CN119511472B - 封装器件及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种封装器件及其制备方法,其中,封装器件布线层结构包括芯片、外部电路模块以及光电转换模块。芯片在第一方向上位于布线层结构的一侧,第一方向为布线层结构的厚度方向。外部电路模块在第一方向上位于布线层结构的远离芯片的一侧。光电转换模块与芯片和/或外部电路模块安装于布线层结构的同一侧,且包括光电转换部以及光接口部。光电转换部安装至布线层结构。光接口部沿第二方向连接光电转换部,且光接口部在第二方向上相对于布线层结构凸出,第二方向与第一方向垂直。本申请可以有效提高信号传输速度。
Description
技术领域
本申请涉及集成电路技术领域,特别是涉及一种封装器件及其制备方法。
背景技术
对于一些封装器件产品,布线层两侧均形成电路结构,其中一侧电路结构包括被塑封层包裹的芯片,另一侧包括外部电路模块。
现有采用该种方式形成的产品信号传输速率通常有限。
发明内容
基于此,本申请提供一种能够提高信号传输速度的封装器件及其制备方法。
一种封装器件,包括:
布线层结构;
芯片,在第一方向上位于所述布线层结构的一侧,所述第一方向为所述布线层结构的厚度方向;
外部电路模块,在第一方向上位于所述布线层结构的远离所述芯片的一侧;
光电转换模块,与所述芯片和/或所述外部电路模块安装于所述布线层结构的同一侧,且包括光电转换部以及光接口部;所述光电转换部安装至所述布线层结构;所述光接口部沿第二方向连接所述光电转换部,且所述光接口部在所述第二方向上相对于所述布线层结构凸出,所述第二方向与所述第一方向垂直。
在其中一个实施例中,所述光电转换模块与所述芯片安装于所述布线层结构的同一侧;
所述封装器件还包括塑封层,所述塑封层包覆所述芯片、所述布线层结构以及至少部分所述光电转换部。
在其中一个实施例中,所述光接口部在所述第一方向上的高度大于所述光电转换部在所述第一方向上的高度。
在其中一个实施例中,所述光电转换模块与所述外部电路模块安装于所述布线层结构的同一侧;
所述封装器件还包括第一框架结构,所述第一框架结构包括第一框架以及位于所述第一框架上的插座,所述光电转换部位于所述第一框架远离所述布线层结构的一侧,且通过所述插座连接至所述布线层结构;或者,所述光电转换部焊接至所述布线层结构。
在其中一个实施例中,所述光电转换部包括电芯片与光芯片,所述电芯片安装至所述布线层结构,所述光芯片沿第一方向叠装至所述电芯片,所述光接口部至少连接所述光芯片。
在其中一个实施例中,所述封装器件包括第一框架结构,所述第一框架结构包括第一框架以及位于所述第一框架上的插座,且所述第一框架结构上设有定位孔;
所述布线层结构还包括定位销,所述定位销在第一方向上位于所述布线层结构的远离所述芯片的一侧,所述定位销插置于所述定位孔内。
在其中一个实施例中,所述第一框架结构还包括耳片,所述耳片连接所述第一框架,所述定位孔位于所述耳片内。
在其中一个实施例中,所述布线层结构包括中介层结构,所述中介层结构包括中介层基片、布线层以及导电通孔结构,所述布线层位于所述中介层基片一侧,所述导电通孔结构贯穿所述中介层基片而连接所述布线层;所述芯片位于布线层的远离所述中介层基片的一侧。
在其中一个实施例中,所述中介层结构还包括保护层,所述保护层位于所述中介层基片的远离所述布线层的一侧,所述导电通孔结构贯穿所述保护层以及所述中介层基片。
在其中一个实施例中,所述中介层结构还包括:
第一焊盘,位于布线层表面,所述芯片安装至所述第一焊盘;
第二焊盘,位于所述中介层基片的远离所述布线层的一侧,且覆盖所述导电通孔结构,所述外部电路模块安装至所述第二焊盘;
所述光电转换部与所述第一焊盘和/或所述第二焊盘连接;
所述封装器件还包括:
塑封层,覆盖所述芯片以及所述中介层结构;
散热板,位于所述塑封层的远离所述中介层结构的一侧;
第一固定孔,贯穿所述中介层结构以及所述塑封层;
固定件,穿过所述第一固定孔固定所述散热板。
一种封装器件的制备方法,包括:
提供第一载板;
于所述第一载板上形成中介层结构,所述中介层结构包括中介层基片、布线层以及导电通孔结构,所述布线层位于所述中介层基片远离所述第一载板的一侧,所述导电通孔结构沿第一方向贯穿所述中介层基片而连接所述布线层,所述第一方向为所述中介层基片的厚度方向;
于所述布线层远离所述中介层基片的一侧形成芯片;
形成覆盖所述芯片以及所述中介层结构的塑封层;
去除所述第一载板;
于所述中介层结构的远离所述芯片的一侧形成外部电路模块,所述外部电路模块通过所述中介层结构连接所述芯片;
其中,于所述布线层远离所述中介层基片的一侧形成芯片的同时,还于所述布线层远离所述中介层基片的一侧形成光电转换模块;和/或,于所述中介层结构的远离所述芯片的一侧形成外部电路模块的同时,还于所述中介层结构的远离所述芯片的一侧形成光电转换模块;所述光电转换模块包括光电转换部以及光接口部;所述光电转换部安装至所述布线层结构;所述光接口部沿第二方向连接所述光电转换部,且所述光接口部在所述第二方向上相对于所述布线层结构凸出,所述第二方向与所述第一方向垂直。
在其中一个实施例中,所述外部电路模块包括外部插件,所述去除所述第一载板之后,还包括:
于所述中介层结构的远离所述芯片的一侧形成定位销;
所述于所述中介层结构的远离所述芯片的一侧形成外部电路模块包括:
于所述中介层结构的远离所述芯片的一侧形成设有定位孔的第一框架结构,且使得所述定位销插置于所述定位孔内,所述第一框架结构包括第一框架以及位于所述第一框架上的插座;
于所述第一框架结构远离所述中介层结构的一侧形成外部插件,所述外部插件通过所述插座连接第二焊盘。
上述封装器件及其制备方法,在封装器件中,设置与芯片和/或外部电路模块安装于布线层结构的同一侧的光电转换模块。光电转换模块可以将电信号转换成光信号,从而可以有效提高信号传输速度等。
同时,光电转换模块包括光电转换部以及光接口部。光电转换部安装至布线层结构,从而便于将光电转换部与布线层结构进行电性连接。光接口部在第二方向上相对于布线层结构凸出,从而可以便于与外部光接收器件连接,从而可以与外部器件之间传输光信号。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或传统技术中的技术方案,下面将对实施例或传统技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例,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。
图1为一实施例中提供的封装器件的截面结构示意图;
图2为另一实施例中提供的封装器件的截面结构示意图;
图3为一实施例中提供的封装器件的局部结构的分解截面结构示意图;
图4为一实施例中提供的封装器件的局部结构的分解俯视结构示意图;
图5为一实施例中提供的封装器件的制备方法的流程图;
图6至图21为一实施例中提供的封装器件的制备方法中各步骤所得结构的截面结构示意图。
附图标记说明:
100-光电转换模块,110-光电转换部,111-电芯片,112-光芯片,120-光接口部,200a-第一载板,200b-第二载板,200-布线层结构,210-中介层基片,220-布线层,230-导电通孔结构,240-定位销,2001-中介层初始结构,2101-中介层初始片,2301-导电初始结构,240-第一焊盘,250-第二焊盘,260-第一图形化介质层,270-第二图形化介质层,300-芯片,400-塑封层,500-外部电路模块,510-无源器件,520-外部插件,521-电压管理模块,522-连接器,600-保护层,6001-保护材料层,710-第一粘合剂层,720-第二粘合剂层,730-粘接胶,740-固定件,810-第一框架结构,811-第一框架,812-插座,813-导电部,814-耳片,820-第二框架结构,900-散热板,10-环切空间,20-第一固定孔,30-第二固定孔,40-定位孔。
具体实施方式
为了便于理解本申请,下面将参照相关附图对本申请进行更全面的描述。附图中给出了本申请的实施例。但是,本申请可以以许多不同的形式来实现,并不限于本文所描述的实施例。相反地,提供这些实施例的目的是使本申请的公开内容更加透彻全面。
除非另有定义,本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的,不是旨在于限制本申请。
应当明白,当元件或层被称为“在...上”、“与...相邻”、“连接到”或“耦合到”其它元件或层时,其可以直接地在其它元件或层上、与之相邻、连接或耦合到其它元件或层,或者可以存在居间的元件或层。相反,当元件被称为“直接在...上”、“与...直接相邻”、“直接连接到”或“直接耦合到”其它元件或层时,则不存在居间的元件或层。应当明白,尽管可使用术语第一、 第二、第三等描述各种元件、部件、区、层、掺杂类型和/或部分,这些元件、部件、区、层、掺杂类型和/或部分不应当被这些术语限制。这些术语仅仅用来区分一个元件、部件、区、层、掺杂类型或部分与另一个元件、部件、区、层、掺杂类型或部分。因此,在不脱离本发明教导之下,下面讨论的第一元件、部件、区、层、掺杂类型或部分可表示为第二元件、部件、区、层或部分。
空间关系术语例如“在...下”、“在...下面”、“下面的”、“在...之下”、“在...之上”、“上面的”等,在这里可以用于描述图中所示的一个元件或特征与其它元件或特征的关系。应当明白,除了图中所示的取向以外,空间关系术语还包括使用和操作中的器件的不同取向。例如,如果附图中的器件翻转,描述为“在其它元件下面”或“在其之下”或“在其下”元件或特征将取向为在其它元件或特征“上”。因此,示例性术语“在...下面”和“在...下”可包括上和下两个取向。此外,器件也可以包括另外地取向(譬如,旋转90度或其它取向),并且在此使用的空间描述语相应地被解释。
在此使用时,单数形式的“一”、“一个”和“所述/该”也可以包括复数形式,除非上下文清楚指出另外的方式。还应当理解的是,术语“包括/包含”或“具有”等指定所陈述的特征、整体、步骤、操作、组件、部分或它们的组合的存在,但是不排除存在或添加一个或更多个其他特征、整体、步骤、操作、组件、部分或它们的组合的可能性。同时,在本说明书中,术语“和/或”包括相关所列项目的任何及所有组合。
在一个实施例中,请参阅图1或图2,提供一种封装器件,其包括布线层结构200、芯片300、外部电路模块500以及光电转换模块100。
布线层结构200可以包括多层相互连接的布线层220,相邻布线层220之间可以具有绝缘介质层。
芯片300在第一方向上位于布线层结构200的一侧。第一方向为布线层结构200的厚度方向。
在布线层结构200的一侧可以设置多个芯片300。多个芯片300可以间隔设置。且各芯片300可以与布线层220之间电性连接。不同的芯片300可以具有不同的功能。
外部电路模块500在第一方向上位于布线层结构200的远离芯片300的一侧。即外部电路模块500与芯片300分别位于布线层结构200的相对的两侧。
外部电路模块500可以包括无源器件510(IPD)和/或外部插件520等。外部插件520可以包括电压管理模块521和/或连接器522等。且外部电路模块500可以通过布线层结构200连接芯片300。
光电转换模块100与芯片300安装于布线层结构200的同一侧。或者,光电转换模块100与外部电路模块500安装于布线层结构200的同一侧。或者,当光电转换模块100的数量大于一个时,也可以既设有与芯片300安装于布线层结构200的同一侧的光电转换模块100,又设有与外部电路模块500安装于布线层结构200的同一侧的光电转换模块100。
光电转换模块100的数量也可以为一个,也可以为一个以上。且,同一光电转换模块100包括光电转换部110以及光接口部120。
光电转换部110用于进行光电转换。
同时,光电转换部110安装至布线层结构200。此时,在与第一方向垂直的投影面上,光电转换部110的正投影与布线层结构200的正投影具有交叠,从而便于将光电转换部110与布线层结构200进行电性连接。
光接口部120沿第二方向连接光电转换部110。
作为示例,光电转换部110可以包括电芯片111与光芯片112。电芯片111安装至布线层结构200,从而可以与布线层结构200电性连接。光芯片112沿第一方向叠装至电芯片111,从而可以将电芯片111上的电信号转换成光信号,或者将光信号转换成电信号而传输至电芯片111。
此时,光接口部120可以至少连接光芯片112。
当然,光电转换部110的形式并不限于此。例如,光电转换部110也可以包括具有光电转换功能的单个芯片300,这里对此并不做限制。又如,光电转换部110可以包括电芯片111与光芯片112。电芯片111、光芯片112以及光接口可以沿第二方向依次排列。
光接口部120在第二方向上相对于布线层结构200凸出,从而可以便于与外部光接收器件(如光纤等)连接,从而可以与外部器件之间传输光信号。其中, 第二方向与第一方向垂直,即第二方向垂直于布线层结构200的厚度方向。
在本实施例中,在封装器件中,设置与芯片300和/或外部电路模块500安装于布线层结构200的同一侧的光电转换模块100。光电转换模块100可以将电信号转换成光信号,从而可以有效提高信号传输速度等。
同时,光电转换模块100包括光电转换部110以及光接口部120。光电转换部110安装至布线层结构200,从而便于将光电转换部110与布线层结构200进行电性连接。光接口部120在第二方向上相对于布线层结构200凸出,从而可以便于与外部光接收器件连接,从而可以与外部器件之间传输光信号。
在一个实施例中,请参阅图1,光电转换模块100与芯片300安装于布线层结构200的同一侧。
封装器件还包括塑封层400。塑封层400的材料可以包括但不限于为环氧塑封料(EMC)。
塑封层400包覆芯片300、布线层结构200以及至少部分光电转换部110。
作为示例,在与第一方向垂直的投影面上,光电转换部110的正投影可以完全位于布线层结构200的正投影内。此时,塑封层400可以将光电转换部110完全包覆。
作为示例,在与第一方向垂直的投影面上,光电转换部110的正投影也可以部分超出布线层结构200的正投影。此时,塑封层400可以将光电转换部110的正投影位于布线层结构200的正投影内的部分包覆。
在本实施例中,将光电转换模块100与芯片300安装于布线层结构200的同一侧,从而可以在对芯片300进行塑封保护以及机械固定的同时,对光电转换部110同步进行塑封保护以及机械固定,从而使得光电转换部110可以不特殊设置用于固定保护光芯片112、电芯片111等的装置(如载板等)。
在一个实施例中,请参阅图1,光电转换模块100与芯片300安装于布线层结构200的同一侧,光接口部120在第一方向上的高度大于光电转换部110在第一方向上的高度。
可以理解,当光电转换部110包括在第一方向上叠装在一起的光芯片112与电芯片111时,光电转换部110在第一方向上的高度包括光芯片112在第一方向上的高度与电芯片111在第一方向上的高度。
此时,光电转换部110的高度可以相对较小,从而可以与芯片300具有较小的高度差。因此,在对芯片300进行塑封时,可以不影响塑封层400的形成厚度。
同时,光接口部120的高度可以相对较大,从而便于与外部光接收器件连接。
在一个实施例中,请参阅图2,光电转换模块100与外部电路模块500安装于布线层结构200的同一侧。
此时,作为示例,光电转换部110还可以包括固定保护装置(如载板等),从而对光芯片112、电芯片111等进行机械固定以及保护。
光电转换部110与光接口部120的在第一方向上的高度可以相同,也可以不同,具体可以根据实际需求设置。
在一个实施例中,请参阅图2以及图3,封装器件还可以包括第一框架结构810。第一框架结构810可以安装至布线层结构200。
第一框架结构810可以包括第一框架811以及插座812。第一框架811的材料可以包括但不限于为硅胶。插座812可以设置在第一框架811上。具体地,第一框架811表面可以设有安装槽,插座812可以放置在安装槽内,从而将插座812定位。
可选地,第一框架结构810还可以包括导电部813。导电部813可以位于第一框架811内,且可以设置在插座812底部。导电部813的材料可以包括但不限于为导电橡胶。
外部电路模块500可以包括外部插件520等。外部插件520的插脚可以插入插座812,从而通过插座812以及导电部813与布线层结构200导电连接。
光电转换部110位于第一框架811远离布线层结构200的一侧,且通过插座812连接至布线层结构200。具体地,光电转换部110也可以类似外部插件520插接至插座812,从而与布线层结构200导电连接,从而便于安装。
可以理解,第一框架结构810上可以设有多个插座812。光电转换部110与外部插件520可以插接至不同的插座812。不同的外部插件520也可以插接至不同的插座812。
当然,在其他实施例中,光电转换部110的安装方式并不限制于此。例如,光电转换部110也可以直接焊接至布线层结构200。
在一个实施例中,请参阅图3以及图4,封装器件包括第一框架结构810。第一框架结构810包括第一框架811以及位于第一框架811上的插座812。并且,第一框架结构810上设有定位孔40。
作为示例,第一框架结构810还可以包括耳片814。耳片814可以设置在第一框架811四周。定位孔40可以设置在耳片814内。
当然,定位孔40的设置形式并不以此为限制。例如可以在制备第一框架811时,在第一框架811边缘形成定位部,且在定位部内形成定位孔40。
同时,布线层结构200还包括定位销240。定位销240在第一方向上位于布线层结构200的远离芯片300的一侧。
定位销240插置于定位孔40内,从而可以将第一框架结构810固定至布线层结构200。
定位销240与定位孔40相互配合,二者一一对应设置。可以根据实际需求,设置相应数量的定位销240以及定位孔40。
在本实施例中,在布线层结构200上直接设置相应数量的定位销240,通过定位销240直接与位于第一框架结构810上的定位孔40插接定位。此时,封装过程中,可以首先将第一框架结构810定位至布线层结构200,从而确保插座812位置精度。之后,在外部插件520插入插座812后,使得外部插件520与布线层结构200之间能够精确连接导通。
在一个实施例中,请参阅图1或图2,布线层结构200包括中介层结构。中介层结构包括中介层基片210、布线层220以及导电通孔结构230。
中介层结构可以包括但不限于为硅中介层。中介层基片210可以包括但不限于为硅片。
布线层220位于中介层基片210一侧。中介层基片210的一侧可以设有多层相互连接的布线层220,相邻布线层220之间可以具有绝缘介质层。需要说明的是,图中只简单示意了布线层220的部分结构。
导电通孔结构230贯穿中介层基片210而连接布线层220。导电通孔结构230的材料可以包括但不限于为铜等金属材料。
芯片300位于布线层220的远离中介层基片210的一侧。
在布线层220远离中介层基片210的一侧可以设置多个芯片300。芯片300可以与布线层220之间电性连接。多个芯片300可以间隔设置。
外部电路模块500位于中介层结构的远离芯片300的一侧。
在本实施例中,以中介层结构来连接芯片300与外部电路模块500,而不再采用传统的涂布PI膜层再光刻镀铜形成的布线层结构200,从而可以防止由于PI膜层与铜的热膨胀系数过大而导致结构翘曲。同时,中介层技术可以实现具有较高集成度的布线层220。因此,通过中介层结构来连接芯片300与外部电路模块500可以有效提高电路集成密度。并且,中介层结构为硅中介层时,由此硅的散热性相对较好,从而也可以有效提高产品散热性。因此,采用本实施例方法可以有效提高封装器件性能。
在一个实施例中,请参阅图1或图2,中介层结构还包括保护层600。保护层600的材料可以包括但不限为氧化硅、氮化硅或者氮氧化硅等。
保护层600位于中介层基片210的远离布线层220的一侧,导电通孔结构230贯穿保护层600以及中介层基片210。
保护层600可以防止导电通孔结构230中的金属等进入中介层基片210,从而可以防止相邻导电通孔结构230之间发生漏电。
在一个实施例中,请参阅图1或图2,中介层结构还包括第一焊盘240以及第二焊盘250。第一焊盘240和/或第二焊盘250的材料可以包括但不限于为铜等。第一焊盘240和/或第二焊盘250的数量可以为多个。
第一焊盘240位于布线层220表面,可以覆盖至少部分布线层220,从而与布线层220电性连接。
芯片300安装至第一焊盘240。
当光电转换模块100与芯片300安装于布线层结构200的同一侧时,光电转换部110可以与第一焊盘240连接。
作为示例,光电转换部110可以与芯片300一起贴片安装或者混合键合至第一焊盘240。
第二焊盘250可以位于中介层基片210的远离布线层220的一侧,且覆盖导电通孔结构230,从而与导电通孔结构230电性连接。外部电路模块500安装至第二焊盘250。
当光电转换模块100与外部电路模块500安装于布线层结构200的同一侧时,光电转换部110可以与第二焊盘250连接。
作为示例,光电转换部110可以通过第一框架结构810与第二焊盘250连接。或者,光电转换部110也可以直接焊接至第二焊盘250。
在一个实施例中,请参阅图1或图2,封装器件还包括塑封层400、散热板900、第一固定孔20以及固定件740。
塑封层400覆盖芯片300以及中介层结构。
散热板900位于塑封层400的远离中介层结构的一侧。作为示例,散热板900可以通过粘接胶730(如TIM胶)粘接至塑封层400。
第一固定孔20贯穿中介层结构以及塑封层400。
固定件740穿过第一固定孔20固定散热板900。固定件740可以包括但不限于为螺栓等。
固定件740可以穿过第一固定孔20之后,可以不穿透散热板900,也可以穿透散热板900。
作为示例,封装器件还可以包括第一框架结构810以及第二框架结构820等。
外部电路结构可以位于第一框架结构810远离中介层结构的一侧,可以包括第一框架811以及插座812等。
第二框架结构820可以包括插件槽,插件槽内可以设置外部插件520等。第二框架结构820用于进行机械固定限位。
可选地,第二框架结构820可以包括框架板以及设置在框架板边缘的框架孔。框架板可以将至少部分光电转换部110罩住,光接口部120可以位于框架孔内。
第一框架结构810内可以具有第二固定孔30。第二框架结构820内也可以具有第三固定孔。第二固定孔30以及第三固定孔可以与第一固定孔20相对设置。固定件740也可以同时穿过第三固定孔、第二固定孔30,从而将第二框架结构820与第一框架结构810也同时固定。
在本实施例中,通过固定件740可以使得散热板900与塑封层400的连接更加可靠。
在一个实施例中,请参阅图5,提供一种封装器件的制备方法,包括如下步骤:
步骤S10,请参阅图15,提供第一载板200a。
第一载板200a为可以用于进行支撑的载板。第一载板200a的材料可以包括但不限于为玻璃板、金属板或塑料板等。
步骤S20,请参阅图15,于第一载板200a上形成中介层结构,中介层结构包括中介层基片210、布线层220以及导电通孔结构230,布线层220位于中介层基片210远离第一载板200a的一侧,导电通孔结构230沿第一方向贯穿中介层基片210而连接布线层220,第一方向为中介层基片210的厚度方向。
中介层结构可以包括但不限于为硅中介层。中介层基片210可以包括但不限于为硅片。导电通孔结构230的材料可以包括但不限于为铜等金属材料。
中介层基片210的一侧可以设有多层相互连接的布线层220,相邻布线层220之间可以具有绝缘介质层。需要说明的是,图中只简单示意了布线层220的部分结构。
步骤S30,请参阅图16,于布线层220远离中介层基片210的一侧形成芯片300。
可以在布线层220远离中介层基片210的一侧形成多个芯片300。芯片300可以与布线层220之间电性连接。多个芯片300可以间隔设置。不同的芯片300可以具有不同的功能。
步骤S40,请参阅图17,形成覆盖芯片300以及中介层结构的塑封层400。
塑封层400可以将芯片300完全包覆,从而对芯片300进行塑封保护。塑封层400的材料可以包括但不限于为环氧塑封料(EMC)。
步骤S50,请参阅图18,去除第一载板200a。
可以通过激光剥离等方式将第一载板200a去除,从而将中介层结构的远离芯片300的一侧暴露。
步骤S70,请参阅图20以及图21,于中介层结构的远离芯片300的一侧形成外部电路模块500,外部电路模块500通过中介层结构连接芯片300。
去除第一载板200a之后,可以将结构翻转,从便于形成外部电路模块500。
外部电路模块500可以包括无源器件510(IPD)和/或外部插件520等。外部插件520可以包括电压管理模块521和/或连接器522等。
其中,步骤S30,请参阅图16,于布线层220远离中介层基片210的一侧形成芯片300的同时,还于布线层220远离中介层基片210的一侧形成光电转换模块。
和/或,请参阅图2,步骤S70于中介层结构的远离芯片300的一侧形成外部电路模块500的同时,还于中介层结构的远离芯片300的一侧形成光电转换模块100。
光电转换模块100包括光电转换部110以及光接口部120。光电转换部110安装至布线层结构200。光接口部120沿第二方向连接光电转换部110。且光接口部120在第二方向上相对于布线层结构200凸出,第二方向与第一方向垂直。
在本实施例中,首先于第一载板200a上形成中介层结构。之后,可以将第一载板200a作为中介层结构的支撑,在布线层220远离中介层基片210的一侧形成芯片300,且形成塑封层400以将芯片300包覆。之后,可以将塑封层400作为支撑,从而可以去除第一载板200a,且在中介层结构的远离芯片300的一侧形成外部电路模块500,从而可以有效实现封装器件的制备。
同时,通过本实施例方法形成的封装器件,以中介层结构来连接芯片300与外部电路模块500,而不再采用传统的涂布PI膜层再光刻镀铜形成的布线层结构200,从而可以防止由于PI膜层与铜的热膨胀系数过大而导致结构翘曲。同时,中介层技术可以实现具有较高集成度的布线层220。因此, 通过中介层结构来连接芯片300与外部电路模块500可以有效提高电路集成密度。并且,中介层结构为硅中介层时,由此硅的散热性相对较好,从而也可以有效提高产品散热性。因此,采用本实施例方法可以有效提高封装器件性能。
同时,本申请在形成芯片300和/或形成外部电路模块500的同时,形成光电转换模块。光电转换模块可以将电信号转换成光信号,从而可以有效提高信号传输速度等。
同时,光电转换模块100包括光电转换部110以及光接口部120。光电转换部110安装至布线层结构200,从而便于将光电转换部110与布线层结构200进行电性连接。光接口部120在第二方向上相对于布线层结构凸出,从而可以便于与外部光接收器件连接,从而可以与外部器件之间传输光信号。
在一个实施例中,外部电路模块500包括外部插件520。
步骤S50之后,还包括:
步骤S61,请参阅图3,于中介层结构的远离芯片300的一侧形成定位销240。
可以首先形成具有开口的图形化的光刻胶。然后在开口内填充定位销240材料。之后去除光刻胶以及位于开口外的定位销240材料,从而形成定位销240。
同时,步骤S70包括:
步骤S72,请参阅图3以及图21,于中介层结构的远离芯片的一侧形成设有定位孔40的第一框架结构810,且使得定位销240插置于定位孔40内,第一框架结构810包括第一框架811以及位于第一框架811上的插座812。
步骤S73,请参阅图21,于第一框架结构810远离中介层结构的一侧形成外部插件520,外部插件520通过插座812连接第二焊盘250。
在本实施例中,通过定位孔40与定位销240插接,可以将第一框架结构810精准定位至中介层结构,从而确保插座位置精度。然后,外部插件520插入插座812后,可以与中介层结构之间精确连接导通。
在一个实施例中,外部电路模块500还包括无源器件510。
请参阅图20,步骤S72之前还可以包括:
步骤S71,于部分第二焊盘250上安装无源器件510。
无源器件510作为外部电路模块500的一部分,可以通过贴片安装的方式,直接安装至第二焊盘250。
同时,步骤S72形成第一框架结构810时,可以形成覆盖无源器件510以及另一部分第二焊盘250的第一框架结构810。
在一个实施例中,请参阅图19,步骤S70之前,还包括:
步骤S62,形成贯穿中介层结构以及塑封层400的第一固定孔20。
步骤S70之后,请参阅图1,还包括:
步骤S80,采用固定件740穿过第一固定孔20,于塑封层400的远离中介层结构的一侧固定安装散热板900。
固定件740可以包括但不限于为螺栓等。
作为示例,可以首先通过粘接胶730(如TIM胶),将散热板900粘接至塑封层400的远离中介层结构的一侧。然后采用固定件740穿过第一固定孔20,固定散热板900。
固定件740可以穿过第一固定孔20之后,可以不穿透散热板900,也可以穿透散热板900。
在本实施例中,通过固定件740可以使得散热板900与塑封层400的连接更加可靠。
在一个实施例中,步骤S20包括:
步骤S21,请参阅图6,提供中介层初始结构2001,中介层初始结构2001包括中介层初始片2101、布线层220以及导电初始结构2301,布线层220位于中介层初始片2101的一侧,导电初始结构2301由中介层初始片2101的设有布线层220的一侧向内延伸。
中介层初始结构2001中,导电初始结构2301的一端可以连接布线层220。与此同时,导电初始结构2301的另一端可以延伸至中介层初始片2101内部,但是并不贯穿中介层初始片2101。
步骤S22,请参阅图9,于布线层220上形成第一焊盘240,且中介层初始结构2001的形成第一焊盘240的一侧粘接至第二载板200b。
第一焊盘240的材料可以包括但不限于为铜等。第一焊盘240可以覆盖至少部分布线层220,从而与布线层220电性连接。
将中介层初始结构2001粘接至第二载板200b之后,第二载板200b可以作为后续工艺的支撑。
步骤S23,请参阅图10,刻蚀中介层初始片2101的远离布线层220的一侧,暴露导电初始结构2301,剩余的中介层初始片2101形成中介层基片210,导电初始结构2301自中介层基片210表面凸起。
可以通过干法刻蚀工艺等,自中介层初始片2101的远离布线层220的一侧对其进行刻蚀减薄,直至使得剩余的中介层初始片2101(中介层基片210)的厚度小于导电初始结构2301的高度。
步骤S24,请参阅图11,形成覆盖导电初始结构2301以及中介层基片210的保护材料层6001。
可以通过沉积工艺(如化学气相沉积或者原子层沉积等)形成保护材料层6001。保护材料层6001的材料可以包括但不限为为氧化硅、氮化硅或者氮氧化硅等。
步骤S25,请参阅图12,对导电初始结构2301以及保护材料层6001进行研磨处理,以将导电初始结构2301的凸出部分磨平,剩余的导电初始结构2301形成导电通孔结构230,剩余的保护材料层6001形成保护层600。
在研磨之前,中介层基片210的表面已经被保护材料层6001覆盖。因此,研磨过程中,可以通过保护材料层6001而防止导电初始结构2301的金属等进入中介层基片210,从而可以防止相邻导电通孔结构230之间发生漏电。
步骤S26,请参阅图14,形成覆盖导电通孔结构230以及保护层600的第二焊盘250,以形成中介层结构,且将中介层结构形成第二焊盘250的一侧粘接至第一载板200a上。
第二焊盘250的材料可以包括但不限于为铜等。形成第二焊盘250之后,可以完成中介层结构的制备。
将中介层初始结构2001粘接至第一载板200a之后,第一载板200a与第二载板200b可以相对设置。
步骤S27,请参阅图15,去除第二载板200b。
可以通过激光剥离等方式去除第二载板200b。
去除第二载板200b之后,第一载板200a可以作为后续工艺的支撑。
在本实施例中,开始提供的中介层初始结构2001中,导电初始结构2301并未贯穿中介层初始片2101。在后续工艺中通过刻蚀、研磨等工艺,将中介层初始片2101形成中介层基片210,从而可以有效降低中介层基板的厚度,进而降低封装器件厚度,从而也便于提高封装集成度。同时,此时,在导电初始结构2301的形成过程中,也可以不用形成贯穿中介层初始片2101的通孔,从而可以降低导电初始结构2301的工艺难度。
并且,在对导电初始结构2301以及保护材料层6001进行研磨处理之前,形成覆盖导电初始结构2301以及中介层基片210的保护材料层6001。因此,研磨过程中,可以通过保护材料层6001而防止导电初始结构2301的金属等进入中介层基片210,从而可以防止相邻导电通孔结构230之间发生漏电。
在一个实施例中,步骤S22包括:
步骤S221,请参阅图7,于布线层220上形成第一焊盘240。
可以首先可以通过光刻工艺等形成第一图形化介质层260,第一图形化介质层具有第一开口。第一图形化介质层260的材料可以包括但不限于为PI。然后,可以在第一介质图形化层260上形成第一图形化光刻胶层。第一图形化光刻胶层具有第二开口,第二开口与第一开口相对设置。然后可以通过电镀工艺等,在第二开口与第一开口内形成第一焊盘240,且去除第一图形化光刻胶层。
此时,作为示例,步骤S30可以包括:步骤S31,将芯片300贴片安装至第一焊盘240。或者,作为示例,步骤S30可以包括:步骤S32,将芯片300混合键合至第一焊盘240。
步骤S222,请参阅图8,对形成第一焊盘240之后的结构进行环切,形成环切空间10。
环切时,可以将中介层初始片2101的边缘切除部分厚度。
作为示例,对中介层初始片2101的切除深度可以大于导电初始结构2301的高度。
步骤S223,请参阅图9,于环切空间10以及中介层初始结构2001的形成第一焊盘240的一侧形成第一粘合剂层710。
步骤S224,请参阅图9,通过第一粘合剂层710粘接第二载板200b。
之后,可以将第一粘合剂层710固化。
环切空间10的形成便于将中介层初始结构2001更加牢固地粘贴至第二载板200b。
同时,请参阅图10,步骤S23刻蚀中介层初始片2101的远离布线层220的一侧,暴露导电初始结构2301的同时,刻蚀去除位于环切空间10的第一粘合剂层710。此时可以使得环切空间10再次被挖空。
当步骤S222对中介层初始片2101的切除深度可以大于导电初始结构2301的高度时,可以保证步骤S23可以刻蚀中介层初始片2101而露出环切空间10内的第一粘合剂层710,进而可以将位于环切空间10内的第一粘合剂层710有效刻蚀去除。
步骤S26包括:
步骤S261,请参阅图13,形成覆盖导电通孔结构230以及保护层600的第二焊盘250,以形成中介层结构。
第二焊盘250可以第一焊盘240的形成方式可以类似。
可以首先可以通过光刻工艺等形成第二图形化介质层270,第二图形化介质层具有第三开口。第二图形化介质层270的材料可以包括但不限于为PI。然后,可以在第二图形化介质层270上形成第二图形化光刻胶层。第二图形化光刻胶层具有第四开口,第四开口与第三开口相对设置。然后可以通过电镀工艺等,在第四开口与第三开口内形成第二焊盘250,且去除第二图形化光刻胶层。
当步骤S50之后还包括步骤S61时,步骤S61形成的定位销240的高度可以大于第二焊盘250的高度。
步骤S262,请参阅图14,于环切空间10以及中介层结构的形成第二焊盘250的一侧形成第二粘合剂层720。
作为示例,步骤S262之前还可以包括:形成覆盖保护层600的定位销240。
此时,步骤S262之后,可以形成较厚的第二粘合剂层720,以将定位销240与第二焊盘均覆盖。且步骤S50之后可以不再包括步骤S61。
步骤S263,请参阅图14,通过第二粘合剂层720粘接第一载板200a。
之后,可以将第二粘合剂层720固化。
此时,环切空间10便于将中介层初始结构2001更加牢固地粘贴至第一载板200a。
之后可以将环切空间10对应区域内的结构完全切除。然后,在步骤S27去除第二载板200b。且在步骤S27中,请参阅图15,去除第二载板200b的之后,可以将第一粘合剂层710去除,从而露出第一焊盘240。
同时,后续步骤S50中,去除第一载板的之后,可以将第二粘合剂层720去除,从而露出第二焊盘250。
在本实施例中,在粘接第二载板200b之前,首先形成环切空间10,从而可以通过环切空间10使得中介层初始结构2001更加牢固地粘贴至第二载板200b。同时,在刻蚀减薄中介层初始片2101而形成中介层基片210的同时,将环切空间10的第一粘合剂层710去除,使得环切空间10再次被挖空,从而可以再次通过环切空间10使得中介层初始结构2001更加牢固地粘贴至第一载板200a。
当然,在其他实施例中,也可以不进行环切,本申请对此并没有限制。
应该理解的是,虽然图1的流程图中的各个步骤按照箭头的指示依次显示,但是这些步骤并不是必然按照箭头指示的顺序依次执行。除非本文中有明确的说明,这些步骤的执行并没有严格的顺序限制,这些步骤可以以其它的顺序执行。而且,图1中的至少一部分步骤可以包括多个步骤或者多个阶段,这些步骤或者阶段并不必然是在同一时刻执行完成,而是可以在不同的时刻执行,这些步骤或者阶段的执行顺序也不必然是依次进行,而是可以与其它步骤或者其它步骤中的步骤或者阶段的至少一部分轮流或者交替地执行。
在本说明书的描述中,参考术语“有些实施例”、“其他实施例”、“理想实施例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特征包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中,对上述术语的示意性描述不一定指的是相同的实施例或示例。
上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合,为使描述简洁,未对上述实施例各个技术特征所有可能的组合都进行描述,然而,只要这些技术特征的组合不存在矛盾,都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式,其描述较为具体和详细,但并不能因此而理解为对申请专利范围的限制。应当指出的是,对于本领域的普通技术人员来说,在不脱离本申请构思的前提下,还可以做出若干变形和改进,这些都属于本申请的保护范围。因此,本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (10)
1.一种封装器件,其特征在于,包括:
布线层结构;
芯片,在第一方向上位于所述布线层结构的一侧,所述第一方向为所述布线层结构的厚度方向;
外部电路模块,在第一方向上位于所述布线层结构的远离所述芯片的一侧;
光电转换模块,与所述芯片和/或所述外部电路模块安装于所述布线层结构的同一侧,且包括光电转换部以及光接口部;所述光电转换部安装至所述布线层结构;所述光接口部沿第二方向连接所述光电转换部,且所述光接口部在所述第二方向上相对于所述布线层结构凸出,所述第二方向与所述第一方向垂直;
所述布线层结构包括中介层结构,所述中介层结构包括中介层基片、布线层以及导电通孔结构,所述布线层位于所述中介层基片一侧,所述导电通孔结构贯穿所述中介层基片而连接所述布线层;所述芯片位于布线层的远离所述中介层基片的一侧;
所述中介层结构还包括:
第一焊盘,位于布线层表面,所述芯片安装至所述第一焊盘;
第二焊盘,位于所述中介层基片的远离所述布线层的一侧,且覆盖所述导电通孔结构,所述外部电路模块安装至所述第二焊盘;
所述光电转换部与所述第一焊盘和/或所述第二焊盘连接;
所述封装器件还包括:
塑封层,覆盖所述芯片以及所述中介层结构;
散热板,位于所述塑封层的远离所述中介层结构的一侧;
第一固定孔,贯穿所述中介层结构以及所述塑封层;
固定件,穿过所述第一固定孔固定所述散热板。
2.根据权利要求1所述的封装器件,其特征在于,所述光电转换模块与所述芯片安装于所述布线层结构的同一侧;
所述封装器件还包括塑封层,所述塑封层包覆所述芯片、所述布线层结构以及至少部分所述光电转换部。
3.根据权利要求2所述的封装器件,其特征在于,所述光接口部在所述第一方向上的高度大于所述光电转换部在所述第一方向上的高度。
4.根据权利要求1所述的封装器件,其特征在于,所述光电转换模块与所述外部电路模块安装于所述布线层结构的同一侧;
所述封装器件还包括第一框架结构,所述第一框架结构包括第一框架以及位于所述第一框架上的插座,所述光电转换部位于所述第一框架远离所述布线层结构的一侧,且通过所述插座连接至所述布线层结构;或者,所述光电转换部焊接至所述布线层结构。
5.根据权利要求1所述的封装器件,其特征在于,所述光电转换部包括电芯片与光芯片,所述电芯片安装至所述布线层结构,所述光芯片沿第一方向叠装至所述电芯片,所述光接口部至少连接所述光芯片。
6.根据权利要求1所述的封装器件,其特征在于,所述封装器件包括第一框架结构,所述第一框架结构包括第一框架以及位于所述第一框架上的插座,且所述第一框架结构上设有定位孔;
所述布线层结构还包括定位销,所述定位销在第一方向上位于所述布线层结构的远离所述芯片的一侧,所述定位销插置于所述定位孔内。
7.根据权利要求6所述的封装器件,其特征在于,所述第一框架结构还包括耳片,所述耳片连接所述第一框架,所述定位孔位于所述耳片内。
8.根据权利要求1所述的封装器件,其特征在于,所述散热板通过粘接胶粘接至塑封层。
9.一种封装器件的制备方法,其特征在于,包括:
提供第一载板;
于所述第一载板上形成中介层结构,所述中介层结构包括中介层基片、布线层以及导电通孔结构,所述布线层位于所述中介层基片远离所述第一载板的一侧,所述导电通孔结构沿第一方向贯穿所述中介层基片而连接所述布线层,所述第一方向为所述中介层基片的厚度方向;
于所述布线层远离所述中介层基片的一侧形成芯片;
形成覆盖所述芯片以及所述中介层结构的塑封层;
去除所述第一载板;
于所述中介层结构的远离所述芯片的一侧形成外部电路模块,所述外部电路模块通过所述中介层结构连接所述芯片;
其中,于所述布线层远离所述中介层基片的一侧形成芯片的同时,还于所述布线层远离所述中介层基片的一侧形成光电转换模块;和/或,于所述中介层结构的远离所述芯片的一侧形成外部电路模块的同时,还于所述中介层结构的远离所述芯片的一侧形成光电转换模块;所述光电转换模块包括光电转换部以及光接口部;所述光电转换部安装至所述布线层结构;所述光接口部沿第二方向连接所述光电转换部,且所述光接口部在所述第二方向上相对于所述布线层结构凸出,所述第二方向与所述第一方向垂直。
10.根据权利要求9所述的封装器件的制备方法,其特征在于,所述外部电路模块包括外部插件,所述去除所述第一载板之后,还包括:
于所述中介层结构的远离所述芯片的一侧形成定位销;
所述于所述中介层结构的远离所述芯片的一侧形成外部电路模块包括:
于所述中介层结构的远离所述芯片的一侧形成设有定位孔的第一框架结构,且使得所述定位销插置于所述定位孔内,所述第一框架结构包括第一框架以及位于所述第一框架上的插座;
于所述第一框架结构远离所述中介层结构的一侧形成外部插件,所述外部插件通过所述插座连接第二焊盘。
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| CN117497516A (zh) * | 2023-11-03 | 2024-02-02 | 联合微电子中心有限责任公司 | 高密度光电集成的三维封装结构及其制作方法 |
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| CN119511472A (zh) | 2025-02-25 |
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