TW201145176A - System and method to embed a wireless communication device into semiconductor packages - Google Patents

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Chang-Ming Lin
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Description

201145176 六、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於無線通訊裝置，且明確地說，本發明係關 於嵌入於半導體封裝中之無線通訊裝置。 相關申請案的交叉參考 本申請案主張2010年1月14曰申請的美國臨時專利申請 案第61/295，159號及2010年3月23日申請的美國臨時專利申 請案第61/31 6,822號之權利，該等申請案以全文引用之方 式併入本文中》 本申請案與其同一發明人在2010年7月21曰申請的題為 「System and Method To Track And Authenticate
Semiconductor Chips, Multi-Chip Package Modules, And Their Derivative System Products」的同在申請中且共同讓 渡的美國專利申請案第12/841,021號有關，該申請案以全 文引用之方式併入本文中。 本申請案與同時申請且共同讓渡的題為「Wireless Communication Device for Remote Authenticity Verification of Semiconductor Chips, Multi-Chip Modules and Derivative Products」的美國專利申請案第12/977,042號 (代理人案號RFM-P011 -1D)、題為「System and Method To Embed A Wireless Communication Device Into Semiconductor Packages」的美國專利申請案第12/977,049號（代理人案號 RFM-P011-3D)，及題為「System and Method To Embed A Wireless Communication Device Into Semiconductor Packages, 153478.doc 201145176 including Chip-Scale Packages and 3D Semiconductor Packages」的美國專利申請案第12/977,〇5〇號（代理人案號 RFM-P011-4D)有關，所有該等申請案具有同一發明人， 該等申請案以全文引用之方式併入本文中。 【先前技術】 消費型電子產品可使用用以儲存產品識別碼或其他產品 資5fl之電子追蹤裝置或電子標籤來加標籤以允許在製造 製程中或在供應及經銷鏈中追蹤該產品。當電子標籤在通 訊範圍内時’電子讀取器（通訊器）以電子方式讀取該等標 籤。 射頻識別（RFID)技術為一種電子追縱技#，其通常用以 追縱產。α及其移動。RFID標籤包含無線收發器裝置及天線 以使得當將讀取器帶至標籤之通訊範圍内時，能夠在rfid 標籤與RFID讀取器之間進行射頻（RF)通訊。RFID收發器 裝置包含用於料識別碼或產品資訊之儲存元件及用以 妾收傳入n產生回應信號且傳輸回應信號之電路。 當將RFID標籤黏附至電子產品時，刪標籤通常容易 受到篡改。舉例而言’若僅將RFID標籤置放於電子產品之 底盤上或甚至置放於雷不# σ > 直裒於電子產σσ之内部印刷電路板上，則可 移除RFID標籤以阻止對該產品之追蹤。 、 【發明内容】 用於追蹤識別碼或識別資 根據本發明之一實施例， 訊之無線標藏包含··可撓性薄膜基板；天 ： 於該可換㈣膜基板上；及㈣元件，其包切歧= J53478.doc 201145176 多個積體電路晶片上之無線收發器及記憶體電路。該一或 多個積體電路晶片御寸至該可撓性基板且電連接至該天線 結構，且該記憶體電路上至少儲存有識別碼或識別資Y。 該無線收發器與該天線結構聯合操作，以使得能夠經由無 線通訊來存取儲存於該記憶體電路中之該資訊。 根據本發明之另-態樣’描述用於將無線钱嵌入各種 類型之半導體封裝中之方法。 在一實施例中，一種用於為半導體封裝（其中該半導體 封裝容納一或多個積體電路）提供識別碼追蹤及鑑認之方 法包含：提供無線標籤；將該無線標籤黏附至容納在該半 導體封裝中之第-積體電路之暴露頂部表面；及藉由將該 無線標籤及該一或多個積體電路封入該半導體封裝中來完 成該半導體封裝。該無線標籤包含無線元件，該無線元件 包含形成於一或多個積體電路上之無線收發器及記憶體電 路。该無線元件黏附至上面形成有天線之可撓性基板，且 該無線元件電連接至該天線。該記憶體電路上至少儲存有 識別碼或識別資訊。在操作中，該無線收發器與天線結構 聯合操作，以使得能夠經由無線通訊來存取儲存在該記憶 體電路中之該資訊。 【實施方式】 根據本發明之一態樣’一種無線通訊裝置包含無線收發 器、記憶體及天線’該無線收發器、記憶體及天線全部形 成於可撓性薄膜基板上’將該無線通訊裝置插入於微電子 裝置之封裝材料中以實施對微電子裝置及/或併有此微電 153478.doc 201145176 子裝置之衍生電子系統之追蹤及鑑認功能。在一些實施例 中，該無線通訊裝置儲存微電子裝置及/或併有該微電子 裝置之衍生系統產品之識別碼或其他識別資訊。以此方 式，同一無線通訊裝置可用以追蹤及鑑認微電子裝置以及 併有該微電子裝置之衍生系統產品。更具體而言，當無線 通汛裝置進入無線讀取器之通訊範圍内時，該讀取器可存 取儲存於無線通訊裝置之記憶體中的資訊。舉例而言，可 存取儲存於記憶體中之資訊以便讀出或更改所儲存之資 訊。 本發明之無線通訊裝置可容易地經調適以在多種半導體 封裝通3L中使用，以允許以低成本及簡單之製造步驟來實 ^追蹤及鑑認魏。此外，藉由將無線通喊置嵌入至微 電子裝置之封裝中，保護了無線通訊裝置免於被更換篡 改，從而進一步確保微電子裝置及/或其衍生系統產品之 真確性。 在本發明之實施例中，微電子裝置包含含有單個積體電 路明片或多個積體電路晶片之半導體封裝。該半導體封裝 可由^種材料形成’包含«、陶£及其他半導體封裝材 料。容納兩個或兩個以上積體電路(晶片)之半導體封裝有 時稱為多晶片封裝(MCP)或MCP模組或者多晶片模組 (MCM) °纟中可嵌人本發明之無線通訊裝置之半導體封裝 的實例包含塑膠球㈣列（PBGA)封裝、陶究球拇陣列 ()封冑帛盤栅格陣列（LGA)封裝、塑膠方型扁平封 裝（PQFP)低構形方型扁平封裝（LQFP)及其他半導體封 153478.doc 201145176 裝。在本描述中，術語「丰 ,t .. s B . 导體封裝」才曰代单晶片封裝或 多晶片封裝（MCP)兩者。 無線通訊裝置 在本發明之實施例中’亦稱為「無線標籤」之無線通訊 裝置預先形成或製造為用於嵌入至半導體封裝中之獨立元 件。 圖1⑷及目1(b)為根據本發明之一實施例之無線通訊裝 置（「無線標籤」）的橫截面圖及透視圖。參看圖1⑷及圖 1 (b)無線‘藏10包含無線收發器及記憶冑，統稱為無線 7C件12之該無線收發器及記憶體形成為單個積體電路晶 片。在本描述中，無線元件指代無線收發器電路與記憶體 電路之組合，且可形成為一或多個積體電路晶片，如下文 將更詳細描述。無線元件12及金屬天線結構14形成於可撓 性薄膜基板16(「可撓性基板」）上。在本實施例中，無線 元件1 2為附接至天線結構丨4之覆晶^在一實施例中，無線 天線12係使用經回熔之焊料凸塊黏附至天線結構。 在一些實施例中，可撓性基板16由聚合物膜形成。此聚 合物膜之實例包含（但不限於）聚對苯二甲酸乙二酯（Ϊ>ΕΤ)、 卡普頓（Kapton)、聚醯亞胺或美拉（myiar)可撓性聚合物 在一些實施例中，金屬天線結構14係使用單層金屬膜來 形成’或使用具有作為隔離物之夾層介電膜及用以橋接不 同金屬層之互連通孔的多層金屬結構來形成。金屬膜及介 電膜可使用濺鍍沈積、蒸發塗佈、電鍍、層壓或印刷或者 153478.doc 201145176 其他沈積方法來形成。在一實施例中，藉由將金屬膜沈積 至由光阻材料（或等效材料）預先形成之圖案中來形成天線 結構。在另一實施例中，藉由在基板上沈積金屬層且使用 光阻村料圖案化或遮蔽該金屬層來形成天線結構。接著可 使用钮刻技術來處理經遮蔽之金屬層，該等蝕刻技術包含 濕式金屬姓刻或乾式金屬钱刻或兩者之組合。在一些實施 例中’在金屬天線結構14上形成鈍化介電層18以保護如此 製造之天線結構。然而，鈍化介電層18為可選的，且在本 發明之其他實施例中可省略。上述金屬天線製造方法僅為 說明性的，且不意欲為限制性的。可使用其他製造方法形 成金屬天線。 在本實施例中，藉助於如圖1(a)及圖1(b)所示之覆晶附 接將無線標籤10之無線元件12黏附至金屬天線結構14之接 觸墊。可使用多種技術來完成覆晶附接，包含各向異性導 電黏著劑（ACA)'㈣墨水、導電f、金凸塊、焊料石塊 或由低熔點金屬或合金形成之其他凸塊。在一些實施例 中，可塗覆底層填充物及/或滴膠封裝材料以進一步增強 無線元件與天線接觸墊之間的導電接點之機械接合^整 性。在其他實施例中，可使用用於將無線元件12黏附至天 線結構14之其他方法。覆晶附接之使用僅為說明性的，且 不意欲為限制性的。 如此形成後，獨立之無線標籤10可被嵌入至半導體封裝 中以實現追蹤及鑑認功能。可將預先形成之無線標籤插2 至塑膠半導體封裝之塑膠模製材料中或插入至用蓋密封之 153478.doc 201145176 半導體封裝之封裝腔中。為了將無線標籤併入至半導體封 裝中，無線標籤通常不大於且不厚於半導體封裝之尺寸。 在上述實施例中，單個積體電路（無線元件12)上容納無 線收發器及記憶體兩者。在其他實施例中，無線收發器及 a己憶體電路可形成為兩個或兩個以上積體電路（晶片），所 有該等積體電路在基板上互連以形成無線標籤。無線標籤 之無線收發器與記憶體之確切整合程度對於本發明之實踐 而言並不關鍵。在本描述中，術語「無線元件」指代形成 於一或多個積體電路（亦即，一或多個晶片）中之無線收發 器電路及記憶體電路之組合。 圖11 (a)及圖11 (b)為根據本發明之一實施例之使用組態 為兩個積體電路晶片之無線元件來實施的無線標籤之俯視 圖及橫截面圖》參看圖11(a)及圖u(b)，無線標籤2〇〇包含 形成為兩個積體電路晶片之無線元件212，及形成於可撓 性薄膜基板216(「可撓性基板」）上之金屬天線結構214。 在本實施例中，無線元件212包含無線收發器積體電路211 及s己憶體積體電路215。無線收發器IC 211及記憶體1(： 215 藉由形成於可撓性基板216上之金屬互連件213而互連。在 一些實施例中，金屬互連件213及金屬天線214可使用相同 金屬沈積方法來形成，包含蒸發塗佈方法、濺鍍沈積方 法、電解沈積方法、電化學沈積方法或藉由薄金屬箔層 壓。在本實施例中，無線收發器1C 211藉由覆晶附接至天 線結構214，且記憶體1(： 215靠覆晶附接至金屬互連件 213 ’如圖11 (b)之橫截面中所示。此外，在本實施例中， 153478.doc • 10- 201145176 使用痒料凸塊218來實現覆晶附接。在其他實施例令，可 使用各向異性導電霉占著劑（ACA)來實現覆晶附接。在一些 實施例中，可使用底部填充物材料來緊固谭料凸塊接點: 底部填充物材料可為聚合物材料、具有無機填充物之聚合 複合物或環氧樹脂中之一者。 此外’在上述實施例中，形成無線元件之積體電路靠覆 晶附接至可撓性基板。在其他實施财，無線元件之積體 電路可藉由其他接合及電連接技術（包含線接合）連接至可 ，性基板、天線及金屬互連件（若存在）。在一些實施例 ，使用晶粒附接將無線元件之積體電路附接至基板，且 ，著=積體電路線接合至天線及金屬互連件（若存在）。在 二只施例中’可塗覆滴膠封裝材料或合適之聚合物(諸 如環氧樹脂或聚矽氧）來保護線接合。 在本發明之實施例中，無線通訊裝置至少將微電子裝置 之識別碼或識別資訊儲存於無線標藏之無線元件的記憶體 在其他貫;例中’無線通訊裝置至少將併有微電子裝 置之竹生系統產。0的識別碼或識別資訊健存於無線標藏之 無線元件的記憶體中。在本描述中，微電子裝置之「識別 辱」或別貝戒」包含微電子裝置之識別號、零件號、 型號、型號名稱、商標名稱' 製造商、標誌、設計及生產 及/或經銷歷史。此外，識別碼或識別資訊可包含用以回 應於來自無線項取器或其他系統之詢問而產生識別碼代碼 之軟體代碼或演算法。在本發明之實施例中，識別資訊之 資料格式包含隨機或序列數字編號或字元、標諸標記、圖 153478.doc 201145176 形符號、2D圖形碼或此等格式之任何多元排列。亦可使用 當前已知或有待開發之其他編碼或演算法方法。在替代實 施例中，藉由使用加密或軟體密鑰或者目前已知或有待開 發之其他可行安全保護方法來保護儲存於無線元件中之罅 別碼或識別資訊。 又，在本實施例中，無線通訊裝置能夠使用當前已知或 有待開發之無線通訊技術中之一或多者來進行無線通訊。 舉例而言，在一實施例中，無線通訊裝置藉由射頻（rf)通 訊（諸如基於RFID(射頻識別）技術）或無線區域網路通訊技 術（諸如Wi-Fi技術）來實施無線通訊。在另一實施例中，無 線通訊裝置使用藍芽無線電技術。藍芽無線電技術為用於 資料及語音之短程無線通訊之開放規範，其在24千兆赫 (GHz)下之未授權之工業、科學、醫療（ISM)頻帶中操作。 總資料速率可為1兆位元/秒（Mb/s)。在又一實施例中無 線通訊裝置使用紫蜂（ZigBee)通訊技術。紫蜂為利用低^ 本、低功率、無線網狀網路連接協定之無線控制技術，其 在控制及監視應用中尤其有用。在又一實施例中，無線通 訊裝置使用WiMAX通訊。 將無線標藏被入半導體封裝中之方法 根據本發明之另一態樣，描述用於將無線標籤嵌入至各 種類型之半導體封裝令之方法。圖2說明根據本發明之實 施例之可用以將無線標籤嵌入至半導體封裝中之不同嵌入 方法。參看圖2，首先提供預先形成之無線標籤。該無線 軚籤包含全部形成於基板上之無線收發器、記憶體及天 153478.doc 201145176 線統稱為&線元件」之無線收發器及記憶體可形成於 一或多個積體電路上。 在一些實施例中，無線標籤形成於可撓性基板上，且如 上文參看圖1⑷及圖1(b)以及圖！ ！⑷及圖j 1(b)所描述而建 f °在其他實施例中，除了在薄剛性基板上形成無線收發 盗、吕己憶體及天線以外’可以與上文所述相同之方式來構 造無線標籤。舉例而言’該薄剛性基板可由包含玻璃或陶 t*之氧化㈣料形成。該薄剛性基板亦可使用諸如且有玻 璃纖維之刚之複合材料形成。在一些實施例中，該薄剛 性基板具有小w密耳（mil)至若干密耳（m叫之厚度。 在如此提供無線標籤之情況下，接著可取決於封裝類型 及其他要求而使用各種嵌入方法中之一者將無線標籤嵌入 至半導體封裝中。 貫施例中，將無線標籤黏附至容納於半導體封裝中 之積體電路（「1C晶片」）之頂部表面（方法21)。該半導體 封裝可為囊封1C晶片之塑膠封裝或將IC晶片容納於封裝腔 中之陶瓷封裝。 在另-實施例中’將無線標籤嵌人塑膠半導體封裝之塑 膠模製化合物中（方法22)。 在又貫施例中，將無線標藏丧入用以填充用蓋密封之 半導體封裝之封裝腔的填充物絕緣體材料中(方法23)。 曰在另-實施例中，半導體封裝為包含多層互連基板之多 曰曰片封裝（MCP)。因此’將無線標籤黏附至封裝之多 層互連基板（方法24)。 153478.doc -13· 201145176 在另一實施例巾’將無線標藏黏附至用蓋密封之半導體 封裝之封震蓋的内側（方法2 5)。 在 f施例中將無線標藏黏附且囊封至晶片尺度封 裝（CSP)上（方法26)。 在另實施例中，將無線標籤黏附至穿矽通孔（TSV)三 維（3D)半導體封裝（方法27)。 下文將更β羊細地描述圖2所示之嵌入方法。雖然圖2說明 各種嵌入方法，但圖2僅為說明性的’且不意欲為限制性 的。用於各種封裝類型之其他嵌人方法係可能的。 將無線標籤黏附至1(：晶片之頂部表面 在本發明之實施例中，藉由黏附至容納於半導體封裝中 之積體電路晶片（IC晶片）的暴露頂部表面來將無線標藏嵌 入半導體封裝中。無線標籤完全封入且含於半導體封裝之 封裝材料内。在此等實施例中，形成於可換性基板上之無 線標藏係較佳的。 ()及圖3(b)說明根據本發明之實施例之將無線標籤 甘入入至用塑膠囊封之半導體封裝中的兩種方法。更具體而 言：可以兩個定向中之一者將無線標籤黏附至ic晶片表 …、線元件向上（圖3(a))或無線元件向下（圖3(b))。首 先如圖3(a)所不，在容納1(：晶片32之用塑膠囊封之半導 曰、ΐ裝〇中以無線元件向上定向將無線標籤丨0黏附至IC :曰片32:暴露頂部表面。亦即，無線標蕺1〇之無線元件12 背=ICB曰片32，且藉由可撓性基板16將無線標籤黏附至 ICB曰片32。其次’如圖3(b)所示’以無線元件向下定向將 153478.doc 201145176 無線標籤10黏附至ic晶片32之暴露頂部表面。亦即，i 標籤10之無線元件面朝IC晶片32， …、線 稚田熬線7L件1 2將 無線標蕺10黏附至1C晶片32。對於黏附定向中之任一者， 半導體封裝30之線接合34在無線標籤黏附之前皆應電絕緣 及/或機械緊固。在將無線標籤黏附至1(：晶片Μ之後 藉由使用諸如環氧樹脂或適當塑膠之囊封㈣囊㈣裝^ 構來完成半導體封裝3〇。以此方式，無線標藏1〇與^晶片° 32-起囊封於囊㈣材料36卜圖4⑷及圖4(b)說明:據 本發明之實施例之將無線標籤嵌入至用蓋密封之半導體封 裝中的兩種方法。在圖4⑷及圖4(b)所示之實施例中，扣 晶片42容納於用蓋密封之半導體封裝仂之封裝腔中，且藉 由覆晶附接而黏附至封裝焊接墊。因此，IC晶片U之面向 封裝蓋47之表面「頂部表面」現為IC晶片之背側。在一些 情況下，半導體封裝40可使用底部填充物材㈣，該底部 填充物材料43塗覆於IC晶片42之焊料接點或凸塊接點與封 裝焊接墊之間。底部填充物材料43之使用為可選的。 對於覆晶附接之半導體封裝4G，可以無線元件向上定向 將無線«_附至IC晶片42之背侧’其中無線標藏⑺之 可撓性基板黏附至IC晶片42之背側，如圖4(a)所示。或 者，可以無線元件向下定向將無線標籤1〇黏附至ic晶片竹 之彦側，其中無線標籤丨〇之無線元件黏附至IC晶片之背 側’如圖4(b)所示。 在一些實施例中，在將無線標籤黏附至1(：晶片42之背側 之後’可在蓋密封製程之前用保護層45囊封無線標藏1〇。 153478.doc •15· 201145176 保邊層45可選自滴膠封裝材料、熱界面材料2(tim2)、環 氧樹脂及聚矽氧囊封劑材料中之_者。在本發明之實施例 中’封裝蓋47可為塑膠蓋、陶竞蓋、金屬蓋、玻璃蓋或其 他類型之封裝蓋。 在本發明之實施例中’使用環氧樹脂黏合或其他等效黏 合材料將無線標籤黏附至IC晶片。在一些實施例中，可使 用諸如基於環氧樹脂之黏著劑、基於聚亞胺之黏著劑、 基於聚矽氧之黏著劑或滴膠封裝材料之非導電聚合物黏著 劑將無線標籤黏附至1C晶片。 在上述貫施例中’半導體封裝3〇、4〇展示為僅容納單個 1C晶片。在其他實施例中，亦可將嵌人方法應用於容納兩 個或兩個以上積體電路之半導體封裝，諸如多晶片封裝 (MCP)。在該情況下’可將無線標籤黏附至多晶片封装之 選定1C晶片的頂部表面^該選定IC晶片可藉由線接合或藉 由覆晶附接而電連接至封裝引線框。此外，可使用無線元 件向上或無線元件向下定向將無線標籤黏附至選定晶片 之頂部表面。 此外，在上述實施例中，將用蓋密封之半導體封裝4〇额 明為具有附接有覆晶之積體電路。在其他實施例中，可以 類似於囊封封裝30之方式，在積體電路面向上之情況下且 使用接合線作為至封裝引線框之互連件來形成用蓋密封之 半導體封裝。在該情況τ，可使用無線元件向上或無線元 件向下定向將無線標籤黏附至選定IC晶片之頂部表面。此 外，對於黏㈣向中之任—纟，半導體封裝之線接 153478.doc -16 - 201145176 線標籤黏附之前皆應電絕緣及/或機械緊固。 在-些實施例中，用蓋密封之半導體封裝之線接合塗佈 有保護聚合物以確保與無線標籤之電絕緣。在—實施例 中線接σ塗佈有選自環氧樹脂、聚醯亞胺.、聚矽氧及滴 膠封裝材料之材料。 將無線標籤嵌入模製化合物令 在本毛月之貫細例中，將預先形成之無線標籤嵌入經囊 封半導體封裝之模製化合物中。以此方式，無線標籤完全 封入且含於半導體封裝之囊封劑材料之内。在此等實施例 中可使用$成於可撓性基板或薄剛性基板上之無線標 籤。 圖5⑷及圖5(b)說明根據本發明之實施例之將無線標藏 嵌入至經囊封半導體封裝之囊封材料中的兩種方法。更具 體而言’可以兩個定向中之一者將無線標籤嵌入半導體封 裝之囊封劑中：無線元件向上（圖5(a))或無線元件向下（圖 5(b))。參看圖5(a)及圖5(b) ’經囊封半導體封裝％容納 晶片52。在一實施例中，使用塑膠囊封劑％來囊封半導體 封裝50’塑膠囊封劑56亦稱為使用模製製程形成之塑膠模 务:化合物。在-實施例中，在模製製程完成之前將無線標 籤10插入至半導體封裝中。舉例而言，可進行模製製程直 至模製化合物之第一部分56a形成為止’接著將無線標籤 10置放於該第一部分56a上’且模製製程繼續以完成模製 化合物之最終部分56be可在無線元件面向上（圖5⑷)之情 況下或在無線元件面向下（圖5(b))之情況下插入無線標籤 153478.doc •17· 201145176 10以此方式，無線標籤10完全隱藏地併入至半導體封梦 财:且自封裝之外部完全不可見。在—實施例 線標織ίο置放在模製化合物之第一部分56a上，且使用黏 著劑黏附至该第一部分56a。以此方式，以機械方式將無 線‘籤10緊固至模製化合物，之後模製製程繼續。 在上述實施例中，將半導體封裝50展示為僅容納單個IC 晶片。在其他實施例中’該嵌入方法亦可應用於容納兩個 或兩個以上積體電路之半導體封裝，例如多晶片封裝 (MCP)。在此情況下’以與圖5⑷及圖5㈨所示相同之方式 將無線標籤嵌入用於囊封MCp之模製化合物中。此外，可 使用無線元件向上或無線元件向下定向來嵌入無線標籤。 將無線標籤嵌入填充物絕緣體材料中 在本發明之實施{列中，冑預先形成之無線標籤嵌入用蓋 密封之半導體封裝之填充物絕緣體材料中。以此方式，無 線標籤被完全封入且含於半導體封裝之填充物材料内。在 此等實施例令，可使用形成於可撓性基板或薄剛性基板上 之無線標籤。 圖6(a)及圖6(b)說明根據本發明之實施例之將無線標籤 嵌入至用蓋密封之半導體封裝之填充物絕緣體材料中的兩 種方法。更具體而言，可以兩個定向中之一者將無線標籤 嵌入半導體封裝之填充物絕緣體材料中：無線元件向上 (圓6(a))或無線元件向下（圖6(b))。參看圖6(a)及圖6(b)， 用蓋密封之半導體封裝60使用覆晶附接將IC晶片62容納在 封裝腔中。在一實施例中，用填充物絕緣體材料66填充半 153478.doc -18· 201145176 導體封裝60之腔。在一些實施例中，填充物絕緣體材料66 為選自滴膠封裝材料、熱界面材料2(TIM2)、聚矽氧凝膠 或其他合適囊封劑之材料。 在一實施例中，在腔填充製程完成之前，將無線標籤1〇 插入至半導體封裝中。舉例而言，可進行腔填充製程，直 至封裝腔中形成填充物材料之第一部分66a為止，接著將 無線標籤10置放在填充物材料之第一部分上，再繼續腔填 充製程以完成填充物材料之最終部分66b。可在無線元件 面向上（圖6(a))或無線元件面向下（圖6(b))之情況下插入無 線標籤10。以此方式，將無線標籤1〇完全封閉地併入半導 體封裝6G中。在—些實施例中，封裝腔可不完全以填充物 材料填充。在一實施例中’將無線標籤10置放於填充物材 料之第一部分66a上’且使用黏著劑黏附至該第一部分 66a。以此方式，以機械方式將無線標籤丨〇緊固至填充物 材料’之後填充製程繼續。 將無線標籤黏附在MCP基板上 在本發明之實施例中，藉由將無線標籤黏附至MCP基座 來將無線標籤嵌入容納兩個或兩個以上1(：晶片之多晶片封 裝（MCP)中。 日日 ' 在本描述中，「多晶片封裝」&「⑽」指代一種封裝 其含有容納於半導體封裝（最經常為標準單晶片封 裝）中之兩個或兩個以上積體電路（IC)晶片或晶粒，使得 曰看似好像该MCP之所有IC晶片均經整合且封裝為單個 晶粒。為了更詳細地描述Mcp，在—些Mcp封裝中，^曰 153478.doc -19- 201145176 片藉由形成於基板上的ic晶片之間之互連件電連接至多層 互連基板。多層互連基板可形成為層壓體（諸如印刷電路 板）’或使用陶瓷或矽或玻璃來形成。IC晶片可藉由線接 合或藉由覆晶接合或焊料凸塊或金凸塊或至多層互連基板 上之預先形成的接合墊之導電黏著劑接合而連接至多層互 連基板。在其他情況下，用藉由線接合及互連件形成之晶 粒間連接將1C晶片附接至晶粒腳座。可藉由用於個別冗晶 片之單獨晶粒墊將1C晶片附接至單個晶粒腳座或附接至 「拼合墊」晶粒腳座。在本描述中，晶粒腳座及上面附接 1C晶片之多層互連基板統稱為「Mcp基座」。 MCP可由囊封劑保護或未被囊封。當被囊封時，囊封劑 可為聚合物模製化合物或等效聚合物。MCP可使用陶瓷封 裝體、塑膠封裝體或金屬封裝體來形成。在本描述中， 「MCP」封裝體指在其中可形成MCp基座、與互連件相關 聯之引線框或接合墊及外部引線（球體或引腳）之外殼。 當MCP基座為多層互連基板時，晶粒電連接至形成於 MCP基座中之金屬互連件，該等金屬互連件實現高密度晶 粒至晶粒佈線》1C晶片可藉由線接合或藉由覆晶接合或焊 料凸塊或金凸塊或至MCP基座上預先形成的接合墊之導電 黏著劑接合而電連接至MCP基座。在一些情況下，對於極 為簡單之MCP組態，可使用接合線而不使用多層互連基板 在MCP封裝體内實施晶粒至晶粒佈線，而高密度晶粒至晶 粒佈線直接建立於MCP封裝體内。 MCP如同所有晶片均整合至單個晶粒中且如此般封裝操 I53478.doc •20- 201145176 作’此係因為相同形狀因數及佔據面積得以保持以促進後 續之板組裝操作。MCP亦可併有鈍化組件之使用。MCP之 完成形式常被稱為「MCP或MCM模組」，且可呈多種封裝 形式’諸如塑膠方型扁平封裝（pQFp)或塑膠球柵陣列 (BGA)多晶片封裝，或陶瓷BGA封裝或板上晶片（C0B)多 晶片封裝或者其他適當之半導體封裝形式。在本描述中， MCP」或「Mcp模組」或「MCM模組」指代容納基 座且包含形成於其上之兩個或兩個以上積冑電路晶片之經 囊封或未囊封1C封裝，纟中該等積體電路晶#可電互連或 可不電互連。 圖為根據本發明之一貫施例之併有無線標籤之基 座的示意圖。參看圖7，Mcp基座7G包含形成於其上之多 個IC晶片’諸如IC晶片72。包含黏附至天線結構之無線元 件（天線結構及無線元件全部形成於可撓性基板上）的無線 標籤H)插入至MCP模組中或黏附至MCp基座。在―實施例 中’如上所述將無線標籤10插入MCP模組之用以囊封Mcp 基座之囊封材料中。用於Mcp之囊封材料可包含塑膠模製 化合物或填充物材料’諸如熱界面材料2(τΐΜ2)。以不干 擾形成於MCP基座上或Mcp模組之引線框上之任何互連件 的方式插入或黏附無線標籤1〇。 隹另一 ^ ，如圓7所示，在囊封製程(若存在)之 别’將無線標籤H)黏附至MCP基座7〇。在一些實施例中， 使用諸如環氧樹脂黏合或等效黏合製程之黏合方法將 標籤黏附至MCP基座70。接著，藉 耆精由囊封或藉由用蓋密封 153478.doc •21 · 201145176 來完成MCP半導體封裝。以此方式，無線標籤完全包含於 MCP模組内。 在一實施例中’無線標籤10至少儲存MCP模組或MCP模 組之指定積體電路或MCP模組中之一或多個積體電路之識 別碼或識別資sfl。以此方式’無線標蕺1 〇可用以追蹤及鑑 s忍MCP模組或MCP模組中之一或多個積體電路及併有MCp 之衍生系統。 可藉由無線δ賣取器來存取儲存於無線標籤1〇中之資訊。 或者，可藉由形成於MCP基座7〇上之收發器（未圖示）無線 地存取儲存於無線標蕺10中之資訊。Mcp模組之指定IC晶 片72可接著藉由收發器來存取所擷取之資訊且Ic晶片 可使用MCP模組之通訊功能藉由有線或無線網路來傳達所 掘取之資訊。 在上述實施例中，將MCP模組展示為併有混合信號處理 器晶片。上述實施例僅為說明性的，且不意欲為限制性 的。事實上’MCP糢組可包含執行任何功能之任何類型之 積體電路晶片。舉例而言，在其他實施例中，Mcp模組可 組態為電子模組、組態為電光模組、電機械模組或電化學 模組，或其任何組合。典型Mcp模組用以將微處理器晶片 組：圖形晶片，组、無線通訊晶片組、化學感測器模組、氣 體感測器模組、影像感測器模組或功率調節模組併 内。 將無線標籤黏附至封裝蓋内侧 在本發明之實施例中，藉由黏附至用蓋密封之半導體封 I53478.doc -22- 201145176 裝之封裝蓋的内側表面而將預先形成之無線標籤嵌入半導 體封裝中。以此方式，無線標籤完全封入且含於用蓋密封 之半導體封裝之封裝腔内。在此等實施例中，可使用形成 於可撓性基板或薄剛性基板上之無線標籤。 圖8(a)至圖8(d)說明根據本發明之實施例之將無線標籤 嵌入至用蓋密封之半導體封裝中的方法。參看圖8⑷至圖 8(d)，用蓋密封之半導體封裝8〇使用覆晶附接將…晶片Μ 容納在封裝腔中。半導體封裝80之腔可用填充物絕緣體材 料86填充，如圖8(a)及圖8(e)所示。或者，該腔可保持不 填充’如圖8⑻及圖8(d)所示。在一些實施例中，填充物 絕緣體材料86為選自滴膠封裝材料、熱界面材料 2(TIM2)、聚梦氧㈣或其他合適囊封劑之材料。 根據本發明之實施例，首先將無線標籤iq黏附至用蓋密 封之半導體封裝之封裝蓋87。在—實施财，藉由將無線 標籤之無線元件黏附至封裝蓋87而將無線標籤_附至封 裝蓋87’ >圖8⑷及圖8(b)所示。或者，可藉由將無線標 籤之可撓性或剛性基板黏附至封裝蓋87而將無線標藏卿 附至封裝蓋87,如圖8⑷及圖8⑷所示。此導致無線元件 向上定向⑽8⑷及圖8(b))或無線元件向下定向（圖8⑷及圖 8(句）。在將無線標籤_附至封裝蓋之後，可接著應用 =裝蓋87來密封半導體封㈣之腔。封裝蓋可由各種㈣ ^成’包含塑膠、㈣、玻璃、金厲或有待開發之其他合 ί材料。使用諸如環氧樹脂黏合或等效黏合製程之黏合方 法將無線標籤10黏附至封裝蓋。 153478.doc •23· 201145176 在使用填充物材料86來填充封裝腔之情況下，僅塗覆填 充物材料86以部分地填充封裝腔，以便留下空間來容納黏 附至封裝蓋之無線標籤，如圖8(a)及圖8(c)所示。 將無線標纸黏附至晶片尺度封裝 將預先形成之無線標籤黏附且囊 在本發明之實施例中 :至晶片尺度封裝上。在一些實施例中，無線標籤可以超 溥形狀因數製造，諸如厚度小於〇 25職。在其他實施例 中，無線標籤可具有小於w mm厚之厚度。如此形成之無 線標織可嵌入至晶片尺度封裝，而不會顯著更改晶片尺度 封裝之物理尺寸。在此等實施例中，可使用形成於可挽性 基板或薄剛性基板上之無線標籤。 在本描述中’「晶片尺度封裝」（CSP)指代非常接近於1(3 晶片之大小之半導體封裝。舉例而言，該封裝具有不大於 IC晶片面積之K2倍之面積’且為單晶粒、可直接表面黏 考，封裝。在一些情況下’晶片尺度封裝包含製造有内建 式薄膜内插物之裸1C晶片’該内插物含有用於外部連接之 覆晶凸塊或表面黏著焊料凸塊。 圖9說明根據本發明之-實施例之用於將無線標籤嵌入 至曰曰片尺度封裝上之方法。參看圖9，晶片尺度封裝90包 含1C晶片92, IC晶片92覆蓋有含有導電凸塊99之内建式薄 膜内插物98。無線標_至少㈣至晶片尺度封裝9〇之1〇： 晶片92之背側。在_實施例中，在將無線標籤_附至晶 片尺度封裝90之後’可用囊封劑91之薄層覆蓋無線標藏 1〇。囊封劑91可經著色以便偽裝無線標籤黏附。如此建構 153478.doc •24· 201145176 後’黏附至晶片尺度封裝90且由囊封劑91覆蓋之無線標籤 10與1C晶片92形成單片晶片尺度封裝單元。導致晶片尺度 封裝90之厚度稍微增加，但該厚度増加不在晶片尺度封裝 之臨界尺寸中’且在大多數應时可容許晶片尺度封裝之 此厚度增加。 在些實施例中，無線標籤1 〇形成於可撓性基板上，且 基板經延伸且摺疊至IC晶片92之側面上。以此方式，可使 用經延伸天線結構來增加無線標籤之可達範圍。 或者，在另一實施例中’首先將無線標籤10囊封於諸如 塑膠模製化合物之囊封劑中。在—些實施例中，經囊封無 、:標籤單元之總厚度小於0.25 mm，且可小於01 接 著將經囊封無線標籤㈣至晶片尺度封裝9G之IC晶片92之 背側以形成單個封裝單元。可以無線元件向上或無線元件 向下之定向將經囊封無線標籤黏附至csp。再次，導致晶 片尺度封裝之厚度稍微增加，但在大多數應用中可容許此 厚度增加。 將無線標籤黏附至Tsv 3D半導趙封裝 在本發明之實施例中’將預先形成之超薄無線標籤黏附 至穿矽通孔(TSV)三維⑽半導體封裝。在一些實施例 中’無線標籤為超薄且可彎曲的。無線標籤可具有小於 0.25 mm之總厚度。太—lt卜每—，，山 在二實把例中，超薄無線標籤具有 不大於0.1 mm之厚庐。A J从、左山 手度在本掐述中，TSV三維（3D)半導體
封裝指代其中1C晶& $古古& L n A 曰月在垂直方向上堆疊且藉由TSV通孔 1〇2電連接在-起之封裝（與㈣模組中之並排置放成對 I53478.doc •25- 201145176 比）。TSV 3D半導體封裝堆疊形成於薄膜内插物上，該薄 膜内插物含有用於外部連接之覆晶凸塊或表面黏著焊料凸 塊或金凸塊。更具體而言，覆晶凸塊、焊料凸塊或金凸塊 形成TSV 3D半導體封裝之封裝引線。 本發明之嵌入方法允許將無線標籤嵌入TSV 3D半導體 封裝中而不明顯更改TSV 3D半導體封裝之形狀因數及效 能。在其他實施例中，亦可將超薄無線標籤應用於其他類 型之3D半導體封裝。在此等實施例中，可使用形成於可撓 性基板或薄剛性基板上之無線標籤。 圖10(a)及圖i〇(b)說明根據本發明之實施例之將無線標 籤嵌入至TSV 3D半導體封裝上的兩種方法。首先參看圖 10(a) ’將無線標籤1〇至少黏附至TSv 3D半導體封裝1〇〇之 頂部表面。接著用囊封劑1〇1囊封無線標籤10以保護且隱 藏無線標籤。如此形成之包含黏附至其的無線標籤之TSV 3D半導體封裝充當單片封裝。囊封劑1〇1可為塑膠模製化 合物或其他合適之囊封劑材料。囊封劑1〇1亦可經著色以 更佳地隱藏無線標藏黏附。在一實施例中，如此囊封之無 線標籤層之總厚度可小於0.25 mm或小於0.1 mm。 在一實施例中’基板106為可撓性基板，且包含形成於 其上之天線結構1 之基板經延伸且摺疊至3D半導體封裝 100之側面上。以此方式’可使用經延伸天線結構來增加 無線彳不織之可達範圍。在可挽性基板106延伸至TSV 3D半 導體封裝100之側面的情況下，囊封劑1〇1亦延伸以覆蓋 TSV 3D半導體封裝1〇〇之所有側面，以便隱藏及保護無線 153478.doc •26- 201145176 私籤ίο。在其他實施例中，當無線標籤1〇由剛性基板形成 時，無線標籤將安置於3D半導體封裝1〇〇之單㈤表面上且 將不彎曲至其他側面。 在上述實施例中，無線標籤丨〇黏附至半導體封 裝之頂部表面。在其他實施例中，無線標藏1〇可黏附至3〇 半導體封裝之側表面’如圖1〇(b)所示。此外，形成於可挽 性基板上之天線結構1〇4亦可延伸至TSV 3D半導體封裝之 其他側表面。最終，囊封劑1〇1可覆蓋3D半導體封裝1〇〇之 所有表面，但囊封劑對於含有諸如焊料凸塊或金凸塊之封 裝引線的表面而言並非必要的。 提供以上詳細描述以說明本發明之具體實施例，且該等 描述不意欲為限制性的。在本發明範疇内之許多修改及變 化係可能的》本發明由所附申請專利範圍界定。 【圖式簡單說明】 圖1(a)及圖1(b)為根據本發明之一實施例之無線通訊裝 置（亦稱為「無線標籤」）之橫截面圖及透視圖； 圖2說明根據本發明之實施例之可用於將無線標藏嵌入 至半導體封裝中之不同嵌入方法； 圖3(a)及圖3(b)說明根據本發明之實施例之將無線標籤 嵌入至用塑膠囊封之半導體封裝中的兩種方法； 圖4(a)及圖4(b) s兒明根據本發明之實施例之將無線標籤 嵌入至用蓋密封之半導體封裝中的兩種方法； 圖5(a)及圖5(b)說明根據本發明之實施例之將無線標籤 嵌入至經囊封半導體封裝之囊封材料中之兩種方法； 153478.doc •27· 201145176 圖6⑷及圖6(b)說明根據本發明之實施例之將無線標藏 嵌入至用蓋密封之半導體封裝之填充物絕緣體材料中的兩 種方法； 實施例之併有無線標籤之MCP基 圖7為根據本發明之一 座的示意圖； 圖8⑷至圖8⑷說明根據本發明之實施例之將無線標藏 嵌入至用蓋密封之半導體封裝中的方法； 圖9說明根據本發明之―實施例之用於將無線標藏被入 至晶片尺度封裝上之方法； 圖10(a)及圖10(b)說明根據本發明之實施例之將無線標 籤嵌入至穿矽通孔（TSV)3D半導體封裝上之兩種方法；及 圖11 (a)及圖11 (b)為根據本發明之一實施例之使用組態 為兩個積體電路晶片之無線元件來實施的無線標籤之俯視 圖及橫截面圖。 【主要元件符號說明】 10 無線標籤 12 無線元件 14 金屬天線結構 16 可撓性薄膜基板 18 鈍化介電層 30 半導體封裝 32 1C晶片 34 線接合 36 囊封劑 153478.doc •28 201145176 40 半導體封裝 42 ic晶片 43 底部填充物材料 45 保護層 47 封裝蓋 50 半導體封裝 52 1C晶片 56 塑膠囊封劑 56a 模製化合物之第一部分 56b 模製化合物之最終部分 60 半導體封裝 62 1C晶片 66 填充物絕緣體材料 66a 填充物材料之第一部分 66b 填充物材料之最終部分 70 MCP基座 72 1C晶片 80 半導體封裝 82 1C晶片 86 填充物絕緣體材料 87 封裝蓋 90 晶片尺度封裝 91 囊封劑 92 1C晶片 153478.doc -29- 201145176 98 99 100 101 102 104 106 200 211 212 213 214 215 216 218 薄膜内插物 導電凸塊 TSV 3D半導體封裝 囊封劑 TSV通孔 天線結構 基板 無線標籤 無線收發器積體電路 無線元件 金屬互連件 金屬天線結構 記憶體積體電路 可撓性薄膜基板 焊料凸塊 153478.doc -30-

Claims (1)

  1. 201145176 七、申請專利範圍·· 、種用於為一半導體封裝提供識別碼追蹤及鑑認之方 法該半導體封裝容納一或多個積體電路，該方法包 括： 提供-無線標籤’該無線標籤包括一無線元件，該無 線7L件包含形成於_或多個積體電路上的—無線收發器 及。己隐體電路，該無線元件黏附至上面形成有一天線 之可撓性基板，該無線元件電連接至該天線，該記憶 體電路上至少儲存有識別碼或朗資訊，其巾該無線收 毛益與該天線結構聯合操作，錢得能夠經由無線通訊 來存取儲存在該記憶體電路中之該資訊； 將"玄無線才示籤黏附至容納在該+導體封裝中之一第一 積體電路的一暴露頂部表面；及 藉由將該無線標籤及該-或多個積體電路封入該半導 體封裝中來完成該半導體封裝。 2·如5月求項1之方法’其中將該無線標籤黏附至容納在該 半導體封裝中之一第—積體電路的-暴露頂部表面包 括： 將該無線標籤之該可撓性基板黏附至容納在該半導體 封裝中之該第-龍電路的該暴露頂部表面。 3·如請求項1之方法，其中將該無線標籤黏附至容納在該 半導體封裝中之-第—積體電路的—暴露頂部表面包 括： 將該無線標籤之該無線元件黏附至容納在該半導體射 153478.doc 201145176 裝中之5亥第一積體電路的該暴露頂部表面。 4· 如請求項 ，唄1之方去，其中該半導體封裝包括一經囊封封 裝’且藉由將該無線標籤及該一或多個積體電路封入該 半導體封裝中來完成該半導體封裝包括： 从用t封劑來囊封該—或多個積體電路及該無線標 5.如明求項!之方法，其中該半導體封裝包括包含一封裝 i密封之封裝，該封裝腔含有該__或多個積體電 藉由將該無線標藏及該一或多個積體 半導體封裝中來完成該半導體封裝包括： 封裝蓋來密封含有該-或多個積體電路及該ϋ 線標籤之該用蓋密封的封裝之該封裝腔。 6·如請求項5之方法’更進一步包括： 社用該封裝蓋密封該封裝 “ /TJ ，”叹/曰个表 黏附至該第一積體電路之該無線標籤 7 Si求項6之方法’其中該保護層係由選自-滴膠封裝 枓、-熱界面材料2(ΤΙΜ2)、一環氧樹脂及一聚石夕氧 囊封劑之一材料形成。 8. ^求項1之方法，其中將該無線標籤黏附至容納在該 半導體封裝中之一第一積體雷技沾 » - 牙檟骽電路的一暴露頂部表面包 枯· 將該無線標藏黏附至該第一積體電路之該暴露頂部表 面’其中該無線標籤與該—或多個積體電路之線接合或 互連件電絕緣’以機械方式緊固該無線標籤，以防：二 I53478.doc 201145176 9. 10 j虱多個積體電路之該等線接合或互連件的損壞。 如請求項8之方法，其進一步包括： 、 用選自一環氧樹脂、一聚醯亞胺、一聚 封裝材料中之—者的,α ^ ^ Λ . 滴膠 體雷故 來塗佈該-或多個積 體電路之線接合或互連件。 如凊求項1之方法’其中將該無線標籤黏附至容納 半導體封裝中之—第—積體電路的—暴露頂部表面= 括： —使用選自基於環氧樹脂之黏著劑、基於聚醯亞胺之黏 者劑、基於聚矽氧之黏著劑及滴膠封裝材料之一非導電 聚合物黏著劑來將該無線標籤黏附至該第一積體電路之 該暴露頂部表面。 11· 一種半導體封裝，其包括： 一或多個積體電路，其容納在該半導體封裝中；及 一無線標籤，其包括一無線元件，該無線元件包含形 成於一或多個積體電路上之一無線收發器及一記憶體電 路，忒無線元件黏附至上面形成有一天線之一可撓性基 板 4無線元件電連接到該天線，該記憶體電路上至少 儲存有識別碼或識別資訊，其中該無線收發器與該天線 結構聯合操作，以使得能夠經由無線通訊來存取儲存在 該記憶體電路中之該資訊， 其中該無線標籤黏附至容納在該半導體封裝中之一第 一積體電路之一暴露頂部表面，該無線標籤及該一或多 個積體電路封入該半導體封裝中。 153478.doc 201145176 12. 如請求項11之半導體封裝’其中該無線標籤點附至該第 -積體電路之該暴露頂部表面係藉由將該無線標藏之該 可撓性基板黏附至容納在該半導體封裝令之該第一積體 電路的該暴露頂部表面。 13. 如睛求項"之半導體封裝’其中該無線標籤黏附至該第 一積體電路之該暴露頂部表㈣藉由將該無線標籤之該 無線元件黏附至容納在該半導體封裝中之該第一積體電 路的該暴露頂部表面。 k如請求項U之半導體封裝’其中該半導體封裝包括一經 囊封封裝，該無線標籤及該或多個積體電路用一囊封 劑囊封。 15·如請求⑼之半導體封裝’其中該半導體封農包括包含 -用蓋密封的封裝’該封裝包含—封裝腔含有該一或多 個積體電路’該無線標鐵及該—或多個積體電路藉由一 封裝盘密封在該封裝腔中。 16.如請求項15之半導體封裝，其中在密封該封裳腔之前， 黏附至》亥第-積體電路之該無線標藏以—保護層來囊 封。 17· m項16之半導體封裝，其中該保護層係由選自一滴 膠封裝材料、—熱界面材料2(TIM2)、—環氧樹脂及— 聚矽氧囊封劑之一材料形成。 胃求項11之半導體封裝，其中該無線標籤黏附至該第 —積體電路之該暴露頂部表面，其中該無線標籤與該_ 或多個積體電路之線接合或互連件電絕緣，該無線標籤 153478.doc 201145176 以機械方式緊固，以 線接合或互連件的損壞。’夕個積體電路之該等 a如請求項η之半導體封裝，其" 線接合或互連件塗佈有保護自二：：體電路之 亞胺、聚石夕氧及滴膠封裝材料之_。選自％氧樹脂、聚酿 2〇.如請求仙之半導體封裝，其令該無線標鐵係使用選自 基於裒氧知"曰之黏著劑、基於聚醯亞胺之黏著劑、基於 聚矽氧之黏著劑及滴膠封裝材料之一非導電聚合物黏著 劑黏附至該第-積體電路之該暴露頂部表面。 153478.doc
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