芯片封装结构及制作方法、电子设备与流程

本技术涉及芯片封装，尤其涉及一种芯片封装结构及制作方法、电子设备。

背景技术：

1、随着用户对产品的轻薄化追求越来越高，如何使得手机、平板、智能穿戴设备等电子设备内部主板上各器件、模组的封装厚度越来越低，尺寸越来越小是急需解决的问题。

技术实现思路

1、为了解决上述技术问题，本技术提供一种芯片封装结构及制作方法、电子设备，厚度薄，尺寸小，有利于电子设备的轻薄化、小型化设计。

2、第一方面，本技术实施例提供一种芯片封装结构，包括第一重布线层、第一器件模组和第二器件模组；第一重布线层包括第一器件设置区和第二器件设置区；第一器件模组设置于第一重布线层的第一器件设置区，且与第一重布线层电连接；第一器件模组包括芯片和第一器件单元，第一器件单元位于芯片背离第一重布线层的一侧，且分别与芯片和第一重布线层电连接；第二器件模组设置于第一重布线层的第二器件设置区，且与第一重布线层电连接。

3、通过芯片与第一器件单元形成堆叠结构，减小了芯片封装结构平面的尺寸；此外，芯片与第一器件单元形成的堆叠结构作为一个模组与其他器件模组通过重布线层形成高密度的平面集成结构，由于重布线层的厚度薄，因此，整体封装厚度较薄，以满足小面积、低厚度模组集成需求。例如，整体封装厚度可薄至0.81mm，可兼容某些具体应用场景中三明治主板结构中腔体高度。

4、在一些可能实现的方式中，第一器件模组还包括第二重布线层、第三重布线层和第一连接结构；第二重布线层设置于第一重布线层和芯片之间，且分别与芯片和第一重布线层电连接；第三重布线层设置于芯片和第一器件单元之间，且与第一器件单元电连接；第一连接结构设置于第二重布线层和第三重布线层之间，第一连接结构用于将第二重布线层和第三重布线层电连接。

5、采用两步扇出工艺技术路线，第一次扇出封装通过第二重布线层和第三重布线层将芯片与第一器件单元进行三维堆叠集成形成第一器件模组，减小了平面尺寸，例如，可以节约约芯片尺寸相当的布局面积，且由于重布线层的厚度薄，例如为几十个微米，所以即便进行三维堆叠，堆叠形成的第一器件模组的厚度较薄。第二次封装通过第一重布线层将上述三维堆叠形成的第一器件模组与其他器件模组进行平面集成，以形成一高密度集成的结构，且由于第一重布线层的厚度较薄，因此，整体封装厚度较薄，以满足小面积、低厚度模组集成需求。

6、在一些可能实现的方式中，在上述第一器件模组还包括第二重布线层、第三重布线层和第一连接结构的基础上，第一器件模组还包括第二器件单元；第二重布线层包括第一器件设置子区和第二器件设置子区；芯片设置于第一器件设置子区，第二器件单元设置于第二器件设置子区，且与第二重布线层电连接。可进一步减小平面尺寸，可节省大于芯片尺寸相当的面积。例如可以将第二器件模组中的器件单元设置于第二器件设置子区，虽然第一器件模组平面的尺寸增加，但是第一器件模组上设置的第一器件单元的个数可以增加，这时可以再将第二器件模组中的器件单元设置于第一器件单元的位置处，第二器件模组减小的平面尺寸更多，这样一来，整体封装的平面尺寸进一步减小。

7、在一些可能实现的方式中，在上述第一器件模组还包括第二重布线层、第三重布线层和第一连接结构的基础上，第一连接结构的形状例如为柱状，第一连接结构的材料包括铜、铝、银或焊料中的至少一种。当然，第一连接结构的形状和材料并不限于此，本领域技术人员可以根据实际情况进行设置和选择。

8、在一些可能实现的方式中，在上述第一器件模组还包括第二重布线层、第三重布线层和第一连接结构的基础上，第一器件模组还包括第一塑封层，填充于第二重布线层和第三重布线层之间，且包裹于芯片和第一连接结构的四周。通过第一塑封层对芯片进行封装，以向芯片提供物理保护，且实现芯片与外部器件的隔离。

9、在一些可能实现的方式中，第一器件模组还包括基板，芯片设置于基板内；第一器件单元设置于基板背离所述第一重布线层的一侧；基板为包含金属层的基板，芯片通过金属层与第一器件单元和第一重布线层电连接；第一器件单元通过金属层和第一重布线层电连接。通过内埋技术将芯片埋入基板内，然后，在基板上贴附第一器件单元以形成第一器件模组。当芯片埋入基板时，由于基板的高度和芯片的高度有一部分是重合的，相比于在基板的表面设置芯片，可以降低第一器件模组整体厚度；且通过将芯片与第一器件单元进行三维堆叠，减小了第一器件模组平面尺寸，例如，可以节约约芯片尺寸相当的布局面积。然后通过第一重布线层将上述三维堆叠形成的第一器件模组与其他器件模组进行平面集成，以形成一高密度集成的结构，且由于第一重布线层的厚度较薄，因此，整体封装厚度较薄，以满足小面积、低厚度模组集成需求。

10、在一些可能实现的方式中，芯片封装结构还包括第二塑封层，覆盖第一器件模组和第二器件模组，且与第一重布线层相接触，通过第二塑封层对第一器件模组和第二器件模组进行包裹，以向第一器件模组和第二器件模组提供物理保护，且实现第一器件模组和第二器件模组之间的隔离，以及第一器件模组和第二器件模组与外部器件的隔离。

11、在一些可能实现的方式中，在上述芯片封装结构还包括第二塑封层的基础上，芯片封装结构还包括屏蔽层，第二塑封层的外表面设置有屏蔽层，以对第一重布线层上的器件模组进行电磁屏蔽，无需在电路板上设置屏蔽罩，可以节省芯片封装结构在电路板上的占用面积，有利于电路板上其他结构的设置。

12、在一些可能实现的方式中，在上述第二塑封层的外表面设置有屏蔽层的基础上，第一重布线层内设置有接地层，屏蔽层与接地层电连接。即直接利用第一重布线层的金属层进行电磁屏蔽，无需再设置信号线，简化工艺步骤。

13、在一些可能实现的方式中，上述芯片为电源管理芯片等，上述第一器件单元和第二器件模组均为无源器件。当芯片为电源管理芯片时，形成的芯片封装结构集成在电源管理单元时，可以减小电源管理单元的尺寸和高度，有利于电源管理单元的小型化设计。当芯片为电源管理芯片时，即便芯片封装结构分立的为电子设备中的其他结构进行供电时，也不会导致电路板布局面积紧张。此外，当芯片为电源管理芯片时，由于该芯片封装结构厚度薄，例如可薄至0.81mm，因此，可以兼容某些具体应用场景中三明治主板结构中腔体高度，即可将该芯片封装结构设置于腔体中。

14、在一些可能实现的方式中，在上述芯片为电源管理芯片的基础上，第一器件模组包括电容，第二器件模组包括电感。即将高度较高的电感设置于堆叠结构的旁边，进一步使得芯片封装结构的厚度小。

15、在一些可能实现的方式中，在上述第一器件模组包括电容的基础上，电容的高度小于或等于0.3mm，例如电容可以为0201型号的铁片电容，这样，使得芯片封装结构的高度薄至0.81毫米左右，且可节省和电源管理芯片尺寸相当的面积。

16、在一些可能实现的方式中，芯片封装结构还包括焊球，设置于第一重布线层背离第一器件模组的一侧，且与第一重布线层电连接，通过焊球实现芯片封装结构与外部电路板的电连接。

17、第二方面，本技术实施例提供一种电子设备，包括电路板和第一方面的芯片封装结构；在芯片封装结构的第一重布线层背离第一器件模组的一侧设置有焊球的情况下，芯片封装结构通过焊球与电路板电连接。该电子设备与第一方面提供的芯片封装结构具有相同的技术效果。

18、在一些可能实现的方式中，电子设备还包括片上系统，设置于电路板上，且与电路板电连接，片上系统包括多个功能模块；芯片为电源管理芯片，芯片封装结构的数量为多个，多个芯片封装结构一一对应的与多个功能模块电连接。当多个芯片封装结构分立设置时，为功能模块供电的电源管理芯片封装结构可以与功能模块紧邻，这样一来，供电路径变短，供电效率提高。此外，当其中一个芯片封装结构损坏，或，功能模块改变型号或升级等时，只需要替换对应的芯片封装结构即可，相比于电源管理单元为各功能模块供电，无需替换整个电源管理单元，节省成本。此外，由于本技术实施例提供的芯片封装结构的尺寸小，厚度薄，所以即便将电源管理单元分立成多个独立的芯片封装结构，也不会导致电路板布局面积紧张。

19、在一些可能实现的方式中，电子设备还包括片上系统和至少一个射频模块；电路板的数量为两个，两个电路板包括第一电路板和第二电路板，第一电路板和第二电路板相对设置，第一电路板和第二电路板之间，且位于第一电路板和第二电路板的边缘处设置有第二连接结构；第一电路板、第二电路板和第二连接结构围绕形成一腔体，芯片封装结构设置于第一电路板上，且位于腔体内；片上系统位于第一电路板背离芯片封装结构的一侧，且与第一电路板电连接；至少一个射频模块位于第二电路板背离芯片封装结构的一侧，且与第二电路板电连接，其中，芯片为电源管理芯片。由于本技术实施例提供的电源管理芯片封装结构可薄至0.81mm，因此，可兼容上述应用场景中三明治主板结构中腔体高度。

20、第三方面，本技术实施例提供一种芯片封装结构的制作方法，包括：提供一第一器件模组、第二器件模组和第一承载板；第一器件模组包括叠层设置的芯片和第一器件单元；在第一承载板上形成一第一固定层；在第一固定层上设置第一器件模组和第二器件模组；其中，第一器件单元位于芯片背离固定层的一侧；在第一固定层上形成覆盖第一器件模组和第二器件模组的第二塑封层；剥离第一承载板和第一固定层；在第二塑封层形成第一重布线层，其中，第一重布线层位于芯片背离第一器件单元的一侧，且芯片、第一器件单元和第二器件模组均与第一重布线层电连接。该芯片封装结构的制作方法与第一方面提供的芯片封装结构具有相同的技术效果。

21、在一些可能实现的方式中，提供一第一器件模组，包括：提供一第二承载板；在第二承载板上形成一第二固定层；在第二固定层上形成第一连接结构；在第二固定层上设置芯片；在第二固定层上形成第一塑封层，其中，第一塑封层覆盖芯片和第一连接结构；研磨第一塑封层，以露出第一连接结构的第一连接端；在第一塑封层背离第二固定层的一侧形成第三重布线层；其中，第一连接结构的第一连接端与第三重布线层电连接；剥离第二承载板和第二固定层；在第一塑封层背离第三重布线层的一侧形成第二重布线层，其中，第一连接结构的第二连接端和芯片均与第二重布线层电连接，第二重布线层和第三重布线层通过第一连接结构电连接；在第三重布线层背离第二重布线层的一侧设置第一器件单元，且第一器件单元与第三重布线层电连接，以形成第一器件模组。该芯片封装结构的制作方法与第一方面提供的芯片封装结构具有相同的技术效果。

22、在一些可能实现的方式中，在第二固定层上设置芯片，还包括：在第二固定层上设置第二器件单元，其中，芯片的电连接端与第二器件单元的电连接端与第二固定层接触。该芯片封装结构的制作方法与第一方面提供的芯片封装结构具有相同的技术效果。

23、芯片的电连接端也称为芯片的焊盘。

24、在一些可能实现的方式中，提供一第一器件模组，包括：提供一基板，其中，基板内设置有芯片，且基板为包含金属层的基板；在基板上设置第一器件单元，以形成第一器件模组；其中，所述芯片通过金属层与第一器件单元和第一重布线层电连接；第一器件单元通过金属层和第一重布线层电连接。该芯片封装结构的制作方法与第一方面提供的芯片封装结构具有相同的技术效果。

25、在一些可能实现的方式中，还包括：在第二塑封层的外表面上形成屏蔽层。该芯片封装结构的制作方法与第一方面提供的芯片封装结构具有相同的技术效果。

26、在一些可能实现的方式中，还包括：在第一重布线层背离第一器件模组的一侧形成焊球，且焊球与第一重布线层电连接。该芯片封装结构的制作方法与第一方面提供的芯片封装结构具有相同的技术效果。