专利名称：Ic封装及其制造方法
技术领域：
本发明的总体构思涉及一种包括堆叠在印刷电路板(PCB)上的多个球 栅阵列(BGA)的集成电路(IC)封装的IC封装及其制造方法。
背景技术：
近来，移动产品(例如，移动电话、个人数字助理(PDA)和便携式多 媒体播放器)的重量和尺寸逐渐减小。同时，移动产品的功能性和速度正在 增力口。但是，为了实现利用单个IC封装的移动产品的高功能性和快的速度，需 要发展具有这种高功能性和快速度的IC封装，制造这种IC封装需要的时间长并且制造成本高。因此，已经提出一种IC封装安装结构，在该结构中，多个IC封装或者 无源器件被组装成单个封装，而不增加安装有IC封装的印刷电路板的面积。 通过在PCB上堆叠多个BGA IC封装来构造这种类型的安装结构的示例。图1示出了通过堆叠两个BGAIC封装构造的IC封装。如图l所示，两个BGA IC封装110和120作为堆叠体(stack)安装在 印刷电路板100上。具体地讲，第二BGAIC封装120以其堆叠到第一BGAIC 封装110上的方式结合到第一 BGAIC封装110上，从而制成组合的IC封装 130。利用表面安装技术将IC封装130安装到印刷电路板100上。此时，需要确保位于第二BGAIC封装120之下的第一BGAIC封装110 的注模部分的空间和高度，其中，IC芯片115由合成树脂116模塑(mold)， 所以需要使位于第一 BGA IC封装110之上的第二 BGA IC封装120的焊球 121的尺寸大于第一BGAIC封装llO的焊球lll的尺寸。然而，当热量被施加到通过将不同的BGA IC封装IIO和120堆叠到印 刷电路板100上而制成组合的IC封装130上时，由于印刷电路板100与第一 BGAIC封装IIO和第二BGAIC封装120之间的热膨胀率不同，导致在用于结合堆叠封装的焊球121处产生应力。由于第二 BGA IC封装120的焊球121的尺寸大于第一 BGA IC封装110 的焊球lll的尺寸，所以由于热膨胀率不同而产生的应力集中在第二BGAIC 封装120的焊球121上。结果，降低了 IC封装的可靠性。发明内容本发明总体构思提供了 一种包括作为堆叠体安装在印刷电路板上的多个 BGA IC封装的IC封装及其制造方法，其中，上面的BGA IC封装的焊球直 径减小，同时确保了下面的BGA IC封装的注模部分的空间，从而防止了应 力集中在上面的BGAIC封装的焊球上。本发明的其它方面和/或优点部分将在下面的描述中阐述，部分将从描述 中变得清楚，或者可以通过本发明的实践而了解到。可以通过提供一种IC封装来实现本发明总体构思的上述和/或其它方面 和效用，该IC封装包括印刷电路板；第一BGAIC封装，具有多个第一焊 球，所述第一BGAIC封装堆叠在印刷电路板上；第二BGAIC封装，具有多 个第二焊球，所述第二BGAIC封装堆叠在第一BGAIC封装上；插入体，具 有多个通孔，所述第二焊球在熔化状态填充到所述多个通孔中，以使第二焊 球的长度增加同时第二焊球硬化，插入体被结合到第一 BGAIC封装的顶部。金属例如金、铜或者镍可以被涂覆到插入体的所述通孔的内周表面。具有与构成第二焊球的合金相同组分的合金可以被涂覆到插入体的所述 通孔的内周表面。所述通孔的直径可以小于或者等于第二焊球的直径。还可以通过提供一种制造IC封装的方法来实现本发明总体构思的上述 和/或其它方面和效用，所述方法包括以下步骤将具有多个第一焊球的第一 BGA IC封装安装到印刷电路板上；将具有多个通孔的插入体安装到第一 BGA IC封装上；将具有多个第二焊球的第二BGAIC封装安装到插入体上；将印 刷电路板、第一 BGAIC封装、插入体和第二 BGAIC封装通过加热炉，以使 第一 BGA IC封装的焊球熔化，从而第一 BGA IC封装结合到印刷电路板上， 并使第二 BGA IC封装的焊球熔化，从而第二 BGA IC封装的焊球填充到插入 体的通孔中，由此第二 BGAIC封装便结合到第一 BGAIC封装上。所述的方法还包括将熔剂涂覆到第一 BGAIC封装的顶部。还可以通过提供一种IC封装来实现本发明总体构思的上述和/或其它方面和效用，该IC封装包括印刷电路板；至少两个BGAIC封装，彼此堆叠 并且每个都具有多个焊球，所述至少两个BGA IC封装的最下面的封装堆叠并且具有多个通孔，所述BGA IC封装的焊球在熔化状态下填充到所述多个 通孔中，从而所述焊球的长度增加同时焊球硬化，每个插入体被结合到所述 至少两个BGAIC封装的一个BGAIC封装的顶表面上。还可以通过提供一种制造IC封装的方法来实现本发明总体构思的上述 和/或其它方面和效用，所述方法包括以下步骤将具有多个第一焊球的第一 BGA IC封装安装到印刷电路板上；将具有多个焊球的至少一个附加BGA IC 封装连续堆叠在第一 BGA IC封装上；将具有多个通孔的插入体放置在每对 堆叠的BGAIC封装之间；将印刷电路板、BGAIC封装和插入体通过加热炉， 以使每个BGA IC封装的焊球熔化，从而第一 BGA IC封装结合到印刷电路板 上，并使其它的BGA IC封装的焊球熔化，从而插入体的通孔被在其上的所 述BGA IC封装的焊球填充，由此每对BGA IC封装便结合在一起。还可以通过提供一种制造IC封装的方法来实现本发明总体构思的上述 和/或其它方面和效用，所述方法包括以下步骤堆叠多个BGAIC封装，使 它们一个在另一个之上，所述多个BGA IC封装的每个都具有多个焊球；将 具有多个通孔的插入体放置在所述BGA IC封装的每个之间，使得通孔与在 所述通孔之上的焊球对齐；将所述BGA IC封装和对应的插入体通过加热炉， 以使每个BGA IC封装的焊球熔化，从而在每个插入体之上的BGA IC封装的 焊球熔化流入通孔并与在所述对应插入体之下的BGA IC封装的电路图案接 触，由此每对BGA IC封装便结合在一起。
通过下面参照附图对实施例进行的描述，本发明总体构思的这些和/或其 它方面和效用将会变得清楚和更加容易理解，其中 图1是示出传统的IC封装的剖视图；图2是示出根据本发明总体构思的实施例的IC封装在结合之前的剖面图；图3是示出结合到第一 BGA IC封装的顶部的插入体的剖面图；图4是示出在第二BGA IC封装结合到第一BGA IC封装的顶部之前第 二 BGAIC封装的剖面图；图5是示出插入到插入体的通孔中的第二BGA IC封装的处于熔化状态 的焊球的剖面图。
具体实施方式
现在，将详细描述本发明总体构思的实施例，其示例在附图中被示出， 其中，相同的标号将始终指示相同的元件。以下，将参照附图描述实施例以 解释本发明的总体构思。如图2所示，根据本发明总体构思的IC封装包括印刷电路板10、结合 到印刷电路板10的顶部的第一 BGAIC封装20、堆叠在第一 BGAIC封装20 上的第二 BGAIC封装30以及插入在第一 BGAIC封装20和第二 BGAIC封 装30之间的插入体40。在印刷电路板10上形成电连接到第一 BGA IC封装20和第二 BGA IC 封装30上的电路图案11。第一 BGA IC封装20和第二 BGA IC封装30分别包括将电路图案21a 和31a印刷在其上的印刷电路板21和31、分别附着到印刷电路板21和31 的中间部分上的IC芯片22和32、分别围绕着IC芯片22和32的复合树脂 材料23和33以及分别将IC芯片22和32与电路图案21a和31a连接的线24 和34。第一印刷电路板21的底部设置多个第一焊球25，通过所述多个第一焊 球25将第一BGA IC封装20电连接到印刷电路板10的电路图案11上。在 第二印刷电路板31的底部设置多个第二焊球35，通过所述多个第二焊球35 将第二 BGA IC封装30电连接到第一 BGA IC封装20的电路图案21a上。焊 球25和35可以由锡和铅的合金或者锡、银和铜的合金制成，并且通过焊接 结合。另一方面，第二BGAIC封装30的第二焊球35的直径等于第一BGAIC 封装20的第一焊球25的直径。即，与传统的IC封装不同，不需要使第二焊 球35过多地大于第一坪球25。插入体40插入到第一 BGA IC封装20与第二 BGA IC封装30之间。插 入体40具有多个通孔41 ，第二 BGAIC封装30的焊球35插入到所述多个通孔41中。通孔41的直径小于或者等于第二焊球35的直径。金(Au)、铜(Cu)、 镍(Ni)或者具有与构成第二焊球35的合金的组分相同组分的合金被应用到 每个通孔41的内周表面。如图3所示，具有焊球25的第一 BGA IC封装20被安装到印刷电路板 10上。接下来，熔剂(flux)被涂覆到第一BGAIC封装20的顶部。从而，当第二 BGA IC封装30被结合到第一 BGA IC封装20上时，氧 化物膜通过涂覆到第一 BGAIC封装20的顶部的熔剂从结合表面被去除。氯 化物、氟化物或者树脂可以被用作熔剂。在将第一 BGA IC封装20附着到印刷电路板10上之后，插入体40被安 装到第一 BGA IC封装20上。此时，插入体40的通孔41与第一 BGA IC封 装20的电if各图案21a对齐。在将插入体40附着到第一 BGA IC封装20上之后，第二 BGA IC封装 30被安装到插入体40上，如图4所示。此时，第二焊球35对齐与插入体40 的通孔41。当印刷电路板10、第一 BGA IC封装20、插入体40和第二 BGA IC封 装30通过加热炉时，第一 BGA IC封装20被结合到印刷电路板10上，同时， 第二 BGAIC封装30的第二焊球35熔化并且填充在插入体40的通孔41中。 结果，第二焊球35与第一BGA IC封装20的电路图案21a接触，从而第一 BGA IC封装20和第二 BGA IC封装30彼此电连接。虽然第一 BGA IC封装20和第二 BGA IC封装30彼此电连接，但是对 于两个堆叠的BGAIC封装20和30,可以执行它们作为在堆叠之前独立的组 件的各自功能。例如，当第一BGAIC封装20是逻辑IC，第二BGAIC封装 30是存储器IC时，组合的IC封装可以执行逻辑功能和存储功能，并且具有 在印刷电路板10上由单个B G AIC封装占据的面积。由于第一 BGA IC封装20和第二 BGA IC封装30通过上述插入体40彼 此连接，所以可以减小第二BGA IC封装30的第二焊球35的直径。由于第 二焊球35直径的减小，所以防止了热应力集中在第二焊球35上。在以上的描述中，两个BGA IC封装20和30相互堆叠。但是，在此描 述的插入体40不限于上述实施例，因此，插入体40可以被用于两个或者更 多的BGAIC封装堆叠的结构中，而没有限制。例如，DRAM和闪存IC还可以堆叠在第二 BGA IC封装30上，第二 BGAIC封装30如上所述堆叠在第一 BGAIC封装20上。从上面的描述可以清楚的是，根据实施例的IC封装使用插入体，所以可 以减小形成在堆叠在另 一个BGAIC封装上的 一个BGAIC封装上的坪球的尺寸。这样，防止应力集中在上面的BGAIC封装的焊球上，从而保证IC封装 产品的可靠性。虽然已经显示并描述了本发明总体构思的几个实施例，但是本领域的技 术人员应该理解，在不脱离由权利要求及其等同物限定其范围的本发明总体 构思的原理和精神的情况下，可以对实施例进行改变。
权利要求
1、一种IC封装，包括印刷电路板；第一球栅阵列IC封装，具有多个第一焊球，所述第一球栅阵列IC封装堆叠在印刷电路板上；第二球栅阵列IC封装，具有多个第二焊球，所述第二球栅阵列IC封装堆叠在第一球栅阵列IC封装上；插入体，具有多个通孔，所述第二焊球在熔化状态下填充到所述多个通孔中，以使第二焊球的长度增加同时第二焊球硬化，插入体被结合到第一球栅阵列IC封装的顶部。
2、 如权利要求1所述的IC封装，其中，金、铜或者镍被涂覆到插入体 的所述通孔的内周表面。
3、 如权利要求1所述的IC封装，其中，具有与构成第二焊球的合金相 同组分的合金被涂覆到插入体的所述通孔的内周表面。
4、 如权利要求1所述的IC封装，其中，所述通孔的直径小于或者等于 第二焊球的直径。
5、 如权利要求1所述的IC封装，其中，第一焊球和第二焊球具有相同 的直径。
6、 一种制造IC封装的方法，包括以下步骤将具有多个第 一焊球的第 一球栅阵列IC封装安装到印刷电路板上； 将具有多个通孔的插入体安装到第一球栅阵列IC封装上； 将具有多个第二焊球的第二球栅阵列IC封装安装到插入体上； 使印刷电路板、第一球栅阵列IC封装、插入体和第二球栅阵列IC封装 通过加热炉，以使第一球栅阵列IC封装的焊球熔化，从而第一球栅阵列IC 封装结合到印刷电路板上，并使第二球栅阵列IC封装的焊球熔化，从而第 二球栅阵列IC封装的焊球填充到插入体的通孔中，由此第二球栅阵列IC封 装便结合到第一球栅阵列IC封装上。
7、 如权利要求6所述的方法，还包括在安装第一球栅阵列IC封装之后将熔剂涂覆到第一球栅阵列IC封装 的顶部。
8、 一种IC封装，包括 印刷电路板；至少两个球栅阵列IC封装，彼此堆叠并且每个都具有多个焊球，所述 至少两个球栅阵列IC封装的最下面的封装堆叠在印刷电路板上；插入体，介于所述至少两个球栅阵列IC封装的每个封装之间，并且具 有多个通孔，所述球栅阵列IC封装的焊球在熔化状态下填充到所述多个通 孔中，从而所述焊球的长度增加同时焊球硬化，每个插入体被结合到所述至 少两个球栅阵列IC封装中的一个球栅阵列IC封装的顶表面上。
9、 如权利要求8所述的IC封装，其中，在所述至少两个球栅阵列IC 封装中的位于插入体之下的每个球栅阵列IC封装的顶表面上涂覆熔剂。
10、 如权利要求9所述的IC封装，其中，当每个球栅阵列IC封装通过 各插入体被结合到一起时，通过涂覆的熔剂从被结合的表面去除氧化物膜。
11、 一种制造IC封装的方法，包括以下步骤将具有多个第一焊球的第一球栅阵列IC封装安装到印刷电路板上； 将具有多个焊球的至少一个另外的球栅阵列IC封装连续堆叠在第一球 栅阵列IC封装上；将具有多个通孔的插入体放置在每对堆叠的球栅阵列IC封装之间； 将印刷电路板、球栅阵列IC封装和插入体通过加热炉，以使第一球栅 阵列IC封装的焊球熔化，从而第一球栅阵列IC封装结合到印刷电路板上， 并使其它的球栅阵列IC封装的焊球熔化，从而插入体的通孔被在其上的所 述球栅阵列IC封装的焊球填充，由此每对球栅阵列IC封装便结合在一起。
12、 一种制造IC封装的方法，包括以下步骤堆叠多个球栅阵列IC封装，使它们一个在另一个之上，所述多个球栅 阵列IC封装的每个都具有多个焊球；将其中具有多个通孔的插入体放置在所述球栅阵列ic封装的每个之间，使得通孔与在所述通孔之上的焊球对齐；使所述球栅阵列IC封装和对应的插入体通过加热炉，以使每个球栅阵 列IC封装的焊球熔化，从而在每个插入体之上的球栅阵列IC封装的焊球熔 化流入通孔并与在所述对应插入体之下的球栅阵列IC封装的电路图案接触， 由此每对球栅阵列IC封装便结合在一起。
全文摘要
本发明公开了一种包括堆叠在印刷电路板上的多个BGA IC封装的IC封装及其制造方法。该IC封装包括印刷电路板；第一BGA IC封装，具有多个第一焊球，所述第一BGA IC封装堆叠在印刷电路板上；第二BGA IC封装，具有多个第二焊球，所述第二BGA IC封装堆叠在第一BGA IC封装上；插入体，具有多个通孔，所述第二焊球在熔化状态下填充到所述多个通孔中，以使第二焊球的长度增加同时第二焊球硬化，插入体被结合到第一BGA IC封装的顶部。
文档编号H01L25/00GK101217141SQ20071016664
公开日2008年7月9日 申请日期2007年11月1日 优先权日2007年1月3日
发明者康盛旭, 张世映, 文永俊, 朴泰相, 金重铉, 韩贤珠 申请人:三星电子株式会社