[发明专利]一种包括垂直导电柱结构的三维半导体层叠封装结构

说明书

本发明的一种包括垂直导电柱结构的三维半导体层叠封装结构，通过具有可以固接铜柱的屏蔽模组实现铜柱的对准定位的同时实现第一芯片的塑封及第一芯片的电磁屏蔽，提高了铜柱的定位精度，在屏蔽模组顶表面上设置有与铜柱尺寸相匹配的通孔，在通孔内设置有具有一定的弹性形变能力的绝缘材料，能够适用于不同直径尺寸的铜柱，简化了工艺步骤，降低了生产成本。

技术领域

本发明涉及一种三维半导体封装结构，具体涉及一种包括垂直导电柱结构的三维半导体层叠封装结构。

背景技术

当今半导体集成电路（IC）的新增长点，已从传统的机算机及通讯产业转向便携式移动设备如智能手机、平板电脑及新一代可穿戴设备。集成电路封装技术也随之出现了新的趋势，以应对移动设备产品的特殊要求，如增加功能灵活性、提高电性能、薄化体积、降低成本和快速面世等。

层叠封装就是针对移动设备的IC封装而发展起来的可用于系统集成的非常受欢迎的三维叠加技术之一。层叠封装由上下两层封装叠加而成，底层封装与上层封装之间以及底层封装与母板之间通过焊球阵列实现互连，上层封装与底层封装之间通过位于底层封装中的垂直导电柱进行电连接。

但现有技术中对于垂直导电柱的定位不够精确，屏蔽效果差，且整个层叠封装工艺繁琐，具体表现在通常导电柱在定位后再进行塑封，而塑封材料的流动会导致铜柱的位置偏移，而将铜柱焊接在底层基板上虽能够提高铜柱的定位准确度，但焊接工艺又会提高工艺的复杂程度，且导电柱的定位步骤与底层封装的模塑步骤及屏蔽层的形成工艺需分成多步进行，提高了工艺的复杂性和生产成本。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供一种包括垂直导电柱结构的三维半导体层叠封装结构，在解决定位精度差，屏蔽效果差的同时避免了工艺步骤繁琐，生产成本高的等技术问题。

为解决上述问题，本发明提供如下技术方案：

一种包括垂直导电柱结构的三维半导体层叠封装结构，包括：底层封装模块和顶层封装模块，上述底层封装模块和上述顶层封装模块通过第一BGA焊球进行焊接，其中顶层封装模块包括顶层基板，设置在上述顶层基板上的第二芯片，上述第二芯片通过第三BGA焊球倒装于顶层基板上，上述第二芯片通过第二塑封材料进行密封保护，其中底层封装模块包括底层基板、第一芯片、铜柱和屏蔽模组，其中第一芯片通过第二BGA焊球焊接在上述底层基板上，上述第一芯片通过第一塑封材料进行密封保护，上述底层基板通过第三BGA焊球与印刷电路板上对应的电路进行焊接，上述屏蔽模组通过导电粘结材料粘接在上述底层基板上，并且上述屏蔽模组包括与上述底层基板相齐平的侧壁，其特征在于：在上述屏蔽模组顶表面上设置有与上述铜柱尺寸相匹配的通孔，在上述通孔内侧壁上设置有绝缘材料，且绝缘材料具有一定的弹性形变能力，能够根据上述铜柱的直径进行相应的形变，进而使得上述铜柱能够被上述屏蔽模组进行固定，上述绝缘材料的熔融温度高于第一塑封材料的固化温度，上述铜柱通过导电粘结材料与上述底层基板进行电连接，上述底层封装模块和上述顶层封装模块通过穿透屏蔽模组的上述铜柱、上述第一BGA焊球进行电性互连。

在屏蔽模组的顶层的对应第一芯片的表面覆盖有一粘结材料，绝缘材料通过粘结材料进行固定。

其中第三塑封材料与第一塑封材料材料相同，且均为环氧树脂。

第一BGA焊球、第二BGA焊球和第三BGA焊球的材料均为焊锡材料。

屏蔽模组顶表面上设置有与铜柱尺寸相匹配上述通孔通过激光钻孔或机械钻孔形成。

通孔内设置的绝缘材料为硅胶材料。

与现有技术相比，本发明的有益技术效果是：