一种高密度多层倒装芯片堆叠封装结构及方法与流程

1.本发明涉及集成电路封装技术领域，具体为一种高密度多层倒装芯片堆叠封装结构及方法。


背景技术：

2.目前各类电子产品的共同趋势为轻薄短小，如何在有限的空间内包含更多的组件或线路，在相同大小的芯片基板上实现更多的功能成为最重要的目标。因此，二维空间的电路及组件设计显然无法满足高组件及线路密度的设计需求，使得三维空间的电路及组件设计成为提高组件及线路的密度的解决方法。
3.现有技术中，对于倒装凸点芯片实现封装而得到的一般fccsp结构，很难实现芯片的直接互叠而得到三维封装结构。若采用ecp技术实现芯片与芯片之间的互叠，由于引入ecp技术，成本和工艺方面相对复杂。传统封装fc产品很难实现多层堆叠，但若是采用技术难度更高的硅通孔技术实现双层堆叠，不仅提升了堆叠的技术难度，还会提高工艺成本。


技术实现要素：

4.为了解决现有技术中存在的问题，本发明提供一种高密度多层倒装芯片堆叠封装结构及方法，提高整个封装结构的集成度，实现多层芯片和基板的三维堆叠，同时能够保证更多的芯片功能，提高封装结构的功能性和稳定性。
5.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
6.一种高密度多层倒装芯片堆叠封装结构，包括第一基板、多个倒装芯片以及包裹在第一基板和多个倒装芯片外的塑封体，倒装芯片均通过软板与第一基板连接，通过软板的弯曲折叠实现第一基板和多个倒装芯片之间的堆叠互联。
7.优选地，所述软板采用金属材料制备。
8.优选地，所述软板的弯曲折叠角度为0
°
～180
°
。
9.优选地，所述第一基板采用嵌入式元器件封装基板ecp、印刷线路基板pwb、陶瓷基板ceramic substrate、覆铜陶瓷基板dcb substrate、覆铝陶瓷基板dab substrate和绝缘金属基板ims中的一种。
10.优选地，所述第一基板和多个倒装芯片之间的互联通过凸点部件实现。
11.优选地，所述软板分别与第一基板的上表面以及倒装芯片的一面粘接。
12.优选地，所述倒装芯片为1-4片。
13.优选地，所述倒装芯片的表面积小于第一基板的表面积。
14.一种高密度多层倒装芯片堆叠封装方法，包括如下步骤，
15.将软板的一部分与第一基板粘接；
16.在第一基板的上表面采用倒装工艺完成倒装芯片的倒装；
17.将软板未与第一基板粘接的一部分弯曲翻转直至与倒装芯片相对第一基板的上表面的一面平行，并与倒装芯片的该面粘接，该倒装芯片堆叠完成；
18.重复上述操作，进行下一倒装芯片的堆叠，直至所需堆叠层数堆叠完成；
19.将堆叠完成的第一基板和多片倒装芯片进行塑封成型，获得高密度多层倒装芯片堆叠封装结构。
20.与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
21.本发明提供一种高密度多层倒装芯片堆叠封装结构，通过采用转接部件即本发明所述的软板可以有效的实现多层芯片基板的三维堆叠，由于传统基板采用的为bt树脂材料，直接弯曲进行三维堆叠容易导致基板内部的线路折断，破坏基板的正常功能实现，传统封装fc产品很难实现多层堆叠，若采用技术难度更高的硅通孔技术实现双层堆叠，会提高技术难度和工艺成本，而本发明采用可自由折叠弯曲的软板实现任意位置下多层倒装芯片与第一基板之间的互联，解决了倒装凸点芯片难以实现互相堆叠的困难，提升产品功能的同时节约了工艺成本。同时，本发明可以结合传统的金线互连工艺，在实现多层倒装芯片的堆叠互联时，实现高密度封装，包括堆叠多层倒装芯片，相比传统封装在相同的pkg size可增加更多的io通道，从而实现芯片的更多功能。
附图说明
22.图1为本发明实施例的ecp基板的结构示意图；
23.图2为本发明实施例的ecp基板内埋芯片后的结构示意图；
24.图3为本发明实施例的倒装芯片的结构示意图；
25.图4为本发明实施例的连接软板后倒装芯片的结构示意图；
26.图5为本发明实施例的采用软板翻转堆叠连接ecp基板及倒装芯片的结构示意图；
27.图6为本发明实施例的堆叠两层后的结构示意图；
28.图7为本发明实施例的堆叠完成并塑封后的结构示意图。
29.图中，第一基板1，倒装芯片2，软板3，粘结胶4，塑封体5，锡球6。
具体实施方式
30.为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
31.需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
32.下面结合附图对本发明做进一步详细描述：
33.如图7所示，本发明一种高密度多层倒装芯片2堆叠封装结构，包括第一基板1、多
个倒装芯片2以及包裹在第一基板1和多个倒装芯片2外的塑封体5，倒装芯片2分别通过软板3与第一基板1连接，通过软板3的弯曲折叠实现第一基板1和多个倒装芯片2之间的堆叠互联。
34.本发明提供一种高密度多层倒装芯片2堆叠封装结构，通过采用转接部件即本发明所述的软板3可以有效的实现多层芯片基板的三维堆叠，由于传统基板采用的为bt树脂材料，直接弯曲进行三维堆叠容易导致基板内部的线路折断，破坏基板的正常功能实现，传统封装fc产品很难实现多层堆叠，若采用技术难度更高的硅通孔技术实现双层堆叠，会提高技术难度和工艺成本，而本发明采用可自由折叠弯曲的软板3实现任意位置下多层倒装芯片2与第一基板1之间的互联，解决了倒装凸点芯片难以实现互相堆叠的困难，提升产品功能的同时节约了工艺成本。同时，本发明可以结合传统的金线互连工艺，在实现多层倒装芯片2的堆叠互联时，实现高密度封装，包括堆叠多层倒装芯片2，相比传统封装在相同的pkg size可增加更多的io通道，从而实现芯片的更多功能。
35.优选地，本实施例中所述软板3采用金属材料制备。
36.优选地，所述软板3的弯曲折叠角度为0
°
～180
°
。
37.优选地，所述第一基板1采用嵌入式元器件封装基板ecp、印刷线路基板pwb、陶瓷基板ceramic substrate、覆铜陶瓷基板dcb substrate、覆铝陶瓷基板dab substrate和绝缘金属基板ims中的一种。
38.本实施例中，第一基板1采用嵌入式元器件封装基板ecp。
39.进一步地，所述第一基板1和多个倒装芯片2之间的互联通过凸点部件实现。
40.具体地，第一基板1内部通过pad互联嵌埋有硅晶体，硅晶体表面包含焊盘，焊盘上焊接有锡球6，通过锡球6作为凸点部件实现第一基板1和倒装芯片2之间的互联；也可以为在第一基板1和倒装芯片2之间配置多个导电柱，利用导电柱电性连接第一基板1和多层倒装芯片2，故可缩短讯号传输路径，因而提升封装结构的讯号传输的品质，进而提升封装结构的电性效能。
41.进一步地，所述软板3分别与第一基板1的上表面以及倒装芯片2的一面粘接。
42.本实施例中，软板3采用耐高温的粘结胶4与第一基板1的上表面以及倒装芯片2的一面粘接。
43.通常，倒装芯片2为1-4片，但不限于此。
44.优选地，所述倒装芯片2的表面积小于第一基板1的表面积，便于实现多层倒装芯片2在第一基板1上的堆叠。
45.本发明还提供一种高密度多层倒装芯片2堆叠封装方法，包括如下步骤，将软板3的一部分与第一基板1粘接；
46.在第一基板1的上表面采用倒装工艺完成倒装芯片2的倒装；
47.将软板3未与第一基板1粘接的一部分弯曲翻转直至与倒装芯片2相对第一基板1的上表面的一面平行，并与倒装芯片2的该面粘接，该倒装芯片2堆叠完成；
48.重复上述操作，进行下一倒装芯片2的堆叠，直至所需堆叠层数堆叠完成；
49.将堆叠完成的第一基板1和多片倒装芯片2进行塑封成型，获得高密度多层倒装芯片2堆叠封装结构。
50.实施例
51.本发明提供一种实施例的具体实施方式，包括如下步骤：
52.步骤1：如图1所示，采用ecp技术获得块内埋芯片的基板；
53.步骤2：如图2所示，ecp基板使用传统倒装工艺封装倒装芯片2
54.步骤3：如图3所示，选用传统倒装芯片24片；
55.步骤4：如图4所示，使用软板3工艺连接ecp基板的内埋芯片及倒装芯片2；
56.步骤5：如图5和6所示，软板3翻转堆叠；
57.步骤6：重复步骤2-5直至所需要的叠层层数完成后，将整体结构塑封成型；
58.其中，步骤4、5和6的具体操作过程为：
59.①
使用一个金属软板将图3和图4的部件即ecp基板和一层倒装芯片2连接，其中，ecp基板的四个方向均可联结一个与使用的金属软板相同或相似的结构，包括第一软板、第二软板、第三软板和第四软板；
60.②
首先在ecp基板表面涂布粘合剂；
61.③
使用特定设备夹具固定ecp基板并使第一软板翻转180
°
，使软板的一部分与一层倒装芯片2粘合，然后在第一软板的背面涂布粘合剂与第二软板粘合，翻转第二软板，与下一层倒装芯片2粘合，直至所有的倒装芯片2全部堆叠完成后，进行整体塑封。
62.步骤7：ecp基板另一表面的io通道进行植球，便于后续与其他基板进行互联，堆叠封装完成，获得一种高密度多层倒装芯片堆叠封装结构，如图7所示。
63.最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求保护范围之内。