3D連接的扇出型封裝結構及其工藝方法技術

本發明專利技術涉及一種3D連接的扇出型封裝結構及其工藝方法，所述結構包括線路層（1），所述線路層（1）背面設置有芯片（3），所述芯片（3）正面設置有重布線線路層（2），所述芯片（3）與重布線線路層（2）之間通過金屬球柱（4）和第一焊線（5）相連接，所述線路層（1）、重布線線路層（2）以及芯片（3）外圍均包封有第一塑封料（6），所述線路層（1）正面設置有電子元件（9）或封裝元件（10），所述電子元件（9）或封裝元件（10）外圍包封有第二塑封料（11）。本發明專利技術一種3D連接的扇出型封裝結構及其工藝方法，它采用傳統的兩端打線方法在芯片與金屬線路層上或鄰近封裝元件的金屬線路層上焊線，以此提高高度和穩定性，并提高打線效率。

Fan out type package structure of 3D connection and process method thereof

The invention relates to a fan out type package structure of 3D connection and the process, the structure includes a circuit layer (1), the wiring layer (1) is arranged on the chip (3), the chip (3) is provided with a heavy wiring circuit layer (2), the chip (3) with the heavy cloth line layer (2) between the metal ball column (4) and the first welding line (5) connected to the wiring layer (1), (2) and wiring circuit layer chip (3) peripheral are encapsulated with the first plastic material (6), the wiring layer (1) are arranged on the front face of the electronic components (9) or (10) package, the electronic component (9) or package element (10) peripheral entrapment of second plastic material (11). Fan type package structure of the invention is a 3D connection and its process, it uses the traditional method in both ends of wire metal circuit chip and the metal circuit layer or adjacent package layer on the welding line, in order to improve the height and stability, and improve the efficiency of wire.

【技術實現步驟摘要】
3D連接的扇出型封裝結構及其工藝方法
本專利技術涉及一種3D連接的扇出型封裝結構及其工藝方法，屬于半導體封裝

技術介紹
現有半導體堆疊封裝技術中，原先常用錫球作為疊層的連接載體。將錫球以植球方式固定在基板上，在模封包覆錫球之后，再以鐳射鉆孔的制程使錫球局部露出，然后在錫球上方繼續進行下一封裝制程，被包覆錫球的球徑與間距限制了縱向接合元件的數量與排列密度。為了克服錫球的不足，又發展出了通過金屬柱互聯的方式，將金屬柱設置于基板的周圍，圍繞基板上的芯片，來作為與其他基板互聯的輸入/輸出連接墊。然而，隨著封裝產品尺寸進一步縮小，以及金屬柱的制程的限制，難以進一步提高基板上金屬柱的數量，因此也不能提高互聯的I/O數量。
技術實現思路
本專利技術所要解決的技術問題是針對上述現有技術提供一種3D連接的扇出型封裝結構及其工藝方法，它采用傳統的兩端打線方法在芯片與金屬線路層上或鄰近封裝元件的金屬線路層上焊線，能利用打線同時在芯片上打球柱和拉線，以此提高高度和穩定性（特別是在EMC的熱壓中），并提高打線的效率。本專利技術解決上述問題所采用的技術方案為：一種3D連接的扇出型封裝結構，它包括線路層，所述線路層背面設置有芯片，所述芯片正面設置有金屬球柱和第一焊線，所述芯片正面設置有重布線線路層，所述芯片與重布線線路層之間通過金屬球柱和第一焊線相連接，所述線路層與重布線線路之間通過第二焊線相連接，所述線路層、重布線線路層以及芯片外圍均包封有第一塑封料，所述線路層正面設置有電子元件或封裝元件，所述電子元件或封裝元件外圍包封有第二塑封料，所述重布線線路層背面設置有焊球，所述焊球與焊球之間設置第三絕緣材料。線路層由多層金屬線路層和絕緣材料構成。重布線線路層由多層金屬線路層和絕緣材料構成。一種3D連接的扇出型封裝結構的工藝方法，所述方法包括如下步驟：步驟一、取一片載板，步驟二、載板正面通過多次電鍍以及絕緣披覆形成線路層；步驟三、在線路層上貼裝芯片；步驟四、采用兩端打線方法在芯片正面部分焊墊打金屬球柱、在芯片與金屬線路層之間焊線以及鄰近封裝元件的金屬線路層之間焊線；步驟五、將線路層、芯片以及焊線用塑封料進行包封；步驟六、研磨減薄，斷開鄰近封裝元件之間的焊線連接，斷開芯片與金屬線路層之間部分的焊線連接，并暴露出芯片上方部分或者全部金屬球柱；步驟七、塑封料表面通過電鍍以及填充絕緣材料形成重布線線路層，將芯片表面的金屬球柱以及斷開的焊線部分重布線電性延伸出去；步驟八、在重布線線路層表面披覆絕緣層，在絕緣層上需要跟外部電性連接處開窗植入錫球；步驟九、正面貼焊球保護膜，背面去除載板；步驟十、在去除載板的背面繼續植入電子元件或封裝元件；步驟十一、植入元件后在背面進行選擇性包封；步驟十二、最后去除焊球保護膜后切割成單顆產品。與現有技術相比，本專利技術的優點在于：1、采用傳統的兩端打線方法直接在芯片與金屬線路層上或鄰近封裝元件的金屬線路層上焊線，對相應的設備都不需要進行改造，可直接使用傳統工藝制程，不增加生產成本；2、能選擇性地在芯片上打金屬球柱或焊線，提高焊線的效率，而且中間芯片既可以跟下方封裝體進行電性連接，又可以通過金屬球柱與上部分的封裝體進行電性互聯；3、通過焊線進行3D結構的電性互聯，相較焊球和金屬柱來說，直徑小，間距細，可以增加電性互聯的復雜度，從而提高產品功能、縮小整個封裝體的體積。附圖說明圖1為本專利技術一種3D連接的扇出型封裝結構的示意圖。圖2~圖16為本專利技術一種3D連接的扇出型封裝結構工藝方法的各工序流程圖。其中：線路層1第一線路層1-1第一金屬柱1-2第二線路層1-3第一絕緣材料1-4重布線線路層2第三線路層2-1第二金屬柱2-2第四線路層2-3第二絕緣材料2-4芯片3金屬球柱4第一焊線5第一塑封料6第二焊線7焊球8電子元件9封裝元件10第二塑封料11第三絕緣材料12。具體實施方式以下結合附圖實施例對本專利技術作進一步詳細描述。參見圖1，本實施例中的一種3D連接的扇出型封裝結構，它包括線路層1，所述線路層1包括第一線路層1-1、第二線路層1-3，所述第一線路層1-1和第二線路層1-3之間通過第一金屬柱1-2電性連接，所述第一線路層1-1和第一金屬柱1-2周圍有第一絕緣材料1-4，所述線路層1背面設置有芯片3，所述芯片3正面設置有金屬球柱4和第一焊線5，所述芯片3正面設置有重布線線路層2，所述芯片3與重布線線路層2之間通過金屬球柱4和第一焊線5相連接，所述,線路層1與重布線線路2之間通過第二焊線7相連接，所述線路層1、重布線線路層2以及芯片3外圍均包封有第一塑封料6，所述線路層1正面設置有電子元件9或封裝元件10，所述電子元件9或封裝元件10外圍包封有第二塑封料11，所述重布線線路層2包括第三線路層2-1、第四線路層2-3，所述第三線路層2-1和第四線路層2-3之間通過第二金屬柱2-2電性連接，所述第三線路層2-1和第二金屬柱2-2周圍有第二絕緣材料2-4，所述重布線線路層2背面設置有焊球8，所述焊球8與焊球8之間設置第三絕緣材料12。其工藝方法包括如下步驟：步驟一、參見圖2，取一片載板；可以是金屬板，晶圓，玻璃等；可在載板上直接沉積電鍍導電底層；在載板和電鍍底層之間可有選擇性的分離或保護層。步驟二、參見圖3，載板正面通過電鍍成型工藝形成第一線路層，在第一線路層正面形成第一金屬柱，對第一線路層與第一金屬柱進行第一絕緣材料披覆；并對其作需要的露線工藝處理，如打磨，或光刻，或激光開孔；步驟三、參見圖4，在第一金屬柱與第一絕緣材料表面通過導電底層沉積，線路成型，電鍍成型工藝，和導電底層刻蝕，形成第二線路層和相應的打線表面定位金屬層，如Ni/Au或Ni/Pt/Au；在另一種方法中，第二線路層可以是通過Ti/Al物理濺射沉積（PVD）和隨后的光刻成型與化學刻蝕來形成；步驟四、參見圖5，在第二線路層上貼裝芯片，芯片底部有貼片膜或膠；步驟五、參見圖6，采用傳統的兩端打線方法在芯片正面部分焊墊打金屬球柱、在芯片與第二線路層之間焊線以及鄰近封裝元件的第二線路層之間焊線；步驟六、參見圖7，將線路層、芯片以及焊線用塑封料進行包封，可使用塑封料，如ABF絕緣膜或顆粒塑封料，通過真空熱壓縮成型制程形成絕緣層，然后將其固化；步驟七、參見圖8，對塑封料表面進行研磨減薄，斷開鄰近封裝元件之間的焊線連接，斷開芯片與第二線路層之間部分的焊線連接，并暴露出芯片上方部分或者全部金屬球柱；步驟八、參見圖9，在塑封料表面通過電鍍形成第三線路層，將芯片表面的金屬球柱以及斷開的焊線部分重布線電性延伸出去，在第三線路層正面形成第二金屬柱，并對第三線路層與第二金屬柱進行第二絕緣材料披覆；并對其作需要的露線工藝處理，如打磨，或光刻，或激光開孔；步驟九、參見圖10，在第二金屬柱與第二絕緣材料表面通過導電底層沉積，線路成型，電鍍成型工藝，和導電底層刻蝕，形成第四線路層；步驟十、參見圖11，在第四線路層外披覆第三絕緣材料，并對第三絕緣材料表面進行開窗暴露出后續需要植球的區域；步驟十一、參見圖12，在表面暴露開窗的部分進行植球；步驟十二、參見圖13，在焊球正面貼焊球保護膜，背面去除載板板或載板和分離層；步驟十三、參見圖14，去除載板的背面可以繼續植入芯片、有源器件、無源器件等電子元件，也可以連接已完本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種3D連接的扇出型封裝結構，其特征在于：它包括線路層（1），所述線路層（1）背面設置有芯片（3），所述芯片（3）正面設置有金屬球柱（4）和第一焊線（5），所述芯片（3）正面設置有重布線線路層（2），所述芯片（3）與重布線線路層（2）之間通過金屬球柱（4）和第一焊線（5）相連接，所述線路層（1）與重布線線路（2）之間通過第二焊線（7）相連接，所述線路層（1）、重布線線路層（2）以及芯片（3）外圍均包封有第一塑封料（6），所述線路層（1）正面設置有電子元件（9）或封裝元件（10），所述電子元件（9）或封裝元件（10）外圍包封有第二塑封料（11），所述重布線線路層（2）背面設置有焊球（8），所述焊球（8）與焊球（8）之間設置第三絕緣材料（12）。

【技術特征摘要】
1.一種3D連接的扇出型封裝結構，其特征在于：它包括線路層（1），所述線路層（1）背面設置有芯片（3），所述芯片（3）正面設置有金屬球柱（4）和第一焊線（5），所述芯片（3）正面設置有重布線線路層（2），所述芯片（3）與重布線線路層（2）之間通過金屬球柱（4）和第一焊線（5）相連接，所述線路層（1）與重布線線路（2）之間通過第二焊線（7）相連接，所述線路層（1）、重布線線路層（2）以及芯片（3）外圍均包封有第一塑封料（6），所述線路層（1）正面設置有電子元件（9）或封裝元件（10），所述電子元件（9）或封裝元件（10）外圍包封有第二塑封料（11），所述重布線線路層（2）背面設置有焊球（8），所述焊球（8）與焊球（8）之間設置第三絕緣材料（12）。2.根據權利要求1所述的一種3D連接的扇出型封裝結構，其特征在于：線路層（1）由多層金屬線路層和絕緣材料構成。3.根據權利要求1所述的一種3D連接的扇出型封裝結構，其特征在于：重布線線路層（2）由多層金屬線路層...

【專利技術屬性】
技術研發人員：林耀劍，陳靈芝，
申請(專利權)人：江蘇長電科技股份有限公司，
類型：發明
國別省市：江蘇,32