[發明專利]一種集成供電系統封裝件的封裝方法

在審

• 申請號: 201710027982.7
• 申請日: 2017-01-11
• 公開（公告）號: CN106783649A
• 公開（公告）日: 2017-05-31
• 發明（設計）人: 林章申;林正忠;何志宏;蔡奇風
• 申請（專利權）人: 中芯長電半導體（江陰）有限公司
• 主分類號: H01L21/60
• 分類號: H01L21/60;H01L21/50
• 代理公司: 上海光華專利事務所31219
• 代理人: 余明偉

技術領域

本發明涉及半導體封裝技術領域，特別是涉及一種集成供電系統封裝件的封裝方法。

背景技術

所有的計算和通信系統都需要供電系統。供電系統會將電源的高電壓轉換成系統中離散器件所需的許多不同的低電壓。供電系統的效率決定了向下轉換的電力損失，而供電軌數決定了可支持的離散電壓供應或器件的數量。

目前的供電技術面臨著如下挑戰：

一、隨著過程中節點的收縮，設備電壓的減小，電力輸送的效率會隨之降低，使功率消耗更大。

二、添加更多的供電軌道需要復制更多的供電組件，如增加元件數量、增大電路板尺寸、增加電路板的層數、加大系統體積、成本和重量。

三、由于再布線層的線距、線寬的限制，需要增加封裝尺寸。

因此，如何提高電力輸送效率，增加不同電壓軌道的可用數量，已成為本領域技術人員亟待解決的一個重要技術問題。

發明內容

鑒于以上所述現有技術，本發明的目的在于提供一種集成供電系統封裝件的封裝方法，用于解決現有技術中的種種問題。

為實現上述目的及其他相關目的，本發明提供一種集成供電系統封裝件的封裝方法，所述封裝件包括用電系統裸芯和位于所述用電系統裸芯下方的供電系統裸芯，所述封裝方法包括以下步驟：

提供一載體；

在所述載體上形成再布線層；

在所述再布線層上形成柱狀金屬引線；

分別將供電系統裸芯的有源模塊和無源模塊焊接在所述再布線層上，所述再布線層實現有源模塊和無源模塊之間電連接，并提供多條對接所述用電系統裸芯的供電軌道；

將所述有源模塊和無源模塊以及所述柱狀金屬引線在所述再布線層上封裝成型，并研磨掉覆蓋所述有源模塊、無源模塊和柱狀金屬引線的多余封裝成型材料；

形成連接所述柱狀金屬引線的底座焊料凸塊，并去除所述載體；

通過多個焊接凸塊將用電系統裸芯焊接在所述再布線層上，實現用電系統裸芯與多條所述供電軌道的對接，然后通過底部填充將所述用電系統裸芯封裝固定在所述再布線層上。

可選地，所述供電系統裸芯為高壓供電系統裸芯，將外部電源的高電壓轉換成所述用電系統裸芯中需要的多個不同的低電壓，并提供多條對接所述用電系統裸芯的低壓供電軌道。

可選地，所述有源模塊包括控制器和降壓轉換器，所述無源模塊包括電容、電感和電阻。

可選地，所述有源模塊與所述無源模塊橫向排列。

可選地，所述再布線層包括：金屬連線、通孔以及設于所述金屬連線和通孔周圍的介電層，所述金屬連線通過所述通孔實現與所述有源模塊、無源模塊和柱狀金屬引線的電連接以及多層金屬連線之間的層間連接。

可選地，所述再布線層上設有凸塊下金屬層，所述有源模塊、無源模塊、柱狀金屬引線以及用電系統裸芯通過所述凸塊下金屬層與所述再布線層電連接。

可選地，所述柱狀金屬引線為金屬針或金屬柱。

可選地，所述柱狀金屬引線采用鍵合或電鍍的方法在所述再布線層上形成。

可選地，所述封裝成型的方法為壓縮成型、傳遞模塑、液封成型、真空層壓或旋涂。

可選地，將所述用電系統裸芯焊接在所述再布線層上的多個焊接凸塊為微凸塊。

如上所述，本發明的集成供電系統封裝件的封裝方法，具有以下有益效果：

本發明提供了一種將整個供電系統集成到封裝中的新方法，通過使用三維芯片堆疊技術，提高了電力輸送效率，增加了不同電壓軌道的可用數量。

本發明采用現有的有源元件和無源模塊形成2.5D中間層，再將用電系統裸芯如ASIC集成到2.5D中間層的頂部得到3D堆棧結構，通過直接在用電系統裸芯下方緊密集成供電系統裸芯，解決了現有供電系統面臨的問題。供電系統裸芯能夠提供數千條低壓供電軌道與用電系統通過微凸塊直接對接；由于集成了無源模塊，可以消除PCB板的寄生電阻，提高了供電控制的供電效率和響應時間，通過減少壓降和噪聲提高了保真度，減少了所需的設計余量。

附圖說明

圖1顯示為本發明實施例提供的集成供電系統封裝件的封裝方法示意圖。

圖2a-2f顯示為本發明實施例提供的集成供電系統封裝件的封裝方法的工藝流程示意圖。

元件標號說明

101載體

1011 黏附層

200再布線層

201金屬連線

202介電層

301柱狀金屬引線

401有源模塊