包括覆盖直接附着于主板的管芯的封装的主板组件

摘要

公开的是系统级组件的实施例，该系统级组件包括直接附着至主板的集成电路(IC)管芯。可以将直接附着至主板或其它电路板的IC管芯称为直接芯片附着(DCA)管芯。封装设置于DCA的至少一部分上并且与主板耦合。封装包括设置于衬底上的一个或多个其它IC管芯。还描述了其它实施例，并要求对其进行保护。

权利要求

1.一种包括覆盖直接附着于主板的管芯的封装的组件，包括：所述主板，具有第一侧和相对的第二侧；

直接附着至所述主板上的直接芯片附着管芯，所述直接芯片附着管芯设置于所述主板的所述第一侧上；以及附着至所述主板的所述封装，所述封装设置于所述主板的所述第一侧上并且覆盖所述直接芯片附着管芯的至少一部分；并且其中所述主板包括将所述直接芯片附着管芯耦合到所述封装的至少一个电气路径以及至少一个其它电气路径，所述至少一个其它电气路径将所述直接芯片附着管芯耦合到设置于所述主板上的电气端子，所述电气端子用于与另一部件耦合。

2.根据权利要求1所述的组件，其中所述封装包括：衬底；以及

设置于所述衬底上的至少一个其它集成电路管芯。

3.根据权利要求2所述的组件，其中所述至少一个其它集成电路管芯面对所述直接芯片附着管芯。

4.根据权利要求2所述的组件，其中所述直接芯片附着管芯包括处理系统并且所述至少一个其它集成电路管芯包括存储器。

5.根据权利要求1所述的组件，还包括设置于所述封装和所述主板之间的底部填充材料。

6.一种包括覆盖直接附着于主板的管芯的封装的计算系统，包括：所述主板，具有第一侧和相对的第二侧；

直接附着至所述主板上的直接芯片附着管芯，所述直接芯片附着管芯设置于所述主板的所述第一侧上；

附着至所述主板的所述封装，所述封装设置于所述主板的所述第一侧上并且覆盖所述直接芯片附着管芯的至少一部分；以及设置于所述主板上的至少一个其它部件；

其中所述主板包括将所述直接芯片附着管芯耦合到所述封装的至少一个电气路径以及至少一个其它电气路径，所述至少一个其它电气路径将所述直接芯片附着管芯耦合到所述至少一个其它部件。

7.根据权利要求6所述的计算系统，其中所述封装包括：衬底；以及

设置于所述衬底上的至少一个其它集成电路管芯。

8.根据权利要求7所述的计算系统，其中所述至少一个其它集成电路管芯面对所述直接芯片附着管芯。

9.根据权利要求6所述的计算系统，还包括设置于所述封装和所述主板之间的底部填充材料。

10.根据权利要求6所述的计算系统，其中所述直接芯片附着管芯包括处理系统，所述封装包括至少一个存储器管芯，并且所述至少一个其它部件包括无线通信器件。

11.根据权利要求10所述的计算系统，还包括：设置于所述主板上的图形显示器，所述主板包括将所述图形显示器耦合到所述直接芯片附着管芯和所述封装中的至少一个的电气路径；以及设置于所述主板上的电源，所述主板将所述直接芯片附着管芯和所述封装电耦合到所述电源。

12.根据权利要求10所述的计算系统，还包括设置于所述主板上的数据输入装置。

13.一种包括覆盖直接附着于主板的管芯的封装的计算系统，包括：所述主板，具有第一侧和相对的第二侧；

直接附着至所述主板上的直接芯片附着管芯，所述直接芯片附着管芯设置于所述主板的所述第一侧上，所述直接芯片附着管芯包括处理系统；以及附着至所述主板的所述封装，所述封装设置于所述主板的所述第一侧上并且覆盖所述直接芯片附着管芯的至少一部分，所述封装包括具有至少第一集成电路电路管芯和第二集成电路管芯的管芯叠置体；

其中所述主板包括将所述直接芯片附着管芯耦合到所述封装的至少一个电气路径以及至少一个其它电气路径，所述至少一个其它电气路径将所述直接芯片附着管芯耦合到设置于所述主板上的另一部件。

14.根据权利要求13所述的计算系统，其中所述另一部件包括设置于所述主板上的图形显示器。

15.根据权利要求14所述的计算系统，其中所述图形显示器包括用于数据输入的触摸屏。

16.根据权利要求13所述的计算系统，其中所述第一集成电路管芯和所述第二集成电路管芯中的每一个包括存储器。

17.根据权利要求16所述的计算系统，其中所述封装包括固态驱动器。

18.根据权利要求17所述的计算系统，其中所述固态驱动器包括设置于所述管芯叠置体中的存储器控制器。

说明书

包括覆盖直接附着于主板的管芯的封装的主板组件

技术领域

[0001] 公开的实施例总体上涉及计算系统，更具体而言涉及系统级板组件。

背景技术

[0002] 手持式计算装置，例如手机、智能电话、移动因特网装置等，通常包括设置于系统级电路板上的若干部件。上述部件可以包括集成电路(IC)器件、无源电气部件和各种输入/输出(I/O)器件以及这些和/或其它部件的任意组合。这些部件中的很多，尽管可能不是全部，可以组装到系统级板上，可以将系统级板称为主板。主板提供电气路径以互连这些各种部件以形成计算系统。

[0003] 对于手持式计算装置而言，可能希望有形状因子小的系统级板组件。实现小形状因子的一个方案是使用封装上封装(PoP)架构，其一般包括堆叠在下方IC封装上方并与下方IC封装电耦合的上方IC封装，每个封装都包括设置于衬底或其它管芯载体上的一个或多个IC管芯。不过，PoP部件可能会增大组件的总高度(或厚度)。此外，通常在PoP部件下方衬底中存在的较下层数量(例如2-4层，与主板相比，主板可能有6层或更多)可能限制上下封装之间的路由灵活性。相反，在主板上并排安装这两个封装将增加组件的表面面积。

附图说明

[0004] 图1A为示意图，示出了组件实施例的正视图，该组件包括主板，主板具有覆盖直接附着于主板的IC管芯的封装。

[0005] 图1B为示意图，示出了组件另一实施例的正视图，该组件包括主板，主板具有覆盖直接附着于主板的IC管芯的封装。

[0006] 图1C为示意图，示出了组件另一实施例的正视图，该组件包括主板，主板具有覆盖直接附着于主板的IC管芯的封装。

[0007] 图2为方框图，示出了制造组件的方法实施例，该组件包括主板，主板具有覆盖直接附着于主板的IC管芯的封装。

[0008] 图3A-3E为示意图，示出了制造图2所示主板组件的方法实施例。

具体实施方式

[0009] 公开的是系统级组件的实施例，该系统级组件包括直接附着于主板的集成电路(IC)管芯以及覆盖IC管芯至少一部分的封装。可以将与主板或其它电路板直接耦合的IC管芯称为直接芯片附着(DCA)管芯。封装也附着于主板，这个封装可以包括设置于衬底或其它管芯载体上的一个或多个其它IC管芯。主板提供DCA管芯和上方封装之间的电气连通以及DCA管芯和一个或多个设置于主板上的其它部件之间的电气连通。主板还可以提供封装以及设置于主板上的一个或多个其它部件之间的电气连通。例如，DCA管芯可以包括处理系统，封装可以包括一个或多个存储器件。还公开了制造上述主板组件的方法的实施例。

[0010] 现在参考图1A，示出了组件100的实施例。组件100包括设置于主板110上的若干部件。主板110包括第一侧112和相对的第二侧114，各种部件可以设置于第一和第二侧112、114的任一侧或两侧上。主板还包括若干电气路径(例如，导电迹线、导电通孔、电镀通路孔等)，其对设置于主板110上的一个或多个部件进行互连以形成计算系统。主板组件100可以包括任何类型的计算系统，例如手持式计算装置(例如手机、智能电话、移动因特网装置等)或移动计算装置(例如，笔记本、上网本等)。不过，公开的实施例不限于手持式和其它移动计算装置，这些实施例可以应用于其它类型的计算系统中，例如桌面计算机和服务器上。

[0011] 主板110可以包括能够在设置于板上的一个或多个各种部件之间提供电气连通的任何适当类型的电路板或其它衬底。在一个实施例中，例如，主板110包括印刷电路板(PCB)，所述印刷电路板包括由电介质材料层彼此分隔开并由导电通孔互连的多个金属层。可以将任何一个或多个金属层形成期望的电路图案，以便(可能与其它金属层协同)在与板110耦合的部件之间引导电信号。然而，应当理解所公开的实施例不限于上述PCB，此外，主板110可以包括任何其它适当衬底。

[0012] 直接设置于主板110第一侧112上的是IC管芯120。IC管芯120可以包括任何类型的集成电路器件。在一个实施例中，IC管芯120包括处理系统(单核或多核)。例如，IC管芯可以包括微处理器、图形处理器、信号处理器、网络处理器、芯片组等。然而，应当理解所公开的实施例不限于任何特定类型或种类的IC器件。

[0013] IC管芯120通过若干互连125电耦合到主板110。互连125可以包括能够提供管芯120和主板110之间电气连通的任何类型的结构和材料。此外，互连125可以单独或与耦合管芯和板的其它结构或特征协同，直接将IC管芯120附着到主板110。在一个实施例中，互连125将管芯120电耦合到板110，并辅助将管芯机械固定到主板。不过，在其它实施例中，互连125可以对管芯120附着到主板110提供最小贡献。在另一实施例中，一层底部填充材料也可以辅助将管芯120机械固定到主板110，如下所述。如上所述，可以将以上述配置中直接耦合到电路板的IC管芯称为直接芯片附着(DCA)管芯。

[0014] 如上所述，互连125可以包括任何适当类型的互连并且可以包括任何适当的导电材料。根据一个实施例，互连125包括在管芯120和主板110之间延伸的焊料凸点阵列(可能与设置于管芯120和/或板110上的铜柱和/或铜焊盘阵列结合)，可以利用焊料回流工艺来形成互连125。当然，应当理解很多其它类型的互连和材料是可能的(例如，在管芯120和主板110之间延伸的引线键合)。

[0015] 主板110上还设置了封装150a。封装150a覆盖DCA管芯120的至少一部分。在一个实施例中，DCA管芯120的外周完全位于封装150a外周之内，在另一实施例中，DCA管芯120和封装150a取向成彼此同心(如图1A所示)。封装150a包括衬底160a，衬底160a具有第一侧162a和相反的第二侧164a。此外，封装150a包括设置于沉底第一侧162a(或，可能是相反的第二管芯162b，如下所述)上的至少一个IC管芯170a。而且，应当指出，在一些实施例中，可以在封装150a上设置其它部件。可以设置于封装150a上的其它部件包括，例如电压调节器和无源电气器件，例如电容器、滤波器、电感器等。

[0016] IC管芯170a可以包括任何类型的集成电路器件。根据一个实施例，IC管芯170a包括存储器。例如，IC管芯170a可以包括任何类型的动态随机存取存储器(DRAM)、任何类型的静态随机存取存储器(SRAM)或任何类型的闪速存储器。在又一实施例中，封装150a可以包括固态驱动器(SSD)，固态驱动器可以具有若干IC管芯，其包括存储器控制器和一个或多个存储器管芯(尽管在其它实施例中，封装150a可以不包括存储器控制器)。不过，读者将会理解，IC管芯170a可以包括任何其它类型或类别的IC器件。

[0017] IC管芯170a通过若干互连175a电耦合到衬底160a。互连175a提供管芯170a和衬底160a之间的电气连接，这些互连也可以辅助将管芯机械固定到这个衬底。为了辅助将管芯170a固定到衬底160a，可以在管芯170a和衬底160a之间设置一层底部填充材料(图中未示出)。互连175a可以包括任何适当类型的互连并且可以包括任何适当的导电材料。根据一个实施例，互连175a包括在管芯170a和衬底160a之间延伸的焊料凸点阵列(可能与设置于管芯170a和/或衬底160a上的铜柱和/或铜焊盘阵列结合)，可以利用焊料回流工艺来形成互连175a。当然，应当理解很多其它类型的互连和材料是可能的(例如，在管芯
170a和衬底160a之间延伸的引线键合)。

[0018] 衬底160a有时称为“封装衬底”，其可以包括能够在IC管芯170a和下方主板110之间提供电气连通的任何适当类型的衬底。衬底160a也可以提供用于管芯170a的支撑结构。例如，在一个实施例中，衬底160a包括多层衬底，包括交替的内建在核心层(电介质或金属核)周围的电介质材料和金属构成的层。在另一实施例中，衬底160a包括无核心多层衬底。其它类型的衬底和衬底材料也可以用于公开的实施例(例如，陶瓷、蓝宝石、玻璃等)。此外，根据一个实施例，衬底160a可以包括交替的内建在核170a自身周围的电介质材料和金属构成的层，该过程有时称为“内建非凹凸工艺”。在利用这种方法时，可以不需要互连175a(因为可以直接在管芯170a上设置内建层)。

[0019] 衬底160a(因此还有封装150a)通过若干互连165a电耦合至主板110。互连165a提供封装150a和主板110之间的电气连接，这些互连也可以辅助将封装150a机械固定到这个板上。在另一实施例中，如下所述，一层底部填充材料可以辅助将封装150a机械固定到主板110。互连165a可以包括任何适当类型的互连并且可以包括任何适当的导电材料。根据一个实施例，互连165a包括在衬底160a和主板110之间延伸的焊料凸点阵列(可能与设置于衬底160a和/或板110上的铜柱和/或铜焊盘阵列结合)，可以利用焊料回流工艺来形成互连165a。在一个实施例中，回流互连165a的高度使得DCA管芯120和封装150a下表面164a之间存在间隙180a。根据其它实施例，回流互连165a的高度使得管芯120的至少一部分接触下表面164a。

[0020] 除了DCA管芯120和封装150a之外，可以在主板110两侧112、114之一或两侧都设置一个或多个额外部件。例如，如图所示，可以在主板110的第一侧112上设置部件130a、130b、130c，可以在主板的相反侧114上设置部件140a、140b。可以在主板的第一和第二侧
112、114上设置若干电气端子(图中未示出)，例如金属焊盘或焊点，以形成与这些额外部件的电气连接。可以设置于主板110上的额外部件包括其它IC器件(例如，处理装置、存储器件、信号处理器件、无线通信器件等)、功率传输部件(例如，稳压器、诸如电池的电源和/或诸如电容器的无源器件)以及一个或多个I/O器件(例如，天线、麦克风、小键盘或其它数据输入装置，例如触屏显示器，和/或图形显示器等)以及这些和/或其它器件的任何组合。

[0021] 如上所述，主板110提供电气通路，其对设置于该板上的部件120、130a-c、140a-b、150a进行互连以形成计算系统。在一个实施例中，主板110提供至少一个电气路径，将DCA管芯120与封装150a电耦合。在另一实施例中，主板110提供至少一个电气路径，将DCA管芯120与设置于主板上的另一部件(例如，部件130a-c、140a-b的任一个)电耦合。在另一实施例中，主板110提供至少一个电气路径，将封装150a与设置于主板上的另一部件电耦合。例如，主板110可以包括耦合DCA管芯120和封装150a的电气路径190a、将DCA管芯120耦合到部件130a的电气路径190b、将封装150a耦合到部件130c的电气路径190c以及将IC封装150a耦合到设置于主板相反侧114上的部件140b的电气路径
190d。电气路径190a-d可以包括由任何适当导电材料(例如铜)制造的任何适当导电结构(例如，迹线、通孔、电镀通路孔等的任意组合)。提供图示的电气路径190a-d作为范例，以辅助理解公开的实施例；不过，应该理解，在实践中，主板可以包括若干额外的电气路径(可能数百甚至几千条这样的路径)以对设置于主板上的一个或多个各种部件进行互连。

[0022] 在另一实施例中，辐射屏蔽件(图中未示出)可以设置于主板110上并且在DCA管芯120和封装150a(或150b或150c)上方延伸。DCA管芯120和/或封装150a可能产生电磁辐射，辐射屏蔽件可以抑制这种电磁辐射的逃逸，以防止对靠近管芯120和封装150a的敏感电气部件造成电磁干扰。辐射屏蔽件可以包括任何适当的导电材料(例如，导电金属，如镍、银、铝、铜以及这些和/或其它金属的合金)，这种屏蔽件可以具有任何适当的形状和构造。在一个实施例中，辐射屏蔽件电耦合并且接地到主板110。而且，在其它实施例中，辐射屏蔽件还可以辅助从封装150a和/或DCA管芯120除热。在另一实施例中，可以在主板110上设置其它热解决方案(例如，热扩散器、热沉等)，无论是单独的还是与辐射屏蔽件组合。

[0023] 应当强调，公开的实施例不限于图1A所示的配置，而且，可以在DCA管芯120上设置其它类型的封装。在图1B和1C的每个中示出了如下所述的额外实施例。在图1B和1C的每一个中，对于这些组件的类似元件保持用于标识图1A所示组件100的特定特征的附图标记。此外，在下面的文本中可能不会重复对图1A的论述中先前描述的类似元件的描述。

[0024] 首先参考图1B，示出了组件100的另一实施例。图1B的实施例类似于图1A，但图1B的组件包括设置于管芯在下配置中的封装150b。更具体而言，封装150b包括衬底160b，衬底160b具有第一侧162b和相反的第二侧164b。封装150b通过若干互连165b电耦合至主板。IC管芯170b设置于衬底的第二侧164b上并且通过若干互连165b电耦合至衬底
160b。IC管芯170b面对DCA管芯120。在一个实施例中，在IC管芯170b和DCA管芯120之间存在间隙180b，尽管在其它实施例中，IC管芯170b的部分可以接触下方的DCA管芯
120。而且，在另一实施例中，如下所述，可以在衬底160b和主板110之间设置一层底部填充材料(图1B中未示出)，这个底部填充层也可以存在于DCA管芯120和主板110之间的空间中、管芯170b和管芯120之间的间隙180b中、和/或管芯170b和衬底160b之间的空间中。而且，在又一实施例中，除了IC管芯170b之外，可以在衬底160b的相反侧162b上设置一个或多个额外的IC管芯。

[0025] 接着参考图1C，示出的是组件100的另一实施例。图1C的实施例类似于图1A，但图1C的组件包括其上设置有管芯叠置体的封装150c。更具体而言，封装150c包括衬底160c，衬底160c具有第一侧162c和相反的第二侧164c。封装150c通过若干互连165c电耦合至主板110。将布置成叠置配置的若干管芯170c设置于衬底160c上。管芯170c可以通过粘合层178c附着于衬底160c并且彼此附着。在另一实施例中，可以在任两个相邻管芯170c之间设置间隔体。若干互连175c(在本范例中为引线键合)可以将每个管芯170c电耦合到衬底160c和/或彼此电耦合。在一个实施例中，所有管芯170c包括相同类型的集成电路，而在其它实施例中，任一个管芯170c都可以与另一个管芯不同。在一个实施例中，每个IC管芯170c包括存储器件。在另一实施例中，至少一个管芯170c包括存储器控制器，叠置体中的另一个管芯170c包括存储器件。在一个实施例中，封装150c包括固态驱动器(SSD)。根据一个实施例，衬底160c和DCA管芯120之间存在间隙180c，尽管在其它实施例中管芯120的一部分可以接触上方的衬底160c。而且，在另一实施例中，如下所述，可以在衬底160c和主板110之间设置一层底部填充材料(图1C中未示出)，这个底部填充层也可以存在于DCA管芯120和主板110之间的空间中、和/或DCA管芯120和衬底160c之间的间隙180c中。

[0026] 现在参考图2，示出的是制造主板组件的方法的实施例，主板组件例如是图1A-1C所示组件100的任何实施例。在图3A到3E中进一步示出了图2方法的各种实施例，在下文中在引用时应当参考这些图。而且，应当指出，在图3A-3E的每一个中，对于类似元件保持了用于标识图1A所示组件100的特定特征的附图标记，在下面的文本中可能不会重复对这些类似元件的描述。

[0027] 首先参考图2中的方框210，直接将管芯附着至主板。在图3A中示出了这一操作，其中已经通过若干互连125将IC管芯120直接附着至主板。可以执行回流操作以生成DCA管芯120和主板110之间的互连125。不过，根据其它实施例，可以不在将管芯120放置在主板110上之后立即执行回流操作。在另一实施例中，如方框205所述且如图3A所示，可以在附着DCA管芯120之前将一个或多个其它部件固定到主板110(例如，设置于主板相反侧114上的部件140a、140b)。然而，在其它实施例中，在DCA管芯120之前，不将部件附着至主板。

[0028] 如方框220中所述，将封装附着至主板，将这个封装设置于先前附着的DCA管芯的至少一部分上。在图3B和3C中示出了这一操作，其中封装150a已经被设置于DCA管芯120上方并且通过互连165a与主板耦合。图3B中示出了侧视图，而图3C中示出了平面图。从图3C中最容易看出，在图示的实施例中，封装150a和DCA管芯120大致彼此同心，管芯120和互连125位于互连165a的构图之内。在另一实施例中，如方框225中所述，可以与封装150a一起，在主板110上设置额外的部件。在图3B中示出了这种操作，其中部件130a-130c也设置在主板110上(为了例示清楚和容易，图3C中省略了部件130a-c)。在一个实施例中，执行回流操作以完成在封装150a和主板110之间延伸并且将部件130a-c耦合到主板110的互连165a的形成。在另一实施例中，可以执行单次回流操作以生成互连
125和互连165a，在又一实施例中，该单次回流操作也可以将部件130a-c附着至主板110。
不过，在其它实施例中，可以执行回流操作以仅生成互连165a(执行先前的回流操作以生成互连125)。

[0029] 参考方框230，底部填充材料可以设置于主板上。在图3D中示出了这种情况，其中在封装150a和主板110之间设置材料以形成底部填充层105，该底部填充层105还填充DCA管芯120和衬底160a之间的间隙180a以及DCA管芯120和主板110之间的空间。底部填充材料105可以包括任何适当的材料，例如液体或预先涂布的环氧化合物。此外，可以利用任何适当的技术(例如，毛细流动、喷射分配、预形成片等)涂布这种底部填充材料。在一个实施例中，在涂布底部填充层105之后，执行加热过程以固化底部填充层。在又一实施例中，在回流操作(例如，用于形成互连165a的回流操作)期间固化底部填充层。在另一实施例中，可以分两步涂布底部填充材料。例如，可以在一个步骤中在DCA管芯120下方涂布底部填充层，可以在第二步骤中在封装150a下方涂布底部填充层。

[0030] 在另一实施例中，如方框240所述，可以在底部填充之后(和/或附着封装之后)执行一个或多个额外处理。例如，可以将额外的部件(例如，部件130a-c和/或部件140a-b)固定到主板110并且与主板110电耦合。同样如上所述，可以在组件的较早阶段中将一个或多个这些部件固定到主板。根据一个实施例，在用于形成互连125和/或互连
165a的相同回流操作中，对为了耦合这些额外部件130a-c、140a-b的任一个或多个而形成的电互连进行回流。可以执行的其它额外处理包括机械附着部件(例如，通过铆钉、夹片、螺丝钉和其它紧固件等附着)以及测试。

[0031] 上述实施例可以表现出若干显著特征。例如，组件100的总高度或厚度H(参见图1A)可以较小(例如，厚度H可以为大约1.6mm，而标准PoP组件的对应厚度可以为大约2.7mm)。作为另一个范例，主板110可以具有较大数量的金属层(例如，6个或更多)，这能够提供DCA管芯120和封装150a(和/或其它设置于主板110上的部件)之间更大的路由灵活性。而且，应用公开的实施例不会导致主板组件总尺寸或占用面积的任何增加。

[0032] 前面的详细描述和附图仅仅是例示性的，而非限制性的。提供所述说明和附图的目的主要是为公开实施例提供清晰、全面的理解，不应将其理解为任何不必要的限制。在不背离所公开实施例的精神以及所付权利要求的范围的情况下，本领域技术人员可以设计出各种对文中描述的实施例的添加、删减和修改以及替代性的方案。