嵌入有无源组件的加劲衬的制作方法
【专利说明】嵌入有无源组件的加劲衬
[0001 ] 公开领域
[0002]所公开的实施例涉及包括被设计成减小翘曲的加劲衬(stiffener)的半导体封装结构。更具体地，一些实施例针对设计有凹槽的连续或不间断加劲衬结构，该凹槽被设计成接纳高密度电容器和/或其它无源组件，该凹槽在封装的一个或多个半导体管芯周围形成外环。
【背景技术】
[0003]常规半导体器件封装包括集成电路或芯片或安装在基板上的管芯。典型地，该管芯安装在基板上并且互连通过本领域已知的线焊和/或倒装技术来形成。在任一情形中，管芯不覆盖基板的整个表面区域。附加组件(诸如，解耦电容器或其它无源电路元件)通常也被包括在封装内，典型地在管芯周围的基板区域上，以便例如减少噪声和管芯上的高频瞬变。加劲衬被用来向封装元件提供稳定性，并且防止因热膨胀引起的翘曲。
[0004]常规地，加劲衬是使用表面安装技术(SMT)安装在基板上的。加劲衬可由金属(诸如，铜或铝)或陶瓷材料制成。可使得加劲衬的热膨胀(CTE)系数与基板的相匹配以便提供机械支撑并防止翘曲。
[0005]常规封装100的示意俯视图以及图示描绘在图1中解说。一个或多个管芯(共同描绘为管芯104)被安装在基板102上。基板102可包括在管芯104周围的外周界上的无源器件106。无源器件106和其它组件可使用SMT安装在基板102上。加劲衬108以外环的形式围绕基板102。加劲衬108的水平部分与基板102的表面交叠并且加劲衬108的相当大的水平区域位于基板102的水平表面区域之外以便提供机械稳定性。加劲衬108还可使用SMT附连或安装在基板102上。
[0006]常规封装100的结构遭受许多缺点。加劲衬108具有较大的水平区域或厚度，其延伸超出基板102的水平区域以便满足保护封装组件的要求(有时大于0.5mm)。这增大了封装的总占据面积或水平表面面积。然而，技术的发展对封装的大小和面积的显著减小提出了需求，这进而对有用封装面积(即，未被加劲衬消耗的封装面积)强加了约束。高端表面安装封装(诸如，公知的倒装球栅阵列(fcBGA))被进一步看到需要较小的封装厚度来维持薄的封装剖面。此类技术被看到进一步遭受对可被包括的封装组件的限制并且还提高了封装厚度，这是因为当前正被使用的常规加劲衬结构。
[0007]—些常规办法通过在表面安装的加劲衬材料中创建孔以便为在这些孔中集成无源组件创造空间的方式来克服以上限制。然而，这些孔中断了加劲衬的连续性，这降低了加劲衬在提供机械稳定性和防止翘曲方面的有效性。此外，到加劲衬中这些孔内形成的这些无源器件的电连接或无源组件(例如，无源器件106)的其它常规放置由于它们在基板上分散的放置而需要仔细和谨慎的规划，其中要考虑最大化基板上的可用表面面积。这还影响到用于封装的配电网(PDN)设计，因为昂贵并且往往困难的布线路径需要被创建以容适无源器件的此类放置。
[0008]相应地，需要克服与常规加劲衬结构相关联的上述问题，以便达成不负面影响封装大小的高质量加劲衬结构。
[0009]概述
[0010]示例性实施例涉及用于防止半导体封装中的半导体基板的翘曲的系统和方法。相应地，一个或多个实施例针对设计有凹槽的连续或不间断加劲衬结构，该凹槽被设计成接纳高密度电容器和/或其它无源组件，该凹槽在封装的一个或多个半导体管芯周围形成外环。
[0011 ]例如，一种示例性实施例涉及一种形成用于半导体封装的加劲衬的方法，该方法包括:在加劲衬中形成凹槽;在凹槽内嵌入无源组件；以及将具有嵌入的无源组件的加劲衬附连至基板的第一表面。
[0012]另一示例性实施例涉及一种半导体封装，包括:基板;附连至基板的第一表面的加劲衬，其中该加劲衬包括凹槽;以及被嵌入在凹槽内的无源组件。
[0013]又一示例性实施例涉及一种半导体封装系统，包括:基板;附连至基板的第一表面的加劲衬，该加劲衬包括用于接纳的装置;以及被嵌入在用于接纳的装置内的无源组件。
[0014]附图简述
[0015]给出附图以帮助对本发明实施例进行描述，且提供附图仅用于解说实施例而非对其进行限定。
[0016]图1解说了具有加劲衬的常规封装结构的俯视图和侧视图。
[0017]图2A-B分别解说了具有凹槽的示例性加劲衬结构的侧视图和俯视图。
[0018]图3A-E描绘了与具有凹槽的示例性加劲衬结构的形成相关的示例性组件和过程的侧视图。
[0019]图4解说了使用示例性加劲衬形成示例性半导体封装的序列的流程图。
[0020]详细描述
[0021]本发明的各方面在以下针对本发明具体实施例的描述和有关附图中被公开。可以设计替换实施例而不会脱离本发明的范围。另外，本发明中众所周知的元素将不被详细描述或将被省去以免煙没本发明的相关细节。
[0022]措辞“示例性”在本文中用于表示“用作示例、实例或解说”。本文中描述为“示例性”的任何实施例不必被解释为优于或胜过其他实施例。同样，术语“本发明的各实施例”并不要求本发明的所有实施例都包括所讨论的特征、优点、或工作模式。
[0023]本文中所使用的术语仅出于描述特定实施例的目的，而并不旨在限定本发明的实施例。如本文所使用的，单数形式的“一”、“某”和“该”旨在也包括复数形式，除非上下文另有明确指示。还将理解，术语“包括”、“具有”、“包含”和/或“含有”在本文中使用时指明所陈述的特征、整数、步骤、操作、元素、和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元素、组件和/或其群组的存在或添加。
[0024]此外，许多实施例是根据将由例如计算设备的元件执行的动作序列来描述的。将认识到，本文描述的各种动作能由专用电路(例如，专用集成电路(ASIC))、由正被一个或多个处理器执行的程序指令、或由这两者的组合来执行。另外，本文描述的这些动作序列可被认为是完全体现在任何形式的计算机可读存储介质内，其内存储有一经执行就将使相关联的处理器执行本文所描述的功能性的相应计算机指令集。因此，本发明的各种方面可以用数种不同形式来体现，所有这些形式都已被构想落在所要求保护的主题内容的范围内。另外，对于本文描述的每个实施例，任何此类实施例的对应形式可在本文中被描述为例如“被配置成执行所描述的动作的逻辑”。
[0025]示例性实施例涉及被设计成克服常规加劲衬的众多缺点的创新加劲衬结构。在此公开中，认识到，加劲衬的有效性或质量取决于诸如以下的各方面:加劲衬的表面面积、到基板的附连的方法、与基板的接触面积、以及用于加劲衬的材料。
[0026]为了提供改进的附连面积(或接触面积)、而且防止总封装大小增大，示例性加劲衬被形成为使得示例性加劲衬的水平表面区域被基板的水平外边缘或边界包含或至少限定。示例性加劲衬使用各向异性导电膜(ACF)或各向异性导电糊剂(ACP)附连至基板。如此，这克服了先前讨论的使用SMT安装在基板102上的常规加劲衬108的缺点。
[0027]此外，示例性加劲衬被设计有凹槽，从而加劲衬由不中断层