專利名稱：封入密封器件的集成電路封裝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及于集成電路，且更具體地涉及于用于結(jié)合半導(dǎo)體芯片和密封器件的集成電路封裝。
背景技術(shù)：
當(dāng)今多數(shù)集成電路在成型的塑料樹脂封裝中被出售。這些封裝的泄漏和釋氣限制了其通常包含的器件類型是集成電路，以及最近的層疊集成電路。這些封裝的例子包括球柵格陣列封裝、倒裝芯片封裝、雙列直插式封裝和四列平面式封裝。
許多集成電路需要其它的器件以運(yùn)行。例如，微處理器可能需要訪問存儲器。一般地，這些器件可放置在印刷電路板上并如Edwards在U.S.專利No.5,031,092中說明的連接或集成到單個襯底上，在此合并引入。
Kim等人的U.S.專利No.6,699,730和Gutierrez等人的U.S.專利No.6,708,132公開了多個半導(dǎo)體芯片提供在單個的集成電路封裝中，在此都合并引入。這些器件一般指多片模件(MCM)。其它的MCM在襯底上提供多個密封封裝，接著將其固定到另外的襯底上，諸如可從Agere Systems，inc.商業(yè)獲得的WL 1141集成的PHY模件。
然而，當(dāng)集成不同類型的器件仍保持模件的尺寸小是困難的。不同的器件需要不同材料以運(yùn)行，且這些器件不能集成到一起。其它的器件是易碎的或難于制造的，并且優(yōu)選地不與更堅固的或更易制造的器件結(jié)合，因?yàn)榻Y(jié)合會降低制造產(chǎn)量。例如，Ouellet的U.S.專利No.6,635,509，公開了MEM器件的晶片級別封裝，在此合并引入。該器件是難以高產(chǎn)量生產(chǎn)的。一些器件在制造好以后可以被修改以滿足特定的需要。例如Fallisgaard等人的U.S.專利No.5,952,890公開了可編程的振蕩器，在此合并引入。
與本發(fā)明的方面一致，不同類型的器件層疊在小的封裝中。通過提供結(jié)合半導(dǎo)體芯片和密封器件的集成電路封裝制成該集成，其中密封器件一般包括空腔并且一般具有密封性以最佳工作。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的一個方面，集成電路封裝包括半導(dǎo)體芯片、用于支持半導(dǎo)體芯片的襯底、由半導(dǎo)體芯片支持的密封器件和用于在所述封裝內(nèi)部密封半導(dǎo)體芯片的密封劑。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，集成電路封裝包括密封器件、用于支持器件的襯底、由器件支持的半導(dǎo)體芯片和用于在所述封裝內(nèi)部密封半導(dǎo)體芯片的密封劑。
根據(jù)本發(fā)明的再另一方面，制造集成電路封裝的方法，包括獲得密封器件、獲得襯底、獲得半導(dǎo)體芯片、構(gòu)造封裝，從而襯底支持半導(dǎo)體芯片和由器件支持器件和在封裝內(nèi)密封半導(dǎo)體芯片。
根據(jù)本發(fā)明的再另一方面，制造集成電路封裝的方法，包括獲得密封器件、獲得襯底、獲得半導(dǎo)體芯片、構(gòu)造封裝，從而襯底支持器件和由器件支持半導(dǎo)體芯片和在封裝內(nèi)密封半導(dǎo)體芯片。
在隨后的說明中部分地闡述本發(fā)明的另外的目的和優(yōu)點(diǎn)，某種程度從說明應(yīng)該是清楚的或由發(fā)明的實(shí)際可理解。通過元件和在附加的權(quán)利要求中具體指出的結(jié)合，可以實(shí)現(xiàn)和獲得本發(fā)明的目的和優(yōu)點(diǎn)。
應(yīng)該清楚所聲稱的前述一般的說明和隨后的詳細(xì)說明是示范性的和僅解釋而不是限制本發(fā)明。


圖1是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的集成電路封裝的剖面圖；圖2是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的在半導(dǎo)體芯片上堆疊的密封器件的頂視圖；圖3是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的密封器件和半導(dǎo)體芯片的另一結(jié)構(gòu)的頂視圖；圖4是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的密封器件的底視圖；圖5描述了根據(jù)本發(fā)明制作密封的一種方法；圖6例示了與本發(fā)明的另一方面相一致的集成電路封裝；圖7例示了與本發(fā)明的一個實(shí)施例。
具體實(shí)施例方式
現(xiàn)在詳細(xì)參考本發(fā)明的實(shí)施例(典型實(shí)施例)，該實(shí)施例在附圖中說明?？赡艿娜魏吻樾危麄€附圖中使用的相同的附圖標(biāo)記指相同或類似的部分。
圖1和2說明根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例。圖1是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的集成電路封裝的側(cè)視圖。在圖2是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的在半導(dǎo)體芯片上層疊的密封器件的頂視圖。
襯底100提供支持封裝細(xì)件10。本發(fā)明不限制襯底的形式并且可使用任一的形式，例如包括印刷電路板、引線框架或帶。例如，圖1的實(shí)施例中示出的球形電接觸110提供用于連接到印刷電路板。然而本發(fā)明不限制電接觸110的形式并且可以使用任一適合的接觸形式。
半導(dǎo)體芯片(或半導(dǎo)體模片)120，其不是密封的并且可以是未保護(hù)的裸硅或其上形成有集成電路的未封裝半導(dǎo)體芯片，以一般的方式設(shè)置在襯底100上。例如半導(dǎo)體芯片120可以是諸如Texas Instruments SM320C6201的數(shù)字信號處理芯片、微處理器或介質(zhì)存取控制器。除此之外，半導(dǎo)體芯片的頂部可以是“鈍化的”(諸如通過由玻璃薄涂層被保護(hù))并且可以調(diào)整該層的厚度以適應(yīng)隨后的處理。
密封器件130設(shè)置在半導(dǎo)體芯片120上。一般地，密封器件130是密封的，且包括空腔133。如在圖1和2中所示，用環(huán)氧樹脂(未示出)將密封器件130固定到半導(dǎo)體芯片120上。在其它的實(shí)施例中，特別地如果采用其它的防止移動的手段，該器件可以直接設(shè)置在半導(dǎo)體芯片上。諸如插入層的緩沖材料132也可以設(shè)置在芯片120和器件130之間。也可以提供一個或多個散熱片(heatsink)，例如在芯片120下面、芯片120和器件130之間或在器件130的上面。盡管沒有示出，其它的芯片或器件也可以設(shè)置在器件130之上。
芯片120和器件130可以是電連接的。例如，導(dǎo)線140可以將器件130的接點(diǎn)連接到芯片120上的焊盤。在圖2中，導(dǎo)線140連接到芯片120上的焊接環(huán)200。也可以不使用導(dǎo)線直接連接芯片120的焊盤和器件130的接點(diǎn)。芯片120也可以是通過例如固定在襯底100上接線部分的電導(dǎo)線150電連接到電接點(diǎn)110。例如，器件130也可以使用導(dǎo)線連接到襯底100的接線部分。
當(dāng)器件130給芯片120提供必需功能時，諸如頻率源或存儲器，芯片120和器件130優(yōu)選地是互聯(lián)的。
在優(yōu)選實(shí)施例中，器件130包括諧振電路。例如器件130可以是可編程的振蕩器。器件130也可以包括石英晶體、表面聲波器件或MEM結(jié)構(gòu)，諸如諧振器、傳感器或電容器。器件130也可以包括納米技術(shù)器件，包括量子隧道冷卻器件、量子隧道功率產(chǎn)生器件和量子諧振器件。通過在堆疊、互聯(lián)和成型之前的密封可以實(shí)現(xiàn)這些器件的各種改進(jìn)性能。
器件130的封裝明顯地改進(jìn)了其中密封的器件諸如諧振器的電性能和可靠性。最后對壓鑄成形和類似的封裝工藝提供保護(hù)。另外，在結(jié)合到封裝10中之前，可獨(dú)立檢測、編程或調(diào)制器件130。
密封劑160密封圖1的封裝中的芯片120。因此，保護(hù)芯片120免于擠壓和損壞。因?yàn)樾酒?20不是單獨(dú)封裝的(類似器件130)，所以減小了封裝尺寸。而且，通過在芯片120上堆疊器件130，進(jìn)一步節(jié)省了空間。
圖3顯示了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的密封器件和半導(dǎo)體芯片另一個配置的頂視圖。在圖3中，芯片120設(shè)置在器件130上。
圖4顯示了根據(jù)本發(fā)明的密封器件130的例子。圖4顯示了FOX914溫度補(bǔ)償?shù)木w振蕩器420，可從Fox Electronics商業(yè)獲得。在振蕩器420中溫度補(bǔ)償電路的響應(yīng)時間保持頻率穩(wěn)定，其中伴隨著例如，由于半導(dǎo)體活動的間歇脈沖產(chǎn)生的熱變化以及更慢改變的環(huán)境的溫度變化。振蕩器420可具有4個用于電連接到芯片120或襯底100上的接線部分的焊盤(或)410?？蛇x擇地，也可以使用圖4中示出的器件，獨(dú)立于本發(fā)明的封裝(例如，在電路板上作為獨(dú)立的器件)?？梢栽O(shè)置其它器件權(quán)用于與本發(fā)明的封裝連接。
圖5說明根據(jù)本發(fā)明的制造封裝的方法。在步驟500中，制造密封器件。在步驟510中，在器件上可執(zhí)行條件處理或其它的后制造處理，諸如加電提升、編程或測試。在步驟520中，判斷密封器件是否可接受，如果器件不可接受，就報廢。
如果器件是可接受的，接著在步驟530中，將器件設(shè)置在半導(dǎo)體芯片上?？商鎿Q地，芯片可以設(shè)置在所述器件上。在步驟540中，所述器件連接到所述封裝和/或半導(dǎo)體芯片。在步驟550中，所述器件連接到所述封裝。應(yīng)該注意在步驟540和550中的連接可以以任何順序或同時進(jìn)行。
在步驟560中，封裝或密封所述芯片和器件。在步驟570中，可以在封裝上執(zhí)行條件處理或其它的后封裝處理，諸如加電、編程或檢測。在步驟580中，判斷密封器件是否可接受，如果器件不可接受，就報廢。否則完成封裝。
在圖5的每個步驟中，執(zhí)行行動的人或?qū)嶓w不重要。例如，可以由制造封裝的人或公司或在密封器件的制造方面專業(yè)化的人或公司執(zhí)行密封器件的制造。而且，在圖5中示出的步驟可以由適合地編程的計算機(jī)控制的機(jī)器自動地執(zhí)行。
圖6說明了與本發(fā)明另外方面一致的集成電路封裝600。集成電路封裝600包括固定到或由半導(dǎo)體芯片120支持的外殼650，其中設(shè)置有例如微處理器電路。外殼650可被密封?？梢栽谕鈿?50中提供晶體振蕩器或上述的其它諧振器。一般地，密封外殼650具有表面611，其面積小于半導(dǎo)體芯片120的表面613的面積。
在外殼650和半導(dǎo)體芯片120之間提供連附部分609。設(shè)置連附部分609以將外殼650固定到半導(dǎo)體芯片120上。在圖6示出的實(shí)施例中，連附部分609包括公知的粘合劑以將外殼650接合到半導(dǎo)體芯片120上。
如圖6中進(jìn)一步所示，在設(shè)置到外殼650上的振蕩器封裝640中提供振蕩器電路615。第一接線620電耦聯(lián)振蕩器電路615到半導(dǎo)體芯片120，且第二接線660電耦聯(lián)半導(dǎo)體芯片120到引線框架610。引線框架610包括提供外部電連接的引線621。密封劑，諸如公知樹脂形成的成型封裝630或成型化合物，集合地封裝或密封半導(dǎo)體芯片120、外殼650和振蕩器封裝630。
圖7中示出的實(shí)施例類似與圖6中的說明。然而，在圖7中，連附部分609包括振蕩器封裝640和焊接凸塊710，其提供在振蕩器電路615和半導(dǎo)體芯片120之間的電連接或耦聯(lián)。連附部分609也可包括其它的封裝和/或粘合劑，或其它設(shè)置的結(jié)構(gòu)以固定或接合外殼650到半導(dǎo)體芯片120上。在圖6和7中，振蕩器電路615控制和讀出從外殼650輸出的頻率。
由于外殼650具有面積小于半導(dǎo)體芯片120的面積的表面，以及進(jìn)一步由于外殼650固定到半導(dǎo)體芯片120上，可以取得較大的集成和獲得帶有較高功能的更密集的封裝。
從考慮在此公開的本發(fā)明實(shí)際和詳細(xì)說明，本發(fā)明其它的實(shí)施例對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員是清楚的。意圖是詳細(xì)說明和實(shí)施例僅作為示例考慮，通過隨后的權(quán)利要求標(biāo)明具有的本發(fā)明的真實(shí)領(lǐng)域和精神。
權(quán)利要求
1.一種集成電路封裝，包括半導(dǎo)體芯片；由半導(dǎo)體芯片支持的密封器件；和把半導(dǎo)體芯片和密封器件密封在封裝內(nèi)部的成型化合物。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的集成電路封裝，其中密封器件包括空腔。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的集成電路封裝，其中由襯底支撐半導(dǎo)體芯片，襯底選自硅、石英、陶瓷、環(huán)氧玻璃和金屬引線框架。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的集成電路封裝，進(jìn)一步包括設(shè)置在封裝外部的電接點(diǎn)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4的集成電路封裝，其中電接點(diǎn)包括焊球。
6.根據(jù)權(quán)利要求1的集成電路封裝，其中用環(huán)氧樹脂將半導(dǎo)體芯片接合到襯底。
7.根據(jù)權(quán)利要求1的集成電路封裝，其中半導(dǎo)體芯片是數(shù)字信號處理器芯片。
8.根據(jù)權(quán)利要求1的集成電路封裝，其中半導(dǎo)體芯片是微處理器。
9.根據(jù)權(quán)利要求1的集成電路封裝，其中半導(dǎo)體芯片是介質(zhì)存取控制器。
10.根據(jù)權(quán)利要求1的集成電路封裝，其中以與半導(dǎo)體芯片直接接觸的方式提供密封器件。
11.根據(jù)權(quán)利要求1的集成電路封裝，其中在半導(dǎo)體芯片和密封器件之間設(shè)置緩沖材料。
12.根據(jù)權(quán)利要求1的集成電路封裝，其中密封器件支持另一個器件。
13.根據(jù)權(quán)利要求1的集成電路封裝，其中密封器件支持另一個半導(dǎo)體芯片。
14.根據(jù)權(quán)利要求1的集成電路封裝，其中密封器件和半導(dǎo)體芯片是電互聯(lián)的。
15.根據(jù)權(quán)利要求14的集成電路封裝，其中密封器件包括接點(diǎn)，半導(dǎo)體芯片包括接合焊盤，以及導(dǎo)線連接接點(diǎn)到該接合焊盤。
16.根據(jù)權(quán)利要求14的集成電路封裝，其中密封器件和半導(dǎo)體芯片不需要導(dǎo)線而電互聯(lián)。
17.根據(jù)權(quán)利要求4的集成電路封裝，其中半導(dǎo)體芯片電互聯(lián)到電接點(diǎn)。
18.根據(jù)權(quán)利要求17的集成電路封裝，其中半導(dǎo)體芯片使用連附到襯底上的布線部分的電導(dǎo)線而電互聯(lián)到電接點(diǎn)。
19.根據(jù)權(quán)利要求4的集成電路封裝，其中密封器件使用連附到襯底上的布線部分的電導(dǎo)線而電互聯(lián)到電接點(diǎn)。
20.根據(jù)權(quán)利要求1的集成電路封裝，其中密封器件包括頻率源。
21.根據(jù)權(quán)利要求1的集成電路封裝，其中密封器件包括諧振電路。
22.根據(jù)權(quán)利要求1的集成電路封裝，其中密封器件是可編程振蕩器。
23.根據(jù)權(quán)利要求1的集成電路封裝，其中密封器件包括表面聲波結(jié)構(gòu)。
24.根據(jù)權(quán)利要求1的集成電路封裝，其中密封器件包括MEM結(jié)構(gòu)。
25.根據(jù)權(quán)利要求24的集成電路封裝，其中MEM結(jié)構(gòu)是諧振器。
26.根據(jù)權(quán)利要求24的集成電路封裝，其中MEM結(jié)構(gòu)耦合到表面聲波結(jié)構(gòu)。
27.一種制造集成電路封裝的方法，包括獲得密封器件；獲得襯底；獲得半導(dǎo)體芯片；構(gòu)造封裝以使得襯底支持半導(dǎo)體芯片以及由器件支持器件；以及將半導(dǎo)體芯片和密封器件密封在所述封裝內(nèi)。
28.根據(jù)權(quán)利要求27的集成電路封裝的制造方法，進(jìn)一步包括在構(gòu)造封裝之前測試該器件。
29.根據(jù)權(quán)利要求27的集成電路封裝的制造方法，進(jìn)一步包括在構(gòu)造封裝之前編程該器件。
30.一種制造集成電路封裝的方法，包括獲得密封器件；獲得襯底；獲得半導(dǎo)體芯片；構(gòu)造封裝以使得襯底支持器件以及由器件支持半導(dǎo)體芯片；以及把半導(dǎo)體芯片和密封器件封裝在所述封裝內(nèi)。
31.根據(jù)權(quán)利要求30的集成電路封裝的制造方法，進(jìn)一步包括在構(gòu)造封裝之前測試該器件。
32.根據(jù)權(quán)利要求30的集成電路封裝的制造方法，進(jìn)一步包括在構(gòu)造封裝之前編程該器件。
33.一種集成電路封裝，包括具有表面的半導(dǎo)體芯片，該半導(dǎo)體芯片的表面具有一面積；具有表面的外殼，該外殼具有小于半導(dǎo)體芯片的表面面積的表面積，外殼是密封的；連附部分，在密封外殼和半導(dǎo)體芯片之間提供該連附部分，設(shè)置該連附部分以將外殼連附到半導(dǎo)體芯片上；和密封劑，該密封劑集合地密封半導(dǎo)體芯片、外殼和連附部分。
34.根據(jù)權(quán)利要求33的集成電路封裝，其中連附部分包括粘合劑。
35.根據(jù)權(quán)利要求33的集成電路封裝，其中集成電路封裝是第一封裝，連附部分包括振蕩器電路，振蕩器電路被提供在第二封裝中。
36.根據(jù)權(quán)利要求33的集成電路封裝，進(jìn)一步包括振蕩器電路，該振蕩器電路被提供在外殼上。
37.根據(jù)權(quán)利要求36的集成電路封裝，進(jìn)一步包括第一接線，設(shè)置該第一接線以電耦聯(lián)振蕩器電路到半導(dǎo)體芯片；第二接線；和引線框架，設(shè)置該第二接線以電耦聯(lián)振蕩器電路到引線框架。
38.根據(jù)權(quán)利要求33的集成電路封裝，其中外殼包括諧振器。
39.根據(jù)權(quán)利要求33的集成電路封裝，其中半導(dǎo)體芯片包括微處理器電路。
40.根據(jù)權(quán)利要求35的集成電路封裝，進(jìn)一步包括多個焊接凸塊，其中通過該焊接凸塊將該振蕩器電路耦聯(lián)到半導(dǎo)體芯片。
全文摘要
公開了一種具有半導(dǎo)體芯片的集成電路封裝，用半導(dǎo)體芯片支持密封器件，和將半導(dǎo)體芯片和該器件一起密封作為組合封裝的成型化合物。也公開了制造該封裝的方法。
文檔編號H01L21/50GK1881570SQ20061007742
公開日2006年12月20日 申請日期2006年1月23日 優(yōu)先權(quán)日2005年1月21日
發(fā)明者詹姆斯·B.·諾斯卡特 申請人:?？怂闺娮庸?br>