三维扇出型AiP芯片系统封装结构及工艺技术方案

本发明专利技术涉及一种三维扇出型AiP芯片系统封装结构及工艺。其包括主芯片以及功能芯片组，其中，一功能芯片与主芯片内相应的主芯片焊盘电连接，以使得所述功能芯片通过所电连接的主芯片焊盘与主芯片进行所需的互联；天线单元，包括位于塑封体内的天线柱单元以及与所述天线柱单元适配电连接的天线层单元，其中，所述天线层单元支撑于塑封体上，天线层单元通过天线柱单元与主芯片相应的主芯片焊盘适配电连接，以使得天线单元与主芯片进行所需的互联；封装体引出单元，用于将天线单元、功能芯片组与主芯片互联形成的封装结构引出。本发明专利技术能有效实现天线与封装体的集成，提高封装的集成度，与现有工艺兼容，降低封装成本，安全可靠。安全可靠。安全可靠。

【技术实现步骤摘要】
三维扇出型AiP芯片系统封装结构及工艺


[0001]本专利技术涉及一种封装结构及工艺，尤其是一种三维扇出型AiP芯片系统封装结构及工艺。

技术介绍

[0002]随着系统IO(输入/输出)的数量不断增加，传统二维封装结构已无法满足要求，需要更高密度的三维堆叠封装结构。为实现三维堆叠封装，目前通常采用TSV(Through Silicon Via)工艺，但TSV工艺难度较大，且TSV的主要技术都掌握在少数公司手中，项目跨度以及技术的可实现性均存在难度较大的情况。
[0003]现有系统封装中，一般地，各个模块都采用独立封装，最后通过PCB互相连接形成一个系统，此种封装连接导致最终系统的尺寸较大，无法满足短小轻薄的要求。此外，由于采用独立的封装，信号之间的互联长度需要较长，无法满足高频高速的要求。
[0004]目前，RF天线结构与封装体彼此独立，信号传输路径较长，无法适用于高频应用。随着毫米波时代的来临，将RF天线(射频天线)结构集成在同一个封装结构中，已成为行业趋势，但也是一个技术难点。因此，如何有效实现将RF与封装体的封装集成是目前急需解决的技术难题。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是克服现有技术中存在的不足，提供一种三维扇出型AiP芯片系统封装结构及工艺，其能有效实现天线与主芯片、功能芯片组的集成，提高封装的集成度，与现有工艺兼容，降低封装成本，安全可靠。
[0006]按照本专利技术提供的技术方案，所述三维扇出型AiP芯片系统封装结构，包括
[0007]主芯片，包括若干用于将主芯片引出连接的主芯片焊盘，所述主芯片焊盘分布于主芯片的正面；
[0008]功能芯片组，包括若干功能芯片，通过塑封体将功能芯片组内的功能芯片塑封在主芯片的正面，其中，一功能芯片与主芯片内相应的主芯片焊盘电连接，以使得所述功能芯片通过所电连接的主芯片焊盘与主芯片进行所需的互联；
[0009]天线单元，包括位于塑封体内的天线柱单元以及与所述天线柱单元适配电连接的天线层单元，其中，所述天线层单元支撑于塑封体上，天线层单元通过天线柱单元与主芯片相应的主芯片焊盘适配电连接，以使得天线单元与主芯片进行所需的互联；
[0010]封装体引出单元，用于将天线单元、功能芯片组与主芯片互联形成的封装结构引出。
[0011]所述主芯片包括芯片介质层、设置于所述芯片介质层上的芯片线路层以及与芯片介质层可分离的支撑衬底，芯片介质层位于支撑衬底上，主芯片焊盘支撑于芯片线路层上，且主芯片焊盘与芯片线路层内相应的线路功能区适配电连接；
[0012]封装时，将支撑衬底与芯片介质层分离后，在塑封体上制备所需的天线层单元；
[0013]封装体引出单元与塑封体分别位于芯片线路层相对应的两侧，芯片介质层位于在芯片线路层与所述封装体引出单元之间。
[0014]所述封装体引出单元包括若干引出连接焊球以及与若干引出连接焊盘，所述引出连接焊球与引出连接焊盘呈一一对应，其中，
[0015]引出连接焊盘位于芯片介质层上，并与所述芯片线路层内相应的线路功能区适配电连接；引出连接焊球焊接在正对应的引出连接焊盘上，并与所述焊接连接的引出连接焊盘电连接。
[0016]还包括若干贯通芯片介质层的介质层窗口，引出连接焊盘穿过正对应的介质层窗口后与芯片线路层内相应的线路功能区适配电连接。
[0017]所述功能芯片焊接在主芯片相应的主芯片焊盘上，且功能芯片与所焊接连接的主芯片焊盘电连接。
[0018]一种三维扇出型AiP芯片系统封装结构的工艺，用于制备AiP芯片封装结构，所述制备工艺包括：
[0019]提供主芯片以及待与主芯片互联的功能芯片组，其中，主芯片包括若干主芯片焊盘，功能芯片组包括若干功能芯片；
[0020]功能芯片组内的功能芯片通过相应的主芯片焊盘与主芯片进行所需的互联，在互联后，通过塑封体将功能芯片组内的功能芯片塑封在主芯片正面，其中，利用塑封体将功能芯片组内功能芯片塑封在主芯片正面时，在塑封体内还制备所需的天线柱单元，所述天线柱单元通过相应的主芯片焊盘与主芯片进行所需的互联；
[0021]在上述塑封体上制备与天线柱单元适配电连接的天线层单元，以利用塑封体上的天线层单元与所述塑封体内天线柱单元的对应配合形成天线单元；
[0022]在制备天线单元后，制备封装体引出单元，以利用所述封装体引出单元将天线单元、功能芯片组与主芯片互联形成的封装结构引出。
[0023]所提供的主芯片还包括支撑衬底、设置于所述支撑衬底上的芯片介质层以及设置于所述芯片介质层上的芯片线路层，其中，主芯片焊盘与芯片线路层内相应的线路功能区适配电连接；
[0024]功能芯片组内的功能芯片以及天线柱单元与主芯片互联后，利用塑封工艺制备用于对功能芯片以及天线柱单元塑封的塑封壳；
[0025]制备得到塑封壳后，将支撑衬底与芯片介质层分离，并在将支撑衬底与芯片介质层分离后，对塑封壳减薄，以得到塑封体，并在得到的塑封体上制备所需的天线层单元。
[0026]所述天线层单元通过RDL工艺制备得到。
[0027]在制备封装体引出单元时，对芯片介质层选择性地掩蔽和刻蚀，以得到若干贯通芯片介质层的介质层窗口；
[0028]在得到介质层窗口后，通过RDL工艺制备引出连接焊盘，所述引出连接焊盘覆盖在芯片介质层上，并填充介质层窗口，以使得一引出连接焊盘穿过正对应的介质层窗口后与芯片线路层内相应的线路功能区适配电连接；
[0029]在引出连接焊盘上焊接引出连接焊球，引出连接焊球与所对应焊接的引出连接焊盘电连接。
[0030]所述芯片介质层包括二氧化硅层或氮化硅层。
[0031]本专利技术的优点：
[0032]采用TSV
‑
Less的对接技术，形成扇出系统封装结构，工艺难度相对较小，更适合大批量的量产。将功能芯片组以及天线单元与主芯片进行所需的互联，提高了单位面积上的IO数量，集成度高。与传统的SIP封装相比，得到的系统装结构尺寸减小，市场前景更好。
[0033]将功能芯片组以及天线单元与晶圆上的主芯片互联，即采用晶圆级的封装工艺，其生产效率更高，成本优势更大。功能芯片组、天线单元与主芯片间直接通过焊接键合的方式连接，减少了高频信号的传输路径，适合高频应用。
[0034]采用AiP封装结构，有效集成RF天线结构的天线单元，使整个系统封装结构更加集成；通过芯片介质层作为隔离，可以有效隔离RF天线对封装结构信号传输的影响。
附图说明
[0035]图1为本专利技术所形成芯片封装结构的示意图。
[0036]图2～图10为本专利技术制备芯片封装结构的工艺步骤剖视图，其中
[0037]图2为提供主芯片以及功能芯片组的示意图。
[0038]图3为将功能芯片以及天线柱单元焊接在相应的主芯片焊盘上的示意图。
[0039]图4为得到塑封壳后的示意图。
[0040]图5为将主芯片的支撑衬底分离后的示意图。<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种三维扇出型AiP芯片系统封装结构，其特征是，包括主芯片，包括若干用于将主芯片引出连接的主芯片焊盘(16)，所述主芯片焊盘(16)分布于主芯片的正面；功能芯片组，包括若干功能芯片，通过塑封体(5)将功能芯片组内的功能芯片塑封在主芯片的正面，其中，一功能芯片与主芯片内相应的主芯片焊盘(16)电连接，以使得所述功能芯片通过所电连接的主芯片焊盘(16)与主芯片进行所需的互联；天线单元，包括位于塑封体(5)内的天线柱单元以及与所述天线柱单元适配电连接的天线层单元，其中，所述天线层单元支撑于塑封体(5)上，天线层单元通过天线柱单元与主芯片相应的主芯片焊盘(16)适配电连接，以使得天线单元与主芯片进行所需的互联；封装体引出单元，用于将天线单元、功能芯片组与主芯片互联形成的封装结构引出。2.根据权利要求1所述的三维扇出型AiP芯片系统封装结构，其特征是：所述主芯片包括芯片介质层(2)、设置于所述芯片介质层(2)上的芯片线路层(1)以及与芯片介质层(2)可分离的支撑衬底(15)，芯片介质层(2)位于支撑衬底(15)上，主芯片焊盘(16)支撑于芯片线路层(1)上，且主芯片焊盘(16)与芯片线路层(1)内相应的线路功能区(3)适配电连接；封装时，将支撑衬底(15)与芯片介质层(2)分离后，在塑封体(5)上制备所需的天线层单元；封装体引出单元与塑封体(5)分别位于芯片线路层(1)相对应的两侧，芯片介质层(2)位于芯片线路层(1)与所述封装体引出单元之间。3.根据权利要求2所述的三维扇出型AiP芯片系统封装结构，其特征是：所述封装体引出单元包括若干引出连接焊球(4)以及与若干引出连接焊盘(19)，所述引出连接焊球(4)与引出连接焊盘(19)呈一一对应，其中，引出连接焊盘(19)位于芯片介质层(2)上，并与所述芯片线路层(1)内相应的线路功能区(3)适配电连接；引出连接焊球(4)焊接在正对应的引出连接焊盘(19)上，并与所述焊接连接的引出连接焊盘(19)电连接。4.根据权利要求3所述的三维扇出型AiP芯片系统封装结构，其特征是：还包括若干贯通芯片介质层(2)的介质层窗口(18)，引出连接焊盘(19)穿过正对应的介质层窗口(18)后与芯片线路层(1)内相应的线路功能区(3)适配电连接。5.根据权利要求1至4任一项所述的三维扇出型AiP芯片系统封装结构，其特征是：所述功能芯片焊接在主芯片相应的主芯片焊盘(16)上，且功能芯片与所焊接连接的主芯片焊盘(16)电连接。6.一种三维扇出型AiP芯片系统封装结构的工艺，其特征是，用于制备权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐健，田陌晨，温德鑫，祝俊东，王德军，
申请(专利权)人：奇异摩尔上海集成电路设计有限公司，
类型：发明
国别省市：