Pop封裝結(jié)構(gòu)及其封裝方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種POP封裝結(jié)構(gòu)及其封裝方法。該封裝方法包括：將芯片安裝至第二基板的第一面上，并完成芯片鍵合；在第二基板的所述第一面的焊盤(pán)上設(shè)置第一導(dǎo)電端子；在第二基板的第一面上進(jìn)行塑封操作以形成塑封體，芯片和第一導(dǎo)電端子位于該塑封體中；對(duì)第二封裝體的塑封體進(jìn)行減薄操作，以使第一導(dǎo)電端子的一端裸露于第二封裝體的塑封體；以及組裝第一封裝體和第二封裝體。本發(fā)明可在封裝過(guò)程中避免使用激光蝕孔和塑封孔填充等工藝難點(diǎn)，從而簡(jiǎn)化制作工藝并加快加工時(shí)間，本發(fā)明還便于實(shí)現(xiàn)異型導(dǎo)電端子。
【專(zhuān)利說(shuō)明】POP封裝結(jié)構(gòu)及其封裝方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及集成電路領(lǐng)域，具體涉及半導(dǎo)體的封裝體堆疊。
【背景技術(shù)】
[0002]封裝上封裝(Package on Package,簡(jiǎn)稱(chēng)POP)是一種很典型的半導(dǎo)體堆疊封裝，指將兩個(gè)獨(dú)立封裝完成的封裝體加以堆疊。傳統(tǒng)的第二代POP封裝結(jié)構(gòu)的示意圖如圖1所示。每個(gè)封裝體都包括基板P1、芯片P2、封裝體P3和第二導(dǎo)電端子P5。為了將兩個(gè)獨(dú)立的封裝體I和2組裝在一起，現(xiàn)在通常利用激光燒蝕下封裝體(本文中也稱(chēng)為第二封裝體)2的塑封體P3的特定位置以開(kāi)出窗口，并通過(guò)化學(xué)刻蝕或等離子體刻蝕來(lái)清除雜物以露出第二封裝體2的第一面上的焊盤(pán)，在塑封體P3中形成的孔洞可被稱(chēng)為塑封孔。然后通過(guò)印刷或其他方式將焊料填充到塑封孔，之后可回流以形成第二封裝體2的第一導(dǎo)電端子P4。組裝時(shí)，上封裝體(本文中被稱(chēng)為第一封裝體)I的第二導(dǎo)電端子P5被電連接至第二封裝體2的第一導(dǎo)電端子P4，從而形成半導(dǎo)體POP封裝結(jié)構(gòu)。常見(jiàn)的第一導(dǎo)電端子如焊球，常見(jiàn)的第二導(dǎo)電端子如焊料柱。
[0003]但是，如上所述，在現(xiàn)有的POP的制程過(guò)程中，需要在塑封體上開(kāi)孔以及通過(guò)焊料印刷生成第二導(dǎo)電端子，這些工藝的實(shí)現(xiàn)過(guò)程復(fù)雜耗時(shí)，成本較高。并且，由于受開(kāi)孔技術(shù)的限制，現(xiàn)有技術(shù)中下封裝體上的第一導(dǎo)電端子一般只能是柱狀或錐狀，這不利于有效利用封裝面積以得到更高密度和更小面積的封裝芯片。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是提供一種方法，該方法先在下封裝體上形成第一導(dǎo)電端子再對(duì)下封裝體進(jìn)行塑封操作，從而可避免塑封體開(kāi)孔及對(duì)塑封孔進(jìn)行焊料填充的工藝步驟，本方法還便于形成各種異型的第一導(dǎo)電端子。本發(fā)明還提供了能使封裝面積利用率得以提高的封裝體堆疊結(jié)構(gòu)。
[0005]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種POP封裝結(jié)構(gòu)的封裝方法，所述POP封裝結(jié)構(gòu)包括第一封裝體和第二封裝體，所述封裝方法包括:將芯片安裝至第二基板的第一面上，并完成芯片鍵合；在所述第二基板的所述第一面的焊盤(pán)上設(shè)置第一導(dǎo)電端子；在所述第二基板的所述第一面上進(jìn)行塑封操作以形成塑封體，所述芯片和所述第一導(dǎo)電端子位于該塑封體中；對(duì)所述第二封裝體的所述塑封體進(jìn)行減薄操作，以使所述第一導(dǎo)電端子的一端裸露于所述第二封裝體的所述塑封體；以及組裝所述第一封裝體和所述第二封裝體。
[0006]其中，所述第一導(dǎo)電端子中可包括異型的導(dǎo)電端子，比如呈螺旋狀、彎折狀、葫蘆狀、多個(gè)凸點(diǎn)疊加狀的導(dǎo)電端子。
[0007]上述第一封裝體以本領(lǐng)域技術(shù)人員所了解的方法進(jìn)行封裝，該第一封裝體中可包括第一基板、位于所述第一基板的第一面上的芯片和塑封體以及位于所述第一基板的第二面上的第二導(dǎo)電端子。
[0008]優(yōu)選地，所述第一封裝體的所述第一基板的所述第一面全部可被所述第一封裝體的所述塑封體所覆蓋，和/或所述第二封裝體的所述第二基板的所述第一面全部可被所述第二封裝體的所述塑封體所覆蓋。
[0009]其中，組裝所述第一封裝體和所述第二封裝體可包括將所述第一封裝體的所述第二導(dǎo)電端子以電連接的方式連接至所述第二封裝體的所述第一導(dǎo)電端子。
[0010]上述的焊接可采用本領(lǐng)域技術(shù)人員所了解的任意焊接方法，例如回流焊接或者用導(dǎo)電膠焊接等。
[0011 ] 上述方法還包括可在第二封裝體的第二面上設(shè)置第二導(dǎo)電端子。
[0012]本發(fā)明還公開(kāi)了一種POP封裝結(jié)構(gòu)，所述POP封裝結(jié)構(gòu)可包括被連接在一起的兩個(gè)獨(dú)立的封裝體即第一封裝體和第二封裝體，其中，所述第一封裝體可包括第一基板、位于所述第一基板的第一面上的芯片和塑封體以及位于所述第一基板的第二面上的第二導(dǎo)電端子，所述第二封裝體可包括第二基板、位于所述第二基板的第一面上的芯片、第一導(dǎo)電端子和塑封體以及位于所述第二基板的第二面上的第二導(dǎo)電端子，所述第一封裝體的所述第二導(dǎo)電端子通過(guò)電連接的方式連接至所述第二封裝體的所述第一導(dǎo)電端子，其中所述第二封裝體的所述第一導(dǎo)電端子可包括異型導(dǎo)電端子，所述異型導(dǎo)電端子可以呈螺旋狀、彎折狀、葫蘆狀、多個(gè)凸點(diǎn)疊加狀等形狀。
[0013]優(yōu)選地，上述封裝結(jié)構(gòu)中，所述第一封裝體的所述第一基板的所述第一面可全部被所述第一封裝體的所述塑封體所覆蓋，和/或所述第二封裝體的所述第二基板的所述第一面可全部被所述第二封裝體的所述塑封體所覆蓋。
[0014]通過(guò)上述技術(shù)方案可在POP封裝結(jié)構(gòu)的封裝過(guò)程中避免使用激光蝕孔和塑封孔填充等工藝難點(diǎn)，從而可簡(jiǎn)化制作工藝并加快加工時(shí)間。根據(jù)本發(fā)明，設(shè)計(jì)人員可以根據(jù)需要將塑封體中的導(dǎo)電端子設(shè)計(jì)成任意形狀，而不再受激光蝕孔工藝的限制，從而能充分利用封裝面積以支持更多I/o引腳，并實(shí)現(xiàn)具有更高可靠性和機(jī)械性能更優(yōu)良的半導(dǎo)體POP封裝結(jié)構(gòu)。
[0015]本發(fā)明的其他特征和優(yōu)點(diǎn)將在隨后的【具體實(shí)施方式】部分予以詳細(xì)說(shuō)明。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0016]附圖是用來(lái)提供對(duì)本發(fā)明的進(jìn)一步理解，并且構(gòu)成說(shuō)明書(shū)的一部分，與下面的【具體實(shí)施方式】一起用于解釋本發(fā)明，但并不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的限制。在附圖中:
[0017]圖1示出了一種現(xiàn)有的半導(dǎo)體POP封裝結(jié)構(gòu)的示意圖；
[0018]圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的形成POP封裝結(jié)構(gòu)的流程圖；
[0019]圖3示出了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的一種半導(dǎo)體POP封裝結(jié)構(gòu)的示意圖；以及
[0020]圖4示出了根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施方式的一種半導(dǎo)體POP封裝結(jié)構(gòu)的示意圖。
[0021]附圖標(biāo)記說(shuō)明
[0022]I第一封裝體2第二封裝體
[0023]Pl芯片P2基板
[0024]P3塑封體P4第一導(dǎo)電端子
[0025]P5第二導(dǎo)電端子【具體實(shí)施方式】
[0026]以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)當(dāng)理解的是，此處所描述的【具體實(shí)施方式】?jī)H用于說(shuō)明和解釋本發(fā)明，并不用于限制本發(fā)明。
[0027]本發(fā)明提供了一種POP封裝結(jié)構(gòu)的封裝方法，所述POP封裝結(jié)構(gòu)包括第一封裝體和第二封裝體，所述封裝方法包括:將芯片安裝至第二基板的第一面上，并完成芯片鍵合；在所述第二基板的所述第一面的焊盤(pán)上設(shè)置第一導(dǎo)電端子；在所述第二基板的所述第一面上進(jìn)行塑封操作以形成塑封體，所述芯片和所述第一導(dǎo)電端子位于該塑封體中；對(duì)所述第二封裝體的所述塑封體進(jìn)行減薄操作，以使所述第一導(dǎo)電端子的一端裸露于所述第二封裝體的所述塑封體；以及組裝所述第一封裝體和所述第二封裝體。
[0028]圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的形成POP封裝結(jié)構(gòu)的流程圖。最終形成的半導(dǎo)體POP封裝結(jié)構(gòu)包括第一封裝體和第二封裝體，第一封裝體為上封裝體，第二封裝體為下封裝體。第一封裝體中的基板被稱(chēng)為第一基板，第二封裝體中的基板被稱(chēng)為第二基板。
[0029]步驟SI，完成第一封裝體的封裝?？梢砸员绢I(lǐng)域技術(shù)人員所了解的任意方法完成對(duì)第一封裝體的封裝。第一封裝體可被視為上封裝體，可包括第一基板、位于第一基板第一面上的芯片和塑封體以及位于第一基板第二面上的第二導(dǎo)電端子。優(yōu)選地，所形成的塑封體可覆蓋第一基板的第一面上的全部表面積，即整體塑封。本領(lǐng)域技術(shù)人員可知，導(dǎo)電端子被焊接在基板表面的焊盤(pán)(pad)上，焊盤(pán)表面通常為鎳金或鎳鈀金，或者為表面有機(jī)涂敷層0SP，因此導(dǎo)電端子可用焊料或?qū)щ娔z進(jìn)行初步粘接，然后通過(guò)回流焊或?qū)щ娔z固化來(lái)實(shí)現(xiàn)焊接，下文中對(duì)這些公知技術(shù)不再贅述。
[0030]步驟S2，將第二封裝體所封裝的芯片安裝在第二基板的第一面上，并完成芯片鍵合。可以以本領(lǐng)域技術(shù)人員所了解的任意方法完成芯片的貼片和鍵合。
[0031]步驟S3，在第二基板的第一面的焊盤(pán)上設(shè)置第一導(dǎo)電端子。首先，可以用本領(lǐng)域技術(shù)人員所了解的任意方法產(chǎn)生第一導(dǎo)電端子，例如，可預(yù)制成型產(chǎn)生第一導(dǎo)電端子(例如使用模具加工等)，也可以用超聲熱壓鍵合進(jìn)行金釘頭疊加或激光熔融焊球疊加等方法形成第一導(dǎo)電端子。設(shè)計(jì)人員可根據(jù)需要將第一導(dǎo)電端子設(shè)計(jì)成任意形狀，可以是傳統(tǒng)的柱狀或錐狀，也可以呈異型的形狀，如螺旋狀、彎折狀、變徑狀(如葫蘆狀)、多個(gè)凸點(diǎn)疊加狀等。然后，將所產(chǎn)生的第一導(dǎo)電端子的一端焊接在第二面板的第一面的焊盤(pán)上。哪一端被焊接在第二基板上，由該P(yáng)OP封裝結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)所決定。在此過(guò)程中，如果第一導(dǎo)電端子是用模具產(chǎn)生的，可以將模具與第二基板對(duì)準(zhǔn)(即將模具中所形成的第一導(dǎo)電端子的一端與基板上對(duì)應(yīng)的焊盤(pán)對(duì)準(zhǔn))后，先取下模具，再將該導(dǎo)電端子的該端焊接(例如，通過(guò)回流或采用導(dǎo)電膠)至該焊盤(pán)上；或者在對(duì)準(zhǔn)后先將該導(dǎo)電端子的該端焊接在焊盤(pán)上，然后再取下模具；還可以直接從模具中取出已成型的導(dǎo)電端子，然后將其一端焊接在對(duì)應(yīng)的焊盤(pán)上。具體采取哪種方式，與加工工藝、精度要求和導(dǎo)電端子的形狀有關(guān)。可以采取本領(lǐng)域技術(shù)人員所了解的任意技術(shù)手段焊接第一導(dǎo)電端子的一端和第二基板的第一面的焊盤(pán)。
[0032]步驟S4，在第二基板的第一面上進(jìn)行塑封操作以形成塑封體，第二基板的第一面上的芯片和第一導(dǎo)電端子位于第二塑封體內(nèi)。優(yōu)選地，所形成的第二塑封體可覆蓋第二基板的第一面的全部表面積，即整體塑封。可以采取本領(lǐng)域技術(shù)人員所了解的任意方法實(shí)現(xiàn)塑封操作。[0033]步驟S5，對(duì)第二封裝體的塑封體進(jìn)行減薄操作，以使第二封裝體的第一導(dǎo)電端子的一端裸露于該塑封體?？刹捎帽绢I(lǐng)域技術(shù)人員所了解的任意方法對(duì)塑封體進(jìn)行減薄操作。
[0034]步驟S6，組裝第一封裝體和第二封裝體?？蓪⒌谝环庋b體的第二導(dǎo)電端子與第二封裝體的第一導(dǎo)電端子通過(guò)電連接的方式連接在一起，以形成半導(dǎo)體POP封裝結(jié)構(gòu)。可以通過(guò)如回流或?qū)щ娔z等本領(lǐng)域技術(shù)人員所了解的任意方法將第一封裝體的第二導(dǎo)電端子和第二封裝體的第一導(dǎo)電端子的露出塑封體的一端焊接在一起。
[0035]根據(jù)本實(shí)施方式，在上述組裝完成后，可在第二封裝體的第二面上設(shè)置第二導(dǎo)電端子。
[0036]上述步驟不表示絕對(duì)的順序關(guān)系，上述操作可以以本領(lǐng)域技術(shù)人員可實(shí)現(xiàn)的任意順序執(zhí)行。同時(shí)，本領(lǐng)域技術(shù)人員可理解，步驟S3、S4、S5和S6應(yīng)該被順序執(zhí)行，步驟S2應(yīng)該在步驟S4前被執(zhí)行，步驟SI應(yīng)該在步驟S6前被執(zhí)行。
[0037]本發(fā)明還公開(kāi)了一種POP封裝結(jié)構(gòu)，所述POP封裝結(jié)構(gòu)可包括被連接在一起的兩個(gè)獨(dú)立的封裝體即第一封裝體和第二封裝體，其中，所述第一封裝體可包括第一基板、位于所述第一基板的第一面上的芯片和塑封體以及位于所述第一基板的第二面上的第二導(dǎo)電端子，所述第二封裝體可包括第二基板、位于所述第二基板的第一面上的芯片、第一導(dǎo)電端子和塑封體以及位于所述第二基板的第二面上的第二導(dǎo)電端子，所述第一封裝體的所述第二導(dǎo)電端子通過(guò)電連接的方式連接至所述第二封裝體的所述第一導(dǎo)電端子，其中所述第二封裝體的所述第一導(dǎo)電端子可包括異型導(dǎo)電端子。
[0038]圖3示出了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的一種半導(dǎo)體POP封裝結(jié)構(gòu)的示意圖。從中可看出，上、下兩個(gè)封裝體I和2都采取整體塑封的形式，有利于減少翹曲。圖3所示的實(shí)施方式中，兩個(gè)封裝體的第二導(dǎo)電端子P5是焊球，封裝體2的第一導(dǎo)電端子P4是焊料柱并且呈彎折狀。已知第二導(dǎo)電端子P5彼此間的間距必須保持一定間隔?，F(xiàn)有技術(shù)中，由于第一導(dǎo)電端子P4通常為直上直下的柱狀體或錐狀體，因此第二導(dǎo)電端子P5的間距限制同時(shí)也限制了基板Pl第一面上的焊盤(pán)間的間距，不利于充分利用封裝面積。而如圖3所示，包括彎折狀導(dǎo)電端子的第一導(dǎo)電端子P4可允許封裝體2的基板Pl的第一面上的焊盤(pán)以小于封裝體I的導(dǎo)電端子P5的間距排列，這些焊盤(pán)通過(guò)不同形狀的第一導(dǎo)電端子P4與封裝體I的第二面上的具有較大間距的導(dǎo)電端子P5相連，從而可以充分利用封裝面積，有利于使封裝芯片支持更多管腳。
[0039]圖4示出了根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施方式的一種半導(dǎo)體POP封裝結(jié)構(gòu)的示意圖。從圖中可看出，封裝體I和2都采取整體塑封的形式。封裝體2的第一導(dǎo)電端子P4呈螺旋狀，該導(dǎo)電端子的兩端與封裝體2的基板Pl的第一面上的焊盤(pán)和封裝體I的第二導(dǎo)電端子P5的接觸面積均較大，因此可認(rèn)為具有較好的機(jī)械性能和可靠性。
[0040]本文的第一基板和第二基板只用于區(qū)分該兩個(gè)基板分別被用于不同的封裝體，不表基板本身具有不同的性質(zhì)。
[0041]以上結(jié)合附圖詳細(xì)描述了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，但是，本發(fā)明并不限于上述實(shí)施方式中的具體細(xì)節(jié)，在本發(fā)明的技術(shù)構(gòu)思范圍內(nèi)，可以對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行多種簡(jiǎn)單變型，這些簡(jiǎn)單變型均屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
[0042]另外需要說(shuō)明的是，在上述【具體實(shí)施方式】中所描述的各個(gè)具體技術(shù)特征，在不矛盾的情況下，可以通過(guò)任何合適的方式進(jìn)行組合。
[0043]此外，本發(fā)明的各種不同的實(shí)施方式之間也可以進(jìn)行任意組合，只要其不違背本發(fā)明的思想，其同樣應(yīng)當(dāng)視為本發(fā)明所公開(kāi)的內(nèi)容。
【權(quán)利要求】
1.一種POP封裝結(jié)構(gòu)的封裝方法，所述POP封裝結(jié)構(gòu)包括第一封裝體和第二封裝體，所述封裝方法包括: 將芯片安裝至第二基板的第一面上，并完成芯片鍵合； 在所述第二基板的所述第一面的焊盤(pán)上設(shè)置第一導(dǎo)電端子； 在所述第二基板的所述第一面上進(jìn)行塑封操作以形成塑封體，所述芯片和所述第一導(dǎo)電端子位于該塑封體中； 對(duì)所述第二封裝體的所述塑封體進(jìn)行減薄操作，以使所述第一導(dǎo)電端子的一端裸露于所述第二封裝體的所述塑封體；以及 組裝所述第一封裝體和所述第二封裝體。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的POP封裝結(jié)構(gòu)的封裝方法，其中，所述第二封裝體的所述第一導(dǎo)電端子中包括異型的導(dǎo)電端子。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的POP封裝結(jié)構(gòu)的封裝方法，其中，所述異型的導(dǎo)電端子呈螺旋狀、彎折狀、葫蘆狀或多個(gè)凸點(diǎn)疊加狀。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的POP封裝結(jié)構(gòu)的封裝方法，其中，所述第一封裝體包括第一基板、位于所述第一基板的第一面上的芯片和塑封體以及位于所述第一基板的第二面上的第二導(dǎo)電端子。
5.根據(jù)權(quán)里要求4所述的POP封裝結(jié)構(gòu)的封裝方法，其中，所述第一封裝體的所述第一基板的所述第一面全部被所述第一封裝體的所述塑封體所覆蓋，和/或所述第二封裝體的所述第二基板的所述第一面全部被所述第二封裝體的所述塑封體所覆蓋。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的POP封裝結(jié)構(gòu)的封裝方法，其中，組裝所述第一封裝體和所述第二封裝體包括將所述第一封裝體的所述第二導(dǎo)電端子以電連接的方式連接至所述第二封裝體的所述第一導(dǎo)電端子。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的POP封裝結(jié)構(gòu)的封裝方法，其中，所述焊接包括回流焊接和用導(dǎo)電膠焊接。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的POP封裝結(jié)構(gòu)的封裝方法，還包括在所述第二基板的第二面上設(shè)置第二導(dǎo)電端子。
9.一種POP封裝結(jié)構(gòu)，所述POP封裝結(jié)構(gòu)包括被連接在一起的第一封裝體和第二封裝體，其中，所述第一封裝體包括第一基板、位于所述第一基板的第一面上的芯片和塑封體以及位于所述第一基板的第二面上的第二導(dǎo)電端子；所述第二封裝體包括第二基板、位于所述第二基板的第一面上的芯片、第一導(dǎo)電端子和塑封體以及位于所述第二基板的第二面上的第二導(dǎo)電端子，所述第一封裝體的所述第二導(dǎo)電端子通過(guò)電連接的方式連接至所述第二封裝體的所述第一導(dǎo)電端子，其中所述第二封裝體的所述第一導(dǎo)電端子包括異型導(dǎo)電端子，所述異型導(dǎo)電端子呈螺旋狀、彎折狀、葫蘆狀或多個(gè)凸點(diǎn)疊加狀。
【文檔編號(hào)】H01L23/538GK103794595SQ201410034040
【公開(kāi)日】2014年5月14日 申請(qǐng)日期:2014年1月24日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月24日
【發(fā)明者】陳瑜, 蔡堅(jiān), 王謙 申請(qǐng)人:清華大學(xué)