CN213071119U - 具有贯穿开窗的基板及器件封装结构 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种具有贯穿开窗的基板及器件封装结构，该器件封装结构包括：第一基板，所述第一基板设置有贯穿于第一基板的导通线路层；至少两个电子器件，分别安装在所述第一基板的上表面和下表面；封装层，包括上封装层和下封装层，分别对应覆盖在安装于所述第一基板上表面和下表面的所述电子器件的表面；印制电路板，表面设置有焊接点；具有贯穿开窗的基板，包括介质层、金属柱、贯穿开窗和与所述金属柱连通的线路层，所述贯穿开窗用于放置所述电子器件，所述线路层包括上线路层和下线路层，分别与所述导通线路层和所述印制电路板的焊接点连接，本申请提出的具有贯穿开窗的基板及器件封装结构可以实现器件双面封装，提升封装体的空间利用率和封装集成化。

Description

具有贯穿开窗的基板及器件封装结构

技术领域

本申请涉及半导体封装技术领域，尤其涉及一种具有贯穿开窗的基板及器件封装结构。

技术背景

随着微电子技术的不断发展，电子元件及线路板基板线路越来越复杂，电子产品的性能越来越高，为实现电子产品的多功能、高性能，将多颗功能不同的芯片封装在一起实现更强功能的芯片模组，不仅可以缩小体积，还可以缩小不同IC间的距离，提升芯片的计算速度。

目前将多颗功能不同的芯片封装在一起形成芯片模组主要包括两种方式，一种是将多颗芯片水平铺开进行封装，将多颗芯片水平铺开封装在一起能较大程度缩小芯片间距，但当芯片数量较多时，平铺面积较大，封装体水平方向占用面积大，限制了封装体的小型化发展趋势；另一种是将多颗芯片在垂直方向3D堆叠进行封装，3D堆叠封装很大程度上提升了封装体的集成程度，压缩了封装体的空间，但芯片3D堆叠封装结构严重影响散热。

申请内容

本申请旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本申请提出一种具有贯穿开窗的基板，可以实现器件双面封装，提升封装体的空间利用率和集成化，本申请还提出一种基于用上述具有贯穿开窗的基板的器件封装结构。以下是对本文详细描述的主题的概述。本概述并非是为了限制权利要求的保护范围。所述技术方案如下：

第一方面，本申请实施例提供一种具有贯穿开窗的基板，包括：

介质层；

金属柱，设置在所述介质层内部，与所述介质层齐平；

线路层，包括分别设置在所述介质层上表面和下表面的上线路层和下线路层，所述金属柱的两端分别与所述上线路层和所述下线路层连通；

贯穿开窗，贯穿设置于所述介质层中。

根据本申请第一方面实施例的具有贯穿开窗的基板，至少具有以下有益效果：第一方面，根据本申请提出的具有贯穿开窗的基板包括用于安装电子元器件的的贯穿开窗，该贯穿开窗用于容纳电子元器件，可以为焊接面封装的电子元器件提供空间，实现焊接面与电子元器件的双面封装，相对于传统的单面封装或单向堆叠封装，双面封装可以减小平面封装占用面积，提高封装体的空间利用率，促进封装集成化；第二方面，电子元器件双面封装，可以改善目前由于多个元器件封装在一面引起的散热不佳问题。

可选地，在本申请的一个实施例中，还包括阻焊层，设置在所述线路层表面，所述阻焊层设置有焊盘，所述焊盘与所述上线路层和所述下线路层连接。

可选地，在本申请的一个实施例中，还包括保护层，设置在所述焊盘上表面。

可选地，在本申请的一个实施例中，所述保护层材料包括镍金、镍钯金、锡、银或有机保焊膜。

可选地，在本申请的一个实施例中，还包括金属种子层，所述金属种子层贴附在所述上线路层下表面和所述下线路层上表面。

可选地，在本申请的一个实施例中，所述金属种子层材料包括钛金属、铜金属或者钛铜合金。

第二方面，本申请实施例提供了一种器件封装结构，包括：

第一基板，所述第一基板设置有贯穿于第一基板的导通线路层；

至少两个电子器件，分别安装在所述第一基板的上表面和下表面；

封装层，包括上封装层和下封装层，分别对应覆盖在安装于所述第一基板上表面和下表面的所述电子器件的表面；

印制电路板，表面设置有焊接点；

具有贯穿开窗的基板，包括介质层、金属柱、贯穿开窗和与所述金属柱连通的线路层，所述贯穿开窗用于放置所述电子器件，所述线路层包括上线路层和下线路层，分别与所述导通线路层和所述印制电路板的焊接点连接。

根据本申请第二方面实施例的器件封装结构，至少具有以下有益效果：第一方面，本申请提出的器件封装结构包括具有贯穿开窗的基板，具有贯穿开窗的基板包括用于安装电子元器件的的贯穿开窗，该贯穿开窗用于容纳电子元器件，可以为焊接面封装的电子元器件提供空间，实现焊接面与电子元器件的双面封装，相对于传统的单面封装或单向堆叠封装，双面封装可以减小平面封装占用面积，提高封装体的空间利用率，促进封装集成化；第二方面，电子元器件双面封装，可以改善目前由于多个元器件封装在一面引起的散热不佳问题。

可选地，在本申请的一个实施例中，所述贯穿开窗的高度高于所述电子器件。

可选地，在本申请的一个实施例中，所述具有贯穿开窗的基板还包括阻焊层，设置在所述上线路层和所述下线路层表面，所述阻焊层设置有焊盘，所述焊盘与所述线路层连接。

可选地，在本申请的一个实施例中，所述电子器件通过引线键合安装在所述第一基板的上表面或下表面。

可选地，在本申请的一个实施例中，所述电子器件通过倒装键合安装在所述第一基板的上表面或下表面。

本申请的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本申请而了解。本申请的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

附图说明

附图用来提供对本申请技术方案的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本申请的实施例一起用于解释本申请的技术方案，并不构成对本申请技术方案的限制。

图1是本申请另一个实施例提供的器件封装结构的截面图；

图2是本申请另一个实施例提供的器件封装结构的截面图；

图3是本申请另一个实施例提供的器件封装结构的截面图；

图15是本申请另一个实施例提供的具有贯穿开窗的基板的截面图；

图16是本申请另一个实施例提供的具有贯穿开窗的基板的截面图；

图17是本申请另一个实施例提供的具有贯穿开窗的基板的截面图。

图18是与图16或者图17具有贯穿开窗的基板截面图对应的的具有贯穿开窗的基板俯视图；

图4至图15是本申请另一个实施例提供的具有贯穿开窗的基板制作方法步骤对应的截面图。

附图标记：

载板10、第一金属层11、第二金属层12、第三金属层13、第四金属层14、感光干膜20、金属柱图案21、孔图案22、金属柱121、孔金属122、贯穿开窗123、介质层110、上线路层161、下线路层162、感光阻挡层30、具有贯穿开窗的基板100、阻焊层130、焊盘131、保护层140、金属种子层150、电子器件200、印制电路板300、第一基板400、导通线路层410、上封装层510、下封装层520。

具体实施方式

为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本申请，并不用于限定本申请，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本申请所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本申请所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。

本部分将详细描述本申请的具体实施例，本申请之较佳实施例在附图中示出，附图的作用在于用图形补充说明书文字部分的描述，使人能够直观地、形象地理解本申请的每个技术特征和整体技术方案，但其不能理解为对本申请保护范围的限制。

在申请的描述中，若干的含义是一个或者多个，多个的含义是两个及两个以上，大于、小于、超过等理解为不包括本数，以上、以下、以内等理解为包括本数。如果有描述到第一、第二只是用于区分技术特征为目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。

参照图1，图2，图3和图16，本申请提供了一种器件封装结构，包括第一基板400，第一基板400设置有贯穿于第一基板400的导通线路层410；至少两个电子器件200，分别安装在第一基板400的上表面和下表面；封装层，包括上封装层510和下封装层520，分别对应覆盖在安装于第一基板400上表面和下表面的电子器件200的表面；

印制电路板300，表面设置有焊接点；具有贯穿开窗的基板100，包括介质层110、金属柱121、贯穿开窗123和与金属柱121连通的线路层，贯穿开窗123用于放置电子器件200，线路层包括上线路层161和下线路层162，分别与导通线路层410和印制电路板300的焊接点连接。

在一实施例中，提供一种器件封装结构，器件封装结构包括第一基板400，电子器件200、具有贯穿开窗的基板100及印制电路板300，在器件封装结构中，第一基板400封装在具有贯穿开窗的基板100上表面，印制电路板300封装在具有贯穿开窗的基板100下表面，具有贯穿开窗的基板100设置在中间，并且具有贯穿开窗的基板100中设置有贯穿开窗123，电子器件200可同时封装在第一基板400的上表面和下表面，并通过第一基板400上的导通线路层410将电子器件200的电气线路引出，其中设置在第一基板400下表面或者上表面一侧的的电子器件200位于具有贯穿开窗的基板100的贯穿开窗123内，电子器件200的表面分别设置有上封装层510和下封装层520，用于保护和绝缘，具有贯穿开窗的基板100包括介质层110、金属柱121、贯穿开窗123和与金属柱121连通的上线路层161和下线路层162，上线路层161或者下线路层162中的一层与第一基板400的导通线路层410连通，另一层与印制电路板300连通，将位于第一基板400一面的电子器件200封装在具有贯穿开窗的基板100内部，通过以上封装结构可以实现电子器件200的双面封装，提升封装体的空间利用率和集成化。

参照图1至图3，在本申请的一些实施例中，贯穿开窗123的尺寸大于电子器件200的尺寸。在一实施例中，贯穿开窗123用于放置电子器件200，贯穿开窗123根据需要放置的电子器件200的型号尺寸进行设定，只要高度和宽度满足电子器件200完全嵌入即可，可防止电子器件200过高或者过拥挤造封的装缺陷。

参照图16至18图，在本申请的一些实施例中，具有贯穿开窗的基板还包括阻焊层130，设置在上线路层161和下线路层162表面，阻焊层130设置有焊盘131，焊盘131与上线路层161和下线路层162连接，阻焊层130可以对具有贯穿开窗的基板100的内部线路层进行保护，焊盘131用于进行具有贯穿开窗的基板100的电气连接。

参照图1，在本申请的一些实施例中，电子器件200通过引线键合安装在第一基板400的上表面或下表面。在一实施例中，与第一基板400上表面和下表面键合的电子器件200都采用引线键合的方式，在第一基板400上表面和下表面同时采用引线键合进行封装，通过焊接引线将电子器件200的引脚或线路分别焊接在第一基板400的上表面和下表面的线路层上。

参照图2，在本申请的一些实施例中，电子器件200通过倒装键合安装在第一基板400的上表面或下表面。在一实施例中，与第一基板400上表面和下表面键合的电子器件200都采用倒装键合的方式，在第一基板400上表面和下表面同时采用倒装键合进行封装，倒装键合是在线路层焊盘上沉积锡铅球，然后将电子器件或芯片翻转加热利用熔融的锡铅球与基板相结合。

需要说明的是，封装在第一基板400的电子器件可以完全采用引线键合方式，也可以完全采用倒转键合方式，还可以采用引线键合与倒转键合混合的方式，可以根据设计需求在第一基板400的一面或双面任一组合与电子器件200的键合方式，如图3所示，在本申请的一些实施例中，在第一基板400上表面的电子器件200采用引线键合进行封装，在第一基板400下表面的电子器件200采用倒转键合进行封装。

需要说明的是，电子器件200包括但不限于器件、芯片，可以是有源器件也可以是无源器件，可以是独立的芯片或器件，也可以是多颗芯片或者器件的组合，按用途分类可以是功率器件，还可以是射频或逻辑芯片，芯片或器件的种类和数量可根据实际需求按照3D背靠背堆叠多颗芯片的组合，也可以是上下左右单层阵列组合设计。

参照图15，在本申请的一些实施例中还提供了一种具有贯穿开窗的基板100，包括介质层110；金属柱121，设置在介质层110内部，与介质层110齐平；线路层，包括分别设置在介质层110上表面和下表面的上线路层161和下线路层162，金属柱121的两端分别与上线路层161和下线路层162连通；贯穿开窗123，贯穿设置于介质层110中。

在一实施例中，具有贯穿开窗的基板100由介质层110、金属柱121、线路层和贯穿开窗123组成，金属柱121镶嵌在介质层110内部，线路层包括上线路层161和下线路层162，分别设置在金属柱121的上表面和下表面，贯穿开窗123贯穿设置于介质层110内，将具有贯穿开窗的基板100分隔成多个具有贯穿开窗的基板子结构，每个具有贯穿开窗的基板子结构均包括至少一个金属柱121以及与金属柱121连接的至少一组上线路层161和下线路层162，贯穿开窗123用于嵌埋电子元器件，当电子元器件嵌埋在贯穿开窗123中时，可以实现电子元器件或芯片的倒置封装，电子元器件或芯片倒置在贯穿开窗123内部，不与具有贯穿开窗的基板100进行直接线路连通，而是焊接于另外的基板上，与其焊接的基板此时反面安装于具有贯穿开窗的基板100的上方或者下方，并且还可以通过与具有贯穿开窗的基板100的线路层连接，将电子元器件的电气特性间接引出至具有贯穿开窗的基板100进一步通过具有贯穿开窗的基板100实现与外部线路的连通，电子元器件或芯片设置在贯穿开窗123中可以隐藏原本裸露在基板外表面的焊接器件或线路，方便封装和连接又可以对电子元器件起到保护的作用，另外，基板反面焊接电子器件的同时还可以进行正面电子器件的焊接，实现基板对电子元器件的双面封装，提高器件封装集成度，增强封装体的利用率。

参照图16和图18，在本申请的一些实施例中，具有贯穿开窗的基板100还包括阻焊层130，设置在上线路层161和下线路层162表面，阻焊层130设置有焊盘131，焊盘131与线路层连接，阻焊层130可以对具有贯穿开窗的基板的内部线路层进行保护，焊盘131用于进行具有贯穿开窗的基板的电气连接。

在一实施例中，焊盘131表面为金属线路层，金属线路层在保存和使用过程中容易氧化，因此进一步对焊盘131表面进行抗氧化处理，具体为在焊盘131表面形成一层保护层140，保护层140可通过沉积镍钯金、镍金、锡、银等化学稳定的金属，还包括覆盖有机保焊膜进行表面处理。

参照图17，在本申请的一些实施例中，具有贯穿开窗的基板100还包括金属种子层150，金属种子层150贴附在上线路层161下表面和下线路层162上表面。在一实施例中，金属种子层150可以增加金属与金属之间的粘附性，另外在金属种子层150基础上电镀金属线路层时可以提高线路层电镀质量。

在本申请的一些实施例中还提供了一种具有贯穿开窗的基板制作方法，包括以下步骤：

S100，提供载板10，载板10为对称结构，在载板10的上表面和下表面分别设置有金属层，具体地，如图4所示，首先准备一个载板10，载板10包括中间承载体，和对称设置在中间承载体上表面和下表面的初始金属层，其中初始金属层包括第一金属层11和第二金属层12，第一金属层11设置在中间承载体和第二金属层12中间，具体为18um厚度的铜箔层，第二金属层12具体为3um厚度的铜箔层，在后续步骤中可直接将第一金属层11与第二金属层12剥离进行分板；如图5所示，在对称载板10的上表面或者下表面的初始金属层上依次形成第三金属层13和第四金属层14，具体为在厚度3um的铜箔层的表面依次镀镍和镀铜，作用是后续分板后会对3um铜进行蚀刻，对3um铜蚀刻时镍层可以对后步工艺生成的金属结构进行保护，降低刻蚀速度，防止过度蚀刻，第三层金属13镍层厚度通常3um左右，第四层金属14铜层厚度通常3um左右，镍、铜厚度可根据实际需求定义。

需要说明的是，制作工艺以载板10为起始层，载板10为上下对称结构，可以在载板10的基础上进行双面具有贯穿开窗的基板100的制作，也可以在载板10的上表面或者下表面进行单面具有贯穿开窗的基板100的制作，在本申请的一些实施例中，优选的，以双面具有贯穿开窗的基板100的制作为例进行描述，双面具有贯穿开窗的基板100同时制作可以提高生产效率。

S200，在载板10的上表面和/或下表面制作金属柱121和孔金属122，金属柱121和孔金属122与载板10的上表面和/或下表面设置的金属层连接，具体地，如图6所示，在载板10的上表面和下表面同时贴附感光干膜20，感光干膜20用于遮蔽和保护载板10，根据设计需要对感光干膜20进行光刻工艺处理，具体为对感光干膜20先进行曝光，再对曝光后的感光干膜20进行显影处理，形成遮蔽图形，遮蔽图形包括金属柱图案21和孔图案22；如图7所示，显影后对基板进行化学电镀，在金属柱图案21和孔图案22对应位置处形成金属柱121和孔金属122，在一实施例中，电镀金属材料具体为铜，电镀金属厚度可根据感光干膜20实际厚度进行调整；如图8所示，用化学药水去掉感光干膜20。

需要说明的是，感光干膜20是一种高分子的化合物，它通过紫外线的照射后能够产生一种聚合反应形成一种稳定的物质附着于板面，从而达到阻挡电镀和蚀刻的功能，在本申请的一些实施例中，对需要遮蔽的位置进行局部曝光处理，对需要露出的金属柱图案21和孔图案22位置进行非曝光处理，再经过显影处理，去掉未曝光的感光干膜20，露出需要的金属柱图案21和孔图案22。

S300，在载板10的上表面和/或下表面层压介质层110，介质层110覆盖金属柱121和孔金属122，具体地，如图9所示，在上表面和下表面层压介质层110，使介质层110包裹覆盖住金属柱121和孔金属122，通常使用带玻璃纤维的环氧树脂半固化片。

S400，对介质层110进行打磨，使介质层110和金属柱121以及孔金属122齐平，介质层110、金属柱121和孔金属122组成转接底板，具体地，对介质层110进行打磨，使介质层110和金属柱121以及孔金属122齐平，介质层110、金属柱121和孔金属122组成转接底板，如图10所示，对介质层110进行减薄打磨处理，露出金属柱121和孔金属122的顶面，使介质层110和金属柱121以及孔金属122齐平，同时控制好介质层110的厚度。需要说明的是，介质层110将金属柱121和孔金属122进行固定，组成为一体的的转接底板。

S500，刻蚀载板10上表面和/或下表面的金属层，使载板10与转接底板分离，在转接底板的上表面和下表面进行图形制作形成多个上线路层161和多个下线路层162，具体地，如图11所示，对载板10上表面和/或下表面的第一金属层11和第二金属层12进行分板处理，使转接底板与载板10分离，分离后中间承载体和第一金属层11作为一体被移除，第二金属层12铜箔层、第三金属层13镍层以及第四金属层14铜层还粘附在转接底板的一侧表面上，对转接底板的一侧表面进行刻蚀工艺处理，去掉附着在转接底板表面的第二金属层12、第三金属层13和第四金属层14，露出介质层110、金属柱121和孔金属122组成的转接底板，如图12所示，在转接底板的上下表面贴附感光阻挡层30，并对感光阻挡层30进行光刻处理，分别在转接底板的上下表面形成上线路层161和下线路层162对应的图案；如图13所示，对上线路层161和下线路层162对应的图案处沉积金属，具体为采用电镀工艺电镀金属铜，形成上线路层161和下线路层162，去除感光阻挡层30。

需要说明的是，可同时对载板10上表面和下表面的转接底板进行分离，在本申请的一些实施例中，以载板10上表面的转接底板与载板10分离为例进行描述。

S600，刻蚀孔金属122，形成贯穿开窗123，具体地，如图14所示，再一次贴附感光阻挡层30至带有线路层的转接底板的两面，并对感光阻挡层30进行曝光、显影(光刻工艺)处理，对线路层位置进行遮蔽，裸露出孔金属122区域；如图15所示，采用刻蚀工艺去掉孔金属122在转接底板中形成贯穿开窗123，并去掉感光阻挡层30，完成具有贯穿开窗的基板100制作，贯穿开窗123用于嵌埋电子元器件，电子元器件与具有贯穿开窗的基板100的一面的线路层进行打线连接，通过具有贯穿开窗的基板100另一面的线路层将电子元器件连接至需要的印制电路板300(PCB板)上。

如图16所示，具有贯穿开窗的基板制作方法还包括在上线路层161和下线路层162表面形成阻焊层130，并对阻焊层130进行开窗，形成与具有贯穿开窗的基板上线路层161和下线路层162对应的的焊盘131，具体地，对上线路层161和下线路层162表面进行外层阻焊层130制作，并露出焊盘131。阻焊层130可以对具有贯穿开窗的基板内部线路层进行保护，焊盘131位置用于进行具有贯穿开窗的基板的电气连接，焊盘131表面为金属线路层，金属线路层在保存和使用过程中容易氧化，因此进一步对焊盘131表面进行抗氧化处理，具体为在焊盘131表面形成一层保护层140，保护层140可通过沉积镍钯金、镍金、锡、银等化学稳定的金属，还包括覆盖有机保焊膜进行表面处理。

以上是对本申请的较佳实施进行了具体说明，但本申请并不局限于上述实施方式，熟悉本领域的技术人员在不违背本申请精神的前提下还可作出种种的等同变形或替换，这些等同的变形或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。

Claims (10)

1.一种具有贯穿开窗的基板，其特征在于，包括：

介质层；

金属柱，设置在所述介质层内部，与所述介质层齐平；

线路层，包括分别设置在所述介质层上表面和下表面的上线路层和下线路层，所述金属柱的两端分别与所述上线路层和所述下线路层连通；

贯穿开窗贯穿设置于所述介质层中。

2.根据权利要求1所述的具有贯穿开窗的基板，其特征在于，还包括阻焊层，设置在所述上线路层和所述下线路层表面，所述阻焊层设置有焊盘，所述焊盘与所述上线路层和所述下线路层连接。

3.根据权利要求2所述的具有贯穿开窗的基板，其特征在于，还包括保护层，设置在所述焊盘上表面。

4.根据权利要求3所述的具有贯穿开窗的基板，其特征在于，所述保护层材料包括镍金、镍钯金、锡、银或有机保焊膜。

5.根据权利要求1至4任一所述的具有贯穿开窗的基板，其特征在于，还包括金属种子层，所述金属种子层贴附在所述上线路层下表面和所述下线路层上表面。

6.一种器件封装结构，其特征在于，包括：

第一基板，所述第一基板设置有贯穿于第一基板的导通线路层(410)；

至少两个电子器件，分别安装在所述第一基板的上表面和下表面；

封装层，包括上封装层和下封装层，分别覆盖在所述第一基板的上表面和下表面，所述电子器件埋设在对应的所述上封装层或所述下封装层内；

印制电路板；

具有贯穿开窗的基板，设置在所述第一基板和所述印制电路板之间，所述具有贯穿开窗的基板包括介质层、金属柱、贯穿开窗和线路层，所述电子器件位于所述贯穿开窗内，所述线路层包括上线路层和下线路层，分别与所述导通线路层和所述印制电路板电气连接。

7.根据权利要求6所述的器件封装结构，其特征在于，所述贯穿开窗的尺寸大于所述电子器件的尺寸。

8.根据权利要求6所述的器件封装结构，其特征在于，所述具有贯穿开窗的基板还包括阻焊层，设置在所述上线路层和所述下线路层表面，所述阻焊层设置有焊盘，所述焊盘与所述上线路层和所述下线路层连接。

9.根据权利要求6所述的器件封装结构，其特征在于，所述电子器件通过引线键合安装在所述第一基板的上表面或下表面。

10.根据权利要求6所述的器件封装结构，其特征在于，所述电子器件通过倒装键合安装在所述第一基板的上表面或下表面。

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