本發(fā)明涉及一種3D連接的扇出型封裝結(jié)構(gòu)及其工藝方法，屬于半導(dǎo)體封裝技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

現(xiàn)有半導(dǎo)體堆疊封裝技術(shù)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(xù)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(shù)量與排列密度。為了克服錫球的不足，又發(fā)展出了通過金屬柱互聯(lián)的方式，將金屬柱設(shè)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(lián)的輸入/輸出連接墊。然而，隨著封裝產(chǎn)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(shù)量，因此也不能提高互聯(lián)的I/O數(shù)量。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是針對上述現(xiàn)有技術(shù)提供一種3D連接的扇出型封裝結(jié)構(gòu)及其工藝方法，它采用傳統(tǒng)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(wěn)定性（特別是在EMC的熱壓中），并提高打線的效率。

本發(fā)明解決上述問題所采用的技術(shù)方案為：一種3D連接的扇出型封裝結(jié)構(gòu)，它包括線路層，所述線路層背面設(shè)置有芯片，所述芯片正面設(shè)置有金屬球柱和第一焊線，所述芯片正面設(shè)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(shè)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(shè)置有焊球，所述焊球與焊球之間設(shè)置第三絕緣材料。

線路層由多層金屬線路層和絕緣材料構(gòu)成。

重布線線路層由多層金屬線路層和絕緣材料構(gòu)成。

一種3D連接的扇出型封裝結(jié)構(gòu)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(xù)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(chǎn)品。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點在于：

1、采用傳統(tǒng)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(yīng)的設(shè)備都不需要進行改造，可直接使用傳統(tǒng)工藝制程，不增加生產(chǎn)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(lián)；

3、通過焊線進行3D結(jié)構(gòu)的電性互聯(lián)，相較焊球和金屬柱來說，直徑小，間距細，可以增加電性互聯(lián)的復(fù)雜度，從而提高產(chǎn)品功能、縮小整個封裝體的體積。

附圖說明

圖1為本發(fā)明一種3D連接的扇出型封裝結(jié)構(gòu)的示意圖。

圖2~圖16為本發(fā)明一種3D連接的扇出型封裝結(jié)構(gòu)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(jié)合附圖實施例對本發(fā)明作進一步詳細描述。

參見圖1，本實施例中的一種3D連接的扇出型封裝結(jié)構(gòu)，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(shè)置有芯片3，所述芯片3正面設(shè)置有金屬球柱4和第一焊線5，所述芯片3正面設(shè)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(shè)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(shè)置有焊球8，所述焊球8與焊球8之間設(shè)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(dǎo)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(dǎo)電底層沉積，線路成型，電鍍成型工藝，和導(dǎo)電底層刻蝕，形成第二線路層和相應(yīng)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(xué)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(tǒng)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(dǎo)電底層沉積，線路成型，電鍍成型工藝，和導(dǎo)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(xù)需要植球的區(qū)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(xù)植入芯片、有源器件、無源器件等電子元件，也可以連接已完成的封裝元件，例如QFN，CSP，BGA，LGA等等；

步驟十四、參加圖15，選擇性的進行包封；

步驟十五、參見圖16，去除焊球保護膜后切割成單品。

除上述實施例外，本發(fā)明還包括有其他實施方式，凡采用等同變換或者等效替換方式形成的技術(shù)方案，均應(yīng)落入本發(fā)明權(quán)利要求的保護范圍之內(nèi)。