一种集成供电系统的封装件及封装方法技术方案

本发明专利技术提供一种集成供电系统的封装件及封装方法，该封装件包括：用电系统裸芯和位于用电系统裸芯下方的供电系统裸芯；所述供电系统裸芯包括有源模块、无源模块和再布线层，有源模块和无源模块封装成型，再布线层位于封装成型的有源模块和无源模块之上，实现有源模块和无源模块之间电连接，并提供多条对接用电系统裸芯的供电轨道；所述用电系统裸芯与多条所述供电轨道对接，并封装固定在所述再布线层上；外部电源直接通过所述供电系统裸芯向所述用电系统裸芯供电。本发明专利技术通过使用三维芯片堆叠技术，提高了电力输送效率，增加了不同电压轨道的可用数量。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及半导体封装
，特别是涉及一种集成供电系统的封装件及封装方法。
技术介绍
所有的计算和通信系统都需要供电系统。供电系统会将电源的高电压转换成系统中离散器件所需的许多不同的低电压。供电系统的效率决定了向下转换的电力损失，而供电轨数决定了可支持的离散电压供应或器件的数量。目前的供电技术面临着如下挑战：一、随着过程中节点的收缩，设备电压的减小，电力输送的效率会随之降低，使功率消耗更大。二、添加更多的供电轨道需要复制更多的供电组件，如增加元件数量、增大电路板尺寸、增加电路板的层数、加大系统体积、成本和重量。三、由于再布线层的线距、线宽的限制，需要增加封装尺寸。因此，如何提高电力输送效率，增加不同电压轨道的可用数量，已成为本领域技术人员亟待解决的一个重要技术问题。
技术实现思路
鉴于以上所述现有技术，本专利技术的目的在于提供一种集成供电系统的封装件及封装方法，用于解决现有技术中的种种问题。为实现上述目的及其他相关目的，本专利技术提供一种集成供电系统的封装件，包括：用电系统裸芯和位于所述用电系统裸芯下方的供电系统裸芯；其中，所述供电系统裸芯包括有源模块、无源模块和再布线层，所述有源模块和无源模块封装成型，所述再布线层位于封装成型的所述有源模块和无源模块之上，实现有源模块和无源模块之间电连接，并提供多条对接所述用电系统裸芯的供电轨道；所述用电系统裸芯与多条所述供电轨道对接，并封装固定在所述再布线层上；外部电源直接通过所述供电系统裸芯向所述用电系统裸芯供电。可选地，所述供电系统裸芯为高压供电系统裸芯，将外部电源的高电压转换成所述用电系统裸芯中需要的多个不同的低电压，并提供多条对接所述用电系统裸芯的低压供电轨道。可选地，所述有源模块包括控制器和降压转换器，所述无源模块包括电容、电感和电阻。可选地，所述有源模块与所述无源模块横向排列。可选地，所述供电系统裸芯下方设有底座焊料凸块，在所述底座焊料凸块与所述再布线层之间设有金属引线，所述供电系统裸芯通过所述底座焊料凸块固定在封装基底上并通过所述金属引线和所述底座焊料凸块实现与外部器件的电连接。可选地，所述有源模块和所述无源模块与所述再布线层通过微凸块连接或金属焊盘直接焊接。可选地，所述用电系统裸芯与所述再布线层通过多个微凸块连接。为实现上述目的及其他相关目的，本专利技术还提供一种上述集成供电系统的封装件的封装方法，包括以下步骤：提供一载体；在所述载体上形成再布线层；在所述再布线层上安装供电系统裸芯的有源模块和无源模块，并形成金属引线，所述再布线层实现有源模块和无源模块之间电连接，并提供多条对接用电系统裸芯的供电轨道；将所述有源模块和无源模块以及所述金属引线在所述再布线层上封装成型；形成连接所述金属引线的底座焊料凸块；去除所述载体；将用电系统裸芯安装在所述再布线层上，实现用电系统裸芯与多条所述供电轨道的对接，并将所述用电系统裸芯封装固定在所述再布线层上。可选地，所述再布线层包括：金属连线、通孔以及设于所述金属连线和通孔周围的介电层，所述金属连线实现所述有源模块、无源模块和金属引线之间的电连接，并通过所述通孔实现多层金属连线之间的层间连接。可选地，所述再布线层上设有凸块下金属层，所述有源模块、无源模块、金属引线以及用电系统裸芯通过所述凸块下金属层与所述再布线层电连接。可选地，所述供电系统裸芯为高压供电系统裸芯，将外部电源的高电压转换成所述用电系统裸芯中需要的多个不同的低电压，并提供多条对接所述用电系统裸芯的低压供电轨道。可选地，所述有源模块包括控制器和降压转换器，所述无源模块包括电容、电感和电阻。可选地，所述有源模块与所述无源模块横向排列。可选地，所述有源模块和所述无源模块与所述再布线层通过微凸块连接或金属焊盘直接焊接。可选地，每根所述金属引线包含多条金属丝，所述金属丝采用引线键合的方法在所述再布线层上形成。可选地，将所述有源模块和无源模块以及所述金属引线在所述再布线层上封装成型的方法为压缩成型、传递模塑、液封成型、真空层压或旋涂。可选地，将所述有源模块和无源模块以及所述金属引线在所述再布线层上封装成型之后，研磨掉覆盖所述有源模块和无源模块以及所述金属引线的多余封装成型材料。可选地，所述用电系统裸芯与所述再布线层通过多个微凸块连接。如上所述，本专利技术的集成供电系统的封装件及封装方法，具有以下有益效果：本专利技术提供了一种将整个供电系统集成到封装中的新方法，通过使用三维芯片堆叠技术，提高了电力输送效率，增加了不同电压轨道的可用数量。本专利技术采用现有的有源元件和无源元件形成2.5D中间层，再将用电系统裸芯如ASIC集成到2.5D中间层的顶部得到3D堆栈结构，通过直接在用电系统裸芯下方紧密集成供电系统裸芯，解决了现有供电系统面临的问题。供电系统裸芯能够提供数千条低压供电轨道与用电系统通过微凸块直接对接；由于集成了无源元件，可以消除PCB板的寄生电阻，提高了供电控制的供电效率和响应时间，通过减少压降和噪声提高了保真度，减少了所需的设计余量。附图说明图1显示为本专利技术实施例提供的集成供电系统的封装件结构示意图。图2显示为本专利技术实施例提供的集成供电系统的封装件的供电原理示意图。图3显示为本专利技术实施例提供的集成供电系统的封装件的封装方法示意图。图4a-4h显示为本专利技术实施例提供的集成供电系统的封装件的封装方法的工艺流程示意图。元件标号说明101载体1011黏附层200再布线层201金属连线202介电层301金属引线401有源模块402无源模块4021电感元件4022电容元件501底座焊料凸块502保护层601用电系统裸芯602微凸块700封装基底S1～S7步骤具体实施方式以下通过特定的具体实例说明本专利技术的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本专利技术的其他优点与功效。本专利技术还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本专利技术的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本专利技术的基本构想，遂图式中仅显示与本专利技术中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。为了克服现有技术中供电系统面临的问题，本专利技术提出了一种通过使用三维芯片堆叠技术将整个供电系统集成到封装中的新技术。请参阅图1，本专利技术提供一种集成供电系统的封装件，包括：用电系统裸芯601和位于所述用电系统裸芯601下方的供电系统裸芯；其中，所述供电系统裸芯包括有源模块401、无源模块402和再布线层200，所述有源模块401和无源模块402封装成型，所述再布线层200位于封装成型的所述有源模块401和无源模块402之上，实现有源模块401和无源模块402之间电连接，并提供多条对接所述用电系统裸芯601的供电轨道；所述用电系统裸芯601与多条所述供电轨道对接，并封装固定在所述再布线层200上；外部电源直接通过所述供电系统裸芯向所述用电系统裸芯601供电。在本专利技术的一些实施例中，所述用电系统裸芯601可以为专用集成电路裸芯(ASICDie)，例如可以是GPU和DRAM本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种集成供电系统的封装件，其特征在于，包括：用电系统裸芯和位于所述用电系统裸芯下方的供电系统裸芯；其中，所述供电系统裸芯包括有源模块、无源模块和再布线层，所述有源模块和无源模块封装成型，所述再布线层位于封装成型的所述有源模块和无源模块之上，实现有源模块和无源模块之间电连接，并提供多条对接所述用电系统裸芯的供电轨道；所述用电系统裸芯与多条所述供电轨道对接，并封装固定在所述再布线层上；外部电源直接通过所述供电系统裸芯向所述用电系统裸芯供电。

【技术特征摘要】
1.一种集成供电系统的封装件，其特征在于，包括：用电系统裸芯和位于所述用电系统裸芯下方的供电系统裸芯；其中，所述供电系统裸芯包括有源模块、无源模块和再布线层，所述有源模块和无源模块封装成型，所述再布线层位于封装成型的所述有源模块和无源模块之上，实现有源模块和无源模块之间电连接，并提供多条对接所述用电系统裸芯的供电轨道；所述用电系统裸芯与多条所述供电轨道对接，并封装固定在所述再布线层上；外部电源直接通过所述供电系统裸芯向所述用电系统裸芯供电。2.根据权利要求1所述的集成供电系统的封装件，其特征在于：所述供电系统裸芯为高压供电系统裸芯，将外部电源的高电压转换成所述用电系统裸芯中需要的多个不同的低电压，并提供多条对接所述用电系统裸芯的低压供电轨道。3.根据权利要求1所述的集成供电系统的封装件，其特征在于：所述有源模块包括控制器和降压转换器，所述无源模块包括电容、电感和电阻。4.根据权利要求1所述的集成供电系统的封装件，其特征在于：所述有源模块与所述无源模块横向排列。5.根据权利要求1所述的集成供电系统的封装件，其特征在于：所述供电系统裸芯下方设有底座焊料凸块，在所述底座焊料凸块与所述再布线层之间设有金属引线，所述供电系统裸芯通过所述底座焊料凸块固定在封装基底上并通过所述金属引线和所述底座焊料凸块实现与外部器件的电连接。6.根据权利要求1所述的集成供电系统的封装件，其特征在于：所述有源模块和所述无源模块与所述再布线层通过微凸块连接或金属焊盘直接焊接。7.根据权利要求1所述的集成供电系统的封装件，其特征在于：所述用电系统裸芯与所述再布线层通过多个微凸块连接。8.一种根据权利要求1-7中任一项所述的集成供电系统的封装件的封装方法，其特征在于，包括以下步骤：提供一载体；在所述载体上形成再布线层；在所述再布线层上安装供电系统裸芯的有源模块和无源模块，并形成金属引线，所述再布线层实现有源模块和无源模块之间电连接，并提供多条对接用电系统裸芯的供电轨道；将所述有源模块和无源模块以及所述金属引线在所述再布线层上封装成型；形成连接所述金属引线的底座焊料凸块；去除所述载体；将用电系统裸芯安装在所述再布线层...

【专利技术属性】
技术研发人员：林章申，林正忠，何志宏，蔡奇风，
申请(专利权)人：中芯长电半导体江阴有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32