气密性封装结构及封装方法
【专利摘要】本发明公开了一种气密性封装结构及封装方法。该封装结构包括：第一载板；第一模塑体，形成为环形，设置在第一载板的上表面，与第一载板形成空腔；第二载板，设置在第一模塑体上，并封盖空腔；M个空腔封装型元器件，容纳在空腔内，其中，M1个空腔封装型元器件设置在第一载板的上表面，M2个空腔封装型元器件设置在第二载板的下表面，每个空腔封装型元器件与所在载板上的布线结构电连接，M≥1，且M＝M1+M2；密封层，覆盖第一载板的第一表面区域、并包围第一模塑体和第二载板的外表面，第一表面区域为第一载板的上表面中被暴露的表面区域；以及第二模塑体，覆盖在密封层之上。由此，可以以较低成本实现带空腔的气密性封装。
【专利说明】
气密性封装结构及封装方法
技术领域
[0001]本发明涉及气密性封装领域，具体地，涉及一种气密性封装结构及封装方法。
【背景技术】
[0002]系统级封装(System-1n_Package，SiP)是一种封装方法的统称，国际半导体路线图(ITRS)在2011年对SiP的定义为:系统级封装是将多个具有不同功能的有源器件集成在一个封装体内，单一封装体即可以提供一个系统或者子系统的多重功能。SiP可以选择性地包含各种元器件。在这些元器件中，有些元器件需要进行空腔封装，例如微机电系统(MEMS)器件。同时，有些元器件要求气密性封装，针对包含此类元器件的SiP，需要对封装体的内腔进行气密性的处理。当前，气密性封装主要依靠金属封装技术或陶瓷封装技术。随着电子行业的发展，消费者在对电子产品要求短、小、轻、薄的同时，还希望以低成本实现单一电子系统的功能多样化。而目前，暂时还难以找到相对成本较低、制作周期较短的封装方法。
【发明内容】
[0003]本发明的目的是提供一种气密性封装结构及封装方法，来以较低成本实现带空腔的气密性封装。
[0004]本发明提供一种气密性封装结构，该封装结构包括:第一载板;第一模塑体，形成为环形，设置在所述第一载板的上表面，并与所述第一载板形成空腔;第二载板，设置在所述第一模塑体上，并封盖所述空腔;M个空腔封装型元器件，容纳在所述空腔内，其中，Ml个空腔封装型元器件设置在所述第一载板的上表面，M2个空腔封装型元器件设置在所述第二载板的下表面，每个所述空腔封装型元器件与所在的载板上的布线结构电连接，M多I，且M=M1+M2;密封层，覆盖所述第一载板的第一表面区域、并包围所述第一模塑体和所述第二载板的外表面，其中，所述第一表面区域为所述第一载板的上表面中被暴露的表面区域；以及第二模塑体，覆盖在所述密封层之上。
[0005]可选地，所述第二载板嵌入到所述第一模塑体的上端面中。
[0006]可选地，Ml彡I，M2彡I;并且，所述封装结构还包括:第一导电连接件，连接所述第二载板的布线结构和所述第一载板的布线结构，以使所述Ml个空腔封装型元器件与所述M2个空腔封装型元器件之间电气互连。
[0007]可选地，所述第一导电连接件被设置在所述空腔内；或者，在所述第一模塑体上形成有从所述第一模塑体的上表面到下表面贯穿该第一模塑体的通孔，所述第一导电连接件被填充在所述通孔内。
[0008]可选地，所述第一导电连接件包括以下中的至少一者:导电柱、导电凸块、导电球、导电插针。
[0009]可选地，该封装结构还包括:N个非空腔封装型元器件，设置在所述第一载板的上表面，每个所述非空腔封装型元器件与所述第一载板上的布线结构电连接，并且，所述第一模塑体覆盖所述N个非空腔封装型元器件，以对所述N个非空腔封装型元器件进行模塑封装，其中，N彡I。
[0010]可选地，所述密封层为金属密封层。
[0011]可选地，在所述第一载板的下表面上布设有与所述第一载板上的布线结构电连接的第二导电连接件，所述第二导电连接件用于与外部电气组件电连接。
[0012]本发明还提供一种气密性封装方法，该封装方法包括:在第一载板的上表面上布设Ml个空腔封装型元器件和/或在第二载板的上表面上布设M2个空腔封装型元器件，并使每个所述空腔封装型元器件与所在的载板上的布线结构电连接，其中，M = M1+M2，且M3 I ；在所述第一载板的上表面上进行模塑，形成环形的第一模塑体，所述第一模塑体与所述第一载板形成空腔，其中，当在所述第一载板的上表面上布设了所述Ml个空腔封装型元器件时，所述Ml个空腔封装型元器件被容纳在所述空腔内；将所述第二载板倒扣在所述第一模塑体上，以封盖所述空腔，并使得当在所述第二载板的上表面上布设了所述M2个空腔封装型元器件时，所述M2个空腔封装型元器件被容纳在所述空腔内；布设密封层，以使所述密封层覆盖所述第一载板的第一表面区域、并包围所述第一模塑体和所述第二载板的外表面，其中所述第一表面区域为所述第一载板的上表面中被暴露的表面区域；以及在所述密封层上进行模塑，形成第二模塑体，以使所述第二模塑体覆盖所述密封层。
[0013]可选地，所述将所述第二载板倒扣在所述第一模塑体上，以封盖所述空腔的步骤包括:将所述第二载板倒扣在所述第一模塑体上，并使所述第二载板嵌入到所述第一模塑体的上端面中，以封盖所述空腔。
[0014]可选地，Ml彡I，M2彡I;并且，所述封装方法还包括:布设第一导电连接件，使所述第一导电连接件的一端与所述第一载板的布线结构电连接，另一端与所述第二载板的布线结构电连接，以使所述Ml个空腔封装型元器件与所述M2个空腔封装型元器件之间电气互连。
[0015]可选地，所述布设第一导电连接件，使所述第一导电连接件的一端与所述第一载板的布线结构电连接，另一端与所述第二载板的布线结构电连接的步骤包括:将所述第一导电连接件设置在所述空腔内，并使所述第一导电连接件的一端与所述第一载板的布线结构电连接，另一端与所述第二载板的布线结构电连接;或者，所述布设第一导电连接件，使所述第一导电连接件的一端与所述第一载板的布线结构电连接，另一端与所述第二载板的布线结构电连接的步骤包括:对所述第一模塑体进行打孔，以在所述第一模塑体上形成从所述第一模塑体的上表面到下表面贯穿该第一模塑体的通孔；以及将所述第一导电连接件填充到所述通孔内，以使所述第一导电连接件的一端与所述第一载板的布线结构电连接，另一端与所述第二载板的布线结构电连接。
[0016]可选地，所述第一导电连接件包括以下中的至少一者:导电柱、导电凸块、导电球、导电插针。
[0017]可选地，该封装方法还包括:在所述第一载板的上表面上布设N个非空腔封装型元器件，并使每个所述非空腔封装型元器件与所述第一载板上的布线结构电连接，其中，N多I;以及所述在所述第一载板的上表面上进行模塑，形成环形的第一模塑体的步骤包括:在所述第一载板的上表面上进行模塑，形成环形的第一模塑体，以使所述第一模塑体覆盖所述N个非空腔封装型元器件，以对所述N个非空腔封装型元器件进行模塑封装。
[0018]可选地，所述布设密封层，以使所述密封层覆盖所述第一载板的第一表面区域、并包围所述第一模塑体和所述第二载板的外表面的步骤包括:布设金属密封层，以使所述金属密封层覆盖所述第一载板的第一表面区域、并包围所述第一模塑体和所述第二载板的外表面。
[0019]可选地，该封装方法还包括:在所述第一载板的下表面上布设第二导电连接件，并使所述第二导电连接件与所述第一载板上的布线结构电连接，其中，所述第二导电连接件用于与外部电气组件电连接。
[0020]通过上述技术方案，可以采用第一模塑体形成带空腔的封装结构，S卩，采用塑料封装技术实现空腔封装。塑料封装相比于金属封装和陶瓷封装，极大地降低了封装成本，并且塑料封装的工艺相对简单，而且灵活性更大，因此，可以缩短整个封装结构的制造周期。并且，在空腔的形成过程中，第二载板可以同时作为空腔的上盖和元器件载体，形成三维结构，因此，可以实现对结构资源的充分利用。此外，通过密封层和第二模塑体，可以实现二次模塑封装，从而可以确保由模塑材料形成的空腔的气密性，进一步增强系统的可靠性。
[0021]本发明的其他特征和优点将在随后的【具体实施方式】部分予以详细说明。
【附图说明】
[0022]附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的【具体实施方式】一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中:
[0023]图1是根据本发明的一种实施方式提供的气密性封装结构的示意图。
[0024]图2是根据本发明的另一种实施方式提供的气密性封装结构的示意图。
[0025]图3是根据本发明的另一种实施方式提供的气密性封装结构的示意图。
[0026]图4是根据本发明的另一种实施方式提供的气密性封装结构的示意图。
[0027]图5a至图5c示出了根据本发明的不同实施方式的第一导电连接件的布设方式示意图。
[0028]图6是根据本发明的另一种实施方式提供的气密性封装结构的示意图。
[0029]图7是根据本发明的另一种实施方式提供的气密性封装结构的示意图。
[0030]图8a至图Sf是根据本发明的一种实施方式提供的气密性封装方法的工艺流程图。
[0031]图9是根据本发明的另一种实施方式提供的模塑过程示意图。
[0032]图10是根据本发明的一种实施方式提供的布设第一导电连接件的工艺流程图。
[0033]图1la至图1lb是根据本发明的另一种实施方式提供的布设第一导电连接件的工艺流程图。
【具体实施方式】
[0034]以下结合附图对本发明的【具体实施方式】进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的【具体实施方式】仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
[0035]在本发明中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“上、下、底、顶”通常是在本发明提供的封装结构正常使用的情况下定义的，具体地可参考图1至图1lb所示的图面方向。需要说明的是，这些方位词只用于说明本发明，并不用于限制本发明。
[0036]图1是根据本发明的一种实施方式提供的气密性封装结构的示意图。如图1所示，该封装结构100可以包括:第一载板101，其中，该第一载板101可以采用有机基板、陶瓷基板、或者引线框架来制作，并且可以根据需要采用不同的材料来制作。优选地，该第一载板101可以采用陶瓷基板或者引线框架来制作。或者，该第一载板101也可以为印制电路板(PCB)。另外，载板的尺寸及厚度可以根据工艺的不同、以及实际需求来设定，例如，载板的尺寸可以从几毫米至几厘米不等，载板的厚度可以从几百微米至数毫米不等。
[0037]另外，如图1所示，该封装结构100还可以包括:第一模塑体103，设置在第一载板101的上表面101a，并与第一载板101形成空腔104。
[0038]在本发明中，第一模塑体103的材料可以为模塑料。示例地，模塑体103的材料可以采用环氧树脂(Epoxy plastic)。优选地，可采用液晶高分子聚合物(liquid crystallinepo lymers，LCP)材料，其水汽密封装特性较普通模塑料更好。
[0039]第一模塑体103可以形成为环形，这样，当在第一载板101的上表面1la上进行模塑形成模塑体103后，该模塑体103与第一载板101之间可以形成空腔104，并且模塑体103作为空腔104的四壁。
[0040]此外，如图1所示，该封装结构100还可以包括第二载板105，设置在第一模塑体103上，并封盖空腔104。其中，该第二载板105可以采用有机基板、陶瓷基板、或者引线框架来制作，并且可以根据需要采用不同的材料来制作。或者，该第二载板105也可以为印制电路板(PCB)。另外，载板的尺寸及厚度可以根据工艺的不同、以及实际需求来设定，例如，载板的尺寸可以从几毫米至几厘米不等，载板的厚度可以从几百微米至数毫米不等。此外，第二载板105可以封盖该空腔104，以使空腔104形成为密闭的空腔，从而实现空腔封装。
[0041 ]此外，如图1所示，该封装结构100还可以包括:M个空腔封装型元器件，容纳在空腔104内。其中，Ml个空腔封装型元器件可以设置在第一载板101的上表面1la上，M2个空腔封装型元器件可以设置在第二载板105的下表面105a上，每个空腔封装型元器件与所在的载板上的布线结构电连接，M彡1，且M=M1+M2。
[0042]在本发明中，封装结构100内的元器件的类型可以分为三类:第一类是必须进行空腔封装的元器件，第二类是不能进行空腔封装、必须进行模塑封装的元器件，第三类是既可以进行空腔封装又可以进行模塑封装的元器件，其中，针对该第三类元器件，可以视具体的设计需求来决定到底是采用空腔封装还是模塑封装。在本发明中，将上述第一类元器件以及上述第三类元器件中根据设计需求确定需要进行空腔封装的元器件统称为“空腔封装型元器件”，另外，将上述第二类元器件以及上述第三类元器件中根据设计需求确定需要进行模塑封装的元器件统称为“非空腔封装型元器件”。
[0043]例如，如图1所示，该封装结构100可以包括四个空腔封装型元器件，分别为空腔封装型元器件102a、102b、102c、102d，其中，这四个空腔封装型元器件被设置在第一载板101的上表面1la上，并与第一载板101上的布线结构1lb电连接。或者，例如，如图2所示，该封装结构100可以包括六个空腔封装型元器件，分别为空腔封装型元器件102a、102b、102c、102(1、1026、1021其中，空腔封装型元器件102&、10213、102(3、102(1被设置在第一载板101的上表面1la上，并与第一载板101上的布线结构1lb电连接，空腔封装型元器件102e、102f被设置在第二载板105的下表面105a上，并与第二载板105上的布线结构105b电连接。或者，例如，如图3所示，该封装结构100可以包括两个空腔封装型元器件，分别为空腔封装型元器件102e、102f，其中，空腔封装型元器件102e、102f被设置在第二载板105的下表面105a上，并与第二载板105上的布线结构105b电连接。
[0044]在本发明中，所述M个空腔封装型元器件中所包括的元器件可以是逻辑芯片、无源器件、或MEMS等不同功能的元器件。这些元器件可以与所在的载板上的布线结构电连接，以实现电气互连。
[0045]针对空腔封装型元器件，可以通过多种方式来实现与布线结构电连接。例如，在第一载板101的上表面1la上布设有焊盘，该焊盘与布线结构1lb电连接，之后，元器件可以利用倒装连接、引线连接等技术来与焊盘电连接，以实现与布线结构1lb电连接，如图1中所示的空腔封装型元器件102a、102b。此外，元器件之间也可以形成三维多层堆叠形式的互连，例如，如图1中所示的空腔封装型元器件102c、102d。另外，元器件可以为裸片的形式，或者采用封装后的元器件，其中，封装形式可以多种多样，例如S0P(Smal I Out-LinePackage，小外形封装)，QFN(Quad Flat No-lead Package，方形扁平无引脚封装)，BGA(Ball Grid Array，焊球阵列封装)等形式。
[0046]再例如，在第二载板105的下表面105a上布设有焊盘，该焊盘与布线结构105b电连接，之后，元器件可以利用倒装连接、引线连接等技术来与焊盘电连接，以实现与布线结构105b电连接。此外，元器件之间也可以形成三维多层堆叠形式的互连。另外，元器件可以为裸片的形式，或者采用封装后的元器件，其中，封装形式可以多种多样，例如S0P、QFN、BGA等形式。
[0047]在形成第一模塑体103时，以包围Ml个空腔封装型元器件的方式来进行模塑，这样，可以将Ml个空腔封装型元器件容纳在空腔104内。空腔104的尺寸可以根据需要进行空腔封装的元器件的数量和尺寸而定。此外，在将第二载板105布设在第一模塑体103上时，可以将第二载板105倒扣在第一模塑体103上，这样，一方面能够封盖空腔104，另一方面能够将M2个空腔封装型元器件容纳在空腔104内，从而实现对全部M个空腔封装型元器件的空腔封装。
[0048]此外，如图1至图3所示，该封装结构100还可以包括:密封层106，覆盖第一载板101的第一表面区域101c、并包围第一模塑体103和第二载板105的外表面，其中第一表面区域1lc为第一载板101的上表面1la中被暴露的表面区域。另外，该封装结构100还可以包括:第二模塑体107，覆盖在密封层106之上。这样，通过密封层106和第二模塑体107，能够实现二次模塑封装，从而可以确保由模塑材料形成的空腔104的气密性，进一步增强系统的可靠性。
[0049]由于密封层106和第二模塑体107未覆盖第一载板101的下表面，因此，第一载板101本身应该达到气密性的要求。为此，优选地，第一载板101采用陶瓷基板或引线框架来制作。
[0050]综上所述，通过上述技术方案，可以采用第一模塑体形成带空腔的封装结构，SP，采用塑料封装技术实现空腔封装。塑料封装相比于金属封装和陶瓷封装，极大地降低了封装成本，并且塑料封装的工艺相对简单，而且灵活性更大，因此，可以缩短整个封装结构的制造周期。并且，在空腔的形成过程中，第二载板可以同时作为空腔的上盖和元器件载体，形成三维结构，因此，可以实现对结构资源的充分利用。此外，通过密封层和第二模塑体，可以实现二次模塑封装，从而可以确保由模塑材料形成的空腔的气密性，进一步增强系统的可靠性。
[0051]为了方便安装，可选地，如图4所示，第二载板105可以嵌入到第一模塑体103的上端面103a中。在这种实施方式中，第一模塑体103的上部具有台阶状缺口。通过将第二载板105嵌入到第一模塑体103的上端面103a中，可以提高封装结构100的机械性能，并且安装方便，能够增强空腔104的密闭性。
[0052]在本发明中，如上所述，封装结构100中可以包括设置在第一载板101的上表面1la上的Ml个空腔封装型元器件，以及设置在第二载板105的下表面105a上的M2个空腔封装型元器件。可选地，Ml多I，M2多I。在这种情况下，为了实现三维系统级封装，可选地，该封装结构100还可以包括:第一导电连接件108，连接第二载板105的布线结构105b和第一载板101的布线结构101b，以使Ml个空腔封装型元器件与M2个空腔封装型元器件之间电气互连，从而实现三维系统级封装。
[0053]通过上述技术方案，分别位于第一模塑体两端的两块载板上均可以布设有电子元器件，并且两块载板上的电子元器件之间能够通过第一导电连接件实现电气互连，因此，可以实现带空腔的三维系统级封装结构。该封装结构具有互连距离短、可靠性高的特点。通过本发明提供的带空腔的三维系统级封装结构，不仅可以增加系统功能，并且还可以减小系统的整体面积和体积(例如，封装面积最大可减少50 % )，提高系统集成度。
[0054]在本发明中，可以通过多种方式中的任一种来布设第一导电连接件108，以实现第一载板101与第二载板105之间的电气互连。图5a至图5c示出了根据本发明的不同实施方式的第一导电连接件108的布设方式示意图。如图5a和图5b所示，第一导电连接件108可以被设置在空腔104之内。或者，如图5c所示，在第一模塑体103上可以形成有从第一模塑体103的上表面103b到下表面103c贯穿该第一模塑体103的通孔103d，并且第一导电连接件108可以被填充在通孔103d内。通过将第一导电连接件108填充到第一模塑体103的通孔103d内，可以提高第一载板101与第二载板105之间的电气互连的稳定性。并且，第一导电连接件108能够与空腔104相隔离，从而可以防止对空腔104内的元器件产生干扰，提高元器件工作时的稳定性和可靠性。
[0055]在本发明中，第一导电连接件108可以例如包括但不限于以下中的至少一者:导电柱、导电凸块、导电球、导电插针。示例地，图5a示出了第一导电连接件108为导电插针的示例，图5b示出了第一导电连接件108由导电球堆叠而成的示例。这两种实施方式的特点在于工艺简单、易实施。图5c示出了第一导电连接件108为通过向通孔103d内注入金属材料而形成的导电柱(例如，铜柱)的示例。不过应当理解的是，虽然上面以举例的方式示出了第一导电连接件108的若干类型，但是本发明不局限于此，任意形式的第一导电连接件108均适用于本发明。
[0056]图6是根据本发明的另一种实施方式提供的气密性封装结构的示意图。如图6所示，该封装结构100还可以包括:N个非空腔封装型元器件，设置在第一载板101的上表面101a，每个非空腔封装型元器件与第一载板101上的布线结构1lb电连接，并且，第一模塑体103覆盖N个非空腔封装型元器件，以对N个非空腔封装型元器件进行模塑封装，其中，N多
1
[0057]例如，如图6所示，该封装结构100可以包括两个非空腔封装型元器件，分别为非空腔封装型元器件109a、109b。其中，第一模塑体103覆盖这些非空腔封装型元器件，以对这些非空腔封装型元器件进行模塑封装。
[0058]通过这一实施方式，可以利用同一模塑体103同时实现对空腔封装型元器件进行空腔封装，以及对非空腔封装型元器件进行模塑封装，从而达到增强系统功能、提高系统集成度、充分利用资源的效果。
[0059]在本发明中，封装结构100中包括的密封层106可以例如为金属密封层，其中，该金属密封层可以例如通过溅射、淀积、电镀等方式来制作。由于金属的水汽渗透率非常低，例如，水的渗透率在相同厚度下，比环氧树脂材料小8个数量级以上，所以优选采用金属作为密封层材料。
[0000]在上面描述的封装结构100中，封装结构100内的元器件中可以包括能够进行无线充电的电源模块，以及能够进行无线通信的传输模块，这样，该封装结构100可以独立地工作或者与其他外部电气组件进行通信，而无需与这些其他外部电气组件电连接。但是，当封装结构100内的元器件中不包括能够进行无线充电的电源模块，以及能够进行无线通信的传输模块时，该封装结构100需要与外部电气组件进行电连接，以从该外部电气组件获取电力，和/或与该外部电气组件进行电气通信。其中，该外部电气组件可以例如包括但不限于:供电组件、其他封装结构、其他电子元器件等等。
[0061]在这种情况下，在制作第一载板101时，可以在第一载板101的下表面1ld上布设与第一载板101上的布线结构1lb电连接的第二导电连接件，该第二导电连接件可以用于与外部电气组件电连接。其中，该第二导电连接件可以例如包括但不限于:导电球、导电凸块、焊盘等。例如，如图7所示，可以在第一载板101的下表面1ld植焊球，形成BGA封装，或者在第一载板101的下表面1ld上预留焊盘，形成QFN封装。
[0062]通过上述实施方式，可以实现封装结构100与其他外部电气组件的互连，以便该封装结构100能够从该外部电气组件获取电力，和/或与该外部电气组件进行电气通信。
[0063]图8a至图Sf是根据本发明的一种实施方式提供的气密性封装方法的工艺流程图。首先，如图8a和图8b所示，该封装方法可以包括:在第一载板101的上表面1la上布设Ml个空腔封装型元器件，并使该Ml个空腔封装型元器件与第一载板101上的布线结构1lb电连接;在第二载板105的上表面105c上布设M2个空腔封装型元器件，并使该M2个空腔封装型元器件与第二载板105上的布线结构105b电连接，其中，M=M1+M2，且M彡I。
[0064]应当注意的是，在本发明提供的气密性封装方法中，可以包括图8a和图Sb所示的步骤中的一者，或者包括图8a和图Sb所示的步骤这两者。例如，在图8a所示的示例中，在第一载板101上布设了四个空腔封装型元器件，分别为空腔封装型元器件102a、102b、102c、102d。另外，在图8b所示的示例中，在第二载板105上布设了两个空腔封装型元器件，分别为空腔封装型元器件102e、102f。
[0065]接下来，如图8c所示，在第一载板101的上表面1la上进行模塑，形成环形的第一模塑体103，该第一模塑体103与第一载板101形成空腔104，其中，当在第一载板101的上表面1la上布设了 Ml个空腔封装型元器件时，该Ml个空腔封装型元器件被容纳在空腔104内。通过这一步骤，可以通过经模塑得到的第一模塑体103形成空腔104的四壁。
[0066]接下来，如图Sd所示，将第二载板105倒扣在第一模塑体103上，以封盖空腔104，并使得当在第二载板105的上表面105c上布设了M2个空腔封装型元器件时，所述M2个空腔封装型元器件被容纳在空腔104内。应当注意的是，当将第二载板105倒扣在第一模塑体103上后，原本在图Sb中所示的第二载板105的上表面105c变为下表面105a。
[0067]接下来，如图Se所示，布设密封层106，以使该密封层106覆盖第一载板101的第一表面区域101c、并包围第一模塑体103和第二载板105的外表面，其中该第一表面区域1lc为第一载板101的上表面1la中被暴露的表面区域。
[0068]接下来，如图Sf所示，在密封层106上进行模塑，形成第二模塑体107，以使第二模塑体107覆盖该密封层106。
[0069]通过上述技术方案，可以采用第一模塑体形成带空腔的封装结构，S卩，采用塑料封装技术实现空腔封装。塑料封装相比于金属封装和陶瓷封装，极大地降低了封装成本，并且塑料封装的工艺相对简单，制作更加灵活，因此，可以缩短整个封装结构的制造周期。并且，在空腔的形成过程中，第二载板可以同时作为空腔的上盖和元器件载体，形成三维结构，因此，可以实现对结构资源的充分利用。此外，通过密封层和第二模塑体，可以实现二次模塑封装，从而可以确保由模塑材料形成的空腔的气密性，进一步增强系统的可靠性。
[0070]为了方便安装，可选地，在进行模塑时，如图9所示，将第一模塑体103形成为上部具有台阶状缺口 103f的形状，这样，在将第二载板105倒扣在第一模塑体103上时，可以将其倒扣到第一模塑体103的台阶状缺口 103f中，以使第二载板105能够被嵌入到第一模塑体103的上端面103a中，从而封盖空腔104，如图5a至图5c所示。由此，可以提高封装结构的机械性能，并且安装方便，能够增强空腔104的密闭性。
[0071]在本发明中，如上所述，封装结构100中可以包括设置在第一载板101上的Ml个空腔封装型元器件，以及设置在第二载板105上的M2个空腔封装型元器件。可选地，Ml多I，M2^ 1在这种情况下，为了实现三维系统级封装，可选地，如图10所示，该封装方法还可以包括:布设第一导电连接件108，使该第一导电连接件108的一端与第一载板101的布线结构1lb电连接，另一端与第二载板105的布线结构105b电连接，以使Ml个空腔封装型元器件与M2个空腔封装型元器件之间电气互连，从而实现三维系统级封装。
[0072]此外，在布设第一导电连接件108时，在一种实施方式中，可以将第一导电连接件108直接设置在空腔104内，以使第一导电连接件108的一端与第一载板101的布线结构1la电连接，另一端与第二载板105的布线结构105b电连接，如图5a、图5b和图10所示。或者，在另一实施方式中，如图1la所示，可以首先对第一模塑体103进行打孔，以在该第一模塑体103上形成从该第一模塑体103的上表面103b到下表面103c贯穿该第一模塑体103的通孔103d。例如，可以通过激光钻孔或机械钻孔的方式进行模塑打孔。之后，如图1lb所示，将第一导电连接件108填充到通孔103d内，以使第一导电连接件108的一端与第一载板101的布线结构10Ia电连接，另一端与第二载板105的布线结构105b电连接。例如，可以通过在通孔103d内注入导电材料(例如，铜)来形成第一导电连接件108。
[0073]通过将第一导电连接件108填充到第一模塑体103的通孔103d内，可以提高第一载板101与第二载板105之间的电气互连的稳定性。并且，第一导电连接件108能够与空腔104相隔离，从而可以防止对空腔104内的元器件产生干扰，提高元器件的工作稳定性和可靠性。
[0074]可选地，在进行图8a所示的步骤时，该方法还可以包括:在第一载板101的上表面1la上布设N个非空腔封装型元器件，并使每个非空腔封装型元器件与第一载板101上的布线结构1lb电连接，其中，N多I。这样，在进行图Sc所示的步骤时，可以在第一载板101的上表面1la上进行模塑，形成环形的第一模塑体103，以使该第一模塑体103覆盖N个非空腔封装型元器件，以对N个非空腔封装型元器件进行模塑封装。通过该方法所得的封装结构可以例如为图6所示的封装结构。
[0075]通过这一实施方式，可以利用同一模塑体103同时实现对空腔封装型元器件进行空腔封装，以及对非空腔封装型元器件进行模塑封装，从而达到增强系统功能、提高系统集成度、充分利用资源的效果。
[0076]此外，为了实现封装结构与其他外部电气组件进行通信，可选地，该封装方法还可以包括:在第一载板101的下表面1ld上布设第二导电连接件，并使该第二导电连接件与第一载板101上的布线结构1lb电连接，其中，该第二导电连接件可以用于与外部电气组件电连接。例如，当制作第一载板101时，可以预留出用于与外部电气组件进行通信的元器件所对应的位置，并预留出与第二导电连接件的互连接口。这样，在形成整个封装结构之前、之中或者之后，可以将第二导电连接件连接到该互连接口上，以使封装结构中负责通信的元器件能够经由布线结构1lb和第二导电连接件与外部电气组件进行电气通信。
[0077]通过上述封装方法得到的封装结构能够与其他外部电气组件进行互连，由此，该封装结构能够从该外部电气组件获取电力，和/或与该外部电气组件进行电气通信。
[0078]以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。
[0079]另外需要说明的是，在上述【具体实施方式】中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。
[0080]此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。
【主权项】
1.一种气密性封装结构，其特征在于，该封装结构包括: 第一载板； 第一模塑体，形成为环形，设置在所述第一载板的上表面，并与所述第一载板形成空腔； 第二载板，设置在所述第一模塑体上，并封盖所述空腔； M个空腔封装型元器件，容纳在所述空腔内，其中，Ml个空腔封装型元器件设置在所述第一载板的上表面，M2个空腔封装型元器件设置在所述第二载板的下表面，每个所述空腔封装型元器件与所在的载板上的布线结构电连接，M多I，且M=M1+M2; 密封层，覆盖所述第一载板的第一表面区域、并包围所述第一模塑体和所述第二载板的外表面，其中，所述第一表面区域为所述第一载板的上表面中被暴露的表面区域;以及 第二模塑体，覆盖在所述密封层之上。2.根据权利要求1所述的封装结构，其特征在于，所述第二载板嵌入到所述第一模塑体的上端面中。3.根据权利要求1所述的封装结构，其特征在于，Ml多I，M2多I;并且，所述封装结构还包括: 第一导电连接件，连接所述第二载板的布线结构和所述第一载板的布线结构，以使所述Ml个空腔封装型元器件与所述M2个空腔封装型元器件之间电气互连。4.根据权利要求3所述的封装结构，其特征在于，所述第一导电连接件被设置在所述空腔内；或者 在所述第一模塑体上形成有从所述第一模塑体的上表面到下表面贯穿该第一模塑体的通孔，所述第一导电连接件被填充在所述通孔内。5.根据权利要求3所述的封装结构，其特征在于，所述第一导电连接件包括以下中的至少一者:导电柱、导电凸块、导电球、导电插针。6.根据权利要求1所述的封装结构，其特征在于，该封装结构还包括: N个非空腔封装型元器件，设置在所述第一载板的上表面，每个所述非空腔封装型元器件与所述第一载板上的布线结构电连接，并且，所述第一模塑体覆盖所述N个非空腔封装型元器件，以对所述N个非空腔封装型元器件进行模塑封装，其中，N多I。7.根据权利要求1所述的封装结构，其特征在于，所述密封层为金属密封层。8.根据权利要求1-7中任一项所述的封装结构，其特征在于，在所述第一载板的下表面上布设有与所述第一载板上的布线结构电连接的第二导电连接件，所述第二导电连接件用于与外部电气组件电连接。9.一种气密性封装方法，其特征在于，该封装方法包括: 在第一载板的上表面上布设Ml个空腔封装型元器件和/或在第二载板的上表面上布设M2个空腔封装型元器件，并使每个所述空腔封装型元器件与所在的载板上的布线结构电连接，其中，M=M1+M2，且M彡I; 在所述第一载板的上表面上进行模塑，形成环形的第一模塑体，所述第一模塑体与所述第一载板形成空腔，其中，当在所述第一载板的上表面上布设了所述Ml个空腔封装型元器件时，所述Ml个空腔封装型元器件被容纳在所述空腔内； 将所述第二载板倒扣在所述第一模塑体上，以封盖所述空腔，并使得当在所述第二载板的上表面上布设了所述M2个空腔封装型元器件时，所述M2个空腔封装型元器件被容纳在所述空腔内； 布设密封层，以使所述密封层覆盖所述第一载板的第一表面区域、并包围所述第一模塑体和所述第二载板的外表面，其中所述第一表面区域为所述第一载板的上表面中被暴露的表面区域；以及 在所述密封层上进行模塑，形成第二模塑体，以使所述第二模塑体覆盖所述密封层。10.根据权利要求9所述的封装方法，其特征在于，所述将所述第二载板倒扣在所述第一模塑体上，以封盖所述空腔的步骤包括: 将所述第二载板倒扣在所述第一模塑体上，并使所述第二载板嵌入到所述第一模塑体的上端面中，以封盖所述空腔。11.根据权利要求9所述的封装方法，其特征在于，Ml多I，M2多I;并且，所述封装方法还包括: 布设第一导电连接件，使所述第一导电连接件的一端与所述第一载板的布线结构电连接，另一端与所述第二载板的布线结构电连接，以使所述Ml个空腔封装型元器件与所述M2个空腔封装型元器件之间电气互连。12.根据权利要求11所述的封装方法，其特征在于，所述布设第一导电连接件，使所述第一导电连接件的一端与所述第一载板的布线结构电连接，另一端与所述第二载板的布线结构电连接的步骤包括: 将所述第一导电连接件设置在所述空腔内，并使所述第一导电连接件的一端与所述第一载板的布线结构电连接，另一端与所述第二载板的布线结构电连接;或者 所述布设第一导电连接件，使所述第一导电连接件的一端与所述第一载板的布线结构电连接，另一端与所述第二载板的布线结构电连接的步骤包括: 对所述第一模塑体进行打孔，以在所述第一模塑体上形成从所述第一模塑体的上表面到下表面贯穿该第一模塑体的通孔;以及 将所述第一导电连接件填充到所述通孔内，以使所述第一导电连接件的一端与所述第一载板的布线结构电连接，另一端与所述第二载板的布线结构电连接。13.根据权利要求11所述的封装方法，其特征在于，所述第一导电连接件包括以下中的至少一者:导电柱、导电凸块、导电球、导电插针。14.根据权利要求9所述的封装方法，其特征在于，该封装方法还包括: 在所述第一载板的上表面上布设N个非空腔封装型元器件，并使每个所述非空腔封装型元器件与所述第一载板上的布线结构电连接，其中，N>1;以及 所述在所述第一载板的上表面上进行模塑，形成环形的第一模塑体的步骤包括: 在所述第一载板的上表面上进行模塑，形成环形的第一模塑体，以使所述第一模塑体覆盖所述N个非空腔封装型元器件，以对所述N个非空腔封装型元器件进行模塑封装。15.根据权利要求9所述的封装方法，其特征在于，所述布设密封层，以使所述密封层覆盖所述第一载板的第一表面区域、并包围所述第一模塑体和所述第二载板的外表面的步骤包括: 布设金属密封层，以使所述金属密封层覆盖所述第一载板的第一表面区域、并包围所述第一模塑体和所述第二载板的外表面。16.根据权利要求9-15中任一项所述的封装方法，其特征在于，该封装方法还包括:在所述第一载板的下表面上布设第二导电连接件，并使所述第二导电连接件与所述第一载板上的布线结构电连接，其中，所述第二导电连接件用于与外部电气组件电连接。
【文档编号】H01L23/02GK105977221SQ201610280869
【公开日】2016年9月28日
【申请日】2016年4月28日
【发明人】李 诚, 蔡坚, 王谦
【申请人】清华大学