一种PoP封装结构及其制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及微电子封装技术以及三维集成技术领域，特别涉及一种三维PoP封装技术及其制造方法。
【背景技术】
[0002]随着电子封装产品向高密度、多功能、低功耗、小型化方向的不断发展，采用三维集成技术的系统级封装(System in Package，SiP)取得了突飞猛进的发展。娃通孔(Through Silicon Via，TSV)技术方案，由于具有堆叠密度最高，外形尺寸最小，极大提升芯片速度和降低功耗等特点，是实现三维集成技术的最优方案。然而，目前TSV技术面临的制造难度、工艺成本以及成品良率、可靠性等问题也及其突出。现有成熟的三维集成技术主要为堆叠封装(Package on Package，PoP)，其中上、下封装体通常为采用印刷电路基板的封装结构。由于印刷电路基板具有一定的厚度，而且成本较高，导致整个PoP封装的高度和成本难以得到有效降低，难以满足高密度和低成本的要求。
[0003]因此，仍然需要新的封装结构和制造技术，以解决现有技术所存在的问题。
【发明内容】
[0004]本发明针对三维PoP封装技术提出一种PoP封装结构及其制造方法，以解决现有PoP封装技术所存在的封装密度和成本问题。
[0005]为了实现上述目的，本发明采用下述技术方案:
[0006]一种PoP封装结构，所述结构是由下封装体和上封装体组成；所述下封装体包括了第一金属凸点结构、第一 IC芯片、凸点、第一塑封料、第二金属凸点结构、第一金属层、再布线金属走线层、介电材料层、第二金属层和第一焊球；所述具有凸点的第一 IC芯片倒装贴装于第一金属凸点结构上，所述第一金属凸点结构上部依次与第二金属凸点结构和第一金属层连接，第一塑封料包围了凸点、第一 IC芯片、第一金属凸点结构和第二金属凸点结构，裸露第一 IC芯片的背面；所述第一金属凸点结构下部依次与再布线金属走线层、第二金属层和第一焊球连接，介电材料层包围再布线金属走线层；
[0007]所述上封装体为第一上封装体，其是由第二基板、第一粘片胶、第二 IC芯片、第一金属导线、第二塑封料和第二焊球组成，所述第二基板通过第一粘片胶与第二 IC芯片连接，第二基板下部还植有第二焊球，第一金属导线连接了第二基板和第二 IC芯片，第二塑封料包围了第一粘片胶、第二 IC芯片和第一金属导线，第二焊球与下封装体的第一金属层连接。
[0008]所述上封装体为第二上封装体，其是由第一上封装体和导热结构层构成，第一上封装体的第二基板下部连接有导热结构层，导热结构层包括第一连接层、金属结构层和第二连接层，三者依次连接，第二基板下部与第一连接层连接，第二连接层与下封装体的第一IC芯片连接，第一上封装体的第二焊球与下封装体的第一金属层连接。
[0009]所述上封装体为第三上封装体，其是由第二粘片胶、第三IC芯片、第二金属导线和第三塑封料构成，所述第三IC芯片通过第二粘片胶与下封装体的第一 IC芯片连接，第二金属导线连接第三IC芯片和下封装体的第一金属层，第三塑封料包围了第一金属层、第二粘片胶、第三IC芯片和第二金属导线。
[0010]第一金属凸点结构和第二金属凸点结构是铜、铜合金、铁、铁合金、镍、镍合金、钨金属材料或者钎焊材料其中的一种组成。
[0011]凸点是铜柱凸点。
[0012]第一 IC芯片的背面与第一塑封料的上表面在同一平面上。
[0013]一种PoP封装结构的制造方法，按照以下具体步骤进行:
[0014]步骤1:在第一基板的上表面上采用蚀刻或者电镀方法制作第一金属凸点结构；
[0015]步骤2:将具有凸点的第一 IC芯片倒装贴装配置于第一金属凸点结构上；
[0016]步骤3:采用注塑方法将凸点、第一 IC芯片和第一金属凸点结构包覆密封在第一塑封料内，裸露出第一 IC芯片的背面，然后进行烘烤后固化；
[0017]步骤4:在第一塑封料上制作通孔，裸露出第一金属凸点结构的上表面；
[0018]步骤5:采用电镀或者液态金属填充方法在通孔中制作第二金属凸点结构，在第二金属凸点结构上制作第一金属层，第一金属凸点结构和第二金属凸点结构共同组成模塑料通孔；
[0019]步骤6:采用蚀刻方法对第一基板的下表面进行蚀刻，形成再布线金属走线层，在再布线金属走线层上制作第二金属层，采用介电材料层涂覆包裹再布线金属走线层，模塑料通孔与再布线金属走线层互联；
[0020]步骤7:在第二金属层上植第一焊球，并进行回流得到焊球阵列，形成下封装体；
[0021]步骤8:通过表面贴装工艺将第一上封装体直接贴装到下封装体上，形成PoP封装的产品阵列；
[0022]步骤9:切割形成单颗PoP封装件。
[0023]所述步骤3中通孔采用激光或者机械开孔，或者塑封时采用特制塑封模具直接成型。
[0024]所述步骤8可以替换为:在第一上封装体与下封装体之间配置导热结构层，导热结构层包含三层材料结构:与所述第一上封装体的第二基板下表面形成连接的第一连接层，设置于第一连接层下的金属结构层，设置于所述金属结构层下的第二连接层，第二连接层与下封装体的第一 IC芯片连接，第一上封装体的第二焊球与下封装体的第一金属层连接，第一上封装体和导热结构层形成第二上封装体。
[0025]所述步骤8可以替换为:第三IC芯片通过第二粘片胶与第一 IC芯片连接，第二金属导线连接第三IC芯片和第一金属层，第三塑封料包围了第一金属层、第二粘片胶、第三IC芯片和第二金属导线，并形成了第三上封装体。
【附图说明】
[0026]图1是所述第一基板的不意图；
[0027]图2是在所述第一基板上制作第一金属凸点结构的示意图；
[0028]图3是将具有凸点的第一 IC芯片配置于第一金属凸点结构的示意图；
[0029]图4是将具有凸点的第一 IC芯片和第一金属凸点结构包覆密封在第一塑封料内的不意图；
[0030]图5是在第一塑封料上制作通孔的示意图；
[0031]图6是在通孔中制作第二金属凸点结构，在第二金属凸点结构上制作第一金属层的不意图；
[0032]图7是采用蚀刻方法形成再布线金属走线层的示意图；
[0033]图8是在第二金属层上进行植球和回流工艺得到焊球阵列，形成下封装体的示意图；
[0034]图9是在下封装体上方直接贴装BGA封装等其他封装作为上封装体的PoP封装结构的第一实施例不意图；
[0035]图10是在下封装体上方直接贴装BGA封装等其他封装作为上封装体，并在上封装体与下封装体之间配置导热结构层的PoP封装结构的第二实施例示意图；
[0036]图11是在下封装体上方进行上芯、引线键合和塑封工艺形成上封装体的PoP封装结构的第三实施例示意图。
[0037]图中，I为第一基板、2为第一金属凸点结构、3为第一 IC芯片、4为凸点、5为第一塑封料、6为第二金属凸点结构、7为第一金属层、8为再布线金属走线层、9为介电材料层、10为第二金属层、11为第一焊球、12为第二基板、13为第一粘片胶、14为第二 IC芯片、15为第一金属导线、16为第二塑封料、17为第二焊球、18为第一连接层、19为金属结构层、20为第二连接层、21为第二粘片胶、22为第三IC芯片、23为第二金属导线、24为第三塑封料、50为下封装体、60为第一上封装体、70为第二上封装体、80为第三上封装体。
【具体实施方式】
[0038]为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图对本发明的【具体实施方式】作进一步详细描述。
[0039]如图9所示，一种PoP封装结构，所述结构是由下封装体50和上封装体组成；所述下封装体50包括了第一金属凸点结构2、第一 IC芯片3、凸点4、第一塑封料5、第二金属凸点结构6、第一金属层7、再布线金属走线层8、介电材料层9、第二金属层10和第一焊球11 ；所述具有凸点4的第一 IC芯片3倒装贴装于第一金属凸点结构2上，所述第一金属凸点结构2上部依次与第二金属凸点结构6和第一金属层7连接，第一塑封料5