一种三维PoP堆叠封装结构的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及微电子封装技术以及三维集成技术领域，特别涉及一种三维PoP封装技术及其制造方法。
【背景技术】
[0002]随着电子封装产品向高密度、多功能、低功耗、小型化方向的不断发展，采用三维集成技术的系统级封装(System in Package，SiP)取得了突飞猛进的发展。现有成熟的三维集成技术主要为堆叠封装(Package on Package，PoP)。在PoP封装中，上封装通过焊球作为互联结构实现与下封装，以及外部环境的三维导通。由于上、下封装结构的差异，导致制造工艺过程中封装翘曲难以得到有效控制，严重影响焊球互联结构的可靠性。另外，由于焊球互联结构的存在，PoP封装的高度无法进一步的降低，难以满足小型化的要求。
[0003]因此，仍然需要新的封装结构和制造技术，以解决现有技术所存在的问题。
【发明内容】
[0004]本实用新型针对三维PoP封装技术提出一种封装结构和制造方法，以解决现有PoP封装技术所存在的封装密度和成本问题。
[0005]为了实现上述目的，本实用新型采用下述技术方案。
[0006]本实用新型提出一种三维PoP堆叠封装结构，包括PoP封装的第一封装体(下封装体)和第二封装体(上封装体)。三维PoP堆叠封装通过上、下封装堆叠形成，其中下封装为塑封型BGA、CSP封装等表面贴装型封装，上封装为至少具有一个插针的PGA封装等插装型封装。上封装的插针完全插入下封装的塑封材料中，并与下封装基板上表面的焊料凸点形成互联。
[0007]利用该结构，上封装的插针完全插入下封装的塑封材料中，并与下封装基板上的焊料凸点形成互联，从而实现上封装与下封装体之间，以及与外部环境的互联。由于上、下封装之间无需传统形式的焊球互联结构，而是直接通过插针实现互联，不仅提高了封装的热-机械可靠性，而且还降低了封装的整体高度。
[0008]根据本实用新型的实施例，焊料凸点为Sn、SnAg、SnCu、SnAgCu、SnIn、SnBi等钎焊料或焊膏。
[0009]根据本实用新型的实施例，上封装的插针的高度小于塑封材料的高度。
[0010]根据本实用新型的实施例，塑封材料为环氧树脂塑封料、下填料等绝缘材料。
[0011]本实用新型公开了一种三维PoP堆叠封装结构的制造方法，所述方法包括以下步骤。
[0012]步骤I:在基板上表面通过贴片或者倒装上芯贴装芯片。
[0013]步骤2:在基板上表面制作形成焊料凸点。
[0014]步骤3:准备至少具有一个插针的PGA封装等插装型封装，作为PoP堆叠封装的上封装。
[0015]步骤4:上封装的插针与所述焊料凸点进行回流焊接形成互联。
[0016]步骤5:采用塑封材料进行包覆密封。
[0017]步骤6:在基板下表面制作焊球，回流后形成三维PoP堆叠封装。
[0018]根据本实用新型的实施例，焊料凸点通过植球工艺制作，或者采用电镀、钎料膏印刷或者液态金属填充等方法并经过回流工艺制作。
【附图说明】
[0019]图1是在基板上表面通过引线键合方式贴装芯片的示意图。
[0020]图2是在基板上表面制作形成焊料凸点的示意图。
[0021 ]图3是准备三维PoP堆叠封装的上封装的示意图。
[0022]图4是上封装的插针与焊料凸点进行回流焊接形成互联的示意图。
[0023]图5是采用塑封材料进行包覆密封的示意图。
[0024]图6是三维PoP堆叠封装的一实施例的示意图。
【具体实施方式】
[0025]为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图对本实用新型的【具体实施方式】作进一步详细描述。
[0026]图6为根据本实用新型的一实施例绘制的三维PoP堆叠封装的示意图。三维PoP堆叠封装通过上、下封装堆叠形成。在本实用新型中，上、下封装中芯片的数量不限，芯片的配置方式不限，可以为引线键合方式，也可以为倒装上芯方式，或者为两者的混合模式。本实施例中，上、下封装均采用引线键合方式。三维PoP堆叠封装的下封装包含基板1、芯片2、粘贴材料3、金属导线4、焊料凸点5、塑封料6和焊球7。三维PoP堆叠封装的上封装包含基板21、芯片23、粘贴材料22、金属导线24、塑封料25和插针26。上封装的插针26完全插入下封装的塑封材料6中，并与下封装基板I上表面的焊料凸点5形成互联，从而实现上封装与下封装体之间，以及与外部环境的互联。
[0027]下面将以图6所述实施例的三维PoP堆叠封装结构为例，以图1至图6来详细说明三维PoP堆叠封装结构的制造流程。
[0028]步骤I:在基板上表面通过引线键合或者倒装上芯方式贴装芯片，如图1所示。
[0029]请参照图1，在基板I上表面通过引线键合方式贴装芯片2。在本实用新型中，芯片的数量不限，芯片的配置方式不限，可以为引线键合方式，也可以为倒装上芯方式，或者为两者的混合模式。本实施例中，芯片采用引线键合方式进行配置。芯片2通过粘贴材料3配置于基板I上，并通过金属导线4实现芯片2与基板I的电气互联。
[0030]步骤2:在基板上表面制作形成焊料凸点，如图2所示。
[0031]请参照图2，在基板I上表面制作形成焊料凸点5。在本实用新型中，焊料凸点通过植球工艺制作，或者采用电镀、钎料膏印刷或者液态金属填充等方法并经过回流工艺制作。
[0032]步骤3:准备至少具有一个插针的PGA封装等插装型封装，作为三维PoP堆叠封装的上封装，如图3所示。
[0033]请参照图3，准备至少具有一个插针的PGA封装等插装型封装，作为三维PoP堆叠封装的上封装。在本实用新型中，上封装中芯片的数量不限，芯片的配置方式不限，可以为引线键合方式，也可以为倒装上芯方式，或者为两者的混合模式。本实施例中，下封装采用引线键合方式。三维PoP堆叠封装的上封装包含基板21、芯片23、粘贴材料22、金属导线24、塑封料25和插针26。
[0034]步骤4:上封装的插针与焊料凸点进行回流焊接形成互联，如图4所示。
[0035]请参照图4，上封装的插针26与焊料凸点5进行回流焊形成互联。插针26和与焊料凸点5的互联实现上封装与下封装体之间，以及与外部环境的互联。
[0036]步骤5:采用塑封材料进行包覆密封，如图5所示。
[0037]请参照图5，采用塑封材料6进行包覆密封。通过塑封材料6包覆密封芯片2和焊料凸点5，塑封后进行烘烤后固化工艺。在本实用新型中，塑封材料6可以为环氧树脂塑封料或下填料等绝缘材料。
[0038]步骤6:在基板下表面制作焊球，回流后形成三维PoP堆叠封装，如图6所示。
[0039]请参照图6，在基板I下表面制作焊球7，回流后形成三维PoP堆叠封装。通过植球和回流工艺制作形成焊球7的阵列，形成三维PoP堆叠封装。
[0040]对本实用新型的实施例的描述是出于有效说明和描述本实用新型的目的，并非用以限定本实用新型，任何所属本领域的技术人员应当理解:凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
【主权项】
1.一种三维PoP堆叠封装结构，其特征在于，所述结构包括: 三维PoP堆叠封装结构通过上、下封装堆叠形成，其中下封装为塑封型BGA、CSP封装表面贴装型封装，上封装为至少具有一个插针的PGA封装插装型封装;上封装的插针完全插入下封装的塑封材料中，并与下封装基板上的焊料凸点形成互联。2.根据权利要求1所述一种三维PoP堆叠封装结构，其特征在于，焊料凸点为Sn、SnAg、SnCu、SnAgCu、Sn I η、SnB i 奸焊料或焊膏。3.根据权利要求1所述一种三维PoP堆叠封装结构，其特征在于，上封装的插针的高度小于塑封材料的高度。4.根据权利要求1所述一种三维PoP堆叠封装结构，其特征在于，塑封材料为环氧树脂塑封料、下填料绝缘材料。
【专利摘要】本实用新型公开了一种三维PoP堆叠封装结构。该三维PoP堆叠封装通过上、下封装堆叠形成，其中下封装为塑封型BGA、CSP封装等表面贴装型封装，上封装为至少具有一个插针的PGA封装等插装型封装，上封装的插针完全插入下封装的塑封材料中，并与下封装基板上的焊料凸点形成互联。
【IPC分类】H01L23/48, H01L23/52
【公开号】CN205376514
【申请号】CN201620063680
【发明人】夏国峰, 尤显平, 葛卫国
【申请人】重庆三峡学院, 夏国峰
【公开日】2016年7月6日
【申请日】2016年1月23日