TWI737929B - 積體電路封裝 - Google Patents

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Abstract

本發明之態樣提供一種積體電路(IC)封裝。該IC封裝包括一封裝基板，該封裝基板經組態以具有一第一表面及與該第一表面相對之一第二表面。一IC晶片與該封裝基板互連。該IC封裝包括第一複數個接觸結構，該第一複數個接觸結構安置於該第一表面上以將該IC封裝(例如，該IC晶片上之第一複數個輸入/輸出(I/O)襯墊)電耦接至一印刷電路板(PCB)上之跡線。該IC封裝包括安置於該第二表面上之第二複數個接觸結構。該第二複數個接觸結構經組態以經由獨立於該PCB之一連接結構將該IC封裝(例如，該IC晶片上之第二複數個I/O襯墊)電耦接至另一裝置。

Description

積體電路封裝 【以引用之方式併入】
本發明主張2017年8月11日申請之美國臨時申請案第62/544,416號「BGA PACKAGE WITH ON PACKAGE HIGH SPEED DATA CONNECTOR」及2018年1月24日申請之美國臨時申請案第62/621,444號「PACKAGE BRIDGE」之權益。上述申請案之全部揭示內容以全文引用之方式併入本文中。
本發明係關於一種在封裝高速資料連接器上的球柵陣列封裝
本文中提供之背景描述係出於大體上呈現本發明之上下文的目的。至在此背景部分中描述工作之程度上，本發明人之工作以及在申請時可能不會另外認定為先前技術之本說明書之態樣既不明確亦不隱含地承認為針對本發明之先前技術。
在電子製造中，積體電路(IC)封裝為半導體裝置製造中的一個步驟：將積體電路之半導體晶粒(亦稱為IC晶片)囊封在支撐殼體中，該支撐殼體防止實體損壞、腐蝕等。囊封有半導體晶粒之支撐殼體稱為IC封裝。IC封裝亦提供用於電接觸之較大表面以將IC封裝中之半導體晶粒連接至例如印刷電路板(PCB)。
本發明之態樣提供一種積體電路(IC)封裝。該IC封裝包括一封裝基板，該封裝基板經組態以具有一第一表面及與該第一表面相對 之一第二表面。一IC晶片與該封裝基板互連。該IC封裝包括第一複數個接觸結構，該第一複數個接觸結構安置於該第一表面上以將該IC封裝(例如，該IC晶片上之第一複數個輸入/輸出(I/O)襯墊)電耦接至一印刷電路板(PCB)上之跡線。該IC封裝包括安置於該第二表面上之第二複數個接觸結構。該第二複數個接觸結構經組態以經由獨立於該PCB之一連接結構將該IC封裝(例如，該IC晶片上之第二複數個I/O襯墊)電耦接至另一裝置。
在一些實施例中，該第二複數個接觸結構係以接觸結構之一二維陣列之一形式安置於該第二表面上。在一實例中，該IC晶片安置於該第二表面上，且該第二複數個接觸結構在該IC晶片與該封裝基板之一邊緣之間的一周邊區域中安置於該第二表面上。
根據本發明之一態樣，該第二複數個接觸結構經組態以將一通信纜線耦接至第二複數個I/O襯墊。在一些實例中，該IC封裝包括附接至該IC封裝之一連接器。該連接器具有經組態以與該第二複數個接觸結構電連接之一第一連接器介面，且具有經組態以與該通信纜線電連接之一第二連接器介面。
在一實例中，該第二複數個接觸結構包括電耦接至該IC晶片上之一差分I/O襯墊對的兩個接觸結構，且該兩個接觸結構經組態以將該差分I/O襯墊對與一雙軸纜線中之兩個導體電耦接。
在一些實施例中，該第二複數個接觸結構包括電耦接至該IC晶片上之多個差分I/O襯墊對之多對接觸結構，且該多對接觸結構經組態以機械地收納用於電連接該多對接觸結構與多個雙軸纜線之一插塞。
在一些實例中，該兩個接觸結構經組態以經由該雙軸纜線電連接至該PCB上之一埠裝置。在另一實例中，該埠裝置在一不同PCB上。
在一些實施例中，該第二複數個接觸結構經組態以經由在該PCB外部之一多層平坦連接結構與安置於一第二IC封裝上之對應接觸結構連接。舉例而言，該第二複數個接觸結構經組態以經由安置於該多層平坦連接結構內之跡線與該第二IC封裝上之該等對應接觸結構連接。
在一些實例中，該第二複數個接觸結構經組態以經由組裝在一封裝橋接器之一剛性基板內的互連器與一第二IC封裝上之對應接觸結構連接。
在一些實施例中，該第二複數個接觸結構經安置以形成多個接觸結構群組，該多個接觸結構群組經組態以分別經由各別封裝橋接器與多個第二IC封裝上之對應接觸結構連接。
根據一些實施例，該第一複數個接觸結構經組態而以第一速度輸入/輸出信號，且該第二複數個接觸結構經組態而以高於該等第一速度之第二速度輸入/輸出信號。
在一些實施例中，該第二複數個接觸結構經組態以經由造成的信號衰減比該PCB小的該連接結構將該IC晶片上之第二複數個I/O襯墊耦接至該另一裝置。
本發明之態樣提供一種半導體裝置製造方法。該方法包括形成用於封裝一IC晶片之一積體電路(IC)封裝之一封裝基板。該封裝基板具有一第一表面及與該第一表面相對之一第二表面。該方法進一步包括將第一複數個接觸結構安置在該第一表面上。該第一複數個接觸結構經組態以在該IC封裝安裝至一印刷電路板(PCB)時與該PCB上之跡線電耦接。另外，該方法包括將第二複數個接觸結構安置在該第二表面上。該第二複數個接觸結構經組態以與獨立於該PCB之一連接結構電耦接。
在一些實施例中，該方法包括將一連接器附接至該IC封 裝，其中一第一連接器介面與該第二複數個接觸結構電連接。在一些實例中，該方法進一步包括將一通信纜線插入至該連接器之一第二連接器介面中，以將該第二複數個接觸結構與該通信纜線電連接。舉例而言，該方法包括將該通信纜線插入至該連接器之該第二連接器介面中以將該通信纜線內的一雙軸纜線之兩個導體電連接至該第二複數個接觸結構內的兩個接觸結構。該兩個接觸結構連接至該IC晶片中之一對差分輸入/輸出。
在一些實例中，該方法包括將該IC封裝安裝至該PCB，其中該第一複數個接觸結構與該PCB上之該等跡線電耦接，以及將在該PCB外部之一多層平坦連接結構附接至該IC封裝以經由安置於該多層平坦連接結構中之跡線連接該第二複數個接觸結構與一第二IC封裝上之對應接觸結構。
本發明之態樣提供一種用於組態(例如，設計及/或製造)用於一IC晶片之一積體電路(IC)封裝之方法。該IC封裝包括一封裝基板，該封裝基板具有一第一表面及與該第一表面相對之一第二表面。該方法包括組態該IC封裝以佈線自該IC晶片上之第一輸入/輸出(I/O)襯墊至該封裝基板之該第一表面上的第一接觸結構的第一互連件；該等第一接觸結構用來將該等第一I/O襯墊耦接至一印刷電路板(PCB)上之跡線。該方法進一步包括組態該IC封裝以佈線自該IC晶片上之第二I/O襯墊至該封裝基板之該第二表面上的第二接觸結構之第二互連件。該等第二接觸結構用來經由獨立於該PCB之一連接結構將該等第二I/O襯墊耦接至另一裝置。
在一些實施例中，該方法包括組態該IC封裝以佈線自該IC晶片上之該等第一I/O襯墊至用於以第一速度輸入/輸出信號之該等第一接觸結構的第一互連件，以及組態該IC封裝以佈線自該等第二I/O襯墊至用於以高於該等第一速度之第二速度輸入/輸出信號之該等第二接觸結構的第 二互連件。
在一些實施例中，該方法包括組態該IC封裝以佈線自該IC晶片上之該等第一I/O襯墊至用於輸入/輸出第一信號之該等第一接觸結構的第一互連件，以及組態該IC封裝以佈線自該等第二I/O襯墊至用於輸入/輸出比該等第一信號對信號衰減更為敏感之第二信號的該等第二接觸結構之第二互連件。
100‧‧‧IC封裝
110‧‧‧封裝基板
112‧‧‧第二表面
114‧‧‧第一表面
121‧‧‧IC晶片
122‧‧‧IC晶片
123‧‧‧IC晶片
130‧‧‧金屬罩蓋
140‧‧‧第一接觸結構
141‧‧‧接觸結構
142‧‧‧接觸結構
143‧‧‧接觸結構
150‧‧‧第二接觸結構
151‧‧‧接觸結構
152‧‧‧接觸結構
153‧‧‧接觸結構
154‧‧‧接觸結構
160‧‧‧焊料凸塊
161‧‧‧焊料凸塊
162‧‧‧焊料凸塊
163‧‧‧焊料凸塊
164‧‧‧焊料凸塊
165‧‧‧焊料凸塊
166‧‧‧焊料凸塊
167‧‧‧焊料凸塊
170‧‧‧金屬跡線
171‧‧‧金屬跡線
172‧‧‧金屬跡線
173‧‧‧金屬跡線
174‧‧‧金屬跡線
175‧‧‧金屬跡線/經鍍敷通孔
176‧‧‧金屬跡線/經鍍敷通孔
177‧‧‧金屬跡線/經鍍敷通孔
200‧‧‧IC封裝
206‧‧‧纜線
207‧‧‧連接器
208‧‧‧雙軸纜線
250‧‧‧第二接觸結構
251‧‧‧第二接觸結構
252‧‧‧第二接觸結構
280‧‧‧連接器
281‧‧‧連接模組
282‧‧‧第一介面結構
283‧‧‧第二介面結構
285‧‧‧連接器
291‧‧‧內部導體
292‧‧‧內部導體
293‧‧‧管狀絕緣層
294‧‧‧管狀絕緣層
295‧‧‧絕緣外鞘
300A‧‧‧IC封裝
300B‧‧‧IC封裝
301‧‧‧電子裝置
302‧‧‧印刷電路板(PCB)
303‧‧‧PCB
304‧‧‧網路埠介面
306‧‧‧第一主纜線
307‧‧‧第二主纜線
312A‧‧‧第二表面
350A‧‧‧第二接觸結構
350B‧‧‧第二接觸結構
350C‧‧‧第二接觸結構
380A‧‧‧連接器
380B‧‧‧連接器
380C‧‧‧連接器
400A‧‧‧IC封裝
400B‧‧‧IC封裝
402‧‧‧PCB
414A‧‧‧第一表面
414B‧‧‧第一表面
420A‧‧‧IC晶片
420B‧‧‧IC晶片
430A‧‧‧金屬蓋
430B‧‧‧金屬蓋
440A‧‧‧第一接觸結構
440B‧‧‧第一接觸結構
450A‧‧‧第二接觸結構
450B‧‧‧第二接觸結構
451A‧‧‧接觸結構
451B‧‧‧接觸結構
452A‧‧‧接觸結構
452B‧‧‧接觸結構
453A‧‧‧接觸結構
453B‧‧‧接觸結構
490‧‧‧封裝橋接器
491‧‧‧金屬跡線
492‧‧‧金屬跡線
493‧‧‧金屬跡線
將參考下圖詳細描述作為實例提出的本發明之各種實施例，其中相同數字指代相同元件，且其中：圖1A至圖1C展示根據本發明之一些實施例之積體電路(IC)封裝100之不同視圖；圖2展示根據本發明之一些實施例之另一IC封裝200之橫截面圖；圖3展示根據本發明之一些實施例之電子裝置301之示意圖；圖4A及圖4B展示根據本發明之一些實施例之PCB 402之不同視圖；以及圖5展示根據本發明之一些實施例之概括過程實例500之流程圖。
本發明之態樣提供一種囊封一或多個IC晶片之積體電路(IC)封裝。該IC封裝包括用於機械支撐及電支援之封裝基板。該封裝基板具有一第一表面及與該第一表面相對之一第二表面。另外，該IC封裝包括形成於封裝基板之第一表面上的第一複數個接觸結構，諸如接觸襯墊、 焊球等，且包括形成於封裝基板之第二表面上的第二複數個接觸結構。該第一複數個接觸結構與該第二複數個接觸結構將IC封裝中之IC晶片介接至在IC封裝之外的組件。在一實例中，在IC封裝安裝在印刷電路板(PCB)上時，該第一複數個接觸結構連接至PCB上之對應接觸結構。另外，獨立於PCB之其他連接結構用來將該第二複數個接觸結構連接至在PCB上或在PCB之外的其他裝置。
圖1A至圖1C展示根據本發明之一些實施例之IC封裝100之不同視圖。圖1B展示IC封裝100之俯視圖，且圖1C展示IC封裝100之仰視圖。圖1A展示IC封裝100之沿著圖1B及圖1C中所示之線A-A'之橫截面圖。IC封裝100囊封一或多個IC晶片，諸如封裝在IC封裝100中之IC晶片121至123。
IC封裝100包括封裝基板110，該封裝基板具有第一表面114及與第一表面114相對之第二表面112。封裝基板110係由例如合適絕緣材料(亦稱為介電材料)製成，諸如基於環氧樹脂之層壓基板、基於樹脂之雙順丁烯二醯亞胺-三嗪(BT)基板等。封裝基板110係相對剛性的以提供對IC晶片121至123之機械支撐。IC晶片121至123安置於一表面上，諸如封裝基板110之第二表面112。另外，在一些實例中，IC封裝100包括金屬罩蓋130，在一實施例中，該金屬罩蓋覆蓋IC晶片121至123以在IC晶片121至123通電時輔助操作期間的快速熱耗散。
封裝基板110亦提供對IC晶片121至123之電支援。在一些實例中，封裝基板110包括諸如銅線等之多個金屬跡線層，絕緣材料處於其間。不同層上之金屬跡線可藉由通孔連接。另外，接觸結構形成於第一表面114及第二表面112兩者上，以將IC封裝100中之IC晶片121至123電介接至在IC封裝100之外的組件。
IC晶片121至123可為任何合適的晶片。IC晶片121至123包括用於提供計算及/或處理功能性之各種電路。在一些實例中，IC晶片121至123自在IC封裝100之外的組件接收合適信號，諸如類比信號、數位信號、控制信號、資料信號等，且處理所接收之信號。在一些實例中，IC晶片121至123產生合適信號，諸如類比信號、數位信號、控制信號、資料信號等，且將所產生之信號輸出至在IC封裝100之外的組件。
在一實施例中，IC封裝100使用於用於封包交換之高速網路交換器設備中。舉例而言，IC晶片121為用於封包處理之核心晶片，且IC晶片122及123為用於介面(輸入/輸出)處理(諸如接收及/或傳輸攜載封包之信號)之周邊晶片。IC晶片121與IC晶片122及123互連。在一實例中，IC晶片121包括經組態以執行封包處理(包括但不限於封包轉發)之一或多個封包處理器。IC晶片122及123分別包括介面電路，諸如調變/解調變電路、用於將封包排入佇列之存儲器電路等。在一實例中，IC晶片122及123包括經組態以使資料在串行資料與並行資料之間轉換之串行器/解串行器(SERDES)。另外，在一實例中，IC晶片122及123包括合適調變技術(諸如脈幅調變(PAM)-4、PAM-8等)之調變/解調變電路。此外，在一實例中，IC晶片122及123包括合適寫碼技術(諸如不歸零(NRZ)、不歸零反轉(NRZI)、歸零(RZ)等)之編碼/解碼電路。
封裝基板110提供自IC晶片121至123之輸入/輸出至形成於IC封裝100之第一表面114及第二表面112上的接觸結構之互連件。在一實例中，IC晶片121至123為倒裝晶片。IC晶片121至123包括輸入/輸出(I/O)襯墊(未展示)，該等輸入/輸出(I/O)襯墊電連接至形成於IC晶片121至123上的內部電路。接著，藉由合適製造過程將焊料凸塊沈積在I/O襯墊上以在倒裝晶片之表面上形成凸起結構。封裝基板110之第二表 面112包括焊料凸塊160，該等焊料凸塊匹配IC晶片121至123上之凸起結構。在一實例中，IC晶片121至123安置於第二表面112上，使得IC晶片121至123上之凸起結構與封裝基板110之第二表面114上的焊料凸塊160對準。接著，執行回焊製程以形成凸起結構與焊料凸塊160之連接。
應注意，在另一實例中，IC晶片121至123可線接合以形成與封裝基板110之電連接。
在圖1A至圖1C中所示之實例中，封裝基板110包括形成於第一表面114上之第一接觸結構140及形成於第二表面112上之第二接觸結構150。另外，封裝基板110包括金屬跡線170，該等金屬跡線將焊料凸塊160電連接至第一接觸結構140及第二接觸結構150。舉例而言，金屬跡線171(例如，包括經鍍敷通孔、銅線、…)連接焊料凸塊161與接觸結構151；金屬跡線172(例如，包括經鍍敷通孔、銅線、…)連接焊料凸塊162與接觸結構152；金屬跡線173(例如，包括經鍍敷通孔、銅線、…)連接焊料凸塊163與接觸結構153；金屬跡線174(例如，包括經鍍敷通孔、銅線、…)連接焊料凸塊164與接觸結構154；金屬跡線175(例如，經鍍敷通孔175)連接焊料凸塊165與接觸結構141；金屬跡線176(例如，經鍍敷通孔176)連接焊料凸塊166與接觸結構142；且金屬跡線177(例如，經鍍敷通孔177)連接焊料凸塊167與接觸結構143。
第一接觸結構140及第二接觸結構150可為任何合適的接觸結構。在一實施例中，IC封裝100為球柵陣列(BGA)封裝，且第一接觸結構140及第二接觸結構150中之每一者包括焊墊及沈積於焊墊上之焊球。在另一實施例中，IC封裝100為平台柵格陣列(LGA)封裝，且第一接觸結構140及第二接觸結構150中之每一者包括焊墊。在另一實施例中，IC封裝100為接腳柵格陣列(PGA)封裝，且第一接觸結構140及第二接 觸結構150中之每一者包括接腳。
應注意，在一些實施例中，第二接觸結構150係使用與第一接觸結構140不同之技術實施。舉例而言，第一接觸結構140係使用焊墊及焊球實施，且第二接觸結構150係使用接腳實施。
在圖1B至圖1C之實例中，第一接觸結構140及第二接觸結構150展示為圓。在一些實例中，第一接觸結構140及第二接觸結構150具有其他合適形狀，諸如球形、正方形、針形，等。
根據本發明之一態樣，第一接觸結構140及第二接觸結構150分別經組態以實現使用合適技術至其他組件之電連接。在一實例中，第一接觸結構140經組態以實現至印刷電路板(PCB)之電連接，且第二接觸結構150經組態以實現獨立於PCB之電連接。舉例而言，在IC封裝100安裝在PCB上時，第一接觸結構140連接至PCB上之對應接觸結構。另外，在一實施例中，諸如柔性通信纜線、部分柔性或剛性封裝橋接器等獨立於PCB之一或多個連接結構用來將第二接觸結構150連接至其他電子組件，諸如另一IC封裝、用於通信纜線之埠連接器等。
在一些實施例中，第二接觸結構150經組態用於高速資料輸入/輸出。在一實例中，IC晶片122與IC晶片123分別包括多個SERDES電路(未展示)以產生或處理差分信號對。舉例而言，IC晶片122包括SERDES電路，該SERDES電路經組態以自分別與焊料凸塊161與162連接之一對I/O襯墊接收一對差分信號/將一對差分信號傳輸至該對I/O襯墊。焊料凸塊161與162分別經由金屬跡線171與172連接至第二接觸結構151及152。SERDES電路經組態而以相對較高的資料速率(諸如28十億位元每秒(Gbps)、56Gbps、112Gbps、高於112Gbps，等)操作。
根據本發明之一態樣，金屬跡線170在IC封裝設計期間經 適當佈線以將IC晶片之I/O襯墊互連至第一接觸結構140及第二接觸結構150。在一實例中，IC封裝100經組態以佈線自IC晶片121至123上之第一I/O襯墊(例如，對應於焊料凸塊165至167)至用於以第一速度輸入/輸出信號之第一接觸結構141至143的第一互連件(例如，金屬跡線175至177，...)。另外，IC封裝100經組態以佈線自IC晶片121至123上之第二I/O襯墊(例如，對應於焊料凸塊161至164)至用於以高於第一速度的第二速度輸入/輸出信號的第二接觸結構151至154之第二互連件(例如，金屬跡線171至174，...)。
在另一實例中，IC封裝100經組態以佈線自IC晶片121至123上之第一I/O襯墊(例如，對應於焊料凸塊165至167)至用於輸入/輸出第一信號之第一接觸結構141至143的第一互連件(例如，金屬跡線175至177，...)。另外，IC封裝100經組態以佈線自IC晶片121至123上之第二I/O襯墊(例如，對應於焊料凸塊161至164)至用於輸入/輸出比第一信號對信號衰減更為敏感之第二信號的第二接觸結構151至154之第二互連件(例如，金屬跡線171至174，...)。
根據本發明之一態樣，第二接觸結構150與IC晶片121至123安置於封裝基板110之相同表面側上。在一些實施例中，第二接觸結構150安置於包圍IC晶片121至123之周邊區域(諸如在IC晶片121至123與第二表面112之邊緣之間的區域)處。
在一些實施例中，雙軸纜線用來將高速資料輸入/輸出傳輸至諸如交換器埠之外部介面。在一實例中，雙軸纜線包括經組態以傳輸一對差分信號之兩個內部導體。該兩個內部導體適當地絕緣且由絕緣層(例如，管狀絕緣層)包圍，且接著由導電屏蔽物(例如，管狀導電屏蔽物)包圍。雙軸纜線亦具有絕緣外鞘或護封。在一些實施例中，連接器用來將 第二表面112上之接觸結構耦接至雙軸纜線。
圖2展示根據本發明之一些實施例之IC封裝200之橫截面圖，其中連接器280及285附接在IC封裝200上。IC封裝200利用與IC封裝100中使用的組件相同或等效的特定組件；上文已提供此等組件之描述，且此處為了清楚目的而將省略此描述。
在圖2之實例中，連接器280包括多個連接模組。舉例而言，連接模組281包括第一介面結構282及第二介面結構283。第一介面結構282包括分別連接至第二接觸結構251與252之兩個連接部分，且第二介面結構283經組態以與雙軸纜線208耦接。
在一實例中，第二接觸結構250針對多對差分信號配置成陣列。在一實施例中，連接器280包括多個連接模組以將第二接觸結構250之陣列耦接至分別用於傳輸多對差分信號之多個雙軸纜線。在一實例中，多個雙軸纜線在多個雙軸纜線之另一端處單獨地連接至不同組件。在另一實例中，多個雙軸纜線組合為主纜線，且多個雙軸纜線之另一端連接至另一連接器。在另一實例中，主纜線可分裂成子纜線，且子纜線在子纜線之另一端處連接至不同組件。
圖2亦展示根據本發明之一些實施例之纜線206之示意圖。纜線206包括經組態以與連接器280匹配之連接器207，且可插入至連接器280中。纜線206包括可適當地組合為主纜線之多個雙軸纜線208。
圖2展示根據一些實施例之雙軸纜線208之特寫視圖。在一實例中，雙軸纜線208包括經組態以傳輸一對差分信號之兩個內部導體291及292。該兩個內部導體291與292適當地絕緣且分別由管狀絕緣層293及294包圍，且接著由導電屏蔽物(未展示)及絕緣外鞘295包圍。
圖3展示根據本發明之一些實施例之電子裝置301之示意 圖。電子裝置301可為任何合適的裝置，諸如網路交換器、網路橋接器、網路存取點、網路路由器、伺服器裝置、電腦、桌上型電腦、筆記本電腦、平板電腦，等。電子裝置301包括與IC封裝100類似地組態之IC封裝300A。IC封裝300A利用與IC封裝100中使用的組件相同或等效的特定組件；上文已提供此等組件之描述，且此處為了清楚目的而將省略此描述。
在圖3之實例中，IC封裝300A安裝在印刷電路板(PCB)302上。舉例而言，圖3展示IC封裝300A及IC封裝300A之第二表面312A之俯視圖。IC封裝300A之第一表面(未展示)包括與圖1的實例中之第一接觸結構140類似地組態之第一接觸結構(未展示)。在IC封裝300A安裝在PCB 302上時，IC封裝300A之第一接觸結構連接至PCB 302上之對應接觸結構。PCB 302包括金屬跡線以將信號投送至第一接觸結構或自第一接觸結構投送信號，以將第一接觸結構連接至PCB 302上之其他組件。
另外，IC封裝300A包括形成於IC封裝300A之第二表面312A上的第二接觸結構，諸如第二接觸結構350A、第二接觸結構350B等。在一實施例中，如圖3中所描繪，第二表面312A與PCB 302相對，且因此暴露。第二接觸結構350B經由獨立於PCB 302之纜線(諸如第一主纜線306、第二主纜線307，等)連接至其他電子組件。該等纜線可將IC封裝300A連接至在PCB 302上或在PCB 302外部之其他組件。
舉例而言，另一IC封裝300B安裝在PCB 302上。IC封裝300B與IC封裝100類似地組態。IC封裝300B利用與IC封裝100中使用的組件相同或等效的特定組件；上文已提供此等組件之描述，且此處為了清楚目的而將省略此描述。另外，連接器380A機械附接且電附接至IC封裝300A之接觸結構350A。類似地，連接器380B機械附接且電附接至IC封裝300B之接觸結構350B之陣列。連接器380A及連接器380B與圖2中 之連接器280類似地組態；上文已提供此等組件之描述，且此處為了清楚目的而將省略此描述。
在一實例中，主纜線306具有分別插入至連接器380A與連接器380B中之兩個末端插塞。主纜線306包括多個雙軸纜線以在IC封裝300A與IC封裝300B之間傳輸多對差分信號。在圖3中所見之實例中，連接器380A耦接至包括十二對接觸結構350A之陣列，連接器380B耦接至包括十二對接觸結構350B之陣列，且主纜線306包括十二個雙軸纜線以在IC封裝300A與IC封裝300B之間傳輸十二對差分信號。
應注意，數目十二用作實例，且主纜線306可包括任何合適數目個雙軸纜線或其他合適纜線以在IC封裝300A與IC封裝300B之間傳輸差分信號或非差分信號。
在一實施例中，電子裝置301為用於封包交換之網路交換器。電子裝置301包括具有合適機械及電設計以耦接通信纜線(諸如乙太網路纜線等)之網路埠介面304。舉例而言，乙太網路纜線插入至網路埠介面304中以將電子裝置301連接至其他裝置，諸如其他網絡裝置、終端裝置等。
在一些實例中，IC封裝300A包括承載封包處理電路、介面電路等之一或多個積體電路。介面電路包括SERDES電路以處理差分信號。舉例而言，IC封裝300A接收攜載串行資料之一對差分信號，且IC封裝300A中之SERDES電路處理該對差分信號以產生並行資料。該並行資料可進一步由IC封裝300A中之其他內部電路處理。在另一實例中，IC封裝300A之一些內部電路產生並行資料以供輸出，且IC封裝300A中之SERDES電路將該並行資料轉換為呈一對差分信號形式之串行資料以從IC封裝300A傳輸出去。
在圖3之實例中，IC封裝300A與網路埠介面304藉由主纜線307連接。舉例而言，連接器380C機械附接且電附接至IC封裝300A之第二接觸結構350C之陣列。主纜線307具有插入至連接器380C中之末端插塞。主纜線307包括多個雙軸纜線以傳輸多對差分信號。在實施例中，主纜線307分裂成子纜線，該等子纜線安裝有合適的末端插塞，該等末端插塞可與網路埠介面304連接。舉例而言，連接器380C耦接至包括十二對第二接觸結構350C之陣列，主纜線307分裂成各自包括六個雙軸纜線之兩個子纜線。每一子纜線包括一末端插塞，該末端插塞可插入至網路埠介面304中之一者中。
應注意，主纜線307可包括與PCB 302分離之任何合適數目個雙軸纜線或其他合適的柔性纜線及連接器以在IC封裝300A與網路埠介面304之間傳輸差分信號或其他合適信號。
亦應注意，在一實例中，IC封裝300A與網路埠介面304安置於同一PCB 302上。在另一實例中，網路埠介面304安置於不同PCB 303上。
在本發明之各種實例中，自IC封裝至其他電子組件之電連接係經由封裝基板之多個表面上的接觸結構實施，與相關實例相比可達成各種益處。在相關實例中，自IC封裝至其他電子組件之電連接係經由PCB中之金屬跡線。由於各種衰減，諸如由IC封裝上之經鍍敷通孔(PTH)造成之衰減、由PCB上之PTH造成之衰減、由PCB上之介電質損耗造成之衰減，最大佈線長度受到限制。
在本發明之一些實施例中，自IC封裝300A至其他電子組件之電連接係經由PCB 302中之金屬跡線及獨立於PCB 302之連接結構(諸如纜線(例如，主纜線306及307))實施，因此在一實施例中，PCB 302 可藉由相對較少量之金屬跡線層實施。另外，在一些實例中，使用纜線(例如，雙軸纜線)傳輸高速信號，且因此可使用相對低廉之絕緣材料實施PCB 302。另外，根據本發明之實施例中之最大佈線長度比相關實例中之最大佈線長度長。
應注意，其他合適連接結構可用來經由第二接觸結構150將例如IC封裝100連接至其他電子裝置。
圖4A及圖4B展示根據本發明之一些實施例之PCB 402之不同視圖。圖4A展示PCB 402之俯視圖，且圖4B展示PCB 402之橫截面圖。
在圖4A及圖4B之實例中，兩個IC封裝400A及400B安裝在PCB 402上。該兩個IC封裝400A及400B利用與IC封裝100中使用的組件相同或等效之特定組件。舉例而言，IC封裝400A包括由金屬蓋430A覆蓋之IC晶片420A，IC封裝400B包括由金屬蓋430B覆蓋之IC晶片420B。上文已提供此等組件之描述，且此處為了清楚目的而將省略此描述。
在圖4B之實例中，IC封裝400A包括在第一表面414A上之第一接觸結構440A。第一接觸結構440A與圖1A至圖1C實例中的第一接觸結構140類似地組態。在IC封裝400A安裝在PCB 402上時，第一接觸結構440A連接至PCB 402上之對應接觸結構。類似地，IC封裝400B包括在第一表面414B上之第一接觸結構440B。第一接觸結構440B與圖1A至圖1C實例中之第一接觸結構140類似地組態。在IC封裝400B安裝在PCB 402上時，第一接觸結構440B連接至PCB 402上之對應接觸結構。PCB 402包括安置於介電材料之多層夾心結構上的多個金屬跡線層，諸如銅線等。金屬跡線用來將信號投送至第一接觸結構440A及440B或自該等第一接觸結構投送信號。
在一實施例中，IC封裝400A與IC封裝400B經由封裝橋接器490互連。舉例而言，IC封裝400A與IC封裝400B彼此鄰近地安裝在PCB 402上，且封裝橋接器490適當地附接為耦接在IC封裝400A與IC封裝400B之間的橋接裝置。第一電連接形成於封裝橋接器490與IC封裝400A上的第二接觸結構450A中，且第二電連接由封裝橋接器490及第二接觸結構450B形成(圖4B)。封裝橋接器490接著互連第二接觸結構450A與第二接觸結構450B。
在一些實施例中，封裝橋接器490具有相對剛性的多層平坦連接結構。封裝橋接器490包括在封裝橋接器490中的固定位置處預佈線且預成型的線。在一實例中，封裝橋接器490以類似方式形成至PCB或封裝基板。PCB由合適絕緣材料形成，諸如基於環氧樹脂之層壓基板、基於樹脂之雙順丁烯二醯亞胺-三嗪(BT)基板等。PCB包括諸如銅線等之多個金屬跡線層，絕緣材料位於其間。不同層上之金屬跡線可藉由通孔連接。金屬跡線經佈線以互連IC封裝400A與IC封裝400B之對應第二接觸結構。在圖4B之實例中，金屬跡線491互連IC封裝400A之接觸結構451A與IC封裝400B之對應接觸結構451B；金屬跡線492互連IC封裝400A之接觸結構452A與IC封裝400B之對應接觸結構452B；金屬跡線493互連IC封裝400A之接觸結構453A與IC封裝400B之對應接觸結構453B。
應注意，各種技術可用於形成封裝橋接器490與IC封裝400A或IC封裝400B之間的電連接。在一實例中，使用焊接技術形成電連接。
應注意，封裝橋接器490中之PCB與PCB 402相比相對較小。在一實例中，封裝橋接器490中之PCB係使用諸如稱為MEGTRON 6之材料等的相對昂貴材料(具有較少介電質損耗)實施，以實現特定信號 (例如，呈差分信號形式之串行資料)在IC封裝400A與IC封裝400B之間的高速傳輸。在一些實例中，與PCB 402相比，封裝橋接器490中之PCB對高速信號造成的信號衰減較小。
根據本發明之一些態樣，自IC封裝400A至IC封裝400B之佈線路徑係經由PCB 402中之金屬跡線及獨立於PCB 402的封裝橋接器490實施，因此PCB 402可藉由相對較少量之金屬跡線層實施。另外，在一些實例中，使用封裝橋接器490傳輸高速信號及或需要特別高水平之信噪比的信號，而經由PCB傳輸對噪聲更具彈性的其他信號，由此使得PCB 402能夠使用相對低廉的技術(諸如較不昂貴的絕緣熱材料及/或更少層)實施。在一實施例中，在一些情況下，此藉由避免使用非常高成本的製造技術製作整個PCB的必要性而導致總體成本節省。
圖5展示概述根據本發明的一些實施例的過程實例500的流程圖。在一個實例中，過程500用於形成IC封裝，諸如IC封裝100、IC封裝200等，並將IC封裝組裝在PCB板上，諸如PCB 302、PCB 402等。該過程在S501開始並進行至S510。
在S510，將IC晶片封裝在IC封裝中，在封裝基板之與平坦基板之表面相對之多個表面上具有接觸結構。在一實例中，形成封裝基板110。封裝基板110具有第一表面114及第二表面112。接著，在一實例中，第一接觸結構140形成在第一表面114上，第二接觸結構150形成在與第一表面114相對之第二表面112上。在一實施例中，焊料凸塊160形成在第二表面114上。在一實例中，IC晶片121至123安置在第二表面112上，使得IC晶片121上的凸起結構與封裝基板110的第二表面114上的焊料凸塊160對準。接著，執行回焊製程以形成凸出結構與焊料凸塊160的連接。另外，金屬蓋130經形成以部分或完全覆蓋IC晶片121至123。
在S520，IC封裝安裝在PCB上。在一實例中，IC封裝100安裝在PCB板上，第一接觸結構140連接至PCB上的對應接觸結構。
如圖4A至圖4B之實例中所見，當IC封裝400A及400B安裝在PCB 402上時，第一接觸結構440A及第一接觸結構440B連接至PCB 402上的對應接觸結構。
在S530，將第二表面上的接觸結構藉由獨立於PCB的連接結構連接至另一電組件。
如圖3所示，連接器380A附接至IC封裝300A且連接至第二接觸結構350A，連接器380B附接至IC封裝300B且連接至第二接觸結構350B，連接器380C附接至IC封裝300A且連接至第二接觸結構350C。在圖3所示的實施例中，主電纜306的兩個末端插塞分別插入連接器380A及連接器380B中，從而分別將IC封裝300A及IC封裝300B自外部電耦接至PCB 302，兩個封裝皆安裝在PCB 302上。主電纜307的三個末端插塞分別插入連接器380C及網路埠介面304，從而分別將IC封裝300A電連接至網路埠介面304。主電纜307在安裝IC封裝300A及300B以及網路埠介面304之任何PCB的外部。
在圖4A至圖4B之實例中，封裝橋接器490與IC封裝400A附接且連接至第二接觸結構450A。封裝橋接器490亦與IC封裝400B附接且連接至第二接觸結構450B。封裝橋接器490將IC封裝400A及IC封裝400B自外部互連至PCB 402。
應注意，在各種實施例中，可以在用於半導體裝置製造的過程500之前、過程500中的步驟之間及/或在過程500之後執行其他合適的過程步驟。接著，該過程進行至S599且終止。
雖然已經結作為實例提出的本發明的特定實施例描述了本 發明的各態樣，但是可對實例進行替換、修改及變化。因此，本文闡述的實施例旨在為說明性的而非限制性的。在不脫離所附申請專利範圍的範疇之情況下，可以進行改變。
200‧‧‧IC封裝
206‧‧‧纜線
207‧‧‧連接器
208‧‧‧雙軸纜線
250‧‧‧第二接觸結構
251‧‧‧第二接觸結構
252‧‧‧第二接觸結構
280‧‧‧連接器
281‧‧‧連接模組
282‧‧‧第一介面結構
283‧‧‧第二介面結構
285‧‧‧連接器
291‧‧‧內部導體
292‧‧‧內部導體
293‧‧‧管狀絕緣層
294‧‧‧管狀絕緣層
295‧‧‧絕緣外鞘

Claims (22)

  1. 一種積體電路(IC)封裝，其包含：一封裝基板，其經組態以具有一第一表面及與該第一表面相對之一第二表面；一IC晶片，其與該封裝基板互連；第一複數個接觸結構，其安置於該封裝基板之該第一表面上，該第一複數個接觸結構經由一印刷電路板(PCB)中之金屬跡線提供該IC封裝至一特定其他裝置的一第一電耦接，其中該PCB包括用於在該IC封裝與該特定其他裝置之間佈線傳輸第一信號的第一複數個金屬跡線層，該PCB的該第一複數個金屬跡線層中的每一個層由一第一種介電材料分離；第二複數個接觸結構，其安置於該封裝基板之該第二表面上，該第二複數個接觸結構經由獨立於該PCB之一連接結構中的金屬跡線提供該IC封裝至該特定其他裝置的一第二電耦接，經由該連接結構中之該金屬跡線提供該IC封裝至該特定其他裝置的該第二電耦接與經由該PCB中之該金屬跡線提供該IC封裝至該特定其他裝置的該第一電耦接為同時被提供，其中該連接結構包括用於在該IC封裝與該特定其他裝置之間佈線傳輸第二信號的第二複數個金屬跡線層，該連接結構的該第二複數個金屬跡線層中的每一個層由與該第一種介電材料不同的一第二種介電材料分離。
  2. 如請求項1之IC封裝，其中該第二複數個接觸結構係以接觸結構之一二維陣列之一形式安置於該第二表面上。
  3. 如請求項1之IC封裝，其中該第二複數個接觸結構經組態以將該連接結構耦接至該IC晶片上之第二複數個I/O襯墊。
  4. 如請求項3之IC封裝，其進一步包含：附接至該IC封裝之一連接器，該連接器具有經組態以與該第二複數個接觸結構電連接之一第一連接器介面且具有經組態以與該連接結構電連接之一第二連接器介面。
  5. 如請求項3之IC封裝，其中該第二複數個接觸結構包括電耦接至該IC晶片上之一差分I/O襯墊對的兩個接觸結構，且該兩個接觸結構經組態以將該差分I/O襯墊對與該連接結構中之兩個導體電耦接。
  6. 如請求項5之IC封裝，其中該第二複數個接觸結構包括電耦接至該IC晶片上之多個差分I/O襯墊對之多對接觸結構，且該多對接觸結構經組態以機械地收納用於電連接該多對接觸結構與多個連接結構之一插塞。
  7. 如請求項5之IC封裝，其中該兩個接觸結構經組態以經由該連接結構電連接至在該PCB上之一埠裝置。
  8. 如請求項5之IC封裝，其中該兩個接觸結構經組態以經由該連接結構電連接至在該PCB之外的一埠裝置。
  9. 如請求項1之IC封裝，其中該IC晶片安置於該第二表面上，且該第二複數個接觸結構在該IC晶片與該封裝基板之一邊緣之間的一周邊區域中安置於該第二表面上。
  10. 如請求項1之IC封裝，其中：該第二複數個接觸結構經組態以經由獨立於該PCB之該連接結構與安置於該特定其他裝置的一IC封裝上之對應接觸結構連接。
  11. 如請求項10之IC封裝，其中：該第二複數個接觸結構經組態以經由安置於該連接結構中之該金屬跡線與該特定其他裝置的該IC封裝上之該等對應接觸結構連接。
  12. 如請求項1之IC封裝，其中： 該第二複數個接觸結構經組態以經由該連接結構中之該金屬跡線與一第二IC封裝上之對應接觸結構連接。
  13. 如請求項12之IC封裝，其中：該第二複數個接觸結構經安置以形成多個接觸結構群組，該多個接觸結構群組經組態以分別經由獨立於該PCB的各別連接結構與多個第二IC封裝上之對應接觸結構連接。
  14. 如請求項1之IC封裝，其中該第一複數個接觸結構經組態而以第一速度輸入/輸出信號；且該第二複數個接觸結構經組態而以高於該等第一速度之第二速度輸入/輸出信號。
  15. 如請求項1之IC封裝，其中該第二複數個接觸結構經組態以經由造成的信號衰減比該PCB小的該連接結構將該IC晶片上之第二複數個I/O襯墊耦接至該特定其他裝置。
  16. 一種半導體裝置製造方法，其包含：形成用於封裝一IC晶片之一積體電路(IC)封裝之一封裝基板，該封裝基板具有一第一表面及與該第一表面相對之一第二表面；將第一複數個接觸結構安置在該第一表面上，該第一複數個接觸結構經組態以在該IC封裝安裝至一印刷電路板(PCB)時，經由該PCB中之金屬跡線提供該IC封裝至一特定其他裝置的一第一電耦接，其中該PCB包括用於在該IC封裝與該特定其他裝置之間佈線傳輸第一信號的第一複數個金屬跡線層，該PCB的該第一複數個金屬跡線層中的每一個層由一第一種介電材料分離；以及將第二複數個接觸結構安置在該第二表面上，該第二複數個接觸結構經組態以經由獨立於該PCB之一連接結構提供該IC封裝至該特定其他裝 置的一第二電耦接，經由該連接結構中之該金屬跡線提供該IC封裝至該特定其他裝置的該第二電耦接與經由該PCB中之該金屬跡線提供該IC封裝至該特定其他裝置的該第一電耦接為同時被提供，其中該連接結構包括用於在該IC封裝與該特定其他裝置之間佈線傳輸第二信號的第二複數個金屬跡線層，該連接結構的該第二複數個金屬跡線層中的每一個層由與該第一種介電材料不同的一第二種介電材料分離。
  17. 如請求項16之方法，其進一步包含：將一連接器附接至該IC封裝，其中一第一連接器介面與該第二複數個接觸結構電連接。
  18. 如請求項17之方法，其進一步包含：將該連接結構插入至該連接器之一第二連接器介面中，以將該第二複數個接觸結構與該連接結構電連接。
  19. 如請求項18之方法，其進一步包含：將該連接結構插入至該連接器之該第二連接器介面中以將該連接結構內的兩個導體電連接至該第二複數個接觸結構內的兩個接觸結構，該兩個接觸結構連接至該IC晶片中之一對差分輸入/輸出。
  20. 如請求項16之方法，其進一步包含：將該IC封裝安裝至該PCB，其中該第一複數個接觸結構與該PCB中之該等金屬跡線電耦接；以及將獨立於該PCB之該連接結構附接至該IC封裝以經由安置於該連接結構中之跡線連接該第二複數個接觸結構與該特定其他裝置的一第二IC封裝上之對應接觸結構。
  21. 如請求項16之方法，其進一步包含：組態該IC封裝以佈線自該IC晶片上之第一I/O襯墊至用於以第一速度 輸入/輸出信號之該第一複數個接觸結構的第一互連件；組態該IC封裝以佈線自該IC晶片上之第二I/O襯墊至用於以高於該等第一速度之第二速度輸入/輸出信號之該第二複數個接觸結構的第二互連件。
  22. 如請求項16之方法，其進一步包含：組態該IC封裝以佈線自該IC晶片上之第一I/O襯墊至用於輸入/輸出第一信號之該第一複數個接觸結構的第一互連件；組態該IC封裝以佈線自該IC晶片上之該等第二I/O襯墊至用於輸入/輸出比該等第一信號對信號衰減更為敏感之第二信號的該複數個第二接觸結構之該等第二互連件。
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