CN211555883U - 芯片封装结构和电子设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种芯片封装结构和电子设备。其中，所述芯片封装结构包括：基板；第一芯片，所述第一芯片设于所述基板的表面，并电性连接于所述基板，所述第一芯片背向所述基板的表面设置第一导电凸点；以及第二芯片，所述第二芯片设于所述第一芯片背向所述基板的表面，且所述第二芯片朝向所述第一芯片的表面设置有第二导电凸点，所述第二导电凸点连接于所述第一导电凸点。本实用新型的技术方案能够提高传输的信号质量。

Description

芯片封装结构和电子设备

技术领域

本实用新型涉及半导体封装技术领域，特别涉及一种芯片封装结构和电子设备。

背景技术

相关技术中，芯片封装结构中两个或以上个芯片通常采用堆叠方式设置，并采用金丝引线键合的方式实现芯片间的互连，以完成芯片信号互连。但是，若互连的两个芯片尺寸相差较大，则互连的金丝键合引线长度较大，这样会影响传输的信号质量。

上述内容仅用于辅助理解本实用新型的技术方案，并不代表承认上述内容是现有技术。

实用新型内容

本实用新型的主要目的是提供一种芯片封装结构和电子设备，旨在提高传输的信号质量。

为实现上述目的，本实用新型提出的芯片封装结构，包括：基板；第一芯片，所述第一芯片设于所述基板的表面，并电性连接于所述基板，所述第一芯片背向所述基板的表面设置第一导电凸点；以及第二芯片，所述第二芯片设于所述第一芯片背向所述基板的表面，且所述第二芯片朝向所述第一芯片的表面设置有第二导电凸点，所述第二导电凸点连接于所述第一导电凸点。

可选地，所述第一导电凸点和所述第二导电凸点的尺寸相同；和/或，所述第一导电凸点和所述第二导电凸点的材质相同。

可选地，所述第一芯片为处理器芯片，所述第二芯片为传感器芯片。

可选地，所述传感器芯片包括传感器发射芯片和传感器接收芯片，所述传感器发射芯片和所述传感器接收芯片的表面均设置有所述第二导电凸点；所述处理器芯片背向所述基板的表面对应所述传感器发射芯片和所述传感器接收芯片均设置有所述第一导电凸点；所述传感器发射芯片和所述传感器接收芯片通过相对应的第一导电凸点和第二导电凸点的连接间隔分布于所述处理器芯片背向所述基板的表面。

可选地，所述传感器芯片设置有多个，每一个所述传感器芯片的表面均设置有所述第二导电凸点；所述处理器芯片背向所述基板的表面对应每一所述传感器芯片均设置有所述第一导电凸点；多个所述传感器芯片通过相对应的第一导电凸点和第二导电凸点的连接间隔分布于所述处理器芯片背向所述基板的表面。

可选地，所述第一芯片背向所述基板的表面设置有第一重布线层，所述第一重布线层通过引线电性连接于所述基板，所述第一导电凸点设置于所述第一重布线层背向所述第一芯片的表面。

可选地，所述芯片封装结构还包括数模转换芯片，所述数模转换芯片设于所述处理器芯片和所述传感器芯片之间，所述数模转换芯片内设置有金属走线，所述数模转换芯片朝向所述处理器芯片的表面设置有与所述金属走线电性连通的第三导电凸点，所述第三导电凸点连接于所述第一导电凸点，所述数模转换芯片朝向所述传感器芯片的表面设置有与所述金属走线电性连通的第四导电凸点，所述第四导电凸点连接于所述第二导电凸点。

可选地，所述数模转换芯片朝向所述传感器芯片的表面设置有第二重布线层，所述第四导电凸点设置于所述第二重布线层朝向所述传感器芯片的表面。

可选地，所述芯片封装结构还包括模套，所述模套设于所述基板设有所述第一芯片的表面，并封装覆盖所述第一芯片和所述第二芯片。

可选地，所述第二芯片为传感器芯片时，所述模套开设有显露所述传感器芯片的显露通孔。

本实用新型还提出了一种电子设备，所述电子设备包括芯片封装结构，所述芯片封装结构包括：基板；第一芯片，所述第一芯片设于所述基板的表面，并电性连接于所述基板，所述第一芯片背向所述基板的表面设置第一导电凸点；以及第二芯片，所述第二芯片设于所述第一芯片背向所述基板的表面，且所述第二芯片朝向所述第一芯片的表面设置有第二导电凸点，所述第二导电凸点连接于所述第一导电凸点。

本实用新型的技术方案，通过将第一芯片设置于基板的表面，并电性连接于基板，在第一芯片背向基板的表面设置第一导电凸点，同时在第二芯片的表面设置第二导电凸点，这样将第一导电凸点和第二导电凸点连接，便可完成第一芯片和第二芯片的堆叠结构，该堆叠结构相较于芯片间引线键合的堆叠结构，避免了因引线键合长度较大而影响传输信号质量的问题，保证了信号传输的一致性，从而提高了信号质量；同时也在一定程度上降低了芯片封装结构的功耗。并且，由于该堆叠结构中第一芯片和第二芯片之间采用凸点互连的方式连接，其芯片间的接触面积相对较小，则可以有效减小封装加工和使用过程的应力值，增加芯片封装的可靠性。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有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实用新型的一些实施例，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示出的结构获得其他的附图。

图1为本实用新型芯片封装结构一实施例的剖视结构示意图；

图2为本实用新型芯片封装结构另一实施例的剖视结构示意图；

图3为本实用新型芯片封装结构又一实施例的剖视结构示意图；

图4为图1芯片封装结构的局部结构示意图。

附图标号说明：

本实用新型目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

需要说明，本实用新型实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，在本实用新型中如涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“固定”等应做广义理解，例如，“固定”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，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。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在本实用新型中的具体含义。

另外，本实用新型各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本实用新型要求的保护范围之内。

本实用新型提出一种芯片封装结构100。

请参阅图1至图4，在本实用新型芯片封装结构100的一实施例中，芯片封装结构100包括：基板10；第一芯片，第一芯片设于基板10的表面，并电性连接于基板10，第一芯片背向基板10的表面设置第一导电凸点211；以及第二芯片，第二芯片设于第一芯片背向基板10的表面，且第二芯片朝向第一芯片的表面设置有第二导电凸点31，第二导电凸点31连接于第一导电凸点211。

具体地，基板10通常为线路板，用于承载芯片。基板10具有背对的第一表面和第二表面，第一表面设置有焊盘，第二表面对应焊盘开设有显露口，用以与外部器件电性连通；或者是，第一表面设置有焊盘，第二表面设置有用于与外部器件电性连接的连接球，此时连接球和焊盘通过线路板内部的金属走线电性导通。第一芯片通常采用粘片胶贴装在基板10的表面，并通过引线与基板10的焊盘电性连通，这里引线一般为金线，第二芯片可以为射频芯片或者数字芯片，在此不作限制。第一芯片的表面设置有第一导电凸点211，第一导电凸点211的材质为金属材质，比如铜或者锡，其形状可以为柱状、球状或其他合理的形状，第一导电凸点211通过常规的植凸点工艺制作得到。第二芯片也可以为射频芯片或者数字芯片，其朝向第一芯片的表面设置有第二导电凸点31，第二导电凸点31的材质也为金属材质，比如铜或者锡，其形状可以为柱状、球状或其他合理的形状，同样地，第二导电凸点31也可通过常规的植凸点工艺制作得到。通常采用焊接的方法将第二导电凸点31与第一导电凸点211连接，以实现第一芯片和第二芯片的信号互连，如此便可完成第一芯片和芯片的堆叠结构。

需要说明的是，这里第一导电凸点211和第二导电凸点31的连接是为了实现第一芯片和第二芯片的信号互连，则第一导电凸点211和第二导电凸点31的数量均为多个，且一一对应连接。并且，这里第一芯片和第二芯片的规格尺寸可以相同，也可以不同，第一芯片和第二芯片均可以设置为多个，且二者数量相同，相对应的第一芯片和第二芯片均采用第一导电凸点211和第二导电凸点31相连接的方式连接。或者是，第一芯片的尺寸较大，第二芯片的尺寸较小，第一芯片设置有一个，第二芯片设置有多个，多个第二芯片间隔设于第一芯片背向基板10的表面，并均采用凸点连接的方式进行连接。当然地，芯片封装结构100中芯片堆叠的层数可以为多层，每层芯片之间均采用凸点互连的方式连接，考虑到操作可行性，芯片封装结构100中芯片堆叠的层数一般为三层，即芯片封装结构100还包括第三芯片，第三芯片通过凸点连接的方式连接于第二芯片背向第一芯片的表面。这些结构设置均在本实用新型的保护范围内。

因此，可以理解的，本实用新型的技术方案，通过将第一芯片设置于基板10的表面，并电性连接于基板10，在第一芯片背向基板10的表面设置第一导电凸点211，同时在第二芯片的表面设置第二导电凸点31，这样将第一导电凸点211和第二导电凸点31连接，便可完成第一芯片和第二芯片的堆叠结构，该堆叠结构相较于芯片间引线键合的堆叠结构，避免了因引线键合长度较大而影响传输信号质量的问题，保证了信号传输的一致性，从而提高了信号质量；同时也在一定程度上降低了芯片封装结构100的功耗。并且，由于该堆叠结构中第一芯片和第二芯片之间采用凸点互连的方式，其接触面积相对较小，则可以有效减小封装加工和使用过程的应力值，增加芯片封装的可靠性。

可选地，第一芯片和第二芯片均采用晶圆级芯片，这样有利于减小整个芯片封装结构100的尺寸。

可选地，第一导电凸点211和第二导电凸点31的尺寸相同。这样可以更有效地保证信号传输的一致性和稳定性，而且也方便于第一导电凸点211和第二导电凸点31的制作和连接操作。

可选地，第一导电凸点211和第二导电凸点31的材质相同。这样可以更好的匹配材料参数，便于第一导电凸点211和第二导电凸点31的制作。

在本实用新型的一实施例中，第一芯片为处理器芯片20，第二芯片为传感器芯片30。这样芯片封装结构100为传感器芯片30封装结构100，这里传感器芯片30可以为声学传感器芯片，比如麦克风芯片，也可以为环境传感器芯片，比如气压传感器芯片、温度传感器芯片或湿度传感器芯片。

进一步地，第一芯片背向基板10的表面设置有第一重布线层21，第一重布线层21通过引线电性连接于基板10，第一导电凸点211设置于第一重布线层21背向第一芯片的表面。

这里第一重布线层21为导电层，可以通过电镀工艺制作而成，第一导电凸点211制作于第一重布线层21背向第一芯片的表面。第一重布线层21的设置可以更改第一芯片信号端口的位置，以匹配第二芯片的端口，这样可以有效地避免因信号端口不匹配而无法键合连接的问题出现。当第一芯片为处理器芯片20，第二芯片为传感器芯片30时，第一重布线层21的设置可以更改处理器芯片20的信号端口的位置，以匹配传感器芯片30的端口，从而可以使用不同型号的处理器芯片20，增加了处理器芯片20选型的灵活性。

请参阅图2，在本实用新型的一实施例中，传感器芯片30包括传感器发射芯片32和传感器接收芯片33，传感器发射芯片32和传感器接收芯片33的表面均设置有第二导电凸点31；处理器芯片20背向基板10的表面对应传感器发射芯片32和传感器接收芯片33均设置有第一导电凸点211；传感器发射芯片32和传感器接收芯片33通过相对应的第一导电凸点211和第二导电凸点31的连接间隔分布于处理器芯片20背向基板10的表面。

这里传感器芯片30采用分体结构，即包括传感器发射芯片32和传感器接收芯片33，传感器发射芯片32和传感器接收芯片33通过相对应的第一导电凸点211和第二导电凸点31的连接间隔分布于处理器芯片20背向基板10的表面，如此便可实现传感器芯片30的装配。当第一芯片背向基板10的表面设置有第一重布线层21时，传感器发射芯片32和传感器接收芯片33通过相对应的第一导电凸点211和第二导电凸点31的连接间隔分布于第一重布线层21背向第一芯片的表面。可以理解的，传感器发射芯片32和传感器接收芯片33与处理器芯片20之间均采用凸点互连的方式，其接触面积相对较小，则可以有效减小封装加工和使用过程的应力值，增加芯片封装的可靠性。同时保证了信号传输的一致性，提高了信号质量。

需要说明的是，这里传感器芯片30也可为一体结构，将传感器发射芯片32和传感器接收芯片33集成为一个芯片，集成后的芯片通过凸点互连的方式连接于处理器芯片20。

进一步地，在本实用新型的一实施例中，传感器芯片30设置有多个，每一个传感器芯片30的表面均设置有所述第二导电凸点31；处理器芯片20背向基板10的表面对应每一传感器芯片30均设置有第一导电凸点211；多个传感器芯片30通过相对应的第一导电凸点211和第二导电凸点31的连接间隔分布于处理器芯片20背向所述基板10的表面。

这里设置多个传感器芯片30，该芯片封装结构100集成度较高，可以实现多种功能。并且，多个传感器芯片30间隔分布于处理器芯片20背向所述基板10的表面，结构设置较为紧凑，有利于减小该芯片封装结构100的尺寸。也即，设置多个传感器芯片30的芯片封装结构100集成度更高，尺寸更小，符合芯片封装结构100的发展趋势。

可以理解的，当第一芯片背向基板10的表面设置有第一重布线层21时，多个传感器芯片30通过相对应的第一导电凸点211和第二导电凸点31的连接间隔分布于第一重布线层21背向第一芯片的表面。

请参阅图3，芯片封装结构100还包括数模转换芯片40，数模转换芯片40设于处理器芯片20和传感器芯片30之间，数模转换芯片40内设置有金属走线，数模转换芯片40朝向处理器芯片20的表面设置有与金属走线电性连通的第三导电凸点41，第三导电凸点41连接于第一导电凸点211，数模转换芯片40朝向传感器芯片30的表面设置有与金属走线电性连通的第四导电凸点421，第四导电凸点421连接于第二导电凸点31。

这里芯片设置有三种，即处理器芯片20、数模转换芯片40及传感器芯片30，这三种芯片沿基板10的厚度方向层叠设置。且相邻的芯片之间均采用凸点互连的方式连接，这样其芯片间的接触面积相对较小，可以有效减小封装加工和使用过程的应力值，增加芯片封装的可靠性。同时也保证了信号传输的一致性，提高了信号质量。

需要说明的，这里传感器芯片30可以为分体结构，即包括传感器发射芯片32和传感器接收芯片33，也可以为集成一体结构，在此不作限制。数模转换(ADC)芯片40也是一种处理器芯片20，一般采用晶圆级芯片，有利于减小其芯片封装结构100的尺寸。并且，采用TSV技术在数模转换芯片40内部设置金属走线，以实现第三导电凸点41和第四导电凸点421的电性连通，从而实现数模转换(ADC)芯片40与处理器芯片20和传感器芯片30之间的信号导通。

可选地，第三导电凸点41的尺寸通常与第一导电凸点211的尺寸相同，第四导电凸点421与第二导电凸点31的尺寸相同，以保证芯片之间信号传输的一致性和可靠性。优选地，第一导电凸点211、第二导电凸点31、第三导电凸点41及第四导电凸点421的尺寸均相同，这样方便于其制作。

进一步地，数模转换芯片40朝向传感器芯片30的表面设置有第二重布线层42，第四导电凸点421设置于第二重布线层42朝向传感器芯片30的表面。

这里第二重布线层42也为导电层，可以通过电镀工艺制作而成，第四导电凸点421制作于第二重布线层42背向传感器芯片30的表面。第二重布线层42的设置可以更改信号端口的位置，以匹配传感器芯片30的端口，这样可以有效地避免因信号端口不匹配而无法键合连接的问题出现，如此可以使用不同型号的数模转换芯片40，增加了数模转换芯片40选型的灵活性。

进一步地，请再次参阅图1至图3，芯片封装结构100还包括模套50，所述模套50设于所述基板10设有所述第一芯片的表面，并封装覆盖所述第一芯片和所述第二芯片。

当芯片封装结构100包括基板10、处理器芯片20及传感器芯片30时，模套50封装覆盖处理器芯片20和传感器芯片30，以对处理器芯片20和传感器芯片30进行封装定位，如此便可完成了芯片封装结构100。可以理解的是，模套50也同时覆盖了连接凸点间的孔隙。这里模套50的材质可以为环氧树脂和硅石填料的混合物，但不限于此。

当芯片封装结构100包括基板10、处理器芯片20、数模转换芯片40及传感器芯片30时，模套50封装覆盖处理器芯片20、数模转换芯片40及传感器芯片30，以对处理器芯片20、数模转换芯片40及传感器芯片30进行封装定位，如此便可完成了芯片封装结构100。此时，模套50也同时覆盖了芯片之间连接凸点处的孔隙。

进一步地，第二芯片为传感器芯片30时，模套50开设有显露传感器芯片30的显露通孔。

这里显露通孔的设置用来感应外界环境的变化。可以理解的，当传感器芯片30为声学传感器芯片30时，可以通过显露孔来感应外界声音的变化；当传感器芯片30为声学传感器芯片30时，可以通过显露孔来感应外界环境的变化。

可选地，模套50背向基板10的表面与传感器芯片30背向处理器芯片20的表面相平齐，这样可以显露传感器芯片30，同时也省去了显露孔的开设操作。

本实用新型还提出一种电子设备，所述电子设备包括如前所述的芯片封装结构100，该芯片封装结构100的具体结构参照前述实施例。由于电子设备采用了前述所有实施例的全部技术方案，因此至少具有前述实施例的技术方案所带来的所有有益效果，在此不再一一赘述。

这里电子设备可以为手机、手表、耳机、手环等，电子设备一般包括壳体，芯片封装结构100安装于壳体，其安装方式可以是胶接、卡扣连接或其他合理且有效的安装方式。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是在本实用新型的发明构思下，利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本实用新型的专利保护范围内。

Claims (11)

1.一种芯片封装结构，其特征在于，包括：

基板；

第一芯片，所述第一芯片设于所述基板的表面，并电性连接于所述基板，所述第一芯片背向所述基板的表面设置第一导电凸点；以及

第二芯片，所述第二芯片设于所述第一芯片背向所述基板的表面，且所述第二芯片朝向所述第一芯片的表面设置有第二导电凸点，所述第二导电凸点连接于所述第一导电凸点。

2.如权利要求1所述的芯片封装结构，其特征在于，所述第一导电凸点和所述第二导电凸点的尺寸相同；和/或，

所述第一导电凸点和所述第二导电凸点的材质相同。

3.如权利要求1所述的芯片封装结构，其特征在于，所述第一芯片为处理器芯片，所述第二芯片为传感器芯片。

4.如权利要求3所述的芯片封装结构，其特征在于，所述传感器芯片包括传感器发射芯片和传感器接收芯片，所述传感器发射芯片和所述传感器接收芯片的表面均设置有所述第二导电凸点；

所述处理器芯片背向所述基板的表面对应所述传感器发射芯片和所述传感器接收芯片均设置有所述第一导电凸点；

所述传感器发射芯片和所述传感器接收芯片通过相对应的第一导电凸点和第二导电凸点的连接间隔分布于所述处理器芯片背向所述基板的表面。

5.如权利要求3所述的芯片封装结构，其特征在于，所述传感器芯片设置有多个，每一个所述传感器芯片的表面均设置有所述第二导电凸点；

所述处理器芯片背向所述基板的表面对应每一所述传感器芯片均设置有所述第一导电凸点；

多个所述传感器芯片通过相对应的第一导电凸点和第二导电凸点的连接间隔分布于所述处理器芯片背向所述基板的表面。

6.如权利要求1至5中任一项所述的芯片封装结构，其特征在于，所述第一芯片背向所述基板的表面设置有第一重布线层，所述第一重布线层通过引线电性连接于所述基板，所述第一导电凸点设置于所述第一重布线层背向所述第一芯片的表面。

7.如权利要求3至5中任一项所述的芯片封装结构，其特征在于，所述芯片封装结构还包括数模转换芯片，所述数模转换芯片设于所述处理器芯片和所述传感器芯片之间，所述数模转换芯片内设置有金属走线，所述数模转换芯片朝向所述处理器芯片的表面设置有与所述金属走线电性连通的第三导电凸点，所述第三导电凸点连接于所述第一导电凸点，所述数模转换芯片朝向所述传感器芯片的表面设置有与所述金属走线电性连通的第四导电凸点，所述第四导电凸点连接于所述第二导电凸点。

8.如权利要求7所述的芯片封装结构，其特征在于，所述数模转换芯片朝向所述传感器芯片的表面设置有第二重布线层，所述第四导电凸点设置于所述第二重布线层朝向所述传感器芯片的表面。

9.如权利要求1至5中任一项所述的芯片封装结构，其特征在于，所述芯片封装结构还包括模套，所述模套设于所述基板设有所述第一芯片的表面，并封装覆盖所述第一芯片和所述第二芯片。

10.如权利要求9所述的芯片封装结构，其特征在于，所述第二芯片为传感器芯片时，所述模套开设有显露所述传感器芯片的显露通孔。

11.一种电子设备，其特征在于，所述电子设备包括如权利要求1至10中任一项所述的芯片封装结构。

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