專利名稱：樹脂核心柱芯片封裝方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種樹脂核心柱芯片封裝方法。屬芯片封裝技術(shù)領(lǐng)域。
(二)
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)上，ic芯片與外部的電氣連接是用金屬引線以鍵合的方式把芯片 上的i / o連至封裝載體并經(jīng)封裝引腳來實(shí)現(xiàn)。隨著ic芯片特征尺寸的縮 小和集成規(guī)模的擴(kuò)大，1/0的間距不斷減小、數(shù)量不斷增多。當(dāng)i/0間 距縮小到70um以下時(shí)，引線鍵合技術(shù)就不再適用，必須尋求新的技術(shù)途 徑。圓片級(jí)封裝技術(shù)利用薄膜再分布工藝，使i/o可以分布在ic芯片的 整個(gè)表面上而不再僅僅局限于窄小的ic芯片的周邊區(qū)域，從而解決了高密
鍍、細(xì)間距i/o芯片的電氣連接問題。
圓片級(jí)封裝以bga技術(shù)為基礎(chǔ)，是一種經(jīng)過改進(jìn)和提高的csp，充 分體現(xiàn)了bga、 csp的技術(shù)優(yōu)勢(shì)。它具有許多獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)①封裝加工效 率高，它以圓片形式的批量生產(chǎn)工藝進(jìn)行制造；②具有倒裝芯片封裝的優(yōu) 點(diǎn)，即輕、薄、短、?。虎蹐A片級(jí)封裝生產(chǎn)設(shè)施費(fèi)用低，可充分利用圓片 的制造設(shè)備，無須投資另建封裝生產(chǎn)線；④圓片級(jí)封裝的芯片設(shè)計(jì)和封裝 設(shè)計(jì)可以統(tǒng)一考慮、同時(shí)進(jìn)行，這將提高設(shè)計(jì)效率，減少設(shè)計(jì)費(fèi)用；⑤圓 片級(jí)封裝從芯片制造、封裝到產(chǎn)品發(fā)往用戶的整個(gè)過程中，中間環(huán)節(jié)大大減少，周期縮短很多，這必將導(dǎo)致成本的降低；⑥圓片級(jí)封裝的成本與每 個(gè)圓片上的芯片數(shù)量密切相關(guān)，圓片上的芯片數(shù)越多，圓片級(jí)封裝的成本 薄膜再分布圓片級(jí)芯片尺寸封裝是圓片級(jí)封裝工藝之一。因?yàn)樗某?本較低，并滿足便攜式產(chǎn)品板級(jí)應(yīng)用可靠性標(biāo)準(zhǔn)的要求，其應(yīng)用范圍越來 越廣。
當(dāng)前最典型的薄膜再布線工藝是，采用PI或BCB作為再分布的介質(zhì) 層，Cu或Ni作為再分布連線金屬，采用濺射法淀積凸點(diǎn)底部金屬層(UBM)， 用植球或絲網(wǎng)印刷法淀積焊膏并回流，形成焊球焊球凸點(diǎn)。焊球凸點(diǎn)為芯 片在使用過程中的應(yīng)力承受部位，在芯片I/O數(shù)增多，芯片尺寸增大的趨 勢(shì)下，輝球凸點(diǎn)的應(yīng)力分布直接影響焊點(diǎn)結(jié)構(gòu)的可靠性和對(duì)底層線路的電 性能的影響。目前的再布線結(jié)構(gòu)雖然部分滿足了凸點(diǎn)下芯片應(yīng)力緩沖問題， 但存在兩個(gè)缺陷1)當(dāng)芯片電極不需要進(jìn)行再布線轉(zhuǎn)移時(shí)，當(dāng)前的再布線 結(jié)構(gòu)的應(yīng)力緩沖能力無法體現(xiàn)；2)凸點(diǎn)下薄膜介質(zhì)層本身強(qiáng)度有限，在應(yīng) 力較大條件下難以滿足產(chǎn)品結(jié)構(gòu)可靠性需求。因此，尋求低應(yīng)力高強(qiáng)度結(jié) 構(gòu)的焊球凸點(diǎn)技術(shù)一直是業(yè)界不斷追求的目標(biāo)。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服上述不足，提供一種能增大對(duì)焊球凸點(diǎn)的應(yīng)力 緩沖和凸點(diǎn)下介質(zhì)強(qiáng)度，提高芯片整體結(jié)構(gòu)的可靠性能的樹脂核心柱芯片 封裝方法。
本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的 一種樹脂核心柱芯片封裝方法，所述芯 片包括芯片本體、芯片電極、芯片表面鈍化層、第一層再布線金屬層、樹脂核心、第二層再布線金屬層、再布線金屬表面保護(hù)層和焊球凸點(diǎn)，所述 芯片電極設(shè)置在芯片本體上，芯片表面鈍化層復(fù)合在芯片本體表面以及芯 片電極外緣和表面外周邊，而芯片電極表面的中間部分露出芯片表面鈍化 層，所述第一層再布線金屬層覆蓋在芯片表面鈍化層以及露出芯片表面鈍 化層的芯片電極表面中間部分，所述樹脂核心設(shè)置在第一層再布線金屬層 上，所述第二層再布線金屬層包覆在樹脂核心的外圍，所述第一層再布線 金屬層、樹脂核心和第二層再布線金屬層構(gòu)成樹脂核心柱，所述再布線金 屬表面保護(hù)層覆蓋在芯片表面鈍化層、第一層再布線金屬層和第二層再布 線金屬層的表面，并露出樹脂核心頂部的凸點(diǎn)下金屬層，所述悍球凸點(diǎn)凸 出設(shè)置在所述凸點(diǎn)下金屬層上，所述封裝方法包括以下工藝過程
1) 在露出芯片表面鈍化層的芯片電極表面中間部分以及芯片表面鈍化 層表面通過濺射或電鍍包括化學(xué)鍍的方式形成第一層再布線金屬層；
2) 一利用印刷或光刻的方式，在第一層再布線金屬層上形成樹脂核心；
3) 通過濺射或電鍍包括化學(xué)鍍的方式在樹脂核心的外圍形成第二層再 布線金屬層；
4) 對(duì)芯片表面鈍化層、第一層再布線金屬層和第二層再布線金屬層的 表面用再布線金屬表面保護(hù)層進(jìn)行表面覆蓋或?qū)φ麄€(gè)芯片表面進(jìn)行覆蓋， 并露出樹脂核心頂部的凸點(diǎn)下金屬層；
5) 在所述凸點(diǎn)下金屬層處進(jìn)行植球或印刷焊膏，并回流形成焊球凸點(diǎn)。 第一層再布線金屬層只有再布線功能，第二層再布線金屬層既有再布
線功能，又具有凸點(diǎn)下金屬的功能，與焊球發(fā)生潤(rùn)濕形成可靠連接。本發(fā)明有益效果是
通過制作樹脂核心金屬柱結(jié)構(gòu)，使樹脂核心金屬柱也具有應(yīng)力緩沖的 能力，從而增大了對(duì)焊球凸點(diǎn)的應(yīng)力緩沖和凸點(diǎn)下介質(zhì)強(qiáng)度，提高了整體 結(jié)構(gòu)的可靠性能，同時(shí)利用該結(jié)構(gòu)工藝的特點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)芯片電極的再布線功 能。
(四)


圖1為本發(fā)明樹脂核心柱芯片封裝方法的俯視圖。
圖2為圖1的a-a剖示圖一。 圖3為圖1的a-a剖示圖二。 圖4為圖1的a-a剖示圖三。 圖5為圖1的b-b剖示圖。
圖中芯片本體IOI、芯片電極102、芯片表面鈍化層103、第一層再 布線金屬層104、樹脂核心105、第二層再布線金屬層106、凸點(diǎn)下金屬層 106A、再布線金屬表面保護(hù)層107、焊球凸點(diǎn)108。
具體實(shí)施方式
本發(fā)明樹脂核心柱芯片封裝方法，主要由芯片本體101、芯片電極102、
芯片表面鈍化層103、第一層再布線金屬層104、樹脂核心105、第二層再 布線金屬層106、再布線金屬表面保護(hù)層107和焊球凸點(diǎn)108組成。所述 芯片電極102設(shè)置在芯片本體101上，芯片表面鈍化層103復(fù)合在芯片本 體101表面以及芯片電極102外緣和表面外周邊，而芯片電極102表面的 中間部分露出芯片表面鈍化層103，所述第一層再布線金屬層104覆蓋在芯片表面鈍化層103以及露出芯片表面鈍化層103的芯片電極102表面中 間部分，所述樹脂核心105設(shè)置在第一層再布線金屬層104上，所述第二 層再布線金屬層106包覆在樹脂核心105的外圍，所述第一層再布線金屬 層104、樹脂核心105和第二層再布線金屬層106構(gòu)成樹脂核心柱。所述 樹脂核心柱的位置有二種結(jié)構(gòu)形式 一種位于芯片電極102上方，如圖2 所示，另一種位于芯片電極102旁邊的芯片表面鈍化層103上。
所述再布線金屬表面保護(hù)層107覆蓋在芯片表面鈍化層103、第一層 再布線金屬層104和第二層再布線金屬層106的表面，并露出樹脂核心105 頂部的凸點(diǎn)下金屬層106A，所述焊球凸點(diǎn)108凸出設(shè)置在所述凸點(diǎn)下金屬 層106A上。
其實(shí)現(xiàn)過程為
1) 在露出芯片表面鈍化層103的芯片電極102表面中間部分以及芯片 表面鈍化層103表面通過濺射或電鍍包括化學(xué)鍍的方式形成第一層再布線 金屬層104。
2) 利用印刷或光刻的方式，在第一層再布線金屬層104上形成樹脂核 心105。
3) 通過濺射或電鍍包括化學(xué)鍍的方式在樹脂核心105的外圍形成第二 層再布線金屬層106，
4) 對(duì)芯片表面鈍化層103、第一層再布線金屬層104和第二層再布線 金屬層106的表面用再布線金屬表面保護(hù)層107進(jìn)行表面覆蓋或?qū)φ麄€(gè)芯 片表面進(jìn)行覆蓋，并露出樹脂核心105頂部的凸點(diǎn)下金屬層106A。5)在所述凸點(diǎn)下金屬層106A處進(jìn)行植球或印刷焊膏，并回流形成焊 球凸點(diǎn)108。
所述樹脂核心104為高分子絕緣材料，如聚酰亞胺、環(huán)氧樹脂等。 所述第一層再布線金屬層104和第二層再布線金屬層106均為單層或 多層金屬材料。
所述再布線金屬表面保護(hù)層107為高分子絕緣材料，如聚酰亞胺、環(huán) 氧樹脂等。
10
權(quán)利要求
1、一種樹脂核心柱芯片封裝方法，其特征在于所述芯片包括芯片本體(101)、芯片電極(102)、芯片表面鈍化層(103)、第一層再布線金屬層(104)、樹脂核心(105)、第二層再布線金屬層(106)、再布線金屬表面保護(hù)層(107)和焊球凸點(diǎn)(108)，所述芯片電極(102)設(shè)置在芯片本體(101)上，芯片表面鈍化層(103)復(fù)合在芯片本體(101)表面以及芯片電極(102)外緣和表面外周邊，而芯片電極(102)表面的中間部分露出芯片表面鈍化層(103)，所述第一層再布線金屬層(104)覆蓋在芯片表面鈍化層(103)以及露出芯片表面鈍化層(103)的芯片電極(102)表面中間部分，所述樹脂核心(105)設(shè)置在第一層再布線金屬層(104)上，所述第二層再布線金屬層(106)包覆在樹脂核心(105)的外圍，所述第一層再布線金屬層(104)、樹脂核心(105)和第二層再布線金屬層(106)構(gòu)成樹脂核心柱，所述再布線金屬表面保護(hù)層(107)覆蓋在芯片表面鈍化層(103)、第一層再布線金屬層(104)和第二層再布線金屬層(106)的表面，并露出樹脂核心(105)頂部的凸點(diǎn)下金屬層(106A)，所述焊球凸點(diǎn)(108)凸出設(shè)置在所述凸點(diǎn)下金屬層(106A)上，所述封裝方法包括以下工藝過程1)在露出芯片表面鈍化層(103)的芯片電極(102)表面中間部分以及芯片表面鈍化層(103)表面通過濺射或電鍍包括化學(xué)鍍的方式形成第一層再布線金屬層(104)；2)利用印刷或光刻的方式，在第一層再布線金屬層(104)上形成樹脂核心(105)；3)通過濺射或電鍍包括化學(xué)鍍的方式在樹脂核心(105)的外圍形成第二層再布線金屬層(106)；4)對(duì)芯片表面鈍化層(103)、第一層再布線金屬層(104)和第二層再布線金屬層(106)的表面用再布線金屬表面保護(hù)層(107)進(jìn)行表面覆蓋或?qū)φ麄€(gè)芯片表面進(jìn)行覆蓋，并露出樹脂核心(105)頂部的凸點(diǎn)下金屬層(106A)；5)在所述凸點(diǎn)下金屬層106A處進(jìn)行植球或印刷焊膏，并回流形成焊球凸點(diǎn)(108)。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種樹脂核心柱芯片封裝方法，其特征在于 所述樹脂核心柱的位置位于芯片電極(102)上方。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種樹脂核心柱芯片封裝方法，其特征在于 所述樹脂核心柱的位置位于芯片電極(102)旁邊的芯片表面鈍化層(103)上。
4、 根據(jù)權(quán)利要求l、 2或3所述的一種樹脂核心柱芯片封裝方法，其 特征在于所述樹脂核心(104)為高分子絕緣材料。
5、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種樹脂核心柱芯片封裝方法，其特征在于所述高分子絕緣材料為聚酰亞胺或環(huán)氧樹脂。
6、 根據(jù)權(quán)利要求l、 2或3所述的一種樹脂核心柱芯片封裝方法，其 特征在于所述再布線金屬表面保護(hù)層(107)為高分子絕緣材料。
7、 根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種樹脂核心柱芯片封裝方法，其特征在于所述高分子絕緣材料為聚酰亞胺或環(huán)氧樹脂。
8、 根據(jù)權(quán)利要求l、 2或3所述的一種樹脂核心柱芯片封裝方法，其 特征在于所述第一層再布線金屬層(104)和第二層再布線金屬層(106)均為單層或多層金屬材料<
全文摘要
本發(fā)明涉及一種樹脂核心柱芯片封裝方法，屬芯片封裝技術(shù)領(lǐng)域。芯片包括芯片本體(101)、芯片電極(102)、芯片表面鈍化層(103)、第一、二再布線金屬層(104)、樹脂核心(105)、再布線金屬表面保護(hù)層(107)和焊球凸點(diǎn)(108)。所述方法包括以下過程在芯片電極(102)表面中間部分以及芯片表面鈍化層(103)表面形成第一層再布線金屬層(104)；在第一層再布線金屬層(104)上形成樹脂核心(105)；在樹脂核心(105)的外圍形成第二層再布線金屬層(106)；對(duì)芯片表面鈍化層、第一、二再布線金屬層表面用再布線金屬表面保護(hù)層進(jìn)行覆蓋；在所述凸點(diǎn)下金屬層106A處形成焊球凸點(diǎn)(108)。本發(fā)明能增大對(duì)焊球凸點(diǎn)的應(yīng)力緩沖和凸點(diǎn)下介質(zhì)強(qiáng)度，提高芯片整體結(jié)構(gòu)的可靠性能。
文檔編號(hào)H01L21/50GK101661891SQ20091002745
公開日2010年3月3日 申請(qǐng)日期2009年5月11日 優(yōu)先權(quán)日2009年5月11日
發(fā)明者黎 張, 凱 曹, 賴志明, 棟 陳, 陳錦輝 申請(qǐng)人:江陰長(zhǎng)電先進(jìn)封裝有限公司