專利名稱：圓片級(jí)扇出芯片封裝結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種芯片封裝結(jié)構(gòu)及其封裝方法。屬半導(dǎo)體芯片封裝技術(shù) 領(lǐng)域。
(二)
背景技術(shù)：
在當(dāng)前的半導(dǎo)體行業(yè)中，電子封裝己經(jīng)成為行業(yè)發(fā)展的一個(gè)重要方面。 幾十年的封裝技術(shù)的發(fā)展，傳統(tǒng)的周邊布線型低引腳數(shù)的封裝形式越來越
無法滿足當(dāng)前高密度、小尺寸的封裝要求，球柵陣列(BGA)封裝技術(shù)的 誕生為封裝技術(shù)從周邊布線到面陣布線提供了完整的解決方案。其優(yōu)勢(shì)在 于
增加了單位芯片面積上的引腳數(shù)目。
與傳統(tǒng)的引線鍵合結(jié)構(gòu)相比，球柵陣列結(jié)構(gòu)縮短了芯片電路到基板之 間的距離，增加了電信號(hào)的傳輸速度，提高了芯片功能。
引線鍵合結(jié)構(gòu)由于結(jié)構(gòu)本身的限制，封裝尺寸較大，球柵陣列結(jié)構(gòu)大 大減小封裝尺寸，為電子產(chǎn)品的小型化提供了必需的解決方案。
與引線鍵合結(jié)構(gòu)相比較，球柵陣列提供高效的散熱能力。
球柵陣列封裝結(jié)構(gòu)中，有兩種典型結(jié)構(gòu)引線鍵合型和倒裝芯片型。 引線鍵合型在芯片和載體之間采用引線鍵合的方式進(jìn)行連接，相對(duì)于采用倒裝方式的連接結(jié)構(gòu)而言，其芯片散熱和信號(hào)傳輸方面都處于劣勢(shì)。所以 倒裝芯片型球柵陣列結(jié)構(gòu)在對(duì)信號(hào)和導(dǎo)熱要求較高的產(chǎn)品中使用較為廣 泛，但前提是載體的電極節(jié)距滿足芯片節(jié)距要求。
隨著電子產(chǎn)品向更薄、更輕、更高引腳密度、更低成本方面發(fā)展，采 用單顆芯片封裝技術(shù)已經(jīng)逐漸無法滿足產(chǎn)業(yè)需求， 一種新的封裝技術(shù)一一 圓片級(jí)封裝技術(shù)的出現(xiàn)為封裝行業(yè)向低成本封裝發(fā)展提供了契機(jī)。同時(shí)， 制約著封裝技術(shù)向高密度方向發(fā)展的另外一個(gè)重要原因是基板技術(shù)本身在 細(xì)小電極節(jié)距方面的加工能力，必須通過載體，如塑料載帶球柵陣列
(PBGA)中的塑料載體和陶瓷載帶球柵陣列(CBGA)中的陶瓷載體，對(duì) 陣列節(jié)距的放大完成封裝過程。雖然行業(yè)中也有相關(guān)的圓片級(jí)扇出 (Fanout)封裝技術(shù)，但在工藝過程中芯片的偏移是該技術(shù)發(fā)展的重大障
礙o

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服上述不足，提供一種封裝成本低、具備載帶功 能、且能很好解決工藝過程芯片移位問題的圓片級(jí)扇出芯片封裝結(jié)構(gòu)和封 裝方法。
本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的 一種圓片級(jí)扇出芯片封裝結(jié)構(gòu)，所述結(jié) 構(gòu)包括薄膜介質(zhì)層I ，所述薄膜介質(zhì)層I上形成有光刻圖形開口 I ，在所 述圖形開口以及薄膜介質(zhì)層I的表面設(shè)置有與基板端連接之金屬電極和再 布線金屬走線，在與基板端連接之金屬電極表面、再布線金屬走線表面以 及薄膜介質(zhì)層I的表面覆蓋有薄膜介質(zhì)層II ，在所述薄膜介質(zhì)層II上形成有光刻圖形開口 n，在所述光刻圖形開口 n設(shè)置有與芯片端連接之金屬電 極，將帶有ic芯片、金屬柱/金屬凸點(diǎn)和焊料的芯片倒裝在與芯片端連接 之金屬電極上，形成芯片倒裝的圓片，在所述圓片表面注塑封料，在所述 與基板端連接之金屬電極上設(shè)置有焊球凸點(diǎn)。
本發(fā)明的特點(diǎn)是通過在載體圓片上制作再布線電路和電極載體，完成 扇出結(jié)構(gòu)薄膜載帶的制作，再通過倒裝的方式重建圓片級(jí)結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)芯片 與薄膜載帶的連接，利用焊料在回流過程中自對(duì)位的特性，解決芯片工藝 中的移位問題，然后對(duì)倒裝完的結(jié)構(gòu)進(jìn)行注模，實(shí)現(xiàn)扇出結(jié)構(gòu)之塑封過程， 最終切割成單顆的芯片。
本發(fā)明的圓片級(jí)扇出(Fanout)結(jié)構(gòu)為先進(jìn)封裝技術(shù)提供全新的解決 方案。首先，利用圓片級(jí)封裝的方式降低封裝成本，其次，扇出(Fanout) 結(jié)構(gòu)的載體薄膜具備了塑料載帶球柵陣列(PBGA)和陶瓷載帶球柵陣列 (CBGA)中載帶的功能，與此同時(shí)，本發(fā)明的倒裝焊接技術(shù)很好的解決 了工藝過程芯片移位的問題。

圖1為本發(fā)明金屬柱結(jié)構(gòu)的扇出(Fanout)示意圖，塑封料對(duì)芯片完 仝霜圭
王俊皿o
圖2為本發(fā)明金屬柱結(jié)構(gòu)的扇出(Fanout)示意圖，塑封料與芯片等
局覆蓋。
圖3為本發(fā)明金屬凸點(diǎn)結(jié)構(gòu)的扇出(Fanout)示意圖，塑封料對(duì)芯片 元全覆蓋o圖4為本發(fā)明金屬凸點(diǎn)結(jié)構(gòu)的扇出(Fanout)示意圖，塑封料與芯片
楚古恵生 寺問復(fù)皿。
圖5 17為本發(fā)明扇出(Fanout)結(jié)構(gòu)封裝方法示意圖。 圖中薄膜介質(zhì)層I101、與基板端連接之金屬電極102、再布線金屬 走線103、薄膜介質(zhì)層I1104、與芯片端連接之金屬電極105、 IC芯片106、 金屬柱/金屬凸點(diǎn)107、焊料108、塑封料109、焊球凸點(diǎn)110、載體圓片111、 剝離膜112;光刻圖形開口I1011、光刻圖形開口I11041。 具體實(shí)施方式
參見圖1，本發(fā)明圓片級(jí)扇出(Fanout)芯片封裝結(jié)構(gòu)，包括薄膜介質(zhì) 層I 101，所述薄膜介質(zhì)層I 101上形成有光刻圖形開口 I 1011，在所述圖 形開口 I 1011以及薄膜介質(zhì)層I 101的表面設(shè)置有與基板端連接之金屬電 極102和再布線金屬走線103，在與基板端連接之金屬電極102表面、再 布線金屬走線103表面以及薄膜介質(zhì)層I 101的表面覆蓋有薄膜介質(zhì)層II
104，在所述薄膜介質(zhì)層nio4上形成有光刻圖形開口ni041，在所述光刻
圖形開口 II1041設(shè)置有與芯片端連接之金屬電極105，將帶有IC芯片106、 金屬柱/金屬凸點(diǎn)107和焊料108的芯片倒裝在與芯片端連接之金屬電極 105上，形成芯片倒裝的圓片，在所述圓片表面注塑封料109，在所述與基 板端連接之金屬電極102上設(shè)置有焊球凸點(diǎn)110。
本發(fā)明圓片級(jí)扇出(Fanout)芯片封裝結(jié)構(gòu)的實(shí)現(xiàn)過程如下 步驟一、準(zhǔn)備與圓片尺寸一致的載體圓片111 (如6"、 8"等圓片或石 英玻璃等)，在載體圓片111表面覆蓋剝離膜112。如圖5、圖6。步驟二、在剝離膜表面覆蓋薄膜介質(zhì)層I 101，并在所述薄膜介質(zhì)層I 101上形成設(shè)計(jì)的光刻圖形開口 I 1011。如圖7。
步驟三、通過電鍍、化學(xué)鍍或?yàn)R射的方式在所述薄膜介質(zhì)層I 101的 圖形開口 I 1011以及所述薄膜介質(zhì)層I 101表面實(shí)現(xiàn)與基板端連接之金屬 電極102和再布線金屬走線103。如圖8。
重復(fù)步驟二和步驟三可實(shí)現(xiàn)多層走線。
步驟四、在步驟三形成的與基板端連接之金屬電極102表面、再布線 金屬走線103表面以及沒有實(shí)現(xiàn)與基板端連接之金屬電極102和再布線金 屬走線103的薄膜介質(zhì)層I 101的表面覆蓋薄膜介質(zhì)層I1104，并在所述薄 膜介質(zhì)層II 104上形成設(shè)計(jì)的光刻圖形開口 II1041。如圖9。
步驟五、通過電鍍、化學(xué)鍍或?yàn)R射的方式在所述光刻圖形開口I11041 實(shí)現(xiàn)與芯片端連接之金屬電極105。如圖10。
步驟六、將帶有IC芯片106、金屬柱/金屬凸點(diǎn)107和焊料108的芯片 按照載體圓片上的圖形排列倒裝至與芯片端連接之金屬電極105，回流形 成可靠連接，完成芯片倒裝。如圖11、 12。
步驟七、對(duì)完成芯片倒裝的圓片進(jìn)行注塑封料109并固化。形成帶有 塑封料的封裝體。如圖13。
步驟八、將載體圓片111和剝離膜112與帶有塑封料的封裝體分離。 形成塑封圓片。如圖14。
步驟九、在步驟八形成的塑封圓片表面的與基板端 接之金屬電極 102上植球回流，形成焊球凸點(diǎn)IIO。如圖15。步驟十、對(duì)形成焊球凸點(diǎn)的帶有塑封料的封裝體進(jìn)行單片切割，形成
最終的扇出(Fanout)芯片結(jié)構(gòu)。如圖16和圖17。
所述薄膜介質(zhì)層I 101和薄膜介質(zhì)層II104均為具有光刻特征的樹脂， 如聚酰亞胺(PI)、苯并環(huán)丁烯(BCB)等。
所述與基板端連接之金屬電極102、再布線金屬走線103、與芯片端連 接之金屬電極105均為單層或多層金屬結(jié)構(gòu)，如金屬銅、鎳或鈦/銅、鈦鉤 /鎳等。
所述金屬柱/金屬凸點(diǎn)107為銅、鎳等導(dǎo)電金屬。 所述焊料108為純錫或錫基焊料合金。
所述塑封料109為環(huán)氧類樹脂材料(包括含有填充料和不含填充料)。
所述焊球凸點(diǎn)iio為錫基合金或純錫焊料。
所述塑封料可以對(duì)芯片完全覆蓋，如圖1和3所示；也可以與芯片等 高覆蓋，如圖2。
權(quán)利要求
1、一種圓片級(jí)扇出芯片封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于所述芯片包括薄膜介質(zhì)層I(101)，所述薄膜介質(zhì)層I(101)上形成有光刻圖形開口I(1011)，在所述光刻圖形開口I(1011)以及薄膜介質(zhì)層I(101)的表面設(shè)置有與基板端連接之金屬電極(102)和再布線金屬走線(103)，在與基板端連接之金屬電極(102)表面、再布線金屬走線(103)表面以及薄膜介質(zhì)層I(101)的表面覆蓋有薄膜介質(zhì)層II(104)，在所述薄膜介質(zhì)層II(104)上形成有光刻圖形開口II(1041)，在所述光刻圖形開口II(1041)設(shè)置有與芯片端連接之金屬電極(105)，將帶有IC芯片(106)、金屬柱/金屬凸點(diǎn)(107)和焊料(108)的芯片倒裝在與芯片端連接之金屬電極(105)上，形成芯片倒裝的圓片，在所述圓片表面注塑封料(109)，在所述與基板端連接之金屬電極(102)上設(shè)置有焊球凸點(diǎn)(110)。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種圓片級(jí)扇出芯片封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于 所述薄膜介質(zhì)層I (101)和薄膜介質(zhì)層II(104)均為具有光刻特征的樹脂。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種圓片級(jí)扇出芯片封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于 所述具有光刻特征的樹脂為聚酰亞胺或苯并環(huán)丁烯。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種圓片級(jí)扇出芯片封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于 所述與基板端連接之金屬電極(102)、再布線金屬走線(103)、與芯片端連接 之金屬電極(1 05)均為單層或多層金屬。
5、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種圓片級(jí)扇出芯片封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于所述單層或多層金屬為金屬銅、鎳或鈦/銅或鈦鎢/鎳。
6、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的一種圓片級(jí)扇出芯片封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于 所述金屬柱/金屬凸點(diǎn)(107)為銅或鎳。
7、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種圓片級(jí)扇出芯片封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于 所述焊料(108)為純錫或錫基焊料合金。
8、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種圓片級(jí)扇出芯片封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于 所述焊球凸點(diǎn)(l IO)為錫基合金或純錫焊料。
9、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種圓片級(jí)扇出芯片封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于 所述塑封料與芯片完全覆蓋，或與芯片等高覆蓋。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種圓片級(jí)扇出芯片封裝結(jié)構(gòu)，包括薄膜介質(zhì)層I(101)，薄膜介質(zhì)層I(101)上形成有光刻圖形開口I(1011)，在光刻圖形開口以及薄膜介質(zhì)層I表面設(shè)置有與基板端連接之金屬電極(102)和再布線金屬走線(103)，在與基板端連接之金屬電極表面、再布線金屬走線表面以及薄膜介質(zhì)層I表面覆蓋有薄膜介質(zhì)層II(104)，在薄膜介質(zhì)層II上形成有光刻圖形開口II(1041)，在光刻圖形開口II設(shè)置有與芯片端連接之金屬電極(105)，將帶有IC芯片(106)、金屬柱/金屬凸點(diǎn)(107)和焊料(108)的芯片倒裝在與芯片端連接之金屬電極上，形成芯片倒裝的圓片，在圓片表面注塑封料(109)，在所述與基板端連接之金屬電極(102)上設(shè)置有焊球凸點(diǎn)(110)。本發(fā)明封裝成本低，具備載帶功能，且能很好解決工藝過程芯片移位問題。
文檔編號(hào)H01L23/48GK101604674SQ20091003188
公開日2009年12月16日 申請(qǐng)日期2009年6月26日 優(yōu)先權(quán)日2009年6月26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