一种系统级封装结构及封装方法技术方案

本发明专利技术提供一种系统级封装结构及封装方法，封装结构包括：PCB板包括相对的第一表面和第二表面，具有导电互连结构，第一表面形成有若干个第一凹槽和暴露出导电互连结构的第一焊垫、以及第二表面形成有若干个第二凹槽；器件晶圆具有若干个第一芯片，第一芯片具有暴露出第三表面的第二焊垫，器件晶圆键合在PCB板上，且第一芯片遮盖第一凹槽；导电凸块设置于第一焊垫和第二焊垫之间；若干个第二芯片键合在PCB板的第二凹槽中，并与导电互连结构电连接。本发明专利技术通过将器件晶圆与PCB板直接电连接，通过电镀工艺在器件晶圆与PCB板之间形成导电凸块，省去传统的将芯片键合在晶圆上的步骤，简化工艺，提高集成度，提高封装结构的导电性能。能。能。

【技术实现步骤摘要】
一种系统级封装结构及封装方法


[0001]本专利技术涉及半导体
，尤其涉及一种系统级封装结构及封装方法。

技术介绍

[0002]随着5G通讯和人工智能(AI)时代的到来，应用于此类相关领域的芯片所要传输和高速交互处理的数据量非常巨大，移动互联网以及物联网方面的需求越来越强劲，电子终端产品的小型化和多功能化成为产业发展的大趋势。如何将不同种类的高密度芯片集成封装在一起构成一个功能强大且体积功耗又比较小的系统或者子系统，成为半导体芯片先进封装领域的一大挑战。
[0003]现有的系统级封装，存在以下缺点：a、工艺复杂，造成封装效率低；b、需要先将芯片与器件晶圆实现电连接，最后才能实现与PCB电连接，使得封装尺寸大，集成度低，工艺复杂，成本高等问题。
[0004]因此，亟待一种新的系统级封装方法及封装结构，可以解决工艺难度大、封装尺寸大、集成度低以及封装效果差等技术问题。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提供一种系统级封装结构及封装方法，至少能够解决工艺难度大、封装尺寸大、集成度低以及封装效果差等技术问题。
[0006]为了实现上述目的，一方面，本专利技术提供一种系统级封装结构，包括：
[0007]PCB板，所述PCB板包括相对的第一表面和第二表面，所述PCB板中具有导电互连结构、所述第一表面形成有若干个第一凹槽和暴露出所述导电互连结构的第一焊垫、以及所述第二表面形成有若干个第二凹槽；
[0008]器件晶圆，所述器件晶圆包括相对的第三表面和第四表面，所述器件晶圆具有若干个第一芯片，所述第一芯片具有暴露出所述第三表面的第二焊垫，所述器件晶圆的第三表面键合在所述PCB板的第一表面，并所述第一芯片遮盖所述第一凹槽；
[0009]导电凸块，设置于所述第一焊垫和第二焊垫之间，以电连接所述第一焊垫和所述第二焊垫；
[0010]若干个第二芯片，所述第二芯片键合在所述PCB板的第二凹槽中，并与所述导电互连结构电连接。
[0011]另一方面，本专利技术还提供一种系统级封装方法，包括：
[0012]提供形成有导电互连结构的PCB板，所述PCB板包括相对的第一表面和第二表面，所述第一表面形成有若干个第一凹槽和暴露出所述导电互连结构的第一焊垫，以及所述第二表面形成有若干个第二凹槽；
[0013]提供具有若干个有第一芯片的器件晶圆，所述器件晶圆包括相对的第三表面和第四表面，所述第一芯片具有暴露出所述第三表面的第二焊垫；
[0014]将所述器件晶圆的第三表面键合在所述PCB板的第一表面，所述第一焊垫和所述
第二焊垫相对围成一空隙，并所述第一芯片遮盖所述第一凹槽；
[0015]在所述空隙内形成导电凸块以电连接所述第一焊垫和所述第二焊垫；
[0016]提供若干个第二芯片，将所述第二芯片键合在所述第二凹槽中，并使所述第二芯片与所述导电互连结构电连接。
[0017]本专利技术的有益效果在于：本专利技术将集成有多个第一芯片的晶圆与PCB板直接电连接，通过电镀工艺在第一芯片与PCB板之间形成导电凸块，与现有技术通过焊接的方式实现电连接的方案相比，简化工艺，降低工艺难度，提高集成度，提高封装结构的导电性能。
[0018]进一步地，第一芯片和PCB板之间通过可光刻键合材料实现物理连接，而且可光刻键合材料覆盖所述导电凸块外围的区域，直接增强了整个结构的机械强度，可以省去现有技术的充填灌胶工艺。
[0019]进一步地，可光刻键合材料由于弹性模量比较小，在受到热应力时可以很容易变形而不至于破损，从而减小晶圆与PCB板的结合应力。
[0020]进一步的，形成有贯穿晶圆的表面并延伸至芯片上的通孔，通过该通孔与外部大气相通，给集成在晶圆上的MEMS芯片提供与外部连接的工作腔体，扩展了MEMS芯片的应用类型，提高了封装结构的功能集成度。
[0021]进一步的，将多个第二芯片直接键合在PCB板的另外一面，从而有助于满足实际应用中对封装结构更高的集成度、便携性和多功能的要求。
附图说明
[0022]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0023]图1为本专利技术实施例1的系统级封装结构的结构示意图；
[0024]图2为本专利技术实施例1的系统级封装结构的另一种结构示意图；
[0025]图3为本专利技术实施例2的系统级封装方法的流程示意图；
[0026]图4
‑
图11为本专利技术实施例2的系统级封装方法各步骤对应的结构示意图；
[0027]图12位本专利技术实施例2的系统级封装方法的单个封装体的结构示意图。
[0028]附图标记：100、PCB板；101、导电互连结构；102、第一凹槽；103、第一焊垫；104、第二凹槽；110、第一表面；120、第二表面；200、器件晶圆；100a、基板；101a、子导电互连结构；101b、导电插塞；101c、第一连接块；201、第一芯片；202、第二焊垫；203、第四焊垫；300、导电凸块；301、空隙；400、第二芯片；401、第三焊垫；500、键合层；501、开口；600、第三芯片；601、第五焊垫。
具体实施方式
[0029]以下结合附图和具体实施例对本专利技术作进一步详细说明。根据下面的说明和附图，本专利技术的优点和特征将更清楚，然而，需说明的是，本专利技术技术方案的构思可按照多种不同的形式实施，并不局限于在此阐述的特定实施例。附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本专利技术实施例的目的。
[0030]在说明书和权利要求书中的术语“第一”“第二”等用于在类似要素之间进行区分，且未必是用于描述特定次序或时间顺序。要理解，在适当情况下，如此使用的这些术语可替换，例如可使得本文所述的本专利技术实施例能够以不同于本文所述的或所示的其他顺序来操作。类似的，如果本文所述的方法包括一系列步骤，且本文所呈现的这些步骤的顺序并非必须是可执行这些步骤的唯一顺序，且一些所述的步骤可被省略和/或一些本文未描述的其他步骤可被添加到该方法。若某附图中的构件与其他附图中的构件相同，虽然在所有附图中都可轻易辨认出这些构件，但为了使附图的说明更为清楚，本说明书不会将所有相同构件的标号标于每一图中。
[0031]实施例1
[0032]参考图1，本专利技术提供了一种系统级封装结构，包括：
[0033]PCB板100，PCB板100包括相对的第一表面110和第二表面120，PCB板100中具有导电互连结构101、第一表面110形成有若干个第一凹槽102和暴露出导电互连结构101的第一焊垫103、以及第二表面120形成有若干个第二凹槽104；
[0034]器件晶圆200，器件晶圆200包括相对的第三表面210和本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种系统级封装结构，其特征在于，包括：PCB板，所述PCB板包括相对的第一表面和第二表面，所述PCB板中具有导电互连结构、所述第一表面形成有若干个第一凹槽和暴露出所述导电互连结构的第一焊垫、以及所述第二表面形成有若干个第二凹槽；器件晶圆，所述器件晶圆包括相对的第三表面和第四表面，所述器件晶圆具有若干个第一芯片，所述第一芯片具有暴露出所述第三表面的第二焊垫，所述器件晶圆的第三表面键合在所述PCB板的第一表面，且所述第一芯片遮盖所述第一凹槽；导电凸块，设置于所述第一焊垫和第二焊垫之间，以电连接所述第一焊垫和所述第二焊垫；若干个第二芯片，所述第二芯片键合在所述PCB板的第二凹槽中，并与所述导电互连结构电连接。2.根据权利要求1所述的系统级封装结构，其特征在于，所述器件晶圆的第三表面和所述PCB板的第一表面之间还设有键合层，所述键合层避开所述第一焊垫和所述第二焊垫设置并覆盖所述导电凸块的外围区域。3.根据权利要求2所述的系统级封装结构，其特征在于，所述键合层具有开口，所述开口与所述第一凹槽相对设置。4.根据权利要求2所述的系统级封装结构，其特征在于，所述键合层的材料包括干膜。5.根据权利要求1所述的系统级封装结构，其特征在于，所述导电凸块通过电镀工艺形成。6.根据权利要求1所述的系统级封装结构，其特征在于，所述PCB板包括：至少一层电路板，每层所述电路板包括基板以及贯穿所述基板的子导电互连结构，相邻的所述电路板通过子导电互连结构电连接。7.根据权利要求1所述的系统级封装结构，其特征在于，还包括第三芯片，所述第三芯片键合于所述第一芯片的表面，所述第三芯片与所述第一芯片通过电镀工艺形成的导电凸块或焊球电连接。8.根据权利要求1所述的系统级封装结构，其特征在于，所述器件晶圆上设有通孔，所述通孔贯穿所述器件晶圆并延伸至所述第一芯片。9.根据权利要求1所述的系统级封装结构，其特征在于，所述第一芯片包括麦克风、压力传感器、陀螺仪、速度传感器、加速度传感器中的至少一种。10.根据权利要求1所述的系统级封装结构，其特征在于，所述第二芯片包括逻辑芯片、存储芯片、中央处理器芯片、微处理器芯片、模数转换芯片的至少一种。11.一种系统级封装方法，其特征在于，包括：提供形成有导电互连结构的PCB板，所述PCB板包括相对的第一表...

【专利技术属性】
技术研发人员：蔺光磊，
申请(专利权)人：芯知微上海电子科技有限公司，
类型：发明
国别省市：