本發(fā)明涉及微電子封裝技術以及三維集成技術領域，特別涉及一種三維pop封裝技術及其制造方法。

背景技術：

隨著電子封裝產(chǎn)品向高密度、多功能、低功耗、小型化方向的不斷發(fā)展，采用三維集成技術的系統(tǒng)級封裝（systeminpackage，sip）取得了突飛猛進的發(fā)展?，F(xiàn)有成熟的三維集成技術主要為堆疊封裝（packageonpackage，pop）。在pop封裝中，上封裝通過焊球作為互聯(lián)結構實現(xiàn)與下封裝，以及外部環(huán)境的三維導通。由于上、下封裝結構的差異，導致制造工藝過程中封裝翹曲難以得到有效控制，嚴重影響焊球互聯(lián)結構的可靠性。另外，由于焊球互聯(lián)結構的存在，pop封裝的高度無法進一步的降低，難以滿足小型化的要求。

因此，仍然需要新的封裝結構和制造技術，以解決現(xiàn)有技術所存在的問題。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明針對三維pop封裝技術提出一種封裝結構和制造方法，以解決現(xiàn)有pop封裝技術所存在的封裝密度和成本問題。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用下述技術方案。

本發(fā)明提出一種三維pop堆疊封裝結構，包括pop封裝的第一封裝體（下封裝體）和第二封裝體（上封裝體）。三維pop堆疊封裝通過上、下封裝堆疊形成，其中下封裝為塑封型bga、csp封裝等表面貼裝型封裝，上封裝為至少具有一個插針的pga封裝等插裝型封裝。上封裝的插針完全插入下封裝的塑封材料中，并與下封裝基板上表面的焊料凸點形成互聯(lián)。

利用該結構，上封裝的插針完全插入下封裝的塑封材料中，并與下封裝基板上的焊料凸點形成互聯(lián)，從而實現(xiàn)上封裝與下封裝體之間，以及與外部環(huán)境的互聯(lián)。由于上、下封裝之間無需傳統(tǒng)形式的焊球互聯(lián)結構，而是直接通過插針實現(xiàn)互聯(lián)，不僅提高了封裝的熱-機械可靠性，而且還降低了封裝的整體高度。

根據(jù)本發(fā)明的實施例，焊料凸點為sn、snag、sncu、snagcu、snin、snbi等釬焊料或焊膏。

根據(jù)本發(fā)明的實施例，上封裝的插針的高度小于塑封材料的高度。

根據(jù)本發(fā)明的實施例，塑封材料為環(huán)氧樹脂塑封料、下填料等絕緣材料。

本發(fā)明公開了一種三維pop堆疊封裝結構的制造方法，所述方法包括以下步驟：

步驟1：在基板上表面通過貼片或者倒裝上芯貼裝芯片。

步驟2：在基板上表面制作形成焊料凸點。

步驟3：準備至少具有一個插針的pga封裝等插裝型封裝，作為pop堆疊封裝的上封裝。

步驟4：上封裝的插針與所述焊料凸點進行回流焊接形成互聯(lián)。

步驟5：采用塑封材料進行包覆密封。

步驟6：在基板下表面制作焊球，回流后形成三維pop堆疊封裝。

根據(jù)本發(fā)明的實施例，焊料凸點通過植球工藝制作，或者采用電鍍、釬料膏印刷或者液態(tài)金屬填充等方法并經(jīng)過回流工藝制作。

附圖說明

圖1是在基板上表面通過引線鍵合方式貼裝芯片的示意圖。

圖2是在基板上表面制作形成焊料凸點的示意圖。

圖3是準備三維pop堆疊封裝的上封裝的示意圖。

圖4是上封裝的插針與焊料凸點進行回流焊接形成互聯(lián)的示意圖。

圖5是采用塑封材料進行包覆密封的示意圖。

圖6是三維pop堆疊封裝的一實施例的示意圖。

具體實施方式

為使本發(fā)明的目的、技術方案和優(yōu)點更加清楚，下面結合附圖對本發(fā)明的具體實施方式作進一步詳細描述。

圖6為根據(jù)本發(fā)明的一實施例繪制的三維pop堆疊封裝的示意圖。三維pop堆疊封裝通過上、下封裝堆疊形成。在本發(fā)明中，上、下封裝中芯片的數(shù)量不限，芯片的配置方式不限，可以為引線鍵合方式，也可以為倒裝上芯方式，或者為兩者的混合模式。本實施例中，上、下封裝均采用引線鍵合方式。三維pop堆疊封裝的下封裝包含基板1、芯片2、粘貼材料3、金屬導線4、焊料凸點5、塑封料6和焊球7。三維pop堆疊封裝的上封裝包含基板21、芯片23、粘貼材料22、金屬導線24、塑封料25和插針26。上封裝的插針26完全插入下封裝的塑封材料6中，并與下封裝基板1上表面的焊料凸點5形成互聯(lián)，從而實現(xiàn)上封裝與下封裝體之間，以及與外部環(huán)境的互聯(lián)。

下面將以圖6所述實施例的三維pop堆疊封裝結構為例，以圖1至圖6來詳細說明三維pop堆疊封裝結構的制造流程。

步驟1：在基板上表面通過引線鍵合或者倒裝上芯方式貼裝芯片，如圖1所示。

請參照圖1，在基板1上表面通過引線鍵合方式貼裝芯片2。在本發(fā)明中，芯片的數(shù)量不限，芯片的配置方式不限，可以為引線鍵合方式，也可以為倒裝上芯方式，或者為兩者的混合模式。本實施例中，芯片采用引線鍵合方式進行配置。芯片2通過粘貼材料3配置于基板1上，并通過金屬導線4實現(xiàn)芯片2與基板1的電氣互聯(lián)。

步驟2：在基板上表面制作形成焊料凸點，如圖2所示。

請參照圖2，在基板1上表面制作形成焊料凸點5。在本發(fā)明中，焊料凸點通過植球工藝制作，或者采用電鍍、釬料膏印刷或者液態(tài)金屬填充等方法并經(jīng)過回流工藝制作。

步驟3：準備至少具有一個插針的pga封裝等插裝型封裝，作為三維pop堆疊封裝的上封裝，如圖3所示。

請參照圖3，準備至少具有一個插針的pga封裝等插裝型封裝，作為三維pop堆疊封裝的上封裝。在本發(fā)明中，上封裝中芯片的數(shù)量不限，芯片的配置方式不限，可以為引線鍵合方式，也可以為倒裝上芯方式，或者為兩者的混合模式。本實施例中，下封裝采用引線鍵合方式。三維pop堆疊封裝的上封裝包含基板21、芯片23、粘貼材料22、金屬導線24、塑封料25和插針26。

步驟4：上封裝的插針與焊料凸點進行回流焊接形成互聯(lián)，如圖4所示。

請參照圖4，上封裝的插針26與焊料凸點5進行回流焊形成互聯(lián)。插針26和與焊料凸點5的互聯(lián)實現(xiàn)上封裝與下封裝體之間，以及與外部環(huán)境的互聯(lián)。

步驟5：采用塑封材料進行包覆密封，如圖5所示。

請參照圖5，采用塑封材料6進行包覆密封。通過塑封材料6包覆密封芯片2和焊料凸點5，塑封后進行烘烤后固化工藝。在本發(fā)明中，塑封材料6可以為環(huán)氧樹脂塑封料或下填料等絕緣材料。

步驟6：在基板下表面制作焊球，回流后形成三維pop堆疊封裝，如圖6所示。

請參照圖6，在基板1下表面制作焊球7，回流后形成三維pop堆疊封裝。通過植球和回流工藝制作形成焊球7的陣列，形成三維pop堆疊封裝。

對本發(fā)明的實施例的描述是出于有效說明和描述本發(fā)明的目的，并非用以限定本發(fā)明，任何所屬本領域的技術人員應當理解：凡在本發(fā)明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內。

技術特征：

技術總結
本發(fā)明公開了一種三維PoP堆疊封裝結構及其制造方法。該三維PoP堆疊封裝通過上、下封裝堆疊形成，其中下封裝為塑封型BGA、CSP封裝等表面貼裝型封裝，上封裝為至少具有一個插針的PGA封裝等插裝型封裝。上封裝的插針完全插入下封裝的塑封材料中，并與下封裝基板上的焊料凸點形成互聯(lián)。制造該封裝結構的主要方法：在基板上表面通過引線鍵合或者倒裝上芯方式貼裝芯片，在基板上表面制作形成焊料凸點，上封裝的插針與所述焊料凸點進行回流焊接形成互聯(lián)，采用塑封材料進行包覆密封，在基板下表面制作焊球，回流后形成三維PoP堆疊封裝。

技術研發(fā)人員：夏國峰;尤顯平;葛衛(wèi)國
受保護的技術使用者：重慶三峽學院;夏國峰
技術研發(fā)日：2016.01.23
技術公布日：2017.08.01