本技术涉及半导体封装领域,尤其涉及一种堆叠封装结构及其制备方法。
背景技术:
1、现在电子设备正在迅速地向高集成度、高组装密度、高运行速度方向发展,对应的半导体器件尺寸趋于高集成度、多功能化,现有的2d封装难以满足技术要求,而3d封装具有尺寸小、重量轻的特点,能够满足半导体技术发展需求而被广泛应用。
2、在传统的3d堆叠(pop)封装结构中,上下基板通过锡球/铜核球等金属互联结构实现互连。因为用于焊接的相邻间金属互联的短路风险,上下基板间距离受限于锡球/铜核球的垂直互联中心距,这又限制了上下基板或重布线层之间封装的芯片类型和尺寸,限制了2.5d/3d芯片封装结构的应用范围。
3、虽然现有技术中采用预制的转接板技术能提高一定的线宽线距限制,但又因其会阻挡塑封模流从而会造成3d堆叠封装结构存在塑封空洞问题。
技术实现思路
1、本技术要解决的技术问题是提供一种堆叠封装结构及其制备方法,既能有效提高上下基板间距,上下基板之间封装的芯片类型和尺寸不受限制,且也不会影响后续的塑封工艺。
2、为此,本技术实施例提供了一种堆叠封装结构,包括:
3、下层封装件,所述下层封装件包括下基板、第一半导体芯片、第一焊接结构、多个独立的支撑板结构,所述下基板包括相对的第一表面和第二表面,所述第一半导体芯片具有功能面和背面,所述第一半导体芯片的功能面向下封装在所述下基板的第一表面,所述多个支撑板结构分开设置在所述下基板的第一表面的外围;
4、上层封装件,所述上层封装件包括上基板,所述上基板包括相对的第一表面和第二表面,所述上基板的第二表面与所述下基板的第一表面相对设置,且通过多个独立的支撑板结构、第一焊接结构实现上层封装件、下层封装件的堆叠组装。
5、可选的,所述第一半导体芯片的背面具有支撑胶,为上层封装件、下层封装件堆叠焊接时提供支撑。
6、可选的,当所述第一半导体芯片的数量为多个时,所述支撑胶位于芯片高度最大的一个或数个第一半导体芯片的背面。
7、可选的,所述背面具有支撑胶的第一半导体芯片位于下基板的第一表面的中间区域或外围区域。
8、可选的,一个第一半导体芯片背面的支撑胶的数量为一个或多个。
9、可选的,所述多个独立的支撑板结构位于下基板的第一表面的角落或边线位置,且所述独立的支撑板结构之间具有空隙以便于塑封模流通过。
10、可选的,所述多个独立的支撑板结构位于上基板的第二表面的角落或边线位置,且所述独立的支撑板结构之间具有空隙以便于塑封模流通过。
11、可选的,所述支撑板结构包括支撑板和位于支撑板第一表面的第二焊接结构,其中所述支撑板的第二表面贴合在所述下基板的第一表面,且通过所述第二焊接结构实现上层封装件与支撑板的焊接;或者所述支撑板的第二表面贴合在所述上基板的第二表面,且通过所述第二焊接件实现下层封装件与支撑板的焊接。
12、可选的,所述第二焊接结构为焊料球、铜核球其中的一种。
13、可选的,所述支撑板为转接板或非功能支撑板。
14、可选的,当所述支撑板为转接板时,所述转接板为单面转接板或双面转接板,其中双面转接板具有通孔,双面转接板的第一表面和第二表面实现上下互联;单面转接板的第一表面具有电连接触点和单面电路结构。
15、可选的,当所述支撑板为非功能支撑板时,所述非功能支撑板为基板、半导体晶片、金属板、塑封块、预制块其中的一种。
16、可选的,所述第一焊接结构呈长条形柱状。
17、可选的,所述第一焊接结构包括堆叠设置的第一焊接件和第二焊接件,其中所述第一焊接件与下基板的第一表面相焊接,所述第二焊接件与上基板的第二表面相焊接。
18、可选的,所述第一焊接件和第二焊接件为焊料球、电镀铜柱、铜核球、金属凸点、垂直打线结构其中的一种或两种。
19、可选的,所述第一半导体芯片、第二半导体芯片为裸片、裸片封装结构或芯片封装结构,所述芯片封装结构为单层芯片封装结构、2.5d封装结构或3d封装结构。
20、可选的,所述上层封装件还包括第二半导体芯片,所述第二半导体芯片设置在所述上基板的第一表面。
21、可选的,所述上层封装件还包括包裹第二半导体芯片的第二塑封结构,所述第二塑封结构位于所述上基板的第一表面。
22、可选的,所述下层封装件具有包裹上层封装件、第一半导体芯片的第一塑封结构,所述第一塑封结构位于所述下基板的第一表面。
23、本发明实施例还提供了一种堆叠封装结构的制备方法,包括
24、提供上层封装件,所述上层封装件包括上基板,所述上基板包括相对的第一表面和第二表面;
25、提供下层封装件,所述下层封装件包括下基板、第一半导体芯片、多个独立的支撑板结构,所述下基板包括相对的第一表面和第二表面,所述第一半导体芯片具有功能面和背面,所述第一半导体芯片的功能面向下封装在所述下基板的第一表面,所述多个支撑板结构分开设置在所述下基板的第一表面的外围;
26、将所述上基板的第二表面与所述下基板的第一表面相对设置,在所述上基板的第二表面与所述下基板的第一表面之间形成第一焊接结构、多个独立的支撑板结构,利用所述第一焊接结构、多个独立的支撑板结构将上基板、下基板焊接,实现上层封装件、下层封装件的堆叠组装。
27、可选的,还包括:对上基板的第一表面进行塑封,在所述上基板的第一表面形成包裹第二半导体芯片的第二塑封结构。
28、可选的,还包括:对堆叠组装后的下基板的第一表面进行塑封,在所述下基板的第一表面形成包裹上层封装件、第一半导体芯片的第一塑封结构。
29、可选的,形成所述第一焊接结构、多个独立的支撑板结构的步骤包括:
30、提供下基板,所述下基板的第一表面具有第一焊接件和支撑板;
31、提供上基板,所述上基板的第二表面具有第二焊接件和第二焊接结构;
32、将所述上基板的第二表面与所述下基板的第一表面相对设置,第一焊接件和第二焊接件对齐,支撑板与第二焊接结构对齐,并进行焊接,第一焊接件和第二焊接件形成第一焊接结构、支撑板与第二焊接结构形成支撑板结构,从而实现上层封装件、下层封装件的堆叠组装。
33、可选的,形成所述第一焊接结构、多个独立的支撑板结构的步骤包括:
34、提供下基板,所述下基板的第一表面具有第一焊接件和第二焊接结构;
35、提供上基板,所述上基板的第二表面具有第二焊接件和支撑板;
36、将所述上基板的第二表面与所述下基板的第一表面相对设置,第一焊接件和第二焊接件对齐,第二焊接结构与支撑板对齐,并进行焊接,第一焊接件和第二焊接件形成第一焊接结构、支撑板与第二焊接结构形成支撑板结构,从而实现上层封装件、下层封装件的堆叠组装。
37、与现有技术相比,本技术的技术方案的优点在于:
38、本技术的堆叠封装结构包括:下层封装件,所述下层封装件包括下基板、第一半导体芯片、第一焊接结构、多个独立的支撑板结构,所述下基板包括相对的第一表面和第二表面,所述第一半导体芯片具有功能面和背面,所述第一半导体芯片的功能面向下封装在所述下基板的第一表面,所述多个支撑板结构分开设置在所述下基板的第一表面的外围;上层封装件,所述上层封装件包括上基板,所述上基板包括相对的第一表面和第二表面,所述上基板的第二表面与所述下基板的第一表面相对设置,且通过多个独立的支撑板结构、第一焊接结构实现上层封装件、下层封装件的堆叠组装。
39、由于在传统的3d堆叠(pop)封装结构中,上下基板通过单层的锡球/铜核球等金属互联结构实现互连。且单层锡球/铜核球等金属互联结构的形状受限,无法做的很高,且因为相邻的锡球或铜核球太靠近会有短路风险,上下基板间距离受限于锡球/铜核球的影响,这又限制了上下基板或重布线层之间封装的芯片类型和尺寸。而本技术具有多个支撑板结构设置在所述下基板的第一表面的外围,利用支撑板结构对上下基板进行支撑,利用第一焊接结构实现上下基板互联,并通过多个独立的支撑板结构、第一焊接结构实现上层封装件、下层封装件的堆叠组装,能有效解决上下基板之间的距离受限的问题,且多个支撑板结构是分开的,具有空隙,对下基板进行塑封时,塑封模流通过位于外围的多个支撑板结构之间的空隙进入上下基板中间区域,避免在上下基板中间区域形成塑封空洞。
40、进一步,所述第一半导体芯片的背面具有支撑胶,为上层封装件、下层封装件堆叠焊接时提供支撑。由于本发明的上下基板的间距较大,即使利用多个独立的支撑板结构做支撑,第一焊接结构在焊接时也容易出现上下基板焊接位置难对齐的情况,本发明通过支撑胶辅助,在上下基板对齐的过程中初步固定上下基板,使得焊接时不容易出现上下基板焊接位置难对齐的情况。