專利名稱：一種基于錫膏層的wlcsp多芯片堆疊式封裝件及其封裝方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種基于錫膏層的WLCSP多芯片堆疊式封裝件及其封裝方法，屬于集成電路封裝技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
微電子技術(shù)的迅猛發(fā)展，集成電路復(fù)雜度的增加，一個(gè)電子系統(tǒng)的大部分功能都可能集成在一個(gè)單芯片內(nèi)(即片上系統(tǒng))，這就相應(yīng)地要求微電子封裝具有更高的性能、更多的引線、更密的內(nèi)連線、更小的尺寸或更大的芯片腔、更大的熱耗散功能、更好的電性能、更高的可靠性、更低的單個(gè)引線成本等。芯片封裝工藝由逐個(gè)芯片封裝向圓片級封裝轉(zhuǎn)變，晶圓片級芯片封裝技術(shù)——WLCSP正好滿足了這些要求，形成了引人注目的WLCSP工藝。
晶圓片級芯片規(guī)模封裝(WaferLevel Chip Scale Packaging,簡稱WLCSP),即晶圓級芯片封裝方式，不同于傳統(tǒng)的芯片封裝方式(先切割再封測，而封裝后至少增加原芯片20 %的體積)，此種最新技術(shù)是先在整片晶圓上進(jìn)行封裝和測試，然后才切割成一個(gè)個(gè)的IC顆粒，因此封裝后的體積即等同IC裸晶的原尺寸。WLCSP的封裝方式，不僅明顯地縮小產(chǎn)品尺寸，而符合行動(dòng)裝置對于機(jī)體空間的高密度需求；另一方面在效能的表現(xiàn)上，更提升了數(shù)據(jù)傳輸?shù)乃俣扰c穩(wěn)定性。傳統(tǒng)的WLCSP工藝中，采用濺射、光刻、電鍍技術(shù)或絲網(wǎng)印刷在晶圓上進(jìn)行電路的刻印。以下流程是對已經(jīng)完成前道工藝的晶圓進(jìn)行WLCSP封裝的操作步驟(I)隔離層流程(Isolation Layer)(2)接觸孔流程(Contact Hole)(3)焊盤下金屬層流程(UBM Layer)(4)為電鍍作準(zhǔn)備的光刻流程(Photolithography for Plating)(5)電鍍流程(Plating)(6)阻擋層去除流程(Resist Romoval)傳統(tǒng)WLCSP制作過程復(fù)雜，對電鍍和光刻的精確度要求極高，且成本較高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是針對上述現(xiàn)有WLCSP工藝缺陷，提出一種基于錫膏層的WLCSP多芯片堆疊式封裝件及其封裝方法，采用不同于以往的化學(xué)鍍金屬凸點(diǎn)、濺射、光刻、電鍍或絲網(wǎng)印刷工藝的鍍金屬凸點(diǎn)，同時(shí)，利用焊料將芯片各凸點(diǎn)與框架管腳焊接，壓焊時(shí)，不用打線，直接完成了芯片與管腳間的導(dǎo)通、互連，本多芯片堆疊式封裝件具有低成本、高效率的特點(diǎn)。本發(fā)明采用的技術(shù)方案一種基于錫膏層的WLCSP多芯片堆疊式封裝件包括框架內(nèi)引腳I、框架內(nèi)引腳上錫膏層2、焊料3、金屬凸點(diǎn)4、上層IC芯片5、粘片膠或膠膜片6、下層IC芯片7、下層IC芯片7與框架內(nèi)引腳I間的焊線8、塑封體9，塑封體9包圍了框架內(nèi)引腳I、上層IC芯片5、下層IC芯片7、粘片膠6、金屬凸點(diǎn)4、錫膏層2、焊料3、焊線8構(gòu)成了電路整體，對上層IC芯片5、下層IC芯片7、焊線8起到了支撐和保護(hù)作用的塑封體9包圍了框架內(nèi)引腳I、錫膏層2、焊料3、金屬凸點(diǎn)4、上層IC芯片5構(gòu)成了電路的整體，上層IC芯片5、下層IC芯片7、焊線8、金屬凸點(diǎn)4、焊料3、錫膏層2和框架內(nèi)引腳I構(gòu)成了電路的電源和信號通道。所述的粘片膠6用膠膜片代換；焊線8為金線或銅線。一種基于錫膏層的WLCSP多芯片堆疊式封裝件的封裝方法，可以按照以下步驟進(jìn)行第一步、晶圓減??；晶圓減薄的厚度為50 μ m 200 μ m,粗糙度Ra O. IOmm O. 30mm ;第二步、鍍金屬凸點(diǎn)； 在整片晶圓上芯片壓區(qū)金屬Au或Cu表面鍍2 50um金屬凸點(diǎn)4 ；第三步、劃片；150 μ m以上的晶圓采用普通劃片工藝；厚度在150 μ m以下的晶圓，采用雙刀劃片機(jī)及其工藝；第四步、框架對應(yīng)區(qū)域鍍錫；在框架內(nèi)引腳I上PAD對應(yīng)區(qū)域鍍上一層2 50um的錫膏層；第五步、上芯上芯時(shí)，下層IC芯片7倒過來，采用Flip-Chip的工藝，利用焊料將芯片各凸點(diǎn)與框架管腳焊接；上層IC芯片5采用粘片膠6與下層芯片7粘接在一起；第六步、回流焊；采用SMT之后的回流焊工藝，經(jīng)過融錫處理，把IC芯片5壓區(qū)上的金線與框架內(nèi)引腳I焊接在一起；第七步、壓焊；對上層芯片7與框架內(nèi)引腳之間用焊線8進(jìn)行連接壓焊；第八步、塑封、后固化、打印、產(chǎn)品分離、檢驗(yàn)、包裝等均與常規(guī)工藝相同；第九步、錫化。所述的框架采用鎳鈀金框架則不需要做錫化處理。本發(fā)明的有益效果(I)采用鍍金屬凸點(diǎn)，不同于以往的化學(xué)鍍金屬凸點(diǎn)、濺射、光刻、電鍍或絲網(wǎng)印刷工藝，具有低成本、高效率的特點(diǎn)。(2)采用Flip-Chip的工藝，不使用DAF膜粘接，而是采用焊料將芯片各凸點(diǎn)與框架管腳焊接，壓焊時(shí)，不用打線，在上芯中就已經(jīng)完成了芯片與管腳間的導(dǎo)通、互連。


圖I為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；圖中1_框架內(nèi)引腳、2-框架內(nèi)引腳上錫膏層、3-焊料、4-金屬凸點(diǎn)、5-IC芯片、6-粘片膠、7-IC芯片、8-焊線、9-塑封體。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明做進(jìn)一步說明，以方便技術(shù)人員理解。如圖I所示一種基于錫膏層的WLCSP多芯片堆疊式封裝件包括框架內(nèi)引腳I、框架內(nèi)引腳上錫膏層2、焊料3、金屬凸點(diǎn)4、上層IC芯片5、粘片膠或膠膜片6、下層IC芯片
7、下層IC芯片7與框架內(nèi)引腳I間的焊線8、塑封體9，塑封體9包圍了框架內(nèi)引腳I、上層IC芯片5、下層IC芯片7、粘片膠6、金屬凸點(diǎn)4、錫膏層2、焊料3、焊線8構(gòu)成了電路整體，對上層IC芯片5、下層IC芯片7、焊線8起到了支撐和保護(hù)作用的塑封體9包圍了框架內(nèi)引腳I、錫膏層2、焊料3、金屬凸點(diǎn)4、上層IC芯片5構(gòu)成了電路的整體，上層IC芯片5、下層IC芯片7、焊線8、金屬凸點(diǎn)4、焊料3、錫膏層2和框架內(nèi)引腳I構(gòu)成了電路的電源和信號通道。所述的粘片膠6用膠膜片代換；焊線8為金線或銅線。實(shí)施例I·一種基于錫膏層的WLCSP多芯片堆疊式封裝件的封裝方法，可以按照以下步驟進(jìn)行第一步、晶圓減??；晶圓減薄的厚度為50 μ m,粗糙度Ra O. IOmm ；第二步、鍍金屬凸點(diǎn)；在整片晶圓上芯片壓區(qū)金屬Au表面鍍2um金屬凸點(diǎn)4 ；第三步、劃片；厚度在150 μ m以下的晶圓，采用雙刀劃片機(jī)及其工藝；第四步、框架對應(yīng)區(qū)域鍍錫；在框架內(nèi)引腳I上PAD對應(yīng)區(qū)域鍍上一層2um的錫膏層；第五步、上芯上芯時(shí)，下層IC芯片7倒過來，采用Flip-Chip的工藝，利用焊料將芯片各凸點(diǎn)與框架管腳焊接；上層IC芯片5采用粘片膠6與下層芯片7粘接在一起；第六步、回流焊；采用SMT之后的回流焊工藝，經(jīng)過融錫處理，把IC芯片5壓區(qū)上的金線與框架內(nèi)引腳I焊接在一起；第七步、壓焊；對上層芯片7與框架內(nèi)引腳之間用焊線8進(jìn)行連接壓焊；第八步、塑封、后固化、打印、產(chǎn)品分離、檢驗(yàn)、包裝等均與常規(guī)工藝相同；第九步、錫化。實(shí)施例2一種基于錫膏層的WLCSP多芯片堆疊式封裝件的封裝方法，可以按照以下步驟進(jìn)行第一步、晶圓減薄；晶圓減薄的厚度為130 μ m，粗糙度Ra O. 20mm ；第二步、鍍金屬凸點(diǎn)；在整片晶圓上芯片壓區(qū)金屬Cu表面鍍25um金屬凸點(diǎn)4 ；第三步、劃片；
厚度在150 μ m以下的晶圓，采用雙刀劃片機(jī)及其工藝；第四步、框架對應(yīng)區(qū)域鍍錫；在框架內(nèi)引腳I上PAD對應(yīng)區(qū)域鍍上一層25um的錫膏層；第五步、上芯
上芯時(shí)，下層IC芯片7倒過來，采用Flip-Chip的工藝，利用焊料將芯片各凸點(diǎn)與框架管腳焊接；上層IC芯片5采用粘片膠6與下層芯片7粘接在一起；第六步、回流焊；采用SMT之后的回流焊工藝，經(jīng)過融錫處理，把IC芯片5壓區(qū)上的金線與框架內(nèi)引腳I焊接在一起；第七步、壓焊；對上層芯片7與框架內(nèi)引腳之間用焊線8進(jìn)行連接壓焊；第八步、塑封、后固化、打印、產(chǎn)品分離、檢驗(yàn)、包裝等均與常規(guī)工藝相同；第九步、錫化。實(shí)施例3一種基于錫膏層的WLCSP多芯片堆疊式封裝件的封裝方法，可以按照以下步驟進(jìn)行第一步、晶圓減?。痪A減薄的厚度為200 μ m,粗糙度Ra O. 30mm ；第二步、鍍金屬凸點(diǎn)；在整片晶圓上芯片壓區(qū)金屬Au或Cu表面鍍50um金屬凸點(diǎn)4 ；第三步、劃片；150 μ m以上的晶圓采用普通劃片工藝；第四步、框架對應(yīng)區(qū)域鍍錫；在框架內(nèi)引腳I上PAD對應(yīng)區(qū)域鍍上一層50um的錫膏層；第五步、上芯上芯時(shí)，下層IC芯片7倒過來，采用Flip-Chip的工藝，利用焊料將芯片各凸點(diǎn)與框架管腳焊接；上層IC芯片5采用粘片膠6與下層芯片7粘接在一起；第六步、回流焊；采用SMT之后的回流焊工藝，經(jīng)過融錫處理，把IC芯片5壓區(qū)上的金線與框架內(nèi)引腳I焊接在一起；第七步、壓焊；對上層芯片7與框架內(nèi)引腳之間用焊線8進(jìn)行連接壓焊；第八步、塑封、后固化、打印、產(chǎn)品分離、檢驗(yàn)、包裝等均與常規(guī)工藝相同；第九步、錫化。實(shí)施例4—種基于錫膏層的WLCSP多芯片堆疊式封裝件的封裝方法,鍍有Au或Cu金屬凸點(diǎn)4和錫膏層2，若為鎳鈀金框架則不用做錫化處理。
權(quán)利要求
1.一種基于錫膏層的WLCSP多芯片堆疊式封裝件，其特征在于包括框架內(nèi)引腳、框架內(nèi)引腳上錫膏層、焊料、金屬凸點(diǎn)、上層IC芯片、粘片膠、下層IC芯片、下層IC芯片與框架內(nèi)引腳間的焊線、塑封體；框架內(nèi)引腳上與金屬凸點(diǎn)焊接區(qū)域鍍有錫膏層，IC芯片的壓區(qū)表面鍍金屬凸點(diǎn)，金屬凸點(diǎn)與框架內(nèi)引腳上錫膏層采用倒裝芯片的方式用焊料焊接在一起，對上層IC芯片、下層IC芯片、焊線起到了支撐和保護(hù)作用的塑封體包圍了框架內(nèi)引腳、錫膏層、焊料、金屬凸點(diǎn)、上層IC芯片構(gòu)成了電路的整體，上層IC芯片、下層IC芯片、焊線、金屬凸點(diǎn)、焊料、錫膏層和框架內(nèi)引腳構(gòu)成了電路的電源和信號通道。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種基于錫膏層的WLCSP多芯片堆疊式封裝件，其特征在于粘片膠用膠膜片代換。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種基于錫膏層的WLCSP多芯片堆疊式封裝件，其特征在于焊線為金線或銅線。
4.一種基于錫膏層的WLCSP多芯片堆疊式封裝件的封裝方法，其特征在于封裝方法按照以下步驟進(jìn)行 第一步、晶圓減??； 晶圓減薄的厚度為50 μ m 200 μ m,粗糙度Ra O. IOmm O. 30mm ； 第二步、鍍金屬凸點(diǎn)； 在整片晶圓上芯片壓區(qū)金屬Au或Cu表面鍍2 50um金屬凸點(diǎn)； 第二步、戈J片； 150 μ m以上的晶圓采用普通劃片工藝；厚度在150 μ m以下的晶圓，采用雙刀劃片機(jī)及其工藝； 第四步、框架對應(yīng)區(qū)域鍍錫； 在框架內(nèi)引腳I上PAD對應(yīng)區(qū)域鍍上一層2 50um的錫膏層； 第五步、上芯 上芯時(shí)，下層IC芯片倒過來，采用Flip-Chip的工藝，利用焊料將芯片各凸點(diǎn)與框架管腳焊接；上層IC芯片采用粘片膠與下層芯片粘接在一起； 第六步、回流焊； 采用SMT之后的回流焊工藝，經(jīng)過融錫處理，把IC芯片壓區(qū)上的焊線與框架內(nèi)引腳焊接在一起； 第七步、壓焊； 對上層芯片與框架內(nèi)引腳之間用焊線進(jìn)行連接壓焊； 第八步、塑封、后固化、打印、產(chǎn)品分離、檢驗(yàn)、包裝等均與常規(guī)工藝相同； 第九步、錫化。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種基于錫膏層的WLCSP多芯片堆疊式封裝件的封裝方法，其特征在于所述的框架采用鎳鈀金框架則不需要做錫化處理。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種基于錫膏層的WLCSP多芯片堆疊式封裝件及其封裝方法，屬于集成電路封裝技術(shù)領(lǐng)域。塑封體包圍了框架內(nèi)引腳、上層IC芯片、下層IC芯片、粘片膠、金屬凸點(diǎn)、錫膏層、焊料、焊線構(gòu)成了電路整體，對上層IC芯片、下層IC芯片、焊線起到了支撐和保護(hù)作用的塑封體包圍了框架內(nèi)引腳、錫膏層、焊料、金屬凸點(diǎn)、上層IC芯片構(gòu)成了電路的整體，上層IC芯片、下層IC芯片、焊線、金屬凸點(diǎn)、焊料、錫膏層和框架內(nèi)引腳構(gòu)成了電路的電源和信號通道。本發(fā)明采用不同于以往的鍍金屬凸點(diǎn)，同時(shí)，利用焊料將芯片各凸點(diǎn)與框架管腳焊接，壓焊時(shí)，不用打線，直接完成了芯片與管腳間的導(dǎo)通、互連，具有低成本、高效率的特點(diǎn)。
文檔編號H01L21/60GK102842558SQ201210306298
公開日2012年12月26日 申請日期2012年8月21日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月21日
發(fā)明者郭小偉, 馬勉之, 崔夢, 謝建友, 魏海東 申請人:華天科技(西安)有限公司