本发明的一种包括垂直导电柱结构的三维半导体层叠封装结构，通过具有可以固接铜柱的屏蔽模组实现铜柱的对准定位的同时实现第一芯片的塑封及第一芯片的电磁屏蔽，提高了铜柱的定位精度，在屏蔽模组顶表面上设置有与铜柱尺寸相匹配的通孔，在通孔内设置有具有一定的弹性形变能力的绝缘材料，能够适用于不同直径尺寸的铜柱，简化了工艺步骤，降低了生产成本。
1.一种包括垂直导电柱结构的三维半导体层叠封装结构，包括：底层封装模块和顶层封装模块，上述底层封装模块和上述顶层封装模块通过第一BGA焊球进行焊接，其中顶层封装模块包括顶层基板，设置在上述顶层基板上的第二芯片，上述第二芯片通过第三BGA焊球倒装于顶层基板上，上述第二芯片通过第二塑封材料进行密封保护，其中底层封装模块包括底层基板、第一芯片、铜柱和屏蔽模组，其中第一芯片通过第二BGA焊球焊接在上述底层基板上，上述第一芯片通过第一塑封材料进行密封保护，上述底层基板通过第四BGA焊球与印刷电路板上对应的电路进行焊接，上述屏蔽模组通过导电粘结材料粘接在上述底层基板上，并且上述屏蔽模组包括与上述底层基板相齐平的侧壁，其特征在于：在上述屏蔽模组顶表面上设置有与上述铜柱尺寸相匹配的通孔，在上述通孔内侧壁上设置有绝缘材料，且绝缘材料具有一定的弹性形变能力的高熔融温度的材料，能够根据上述铜柱的直径进行相应的形变，进而使得上述铜柱能够被上述屏蔽模组进行固定，并且上述熔融温度高于第一塑封材料的固化温度，上述铜柱通过导电粘结材料与上述底层基板进行电连接，上述底层封装模块和上述顶层封装模块通过穿透屏蔽模组的上述铜柱、上述第一BGA焊球进行电性互连。
2.根据权利要求1所述的一种包括垂直导电柱结构的三维半导体层叠封装结构，其特征在于：在上述屏蔽模组的顶层的对应上述第一芯片的表面覆盖有一粘结材料，上述绝缘材料通过上述粘结材料进行固定。
3.根据权利要求1所述的一种包括垂直导电柱结构的三维半导体层叠封装结构，其特征在于：上述BGA焊球的材料为焊锡材料。
4.根据权利要求1所述的一种包括垂直导电柱结构的三维半导体层叠封装结构，其特征在于：上述屏蔽模组顶表面上设置有与上述铜柱尺寸相匹配的上述通孔，上述通孔通过激光钻孔或机械钻孔形成。
5.根据权利要求1所述的一种包括垂直导电柱结构的三维半导体层叠封装结构，其特征在于：上述通孔内设置的绝缘材料为硅胶材料。
6.根据权利要求1所述的一种包括垂直导电柱结构的三维半导体层叠封装结构，其特征在于：上述屏蔽模组为金属材料，且上述屏蔽模组与上述底层基板上的地线进行电连接。
7.根据权利要求2所述的一种包括垂直导电柱结构的三维半导体层叠封装结构，其特征在于：所述粘结材料为聚酰亚胺。
8.根据权利要求1所述的一种包括垂直导电柱结构的三维半导体层叠封装结构，其特征在于：在屏蔽模组的顶部表面设置有穿透其上部的通孔，上述通孔用以向第一芯片注入第一塑封材料，在注入完第一塑封材料后在上述通孔中形成第三塑封材料。
9.根据权利要求8所述的一种包括垂直导电柱结构的三维半导体层叠封装结构，其特征在于：其中第三塑封材料与上述第一塑封材料材料相同，且均为环氧树脂。
一种包括垂直导电柱结构的三维半导体层叠封装结构
技术领域
[0001] 本发明涉及一种三维半导体封装结构，具体涉及一种包括垂直导电柱结构的三维半导体层叠封装结构。
背景技术
[0002] 当今半导体集成电路（IC）的新增长点，已从传统的机算机及通讯产业转向便携式移动设备如智能手机、平板电脑及新一代可穿戴设备。集成电路封装技术也随之出现了新的趋势，以应对移动设备产品的特殊要求，如增加功能灵活性、提高电性能、薄化体积、降低成本和快速面世等。
[0003] 层叠封装就是针对移动设备的IC封装而发展起来的可用于系统集成的非常受欢迎的三维叠加技术之一。层叠封装由上下两层封装叠加而成，底层封装与上层封装之间以及底层封装与母板之间通过焊球阵列实现互连，上层封装与底层封装之间通过位于底层封装中的垂直导电柱进行电连接。
[0004] 但现有技术中对于垂直导电柱的定位不够精确，屏蔽效果差，且整个层叠封装工艺繁琐，具体表现在通常导电柱在定位后再进行塑封，而塑封材料的流动会导致铜柱的位置偏移，而将铜柱焊接在底层基板上虽能够提高铜柱的定位准确度，但焊接工艺又会提高工艺的复杂程度，且导电柱的定位步骤与底层封装的模塑步骤及屏蔽层的形成工艺需分成多步进行，提高了工艺的复杂性和生产成本。
发明内容
[0005] 本发明所要解决的技术问题在于提供一种包括垂直导电柱结构的三维半导体层叠封装结构，在解决定位精度差，屏蔽效果差的同时避免了工艺步骤繁琐，生产成本高的等技术问题。
[0006] 为解决上述问题，本发明提供如下技术方案：
[0007] 一种包括垂直导电柱结构的三维半导体层叠封装结构，包括：底层封装模块和顶层封装模块，上述底层封装模块和上述顶层封装模块通过第一BGA焊球进行焊接，其中顶层封装模块包括顶层基板，设置在上述顶层基板上的第二芯片，上述第二芯片通过第三BGA焊球倒装于顶层基板上，上述第二芯片通过第二塑封材料进行密封保护，其中底层封装模块包括底层基板、第一芯片、铜柱和屏蔽模组，其中第一芯片通过第二BGA焊球焊接在上述底层基板上，上述第一芯片通过第一塑封材料进行密封保护，上述底层基板通过第三BGA焊球与印刷电路板上对应的电路进行焊接，上述屏蔽模组通过导电粘结材料粘接在上述底层基板上，并且上述屏蔽模组包括与上述底层基板相齐平的侧壁，其特征在于：在上述屏蔽模组顶表面上设置有与上述铜柱尺寸相匹配的通孔，在上述通孔内侧壁上设置有绝缘材料，且绝缘材料具有一定的弹性形变能力，能够根据上述铜柱的直径进行相应的形变，进而使得上述铜柱能够被上述屏蔽模组进行固定，上述绝缘材料的熔融温度高于第一塑封材料的固化温度，上述铜柱通过导电粘结材料与上述底层基板进行电连接，上述底层封装模块和上述顶层封装模块通过穿透屏蔽模组的上述铜柱、上述第一BGA焊球进行电性互连。
[0008] 在屏蔽模组的顶层的对应第一芯片的表面覆盖有一粘结材料，绝缘材料通过粘结材料进行固定。
[0009] 其中第三塑封材料与第一塑封材料材料相同，且均为环氧树脂。
[0010] 第一BGA焊球、第二BGA焊球和第三BGA焊球的材料均为焊锡材料。
[0011] 屏蔽模组顶表面上设置有与铜柱尺寸相匹配上述通孔通过激光钻孔或机械钻孔形成。
[0012] 通孔内设置的绝缘材料为硅胶材料。
[0013] 与现有技术相比，本发明的有益技术效果是：
[0014] 本发明通过具有可以固接铜柱的屏蔽模组实现铜柱的对准定位的同时实现第一芯片的塑封及第一芯片的电磁屏蔽，提高了铜柱的定位精度，简化了工艺步骤，且由于在屏蔽模组顶表面上设置有与铜柱尺寸相匹配的通孔，在通孔内设置有具有一定的弹性形变能力的绝缘材料，能够适用于不同直径尺寸的铜柱，简化了工艺步骤，节约了生产成本。
附图说明
[0015] 为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需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发明的一些实施例。
[0016] 图1为本发明实施例提供的一种包括垂直导电柱结构的三维半导体层叠封装结构。
[0017] 图2为步骤S1所述的示意图。
[0018] 图3为步骤S2所述的示意图。
[0019] 图4为步骤S3所述的示意图。
[0020] 图5为步骤S4所述的示意图。
[0021] 图中：1‑第四BGA焊球，2‑底层基板，3‑第一芯片，4‑第二BGA焊球，5‑铜柱，6‑屏蔽模组，7‑粘结材料，8‑第一BGA焊球，9‑第三塑封材料，10‑顶层基板，11‑第二塑封材料，12‑第二芯片，13‑第三BGA焊球，14‑第一塑封材料，15‑绝缘材料，16‑屏蔽层。
具体实施方式
[0022] 为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明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仅用以解释说明，并不用于限定本发明。
[0023] 实施例1
[0024] 如图1，图1为本发明提供的一种包括垂直导电柱结构的三维半导体层叠封装结构，包括底层封装模块和顶层封装模块，上述底层封装模块和顶层封装模块通过第一BGA焊球8进行焊接，其中顶层封装模块包括顶层基板10，倒装在顶层基板10上的第二芯片12，第二芯片12通过第三BGA焊球13倒装于顶层基板10上，且第二芯片12通过第二塑封材料11进行密封保护。其中底层封装模块包括底层基板2、第一芯片3、铜柱5、屏蔽模组6构成，其中第一芯片3通过第二BGA焊球4焊接在底层基板2上，并且第一芯片3通过第一塑封材料14进行密封保护，底层基板2通过第四BGA焊球1与印刷电路板上对应的电路进行焊接，屏蔽模组6通过导电粘结材料粘接在底层基板2上，并且屏蔽模组6包括与底层基板2相齐平的侧壁，在屏蔽模组6顶表面上设置有与铜柱5相匹配的通孔，在通孔内设置有绝缘材料15，且绝缘材料15具有一定的弹性形变能力，能够根据铜柱5的直径进行相应的形变，进而使得铜柱5能够被屏蔽模组6进行固定，上述绝缘材料15的熔融温度高于第一塑封材料14的固化温度，以防止绝缘材料15在对第一塑封材料14固化过程中融化，通过上述能够固定铜柱5的屏蔽模组6实现铜柱5在底层基板2上对准定位，且铜柱通过导电粘结材料与底层基板2进行电连接，且底层封装模块和顶层封装模块通过穿透屏蔽模组6的铜柱5、第一BGA焊球8进行电性互连，在屏蔽模组6的顶层的对应第一芯片3的表面覆盖有一粘结材料7，绝缘材料15通过粘结材料7进行固定，在屏蔽模组6的顶部表面设置有穿透其上部的通孔，上述通孔用以向第一芯片3注入第一塑封材料14，在塑封形成第一塑封材料14后进一步填充上述通孔形成第三塑封材料9，其中第三塑封材料9与第一塑封材料14材料相同，且均可以为环氧树脂。屏蔽模组6为金属材料，且屏蔽模组6与底层基板2上的地线进行连接，进而提高了第一芯片3的电磁屏蔽效果。
[0025] 实施例2
[0026] 如图2‑5，图2‑5为本发明提供的一种包括垂直导电柱结构的三维半导体层叠封装结构的制作方法，步骤如下：
[0027] S1、如图2所示首先制作底层模块，在底层基板2上放置第一芯片3，第一芯片3通过第二BGA焊球4焊接在底层基板2上的焊盘上；
[0028] S2、如图3所示制作屏蔽模组6，在所示屏蔽模组6的上表面通过激光钻孔的方式形成多个第一通孔和第二通孔，其中在屏蔽模组6的对应第一芯片3的表面上覆盖粘结材料7，在上述第一通孔的内壁上覆盖绝缘材料15，其中绝缘材料15通过粘结材料7粘结，且绝缘材料15为具有一定的弹性形变能力的材料，优选为高熔融温度的硅胶弹性材料，以防止在后续塑封材料在固化过程中融化该硅胶弹性材料，然后将铜柱5插入在第一通孔内，使铜柱5通过第一通孔中绝缘材料15进行紧固，将铜柱5对准底层基板2，并使铜柱5通过导电粘结材料于底层基板2进行接合，其中屏蔽模组6与底层基板2上的地线电连接；
[0029] S3、如图4所示通过上述第二通孔注入塑封材料，优选地采用低速的注入方式注入上述塑封材料，以防止注入时产生空腔，直至塑封材料填充满第二通孔，固化塑封材料，然后通过粗磨和精磨的方式去除位于上述屏蔽模组6顶表面上的多余的塑封材料，通过粗磨和精密混合的研磨方式能够防止研磨过程中损伤屏蔽模组6，使得上述塑封材料的顶表面与屏蔽模组6的顶表面相齐平，进而形成位于第二通孔内的第三塑封材料9和位于屏蔽模组6腔体内的第一塑封材料14，其中第三塑封材料9和第一塑封材料14材料相同，其均可以为环氧树脂；
[0030] S4、如图5所示将顶层模块焊接到底层模块上，其中顶层模块包括顶层基板10，位于顶层基板10上的第二芯片12，第二芯片12通过第三BGA焊球13回流焊接在顶层基板10上，且第二芯片12通过第二塑封材料11进行密封保护，并在第二塑封材料11上电镀形成屏蔽层16，通过屏蔽层16防止第二芯片12受到电磁干扰，然后将顶层模块通过第一BGA焊球8焊接在底层模块上，以及将第四BGA焊球1回流焊接在印刷电路板上。
[0031] 本发明通过具有可以固接铜柱5的屏蔽模组6实现铜柱5的对准定位的同时实现第一芯片3的塑封及对第一芯片3的电磁屏蔽，提高了铜柱的定位精度及简化了工艺步骤，且由于在屏蔽模组顶表面上设置有与铜柱尺寸相匹配的通孔，在通孔内设置有具有一定的弹性形变能力的绝缘材料，能够适用于不同直径尺寸的铜柱，降低了生产成本。
[0032] 以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
