基于有源硅中介层的封装结构及其制作方法

1.本发明涉及基于有源硅中介层的封装结构技术领域，尤其涉及一种基于有源硅中介层的封装结构及其制作方法。


背景技术：

2.在基于有源硅中介层的封装结构技术领域，可以在封装基板和裸片之间放置硅中介层，硅中介层(silicon interposer)用于将裸片的对外信号连接到封装基板上。在传统的基于有源硅中介层的封装结构系统中，通过有源硅中介层上的硅通孔(through silicon via，tsv)将裸片的对外信号连接到封装基板，再通过封装基板连接到外部接口上，然而硅通孔的制造难度较大，成本较高，此外，硅通孔制造过程中可能会引入工艺缺陷，这增加了基于有源硅中介层的封装结构系统的失效风险，降低了基于有源硅中介层的封装结构系统的可靠性。


技术实现要素：

3.鉴于上述内容，有必要提供一种基于有源硅中介层的封装结构及其制作方法，以解决上述问题。
4.第一方面，本技术提供一种基于有源硅中介层的封装结构，包括：封装载体，包括第一焊盘阵列；有源硅中介层，位于封装载体上方，且有源硅中介层包括第二焊盘阵列和第三焊盘阵列；第一金属引线，用于连接第二焊盘阵列与第一焊盘阵列；芯片模组，位于有源硅中介层上方，芯片模组包括至少一个芯片，芯片包括第四焊盘阵列，第四焊盘阵列中与第三焊盘阵列中的焊盘根据同一焊盘布局规划设置，第四焊盘阵列与第三焊盘阵列之间通过第一凸点连接。
5.在一种优选方案中，有源硅中介层包括相对的第一表面与第二表面，第一表面与芯片模组对应，第二表面与封装载体对应；第二焊盘阵列和第三焊盘阵列位于第一表面，且第二焊盘阵列位于第一表面的四周，第三焊盘阵列被包裹在第二焊盘阵列内。
6.在一种优选方案中，第三焊盘阵列包括至少一个根据焊盘布局规划设置的标准焊盘阵列，第四焊盘阵列包括至少一个根据焊盘布局规划设置的标准焊盘阵列，标准焊盘阵列包括第一功能区的焊盘和第二功能区的焊盘，第一功能区的焊盘包括如下焊盘中的一种或多种：第一电源焊盘、第一接地焊盘、系统时钟焊盘、系统复位焊盘以及可编程直连焊盘，第二功能区的焊盘包括如下焊盘中的一种或多种：数据选通焊盘、通道复位焊盘、数据传输焊盘、第二电源焊盘以及第二接地焊盘。
7.在一种优选方案中，当第三焊盘阵列中标准焊盘阵列的数量大于或等于2时，第三焊盘阵列至少存在一对旋转对称的标准焊盘阵列。
8.在一种优选方案中，当第三焊盘阵列中标准焊盘阵列的数量大于或等于2时，第三焊盘阵列还包括排布在标准焊盘阵列之间的第五焊盘阵列，第五焊盘阵列包括第一电源焊盘和第一接地焊盘。
9.在一种优选方案中，第一金属引线为键合引线，第一凸点为微凸点，微凸点与第四焊盘阵列中的焊盘一体形成。第一凸点包括但不限于：微凸点、铜凸块(copper bumps,consist of a copper pillar with a solder cap)、无凸点的混合键合(bumpless cu-cu hybrid bonding)，其中无凸点的混合键合使用不需要微凸点的铜-铜直接键合技术。
10.在一种优选方案中，第二焊盘阵列中的焊盘和第三焊盘阵列中的焊盘之间存在预设间隔。
11.在一种优选方案中，第三焊盘阵列中各个焊盘的间距与第四焊盘阵列中各个焊盘的间距一致，第三焊盘阵列和第四焊盘阵列中功能对应的焊盘通过第一凸点连接。
12.在一种优选方案中，封装载体包括封装基板、封装管壳或者印刷电路板中任一种。
13.在一种优选方案中，封装载体可以是无源中介层或有源中介层。
14.第二方面，本技术提供一种制作基于有源硅中介层的封装结构的方法，该方法包括：提供封装载体，并在封装载体上形成第一焊盘阵列；提供有源硅中介层，并在有源硅中介层的第一表面上形成第二焊盘阵列，根据焊盘布局规划在第一表面上形成第三焊盘阵列；提供芯片模组，芯片模组包括至少一个芯片，根据焊盘布局规划在芯片上形成第四焊盘阵列；通过第一凸点连接第四焊盘阵列与第三焊盘阵列；将有源硅中介层的第二表面放置于封装载体上，并通过第一金属引线连接第二焊盘阵列与第一焊盘阵列，第二表面与第一表面相对。
15.本技术实施例提供的基于有源硅中介层的封装结构以及其制作方法，有源硅中介层与芯片之间通过第一凸点连接，以通过第一凸点提供较高的通信带宽，降低通信延迟，保证芯片之间的高性能互连。有源硅中介层与封装载体之间通过第一金属引线连接，避免采用tsv工艺，由此避免因硅通孔制造过程而引入的工艺缺陷，降低基于有源硅中介层的封装结构的失效风险，提高了基于有源硅中介层的封装结构的可靠性，也降低了有源硅中介层的制造难度以及成本，提高了封装良率。进一步地，有源硅中介层和芯片的焊盘均可以根据同一焊盘布局规划设置，则有源硅中介层可以支持对多种不同芯片的电气互连，实现对有源硅中介层的复用，避免对于不同的芯片设计专用的有源硅中介层，降低有源硅中介层的成本。
附图说明
16.图1为本技术实施例提供的基于有源硅中介层的封装结构的结构示意图。
17.图2a为图1封装结构中的封装载体为封装基板的结构图。
18.图2b为图1封装结构中的封装载体为封装管壳的结构图。
19.图3为本技术实施例提供的一标准焊盘阵列的焊盘布局示意图。
20.图4为本技术实施例提供的芯片与有源硅中介层的接口功能示意图。
21.图5为本技术实施例提供的芯片的焊盘布局示意图。
22.图6为本技术实施例提供的有源硅中介层的焊盘布局示意图。
23.图7为本技术实施例提供的有源硅中介层的另一焊盘布局示意图。
24.图8为图7所示有源硅中介层与芯片连接示意图。
25.图9为图7所示有源硅中介层与芯片连接另一示意图。
26.图10为本技术实施例提供的基于有源硅中介层的封装结构制作方法流程示意图。
27.主要元件符号说明
28.基于有源硅中介层的封装结构100
29.封装载体10
30.有源硅中介层20
31.芯片模组30
32.芯片1、2
33.第一金属引线40
34.第一焊盘阵列11
35.上表面12
36.下表面13
37.第一表面201
38.第二表面202
39.第二焊盘阵列21
40.第三焊盘阵列22
41.第四焊盘阵列31、31a、31b、801、802、803、804、
42.901、902
43.引线键合焊盘111、211
44.凸点焊盘221、311、311a、311b
45.第一凸点32
46.封装基板101
47.c4凸点阵列14
48.c4凸点141
49.封装管壳102
50.盖板103
51.第一功能区310、320a、320b
52.第二功能区320、310a、310b
53.第一数据通路区301
54.第二数据通路区302
55.第三数据通路区303
56.第四数据通路区304
57.数据传输微凸点焊盘401a、401b、
58.第一电源微凸点焊盘402a、402b
59.第一接地微凸点焊盘403a、403b
60.系统时钟微凸点焊盘404a、404b
61.系统复位微凸点焊盘405a、405b
62.芯片对应有源硅中介层的表面1a
63.标准焊盘阵列300、601、602、603、604、701、
64.702、703、704、
65.第五焊盘阵列605、705
66.插座23
67.如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本技术。
具体实施方式
68.下面将结合本技术实施方式中的附图，对本技术实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本技术一部分实施方式，而不是全部的实施方式。
69.基于本技术中的实施方式，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都是属于本技术保护的范围。
70.下面将结合本技术实施方式中的附图，对本技术实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本技术一部分实施方式，而不是全部的实施方式。
71.基于本技术中的实施方式，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都是属于本技术保护的范围。
72.在芯片封装技术领域，可以通过硅中介层连接封装基板与裸片(或芯片)。硅中介层是一种基于硅工艺的芯片，硅中介层用于将裸片的对外信号连接到封装基板上，当有两个或两个以上裸片放置在硅中介层时，硅中介层还用于实现该两个或两个以上裸片之间的电气互连，实现该两个或两个以上裸片之间的数据传输。
73.硅中介层包括有源硅中介层(active silicon interposer)和无源硅中介层(passive silicon interposer)。无源硅中介层通过互连线实现裸片之间的电气互连，无源硅中介层是一种无源结构，没有控制功能，由此无源中介层无法自主处理故障，其可靠性取决于封装基板与裸片的可靠性。有源硅中介层包括晶体管等有源器件，如包括电压调节器和网络，由此有源硅中介层可以自主处理故障，可靠性较高。有源硅中介层除了通过互连线实现裸片之间的电气互连，还可以通过其内的网络实现与裸片之间的高性能互连(即高带宽且低延迟的数据传输)。有源硅中介层可以实现常见系统芯片的公共电路功能，例如供电、数据互连网络以及系统输入输出等功能。鉴于此，有源硅中介层常用于实现裸片之间的高性能互连。
74.硅中介层技术通常采用硅通孔(through silicon via，tsv)技术，硅通孔技术是用于将不同芯片封装在一起的封装技术，其通过制作贯穿衬底的、其中填充有导电材料的通孔，然后将多个芯片或晶圆堆叠在一起，利用通孔来实现芯片之间的电连接。硅通孔能够使芯片在三维方向堆叠的密度最大，外形尺寸最小，并且大大改善芯片速度和低功耗的性能。具体地，硅通孔是一种通过刻蚀、激光等技术在芯片(如硅中介层)上制作的垂直通孔，然后通过铜、钨、多晶硅等导电物质的填充，实现硅通孔的垂直电气互连，从而实现裸片与封装基板之间的电气互连。
75.在一种硅中介层封装系统中，裸片以倒装焊(flip chip)的方式封装到硅中介层上，硅中介层通过背面的c4凸点(controlled collapse chip connection bump)焊接到封装基板上。裸片之间的电气互连通过硅中介层上的互连线或者有源器件来实现，裸片的对外信号通过硅中介层上的硅通孔和c4凸点连接到封装基板，再通过封装基板连接到外部接口上。
board，pcb)等载体，本技术对此不作具体限定。
85.下述示例性介绍图1中的封装载体10分别为不同载体的应用场景。
86.图2a与图1区别在于，图2a中以图1的封装载体10实现为封装基板101为例。在封装基板101的下表面13上设置有c4凸点阵列14，在封装基板101的上表面12上设置有第一焊盘阵列11，c4凸点阵列14中的c4凸点141与第一焊盘阵列11中的引线键合焊盘111连接。如图2b与图1区别在于，图2b中以封装载体10为封装管壳102为例。在封装管壳102四周设置第一焊盘阵列11，有源硅中介层20、芯片模组30以及第一金属引线40均置于封装管壳102的腔体内，盖板103与封装管壳102气密性连接，以保护源硅中介层、芯片模组30以及第一金属引线40。
87.当封装载体10为线路板或封装管壳102时，位于线路板或封装管壳102上的第一焊盘阵列11即直接连接外部接口，线路板或封装管壳102上可以无需部署c4凸点阵列14。
88.有源硅中介层20包括相对的第一表面201和第二表面202，第二表面202与封装载体10对应，即第二表面202粘放于封装载体10上，第二表面202与封装载体10的上表面12接触。第一表面201与芯片模组30对应，即芯片模组30粘放于第一表面201上。
89.有源硅中介层20包括第二焊盘阵列21和第三焊盘阵列22。第二焊盘阵列21和第三焊盘阵列22设置在第一表面201上。第二焊盘阵列21用于与封装载体10连接，第二焊盘阵列21上包括引线键合焊盘211。第三焊盘阵列22用于与芯片模组30连接，第三焊盘阵列22上包括凸点焊盘221。
90.其中，第二焊盘阵列21中引线键合焊盘211的相关内容可以参考上述引线键合焊盘111，引线键合焊盘211与引线键合焊盘111用于实现引线键合，区别仅在于焊盘设置在不同的载体上，在此不再赘述。
91.其中，凸点焊盘221用于连接凸点，该凸点可以为如下中任一种：c4凸点(controlled collapse chip connection)、c2凸点(chip connection)以及无凸点的铜-铜直接键合(bumpless cu-cu hybrid bonding)。其中c4凸点即可控塌陷芯片连接工艺，c4凸点的典型代表如锡球凸点，锡球凸点间距的范围可以为150μm，还可以为50μm。其中c2凸点还可以称为微凸点。c2凸点的典型代表如铜柱凸点，铜柱凸点结构为微铜柱+锡帽(cu-pillar+solder cap)，铜柱凸点的间距可以为50μm，最小可以为25μm。其中无凸点的铜-铜直接键合又称混合键合，其间距范围可以为1～10μm。
92.根据凸点焊盘221连接的凸点直径可以将凸点焊盘221分为：c4凸点焊盘、c2凸点焊盘以及混合键合焊盘。其中，c4凸点焊盘连接c4凸点，c2凸点焊盘连接c2凸点，混合键合焊盘使用混合键合。
93.本技术实施例对凸点焊盘所连接凸点的间距、材料以及实施工艺不作具体限定。
94.基于有源硅中介层的封装结构100还包括第一金属引线40，第一金属引线40用于连接第一焊盘阵列11与第二焊盘阵列21。第一金属引线40为用于实现引线键合(wire bonding)的金属引线。具体地，第二焊盘阵列21中的引线键合焊盘211与第一焊盘阵列11中的引线键合焊盘111通过第一金属引线40实现电连接，也即通过引线键合实现电连接，引线键合是一种使用金属引线，利用热、压力、超声波能量使金属引线与引线键合焊盘紧密焊合。
95.芯片模组30包括至少一个芯片。芯片包括第四焊盘阵列31，第四焊盘阵列31包括
凸点焊盘311，第四焊盘阵列31中凸点焊盘311的相关内容可以参考上述凸点焊盘221，凸点焊盘311与凸点焊盘221区别仅在于焊盘设置在不同的载体上，在此不再赘述。当芯片模组30包括两个或两个以上芯片时，每一芯片包括其对应的第四焊盘阵列。如图1和图2中以芯片模组30包括两个芯片为例，芯片1包括其对应的第四焊盘阵列31a，第四焊盘阵列31a包括凸点焊盘311a，芯片2包括其对应的第四焊盘阵列31b，第四焊盘阵列31b包括凸点焊盘311b。
96.在一些实施例中，芯片模组30中的芯片可以为不同类型的芯片，不同类型的芯片可以用于实现不同的功能，如不同类型的芯片包括但不限于：逻辑芯片、存储芯片和虚设芯片(dummy die)。芯片模组30中的多个芯片可以有不同尺寸、不同带宽需求、不同电源引脚数量需求等。如图1和图2中的芯片1～2为不同功能的逻辑芯片或一个为逻辑芯片一个为存储芯片，当芯片1和芯片2的尺寸不同时，相应地，第四焊盘阵列31a和第四焊盘阵列31b的尺寸或焊盘的数量可以不同。
97.需要说明的是，图1和图2中芯片数量仅是示例，本技术并不限定芯片模组30中芯片的数量，也不限定芯片的类型。
98.第四焊盘阵列31中的凸点焊盘311与第三焊盘阵列22中的凸点焊盘221的所连接的凸点尺寸一致，第四焊盘阵列31中的凸点焊盘311为微凸点焊盘，相应地，与该第四焊盘阵列31连接的第三焊盘阵列22中的凸点焊盘221也为微凸点焊盘。第四焊盘阵列31中的凸点焊盘311的间距与第三焊盘阵列22中的凸点焊盘221的间距一致，如第四焊盘阵列31中的微凸点焊盘的间距为50μm，相应地，与该第四焊盘阵列31连接的第三焊盘阵列22中的微凸点焊盘的间距也为50μm。
99.在本技术实施例中，基于有源硅中介层的封装结构100还包括第一凸点32，通过第一凸点32连接第三焊盘阵列22的凸点焊盘221和第四焊盘阵列31中的凸点焊盘311，具体地，一个第一凸点32将第三焊盘阵列22中的一凸点焊盘221与第四焊盘阵列31中的一凸点焊盘311连接，由此实现第三焊盘阵列22与第四焊盘阵列31之间的电气连接。更具体地，一个第一凸点32将第三焊盘阵列22与第四焊盘阵列31中功能一致的凸点焊盘连接，也即实现第三焊盘阵列22与第四焊盘阵列31的引脚一一对应。换句话说，通过第一凸点32连接的两个凸点焊盘用于实现同一功能，如均用于实现数据传输，下文将详细介绍第三焊盘阵列22与第四焊盘阵列31中各个焊盘的功能与部署。本技术实施例对第一凸点32的数量不作具体限定。第一凸点32的相关内容可以参考上述凸点的内容，在此不再赘述。
100.优选地，第一凸点32为微凸点，则第三焊盘阵列22中的凸点焊盘221和第四焊盘阵列31中的凸点焊盘311均为微凸点焊盘。微凸点可以通过光刻电镀的方法在整片晶圆上进行大规模制备，极大地提高了生产效率，从而实现批量封装成本的下降。
101.在本技术实施例中，微凸点可以如下凸点中任一种：焊料凸点、铜柱凸点(或称微铜柱)和键合铜凸点。
102.在一些实施例中，上述第一凸点32与第四焊盘阵列31中的凸点焊盘311一体形成。在另一些实施例中，第一凸点32也可以与第三焊盘阵列22中的凸点焊盘221一体成型。为了保证高质量实现芯片之间的互连，针对不同尺寸的凸点需要选择不同的凸点结构、不同的凸点制备方法和对应的互连方式，本技术对此不作具体限定。
103.本技术实施例提供的基于有源硅中介层的封装结构100至少包括如下技术效果：
feedthrough)焊盘。其中，第一电源焊盘用于实现有源硅中介层20向芯片提供电源vdd。第一接地焊盘用于实现有源硅中介层20向芯片提供共地信号vss。系统时钟焊盘用于实现有源硅中介层20向芯片提供系统时钟信号sys_clk。系统复位焊盘用于实现有源硅中介层20向芯片提供系统复位信号sys_rstn。可编程直连焊盘用于实现芯片对外的直接相连，可编程直连焊盘与有源硅中介层20的引线键合焊盘直连，可编程直连焊盘的可配置信号reconfig，该可配置信号reconfig可以配置为：芯片通过有源硅中介层20与外部接口的直连信号、有源硅中介层20中向芯片发出的电源管理控制信号或者有源硅中介层20与芯片的探测信号等功能。具体地，有源硅中介层的内部控制电路输出可配置信号reconfig，该可配置信号reconfig输出到可编程直连焊盘的配置端，从而配置可编程直连焊盘的信号方向(如配置可编程直连焊盘的信号方向为输入或输出)，以及对内的连接(如有源硅中介层20与外部接口的直连信号)。
110.第二功能区的焊盘包括如下焊盘中的一种或多种：数据选通焊盘、通道复位焊盘、数据传输焊盘、第二电源焊盘以及第二接地焊盘。其中，数据选通焊盘用于传输数据通路中的数据选通信号line_strb。通道复位焊盘用于传输数据通路中的通道复位信号line_rstn。数据传输焊盘用于传输数据通路中的数据传输信号line_data。第二电源焊盘用于实现有源硅中介层20向芯片提供的第二电源焊盘的接口电压vddio。第二接地焊盘用于实现有源硅中介层20向芯片提供接口共地信号vssio。
111.优选地，第二功能区的焊盘至少包括数据选通焊盘、通道复位焊盘、数据传输焊盘。
112.请参阅图3，图3为本技术实施例提供的一标准焊盘阵列的焊盘布局示意图。
113.以标准焊盘阵列300设置在有源硅中介层20为例，设置在有源硅中介层20上一标准焊盘阵列300为第三焊盘阵列22的部分或全部，以第三焊盘阵列22中的凸点焊盘为微凸点焊盘，标准焊盘阵列300为7行11列为例，第三焊盘阵列22上的标准焊盘阵列300包括第一功能区310和第二功能区320。
114.在一些实施例中，以第一功能区310为3列，第二功能区320中每个数据通路为2列为例，则标准焊盘阵列可以为3+2n列，n为大于或等于1的整数。
115.第一功能区310主要向芯片提供芯片电源、系统时钟以及系统复位信号，具体地，第一功能区310包括第一电源微凸点焊盘、第一接地微凸点焊盘、系统时钟微凸点焊盘、系统复位微凸点焊盘以及可编程直连微凸点焊盘，第一电源微凸点焊盘用于向芯片传输系统电源信号vdd，第一接地微凸点焊盘用于向芯片传输共地信号vss，系统时钟微凸点焊盘用于向芯片传输系统时钟信号sys_clk，系统复位微凸点焊盘用于向芯片传输系统复位信号sys_rstn，可编程直连微凸点焊盘用于传输与芯片直连的可配置信号reconfig。
116.第二功能区320主要向芯片提供数据通路以及接口电路的电源，具体地，第二功能区320包括数据选通微凸点焊盘、通道复位微凸点焊盘、数据传输微凸点焊盘、第二电源微凸点焊盘以及第二接地微凸点焊盘，其中数据选通微凸点焊盘用于向芯片传输数据选通信号line_strb，通道复位微凸点焊盘用于传输通道复位信号line_rstn，数据传输微凸点焊盘用于实现数据传输信号line_data的传输，第二电源微凸点焊盘用于向芯片提供的微凸点焊盘的接口电源信号vddio，第二接地微凸点焊盘用于向芯片提供接口共地信号vssio。
117.第二功能区320包括四路数据通路区，分别为第一数据通路区301、第二数据通路
区302、第三数据通路区303以及第四数据通路区304。该四路数据通路区内分别均匀分布有数据选通微凸点焊盘、通道复位微凸点焊盘、数据传输微凸点焊盘、第二电源微凸点焊盘以及第二接地微凸点焊盘。
118.为了降低数据通信的功耗，数据通路接口电源电压一般小于系统电源电压。在本技术实施例中，系统电源电压可以为0.9v，接口电源电压可以为0.8v，系统电源电压对应了第一电源焊盘(第一电源微凸点焊盘)，接口电源电压对应第二电源焊盘(第二电源微凸点焊盘)。
119.为了降低数字电路对数据通路中模拟单元的干扰，有源硅中介层20在设计阶段对于共地信号vss和接口共地信号vssio做了隔离，本技术实例采用的方式为将两组地信号分别布线，并在两组地信号之间加入专用隔离单元。
120.在确保用于提供第一功能区310功能的焊盘部署在同一连贯的区域，用于提供第二功能区功能的焊盘部署在另一个连贯的区域下，如第一功能区310的焊盘均位于有源硅中介层20左边，第二功能区的焊盘均位于有源硅中介层20右边，可以根据实际情况设置各个区所包括的焊盘类型以及数量，本技术对此不作具体限定。
121.需要说明的是，上述标准焊盘阵列可以根据实际情况设置对应的行与列的数量，可以根据实际情况设置各个区中的行与列的数量。
122.上述四路数据通路区的每一路均可以独立工作，并且可以配置为发送数据(transport，tx)或者接收数据(receive，rx)方向。例如，配置第一数据通路区301和第二数据通路区302为发送tx，第三数据通路区303以及第四数据通路区304为rx，则为标准数据工作模式。配置第一数据通路区301为tx，第二数据通路区302、第三数据通路区303以及第四数据通路区304为rx，则为接收数据为主的工作模式。配置第一数据通路区301、第二数据通路区302以及第三数据通路区303为tx，第四数据通路区304为rx，则为发送数据为主的工作模式。并且，第三数据通路区303以及第四数据通路区304两路支持悬空，因此，芯片的焊盘阵列尺寸可以小于一个标准焊盘阵列尺寸，例如，如果芯片所覆盖的微凸点焊盘排布不够7行11列的阵列尺寸，可以组成7行7列的阵列，该芯片可以对应到第三焊盘阵列22上的第一功能区310、第一数据通路区301以及第二数据通路区302，同样可以实现完整的系统功能。
123.本技术实施例对第二功能区所包括的数据通路区的数量不作具体限定，如第二功能区320包括三路数据通路区、四路数据通路区。
124.进一步地，本技术实施例提供的基于有源硅中介层的封装结构100还可以包括如下技术效果：
125.在本技术实施例中，基于同一焊盘布局规划设置第三焊盘阵列22的焊盘以及芯片的第四焊盘阵列31的焊盘，该第三焊盘阵列22可以适应不同阵列尺寸的芯片，可以提高有源硅中介层20复用率，避免针对不同类型的芯片设置专用的有源硅中介层20，降低有源硅中介层20的成本。
126.请参阅图4，图4为本技术实施例提供的芯片与有源硅中介层的接口功能示意图。
127.在本技术实施例，有源硅中介层20是一个含有常见系统芯片的基础逻辑，如电源管理、时钟复位信号产生以及通信功能的芯片。有源硅中介层20与芯片通过封装而实现电气连接，并向与其连接的芯片提供电源以及时钟和复位信号。此外，有源硅中介层20还提供芯片的数据互连功能。有源硅中介层20通过内部数据链路实现了数据传输功能，从而实现
芯片模组30中多个芯片之间的数据交互。
128.示例性地，以图1中的芯片1、第三焊盘阵列22与第四焊盘阵列31a中的部分焊盘为例，第四焊盘阵列31a中第二功能区310a包括数据传输微凸点焊盘401a，第一功能区320a包括第一电源微凸点焊盘402a、第一接地微凸点焊盘403a、系统时钟微凸点焊盘404a以及系统复位微凸点焊盘405a，对应地，第三焊盘阵列22中第二功能区310b包括数据传输微凸点焊盘401b，第一功能区320b包括第一电源微凸点焊盘402b、第一接地微凸点焊盘403b、系统时钟微凸点焊盘404b以及系统复位微凸点焊盘405b。具体地，第四焊盘阵列31a的数据传输微凸点焊盘401a和第三焊盘阵列22的数据传输微凸点焊盘401b通过第一凸点32连接，进而在芯片1和有源硅中介层20之间传输数据，相应地，第四焊盘阵列31a的系统时钟微凸点焊盘404和第三焊盘阵列22的系统时钟微凸点焊盘404通过另一第一凸点32连接，进而在芯片1和有源硅中介层20之间系统时钟信号sys_clk，其他以此类推。
129.在本技术实施例中，有源硅中介层20中设置有电源管理模块、时钟管理模块和复位管理模块，电源管理模块用于实现电源提供。时钟管理模块用于实现系统时钟管理，复位管理模块用于实现系统复位管理。
130.请参阅图5，图5为本技术实施例提供的芯片的焊盘布局示意图。
131.如图5所示，根据上述焊盘布局规划在芯片1对应有源硅中介层的表面1a上设置第四焊盘阵列31a，第四焊盘阵列31a包括一个标准焊盘阵列，第四焊盘阵列31a包括第一功能区310和第二功能区320。图5的第四焊盘阵列31a为7行11列仅是示例，可以理解，第四焊盘阵列31a的行与列的数量可以根据情况设置，如可以设置第四焊盘阵列31a为7行7列等，本技术对此不作具体限定。第四焊盘阵列31中各个微凸点焊盘的形状在此不再具体限定，第四焊盘阵列中各个功能区中焊盘的部署可以根据实际情况设置。
132.下面将具体介绍有源硅中介层20上的焊盘设置。
133.在本技术实施例中，在有源硅中介层20的第一表面201上设置第二焊盘阵列21与第三焊盘阵列22，第二焊盘阵列21位于第一表面201的四周，第三焊盘阵列22被包裹在第二焊盘阵列21内。在另一些实施例中，第二焊盘阵列21位于第一表面201的左半部分，第三焊盘阵列22位于第一表面201的右半部分，对第二焊盘阵列21与第三焊盘阵列22的具体位置关系不作具体限定。
134.在本技术实施例中，第二焊盘阵列21中的焊盘和第三焊盘阵列22中的焊盘之间存在预设间隔，该预设间隔根据第一距离限制与第二距离限制设置，其中第一距离限制为第二焊盘阵列21进行引线键合时采用的劈刀与对应的芯片之间的距离限制，第二距离限制为第三焊盘阵列22与对应的芯片的边沿之间的距离限制。
135.具体地，当芯片焊接到位于有源硅中介层20中心的第三焊盘阵列22之后，位于有源硅中介层20四周的第二焊盘阵列21进行引线键合工艺时采用的劈刀与位于内部的芯片之间存在一定距离限制(即第一距离限制)，芯片的第四焊盘阵列与芯片边沿之间存在一定距离限制(即第二距离限制)，两者距离限制共同决定了第二焊盘阵列21中的焊盘和第三焊盘阵列22中的焊盘的间距限制。
136.在本技术实施例中，当第三焊盘阵列22中标准焊盘阵列的数量大于或等于2时，第三焊盘阵列22还包括排布在标准焊盘阵列之间的第五焊盘阵列，第五焊盘阵列包括电源焊盘和接地焊盘。
137.请参阅图6，图6为本技术实施例提供的有源硅中介层的焊盘布局示意图。
138.如图6所示，在有源硅中介层20的第一表面201的四周设置第二焊盘阵列21，在有源硅中介层20的第一表面201的内部设置第三焊盘阵列22，第三焊盘阵列22被第二焊盘阵列21包裹。第三焊盘阵列22包括四个标准焊盘阵列(601、602、603以及604)和第五焊盘阵列605。
139.第二焊盘阵列21中引线键合焊盘211的形状可以为缺角方形，还可以为三角形。第三焊盘阵列22中凸点焊盘221的形状可以为六边形，还可以为缺角方形或圆形。凸点焊盘221可以为微凸点焊盘，本技术对引线键合焊盘211以及凸点焊盘221的形状不作具体限定。
140.第五焊盘阵列605呈“十”字，第五焊盘阵列605包括一行焊盘和两列焊盘。在标准焊盘阵列区域以外均匀分布了第五焊盘阵列605中的第一电源焊盘和第一接地焊盘。
141.在本技术实施例中，有源硅中介层20上包括插座23，该插座23为对应每个芯片的接口。基于该插座23可以划分出对应的标准焊盘阵列，如图6所示，包括四个插座23，相应地，由该四个插座23划分出四个标准焊盘阵列(601、602、603以及604)。
142.在一些实施例中，还可以在第五焊盘阵列605中设置插座23，如在第五焊盘阵列605的两列焊盘中设置一列插座23，通过灵活设置插座23的位置，便于不同阵列尺寸的芯片连接有源硅中介层20。
143.引线键合焊盘211的边长可以为50um等，引线键合焊盘211的间距可以为54um等。凸点焊盘221(如微凸点焊盘)的边长可以为72um等，凸点焊盘221之间的间距可以为110um等。第二焊盘阵列21中引线键合焊盘211与第三焊盘阵列22中的凸点焊盘221之间的预设间隔大致为300um。本技术对引线键合焊盘211的具体尺寸、引线键合焊盘211的间距、凸点焊盘221的具体尺寸、凸点焊盘221的间距以及凸点焊盘221与引线键合焊盘211之间的预设间隔不作具体限定。
144.图6以第三焊盘阵列22包括四个标准焊盘阵列，每一标准焊盘阵列为所示中电源焊盘和接地焊盘数量可以根据实际情况设置，微凸点焊盘的形状以及尺寸、引线键合焊盘的形状以及尺寸可以根据实际情况设置，本技术对此不作具体限定。
145.在本技术实施例中，位于有源硅中介层20中的第三焊盘阵列22中的凸点焊盘数量是可扩展的，即，支持扩展为多个标准焊盘阵列从而支持多个芯片。相应地，第三焊盘阵列22中凸点焊盘数量是可伸缩的，即，芯片上第四焊盘阵列的尺寸可以大于或者小于一个标准焊盘阵列尺寸。例如，当芯片上第四焊盘阵列的尺寸大于有源硅中介层20中一个标准焊盘阵列尺寸时，该芯片可以连接第五焊盘阵列中的凸点焊盘，即连接位于标准焊盘阵列之间的第一电源焊盘和第一接地焊盘，从而提供更充分的供电。当芯片上第四焊盘阵列的尺寸小于有源硅中介层20中一个标准焊盘阵列尺寸，该芯片可以只连接部分必要的功能的凸点焊盘，同样可以实现完整的系统功能。
146.有源硅中介层20中第三焊盘阵列22中标准焊盘阵列是可组合的，即，多个标准焊盘阵列可以组合为一个整体区域，从而支持占据多个标准焊盘阵列的大尺寸的芯片。
147.请参阅图7，图7为本技术实施例提供的有源硅中介层的另一焊盘布局示意图。
148.如图7所示，以图3所示的焊盘布局设置有源硅中介层上的标准焊盘阵列。图7中包括四个标准焊盘阵列(701、702、703以及704)，图7与图6的区别在于，图7中的标准焊盘阵列为7行11列，且第五焊盘阵列705包括两行焊盘和两列焊盘。如图7所示，在标准焊盘阵列以
外均匀分布第一电源焊盘和第一接地焊盘。
149.以标准焊盘阵列为7行11列为例，当芯片的第四焊盘阵列为8行12列时，该芯片可连接有源硅中介层20中的凸点焊盘包括一个标准焊盘阵列的凸点焊盘以及与该标准焊盘阵列相邻的来自第五焊盘阵列的第一电源焊盘和第一接地焊盘，为芯片提供更加丰富的电源电连接。
150.示例性地，以芯片2的第四焊盘阵列31b为9行13列，第三焊盘阵列22中的一个标准焊盘阵列为7行11列，将芯片2的第四焊盘阵列31b焊接到有源硅中介层20的第三焊盘阵列22，具体地焊接标准焊盘阵列701中的凸点焊盘以及位于中的凸点焊盘以及位于标准焊盘阵列701附近的第五焊盘阵列705的凸点焊盘，也即焊接到标准焊盘阵列701中的凸点焊盘，以及标准焊盘阵列701附近的两行第一电源焊盘和两列凸点焊盘，也即占据了第三焊盘阵列22的9行13列。只需要保证芯片与有源硅中介层20中标准焊盘阵列内的凸点焊盘功能一致，即可保证这个采用9行13列凸点阵列的芯片与有源硅中介的正确连接。与此同时，这并不会影响与标准焊盘阵列702、703以及704连接的芯片的摆放。因此，采用这种标准化焊盘布局的有源硅中介层20，可以支持更加丰富的凸点阵列尺寸选项。
151.请参阅图8，图8为图7所示有源硅中介层与芯片连接示意图。
152.如图8所示，以图3所示的焊盘布局设置有源硅中介层上的标准焊盘阵列。如图8所示，芯片a上的第四焊盘阵列801连接标准焊盘阵列701中的部分焊盘，芯片b上的第四焊盘阵列802连接标准焊盘阵列702中的全部焊盘以及第五焊盘阵列705中的部分焊盘，芯片c上的第四焊盘阵列803连接标准焊盘阵列703中的全部焊盘以及第五焊盘阵列705中的部分焊盘，芯片d上的第四焊盘阵列804连接标准焊盘阵列704中的部分焊盘。芯片a和芯片b是旋转对称的，芯片c和芯片d是旋转对称的，采用标准化焊盘布局规划，可以很好的支持芯片中的微凸点焊盘布局的标准化。即，芯片与有源硅中介层20只需要采用同一种焊盘布局规划来部署凸点焊盘，则芯片即可焊接到有源硅中介层20中任意标准阵列，而无需对芯片的版图进行镜像。一个与有源硅中介层20采用同一种焊盘布局规划来部署凸点焊盘的芯片，可以通过位移以及旋转，焊接到任意图7中任一个标准焊盘阵列区域。
153.以图3所示的一个完整第一功能区310为7行3列，第二功能区320中的任一完整的数据通路区为7行2列为例，图8所示的芯片a至芯片d均覆盖完整的第一功能区310和完整的数据通路区，例如芯片a覆盖了有源硅中介层上的7行9列，即覆盖了有源硅中介层上的一个完整的第一功能区和三个完整的数据通路区(如第一数据通路区301、第二数据通路区302、第三数据通路区303)。
154.在另一些实施例中，芯片可以不覆盖完整的第一功能区和/或完整的数据通路区，例如图8中的芯片a可以覆盖有源硅中介上的6行11列，也即覆盖了不完整的第一功能区和不完整的四个数据通路区。又例如，图8中的芯片d可以覆盖7行8列，即覆盖了有源硅中介层上的一个完整的第一功能区、两个完整的数据通路区和一个不完整的数据通路区。
155.可以理解，在有源硅中介层与芯片中的焊盘均根据同一焊盘布局规划设置下，可以根据实际情况将芯片连接至有源硅中介层，本技术对此不作具体限定。
156.请参阅图9，图9为图7所示有源硅中介层与芯片连接的另一示意图。
157.如图9所示，芯片g上的第四焊盘阵列901连接标准焊盘阵列701中的全部焊盘、标准焊盘阵列703中的全部焊盘以及第五焊盘阵列705中的部分焊盘，芯片h上的第四焊盘阵
列902连接标准焊盘阵列702中的全部焊盘、标准焊盘阵列704中的全部焊盘以及第五焊盘阵列705中的部分焊盘。而芯片g和芯片h是旋转对称的。
158.芯片设计时只需要保证标准焊盘阵列区域内的凸点焊盘功能一致，即可实现与有源硅中介的正确连接。有源硅中介层20可以支持标准焊盘阵列区域合并，从而支持更大尺寸的上层芯片布局。
159.在一些实施例中，可以将所有标准焊盘阵列区域合成一个区域，某一芯片可以连接图7所示的第三焊盘阵列22，也即第三焊盘阵列22可以支持芯片阵列尺寸为16行24列。
160.当有源硅中介层要连接两个或两个以上的芯片时，根据实际情况调整该两个或两个以上的芯片与有源硅中介层的连接，不限定该两个或两个以上的芯片旋转对称，本技术对此不作具体限定。
161.请参阅图10，图10为本技术实施例提供的基于有源硅中介层的封装结构制作方法流程示意图。
162.步骤s 101，提供封装载体，并在封装载体上形成第一焊盘阵列。
163.其中，封装载体以及第一焊盘阵列的相关内容可以参考上述。
164.在本技术实施例中，可以根据封装载体为具体哪种类型，进而根据实际情况部署第一焊盘阵列。如，当封装载体为封装管壳时，可以在封装管壳四周上部署第一焊盘阵列。当封装载体为封装基板时，可以在封装基板的上表面四周部署第一焊盘阵列。第一焊盘阵列的部署方式以及部署位置可以根据实际情况设置，本技术对此不作具体限定。
165.步骤s 102，提供有源硅中介层，并在有源硅中介层的第一表面上形成第二焊盘阵列，根据焊盘布局规划在第一表面上形成第三焊盘阵列。
166.其中，有源硅中介层、第二焊盘阵列以及第三焊盘阵列的相关内容可以参考上述。
167.在本技术实施例中，可以根据预设间隔部署第二焊盘阵列与第三焊盘阵列中的焊盘，第二焊盘阵列与第三焊盘阵列之间的位置关系可以参考上述。
168.步骤s 103，提供芯片模组，芯片模组包括至少一个芯片，根据焊盘布局规划在芯片上形成第四焊盘阵列。
169.其中，芯片模组、芯片以及第三焊盘阵列的相关内存可以参考上述。
170.在本技术实施例中，根据同一焊盘布局规划指示的第一功能区和第二功能区部署第三焊盘阵列和第四焊盘阵列中的焊盘，具体内容可以参考上述图3至图9。
171.上述步骤s 101、步骤s 102以及步骤s 103的执行顺序可以根据实际情况调整。
172.步骤s 104，通过第一凸点连接第四焊盘阵列与第三焊盘阵列。
173.其中，第一凸点的相关内存可以参考上述。
174.在本技术实施例中，在芯片上生成第四焊盘阵列时生成与第四焊盘阵列中各个凸点焊盘对应的第一凸点，然后将芯片倒装焊接到有源硅中介层中，以通过第一凸点连接第四焊盘阵列与第三焊盘阵列。
175.步骤s 105，将有源硅中介层的第二表面放置于封装载体上，并通过第一金属引线连接第二焊盘阵列与第一焊盘阵列，第二表面与第一表面相对。
176.其中，第一金属引线的相关内存可以参考上述。
177.在本技术实施例中，将有源硅中介层的第二表面放置于封装载体的上表面，将有源硅中介层的第二焊盘阵列与封装载体的第一焊盘阵列通过引线键合形成电连接。
178.上述可以先执行步骤s 105再执行步骤s 104。
179.本技术领域的普通技术人员应当认识到，以上的实施方式仅是用来说明本技术，而并非用作为对本技术的限定，只要在本技术的实质精神范围之内，对以上实施例所作的适当改变和变化都落在本技术要求保护的范围之内。

技术特征：
1.一种基于有源硅中介层的封装结构，其特征在于，包括：封装载体，包括第一焊盘阵列；有源硅中介层，位于所述封装载体上方，且所述有源硅中介层包括第二焊盘阵列和第三焊盘阵列；第一金属引线，用于连接所述第二焊盘阵列与所述第一焊盘阵列；芯片模组，位于所述有源硅中介层上方，所述芯片模组包括至少一个芯片，所述芯片包括第四焊盘阵列，所述第四焊盘阵列中与所述第三焊盘阵列中的焊盘根据同一焊盘布局规划设置，所述第四焊盘阵列与所述第三焊盘阵列之间通过第一凸点连接。2.如权利要求1所述的基于有源硅中介层的封装结构，其特征在于，所述有源硅中介层包括相对的第一表面与第二表面，所述第一表面与所述芯片模组对应，所述第二表面与所述封装载体对应；所述第二焊盘阵列和所述第三焊盘阵列位于所述第一表面，且所述第二焊盘阵列位于所述第一表面的四周，所述第三焊盘阵列被包裹在所述第二焊盘阵列内。3.如权利要求1或2所述的基于有源硅中介层的封装结构，其特征在于，所述第三焊盘阵列包括至少一个根据所述焊盘布局规划设置的标准焊盘阵列，所述第四焊盘阵列包括至少一个根据所述焊盘布局规划设置的标准焊盘阵列，所述标准焊盘阵列包括第一功能区的焊盘和第二功能区的焊盘，所述第一功能区的焊盘包括如下焊盘中的一种或多种：第一电源焊盘、第一接地焊盘、系统时钟焊盘、系统复位焊盘以及可编程直连焊盘，所述第二功能区的焊盘包括如下焊盘中的一种或多种：数据选通焊盘、通道复位焊盘、数据传输焊盘、第二电源焊盘以及第二接地焊盘。4.如权利要求3所述的基于有源硅中介层的封装结构，其特征在于，当所述第三焊盘阵列中所述标准焊盘阵列的数量大于或等于2时，所述第三焊盘阵列至少存在一对旋转对称的标准焊盘阵列。5.如权利要求3所述的基于有源硅中介层的封装结构，其特征在于，当所述第三焊盘阵列中所述标准焊盘阵列的数量大于或等于2时，所述第三焊盘阵列还包括排布在所述标准焊盘阵列之间的第五焊盘阵列，所述第五焊盘阵列包括第一电源焊盘和第一接地焊盘。6.如权利要求1或2所述的基于有源硅中介层的封装结构，其特征在于，所述第一金属引线为键合引线，所述第一凸点为微凸点，所述微凸点与所述第四焊盘阵列中的焊盘一体形成。7.如权利要求2所述的基于有源硅中介层的封装结构，其特征在于，所述第二焊盘阵列中的焊盘和所述第三焊盘阵列中的焊盘之间存在预设间隔。8.如权利要求3所述的基于有源硅中介层的封装结构，其特征在于，所述第三焊盘阵列中各个焊盘的间距与所述第四焊盘阵列中各个焊盘的间距一致，所述第三焊盘阵列和所述第四焊盘阵列中功能对应的焊盘通过所述第一凸点连接。9.如权利要求1或2所述的基于有源硅中介层的封装结构，其特征在于，所述封装载体包括封装基板、封装管壳或者线路板中任一种。10.一种基于有源硅中介层的封装结构的制作方法，其特征在于，所述方法包括：提供封装载体，并在所述封装载体上形成第一焊盘阵列；提供有源硅中介层，并在所述有源硅中介层的第一表面上形成第二焊盘阵列，根据焊
盘布局规划在所述第一表面上形成第三焊盘阵列；提供芯片模组，所述芯片模组包括至少一个芯片，根据所述焊盘布局规划在所述芯片上形成第四焊盘阵列；通过第一凸点连接所述第四焊盘阵列与所述第三焊盘阵列；将所述有源硅中介层的第二表面放置于所述封装载体上，并通过第一金属引线连接所述第二焊盘阵列与所述第一焊盘阵列，所述第二表面与所述第一表面相对。

技术总结
本申请提供一种基于有源硅中介层的封装结构及其制作方法，应用于基于有源硅中介层的封装结构技术领域，基于有源硅中介层的封装结构包括：封装载体，包括第一焊盘阵列；有源硅中介层，位于封装载体上方，且有源硅中介层包括第二焊盘阵列和第三焊盘阵列；第一金属引线，用于连接第二焊盘阵列与第一焊盘阵列；芯片模组，位于有源硅中介层上方，芯片模组包括至少一个芯片，芯片包括第四焊盘阵列，第四焊盘阵列中与第三焊盘阵列中的焊盘根据同一焊盘布局规划设置，第四焊盘阵列与第三焊盘阵列之间通过第一凸点连接。避免采用TSV工艺，减少工艺缺陷，降低了制造难度以及成本，提高了封装良率。实现对有源硅中介层的复用，进一步降低有源硅中介层的成本。源硅中介层的成本。源硅中介层的成本。


技术研发人员：李翔宇 刘亚斐 麦宋平
受保护的技术使用者：清华大学
技术研发日：2023.06.30
技术公布日：2023/10/6