具有内插功能的封装集成电路以及用于制造这种封装集成电
路的方法
技术领域
[0001] 本
发明涉及包括(高度)集成的
电子设备的电子组件的技术领域。特别地，本发明涉及封装集成电路以及用于制造这种封装集成电路的方法。
背景技术
[0002] 集成电路部件被放到封装件中，以便允许
电子电路的容易处理和例如到部件承载件诸如印刷
电路板(PCB)上的可靠装配。用于集成电路的封装件或者集成电路的封装件还为封装部件提供了抵抗例如机械和/或化学影响的保护。
[0003] 许多年来，不断改进的
半导体制造程序产生了裸
半导体芯片的引人注目的微型化。微型化的半导体芯片通常在小区域内包括用于将芯片电连接至外部电路的多个
接触结构(例如Schottky接触件)。这种接触元件的空间
密度可以非常高，使得不能将这种芯片直接接触外部电路诸如插座或形成在PCB上的接触垫的布置。
[0004] 为了促进集成电路芯片到外部电路的电接触，可以使用所谓的内
插件。内插件是在一个插座之间或者从一个连接件到另一个连接件进行空间上定路线的电
接口。内插件的用途在于将连接扩展至较宽的程度(pitch，间距)或者将连接再定路线到不同的连接。
[0005] 已知将内插功能集成到用于电子芯片的电子封装件中。然而，将内插功能添加到电子封装件中使电子封装变得更困难，因为附加的过程步骤必须以可靠的方式被实施和控制。
[0006] 可能需要提供具有内插功能的易于实现且易于控制的电子封装解决方案。
发明内容
[0007] 这一需要可以通过根据本发明示例实施方式的技术方案得到满足。
[0008] 根据本发明的第一个方面，提供了一种封装集成电路。所提供的封装集成电路包括：(a)芯结构，该芯结构具有形成在其中的贯穿通道腔；(b)集成电路部件，该集成电路部件被容纳在腔内；(c)至少部分地电绝缘的
覆盖结构，该至少部分地电绝缘的覆盖结构形成在芯结构的上表面上方和(或相应地)在部件的上表面上方；(d)电绝缘承载件结构，该电绝缘承载件结构形成在芯结构的下表面下方和(或相应地)在部件的下表面下方；以及(e)导电的再分配布置结构，该导电的再分配布置结构至少部分地形成在承载件结构内。再分配布置结构包括至少两个导电的导体结构，每一个导电的导体结构具有：第一导体元件，该第一导体元件(在竖向上)延伸穿过承载件结构并与部件的(至少两个接触元件中的)一个接触元件电接触；以及第二导体元件，该第二导体元件形成在承载件结构的下方，其中，第二导体元件的至少一部分被配置用于使再分配布置结构与外部电路电接触，其中，(至少两个)接触元件之间的第一间隔小于(至少两个)第二导体元件之间的第二间隔。另外，承载件结构至少包括聚酰亚胺层和粘附层，其中，粘附层一方面直接附接至聚酰亚胺层的上表面并且另一方面直接附接至芯结构的下表面和(或相应地)直接附接至部件的下表面。
[0009] 所描述的封装集成电路是基于下述思想：通过使用粘附层，集成电路部件的下表面可以以简单且可靠的方式附接至聚酰亚胺层。在这方面，重要的是应理解，与已知的封装解决方案相比，可能仅仅是粘性箔的粘附层不用作在制造封装件期间被使用并在之后移除的临时承载件材料——相应地临时层。根据本发明，粘附层仍然是处于所描述的封装集成电路的(最终产品)的若干导电和/或电绝缘层的堆叠体内的层。
[0010] 所使用的聚酰亚胺层具有的优点在于，其是具有低
介电常数的介电材料。当使用所描述的封装集成电路用于高频(HF)应用时，这是特别有益的。另外，提到的是，聚酰亚胺是柔性材料，使得被容纳的集成电路部件可以以(机械上)平滑的方式被嵌入芯结构以及所描述的位于芯结构下方和上方的层内。另外，聚酰亚胺是所谓的可光成像的材料，这意味着其可以通过已知的具有高空间
分辨率的
光刻程序被结构化和被处理。这意味着高密度的再分配布置结构可以形成在所描述的包括聚酰亚胺层和粘附层两者的电绝缘承载件结构内。
[0011] 在所描述的封装集成电路中，被聚酰亚胺层支持的粘附层封闭腔的底部开口，部件被相应地容纳和嵌入在该腔内。因此，对于集成电路部件的电接触的接触元件或接触结构来说——该集成电路部件的接触元件/结构(例如Schottky接触件)形成在集成电路部件(的底表面)处——再分配布置结构的至少一部分必须在竖向方向上不仅穿透聚酰亚胺层还要穿透粘附层。在这方面，竖向方向由垂直于封装集成电路的层平面而定向的轴线给出。
[0012] 该“第二导体元件的至少一部分”可以用于使再分配布置结构直接或间接地与外部电路电连接：在本上下文中，第二导体元件的一部分或者完整的第二导体元件可以用作接触垫，以用于例如将再分配布置结构与另外的集成电路部件或任意其他的电子部件进行连接，该另外的集成电路部件或任意其他的电子部件可以形成所提到的外部电路的至少一部分。换言之，根据本发明的优选实施方式，该“第二导体元件的至少一部分”可以是这种接触垫。当然，外部电路也可以包括形成在部件承载件或印刷电路板上的导体路径。另外，外部电路可以包括另外的再分配布置结构，该另外的再分配布置结构可以例如形成在封装集成电路的另外的层内或者借助于封装集成电路的另外的层而形成。
[0013] 提到的是，不仅聚酰亚胺层和粘附层是仅有的由一定的介电常数表征的电绝缘层。而且，芯结构和/或电绝缘承载件结构可以包括至少一个具有一定介电常数的介电层。再次，特别是对于HF应用来说，应当使用具有低介电常数的绝缘材料。
[0014] 芯结构可以利用包括
固化(
树脂)材料的部件承载件或印刷电路板(PCB)的至少一部分来实现，当制造封装集成电路时，例如当把集成电路部件放置到腔中时，该材料已经对该封装集成电路的机械稳固性做出了显著贡献。这意味着所描述的芯结构可以包括至少一个(固化)电绝缘层和至少一个导电层的堆叠体。例如，芯结构可以是这种导电和或电绝缘层的
层压体，该层压体特别地通过施加机械压
力形成，如果期望的话受
热能支持。
[0015] 在本文件的上下文中，术语“印刷电路板”(PCB)可以特别地表示通过将若干导电层或层结构与至少一个电绝缘层或层结构层压而形成的部件承载件，该层压例如通过施加压力进行，如果期望的话伴随有热能的供应。PCB可以是板状的(即，平面的)、三维弯曲的(例如当使用3D打印制造时)或者其可以具有任何其他形状。作为用于PCB技术的优选材料，导电层由
铜制成，而电绝缘层可以包括树脂和/或玻璃
纤维，所谓的
预浸料或FR4材料。通过例如以激光钻孔或机械钻孔的方式形成穿过层压体的通孔，并且通过用导电材料诸如特别是铜填充该通孔从而形成作为通孔连接的过孔，可以以期望的方式将各导电层连接至彼此。除了可以被嵌入的一个或多个部件之外，PCB通常被配置为用于在板状PCB的一个表面或两个相反表面上容纳一个或多个部件。它们可以通过
焊接连接至相应的主表面。PCB的介电部分可以由具有增强纤维诸如玻璃纤维的树脂构成。
[0016] 在本文件中，术语“层”可以命名任何层结构。在本上下文中，层可以是在公共平面内的连续层、
图案化层或多个不连续的岛状件。
[0017] 描述性地说，所描述的封装集成电路提供了可以利用(已知的)PCB材料和PCB程序来实现的模具扇出(Die Fan-Out)封装。这可以提供的优点在于，扇出再分配可以利用众所周知的PCB材料和也是众所周知的PCB制造程序借助于所描述的再分配布置结构来实现。换言之，所描述的封装集成电路包括在具有相当大
节距接触件的外部电路与在被嵌入芯结构内的集成电路部件之间的易于建立的适配器。
[0018] 利用所描述的封装集成电路，可以通过运用嵌入PCB技术来提供大板件且有成本竞争力的解决方案用于封装具有内插功能的集成电路部件。
[0019] 根据本发明的实施方式，第二导体元件被直接附接至聚酰亚胺层。这可以提供的优点在于，聚酰亚胺层(的下表面)为再分配布置结构的那些可以用作接触垫的结构提供(安装)表面，所述接触垫用于使封装集成电路与外部电路接触。由于聚酰亚胺的上述可光成像的性质，具有预定的空间形状和大小的这种接触垫可以以精确和可靠的方式形成。
[0020] 根据本发明另外的实施方式，覆盖结构是层压覆盖结构。
[0021] 对应的层压体可以包括至少一个层压片，该层压片可以例如通过施加机械压力——如果期望的话受热能支持——相应地被施加或附接至芯结构的上表面或嵌入的集成电路部件的上表面。由此，未固化的软树脂材料可以固化，使得在对应的层压过程之后覆盖结构(在机械上)足够强，以便为嵌入的集成电路部件提供足够的机械保护。使用层压程序用于实现所描述的覆盖结构可以提供的优点在于，可以采用PCB制造中已知的简单且充分认可的过程。
[0022] 根据本发明另外的实施方式，覆盖结构填充存在于部件侧表面与腔的
侧壁之间的至少一个侧间隙。这可以提供的优点在于，集成电路部件可以以机械上可靠的方式嵌入(芯结构内)。由此，未被用于形成覆盖结构部分的额外的(树脂)材料的量应当根据侧间隙的尺寸进行选择，该覆盖结构部分
定位在集成电路部件上方或芯结构上表面上方。只是为了清楚，指出的是，取决于集成电路部件被放置到比集成电路部件本体(通常稍微地)大的腔中的
位置，可以存在至少两个且至多四个这种侧间隙。
[0023] 根据本发明另外的实施方式，层压覆盖结构由一个单一的层压片制成。这可以提供的优点在于，介电覆盖结构的形成可以利用层压程序来实现，该层压程序可以以简单的方式来实现、可以以快速的方式来实施、并且可以易于控制。
[0024] 单一的层压片可以是所谓的预浸料片，该预浸料片包括(尤其是)未固化树脂或者当经受适当处理时固化或转
化成具有增加的硬度的结构的任何其他材料。
[0025] 在一些实施方式中，单一的层压片包括电绝缘层和形成在和/或附接至该电绝缘层的下表面和/或上表面的至少一个导电层。电绝缘层可以是(增强)树脂，并且导电层可以是优选地由铜制成的连续或结构化的层。在该情况下，单一的层压片可以被命名为树脂涂覆铜(RCC)片。
[0026] 根据本发明另外的实施方式，每一个导体结构还具有形成在粘附层与部件之间的第三导体元件。由此，第三导体元件的至少一部分是另外的接触垫，该另外的接触垫用于使部件(的接触结构)与再分配布置结构电接触。
[0027] 该另外的接触垫可以具有
水平的空间延伸部，该水平的空间延伸部显著地大于集成电路部件的对应的接触结构的对应尺寸，该接触结构可以例如是已知的Schottky接触件。由此，可以实现到集成电路部件或来自集成电路部件的可靠的电连接。
[0028] 根据本发明另外的实施方式，(再分配布置结构的)第一导体元件是
金属化的过孔。
[0029] 该过孔可以以已知的方式形成，例如借助于激光钻孔或机械钻孔。特别是当采用激光钻孔时，可以形成高空间密度的过孔，其允许将高度集成的电路部件可靠地连接在相当小的表面区域内，该高度集成的电路部件具有对应大数目的接触结构。取决于具体应用，过孔的金属化可以借助于全金属化或者借助于侧壁金属化来实现。
[0030] 根据本发明另外的实施方式，芯结构包括固化的第一PCB材料，该第一PCB材料包括由下述构成的组中的至少一种：树脂，特别是增强树脂或非增强树脂，例如环
氧树脂或双
马来酰亚胺-三嗪树脂、FR-4、FR-5；氰酸酯；聚亚苯基衍
生物；玻璃；预浸材料；聚酰亚胺；聚酰胺；
液晶聚合物；环氧基积层膜；聚四氟乙烯；陶瓷；以及金属氧化物。
[0031]
增强材料可以是例如由玻璃(多层玻璃)制成的网、纤维或球。尽管预浸料或FR4通常是优选的，但是也可以使用其他材料。对于高频材料诸如聚四氟乙烯来说，
液晶聚合物和/或氰酸酯树脂可以作为电绝缘层结构被优选地实施在所描述的封装集成电路中。
[0032] 根据本发明另外的实施方式，覆盖结构由第二PCB材料制成，该第二PCB材料包括由下述构成的组中的至少一种：预浸材料；树脂，特别是树脂片；氰酸酯；聚亚苯基衍生物；液晶聚合物；以及树脂基积层膜，特别是环氧基积层膜。
[0033] 提到的是，在制造所描述的封装集成电路期间，第二PCB材料可以处于未固化状态。这可以特别地在用于实现具有一个或多个(树脂)层的覆盖结构的层压过程开始期间成立或者适用。在可以包括施加机械压力——特别地由热能支持——的层压过程期间，未固化材料可以转化成固化材料。
[0034] 根据本发明另外的实施方式，再分配布置结构和在适用情况下的至少一个(另外的)导电层包括选择为由下述构成的组中的至少一种的材料：铜、
铝、镍、
银、金、钯和钨，所提到的材料中的任意一种可选地涂覆有超导材料诸如
石墨烯。
[0035] 尽管铜通常是优选的，但是其他材料或其涂覆的变型也是可以的，特别是涂覆有超导材料诸如
石墨烯。
[0036] 该至少一个另外的层可以是可以以已知的方式用于电路路径的结构化或图案化的层。再分配布置结构可以覆盖集成电路部件的全主表面和/或芯结构的全主表面。
[0037] 提到的是，也可以使用和依赖PCB技术中众所周知的程序和材料用于实现再分配布置结构。
[0038] 根据本发明另外的实施方式，(集成电路)部件选自由下述构成的组：有源电子部件、(未被容置或裸)电子芯片、存储设备、
信号处理部件、功率管理部件、光电接口元件、
电压转换器、加密部件、发射器和/或接收器、
机电换能器、
微处理器以及逻辑芯片。
[0039] 根据本发明另外的方面，提供了一种用于制造集成电路封装件的方法。所提供的方法包括(a)提供芯结构，该芯结构具有形成在其中的贯穿通道腔；(b)将集成电路部件置于腔内；(c)在芯结构或部件下方设置至少部分地电绝缘的承载件结构和导电的再分配布置结构；以及(d)在芯结构上方和(或相应地)在部件上方形成电绝缘覆盖结构。
[0040] 所描述的方法是基于下述思想：通过使用粘附层可以简化具有内插功能的封装的制造，该粘附层不仅在制造集成电路封装期间形成临时层还形成存在于最终产品中的层。
[0041] 根据本发明的实施方式，在将部件置于腔内之前，该至少部分地电绝缘的承载件结构形成在芯结构的下表面处，使得当把部件置于腔内时，部件直接附接至粘附性层。这可以提供的优点在于，在将集成电路部件插入腔中时，由于粘附层的粘性效果，部件仍然处于其位置处。特别地，不存在或者仅有极其降低的下述
风险：在覆盖结构的形成期间，集成电路部件将在腔内无意地转移。
[0042] 根据本发明的实施方式，(a)在将部件置于腔内之前，在芯结构的下表面处形成临时承载件结构，使得当将部件置于腔内时，部件直接附接至临时承载件结构，以及(b)在芯结构上方和(或相应地)在部件上方形成覆盖结构之后，将临时承载件结构相应地从芯结构或部件移除，并且在芯结构和(或相应地)部件下方形成承载件结构。
[0043] 根据本发明的实施方式，已在芯结构和(或相应地)部件下方形成承载件结构之后，在承载件结构内至少部分地形成再分配布置结构。这可以提供的优点在于，再分配布置结构的形成在处理阶段被实施，其中，集成电路部件已经以空间上可靠的方式被嵌入。结果，在集成电路部件与再分配布置结构之间形成不稳固或者甚至完全不起作用的电接触件的风险可以被显著降低。
[0044] 应当注意，已经参考不同的主题对本发明的实施方式进行了描述。特别地，已经参考方法类型
权利要求对一些实施方式进行了描述，而已经参考装置类型权利要求对其他实施方式进行了描述。然而，本领域技术人员将从以上或以下描述获知，除非另有说明，除了属于一种类型的主题的特征的任意组合之外，关于不同主题的特征之间、特别是方法类型权利要求的特征与装置类型权利要求的特征之间的任意组合也被考虑为利用本文件进行了公开。
[0045] 根据下面将描述的实施方式的示例，本发明的以上限定的方面和其他方面是明显的，并且参考这些实施方式的示例对其进行说明。下文参考实施方式的示例将更详细地描述本发明，但本发明不限制于这些实施方式的示例。
附图说明
[0046] 图1a至图1c示出了用于制造封装集成电路的程序，在该封装集成电路中，嵌入的集成电路部件安装至聚酰亚胺层，其中，粘附层被夹层在聚酰亚胺层与部件之间。
[0047] 图2a至图2e示出了用于封装集成电路的制造程序，该封装集成电路也具有被夹层在聚酰亚胺层与嵌入部件之间的粘附层，其中，使用了临时承载件结构。
具体实施方式
[0048] 附图中的图示是示意性的。注意，在不同的附图中，相似或相同的元件或特征设置有相同的参考标记或设置有仅在首位数内与对应的参考标记不同的参考标记。为了避免不必要的重复，关于前述实施方式已经被阐明的元件或特征在之后的描述位置处不再被阐明。
[0049] 另外，如图所示，空间上相对的术语，诸如“前”和“后”、“上”和“下”、“左”和“右”等等用于描述元件与另一元件的关系。因此，空间上相对的术语可以应用于与附图中描绘的定向不同的使用中的定向。明显地，所有这种空间上相对的术语指的是附图中所示的定向，仅为了易于描述并且不一定是限制性的，因为根据本发明的实施方式的装置在使用中时可以假设与附图中示出的定向不同的定向。
[0050] 图1a至图1c示出了根据本发明的实施方式的用于制造封装集成电路100的程序。
[0051] 如从示出中间产品的图1a可以得出的，集成电路部件120已经被置于形成在芯结构110内的腔110a中。芯结构110包括至少一种如上所述的固化PCB材料。在集成电路部件120的本体与腔110a的侧壁之间，存在未被填充的侧间隙110b。在图1a中，可以看到两个这种侧间隙110b。
[0052] 根据这里描述的实施方式，设置有上部结构化金属层112，其形成在芯结构110的顶表面上。该上部结构化金属层112可以以已知的方式被使用，以形成用于使嵌入部件120与外部和/或内部电路相接触的导体路径和/或接触垫。
[0053] 腔110a的底部被承载件结构140封闭，该腔最初被形成作为所谓的贯穿通道腔。在承载件结构140与芯结构100的底表面之间，形成有下部结构化金属层114，该下部结构化金属层也可以用于形成导体路径和/或接触垫。
[0054] 承载件结构140包括导电层和电绝缘层的堆叠体。具体地，根据这里描述的实施方式，承载件结构140包括粘附层144，该粘附层定位在芯结构110的底表面处并且在腔110a的区域内处于部件120的底表面处。另外，在成“片状件”的下部结构化金属层114的区域内，粘附层144粘附至这些“片状件”。在粘附层144下方，形成有聚酰亚胺层142。粘附层144的粘性确保了在聚酰亚胺层142与尤其是芯结构110和(或相应地)嵌入的集成电路部件120之间存在可靠的机械连接。另外，在承载件结构114内以及在聚酰亚胺层142下方形成有金属层146，该金属层根据这里描述的实施方式是铜层146。
[0055] 图1b示出了在制造封装集成电路100时形成的另外的中间产品。在该另外的中间产品中，覆盖结构130已经被分别
地层压在芯结构110或部件120的顶部。覆盖结构130包括预浸材料层、树脂片、或者如上所述的任何适合的PCB材料，其中，至少在对应的层压程序之前，该PCB材料处于未固化的状态。如从图1b可以得出的，在完成层压程序之后，该(PCB)材料的覆盖结构130还填充侧间隙110b，这改进了嵌入的集成电路部件120的(机械)稳固性。
[0056] 如从图1b还可以得出的，在承载件结构140内或者在该承载件结构处已经实施了另外的处理。具体地，下部金属层146已经被结构化使得形成接触垫164。接触垫164形成电再分配布置结构150的一部分。在本文件的上下文中，接触垫164被命名为第二导体元件164。具体地，第二导体元件164中的每一个形成导体结构160的一部分，导体结构自身形成再分配布置结构150的一部分。优选地，如从图1b可以得出的，(再分配布置结构150的)导体结构160的数目与集成电路部件120的未被描绘的接触元件或接触结构的数目对应。整体的导体结构160用于将部件120与未被描绘的外部电路电连接。
[0057] 除了上述第二导体元件164之外，每一个导体结构160包括对应于成片状件的下部结构化金属层114的第二导体元件164。另外，每一个导体结构160包括一个第一导体元件162，该第一导体元件借助于金属化过孔162被实现，并且该第一导体元件将相应的第二导体元件164与对应的另外的接触垫166电连接，该另外的接触垫与上述成“片状件”的下部结构化金属层114中的一片状件对应。
[0058] 图1c示出了作为上述制造程序的最终产品的封装集成电路100。最终的封装集成电路100通过执行已知的分开或单一化程序来获得。由此，包括如图1b中描绘的多个结构的上级PCB结构被细分或单一化成多个单独的封装集成电路100。
[0059] 图2a至图2e根据本发明另外的实施方式示出了用于封装集成电路200的制造程序，该封装集成电路也具有被相应地地夹在聚酰亚胺层142与嵌入部件120或芯结构110之间的粘附层144。提到的是，该实施方式借助于具有集成电路部件120的
实施例被示出，该集成电路部件至少在这些附图中示出的截面图中仅包括两个接触元件或接触结构。
[0060] 如从以上阐明的图1a与图2a之间的比较可以得出的，临时承载件结构270取代承载件结构140而被使用。具体地，临时承载件结构270用于在腔110a的底侧封闭该腔，该腔最初是贯穿通道腔110a。这意味着当把集成电路部件120插入腔110a中时，部件120被放置到临时承载件结构270的上表面上。
[0061] 如从图2b可以得出的，覆盖结构130被层压在芯结构110或部件120的顶部。该程序完全与图1a和图1b中示出的程序相对应。
[0062] 接着，如从图2c可以得出的，临时承载件结构270被承载件结构140替换。该承载件结构140的设计已经在上文被描述。
[0063] 如从分别与图1b和图1c对应的图2d和图2e可以得出的，为了完成封装集成电路200，在承载件结构140中形成适当的再分配布置结构150，以便提供部件120与外部电路(未描绘)之间的电连接。另外，已知的分开或单一化程序被实施以便完成最终的封装集成电路200。
[0064] 应当注意，术语“包括”不排除其他元件或步骤并且冠词“一(a)”或“一(an)”的使用不排除多个。与不同实施方式相联合而描述的元件也可以被组合。还应当注意，权利要求中的参考标记不应当被认为是对权利要求范围的限制。
[0065] 附图标记列表：
[0066] 100 封装集成电路
[0067] 110 芯结构
[0068] 110a 腔
[0069] 110b 侧间隙
[0070] 112 上部结构化金属层
[0071] 114 下部结构化金属层
[0072] 120 集成电路部件
[0073] 130 覆盖结构
[0074] 140 承载件结构
[0075] 142 聚酰亚胺层
[0076] 144 粘附层
[0077] 146 金属层/铜层
[0078] 150 再分配布置结构
[0079] 160 导体结构
[0080] 162 第一导体元件/金属化过孔
[0081] 164 第二导体元件/接触垫
[0082] 166 第三导体元件/另外的接触垫
[0083] 200 封装集成电路
[0084] 270 临时承载件结构
