[发明专利]一种扇出PoP封装结构及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及微电子封装技术以及三维集成技术领域，特别涉及一种三维PoP封装技术及其制造方法。

背景技术

随着电子封装产品向高密度、多功能、低功耗、小型化方向的不断发展，采用三维集成技术的系统级封装(System in Package，SiP)取得了突飞猛进的发展。硅通孔(Through SiliconVia，TSV)技术方案，由于具有堆叠密度最高，外形尺寸最小，极大提升芯片速度和降低功耗等特点，是实现三维集成技术的最优方案。然而，目前TSV技术面临的制造难度、工艺成本以及成品良率、可靠性等问题也及其突出。现有成熟的三维集成技术主要为堆叠封装(Package on Package，PoP)，然而其底部的第一封装体(下封装体)的基板采用有核(Core)的印刷电路基板。由于有核印刷电路基板的厚度不仅较大，而且成本较高，导致整个PoP封装的高度和成本难以得到有效降低，难以满足高密度和低成本的要求。

因此，仍然需要新的封装结构和制造技术，以解决现有技术所存在的问题。

发明内容

本发明针对三维PoP封装技术提出一种封装结构和制造方法，以解决现有PoP封装技术所存在的封装密度和成本问题。

为了实现上述目的，本发明采用下述技术方案：

一种扇出PoP封装结构，所述结构是由下封装体和上封装体组成；所述下封装体包括了第一金属凸点结构、第一IC芯片、键合焊盘、第一塑封料、再布线金属走线层、第一金属层、介电材料层、第二金属层和第一焊球；所述第一IC芯片带有键合焊盘，第一金属凸点结构上有第二金属层，第一塑封料包围了第一IC芯片和第一金属凸点结构，第一IC芯片的和第一金属凸点结构的同一个方向的表面裸露；第一IC芯片的键合焊盘与再布线金属走线层连接，再布线金属走线层上制作有第一金属层，第一金属层上植有第一焊球，在第一IC芯片、第一金属凸点结构和第一塑封料的同一方向的表面涂覆有介电材料层，介电材料层包围再布线金属走线层。

所述上封装体为第一上封装体，其是由第二基板、第一粘片胶、第二IC芯片、第一金属导线、第二塑封料和第二焊球组成，所述第二基板通过第一粘片胶与第二IC芯片连接，第二基板下部还植有第二焊球，第一金属导线连接了第二基板和第二IC芯片，第二塑封料包围了第一粘片胶、第二IC芯片和第一金属导线，第二焊球与下封装体的第二金属层连接。

所述上封装体为第二上封装体，其是由第一上封装体和导热结构层构成，第一上封装体的第二基板下部连接有导热结构层，导热结构层包括第一连接层、金属结构层和第二连接层，三者依次连接，第二基板下部与第一连接层连接，第二连接层与下封装体的第一IC芯片连接，第一上封装体的第二焊球与下封装体的第二金属层连接。

所述上封装体为第三上封装体，其是由第二粘片胶、第三IC芯片、第二金属导线和第三塑封料构成，所述第三IC芯片通过第二粘片胶与下封装体的第一IC芯片连接，第二金属导线连接第三IC芯片和下封装体的第二金属层，第三塑封料包围了第二金属层、第二粘片胶、第三IC芯片和第二金属导线。

第一金属凸点结构和再布线金属走线层是铜、铜合金、铁、铁合金、镍、镍合金、钨金属材料其中的一种组成。

介电材料层是热固性塑封材料、塞孔树脂、油墨和阻焊绿油绝缘材料中的一种。

第一IC芯片、第一金属凸点结构和第一塑封料裸露的表面在同一平面上。

一种扇出PoP封装结构的制造方法，按照以下具体步骤进行：

步骤1：在第一基板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；

步骤2：将第一IC芯片通过粘贴材料配置于第一基板上，第一IC芯片上有键合焊盘；

步骤3：采用注塑方法将第一IC芯片和第一金属凸点结构包覆密封在第一塑封料内，并裸露出第一IC芯片的背面和第一金属凸点结构的上表面，第一IC芯片的背面、第一金属凸点结构的上表面和第一塑封料的上表面在同一平面上；

步骤4：在第一IC芯片的背面、第一金属凸点结构的上表面和第一塑封料的上表面涂覆介电材料层，通过曝光、显影方法在介电材料层上形成图形，采用电镀或者化学镀方法制作再布线金属走线层，在再布线金属走线层上制作第一金属层，采用介电材料层涂覆包裹再布线金属走线层，第一IC芯片的键合焊盘与再布线金属走线层互联；

步骤5：采用磨削或者蚀刻方法对第一基板的下表面进行减薄，裸露出第一金属凸点结构，去除粘贴材料，并在第一金属凸点结构的下表面上制作第二金属层；

步骤6：在第一金属层上进行植球和回流工艺得到第一焊球阵列，形成下封装体；