[發明專利]一種圓片級芯片扇出三維堆疊封裝結構及其制作方法

在審

• 申請號: 202011083240.4
• 申請日: 2020-10-12
• 公開（公告）號: CN112038329A
• 公開（公告）日: 2020-12-04
• 發明（設計）人: 郭洪巖;胡正勛;趙強;夏劍;張朝云
• 申請（專利權）人: 長電集成電路（紹興）有限公司
• 主分類號: H01L25/07
• 分類號: H01L25/07;H01L25/00;H01L23/31;H01L23/498
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 趙華

本發明公開了一種圓片級芯片扇出三維堆疊封裝結構及其封裝方法，屬于半導體封裝技術領域。其包括下部封裝體、再布線層（150）和上部封裝體，所述上部封裝體堆疊設置在下部封裝體的上方，并通過再布線層（150）實現電信連接；芯片Ⅰ（110）周圍設置有用于上下封裝體互聯的金屬核心焊球（120），實現了上部封裝體與下部封裝體的電信連接。該封裝結構采用圓片級工藝的高密度再布線扇出層（102）取代傳統封裝基板，并采用下部封裝體上的再布線層取代轉接板，可有效降低封裝體厚度。

技術領域

本發明涉及一種圓片級芯片扇出三維堆疊封裝結構及其制作方法，屬于半導體封裝技術領域。

背景技術

在如今的智能手機及智能手表等智能終端中的通常會采用封裝上封裝PoP、Package on Package方式將應用處理器和存儲芯片堆疊封裝在一起。采用這種封裝不僅能縮短應用處理器跟存儲芯片之間信號傳遞的路徑長度，提高數據處理效率，并且能夠顯著的縮小主板占用面積。

在傳統的PoP封裝中，下面的應用處理器通常采用標準的倒裝芯片球柵陣列FlipChip BGA封裝方式，將應用處理器倒裝在封裝基板上然后將芯片塑封。上下封裝間的互聯采用塑封料穿孔TMV（Through Molding Via）方式實現，使用激光在下層應用處理器封裝的塑封體上打孔，并一直通到基板預留的焊盤上，然后在孔中放入焊球跟焊盤聯通。最后把上層的存儲芯片焊接在上邊，通過TMV中的焊球與下面的應用處理器聯通。在大部分的設計中，內存芯片的引腳分布在封裝體的周邊，可以直接跟下面封裝體的TMV對準連接。

隨著智能終端的要求越來越高，上述封裝方式也存在著如下問題：

1、隨著移動終端應用處理器芯片制程節點越來越小，封裝密度越來越高，對封裝基板的要求也越來越高。目前封裝基板布線線寬/線距通常在15um/15um。封裝密度越來越高就需要更多的基板布線層數，這樣就增加了基板的厚度，不符合移動終端及可穿戴產品的薄化趨勢。即便基板層數保持不變，在目前業界工藝能力條件下，想要通過降低基板厚度方式降低封裝體厚度也很困難；

2、目前業界主流存儲芯片封裝外形跟I/O位置均是統一固定的，在某些設計中如果無法將TMV的位置跟存儲芯片I/O位置對應，就需要在下層封裝跟存儲芯片封裝體之間增加一層轉接層，采用這種方式會增加工藝復雜度，增大封裝體厚度，無法滿足終端對封裝體薄化的要求。

發明內容

承上所述，本發明的目的在于克服上述PoP封裝的不足，提供一種圓片級芯片扇出三維堆疊封裝結構及其制作方法，可以有效提高封裝密度降低封裝體高度。

本發明的目的是這樣實現的：

本發明一種圓片級芯片扇出三維堆疊封裝結構，其包括下部封裝體和上部封裝體，所述上部封裝體堆疊設置在下部封裝體的上方，

所述下部封裝體包含高密度再布線扇出層、若干個芯片Ⅰ、若干個金屬核心焊球、塑封料Ⅰ、凸點下金屬和球柵陣列焊球，所述金屬核心焊球的中心為高熔點金屬球，外面包覆有焊錫料；所述高密度再布線扇出層包含復數層選擇性隔離的絕緣層和金屬布線層，所述芯片Ⅰ采用倒裝方式連接到高密度再布線扇出層的上表面，所述高密度再布線扇出層的下表面設置球柵陣列焊球；所述金屬核心焊球設置于芯片Ⅰ周圍，并與高密度再布線扇出層的上表面連接，且其高度大于芯片Ⅰ的高度；所述塑封料Ⅰ于高密度再布線扇出層上方塑封芯片Ⅰ、金屬核心焊球，所述金屬核心焊球部分露出塑封料Ⅰ的上表面；

所述下部封裝體的上方設置再布線層，

所述上部封裝體包括若干個芯片Ⅱ和/或被動元件Ⅱ、焊球、塑封料Ⅱ和底部填充料Ⅱ，所述芯片Ⅱ通過焊球與再布線層連接，所述底部填充料Ⅱ填充芯片Ⅱ的底部空間，所述塑封料Ⅱ于再布線層的上方塑封芯片Ⅱ和/或被動元件Ⅱ；