[发明专利]三维异质集成的柔性封装结构及制造方法

说明书

本申请公开了一种三维异质集成的柔性封装结构及制造方法。柔性封装结构包括：第一柔性材料层上设置至少两个芯片，第一金属互联层设置在第一柔性材料层中并连接对应的芯片，第二柔性材料层设置在第一柔性材料层上并包裹芯片，导电柱设置在第二柔性材料层中并贯穿设置，导电柱连接对应的第一金属互联层，第三柔性材料层设置在第二柔性材料层上，第二金属互联层设置在第三柔性材料层中并连接对应的芯片或导电柱，第一金属互联层和第二金属互联层呈弯折状。通过设置导电柱与金属互联层，使得不同芯片可以在柔性材料中电连接，无需对芯片进行减薄，且将金属互联层设置为弯折状，在弯折拉伸的情况下不会出现断裂等失效问题。

技术领域

本申请涉及微电子封装技术领域，尤其是涉及一种三维异质集成的柔性封装结构及制造方法。

背景技术

柔性电子产品通过将有机或无机材料制成的电子器件封装在柔性材料上，使得柔性电子产品具有很好的延展性和可变形能力，能够通过折叠、卷曲的方式减小产品的体积，从而增加产品的便携性，大大拓展了电子产品的应用领域。相关技术中，通过将硅基芯片减薄后，使用引线键合、导电胶粘接等方式将硅基芯片转移到柔性衬底上，来制作柔性电子产品，但这种方法无法满足高密度、大批量的集成需求，且大多为针对单一芯片的平面集成，对多个高度不同芯片的高密度三维集成仍然没有一种广泛适用的、高可靠性的解决方案。

发明内容

本申请旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本申请提出一种三维异质集成的柔性封装结构，能够在柔性材料上集成不同高度的芯片，满足高密度、大批量的封装集成需求。

根据本申请的第一方面实施例的三维异质集成的柔性封装结构，包括：第一柔性材料层，所述第一柔性材料层上设置有至少两个芯片；至少一个第一金属互联层，每一个所述第一金属互联层设置在所述第一柔性材料层中，每一个所述第一金属互联层连接对应的所述芯片的焊盘；第二柔性材料层，所述第二柔性材料层设置在所述第一柔性材料层上，并包裹每一个所述芯片；至少一个导电柱，每一个所述导电柱设置在所述第二柔性材料层中并贯穿所述第二柔性材料层，每一个所述导电柱连接对应的所述第一金属互联层；第三柔性材料层，所述第三柔性材料层设置在所述第二柔性材料层上；至少一个第二金属互联层，每一个所述第二金属互联层设置在所述第三柔性材料层中，每一个所述第二金属互联层连接对应的所述芯片的焊盘或对应的所述导电柱；每一个所述第一金属互联层和每一个所述第二金属互联层呈弯折状。

根据本申请实施例的柔性封装结构，至少具有如下有益效果：通过设置导电柱与金属互联层，使得不同芯片可以在柔性材料中电连接，无需对芯片进行减薄，且将金属互联层设置为弯折状，在弯折拉伸的情况下不会出现断裂等失效问题。

根据本申请的一些实施例，每一个所述导电柱由外至内依次包括：支撑层、绝缘层、扩散阻挡层和导电层。

根据本申请的一些实施例，所述支撑层的材料为聚二甲基硅氧烷。

根据本申请的一些实施例，所述绝缘层的材料为氧化硅、氮化硅、氧化铝、苯并环丁烯、聚酰亚胺、玻璃、聚丙烯、聚对二甲苯中的至少一种。

根据本申请的一些实施例，所述扩散阻挡层的材料为钽、氮化钽、钨化钛中的至少一种。

根据本申请的一些实施例，所述导电层的材料为铜、铝、金、钨中的至少一种。

根据本申请的一些实施例，所述第一柔性材料层、所述第二柔性材料层和所述第三柔性材料层的材料均为共聚酯或聚对二甲苯中的至少一种。