[发明专利]一种面向PoP三维封装的垂直互连结构及制作方法

说明书

本发明涉及一种面向PoP三维封装的垂直互连结构，包括顶层模块、底部模块、第一BGA焊球，所述顶层模块与底部模块通过第一BGA焊球焊接；其中，所述底部模块包括第二基板、第二塑封材料、第二芯片、第二引线及金属柱，所述第二基板的顶部设置有第二焊盘，所述第二焊盘的顶部上设置有第二芯片，本发明还公开了一种面向PoP三维封装的垂直互连结构制作方法。本发明通过金属柱与第一基板的锡膏焊接、金属柱与第一BGA焊球焊接、第一BGA焊球与第二基板焊接的方法，实现电性连接且机械连接；金属柱的导电率高，形成的导电体的电阻率低，从而具有良好的导电性能、导热性能。

技术领域

本发明涉及PoP三维集成封装领域，更具体涉及一种面向PoP三维封装的垂直互连结构及制作方法。

背景技术

POP(Package on Package，封装体叠层技术)封装是对不同功能的封装芯片进行三维堆叠，形成电气连接，实现封装的高度集成和小型化。

在POP封装中，TMV(through molding via，塑封通孔)是指在底层塑封模块的塑封料上垂直打孔至基板的焊盘处，然后通过对TMV孔进行金属化，通过BGA(Ball Grid Array焊球阵列封装)焊球与顶层模块进行互连，实现PoP叠层封装的一种互连方法。通过TMV技术可以缩小封装的尺寸，可以获得下一代PoP应用所需的更高的互连密度、性能和可靠性。

常规的TMV技术是采用激光或机械对底层模块的塑封料进行打孔，打孔至封装基板的焊盘上，然后再用无铅锡膏或锡球对TMV进行金属化填孔处理。然而实际上随着产品塑封厚度的增加，TMV孔深宽比将会增大，这将大幅度提高TMV金属化的难度，导致PoP三维封装无法实现有效的垂直互连。

公开号为“CN103441111B”的发明专利(申请日为2013.06.25)公开了一种三维封装互连结构及其制作方法，该三维封装互连结构采用以聚合物材料为核心和外围导电层形成导电柱体，对导电柱进行塑封形成垂直互连结构，现有技术公开的该发明虽然能够实现垂直互连，但是在制作过程中需要用到聚合物，而聚合物材料往往是不导电的，这就导致了以聚合物材料为核心和外围导电层形成导电柱体，导致导电性能较差。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供一种面向PoP三维封装的垂直互连结构及方法，以解决PoP三维封装有效垂直互连的同时，克服导致导电性能差的问题。

为解决上述问题，本发明提供如下技术方案：

一种面向PoP三维封装的垂直互连结构，包括顶层模块、底部模块、第一BGA焊球，所述顶层模块与底部模块通过第一BGA焊球焊接；其中，

所述底部模块包括第二基板、第二塑封材料、第二芯片、第二引线及金属柱，所述第二基板的顶部设置有第二焊盘，所述第二焊盘的顶部上设置有第二芯片，所述第二芯片的两端经过第二基板与第二焊盘键合相连；

所述第二基板的顶部于第二芯片的两端设置有若干个通过锡膏焊接连接的金属柱，所述第二基板的顶部还设置有与金属柱高度相平齐的第二塑封材料，同时金属柱的顶部与第一BGA焊球焊接。

顶层模块和第一BGA焊球通过底部模块相连，减少了制作焊接盘的过程，缩短了工艺以及制作成本；金属柱能够大大提高了导电性能与导热性能，性能更佳；同时金属柱直接采用回流焊接方式与第二基板、金属柱相连，实现垂直PoP三维封装有效垂直互连，降低了制作时间与成本，有效缩短制作周期。

作为本发明进一步的方案：所述金属柱可以为铜基、镍基合金，或表面镀有UBM层的金属柱；

相比其他材料，采用铜基、镍基合金，或表面镀有UBM层的金属柱，具有良好的导电性能以及导热性能。