CN111627897A - 一种立体封装结构及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种立体封装结构及其制备方法，包括盖板、第一硬板和设置于第一硬板侧边的若干第二硬板，第一硬板与第二硬板通过柔性导体电连接，第一硬板、第二硬板、柔性导体与盖板形成容置内腔，第一硬板朝向容置内腔的一侧设置有至少一个第一芯片，且第一芯片与第一硬板电连接，第二硬板设置有至少一个第二芯片，且第二芯片与第二硬板电连接。由于第一芯片与第二芯片分设在不同的硬板上，减小了封装方式对芯片尺寸的要求，具有较大的灵活性；此外，还防止了传统的二维芯片封装结构中将器件设置在第一硬板上，导致的第一硬板的叠层数量和布线难度大大增加的问题。

Description

一种立体封装结构及其制备方法

技术领域

本发明涉及集成电路封装技术领域，具体涉及一种立体封装结构及其制备方法。

背景技术

随着电子系统微型化或便携化趋势的不断推进，实现高密度产品的封装技术越来越得到系统制造者的关注。三维芯片堆叠技术被认为是实现高密度封装的有效方法。三维芯片堆叠技术是把不同功能的芯片或结构，通过堆叠技术或过孔互连等微机械加工技术，使其在Z轴方向上形成立体集成、信号连通及圆片级、芯片级、硅帽封装等封装和可靠性技术为目标的三维立体堆叠加工技术。

然而，三维芯片堆叠技术中，进行堆叠的若干芯片需从上到下尺寸逐渐增大或尺寸相同，对芯片的要求较高；当芯片不满足三维堆叠技术的尺寸要求时，则需要将部分芯片进行平铺，结合传统的二维芯片封装技术对芯片进行封装，不仅增大了封装结构的尺寸，也增加了基板布线的难度。

发明内容

因此，本发明要解决的技术问题在于克服三维芯片堆叠技术对待封装芯片的尺寸要求较高的缺陷，从而提供一种立体封装结构及其制备方法。

为此，本发明提供一种立体封装结构，包括第一硬板(1)、设置于所述第一硬板(1)侧边的若干第二硬板(2)及盖板(4)，所述第一硬板(1)与所述第二硬板(2)通过柔性导体(3)电连接，所述第一硬板(1)、第二硬板(2)、柔性导体(3)与盖板(4)形成容置内腔，所述第一硬板(1)朝向所述容置内腔的一侧设置有至少一个第一芯片(5)，且所述第一芯片(5)与所述第一硬板(1)电连接，所述第二硬板(2)设置有至少一个第二芯片(6)，且所述第二芯片(6)与所述第二硬板(2)电连接。

进一步地，所述第二芯片(6)设置在所述第二硬板(2)朝向所述容置内腔的一侧；或，所述第二芯片(6)设置在所述第二硬板(2)背离所述容置内腔的一侧。

进一步地，所述第一硬板(1)上朝向所述容置内腔的一侧还设置有至少一个被动元件(8)，所述被动元件(8)与所述第一硬板(1)电连接；和/或，所述第二硬板(2)上设置有所述第二芯片(6)的一侧还设置有至少一个被动元件(8)，所述被动元件(8)与所述第二硬板(2)电连接。

进一步地，所述盖板(4)的材质为玻璃；或，所述盖板(4)为设置在所述第二硬板(2)远离所述第一硬板(1)一侧的第三硬板，且所述第三硬板通过柔性导体(3)与所述第二硬板(2)电连接，所述第三硬板朝向所述容置内腔的一侧设置有若干第三芯片(7)和/或被动元件(8)，且所述第三芯片(7)和/或被动元件(8)与所述第三硬板电连接。

进一步地，所述容置内腔内填充有固化胶水(9)。

进一步地，所述柔性导体(3)为柔性电路板，且所述第一硬板(1)、柔性电路板及第二硬板(2)构成软硬结合板。

进一步地，在所述第一硬板(1)背离所述容置内腔的一侧设置有若干锡球(10)，所述锡球(10)与所述第一硬板(1)电连接。

本发明还提供一种立体封装结构的制备方法，包括以下步骤：

在第一硬板(1)上设置至少一个第一芯片(5)，且所述第一芯片(5)与所述第一硬板(1)电连接；

在第二硬板(2)上设置至少一个第二芯片(6)，且所述第二芯片(6)与所述第二硬板(2)电连接；

将所述第二硬板(2)沿柔性导体(3)绕折，以使第一硬板(1)、柔性导体(3)与第二硬板(2)形成容置内腔，且所述第一芯片(5)朝向所述容置内腔内部设置；

在所述容置内腔的腔口处连接盖板(4)，以对所述容置内腔进行封口。

进一步地，在所述“在所述容置内腔的腔口处设置盖板(4)”之前，还包括向所述容置内腔内填充固化胶水(9)的步骤。

进一步地，在所述“在所述容置内腔的腔口处设置盖板(4)”之后，还包括在所述第一硬板(1)背离所述容置内腔的一侧进行植球。

本发明技术方案，具有如下优点：

1.本发明提供的立体封装结构，包括盖板、第一硬板和设置于所述第一硬板侧边的若干第二硬板，所述第一硬板与所述第二硬板通过柔性导体电连接，所述第一硬板、第二硬板、柔性导体与盖板形成容置内腔，所述第一硬板朝向所述容置内腔的一侧设置有至少一个第一芯片，且所述第一芯片与所述第一硬板电连接，所述第二硬板设置有至少一个第二芯片，且所述第二芯片与所述第二硬板电连接。

所述第一硬板与所述第二硬板通过柔性导体电连接，使设置在第一硬板上的第一芯片与设置在第二硬板上的第二芯片实现了信号连通和集成，同时，由于第一芯片与第二芯片分设在不同的硬板上，因此减小了封装方式对芯片尺寸的要求，具有较大的灵活性；此外，由于第一芯片与第二芯片分设在不同的硬板上，防止了传统的二维芯片封装结构中将器件设置在第一硬板上，导致的第一硬板的叠层数量和布线难度大大增加的问题。

2.本发明提供的立体封装结构的制备方法，通过将第一芯片与第二芯片分别设置在第一硬板与第二硬板上，并将所述第二硬板沿柔性导体绕折使第一硬板、柔性导体与第二硬板形成容置内腔后，连接盖板对容置内腔进行封口，以得到立体封装结构，具有制备流程简单的优点。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式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，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，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为本发明的实施例1提供的立体封装结构的剖视图；

图2为本发明的实施例2提供的立体封装结构的剖视图；

图3为本发明的实施例3提供的立体封装结构的剖视图；

图4为图1所示的立体封装结构的第一硬板与第二硬板的结构示意图；

图5为图2所示的立体封装结构的制备方法的步骤(1)的结构示意图；

图6为图2所示的立体封装结构的制备方法的步骤(2)的结构示意图；

图7为图2所示的立体封装结构的制备方法的步骤(3)的结构示意图；

图8为图2所示的立体封装结构的制备方法的步骤(4)的结构示意图；

图9为图2所示的立体封装结构的制备方法的步骤(5)的结构示意图；

图10为图2所示的立体封装结构的制备方法的步骤(6)的结构示意图；

图11为图3所示的立体封装结构的第一硬板与第二硬板的结构示意图；

附图标记说明：

1－第一硬板；2－第二硬板；3－柔性导体；4－盖板；5－第一芯片；6－第二芯片；7－第三芯片；8－被动元件；9－固化胶水；10－锡球。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例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在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

实施例1

如图1所示，本实施例提供一种立体封装结构，包括第一硬板1、设置于第一硬板1侧边的若干第二硬板2及盖板4，第一硬板1与第二硬板2通过柔性导体3电连接，第一硬板1、第二硬板2、柔性导体3与盖板4形成容置内腔，第一硬板1朝向容置内腔的一侧设置有至少一个第一芯片5，且第一芯片5与第一硬板1电连接，第二硬板2设置有至少一个第二芯片6，且第二芯片6与第二硬板2电连接。

本实施例中，第一硬板1与第二硬板2为刚性PCB板，第一硬板1与第二硬板2之间的夹角不进行过多限定，其可以是直角，也可以是锐角，作为变型，第一硬板1和第二硬板2之间垂直连接。第一硬板1与第二硬板2的形状和数量也可以根据实际情况进行调整。如图4所示，当第一硬板1为矩形时，其四边均连接有矩形的第二硬板2，第一硬板1与第二硬板2呈直角，从而得到如图1所示的立体封装结构。

第一硬板与第二硬板通过柔性导体电连接，使设置在第一硬板上的第一芯片与设置在第二硬板上的第二芯片实现了信号连通和集成，同时，由于第一芯片与第二芯片分设在不同的硬板上，因此减小了封装方式对芯片尺寸的要求，具有较大的灵活性；此外，由于第一芯片与第二芯片分设在不同的硬板上，防止了传统的二维芯片封装结构中将器件设置在第一硬板上，导致的第一硬板的叠层数量和布线难度大大增加的问题。在使用时，可以根据需要在不同的硬板上设置不同功能的若干芯片，以保证高密度封装结构的需求。

具体地，柔性导体3为柔性电路板，且第一硬板1、柔性电路板及第二硬板2构成软硬结合板，软硬结合板上第一硬板1、柔性电路板及第二硬板2实现电连接，其具体结构如图4所示。软硬结合板就是柔性线路板与硬性线路板经过压合等工序形成的具有柔性电路板特性与刚性电路板特性的线路板，因此它既有一定的挠性区域，也有一定的刚性区域，对节省产品内部空间，减少成品体积，提高产品性能有很大的帮助，适用于本申请中立体封装结构。作为变型，柔性导体3还可以为导线，以使第一硬板1与第二硬板2电连接。

进一步地，第二芯片6设置在第二硬板2朝向容置内腔的一侧；第一硬板1上朝向容置内腔的一侧还设置有至少一个被动元件8，被动元件8与第一硬板1电连接；第二硬板2上设置有第二芯片6的一侧还设置有至少一个被动元件8，被动元件8与第二硬板2电连接，被动元件8自身可以是电容，电阻，电感的一种或多种。常规三维堆叠芯片封装方式仅能完成多个芯片的封装，而无法在封装结构内完成电阻器、电容器等被动元件的集成，而本申请提供的立体封装结构由于其显著的灵活性，可以在封装若干芯片的同时，进行被动元件的集成，从而增强了立体封装结构的功能性。

具体的，盖板4为玻璃，第一芯片、第二芯片为倒装芯片。作为变型，盖板4还可以是陶瓷基板，其他刚性材料也适用于盖板4。同时，为了实现盖板4与第二硬板2之间的稳定连接，在盖板4与第二硬板之间设置有胶水等。

同时，为了完成立体封装结构的定型，使其具有固定的形状，容置内腔内还填充有固化胶水9，固化胶水的材质可以为环氧树脂胶或者硅胶，其他可固化材料也属于本申请的保护范围。在容置内腔中填充固化胶水还可以避免在使用过程中由于容置内腔中气体的热膨胀而对结构造成的破坏。

此外，在第一硬板(1)背离容置内腔的一侧设置有若干锡球10，锡球10与第一硬板1电连接，用以与下一级基板电连接。

实施例2

如图2所示，本实施例提供一种立体封装结构，其与实施例1提供的立体封装结构的唯一不同之处在于：第二芯片6设置在第二硬板2背离容置内腔的一侧，设置于第二硬板2上的至少一个被动元件8与第二芯片6位于第二硬板2的同一侧。本实施例提供一种立体封装结构通过将第二硬板上的第二芯片设置在内置腔体外侧，降低了容置内腔的散热压力，有利于封装结构的散热。

实施例3

如图3所示，本实施例提供一种立体封装结构，其与实施例1提供的立体封装结构的唯一不同之处在于：盖板4为设置在第二硬板2远离第一硬板1一侧的第三硬板，且第三硬板通过柔性导体3与第二硬板2电连接，第三硬板朝向容置内腔的一侧设置有若干第三芯片7和/或被动元件8，且第三芯片7和/或被动元件8与第三硬板电连接。具体地，第一硬板1、第二硬板2、第三硬板及连接第一硬板1与第二硬板2的柔性电路板、连接第三硬板与第二硬板2的柔性电路板构成软硬结合板，其具体结构如图11所示。

通过将盖板设置成与第二硬板电连接的第三硬板，实现了立体封装结构空间的充分利用，降低了第一硬板与第二硬板的布线压力，还提高了整个立体封装结构的芯片设置密度，保证了高密度封装结构的需求。

实施例4

如图5－图10所示，本实施例提供一种立体封装结构的制备方法，以得到实施例2提供的立体封装结构，包括以下步骤：

步骤(1)：在第一硬板上设置至少一个第一芯片，且第一芯片与第一硬板电连接；具体的，首先在第一芯片沉积锡球，然后将第一芯片翻转并使锡球与第一硬板接触，随后对锡球进行加热，待锡球固化后即实现第一芯片与第一硬板的电连接；

在第一硬板上朝向容置内腔的一侧设置至少一个被动元件，被动元件与第一硬板电连接；具体的，首先将焊膏漏印到第一硬板的焊盘上，然后将固定用胶水滴到第一硬板上并进行被动元件的贴装，随后将焊膏融化进行回流焊接，以使被动元件与第一硬板实现电连接。

步骤(2)：在第二硬板上设置至少一个第二芯片，第二芯片与第二硬板电连接，且第二芯片与第一芯片设置于软硬结合板的相对面；具体的，首先在第二芯片沉积锡球，然后将第二芯片翻转并使锡球与第二硬板接触，随后对锡球进行加热，待锡球固化后即实现第二芯片与第二硬板的电连接；

在第二硬板上设置有第一芯片的一侧设置至少一个被动元件，被动元件与第二硬板电连接；具体的，首先将焊膏漏印到第二硬板的焊盘上，然后将固定用胶水滴到第二硬板上并进行被动元件的贴装，随后将焊膏融化进行回流焊接，以使被动元件与第二硬板实现电连接。

步骤(3)：将第二硬板沿柔性导体绕折，以使第一硬板、柔性导体与第二硬板形成容置内腔，且第一芯片朝向容置内腔内部设置；具体的，绕折位置可涂抹粘结胶，以在固化后完成立体封装结构的初步定型。

步骤(4)：向容置内腔内填充固化胶水，以将腔体内填满。

步骤(5)：在容置内腔的腔口处连接盖板，以对容置内腔进行封口；具体的，首先在容置内腔的腔口处的边缘涂抹粘结胶，随后将盖板扣在腔口处，完成对容置内腔的封口；随后进行对固化胶水的固化，以完成立体封装结构的定型。

步骤(6)：在第一硬板背离容置内腔的一侧进行植球。由于立体封装结构还需要与外界电路电连接，因此，需要在第一硬板的下表面完成对锡球的植球工艺，方便采用锡球与外界电路实现连接。

上述立体封装结构的制备方法具有制备流程简单的优点，其制备得到的立体封装结构适用于不同类型和尺寸的若干芯片的封装，同时降低了第一硬板的布线难度，降低了生产成本。

实施例5

本实施例提供一种立体封装结构的制备方法，以得到实施例1提供的立体封装结构，其与实施例4所提供的立体封装结构的制备方法的唯一不同之处在于：步骤(2)中将第二芯片6、设置于第二硬板2上的至少一个被动元件与第一芯片设置于软硬结合板的同一侧，在此不再赘述。

实施例6

本实施例提供一种立体封装结构的制备方法，以得到实施例3提供的立体封装结构，其与实施例5所提供的立体封装结构的制备方法的唯一不同之处在于：

在步骤(2)中，还包括在第三硬板上设置至少一个第三芯片和/或被动元件，第二芯片和/或被动元件与第三硬板电连接，且第三芯片和/或被动元件与第一芯片设置于软硬结合板的同一侧；

在步骤(3)中，还包括将第三硬板沿柔性导体绕折，待向容置内腔内填充固化胶水后，在第三硬板的边缘涂胶并与第二硬板边缘连接。

其中，第三芯片的设置方式与第一芯片或第二芯片相同，被动元件也具有相同的设置方式，在此不再赘述。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (10)

1.一种立体封装结构，其特征在于，包括第一硬板(1)、设置于所述第一硬板(1)侧边的若干第二硬板(2)及盖板(4)，所述第一硬板(1)与所述第二硬板(2)通过柔性导体(3)电连接，所述第一硬板(1)、第二硬板(2)、柔性导体(3)与盖板(4)形成容置内腔，所述第一硬板(1)朝向所述容置内腔的一侧设置有至少一个第一芯片(5)，且所述第一芯片(5)与所述第一硬板(1)电连接，所述第二硬板(2)设置有至少一个第二芯片(6)，且所述第二芯片(6)与所述第二硬板(2)电连接。

2.根据权利要求1所述的立体封装结构，其特征在于，所述第二芯片(6)设置在所述第二硬板(2)朝向所述容置内腔的一侧；或，

所述第二芯片(6)设置在所述第二硬板(2)背离所述容置内腔的一侧。

3.根据权利要求2所述的立体封装结构，其特征在于，

所述第一硬板(1)上朝向所述容置内腔的一侧还设置有至少一个被动元件(8)，所述被动元件(8)与所述第一硬板(1)电连接；和/或，

所述第二硬板(2)上设置有所述第二芯片(6)的一侧还设置有至少一个被动元件(8)，所述被动元件(8)与所述第二硬板(2)电连接。

4.根据权利要求1－3任一项所述的立体封装结构，其特征在于，

所述盖板(4)的材质为玻璃；或，

所述盖板(4)为设置在所述第二硬板(2)远离所述第一硬板(1)一侧的第三硬板，且所述第三硬板通过柔性导体(3)与所述第二硬板(2)电连接，所述第三硬板朝向所述容置内腔的一侧设置有若干第三芯片(7)和/或被动元件(8)，且所述第三芯片(7)和/或被动元件(8)与所述第三硬板电连接。

5.根据权利要求1－4任一项所述的立体封装结构，其特征在于，所述容置内腔内填充有固化胶水(9)。

6.根据权利要求1－5任一项所述的立体封装结构，其特征在于，所述柔性导体(3)为柔性电路板，且所述第一硬板(1)、柔性电路板及第二硬板(2)构成软硬结合板。

7.根据权利要求1－6任一项所述的立体封装结构，其特征在于，在所述第一硬板(1)背离所述容置内腔的一侧设置有若干锡球(10)，所述锡球(10)与所述第一硬板(1)电连接。

8.一种立体封装结构的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

在第一硬板(1)上设置至少一个第一芯片(5)，且所述第一芯片(5)与所述第一硬板(1)电连接；

在第二硬板(2)上设置至少一个第二芯片(6)，且所述第二芯片(6)与所述第二硬板(2)电连接；

将所述第二硬板(2)沿柔性导体(3)绕折，以使第一硬板(1)、柔性导体(3)与第二硬板(2)形成容置内腔，且所述第一芯片(5)朝向所述容置内腔内部设置；

在所述容置内腔的腔口处连接盖板(4)，以对所述容置内腔进行封口。

9.根据权利要求8所述的立体封装结构的制备方法，其特征在于，在所述“在所述容置内腔的腔口处设置盖板(4)”之前，还包括向所述容置内腔内填充固化胶水(9)的步骤。

10.根据权利要求8或9所述的立体封装结构的制备方法，其特征在于，在所述“在所述容置内腔的腔口处设置盖板(4)”之后，还包括在所述第一硬板(1)背离所述容置内腔的一侧进行植球。

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