一種高散熱芯片嵌入式電磁屏蔽封裝結(jié)構(gòu)的制作方法
【專利摘要】一種高散熱芯片嵌入式電磁屏蔽封裝結(jié)構(gòu)，所述封裝結(jié)構(gòu)包括金屬載板（1），所述金屬載板（1）表面貼裝有芯片（2），所述芯片（2）外圍設(shè)置有屏蔽銅柱（8），所述芯片（2）表面焊接有銅球（3），所述銅球（3）與絕緣材料（4）齊平，所述銅球（3）和絕緣材料（4）表面設(shè)置有金屬線路層（5），所述金屬線路層（5）外圍包封有感光材料（7），所述金屬線路層（5）表面設(shè)置有金屬球（6）。本實(shí)用新型的有益效果是：它在載板表面貼裝芯片，以球焊方式在PAD打上銅球或者在芯片PAD上制作銅柱，模塑包封后通過減薄重布線將銅球或銅柱和外引腳相連，另外芯片帶有散熱片，可以提供高效的散熱功能，從而實(shí)現(xiàn)高性能的電性連接與良好的可靠性保證。
【專利說明】一種高散熱芯片嵌入式電磁屏蔽封裝結(jié)構(gòu)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種高散熱芯片嵌入式電磁屏蔽封裝結(jié)構(gòu)，屬于半導(dǎo)體封裝【技術(shù)領(lǐng)域】。
【背景技術(shù)】
[0002]當(dāng)前芯片尺寸封裝(CSP)工藝主要有:
[0003]一、芯片先貼裝在引線框架或者基板上后在芯片表面引線鍵合，或者芯片表面二次布線制作凸點(diǎn)后倒裝在引線框架或者基板上再進(jìn)行模塑包封及后工序；
[0004]二、芯片表面二次布線后在布線層Pad處制作焊球，再進(jìn)行模塑包封(或裸芯片)及后工序。
[0005]當(dāng)前芯片尺寸封裝(CSP)工藝存在以下不足和缺陷:
[0006]1、隨著產(chǎn)品小、薄、高密度的要求不斷提高，引線框架或者基板要求小而薄，易變形，制作難度較大；
[0007]2、采用引線鍵合工藝的產(chǎn)品，受焊線弧高和弧長(zhǎng)的限制，產(chǎn)品的厚度和大小都不可能做得很?。?br> [0008]3、采用倒裝工藝或者圓片級(jí)封裝的產(chǎn)品，芯片需要二次布線制作凸點(diǎn)，前期制造成本較高；
[0009]4、隨著芯片引腳數(shù)的增多以及對(duì)芯片尺寸縮小要求的提高，芯片倒裝時(shí)與基片的對(duì)位精度要求非常高；
[0010]5、絕大多數(shù)的倒裝焊產(chǎn)品中都采用了底部填充劑，其作用是緩解芯片和基板之間由熱膨脹系數(shù)(CTE)差所引起的剪切應(yīng)力，但存在填充不滿、空洞的問題；
[0011]6、產(chǎn)品運(yùn)作時(shí)易受外界電磁信號(hào)干擾，且本身產(chǎn)生的電磁波易輻射其它裝置使其產(chǎn)生不良現(xiàn)象，穩(wěn)定性較差。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0012]本發(fā)明的目的在于克服上述不足，提供一種高散熱芯片嵌入式電磁屏蔽封裝結(jié)構(gòu)，它先在金屬載板表面電鍍銅柱，再在表面貼裝芯片，以球焊方式在PAD打上銅球或者在芯片PAD上制作銅柱，模塑包封后通過減薄重布線將銅球或銅柱和外引腳相連，另外利用金屬載板作為散熱片，可以提供高效的散熱功能，從而實(shí)現(xiàn)高性能的電性連接與良好的可靠性保證。
[0013]本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的:一種高散熱芯片嵌入式電磁屏蔽封裝結(jié)構(gòu)，它包括金屬載板，所述金屬載板表面貼裝有芯片，所述芯片外圍設(shè)置有屏蔽銅柱，所述芯片表面焊接有銅球，所述芯片、銅球和屏蔽銅柱外圍包封有絕緣材料，所述銅球與絕緣材料齊平，所述銅球和絕緣材料表面設(shè)置有金屬線路層，所述金屬線路層外圍包封有感光材料，所述金屬線路層表面設(shè)置有金屬球。
[0014]所述金屬線路層為多層，所述金屬線路層與金屬線路層之間通過連接銅柱相連接。
[0015]一種高散熱芯片嵌入式電磁屏蔽封裝結(jié)構(gòu)的制作方法，所述方法包括如下步驟:
[0016]步驟一、取金屬載板
[0017]取一片厚度合適的金屬載板；
[0018]步驟二、金屬載板表面預(yù)鍍銅材
[0019]在金屬載板表面電鍍一層銅材薄膜；
[0020]步驟三、貼光阻膜
[0021]在完成預(yù)鍍銅材薄膜的金屬載板正面及背面分別貼上可進(jìn)行曝光顯影的光阻膜；
[0022]步驟四、曝光顯影
[0023]利用曝光顯影設(shè)備將步驟三完成貼光阻膜的金屬載板正面進(jìn)行圖形曝光、顯影與去除部分圖形光阻膜，以露出金屬載板正面后續(xù)需要進(jìn)行芯片定位區(qū)電鍍的圖形區(qū)域；
[0024]步驟五、電 鍍金屬層
[0025]在步驟四中金屬載板正面去除部分光阻膜的區(qū)域內(nèi)電鍍上金屬層作為貼裝芯片定位區(qū)；
[0026]步驟六、去除光阻膜
[0027]去除金屬載板表面的光阻膜；
[0028]步驟七、貼光阻膜
[0029]在金屬載板正面及背面分別貼上可進(jìn)行曝光顯影的光阻膜；
[0030]步驟八、曝光顯影
[0031]利用曝光顯影設(shè)備將步驟七完成貼光阻膜的金屬載板正面進(jìn)行圖形曝光、顯影與去除部分圖形光阻膜，以露出金屬載板正面后續(xù)需要進(jìn)行電鍍的圖形區(qū)域；
[0032]步驟九、電鍍銅柱
[0033]在步驟八中金屬基板正面去除部分光阻膜的區(qū)域內(nèi)電鍍上銅柱；
[0034]步驟十、去除光阻膜
[0035]去除金屬載板表面的光阻膜；
[0036]步驟^^一、貼裝芯片
[0037]在電鍍了芯片貼裝定位區(qū)的金屬載板上貼裝芯片；
[0038]步驟十二、焊接銅凸點(diǎn)
[0039]在芯片表面焊接銅凸點(diǎn)；
[0040]步驟十三、在金屬載板正面覆蓋絕緣材料層
[0041]在金屬載板正面覆蓋一層絕緣材料；
[0042]步驟十四、絕緣材料表面減薄
[0043]將絕緣材料表面進(jìn)行機(jī)械減薄，直到露出銅凸點(diǎn)為止；
[0044]步驟十五、絕緣材料表面金屬化
[0045]對(duì)絕緣材料表面進(jìn)行金屬化處理，使其表面后續(xù)能進(jìn)行電鍍；
[0046]步驟十六、貼光阻膜
[0047]在完成金屬化的絕緣材料表面及金屬載板背面貼上可進(jìn)行曝光顯影的光阻膜；
[0048]步驟十七、曝光顯影[0049]利用曝光顯影設(shè)備將絕緣材料的金屬化層進(jìn)行圖形曝光、顯影與去除部分圖形光阻膜，以露出金屬化層后續(xù)需要進(jìn)行一層線路層電鍍的圖形區(qū)域；
[0050]步驟十八、電鍍一層線路層
[0051]在步驟十七中金屬化層去除部分光阻膜的區(qū)域內(nèi)電鍍上金屬線路層作為重布線一層線路層，形成線路板；
[0052]步驟十九、去除光阻膜
[0053]去除金屬載板背面與線路板正面的光阻膜；
[0054]步驟二十、快速蝕刻
[0055]對(duì)線路板正面進(jìn)行快速蝕刻，去除一層線路層以外的金屬化層；
[0056]步驟二 ^--、涂覆感光材料
[0057]在完成一層線路層的線路板正面涂覆感光材料；
[0058]步驟二十二、曝光顯影
[0059]利用曝光顯影設(shè)備將線路板正面進(jìn)行圖形曝光、顯影與去除部分圖形感光材料，以露出線路板正面后續(xù)需要進(jìn)行植球的圖形區(qū)域；
[0060]步驟二十三、進(jìn)行金屬有機(jī)保護(hù)
[0061]對(duì)線路板露出的金屬層進(jìn)行有機(jī)保護(hù)；
[0062]步驟二十四、植球
[0063]在線路板正面植球區(qū)域植入金屬球；
[0064]步驟二十五、切割
[0065]將植好金屬球的產(chǎn)品切割成單顆產(chǎn)品。
[0066]所述步驟十一中可以直接貼裝PAD上已經(jīng)制作好銅柱的芯片，省略步驟十二。
[0067]所述步驟十三到步驟二十可以在步驟十二到步驟二十一之間重復(fù)多次。
[0068]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果:
[0069]1、本發(fā)明采用在普通的載板上直接貼裝芯片，不需要定制引線框架或者基板，且可以根據(jù)需要進(jìn)行多芯片的混裝，降低了制造成本；
[0070]2、本發(fā)明采用球焊方式或者直接在芯片PAD上制作銅柱實(shí)現(xiàn)了芯片上二次布線制作凸點(diǎn)的過程，大大降低了芯片的制造成本，提高了生產(chǎn)效率；
[0071]3、本發(fā)明的組裝方式不需要芯片的倒裝和倒裝以后的底填工序，避免了因此產(chǎn)生的倒裝對(duì)位和底填空洞的風(fēng)險(xiǎn)性；
[0072]4、本發(fā)明可以根據(jù)產(chǎn)品需要保留貼裝芯片時(shí)所用的載板，作為產(chǎn)品的散熱片，為產(chǎn)品提供高效的散熱效果；
[0073]5、本發(fā)明有防電磁輻射干擾設(shè)計(jì)，大大增強(qiáng)了產(chǎn)品的電磁相容能力，提高了產(chǎn)品本身性能及所屬電路的穩(wěn)定性。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0074]圖廣圖25為本發(fā)明一種高散熱芯片嵌入式電磁屏蔽封裝結(jié)構(gòu)及其制作方法各工序不意圖。
[0075]圖26為本發(fā)明一種高散熱芯片嵌入式電磁屏蔽封裝結(jié)構(gòu)的示意圖。
[0076]圖27為本發(fā)明一種高散熱芯片嵌入式電磁屏蔽封裝結(jié)構(gòu)另一實(shí)施例的示意圖。[0077]圖28為本發(fā)明一種高散熱芯片嵌入式電磁屏蔽封裝結(jié)構(gòu)的俯視圖。
[0078]其中:
[0079]金屬載板I
[0080]芯片2
[0081]銅球3
[0082]絕緣材料4
[0083]金屬線路層5
[0084]金屬球6
[0085]感光材料7
[0086]屏蔽銅柱8
[0087]連接銅柱9。
【具體實(shí)施方式】
[0088]參見圖26，本發(fā)明一種高散熱芯片嵌入式電磁屏蔽封裝結(jié)構(gòu)，它包括金屬載板1，所述金屬載板I表面貼裝有芯片2，所述芯片2外圍設(shè)置有屏蔽銅柱8，所述芯片2表面焊接有銅球3，所述芯片2、銅球3和屏蔽銅柱8外圍包封有絕緣材料4，所述銅球3與絕緣材料4齊平，所述銅球3和絕緣材料4表面設(shè)置有金屬線路層5，所述金屬線路層5外圍包封有感光材料7，所述金屬線路層5表面設(shè)置有金屬球6。
[0089]參見圖27，所述金屬線路層5為多層，所述金屬線路層5與金屬線路層5之間通過連接銅柱9相連接。
[0090]其制作方法如下:
[0091]步驟一、取金屬載板
[0092]參見圖1，取一片厚度合適的金屬載板，金屬載板的材質(zhì)可以依據(jù)芯片的功能與特性進(jìn)行變換，例如:銅材、鐵材、鎳鐵材或鋅鐵材等；
[0093]步驟二、金屬載板表面預(yù)鍍銅材
[0094]參見圖2，在金屬載板表面電鍍一層銅材薄膜，目的是為后續(xù)電鍍作基礎(chǔ)，所述電鍍的方式可以采用化學(xué)鍍或是電解電鍍；
[0095]步驟三、貼光阻膜
[0096]參見圖3，在完成預(yù)鍍銅材薄膜的金屬載板正面及背面分別貼上可進(jìn)行曝光顯影的光阻膜，所述光阻膜可以采用濕式光阻膜或干式光阻膜；
[0097]步驟四、曝光顯影
[0098]參見圖4，利用曝光顯影設(shè)備將步驟三完成貼光阻膜的金屬載板正面進(jìn)行圖形曝光、顯影與去除部分圖形光阻膜，以露出金屬載板正面后續(xù)需要進(jìn)行電鍍的圖形區(qū)域；
[0099]步驟五、電鍍金屬層
[0100]參見圖5，在步驟四中金屬載板正面去除部分光阻膜的區(qū)域內(nèi)電鍍上金屬層作為貼裝芯片定位區(qū)；
[0101]步驟六、去除光阻膜
[0102]參見圖6，去除金屬載板表面的光阻膜，去除方法采用化學(xué)藥水軟化(必要時(shí)并采用高壓水噴除);[0103]步驟七、貼光阻膜
[0104]參見圖7，在金屬載板正面及背面分別貼上可進(jìn)行曝光顯影的光阻膜；
[0105]步驟八、曝光顯影
[0106]參見圖8，利用曝光顯影設(shè)備將步驟七完成貼光阻膜的金屬載板正面進(jìn)行圖形曝光、顯影與去除部分圖形光阻膜，以露出金屬載板正面后續(xù)需要進(jìn)行電鍍的圖形區(qū)域；
[0107]步驟九、電鍍銅柱
[0108]參見圖9，在步驟八中金屬基板正面去除部分光阻膜的區(qū)域內(nèi)電鍍上銅柱，銅柱設(shè)置在內(nèi)部線路的外圍，以達(dá)到電磁屏蔽的效果；
[0109]步驟十、去除光阻膜
[0110]參見圖10，去除金屬載板表面的光阻膜；
[0111]步驟十一、貼裝芯片
[0112]參見圖11，在電鍍了芯片貼裝定位區(qū)的金屬載板上貼裝芯片，貼裝方式可采用點(diǎn)膠、甩膠、鉛錫焊料或倒裝等；
[0113]步驟十二、焊接銅凸點(diǎn)
[0114]參見圖12，在芯 片表面焊接銅凸點(diǎn)，銅凸點(diǎn)可以用打線方式焊接；
[0115]步驟十三、在金屬載板正面覆蓋絕緣材料層
[0116]參見圖13，在金屬載板正面覆蓋一層絕緣材料，目的是為了做芯片與一層線路之間的絕緣層，同時(shí)為后續(xù)電鍍一層線路做基礎(chǔ)；
[0117]步驟十四、絕緣材料表面減薄
[0118]參見圖14，將絕緣材料表面進(jìn)行機(jī)械減薄，直到露出銅凸點(diǎn)為止。目的是為了使銅球與后續(xù)的一層線路連接，同時(shí)能增加后續(xù)化學(xué)銅的結(jié)合力；
[0119]步驟十五、絕緣材料表面金屬化
[0120]參見圖15，對(duì)絕緣材料表面進(jìn)行金屬化處理，使其表面后續(xù)能進(jìn)行電鍍；
[0121]步驟十六、貼光阻膜
[0122]參見圖16，在完成金屬化的絕緣材料表面及金屬載板背面貼上可進(jìn)行曝光顯影的光阻膜；
[0123]步驟十七、曝光顯影
[0124]參見圖17，利用曝光顯影設(shè)備將絕緣材料的金屬化層進(jìn)行圖形曝光、顯影與去除部分圖形光阻膜，以露出金屬化層正面后續(xù)需要進(jìn)行一層線路層電鍍的圖形區(qū)域；
[0125]步驟十八、電鍍金屬線路層(一層線路層)
[0126]參見圖18，在步驟十七中金屬化層去除部分光阻膜的區(qū)域內(nèi)電鍍上金屬線路層作為一層線路層，形成線路板；
[0127]步驟十九、去除光阻膜
[0128]參見圖19，去除金屬載板背面與線路板正面的光阻膜，去除光阻膜的方法采用化學(xué)藥水軟化(必要時(shí)并采用高壓水噴除);
[0129]步驟二十、快速蝕刻
[0130]參見圖20，對(duì)線路板正面進(jìn)行快速蝕刻，去除一層線路層以外的金屬化層；
[0131]步驟二 ^--、涂覆感光材料
[0132]參見圖21，在完成一層線路層的線路板正面涂覆感光材料；[0133]步驟二十二、曝光顯影
[0134]參見圖22，利用曝光顯影設(shè)備將線路板正面進(jìn)行圖形曝光、顯影與去除部分圖形感光材料，以露出線路板正面后續(xù)需要進(jìn)行加工的圖形區(qū)域；
[0135]步驟二十三、進(jìn)行金屬有機(jī)保護(hù)
[0136]參見圖23，對(duì)線路板露出的金屬層進(jìn)行有機(jī)保護(hù)；
[0137]步驟二十四、植球
[0138]參見圖24，在線路板正面植球區(qū)域植入金屬球；
[0139]步驟二十五、切割
[0140]參見圖25，將植好金屬球的產(chǎn)品切割成單顆產(chǎn)品。
[0141]所述步驟十一中可以直接貼裝PAD上已經(jīng)制作好銅柱的芯片，省略步驟十二。
[0142]所述步驟十三到步驟二十可以在步驟十二到步驟二十一之間重復(fù)多次，以形成多層金屬線路層。
【權(quán)利要求】
1.一種高散熱芯片嵌入式電磁屏蔽封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于:它包括金屬載板(1)，所述金屬載板(I)表面貼裝有芯片(2)，所述芯片(2)外圍設(shè)置有屏蔽銅柱(8)，所述芯片(2)表面焊接有銅球(3)，所述芯片(2)、銅球(3)和屏蔽銅柱(8)外圍包封有絕緣材料(4)，所述銅球(3)與絕緣材料(4)齊平，所述銅球(3)和絕緣材料(4)表面設(shè)置有金屬線路層(5)，所述金屬線路層(5 )外圍包封有感光材料(7 )，所述金屬線路層(5 )表面設(shè)置有金屬球(6 )。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高散熱芯片嵌入式電磁屏蔽封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述金屬線路層(5)為多層，所述金屬線路層(5)與金屬線路層(5)之間通過連接銅柱(9)相連接。
【文檔編號(hào)】H01L23/367GK203787410SQ201420143751
【公開日】2014年8月20日 申請(qǐng)日期:2014年3月27日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月27日
【發(fā)明者】王新潮, 梁新夫, 陳靈芝, 郁科鋒 申請(qǐng)人:江蘇長(zhǎng)電科技股份有限公司