硅通孔转接板及多面互连的异构三维堆叠集成封装结构的制作方法

1.本实用新型涉及集成电路封装技术，特别涉及硅通孔转接板及多面互连的异构三维堆叠集成封装结构。


背景技术：

2.近些年，随着人们对电子系统高性能、高可靠、智能化、小型化、轻质化的需求，在集成电路（integrated circuit，ic）行业，对芯片的封装技术也提出了更高的要求。三维集成封装技术是将多个芯片堆叠成单个封装体的技术。三维集成封装可以实现高密度的互连，芯片直接互连使得信号传输路径更短，速度更快，且为实现具有复杂功能的芯片提供可能，而且三维集成封装大大减小了封装体的尺寸。
3.相关技术当中，单一芯片位于硅通孔（through silicon via，tsv）技术转接板内部开设的凹槽内。在封装过程当中，转接板进行叠放，芯片即根据功能需求，以“面对面”（两个转接板上安装芯片的一面相对）、“背对背”（两个转接板上未安装芯片的一面相对）或“面对背”（一个转接板上安装芯片的一面与另一个转接板上未安装芯片的一面相对）三种堆叠方式之一进行堆叠。
4.然而，相关技术当中，不同的堆叠方式需要转接板与芯片以特定的方式进行连接，现有的转接板设计以及芯片封装方式无法同时满足多种封装结构的要求。


技术实现要素：

5.本实用新型的目的在于克服已有技术中存在的不足，从而提供一种硅通孔转接板及多面互连的异构三维堆叠集成封装结构，使得硅通孔转接板以及可以满足多种封装结构的要求。
6.一方面，提供了一种硅通孔转接板，该硅通孔转接板包括转接板板体，第一芯片、第二芯片和至少两个焊球；
7.所述转接板板体具有第一凹槽，第二凹槽，第一通孔以及第二通孔；
8.第一凹槽开设于转接板板体的第一表面，第二凹槽开设于转接板板体的第二表面，转接板板体的第一表面与转接板板体的第二表面相对；
9.第一通孔以及第二通孔分别位于第一凹槽的两侧；第一通孔以及第二通孔贯穿转接板板体；
10.第一芯片位于第一凹槽形成的容置空间内，且与第一凹槽固定连接；
11.第二芯片位于第二凹槽形成的容置空间内，且与第二凹槽固定连接；
12.第一通孔以及第二通孔内具有填充连接体；
13.转接板板体的第一表面设置有第一多层再布线，转接板板体的第二表面设置有第二多层再布线；
14.第一芯片与填充连接体通过第一多层再布线电性连接，第二芯片与填充连接体通过第二多层再布线电性连接；
15.第二多层再布线上设置有焊球，焊球与第二多层再布线电性连接。
16.另一方面，提供了一种多面互连的异构三维堆叠集成封装结构，该三维封装结构包括了至少两个如上所述的硅通孔转接板；
17.至少两个硅通孔转接板依次叠放；
18.位于上方的硅通孔转接板的第二表面与位于下方的硅通孔转接板的第一表面相对；
19.位于上方的硅通孔转接板的第二多层再布线，通过焊球与位于下方的硅通孔转接板的第一多层再布线电性连接；
20.在多面互连的异构三维封装结构中，相邻两个硅通孔转接板的叠放形式重复进行，且硅通孔转接板的第一凹槽中嵌入有第一芯片，硅通孔转接板的第二凹槽中嵌入有第二芯片；所述硅通孔转接板中的所述第一芯片以及所述第二芯片的电连接，通过焊球将转接板信号引出；至少两个以上的所述转接板通过焊球互连，从而实现多面互连的异构三维堆叠集成封装结构；实现多层三维堆叠。
21.其堆叠的硅通孔转接板层数至少为两层。所述硅通孔转接板双面同时嵌入异构芯片，通过多层堆叠实现芯片面对面、背对背以及面对背的三维集成，实现高密度芯片级封装及系统封装。
22.本实用新型提供的技术方案带来的有益效果至少包括：
23.在硅通孔转接板内上下同时嵌入异构芯片，分别在芯片表面做再布线，通过硅通孔转接板使得芯片之间电互连，在转接板下表面植球，从而实现双面内嵌芯片多层再布线型硅通孔转接板三维堆叠封装。在多层堆叠的情况下，可以通过用户的设置实现芯片面对面、背对背以及面对背的三维集成封装，得到一种多面互连的异构三维堆叠集成封装结构提升了封装密度，结构紧凑，安全可靠，适配场景广泛。
附图说明
24.为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
25.图1为本实用新型一个实施例提供的一种硅通孔转接板的结构示意图。
26.图2为本实用新型一个实施例提供的一种硅通孔转接板的俯视结构示意图。
27.图3为本实用新型一个实施例提供的一种多面互连的异构三维堆叠集成封装结构的结构示意图。
28.说明书附图标记说明：
29.1-转接板板体，2-第一芯片，3-第二芯片，4-填充连接体，5-第一多层再布线，6-第二多层再布线，7-焊球，8-粘结体；
30.11-第一凹槽，12-第二凹槽，13-第一通孔，14-第二通孔。
具体实施方式
31.为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新
型实施方式作进一步地详细描述。
32.图1示出了本实用新型一个实施例提供的一种硅通孔（tsv）转接板的结构示意图，请参考图1，该硅通孔转接板包括转接板板体1，第一芯片2、第二芯片3和焊球7；转接板板体1具有第一凹槽11，第二凹槽12，第一通孔13以及第二通孔14；第一凹槽11开设于转接板板体1的第一表面，第二凹槽12开设于转接板板体1的第二表面，转接板板体1的第一表面与转接板板体1的第二表面相对；第一通孔13以及第二通孔14分别位于第一凹槽11的两侧；第一通孔13以及第二通孔14贯穿转接板板体1；第一芯片2位于第一凹槽11形成的容置空间内，且与第一凹槽11固定连接；第二芯片3位于第二凹槽12形成的容置空间内，且与第二凹槽12固定连接；第一通孔13以及第二通孔14内具有填充连接体4；第一芯片2与填充连接体4通过第一多层再布线5电性连接，第二芯片3与填充连接体4通过第二多层再布线6电性连接。第二多层再布线6上设置有焊球7，焊球7与第二多层再布线6电性连接。
33.请参考图1，在本实用新型实施例中，当第一芯片2固定在第一凹槽11内时，第一芯片2的表面与转接板板体1的第一表面水平；当第二芯片3固定在第二凹槽12内时，第二芯片3的表面与转接板板体1的第二表面水平。第一芯片2和第二芯片3的中心位置相对，可选地，第一凹槽11与第二凹槽12的尺寸会因为第一芯片2和第二芯片3之间的差异而产生差异。
34.需要说明的是，请参考图2，在本实用新型实施例中，转接板板体1的形状为长方体。
35.在本实用新型实施例中，转接板板体1的材料包括但不限于玻璃和硅中的至少一种。
36.在本实用新型实施例中，第一通孔13以及第二通孔14分布分别位于第一凹槽11的两侧。可选地，在第一凹槽11左侧的被定义为第一通孔13，在第一凹槽11右侧的被定义为第二通孔14。在一个示例中，第一通孔13与第二通孔14的数量均为一个，且第一通孔13以及第二通孔14以转接板板体1的中线为对称轴对称分布；在另一个示例中，第一通孔13与第二通孔14的数量均为至少两个，且对应的第一通孔13以及第二通孔14以转接板板体1的中线为对称轴对称分布；在另一个示例中，对应图2所示的情况，第一通孔13与第二通孔14均时间为通孔阵列，且第一通孔13阵列与第二通孔14阵列以转接板板体1的中线为对称轴对称分布。本实用新型对于第一通孔13和第二通孔14的具体数量以及通孔形式不做限定。在通孔中填充有固态的导电介质。
37.在本实用新型实施例中，在转接板的第一表面分布有第一多层再布线5，第二表面分布有第二多层再布线6。第一多层再布线5和第二多层再布线6均将对应的芯片以及通孔内的导电介质进行连接。第一多层再布线5与第二多层再布线6均实现为利用陶瓷基板和封装管壳工艺技术制备的引线。
38.请参考图1，在本实用新型实施例中，焊球7即为焊接件，用于将叠放且相邻的两个硅通孔转接板焊接连接。焊球7的材料包括锡铅、锡银铜、锡银中的至少一种。需要说明的是，当第一通孔与第二通孔实现为如图2所示的阵列形式时，焊球7也可以实现为焊球阵列的形式。
39.综上所述，本实用新型实施例提供的硅通孔转接板，在硅通孔转接板内上下同时嵌入异构芯片，分别在芯片表面做再布线，通过硅通孔转接板使得芯片之间电互连，在转接板下表面植球，从而实现双面内嵌芯片多层再布线型硅通孔转接板三维堆叠封装。在多层
堆叠的情况下，可以通过用户的设置实现芯片面对面、背对背以及面对背的三维集成封装，得到一种多面互连的异构三维堆叠集成封装结构提升了封装密度，结构紧凑，安全可靠，适配场景广泛。
40.在一个可选的实施例中，第一芯片2与所述第一凹槽11通过粘结体8固定连接。所述第二芯片3与所述第二凹槽12通过所述粘结体8固定连接。
41.可选的，粘结体8实现为环氧树脂；或，所述粘结体8实现为金属焊料。
42.在一个可选的实施例中，第一芯片2与所述第二芯片3的芯片种类相同；或，所述第一芯片2与所述第二芯片3的芯片种类不同。
43.图3示出了本实用新型一个示例性实施例提供的一种多面互连的异构三维堆叠集成封装结构的结构示意图，该三维封装结构包括至少两个如上任一实施例中所述的硅通孔转接板。至少两个所述硅通孔转接板依次叠放。位于上方的所述硅通孔转接板的第二表面与位于下方的所述硅通孔转接板的第一表面相对。位于上方的所述硅通孔转接板的第二多层再布线6与位于下方的所述硅通孔转接板的第一多层再布线5焊接连接。
44.在本实用新型实施例中，当硅通孔转接板还包括焊球7时，请参考图3，位于上方的硅通孔转接板的第二多层再布线6，与位于下方的硅通孔转接板的第一多层再布线5通过焊球7电性连接。
45.在多面互连的异构三维封装结构中，相邻两个硅通孔转接板的叠放形式重复进行，且硅通孔转接板的第一凹槽11中嵌入有第一芯片2，硅通孔转接板的第二凹槽12中嵌入有第二芯片3；即实现每个所述硅通孔转接板中的所述第一芯片2以及所述第二芯片3的电连接，通过焊球7将转接板信号引出；至少两个以上的所述转接板通过焊球互连，从而实现多面互连的异构三维堆叠集成封装结构；实现多层三维堆叠。
46.需要说明的是，堆叠的硅通孔转接板层数为至少两层。在一个示例中，硅通孔转接板双面同时嵌入异构芯片，通过多层堆叠实现芯片面对面、背对背以及面对背的三维集成，实现高密度芯片级封装及系统封装。
47.上述仅为本实用新型的可选实施例，并不用以限制本实用新型，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。