 스프레더(530)의 주변부에 제공되어, 몰딩 화합물로부터 디래미네이션(delamination)을 줄이면서 구조물의 기계적 일체성을 향상시킬 수 있다.
추가적인 대안으로, 도 6A에서와 같은 MPM에 열전도성 물질로 형성되는 상부 열 스프레더가 제공될 수 있다. 상기 상부 열 스프레더는 상부 패키지 위에 위치한 평탄한 중앙부를 가지며, 하부 패키지의 변부 근처에서 z-상호연결 연결 패드 바깥에 평탄한 중앙부의 변이나 모서리 부근으로부터 하부 패키지 기판(412)의 상부면까지 뻗어가는 주변 지지 부재를 가진다. 평탄한 부분의 상부면은 MPM으로부터의 열 소산을 촉진시키기 위해 MPM 상부면에서 주변 환경에 노출된다. 상부 열 스프레더는 스탬핑 등에 의해 금속 시트(가령, 구리)로 형성될 수 있다. 지지 부재는 접착제를 이용하여 하부 패키지 기판의 상부면에 부가적으로 고정될 수 있다. 열 스프레더 지지 부재는 몰딩 물질 경화 처리 중 모듈 캡슐화 물질(607)에 내장된다. 도 6B의 실시예에서, 열 스프레더의 평탄한 상부의 주변부에 계단형 요각 특징부가 제공되어, 몰딩 화합물로부터 디래미네이션(delamination)을 줄이면서 구조물의 기계적 일체성을 향상시킬 수 있다. 본 실시예에서, 열 스프레더의 평탄한 중앙부의 하부면과 상부 패키지의 상향을 향하는 면(519) 간의 공간은 MPM 몰딩의 박막층에 의해 채워진다.
대안으로, 도 6A에 도시되는 바와 같은 MPM에, 지지 부재없이 간단한 평면형 열 스프레더가 제공될 수 있다. 즉, 상부 패키지 몰딩의 상부면에 부착되지 않는 열 스프레더가 제공될 수 있다. 이러한 실시예에서, 도 6B의 실시예에서처럼, 상부 열 스프레더는 금속 시트같은 열전도성 물질의 평탄한 조각일 수 있고, 평탄한 열 스프레더의 상부면의 중앙 영역이 MPM으로부터의 효율적 열 소산을 위해 주변 환경에 노출된다. 여기서, 열 스프레더는 상부 패키지 상의 도선 연결 위치들 내측에 두꺼운 중앙부를 가지지 않는다. 대신에, 간단한 평면형 열 스프레더의 하부면과 상부 패키지의 상부면(519) 간의 공간이 MPM 몰딩의 박막층에 의해 충진될 수 있고, 이러한 간단한 평면형 열 스프레더는 몰딩 물질 경화 처리 중 MPM 캡슐화 물질(607)에 고정될 수 있다. 이러한 부착되지 않은 간단한 평면형 상부 열 스프레더의 주변부는 MPM 몰딩 물질로 캡슐화될 수 있다. 이는 도 5D의 부착된 평면형 열 스프레더의 경우와 유사하다. 그리고 이러한 열 스프레더에는 계단형 요각 특징부가 주변부에 제공될 수 있어서, 몰딩 화합물로부터 디래미네이션(delamination)을 줄이면서 구조물의 기계적 일체성을 향상시킬 수 있다.
도 6B에서와 같은 열 스프레더를 가지는 MPM 구조는 상당한 열적 개선을 제공할 수있고 모듈에 전기적 차폐를 제공할 수 있다. 이는 RF 및 디지털 칩들을 조합하는 MPM에 있어 매우 중요한 사항이다.
도 5D, 6A, 6B에서와 같은 구조의 장점은 우수한 열적 성능에 있으며, 부가적으로, 하부 패키지에서의 전기적 차폐를 제공할 수 있다는 점이며, 이는 RF 및 디지털 칩들을 조합하는 MPM의 경우에 특히 중요하다. 모든 응용분야에서 하부 패키지 열 스프레더와 상부 열 스프레더를 모두 구비할 필요는 없다. 최종 제품에서의 필요성에 따라 둘 중 하나가 적절할 수 있다.
두 패키지 중 하나, 또는 둘 모두가 각각의 패키지 기판에 대한 도선 연결보다는 플립-칩 형태의 다이 상호연결일 수 있다. 발명에 따르면, 상부 패키지가 역전되고, 상부 및 하부 기판 간의 z-상호연결이 도선 연결에 의해 이루어진다.
하부 패키지 기판에 대한 하부 패키지 다이의 플립-칩 상호연결을 구비한 일부 모듈에서, 하부 BGA의 다이가 하부 BGA 기판에 "다이-다운(die down)" 구조의 플립-칩 상호연결에 의해 상호연결될 수 있다. 이구조에서는 하부 BGA 패키지를 위해 어떤 별도의 몰딩도 필요하지 않다. 매트릭스 몰드 소오-싱귤레이티드 몰딩은 상부 LGA 패키지를 캡슐화하고, MPM 몰딩은 완성된 MPM 모듈에서 적층된 패키지들을 캡슐화한다.
도 7A는 발명의 또다른 태양에 따른 MPM(70)을 도시하는 단면도로서, 역전된 상부 패키지가 다이-다운 방식으로 플립-칩 BGA 위에 적층된다. 하부 BGA에서, 다이는 기판에 플립-칩 연결되며, 다이와 기판 간의 공간이 일부만 채워진다. 이러한 BGA는 MPM에 조립되기 전에 테스트될 수 있다. 다이의 후면은 역전된 상부 LGA를 접착제로 부착하는 데 이용될 수 있다. 상부 LGA를 모듈 기판에 z-상호연결하는 것은 도선 연결을 통해 구현되며, MPM이 몰딩된다. 이 구조의 장점은 BGA의 플립-칩 연결로 인해 전기적 성능이 개선된다는 것이다.
도 7A에서, 하부 BGA 플립-칩 패키지는 패턴처리된 금속층(321)을 가진 기판(412)을 포함하며, 그 위에는 다이(314)가 플립-칩 범프(316)(가령, 납땜 범프, 금 스터드 범프, 또는 이방성 전도성 필름이나 페이스트)에 의해 연결된다. 다양한 기판 종류 중 어느 것도 사용될 수 있다. 하부 패키지 기판(312)(도 7A)은 두개의 금속층(321, 323)을 가지며, 각각의 금속층은 적절한 회로를 제공하도록 패턴처리되어 바이어(322)를 통해 연결된다. 플립-칩 범프는 다이의 활성 표면 위 범프 패드의 패턴처리된 어레이에 고정된다. 기판의 상향을 향하는 패턴처리된 금속층에 관련하여 다이의 활성 표면이 하향을 향하기 때문에, 이러한 배열은 "다이-다운" 플립-칩 패키지라 불릴 수 있다. 다이와 기판 간의 폴리머 언더필(underfill, 즉, 일부만 채움)은 주변 환경으로부터 보호를 제공하고 구조물에 대한 기계적 일체성을 향상시킨다.
MPM(70)의 상부 LGA 패키지(500)는 도 5A의 MPM(50)의 상부 LGA 패키지(500)과 유사하게 구성된다. 특히, 상부 패키지(500)는 상부 패키지 기판(512) 위에 부착되는 다이(514)를 포함한다. 어떤 종류의 기판도 사용될 수 있다. 도 7A의 예에서 도시된 상부 패키지 기판(512)은 두개의 금속층(521, 523)을 구비하며, 각각의 금속층은 적절한 회로를 제공하도록 패턴처리되고 바이어(522)를 이용하여 연결된다. 다이는 도 5A의 다이 접합 에폭시로 불리는 접착제(513)를 이용하여 기판 표면에 종래방식으로 부착된다. 도 7A의 구조에서, 다이가 부착되는 기판의 표면은 상부면으로 불릴 수 있고, 그 표면 위의 금속층은 상부 금속층이라 불릴 수 있다. 하지만 다이 접합면이 어떤 특정 방향을 가질 필요는 없다. 단지 설명용으로, MPM 모듈에서 상부 패키지가 역전될 때 상부 패키지 기판의 다이 접합면이 하향을 향하는 것이다.
도 7A의 실시예에서의 상부 LGA 패키지(500)에서, 기판의 상부 금속층 위 도선 연결 위치에 다이가 도선연결되어, 전기적 연결을 구축한다. 다이(514)와 도선 연결부(516)는 몰딩 화합물(517)로 캡슐화되어, 주변 환경 및 기계적 응력으로부터 스스로를 보호하고 조작을 촉진시킨다. 또한, 상부 패키지 상부면(519)을 가진다. 상부 패키지(500)는 역전되어, 상부 패키지 몰딩 표면이 하향으로 향한다. 금속층(521, 523) 위에 납땜 마스크(515, 517)가 패턴처리되어, 전기적 연결을 위한 연결 위치(가령, 도선 연결부(516)을 연결하기 위한 도선 연결 위치)에서 하부 금속을 노출시킨다. MPM에서의 역전된 방향에서, 상부 패키지는 상향으로 향하는 표면(519)을 가진다.
상부 패키지(500)는 하부 패키지(300) 위에 적층되며, 접착제를 이용하여 고정된다.
적층된 상부 패키지(500)와 하부 패키지(300) 간의 z-상호연결은 각각의 패키지 기판들의 상향을 향하는 금속층들을 연결하는 도선 연결부(518)에 의해 구현된다. MPM 구조는 모듈 캡슐화(707)의 형성에 의해 보호받으며, 컴퓨터같은 최종 제품의 마더보드같은 하부 회로에 연결하기 위해 하부 패키지 기판의 하부 금속층 위 노출된 납땜볼 패드에 납땜 볼(318)들이 흘러들어간다. 금속층(321, 323) 위에 납땜 마스크(315, 317)가 패턴처리되어, 도선 연결부(518) 및 납땜 마스크(318)을 연결하기 위한 연결 패드 및 도선 연결 위치와 같은 전기적 연결을 위한 연결 위치에서 하부 금속을 노출시킨다.
도 7A와 관련하여 설명한 다이-다운 방식의 플립-칩 BGA 위에 적층되는 LGA를 가진 구조물들은 도 6A나 도 6B에서 도시된 열 스프레더/전기적 차페물과 조합될 수 있다. 따라서 도 7B는 발명의 또다른 태양에 따른 MPM을 도시하는 단면도로서, 역전된 LGA가 다이-다운 방식으로 플립-칩 BGA 위에 적층되고, 열 스프레더/차폐물이 하부 BGA에 제공된다.
특히, 도 7B에서, 멀티-패키지 모듈(72)의 하부 BGA 패키지에는 금속성 열 스프레더(가령, 구리)가 제공되어, 하부 BGA의 다이로부터 전자기적 방사를 전기적으로 지니도록 전기적 차폐물로 기능할 수 있고, 따라서 상부 패키지의 다이와 간섭을 방지할 수 있다. 열 스프레더(406)의 상부 평면부는 기판(312) 위와 다이(314) 위에서 레그나 측벽(407)에 의해 지지받는다. 접착제의 점이나 선(408)은 하부 기판의 상부면에 열 스프레더 지지체(406)를 고정하는 기능을 한다. 접착제는 전도성 접착제일 수 있고, 기판(312)의 상부 금속층(321)에 전기적으로 연결될 수 있다. 특히 회로의 접지면에 전기적으로 연결될 수 있어서, 열 스프레더를 전기적 차폐물로 기능하게 할 수 있다. 또는, 접착제가 비전도성일 수 있어서 이러한 구조에서는, 열 스프레더가 열 소산 장치로만 기능한다. 열 스프레더(406)의 지지부와 상부는 다이(314)를 덮으며, 기계적 응력 및 주변 환경으로부터 이 구조물들을 보호하도록 기능할 수 있다(특히 MPM 조립 과정 이전에 이어지는 테스트 과정 중에 구조물들을 보호하고 조작 동작을 촉진시킴).
MPM(72)의 상부 패키지(500)는 열 스프레더/차폐물(406)의 평면에서 하부 패키지(300) 위에 적층되고 접착제(503)를 이용하여 고정된다. 접착제(503)는 열 소산을 개선시키기 위해 열 전도성일 수 있다. 접착제(503)는 전기전도성일 수 있어서, LGA 패키지 기판의 하부금속층에 열 스프레더(406)를 전기적으로 연결시킨다. 또는 전기절연체여서, 전기적 연결을 방지할 수 있다.
상부 패키지(500)와 하부 패키지(300) 간의 z-상호연결은 하부 패키지 기판(300)의 가장자리의 하부 패키지 상호연결 패드와, 상부 패키지 기판(512)의 가장자리의 상부 패키지 상호연결 패드 간의 도선 연결부(518)에 의해 구성된다. 도선 연결부는 업-본드(up-bond) 방식 또는 다운-본드(down-bond) 방식으로 형성될 수 있다. 멀티-패키지 모듈 구조는 모듈 캡슐화(707)의 형성에 의해 보호받는다. 열 스프레더의 지지부(407)에 구멍들이 제공될 수 있어서, 캡슐화 중 덮히는 공간에 MPM 몰딩 물질을 충진할 수 있게 한다.
인쇄 회로 보드같은 하부 회로에 연결하기 위해 하부 패키지 기판(300)의 하부 금속층 위 노출된 납땜 볼 패드에 납땜 볼(318)들이 흘러들어간다.
발명에 따른 구조는 MPM으로 조립하기 전에, BGA 및 LGA의 사전 테스트를 구현할 수 있어서, 조립 이전에 부합하지 않는 패키지들을 걸러낼 수 있고 따라서 높은 최종 모듈 테스트 양품률을 얻을 수 있다.
발명의 본 태양에 따른 플립-칩 하부 패키지의 프로세서 칩은 ASIC, GPU, CPU, ASIC 등 중 하나일 수 있다. 상부 패키지는 프로세서 칩일 수도 있고, 또는 메모리 패키지나 ASIC 패키지일 수 있다. 상부 패키지가 메모리 패키지일 경우, 적층된 다이 메모리 패키지일 수 있다. 차폐된 플립-칩 다이-다운 하부 패키지는 이동 통신 분야와 같이 RF 처리 등의 고속 응용 분야에 특히 적합하다.
부가적으로, 멀티-패키지 모듈로부터의 열 소산을 개선시키기 위해, 다이-다운 구조의 플립-칩 하부 패키지를 가진 MPM에 도 7B와 같이, 하부 패키지 위의 열 스프레더/전기적 차폐물에 부가하여, 상부 패키지 위에 상부 열 스프레더가 추가적으로 제공될 수 있다. 부가적인 상부 열 스프레더는 열 전도성 물질로 형성되며, 이 물질은 MPM으로부터의 효율적 열 소산을 위해 MPM의 상부 표면에 노출된 상부면의 중앙 영역을 가진다. 상부 열 스프레더는 금속 시트일 수 있고, 질화알루미늄같은 열전도성 물질일 수도 있다. 열 스프레더는 패키지를 덮을 정도의 크기와 형태를 가진다. 열 스프레더는 금속 함량을 증가시키도록 상부 패키지 위의 중앙 영역에서 두꺼울 수 있고, z-상호연결 도선 연결부와 간섭을 일으키지 않도록 주변부에서 얇게 만들어질 수 있다. 중앙 영역을 두껍게 만들 경우, 열 스프레더는 상부 패키지의 상향을 향하는 표면에 고정될 수 있다. 또는, 도선 연결 위치들 내측의 패키지의 상향을 향하는 면에 스페이서가 위치할 수있고, 스페이서의 상부면에 열 스프레더가 고정될 수 있다. 대안으로, 열 스프레더가 몰드-인 될 수 있다. 이 경우엔 앞서와 구조가 비슷하지만 접착제가 없는 점에 차이가 있다. 즉, MPM 캡슐화 몰드에 열 스프레더가 담겨져서, 몰딩 물질 경화 처리 중 모듈의 상부면에 고정될 수 있다. 또는, 하부 패키지 기판의 상부면 위나 그 근처에 의지하는 주변 지지부나 지지 부재와, 상부 패키지 위에 평탄한 평면부를 열 스프레더가 구비할 수 있다.
예를 들어, 도 7C에 단면도로 도시되는 바와 같이 상부 패키지의 상향을 향하는 면에, 두꺼운 중앙 영역을 가진 상부 열 스프레더가 고정될 수 있다. MPM(74)의 적층된 패키지들의 구조는 도 7A의 MPM(72)의 경우와 유사하다. 도 7C의 상부 열 스프레더(530)는 MPM으로부터 효율적인 열 소산을 위해 주변환경에 노출된 평탄한 상부면의 중앙 영역을 가진 열전도성 물질의 평탄한 조각이다. 상부 열 스프레더(530)는 상부 패키지의 도선 연결 위치의 내측에 두꺼운 중앙부를 가지며, 상기 두꺼운 중앙부는 접착제(532)를 이용하여 상부 패키지의 상향을 향하는 부분(519)에 고정된다. 열 스프레더의 두께는 0.2~0.6mm 범위에 있을 수 있고, 통상적으로 0.4mm이다. 열 스프레더는 금속(가령, 구리 또는 알루미늄)으로 만들어질 수 있다. 상부 열 스프레더가 구리로 만들어질 경우, 하부면은 접합 물질에 개선된 접합을 위해 블랙 옥사이드를 가지도록 처리되는 것이 바람직하다. 노출된 상부면은 블랙 옥사이드를 형성하도록 처리될 수 있다. 또는, 마테 니켈(플레이트) 표면이 제공될 수 있다. 접착제(532)는 열 전도성 에폭시같은 열전도성 접착제일 수 있으며(부가적임), 이에 의해 열소산을 촉진시킬 수 있다. 접착제는, 상향으로 향하는 하부면에 노출된 전기적 특징부들을 가지는 실시예에서, 전기적으로 절연체일 수 있다. 일반적으로, 상부 열 스프레더는 몰딩 물질이 MPM 캡슐화(707)에 대해 주사되기 전에 상부 패키지에 고정된다. 상부 열 스프레더의 주변부는 MPM 몰딩 물질로 캡슐화될 수 있다. 도 7C의 실시예에서, 계단형 요각 특징부(534)가 열 스프레더(530)의 주변부에 제공되어, 몰딩 화합물로부터 디래미네이션(delamination)을 줄이면서 구조물의 기계적 일체성을 향상시킬 수 있다.
추가적인 대안으로, 도 7A 나 7B에서와 같은 MPM에 열전도성 물질로 형성되는 상부 열 스프레더가 제공될 수 있다. 상기 상부 열 스프레더는 상부 패키지 위에 위치한 평탄한 중앙부를 가지며, 하부 패키지의 변부 근처에서 z-상호연결 연결 패드 바깥에 평탄한 중앙부의 변이나 모서리 부근으로부터 하부 패키지 기판(312)의 상부면까지 뻗어가는 주변 지지 부재를 가진다. 평탄한 부분의 상부면은 MPM으로부터의 열 소산을 촉진시키기 위해 MPM 상부면에서 주변 환경에 노출된다. 상부 열 스프레더는 스탬핑 등에 의해 금속 시트(가령, 구리)로 형성될 수 있다. 지지 부재는 접착제를 이용하여 하부 패키지 기판의 상부면에 부가적으로 고정될 수 있다. 열 스프레더 지지 부재는 몰딩 물질 경화 처리 중 모듈 캡슐화 물질(707)에 내장된다. 도 6B의 실시예에서처럼, 열 스프레더의 평탄한 상부의 주변부에 계단형 요각 특징부가 제공되어, 몰딩 화합물로부터 디래미네이션(delamination)을 줄이면서 구조물의 기계적 일체성을 향상시킬 수 있다. 본 실시예에서, 열 스프레더의 평탄한 중앙부의 하부면과 상부 패키지의 상향을 향하는 면(519) 간의 공간은 MPM 몰딩의 박막층에 의해 채워진다.
대안으로, 도 7A 나 7B에 도시되는 바와 같은 MPM에, 지지 부재없이 간단한 평면형 열 스프레더가 제공될 수 있다. 즉, 상부 패키지 몰딩의 상부면에 부착되지 않는 열 스프레더가 제공될 수 있다. 이러한 실시예에서, 도 6B의 실시예에서처럼, 상부 열 스프레더는 금속 시트같은 열전도성 물질의 평탄한 조각일 수 있고, 평탄한 열 스프레더의 상부면의 중앙 영역이 MPM으로부터의 효율적 열 소산을 위해 주변 환경에 노출된다. 여기서, 열 스프레더는 상부 패키지 상의 도선 연결 위치들 내측에 두꺼운 중앙부를 가지지 않는다. 대신에, 간단한 평면형 열 스프레더의 하부면과 상부 패키지의 상부면(519) 간의 공간이 MPM 몰딩의 박막층에 의해 충진될 수 있고, 이러한 간단한 평면형 열 스프레더는 몰딩 물질 경화 처리 중 MPM 캡슐화 물질(607)에 고정될 수 있다. 이러한 부착되지 않은 간단한 평면형 상부 열 스프레더의 주변부는 MPM 몰딩 물질로 캡슐화될 수 있다. 이는 도 7C의 부착된 평면형 열 스프레더의 경우와 유사하다. 그리고 이러한 열 스프레더에는 계단형 요각 특징부가 주변부에 제공될 수 있어서, 몰딩 화합물로부터 디래미네이션(delamination)을 줄이면서 구조물의 기계적 일체성을 향상시킬 수 있다.
도 7C에서와 같은 열 스프레더를 가지는 MPM 구조는 상당한 열적 개선을 제공할 수있고 모듈에 전기적 차폐를 제공할 수 있다. 이는 RF 및 디지털 칩들을 조합하는 MPM에 있어 매우 중요한 사항이다.
도 7B, 7C에서와 같은 구조의 장점은 우수한 열적 성능에 있으며, 부가적으로, 하부 패키지에서의 전기적 차폐를 제공할 수 있다는 점이며, 이는 RF 및 디지털 칩들을 조합하는 MPM의 경우에 특히 중요하다. 모든 응용분야에서 하부 패키지 열 스프레더와 상부 열 스프레더를 모두 구비할 필요는 없다. 최종 제품에서의 필요성에 따라 둘 중 하나가 적절할 수 있다.
하부 패키지 기판에 하부 패키지 다이를 플립-칩 상호연결하는 일부 모듈에서, 하부 BGA의 다이는 "다이-업" 구조의 플립-칩 상호연결에 의해 하부 BGA 기판과 상호연결될 수 있다. 이 경우 하부 패키지 다이는 하부 패키지 기판의 하부면에 놓인다. 일반적으로, 이러한 구조에서의 하부 패키지 다이 부착 영역은 기판 영역의 중심 부근에 위치하며, 제 2-레벨 상호연결 볼들이 두개 또는 네개(네개가 전부)의 기판 변부 근처 둘레로 배열된다. 다이-업 플립-칩과 그 플립-칩 상호연결 구조물들은 제 2 레벨 상호연결 구조물의 스탠드오프 높이 내에 위치하며, 따라서, 이러한 구조의 하부 패키지 다이는 MPM의 전체 두께에 기여하지 않는다. 이러한 구조는 하부 패키지의 전기적 성능을 개선시킬 수 있다. 이는 플립-칩 상호연결이 이용될 뿐 아니라, 납땜 볼에 대한 다이의 연결이 좀 더 직접적이고 짧은 금속 트레이스들을 요하기 때문에 바이어를 피할 수 있기 때문이다. 더우기, 다이-업 구조는 다이-다운 구조의 결과인 네트리스트 역전 효과(netlist inversion effect)를 피할 수 있다. 이 구조에서는 하부 BGA 패키지에 어떤 별도의 몰딩도 필요하지 않다. 매트릭스 몰드 소오-싱귤레이티드 몰딩은 역전된 상부 LGA 패키지를 캡슐화하며, MPM 몰딩은 완성된 MPM의 적층된 패키지들을 캡슐화한다.
특히 예를 들어, 도 8A는 발명의 또다른 태양에 따른 멀티-패키지 모듈(80)을 도시하는 단면도로서, 역전된 LGA 패키지(500)가 다이-업 구조(302)의 플립-칩 BGA 위에 적층되며, 적층된 패키지들은 도선 연결에 의해 상호연결된다. 하부 BGA 패키지(302)에서, 다이(344)는 BGA 기판(342)의 낮은 측부에 부착된다.
이러한 구조물은 얇은 MPM을 제공한다. 왜냐하면, 주변부에 위치한 납땜볼들 사이의 영역 내 하부 패키지의 아랫쪽에 하부 패키지 다이가 놓이기 때문이다. 이러한 구조는 높은 전기적 성능을 가질 수 있다. 왜냐하면, 플립-칩 연결을 이용할 뿐만 아니라, 다이와 납땜볼 들간의 연결을 위해 바이어를 필요로하지 않으면서 짧은 금속 트레이스로, 납땜볼에 대한 다이의 직접적인 전기적 연결을 제공하기 때문이다. 더우기, 다이-업 구조에 의하면 이 패키지가 도선 연결에 호환가능한 네트리스트가 될 수 있다. 이는 일부 응용분야에서 요망되는 바이다. 네트리스트는 다이와 납땜볼 간의 모든 연결 쌍들의 합이다. 다이가 "다이-다운" 의 윗쪽을 면할 때, 다이가 "다이-업"의 아래쪽을 면할 때와 같은 다이에서의 패턴의 미러 이미지인 연결 패턴을 다이가 가진다.
도 8A의 구조에서, 상부 LGA 패키지가 역전되어 BGA의 상부측에 접착제로 부착되며, 그후 도선연결되고 모듈이 몰딩된다. 하부 플립-칩 BGA 패키지(302)는 패턴처리된 금속층(353)을 가지는 기판(342)을 포함하며, 그 일부분 위에 다이(344)가 플립-칩 범프(346)(가령, 납땜 범프, 금 스터드 범프, 또는 이방성 전도성 필름이나 페이스트)에 의해 연결된다. 다양한 기판 종류 중 임의의 것이 사용될 수 있다. 하부 패키지 기판(342)(도 10A)은 두개의 금속층(351, 353)을 가지며, 각각의 금속층은 적절한 회로를 제공하도록 패턴처리된다. 하부 패키지 기판(342)은 유전층(354, 356) 사이에 끼는 금속층(355)을 추가적으로 구비한다. 금속층(355)은 선택된 위치에 구멍을 가져서, 바이어에 의한 금속층(351, 353)의 연결을 형성하며, 패턴처리된 금속층들(351, 353)의 선택된 부분들이 기판층(354, 356)을 통해, 그리고 사이에 낀 금속층(355)의 구멍을 통해 바이어를 이용하여 연결된다. 패턴처리된 금속층(353)의 선택된 부분들은 바이어를 이용하여 기판층(356)을 통해 사이에 낀 금속층(355)에 연결된다.
플립-칩 범프(346)는 다이(344)의 활성 표면 위 범프 패드의 패턴처리된 어레이에 부착되며, 기판의 하향을 향하는 패턴처리된 금속층에 관련하여 다이의 활성 표면이 상향을 향함에 따라, 이러한 배열은 "다이-업" 플립-칩 패키지로 불릴 수 있다. 다이와 다이 접합 영역 간의 폴리머 언더필(343)은 주변환경으로부터 보호를 제공하고 구조물에 대한 기계적 일체성을 제공한다.
앞서 언급한 바와 같이, 금속층(351, 353)은 패턴처리되어 적절한 회로를 제공하고, 사이에 낀 금속층(355)은 선택된 위치에 구멍을 가져서, 상부 및 하부 금속층(351, 353) 위 선택된 트레이스들 간에 상호연결을 형성한다. 특히, 예를들어, 하부 금속층이 다이 접합 영역에서 패턴처리되어, 플립-칩 상호연결 범프(353)에 대한 접합 위치를 제공한다. 예를 들어, 하부 금속층은 하부 패키지 기판(342)의 가장자리 근처에서 패턴처리되어, 제 2 레벨 상호연결 납땜볼(348)을 위한 접합 위치를 제공하며, 이에 의해, 완성된 MPM이 납땜 흐름에 의해 하부 회로에 부착된다. 특히, 예를 들어, 하부 패키지 기판(342)의 가장자리 근처에서 상부 금속층이 패턴처리되어, 하부 패키지에 상부 패키지를 연결하는 도선 연결을 위한 부착 위치를 제공한다. 금속층(353) 회로의 접지 라인들은 바이어를 통해 사이에 낀 금속층(355)에 연결된다. 납땜볼(348) 중 선택된 납땜볼들이 접지 볼이 되며, 이들은 MPM이 설치될 때 하부 회로의 접지 라인에 부착될 것이다. 따라서, 사이에 낀 금속층(355)은 MPM에 대한 접지면으로 기능한다. 선택된 그외 다른 납땜볼들(348)은 입력/출력 볼이거나 전력 볼이며, 이들은 금속층(353) 회로의 입력/출력 라인, 또는 전력 라인의 납땜볼 위치에 부착된다.
도 8A에서, 상부 패키지(500)는 도 5A의 MPM(50)의 상부 LGA 패키지(500)와 유사하게 구성된다. 특히, 상부 패키지(500)는 상부 패키지 기판(512)에 부착되는 다이(514)를 포함한다. 어떤 종류의 기판도 사용될 수 있다. 도 8A의 상부 패키지 기판(512)은 도 5A의 상부 패키기 기판처럼 두개의 금속층을 가지며, 각각의 금속층은 적절한 회로를 제공하도록 패턴처리되어 바이어를 통해 연결된다. 다이는 다이 접합 에폭시같은 접착제(513, 도 8A)를 이용하여 기판 표면에 종래 방식으로 부착된다. 도 8A의 구조에서, 다이가 부착되는 기판의 표면은 상부면으로 불릴 수 있고, 상부면 위의 금속층은 상부 금속층으로 불릴 수 있다. 하지만 다이 접합 표면이 특정 방향을 가질 필요는 없다. 설명을 위해, 발명에 따른 MPM에서 상부 패키지가 역전될 때, 다이 상부 패키지 기판의 다이 접합 면은 하향을 향한다.
도 8A의 실시예의 상부 LGA 패키지(500)에서, 다이는 기판의 상부 금속층 위 도선 연결 위치에 도선 연결되어, 전기적 연결을 구축한다. 다이(514)와 도선 연결부(516)는 몰딩 화합물(517)로 캡슐화되어, 주변 환경 및 기계적 응력으로부터 보호를 제공하고 조작 기능을 촉진시킨다. 또한 상부 패키지 몰딩 표면을 가진다. 역전된 방향에서, 상부 패키지 몰딩 표면은 하향을 향한다. 각각의 금속층 위에 납땜 마스크들이 패턴처리되어, 도선 연결부(516)를 연견하기 위한 도선 연결 위치처럼 전기적 연결을 위한 연결 위치에서 하부 금속을 노출시킨다. 역전된 방향에서, 상부 패키지는 상향을 향하는 하부 표면(519)을 가진다.
상부 패키지(500)는 역전되어 하부 패키지(300) 위에 적층된다. 즉, 하부 패키지 기판(342)의 상부면 위에 적층되며, 접착제(503)를 이용하여 고정된다.
적층된 상부 패키지(500)와 하부 패키지(300) 간의 z-상호연결은 각각의 패키지 기판의 상향을 향하는 금속층들을 연결하는 도선 연결부(518)를 통해 이루어진다. MPM 구조는 모듈 캡슐화(807)의 형성에 의해 보호되며, 컴퓨터같은 최종 제품의 마더보드 등의 하부 회로에 연결하기 위해 하부 패키지 기판의 하부 금속층 위 노출된 납땜 볼 패드에 납땜 볼(318)들이 흘러들어간다.
도 8A를 참고하여 설명한 다이-업 구조의 플립-칩 BGA 위에 적층된 LGA를 가지는 구조물들은 도 6A나 도 6B에 도시되는 바와 같이 하부 패키지 다이 주변으로 열 스프레더/전기적 차폐물과 함께 조립될 수 있다. 따라서 도 8B는 발명의 또다른 태양에 따른 MPM의 단면도로서, 도 8A의 실시예에서처럼 다이-업 구조를 가진 플립-칩 BGA 위에 역전된 LGA가 적층되며, 하부 BGA에는 열 스프레더/전기적 차폐물이 제공된다.
특히, 도 8B에서, MPM(82)의 하부 BGA 패키지(300)에는 다이를 둘러싸는 금속성 열 스프레더(가령, 구리)가 제공되어, 하부 BGA의 다이로부터 전자기적 방사를 전기적으로 지니도록 전기적 차폐물로 기능할 수 있고, 따라서 상부 패키지의 다이와 간섭을 방지할 수 있다. 열 스프레더의 하부 평면부(304)는 기판(342) 위에서 레그나 측벽(305)에 의해 지지받는다. 접착제의 점이나 선(306)은 하부 패키지 기판의 하부면에 열 스프레더 지지체(305)를 고정하는 기능을 한다. 접착제는 전도성 접착제일 수 있고, 기판(342)의 하부 금속층(353)에 전기적으로 연결될 수 있다. 특히 회로의 접지면에 전기적으로 연결될 수 있어서, 열 스프레더를 전기적 차폐물로 기능하게 할 수 있다. 또는, 접착제가 비전도성일 수 있어서 이러한 구조에서는, 열 스프레더가 열 소산 장치로만 기능한다. 대안으로, 납땜 볼이 모듈의 설치 중 연결을 위해 흘러들어갈 때, 상향을 향하는 하부 패키지 다이를 덮는 차폐물이 인쇄 회로 보드에 접착제를 이용하여 고정되거나 납땜될 수 있다. 이러한 배열은 열 전달을 위한 추가적 경로를 제공할 수 있고, 설치 보드에 대한 차폐물의 전기적 연결을 추가적으로 제공할 수 있다. 열 스프레더의 지지부(305)와 하부 평면부(304)는 다이(344)를 덮으며, 기계적 응력 및 주변 환경으로부터 이 구조물들을 보호하도록 기능할 수 있다(특히 MPM 조립 과정 이전에 이어지는 테스트 과정 중에 구조물들을 보호하고 조작 동작을 촉진시킴).
MPM(82)의 상부 패키지(500)는 하부 패키지 기판의 상부면의 패키지 부착 영역 상의 하부 패키지(300) 위에 적층되어 접착제(503)를 이용하여 고정된다. 접착제(503)는 열 소산을 개선시키기 위해 열 전도성일 수 있다.
상부 패키지(500)와 하부 패키지(300) 간의 z-상호연결은 하부 패키지 기판(342)의 가장자리의 하부 패키지 상호연결 패드와, 상부 패키지 기판(512)의 가장자리의 상부 패키지 상호연결 패드 간의 도선 연결부(818)에 의해 구성된다. 도선 연결부는 업-본드(up-bond) 방식 또는 다운-본드(down-bond) 방식으로 형성될 수 있다. 하부 패키지 기판 위의 멀티-패키지 모듈 구조의 일부는 모듈 캡슐화(807)의 형성에 의해 보호받는다.
인쇄 회로 보드같은 하부 회로에 연결하기 위해 하부 패키지 기판(300)의 하부 금속층 위 노출된 납땜 볼 패드에 납땜 볼(318)들이 흘러들어간다.
발명에 따른 구조는 MPM에 조립하기 전에, BGA 및 LGA의 사전 테스트를 구현할 수 있어서, 조립 이전에 부합하지 않는 패키지들을 걸러낼 수 있고 따라서 높은 최종 모듈 테스트 양품률을 얻을 수 있다.
발명의 본 태양에 따른 플립-칩 하부 패키지의 프로세서 칩은 ASIC, GPU, CPU, ASIC 등 중 하나일 수 있다. 상부 패키지는 프로세서 칩일 수도 있고, 또는 메모리 패키지나 ASIC 패키지일 수 있다. 상부 패키지가 메모리 패키지일 경우, 적층된 다이 메모리 패키지일 수 있다. 차폐된 플립-칩 다이-업 하부 패키지는 이동 통신 분야와 같이 RF 처리 등의 고속 응용 분야에 특히 적합하다.
부가적으로, 멀티-패키지 모듈로부터의 열 소산을 개선시키기 위해, 다이-업 구조의 플립-칩 하부 패키지를 가진 MPM에, 도 8B와 같이, 하부 패키지 위의 열 스프레더/전기적 차폐물에 부가하여, 상부 패키지 위에 상부 열 스프레더가 추가적으로 제공될 수 있다. 부가적인 상부 열 스프레더는 열 전도성 물질로 형성되며, 이 물질은 MPM으로부터의 효율적 열 소산을 위해 MPM의 상부 표면에 노출된 상부면의 중앙 영역을 가진다. 상부 열 스프레더는 금속 시트(가령, 구리 또는 알루미늄)일 수 있고, 질화알루미늄같은 열전도성 물질일 수도 있다. 열 스프레더는 패키지를 덮을 정도의 크기와 형태를 가진다. 열 스프레더는 금속 함량을 증가시키도록 상부 패키지 위의 중앙 영역에서 두껍게 만들 수 있고, z-상호연결 도선 연결부와 간섭을 일으키지 않도록 주변부에서 얇게 만들어질 수 있다. 중앙 영역을 두껍게 만들 경우, 열 스프레더는 상부 패키지의 상향을 향하는 표면에 고정될 수 있다. 또는, 도선 연결 위치들 내측의 패키지의 상향을 향하는 면에 스페이서가 위치할 수있고, 스페이서의 상부면에 열 스프레더가 고정될 수 있다. 대안으로, 열 스프레더가 몰드-인 될 수 있다. 이 경우엔 앞서와 구조가 비슷하지만 접착제가 없는 점에 차이가 있다. 즉, MPM 캡슐화 몰드에 열 스프레더가 담겨져서, 몰딩 물질 경화 처리 중 모듈의 상부면에 고정될 수 있다. 또는, 하부 패키지 기판의 상부면 위나 그 근처에 의지하는 주변 지지부나 지지 부재와, 상부 패키지 위에 평탄한 평면부를 열 스프레더가 구비할 수 있다.
예를 들어, 도 8C에 단면도로 도시되는 바와 같이 상부 패키지의 상향을 향하는 면에, 두꺼운 중앙 영역을 가진 상부 열 스프레더가 고정될 수 있다. MPM(84)의 적층된 패키지들의 구조는 도 8B의 MPM(82)의 경우와 유사하다. 도 8C의 상부 열 스프레더(530)는 MPM으로부터 효율적인 열 소산을 위해 주변환경에 노출된 평탄한 상부면의 중앙 영역을 가진 열전도성 물질의 평탄한 조각이다. 상부 열 스프레더(530)는 상부 패키지의 도선 연결 위치의 내측에 두꺼운 중앙부를 가지며, 상기 두꺼운 중앙부는 접착제(532)를 이용하여 상부 패키지의 상향을 향하는 부분(519)에 고정된다. 열 스프레더의 두께는 0.2~0.6mm 범위에 있을 수 있고, 통상적으로 0.4mm이다. 열 스프레더는 금속(가령, 구리 또는 알루미늄)으로 만들어질 수 있다. 상부 열 스프레더가 구리로 만들어질 경우, 하부면은 접합 물질에 개선된 접합을 위해 블랙 옥사이드를 가지도록 처리되는 것이 바람직하다. 노출된 상부면은 블랙 옥사이드를 형성하도록 처리될 수 있다. 또는, 마테 니켈(matte nickel)(플레이트) 표면이 제공될 수 있다. 접착제(532)는 열 전도성 에폭시같은 열전도성 접착제일 수 있으며(부가적임), 이에 의해 열소산을 촉진시킬 수 있다. 접착제는, 상향으로 향하는 하부면에 노출된 전기적 특징부들을 가지는 실시예에서, 전기적으로 절연체일 수 있다. 일반적으로, 상부 열 스프레더는 몰딩 물질이 MPM 캡슐화(807)에 대해 주사되기 전에 상부 패키지에 고정된다. 상부 열 스프레더의 주변부는 MPM 몰딩 물질로 캡슐화될 수 있다. 도 8C의 실시예에서, 계단형 요각 특징부(534)가 열 스프레더(530)의 주변부에 제공되어, 몰딩 화합물로부터 디래미네이션(delamination)을 줄이면서 구조물의 기계적 일체성을 향상시킬 수 있다.
추가적인 대안으로, 도 8A 나 8B에서와 같은 MPM에 열전도성 물질로 형성되는 상부 열 스프레더가 제공될 수 있다. 상기 상부 열 스프레더는 상부 패키지 위에 위치한 평탄한 중앙부를 가지며, 하부 패키지의 변부 근처에서 z-상호연결 연결 패드 바깥에, 평탄한 중앙부의 변이나 모서리 부근으로부터 하부 패키지 기판(342)의 상부면까지 뻗어가는 주변 지지 부재를 가진다. 평탄한 부분의 상부면은 MPM으로부터의 열 소산을 촉진시키기 위해 MPM 상부면에서 주변 환경에 노출된다. 상부 열 스프레더는 스탬핑 등에 의해 금속 시트(가령, 구리)로 형성될 수 있다. 지지 부재는 접착제를 이용하여 하부 패키지 기판의 상부면에 부가적으로 고정될 수 있다. 열 스프레더 지지 부재는 몰딩 물질 경화 처리 중 모듈 캡슐화 물질(807)에 내장된다. 도 8B의 실시예에서처럼, 열 스프레더의 평탄한 상부의 주변부에 계단형 요각 특징부가 제공되어, 몰딩 화합물로부터 디래미네이션(delamination)을 줄이면서 구조물의 기계적 일체성을 향상시킬 수 있다. 본 실시예에서, 열 스프레더의 평탄한 중앙부의 하부면과 상부 패키지의 상향을 향하는 면(519) 간의 공간은 MPM 몰딩의 박막층에 의해 채워진다.
대안으로, 도 8A 나 8B에 도시되는 바와 같은 MPM에, 지지 부재없이 간단한 평면형 열 스프레더가 제공될 수 있다. 즉, 상부 패키지 몰딩의 상부면에 부착되지 않는 열 스프레더가 제공될 수 있다. 이러한 실시예에서, 도 8B의 실시예에서처럼, 상부 열 스프레더는 금속 시트같은 열전도성 물질의 평탄한 조각일 수 있고, 평탄한 열 스프레더의 상부면의 중앙 영역이 MPM으로부터의 효율적 열 소산을 위해 주변 환경에 노출된다. 여기서, 열 스프레더는 상부 패키지 상의 도선 연결 위치들 내측에 두꺼운 중앙부를 가지지 않는다. 대신에, 간단한 평면형 열 스프레더의 하부면과 상부 패키지의 상부면(519) 간의 공간이 MPM 몰딩의 박막층에 의해 충진될 수 있고, 이러한 간단한 평면형 열 스프레더는 몰딩 물질 경화 처리 중 MPM 캡슐화 물질(807)에 고정될 수 있다. 이러한 부착되지 않은 간단한 평면형 상부 열 스프레더의 주변부는 MPM 몰딩 물질로 캡슐화될 수 있다. 이는 도 8B의 부착된 평면형 열 스프레더의 경우와 유사하다. 그리고 이러한 열 스프레더에는 계단형 요각 특징부가 주변부에 제공될 수 있어서, 몰딩 화합물로부터 디래미네이션(delamination)을 줄이면서 구조물의 기계적 일체성을 향상시킬 수 있다.
도 8C에서와 같은 열 스프레더를 가지는 MPM 구조는 상당한 열적 개선을 제공할 수있고 모듈에 전기적 차폐를 제공할 수 있다. 이는 RF 및 디지털 칩들을 조합하는 MPM에 있어 매우 중요한 사항이다.
도 8B, 8C에서와 같은 구조의 장점은 우수한 열적 성능에 있으며, 부가적으로, 하부 패키지에서의 전기적 차폐를 제공할 수 있다는 점이며, 이는 RF 및 디지털 칩들을 조합하는 MPM의 경우에 특히 중요하다. 모든 응용분야에서 하부 패키지 열 스프레더와 상부 열 스프레더를 모두 구비할 필요는 없다. 최종 제품에서의 필요성에 따라 둘 중 하나가 적절할 수 있다.
다이-업 구조의 하부 패키지 기판의 상부면의 어느 부분도 하부 패키지 다이에 의해 점유되지 않는 한, 다수의 상부 패키지들이 하부 패키지 상부면의 다수의 패키지 부착 영역 위에 적층될 수 있다. 이는 도 8D의 예를 통해 살펴볼 수 있다. 도 8D는 도 8A에 도시되는 바와 같이 하부 패키지의 하부면에 고정되는 프로세서 유닛을 가진 MPM(86)의 실시예에 대한 단면도로서, 다수의 역전된 LGA 패키지들이 발명의 한 태양에 따라 하부 패키지 기판의 상부면에 고정되어 위치한다.
도 8D의 실시예에서, 모듈 기판(816)(836)은 납땜 흐름에 의해 인쇄 회로 보드 등에 연결하기 위해 납땜 볼(818)들이 부착되는 하부면을 가진다. 하부 패키지 다이(82)는 모듈(816)의 저면의 다이 장착부에 장착된다. 본 예에서 도시되는 바와 같이, 프로세서(820)는 플립-칩 구조를 가진다. 즉, 프로세서(820)는 접착제 언더필 물질(825)을 이용하여 하부면에 고정되면서, 모듈 기판의 하부면의 위치들을 상호연결시키기 위해 볼이나 범프(828)을 이용하여 전기적으로 연결되는 다이(824)를 포함한다. 다수의 상부 패키지들(830, 830')(통상적으로 네개, 도 8D에서는 두개)이 모듈 기판(836)의 상부면에 장착된다. 도 8D에 도시되는 실시예에서, 상부 패키지들은 역전된 소오-싱귤레이티드 LGA 패키지이다. LGA 패키지(830)를 참고할 때, 각각의 LGA 상부 패키지는 상부 패키지 기판(835)에 접착제를 이용하여 고정되는 다이(834)를 포함한다. 패키지 기판은 본 예에서 두개의 금속층의 래미네이트로서, 유전층의 상부 및 하부 표면들 위에 패턴처리된 전기전도성 트레이스들을 가진다. 선택된 상부 및 하부 트레이스들은 바이어를 이용하여 유전층을 통해 연결된다. 하향으로 향하는 다이 활성 표면은 도선 연결부(832)에 의해 상부 패키지 기판(835)의 다이 접합 상부면 위 트레이스들에 전기적으로 연결된다. 다이와 도선 연결부의 활성 표면은 캡슐화 물질(837)에 의해 보호된다. 도 8D에서, 역전된 상부 패키지들(830, 830')은 캡슐화 물질(837)의 표면과 하부 패키지 기판(836)의 상부면 간의 접착 물질(815, 815')을 이용하여 하부 패키지 모듈에 고정된다. 상부 패키지 기판(835)의 상부면 위 도선 연결 패드에 부착되는 도선 연결부(838)는 하부 기판(836)의 상부면의 도선 연결 패드에 대한 전기적 연결을 제공한다. 추가적으로, 하부 패키지 기판(816)의 상부면의 트레이스에 패시브 소자들(819)이 고정되고 전기적으로 연결될 수 있다. 도 8D의 예에서, 모듈 기판의 상부면에 열 스프레더(814)가 장착되어 상부 패키지들(830, 830')을 덮는다. 열 스프레더의 부착 아암과 상부 패키지들은 캡슐화 물질(817)을 이용하여 캡슐화된다. GPU 프로세서에 해당하는 도 8D의 모듈은 31mm x 31mm의 모듈 풋프린트, 2.8 mm 이상의 전체 프로파일 두께, 10.5 mm x 10.5 mm GPU 및 12 mm x 12 mm 메모리 BGA 패키지들을 가질 수 있다.
도 8D와 같이 구성되는 MPM들은 다수의 메모리 칩들이 한개의 프로세서에 관련되어야 하는 응용분야에서 특히 유용하다. 메모리 칩들은 이 구조에서 상부 패키지들로 제공될 수 있고, 프로세서는 다이-업 플립-칩 하부 패키지에 제공될 수 있다. 차폐는 하부 패키지 다이 부근에서 제공될 수 있다(도 8B나 도 8C 참조).
발명에 따르면, 발명의 MPM의 상부 패키지나 하부 패키지 또는 둘 모두가 두개 이상의 적층 칩들을 포함할 수 있다. 도 9A와 도 9B는 하부 BGA 패키지(490)와 역전된 상부 LGA 패키지(590) 각각이 두개의 적층된 다이를 가지는 실시예(90, 92)를 도시하고 있다. 각 패키지 내의 적층된 다이는 각각의 기판에 도선 연결되며, 스페이서에 의해 인접 다이들이 분리된다. 그외 다른 다이 상호연결부들을 포함하여, 그외 다른 적층 다이 구조들을 가지는 패키지들이 본 발명에 따른 MPM에, 그리고 측면으로 하나씩 배열된 다수의 다이 배열에, 사용될 수 있다. 도 9A를 참조할 때, 하부 패키지(490)는 스페이서(493)에 의해 이격되는 적층 다이(492, 494)를 가지며, 역전된 상부 패키지(590)는 스페이서(593)에 의해 이격되는 적층 다이(592, 594)를 가진다. 상부 및 하부 패키지들 간의 z-상호연결은 도선 연결부(598)에 의해 형성되며, 이러한 도선 연결은 상부 및 하부 패키지 기판들의 상향을 향하는 표면들을 연결한다. 역전된 상부 패키지(590)는 접착제(595)를 이용하여 하부 패키지에 고정된다. 모듈 캡슐화(907)는 하부 패키지 기판 위 모듈의 일부를 덮는다.
적층된 다이 패키지들은 산업 분야에서 잘 확립되어 있으며, 최대 5개의 적층 다이를 패키지에 구성하는 버전이 공개되어 있다. 다이는 여러가지 크기를 가지며, 적층 다이 패키지의 다이들은 서로 동일한 크기를 가질 수도 있고 다른 크기를 가질 수도 있다. 다이들은 일반적으로 정사각형이거나 직사각형이며, 여러 치수의 정사각형 및 직사각형 다이들이 적층형 다이 패키지에 적층될 수 있다. 다이들이 직사각형일 경우, 또는 여러 치수를 가질 경우, 스택의 하부 다이의 가장자리가 그 위의 상부 다이의 가장자리를 넘어 투영되도록 적층될 수 있다. 도 9A와 9B는 스택의 두 다이가 동일한 크기를 가지는 경우의 예를 도시한다. 이러한 실시예에서, 또는, 상부 다이가 하부 다이보다 큰 실시예에서, LGA 기판에 모든 다이를 도선 연결시킬 수 있도록 다이 사이에 스페이서가 조립된다.
상부 패키지와 하부 패키지 둘 모두나 둘 중 하나에 적층형 다이를 가지는 멀티-패키지 모듈로부터 열 소산을 개선시키기 위해, 상부 패키지 위에 열 스프레더가 제공될 수 있다. 상부 열 스프레더는 열 전도성 물질로 형성되며, 이 물질은 MPM으로부터의 효율적 열 소산을 위해 MPM의 상부 표면에서 주변 환경에 노출되는 상부면의 중앙 영역을 가진다. 상부 열 스프레더는 금속 시트(가령, 구리나 알루미늄)일 수 있고, 또는 질화알루미늄같은 그외 다른 열전도성 물질일 수 있다. 열 스프레더는 패키지를 덮을 정도의 크기와 형태를 가진다. 열 스프레더는 금속 함량을 증가시키도록 상부 패키지 위의 중앙 영역에서 두껍게 만들 수 있고, z-상호연결 도선 연결부와 간섭을 일으키지 않도록 주변부에서 얇게 만들어질 수 있다. 중앙 영역을 두껍게 만들 경우, 열 스프레더는 상부 패키지의 상향을 향하는 표면에 고정될 수 있다. 또는, 도선 연결 위치들 내측의 패키지의 상향을 향하는 면에 스페이서가 위치할 수있고, 스페이서의 상부면에 열 스프레더가 고정될 수 있다. 대안으로, 열 스프레더가 몰드-인 될 수 있다. 이 경우엔 앞서와 구조가 비슷하지만 접착제가 없는 점에 차이가 있다. 즉, MPM 캡슐화 몰드에 열 스프레더가 담겨져서, 몰딩 물질 경화 처리 중 모듈의 상부면에 고정될 수 있다. 또는, 하부 패키지 기판의 상부면 위나 그 근처에 의지하는 주변 지지부나 지지 부재와, 상부 패키지 위에 평탄한 평면부를 열 스프레더가 구비할 수 있다.
도 9B의 모듈에는 상부 열 스프레더가 제공된다. 도 9B의 예에 따른 상부 열 스프레더(530)는 MPM으로부터 효율적인 열 소산을 위해 주변환경에 노출된 평탄한 상부면의 중앙 영역을 가진 열전도성 물질의 평탄한 조각이다. 상부 열 스프레더(530)는 상부 패키지의 도선 연결 위치의 내측에 두꺼운 중앙부를 가지며, 상기 두꺼운 중앙부는 접착제(532)를 이용하여 상부 패키지의 상향을 향하는 부분에 고정된다. 열 스프레더의 두께는 0.2~0.6mm 범위에 있을 수 있고, 통상적으로 0.4mm이다. 열 스프레더는 금속(가령, 구리 또는 알루미늄)으로 만들어질 수 있다. 상부 열 스프레더가 구리로 만들어질 경우, 하부면은 접합 물질에 개선된 접합을 위해 블랙 옥사이드를 가지도록 처리되는 것이 바람직하다. 노출된 상부면은 블랙 옥사이드를 형성하도록 처리될 수 있다. 또는, 마테 니켈(matte nickel)(플레이트) 표면이 제공될 수 있다. 접착제(532)는 열 전도성 에폭시같은 열전도성 접착제일 수 있으며(부가적임), 이에 의해 열소산을 촉진시킬 수 있다. 접착제는, 상향으로 향하는 하부면에 노출된 전기적 특징부들을 가지는 실시예에서, 전기적으로 절연체일 수 있다. 일반적으로, 상부 열 스프레더는 몰딩 물질이 MPM 캡슐화(907)에 대해 주사되기 전에 상부 패키지에 고정된다. 상부 열 스프레더의 주변부는 MPM 몰딩 물질로 캡슐화될 수 있다. 도 9B의 실시예에서, 계단형 요각 특징부(534)가 열 스프레더(530)의 주변부에 제공되어, 몰딩 화합물로부터 디래미네이션(delamination)을 줄이면서 구조물의 기계적 일체성을 향상시킬 수 있다.
추가적인 대안으로, 도 9A에서와 같은 MPM에 열전도성 물질로 형성되는 상부 열 스프레더가 제공될 수 있다. 상기 상부 열 스프레더는 상부 패키지 위에 위치한 평탄한 중앙부를 가지며, 하부 패키지의 변부 근처에서 z-상호연결 연결 패드 바깥에, 평탄한 중앙부의 변이나 모서리 부근으로부터 하부 패키지 기판(342)의 상부면까지 뻗어가는 주변 지지 부재를 가진다. 평탄한 부분의 상부면은 MPM으로부터의 열 소산을 촉진시키기 위해 MPM 상부면에서 주변 환경에 노출된다. 상부 열 스프레더는 스탬핑 등에 의해 금속 시트(가령, 구리)로 형성될 수 있다. 지지 부재는 접착제를 이용하여 하부 패키지 기판의 상부면에 부가적으로 고정될 수 있다. 열 스프레더 지지 부재는 몰딩 물질 경화 처리 중 모듈 캡슐화 물질(907)에 내장된다. 도 9B의 실시예에서처럼, 열 스프레더의 평탄한 상부의 주변부에 계단형 요각 특징부가 제공되어, 몰딩 화합물로부터 디래미네이션(delamination)을 줄이면서 구조물의 기계적 일체성을 향상시킬 수 있다. 본 실시예에서, 열 스프레더의 평탄한 중앙부의 하부면과 상부 패키지의 상향을 향하는 면 간의 공간은 MPM 몰딩의 박막층에 의해 채워진다.
대안으로, 도 9A에 도시되는 바와 같은 MPM에, 지지 부재없이 간단한 평면형 열 스프레더가 제공될 수 있다. 즉, 상부 패키지 몰딩의 상부면에 부착되지 않는 열 스프레더가 제공될 수 있다. 이러한 실시예에서, 도 9B의 실시예에서처럼, 상부 열 스프레더는 금속 시트같은 열전도성 물질의 평탄한 조각일 수 있고, 평탄한 열 스프레더의 상부면의 중앙 영역이 MPM으로부터의 효율적 열 소산을 위해 주변 환경에 노출된다. 여기서, 열 스프레더는 상부 패키지 상의 도선 연결 위치들 내측에 두꺼운 중앙부를 가지지 않는다. 대신에, 간단한 평면형 열 스프레더의 하부면과 상부 패키지의 상부면 간의 공간이 MPM 몰딩의 박막층에 의해 충진될 수 있고, 이러한 간단한 평면형 열 스프레더는 몰딩 물질 경화 처리 중 MPM 캡슐화 물질(907)에 고정될 수 있다. 이러한 부착되지 않은 간단한 평면형 상부 열 스프레더의 주변부는 MPM 몰딩 물질로 캡슐화될 수 있다. 이는 도 9B의 부착된 평면형 열 스프레더의 경우와 유사하다. 그리고 이러한 열 스프레더에는 계단형 요각 특징부가 주변부에 제공될 수 있어서, 몰딩 화합물로부터 디래미네이션(delamination)을 줄이면서 구조물의 기계적 일체성을 향상시킬 수 있다.
일부 구조에서, 역전된 상부 패키지는 범프 칩 캐리어(BCC)의 방식으로 형성되는 기판 위 다이를 가지도록 구성될 수 있다. 기존의 BCC 기판에서, 다이는 접착제를 이용하여 리드의 상부 표면에 고정되며, 다이의 활성 표면은 리드로부터 멀어져 위치한다. 즉, 다이는 리드의 상부면을 향해 비활성 측과 함께 고정된다. 이 리드는 리드의 상부에서 오목하고 하부에서 볼록하게 형성되는 접촉 덴트(contact dents)를 가진다. 다이는 다이의 활성 측의 패드로부터 오목한 도선 연결 위치까지 도선 연결에 의해 전기적으로 연결된다. 리드 하부의 범프 볼록함은 하부 인쇄 회로와 BCC의 직접 상호연결을 위한 스탠드오프(standoff)를 제공한다.
종래 방식으로, 덴트들이 위치할 장소에 위치하는 오목부들을 가지는 블랭크를 표면 위에 도금하거나 증착시킴으로서 BCC 리드가 형성된다. 블랭크 표면 상의 요망 위치에 요망 형태로 요망 리드 구축이 형성될 때까지, 일련의 마스킹 및 증착 단계들에 의해 증착이나 도금이 구현된다. 그후 다이는 접착제를 이용하여 리드프레임 구조의 다이 접합부의 상부면에, 비활성측을 아래로 하여 고정된다. 다이 상호연결은 덴트의 대응하는 오목(상부) 표면과 다이 상의 도선 연결 패드 간의 도선 연결에 의해 형성된다. 몰딩 단계가 실행되어, 다이와 도선 연결부를 캡슐화하고 조립체에 대한 기계적 일체성을 높인다. 그후 블랭크가 벗겨지고, 범프의 오목한 면과 리드의 하부면들을 노출시킨다. 종래 방식으로, BCC 구조는 어레이로 만들어지고 소오-싱귤레이티드되거나 펀치-싱귤레이티드된다. 이 시점에서 BCC 패키지는 장착할 준비가 완료된다.
BCC는 RF 또는 아날로그 칩용으로 주로 사용되고 있으며, 그 크기는 작아서 1 mm 미만으로부터 5mm 크기 장방형 칩의 규모를 가진다.
발명에 따르면, 역전된 상부 패키지가 BCC형 패키지로 구성되며, 하부 패키지에 상부 패키지를 z-상호연결하는 것은 리드의 하부측의 도선 연결 위치들과 하부 패키지의 상부면 위에 금속층의 도선 연결 위치 간의 도선 연결을 통해 구현된다. 상부 패키지가 역전되기 때문에, 그리고 본 발명에 따른 z-상호연결이 도선 연결에 의해 구현되기 때문에, BCC 기판의 하부로부터 어떤 스탠드오프도 요구되지 않는다. 즉, BCC 하부의 범프들이 매우 낮을 수 있고 실질적으로 평탄할 수 있다. 또한 발명에 따르면, 리드의 상부면 위 다이 상호연결 도선 연결 위치들과, 리드의 하부면 위 z-상호연결 위치들이 대응하는 반대 위치에 놓일 필요가 없다. 물론 대응하는 위치에 놓인다면 바람직하긴 하다.
발명에 따른 상부 패키지용 BCC 기판은 0.5미크론/5미크론/0.1미크론/<0.1 미크론의 두께를 각각 가지는 Pd, Ni, PD, Au의 박막 금속층들을 증착하거나 도금함으로서 구성된다. 도선 연결 상호연결을 위해, 도선 연결 패드 표면에 금이나 알루미늄, 또는 은 피니시(finish)가 사용된다. 기판은 매우 얇고, 그 두께는 7~10미크론 범위에 있다. 추가적으로, 범프들은 BCC 기판에서 매우 작게 만들어질 수 있다(통상적으로 75 미크론). 다이는 래미네이트나 테이프 기판을 이용하는 기구축 적층 기술에 따라 BCC 위에 적층될 수 있다.
도 10A와 10B는 멀티-패키지 모듈(100, 102)의 예를 도시한다. MPM은 발명에 따른 BCC 하부 패키지(1400) 위에 적층되는 역전된 BCC 상부 패키지(1000, 1020)을 각각 가진다. 이 예에서 BCC 하부 패키지들은 도 5A에 도시되는 바와 같이 BGA 하부 패키지와 유사한 BGA 패키지이다. 도 5A를 참고하여 인식할 수 있는 여러 부분들은 도 10A와 10B에서 별도의 도면부호로 표시하지 않았다. 도 10A의 상부 BCC형 패키지(1000)는 상호연결 리드(1006)를 추가적으로 구성한 빌트-업 리드 프레임 구조의 다이 접합부(1004)의 상부면에 접착제(1003)를 이용하여 고정되는 다이(1002)를 포함한다. 다이는 활성 표면 위 패드들을 대응하는 리드(1006)의 상부면과 연결시키는 도선 연결부(1005)에 의해 상호연결된다. 상술한 바와 같이, 발명에 따른 BCC는 리드 위에 스탠드오프 범프들을 가진 표준 BCC일 수 있다. 왜냐하면, 스탠드오프가 필요하지 않기 때문이고 리드가 평탄할 수 있기 때문이다. 다이(1002), 도선 연결부(1005), 그리고 리드(1006)의 노출된 상부면은 캡슐화(1007)에 의해 보호된다. 상부 패키지(1000)는 어레이 방식으로 만들어질 수 있고, 소오-싱귤레이티드되거나 펀치-싱귤레이티드되어, 차후 처리를 위한 별도의 상부 패키지들을 제공한다.
완성된 상부 패키지들(1000, 1002)은 역전되어, 접착제(1008)를 이용하여, 준비된 BGA 하부 패키지(1400)의 상부 표면 위에 하향으로 고정된다. 상부 및 하부 패키지들 간의 z-상호연결은 BGA 기판의 상부 금속층 위 도선 연결 접합 위치의 상부면과, 리드(1006)의 하부면 간의 도선 연결부(1010)에 의해 형성된다. 장치에 설치를 위해 인쇄 회로 보드에 패키지를 부착하고자 하부 패키지 기판의 하부면에 납땜 볼들이 고정된다. 하부 패키지 기판 위의 구조물들은 캡슐화(1012)에 의해 덮히며, 패키지는 소오-싱귤레이티드되거나 펀치-싱귤레이티드된다.
도 10B에서, 상부 패키지(1020)는 BCC 기판에 직접 장착되는 다이(1002)의 상부측에 정측되는 추가적인 다이(1022)를 구비한다. 추가적 다이(1022)는 리드의 상부면 위 도선 연결 위치들과, 다이의 도선 연결 패드들 간에 도선 연결부(1025)에 의해 리드에 상호연결된다. 본 예에서, 스페이서(1021)가 BCC 다이와 추가적 다이 사이에 이용되어, 도선 연결부(1005)의 루프를 위한 틈새를 제공한다.
발명에 따른 그외 다른 구조에서, 향상된 기능을 가진 MPM을 생성하도록 도선 연결 상호연결(도 11B, 112)이나 플립-칩 상호연결(도 11A, 110)을 이용하여, 역전된 상부 패키지의 하부측에 추가적 칩이 부착될 수 있다. 도 11A에서, 추가적 다이(1102)가 플립-칩 상호연결부(1103)에 의해 상부 패키지(1104) 상향을 향하는 표면위의 위치에 연결된다. 도 11B에서, 접착제(1115)를 이용하여 상부 패키지(1114) 상향을 향하는 표면에 추가적 다이(1112)가 고정되며, 상호연결은 추가 다이(1112)의 활성 표면 위 도선 연결 패드와, 상부 패키지(1114) 하부 금속층 위 도선 연결 위치들 간의 도선 연결부(1113)에 의해 구현된다.
발명에 따른 또다른 구조에서, 역전된 상부 패키지의 상향을 향하는 표면 위에 추가적 패키지가 부착된다. 추가적 패키지 역시 역전된 LGA(도 11C, 114)일 수 있다. 추가적 패키지가 부착되는 추가적 LGA(1142)와 역전된 LGA(1144)의 z-상호연결은 도선 연결부(1143)에 의해 구현될 수 있다. 또는, 추가적인 패키지가 윗쪽을 상향으로 할 수 있으며(도 11D, 116), 아래의 역전된 LGA(1164)에 대한 추가적 BGA(1162)의 z-상호연결은 흘러들어가는 납땜 볼(1163)을 이용하여 납땜 볼 상호연결에 의해 구현될 수 있다.
모든 다양한 태양에서, 발명은 하부 BGA 패키지와, 하부 BGA 패키지 위에 적층되는 역전된 상부 LGA 패키지를 특징으로 한다. 또한 발명은 적층된 패키지들 간의 z-상호연결 방법으로 도선 연결을 특징으로 한다.
발명에 따른 멀티-패키지 모듈은 컴퓨터, 통신 장비, 그외 다른 전자장치 등을 구성하는 데 사용될 수 있다. 발명은 높은 최종 테스트 양품률로 얇으면서 최소의 풋프린트 패키지로 두개 이상의 반도체의 조립을 제공한다. 개별 패키지들의 구성은 MPM에 조립되기 전에 테스트를 가능하게 하며, 따라서, MPM 조립에 양호한 패키지 성분들만이 사용됨을 보장할 수 있고, 따라서 높은 MPM 조립체 양품률을 보장할 수 있다.
발명은 모듈 설계의 (특히 상호연결 구조의) 유연성을 제공한다. 발명에 따르면 표준 패키지를 이용할 수 있어서, 주문형 설계의 필요성을 감소시키고 비용을 절감할 수 있다. 역전된 상부 패키지는 두가지 흔한 싱귤레이션(소오-, 또는 펀치-) 중 한가지를 이용하여 조립된다. 하부 패키지는 z-상호연결을 위한 연결 핑거들을 노출시키도록 캐버티 몰딩(cavity molded)된다.
하부 패키지 위에 상부 패키지를 위쪽을 아래로 하여 부착하면, 역전된 상부 패키지에서 하부를 상향으로 하여 놓게되고, 따라서 하부측을 노출시키게 된다. 이로 인해, 역전된 몰드 어레이 소오-싱귤레이티드 상부 패키지들의 상향 표면으로부터 하부 패키지에 직접 연결이 가능하다. 더우기, 상부 패키지의 노출된 하부(상향) 측에 열 스프레더가 부착될 수 있어서, 열 스프레더의 상향 표면을 이용하여 주변환경에 대한 MPM의 열 소산을 증가시킬 수 있다.
추가적으로, 상부 패키지의 하부측을 노출시킴으로서, 상부 패키지의 하부측에 대한 추가적 패키지의 또는 추가적 다이의 부착 및 전기적 연결이 가능하여, 동일한 풋프린트에서 기능을 향상시킬 수 있다.
발명에 따르면 역전된 상부 패키지와 하부 패키지 간의 z-상호연결이 기존 도선 연결에 의해 이루어지기 때문에, 표준 패키지의 적층에서의 장점을 제공하고, 제작 인프러스트럭처가 기구측되어 있으며, 비용이 저렴하고 설계 변동성이 풍부하며, 얇은 패키지 구성이 또한 가능하다.
일반적으로, 하부 BGA 위에 적층되는 LGA들은 BGA보다 (xy 평면에서) 작아야 한다. 그래야, 도선 연결부를 위한 주변부에서 공간을 확보할 수 있다. 도선 직경은 0.025mm 수준이다. 통상적으로 0.050~0.010 mm 범위이다. LGA 기판 변부에 대한 도선 거리는 여러 실시예에서 다를 수 있으나, 도선 직경보다 작지는 않다. BGA와 LGA의 상대적 크기는 각각의 최대 다이 크기에 의해 주로 결정된다. 다이 두께와 몰드 캡 두께는 한 패키지에 적층될 수 있는 다이의 수를 결정한다.
발명에 이용하기 위한 BGA 패키지와 LGA 패키지를 제작하는 과정의 공정들은 패키지의 도선 연결 및 플립-칩 연결 분야에서 잘 알려져 있다.
BGA를 테스트하는 것은 당 분야에서 잘 알려져 있으며, 납땜 볼 패드에 대한 접점에 액세스함으로서 이루어지는 것이 일반적이다. LGA는 두가지 방식 중 한가지로 테스트될 수 있다. 즉, BGA의 납땜 볼의 패드와 유사한, 기판의 LGA의 하부면 위 LGA 패드에 액세스함으로서, 또는, 기판의 상부면 위 z-상호연결 패드에 액세스함으로서, 테스트될 수 있다. 완성된 MPM 조립체는 BGA를 테스트하는 경우와 마찬가지로 테스트될 수 있다.
MPM 조립 과정은 발명의 여러 태양에 따른 구조의 경우와 유사하다. 일반적으로, 이 과정은 제 1 패키지 기판과 제 1 패키지 기판에 부착되는 한개 이상의 다이를 포함하는 제 1 몰드 패키지를 제공하는 단계, 제 1 몰드 패키지의 상부면에 접착제를 도포하는 단계, 제 2 패키지 기판과 한개 이상의 다이를 포함하는 제 2 몰드 패키지를 위치시키는 단계로서, 이 단계에 의해 접착 중에 제 2 기판의 하부면이 제 1 패키지의 상부면 위 접착제에 접촉하는 단계, 긔ㄹ고 제 1, 2 기판 사이에 z-상호연결을 형성하는 단계를 포함한다. 바람직하게는 패키지들이 조립 이전에 테스트될 수 있고, 성능이나 신뢰도 요건을 만족시키지 못하는 패키지는 폐기할 수 있으며, 따라서 양호하다고 판정받은 제 1, 2 패키지만이 조립 모듈에 사용될 수 있다.
도 12는 도 5A의 예에서와 같은 MPM의 조립 공정 순서도이다. 단계 1202에서, 볼 그리드 어레이(BGA) 패키지의 언싱귤레이티드 스트립이 제공된다. 볼 그리드 어레이 패키지 위의 다이와 도선 연결 구조물들은 몰딩에 의해 보호된다. 스트립의 BGA 패키지들은 공정의 차후 단계에 들어가기 전에 성능 및 신뢰도를 테스트받는다(도면에서 *로 표시됨). 양호하다고 표시된 패키지들만이 차후 처리과정으로 넘어간다. 단계 1204에서, 양호한 BGA 패키지 위의 몰딩의 상부면 위에 접착제가 도포된다. 단계 1206에서, 싱귤레이티드 LGA 패키지들이 제공된다. 싱귤레이티드 LGA 패키지들은 몰딩에 의해 보호받으며, 테스트를 받아(*) 양호하다고 표시된다. 단계 1208에서, 양호한 BGA 패키지들의 몰딩 위 접착제에 양호한 LGA패키지들을 역전시켜 위치시키도록 픽 앤드 플레이스(PICK AND PLACE) 공정이 실행된다. 단계 1210에서, 접착제가 경화된다. 단계 1212에서, 단계 1214 준비를 위한 플라즈마 세척 공정이 실행된다. 단계 1214에서는 적층된 상부 LGA 패키지와 하부 BGA 패키지 간에 도선연결 z-상호연결부가 형성된다. 단계 1216에서, 추가적인 플라즈마 세척이 실행될 수 있고, 이어서, 단계 1218에서 MPM 몰딩이 형성된다. 단계 1220에서, 제 2 레벨 상호연결 납땜볼들이 모듈 하부에 부착된다. 단계 1222에서, 완성된 모듈이 테스트되고(*), 소오-싱귤레이션(saw-singulation)이나 펀치-싱귤레이션(punch-singulation)에 의해 스트립으로부터 싱귤레이트되어, 차후 이용을 위해 패키징된다.
도 13은 발명에 따른 MPM의 조립 공정 순서도이다. 이 경우에 하부 패키지에 열 차폐물/열 스프레더가 제공된다. 단계 1402에서, BGA 패키지의 언싱귤레이티드 스트립(unsingulated strip)이 제공된다. BGA 패키지는 다이 위에 고정된 차폐물들을 가진다. 이 차페물은 BGA 패키지 상의 다이 및 도선 연결 구조물들을 보호하며, 따라서 어떤 패키지 몰딩도 요구되지 않는다. 스트립의 BGA 패키지들이 차후 단계로 넘어가기 전에 성능 및 신뢰도 테스트를 받는다(*). 양호하다고 판정받은 패키지들만이 다음 공정으로 넘어간다. 단계 1404에서, 양호한 BGA 패키지 위 차폐물의 상부면 위에 접착제가 도포된다. 단계 1406에서, 싱귤레이티드 LGA 패키지가 제공된다. 싱귤레이티드 LGA 패키지들은 몰딩에 의해 보호받으며, 테스트되어(*) 양호하다고 판정받는다. 단계 1408에서, 픽 앤드 플레이스 동작이 실행되어, 양호한 BGA 패키지 위 차폐물 위 접착제 위에 양호한 LGA 패키지를 역전시켜 위치시킨다. 단계 1410에서, 접착제가 경화된다. 단계 1412에서, 다음 공정을 위해 플라즈마 세척 공정이 실행된다. 단계 1414에서, 적층형 상부 LGA 및 하부 BGA 패키지 간에 도선연결의 z-상호연결부가 형성된다. 단계 1416에서, 추가적인 플라즈마 세척이 이루어지고, 이어서 단계 1418에서 MPM 몰딩이 형성된다. 단계 1420에서, 불필요한 유기질 물질을 분해하고 제거하기 위해 디플래시 동작(deflash operation)이 실행될 수 있다. 디플래시는 레이저나 화학/플라즈마 세척에 의해 실행될 수 있다. 단계 1422에서, 제 2 레벨 상호연결 납땜볼이 모듈 하부에 부착된다. 단계 1424에서, 완성된 모듈들이 테스트(*)되고 소오-싱귤레이션이나 펀치-싱귤레이션에 의해 스트립으로부터 싱귤레이트된다. 이후 차후 사용을 위해 패키징된다.
도 14는 도 8A의 멀티-패키지 모듈의 조립을 위한 공정을 도시하는 순서도로서, 하부 패키지에 열/차폐물/열 스프레더가 제공되고, 모듈에 상부 열 스프레더가 추가적으로 제공된다. 이 과정은 도 123에서 설명한 과정과 유사하지만, "드롭-인" 몰드 동작에 의해 열 스프레더의 설치에 추가적 단계들이 삽입되는 점에 차이가 있다. 단계 1402에서, BGA 패키지의 언싱귤레이티드 스트립이 제공된다. BGA 패키지는 다이 위에 차폐물을 고정시킨다. 차폐물은 BGA 패키지 위의 다이와 도선 연결 구조물들을 보호하고, 따라서, 어떤 패키지 몰딩도 요구되지 않는다. BGA 패키지는 차후 단계로 넘어가기 전에 성능 및 신뢰도 테스트(*)를 받는다. 양호하다고 판정된 패키지들만이 차후 단계로 넘어간다. 단계 1404에서, 양호한 BGA 패키지의 차폐물 상부면에 접착제가 도포된다. 단계 1406에서, 싱귤레이티드 LGA 패키지가 제공된다. 싱귤레이티드 LGA 패키지는 몰딩에 의해 보호받고 테스트(*)되어 양호하다고 판정받는다. 단계 1408에서, 픽 앤드 플레이스 동작이 실행되어, 양호한 BGA 패키지 위 차폐물 위 접착제에 양호한 LGA 패키지를 역전시켜 위치시킨다. 단계 1410에서, 접착제가 경화된다. 단계 1412에서 플라즈마 세척 동작이 실행되고, 단계 1414에서 적층형 상부 LGA와 하부 BGA 패키지 간에 도선연결의 z-상호연결부가 형성된다. 단계 1416에서, 추가적인 플라즈마 세척이 실행될 수 있다. 단계 1415에서, 캐버티 몰딩 장치의 각각의 몰드 캐버티 내로 열 스프레더가 들어간다. 단계 1417에서, 단계 1416으로부터의 세척 패키지 스택이 열 스프레더 위 몰드 캐버티 내로 들어간다. 단계 1419에서, 몰드 캐버티 내로 캡슐화 물질이 주사되며, MPM 몰딩을 형성하도록 경화된다. 단계 1421에서, 디플래시 동작이 실행될 수 있어, 불필요한 유기질 물질을 분해하고 제거한다. 디플래시는 레이저에 의해 또는 화학/플라즈마 세척에 의해 실행될 수 있다. 단계 1422에서, 제 2 레벨 상호연결 납땜 볼들이 모듈 하부에 부착된다. 단계 1424에서, 완성된 모듈들이 테스트(*)되고 스트립으로부터 싱귤레이팅된다(가령, 소오-싱귤레이션이나 펀치-싱귤레이션). 그후 차후 이용을 위해 패키징된다.
도 15는 멀티-패키지 모듈의 조립 공정을 설명하는 순서도로서, 하부 패키지는 다이-다운 구조의 플립-칩 패키지이다. 단계 1502에서, 다이-다운 플립-칩 BGA 하부 패키지의 언싱귤레이티드 스트립이 제공된다. BGA 패키지에는 몰딩이 제공될 수도 있고 제공되지 않을 수도 있으며, 제 2 레벨 상호연결 납땜볼없이 제공된다. 스트립의 BGA 패키지들은 차후 공정으로 넘어가기 전에 성능 및 신뢰도 테스트를 받는다. 양호하다고 판정받은 패키지들만이 차후 공정으로 넘어간다. 단계 1504에서, 양호한 BGA 패키지 위 다이의 상부면에 접착제가 도포된다. 단계 1506에서, 싱귤레이티드 LGA 패키지가 제공된다. 싱귤레이티드 LGA 패키지는 몰딩에 의해 보호받으며, 테스트되어 양호하다고 판정받는다. 단계 1508에서, 픽앤드 플레이스 동작이 실행되어, 양호한 BGA 패키지 위 다이 위의 접착제 위에 양호한 LGA 패키지를 역전시켜 위치시킨다. 단계 1510에서, 접착제가 경화된다. 단계 1512에서, 플라즈마 세척 동작이 실행되고, 단계 1514에서, 적층된 상부 LGA와 하부BGA 패키지 간에 도선연결의 z-상호연결부가 형성된다. 단계 1516에서, 추가적인 플라즈마 세척이 실행되고, 단계 1518에서, MPM 몰딩이 형성된다. 단계 1520에서, 제 2 레벨 상호연결 납땜볼들이 모듈 하부에 부착된다. 단계 1522에서, 완성된 모듈들이 테스트되고 스트립으로부터 싱귤레이팅된다(가령, 소오-싱귤레이션이나 펀치-싱귤레이션). 그후 차후 이용을 위해 패키징된다.
도 16은 멀티-패키지 모듈의 조립 공정을 위한 순서도로서, 하부 패키지가 다이-다운 구조의 플립-칩 패키지이고 모듈에 열 차폐물이 제공된다. 이 공정은 도 15의 공정과 유사하지만, 단, 하부 패키지 플립-칩 다이 위에 차페물의 설치 단계가 추가되는 점에서 차이가 있다. 단계 1602에서, 다이-다운 플립-칩 BGA 하부 패키지의 언싱귤레이티드 스트립이 제공된다. BGA 패키지에는 몰딩이 제공될 수도 있고 제공되지 않을 수도 있으며, 제 2 레벨 상호연결 납땜볼없이 제공된다. 스트립의 BGA 패키지들은 차후 공정으로 넘어가기 전에 성능 및 신뢰도 테스트를 받는다. 양호하다고 판정받은 패키지들만이 차후 공정으로 넘어간다. 단계 1603에서, 양호한 하부 BGA 패키지 위 다이 위에 전기 차폐물이 고정된다. 단계 1604에서, 양호한 BGA 패키지 위 차폐물의 상부면에 접착제가 도포된다. 단계 1606에서, 싱귤레이티드 LGA 패키지가 제공된다. 싱귤레이티드 LGA 패키지는 몰딩에 의해 보호받으며, 테스트되어 양호하다고 판정받는다. 단계 1608에서, 픽앤드 플레이스 동작이 실행되어, 양호한 BGA 패키지 위 차폐물 위의 접착제 위에 양호한 LGA 패키지를 역전시켜 위치시킨다. 단계 1610에서, 접착제가 경화된다. 단계 1612에서, 플라즈마 세척 동작이 실행되고, 단계 1614에서, 적층된 상부 LGA와 하부BGA 패키지 간에 도선연결의 z-상호연결부가 형성된다. 단계 1616에서, 추가적인 플라즈마 세척이 실행되고, 단계 1618에서, MPM 몰딩이 형성된다. 단계 1620에서, 제 2 레벨 상호연결 납땜볼들이 모듈 하부에 부착된다. 단계 1622에서, 완성된 모듈들이 테스트되고 스트립으로부터 싱귤레이팅된다(가령, 소오-싱귤레이션이나 펀치-싱귤레이션). 그후 차후 이용을 위해 패키징된다.
도 17은 멀티-패키지 모듈의 조립 공정을 위한 순서도로서, 하부 패키지는 다이-업 구조의 플립-칩 패키지이다. 단계 1702에서, 다이-업 플립-칩 BGA 하부 패키지의 언싱귤레이티드 스트립이 제공된다. 플립-칩 상호연결부는 하부 기판의 다이와 다이 접합면 간에 언더필이나 몰딩에 의해 보호되며, 따라서 어떤 오버몰딩도 요구되지 않는다. 스트립의 BGA 패키지들은 차후 공정으로 넘어가기 전에 성능 및 신뢰도 테스트를 받는다. 양호하다고 판정받은 패키지들만이 차후 공정으로 넘어간다. 단계 1704에서, 양호한 BGA 패키지 위 기판의 상부면에 접착제가 도포된다. 단계 1706에서, 싱귤레이티드 제 2 패키지가 제공되는 데, 이 패키지는 도 10A나 도 10B에서처럼 적층된 다이 패키지들일 수 있다. 싱귤레이티드 제 2 패키지는 몰딩에 의해 보호받으며, 테스트되어 양호하다고 판정받는다. 단계 1708에서, 픽앤드 플레이스 동작이 실행되어, 양호한 BGA 패키지 위 기판 위의 접착제 위에 양호한 제 2 패키지를 역전시켜 위치시킨다. 단계 1710에서, 접착제가 경화된다. 단계 1712에서, 플라즈마 세척 동작이 실행되고, 단계 1714에서, 적층된 상부 및 하부 다이-업 플립-칩 BGA 패키지 간에 도선연결의 z-상호연결부가 형성된다. 단계 1716에서, 추가적인 플라즈마 세척이 실행되고, 단계 1718에서, MPM 몰딩이 형성된다. 단계 1720에서, 제 2 레벨 상호연결 납땜볼들이 모듈 하부에 부착된다. 단계 1722에서, 완성된 모듈들이 테스트되고 스트립으로부터 싱귤레이팅된다(가령, 소오-싱귤레이션이나 펀치-싱귤레이션). 그후 차후 이용을 위해 패키징된다.
도 18은 멀티-패키지 모듈의 조립 공정을 위한 순서도로서, 상부 및 하부 패키지들이 적층된 다이 패키지들이다. 단계 1802에서, 적층형 다이 BGA 하부 패키지의 언싱귤레이티드 스트립이 제공된다. 적층형 다이 BGA 패키지들은 몰딩되어, 상부 패키지 표면을 제공한다. 스트립의 BGA 패키지들은 차후 공정으로 넘어가기 전에 성능 및 신뢰도 테스트를 받는다. 양호하다고 판정받은 패키지들만이 차후 공정으로 넘어간다. 단계 1804에서, 양호한 적층형 다이 BGA 패키지 위 기판의 상부면에 접착제가 도포된다. 단계 1806에서, 싱귤레이티드 제 2 패키지가 제공되는 데, 이 패키지는 도 11에서처럼 적층된 다이 패키지들일 수 있다. 싱귤레이티드 제 2 패키지는 몰딩에 의해 보호받으며, 테스트되어 양호하다고 판정받는다. 단계 1808에서, 픽앤드 플레이스 동작이 실행되어, 양호한 BGA 패키지 위 기판 위의 접착제 위에 양호한 제 2 패키지를 역전시켜 위치시킨다. 단계 1810에서, 접착제가 경화된다. 단계 1812에서, 플라즈마 세척 동작이 실행되고, 단계 1814에서, 적층된 상부 및 하부 다이-업 플립-칩 BGA 패키지 간에 도선연결의 z-상호연결부가 형성된다. 단계 1816에서, 추가적인 플라즈마 세척이 실행되고, 단계 1818에서, MPM 몰딩이 형성된다. 단계 1820에서, 제 2 레벨 상호연결 납땜볼들이 모듈 하부에 부착된다. 단계 1822에서, 완성된 모듈들이 테스트되고 스트립으로부터 싱귤레이팅된다(가령, 소오-싱귤레이션이나 펀치-싱귤레이션). 그후 차후 이용을 위해 패키징된다.

Claims (200)

  1. 적층형 하부 및 상부 패키지들을 포함하는 멀티-패키지 모듈에 있어서, 각각의 상기 패키지는 기판에 부착된 다이를 포함하며, 상부 패키지가 역전되고, 상부 및 하부 기판들이 도선 연결(wire bonidng)에 의해 상호연결되는 것을 특징으로 하는 멀티-패키지 모듈.
  2. 제 1 항에 있어서, 한개 이상의 상기 패키지의 다이와 기판이 도선연결에 의해 상호연결되는 것을 특징으로 하는 멀티-패키지 모듈.
  3. 제 1 항에 있어서, 한개 이상의 상기 패키지의 다이와 기판이 도선연결에 의해 상호연결되며, 상기 패키지가 완전히 캡슐화되는 것을 특징으로 하는 멀티-패키지 모듈.
  4. 제 1 항에 있어서, 한개 이상의 상기 패키지가 볼 그리드 어레이(BGA) 패키지임을 특징으로 하는 멀티-패키지 모듈.
  5. 제 1 항에 있어서, 한개 이상의 상기 패키지가 랜드 그리드 어레이(LGA) 패키지임을 특징으로 하는 멀티-패키지 모듈.
  6. 제 1 항에 있어서, 한개 이상의 상기 패키지의 다이와 기판이 플립-칩에 의해 상호연결되는 것을 특징으로 하는 멀티-패키지 모듈.
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 상부 패키지가 범프 칩 캐리어 형 기판(bump chip carrier type substrate)을 포함하는 것을 특징으로 하는 멀티-패키지 모듈.
  8. 제 1 항에 있어서, 열 스프레더를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 멀티-패키지 모듈.
  9. 제 1 항에 있어서, 상기 패키지들 중 한개 이상에 대해 전자기적 차폐물을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 멀티-패키지 모듈.
  10. 제 1 항에 있어서, 제 3 의 적층 패키지를 포함하는 것을 특징으로 하는 멀티-패키지 모듈.
  11. 멀티-패키지 모듈을 제작하는 방법으로서, 상기 방법은,
    - 제 1 패키지 기판 위에 한개 이상의 다이를 포함하는 제 1 패키지를 제공하는 단계,
    - 제 2 패키지 기판 위에 한개 이상의 다이를 포함하는 역전된 제 2 패키지를 상기 제 1 패키지 위에 위치시키는 단계, 그리고
    - 제 1, 2 기판 사이에 도선연결에 의한 z-상호연결을 형성하는 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 멀티-패키지 모듈 제작 방법.
  12. 제 11 항에 있어서, 제 1 패키지 제공 단계는 패키지들의 언싱귤레이티드 스트립을 제공하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 멀티-패키지 모듈 제작 방법.
  13. 제 11 항에 있어서, 제 1 패키지 위에 역전된 제 2 패키지를 위치시키는 단계는 제 1 기판의 상부면에 접착제를 도포하고 상기 접착제 위에 제 2 패키지를 위치시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 멀티-패키지 모듈 제작 방법.
  14. 제 13 항에 있어서, 상기 접착제가 경화성 접착제이고, 상기 방법은 접착제를 경화시키는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 멀티-패키지 모듈 제작 방법.
  15. 제 11 항에 있어서, 제 1 패키지를 제공하는 단계는 성능 및 신뢰도 요건에 대해 패키지들을 테스트하고 상기 요건에 부합하는 제 1 패키지를 선택하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 멀티-패키지 모듈 제작 방법.
  16. 제 11 항에 있어서, 제 1 패키지 위에 제 2 패키지를 위치시키는 단계는 성능 및 신뢰도 요건에 대해 패키지들을 테스트하고 상기 요건에 부합하는 제 2 패키지를 선택하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 멀티-패키지 모듈 제작 방법.
  17. 제 11 항에 있어서, 제 1 패키지 기판에 제 2 레벨-상호연결 볼들을 부착하는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 멀티-패키지 모듈 제작 방법.
  18. 제 11 항에 있어서, 멀티-패키지 모듈 몰딩으로 상기 적층형 패키지들을 캡슐화하는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 멀티-패키지 모듈 제작 방법.
  19. 제 1 항에 따른, 적층형 하부 패키지와 역전된 상부 패키지를 가진 멀티-패키지 모듈을 포함하는, 멀티-패키지 모듈을 포함하는 컴퓨터.
  20. 제 1 항에 따른, 적층형 하부 패키지와 역전된 상부 패키지를 가진 멀티-패키지 모듈을 포함하는, 멀티-패키지 모듈을 포함하는 소비자용 전자장치.
  21. 제 1 항에 따른, 적층형 하부 패키지와 역전된 상부 패키지를 가진 멀티-패키지 모듈을 포함하는, 멀티-패키지 모듈을 포함하는 휴대용 통신 장치.
  22. 제 1 패키지 위에 적층되는 역전된 제 2 패키지를 가진 멀티-패키지 모듈로서, 각각의 상기 패키지는 기판에 부착되는 다이를 포함하며, 상기 제 2 패키지 기판과 제 1 패키지 기판은 도선 연결(wire bonding)에 의해 상호연결되며, 상기 제 1 패키지는 볼 그리드 어레이(BGA) 패키지를 포함하는 것을 특징으로 하는 멀티-패키지 모듈.
  23. 제 22 항에 있어서, 한개 이상의 상기 패키지의 다이와 기판은 도선연결에 의해 상호연결되며, 상기 도선연결된 패키지가 부분적으로 캡슐화되는 것을 특징으로 하는 멀티-패키지 모듈.
  24. 제 22 항에 있어서, 역전된 상기 제 2 패키지의 다이와 기판이 도선연결에 의해 상호연결되는 것을 특징으로 하는 멀티-패키지 모듈.
  25. 제 24 항에 있어서, 상기 제 2 패키지가 부분적으로 캡슐화되는 것을 특징으로 하는 멀티-패키지 모듈.
  26. 제 22 항에 있어서, 상기 제 2 패키지가 랜드 그리드 어레이(LGA) 패키지임을 특징으로 하는 멀티-패키지 모듈.
  27. 제 22 항에 있어서, 상기 제 2 패키지 기판이 범프 칩 캐리어형 패키지 기판임을 특징으로 하는 멀티-패키지 모듈.
  28. 제 22 항에 있어서, 상기 모듈의 상부에 노출된 평탄한 상부면을 가지는 열 스프레더를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 멀티-패키지 모듈.
  29. 제 28 항에 있어서, 상기 열 스프레더의 평탄한 부분이 제 1 패키지 기판 위의 지지 부재에 의해 지지되는 것을 특징으로 하는 멀티-패키지 모듈.
  30. 제 28 항에 있어서, 상기 열 스프레더의 평탄한 부분이 역전된 제 2 패키지의 상향을 향하는 표면에 고정되는 것을 특징으로 하는 멀티-패키지 모듈.
  31. 제 22 항에 있어서, 상기 패키지들 중 한개 이상에 대한 전자기적 차폐물을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 멀티-패키지 모듈.
  32. 제 22 항에 있어서, 제 1 패키지에 대한 전자기적 차폐물을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 멀티-패키지 모듈.
  33. 제 32 항에 있어서, 상기 전자기적 차폐물의 상부면에 역전된 제 2 패키지가 고정되는 것을 특징으로하는 멀티-패키지 모듈.
  34. 멀티-패키지 모듈을 제작하는 방법으로서, 상기 방법은,
    - 제 1 패키지 기판을 포함하는 BGA 제 1 기판을 제공하는 단계,
    - 제 2 패키지 기판을 포함하는 제 2 패키지를 제공하는 단계,
    - 제 2 패키지를 역전시켜서, 제 1 패키지 위에 역전된 제 2 패키지를 적층하는 단계, 그리고
    - 제 1, 2 기판을 연결하는 도선연결(wire bonds)에 의해 제 1, 2 패키지를 전기적으로 상호연결하는 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 멀티-패키지 모듈 제작 방법.
  35. 제 34 항에 있어서, 상기 BGA 제 1 패키지는 몰딩된 패키지이고, 상기 몰딩은 평탄한 상부면을 가지며, 제 1 패키지 위에 역전된 제 2 패키지를 적층하는 단계는 몰딩 상부면 위에 접착제를 도포하고 상기 접착제 위에 역전된 제 2 패키지를 위치시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 멀티-패키지 모듈 제작 방법.
  36. 제 35 항에 있어서, 상기 접착제가 경화성 접착제이고, 상기 방법은 접착제를 경화시키는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 멀티-패키지 모듈 제작 방법.
  37. 제 34 항에 있어서, BGA 제 1 패키지를 제공하는 단계는 BGA 패키지들의 언싱귤레이티드 스트립을 제공하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 멀티-패키지 모듈 제작 방법.
  38. 제 34 항에 있어서, BGA 제 1 패키지를 제공하는 단계는 성능 및 신뢰도 요건에 대해 BGA 패키지들을 테스트하고 상기 요건에 부합하는 제 1 패키지를 식별하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 멀티-패키지 모듈 제작 방법.
  39. 제 34 항에 있어서, 제 2 패키지를 제공하는 단계는 성능 및 신뢰도 요건에 대해 패키지들을 테스트하고 상기 요건에 부합하는 제 2 패키지를 식별하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 멀티-패키지 모듈 제작 방법.
  40. 제 34 항에 있어서, BGA 제 1 패키지 기판에 제 2 레벨 상호연결 볼들을 부착하는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 멀티-패키지 모듈 제작 방법.
  41. 제 34 항에 있어서, 멀티-패키지 모듈 몰딩으로 상기 적층형 패키지들을 캡슐화하는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 멀티-패키지 모듈 제작 방법.
  42. 제 34 항에 있어서, 상기 모듈들을 싱귤레이팅하는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 멀티-패키지 모듈 제작 방법.
  43. 제 34 항에 있어서, 제 2 패키지를 제공하는 단계는 랜드 그리드 어레이(LGA) 패키지를 제공하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 멀티-패키지 모듈 제작 방법.
  44. 제 34 항에 있어서, 제 2 패키지를 제공하는 상기 단계는 LGA 패키지를 제공하는 단계를 포함하고, 이때, 상기 LGA 패키지가 부분적으로 몰딩되는 것을 특징으로 하는 멀티-패키지 모듈 제작 방법.
  45. 제 44 항에 있어서, 상기 LGA 패키지가 완전히 몰딩되는 것을 특징으로 하는 멀티-패키지 모듈 제작 방법.
  46. 제 44 항에 있어서, LGA 패키지의 도선 연결이 몰딩되고, 상부 다이의 상향을 향하는 표면의 일부분 이상이 노출되는 것을 특징으로 하는 멀티-패키지 모듈 제작 방법.
  47. 제 34 항에 있어서, 다이 위에 고정된 전자기적 차폐물이 상기 BGA 제 1 패키지에 제공되는 것을 특징으로 하는 멀티-패키지 모듈 제작 방법.
  48. 제 47 항에 있어서, 상기 차폐물은 평탄한 상부면을 가지며, 제 1 패키지 위에 역전된 제 2 패키지를 적층하는 상기 단계는 차폐물 상부면에 접착제를 도포하고 상기 접착제 위에 역전된 제 2 패키지를 위치시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 멀티-패키지 모듈 제작 방법.
  49. 제 48 항에 있어서, 상기 접착제는 경화성 접착제이고, 상기 방법은 접착제를 경화시키는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 멀티-패키지 모듈 제작 방법.
  50. 제 34 항에 있어서, 열 스프레더를 제공하는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 멀티-패키지 모듈 제작 방법.
  51. 제 50 항에 있어서, 열 스프레더를 제공하는 단계는 드롭-인 몰드 동작을 실행하는 단계를 포함하며, 이때, 상기 열 스프레더는 모듈 몰딩을 형성하기 전에 몰드 내에 위치하는 것을 특징으로 하는 멀티-패키지 모듈 제작 방법.
  52. 제 50 항에 있어서, 열 스프레더를 제공하는 단계는 역전된 제 2 패키지의 평탄한 상향을 향하는 표면에 열 스프레더의 평탄한 부분을 고정시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 멀티-패키지 모듈 제작 방법.
  53. 제 1 패키지 위에 적층되는 역전된 제 2 패키지를 가진 멀티-패키지 모듈에 있어서, 적층된 패키지들은 도선연결에 의해 전기적으로 상호연결되며, 한개 이상의 상기 패키지에 전기적 차폐물이 제공되는 것을 특징으로 하는 멀티-패키지 모듈.
  54. 제 53 항에 있어서, 상기 패키지에 전기적 차폐물이 제공되는 것을 특징으로 하는 멀티-패키지 모듈.
  55. 제 53 항에 있어서, 상기 전기적 차폐물이 열 스프레더로 기능하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 멀티-패키지 모듈.
  56. 제 53 항에 있어서, 전기적 차폐물을 제공받은 상기 패키지는 RF 다이를 포함하고, 상기 차폐물은 상기 RF 다이와, 멀티-패키지 모듈 내 그외 다른 다이 간의 전자기적 간섭을 제한하는 기능을 하는 것을 특징으로 하는 멀티-패키지 모듈.
  57. 제 53 항에 있어서, 상기 제 1 패키지는 다이-업 구조의 플립-칩을 가지는 플립-칩 BGA 패키지인 것을 특징으로 하는 멀티-패키지 모듈.
  58. 제 53 항에 있어서, 상기 제 1 패키지는 다이-다운 구조의 플립-칩을 가지는 플립-칩 BGA 패키지인 것을 특징으로 하는 멀티-패키지 모듈.
  59. 제 53 항에 있어서, 역전된 상기 제 2 패키지가 적층형 다이 패키지인 것을 특징으로 하는 멀티-패키지 모듈.
  60. 제 59 항에 있어서, 적층된 다이 패키지의 인접 적층 다이가 스페이서에 의해 이격되는 것을 특징으로 하는 멀티-패키지 모듈.
  61. 제 53 항에 있어서, 제 1 패키지는 제 1 패키지 기판을 포함하고, 상기 제 2 패키지는 제 2 패키지 기판을 포함하며, 제 1 패키지 기판은 내장된 접지면을 포함하는 것을 특징으로 하는 멀티-패키지 모듈.
  62. 제 61 항에 있어서, 상기 접지면은 열을 소산시키도록 구성되는 것을 특징으로 하는 멀티-패키지 모듈.
  63. 제 61 항에 있어서, 상기 접지면은 전기적 차폐물로 기능하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 멀티-패키지 모듈.
  64. 제 1 패키지 위에 적층되는 제 2 패키지를 포함하는 멀티-패키지 모듈을 제작하는 방법으로서, 상기 방법은,
    - 차폐물을 가진 제 1 패키지를 제공하는 단계,
    - 제 2 패키지를 제공하는 단계,
    - 제 2 패키지를 역전시켜서 차폐물의 평탄한 상부면에 역전된 제 2 패키지를 적층하는 단계, 그리고
    - 제 1, 2 패키지를 도선연결(wire bonds)에 의해 전기적으로 상호연결시키는 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 멀티-패키지 모듈 제작 방법.
  65. 제 64 항에 있어서, 제 1 패키지를 제공하는 상기 단계는 패키지들의 언싱귤레이티드 스트립을 제공하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 멀티-패키지 모듈 제작 방법.
  66. 제 64 항에 있어서, 차폐물의 상부면에 역전된 제 2 패키지를 적층하는 상기 단계는 차폐물의 상부면에 접착제를 도포하고 상기 접착제 위에 역전된 제 2 패키지를 위치시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 멀티-패키지 모듈 제작 방법.
  67. 제 66 항에 있어서, 상기 접착제가 경화성 접착제이고, 상기 방법은 접착제를 경화시키는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 멀티-패키지 모듈 제작 방법.
  68. 제 64 항에 있어서, 제 1 패키지를 제공하는 단계는 성능 및 신뢰성 요건에 대해 패키지들을 테스트하고 상기 요건에 부합하는 제 1 패키지를 선택하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 멀티-패키지 모듈 제작 방법.
  69. 제 64 항에 있어서, 제 2 패키지를 제공하는 단계는 성능 및 신뢰성 요건에 대해 패키지들을 테스트하고 상기 요건에 부합하는 제 2 패키지를 선택하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 멀티-패키지 모듈 제작 방법.
  70. 제 64 항에 있어서, 제 1 패키지 기판에 제 2 레벨 상호연결 볼들을 부착하는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 멀티-패키지 모듈 제작 방법.
  71. 제 64 항에 있어서, 멀티-패키지 모듈 몰딩에 적층형 패키지들을 캡슐화하는 것을 특징으로 하는 멀티-패키지 모듈 제작 방법.
  72. 제 64 항에 있어서, 제 1 패키지를 제공하는 단계는 BGA 패키지를 제공하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 멀티-패키지 모듈 제작 방법.
  73. 제 64 항에 있어서, 멀티-패키지 모듈에 열 스프레더를 제공하는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 멀티-패키지 모듈 제작 방법.
  74. 제 73 항에 있어서, 열 스프레더를 제공하는 단계는 드롭-인 몰드 동작을 실행하는 단계를 포함하며, 이때, 상기 열 스프레더는 모듈 몰딩을 형성하기 전에 몰드 내에 위치하는 것을 특징으로 하는 멀티-패키지 모듈 제작 방법.
  75. 제 73 항에 있어서, 열 스프레더를 제공하는 단계는 제 2 패키지의 평탄한 상향을 향하는 표면에 열 스프레더의 평탄한 부분을 고정시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 멀티-패키지 모듈 제작 방법.
  76. 제 64 항에 있어서, 제 1 패키지를 제공하는 단계는 플립-칩 BGA 패키지를 제공하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 멀티-패키지 모듈 제작 방법.
  77. 제 64 항에 있어서, 차폐물을 가진 제 1 패키지를 제공하는 단계는 다이-다운 플립-칩 BGA 패키지를 제공하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 멀티-패키지 모듈 제작 방법.
  78. 제 64 항에 있어서, 차폐물을 가진 제 1 패키지를 제공하는 단계는 다이-업 플립-칩 BGA 패키지를 제공하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 멀티-패키지 모듈 제작 방법.
  79. 제 77 항에 있어서, 차폐물을 가진 다이-다운 플립-칩 BGA 패키지를 제공하는 단계는 다이 위에 평탄한 부분을 포함하는 차페물을 가진 패키지를 제공하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 멀티-패키지 모듈 제작 방법.
  80. 제 78 항에 있어서, 차폐물을 가진 다이-업 플립-칩 BGA 패키지를 제공하는 단계는 다이 아래에 평탄한 부분을 포함하는 차페물을 가진 패키지를 제공하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 멀티-패키지 모듈 제작 방법.
  81. 제 1 패키지 위에 적층되는 역전된 제 2 패키지를 가진 멀티-패키지 모듈을 포함하는 이동형 장치(mobile device)로서, 적층된 패키지들은 도선 연결(wire bonds)에 의해 전기적으로 상호연결되며, 한개 이상의 상기 패키지에 전기적 차폐물이 제공되는 것을 특징으로하는 이동형 장치.
  82. 제 1 패키지 위에 적층되는 역전된 제 2 패키지를 가진 멀티-패키지 모듈을 포함하는 컴퓨터로서, 적층된 패키지들은 도선 연결(wire bonds)에 의해 전기적으로 상호연결되며, 한개 이상의 상기 패키지에 전기적 차폐물이 제공되는 것을 특징으로하는 이동형 장치.
  83. 적층된 제 1, 2 패키지를 포함하는 멀티-패키지 모듈로서, 각각의 상기 패키지는 기판에 부착된 다이를 포함하며, 제 2 기판은 역전되고, 제 1, 2 기판은 도선 연결(wire bonds)에 의해 상호연결되며, 제 1 패키지는 다이-업 구조의 플립-칩을 가진 플립-칩 BGA 패키지를 포함하는 것을 특징으로 하는 멀티-패키지 모듈.
  84. 제 83 항에 있어서, 상기 제 2 패키지는 도선 연결된 LGA 패키지인 것을 특징으로 하는 멀티-패키지 모듈.
  85. 제 84 항에 있어서, 역전된 제 2 패키지의 다이와 도선 연결부가 몰딩 물질로 부분적으로 캡슐화되는 것을 특징으로 하는 멀티-패키지 모듈.
  86. 제 84 항에 있어서, 역전된 제 2 패키지의 다이와 도선 연결부가 몰딩 물질로 완전히 캡슐화되는 것을 특징으로 하는 멀티-패키지 모듈.
  87. 제 84 항에 있어서, 상기 제 2 패키지 기판이 단일-금속층 기판인 것을 특징으로하는 멀티-패키지 모듈.
  88. 제 84 항에 있어서, 제 2 패키지 기판이 범프 칩 캐리어형 패키지 기판인 것을 특징으로 하는 멀티-패키지 모듈.
  89. 제 83 항에 있어서, 플립-칩 패키지에 전기적 차폐물이 제공되는 것을 특징으로 하는 멀티-패키지 모듈.
  90. 제 89 항에 있어서, 상기 전기적 차폐물이 열 스프레더로 기능하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 멀티-패키지 모듈.
  91. 제 83 항에 있어서, 플립-칩 패키지가 RF 다이를 포함하는 것을 특징으로 하는 멀티-패키지 모듈.
  92. 제 89 항에 있어서, 플립-칩 패키지는 RF 다이를 포함하고, 상기 차폐물은 RF 다이와 멀티-패키지 모듈 내 다른 다이 간의 전자기적 간섭을 제한하도록 기능하는 것을 특징으로 하는 멀티-패키지 모듈.
  93. 제 83 항에 있어서, 제 1 패키지에 전기적 차폐물이 제공되는 것을 특징으로 하는 멀티-패키지 모듈.
  94. 제 83 항에 있어서, 역전된 제 2 패키지가 적층형 다이 패키지인 것을 특징으로 하는 멀티-패키지 모듈.
  95. 제 94 항에 있어서, 적층형 다이 패키지의 인접 적층 다이들이 스페이서에 의해 이격되는 것을 특징으로 하는 멀티-패키지 모듈.
  96. 제 83 항에 있어서, 제 1 패키지 위에 제 2 패키지가 적층되고, 제 1 패키지 위의 플립-칩 다이에 전기적 차폐물이 제공되는 것을 특징으로 하는 멀티-패키지 모듈.
  97. 제 83 항에 있어서, 제 1 패키지 기판은 내장된 접지면을 포함하는 것을 특징으로 하는 멀티-패키지 모듈.
  98. 제 97 항에 있어서, 상기 접지면은 열을 소산시키도록 구성되는 것을 특징으로 하는 멀티-패키지 모듈.
  99. 제 97 항에 있어서, 상기 접지면은 전기적 차폐물로 기능하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 멀티-패키지 모듈.
  100. 제 83 항에 있어서, 제 1 패키지와 역전된 제 2 패키지 중 한개 이상이 적층형-다이 패키지인 것을 특징으로 하는 멀티-패키지 모듈.
  101. 제 83 항에 있어서, 역전된 제 2 패키지가 적층형-다이 패키지인 것을 특징으로 하는 멀티-패키지 모듈.
  102. 제 83 항에 있어서, 열 스프레더를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 멀티-패키지 모듈.
  103. 멀티-패키지 모듈을 제작하는 방법으로서, 상기 방법은,
    - 제 1 패키지 기판을 포함하는 다이-업 플립-칩 제 1 패키지를 제공하는 단계,
    - 다이와 제 2 패키지 기판을 포함하는 제 2 패키지를 제공하는 단계,
    - 제 2 패키지를 역전시켜서 제 1 패키지 위에 역전된 제 2 패키지를 적층하는 단계, 그리고
    - 제 1 패키지 기판과 제 2 패키지 기판을 도선연결(wire bonds)에 의해 연결함으로서 제 1, 2 패키지를 전기적으로 상호연결시키는 단계
    를 포함하는 것을 특징으로하는 멀티-패키지 모듈 제작 방법.
  104. 제 103 항에 있어서, 다이-업 플립-칩 제 1 패키지를 제공하는 단계는 다이-업 플립-칩 제 1 패키지의 언싱귤레이티드 스트립을 제공하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 멀티-패키지 모듈 제작 방법.
  105. 제 103 항에 있어서, 다이-업 플립-칩 제 1 패키지를 제공하는 단계는 성능 및 신뢰성 요건에 대해 다이-업 플립-칩 패키지를 테스트하여 상기 요건에 부합하는 패키지를 상기 제 1 패키지로 선택하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 멀티-패키지 모듈 제작 방법.
  106. 제 103 항에 있어서, 제 2 패키지를 제공하는 단계는 성능 및 신뢰성 요건에 대해 패키지를 테스트하여 상기 요건에 부합하는 패키지를 상기 제 2 패키지로 선택하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 멀티-패키지 모듈 제작 방법.
  107. 제 103 항에 있어서, 제 2 패키지를 제공하는 단계는 LGA 패키지를 제공하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 멀티-패키지 모듈 제작 방법.
  108. 제 103 항에 있어서, 제 2 패키지를 제공하는 단계는 범프 칩 캐리어 패키지를 제공하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 멀티-패키지 모듈 제작 방법.
  109. 제 103 항에 있어서, 제 1 패키지 위에 제 2 패키지를 적층하는 단계는 제 1 패키지 기판의 표면 위에 역전된 제 2 패키지를 고정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 멀티-패키지 모듈 제작 방법.
  110. 제 109 항에 있어서, 제 1 패키지 기판의 표면에 제 2 패키지를 고정하는 단계는, 제 1 패키지 기판의 다이 부착 영역에 접착제를 도포하고 역전된 제 2 패키지를 상기 접촉제와 접촉시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 멀티-패키지 모듈 제작 방법.
  111. 제 110 항에 있어서, 접착제를 도포하는 단계는 경화성 접착제를 도포하는 단계를 포함하고, 상기 접착제를 경화시키는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 멀티-패키지 모듈 제작 방법.
  112. 제 103 항에 있어서, 제 1 기판에 제 2 레벨 상호연결 볼을 부착시키는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 멀티-패키지 모듈 제작 방법.
  113. 제 103 항에 있어서, 제 1 기판 위의 특징부를 몰딩 화합물로 캡슐화하는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 멀티-패키지 모듈 제작 방법.
  114. 제 104 항에 있어서, 완성된 모듈을 스트립으로부터 싱귤레이팅하는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 멀티-패키지 모듈 제작 방법.
  115. 제 103 항에 있어서, 제 1 패키지에 전자기적 차폐물을 제공하는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 멀티-패키지 모듈 제작 방법.
  116. 제 103 항에 있어서, 상기 모듈에 열 스프레더를 제공하는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 멀티-패키지 모듈 제작 방법.
  117. 제 116 항에 있어서, 상기 모듈에 열 스프레더를 제공하는 단계는 드롭-인 몰딩 동작을 실행하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 멀티-패키지 모듈 제작 방법.
  118. 제 116 항에 있어서, 상기 모듈에 열 스프레더를 제공하는 상기 단계는 역전된 제 2 패키지의 상향을 향하는 표면에 평탄한 열 스프레더를 고정시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 멀티-패키지 모듈 제작 방법.
  119. 제 83 항에 따른 멀티-패키지 모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 이동 통신 장치.
  120. 제 83 항에 따른 멀티-패키지 모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 컴퓨터.
  121. 적층된 제 1, 2 패키지들을 포함하는 멀티-패키지 모듈에 있어서, 각각의 상기 패키지는 기판에 부착된 다이를 포함하며, 제 2 패키지는 역전되고, 상기 제 1, 2 기판은 도선 연결(wire bonds)에 의해 상호연결되며, 상기 제 1 패키지는 다이-다운 구조의 플립-칩을 가지는 플립-칩 BGA 패키지를 포함하는 것을 특징으로 하는 멀티-패키지 모듈.
  122. 제 121 항에 있어서, 역전된 상기 제 2 패키지는 도선연결된 LGA 패키지인 것을 특징으로 하는 멀티-패키지 모듈.
  123. 제 122 항에 있어서, 제 2 패키지의 다이와 도선 연결부가 몰딩 물질로 부분적으로 캡슐화되는 것을 특징으로 하는 멀티-패키지 모듈.
  124. 제 122 항에 있어서, 제 2 패키지의 다이와 도선 연결부가 몰딩 물질로 완전히 캡슐화되는 것을 특징으로 하는 멀티-패키지 모듈.
  125. 제 122 항에 있어서, 제 2 패키지 기판이 단일-금속층 기판인 것을 특징으로 하는 멀티-패키지 모듈.
  126. 제 122 항에 있어서, 제 2 패키지 기판이 범프 칩 캐리어형 기판인 것을 특징으로 하는 멀티-패키지 모듈.
  127. 제 121 항에 있어서, 플립-칩 패키지에 전기적 차폐물이 제공되는 것을 특징으로 하는 멀티-패키지 모듈.
  128. 제 127 항에 있어서, 상기 전기적 차페물이 열 스프레더로 기능하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 멀티-패키지 모듈.
  129. 제 121 항에 있어서, 플립-칩 패키지가 RF 다이를 포함하는 것을 특징으로 하는 멀티-패키지 모듈.
  130. 제 127 항에 있어서, 플립-칩 패키지는 RF 다이를 포함하고, 상기 차폐물은 RF 다이와 멀티-패키지 모듈 내 다른 다이 간의 전자기적 간섭을 제한하도록 기능하는 것을 특징으로 하는 멀티-패키지 모듈.
  131. 제 121 항에 있어서, 상기 제 1 패키지에 전기적 차폐물이 제공되는 것을 특징으로 하는 멀티-패키지 모듈.
  132. 제 121 항에 있어서, 역전된 상기 제 2 패키지가 적층형 다이 패키지인 것을 특징으로 하는 멀티-패키지 모듈.
  133. 제 132 항에 있어서, 적층형 다이 패키지의 인접 적층 다이들이 스페이서에 의해 이격되는 것을 특징으로 하는 멀티-패키지 모듈.
  134. 제 121 항에 있어서, 제 1 패키지 위에 역전된 제 2 패키지가 적층되며, 제 1 패키지 위의 플립-칩 다이에 전기적 차폐물이 제공되는 것을 특징으로 하는 멀티-패키지 모듈.
  135. 제 121 항에 있어서, 제 1 패키지 기판은 내장된 접지면을 포함하는 것을 특징으로 하는 멀티-패키지 모듈.
  136. 제 135 항에 있어서, 접지면은 열을 소산시키도록 구성되는 것을 특징으로 하는 멀티-패키지 모듈.
  137. 제 135 항에 있어서, 접지면은 전기적 차폐물로 기능하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 멀티-패키지 모듈.
  138. 제 121 항에 있어서, 제 1, 2 패키지 중 한개 이상이 적층형 다이 패키지임을 특징으로 하는 멀티-패키지 모듈.
  139. 제 121 항에 있어서, 역전된 상기 제 2 패키지가 적층형 다이 패키지임을 특징으로 하는 멀티-패키지 모듈.
  140. 제 121 항에 있어서, 열 스프레더를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 멀티-패키지 모듈.
  141. 멀티-패키지 모듈을 제작하는 방법으로서, 상기 방법은,
    - 제 1 패키지 기판을 포함하는 다이-다운 플립-칩 제 1 패키지를 제공하는 단계,
    - 다이와 제 2 패키지 기판을 포함하는 제 2 패키지를 제공하는 단계,
    - 제 2 패키지를 역전시켜서 제 1 패키지 위에 역전된 제 2 패키지를 적층하는 단계, 그리고
    - 제 1 패키지 기판과 제 2 패키지 기판을 연결하는 도선 연결(wire bonds)에 의해 제 1, 2 패키지를 전기적으로 상호연결하는 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 멀티-패키지 모듈 제작 방법.
  142. 제 141 항에 있어서, 다이-다운 플립-칩 제 1 패키지를 제공하는 단계는 다이-다운 플립-칩 제 1 패키지의 언싱귤레이티드 스트립을 제공하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 멀티-패키지 모듈 제작 방법.
  143. 제 141 항에 있어서, 다이-다운 플립-칩 제 1 패키지를 제공하는 단계는 성능 및 신뢰도 요건에 대해 다이-다운 플립-칩 패키지를 테스트하여 상기 요건에 부합하는 패키지를 상기 제 1 패키지로 선택하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 멀티-패키지 모듈 제작 방법.
  144. 제 141 항에 있어서, 제 2 패키지를 제공하는 단계는 성능 및 신뢰성 요건에 대해 패키지들을 테스트하여 상기 요건에 부합하는 패키지를 상기 제 2 패키지로 선택하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 멀티-패키지 모듈 제작 방법.
  145. 제 141 항에 있어서, 제 2 패키지를 제공하는 단계는 LGA 패키지를 제공하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 멀티-패키지 모듈 제작 방법.
  146. 제 141 항에 있어서, 제 2 패키지를 제공하는 단계는 범프 칩 캐리어 패키지를 제공하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 멀티-패키지 모듈 제작 방법.
  147. 제 141 항에 있어서, 제 1 패키지 위에 역전된 제 2 패키지를 적층하는 단계는 다이-다운 플립-칩 다이의 상부면에 역전된 제 2 패키지를 고정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 멀티-패키지 모듈 제작 방법.
  148. 제 141 항에 있어서, 다이-다운 플립-칩 다이의 상부면에 역전된 제 2 패키지를 고정하는 단계는 다이의 상부면에 접착제를 도포하여 역전된 제 2 패키지를 상기 접착제와 접촉시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 멀티-패키지 모듈 제작 방법.
  149. 제 148 항에 있어서, 접착제를 도포하는 단계는 경화성 접착제를 도포하는 단계를 포함하며, 상기 접착제를 경화시키는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 멀티-패키지 모듈 제작 방법.
  150. 제 141 항에 있어서, 제 1 기판에 제 2 레벨 상호연결 볼을 부착하는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 멀티-패키지 모듈 제작 방법.
  151. 제 141 항에 있어서, 제 1 기판 위의 특징부들을 몰딩 화합물로 캡슐화하는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 멀티-패키지 모듈 제작 방법.
  152. 제 143 항에 있어서, 완성된 모듈을 스트립으로부터 싱귤레이팅하는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로하는 멀티-패키지 모듈 제작 방법.
  153. 제 141 항에 있어서, 제 1 패키지에 전자기적 차폐물을 제공하는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 멀티-패키지 모듈 제작 방법.
  154. 제 141 항에 있어서, 상기 모듈에 열 스프레더를 제공하는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 멀티-패키지 모듈 제작 방법.
  155. 제 154 항에 있어서, 상기 모듈에 열 스프레더를 제공하는 단계는 드롭-인 몰딩 동작을 실행하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 멀티-패키지 모듈 제작 방법.
  156. 제 154 항에 있어서, 상기 모듈에 열 스프레더를 제공하는 단계는 제 2 패키지의 상향을 향하는 표면에 평탄한 열 스프레더를 고정시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 멀티-패키지 모듈 제작 방법.
  157. 제 153 항에 있어서, 제 1 패키지에 전자기적 차폐물을 제공하는 단계는 다이-다운 플립-칩 다이 위에 차폐물을 고정시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 멀티-패키지 모듈 제작 방법.
  158. 제 157 항에 있어서, 제 1 패키지 위에 역전된 제 2 패키지를 적층하는 단계는 상기 차폐물의 상부면에 역전된 제 2 패키지를 고정시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 멀티-패키지 모듈 제작 방법.
  159. 제 158 항에 있어서, 차폐물의 상부면 위에 역전된 제 2 패키지를 고정시키는 단계는 차폐물 상부면에 접착제를 도포하여 제 2 패키지를 상기 접착제와 접촉시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 멀티-패키지 모듈 제작 방법.
  160. 제 159 항에 있어서, 접착제를 도포하는 단계는 경화성 접착제를 도포하는 단계를 포함하고, 접착제를 경화시키는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 멀티-패키지 모듈 제작 방법.
  161. 제 121 항에 따른 멀티-패키지 모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 이동 통신 장치.
  162. 제 121 항에 따른 멀티-패키지 모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 컴퓨터.
  163. 적층된 하부 및 상부 패키지들을 포함하는 멀티-패키지 모듈로서, 각각의 상기 패키지는 기판에 부착되는 다이를 포함하며, 제 2 패키지는 역전되고, 상부 및 하부 기판들은 도선 연결(wire bonds)에 의해 상호연결되며, 한개 이상의 상기 패키지는 적층된 다이 패키지를 포함하는 것을 특징으로하는 멀티-패키지 모듈.
  164. 제 163 항에 있어서, 하부 패키지가 적층형 다이 패키지를 포함하는 것을 특징으로 하는 멀티-패키지 모듈.
  165. 제 163 항에 있어서, 하부 패키지와 상부 패키지 각각은 적층형 다이 패키지를 포함하는 것을 특징으로 하는 멀티-패키지 모듈.
  166. 제 163 항에 있어서, 상부 패키지는 적층형 다이 패키지를 포함하는 것을 특징으로 하는 멀티-패키지 모듈.
  167. 제 163 항에 있어서, 적층형 다이 패키지의 인접 적층 다이들이 스페이서에 의해 이격되는 것을 특징으로 하는 멀티-패키지 모듈.
  168. 제 163 항에 있어서, 제 2 패키지 위에 열 스프레더를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 멀티-패키지 모듈.
  169. 제 163 항에 있어서, 역전된 제 2 패키지 위에 적층된 추가적인 패키지를 포함하는 것을 특징으로 하는 멀티-패키지 모듈.
  170. 제 169 항에 있어서, 상기 추가적인 패키지가 LGA 패키지인 것을 특징으로 하는 멀티-패키지 모듈.
  171. 제 169 항에 있어서, 상기 추가적인 패키지가 역전된 LGA 패키지인 것을 특징으로 하는 멀티-패키지 모듈.
  172. 제 169 항에 있어서, 상기 추가적인 패키지가 BGA 패키지인 것을 특징으로 하는 멀티-패키지 모듈.
  173. 제 169 항에 있어서, 상기 추가적인 패키지가 플립-칩 패키지인 것을 특징으로 하는 멀티-패키지 모듈.
  174. 멀티-패키지 모듈 제작 방법으로서, 상기 방법은,
    - 적층형 다이 제 1 패키지를 제공하는 단계,
    - 제 2 패키지를 제공하는 단계,
    - 제 2 패키지를 역전시켜서 제 1 패키지 위에 역전된 제 2 패키지를 적층하는 단계, 그리고
    - 도선 연결(wire bonds)에 의해 제 1 패키지와 제 2 패키지 사이에 전기적 상호연결을 형성하는 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 멀티-패키지 모듈 제작 방법.
  175. 제 174 항에 있어서, 적층형 다이 제 1 패키지를 제공하는 단계는 성능 및 신뢰성 요건에 대해 적층형 다이 패키지들을 테스트하여 상기 요건에 부합하는 패키지를 상기 제 1 패키지로 식별하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 멀티-패키지 모듈 제작 방법.
  176. 제 174 항에 있어서, 제 2 패키지를 제공하는 단계는 성능 및 신뢰성 요건에 대해 패키지들을 테스트하여 상기 요건에 부합하는 패키지를 상기 제 2 패키지로 식별하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 멀티-패키지 모듈 제작 방법.
  177. 제 174 항에 있어서, 적층형 다이 제 1 패키지를 제공하는 단계는 적층형 다이 패키지들의 언싱귤레이티드 스트립을 제공하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 멀티-패키지 모듈 제작 방법.
  178. 제 174 항에 있어서, 적층형 다이 제 1 패키지를 제공하는 단계는 제 1 패키지 기판에 고정된 제 1 다이, 제 1 다이에 고정된 제 2 다이, 그리고 상기 제 1,2 다이 및 상기 기판 사이의 도선 연결에 의한 상호연결부를 포함하는 패키지를 제공하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 멀티-패키지 모듈 제작 방법.
  179. 제 178 항에 있어서, 적층형 다이 제 1 패키지를 제공하는 단계는 상기 제 1, 2 다이 사이에 삽입되는 스페이서를 추가로 포함하는 패키지를 제공하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 멀티-패키지 모듈 제작 방법.
  180. 제 174 항에 있어서, 열 스프레더를 제공하는 단계를 추가로 포함하는 것을특징으로 하는 멀티-패키지 모듈 제작 방법.
  181. 제 174 항에 있어서, 제 1 패키지 기판에 제 2 레벨 상호연결 볼을 부착하는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 멀티-패키지 모듈 제작 방법.
  182. 제 174 항에 있어서, 모듈의 적층형 패키지들을 몰딩 화합물로 캡슐화하는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 멀티-패키지 모듈 제작 방법.
  183. 제 163 항에 따른 멀티-패키지 모듈을 포함하는 것을 특징으로하는 이동형 장치(mobile device).
  184. 제 163 항에 따른 멀티-패키지 모듈을 포함하는 것을 특징으로하는 컴퓨터.
  185. 적층된 하부 및 상부 패키지들을 포함하는 멀티-패키지 모듈로서, 각각의 상기 패키지는 기판에 부착되는 다이를 포함하며, 제 2 패키지는 역전되고, 상부 및 하부 기판들은 도선 연결(wire bonds)에 의해 상호연결되며, 역전된 상기 제 2 패키지는 범프 칩 캐리어 패키지를 포함하는 것을 특징으로하는 멀티-패키지 모듈.
  186. 제 185 항에 있어서, 하부 패키지가 BGA 패키지를 포함하는 것을 특징으로 하는 멀티-패키지 모듈.
  187. 제 185 항에 있어서, 하부 패키지는 다이-다운 플립-칩 패키지를 포함하는 것을 특징으로 하는 멀티-패키지 모듈.
  188. 제 185 항에 있어서, 하부 패키지는 다이-업 플립-칩 패키지를 포함하는 것을 특징으로 하는 멀티-패키지 모듈.
  189. 제 185 항에 있어서, 상부 패키지는 범프 칩 캐리어 패키지에 적층되는 추가적인 다이를 포함하는 것을 특징으로 하는 멀티-패키지 모듈.
  190. 제 185 항에 있어서, 상기 상부 패키지는 적층형 다이 패키지를 포함하는 것을 특징으로 하는 멀티-패키지 모듈.
  191. 제 189 항에 있어서, 적층된 다이 패키지의 인접 적층 다이들이 스페이서에 의해 이격되는 것을 특징으로 하는 멀티-패키지 모듈.
  192. 제 185 항에 있어서, 제 2 패키지 위에 열 스프레더를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 멀티-패키지 모듈.
  193. 멀티-패키지 모듈 제작 방법으로서, 상기 방법은,
    - 적층형 다이 제 1 패키지를 제공하는 단계,
    - 범프 칩 캐리어 제 2 패키지를 제공하는 단계,
    - 제 2 패키지를 역전시켜서 제 1 패키지 위에 역전된 제 2 패키지를 적층하는 단계, 그리고
    - 도선 연결(wire bonds)에 의해 제 1 패키지와 제 2 패키지 사이에 전기적 상호연결을 형성하는 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 멀티-패키지 모듈 제작 방법.
  194. 제 193 항에 있어서, 적층형 다이 제 1 패키지를 제공하는 단계는 성능 및 신뢰성 요건에 대해 적층형 다이 패키지들을 테스트하여 상기 요건에 부합하는 패키지를 상기 제 1 패키지로 식별하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 멀티-패키지 모듈 제작 방법.
  195. 제 193 항에 있어서, 제 2 패키지를 제공하는 단계는 성능 및 신뢰성 요건에 대해 패키지들을 테스트하여 상기 요건에 부합하는 패키지를 상기 제 2 패키지로 식별하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 멀티-패키지 모듈 제작 방법.
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  199. 제 185 항에 따른 멀티-패키지 모듈을 포함하는 것을 특징으로하는 이동형 장치(mobile device).
  200. 제 185 항에 따른 멀티-패키지 모듈을 포함하는 것을 특징으로하는 컴퓨터.
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