TMV结构的制备方法、大板扇出型异构集成封装结构及其制备
方法
技术领域
[0001] 本
发明属于集成
电路封装技术领域，涉及一种封装结构及其制备方法，具体涉及一种TMV结构的制作方法、包含该TMV结构的制备方法的大板扇出型异构集成封装结构的制备方法以及采用该制备方法制得的大板扇出型异构集成封装结构。
背景技术
[0002] 随着
电子产品小型化和集成化的潮流，微电子封装技术的高
密度化已在新一代电子产品上逐渐成为主流。为了顺应新一代电子产品的发展，尤其是手机、笔记本等产品的发展，芯片向密度更高、速度更快、尺寸更小、成本更低等方向发展。大板扇出型封装技术(Fan-out Panel Level Package，FOPLP)的出现，作为扇出型
晶圆级封装技术(Fanout Wafer Level Package，FOWLP)的升级技术，拥有更广阔的发展前景。与传统的
引线键合芯片相比，扇出型封装大大增加芯片的引脚数目，减小了封装尺寸，简化封装步骤，缩短了芯片与
基板之间的距离，提高了芯片功能。具有支持10nm以下工艺制程芯片、互连路径短、高集成度、超薄厚度、高可靠性，高
散热能
力等优势。此外，该技术也是实现SiP(系统封装)或三维异构集成封装的最佳方案之一，具有低成本、高可靠性以及高散热等优势。
[0003] 板级扇出型封装技术实现三维异构集成封装或系统封装的基本工序为：在载板上粘贴临时键合胶，安装芯片，进行塑封，移除临时键合胶和载板，
覆盖介电层(ABF)，打TMV(Through Molding Via)通孔，填充TMV和再布线层(RDL)。在三维异构封装和系统集成封装过程中，通过天长TMV通孔制得的TMV结构，由于TMV结构的边缘效应，使得TMV很容易形成虚填，大大降低了封装产品的可靠性。为了解决这一问题通常是优化药
水成分或在TMV底部粘贴
胶带形成假的微
盲孔，这些方法要么无法从根本上解决虚填问题，要么大幅度增加成本。
发明内容
[0004] 本发明的一个目的在于提供一种TMV结构的制备方法，可以改善TMV填充缝隙问题，降低虚填概率，提高封装
质量与可靠性。
[0005] 本发明的另一个目的在于提供一种大板扇出型异构集成封装结构的制备方法，采用该方法可以制得低成本、小型化、高集成度的大板扇出型异构集成封装结构，可提高垂直互连结构的可靠性。
[0006] 为达此目的，本发明采用以下技术方案：
[0007] 一方面，提供一种TMV结构的制备方法，包括以下步骤：
[0008] S1、提供芯片塑封板，在所述芯片塑封板的非芯片区域沿所述芯片塑封板的厚度方向开设盲孔；
[0009] S2、在所述盲孔内填充金属填充柱；
[0010] S3、对所述芯片塑封板远离所述盲孔开口的一侧面进行
研磨抛光处理，使所述金属填充柱远离该侧面的一端与所述芯片塑封板的表面平齐，形成TMV结构。
[0011] 作为TMV结构的制备方法的一种优选方案，步骤S1中，采用机械钻孔或者激光钻孔的方式开设所述盲孔。
[0012] 作为TMV结构的制备方法的一种优选方案，步骤S1中，所述盲孔开设完成后，还需要采用
等离子体或者溶液清洗所述盲孔以去除残渣。
[0013] 作为TMV结构的制备方法的一种优选方案，步骤S2中，采用
物理气相沉积、电
镀填充、化学填充或者机械填充的方法填充所述盲孔，以形成所述金属填充柱。
[0014] 另一方面，提供一种大板扇出型异构集成封装结构的制备方法，包括以下步骤：
[0015] S10、利用板级技术制作芯片塑封板；
[0016] S20、采用所述的TMV结构的制备方法制得所述TMV结构；
[0017] S30、提供天线和IPD，在所述芯片塑封板远离其内部的芯片I/O
接口的一侧面通过
电镀制作与所述TMV结构连接的
连接线路，并使所述天线和所述IPD与所述连接线路连接；
[0018] S40、在所述芯片塑封板靠近其内部的芯片I/O接口的一侧面制作再布线层；
[0019] S50、提供金属
凸块，将所述金属凸块植入所述再布线层的焊盘区。
[0020] 作为大板扇出型异构集成封装结构的制备方法的一种优选方案，步骤S10具体包括以下步骤：
[0021] S10a、提供载板和芯片，将所述芯片
正面朝向所述载板，通过临时键合胶贴于所述载板沿其厚度方向的一侧；
[0022] S10b、采用塑封料对所述芯片进行塑封，所述塑封料
固化后形成塑封层；
[0023] S10c、拆除所述载板和所述临时键合胶，制得所述芯片塑封板。
[0024] 作为大板扇出型异构集成封装结构的制备方法的一种优选方案，步骤S30中，将所述天线紧贴于所述芯片塑封板的表面并与所述连接线路电连接，将所述IPD贴装于所述连接线路远离所述芯片塑封板的一侧。
[0025] 作为大板扇出型异构集成封装结构的制备方法的一种优选方案，步骤S40具体包括以下步骤：
[0026] S40a、通过
真空溅射法于所述芯片塑封板与所述芯片的I/O接口平齐的一面制作
种子层；
[0027] S40b、通过图形电镀法在所述
种子层上制作所述再布线层；
[0028] S40c、于所述再布线层上制作阻焊层，并对所述阻焊层进行开孔处理，使所述再布线层的焊盘区外露。
[0029] 本发明还提供一种大板扇出型异构集成封装结构，其采用上述大板扇出型异构集成封装结构的制备方法制得。
[0030] 本发明的有益效果：
[0031] 一、本发明通过在芯片塑封板上开盲孔，并对盲孔进行填充以及研磨抛光，使填充后的金属填充柱与芯片塑封板的表面平齐，可以制得高质量、高可靠性的TMV结构，与传统的TMV结构制备方法相比，改善TMV结构填充缝隙问题，降低虚填概率，提高了封装质量与可靠性，并降低了生产成本；
[0032] 二、本发明采用板级技术制备芯片塑封板，并在上述TMV结构制备方法的
基础上贴装天线、IPD，可以制得低成本、小型化、高集成度的大板扇出型异构集成封装结构，提高了垂直互连结构的可靠性。
附图说明
[0033] 为了更清楚地说明本发明
实施例的技术方案，下面将对本发明实施例中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面所描述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。
[0034] 图1是本发明实施例一所述的芯片塑封板的剖视示意图。
[0035] 图2是本发明实施例一所述的芯片塑封板开盲孔后制得的中间产品的剖视示意图。
[0036] 图3是本发明实施例一所述的盲孔填充后制得的中间产品的剖视示意图。
[0037] 图4是本发明实施例一所述的芯片塑封板的第一面研磨后制得的中间产品的剖视示意图。
[0038] 图5是本发明实施例一所述的大板扇出型异构集成封装结构的剖视示意图。
[0039] 图6是本发明实施例二所述的芯片塑封板开盲孔后制得的中间产品的剖视示意图。
[0040] 图7是本发明实施例二所述的盲孔填充后制得的中间产品的剖视示意图。
[0041] 图8是本发明实施例二所述的芯片塑封板的第一面研磨后制得的中间产品的剖视示意图。
[0042] 图9是本发明实施例二所述的大板扇出型异构集成封装结构的剖视示意图。
[0043] 图中：
[0044] 1、芯片塑封板；11、芯片；12、塑封层；13、盲孔；
[0045] 2、TMV结构；
[0046] 3、天线；
[0047] 4、IPD；
[0048] 5、连接线路；
[0049] 6、再布线层；
[0050] 7、金属凸块。
具体实施方式
[0051] 下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。
[0052] 其中，附图仅用于示例性说明，表示的仅是示意图，而非实物图，不能理解为对本
专利的限制；为了更好地说明本发明的实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。
[0053] 本发明实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本发明的描述中，需要理解的是，若出现术语“上”、“下”、“左”、“右”、“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，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。
[0054] 在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，若出现术语“连接”等指示部件之间的连接关系，该术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；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，可以是两个部件内部的连通或两个部件的相互作用关系。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。
[0055] 实施例一
[0056] 如图1至4所示，本实施例提供一种TMV结构的制备方法，包括以下步骤：
[0057] S1、提供如图1所示的芯片塑封板1，芯片塑封板1具有邻近其内部的芯片11的I/O接口的第一面和与第一面相背的第二面，在芯片塑封板1的非芯片区域沿芯片塑封板1的厚度方向开设盲孔13，盲孔13的开口端位于芯片塑封板1的第二面，如图2所示；
[0058] S2、在盲孔13内填充金属填充柱，如图3所示；
[0059] S3、对芯片塑封板1的第一面进行研磨抛光处理，使金属填充柱邻近该侧面的一端与芯片塑封板1的表面平齐，形成TMV结构2，如图4所示。
[0060] 本实施例通过在芯片塑封板1上开盲孔13，并对盲孔13进行填充以及研磨抛光，使填充后的金属填充柱与芯片塑封板1的表面平齐，可以制得高质量、高可靠性的TMV结构2，与传统的TMV结构制备方法相比，改善TMV填充缝隙问题，降低虚填概率，提高了封装质量与可靠性，并降低了生产成本。
[0061] 其中，芯片塑封板1是采用板级封装技术制得，芯片塑封板1的塑封层12可以是
单层结构，也可以是多层结构，均可在其上开设盲孔13。
[0062] 其中，金属填充柱为金属
铜材料，具备良好的
导电性能。
[0063] 本实施例的步骤S1中，采用机械钻孔或者激光钻孔的方式开设盲孔13。其中，机械钻孔是指所采用的钻孔设备与待钻孔的芯片塑封板1之间直接
接触。盲孔13的形状不受限制，可以为锥形、圆柱形或者长方柱型结构，例如，盲孔13为圆锥形结构时，其具体的深径比可根据TMV的厚径比进行设计和加工。
[0064] 本实施例的步骤S1中，盲孔13开设完成后，还需要采用等离子体或者溶液清洗盲孔13以去除残渣。其中，清洗所采用的溶液为高锰酸
钾，双
氧水等强
氧化剂中的任一种，可以有效去除开盲孔后产生的残渣。
[0065] 可选地，本实施例的步骤S2中，采用物理气相沉积、电镀填充、化学填充或者机械填充的方法填充盲孔13，以形成金属填充柱。具体的开盲孔方法为
现有技术，具体不再赘述。
[0066] 本实施例还提供一种大板扇出型异构集成封装结构的制备方法，包括以下步骤：
[0067] S10、利用板级技术制作芯片塑封板1；
[0068] S20、采用上述实施例的TMV结构的制备方法制得TMV结构2；
[0069] S30、提供天线3和IPD4，在芯片塑封板1的第二面制作与TMV结构2连接的连接线路5，并使天线3和IPD4与连接线路5连接；
[0070] S40、在芯片塑封板1的第一面制作再布线层6；
[0071] S50、提供金属凸块7，将金属凸块7植入再布线层6的焊盘区，制得如图5所示的大板扇出型异构集成封装结构。
[0072] 可选地，金属凸块7为
锡焊料、
银焊料或者金锡
合金焊料，本实施例的金属凸块7为金属球结构，金属球
焊接植入再布线层6的焊盘区，以实现再布线层6的电性引出。
[0073] 本实施例先采用板级技术制备芯片塑封板1，然后开设盲孔13、填充盲孔13以及对盲孔填充柱进行研磨抛光，再制备再布线层6和贴装天线3、IPD4，制得低成本、小型化、高集成度的大板扇出型异构集成封装结构，提高了垂直互连结构的可靠性。
[0074] 进一步地，步骤S10具体包括以下步骤：
[0075] S10a、提供载板和芯片11，将芯片11正面朝向载板，通过临时键合胶贴于载板沿其厚度方向的一侧；
[0076] S10b、采用塑封料对芯片11进行塑封，塑封料固化后形成塑封层12；
[0077] S10c、拆除载板和临时键合胶，制得芯片塑封板1。
[0078] 其中，载板为BT、FR4、FR5、PP、EMC、ABF或者PI材质；塑封料为聚酰亚胺、
硅胶和EMC(Epoxy Molding Compound，环氧塑封料)材质中的任一种，本实施例优选为EMC，可以使芯片11稳定贴合在载板上，起到保护芯片11的作用。
[0079] 进一步地，步骤S30中，将天线3紧贴于芯片塑封板1的第二面并与连接线路5电连接，将IPD4贴装于连接线路5远离芯片塑封板1的一侧，使天线3和IPD4通过TMV结构2实现与芯片11的电
信号连接。本实施例的天线3的结构布局使大板扇出型异构集成封装结构更为轻薄化，能够在更小的体积下实现芯片11、天线3及IPD4的高密度、多元嵌入式集成，并能满足体积微型化的发展需求。
[0080] 进一步地，步骤S40具体包括以下步骤：
[0081] S40a、通过真空溅射法于芯片塑封板1的第一面制作种子层；
[0082] S40b、通过图形电镀法在种子层上制作再布线层6；
[0083] S40c、于再布线层6上制作阻焊层，并对阻焊层进行开孔处理，使再布线层6的焊盘区外露。
[0084] 其中，种子层包括位于芯片塑封板1第一面的
钛金属层和位于钛金属层上的铜金属层。钛金属层的
附着力高、电导率优良且厚度均匀，通过钛金属层可以将铜金属层稳定附着在介电层上。
[0085] 当然，本实施例的种子层不限于两层结构(钛金属层、铜金属层)，也可以为单层、两层或者两层以上的多层结构。种子层的材料也不限于两种单一的金属材料层叠组合，也可以为一种单一金属材料，或者合金材料，能够实现再布线层6稳定附着于芯片塑封板1上即可，具体不再赘述。本实施例中，种子层在图中未示出。
[0086] 其中，阻焊层为感光油墨材料，感光油墨材料覆盖于再布线层6的表面和再布线层6的图形化孔内，固化后即形成阻焊层；且阻焊层沿其厚度方向开设有供再布线层6的焊盘区外露的通孔，金属凸块7与焊盘区焊接。采用感光油墨作为阻焊层，既可以起到保护再布线层6的作用，又能通过曝光、显影、蚀刻以使再布线层6的焊盘区外露，简化了工艺。本实施例中，阻焊层在图中均未示出。
[0087] 如图5所示，本实施例还提供一种大板扇出型异构集成封装结构，其采用上述实施例所记载的大板扇出型异构集成封装结构的制备方法制得。
[0088] 实施例二
[0089] 本实施例中的TMV结构的制备方法与上述实施例一基本相同，区别在于盲孔13的开设方向。
[0090] 本实施例的TMV结构的制备方法包括以下步骤：
[0091] S1、提供如图1所示的芯片塑封板1，芯片塑封板1具有邻近其内部的芯片11的I/O接口的第一面和与第一面相背的第二面，在芯片塑封板1的非芯片区域沿芯片塑封板1的厚度方向开设盲孔13，盲孔13的开口端位于芯片塑封板1的第一面，如图6所示；
[0092] S2、在盲孔13内填充金属填充柱，如图7所示；
[0093] S3、对芯片塑封板1的第二面进行研磨抛光处理，使金属填充柱远离该侧面的一端与芯片塑封板1的表面平齐，形成TMV结构2，如图8所示。
[0094] 本发明通过在芯片塑封板1上开盲孔13、填充盲孔13以及研磨抛光盲孔填充柱的方式制备TMV结构2，改善TMV结构2填充缝隙问题，降低虚填概率，提高了封装质量与可靠性。
[0095] 基于本实施例的TMV结构的制备方法的大板扇出型异构集成封装结构的制备方法与上述实施例一基本相同，具体不再赘述，制得的大板扇出型异构集成封装结构的结构如图9所示。
[0096] 采用本发明的方法可制备低成本、小型化、高集成度的大板扇出型异构集成封装结构，并能提高天线3、IPD4通过TMV结构2与芯片11垂直互连结构的可靠性。
[0097] 需要
声明的是，上述具体实施方式仅仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员应该明白，还可以对本发明做各种
修改、等同替换、变化等等。但是，这些变换只要未背离本发明的精神，都应在本发明的保护范围之内。另外，本
申请说明书和
权利要求书所使用的一些术语并不是限制，仅仅是为了便于描述。
