专利名称：一种二维排布方式的无芯转接板封装结构的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种晶圆级转接板封装结构，属于集成电路或分立器件封装技术领域。
背景技术：
近年来，随着电子封装技术的高速发展，一些的新的封装形式不断出现。如基于圆片的晶圆级芯片尺寸封装、三维堆叠封装技术和倒装封装技术等。这些新型封装技术的出现，不仅提升了芯片的工作性能，也大大节省了封装尺寸和体积。受限于芯片尺寸和可靠性能的因素，圆片级封装技术的应用范围还局限于ー些低脚数的产品。三维堆叠技术中，虽然引线键合可以实现多层堆叠，但在高速信号传输模块的应用方面受制于引线线长和直径，因而大面积的使用还是在闪存、智能卡、射频身份识别等 方面。而ー些高速处理芯片，如中央位处理器(CPU)、图形处理器(GPU)、芯片组(Chipset)等的封装形式仍然以倒装方式进行。目前的倒装的转接板主要有I) BT类树脂基转接板；2)陶瓷基转接板；3)带有娃通孔的娃基转接板。其中BT类树脂基转接板和陶瓷基转接板在金属布线中受エ艺限制，其线宽线距较大，在高密度封装结构的设计中无法满足应用要求。带有硅通孔的硅基转接板采用硅通孔中填充金属的方式，以圆片的方式进行金属布线，可以实现精细线宽和线距结构，可实现高密度的转接能力，其结构如图I所示，该结构有四大难点I)通孔形成，通常的通孔形成方式是利用深反应离子刻蚀的方法，因而形成效率较低，且因刻蚀过程控制因素，形成的通孔壁为扇贝结构；2)介电层沉积困难。为保证硅与通孔金属之间的绝缘性，需在通孔壁沉积ー层介电层，但因通孔尺寸极小介电层的沉积就显得非常困难了 ；3)通孔金属填充困难。由于通孔金属填充是预先在通孔内沉积种子层金属，然后采用电镀エ艺进行，这种方式很难避免通孔内空洞缺陷(电镀金属的生长特性)；4)寄生效应大。硅基转接板采用整块硅基，厚度在100微米级，不仅使生产成本居高不下，而且信号在厚厚的硅基转接板中来回传输过程中，因寄生效应而产生串扰信号，影响传输信号品质。基于上述四方面的原因，利用硅通孔技术的硅基转接板技术还不具备大规模生产能力。
发明内容本发明的目的在于克服上述硅通孔硅基转接板技术的不足，提供一种降低エ艺难度和エ艺成本、减弱串扰信号的适用于高密度封装的晶圆级无芯转接板的封装结构。本发明的目的是这样实现的ー种ニ维排布方式的无芯转接板封装结构，所述转接板包括转接板基体，在所述转接板基体内设置有芯片、填充料、高密度布线层和金属柱阵列，所述高密度布线层的正面和背面分别设置若干个正面电极和背面电极，所述芯片包括芯片本体和若干个金属微凸点，所述芯片ニ维排布，并以倒装的方式通过金属微凸点固定于正面电极上，芯片本体、金属微凸点与高密度布线层的间隙用填充料形成底部填充，所述金属柱阵列的顶端固定于背面电极，其末端露出转接板基体，并且设置焊球凸点阵列。所述高密度布线层内未设置芯板，正面布线和背面布线被直接整合到高密度布线层之内。所述芯片本体之间以ニ维方式进行平面排布。所述芯片采用倒装的方式并通过金属微凸点与高密度布线层连接。 所述转接板基体为具有介电功能的塑封料或树脂类绝缘材料 所述金属柱为铜或铜/镍/金等多层金属材料。所述高密度布线层为多层金属，其结构为Ti/Al、Ti/Cu等多层组合材料。 所述背面电极嵌入高密度布线层内。本发明的有益效果是本发明ー种ニ维排布方式的无芯转接板封装结构，利用无芯转接板的高密度布线层和金属柱阵列，取代成本高、良率低、串扰信号强的硅通孔硅基转接板，极大地降低了エ艺难度和エ艺成本，同时也减弱甚至消除了串扰信号，可实现高密度转接板技术的规模化生产。
图I为现有硅通孔(TSV)封装结构示意图。图2为本发明ー种ニ维排布方式的无芯转接板封装结构示意图。图3为图2的I局部放大示意图。其中硅基板T-I通孔及表面钝化层T-4电镀金属种子层T-5通孔金属T-6再布线金属T-7A保护层T-8A基底介电层T-9再布线层T-7B保护层T-8B转接板基体I芯片2芯片本体2-1金属微凸点2-2填充料3高密度布线层4[0043]正面电极4-1背面电极4-2金属柱阵列5焊球凸点阵列6。
具体实施方式
參见图2和图3，本发明ー种ニ维排布方式的无芯转接板封装结构，它包括转接板基体1，在所述转接板基体I为具有介电功能的塑封料或树脂类绝缘材料，其内设置有芯片
2、填充料3、高密度布线层4和金属柱阵列5。所述高密度布线层4的正面和背面分别设置若干个正面电极4-1和背面电极4-2，所述背面电极4-2嵌入高密度布线层4内。所述高密 度布线层4内未设置芯板，其为多层金属，其结构为Ti/Al、Ti/Cu等多层组合材料，其正面布线和背面布线被直接整合到高密度布线层4之内。所述芯片2包括芯片本体2-1和若干个金属微凸点2-2，所述芯片2以ニ维方式进行平面排布，并以倒装的方式通过金属微凸点2-2固定于正面电极2-1上，从而实现芯片2与高密度布线层4之间的信号连通。芯片本体2-1、金属微凸点2-2与高密度布线层4的间隙用填充料3形成底部填充。所述金属柱阵列5为铜或铜/镍/金等多层金属材料，其顶端固定于背面电极4-2，其末端露出转接板基体1，并且设置焊球凸点阵列6。
权利要求1.ー种ニ维排布方式的无芯转接板封装结构，其特征在于所述转接板包括转接板基体(1)，在所述转接板基体(I)内设置有芯片(2)、填充料(3)、高密度布线层(4)和金属柱阵列(5)，所述高密度布线层(4)的正面和背面分别设置若干个正面电极(4-1)和背面电极(4-2),所述芯片(2)包括芯片本体(2-1)和若干个金属微凸点(2-2)，所述芯片(2) ニ维排布，并以倒装的方式通过金属微凸点(2-2)固定于正面电极(2-1)上,芯片本体(2-1)、金属微凸点(2-2)与高密度布线层(4)的间隙用填充料(3)形成底部填充，所述金属柱阵列(5)的顶端固定于背面电极(4-2)，其末端露出转接板基体(1)，并且设置焊球凸点阵列(6)。
2.根据权利要求I所述的ー种ニ维排布方式的无芯转接板封装结构，其特征在于所述高密度布线层(4)内未设置芯板，正面布线和背面布线被直接整合到高密度布线层(4)之内。
3.根据权利要求I所述的ー种ニ维排布方式的无芯转接板封装结构，其特征在于所述芯片本体(2-1)之间以ニ维方式进行平面排布。
4.根据权利要求I所述的ー种ニ维排布方式的无芯转接板封装结构，其特征在于所述芯片(2)采用倒装的方式并通过金属微凸点(2-2)与高密度布线层(4)连接。
5.根据权利要求I所述的ー种ニ维排布方式的无芯转接板封装结构，其特征在于所述转接板基体(I)为具有介电功能的塑封料或树脂类绝缘材料。
6.根据权利要求I所述的ー种ニ维排布方式的无芯转接板封装结构，其特征在于所述金属柱为铜或铜/镍/金等多层金属材料。
7.根据权利要求I或2所述的ー种ニ维排布方式的无芯转接板封装结构，其特征在于所述高密度布线层(4)为多层金属，其结构为Ti/Al、Ti/Cu等多层组合材料。
8.根据权利要求I所述的ー种ニ维排布方式的无芯转接板封装结构，其特征在于所述背面电极(4-2)嵌入高密度布线层(4)内。
专利摘要本实用新型涉及一种二维排布方式的无芯转接板封装结构，属于集成电路或分立器件封装技术领域。它包括转接板基体(1)，所述转接板基体(1)内设置芯片(2)、填充料(3)、高密度布线层(4)和金属柱阵列(5)，所述高密度布线层(4)的正面和背面分别设置若干个正面电极(4-1)和背面电极(4-2)，所述芯片(2)包括芯片本体(2-1)和若干个金属微凸点(2-2)，所述芯片(2)二维排布，并倒装于正面电极(2-1)上，所述金属柱阵列(5)的顶端固定于背面电极(4-2)，其末端露出转接板基体(1)，并且设置焊球凸点阵列(6)。本实用新型可极大地降低工艺难度、工艺成本和串扰信号，可实现高密度转接板技术的规模化生产。
文档编号H01L23/495GK202662596SQ20122029875
公开日2013年1月9日 申请日期2012年6月25日 优先权日2012年6月25日
发明者张黎, 赖志明, 陈锦辉, 陈栋 申请人:江阴长电先进封装有限公司