一种大功率混合半导体集成电路的SiP3维封装和加工方法与流程

本发明属于半导体集成电路封装领域,具体涉及大功率混合半导体集成电路模块的sip3维封装和加工方法。

背景技术：

目前的半导体集成电路主要是单框架或单封装基板进行2维平面封装,因框架面积限制,对做多晶圆封装或复杂功能多元件多晶圆的系统封装很困难；即使目前正在发展的晶圆级3维封装,其通过在硅基转接载板上安置晶圆，再通过堆叠硅基转接板来提高空间利用率实现3维封装可以以集成更多晶圆。但是硅基转接载板，硅基载板布线，工艺复杂，制造成本高，一般只能通过晶圆制造厂制作，而全球晶圆制造厂数量有限，因此供应能力很弱，价格很高，并且不易获得。同时硅基载板间连接，堆叠制作工艺复杂，成本很高，除非特别高端有极高成本承受能力的产品才使用，影响了产品研发的封装工艺可选择性和普及推广。并且这种晶圆级3维封装只能集成晶圆，若要同时集成电阻、电容，电感类元件和工作时发热量大、硅基转接板上生成布线很难支持大电流，需要通过粗金属线键合连接的大功率半导体晶圆不光成本高,工艺很困难甚至不可能，这限制了实现更多的产品功能和开发的灵活度与柔性，用于sip系统封装有很大的局限性。

技术实现要素：

针对现有技术中的缺陷，本发明提供一种新型大功率混合半导体集成电路模块的sip3维封装和加工方法，如此可制作提供一种支持大功率半导体集成电路的sip3维封装，一可支持实现大功率半导体的散热，屏蔽要求；二可利用现有成熟封装基板工艺，不用特别研发生产复杂高成本的芯片和硅基转接载板，可快速在有限的空间内快速低成本灵活集成更多功能，超越摩尔定律，超越芯片制程和晶圆制造厂供应限制；特别是能容易实现传统集成电路制造和封装工艺所不能或很难实现的异质芯片集成，大功率半导体晶圆，电阻，电容，电感的集成一体化；

第一方面，该型大功率混合半导体集成电路sip3维封装至少有2层或2层以上的非硅材封装基板,其中除开最底层和最上层封装基板可为铝基封装基板、铜基封装基板，陶瓷基封装基板，环氧树脂基封装基板外，其他中间各层为环氧树脂基封装基板；

在最底层封装基板上布置有引脚，引脚可为支持贴片工艺的焊盘，金属扁平引脚或支持插件工艺的金属竖直插针形式；

优选地，大功率发热元件或晶圆放在最顶层或最底层封装基板；

优选地，在每层封装基板上固定晶圆或其他非晶圆元件,封装基板的一面或上下两面都可以固定晶圆或其他非晶圆元件；

优选地，封装基板上晶圆通过金属线键合工艺和封装基板连接或通过封装基板上附着的铜线路连接,其他非晶圆元件通过封装基板上附着的铜线路互相连接或和晶圆连接；

优选地，在封装基板之间通过金属导电针柱或金属垫连接起封装基板间电气连接和固定作用；

优选地，对于无电磁屏蔽或加速散热要求的产品,该封装外部通过emc环氧模封料进行模塑包封进行结构强化和绝缘，导热，防潮，抗氧化和内部元件辅助固定.

优选地，对于有电磁屏蔽或加速散热要求的产品,在此模块外可套一金属罩，此金属罩和最底层的封装基板相连接，最底层封装基板的底面可制作一金属层和金属罩一起构成一近密闭空间

优选地，对套有金属罩的产品，在金属罩内部空间此模块通过emc环氧模封料进行模塑包封以进行结构强化和绝缘，导热，防潮，抗氧化和内部元件辅助固定。

优选地，若有套金属罩，这在金属罩上有金属孔，金属孔数量为一个或一个以上。

第二方面，该型大功率混合半导体集成电路模块的sip3维封装的加工方法，包括以下步骤：

按要求制作至少2层或2层以上的非硅材封装基板,其中除开最底层和最上层封装基板可为铝基封装基板、铜基封装基板，陶瓷基封装基板，环氧树脂基封装基板外，其他中间各层为环氧树脂基封装基板；

在最底层封装基板上布置引脚，引脚可为支持贴片工艺的焊盘，金属扁平引脚或支持插件工艺的金属竖直插针形式。

优选地，大功率发热元件或晶圆放置于最顶层或最底层封装基板。

优选地，在每层封装基板上固定晶圆或其他非晶圆元件,封装基板的一面或上下两面都可以固定晶圆或其他非晶圆元件；

优选地，在封装基板上晶圆通过金属线键合工艺和封装基板连接或通过封装基板上附着的铜线路连接,其他非晶圆元件通过封装基板上附着的铜线路互相连接或和晶圆连接;

优选地，在封装基板之间通过金属导电针柱或金属垫连接起封装基板间电气连接和固定作用；

优选地，对于无电磁屏蔽或加速散热要求的产品,该封装外部通过emc环氧模封料进行模塑包封以进行结构强化和绝缘，导热，防潮，抗氧化和内部元件辅助固定.

优选地，对于有电磁屏蔽或加速散热要求的产品,在此模块外可套一金属罩，此金属罩和最底层的封装基板相连接，最底层封装基板的底面可制作一金属层和金属罩一起构成一近密闭空间。

优选地，对套有金属罩的产品，在金属罩内部空间此模块通过emc环氧模封料进行模塑包封以进行结构强化和绝缘，导热，防潮，抗氧化和内部元件辅助固定。

优选地，若有套金属罩，这在金属罩上按电磁屏蔽要求和模封工艺要求精确设计金属罩上金属孔孔径大小和孔数，以支持emc环氧模封工艺和电磁屏蔽要求。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中，类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。

图1为本发明实施例提供的大功率混合半导体集成电路模块的sip3维封装的结构剖面示意图。

图2为本发明实施例提供的大功率混合半导体集成电路模块的sip3维封装的外部立体视图。

图3为本发明实施例提供的大功率混合半导体集成电路模块的sip3维封装的外部俯视图。

图4为本发明实施例提供的大功率混合半导体集成电路模块的sip3维封装的底面外部仰视图。

图5为本发明实施例提供的大功率混合半导体集成电路模块的sip3维封装内部封装基板和附着元件示意图。

注释：

1，8-金属罩2-emc环氧模封树脂3，14-键合金属线

4-中间环氧树脂封装基板5-封装基板上元件或晶圆

6，16-金属导电针、导电柱7，9，12-底层封装基板

10-金属孔11-封装引脚示意13-封装基板15-晶圆

17，19-元器件18-封装基板上金属布线

具体实施方式

下面将结合附图对本发明技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，因此只作为示例，而不能以此来限制本发明的保护范围。需要注意的是，除非另有说明，本申请使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域技术人员所理解的通常意义。

应当理解，当在本说明书和所附权利要求书中使用时，术语“包括”和“包含”指示所描述特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。

还应当理解，在此本发明说明书中所使用的术语仅仅是出于描述特定实施例的目的而并不意在限制本发明。如在本发明说明书和所附权利要求书中所使用的那样，除非上下文清楚地指明其它情况，否则单数形式的“一”、“一个”及“该”意在包括复数形式。

如在本说明书和所附权利要求书中所使用的那样，术语“如果”可以依据上下文被解释为“当...时”或“一旦”或“响应于确定”或“响应于检测到”。类似地，短语“如果确定”或“如果检测到[所描述条件或事件]”可以依据上下文被解释为意指“一旦确定”或“响应于确定”或“一旦检测到[所描述条件或事件]”或“响应于检测到[所描述条件或事件]”。

实施例一：

一种大功率混合半导体集成电路模块的sip3维封装,参见图1,包括至少有2层或2层以上的非硅材封装基板,其中除开最底层和最上层封装基板可为铝基封装基板、铜基封装基板，陶瓷基封装基板，环氧树脂基封装基板外，其他中间各层为环氧树脂基封装基板；

在最底层封装基板上布置有引脚,引脚可为支持贴片工艺的焊盘，金属扁平引脚或支持插件工艺的金属竖直插针形式，参考图4。

在每层封装基板上固定晶圆或其他非晶圆元件,封装基板的一面或上下两面都可以固定晶圆或其他非晶圆元件,参考图1，图5；

封装基板上晶圆通过金属线键合工艺和封装基板连接或通过封装基板上附着的铜线路连接,其他非晶圆元件通过封装基板上附着的铜线路互相连接或和晶圆连接,参考图1，图5;

在封装基板之间通过金属导电针柱或金属垫连接起封装基板间电气连接和固定作用,参考图1；

优选地，大功率发热元件或晶圆放在最顶层或最底层封装基板,参考图1，图5。

优选地，对于无电磁屏蔽或加速散热要求的产品,该封装外部通过emc环氧模封料进行模塑包封进行结构强化和绝缘，导热，防潮，抗氧化和内部元件辅助固定,参考图1.

优选地，对于有电磁屏蔽或加速散热要求的产品,在此模块外可套一金属罩，此金属罩和最底层的封装基板相连接，最底层封装基板的底面可制作一金属层和金属罩一起构成一近密闭空间,参考图1。

优选地，对套有金属罩的产品，在金属罩内部空间此模块通过emc环氧模封料进行模塑包封进行结构强化和绝缘，导热，防潮，抗氧化和内部元件辅助固定,参考图1。

具体地，若有套金属罩，这在金属罩上按电磁屏蔽要求和模封工艺要求精确设计金属罩上金属孔孔径大小和孔数，以支持emc环氧模封工艺和电磁屏蔽要求,参考图2；

如此该支持大功率混合半导体集成电路模块的sip3维封装，一可实现大功率半导体的散热，屏蔽要求；二不用特别研发生产复杂高成本的芯片，利用一些成熟元器件，成熟封装基板工艺或加上晶圆可快速在有限的空间内快速低成本灵活集成更多功能，实现产品的快速开发,升级与迭代,超越摩尔定律，超越芯片制程限制；特别是能容易实现传统集成电路制造和封装工艺所不能或很难实现的异质芯片、大功率大电流发热晶圆、电阻、电容，电感的集成一体化。

实施例二：

一种大功率混合半导体集成电路sip3维封装的加工方法，包括以下步骤：

制作至少2层或2层以上的非硅材封装基板,其中除开最底层和最上层封装基板可为铝基封装基板、铜基封装基板，陶瓷基封装基板，环氧树脂基封装基板外，其他中间各层为环氧树脂基封装基板；

在最底层封装基板上布置引脚，引脚可为支持贴片工艺的焊盘，金属扁平引脚或支持插件工艺的金属竖直插针形式。

优选地，大功率发热元件或晶圆放在最顶层或最底层封装基板。

优选地，在每层封装基板上固定晶圆或其他非晶圆元件,封装基板的一面或上下两面都可以固定晶圆或其他非晶圆元件；

优选地，在封装基板上晶圆通过金属线键合工艺和封装基板连接或通过封装基板上附着的铜线路连接,其他非晶圆元件通过封装基板上附着的铜线路互相连接或和晶圆连接;

优选地，在封装基板之间通过金属导电针柱或金属垫连接起封装基板间电气连接和固定作用；

优选地，对于无电磁屏蔽或加速散热要求的产品,该封装外部通过emc环氧模封料进行模塑包封进行结构强化和绝缘，导热，防潮，抗氧化和内部元件辅助固定.

优选地，对于有电磁屏蔽或加速散热要求的产品,在此模块外可套一金属罩，此金属罩和最底层的封装基板相连接，最底层封装基板的底面可制作一金属层和金属罩一起构成一近密闭空间。

优选地，对套有金属罩的产品，在金属罩内部空间此模块通过emc环氧模封料进行模塑包封进行结构强化和绝缘，导热，防潮，抗氧化和内部元件辅助固定。

优选地，若有套金属罩，这在金属罩上按电磁屏蔽要求和模封工艺要求精确设计金属罩上金属孔孔径大小和孔数，以支持emc环氧模封工艺和电磁屏蔽要求；

本发明实施例所提供的方法，为简要描述，实施例部分未提及之处，可参考前述产品实施例中相应内容。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本发明的权利要求和说明书的范围当中。