封装辅助装置及封装方法与流程

本发明的实施例涉及半导体封装技术领域，特别涉及一种封装辅助装置及封装方法。

背景技术：

随着电子产品多功能化和小型化的发展趋势，半导体封装结构的高密度集成显得尤为重要。为实现高互连密度、缩短互连路径以及减小封装尺寸，半导体封装技术领域开始越来越多地采用多芯片三维集成技术，实现系统级封装。

多芯片三维集成技术一般包括在具有垂直互连结构的基板正背面设置多个采用不同键合方式的芯片(例如正装、倒装、引线键合等)，以减小封装尺寸、提高系统性能。

然而，由于需要在基板正反两面设置芯片和焊球等结构，并且芯片的数量较多、尺寸不一、键合方式不同，因此给封装过程带来了新的困难，封装难度增大。因此，为适应多芯片三维集成技术，有必要对封装工艺进行改进。

技术实现要素：

本发明的实施例旨在提出一种封装辅助装置及封装方法。

根据本发明的一个方面，提出一种封装辅助装置，配合至封装结构的底部，包括：基座，用于支撑所述封装结构的基板；形成于所述基座上的多个容纳槽，用于容纳并支撑设置于所述基板的背面的多个背面芯片以及多个焊球；其中，所述封装结构经所述封装辅助装置配合后，适于在所述基板的正面设置多个正面芯片。

根据一些实施方式，所述基座连接至所述基板的裸露背面，所述基座在对应于所述裸露背面以及所述多个背面芯片的区域设置有多个通孔结构，用于进行真空吸附。

根据一些实施方式，所述封装辅助装置还包括保护胶层，所述保护胶层设置于所述基座对应于所述裸露背面的区域上，并设置于用于容纳所述多个背面芯片的容纳槽的底部。

根据一些实施方式，所述封装辅助装置还包括多个簧片结构，所述多个簧片结构设置于用于容纳所述多个焊球的容纳槽的底部。

根据一些实施方式，所述封装辅助装置将工件台的热量传导至所述基板。

根据一些实施方式，所述基板包括有源基板或无源基板。

根据本发明的另一方面，提出一种利用所述的封装辅助装置的封装方法，包括：提供基板；在所述基板的背面设置多个背面芯片以及多个焊球，得到封装结构；将所述封装辅助装置配合至所述封装结构的底部，使得所述基座支撑所述基板，并使得所述多个容纳槽容纳并支撑所述多个背面芯片以及所述多个焊球；在所述基板的正面设置多个正面芯片；移除所述封装辅助装置。

根据一些实施方式，通过真空吸附将所述封装结构固定至所述封装辅助装置上。

根据一些实施方式，利用保护胶层将所述封装结构粘合至所述封装辅助装置上，其中，所述基板粘合至所述基座，所述多个背面芯片粘合至所述多个容纳槽的底部。

根据一些实施方式，利用多个簧片结构支撑所述多个焊球。

在根据本发明的实施例的封装辅助装置中，设置基座以支撑封装结构的基板，并设置多个容纳槽以容纳并支撑设置于基板背面的多个背面芯片以及多个焊球，由此将封装结构的底部配合至封装辅助装置，使得结构复杂、背面参差的封装结构的底部在被较好保护的前提下具有平整可靠的支撑，便于在基板的正面设置多个正面芯片，有利于多芯片三维集成结构的制备，一方面降低了封装难度，另一方面改善了封装效果。

附图说明

通过下文中参照附图对本发明所作的描述，本发明的其它目的和优点将显而易见，并可帮助对本发明有全面的理解。

图1示出了根据本发明的一个示例性实施例的封装辅助装置的结构示意图；

图2-7示出了利用图1的封装辅助装置的封装方法的过程的示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。需要说明的是，在附图或说明书描述中，相似或相同的部分都使用相同的图号。附图中未绘示或描述的实现方式，为所属技术领域中普通技术人员所知的形式。另外，虽然本文可提供包含特定值的参数的示范，但应了解，参数无需确切等于相应的值，而是可在可接受的误差容限或设计约束内近似于相应的值。实施例中提到的方向用语，例如“上”、“下”、“正面”、“背面”等，仅是参考附图的方向。因此，使用的方向用语是用来说明并非用来限制本发明的保护范围。

图1示出了根据本发明的一个示例性实施例的封装辅助装置100的结构示意图，封装辅助装置100可配合至封装结构20(图5示出)的底部，如图1所示，封装辅助装置100包括：基座11，用于支撑封装结构100的基板21(图5示出)；形成于基座11上的多个容纳槽12，用于容纳并支撑设置于基板21的背面的多个背面芯片24以及多个焊球23(图5示出)；其中，封装结构20经封装辅助装置100配合后，适于在基板21的正面设置多个正面芯片25(图6示出)。在根据本发明的实施例的封装辅助装置100中，设置基座以支撑封装结构的基板，并设置多个容纳槽以容纳并支撑设置于基板背面的多个背面芯片以及多个焊球，由此将封装结构的底部配合至封装辅助装置，使得结构复杂、背面参差的封装结构的底部在被较好保护的前提下具有平整可靠的支撑，便于在基板的正面设置多个正面芯片，有利于多芯片三维集成结构的制备，一方面降低了封装难度，另一方面改善了封装效果。

参照图5，本发明的封装结构20包括基板21、贯穿基板21的多个垂直互连结构22、设置于基板21的背面的多个背面芯片24以及多个焊球23。基板21可包括有源基板或无源基板，有源基板可以是带功能的芯片，例如化合物芯片和硅基芯片，化合物芯片可包括gaas、gan等，硅基芯片可包括gesi等；无源基板可以是不带功能的基板，例如硅、二氧化硅、陶瓷、玻璃、金属、合金、有机材料等制成的方片、圆片或不规则片。多个垂直互连结构22用于连通基板21的正面和背面，可包括过孔、布线层、焊盘等结构。多个背面芯片24可通过不同键合方式贴装于基板21的背面，例如正装、倒装等。多个焊球23作为电路的i/o(输入/输出)端，可用于与印刷线路板(pcb)互接。封装结构20是封装过程中的一个中间结构，当完成基板21背面的背面芯片24和焊球23的装配后，将由此得到的封装结构20与封装辅助装置100相配合，再在封装结构20的正面装配多个正面芯片25，才能得到最终的封装结构。最终的封装结构中，在基板21的背面和正面分别设置有多个背面芯片24和多个正面芯片25，是一种三维封装结构。

再次参照图1，基座11具有平整的底部，用于为封装结构20提供平稳的支撑。基座11可以选用传热性能较好的材料，以便在经封装辅助装置100配合的封装结构20上设置多个正面芯片25时，可以将工件台的热量传导至基板21。多个容纳槽12的位置和尺寸可根据待容纳的多个背面芯片24和多个焊球23的位置和尺寸而定。多个背面芯片24可包括不同类型的芯片，相互之间大小不一、厚度参差，此外，多个背面芯片24可包括单层结构或多层堆叠的结构。多个容纳槽12可据此确定槽深和槽宽等尺寸。可以为单个背面芯片24和单个焊球23各自设置单独的容纳槽12，也可以为多个厚度相同的背面芯片24和多个厚度相同的焊球23设置共同的容纳槽12。例如，图5示出了两个焊球对应一个共同的容纳槽的情况。

参照图5，基座11连接至基板21的裸露背面，裸露背面指的是未设置背面芯片、焊球或其他引出结构的基板背面区域。基座11在对应于所述裸露背面以及多个背面芯片24的区域设置有多个通孔结构13，用于进行真空吸附。通过从多个通孔结构13抽气，使得封装辅助装置100与封装结构20之间形成低压环境，在压力差的作用下，封装结构20能固定到封装辅助装置100上。

进一步地，封装辅助装置100还包括保护胶层14，保护胶层14设置于基座11对应于所述裸露背面的区域上，并设置于用于容纳多个背面芯片24的容纳槽的底部。一方面，利用保护胶层14的粘合作用，可以加强封装辅助装置100和封装结构20之间的固定，由于基板21的裸露背面和多个背面芯片24上设有线路图形结构，因此保护胶层14可避免线路图形结构的起伏导致真空吸附作用不够；另一方面，保护胶层14还可起到保护线路图形结构的作用，在接触面处提供良好的缓冲作用。

封装辅助装置100还可包括多个簧片结构15，多个簧片结构15设置于用于容纳多个焊球23的容纳槽的底部。利用多个簧片结构15的良好弹性，可以对基板21和多个焊球23起到软支撑的作用，防止过度接触造成的磨损和破坏。

根据以上描述，本发明的封装辅助装置100既可用于对封装结构20的支撑，防止封装过程对封装结构20的底部复杂结构造成破坏，同时也利于工件台热量的传导，可实现基板21正背面不同键合方式、不同高度的多芯片组装，减小封装难度、成本低。

图2-7示出了利用图1的封装辅助装置100的封装方法的过程的示意图，参照图2-7，本发明的封装方法包括以下步骤：

首先，如图2所示，提供基板21，并在基板21上形成多个垂直互连结构22；

之后，如图3-4所示，在基板21的背面设置多个焊球23以及多个背面芯片24，得到封装结构20；图4为便于装配，将基板21的背面朝上，贴装背面芯片24，贴装完成后再将基板21颠倒，使背面朝下；

之后，如图5所示，将封装辅助装置100配合至封装结构20的底部，使得基座11支撑基板21，并使得多个容纳槽12容纳并支撑多个背面芯片24以及多个焊球23；

之后，如图6所示，在基板21的正面设置多个正面芯片25，正面芯片25可采用多种键合方式，包括正装、倒装、引线键合等，芯片的种类和尺寸不受限制；

最后，如图7所示，移除封装辅助装置100。至此完成整个封装过程。

具体地，通过真空吸附将封装结构20固定至封装辅助装置100上，其中，利用真空吸附将基板21固定至基座11，并将多个背面芯片24固定至多个容纳槽的底部。

进一步地，利用保护胶层14将封装结构200粘合至封装辅助装置100上，其中，利用保护胶层14将基板21粘合至基座11，并将多个背面芯片24粘合至多个容纳槽的底部，以进一步加固并保护基板21背面和多个背面芯片24上的线路图形结构。

具体地，利用多个簧片结构15支撑多个焊球23，以使基板21和多个焊球23与封装辅助装置100之间形成软性支撑力，进一步保护封装结构20。

最后，移除封装辅助装置10可包括：关闭真空吸附，将装配有多个正面芯片25的封装结构与封装辅助装置100分离，并去除保护胶层14，得到最终的封装结构。

虽然结合附图对本发明进行了说明，但是附图中公开的实施例旨在对本发明的实施方式进行示例性说明，而不能理解为对本发明的一种限制。

本领域普通技术人员将理解，在不背离本发明总体构思的原则和精神的情况下，可对这些实施例做出改变，本发明的范围以权利要求和它们的等同物限定。