一种多层堆叠芯片互联的封装方法及结构与流程

本发明涉及芯片封装，具体地说是一种多层堆叠芯片互联的封装方法及结构。

背景技术：

1、目前芯片封装的互联形式有三种主流方法，引线键合（wire bond）、倒装焊(flipchip)、硅通孔(tsv)。其中倒装焊属于芯片和基板之间的互联方式，无法实现芯片与芯片之间的堆叠互联，芯片之间的互连方式主要采用引线键合与硅通孔技术。

2、其中引线键合通过金属线焊接芯片与芯片之间的焊盘，从而实现芯片之间的电气导通。这种技术比较成熟，是目前存储器类芯片所采用的主流芯片互联方式。但此种技术存在一定的局限性，如图3所示，引线键合需要芯片与芯片之间留出足够的空间来给焊线形成稳定的线弧，所以芯片堆叠时需要层层错开，以一种阶梯式的方式堆叠来留出引线键合空间，因此带来芯片无法超多层堆叠的问题，目前对超过16层的芯片堆叠使用引线键合的方式实现芯片之间的电气连接会存在很大的难度与挑战。

3、硅通孔技术运用于3d集成封装中，直接在芯片上打孔（tsv）和布线（rdl），电气连接上下层芯片。如图4所示，多个相同的芯片垂直堆叠在一起，通过穿过芯片堆叠的tsv 互连。相比于引线键合，tsv技术极大地减小了互连线的长度；有效地提高了互连密度；可实现异质集成。但引线键合与tsv相比工艺更简单，成本更低。

技术实现思路

1、本发明为克服现有技术的不足，提供一种多层堆叠芯片互联的封装方法及结构。

2、为实现上述目的，设计一种多层堆叠芯片互联的封装方法，包括如下步骤：

3、s1，贴片：将芯片贴装在基板正面；

4、s2，引线键合：芯片表面最边缘的焊盘通过第一焊线与基板电连接，芯片表面其余焊盘处连接第三焊球，从第三焊球上引出垂直于焊盘的竖直向上的第二焊线；

5、s3，对芯片、第一焊线、第二焊线进行塑封；

6、s4，对塑封层进行研磨，直至露出第二焊线一端；

7、s5，对基板背面安装第一焊球，露出的第二焊线端部安装第二焊球，形成单个封装模块；

8、s6，将若干个封装模块进行堆叠，封装模块基板背面的第一焊球与相邻封装模块的第二焊球焊接在一起，形成封装结构。

9、所述的第一焊线、第二焊线选用金银合金、金银铜合金中的一种。

10、所述的第二焊线的长度为35um~100um。

11、所述的第一焊线、第二焊线的线径为0.6~1mil。

12、所述的第一焊球、第二焊球的直径为30~50um。

13、为实现上述目的，设计一种多层堆叠芯片互联的封装结构，由若干个结构相同的封装模块堆叠而成，封装模块包括基板、芯片，芯片一侧表面贴装在基板正面，芯片另一侧表面设有若干焊盘，最边缘的焊盘通过第一焊线与基板电连接，其余焊盘第三焊球连接垂直的第二焊线一端，第二焊线另一端连接第二焊球，基板背面连接若干第一焊球。

14、所述的芯片外侧设有塑封层，塑封层包裹芯片、第一焊线、第二焊线，露出第二焊球。

15、相邻堆叠的封装模块中，基板背面的第一焊球与相邻封装模块的第二焊球焊接在一起。

16、若干个封装模块垂直堆叠。

17、本发明同现有技术相比，通过模块化的方式能够实现超多层芯片堆叠，且封装工艺简便，容易实现，成本低。

技术特征：

1.一种多层堆叠芯片互联的封装方法，其特征在于：包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种多层堆叠芯片互联的封装方法，其特征在于：所述的第一焊线（4）、第二焊线（6）选用金银合金、金银铜合金中的一种。

3.根据权利要求1所述的一种多层堆叠芯片互联的封装方法，其特征在于：所述的第二焊线（6）的长度为35um~100um。

4.根据权利要求1所述的一种多层堆叠芯片互联的封装方法，其特征在于：所述的第一焊线（4）、第二焊线（6）的线径为0.6~1mil。

5.根据权利要求1所述的一种多层堆叠芯片互联的封装方法，其特征在于：所述的第一焊球（8）、第二焊球（9）的直径为30~50um。

6.一种多层堆叠芯片互联的封装结构，其特征在于：由若干个结构相同的封装模块（10）堆叠而成，封装模块（10）包括基板（2）、芯片（1），芯片（1）一侧表面贴装在基板（2）正面，芯片（1）另一侧表面设有若干焊盘（3），最边缘的焊盘（3）通过第一焊线（4）与基板（2）电连接，其余焊盘（3）第三焊球（5）连接垂直的第二焊线（6）一端，第二焊线（6）另一端连接第二焊球（9），基板（2）背面连接若干第一焊球（8）。

7.根据权利要求6所述的一种多层堆叠芯片互联的封装结构，其特征在于：所述的芯片（1）外侧设有塑封层（7），塑封层（7）包裹芯片（1）、第一焊线（4）、第二焊线（6），露出第二焊球（9）。

8.根据权利要求6所述的一种多层堆叠芯片互联的封装结构，其特征在于：相邻堆叠的封装模块（10）中，基板（2）背面的第一焊球（8）与相邻封装模块（10）的第二焊球（9）焊接在一起。

9.根据权利要求6所述的一种多层堆叠芯片互联的封装结构，其特征在于：若干个封装模块（10）垂直堆叠。

技术总结
本发明涉及芯片封装技术领域，具体地说是一种多层堆叠芯片互联的封装方法及结构。包括步骤：S1，贴片：将芯片贴装在基板正面；S2，引线键合：芯片表面最边缘的焊盘通过第一焊线与基板电连接，芯片表面其余焊盘处连接第三焊球，从第三焊球上引出垂直于焊盘的竖直向上的第二焊线；S3，对芯片、第一焊线、第二焊线进行塑封；S4，对塑封层进行研磨，直至露出第二焊线一端；S5，对基板背面安装第一焊球，露出的第二焊线端部安装第二焊球，形成单个封装模块；S6，将若干个封装模块进行堆叠，封装模块基板背面的第一焊球与相邻封装模块的第二焊球焊接在一起，形成封装结构。同现有技术相比，通过模块化的方式能够实现超多层芯片堆叠，且封装工艺简便，容易实现。

技术研发人员：蔡岁岁,邵滋人,蒋以青
受保护的技术使用者：宏茂微电子（上海）有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/3/12