一種薄芯片貼裝基板扇出型封裝結(jié)構(gòu)及其制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種薄芯片貼裝基板扇出型封裝結(jié)構(gòu)及其制造方法。薄芯片貼裝基板扇出型封裝結(jié)構(gòu)包括基板、至少一個芯片?；寰哂邢鄬υO(shè)置的第一表面與第二表面。芯片固定在第一表面上，芯片遠(yuǎn)離第一表面的一側(cè)上設(shè)置有至少一個焊墊。第一表面上鋪有覆蓋芯片的介質(zhì)層，且介質(zhì)層在對應(yīng)焊墊處設(shè)有裸露焊墊的窗口一。介質(zhì)層上至少有一條金屬線路通過窗口一從焊墊延伸到基板上。本發(fā)明能夠提高封裝可靠性，工藝簡單，成本低；由于基板具有更小的翹曲，可以獲得更小的布線線寬，適于高密度封裝；本發(fā)明取消圓片塑封，開槽或孔，拆鍵合工藝，降低工藝難度，從而顯著降低成本，提高成品率。本發(fā)明還公開所述薄芯片貼裝基板扇出型封裝結(jié)構(gòu)的制造方法。
【專利說明】
一種薄芯片貼裝基板扇出型封裝結(jié)構(gòu)及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及半導(dǎo)體封裝技術(shù)領(lǐng)域中的一種FAN-OUT的封裝結(jié)構(gòu)，尤其涉及一種薄芯片貼裝基板扇出型封裝結(jié)構(gòu)及其制造方法。
【背景技術(shù)】
[0002]當(dāng)前的半導(dǎo)體行業(yè)中，電子封裝已經(jīng)成為行業(yè)發(fā)展的一個重要方面。幾十年的封裝技術(shù)的發(fā)展，使高密度、小尺寸的封裝要求成為封裝的主流方向。
[0003]隨著電子產(chǎn)品向更薄、更強、更高引腳密度、更低成本方面發(fā)展，制約著封裝技術(shù)向高密度方向發(fā)展的一個重要原因是基板技術(shù)本身在細(xì)小節(jié)距方面的加工能力，必須通過載體，如塑料基板陣列封裝中的有機基板載體和陶瓷載帶球柵陣列中的陶瓷載體，對陣列節(jié)距的放大完成封裝過程。
[0004]圓片級扇出結(jié)構(gòu)，其通過重構(gòu)圓片和圓片級再布線的方式，實現(xiàn)芯片扇出結(jié)構(gòu)的塑封，最終切割成單顆封裝體。但其仍存在如下不足:1、芯片外面包覆塑封料，塑封料為環(huán)氧類樹脂材料，其強度偏低，使扇出結(jié)構(gòu)的支撐強度不夠，在薄型封裝中難以應(yīng)用；2、扇出結(jié)構(gòu)在封裝工藝中由于重構(gòu)晶圓熱膨脹系數(shù)較硅片大很多，工藝過程翹曲較大，設(shè)備可加工能力較低，良率損失較大;3、現(xiàn)有工藝為滿足低的熱膨脹系數(shù)，包封樹脂較為昂貴，不利于產(chǎn)品的低成本化。
[0005]中國專利CN104037133 A公開了一種扇出封裝結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)是在硅載板上開槽，芯片倒置于槽底，芯片焊盤電性通過線路引到硅載板表面;槽內(nèi)用塑封材料填充，在塑封材料表面制作重布線金屬，將線路電性導(dǎo)出。該結(jié)構(gòu)制程復(fù)雜，成本較高。
[0006]中國專利201520597950.7中采用硅基板取代模塑料作為扇出的基板，充分利用硅基板的優(yōu)勢，能夠制作精細(xì)布線，利用成熟的硅刻蝕工藝，可以精確刻蝕孔、槽等結(jié)構(gòu)。工藝上，還可以取消圓片塑封，拆鍵合工藝，降低工藝難度，從而顯著降低成本，提高成品率。
[0007]上述封裝體能夠在一定程度上解決以往技術(shù)中工藝，但同時由于芯片埋入硅基板，工藝相對還是比較復(fù)雜，成本相對較高，而且對于比較薄的芯片，進(jìn)行埋入封裝會對產(chǎn)品可靠性產(chǎn)生一定影響，為此，亟需一種芯片封裝結(jié)構(gòu)解決薄芯片的封裝問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種薄芯片貼裝基板扇出型封裝結(jié)構(gòu)及其制造方法，其解決由于芯片埋入基板，工藝相對比較復(fù)雜，可靠性不高，且成本相對較高的技術(shù)問題。
[0009]本發(fā)明的解決方案是:一種薄芯片貼裝基板扇出型封裝結(jié)構(gòu)，其包括基板、至少一個芯片;基板具有相對設(shè)置的第一表面與第二表面;芯片固定在第一表面上，芯片遠(yuǎn)離第一表面的一側(cè)上設(shè)置有至少一個焊墊；第一表面上鋪有覆蓋芯片的介質(zhì)層，且介質(zhì)層在對應(yīng)焊墊處設(shè)有裸露焊墊的窗口一 ;介質(zhì)層上至少有一條金屬線路通過窗口一從焊墊延伸到基板上。[00?0]作為上述方案的進(jìn)一步改進(jìn)，芯片的厚度不大于80μηι。
[0011]作為上述方案的進(jìn)一步改進(jìn)，所述基板的材質(zhì)為娃、玻璃、金屬框架的至少一種。
[0012]作為上述方案的進(jìn)一步改進(jìn)，金屬線路上形成有焊盤;介質(zhì)層上鋪有覆蓋金屬線路的保護(hù)層，且設(shè)有裸露所述焊盤的窗口二。
[0013]進(jìn)一步地，所述薄芯片貼裝基板扇出型封裝結(jié)構(gòu)包括至少一個導(dǎo)電結(jié)構(gòu)，導(dǎo)電結(jié)構(gòu)在保護(hù)層上并通過窗口二與對應(yīng)的焊盤電性連接。
[0014]再進(jìn)一步地，導(dǎo)電結(jié)構(gòu)為焊球、導(dǎo)電凸點、導(dǎo)電膠水、導(dǎo)電銀漿中的至少一種。
[0015]進(jìn)一步地，介質(zhì)層與保護(hù)層的材質(zhì)相同。
[0016]再進(jìn)一步地，介質(zhì)層與保護(hù)層的材質(zhì)均有光刻特性。
[0017]本發(fā)明還提供上述任意薄芯片貼裝基板扇出型封裝結(jié)構(gòu)的制造方法，包括如下步驟:
[0018]a.提供一基板，所述基板具有第一表面和與所述第一表面相對的第二表面；
[0019]b.所述第一表面上放置至少一待裝芯片，所述芯片含有焊墊的一面朝上；
[0020]c.所述第一表面上鋪有覆蓋所述芯片的介質(zhì)層，且所述介質(zhì)層在對應(yīng)焊墊處設(shè)有裸露焊墊的窗口一；
[0021 ] d.所述介質(zhì)層及所述焊墊上形成有金屬線路；
[0022]e.在所述金屬線路上形成有保護(hù)層，所述保護(hù)層具有暴露出用于形成導(dǎo)電結(jié)構(gòu)的窗口二；
[0023]f.在所述窗口二處形成導(dǎo)電結(jié)構(gòu)。
[0024]作為上述方案的進(jìn)一步改進(jìn)，在所述導(dǎo)電結(jié)構(gòu)形成前或后將所述基板的第二表面進(jìn)行減薄，減薄至所述基板厚度不小于200μπι。
[0025]本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明提供的薄芯片貼裝基板扇出型封裝結(jié)構(gòu)及其制造方法，采用基板取代模塑料作為扇出的基板，能夠制作精細(xì)布線;芯片貼裝在基板表面，可通過保護(hù)層(如聚合物或者膜材料)與基板連接固定，防止減薄后的芯片偏移，通過再布線把芯片的電性扇出到基板的第一表面，并將基板第二表面進(jìn)行減薄，這樣做的好處是:首先，能夠提高封裝可靠性，工藝簡單，成本低;再次，由于基板具有更小的翹曲，可以獲得更小的布線線寬，適于高密度封裝;最后，本發(fā)明取消圓片塑封，開槽或孔，拆鍵合工藝，降低工藝難度，從而顯著降低成本，提高成品率。
【附圖說明】
[0026]圖1為本發(fā)明基板的第一表面貼裝芯片的剖面示意圖；
[0027]圖2為本發(fā)明在基板上涂布介質(zhì)層，并通過光刻/刻蝕暴露出芯片焊墊的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0028]圖3為本發(fā)明在介質(zhì)層上進(jìn)行重布線，形成金屬重布線的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0029]圖4為本發(fā)明在金屬重布線上形成第一保護(hù)層的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0030]圖5為本發(fā)明在金屬重布線上形成導(dǎo)電結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0031]主要符號說明:
[0032]I——基板101——第一表面
[0033]102——第二表面 2——芯片
[0034]201——焊盤3——黏結(jié)膠
[0035]4--介質(zhì)層5--金屬布線
[0036]6 保護(hù)層7 導(dǎo)電結(jié)構(gòu)
【具體實施方式】
[0037]下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0038]請一并參閱圖1至圖5，其中，圖1為本發(fā)明基板的第一表面貼裝芯片的剖面示意圖；圖2為本發(fā)明在基板上涂布介質(zhì)層，并通過光刻/刻蝕暴露出芯片焊墊的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為本發(fā)明在介質(zhì)層上進(jìn)行重布線，形成金屬重布線的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4為本發(fā)明在金屬重布線上形成第一保護(hù)層的結(jié)構(gòu)示意圖；圖5為本發(fā)明在金屬重布線上形成導(dǎo)電結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0039]本發(fā)明的薄芯片貼裝基板扇出型封裝結(jié)構(gòu)包括一基板1、至少一個芯片2(在本實施例中以I個為例)，如圖5所示?；錓的材質(zhì)可為硅或者其它載板，優(yōu)選地，基板I的材質(zhì)為硅晶圓或硬質(zhì)載板。基板I具有第一表面101和與其相對的第二表面102，所述第一表面101上放置至少一顆焊墊面朝外的芯片2。故，芯片2固定在第一表面101上，芯片2遠(yuǎn)離第一表面101的一側(cè)上設(shè)置有至少一個焊墊201。
[0040]第一表面101上鋪有覆蓋芯片2的介質(zhì)層4，且介質(zhì)層4在對應(yīng)焊墊201處設(shè)有裸露焊墊201的窗口一 202。介質(zhì)層4上至少有一條金屬線路5通過窗口一 202從焊墊201延伸到基板I上。因此，基板I的第一表面101、芯片2的側(cè)面與頂面形成一層介質(zhì)層4，介質(zhì)層4上形成至少一層金屬重布線(即金屬線路5)，所述金屬重布線與芯片2的焊墊201連接。所述金屬重布布線的材質(zhì)可為銅或鋁。所述金屬重布線上形成有焊盤，所述金屬重布線上鋪設(shè)暴露所述焊盤的保護(hù)層6，故介質(zhì)層4上鋪有覆蓋金屬線路5的保護(hù)層6，且設(shè)有裸露所述焊盤的窗口二 601。所述焊盤上形成有至少一個導(dǎo)電結(jié)構(gòu)7，導(dǎo)電結(jié)構(gòu)7在保護(hù)層6上并通過窗口二 601與對應(yīng)的焊盤電性連接。導(dǎo)電結(jié)構(gòu)7可為焊球(如焊料球)、導(dǎo)電凸點(如銅柱焊料凸點)、導(dǎo)電膠水、導(dǎo)電銀漿中的至少一種。
[0041]功能芯片2的厚度不大于80μπι。芯片2的底面與基板I之間設(shè)有一層粘附層，粘附層可為黏結(jié)膠3，芯片2可通過黏結(jié)膠3固定在第一表面101上。黏結(jié)膠3優(yōu)選為非導(dǎo)電聚合物膠或薄膜，粘接芯片2與第一表面101，使得芯片2位置不發(fā)生偏移，以便于獲得較好的對準(zhǔn)精度，獲得更細(xì)的再布線線條。聚合物膠可以通過涂布方式制備，薄膜可以通過壓膜方式制備。
[0042]介質(zhì)層4與保護(hù)層5的材質(zhì)可相同，如均可為同一種聚合物，以提高封裝體的可靠性。介質(zhì)層4的材料可為聚合物膠，以固定芯片2，同時保證介質(zhì)性能。導(dǎo)電結(jié)構(gòu)7下可設(shè)置形成焊盤的金屬層，金屬層可為Ni/Au、CrW/Cu、Ti/W/Cu/Ni/Au、Ti/Cu中的一種，圖示未畫出。
[0043]所述薄芯片貼裝基板扇出型封裝結(jié)構(gòu)的制造方法，按如下步驟實施:
[0044]A.提供一基板I，本實施例為硅基板圓片，所述硅基板圓片具有第一表面101和與其相對的第二表面102;
[0045]B.在所述硅基板的第一表面101放置至少一個待封裝的芯片2，使所述芯片2的焊盤面(具有焊墊201的那一面)朝上，如圖1所示；
[0046]C.在所述芯片2的焊盤面上以及所述硅基板的第一表面101上，形成一層介質(zhì)層4;
[0047]D.打開所述芯片2的焊盤上面的介質(zhì)層4，如圖2所示，并在介質(zhì)層4上面制作連接芯片2的焊墊201的金屬布線(即金屬線路5)，如圖3所示；
[0048]E.在所述金屬布線上面制作一層保護(hù)層6，在該金屬布線上預(yù)留出導(dǎo)電結(jié)構(gòu)7的位置打開保護(hù)層6，如圖4所示，在露出的金屬布線上制備所需的導(dǎo)電結(jié)構(gòu)7下的金屬層，然后進(jìn)行導(dǎo)電結(jié)構(gòu)7的凸點制備或植焊球，最后切片，形成薄芯片貼裝硅基板扇出型封裝結(jié)構(gòu)，如圖5所示。
[0049]較佳的，步驟C中涂布工藝采用聚合物膠，步驟E中保護(hù)層6與介質(zhì)層4為同一種聚合物膠，以提高封裝體的可靠性。
[0050]優(yōu)選的，在凸點制備或植焊球前后，將硅基板圓片的第二表面102減薄到所需厚度。
[0051]優(yōu)選的，在步驟B前，將待封裝的芯片圓片減薄至設(shè)定厚度，然后在芯片圓片的非焊盤面刷黏結(jié)膠，劃片后形成單顆芯片，通過拾取工具將帶有黏結(jié)膠的芯片放置于所述硅基板的第一表面101。
[0052]優(yōu)選的，所述介質(zhì)層4為可光刻材料，保護(hù)層6為可光刻材料。以便使用光刻制程形成開口，暴露出芯片的焊盤，使金屬布線連接焊盤。
[0053]本發(fā)明提供一種薄芯片貼裝基板扇出型封裝結(jié)構(gòu)及其制造方法，采用基板取代模塑料作為扇出的基板，能夠制作精細(xì)布線。芯片貼裝在基板表面，通過黏結(jié)膠與基板黏結(jié)固定，并在芯片周圍形成介質(zhì)層防止芯片偏移，通過再布線把芯片的部分I/O焊球扇出到基板的表面，能夠提高封裝可靠性，工藝簡單，成本低。由于基板具有更小的翹曲，可以獲得更小的布線線寬，適于高密度封裝。工藝上，本發(fā)明可以取消圓片塑封，拆鍵合工藝，降低工藝難度，從而顯著降低成本，提高成品率。
[0054]顯然，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對本發(fā)明進(jìn)行各種改動和變型而不脫離本發(fā)明的精神和范圍。這樣，倘若本發(fā)明的這些修改和變型屬于本發(fā)明權(quán)利要求及其等同技術(shù)的范圍之內(nèi)，則本發(fā)明也意圖包含這些改動和變型在內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種薄芯片貼裝基板扇出型封裝結(jié)構(gòu)，其包括基板(I)、至少一個芯片(2);基板(I)具有相對設(shè)置的第一表面(101)與第二表面(102);其特征在于:芯片(2)固定在第一表面(101)上，芯片(2)遠(yuǎn)離第一表面(101)的一側(cè)上設(shè)置有至少一個焊墊(201);第一表面(101)上鋪有覆蓋芯片(2)的介質(zhì)層(4)，且介質(zhì)層(4)在對應(yīng)焊墊(201)處設(shè)有裸露焊墊(201)的窗口一(202);介質(zhì)層(4)上至少有一條金屬線路(5)通過窗口一(202)從焊墊(201)延伸到基板(I)上。2.如權(quán)利要求1所述的薄芯片貼裝基板扇出型封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于:芯片(2)的厚度不大于80μηι。3.如權(quán)利要求1所述的薄芯片貼裝基板扇出型封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述基板的材質(zhì)為硅、玻璃、金屬框架的至少一種。4.如權(quán)利要求1所述的薄芯片貼裝基板扇出型封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于:金屬線路(5)上形成有焊盤;介質(zhì)層(4)上鋪有覆蓋金屬線路(5)的保護(hù)層(6)，且設(shè)有裸露所述焊盤的窗口二 (601)。5.如權(quán)利要求4所述的薄芯片貼裝基板扇出型封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述薄芯片貼裝基板扇出型封裝結(jié)構(gòu)包括至少一個導(dǎo)電結(jié)構(gòu)(7)，導(dǎo)電結(jié)構(gòu)(7)在保護(hù)層(6)上并通過窗口二 (601)與對應(yīng)的焊盤電性連接。6.如權(quán)利要求5所述的薄芯片貼裝基板扇出型封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于:導(dǎo)電結(jié)構(gòu)(7)為焊球、導(dǎo)電凸點、導(dǎo)電膠水、導(dǎo)電銀漿中的至少一種。7.如權(quán)利要求4所述的薄芯片貼裝基板扇出型封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于:介質(zhì)層(4)與保護(hù)層(6)的材質(zhì)相同。8.如權(quán)利要求7所述的薄芯片貼裝基板扇出型封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于:介質(zhì)層(4)與保護(hù)層(6)的材質(zhì)均有光刻特性。9.一種如權(quán)利要求1至8中任意一項所述的薄芯片貼裝基板扇出型封裝結(jié)構(gòu)的制造方法，其特征在于:包括如下步驟: a.提供一基板，所述基板具有第一表面和與所述第一表面相對的第二表面； b.所述第一表面上放置至少一待裝芯片，所述芯片含有焊墊的一面朝上； c.所述第一表面上鋪有覆蓋所述芯片的介質(zhì)層，且所述介質(zhì)層在對應(yīng)焊墊處設(shè)有裸露焊墊的窗口一； d.所述介質(zhì)層及所述焊墊上形成有金屬線路； e.在所述金屬線路上形成有保護(hù)層，所述保護(hù)層具有暴露出用于形成導(dǎo)電結(jié)構(gòu)的窗口-* * f.在所述窗口 二處形成導(dǎo)電結(jié)構(gòu)。10.如權(quán)利要求9所述的薄芯片貼裝基板扇出型封裝結(jié)構(gòu)的制造方法，其特征在于:在所述導(dǎo)電結(jié)構(gòu)形成前或后將所述基板的第二表面進(jìn)行減薄，減薄至所述基板厚度不小于200μηιο
【文檔編號】H01L23/48GK105895605SQ201610408773
【公開日】2016年8月24日
【申請日】2016年6月12日
【發(fā)明人】于大全, 項敏
【申請人】華天科技（昆山）電子有限公司