一種側向互連的堆疊封裝結構的製備方法

2023-05-29 08:17:26 1

一種側向互連的堆疊封裝結構的製備方法
【專利摘要】本發明涉及半導體封裝【技術領域】，公開了一種側向互連的堆疊封裝結構的製備方法，該結構包括上層封裝體與下層封裝體，該方法包括：製作底部具有多個層問焊球的上層封裝體；製作具有再分布層和側向互連結構的下層封裝體，其中，再分布層形成於該下層封裝體的下層塑封的頂部，側向互連結構形成於該下層封裝體的下層塑封的四周；將上層封裝體與下層封裝體對準焊接，使多個層問焊球、再分布層與側向互連結構構成互連通道，進而形成側向互連的堆疊封裝結構。本發明利用側向互連和塑封頂部的再分布層，提高了上封裝體與下封裝體之間互連通道的數量。本發明還將側向互連結構與穿透模塑過孔技術結合，進一步提高了上封裝體與下封裝體之間互連通道的數量。
【專利說明】一種側向互連的堆疊封裝結構的製備方法

【技術領域】
[0001]本發明涉及半導體封裝【技術領域】，尤其是一種側向互連的堆疊封裝結構的製備方法。

【背景技術】
[0002]堆疊(Package on Package，PoP)封裝是一種典型的3D封裝技術，主要應用於處理器與內存系統集成，其典型產品為蘋果的A7處理器。隨著內存帶寬需求不斷提高，制約PoP封裝應用的主要瓶頸為傳統PoP結構上下層間互連焊球個數有限，即內存有效通道數有限。
[0003]以安靠(Amkor)，三星(Samsung)為代表的公司推出的可量產的PoP封裝形式主要為兩種:如圖1所示的倒裝晶片尺寸封裝-堆疊封裝(fcCSP-PoP)和如圖2所示的穿透模塑過孔-倒裝堆疊封裝(TMV-fcPoP)。其中，上下層封裝中晶片可以採用引線鍵合(WireBond, WB)、倒裝焊接(Flip Chip，FC)或兩者組合形式，可堆疊也可平鋪。穿透模塑過孔(Through molding via，TMV)中用焊球填充實現上下層的互連。為了提高內存帶寬，各個公司都致力於減少層間焊球(Solder ball)/TMV大小和間距，但是都要受到工藝和成品率的限制。
[0004]一些專利和文章也根據PoP上下封裝3D互連的概念，演化出很多的封裝結構，或集成了更多的功能。比如:
[0005]Amkor 公司在專利 System and method for shielding of Package onPackage (PoP)assemblies,US7851834B1 中，面向射頻(RF)在 TMV-fcPoP 基礎上，形成帶有屏蔽結構的PoP結構，如圖3所示。
[0006]圖4中，導電塗層32與金屬線16a(接地)連接形成屏蔽結構用於RF屏蔽。導電塗層32可以用電鍍，真空印刷，真空沉積，插入成型，噴塗等工藝實現。同樣，此專利也適用焊球填充實現TMV上下層的互連。
[0007]臺灣的半導體製造公司，採用扇入型堆疊封裝(Fan-1n PoP)結構，下層封裝主要由聚合物層和Si基基板以及包含在內的有源晶片組成，並在過孔中填充各種介質材料形成電阻 / 電容無源器件[Package-on-Package (PoP)Device with Integrated PassiveDevice, US7692311B2]，如圖5所示。該專利中的上下封裝體主要採用前道工藝和材料體系，與安靠，三星提出的傳統PoP封裝有顯著差別。
[0008]新加坡科技研宄局(A*STAR)的學者將上下兩層的埋入式圓片級封裝(embeddedwafer level Packaging，EWLP)堆疊在一起，採用了塑封材料上的TMV和塑封頂部的再分布層(Redistribut1n layer，RDL)技術，並由TMV組成了基片集成波導(SIW)諧振器，集成於封裝結構中，如圖6所示。EffLP堆疊封裝主要採用了晶圓級封裝方式，與傳統具有有機基板結構的 PoP 封裝有明顯區別[Rui Li,Boo Yang Jung，et al.,Novel High PerformanceMillimeter-Wave Resonator and Filter Structures using Embedded Wafer LevelPackaging (EffLP) Technology, Electronics Packaging Technology Conference (EPTC2013)，pp:844-847]。
[0009]後兩種封裝形式，即扇入型堆疊封裝(Fan-1n PoP)結構和埋入式圓片級封裝(embedded wafer level Packaging，EWLP)堆疊結構，相比 fcCSP-PoP 和 TMV-fcPoP 兩種主流的封裝形式，尚處在研宄階段，應用面相對較窄。


【發明內容】

[0010](一)要解決的技術問題
[0011]有鑑於此，本發明的主要目的是針對以Amkor，三星為代表主流的PoP封裝形式，層間通道數受限問題，提出一種側向互連的堆疊封裝結構的製備方法，以提高層間互連通道數的數量。
[0012](二)技術方案
[0013]為達到上述目的，本發明提供了一種側向互連的堆疊封裝結構的製備方法，該堆疊封裝結構包括上層封裝體與下層封裝體，該方法包括:製作底部具有多個層間焊球的上層封裝體；製作具有再分布層和側向互連結構的下層封裝體，其中，再分布層形成於該下層封裝體的下層塑封的頂部，側向互連結構形成於該下層封裝體的下層塑封的四周；將上層封裝體與下層封裝體對準焊接，使多個層間焊球、再分布層與側向互連結構構成互連通道，進而形成側向互連的堆疊封裝結構。
[0014]上述方案中，所述製作底部具有多個層間焊球的上層封裝體，包括:
[0015]步驟1:採用層壓工藝或疊層工藝製造上層基板，然後將上層基板切片形成長條基片用於後續封裝工藝，每條長條基片含有數個封裝單元；
[0016]步驟2:採用共晶黏貼法、焊接黏貼法、導電膠黏貼法或玻璃膠黏貼法將上層裸片與長條基片通過導電膠或貼片膠結合；
[0017]步驟3:採用超聲波鍵合、熱壓鍵合或熱超聲波鍵合將上層裸片與長條基片進行電氣互連；
[0018]步驟4:採用轉移成型技術、噴射成型技術或預成型技術在上層裸片周圍形成上層塑封，以保護上層裸片；
[0019]步驟5:在長條基片底部植球，形成多個層間焊球；
[0020]步驟6:將長條基片切成若干上層封裝單元，得到底部具有多個層間焊球的上層封裝體。
[0021]上述方案中，步驟5中所述多個層間焊球採用的材料是焊錫，並且在上層封裝體與下層封裝體之間採用滿盤排布或外圈排布。
[0022]上述方案中，所述製作具有再分布層和側向互連結構的下層封裝體，包括:
[0023]步驟11:採用層壓工藝或疊層工藝製造下層基板，然後將下層基板切片形成長條基片用於後續封裝工藝，每條長條基片含有數個封裝單元；
[0024]步驟12:將下層裸片面朝下裸片焊區與長條基片焊區直接鍵合；並經過底部填充工藝，將環氧樹脂材料注入到下層裸片與長條基片之間以保護焊接點，通過固化爐固化環氧樹脂，為減少裸片與長條基片由於熱膨脹係數不同引起的應力和應變；
[0025]步驟13:採用轉移成型技術、噴射成型技術或預成型技術在下層裸片周圍形成下層塑封，以保護下層裸片；
[0026]步驟14:採用雷射蝕孔燒蝕下層塑封，形成用於形成側向互連結構的過孔；
[0027]步驟15:對具有過孔的下層塑封依次採用化學鍍、電鍍銅工藝，將過孔鍍滿銅形成側向互連結構的金屬化過孔，同時在下層塑封之上形成再分布層；
[0028]步驟16:將每條長條基片切成若干具有再分布層和側向互連結構的下層封裝基板單元；
[0029]步驟17:在側向互連結構中金屬銅的外部採用化學鍍鑷金或鑷鈀金包覆金屬銅，防止金屬銅氧化；
[0030]步驟18:採用滿盤排布或外圈排布方式在封裝基板單元底部植球，並清洗底部焊盤上的殘留焊錫，得到具有再分布層和側向互連結構的下層封裝體。
[0031]上述方案中，採用模塑底部填充工藝取代步驟12所述的底部填充和步驟13所述的塑封工藝。
[0032]上述方案中，步驟14中所述形成的過孔為四邊形過孔時，採用連續雷射蝕孔工藝燒蝕下層塑封，即四邊形過孔四邊並不是理想的直線。
[0033]上述方案中，所述再分布層採用多層結構，步驟15中所述在下層塑封之上形成再分布層，包括:依次採用化學鍍、電鍍銅工藝在下層塑封之上形成再分布層的第一層金屬層；接著依次採用曝光、蝕刻完成再分布層的第一層金屬層圖形化，接著依次採用層壓介質層，雷射鑽盲孔形成再分布層的層間盲孔，然後依次採用化學鍍、電鍍金屬銅工藝形成孔內和再分布層的第二層金屬層；接著依次採用曝光、蝕刻完成再分布層的第二層金屬層圖形化，接著依次採用層壓介質層，雷射鑽盲孔形成再分布層的層間盲孔，然後依次採用化學鍍、電鍍金屬銅工藝形成孔內和再分布層的第三層金屬層；以此類推，重複以上形成第二層金屬層或第三層金屬層工藝，形成再分布層的多層金屬層；在形成最外層金屬層後，形成圖形化的焊盤，與上層封裝體互連。
[0034]上述方案中，所述製作具有再分布層和側向互連結構的下層封裝體，包括:
[0035]步驟21:採用層壓工藝或疊層工藝製造下層基板，然後將下層基板切片形成長條基片用於後續封裝工藝，每條長條基片含有數個封裝單元；
[0036]步驟22:在長條基片表面貼裝分立器件；
[0037]步驟23:將下層裸片面朝下裸片焊區與長條基片焊區直接鍵合；並經過底部填充工藝，將環氧樹脂材料注入到下層裸片與長條基片之間以保護焊接點，通過固化爐固化環氧樹脂，為減少裸片與長條基片由於熱膨脹係數不同引起的應力和應變；
[0038]步驟24:採用轉移成型技術、噴射成型技術或預成型技術在下層裸片周圍形成下層塑封，以保護上下層裸片；
[0039]步驟25:採用雷射蝕孔燒蝕下層塑封，形成用於形成側向互連結構和穿透模塑過孔的過孔；
[0040]步驟26:對具有過孔的下層塑封依次採用化學鍍、電鍍成銅環，形成側向互連結構和穿透模塑的金屬化過孔；採用樹脂塞孔工藝將測試互連結構和穿透模塑的金屬化過孔塞滿，起到支撐再分布層和防止側向互連結構銅金屬氧化的作用；同時在下層塑封之上形成再分布層；
[0041]步驟27:採用滿盤排布或外圈排布方式在長條基片底部植球，並清洗底部焊盤上的殘留焊錫；
[0042]步驟28:將每條長條基片切成若干具有再分布層和側向互連結構的下層封裝單元，得到具有再分布層和側向互連結構的下層封裝體。
[0043]上述方案中，採用模塑底部填充工藝取代步驟23所述的底部填充和步驟24所述的塑封工藝。
[0044]上述方案中，步驟25中所述形成的過孔為四邊形過孔時，採用連續雷射蝕孔工藝燒蝕下層塑封，即四邊形過孔四邊並不是理想的直線。
[0045]上述方案中，所述再分布層採用多層結構，步驟26中所述在下層塑封之上形成再分布層，包括:依次採用化學鍍、電鍍銅工藝在下層塑封之上形成再分布層的第一層金屬層；接著依次採用曝光、蝕刻完成再分布層的第一層金屬層圖形化，接著依次採用層壓介質層，雷射鑽盲孔形成再分布層的層間盲孔，然後依次採用化學鍍、電鍍金屬銅工藝形成孔內和再分布層的第二層金屬層；接著依次採用曝光、蝕刻完成再分布層的第二層金屬層圖形化，接著依次採用層壓介質層，雷射鑽盲孔形成再分布層的層間盲孔，然後依次採用化學鍍、電鍍金屬銅工藝形成孔內和再分布層的第三層金屬層；以此類推，重複以上形成第二層金屬層或第三層金屬層工藝，形成再分布層的多層金屬層；在形成最外層金屬層後，形成圖形化的焊盤，與上層封裝體互連。
[0046]上述方案中，所述製作具有再分布層和側向互連結構的下層封裝體，包括:
[0047]步驟31:採用層壓工藝或疊層工藝製造下層基板，然後將下層基板切片形成長條基片用於後續封裝工藝，每條長條基片含有數個封裝單元；
[0048]步驟32:將下層裸片面朝下裸片焊區與長條基片焊區直接鍵合；並經過底部填充工藝，將環氧樹脂材料注入到下層裸片與長條基片之間以保護焊接點，通過固化爐固化環氧樹脂，為減少裸片與長條基片由於熱膨脹係數不同引起的應力和應變；
[0049]步驟33:採用共晶黏貼法、焊接黏貼法、導電膠黏貼法或玻璃膠黏貼法將下層裸片貼片於長條基片之上，並採用超聲波鍵合、熱壓鍵合或熱超聲波鍵合將下層裸片與長條基片進行電氣互連；
[0050]步驟34:採用轉移成型技術、噴射成型技術或預成型技術在下層裸片周圍形成下層塑封，以保護上下層裸片；
[0051]步驟35:採用雷射蝕孔燒蝕下層塑封，形成用於形成側向互連結構和穿透模塑過孔的過孔；
[0052]步驟36:對具有過孔的下層塑封依次採用化學鍍、電鍍銅工藝，將過孔鍍滿銅形成側向互連結構和鍍滿銅的穿透模塑過孔，同時在下層塑封之上形成再分布層；
[0053]步驟37:將每條長條基片切成若干具有再分布層和側向互連結構的下層封裝基板單元；
[0054]步驟38:在側向互連結構中金屬銅的外部採用化學鍍鑷金或鑷鈀金包覆金屬銅，防止金屬銅氧化；
[0055]步驟39:採用滿盤排布或外圈排布方式在封裝基板單元底部植球，並清洗底部焊盤上的殘留焊錫，得到具有再分布層和側向互連結構的下層封裝體。
[0056]上述方案中，步驟34中所述形成的過孔為四邊形過孔時，採用連續雷射蝕孔工藝燒蝕下層塑封，即四邊形過孔四邊並不是理想的直線。
[0057]上述方案中，所述再分布層採用多層結構，步驟36中所述在下層塑封之上形成再分布層，包括:依次採用化學鍍、電鍍銅工藝在下層塑封之上形成再分布層的第一層金屬層；接著依次採用曝光、蝕刻完成再分布層的第一層金屬層圖形化，接著依次採用層壓介質層，雷射鑽盲孔形成再分布層的層間盲孔，然後依次採用化學鍍、電鍍金屬銅工藝形成孔內和再分布層的第二層金屬層；接著依次採用曝光、蝕刻完成再分布層的第二層金屬層圖形化，接著依次採用層壓介質層，雷射鑽盲孔形成再分布層的層間盲孔，然後依次採用化學鍍、電鍍金屬銅工藝形成孔內和再分布層的第三層金屬層；以此類推，重複以上形成第二層金屬層或第三層金屬層工藝，形成再分布層的多層金屬層；在形成最外層金屬層後，形成圖形化的焊盤，與上層封裝體互連。
[0058]上述方案中，所述側向互連結構上接所述再分布層中的金屬層，下接所述下層封裝體的下層基板，是圓形過孔或是由圓形過孔連排形成的四邊形過孔，在過孔中依次採用化學鍍、電鍍填充有金屬銅，切片形成分立的半過孔、多半過孔結構或立方體結構。
[0059]上述方案中，所述側向互連結構中的金屬材料被樹脂、鑷金或鑷鈀金全部包覆或大部分包覆，以防止金屬材料被氧化。
[0060]上述方案中，所述再分布層由金屬層和介質層構成，金屬層用於實現電氣互連，介質層用於實現互連線間隔離或層間隔離。所述再分布層包含單層金屬或多層金屬。
[0061]上述方案中，所述上層封裝體包括上層基板、上層裸片、以及上層塑封，其中:所述上層裸片形成於上層基板之上，上層裸片與上層基板通過導電膠或貼片膠結合，或者採用引線鍵合或倒裝焊方式結合；所述上層塑封圍繞在上層裸片周圍，用於保護上層裸片；所述下層封裝體包括下層基板、下層裸片、下層塑封、再分布層、側向互連結構、以及底層球柵陣列焊球，其中:所述下層裸片形成於下層基板之上，下層裸片與下層基板通過導電膠或貼片膠結合，或者採用引線鍵合或倒裝焊方式結合；所述下層塑封圍繞在下層裸片周圍，用於保護下層裸片，並支撐側向互連結構；所述底層球柵陣列焊球形成於下層基板之下，用於實現下層封裝體與PCB基板之間的電氣互連。
[0062]上述方案中，所述上層基板中含有多個上層導熱孔，所述下層基板中含有多個下層導熱孔，該上層導熱孔依次與層間焊球、再分布層包含的單層金屬或多層金屬、側向互連結構及下層導熱孔，形成該堆疊封裝結構的3D散熱通道。
[0063]上述方案中，所述再分布層與所述側向互連結構以及所述下層基板中的地層導通時，能夠形成電磁屏蔽，用於下層裸片的電磁隔離。
[0064]上述方案中，所述下層封裝體還包括多個穿透模塑過孔，該穿透模塑過孔形成於部分或全部所述層間焊球之下，貫穿再分布層和下層塑封。
[0065]上述方案中，在該穿透模塑過孔中依次採用化學鍍、電鍍銅滿孔或電鍍銅環，使層間焊球、再分布層與穿透模塑過孔構成互連通道，實現該上層封裝體與該下層封裝體之間的電氣互連。
[0066]上述方案中，所述在該穿透模塑過孔中金屬銅為電鍍銅環時採用塞孔技術，起到支撐再分布層的作用。
[0067]上述方案中，所述塞孔技術採用在穿透模塑過孔中進行焊錫或填充樹脂。
[0068]上述方案中，所述上層裸片或所述下層裸片至少一個，當為多個時，所述上層裸片採用堆疊、平鋪、內嵌或內埋的方式設置於上層基板之上，所述下層裸片採用堆疊、平鋪、內嵌或內埋的方式設置於下層基板之上。
[0069]上述方案中，所述上層裸片採用金線、銅線或銀線與上層基板中的互連線及過孔實現電氣互連，所述下層裸片採用可控塌陷晶片連接凸點或銅柱凸點與下層基板中的互連線和過孔實現電氣互連。
[0070]上述方案中，所述上層裸片或所述下層裸片採用分立器件替代。
[0071](三)有益效果
[0072]相對於圖1所示的fcCSP-PoP和圖2所示的TMV-fcPoP封裝形式，本發明提供的側向互連的堆疊封裝結構的製備方法，主要有以下優勢:
[0073]1、本發明提供的側向互連的堆疊封裝結構的製備方法，側向互連結構工藝上加工尺寸可小於solder焊球直徑，上下層間通道數量可與傳統封裝形式相比擬。
[0074]2、本發明提供的側向互連的堆疊封裝結構的製備方法，TMV可以使用Amkor傳統的焊球填充方法實現上下封裝，也可以依次採用化學鍍、電鍍填孔方式實現上下互連，填孔可以填滿或電鍍銅等金屬後塞滿樹脂等材料實現。
[0075]3、本發明提供的側向互連的堆疊封裝結構的製備方法，通過側向互連技術和RDL技術，開闢了上下層間互連的另一種形式。與TMV技術相結合後，增加量遠大於傳統PoP結構的1/3，顯著增加應用帶寬。仍可採用減少層間焊球/TMV大小和間距方法進一步提高通道數量。
[0076]4、本發明提供的側向互連的堆疊封裝結構的製備方法，塑封材料上的單層/多層RDL技術使得設計更為靈活，可結合上層基板中的導熱孔(thermal via)與層間焊球以及側向互連結構，形成PoP的3D散熱通道。
[0077]5、本發明提供的側向互連的堆疊封裝結構的製備方法，下層封裝中塑封頂部的RDL層與側向互連結構以及下層基板中的地層導通時，可形成電磁屏蔽效果，可用於底層RF晶片的電磁隔離。區別於專利US7851834B1中的屏蔽結構:專利US7851834B1中的位於下層封裝中頂部的導電圖層為大面積連續接地平面，僅用於屏蔽作用，而本發明中的RDL層除了可作為屏蔽結構一部分之外，主要是作為互連通道，可為多層，製備方案也不相同；專利US7851834B1中的位於下層封裝中側面的導電圖層為連續平面，而本發明中的側向互連結構為分立的半過孔、多半過孔結構或立方體結構，製備方案也不相同。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0078]圖1是現有技術中倒裝晶片尺寸封裝-堆疊封裝(fcCSP-PoP)的示意圖；
[0079]圖2是現有技術中穿透模塑過孔-倒裝堆疊封裝(TMV-fcPoP)的示意圖；
[0080]圖3是現有技術中帶有屏蔽結構的PoP結構的截面圖；
[0081]圖4是現有技術中帶有屏蔽結構的PoP底層封裝的截面圖；
[0082]圖5是現有技術中採用扇入型堆疊封裝(Fan-1n PoP)結構的截面圖；
[0083]圖6是現有技術中將上下兩層的埋入式圓片級封裝(embedded wafer levelPackaging，EWLP)堆疊封裝結構的截面圖；
[0084]圖7是本發明提供的側向互連的PoP封裝結構的剖面圖；
[0085]圖8是圖7中上層封裝體的截面圖；
[0086]圖9是圖7中下層封裝體的截面圖；
[0087]圖10為側向互連結構在下層封裝體的位置的俯視圖；
[0088]圖11是依照本發明實施例TMV孔採用電鍍銅環時PoP封裝結構的截向圖；
[0089]圖12是依照本發明實施例TMV孔採用電鍍銅滿孔時PoP封裝結構的截面圖；
[0090]圖13是本發明提供的製備側向互連的堆疊封裝結構的方法流程圖；
[0091]圖14是依照本發明實施例1的製備上層封裝體的工藝流程圖；
[0092]圖15是依照本發明實施例1的製備下層封裝體的工藝流程圖；
[0093]圖16是依照本發明實施例2的製備側向互連的堆疊封裝結構的工藝流程圖；
[0094]圖17是依照本發明實施例3的製備側向互連的堆疊封裝結構的工藝流程圖。

【具體實施方式】
[0095]為使本發明的目的、技術方案和優點更加清楚明白，以下結合具體實施例，並參照附圖，對本發明進一步詳細說明。
[0096]為了進一步提高層間互連通道數，本發明利用側向互連和塑封頂部的再分布層(Redistribut1n layer，RDL)，形成一種新型側向互連的PoP封裝結構。並且，將側向互連結構與TMV技術結合後，會進一步提高上下封裝的通道數量。其中，該側向互連的PoP封裝結構中的TMV依次採用化學鍍、電鍍銅等金屬填充方式實現電氣互連。
[0097]如圖7所示，圖7是本發明提供的側向互連的PoP封裝結構的剖面圖。該PoP封裝結構包括上層封裝體100與下層封裝體200，其中，該上層封裝體100與該下層封裝體200之間通過由多個層間焊球107、再分布層208與側向互連結構206構成的互連通道實現電氣互連，多個層間焊球107形成於上層封裝體100與下層封裝體200之間，再分布層208形成於下層封裝體200的下層塑封201的頂部，側向互連結構206形成於下層封裝體200的下層塑封201的四周。
[0098]側向互連結構206是圓形過孔或是由圓形過孔連排形成的四邊形過孔，在過孔中依次採用化學鍍、電鍍填充有金屬銅等金屬材料，切片後形成分立的半過孔、多半過孔結構或立方體結構。側向互連結構206中的金屬材料被樹脂、鑷金或鑷鈀金等材料全部包覆或大部分包覆，以防止金屬材料被氧化。側向互連結構206上接再分布層208中的金屬層，下接下層封裝體200的下層基板205。再分布層208由金屬層和介質層構成，金屬層用於實現電氣互連，介質層用於實現互連線間隔離或層間隔離。再分布層208可以包含單層金屬或多層金屬。多個層間焊球107採用的材料是焊錫，並且在上層封裝體100與下層封裝體200之間採用滿盤排布或外圈排布。由於再分布層208的存在，層間焊球107的數量不受限制，可以滿盤排布，也可以外圈排布。
[0099]圖8是圖7中上層封裝體100的截面圖。上層封裝體100包括上層基板105、上層裸片103、以及上層塑封101。上層裸片103形成於上層基板105之上，上層裸片103與上層基板105通過導電膠或貼片膠結合，或者採用引線鍵合或倒裝焊方式結合；上層塑封101圍繞在上層裸片103周圍，用於保護上層裸片103。
[0100]上層裸片103至少一個，當上層裸片103為多個時，採用堆疊、平鋪、內嵌或內埋的方式設置於上層基板105之上。上層裸片103與上層基板105通過導電膠或貼片膠102結合，也可以採用引線鍵合或倒裝焊方式結合。圖8中上層裸片103採用金線、銅線或銀線等鍵合線104與上層基板105中的互連線111及上層過孔112實現電氣互連。上層裸片103也可以用分立器件替代。上層過孔112部分作為散熱作用時又稱過導熱孔(thermal via),導熱孔的電氣屬性通常為接地。
[0101]圖9為圖7中下層封裝體200的截面圖。下層封裝體200包括下層裸片203、下層基板205、下層塑封201、塑封頂部的再分布層(RDL) 208 (再分布層208包括金屬層和介質層)、側向互連結構206、以及底層球柵陣列(BGA)焊球207。下層裸片203形成於下層基板205之上，下層裸片203與下層基板205通過導電膠或貼片膠結合，或者採用引線鍵合或倒裝焊方式結合；下層塑封201圍繞在下層裸片203周圍，用於保護下層裸片203，並支撐側向互連結構206 ;底層球柵陣列焊球207形成於下層基板205之下，用於實現下層封裝體200與PCB基板之間的電氣互連。
[0102]下層裸片203至少一個，當下層裸片203為多個時，採用堆疊、平鋪、內嵌或內埋的方式設置於下層基板205之上。下層裸片203與下層基板205通過導電膠或貼片膠202結合，也可以採用引線鍵合或倒裝焊方式結合。圖9中下層裸片203採用可控塌陷晶片連接凸點(Controlled Collapse Chip Connect1n，C4)或銅柱凸點等凸點 210，與下層基板 205中的互連線211和下層過孔212實現電氣互連。下層裸片203也可以用分立器件替代。上層過孔112部分作為散熱作用時又稱過導熱孔(thermal via)，導熱孔的電氣屬性通常為接地。下層塑封201圍繞在下層裸片203周圍，起到保護下層裸片203和支撐垂直互連結構206的作用。
[0103]下填料209填充於凸點210之間，用於保護凸點210。替代地，也可以採用模塑底部填充(MUF)工藝取代底部填充(underfill)和塑封的工序，從而去除消除下填料209。
[0104]多個層間焊球107、再分布層208與側向互連結構206構成互連通道，該互連通道上接上層封裝體100的上層基板105，下接下層封裝體200的下層基板205，完成上封裝體100與下封裝體200之間的電氣互連。最終，本發明提供的側向互連的PoP封裝結構通過下層封裝體200的底層焊球207與PCB基板之間實現電氣互連。
[0105]圖9中，側向互連結構206可依次採用化學鍍、電鍍銅等金屬工藝，側向互連結構206中金屬材料外用化學鍍鑷金或鑷鈀金等材料包覆，以防止金屬材料氧化。側向互連結構206的俯視圖可為半圓形、多半圓形或矩形等多種結構，即沿著封裝單元最外圈圓形或矩形中心、或偏中心切片所得，如圖10所示。偏中心切片的目的是為了增強側向互連結構206中金屬/樹脂與下層塑封材料201的結合力。圖10僅表示側向互連結構206相對位置信息，其中虛線表示切片前垂直互連結構外形原貌的示意圖，實際製造不限於圖10所示的圖形。
[0106]當下層封裝體200的下層塑封201頂部再分布層208、側向互連結構206與下層基板205中的互連線/層211 (接地)導通時，可形成電磁屏蔽效果。再分布層208除了可作為屏蔽結構一部分之外，主要是作為互連通道，可為多層；側向互連結構206為分立的半過孔、多半過孔結構或立方體結構。
[0107]上層基板105中含有多個上層導熱孔112，下層基板205中含有多個下層導熱孔212，該上層導熱孔112依次與層間焊球107、再分布層208包含的單層金屬或多層金屬、側向互連結構206及下層導熱孔212，形成該堆疊封裝結構的3D散熱通道。
[0108]本發明提供的側向互連的PoP封裝結構還可以與穿透模塑過孔(TMV)技術相結合，如圖11和圖12所示，除了在下層封裝體200使用側向互連結構206增加PoP封裝結構的上層封裝體與下層封裝體之間通道的數量之外，同樣可以通過減少TMV尺寸/間距來提高互連通道的數量。在該穿透模塑過孔215中金屬銅是依次採用化學鍍、電鍍銅滿孔或電鍍銅環的方式，當採用電鍍銅環時採用塞孔技術，如圖11所示，起到支撐再分布層(RDL) 208的作用，塞孔技術採用在穿透模塑過孔215中進行焊錫或填充樹脂。側向互連結構206即沿著封裝單元最外圈圓形或矩形中心、或偏中心切片所得。偏中心切片的目的是為了增強側向互連結構206中金屬/樹脂與下層塑封材料201的結合力。圖11中的側向互連結構206中的樹脂大部分包覆金屬銅環，以防止金屬銅環氧化。圖12中側向互連結構206中金屬外用化學鍍鑷金或鑷鈀金等材料包覆，以防止金屬氧化。
[0109]需要注意的是，由於側向互連結構206與TMV孔215工藝步驟同步，由於回流工藝下焊錫容易成球特性，因此側向互連結構206塞孔不能使用焊錫。圖11和圖12中，213表示表貼元器件，如電阻，電容，電感等。214表示焊錫，用於元器件與下層基板205電氣互連。
[0110]如圖11和圖12所示，下層封裝體200中除了包括下層裸片203、下層基板205、下層塑封201、塑封頂部的再分布層(RDL) 208 (再分布層208包括金屬層和介質層)、側向互連結構206、以及底層球柵陣列(BGA)焊球207，還包括多個穿透模塑過孔(TMV) 215，該穿透模塑過孔215形成於部分或全部所述層間焊球107之下，並貫穿再分布層208和下層塑封201。在實際應用中，每個層間焊球107之下不必均設置一個TMV 215，層間焊球107的數量可以大於TMV 215的數量。
[0111]在該穿透模塑過孔215中依次採用化學鍍、電鍍銅或焊球填充，使層間焊球107、再分布層208與穿透模塑過孔215構成互連通道，實現該上層封裝體100與該下層封裝體200之間的電氣互連。
[0112]在該穿透模塑過孔215中金屬銅是依次採用化學鍍、電鍍銅滿孔或電鍍銅環的方式，當採用電鍍銅環時採用塞孔技術，起到支撐再分布層(RDL) 208的作用，塞孔技術採用在穿透模塑過孔215中進行焊錫或填充樹脂。
[0113]基於上述本發明提供的側向互連的堆疊封裝結構，以下對該側向互連的堆疊封裝結構的製備方法進行詳細描述。
[0114]如圖13所示，圖13是本發明提供的製備側向互連的堆疊封裝結構的方法流程圖，該堆疊封裝結構包括上層封裝體與下層封裝體，該方法包括以下步驟:
[0115]步驟A:製作底部具有多個層間焊球的上層封裝體；
[0116]步驟B:製作具有再分布層和側向互連結構的下層封裝體，其中，再分布層形成於該下層封裝體的下層塑封的頂部，側向互連結構形成於該下層封裝體的下層塑封的四周；
[0117]步驟C:將上層封裝體與下層封裝體對準焊接，使多個層間焊球、再分布層與側向互連結構構成互連通道，進而形成側向互連的堆疊封裝結構。
[0118]其中，步驟A中所述製作底部具有多個層間焊球的上層封裝體，具體包括以下步驟:
[0119]步驟1:採用層壓工藝或疊層工藝製造上層基板，然後將上層基板切片形成長條基片用於後續封裝工藝，每條長條基片含有數個封裝單元；
[0120]步驟2:採用共晶黏貼法、焊接黏貼法、導電膠黏貼法或玻璃膠黏貼法將上層裸片與長條基片通過導電膠或貼片膠結合；
[0121]步驟3:採用超聲波鍵合、熱壓鍵合或熱超聲波鍵合將上層裸片與長條基片進行電氣互連；
[0122]步驟4:採用轉移成型技術、噴射成型技術或預成型技術在上層裸片周圍形成上層塑封，以保護上層裸片；
[0123]步驟5:在長條基片底部植球，形成多個層間焊球；其中，多個層間焊球採用的材料是焊錫，並且在上層封裝體與下層封裝體之間採用滿盤排布或外圈排布；
[0124]步驟6:將長條基片切成若干上層封裝單元，得到底部具有多個層間焊球的上層封裝體。
[0125]其中，步驟B中所述製作具有再分布層和側向互連結構的下層封裝體，具體包括以下步驟:
[0126]步驟11:採用層壓工藝或疊層工藝製造下層基板，然後將下層基板切片形成長條基片用於後續封裝工藝，每條長條基片含有數個封裝單元。
[0127]步驟12:將下層裸片面朝下裸片焊區與長條基片焊區直接鍵合；並經過底部填充工藝，將環氧樹脂材料注入到下層裸片與長條基片之間以保護焊接點，通過固化爐固化環氧樹脂，為減少裸片與長條基片由於熱膨脹係數不同引起的應力和應變。
[0128]步驟13:採用轉移成型技術、噴射成型技術或預成型技術在下層裸片周圍形成下層塑封，以保護下層裸片；
[0129]另外，可以採用模塑底部填充工藝取代步驟12所述的底部填充和步驟13的塑封工藝。
[0130]步驟14:採用雷射蝕孔燒蝕下層塑封，形成用於形成側向互連結構的過孔；其中，形成的過孔為四邊形過孔時，採用連續雷射蝕孔工藝燒蝕下層塑封，即四邊形過孔四邊並不是理想的直線。
[0131]步驟15:對具有過孔的下層塑封依次採用化學鍍、電鍍銅工藝，將過孔鍍滿銅形成側向互連結構的金屬化過孔，同時在下層塑封之上形成再分布層；
[0132]其中，如果再分布層採用多層結構，則所述在下層塑封之上形成再分布層，包括:依次採用化學鍍、電鍍銅工藝在下層塑封之上形成再分布層的第一層金屬層；接著依次採用曝光、蝕刻完成再分布層的第一層金屬層圖形化，接著依次採用層壓介質層，雷射鑽盲孔形成再分布層的層間盲孔，然後依次採用化學鍍、電鍍金屬銅工藝形成孔內和再分布層的第二層金屬層；接著依次採用曝光、蝕刻完成再分布層的第二層金屬層圖形化，接著依次採用層壓介質層，雷射鑽盲孔形成再分布層的層間盲孔，然後依次採用化學鍍、電鍍金屬銅工藝形成孔內和再分布層的第三層金屬層；以此類推，重複以上形成第二層金屬層或第三層金屬層工藝，形成再分布層的多層金屬層；在形成最外層金屬層後，形成圖形化的焊盤，與上層封裝體互連。
[0133]步驟16:將每條長條基片切成若干具有再分布層和側向互連結構的下層封裝基板單元；
[0134]步驟17:在側向互連結構中金屬銅的外部採用化學鍍鑷金或鑷鈀金包覆金屬銅，防止金屬銅氧化；
[0135]步驟18:採用滿盤排布或外圈排布方式在封裝基板單元底部植球，並清洗底部焊盤上的殘留焊錫，得到具有再分布層和側向互連結構的下層封裝體。
[0136]其中，步驟B中所述製作具有再分布層和側向互連結構的下層封裝體，具體包括以下步驟:
[0137]步驟21:採用層壓工藝或疊層工藝製造下層基板，然後將下層基板切片形成長條基片用於後續封裝工藝，每條長條基片含有數個封裝單元。
[0138]步驟22:在長條基片表面貼裝分立器件。
[0139]步驟23:將下層裸片面朝下裸片焊區與長條基片焊區直接鍵合；並經過底部填充工藝，將環氧樹脂材料注入到下層裸片與長條基片之間以保護焊接點，通過固化爐固化環氧樹脂，為減少裸片與長條基片由於熱膨脹係數不同引起的應力和應變。
[0140]步驟24:採用轉移成型技術、噴射成型技術或預成型技術在下層裸片周圍形成下層塑封，以保護上下層裸片；
[0141]另外，還可以採用模塑底部填充工藝取代步驟23所述的底部填充和步驟24塑封工藝。
[0142]步驟25:採用雷射蝕孔燒蝕下層塑封，形成用於形成側向互連結構和穿透模塑過孔的過孔；其中，形成的過孔為四邊形過孔時，採用連續雷射蝕孔工藝燒蝕下層塑封，即四邊形過孔四邊並不是理想的直線。
[0143]步驟26:對具有過孔的下層塑封依次採用化學鍍、電鍍銅成銅環，形成側向互連結構和穿透模塑的金屬化過孔；採用樹脂塞孔工藝將測試互連結構和穿透模塑的金屬化過孔塞滿，起到支撐再分布層和防止側向互連結構銅金屬氧化的作用；同時在下層塑封之上形成再分布層；
[0144]其中，如果再分布層採用多層結構，則在下層塑封之上形成再分布層，包括:依次採用化學鍍、電鍍銅在下層塑封之上形成再分布層的第一層金屬層；接著依次採用曝光、蝕刻完成再分布層的第一層金屬層圖形化，接著依次採用層壓介質層，雷射鑽盲孔形成再分布層的層間盲孔，然後依次採用化學鍍、電鍍金屬銅工藝形成孔內和再分布層的第二層金屬層；接著依次採用曝光、蝕刻完成再分布層的第二層金屬層圖形化，接著依次採用層壓介質層，雷射鑽盲孔形成再分布層的層間盲孔，然後依次採用化學鍍、電鍍金屬銅工藝形成孔內和再分布層的第三層金屬層；以此類推，重複以上形成第二層金屬層或第三層金屬層工藝，形成再分布層的多層金屬層；在形成最外層金屬層後，形成圖形化的焊盤，與上層封裝體互連；
[0145]步驟27:採用滿盤排布或外圈排布方式在長條基片底部植球，並清洗底部焊盤上的殘留焊錫；
[0146]步驟28:將每條長條基片切成若干具有再分布層和側向互連結構的下層封裝單元，得到具有再分布層和側向互連結構的下層封裝體。
[0147]其中，步驟B中所述製作具有再分布層和側向互連結構的下層封裝體，具體包括以下步驟:
[0148]步驟31:採用層壓工藝或疊層工藝製造下層基板，然後將下層基板切片形成長條基片用於後續封裝工藝，每條長條基片含有數個封裝單元。
[0149]步驟32:將下層裸片面朝下裸片焊區與長條基片焊區直接鍵合；並經過底部填充工藝，將環氧樹脂材料注入到下層裸片與長條基片之間以保護焊接點，通過固化爐固化環氧樹脂，為減少裸片與長條基片由於熱膨脹係數不同引起的應力和應變。
[0150]步驟33:採用共晶黏貼法、焊接黏貼法、導電膠黏貼法或玻璃膠黏貼法將下層裸片貼片於長條基片之上，並採用超聲波鍵合、熱壓鍵合或熱超聲波鍵合將下層裸片與長條基片進行電氣互連。
[0151]步驟34:採用轉移成型技術、噴射成型技術或預成型技術在下層裸片周圍形成下層塑封，以保護上下層裸片。
[0152]步驟35:採用雷射蝕孔燒蝕下層塑封，形成用於形成側向互連結構和穿透模塑過孔的過孔；
[0153]其中，形成的過孔為四邊形過孔時，採用連續雷射蝕孔工藝燒蝕下層塑封，即四邊形過孔四邊並不是理想的直線。
[0154]步驟36:對具有過孔的下層塑封依次採用化學鍍、電鍍銅工藝，將過孔鍍滿銅形成側向互連結構和鍍滿銅的穿透模塑過孔，同時在下層塑封之上形成再分布層；
[0155]其中，如果再分布層採用多層結構，則在下層塑封之上形成再分布層，包括:依次採用化學鍍、電鍍銅工藝在下層塑封之上形成再分布層的第一層金屬層；接著依次採用曝光、蝕刻完成再分布層的第一層金屬層圖形化，接著依次採用層壓介質層，雷射鑽盲孔形成再分布層的層間盲孔，然後依次採用化學鍍、電鍍金屬銅工藝形成孔內和再分布層的第二層金屬層；接著依次採用曝光、蝕刻完成再分布層的第二層金屬層圖形化，接著依次採用層壓介質層，雷射鑽盲孔形成再分布層的層間盲孔，然後依次採用化學鍍、電鍍金屬銅工藝形成孔內和再分布層的第三層金屬層；以此類推，重複以上形成第二層金屬層或第三層金屬層工藝，形成再分布層的多層金屬層；在形成最外層金屬層後，形成圖形化的焊盤，與上層封裝體互連。
[0156]步驟37:將每條長條基片切成若干具有再分布層和側向互連結構的下層封裝基板單元；
[0157]步驟38:在側向互連結構中金屬銅的外部採用化學鍍鑷金或鑷鈀金包覆金屬銅，防止金屬銅氧化；
[0158]步驟39:採用滿盤排布或外圈排布方式在封裝基板單元底部植球，並清洗底部焊盤上的殘留焊錫，得到具有再分布層和側向互連結構的下層封裝體。
[0159]實施例1
[0160]在本實施例中，上層封裝體和下層封裝體中均僅含有上層裸片，不含有分立器件，下層封裝體的下層封塑中也沒有TMV。
[0161]1.1、如圖14所示，上層封裝體的製備工藝具體如下:
[0162]步驟1:上層基板製造；採用層壓工藝或疊層工藝(bulid-up)等常規基板/PCB工藝製造上層基板，然後將上層基板切片形成長條基片(strip)用於後續封裝工藝，每條長條基片含有數個封裝單元。
[0163]步驟2:貼片；將上層裸片固定於上層基板之上，採用例如共晶黏貼法、焊接黏貼法、導電膠黏貼法或玻璃膠黏貼法等貼片方法。
[0164]步驟3:引線鍵合；將上層裸片與上層基板進行電氣互連；引線鍵合技術是裸片與封裝結構之間電路互連的常規方法，經歷燒球_>壓焊_>拉線_>折線_>焊接_>斷線_>完成幾個關鍵工藝步驟。主要的引線鍵合技術有；超聲波鍵合(Ultrasonic Bonding, U/S Bonding)、熱壓鍵合(Thermocompress1n Bonding, T/C Bonding)、以及熱超聲波鍵合(Thermosonic Bonding，T/S Bonding)三種。
[0165]步驟4:塑封；在上層裸片周圍形成上層塑封，起到保護上層裸片的作用；塑料封裝的成型技術有多種，包括轉移成型技術(Transfer Molding)、噴射成型技術(InjectMolding)、預成型技術(Premolding)等，但最主要的成型技術是轉移成型技術。
[0166]步驟5:植球:在上層基板底部植球，形成多個層間焊球；層間焊球可根據需要採用滿盤排布或外圈排布；底部焊盤上的殘留焊錫並清洗_>底部焊盤上印刷助焊劑(或焊膏)_>採用植球器植球_>回流焊接_>檢測等幾個關鍵工藝步驟。
[0167]步驟6:切片:將每條長條基片沿著上層封裝體單元外框切成若干上層封裝單元。
[0168]1.2、如圖15所示，下層封裝體的製備工藝具體如下:
[0169]步驟7:下層基板製造；採用層壓工藝或疊層工藝(bulid-up)等常規基板/PCB工藝製造下層基板，然後將下層基板切片形成長條(strip)基板用於後續封裝工藝，每條strip基板含有數個封裝單元。
[0170]步驟8:倒裝焊接:將下層裸片面朝下置於下層基板之上，將下層裸片面朝下，下層裸片焊區與基板焊區直接鍵合。倒裝焊接主要有拾取裸片-> 印刷焊膏或導電膠_>倒裝焊接(貼放晶片)_>回流焊或熱固化(或紫外固化)幾個關鍵步驟。
[0171]步驟9:底部填充(underfill):下層裸片倒裝焊接後，將環氧樹脂材料注入到下層裸片和基片之間以保護焊接點，通過固化爐固化環氧樹脂為下層裸片與基片之間的焊球提供結構化支撐。
[0172]步驟10:塑封:在下層裸片周圍形成下層塑封，起到保護上下層裸片的作用；塑料封裝的成型技術有多種，包括轉移成型技術(Transfer Molding)、噴射成型技術(InjectMolding)、預成型技術(Premolding)等，但最主要的成型技術是轉移成型技術。
[0173]也可以採用模塑底部填充(MUF)工藝取代底部填充(underfill)和塑封的工序，從而去除消除下填料209和步驟9中的底部填充工藝。
[0174]步驟11:雷射蝕孔，形成用於形成側向互連結構的過孔:下層封裝在塑封工藝之後，在需要側向互連結構206的位置採用雷射燒蝕模塑化合物。當側向互連結構為四邊形過孔時，可以採用連續蝕孔工藝形成，即四邊形過孔四邊並不是理想的直線。
[0175]步驟12:形成側向互連金屬化和形成再分布層(RDL):首先採用化學鍍、電鍍Cu等金屬形成側向互連結構金屬層(鍍滿)，同時形成RDL的第一層金屬層(Ml層)-> 曝光、蝕刻完成RDL的Ml層圖形化-> 層壓介質層_>雷射鑽盲孔形成RDL層間盲孔-> 化學鍍、電鍍Cu等金屬形成孔內和RDL的M2金屬層-> 曝光、蝕刻完成RDL的M2金屬層圖形化(當M2為最外層金屬層時，形成圖形化的焊盤，與上層封裝體107互連)，下層塑封201頂部多層RDL208形成重複以上工藝即可。
[0176]步驟13:切片:將每條長條基片沿著下層封裝體單元外框切成若干下層封裝基板單元，同時形成下層封裝側向互連結構206 ο下層封裝體外框位置與側向互連結構中央位置重合或外偏。偏中心切片的目的是為了增強側向互連結構206中金屬與下層塑封材料201的結合力。
[0177]步驟14:防氧化保護:側向互連結構206中金屬外用化學鍍鑷金或鑷鈀金等材料包覆，防止金屬氧化。
[0178]步驟15:植球:在下層基板底部植球，可根據需要採用滿盤排布或外圈排布；底部焊盤上的殘留焊錫並清洗_>底部焊盤上印刷助焊劑(或焊膏)_>採用植球器植球_>回流焊接_>檢測等幾個關鍵工藝步驟。
[0179]1.3、將上層封裝體與下層封裝體中再分布層的焊盤對準回流焊接，形成側向互連的堆疊封裝結構。
[0180]實施例2
[0181]在本實施例中，上層封裝體僅含有上層裸片，不含有分立器件；下層封裝體含有上層裸片和分立器件，且下層封裝體的下層封塑中還含有TMV。
[0182]2.1、如圖16所示，上層封裝體的製備工藝與圖13中上層封裝體製備工藝相同，這裡就不再贅述。
[0183]2.2、如圖16所示，下層封裝體的製備工藝具體如下:
[0184]步驟16:下層基板製造:採用層壓工藝或疊層工藝(bulid-up)等常規基板/PCB工藝製造下層基板，然後將下層基板切片形成長條基片用於後續封裝工藝，每條長條基片含有數個封裝單元。
[0185]步驟17:表面貼裝分立器件:將分立器件採用表面貼裝(SMT)工藝焊接於下層基板之上。表面貼裝工藝主要有絲印(或點膠)_>貼裝(固化)_>回流焊接_>清洗_>檢測等幾部分組成。
[0186]步驟18:倒裝焊接:將下層裸片面朝下置於下層基板之上，將下層裸片面朝下，下層裸片焊區與基板焊區直接鍵合。倒裝焊接主要有拾取裸片-> 印刷焊膏或導電膠_>倒裝焊接(貼放晶片)_>回流焊或熱固化(或紫外固化)幾個關鍵步驟。
[0187]步驟19:底部填充(underfill):下層裸片倒裝焊接後，採用底部填充工藝，即將環氧樹脂材料注入到下層裸片和下層基板之間以保護焊接點，通過固化爐固化環氧樹脂為下層裸片與下層基板之間的焊球提供結構化支撐。
[0188]步驟20:塑封；在下層裸片或分立器件周圍形成下層塑封，起到保護下層裸片或分立器件的作用；塑料封裝的成型技術有多種，包括轉移成型技術(Transfer Molding)、噴射成型技術(Inject Molding)、預成型技術(Premolding)等，但最主要的成型技術是轉移成型技術。
[0189]也可以採用模塑底部填充(MUF)工藝取代底部填充(underfill)和塑封的工序，從而去除消除下填料209和省略步驟20中底部填充工藝。
[0190]步驟21:雷射蝕孔，形成用於形成側向互連結構和TMV的過孔:下層封裝在塑封工藝之後，在需要側向互連結構206的位置和TMV 215位置採用雷射燒蝕模塑化合物。當側向互連結構為四邊形過孔時，可以採用連續蝕孔工藝形成，即四邊形過孔四邊並不是理想的直線。
[0191]步驟22:形成側向互連金屬化，塞孔和形成再分布層(RDL):首先採用化學鍍、電鍍Cu等金屬形成側向互連結構206金屬層(銅環)，TMV215金屬層，同時形成RDL的第一層金屬層(Ml層)_>錫球/樹脂塞孔_>曝光、蝕刻完成RDL的Ml層圖形化_>層壓介質層_>雷射鑽盲孔形成RDL層間盲孔-> 化學鍍、電鍍Cu等金屬形成孔內和RDL的M2金屬層_>曝光、蝕刻完成RDL的M2金屬層圖形化(當M2為最外層金屬層時，形成圖形化的焊盤，與上層封裝體107互連)。下層塑封201頂部多層RDL208形成重複以上工藝即可。
[0192]需要注意的是:由於側向互連結構206和TMV 215工藝步驟同步，由於回流工藝下焊錫容易成球特性，因此側向互連結構塞孔不能使用焊錫，而TMV採用錫球/樹脂塞孔均可。
[0193]步驟23:植球:在下層基板底部植球，可根據需要採用滿盤排布或外圈排布；底部焊盤上的殘留焊錫並清洗_>底部焊盤上印刷助焊劑(或焊膏)_>採用植球器植球_>回流焊接_>檢測等幾個關鍵工藝步驟。
[0194]步驟24:切片:將每條長條基片沿著下層封裝體單元外框切成若干下層封裝單元，同時形成下層封裝側向互連結構206 ο下層封裝體外框位置與側向互連結構中央位置重合或外偏。偏中心切片的目的是為了增強側向互連結構206中金屬與下層塑封材料201的結合力。切片後側向互連結構206中樹脂大部分包覆金屬，能夠防止側向互連結構206中金屬氧化。
[0195]需要說明的是，上述1.2中是先切片再植球，此處2.2中是先植球再切片，主要考慮對側向互連結構採用鑷鈀金或鑷金防氧化工藝時，若先植球則焊球上會上塗覆鎳鈀金或鑷金。但是用樹脂部分保護側向互連結構時，先植球後切片即可。實際上先植球後切片更有效率。
[0196]2.3、將上層封裝體與下層封裝體中再分布層的焊盤對準回流焊接，形成側向互連的堆疊封裝結構。
[0197]實施例3
[0198]在本實施例中，上層封裝體僅含有上層裸片，不含有分立器件；下層封裝體僅含有上層裸片，不含有分立器件，且下層封裝體的下層封塑中還含有TMV。
[0199]3.1、如圖17所示，上層封裝體的製備工藝與圖13中上層封裝體製備工藝相同，這裡就不再贅述。
[0200]3.2、如圖17所示，下層封裝體的製備工藝具體如下:
[0201]步驟25:下層基板製造；採用層壓工藝或疊層工藝(bulid-up)等常規基板/PCB工藝製造下層基板，然後將下層基板切片形成長條基片用於後續封裝工藝，每條長條基片含有數個封裝單元。
[0202]步驟26:倒裝焊接和底部填充:
[0203]倒裝焊接:將下層裸片面朝下置於下層基板之上，將下層裸片面朝下，下層裸片焊區與基板焊區直接鍵合。倒裝焊接主要有拾取裸片_>印刷焊膏或導電膠_>倒裝焊接(貼放晶片)_>回流焊或熱固化(或紫外固化)幾個關鍵步驟。
[0204]底部填充:下層裸片倒裝焊接後，採用底部填充工藝，即將環氧樹脂材料注入到下層裸片和下層基板之間以保護焊接點，通過固化爐固化環氧樹脂為下層裸片與下層基板之間的焊球提供結構化支撐。
[0205]步驟27:貼片和引線鍵合；將下層裸片固定於下層基板之上，採用例如共晶黏貼法、焊接黏貼法、導電膠黏貼法或玻璃膠黏貼法等貼片方法。
[0206]將下層裸片與下層基板進行電氣互連；引線鍵合技術是裸片與封裝結構之間電路互連的常規方法，經歷燒球_>壓焊_>拉線_>折線_>焊接_>斷線_>完成幾個關鍵工藝步驟。主要引線鍵合技術有；超聲波鍵合(Ultrasonic Bonding, U/S Bonding)、熱壓鍵合(Thermocompress1n Bonding，T/C Bonding)、熱超聲波鍵合(Thermosonic Bonding，T/SBonding)三種。
[0207]需要說明的是，步驟26中將下層裸片面朝下倒裝焊接於下層基板上與步驟27中通過貼片將下層裸片固定於下層基板之上，是因為有兩個下層裸片，先做完一個下層裸片的FC+底部填充，再做另外一個下層裸片的貼片+WB。
[0208]步驟28:塑封；在下層裸片周圍形成下層塑封，起到保護下層裸片的作用；塑料封裝的成型技術有多種，包括轉移成型技術(Transfer Molding)、噴射成型技術(InjectMolding)、預成型技術(Premolding)等，但最主要的成型技術是轉移成型技術。
[0209]也可以採用模塑底部填充(MUF)工藝取代底部填充(underfill)和塑封的工序，從而去除消除下填料209和步驟26中的底部填充工藝。
[0210]步驟29:雷射蝕孔，形成用於形成側向互連結構和TMV的過孔:下層封裝在塑封工藝之後，在需要側向互連結構206的位置和TMV 215位置採用雷射燒蝕模塑化合物。當側向互連結構為四邊形過孔時，可以採用連續蝕孔工藝形成，即四邊形過孔四邊並不是理想的直線。
[0211]步驟30:形成側向互連金屬化和形成再分布層(RDL):首先採用化學鍍、電鍍Cu等金屬形成側向互連結構206金屬層，TMV215金屬層(鍍滿)，同時形成RDL的第一層金屬層(Ml層)-> 曝光、蝕刻完成RDL的Ml層圖形化_>層壓介質層_>雷射鑽盲孔形成RDL層間盲孔_>化學鍍、電鍍Cu等金屬形成孔內和RDL的M2金屬層-> 曝光、蝕刻完成RDL的M2金屬層圖形化(當M2為最外層金屬層時，形成圖形化的焊盤，與上層封裝體107互連。下層塑封201頂部多層RDL208的形成是重複以上工藝即可。
[0212]步驟31:切片:將每條strip基板沿著下層封裝體單元外框切成若干下層封裝基板單元，同時形成下層封裝側向互連結構206。下層封裝體外框位置與側向互連結構中央位置重合或外偏。偏中心切片的目的是為了增強側向互連結構206中金屬與下層塑封材料201的結合力。
[0213]步驟32:防氧化保護:側向互連結構206中金屬外用化學鍍鑷金或鑷鈀金等材料包覆，防止金屬氧化。
[0214]步驟:33:植球:在下層基板底部植球，可根據需要採用滿盤排布或外圈排布；底部焊盤上的殘留焊錫並清洗_>底部焊盤上印刷助焊劑(或焊膏)_>採用植球器植球_>回流焊接_>檢測等幾個關鍵工藝步驟。
[0215]3.3、將上層封裝體與下層封裝體中再分布層的焊盤對準回流焊接，形成側向互連的堆疊封裝結構。
[0216]以上所述的具體實施例，對本發明的目的、技術方案和有益效果進行了進一步詳細說明，所應理解的是，以上所述僅為本發明的具體實施例而已，並不用於限制本發明，凡在本發明的精神和原則之內，所做的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護範圍之內。
【權利要求】
1.一種側向互連的堆疊封裝結構的製備方法，該堆疊封裝結構包括上層封裝體與下層封裝體，其特徵在於，該方法包括: 製作底部具有多個層間焊球的上層封裝體； 製作具有再分布層和側向互連結構的下層封裝體，其中，再分布層形成於該下層封裝體的下層塑封的頂部，側向互連結構形成於該下層封裝體的下層塑封的四周； 將上層封裝體與下層封裝體對準焊接，使多個層間焊球、再分布層與側向互連結構構成互連通道，進而形成側向互連的堆疊封裝結構。
2.根據權利要求1所述的製備方法，其特徵在於，所述製作底部具有多個層間焊球的上層封裝體，包括: 步驟1:採用層壓工藝或疊層工藝製造上層基板，然後將上層基板切片形成長條基片用於後續封裝工藝，每條長條基片含有數個封裝單元； 步驟2:採用共晶黏貼法、焊接黏貼法、導電膠黏貼法或玻璃膠黏貼法將上層裸片與長條基片通過導電膠或貼片膠結合； 步驟3:採用超聲波鍵合、熱壓鍵合或熱超聲波鍵合將上層裸片與長條基片進行電氣互連； 步驟4:採用轉移成型技術、噴射成型技術或預成型技術在上層裸片周圍形成上層塑封，以保護上層裸片； 步驟5:在長條基片底部植球，形成多個層間焊球； 步驟6:將長條基片切成若干上層封裝單元，得到底部具有多個層間焊球的上層封裝體。
3.根據權利要求2所述的製備方法，其特徵在於，步驟5中所述多個層間焊球採用的材料是焊錫，並且在上層封裝體與下層封裝體之間採用滿盤排布或外圈排布。
4.根據權利要求1所述的製備方法，其特徵在於，所述製作具有再分布層和側向互連結構的下層封裝體，包括: 步驟11:採用層壓工藝或疊層工藝製造下層基板，然後將下層基板切片形成長條基片用於後續封裝工藝，每條長條基片含有數個封裝單元； 步驟12:將下層裸片面朝下裸片焊區與長條基片焊區直接鍵合；並經過底部填充工藝，將環氧樹脂材料注入到下層裸片與長條基片之間以保護焊接點，通過固化爐固化環氧樹脂，為減少裸片與長條基片由於熱膨脹係數不同引起的應力和應變； 步驟13:採用轉移成型技術、噴射成型技術或預成型技術在下層裸片周圍形成下層塑封，以保護下層裸片； 步驟14:採用雷射蝕孔燒蝕下層塑封，形成用於形成側向互連結構的過孔； 步驟15:對具有過孔的下層塑封依次採用化學鍍、電鍍銅工藝，將過孔鍍滿銅形成側向互連結構的金屬化過孔，同時在下層塑封之上形成再分布層； 步驟16:將每條長條基片切成若干具有再分布層和側向互連結構的下層封裝基板單元； 步驟17:在側向互連結構中金屬銅的外部採用化學鍍鑷金或鑷鈀金包覆金屬銅，防止金屬銅氧化； 步驟18:採用滿盤排布或外圈排布方式在封裝基板單元底部植球，並清洗底部焊盤上的殘留焊錫，得到具有再分布層和側向互連結構的下層封裝體。
5.根據權利要求4所述的製備方法，其特徵在於，採用模塑底部填充工藝取代步驟12所述的底部填充和步驟13所述的塑封工藝。
6.根據權利要求4所述的製備方法，其特徵在於，步驟14中所述形成的過孔為四邊形過孔時，採用連續雷射蝕孔工藝燒蝕下層塑封，即四邊形過孔四邊並不是理想的直線。
7.根據權利要求4所述的製備方法，其特徵在於，所述再分布層採用多層結構，步驟15中所述在下層塑封之上形成再分布層，包括: 依次採用化學鍍、電鍍銅工藝在下層塑封之上形成再分布層的第一層金屬層；接著依次採用曝光、蝕刻完成再分布層的第一層金屬層圖形化，接著依次採用層壓介質層，雷射鑽盲孔形成再分布層的層間盲孔，然後依次採用化學鍍、電鍍金屬銅工藝形成孔內和再分布層的第二層金屬層；接著依次採用曝光、蝕刻完成再分布層的第二層金屬層圖形化，接著依次採用層壓介質層，雷射鑽盲孔形成再分布層的層間盲孔，然後依次採用化學鍍、電鍍金屬銅工藝形成孔內和再分布層的第三層金屬層；以此類推，重複以上形成第二層金屬層或第三層金屬層工藝，形成再分布層的多層金屬層；在形成最外層金屬層後，形成圖形化的焊盤，與上層封裝體互連。
8.根據權利要求1所述的製備方法，其特徵在於，所述製作具有再分布層和側向互連結構的下層封裝體，包括: 步驟21:採用層壓工藝或疊層工藝製造下層基板，然後將下層基板切片形成長條基片用於後續封裝工藝，每條長條基片含有數個封裝單元； 步驟22:在長條基片表面貼裝分立器件； 步驟23:將下層裸片面朝下裸片焊區與長條基片焊區直接鍵合；並經過底部填充工藝，將環氧樹脂材料注入到下層裸片與長條基片之間以保護焊接點，通過固化爐固化環氧樹脂為減少裸片與長條基片由於熱膨脹係數不同引起的應力和應變； 步驟24:採用轉移成型技術、噴射成型技術或預成型技術在下層裸片周圍形成下層塑封，以保護上下層裸片； 步驟25:採用雷射蝕孔燒蝕下層塑封，形成用於形成側向互連結構和穿透模塑過孔的過孔； 步驟26:對具有過孔的下層塑封依次採用化學鍍、電鍍成銅環，形成側向互連結構和穿透模塑的金屬化過孔；採用樹脂塞孔工藝將測試互連結構和穿透模塑的金屬化過孔塞滿，起到支撐再分布層和防止側向互連結構銅金屬氧化的作用；同時在下層塑封之上形成再分布層； 步驟27:採用滿盤排布或外圈排布方式在長條基片底部植球，並清洗底部焊盤上的殘留焊錫； 步驟28:將每條長條基片切成若干具有再分布層和側向互連結構的下層封裝單元，得到具有再分布層和側向互連結構的下層封裝體。
9.根據權利要求8所述的製備方法，其特徵在於，採用模塑底部填充工藝取代步驟23所述的底部填充和步驟24所述的塑封工藝。
10.根據權利要求8所述的製備方法，其特徵在於，步驟25中所述形成的過孔為四邊形過孔時，採用連續雷射蝕孔工藝燒蝕下層塑封，即四邊形過孔四邊並不是理想的直線。
11.根據權利要求8所述的製備方法，其特徵在於，所述再分布層採用多層結構，步驟26中所述在下層塑封之上形成再分布層，包括: 依次採用化學鍍、電鍍銅工藝在下層塑封之上形成再分布層的第一層金屬層；接著依次採用曝光、蝕刻完成再分布層的第一層金屬層圖形化，接著依次採用層壓介質層，雷射鑽盲孔形成再分布層的層間盲孔，然後依次採用化學鍍、電鍍金屬銅工藝形成孔內和再分布層的第二層金屬層；接著依次採用曝光、蝕刻完成再分布層的第二層金屬層圖形化，接著依次採用層壓介質層，雷射鑽盲孔形成再分布層的層間盲孔，然後依次採用化學鍍、電鍍金屬銅工藝形成孔內和再分布層的第三層金屬層；以此類推，重複以上形成第二層金屬層或第三層金屬層工藝，形成再分布層的多層金屬層；在形成最外層金屬層後，形成圖形化的焊盤，與上層封裝體互連。
12.根據權利要求1所述的製備方法，其特徵在於，所述製作具有再分布層和側向互連結構的下層封裝體，包括: 步驟31:採用層壓工藝或疊層工藝製造下層基板，然後將下層基板切片形成長條基片用於後續封裝工藝，每條長條基片含有數個封裝單元； 步驟32:將下層裸片面朝下裸片焊區與長條基片焊區直接鍵合；並經過底部填充工藝，將環氧樹脂材料注入到下層裸片與長條基片之間以保護焊接點，通過固化爐固化環氧樹脂，為減少裸片與長條基片由於熱膨脹係數不同引起的應力和應變； 步驟33:採用共晶黏貼法、焊接黏貼法、導電膠黏貼法或玻璃膠黏貼法將下層裸片貼片於長條基片之上，並採用超聲波鍵合、熱壓鍵合或熱超聲波鍵合將下層裸片與長條基片進行電氣互連； 步驟34:採用轉移成型技術、噴射成型技術或預成型技術在下層裸片周圍形成下層塑封，以保護上下層裸片； 步驟35:採用雷射蝕孔燒蝕下層塑封，形成用於形成側向互連結構和穿透模塑過孔的過孔； 步驟36:對具有過孔的下層塑封依次採用化學鍍、電鍍銅工藝，將過孔鍍滿銅形成側向互連結構和鍍滿銅的穿透模塑過孔，同時在下層塑封之上形成再分布層； 步驟37:將每條長條基片切成若干具有再分布層和側向互連結構的下層封裝基板單元； 步驟38:在側向互連結構中金屬銅的外部採用化學鍍鑷金或鑷鈀金包覆金屬銅，防止金屬銅氧化； 步驟39:採用滿盤排布或外圈排布方式在封裝基板單元底部植球，並清洗底部焊盤上的殘留焊錫，得到具有再分布層和側向互連結構的下層封裝體。
13.根據權利要求12所述的製備方法，其特徵在於，步驟34中所述形成的過孔為四邊形過孔時，採用連續雷射蝕孔工藝燒蝕下層塑封，即四邊形過孔四邊並不是理想的直線。
14.根據權利要求12所述的製備方法，其特徵在於，所述再分布層採用多層結構，步驟36中所述在下層塑封之上形成再分布層，包括: 依次採用化學鍍、電鍍銅工藝在下層塑封之上形成再分布層的第一層金屬層；接著依次採用曝光、蝕刻完成再分布層的第一層金屬層圖形化，接著依次採用層壓介質層，雷射鑽盲孔形成再分布層的層間盲孔，然後依次採用化學鍍、電鍍金屬銅工藝形成孔內和再分布層的第二層金屬層；接著依次採用曝光、蝕刻完成再分布層的第二層金屬層圖形化，接著層壓介質層，雷射鑽盲孔形成再分布層的層間盲孔，然後依次採用化學鍍、電鍍金屬銅工藝形成孔內和再分布層的第三層金屬層；以此類推，重複以上形成第二層金屬層或第三層金屬層工藝，形成再分布層的多層金屬層；在形成最外層金屬層後，形成圖形化的焊盤，與上層封裝體互連。
15.根據權利要求1所述的製備方法，其特徵在於，所述側向互連結構上接所述再分布層中的金屬層，下接所述下層封裝體的下層基板，是圓形過孔或是由圓形過孔連排形成的四邊形過孔，在過孔中依次採用化學鍍、電鍍填充有金屬銅，切片形成分立的半過孔、多半過孔結構或立方體結構。
16.根據權利要求15所述的製備方法，其特徵在於，所述側向互連結構中的金屬材料被樹脂、鑷金或鑷鈀金全部包覆或大部分包覆，以防止金屬材料被氧化。
17.根據權利要求15所述的製備方法，其特徵在於，所述再分布層由金屬層和介質層構成，金屬層用於實現電氣互連，介質層用於實現互連線間隔離或層間隔離。
18.根據權利要求17所述的製備方法，其特徵在於，所述再分布層包含單層金屬或多層金屬。
19.根據權利要求1所述的製備方法，其特徵在於， 所述上層封裝體包括上層基板、上層裸片、以及上層塑封，其中:所述上層裸片形成於上層基板之上，上層裸片與上層基板通過導電膠或貼片膠結合，或者採用引線鍵合或倒裝焊方式結合；所述上層塑封圍繞在上層裸片周圍，用於保護上層裸片； 所述下層封裝體包括下層基板、下層裸片、下層塑封、再分布層、側向互連結構、以及底層球柵陣列焊球，其中:所述下層裸片形成於下層基板之上，下層裸片與下層基板通過導電膠或貼片膠結合，或者採用引線鍵合或倒裝焊方式結合；所述下層塑封圍繞在下層裸片周圍，用於保護下層裸片，並支撐側向互連結構；所述底層球柵陣列焊球形成於下層基板之下，用於實現下層封裝體與1^8基板之間的電氣互連。
20.根據權利要求19所述的製備方法，其特徵在於，所述上層基板中含有多個上層導熱孔，所述下層基板中含有多個下層導熱孔，該上層導熱孔依次與層間焊球、再分布層包含的單層金屬或多層金屬、側向互連結構及下層導熱孔，形成該堆疊封裝結構的30散熱通道。
21.根據權利要求19所述的製備方法，其特徵在於，所述再分布層與所述側向互連結構以及所述下層基板中的地層導通時，能夠形成電磁屏蔽，用於下層裸片的電磁隔離。
22.根據權利要求19所述的製備方法，其特徵在於，所述下層封裝體還包括多個穿透模塑過孔，該穿透模塑過孔形成於部分或全部所述層間焊球之下，貫穿再分布層和下層塑封。
23.根據權利要求22所述的製備方法，其特徵在於，在該穿透模塑過孔中依次採用化學鍍、電鍍銅滿孔或電鍍銅環，使層間焊球、再分布層與穿透模塑過孔構成互連通道，實現該上層封裝體與該下層封裝體之間的電氣互連。
24.根據權利要求23所述的製備方法，其特徵在於，所述在該穿透模塑過孔中金屬銅為電鍍銅環時採用塞孔技術，起到支撐再分布層的作用。
25.根據權利要求24所述的製備方法，其特徵在於，所述塞孔技術採用在穿透模塑過孔中進行焊錫或填充樹脂。
26.根據權利要求19所述的製備方法，其特徵在於，所述上層裸片或所述下層裸片至少一個，當為多個時，所述上層裸片採用堆疊、平鋪、內嵌或內埋的方式設置於上層基板之上，所述下層裸片採用堆疊、平鋪、內嵌或內埋的方式設置於下層基板之上。
27.根據權利要求26所述的製備方法，其特徵在於，所述上層裸片採用金線、銅線或銀線與上層基板中的互連線及過孔實現電氣互連，所述下層裸片採用可控塌陷晶片連接凸點或銅柱凸點與下層基板中的互連線和過孔實現電氣互連。
28.根據權利要求26所述的製備方法，其特徵在於，所述上層裸片或所述下層裸片採用分立器件替代。
【文檔編號】H01L21/60GK104505351SQ201410838535
【公開日】2015年4月8日 申請日期:2014年12月30日 優先權日:2014年12月30日
【發明者】李君 , 曹立強 申請人:中國科學院微電子研究所, 華進半導體封裝先導技術研發中心有限公司