[发明专利]基于TSV硅转接基板堆叠的集成封装结构及制造方法

说明书

本发明公开了一种基于TSV硅转接基板堆叠的集成封装结构及制造方法，属于集成电路封装技术领域，包括：TSV硅转接基板、TSV硅基腔体转接基板、转接基板间互连结构、TSV硅转接基板外接焊球、第一底部填充结构、第二底部填充结构、微电子芯片和芯片与转接板互连结构；TSV硅基腔体转接基板通过转接基板间互连结构与TSV硅转接基板连接，且微电子芯片通过芯片与转接板互连结构分别与二者连接，第一底部填充结构位于TSV微电子芯片与TSV硅转接基板中间，第二底部填充结构位于两基板中间，该多芯片集成封装结构，缩小了系统封装尺寸、提高了互联密度、缩短了互连距离、降低了传输延时、提高了带宽、提升了电源效率。

技术领域

本发明属于集成电路封装技术领域，具体涉及一种基于TSV硅转接基板堆叠的集成封装结构及制造方法。

背景技术

PoP，Packaging on Packaging，即堆叠组装，又称叠层封装。PoP采用两个或两个以上的BGA，球栅阵列封装堆叠而成的一种封装方式。一般PoP叠层封装结构采用BGA焊球结构，将数字或混合信号逻辑器件集成在PoP封装底部，满足逻辑器件多引脚的特点。PoP封装可实现多层堆叠，节省了基板面积，实现了在垂直方向上多芯片集成。

国内专利“堆叠封装器件及其制造方法”专利号CN201310549390.3，公开了一种堆叠封装器件，包括堆叠安装在一起的多个封装组件。首先制作基板，然后对基板上表面开设凹槽，将半导体芯片安装于所述凹槽内，芯片上表面低于基板上表面，与此同时基板下表面也安装有半导体芯片，接着用密封材料将安装有芯片的凹槽进行填充密封，最后通过热压的方式将两个封装体堆叠在一起。该专利的缺点是显而易见的：(1)因为需要埋置芯片，基板的凹槽深度需要做的较深，由此带来的负面作用是严重影响基板结构强度，而且同样面积区域凹槽数量越多换言之埋置芯片数量越多，对基板结构的强度影响越大，使得基板上集成芯片的数量及密度受限，与堆叠从而增加集成芯片数量密度的初衷不符。而对于已挖槽基板而言，其槽体底部机械强度较小加之底部的特殊结构使得芯片的WB或焊球FC等主流键合形式难以实现。同时，由于埋置芯片需要更深的凹槽，导致基板上下表面间互连通孔的深度进一步增加，通孔越深意味着通孔加工及填充难度越大，导致通孔互连加工难度增加。(2)采用密封材料将芯片密封于基板凹槽内，密封材料与基板材质的热膨胀系数存在较大差异，所以不仅密封这步工序完成后，回到室温的基板有一定的翘曲，在随后的基板堆叠工序中，翘曲将增加堆叠工艺的工艺实施难度。(3)由于封装体的堆叠基于热压，而压膜模具对于开孔精度要求非常高，一旦开孔精度不足，就会使得上下基板无法实现电连接。而高精度的开孔常采用光刻工艺实现，对于已经用密封材料填充后翘曲过大的基板，增加了光刻的工艺实施难度，如曝光离焦等。与此同时翘曲脆弱的基板要平整贴合的贴膜，存在较大的基板损坏的风险。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供基于TSV硅转接基板堆叠的多芯片集成封装结构及制造方法，以解决现有技术中TSV硅转接基板尺寸小、集成芯片数量有限、基板Z轴方向集成密度低等问题。

为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：

本发明公开的一种基于TSV硅转接基板堆叠的集成封装结构，包括：TSV硅转接基板、TSV硅基腔体转接基板、转接基板间互连结构、TSV硅转接基板外接焊球、第一底部填充结构、第二底部填充结构、若干个微电子芯片和若干个芯片与转接板互连结构；

TSV硅基腔体转接基板通过转接基板间互连结构设置在TSV硅转接基板上方，若干个微电子芯片通过若干个芯片与转接板互连结构分别连接在TSV硅转接基板和TSV硅基腔体转接基板的上端，TSV硅转接基板外接焊球设置在TSV硅转接基板底端，TSV硅基腔体转接基板上端的微电子芯片与TSV硅基腔体转接基板中间填充有第一底部填充结构，位于TSV硅基腔体转接基板下端TSV硅转接基板上端间填充有第二底部填充结构。