[发明专利]一种半导体器件的系统级封装结构及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体封装技术领域中的一种半导体器件的系统级封装结构及其制造方法，特别是涉及一种应用于半导体器件系统级塑料封装时可以把大尺寸芯片悬空放置在小尺寸芯片正上方的技术。

背景技术

目前半导体集成电路和半导体器件是所有电子产品最重要的组成部分，其中数量最大的是采用塑料封装的集成电路和分立器件。为了使得塑料封装后的半导体器件具有更强大的功能，把多种功能芯片，包括如处理器、存储器等功能芯片甚至还可以是电容等被动元件集成在一个封装体内，从而实现一个基本完整的功能，通常称这种封装型式为系统级封装。

在系统级封装中，如果需要把不同尺寸的芯片和被动元件封装在一个封装体内，通常的封装方法是把不同尺寸的芯片并排装配在基板上，如图1。其塑料封装的主要流程如下：先把被动元件1用焊膏2安装在基板4上的焊盘3上，接着分别把第一芯片5用第一绝缘胶膜6装在基板4上，把第二芯片8用第二绝缘胶膜9装在基板4上，再把第一芯片5与第二芯片8分别用第一焊线7和第二焊线10与基板4上的对应焊盘3进行电气连接，最后用塑封料11把第一芯片5、第二芯片8、被动元件1、第一焊线7与第二焊线10、第一绝缘胶膜6与第二绝缘胶膜9以及焊膏2等全部器件和材料包封，其中，第一芯片5的尺寸小于第二芯片8。基板4中的焊盘3通过与基板4中的铜布线12与基板4中的焊垫13联接，从而实现被塑封料11包封的器件与外界的电气连接，其中，焊垫13可以直接作为整个系统级封装体的输入输出端子，如图1；也可以在焊垫13上再焊接焊球14，焊球14作为整个系统级封装体的输入输出端子，其封装形式如图2。这种半导体器件的系统级封装结构和制造方法的不足之处是封装体积大和封装密度低。

另外一种公知的方法如图3与图4所示。其塑封封装主要流程如下：先把被动元件1用焊膏2安装在基板4上的焊盘3上，接着把第二芯片8用第二绝缘胶膜9装在基板4上，再把第一芯片5用第一绝缘胶膜6装在第二芯片8上，然后先用第二焊线10把第二芯片8与基板4上对应的焊盘3连接，再用第一焊线7把第一芯片5与基板4上对应的焊盘3连接，最后用塑封料11把第一芯片5、第二芯片8、被动元件1、第一焊线7与第二焊线10、第一绝缘胶膜6与第二绝缘胶膜9以及焊膏2等全部器件和材料包封，其中，第一芯片5的尺寸小于第二芯片8。基板4中的焊盘3通过与基板4中的铜布线12与基板4中的焊垫13联接，从而实现被塑封料11包封的器件与外界的电气连接，其中焊垫13可以直接作为整个系统级封装体的输入输出端子，如图3；也可以在焊垫13上再焊接焊球14，焊球14作为整个系统级封装体的输入输出端子，其封装形式如图4。这种半导体器件的系统级封装结构和制造方法的不足之处是封装密度低，更大的不足是当第一芯片5是射频电路时，连接基板4上的焊盘3的第一焊线7太长会导致频率响应差，无法满足系统级封装的电气性能要求。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种半导体器件的系统级封装结构，使得半导体器件的系统级封装结构封装尺寸小，封装密度高，并且频率响应好。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种半导体器件的系统级封装结构，包括被动元件、基板、焊盘、第一芯片、第二芯片和塑封料，其中，所述的第一芯片的尺寸小于所述的第二芯片，所述的被动元件安装在所述的基板上的焊盘上，所述的第一芯片安装在所述的基板上，并与基板上的焊盘通过第一焊线实现电气连接；所述的第一芯片周围有所述的被动元件；所述的第二芯片悬空放置在所述的第一芯片的正上方；所述的第二芯片安装在所述的被动元件上或在高导热材料制成的几何体上，并与基板上的焊盘通过第二焊线实现电气连接；所述的塑封料把所述的第一芯片、第二芯片、被动元件、第一焊线和第二焊线包封，形成封装结构单元；所述的半导体器件的系统级封装结构由至少一个所述的封装结构单元组成；所述的基板上的焊盘通过与基板中的铜布线与基板中的焊垫连接。

所述的半导体器件的系统级封装结构的焊垫上焊有焊球。

所述的半导体器件的系统级封装结构的第二芯片利用不导电粘结物安装在所述的被动元件上或在高导热材料制成的几何体上；所述的第一芯片利用不导电粘结物安装在所述的基板上。

所述的半导体器件的系统级封装结构的不导电粘结物为绝缘胶或绝缘胶膜。

所述的半导体器件的系统级封装结构的被动元件用焊膏安装在所述的基板上的焊盘上。

所述的半导体器件的系统级封装结构的封装结构单元以矩阵形式排列。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：还提供一种半导体器件的系统级封装的制造方法，包括以下步骤：