用于三维系统级封装的封装结构及封装方法技术方案

本发明专利技术公开了一种用于三维系统级封装的封装结构及封装方法。封装结构包括：第一载板；第一元器件组，设置在第一载板的上表面，并与第一载板上的布线结构电连接，第一元器件组包括空腔封装型元器件和/或非空腔封装型元器件；环形模塑体，设置在第一载板的上表面，并与第一载板形成空腔；第二载板，设置在环形模塑体上，并封盖空腔；第二元器件组，设置在第二载板的下表面，并与第二载板上的布线结构电连接，第二元器件组包括空腔封装型元器件，空腔封装型元器件被容纳在空腔内；第一导电连接件，连接第二载板的布线结构和第一载板的布线结构，以使第一元器件组与第二元器件组之间电气互连。由此，可以较低成本实现带空腔的三维系统级封装。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及三维系统级封装领域，具体地，涉及一种用于三维系统级封装的封装结构及封装方法。
技术介绍
系统级封装(System-in-Package，SiP)是一种封装方法的统称，国际半导体路线图(ITRS)在2011年对SiP的定义为：系统级封装是将多个具有不同功能的有源器件集成在一个封装体内，单一封装体即可以提供一个系统或者子系统的多重功能。SiP可以选择性地包含各种元器件。在这些元器件中，有些元器件需要进行空腔封装，例如微机电系统(MEMS)器件。当前，空腔封装大都依靠金属封装技术或陶瓷封装技术。随着电子行业的发展，消费者在对电子产品要求短、小、轻、薄的同时，还希望以低成本实现单一电子系统的功能多样化。然而，金属封装和陶瓷封装的成本均较高，无法满足消费者对低成本的需求。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种用于三维系统级封装的封装结构及封装方法，来以较低成本实现带空腔的三维系统级封装。为了实现上述目的，本专利技术提供一种用于三维系统级封装的封装结构，包括：第一载板；第一元器件组，设置在所述第一载板的上表面，并与所述第一载板上的布线结构电连接，所述第一元器件组包括至少一个空腔封装型元器件和/或至少一个非空腔封装型元器件；环形模塑体，设置在所述第一载板的上表面，并与所述第一载板形成空腔；第二载板，设置在所述环形模塑
体上，并封盖所述空腔；第二元器件组，设置在所述第二载板的下表面，并与所述第二载板上的布线结构电连接，所述第二元器件组中包括至少一个空腔封装型元器件，所述空腔封装型元器件被容纳在所述空腔内；以及第一导电连接件，连接所述第二载板的布线结构和所述第一载板的布线结构，以使所述第一元器件组与所述第二元器件组之间电气互连。可选地，所述第二载板嵌入到所述环形模塑体的上端面中。可选地，所述第一元器件组包括至少一个非空腔封装型元器件，并且，所述环形模塑体覆盖所述非空腔封装型元器件，以对所述非空腔封装型元器件进行模塑封装。可选地，所述第一导电连接件被设置在所述空腔内；或者，在所述环形模塑体上形成有从所述环形模塑体的上表面到下表面贯穿该环形模塑体的通孔，所述第一导电连接件被填充在所述通孔内。可选地，所述第一导电连接件包括以下中的至少一者：导电柱、导电凸块、导电球、导电插针。可选地，在所述第一载板的下表面上布设有与所述第一载板上的布线结构电连接的第二导电连接件，所述第二导电连接件用于与第一外部电气组件电连接；和/或，在所述第二载板的上表面上布设有与所述第二载板上的布线结构电连接的第三导电连接件，所述第三导电连接件用于与第二外部电气组件电连接。本专利技术还提供一种用于三维系统级封装的封装方法，包括：在第一载板的上表面上布设第一元器件组，并使所述第一元器件组与所述第一载板上的布线结构电连接，其中，所述第一元器件组包括至少一个空腔封装型元器件和/或至少一个非空腔封装型元器件；在所述第一载板的上表面上进行模塑，形成环形模塑体，所述环形模塑体与所述第一载板形成空腔，其中，在所述第一元器件组包括所述空腔封装型元器件时，所述空腔封装型元器件被容纳
在所述空腔内，在所述第一元器件组包括所述非空腔封装型元器件时，所述非空腔封装型元器件被所述环形模塑体覆盖以由所述环形模塑体进行模塑封装；在第二载板的上表面上布设第二元器件组，并使所述第二元器件组与所述第二载板上的布线结构电连接，其中，所述第二元器件组包括至少一个空腔封装型元器件；布设第一导电连接件，以使所述第一导电连接件的一端与所述第一载板的布线结构电连接；以及将所述第二载板倒扣在所述环形模塑体上，以封盖所述空腔，并使得所述第一导电连接件的另一端连接所述第二载板的布线结构，以及将所述第二元器件组中的所述空腔封装型元器件容纳在所述空腔内。可选地，所述将所述第二载板倒扣在所述环形模塑体上，以封盖所述空腔的步骤包括：将所述第二载板倒扣在所述环形模塑体上，并使所述第二载板嵌入到所述环形模塑体的上端面中，以封盖所述空腔。可选地，所述布设第一导电连接件，以使所述第一导电连接件的一端与所述第一载板的布线结构电连接的步骤包括：将所述第一导电连接件设置在所述空腔内，以使所述第一导电连接件的一端与所述第一载板的布线结构电连接；或者，所述布设第一导电连接件，以使所述第一导电连接件的一端与所述第一载板的布线结构电连接的步骤包括：对所述环形模塑体进行打孔，以在所述环形模塑体上形成从所述环形模塑体的上表面到下表面贯穿该环形模塑体的通孔；以及将所述第一导电连接件填充到所述通孔内，以使所述第一导电连接件的一端与所述第一载板的布线结构电连接。可选地，所述第一导电连接件包括以下中的至少一者：导电柱、导电凸块、导电球、导电插针。可选地，所述方法还包括：在所述第一载板的下表面上布设第二导电连接件，并使所述第二导电连接件与所述第一载板上的布线结构电连接，其中，所述第二导电连接件用于与第一外部电气组件电连接；和/或，在将所述第二
载板倒扣在所述环形模塑体上，以封盖所述空腔的步骤之前，在所述第二载板的下表面上布设第三导电连接件，并使所述第三导电连接件与所述第二载板上的布线结构电连接，或者在将所述第二载板倒扣在所述环形模塑体上，以封盖所述空腔的步骤之后，在所述第二载板的上表面上布设第三导电连接件，并使所述第三导电连接件与所述第二载板上的布线结构电连接，其中，所述第三导电连接件用于与第二外部电气组件电连接。通过上述技术方案，可以采用模塑体形成带空腔的封装结构，即，采用塑料封装技术实现空腔封装。塑料封装相比于金属封装和陶瓷封装，极大地降低了封装成本，并且塑料封装的工艺相对简单，因此，可以缩短整个封装结构的制造周期。并且，在空腔的形成过程中，第二载板同时作为空腔的上盖和元器件载体，因此，可以实现对结构资源的充分利用。此外，分别位于模塑体两端的两块载板上均可以布设有电子元器件，并且两块载板上的电子元器件之间能够通过导电连接件实现电气互连，因此，可以实现带空腔的三维系统级封装结构。该封装结构具有互连距离短、可靠性高的特点。通过本专利技术提供的带空腔的三维系统级封装结构及封装方法，不仅可以增加系统功能，并且还可以减小系统的整体面积和体积(例如，封装面积最大可减少50％)，提高系统集成度。本专利技术的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。附图说明附图是用来提供对本专利技术的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本专利技术，但并不构成对本专利技术的限制。在附图中：图1是根据本专利技术的一种实施方式提供的封装结构的示意图。图2是根据本专利技术的另一种实施方式提供的封装结构的示意图。图3a至图3c示出了根据本专利技术的不同实施方式的第一导电连接件的布设方式示意图。图4是根据本专利技术的另一种实施方式提供的封装结构的示意图。图5是根据本专利技术的另一种实施方式提供的封装结构的示意图。图6a至图6e是根据本专利技术的一种实施方式提供的封装方法的工艺流程图。图7是根据本专利技术的另一种实施方式提供的模塑过程示意图。图8a至图8b是根据本专利技术的一种实施方式提供的布设第一导电连接件的工艺流程图。具体实施方式以下结合附图对本专利技术的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本专利技术，并不用于本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于三维系统级封装的封装结构，其特征在于，包括：第一载板；第一元器件组，设置在所述第一载板的上表面，并与所述第一载板上的布线结构电连接，所述第一元器件组包括至少一个空腔封装型元器件和/或至少一个非空腔封装型元器件；环形模塑体，设置在所述第一载板的上表面，并与所述第一载板形成空腔；第二载板，设置在所述环形模塑体上，并封盖所述空腔；第二元器件组，设置在所述第二载板的下表面，并与所述第二载板上的布线结构电连接，所述第二元器件组中包括至少一个空腔封装型元器件，所述空腔封装型元器件被容纳在所述空腔内；以及第一导电连接件，连接所述第二载板的布线结构和所述第一载板的布线结构，以使所述第一元器件组与所述第二元器件组之间电气互连。

【技术特征摘要】
1.一种用于三维系统级封装的封装结构，其特征在于，包括：第一载板；第一元器件组，设置在所述第一载板的上表面，并与所述第一载板上的布线结构电连接，所述第一元器件组包括至少一个空腔封装型元器件和/或至少一个非空腔封装型元器件；环形模塑体，设置在所述第一载板的上表面，并与所述第一载板形成空腔；第二载板，设置在所述环形模塑体上，并封盖所述空腔；第二元器件组，设置在所述第二载板的下表面，并与所述第二载板上的布线结构电连接，所述第二元器件组中包括至少一个空腔封装型元器件，所述空腔封装型元器件被容纳在所述空腔内；以及第一导电连接件，连接所述第二载板的布线结构和所述第一载板的布线结构，以使所述第一元器件组与所述第二元器件组之间电气互连。2.根据权利要求1所述的封装结构，其特征在于，所述第二载板嵌入到所述环形模塑体的上端面中。3.根据权利要求1所述的封装结构，其特征在于，所述第一元器件组包括至少一个非空腔封装型元器件，并且，所述环形模塑体覆盖所述非空腔封装型元器件，以对所述非空腔封装型元器件进行模塑封装。4.根据权利要求1所述的封装结构，其特征在于，所述第一导电连接件被设置在所述空腔内；或者在所述环形模塑体上形成有从所述环形模塑体的上表面到下表面贯穿该环形模塑体的通孔，所述第一导电连接件被填充在所述通孔内。5.根据权利要求1所述的封装结构，其特征在于，所述第一导电连接件包括以下中的至少一者：导电柱、导电凸块、导电球、导电插针。6.根据权利要求1-5中任一项所述的封装结构，其特征在于，在所述第一载板的下表面上布设有与所述第一载板上的布线结构电连接的第二导电连接件，所述第二导电连接件用于与第一外部电气组件电连接；和/或，在所述第二载板的上表面上布设有与所述第二载板上的布线结构电连接的第三导电连接件，所述第三导电连接件用于与第二外部电气组件电连接。7.一种用于三维系统级封装的封装方法，其特征在于，包括：在第一载板的上表面上布设第一元器件组，并使所述第一元器件组与所述第一载板上的布线结构电连接，其中，所述第一元器件组包括至少一个空腔封装型元器件和/或至少一个非空腔封装型元器件；在所述第一载板的上表面上进行模塑，形成环形模塑体，所述环形模塑体与所述第一载板形成空腔，其中，在所述第一元器件组包括所述空腔封装型元器件时，所述空腔封装型元器件被容纳在所述空腔内，在所述第一元器件组包括所述非空腔封装型元器...

【专利技术属性】
技术研发人员：李诚，蔡坚，王谦，陈瑜，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：北京;11