板級扇出型芯片封裝器件及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及芯片封裝的技術(shù)領(lǐng)域，更具體而言，涉及扇出型芯片封裝器件及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著信息技術(shù)和半導(dǎo)體技術(shù)的不斷發(fā)展，手機(jī)、PAD、智能手表等電子設(shè)備逐漸呈現(xiàn)輕型化且功能相互融合的趨勢。這對芯片的集成度要求越來越高，進(jìn)而對芯片的封裝帶來前所未有的挑戰(zhàn)。不斷增長的互連間距的失配、加入具有不同功能的各種芯片以及在同樣的占用面積下減少封裝尺寸以便增加電池大小延長使用時(shí)間等均已為創(chuàng)新嵌入封裝技術(shù)打開了窗口。
[0003]受益于3D硅通孔(TSV)技術(shù)的開發(fā)，扇出型晶圓級封裝(FOWLP)目前被認(rèn)為最適合高要求的移動/無線市場，并且對其它關(guān)注高性能和小尺寸的市場，也具有很強(qiáng)的吸引力。扇出型晶圓級封裝是晶圓級加工的嵌入式封裝，它不用基板而在一個(gè)封裝中實(shí)現(xiàn)垂直和水平方向的多芯片集成。
[0004]在目前主流的扇出型晶圓級封裝中，芯片被合適的材料圍繞，這些材料將封裝所占面積擴(kuò)展到芯片以外。芯片用晶圓級塑封技術(shù)嵌入人造塑料晶圓(重組晶圓)內(nèi)。然后用前道絕緣和金屬化工藝，以晶圓級光刻和制圖方法將互連扇出到周圍區(qū)域。再次在晶圓上應(yīng)用焊球并進(jìn)行并行測試。然后把重組晶圓切割為獨(dú)立單元，進(jìn)行包裝和發(fā)運(yùn)。然而，利用這種基于晶圓工藝基礎(chǔ)上塑封方式的扇出型封裝所制作的芯片封裝器件的熱管理性能有很大的限制，另外工藝方面也是具有成本高、工藝復(fù)雜等不足，所以導(dǎo)致了成本高和性能不尚等缺陷。
[0005]發(fā)明人的已公開專利申請CN 104241153A公開了一種板級扇出型結(jié)構(gòu)的芯片封裝方法，在一定程度上解決了芯片的扇出型晶圓級封裝在制造過程中容易出現(xiàn)的翹曲等問題，并且使得制造效率得以改善。如該專利申請所公開的、板級扇出型結(jié)構(gòu)的芯片封裝方法需要將芯片貼裝在承載板(比如銅箔)上。而在實(shí)際生產(chǎn)中，在一個(gè)縱橫方向上均寬幅的面板上同時(shí)封裝多個(gè)芯片，形成多個(gè)芯片封裝的切割單元。然而，目前很多貼片機(jī)(DB設(shè)備)不能夠滿足現(xiàn)在板級尺寸的不斷增大和精度要求越來越高的需求，這限制了該技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展和成本的降低。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]有鑒于此，本發(fā)明的目的之一旨在解決在大幅面的板級扇出型芯片封裝工藝過程中的貼片問題。
[0007]根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施方式，提供一種板級扇出型芯片封裝器件。該板級扇出型芯片封裝器件包括:承載板，其上設(shè)置有凹進(jìn)，所述凹進(jìn)的尺寸適于容納芯片；芯片，其背面通過粘合劑被貼裝于所述承載板的所述凹進(jìn)中；以及在所述承載板的所述凹進(jìn)一側(cè)的、布置在所述承載板和所述芯片之上的電介質(zhì)層。通過壓合所述承載板和所述電介質(zhì)層，使得所述電介質(zhì)層的材料能夠填充到所述承載板的所述凹進(jìn)和所述芯片之間的間隙中。
[0008]根據(jù)本發(fā)明另一個(gè)實(shí)施方式，提供一種板級扇出型芯片封裝器件的制備方法，該包括:提供承載板，所述承載板上設(shè)置有凹進(jìn)，所述凹進(jìn)的尺寸適于容納芯片；利用粘合劑將所述芯片的背面貼裝與所述承載板的所述凹進(jìn)中；在所述承載板的所述凹進(jìn)一側(cè)、在所述承載板和所述芯片之上布置電介質(zhì)層；以及通過壓合所述承載板和所述電介質(zhì)層，使得所述電介質(zhì)層的材料能夠填充到所述承載板的所述凹進(jìn)和所述芯片之間的間隙中。
[0009]根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式，提供了一種貼片自對位的方法，摒除了貼片精度等對于貼片設(shè)備的依賴，從而摒除了板級的幅面對于貼片機(jī)的依賴性，適用于大幅面的扇出型封裝工藝。另外，對于傳統(tǒng)的工藝的扇出型封裝的熱管理性能比較差，所以本發(fā)明的實(shí)施方式將芯片的背面貼裝到高導(dǎo)熱的金屬背板上從而可以很大程度上提高了芯片的散熱性能，提高了芯片的整體的性能。此外，本發(fā)明實(shí)施方式的工藝主要是基于封裝載板的工藝路線，能夠適應(yīng)于基板的工藝，進(jìn)一步降低了工藝制作成本的基礎(chǔ)上也提高了器件的性能。
[0010]根據(jù)結(jié)合附圖的本說明書的以下詳細(xì)描述，本發(fā)明各種實(shí)施方式的這些和其他優(yōu)點(diǎn)與特征都將變得更加明顯。
【附圖說明】
[0011]圖1-圖9示出形成根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施方式的板級芯片封裝裝置的步驟橫截面圖。
【具體實(shí)施方式】
[0012]下文將參考附圖更完整地描述本公開內(nèi)容，其中在附圖中顯示了本公開內(nèi)容的實(shí)施方式。但是這些實(shí)施方式可以用許多不同形式來實(shí)現(xiàn)并且不應(yīng)該被解釋為限于本文所述的實(shí)施方式。相反地，提供這些實(shí)例以使得本公開內(nèi)容將是透徹和完整的，并且將全面地向本領(lǐng)域的熟練技術(shù)人員表達(dá)本公開內(nèi)容的范圍。應(yīng)當(dāng)注意，雖然在下文將描述一個(gè)相對完整的芯片封裝器件的制作工藝，但是其中有的工藝步驟是可選的，并且存在替換的實(shí)施方式。
[0013]貫穿本公開內(nèi)容，相類似的附圖標(biāo)記表示相類似的元件。例如，附圖標(biāo)記10還可能表示帶有不同后綴的附圖標(biāo)記1003、1004、1008、1009等。
[0014]本發(fā)明實(shí)施方式的核心構(gòu)思包括:在封裝芯片時(shí)用于承載芯片的承載板的一面設(shè)置凹進(jìn)，該凹進(jìn)的尺寸與芯片背面的尺寸相配；然后將芯片貼裝在該凹進(jìn)的位置。這樣，在將芯片貼裝到承載板時(shí)，承載板上的凹進(jìn)恰容納芯片的背面，從而使得保持待封裝的芯片就位更加容易和便利。由此，實(shí)現(xiàn)了在貼裝芯片時(shí)的芯片自對位，摒除了貼片精度等對于貼片設(shè)備的依賴，從而摒除了板級的幅面對于貼片機(jī)的依賴性，使得有可能進(jìn)行大幅面的扇出型封裝工藝開展。另外，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式，設(shè)置凹進(jìn)的承載板可以由高導(dǎo)熱性的材料制成，一定程度上使得芯片的散熱問題得以改善。
[0015]下面參考圖1-圖9來描述用于制造板級扇出型芯片封裝器件10的工藝流程。圖1-圖9示出形成根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的芯片封裝裝置的步驟橫截面圖。
[0016]在圖1和圖2中，執(zhí)行該工藝流程的第一步驟，準(zhǔn)備用于貼裝芯片的承載板51和芯片71。承載板50上設(shè)有凹進(jìn)52，凹進(jìn)52具有和芯片71的背面相配的尺寸。
[0017]在圖1和圖2所示的示例中，芯片貼裝的承載板51具有一個(gè)橫截面為梯形的凹進(jìn)52。在梯形凹進(jìn)52的斜邊的角度可以與芯片71的背面制作的斜面78的角度相同，并且其最底部的尺寸可以與芯片71的尺寸小，從而可以在進(jìn)行芯片貼裝過程中，使得芯片能夠自動的對位到其精確的位置。
[0018]在圖1和圖2所示的示例中，凹進(jìn)52的橫截面是梯形的，芯片71的橫截面是矩形并且一側(cè)待倒角78的，但是應(yīng)當(dāng)理解，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式，凹進(jìn)72的橫截面也可以是矩形的或者其他多邊形的。由此，本領(lǐng)域技術(shù)人員將明了，凹進(jìn)73的形狀比如可以是圓臺、長方體等，本發(fā)明對凹進(jìn)的形狀不做限制。本領(lǐng)域技術(shù)人員也將明了，芯片71的橫截面也可以是不帶倒角的矩形、梯形等適當(dāng)?shù)男螤睿灰浔趁媾c凹進(jìn)52尺寸相配。
[0019]根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式，承載板51可以由具有高導(dǎo)熱性以及易于加工等特點(diǎn)的材料制成，比如金屬或高導(dǎo)熱性的樹脂(比如，BT樹脂)材料等。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式，承載板51中的凹進(jìn)可以由機(jī)械加工、激光加工、化學(xué)蝕刻等工藝形成。
[0020]雖然圖1僅示出了承載板51的一部分及其上的凹進(jìn)52，但是應(yīng)當(dāng)理解，承載板51可以是縱橫方向上大幅面的承載板，并且其上可以有多個(gè)凹進(jìn)52，用于一次貼裝多個(gè)芯片71。
[0021]在圖3和圖4中，執(zhí)行該工藝流程的第二步驟，利用粘合劑81將芯片71貼裝到承載板51的凹進(jìn)52中，并且利用布置在芯片71的正面的電介質(zhì)層82進(jìn)行電介質(zhì)層壓合。
[0022]在圖3所示的示例中，進(jìn)行芯片71的貼裝，應(yīng)用高導(dǎo)熱性的??Μ材料81進(jìn)行芯片的貼裝，在進(jìn)行貼片的過程中，首先在承載板的凹進(jìn)52內(nèi)點(diǎn)上充足的粘合劑，然后應(yīng)用能夠支撐大板的貼片機(jī)進(jìn)行貼片。
[0023]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式，粘合劑81可以為液態(tài)，由于流動性比較好，使得能夠比較順暢的滿足其芯片進(jìn)行自對位時(shí)候的位置調(diào)整。
[0024]在圖4所示的示例中，進(jìn)行電介質(zhì)層81的壓合，應(yīng)用高溫壓機(jī)或真空壓機(jī)進(jìn)行芯片71上面的電介質(zhì)層的壓合，從而將芯片71嵌入到承載板51和電介質(zhì)層81內(nèi)。
[0025]在圖4所示的示例中，電介質(zhì)層81可以采用半固化片層(PP片)。半固化片大多采用玻璃纖維布做增強(qiáng)材料，經(jīng)過處理的玻璃纖維布浸漬上樹脂膠液，再經(jīng)熱處理預(yù)烘制成的薄片材料稱為半固化片，其在加熱加壓下會軟化，冷卻后會反應(yīng)固化。電介質(zhì)層也可以使用諸如純膠體的ABF樹脂層、FR樹脂等。具體使用的電介質(zhì)層可以根據(jù)應(yīng)用需要而進(jìn)行選擇。
[0026]在圖3和圖4所示的示例中，應(yīng)用高溫壓機(jī)或真空壓膜機(jī)進(jìn)行電介質(zhì)層的層壓，使用其貼裝的半固化片以及ABF、FR等電介質(zhì)層進(jìn)行對芯片的周邊間隙58進(jìn)行填充，進(jìn)而，其在冷卻固化后能夠穩(wěn)定封裝在其間的芯片71。
[0027]在圖3和圖4所示的示例中，芯片71部分地嵌入承載板51的凹進(jìn)52中，但是應(yīng)