本发明涉及半导体芯片的封装，具体涉及一种基于高密度线路板的晶圆级三维堆叠封装结构及其方法。
背景技术：
1、半导体集成电路是现代电子信息技术的基础，其封装技术直接影响到产品的性能、可靠性和成本。随着电子产品向小型化、高密度、高速度方向发展，对半导体集成电路的封装技术提出了更高的要求。随着大数据和人工智能时代的到来，该类芯片通常具有数量巨大且尺寸、间距仅几个微米的引脚，同时各种移动互联终端又朝着小型化和多功能化的方向发展，如何将多个不同种类的高密度芯片集成封装在一起构成一个功能强大且体积功耗又比较小的模组，是芯片先进封装领域的一大挑战。
2、目前针对此类超高引脚密度芯片的多芯片集成封装，不同芯片之间的引脚进行互联时要求线路尽可能短且需要极小的线宽、线间距，从而实现低延时、低功耗的目标。由于封装基板的布线精度较低，无法实现微米级引脚的互联，尽管晶圆上芯片封装技术能够提供较高的集成度，但其布线密度仍受到制造工艺和材料的限制，随着引脚密度的增加，布线难度和复杂度也显著增加，可能导致布线精度下降，从而影响互联的可靠性和稳定性；而且晶圆上芯片封装技术使用硅转接板晶圆作为载体，通过硅转接板上的高密度布线将高带宽内存及系统级芯片引脚进行互联，该硅转接板需要硅通孔实现上层芯片与印刷电路板间的信号连接，该技术的制造成本比较高。
3、目前较为流行的扇出型封装技术，重布线层通常是在重构晶圆上来制作完成，由于晶圆表面可能存在不平整或应力分布不均等问题，可能导致布线精度受限，特别是对超高密度芯片中大量的只有几个微米间距的非常精细的引脚进行互联，布线精度不足可能导致互联失败或性能下降，多芯片堆叠方案经常需要塑封料作为重构晶圆的载体进行芯片间的填充，但由于重构晶圆中使用的材料(如塑封料)与芯片和基板之间的热膨胀系数，可能存在不匹配问题。在温度变化过程中，这种不匹配可能导致晶圆翘曲或应力集中，进而影响布线精度和互联可靠性，类似嵌入式晶圆级球栅阵列封装采用与刚性载体临时键合的方法克服加工过程的翘曲问题，但这种方法存在临时键合胶去胶残留的风险。残留物可能影响后续工艺步骤的顺利进行，甚至导致封装良率下降，而且同时存在成本较高的问题。
4、以上背景技术内容的公开仅用于辅助理解本发明的发明构思及技术方案，其并不必然属于本专利申请的现有技术，也不必然会给出技术教导；在没有明确的证据表明上述内容在本专利申请的申请日之前已经公开的情况下，上述背景技术不应当用于评价本技术的新颖性和创造性。
技术实现思路
1、为了解决如何实现多芯片高密度引脚的短距离互联，晶圆翘曲或应力集中，进而影响布线精度和互联可靠性，存在临时键合胶去胶残留的风险等技术问题，本发明提出了一种基于高密度线路板的晶圆级三维堆叠封装结构及其方法，实现多芯片高密度引脚的短距离互联，避免了晶圆翘曲或应力集中的问题出现，提高了布线精度和互联可靠性，而且无需使用临时键合胶封装，不存在解键合后去胶残留的问题，简化了工艺流程，降低封装成本。
2、为了达到上述目的，本发明的技术方案如下：
3、本发明提供一种基于高密度线路板的晶圆级三维堆叠封装的结构，包括：硅基板，所述硅基板一端面上开设有硅基凹槽，所述硅基凹槽内设有多颗芯片形成晶圆，所述晶圆一端面上设有绝缘层，所述绝缘层上相对芯片的焊盘位置处开设有多个重布线层的信号传输窗口，所述重布线层一端穿过所述重布线层的信号传输窗口并与芯片的焊盘连接，位于所述绝缘层中间区域的重布线层的一端面通过凸块与转接板的另一端面连接，以实现所述转接板上的高密度线路与所述芯片的高密度引脚连接。
4、本发明提出了一种基于高密度线路板的晶圆级三维堆叠封装结构，实现多芯片高密度引脚的短距离互联，避免了晶圆翘曲或应力集中的问题出现，提高了布线精度和互联可靠性，而且无需使用临时键合胶封装，不存在解键合后去胶残留的问题，简化了工艺流程，降低封装成本。
5、作为优选技术方案，位于所述绝缘层的边缘区域的重布线层的一端面上呈相对设有铜柱，所述硅基板上设有封装体，所述封装体用于将铜柱和转接板进行包封。
6、作为优选技术方案，所述封装体的一端面上设有绝缘胶层，从绝缘胶层的另一端面到绝缘胶层的一端面方向，所述绝缘胶层上依次设有第一重布线路、第二重布线路和凸点下金属化层焊盘，所述凸点下金属化层焊盘的一端面上设有锡球，且所述凸点下金属化层焊盘的一端面与所述锡球连接，所述凸点下金属化层焊盘的另一端面与所述第二重布线路的一端面连接。
7、作为优选技术方案，从转接板的一端面到绝缘胶层另一端面方向，所述转接板的一端面上依次设有重布线和金属凸点，所述重布线和金属凸点用于将芯片的高密度引脚的信号引出。
8、另一方面，本发明提供一种基于高密度线路板的晶圆级三维堆叠封装方法，其封装得到如上任一项所述的基于高密度线路板的晶圆级三维堆叠封装的结构，包括以下步骤：
9、s1在硅基板的一端面开设有硅基凹槽；
10、s2将多颗芯片通过粘接胶固定在硅基凹槽内，使芯片与硅基板重组成一片晶圆；
11、s3晶圆的一端面覆盖绝缘层，将绝缘材料填充至芯片与硅基板之间的间隙，在绝缘层上相对芯片焊盘的位置处开设有多个重布线层的信号传输窗口；
12、s4在重布线层的信号传输窗口位置处加工出重布线层；
13、s5在位于所述绝缘层中间区域的重布线层一端面上贴装转接板，转接板通过凸块与重布线层的另一端面进行焊接，以实现所述转接板上的高密度线路与所述芯片的高密度引脚连接。
14、作为优选技术方案，步骤s4还包括以下步骤：在位于所述绝缘层的边缘区域的重布线层的一端面上呈相对设有铜柱，所述铜柱用于将部分重布线层信号朝着靠近锡球的垂直方向引出。
15、作为优选技术方案，还包括以下步骤：s6在所述硅基板一端面通过干膜或塑封的方式将转接板和铜柱进行包封，形成封装体；
16、通过在封装体的一端面研磨将铜柱露出，所述铜柱用于后续信号引出。
17、作为优选技术方案，还包括以下步骤：s7在封装体的一端面通过对光刻材料加工形成绝缘胶层,从绝缘胶层另一端面到绝缘胶层的一端面方向，在所述绝缘胶层上依次制作出第一重布线路、第二重布线路和凸点下金属化层焊盘。
18、作为优选技术方案，还包括以下步骤：s8在凸点下金属化层焊盘位置处焊接有锡球。
19、作为优选技术方案，还包括以下步骤：s6从所述转接板的一端面到所述绝缘胶层另一端面方向，所述转接板的一端面上依次设有重布线和金属凸点，所述重布线和所述金属凸点用于将芯片的高密度引脚的信号引出；
20、在所述硅基板一端面通过干膜或塑封的方式将转接板、芯片和铜柱进行包封，形成封装体；
21、通过在封装体的一端面研磨将铜柱和金属凸点露出，所述铜柱和所述金属凸点用于后续信号引出。
22、本发明提供的一种基于高密度线路板的晶圆级三维堆叠封装结构及其方法，具有以下有益效果：
23、1)实现多芯片高密度引脚的短距离互联，避免了晶圆翘曲或应力集中的问题出现，提高了布线精度和互联可靠性，而且无需使用临时键合胶封装，不存在解键合后去胶残留的问题，简化了工艺流程，降低封装成本；
24、2)为了实现多芯片高密度引脚的短距离互联，首先将硅基板开设出硅基凹槽作为需要埋入芯片的载体，硅基板对比用塑封料作为载体，硅基板具有更低的热膨胀系数，从而降低晶圆翘曲，而且无需使用临时键合胶，简化了工艺流程，且不存在解键合后去胶残留的问题；
25、所述晶圆一端面上设有绝缘层，所述绝缘层上相对芯片的焊盘位置处开设有多个重布线层的信号传输窗口，所述重布线层一端穿过所述重布线层的信号传输窗口并与芯片的焊盘连接，在硅基板表面制作出高密度线路，位于所述绝缘层中间区域的重布线层的一端面通过凸块与转接板连接，通过倒装的方式将转接板焊接在芯片表面需要互联的高密度引脚密集区域，最大化利用转接板上的高密度线路，以实现所述转接板上的高密度线路与所述芯片的高密度引脚连接，减少转接板的用量从而降低成本；
26、所述转接板上的高密度线路与所述芯片的高密度引脚连接，通过转接板上的高密度线路实现芯片表面局部高密度引脚间的短距离互联，降低信号损失和阻抗，减小芯片整体封装尺寸，同时降低对整体封装流程的工艺精度要求，降低封装成本。
27、3)位于所述绝缘层的边缘区域的重布线层另一端面上呈相对设有铜柱，铜柱作为垂直连接不同层级的金属导电柱，能够将重布线层上的局部信号直接、高效地传输到第一重布线路中；这种垂直互连方式显著减少了信号在水平方向上的传输距离和潜在的信号损失。
28、所述硅基板上设有封装体，所述封装体用于将铜柱和转接板进行包封，封装体通过保护内部组件免受外界影响，提高了整个封装结构的可靠性和耐用性；
29、4)从转接板的一端面到绝缘胶层另一端面方向，所述转接板的一端面上依次设有重布线和金属凸点，所述重布线和金属凸点用于将芯片的高密度引脚的信号引出，重布线对芯片的高密度引脚信号进行重新分布，由于芯片本身的引脚分布可能较为密集且不规则，直接与外部连接会存在难度和限制，重布线通过在其上形成新的金属布线，将芯片的引脚信号重新排列成更适合封装和连接的形式，从而有效地解决了引脚密度高、间距小的问题；
30、金属凸点通常作为重布线与外部连接的接口，金属凸点通过倒装焊等方式与重布线上的金属布线相连，形成电气连接，金属凸点不仅提供了与外部电路的物理连接点，还起到了电气互联和应力缓冲的作用，它们能够承受一定的机械应力和热应力，确保连接的稳定性和可靠性，实现多芯片高密度引脚的短距离互联，使得信号传输路径较短，提高信号传输速度和稳定性。
1.一种基于高密度线路板的晶圆级三维堆叠封装的结构，其特征在于，包括：硅基板，所述硅基板一端面上开设有硅基凹槽，所述硅基凹槽内设有多颗芯片形成晶圆，所述晶圆一端面上设有绝缘层，所述绝缘层上相对芯片的焊盘位置处开设有多个重布线层的信号传输窗口，所述重布线层一端穿过所述重布线层的信号传输窗口并与芯片的焊盘连接，位于所述绝缘层中间区域的重布线层的一端面通过凸块与转接板的另一端面连接，以实现所述转接板上的高密度线路与所述芯片的高密度引脚连接。
2.根据权利要求1所述的基于高密度线路板的晶圆级三维堆叠封装的结构，其特征在于，位于所述绝缘层的边缘区域的重布线层的一端面上呈相对设有铜柱，所述硅基板上设有封装体，所述封装体用于将铜柱和转接板进行包封。
3.根据权利要求2所述的基于高密度线路板的晶圆级三维堆叠封装的结构，其特征在于，所述封装体的一端面上设有绝缘胶层，从绝缘胶层的另一端面到绝缘胶层的一端面方向，所述绝缘胶层上依次设有第一重布线路、第二重布线路和凸点下金属化层焊盘，所述凸点下金属化层焊盘的一端面上设有锡球，且所述凸点下金属化层焊盘的一端面与所述锡球连接，所述凸点下金属化层焊盘的另一端面与所述第二重布线路的一端面连接。
4.根据权利要求1所述的基于高密度线路板的晶圆级三维堆叠封装的结构，其特征在于，从转接板的一端面到绝缘胶层另一端面方向，所述转接板的一端面上依次设有重布线和金属凸点，所述重布线和金属凸点用于将芯片的高密度引脚的信号引出。
5.一种基于高密度线路板的晶圆级三维堆叠封装方法，其特征在于，其封装得到如权利要求1～4中任一项所述的基于高密度线路板的晶圆级三维堆叠封装的结构，包括以下步骤：
6.根据权利要求5所述的基于高密度线路板的晶圆级三维堆叠封装方法，其特征在于，步骤s4还包括以下步骤：在位于所述绝缘层的边缘区域的重布线层的一端面上呈相对设有铜柱，所述铜柱用于将部分重布线层信号朝着靠近锡球的垂直方向引出。
7.根据权利要求6所述的基于高密度线路板的晶圆级三维堆叠封装方法，其特征在于，还包括以下步骤：s6在所述硅基板一端面通过干膜或塑封的方式将转接板和铜柱进行包封，形成封装体；
8.根据权利要求7所述的基于高密度线路板的晶圆级三维堆叠封装方法，其特征在于，还包括以下步骤：s7在封装体的一端面通过对光刻材料加工形成绝缘胶层,从绝缘胶层另一端面到绝缘胶层的一端面方向，在所述绝缘胶层上依次制作出第一重布线路、第二重布线路和凸点下金属化层焊盘。
9.根据权利要求8所述的基于高密度线路板的晶圆级三维堆叠封装方法，其特征在于，还包括以下步骤：s8在凸点下金属化层焊盘位置处焊接有锡球。
10.根据权利要求6所述的基于高密度线路板的晶圆级三维堆叠封装方法，其特征在于，还包括以下步骤：s6从所述转接板的一端面到所述绝缘胶层另一端面方向，所述转接板的一端面上依次设有重布线和金属凸点，所述重布线和金属凸点用于将芯片的高密度引脚的信号引出；
