一种嵌入式电容转接板封装结构及制造方法

摘要

本发明公开了一种嵌入式电容转接板封装结构，包括：硅转接板；设置在所述硅转接板第一面的第一电容电极；封装基板；设置在所述封装基板第一面的第二电容电极，所述第一电容电极与所述第二电容电极平行对齐；以及位于所述第一电容电极与所述第二电容电极之间的电容介质层，所述电容介质层与所述第一电容电极、第二电容电极一起构成完整的电容结构。

权利要求

1.一种嵌入式电容转接板封装结构，包括：硅转接板；

设置在所述硅转接板第一面的第一电容电极；

封装基板；

设置在所述封装基板第一面的第二电容电极，所述第一电容电极与所述第二电容电极平行对齐；以及介质材料，所述介质材料将所述硅转接板的第一面贴装至所述封装基板的第一面上，所述第一电容电极与所述第二电容电极平行对齐且中间被所述介质材料填充，所述介质材料与所述第一电容电极、所述第二电容电极一起构成完整的电容结构。

2.如权利要求1所述的嵌入式电容转接板封装结构，其特征在于，还包括：设置在所述硅转接板中的硅通孔；以及设置在所述硅转接板第一面相对的硅转接板第二面上的硅转接板互连电路，所述硅通孔电互连至所述第一电容电极和或所述硅转接板互连电路。

3.如权利要求1所述的嵌入式电容转接板封装结构，其特征在于，还包括：设置在所述封装基板第一面的封装基板互连电路；

设置在所述封装基板中的封装基板通孔；以及设置在与所述封装基板第一面相对的封装基板第二面上的外接焊盘，所述封装基板通孔电互连至所述第二电容电极和或所述封装基板互连电路。

4.如权利要求1所述的嵌入式电容转接板封装结构，其特征在于，还包括：设置在所述硅转接板第二面上的芯片；

电互连所述芯片和/或所述硅转接板和或所述封装基板的引线；以及位于所述封装基板第一面之上，且包裹所述硅转接板、所述芯片以及所述引线的塑封层。

5.如权利要求3所述的嵌入式电容转接板封装结构，其特征在于，还包括设置在所述外接焊盘上的外接焊球。

6.如权利要求2所述的嵌入式电容转接板封装结构，其特征在于，所述硅转接板互连电路包括互连线路和或芯片焊盘和或引线焊盘。

7.如权利要求3所述的嵌入式电容转接板封装结构，其特征在于，所述封装基板互连电路包括互连线路和或引线焊盘。

8.一种嵌入式电容转接板封装结构的制造方法，包括：在硅转接板的第一面上形成第一电容电极；

在封装基板的第一面上形成第二电容电极；以及通过介质材料将所述硅转接板的第一面贴装至所述封装基板的第一面上，所述第一电容电极与所述第二电容电极平行对齐且中间被所述介质材料填充，所述介质材料与所述第一电容电极、所述第二电容电极一起构成完整的电容结构。

9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，还包括：在所述硅转接板内形成硅通孔；

在与所述硅转接板第一面相对的硅转接板第二面上形成互连电路及焊盘；

在所述封装基板第一面上形成封装基板互连电路；

在所述封装基板内形成封装基板通孔；以及在与所述封装基板第一面相对的封装基板第二面上外接焊盘。

10.如权利要求8所述的方法，其特征在于，还包括：在所述硅转接板第二面上贴装芯片；

通过引线键合完成芯片、硅转接板以及封装基板之间的电互连；

形成覆盖芯片、转接板及引线的塑封层；以及在封装基板的外接焊盘上形成外接焊球。

说明书

一种嵌入式电容转接板封装结构及制造方法

技术领域

[0001] 本发明涉及半导体封装技术领域，尤其涉及一种嵌入式电容转接板封装结构及制造方法等技术领域。

背景技术

[0002] 目前以手机为代表的便携式/移动类消费类电子设备中的元器件，不断要求设计者提供微型化、低成本的产品解决方案。事实上，微型化和低成本化不是相互矛盾的，而是相辅相成的。

[0003] 例如当前，离散无源器件占了整个射频模块的元器件数量的90％、基板面积的80％以及整体成本的70％。如果采用集成无源器件(IPD)技术，就可以用芯片替代或附带离散无源器件，起主要优点如下：1)提升电性能，使有源器件与无源器件的互连，以及器件的外部接口变短、阻抗变低从而降低寄生效应；2)进一步小型化，离散无源器件的减少显著减小了所需的基板面积，从而使RF系统级封装模块的尺寸大大减小；3)显著低成本，所有工艺均可以在晶圆级实现，具有量产效应，且集成无源器件(IPD)的尺寸不再受封装尺寸的限制。

[0004] 但针对传统芯片上的集成无源器件(IPD)设计，受限于其芯片结构及材料，相应的无源器件的电性能无法满足高性能及高Q值的要求。例如，在传统的系统级封装中的电容设计多采用SMT贴片式的电容设计，受限于电容大小及组装工艺要求，SMT电容所占用的空间较大，又无法满足日益小型化的封装要求。

[0005] 在一些先进的封装工艺中，采用的集成无源器件(IPD)设计方案，在硅衬底上进行电感、电容的制作，此方案可以大大降低无源器件所占有的面积，但是受限于结构及工艺材料的限制，也无法制作高容值的电容。

[0006] 因此，本发明提出了一种嵌入式电容转接板封装结构及制造方法至少部分的解决或改善背景技术所提到的上述问题。

发明内容

[0007] 针对现有技术中存在的问题，根据本发明的一个实施例，提供一种嵌入式电容转接板封装结构，包括：

[0008] 硅转接板；

[0009] 设置在所述硅转接板第一面的第一电容电极；

[0010] 封装基板；

[0011] 设置在所述封装基板第一面的第二电容电极，所述第一电容电极与所述第二电容电极平行对齐；以及

[0012] 位于所述第一电容电极与所述第二电容电极之间的电容介质层，所述电容介质层与所述第一电容电极、第二电容电极一起构成完整的电容结构。

[0013] 在本发明的一个实施例中，该嵌入式电容转接板封装结构还包括：

[0014] 设置在所述硅转接板中的硅通孔；以及

[0015] 设置在所述硅转接板第一面相对的硅转接板第二面上的硅转接板互连电路，所述硅通孔电互连至所述第一电容电极和或所述硅转接板互连电路。

[0016] 在本发明的一个实施例中，嵌入式电容转接板封装结构还包括：

[0017] 设置在所述封装基板第一面的封装基板互连电路；

[0018] 设置在所述封装基板中的封装基板通孔；以及

[0019] 设置在与所述封装基板第一面相对的封装基板第二面上的外接焊盘，所述封装基板通孔电互连至所述第二电容电极和或所述封装基板互连电路。

[0020] 在本发明的一个实施例中，嵌入式电容转接板封装结构还包括：

[0021] 设置在所述硅转接板第二面上的芯片；

[0022] 电互连所述芯片和/或所述硅转接板和或所述封装基板的引线；以及[0023] 位于所述封装基板第一面之上，且包裹所述硅转接板、所述芯片以及所述引线的塑封层。

[0024] 在本发明的一个实施例中，嵌入式电容转接板封装结构还包括设置在所述外接焊盘上的外接焊球。

[0025] 在本发明的一个实施例中，所述硅转接板互连电路包括互连线路和或芯片焊盘和或引线焊盘。

[0026] 在本发明的一个实施例中，所述封装基板互连电路包括互连线路和或引线焊盘。

[0027] 根据本发明的另一个实施例中，提供一种嵌入式电容转接板封装结构的制造方法，包括：

[0028] 在硅转接板的第一面上形成第一电容电极；

[0029] 在封装基板的第一面上形成第二电容电极；以及

[0030] 通过介质材料将所述硅转接板的第一面贴装至所述封装基板的第一面上，所述第一电容电极与所述第二电容电极平行对齐且中间被所述介质材料填充，所述介质材料与所述第一电容电极、所述第二电容电极一起构成完整的电容结构。

[0031] 在本发明的另一个实施例中，该方法还包括：

[0032] 在所述硅转接板内形成硅通孔；

[0033] 在与所述硅转接板第一面相对的硅转接板第二面上形成互连电路及焊盘；

[0034] 在所述封装基板第一面上形成封装基板互连电路；

[0035] 在所述封装基板内形成封装基板通孔；以及

[0036] 在与所述封装基板第一面相对的封装基板第二面上外接焊盘。

[0037] 在本发明的另一个实施例中，该方法还包括：

[0038] 在所述硅转接板第二面上贴装芯片；

[0039] 通过引线键合完成芯片、硅转接板以及封装基板之间的电互连；

[0040] 形成覆盖芯片、转接板及引线的塑封层；以及

[0041] 在封装基板的外接焊盘上形成外接焊球。

[0042] 本发明提供一种嵌入式电容转接板封装结构及制造方法，基于传统的封装结构，结合硅转接板和PCB结构，在两者之间形成电容的两个电极结构，然后结合两个电极间的电容介质形成集成电容，再通过后续的引线工艺，实现该集成电容与芯片、转接板以及PCB基板间的电和信号互联，实现系统级互连关系。该种嵌入式电容转接板封装结构具有电容无需额外的占用空间，能够保证较小的封装尺寸；采用大面积的电容结构，实现了高容值；电容的两电极间的电容介质材料选择面广，可以实现较大容值范围调整。

附图说明

[0043] 为了进一步阐明本发明的各实施例的以上和其它优点和特征，将参考附图来呈现本发明的各实施例的更具体的描述。可以理解，这些附图只描绘本发明的典型实施例，因此将不被认为是对其范围的限制。在附图中，为了清楚明了，相同或相应的部件将用相同或类似的标记表示。

[0044] 图1示出根据本发明的一个实施例的一种嵌入式电容转接板封装结构100的剖面示意图。

[0045] 图2A至图2G示出根据本发明的一个实施例形成一种嵌入式电容转接板封装结构100的过程剖面投影示意图。

[0046] 图3示出的是根据本发明的一个实施例形成一种嵌入式电容转接板封装结构100的流程图。

[0047] 图4示出根据本发明的另一个实施例的一种嵌入式电容转接板封装结构400的剖面示意图。

具体实施方式

[0048] 在以下的描述中，参考各实施例对本发明进行描述。然而，本领域的技术人员将认识到可在没有一个或多个特定细节的情况下或者与其它替换和/或附加方法、材料或组件一起实施各实施例。在其它情形中，未示出或未详细描述公知的结构、材料或操作以免使本发明的各实施例的诸方面晦涩。类似地，为了解释的目的，阐述了特定数量、材料和配置，以便提供对本发明的实施例的全面理解。然而，本发明可在没有特定细节的情况下实施。此外，应理解附图中示出的各实施例是说明性表示且不一定按比例绘制。

[0049] 在本说明书中，对“一个实施例”或“该实施例”的引用意味着结合该实施例描述的特定特征、结构或特性被包括在本发明的至少一个实施例中。在本说明书各处中出现的短语“在一个实施例中”并不一定全部指代同一实施例。

[0050] 需要说明的是，本发明的实施例以特定顺序对工艺步骤进行描述，然而这只是为了方便区分各步骤，而并不是限定各步骤的先后顺序，在本发明的不同实施例中，可根据工艺的调节来调整各步骤的先后顺序。

[0051] 本发明提供一种嵌入式电容转接板封装结构及制造方法，基于传统的封装结构，结合硅转接板和PCB结构，在两者之间形成电容的两个电极结构，然后结合两个电极间的电容介质形成集成电容，再通过后续的引线工艺，实现该集成电容与芯片、转接板以及PCB基板间的电和信号互联，实现系统级互连关系。该种嵌入式电容转接板封装结构具有电容无需额外的占用空间，能够保证较小的封装尺寸；采用大面积的电容结构，实现了高容值；电容的两电极间的电容介质材料选择面广，可以实现较大容值范围调整。

[0052] 下面结合图1来详细介绍根据本发明的一个实施例的一种嵌入式电容转接板封装结构。图1示出根据本发明的一个实施例的一种嵌入式电容转接板封装结构100的剖面示意图，如图1所示，该嵌入式电容转接板封装结构100进一步包括硅转接板101、第一电容电极102、硅通孔103、硅转接板互连电路104、封装基板105、第二电容电极106、封装基板互连电路107、封装基板通孔108、外接焊盘109、电容介质层110、第一芯片111、第二芯片112、第一引线113、第二引线114、塑封层115以及外接焊球116。

[0053] 在本发明的一个实施例中，第一电容电极102、硅通孔103以及硅转接板互连电路104都附连在硅转接板101上。具体结构关系如下：

[0054] 在硅转接板101的第一面形成第一电容电极102，形成的方式通常为图形化电镀、沉积等工艺实现，在本发明的又一实施例中，在硅转接板101的第一面还设置有导电线路(图中未示出)，该导电线路具有电和或信号的互连功能。

[0055] 在硅转接板101的内部形成有一组和或多组硅通孔103，其中至少一组硅通孔103与第一电容电极102形成电互连。在本发明的又一实施例中，还有其他导电通孔与硅转接板101第一面的导电线路形成电和或信号互连。

[0056] 在硅转接板101的与第一电容电极102所在的第一面相对的第二面上，形成有硅转接板互连电路104。在本发明的一个实施例中，硅转接板互连电路104包括互连电路、芯片焊盘、引线焊盘等，以形成硅转接板与芯片以及后续封装基板间的电和或信号互连接口。

[0057] 在本发明的一个实施例中，第二电容电极106、封装基板互连电路107、封装基板通孔108以及外接焊盘109都附连在封装基板105上，封装基板105的材料为PCB。具体结构关系如下：

[0058] 在封装基板105的第一面形成有第二电容电极106，在封装基板105的第一面同时设置有封装基板互连线路107，从而实现和硅转接板101以及芯片间的电和或信号互连；其中第二电容电极106的位置与第一电容电极102的位置如图1所示沿水平方向对准。

[0059] 在封装基板105的内部形成有多组封装基板通孔108，其中至少有一组封装基板通孔108与第二电容电极106形成电互连；至少有另一组封装基板通孔108与封装基板互连线路107形成电互连。

[0060] 在封装基板105的第二面形成有外接焊盘109。封装基板通孔108与外接焊盘109也形成电互连，具体互连方式可以是封装基板通孔108直接电互连到外接焊盘上，也可以是封装基板通孔108通过形成在封装基板105的第二面的互连线路(图中未示出)与外接焊盘109形成电互连。

[0061] 电容介质层110设置在封装基板105的第一面与硅转接板101的第一面之间，其材料为绝缘介质材料，此材料一方面起到电极间的电容介质作用，另一方面又起到机械粘合的作用。

[0062] 第一芯片111和第二芯片112附连在硅转接板101的第二面上的对应位置。第一芯片111和第二芯片112通过第一引线和硅转接板101形成电和或信号的互连。

[0063] 在本发明图4所示的另一实施例中，图4示出根据本发明的另一个实施例的一种嵌入式电容转接板封装结构400的剖面示意图。如图4所示，第一芯片402和第二芯片403通过凸点、焊球或铜柱404等倒装焊接在硅转接板401上。

[0064] 此外，硅转接板101上的硅转接板互连电路104通过第二引线114电连接到封装基板105上的封装基板互连线路107上，从而形成芯片、硅转接板和封装基板间的电和或信号互连。在本发明的又一实施例中，还可以有引线直接从芯片电连接到封装基板上(图中未示出)。

[0065] 塑封层115覆盖于封装基板105的第一表面上方，将硅转接板101、芯片111/112、第一引线113、第二引线114以及电容介质层塑封起来，形成全面的电绝缘和机械防护作用。

[0066] 外接焊球116位于外接焊盘109上。一般通过植球、回流焊等工艺形成。

[0067] 下面结合图2A至图2G以及图3来详细描述形成一种嵌入式电容转接板封装结构100的过程。图2A至图2G示出根据本发明的一个实施例形成一种嵌入式电容转接板封装结构100的过程剖面投影示意图；图3示出的是根据本发明的一个实施例形成一种嵌入式电容转接板封装结构100的流程图。

[0068] 首先，在步骤301，如图2A所示，在硅转接板101上形成第一电容电极102、硅通孔103、互连电路及焊盘104。在本发明的一个具体实施例中，先再硅转接板101的第一面通过图形化电镀工艺形成第一电容电极102，可选的还可以形成互连电路(图中未示出)；再通过通孔、电镀等工艺形成导电硅通孔103及硅转接板101与第一面相对的第二面上的互连电路及焊盘104。为了满足更精细、更系统化的封装要求，可以在硅转接板101的第二面形成多层互连电路(图中未示出)以满足设计的需求。

[0069] 接下来，在步骤302，如图2B所示，在封装基板105上形成第二电容电极106、封装基板互连电路107、封装基板通孔108以及外接焊盘109。在本发明的一个具体实施例中，封装基板105的材料为PCB，先通过图形化电镀工艺在封装基板105的第一面形成第二电容电极106和封装基板互连电路107，封装基板互连电路107还可以包括引线键合所需的焊盘等；再通过激光通孔、电镀等工艺形成封装基板通孔108以及外接焊盘109。为了满足更精细、更系统化的封装要求，也可以在封装基板105的第一面和或第二面形成多层互连电路(图中未示出)以满足设计的需求。

[0070] 然后，在步骤303，如图2C所示，通过介质材料将硅转接板101贴装至封装基板105上。贴装后，在硅转接板101的第一电容电极102与封装基板105的第二电容电极106之间形成电容介质层110，其材料为绝缘介质材料，此材料一方面起到电极间的电容介质作用，另一方面又起到机械粘合的作用。另外，可以根据电容Q值的要求，选用对应介电常数的介质材料，从而满足需求。

[0071] 接下来，在步骤304，如图2D所示，在硅转接板101的第二面上贴装芯片。在本发明的一个具体实施例中，根据需要贴装一个或多个芯片111/112，芯片的贴装方式为SMT贴装。在本发明的又一个实施例中，也可以将芯片倒装焊接在硅转接板上，如图4所示，芯片402和芯片403通过焊球，倒装焊接至硅转接板401上。

[0072] 然后，在步骤305，如图2E所示，通过引线键合完成芯片111/112、硅转接板101以及封装基板105之间的电互连。在本发明的一个实施例中，先通过引线113电互连芯片111/112和硅转接板101，在通过引线114电互连硅转接板101和封装基板105。在本发明的其他实施例中，其引线键合的对象可以灵活，如引线键合电互连芯片和封装基板。

[0073] 接下来，在步骤306，如图2F所示，形成保护芯片、转接板及引线的塑封层。塑封层115覆盖于封装基板105的上方，将硅转接板101、芯片111/112、第一引线113、第二引线114以及电容介质层塑封起来，形成全面的电绝缘和机械防护作用。

[0074] 最后，在步骤307，如图2G所示，在封装基板105的外接焊盘109上形成外接焊球116。在本发明的一个实施例中，外接焊球116通过植球、回流焊工艺形成。

[0075] 本发明提供一种嵌入式电容转接板封装结构及制造方法，基于传统的封装结构，结合硅转接板和PCB结构，在两者之间形成电容的两个电极结构，然后结合两个电极间的电容介质形成集成电容，再通过后续的引线工艺，实现该集成电容与芯片、转接板以及PCB基板间的电和信号互联，实现系统级互连关系。该种嵌入式电容转接板封装结构具有电容无需额外的占用空间，能够保证较小的封装尺寸；采用大面积的电容结构，实现了高容值；电容的两电极间的电容介质材料选择面广，可以实现较大容值范围调整。

[0076] 尽管上文描述了本发明的各实施例，但是，应该理解，它们只是作为示例来呈现的，而不作为限制。对于相关领域的技术人员显而易见的是，可以对其做出各种组合、变型和改变而不背离本发明的精神和范围。因此，此处所公开的本发明的宽度和范围不应被上述所公开的示例性实施例所限制，而应当仅根据所附权利要求书及其等同替换来定义。