封装结构及其形成方法

技术领域

本发明涉及半导体技术领域，具体来说，涉及一种封装结构及其形成方法。

背景技术

如图1所示，目前的3D(三维)堆叠结构10，是通过中介层12以及其中的转接件(interposer)14来支撑上基板16和下基板18，同时转接件14也具备上基板16和下基板电路18导通的功能。

在模制(molding)制程过程中，若在中介层12与基板(例如下基板18)之间或管芯15与基板(例如下基板18)夹层的管芯间隙之间产生模制空隙(mold void)20，例如受限于上基板16和下基板18上的主板(mainboard)的线路，而无法在模制制程后利用扫描声学层析成像(SAT，Scan Acoustic Tomography)技术检测模制空隙20。模制空隙问题将严重影响产品的信赖性。

发明内容

针对相关技术中堆叠封装结构在模制制程中产生的模制空隙无法被检测的问题，本发明提出一种形成封装结构的方法以及一种封装结构，通过在堆叠封装件之前检测模制空隙，解决了上述问题。

本发明的技术方案是这样实现的：

根据本发明的一个方面，提供了一种形成封装结构的方法。该方法包括：对第一封装件进行空隙检测以确定第一封装件中不存在空隙；对第二封装件进行空隙检测以确定第二封装件中不存在空隙；并且，在第一封装件和第二封装件分别通过空隙检测之后，将第二封装件堆叠在第一封装件上方并且将第二封装件与第一封装件接合，其中，第二封装件的第二封装体(encapsulant)面向第一封装件的第一封装体。

根据本发明的实施例，在对第一封装件进行空隙检测之前，方法还包括：用第一封装体进行选择性模制以形成第一封装件，第一封装件具有第一器件以及比第一器件高的第一电子元件。其中，第一电子元件所对应区域中的第一封装体比第一器件所对应区域中的第一封装体高。

根据本发明的实施例，在对第二封装件进行空隙检测之前，还包括：用第二封装体进行选择性模制以形成第二封装件，第二封装件具有第二器件以及比第二器件高的第二电子元件。其中，第二电子元件所对应区域中的第二封装体比第二器件所对应区域中的第二封装体高。

根据本发明的实施例，将第二封装件与第一封装件接合包括：通过粘合层将第二封装件接合至第一封装件。

根据本发明的实施例，第一封装件具有第一转接件，第二封装件具有第二转接件。并且，将第二封装件与第一封装件接合包括：将第一转接件与第二转接件对准，并且将第二转接件接合至第一转接件。

根据本发明的实施例，将第二封装件与第一封装件接合包括：通过焊料将第二封装件接合至第一封装件。

根据本发明的实施例，将第二封装件与第一封装件接合包括：利用软板将第一封装件的第一基板连接至第二封装件的第二基板。

根据本发明的实施例，在第一封装件与第二封装件相互接合的界面处，第一封装件与第二封装件的形状互补。

根据本发明的另一方面，提供了一种封装结构。该封装结构包括第一封装件，第一封装件包括第一封装体，第一封装体具有彼此邻接的第一部分和第二部分，第一部分相比于第二部分突出。该封装结构还包括第二封装件，第二封装件堆叠在第一封装件上方，第二封装件包括第二封装体，第二封装体具有彼此邻接的第一部分和第二部分，第二封装体的第一部分相比于第二封装体的第二部分突出。第一封装体的第一部分与第二封装体的第二部分相对并且接合，第一封装体的第二部分与第二封装体的第一部分相对并且接合。

根据本发明的实施例，第一封装件包括第一基板以及设置在第一基板上的第一电子元件和第一器件，第一电子元件比第一器件高，并且第一封装体的第一部分包覆第一电子元件，第一封装体的第二部分包覆第一器件。

根据本发明的实施例，第二封装件包括第二基板以及设置在第二基板上的第二电子元件和第二器件，第二电子元件比第二器件高，并且第二封装体的第一部分包覆第二电子元件，第二封装体的第二部分包覆第二器件。

根据本发明的实施例，封装结构还包括：粘合层，连接在第一封装体与第二封装体之间。在一些实施例中，粘合层包括导电材料。在一些实施例中，粘合层为屏蔽层。在一些实施例中，粘合层为导电胶层或EMI膜。

根据本发明的实施例，第一封装件包括第一转接件，第一封装体暴露第一转接件。第二封装件包括第二转接件，第二封装体暴露第二转接件，第一转接件与第二转接件彼此对准并且彼此接合。

根据本发明的实施例，第一转接件与第二转接件通过焊料彼此接合。

根据本发明的实施例，封装结构还包括软板，软板从第一封装件和第二封装件的外侧连接第一封装件的第一基板和第二封装件的第二基板。

根据本发明的实施例，第一封装体的第一部分邻近第一封装体的第二部分的侧壁为垂直侧壁，并且，第二封装体的第一部分邻近第二封装体的第二部分的侧壁为垂直侧壁。

根据本发明的实施例，第一封装体的第一部分邻近第一封装体的第二部分的侧壁为倾斜侧壁，并且，第二封装体的第一部分邻近第二封装体的第二部分的侧壁为倾斜侧壁。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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发明的一些实施例，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。

图1是目前3D堆叠结构的封装结构的截面示意图。

图2是根据本发明实施例的形成封装结构的方法的流程图。

图3A至图3E是根据本发明实施例的形成封装结构的各个中间阶段的示意图。

图4是根据本发明另一实施例的封装结构的示意图。

图5A至图5D是根据本发明另一实施例的形成封装结构的各个中间阶段的示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明提供了一种形成封装结构的方法，将已检测完模制空隙的已知良好的封装件(KGP，known goodpackage)进行堆栈。

图2是根据本发明实施例的形成封装结构的方法的流程图。方法首先开始于步骤S202，对第一封装件进行空隙检测，来确定第一封装件中不存在空隙。

然后，在步骤S204中，对第二封装件进行空隙检测，来确定第二封装件中不存在空隙。对第一封装件或第二封装件进行的空隙检测可以检测在模制第一封装件过程中形成于任何位置的模制空隙(mold void)。并且，确定为不存在空隙的第一封装件或第二封装件被认为是KGP。

在步骤S206中，在第一封装件和第二封装件分别通过空隙检测之后，将第二封装件堆叠在第一封装件上方。并且，以第一封装件的第一封装体(encapsulant)面向第二封装件的第二封装体的方式，将第二封装件与第一封装件接合。通过空隙检测的第一封装件和第二封装件可以通过任何适用的方式进行接合，本发明对此不进行限定。

本发明的上述方法，首先分别对要接合的第一封装体和第二封装体这两个封装件进行空隙检测，来检测第一封装体和第二封装体中是否存在空隙，然后在第一封装体和第二封装体通过空隙检测之后再进行接合。因此，实现了有效检测封装结构在模制制程中产生的空隙。进而，能够可以提高产品的信赖性以及良率。

图3A至图3E是形成根据本发明实施例的封装结构300的各个中间阶段的示意图。以下参考图3A至图3E所示来说明本发明形成封装结构300的方法。

首先如图3A所示，用第一封装体120进行选择性模制以形成第一封装件100。在图3A所示的实施例中，第一封装件100可以包括第一基板102以及设置在第一基板102上的第一电子元件112和第一器件114。第一器件114可以包括任何类型的管芯。第一电子元件112可以包括电阻器、电容器、电感等电子元件。第一电子元件112从第一基板102的上表面开始测量的高度比第一器件114的高度高。第一封装体120包覆第一电子元件112和第一器件114。具体来说，第一封装体120的第一部分121包覆第一电子元件112，第一封装体120的第二部分122包覆第一器件114。在一些实施例中，由于第一电子元件112高于第一器件114，因此第一封装体120的表面125可以是非平坦的。第一电子元件112所对应区域中的第一封装体120比第一器件114所对应区域中的第一封装体120高。此外，在本实施例中，第一封装体120的第一部分121邻近第一封装体120的第二部分122的侧壁129为垂直侧壁。在一些实施例中，如图3A所示，第一器件114所对应的区域140(如图3A中通过虚线所示)中的第一封装体120包含部分的第一部分121和部分的第二部分122。

在形成第一封装体120的模制制程中，可能在第一封装体120与第一基板102之间或者第一器件114与第一基板102之间形成空隙。可以对第一封装件100进行空隙检测，来确定第一封装件100中是否存在这样的空隙。可以通过任何可应用的检测技术来进行空隙检测，例如通过SAT技术。

如图3B所示，用第二封装体220进行选择性模制以形成第二封装件200。在一些实施例中，第二封装件200可以包括第二基板202以及设置在第二基板202上的第二电子元件212和第二器件214。第二器件214可以包括任何类型的管芯。第二电子元件212可以包括电阻器、电容器、电感等电子元件。第二电子元件212的高度比第二器件214的高度高。第二封装体220包覆第二电子元件212和第二器件214。具体来说，第二封装体220的第二部分222包覆第二电子元件212，第二封装体220的第二部分222包覆第二器件214。由于第二电子元件212高于第二器件214，因此第二封装体220的表面225可以是非平坦的。第二电子元件212所对应区域中的第二封装体220比第二器件214所对应区域中的第二封装体220高。并且，第二封装体220的第一部分221邻近第二封装体220的第二部分222的侧壁229为垂直侧壁。

在第一封装件100和第二封装件200分别通过空隙检测之后，如图3C至图3D所示，将第一封装件100与第二封装件200接合在一起。应理解，以下参考图3C至图3D所示，以通过粘合层150来接合第一封装件100和第二封装件200的方式进行说明。但是，也通过任何适用的其他方式进行接合，本发明对此不进行限定。

如图3C所示，在第二封装件200上方形成粘合层150。在一些实施例中，粘合层150可以包括导电材料以用于进行电性连接。在一些实施例中，粘合层150可以是屏蔽层，来避免第一封装件100和第二封装件200之间的讯号干扰。

在一个实施例中，粘合层150可以采用导电胶层。在这样的实施例中，可以在第一封装件100的表面上以涂覆的方式形成与第一封装件100的表面共形的导电胶层。在另一个实施例中，粘合层150可以采用EMI(防电磁干扰)膜。在这样的实施例中，可以以压合(例如真空压合)的方式将EMI膜压在第一封装件100的表面上，以使形成的EMI膜与第一封装件100的表面共形。

如图3D所示，将第一封装件100翻转，以使第二封装件200的第二封装体220与第一封装件100的第一封装体120相对。并且通过粘合层150将第二封装体220与第一封装件100接合，从而形成封装结构300。具体来说，第一封装体120的第二部分122与第二封装体220的第一部分221相对且相互接合，第一封装体120的第一部分121与第二封装体220的第二部分222相对且相互接合。在第一封装件100与第二封装件200相互接合的界面处，第一封装件100与第二封装件200的形状可以是互补的。

形成的封装结构300，在接合的第一封装体120和第二封装体220之间分别进行了空隙检测，因此，封装结构300中将不存在在模制制程中产生的空隙。从而，可以提高产品的信赖性以及良率。

如图3E所示，封装结构300还可以利用软板(FPC，Flexible Printed Circuit)302连接第一封装件100的第一基板102和第二封装件200的第二基板202。FPC 302从第一封装件100和第二封装件200的外侧连接第一封装件100的第一基板102和第二封装件200的第二基板202。FPC 302还可以连接粘合层150。

图4是根据本发明另一实施例的封装结构400的示意图。其中，采用相同的标号来标记参考图3A至图3E所描述的元件类似的元件。如图4所示的实施例中，第一封装件100可以包括第一转接件(interposer)306，第一转接件306的上部连接至第一基板102。第二封装件200包括第二转接件308，第二转接件308的下部连接至第二基板202。可以参考图3A至图3E所描述的过程来形成封装结构400。在接合第一封装件100和第二封装件200之前，第一封装体120可以暴露出第一转接件306的下部，第二封装体220或粘合层150可以暴露第二转接件308的上部。然后，在接合的过程中，第一转接件306与第二转接件308彼此对准，并且第一转接件306暴露的下部与第二转接件308暴露的上部彼此接合。更具体的，在一些实施例中，可以通过焊料(solder)309将第一转接件306与第二转接件308接合。在一些实施例中，粘合层150可以与第一转接件306或第二转接件308电性连接。应理解，除上述的转接件之外，也可以采用其他适用的连接件来连接第一基板102和第二基板202，例如导电柱(pillar)等。

图5A至图5D是根据本发明另一实施例的形成封装结构500的各个中间阶段的示意图。如图5A所示，用第一封装体120进行选择性模制以形成第一封装件100。与图3A所示实施例不同的是，第一封装体120的第一部分121邻近第一封装体120的第二部分122的侧壁为倾斜侧壁129。这样，在第一封装体120的非平坦表面125上形成角度大于90度的钝角，而不是直角。

如图5B所示，用第二封装体220进行选择性模制以形成第二封装件200。与图3B所示实施例不同的是，第二封装体220的第一部分221邻近第二封装体220的第二部分222的侧壁229为倾斜侧壁。这样，在第二封装体220的非平坦表面225上形成角度大于90度的钝角，而不是直角(如图3A至图3E)。

如图5C所示，在第二封装件200上方形成粘合层150。在一些实施例中，粘合层150可以包括导电材料以用于进行电性连接。在一些实施例中，粘合层150可以是屏蔽层。在一个实施例中，粘合层150可以采用导电胶层。

在另一个实施例中，粘合层150可以采用EMI膜。在这样的实施例中，可以以压合(例如真空压合)的方式将EMI膜压在第二封装件200的表面上，以使形成的EMI膜与第二封装件200的表面共形。第一封装体120的第一部分121邻近第一封装体120的第二部分122的侧壁为倾斜侧壁229，并且，第二封装体220的第一部分221邻近第二封装体220的第二部分222的侧壁229为倾斜侧壁。在该实施例中，由于在第一封装体120的非平坦表面125和第二封装体220的非平坦表面225上形成了角度大于90度的钝角，而不是直角(如图3A至图3E)。容易理解，在直角处进行粘合层150的压合可能使得在直角处的接合不良。通过在第一封装体120的非平坦表面125和第二封装体220的非平坦表面225上不形成直角，可以有利于对粘合层150的压合。

如图5D所示，将第一封装件100翻转，并通过粘合层150将第二封装件200与第一封装件100接合，从而形成封装结构500。封装结构500的其他方面可以与上述的封装结构300、400类似此处不再赘述。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。