一种PoP封装结构及其制造方法_2

文档序号:8341233阅读:来源:国知局
包围了凸点4、第一 IC芯片3、第一金属凸点结构2和第二金属凸点结构6,裸露第一 IC芯片3的背面;所述第一金属凸点结构2下部依次与再布线金属走线层8、第二金属层10和第一焊球11连接,介电材料层9包围再布线金属走线层8 ;
[0040]所述上封装体为第一上封装体60,其是由第二基板12、第一粘片胶13、第二 IC芯片14、第一金属导线15、第二塑封料16和第二焊球17组成,所述第二基板12通过第一粘片胶13与第二 IC芯片14连接,第二基板12下部还植有第二焊球17,第一金属导线15连接了第二基板12和第二 IC芯片14,第二塑封料16包围了第一粘片胶13、第二 IC芯片14和第一金属导线15,第二焊球17与下封装体50的第一金属层7连接。
[0041]如图10所示,所述上封装体为第二上封装体70,其是由第一上封装体60和导热结构层构成,第一上封装体60的第二基板12下部连接有导热结构层,导热结构层包括第一连接层18、金属结构层19和第二连接层20,三者依次连接,第二基板12下部与第一连接层18连接,第二连接层20与下封装体50的第一 IC芯片3连接,第一上封装体60的第二焊球17与下封装体50的第一金属层7连接。
[0042]如图11所示,所述上封装体为第三上封装体80,其是由第二粘片胶21、第三IC芯片22、第二金属导线23和第三塑封料24构成,所述第三IC芯片22通过第二粘片胶21与下封装体50的第一 IC芯片3连接,第二金属导线23连接第三IC芯片22和下封装体50的第一金属层7,第三塑封料24包围了第一金属层7、第二粘片胶21、第三IC芯片22和第二金属导线23。
[0043]第一金属凸点结构2和第二金属凸点结构6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。
[0044]凸点4是铜柱凸点。
[0045]第一 IC芯片3的背面与第一塑封料5的上表面在同一平面上。
[0046]一种PoP封装结构的制造方法,按照以下具体步骤进行:
[0047]步骤1:在第一基板I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2,如图1和图2所示。
[0048]如图1所示,准备第一基板1,第一基板I的材料可以是铜、铜合金、铁、铁合金、镍、镍合金等为材料的金属基材薄板,优先选择铜或者铜合金材料。对第一基板I的上、下表面进行清洗和预处理,例如用等离子水去油污、灰尘等,以达到清洁的目的。在本发明中,可以将第一基板I的下表面粘贴在具有一定厚度、较高刚度的承载体(图中未绘出)上,以控制第一基板I在后续工艺中的翘曲变形。
[0049]如图2所示,在第一基板I的上表面制作第一金属凸点结构2。在本发明中,第一金属凸点结构2呈陈列排布。在本发明中,第一金属凸点结构2可以是但不局限于铜、铜合金、铁、铁合金、镍、镍合金、钨等金属材料。第一金属凸点结构2采用蚀刻或者电镀方法制作。在蚀刻方法中,在第一基板I的上表面涂覆或者粘贴光感湿膜或者干膜,通过曝光显影方法制作图形,以具有图形的光感湿膜或者干膜作为抗蚀层,选用仅蚀刻第一基板I的蚀刻液对其上表面进行蚀刻,形成第一金属凸点结构2。在电镀方法中,在第一基板I的上表面涂覆或者粘贴具有一定厚度的光感湿膜或者干膜,通过曝光显影方法制作图形,采用电镀方法制作形成第一金属凸点结构2,光感湿膜或者干膜的厚度要超过所制作的第一金属凸点结构2的高度尺寸。
[0050]步骤2:将具有凸点4的第一 IC芯片3倒装贴装配置于第一金属凸点结构2上,如图3所示。
[0051]如图3所示,采用倒装贴片设备将具有凸点4的第一 IC芯片3倒装贴装配置于第一金属凸点结构2上,并进行回流工艺实现实现电气互联。在本发明中,第一 IC芯片3上的凸点4可以为但不局限于铜柱凸点。
[0052]步骤3:采用注塑方法将凸点4、第一 IC芯片3和第一金属凸点结构2包覆密封在第一塑封料5内,裸露出第一 IC芯片3的背面,然后进行烘烤后固化,如图4所示。
[0053]如图4所示,采用高温加热注塑方法,将低吸水率、低应力的环保型第一塑封料5包覆密封具有凸点4的第一 IC芯片3和第一金属凸点结构2,并裸露出第一 IC芯片3的背面,第一 IC芯片3的背面与第一塑封料5的表面在同一平面上。在本发明中,第一塑封料5是热固性聚合物等材料。塑封后进行烘烤后固化工艺。
[0054]步骤4:在第一塑封料5上制作通孔,裸露出第一金属凸点结构2的上表面,如图5所示。
[0055]如图5所示,采用激光或者机械开孔方法在第一塑封料5中制作通孔,或者在步骤3中采用特制塑封模具直接形成通孔,裸露出第一金属凸点结构2的上表面,特制塑封模带有与所形成通孔同大小的立柱,这样在注塑时候直接形成通孔。
[0056]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6,在第二金属凸点结构6上制作第一金属层7,第一金属凸点结构2和第二金属凸点结构6共同组成模塑料通孔TMV,如图6所示。模塑料通孔英文为TMV(Through Mold Via)。
[0057]如图6所示,在通孔中制作第二金属凸点结构6,采用电镀或者液态金属填充方法在制作的通孔中形成第二金属凸点结构6,第二金属凸点结构6可以为铜、铜合金、铁、铁合金、镍、镍合金、钨等金属材料,或者钎焊材料组成,但不局限于这些材料。在本发明中,第二金属凸点结构6也可以采用钎焊料膏印刷方法制作形成。第二金属凸点结构6制作完成后,在其上面制作第一金属层7。第一金属层7可以是但不限于是铜、镍、金、钛、锡等金属多层结构组合。第一金属凸点结构2和第二金属凸点结构6共同组成模塑料通孔TMV。
[0058]步骤6:采用蚀刻方法对第一基板I的下表面进行蚀刻,形成再布线金属走线层8,在再布线金属走线层8上制作第二金属层10,采用介电材料层9涂覆包裹再布线金属走线层8,模塑料通孔TMV与再布线金属走线层8互联,如图7所示。
[0059]如图7所示,采用与步骤I相同的蚀刻方法对第一基板I的下表面进行蚀刻,形成再布线金属走线层8,在再布线金属走线层8上制作第二金属层10,采用介电材料层9涂覆包裹再布线金属走线层8。介电材料层9可以为但不局限于热固性塑封材料、塞孔树脂、油墨以及阻焊绿油等绝缘材料。模塑料通孔TMV与再布线金属走线层8实现互联。在本发明中,如果上述步骤1-5中第一基板I的下表面粘贴有承载体,那么在步骤6中将所述承载体去除,同时在所制作结构的上表面粘贴另一具有一定厚度、较高刚度的承载体(图中未绘出)。
[0060]步骤7:在第二金属层10上植第一焊球11,并进行回流得到焊球阵列,形成下封装体50,如图8所示。
[0061]如图8所示,在第二金属层10上进行植球工艺,经过回流工艺得到焊球11的阵列排布,最终PoP封装的下封装体制作形成。在本发明中,如果上述步骤6中所制作结构的上表面粘贴有承载体,那么在步骤7完成后将所述承载体去除。
[0062]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。
[0063]步骤8:通过表面贴装工艺将BGA封装件作为第一上封装体60直接贴装到下封装体50上,形成PoP封装的产品阵列,如图9所示。
[0064]如图9所示,通过表面贴装工艺将BGA封装等其他封装作为第一上封装体60直接贴装到制作的下封装体50上,形成PoP堆叠封装(Package on Package, PoP)的产品阵列。在本发明中,第一上封装体60可以是但不局限于BGA封装。BGA(Ball Grid Area)封装件作为第一上封装体60是由第二基板12、第一粘片胶13、第二 IC芯片14、第一金属导线15、第二塑封料16和第二焊球17组成。
[0065]第一金属凸点结构2和第二金属凸点结构6共同组成的模塑料通孔TMV与再布线金属走线层8互联,又通过第一金属层7与第二焊球17互联,这样实现了上、下封装体之间,以及与外部结构的三维集成互联。
[0066]步骤9:切割形成单颗PoP封装件。
[0067]采用刀片切割方
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