[发明专利]3D连接的扇出型封装结构及其工艺方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种3D连接的扇出型封装结构及其工艺方法，属于半导体封装技术领域。

背景技术

现有半导体堆叠封装技术中，原先常用锡球作为叠层的连接载体。将锡球以植球方式固定在基板上，在模封包覆锡球之后，再以镭射钻孔的制程使锡球局部露出，然后在锡球上方继续进行下一封装制程，被包覆锡球的球径与间距限制了纵向接合元件的数量与排列密度。为了克服锡球的不足，又发展出了通过金属柱互联的方式，将金属柱设置于基板的周围，围绕基板上的芯片，来作为与其他基板互联的输入/输出连接垫。然而，随着封装产品尺寸进一步缩小，以及金属柱的制程的限制，难以进一步提高基板上金属柱的数量，因此也不能提高互联的I/O数量。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术提供一种3D连接的扇出型封装结构及其工艺方法，它采用传统的两端打线方法在芯片与金属线路层上或邻近封装元件的金属线路层上焊线，能利用打线同时在芯片上打球柱和拉线，以此提高高度和稳定性（特别是在EMC的热压中），并提高打线的效率。

本发明解决上述问题所采用的技术方案为：一种3D连接的扇出型封装结构，它包括线路层，所述线路层背面设置有芯片，所述芯片正面设置有金属球柱和第一焊线，所述芯片正面设置有重布线线路层，所述芯片与重布线线路层之间通过金属球柱和第一焊线相连接，所述线路层与重布线线路之间通过第二焊线相连接，所述线路层、重布线线路层以及芯片外围均包封有第一塑封料，所述线路层正面设置有电子元件或封装元件，所述电子元件或封装元件外围包封有第二塑封料，所述重布线线路层背面设置有焊球，所述焊球与焊球之间设置第三绝缘材料。

线路层由多层金属线路层和绝缘材料构成。

重布线线路层由多层金属线路层和绝缘材料构成。

一种3D连接的扇出型封装结构的工艺方法，所述方法包括如下步骤：

步骤一、取一片载板，

步骤二、载板正面通过多次电镀以及绝缘披覆形成线路层；

步骤三、在线路层上贴装芯片；

步骤四、采用两端打线方法在芯片正面部分焊垫打金属球柱、在芯片与金属线路层之间焊线以及邻近封装元件的金属线路层之间焊线；

步骤五、将线路层、芯片以及焊线用塑封料进行包封；

步骤六、研磨减薄，断开邻近封装元件之间的焊线连接，断开芯片与金属线路层之间部分的焊线连接，并暴露出芯片上方部分或者全部金属球柱；

步骤七、塑封料表面通过电镀以及填充绝缘材料形成重布线线路层，将芯片表面的金属球柱以及断开的焊线部分重布线电性延伸出去；

步骤八、在重布线线路层表面披覆绝缘层，在绝缘层上需要跟外部电性连接处开窗植入锡球；

步骤九、正面贴焊球保护膜，背面去除载板；

步骤十、在去除载板的背面继续植入电子元件或封装元件；

步骤十一、植入元件后在背面进行选择性包封；

步骤十二、最后去除焊球保护膜后切割成单颗产品。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

1、采用传统的两端打线方法直接在芯片与金属线路层上或邻近封装元件的金属线路层上焊线，对相应的设备都不需要进行改造，可直接使用传统工艺制程，不增加生产成本；

2、能选择性地在芯片上打金属球柱或焊线，提高焊线的效率，而且中间芯片既可以跟下方封装体进行电性连接，又可以通过金属球柱与上部分的封装体进行电性互联；

3、通过焊线进行3D结构的电性互联，相较焊球和金属柱来说，直径小，间距细，可以增加电性互联的复杂度，从而提高产品功能、缩小整个封装体的体积。

附图说明

图1为本发明一种3D连接的扇出型封装结构的示意图。

图2~图16为本发明一种3D连接的扇出型封装结构工艺方法的各工序流程图。

其中：

线路层1

第一线路层1-1

第一金属柱1-2

第二线路层1-3

第一绝缘材料1-4

重布线线路层2

第三线路层2-1

第二金属柱2-2

第四线路层2-3

第二绝缘材料2-4

芯片3

金属球柱4

第一焊线5

第一塑封料6

第二焊线7

焊球8

电子元件9

封装元件10

第二塑封料11

第三绝缘材料12。