本發(fā)明屬于半導(dǎo)體封裝領(lǐng)域，更具體地說，是涉及一種基于金屬柱互聯(lián)的三維堆疊封裝結(jié)構(gòu)，本發(fā)明還涉及一種半導(dǎo)體設(shè)備。

背景技術(shù)：

1、隨著對電子設(shè)備的小型化、高可靠、多功能等要求越來越高，半第一導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的工藝提升和系統(tǒng)集成也發(fā)展的越來越快。為了提升封裝集成度，三維堆疊封裝是一種良好解決方案。通常的陶瓷基板三維堆疊封裝結(jié)構(gòu)是在陶瓷基板上焊接金屬圍框，再焊接金屬柱實(shí)現(xiàn)基板間的垂直互連，受限于焊接工藝，零件尺寸加工偏差等問題，焊接后的金屬圍框和金屬柱的平面度一般較差，這為后續(xù)的上層陶瓷基板對位焊接帶來極大的困難。因此三維堆疊的平面度控制是一個急需解決的問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于提供一種基于金屬柱互聯(lián)的三維堆疊封裝結(jié)構(gòu)，以解決現(xiàn)有的三維堆疊后內(nèi)部結(jié)構(gòu)的平面度無法控制的技術(shù)問題。

2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：提供一種基于金屬柱互聯(lián)的三維堆疊封裝結(jié)構(gòu)，包括側(cè)圍框、板面相互平行的第一基板和第二基板，所述第一基板和所述第二基板相對設(shè)置于所述側(cè)圍框的上下兩側(cè)，所述第一基板、所述第二基板和所述側(cè)圍框之間形成封裝空間，所述封裝空間內(nèi)設(shè)有金屬柱，所述側(cè)圍框的高度方向、所述金屬柱的軸向、所述第一基板的厚度方向和所述第二基板的厚度方向均平行于上下方向，所述第一基板內(nèi)部形成有第一互聯(lián)孔，所述第一互聯(lián)孔內(nèi)填充有金屬材質(zhì)的第一導(dǎo)體，所述第一導(dǎo)體能形成所述第一基板上下兩側(cè)之間的通路。

3、在一種可能的實(shí)現(xiàn)方式中，所述第一互聯(lián)孔內(nèi)部形成有第一圓柱腔、第二圓柱腔和第一板型腔，所述第一板型腔的厚度方向平行于所述第一基板的厚度方向，所述第一圓柱腔和所述第二圓柱腔分別與所述第一板型腔的兩端連通，且所述第一圓柱腔一端與所述第一板型腔連通，另一端通向所述第一基板的上表面，所述第二圓柱腔一端與所述第一板型腔連通，另一端通向所述第一基板的下表面，所述第一圓柱腔、所述第二圓柱腔和所述第一板型腔中均填充有所述第一導(dǎo)體。

4、在一種可能的實(shí)現(xiàn)方式中，所述第一圓柱腔和所述第二圓柱腔均平行于所述第一基板的厚度方向。

5、在一種可能的實(shí)現(xiàn)方式中，所述基于金屬柱互聯(lián)的三維封裝結(jié)構(gòu)還包括金屬絲，所述金屬絲能連接任意兩個所述第一圓柱腔中的所述第一導(dǎo)體。

6、在一種可能的實(shí)現(xiàn)方式中，所述第一基板的上表面形成有第一焊接基礎(chǔ)、所述第一基板的下表面形成有第二焊接基礎(chǔ)，所述第一焊接基礎(chǔ)與位于所述第一圓柱腔中的所述第一導(dǎo)體連接，所述第二焊接基礎(chǔ)與位于所述第二圓柱腔中的所述第一導(dǎo)體連接。

7、在一種可能的實(shí)現(xiàn)方式中，所述第二基板中形成有第二互聯(lián)孔，所述第二互聯(lián)孔內(nèi)填充有金屬材質(zhì)的第二導(dǎo)體，所述第二導(dǎo)體能形成所述第一基板上下兩側(cè)之間的通路。

8、在一種可能的實(shí)現(xiàn)方式中，所述第二互聯(lián)孔內(nèi)部形成有第三圓柱腔、第四圓柱腔和第二板型腔，所述第三圓柱腔和所述第四圓柱腔的軸向均平行于上下方向，所述第二板型腔的厚度方向平行于所述第二基板的厚度方向，所述第三圓柱腔和所述第四圓柱腔分別與所述第二板型腔的兩端連通，所述第三圓柱腔一端與所述第二板型腔連通，另一端通向所述第二基板的上表面，所述第四圓柱腔一端與所述第二板型腔連通另一端通向所述第二基板的下表面，所述第三圓柱腔、所述第四圓柱腔和所述第二板型腔中均填充有第二導(dǎo)體。

9、在一種可能的實(shí)現(xiàn)方式中，所述第三圓柱腔和所述第四圓柱腔均平行于所述第二基板的厚度方向。

10、在一種可能的實(shí)現(xiàn)方式中，所述第二基板的上表面形成有第三焊接基礎(chǔ)，下表面形成有第四焊接基礎(chǔ)，所述第三焊接基礎(chǔ)與位于所述第三圓柱腔中的所述第二導(dǎo)體連接，所述第四焊接基礎(chǔ)與位于所述第四圓柱腔中的所述第二導(dǎo)體連接。

11、相較于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明提供的基于金屬柱互聯(lián)的三維堆疊封裝結(jié)構(gòu)的有益效果在于：本發(fā)明能夠利用填充于第一互聯(lián)孔內(nèi)的第一導(dǎo)體來在第一基板的上下兩側(cè)形成通路，進(jìn)而位于第一基板上下兩側(cè)的電子元件能夠通過第一導(dǎo)體進(jìn)行連通，并能夠通過控制第一導(dǎo)體的填充量來使金屬柱等結(jié)構(gòu)與第一互聯(lián)孔的連接更為平整，解決現(xiàn)有的電子設(shè)備在焊接過程中，因基板的加工余量不足而導(dǎo)致的基板上焊接金屬柱等結(jié)構(gòu)時，焊接后的金屬柱的垂直度和與基板連接處的平整度無法滿足使用需求的技術(shù)問題。同時金屬柱和填充金屬材質(zhì)的第一導(dǎo)體，可以有效降低整體傳輸路徑的電阻值。

12、本發(fā)明的另一目的在于提出一種半導(dǎo)體設(shè)備，包括至少兩個上文中的基于金屬柱互聯(lián)的三維堆疊封裝結(jié)構(gòu)，從下往上，依次排布的一個所述第一基板、一個所述側(cè)圍框、一個所述第二基板和另一個所述側(cè)圍框組成一個封裝單元，所述半導(dǎo)體設(shè)備包括沿第一方向?qū)盈B布置的多個所述封裝單元。

13、相較于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明中的半導(dǎo)體設(shè)備具有上述基于金屬柱互聯(lián)的三維堆疊封裝結(jié)構(gòu)的全部有益之處，于此不做累述，并且，除上述有益效果之外，由于各層中各個基板的上下表面的平整度均能夠滿足加工需求，本發(fā)明能夠通過多個封裝單元的相互堆疊來形成多層的封裝結(jié)構(gòu)，進(jìn)而有利于提升電子設(shè)備的集成度。

技術(shù)特征：

1.一種基于金屬柱互聯(lián)的三維堆疊封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于，包括側(cè)圍框(2)、板面相互平行的第一基板(1)和第二基板(3)，所述第一基板(1)和所述第二基板(3)相對設(shè)置于所述側(cè)圍框(2)的上下兩側(cè)，所述第一基板(1)、所述第二基板(3)和所述側(cè)圍框(2)之間形成封裝空間，所述封裝空間內(nèi)設(shè)有金屬柱(4)，所述側(cè)圍框(2)的高度方向、所述金屬柱(4)的軸向、所述第一基板(1)的厚度方向和所述第二基板(3)的厚度方向均平行于上下方向，所述第一基板(1)內(nèi)部形成有第一互聯(lián)孔，所述第一互聯(lián)孔內(nèi)填充有金屬材質(zhì)的第一導(dǎo)體(11)，所述第一導(dǎo)體(11)能形成所述第一基板(1)上下兩側(cè)之間的通路，且所述金屬柱(4)能與所述第一導(dǎo)體(11)連接。

2.如權(quán)利要求1所述的基于金屬柱互聯(lián)的三維堆疊封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述第一互聯(lián)孔內(nèi)部形成有第一圓柱腔(111)、第二圓柱腔(112)和第一板型腔(113)，所述第一板型腔(113)的厚度方向平行于所述第一基板(1)的厚度方向，所述第一圓柱腔(111)和所述第二圓柱腔(112)分別與所述第一板型腔(113)的兩端連通，且所述第一圓柱腔(111)一端與所述第一板型腔(113)連通，另一端通向所述第一基板(1)的上表面，所述第二圓柱腔(112)一端與所述第一板型腔(113)連通，另一端通向所述第一基板(1)的下表面，所述第一圓柱腔(111)、所述第二圓柱腔(112)和所述第一板型腔(113)中均填充有所述第一導(dǎo)體(11)，所述第一導(dǎo)體(11)的上表面低于所述第一圓柱腔(111)的上端口，所述第一導(dǎo)體(11)的下表面高于所述第二圓柱腔(112)的下端口。

3.如權(quán)利要求2所述的基于金屬柱互聯(lián)的三維堆疊封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述第一圓柱腔(111)和所述第二圓柱腔(112)均平行于所述第一基板(1)的厚度方向。

4.如權(quán)利要求3所述的基于金屬柱互聯(lián)的三維堆疊封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述基于金屬柱互聯(lián)的三維封裝結(jié)構(gòu)還包括金屬絲，所述金屬絲能連接任意兩個所述第一圓柱腔(111)中的所述第一導(dǎo)體(11)。

5.如權(quán)利要求4所述的基于金屬柱互聯(lián)的三維堆疊封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述第一基板(1)的上表面形成有第一焊接基礎(chǔ)(114)、所述第一基板(1)的下表面形成有第二焊接基礎(chǔ)(115)，所述第一焊接基礎(chǔ)(114)與位于所述第一圓柱腔(111)中的所述第一導(dǎo)體(11)連接，所述第二焊接基礎(chǔ)(115)與位于所述第二圓柱腔(112)中的所述第一導(dǎo)體(11)連接。

6.如權(quán)利要求1所述的基于金屬柱互聯(lián)的三維堆疊封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述第二基板(3)中形成有第二互聯(lián)孔，所述第二互聯(lián)孔內(nèi)填充有金屬材質(zhì)的第二導(dǎo)體(31)，所述第二導(dǎo)體(31)能形成所述第一基板(1)上下兩側(cè)之間的通路。

7.如權(quán)利要求6所述的基于金屬柱互聯(lián)的三維堆疊封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述第二互聯(lián)孔內(nèi)部形成有第三圓柱腔(311)、第四圓柱腔(312)和第二板型腔(313)，所述第三圓柱腔(311)和所述第四圓柱腔(312)的軸向均平行于上下方向，所述第二板型腔(313)的厚度方向平行于所述第二基板(3)的厚度方向，所述第三圓柱腔(311)和所述第四圓柱腔(312)分別與所述第二板型腔(313)的兩端連通，所述第三圓柱腔(311)一端與所述第二板型腔(313)連通，另一端通向所述第二基板(3)的上表面，所述第四圓柱腔(312)一端與所述第二板型腔(313)連通另一端通向所述第二基板(3)的下表面，所述第三圓柱腔(311)、所述第四圓柱腔(312)和所述第二板型腔(313)中均填充有第二導(dǎo)體(31)。

8.如權(quán)利要求7所述的基于金屬柱互聯(lián)的三維堆疊封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述第三圓柱腔(311)和所述第四圓柱腔(312)均平行于所述第二基板(3)的厚度方向。

9.如權(quán)利要求7所述的基于金屬柱互聯(lián)的三維堆疊封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述第二基板(3)的上表面形成有第三焊接基礎(chǔ)(314)，下表面形成有第四焊接基礎(chǔ)(315)，所述第三焊接基礎(chǔ)(314)與位于所述第三圓柱腔(311)中的所述第二導(dǎo)體(31)連接，所述第四焊接基礎(chǔ)(315)與位于所述第四圓柱腔(312)中的所述第二導(dǎo)體(31)連接。

10.一種半導(dǎo)體設(shè)備，其特征在于，包括至少兩個如權(quán)利要求1至9中任一項(xiàng)所述的基于金屬柱互聯(lián)的三維堆疊封裝結(jié)構(gòu)，從下往上，依次排布的一個所述第一基板(1)、一個所述側(cè)圍框(2)、一個所述第二基板(3)和另一個所述側(cè)圍框(2)組成一個封裝單元，所述半導(dǎo)體設(shè)備包括沿第一方向?qū)盈B布置的多個所述封裝單元。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明提供了一種基于金屬柱互聯(lián)的三維堆疊封裝結(jié)構(gòu)及半導(dǎo)體設(shè)備，屬于半導(dǎo)體封裝領(lǐng)域，包括側(cè)圍框、板面相互平行的第一基板和第二基板，第一基板和第二基板相對設(shè)置于側(cè)圍框的上下兩側(cè)，第一基板、第二基板和側(cè)圍框之間形成封裝空間，封裝空間內(nèi)設(shè)有金屬柱，側(cè)圍框的高度方向、金屬柱的軸向、第一基板的厚度方向和第二基板的厚度方向均平行于上下方向，第二基板的下表面形成有與金屬柱對應(yīng)的定位孔，第一基板內(nèi)部形成有第一互聯(lián)孔，第一互聯(lián)孔內(nèi)填充有金屬材質(zhì)的第一導(dǎo)體，金屬柱能與第一導(dǎo)體連接。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明通過在第一互聯(lián)孔中設(shè)置第一導(dǎo)體，解決了現(xiàn)有的三維堆疊后內(nèi)部結(jié)構(gòu)的平面度無法控制的技術(shù)問題。

技術(shù)研發(fā)人員：余希猛,楊振濤,于斐,張鶴,劉林杰
受保護(hù)的技術(shù)使用者：中國電子科技集團(tuán)公司第十三研究所
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/9