3D连接的扇出型封装结构的制作方法

本实用新型涉及一种3D连接的扇出型封装结构，属于半导体封装技术领域。

背景技术：

现有半导体堆叠封装技术中，原先常用锡球作为叠层的连接载体。将锡球以植球方式固定在基板上，在模封包覆锡球之后，再以镭射钻孔的制程使锡球局部露出，然后在锡球上方继续进行下一封装制程，被包覆锡球的球径与间距限制了纵向接合元件的数量与排列密度。为了克服锡球的不足，又发展出了通过金属柱互联的方式，将金属柱设置于基板的周围，围绕基板上的芯片，来作为与其他基板互联的输入/输出连接垫。然而，随着封装产品尺寸进一步缩小，以及金属柱的制程的限制，难以进一步提高基板上金属柱的数量，因此也不能提高互联的I/O数量。

技术实现要素：

本实用新型所要解决的技术问题是针对上述现有技术提供一种3D连接的扇出型封装结构，它采用传统的两端打线方法在芯片与金属线路层上或邻近封装元件的金属线路层上焊线，能利用打线同时在芯片上打球柱和拉线，以此提高高度和稳定性（特别是在EMC的热压中），并提高打线的效率。

本实用新型解决上述问题所采用的技术方案为：一种3D连接的扇出型封装结构，它包括线路层，所述线路层背面设置有芯片，所述芯片正面设置有金属球柱和第一焊线，所述芯片正面设置有重布线线路层，所述芯片与重布线线路层之间通过金属球柱和第一焊线相连接，所述线路层与重布线线路层之间通过第二焊线相连接，所述线路层、重布线线路层以及芯片外围均包封有第一塑封料，所述线路层正面设置有电子元件或封装元件，所述电子元件或封装元件外围包封有第二塑封料，所述重布线线路层背面设置有焊球，所述焊球与焊球之间设置第三绝缘材料。

线路层由多层金属线路层和绝缘材料构成。

重布线线路层由多层金属线路层和绝缘材料构成。

与现有技术相比，本实用新型的优点在于：

1、采用传统的两端打线方法直接在芯片与金属线路层上或邻近封装元件的金属线路层上焊线，对相应的设备都不需要进行改造，可直接使用传统工艺制程，不增加生产成本；

2、能选择性地在芯片上打金属球柱或焊线，提高焊线的效率，而且中间芯片既可以跟下方封装体进行电性连接，又可以通过金属球柱与上部分的封装体进行电性互联；

3、通过焊线进行3D结构的电性互联，相较焊球和金属柱来说，直径小，间距细，可以增加电性互联的复杂度，从而提高产品功能、缩小整个封装体的体积。

附图说明

图1为本实用新型一种3D连接的扇出型封装结构的示意图。

图2~图16为本实用新型一种3D连接的扇出型封装结构工艺方法的各工序流程图。

其中：

线路层1

第一线路层1-1

第一金属柱1-2

第二线路层1-3

第一绝缘材料1-4

重布线线路层2

第三线路层2-1

第二金属柱2-2

第四线路层2-3

第二绝缘材料2-4

芯片3

金属球柱4

第一焊线5

第一塑封料6

第二焊线7

焊球8

电子元件9

封装元件10

第二塑封料11

第三绝缘材料12。

具体实施方式

以下结合附图实施例对本实用新型作进一步详细描述。

参见图1，本实施例中的一种3D连接的扇出型封装结构，它包括线路层1，所述线路层1包括第一线路层1-1、第二线路层1-3，所述第一线路层1-1和第二线路层1-3之间通过第一金属柱1-2电性连接，所述第一线路层1-1和第一金属柱1-2周围有第一绝缘材料1-4，所述线路层1背面设置有芯片3，所述芯片3正面设置有金属球柱4和第一焊线5，所述芯片3正面设置有重布线线路层2，所述芯片3与重布线线路层2之间通过金属球柱4和第一焊线5相连接，所述,线路层1与重布线线路层2之间通过第二焊线7相连接，所述线路层1、重布线线路层2以及芯片3外围均包封有第一塑封料6，所述线路层1正面设置有电子元件9或封装元件10，所述电子元件9或封装元件10外围包封有第二塑封料11，所述重布线线路层2包括第三线路层2-1、第四线路层2-3，所述第三线路层2-1和第四线路层2-3之间通过第二金属柱2-2电性连接，所述第三线路层2-1和第二金属柱2-2周围有第二绝缘材料2-4，所述重布线线路层2背面设置有焊球8，所述焊球8与焊球8之间设置第三绝缘材料12。

其工艺方法包括如下步骤：

步骤一、参见图2，取一片载板；可以是金属板，晶圆，玻璃等；可在载板上直接沉积电镀导电底层；在载板和电镀底层之间可有选择性的分离或保护层。

步骤二、参见图3，载板正面通过电镀成型工艺形成第一线路层，在第一线路层正面形成第一金属柱，对第一线路层与第一金属柱进行第一绝缘材料披覆；并对其作需要的露线工艺处理，如打磨，或光刻，或激光开孔；

步骤三、参见图4，在第一金属柱与第一绝缘材料表面通过导电底层沉积，线路成型，电镀成型工艺，和导电底层刻蚀，形成第二线路层和相应的打线表面定位金属层，如Ni/Au 或 Ni/Pt/Au；在另一种方法中，第二线路层可以是通过Ti/Al物理溅射沉积（PVD）和随后的光刻成型与化学刻蚀来形成；

步骤四、参见图5，在第二线路层上贴装芯片，芯片底部有贴片膜或胶；

步骤五、参见图6，采用传统的两端打线方法在芯片正面部分焊垫打金属球柱、在芯片与第二线路层之间焊线以及邻近封装元件的第二线路层之间焊线；

步骤六、参见图7，将线路层、芯片以及焊线用塑封料进行包封，可使用塑封料，如ABF绝缘膜或颗粒塑封料，通过真空热压缩成型制程形成绝缘层，然后将其固化；

步骤七、参见图8，对塑封料表面进行研磨减薄，断开邻近封装元件之间的焊线连接，断开芯片与第二线路层之间部分的焊线连接，并暴露出芯片上方部分或者全部金属球柱；

步骤八、参见图9，在塑封料表面通过电镀形成第三线路层，将芯片表面的金属球柱以及断开的焊线部分重布线电性延伸出去，在第三线路层正面形成第二金属柱，并对第三线路层与第二金属柱进行第二绝缘材料披覆；并对其作需要的露线工艺处理，如打磨，或光刻，或激光开孔；

步骤九、参见图10，在第二金属柱与第二绝缘材料表面通过导电底层沉积，线路成型，电镀成型工艺，和导电底层刻蚀，形成第四线路层；

步骤十、参见图11，在第四线路层外披覆第三绝缘材料，并对第三绝缘材料表面进行开窗暴露出后续需要植球的区域；

步骤十一、参见图12，在表面暴露开窗的部分进行植球；

步骤十二、参见图13，在焊球正面贴焊球保护膜，背面去除载板板或载板和分离层；

步骤十三、参见图14，去除载板的背面可以继续植入芯片、有源器件、无源器件等电子元件，也可以连接已完成的封装元件，例如QFN，CSP，BGA，LGA等等；

步骤十四、参加图15，选择性的进行包封；

步骤十五、参见图16，去除焊球保护膜后切割成单品。

除上述实施例外，本实用新型还包括有其他实施方式，凡采用等同变换或者等效替换方式形成的技术方案，均应落入本实用新型权利要求的保护范围之内。