專利名稱：Pop封裝結(jié)構(gòu)及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體封裝領(lǐng)域，尤其涉及pop封裝結(jié)構(gòu)及其制造方法。
背景技術(shù)：
在邏輯電路及存儲器領(lǐng)域，POP封裝(疊層封裝，package-on-package)已經(jīng)稱為業(yè)界的首選，主要應(yīng)用于制造高端便攜式設(shè)備和智能手機使用的先進移動通信平臺。由于POP封裝可以支持便攜式設(shè)備對復(fù)雜性和功能性的需求，因此稱為該領(lǐng)域的發(fā)動機。ー些應(yīng)用處理器或基帶/應(yīng)用存儲器組合這樣的核心部件，目前傾向于POP封裝解決方案。圖I為現(xiàn)有的POP封裝結(jié)構(gòu)的示意圖。由圖I可知，現(xiàn)有的POP封裝的結(jié)構(gòu)中，上層封裝結(jié)構(gòu)10通過其焊球11設(shè)置于下層封裝結(jié)構(gòu)20的上表面。其中所述焊球11與所述下層封裝結(jié)構(gòu)20上表面的焊盤21形成電氣連接，由此執(zhí)行復(fù)雜的功能。但是，如上所述的現(xiàn)有POP封裝結(jié)構(gòu)中，由于上層封裝結(jié)構(gòu)10與下層封裝結(jié)構(gòu)20的連接僅通過球狀的焊球11形成，因此應(yīng)カ集中作用于焊球11與下層封裝結(jié)構(gòu)的接合部位的邊角部分，導(dǎo)致焊球11翹起，從而上層封裝結(jié)構(gòu)10與下層封裝結(jié)構(gòu)20的電氣連接斷開，半導(dǎo)體元件無法正常運行。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是為了解決上述問題而提出的，其目的在于提供ー種POP封裝結(jié)構(gòu)及其制造方法，所述POP封裝結(jié)構(gòu)能夠有效地分散上層封裝結(jié)構(gòu)與下層封裝結(jié)構(gòu)的結(jié)合應(yīng)力，從而使采用這種封裝方式的半導(dǎo)體元件的運行更加穩(wěn)定。根據(jù)本發(fā)明的一方面，提供ー種POP封裝結(jié)構(gòu)，包括上層封裝結(jié)構(gòu)及下層封裝結(jié)構(gòu)，其中所述上層封裝結(jié)構(gòu)的焊球通過焊接連接于所述下層封裝結(jié)構(gòu)的上表面，而且，還包括設(shè)置于所述上層封裝結(jié)構(gòu)與所述下層封裝結(jié)構(gòu)之間的連接層，且該連接層包括與所述上層封裝結(jié)構(gòu)的下表面形成連接的焊料層；設(shè)置于所述焊料層下側(cè)的金屬層；設(shè)置于所述金屬層下側(cè)的粘接層，該粘接層與下層封裝結(jié)構(gòu)形成連接。其中，所述上層封裝結(jié)構(gòu)的下表面設(shè)有銅覆蓋區(qū)，以與所述焊料層形成連接。其中，所述上層封裝結(jié)構(gòu)的上表面設(shè)有粘接區(qū)，以與所述粘接層形成連接。優(yōu)選地，所述金屬層為銅層，以提高連接層的穩(wěn)定性的同時提高所述POP封裝結(jié)構(gòu)的散熱性能。優(yōu)選地，所述粘接層由導(dǎo)熱膠形成，以提高所述POP封裝結(jié)構(gòu)的散熱性能。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供ー種POP封裝結(jié)構(gòu)的制造方法，包括以下步驟制作上層封裝結(jié)構(gòu)及下層封裝結(jié)構(gòu)；將連接層設(shè)置于所述下層封裝結(jié)構(gòu)的上表面；通過所述連接層以及上層封裝結(jié)構(gòu)的焊球，將上層封裝結(jié)構(gòu)設(shè)置于所述下層封裝結(jié)構(gòu)的上面，其中，所述連接層包括與所述上層封裝結(jié)構(gòu)的下表面形成連接的焊料層；設(shè)置于所述焊料層下側(cè)的金屬層；設(shè)置于所述金屬層下側(cè)的粘接層，該粘接層與下層封裝結(jié)構(gòu)形成連接。 其中，在所述制作上層封裝結(jié)構(gòu)及下層封裝結(jié)構(gòu)的步驟中，還包括在所述下層封裝結(jié)構(gòu)的上表面設(shè)置粘接區(qū)的步驟。其中，在所述制作上層封裝結(jié)構(gòu)及下層封裝結(jié)構(gòu)的步驟中，還包括在所述上層封裝結(jié)構(gòu)的底面設(shè)置銅覆蓋區(qū)的步驟。優(yōu)選地，所述金屬層為銅層，以提高連接層的穩(wěn)定性的同時提高所述POP封裝結(jié)構(gòu)的散熱性能。優(yōu)選地，所述粘接層由導(dǎo)熱膠形成，以提高所述POP封裝結(jié)構(gòu)的散熱性能。根據(jù)本發(fā)明提供的POP封裝結(jié)構(gòu)及其制造方法，能夠有效地分散上層封裝結(jié)構(gòu)與下層封裝結(jié)構(gòu)之間的結(jié)合應(yīng)力。并且，通過設(shè)置于上層封裝結(jié)構(gòu)與下層封裝結(jié)構(gòu)之間的連接層，能夠進ー步提高POP封裝結(jié)構(gòu)的散熱性能。


通過下面結(jié)合示例性地示出一例的附圖進行的描述，本發(fā)明的上述和其他目的和特點將會變得更加清楚，其中圖I現(xiàn)有的POP封裝結(jié)構(gòu)的示意圖；圖2為根據(jù)本發(fā)明的POP封裝結(jié)構(gòu)的示意圖；圖3為圖2中的連接層的示意圖。
具體實施例方式以下，參照附圖來詳細(xì)說明根據(jù)本發(fā)明的實施例的POP封裝結(jié)構(gòu)。在以下說明中，為了能夠更加準(zhǔn)確地說明本發(fā)明的技術(shù)方案，對于本領(lǐng)域的與本發(fā)明沒有直接關(guān)系的技術(shù)內(nèi)容省略說明。部分組成部件在附圖中被適當(dāng)?shù)財U張、省略及簡化，并且各個組成部件的大小并不等同于實際大小。如圖2至圖3所示，根據(jù)本發(fā)明實施例的POP封裝結(jié)構(gòu)包括上層封裝結(jié)構(gòu)100、下層封裝結(jié)構(gòu)200以及連接層300。在本實施例中，所述上層封裝結(jié)構(gòu)100及下層封裝結(jié)構(gòu)200均為球柵陣列封裝結(jié)構(gòu)(BGA)。由此，所述上層封裝結(jié)構(gòu)100通過焊球101以及連接層300與所述下層封裝結(jié)構(gòu)200形成連接。其中，所述焊球101與所述下層封裝結(jié)構(gòu)200形成電氣連接。具體說，所述下層封裝結(jié)構(gòu)200的包封材料202內(nèi)設(shè)置有與所述焊球101形成電氣連接的導(dǎo)電柱201，該導(dǎo)電柱201的設(shè)置位置及數(shù)量與所述上層封裝結(jié)構(gòu)100的焊球101相互對應(yīng)，且所述導(dǎo)電柱201穿過所述包封材料202與PCB基板203上的焊盤(未圖示)形成電氣連接，從而使POP封裝結(jié)構(gòu)執(zhí)行復(fù)雜的功能。顯然，當(dāng)下層封裝結(jié)構(gòu)200僅在中央部位設(shè)置包封材料，致使上層封裝結(jié)構(gòu)100的焊球101直接面對下層封裝結(jié)構(gòu)200的PCB基板時，焊球101直接焊接于該PCB基板的焊盤上。在本發(fā)明中，除了使用焊球101連接上層封裝結(jié)構(gòu)100與下層封裝結(jié)構(gòu)200之外，額外地在兩個封裝結(jié)構(gòu)100、200之間增設(shè)連接層300，以將應(yīng)力分散到中央部位，避免應(yīng)カ集中到焊球與下層封裝結(jié)構(gòu)的接合部位的邊角部分，從而防止了焊球的翹起。其中，所述連接層300從上到下依次由焊料層301、金屬層302、粘接層303構(gòu)成。所述焊料層301與所述上層封裝結(jié)構(gòu)100的底面形成連接，為此，所述上層封裝結(jié)構(gòu)100的下表面還可以設(shè)置銅覆蓋區(qū)，以提高焊接可靠性。優(yōu)選地，所述銅覆蓋區(qū)的面積大于焊料層301的面積。所述金屬層302設(shè)置于所述焊料層301的下側(cè)，在増加連接層300的穩(wěn)定性的同時還具有散熱功能。優(yōu)選地，所述金屬層為銅層，但并不局限于此，還可以采用具有良好的散熱功能及焊接效果的其他金屬。所述粘接層303設(shè)置于所述金屬層302的下面，且與所述下層封裝結(jié)構(gòu)200的上表面形成連接。優(yōu)選地，所述粘接層303由導(dǎo)熱膠構(gòu)成，以提高POP封裝結(jié)構(gòu)的散熱性能。而且，所述下層封裝結(jié)構(gòu)200的上表面設(shè)置有粘接區(qū)，用以設(shè)置所述粘接層303，且所述粘接區(qū)的面積大于所述粘接層303的面積。此時，所述粘接區(qū)可以包括普通的雙面膠，也可以是單獨劃分后進行粗糙化的區(qū)域。而且，在本發(fā)明中，所述連接層并不局限于上述結(jié)構(gòu)，即在金屬層的兩側(cè)可以設(shè)置液體膠，來替代粘接層及焊料層。以下，對如上說明的根據(jù)本發(fā)明的POP封裝結(jié)構(gòu)的制造方法進行說明。首先，制作上層封裝結(jié)構(gòu)及下層封裝結(jié)構(gòu)。在本實施例中，所述上層封裝結(jié)構(gòu)及下層封裝結(jié)構(gòu)為球柵陣列封裝結(jié)構(gòu)，但是所述上層封裝結(jié)構(gòu)不限于此。當(dāng)所述上層封裝結(jié)構(gòu)采用其他形式的封裝結(jié)構(gòu)時，可以另設(shè)柱狀導(dǎo)電體來替代焊球。所述上層封裝結(jié)構(gòu)及下層封裝結(jié)構(gòu)的制造方法屬于現(xiàn)有技術(shù)的范疇，因此在此不再詳述。
在制作完成上層封裝結(jié)構(gòu)及下層封裝結(jié)構(gòu)之后，進行各項測試，測試的內(nèi)容包括電特性測試與外觀檢查。由此，將得到的其中ー個良品作為POP封裝結(jié)構(gòu)中的下層封裝結(jié)構(gòu)。此時，所述下層封裝結(jié)構(gòu)的包封材料中可能包含用于將PCB基板的電路延伸到下層封裝結(jié)構(gòu)的上表面的導(dǎo)電柱，所述導(dǎo)電柱可以在下層封裝結(jié)構(gòu)的制造過程中形成，也可以在制造出下層封裝結(jié)構(gòu)之后通過穿孔并填充導(dǎo)電材料的方式形成。然后，將連接層的粘接層設(shè)置于所述焊接區(qū)的上面。此時，可以選擇性地在所述下層封裝結(jié)構(gòu)的上表面形成粘接區(qū)，以在該粘接區(qū)的上面設(shè)置連接層。所述粘接區(qū)可以包括普通的雙面膠構(gòu)成，也可以是對所述下層封裝結(jié)構(gòu)的上表面進行單獨劃分后進行粗糙化而増加粘接性能的區(qū)域。在本實施例中，所述連接層從上到下依次由焊料層、金屬層以及粘接層構(gòu)成。其中，所述金屬層優(yōu)選為銅層，所述粘接層由導(dǎo)熱膠構(gòu)成。此時，所述連接層的形成過程如下。首先，在下層封裝結(jié)構(gòu)的上表面設(shè)置粘接層。然后，在所述粘接層的上面粘貼金屬層。最后，在所述金屬層的上表面設(shè)置焊料層。而且，在本發(fā)明中，所述連接層并不局限于上述結(jié)構(gòu)，即在金屬層的兩側(cè)可以設(shè)置液體膠，來替代粘接層及焊料層。然后，將上層封裝結(jié)構(gòu)設(shè)置在所述下層封裝結(jié)構(gòu)的上面。此時，可以選擇性地在上層封裝結(jié)構(gòu)的下表面設(shè)置銅覆蓋區(qū)，以增加焊接可靠性。并且，可以在所述銅覆蓋區(qū)的上面涂覆助焊劑。所述銅覆蓋區(qū)可以通過金屬鍍層的方式形成于所述上層封裝結(jié)構(gòu)的底面。如此，使分布在上層封裝結(jié)構(gòu)底面周圍的焊球與下層封裝結(jié)構(gòu)的導(dǎo)電柱或PCB基板的焊盤對齊，并使所述銅覆蓋區(qū)與所述連接層的焊料層對準(zhǔn)，然后在專用設(shè)備中，使上層封裝結(jié)構(gòu)的焊球與下層封裝結(jié)構(gòu)的導(dǎo)電柱形成電氣連接。然后，對經(jīng)過上述步驟而形成的POP封裝結(jié)構(gòu)進行各項測試，其中測試內(nèi)容包括電特性測試和外觀檢查。由此，完成POP封裝結(jié)構(gòu)的制造過程，并對最終成品進行包裝。采用上述制造エ藝制造出的POP封裝結(jié)構(gòu)，由于在上下兩個封裝結(jié)構(gòu)的中間設(shè)置了能夠分散應(yīng)カ的連接層，因此能夠提高連接可靠性。本發(fā)明不限于上述實施例，在不脫離本發(fā)明范圍的情況下，可以進行各種變形和修改。
權(quán)利要求
1.一種疊層封裝結(jié)構(gòu)，包括上層封裝結(jié)構(gòu)及下層封裝結(jié)構(gòu)，其中所述上層封裝結(jié)構(gòu)的焊球通過焊接連接于所述下層封裝結(jié)構(gòu)的上表面，其特征在于還包括設(shè)置于所述上層封裝結(jié)構(gòu)與所述下層封裝結(jié)構(gòu)之間的連接層，且該連接層包括 與所述上層封裝結(jié)構(gòu)的下表面形成連接的焊料層； 設(shè)置于所述焊料層下側(cè)的金屬層； 設(shè)置于所述金屬層下側(cè)的粘接層，該粘接層與下層封裝結(jié)構(gòu)形成連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的疊層封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于所述上層封裝結(jié)構(gòu)的下表面設(shè)有銅覆蓋區(qū)，以與所述焊料層形成連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的疊層封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于所述上層封裝結(jié)構(gòu)的上表面設(shè)有粘接區(qū)，以與所述粘接層形成連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的疊層封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于所述金屬層為銅層。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的疊層封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于所述粘接層由導(dǎo)熱膠形成。
6.一種疊層封裝結(jié)構(gòu)的制造方法，其特征在于包括以下步驟 制作上層封裝結(jié)構(gòu)及下層封裝結(jié)構(gòu)； 將連接層設(shè)置于所述下層封裝結(jié)構(gòu)的上表面； 通過所述連接層以及上層封裝結(jié)構(gòu)的焊球，將上層封裝結(jié)構(gòu)設(shè)置于所述下層封裝結(jié)構(gòu)的上面， 其中，所述連接層包括 與所述上層封裝結(jié)構(gòu)的下表面形成連接的焊料層； 設(shè)置于所述焊料層下側(cè)的金屬層； 設(shè)置于所述金屬層下側(cè)的粘接層，該粘接層與下層封裝結(jié)構(gòu)形成連接。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的疊層封裝結(jié)構(gòu)的制造方法，其特征在于在所述制作上層封裝結(jié)構(gòu)及下層封裝結(jié)構(gòu)的步驟中，還包括在所述下層封裝結(jié)構(gòu)的上表面設(shè)置粘接區(qū)的步驟。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的疊層封裝結(jié)構(gòu)的制造方法，其特征在于在所述制作上層封裝結(jié)構(gòu)及下層封裝結(jié)構(gòu)的步驟中，還包括在所述上層封裝結(jié)構(gòu)的底面設(shè)置銅覆蓋區(qū)的步驟。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的疊層封裝結(jié)構(gòu)的制造方法，其特征在于所述金屬層為銅層。
10.根據(jù)權(quán)利要求6所述的疊層封裝結(jié)構(gòu)的制造方法，其特征在于所述粘接層由導(dǎo)熱膠形成。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種POP封裝結(jié)構(gòu)，包括上層封裝結(jié)構(gòu)及下層封裝結(jié)構(gòu)，其中所述上層封裝結(jié)構(gòu)的焊球通過焊接連接于所述下層封裝結(jié)構(gòu)的上表面，而且還包括設(shè)置于所述上層封裝結(jié)構(gòu)與所述下層封裝結(jié)構(gòu)之間的連接層，且該連接層包括與所述上層封裝結(jié)構(gòu)的下表面形成連接的焊料層；設(shè)置于所述焊料層下側(cè)的金屬層；設(shè)置于所述金屬層下側(cè)的粘接層，該粘接層與下層封裝結(jié)構(gòu)形成連接。根據(jù)本發(fā)明，能夠改善上下兩個封裝結(jié)構(gòu)之間的應(yīng)力分布，由此提高結(jié)合可靠性。
文檔編號H01L23/498GK102683322SQ20111005912
公開日2012年9月19日 申請日期2011年3月9日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月9日
發(fā)明者周永華 申請人:三星半導(dǎo)體(中國)研究開發(fā)有限公司, 三星電子株式會社