一种倒装芯片和球焊芯片堆叠的封装结构的制造方法与流程

本发明涉及一种倒装芯片和球焊芯片堆叠的封装结构的制造方法，改善已有结构中上层的球焊芯片在装片和球焊的作业过程中对下层倒装芯片的不良影响，属于半导体封装技术领域。

背景技术：

现有的下层为倒装芯片上层为球焊芯片的堆叠封装结构，参见图1，其工艺步骤如下：1、先将倒装芯片焊接至基板上；2、对倒装芯片下方焊点凸块之间用underfill填充胶进行填充；3、然后在球焊芯片非功能面画装片胶，再进行球焊芯片的装片；4、球焊芯片进行焊线作业；5、最后通过塑封料包封以保护产品结构。

目前已有的技术上层球焊芯片和下层倒装芯片之间只有一层胶层，胶层很薄；当上方的球焊芯片在装片和焊线过程中对下方倒装芯片作用力只有一层很薄的胶层作为缓冲，这样就很容易伤害到下方的倒装芯片。且在球焊芯片装片前还有一道underfill的填充步骤。underfill通过毛细现象填充到倒装芯片焊球之间的空间，由于underfill的毛细作用，underfill容易溢到倒装芯片侧面甚至是非功能面，以及扩散至倒装芯片焊接区外围的基板表面上，沾污金属线键合的焊垫。当underfill由于毛细现象爬至倒装芯片非公能区的情况下，在画胶后装片作业时，会影响球焊芯片装片的共面性。由于一部分underfill胶溢出至芯片表面或者是倒装芯片焊接区外围的基板表面上，使得倒装芯片底部焊球与基板之间的空间的underfill填充胶的胶量会相应减少，进而导致倒装芯片底部焊球与基板之间的空间填充不充分，进一步地会带来分层和塑封料填充空洞的风险。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术提供一种倒装芯片和球焊芯片堆叠的封装结构的制造方法，它采用fow膜或fod膜的胶膜，取代倒装芯片underfill填充胶及球焊芯片的装片胶，从而消除球焊芯片在装片和焊线过程中对下方倒装芯片的一些不良影响。

本发明解决上述问题所采用的技术方案为：一种倒装芯片和球焊芯片堆叠的封装结构的制造方法，所述方法包括以下步骤：

步骤一、取一基板；

步骤二、在基板的多个焊垫上通过焊球焊接倒装芯片；

步骤三、在球焊芯片圆片下方非功能面贴好一层胶膜，并且与球焊芯片同时划片分割成单元；

步骤四、将非功能面粘附一层胶膜的球焊芯片直接设置在倒装芯片的上方，胶膜受球焊芯片装片的压力及热等共同作用的影响，会包覆倒装芯片，并填充下方的倒装芯片与基板之间的空间，倒装芯片和球焊芯片中间间隔较厚的一层缓冲胶膜层；

步骤五、胶膜固化，使堆叠结构更加稳定，胶膜的状态在一定条件下固化后将不可逆转；

步骤六、胶膜固化后，进行球焊芯片的焊线作业，通过金属线使球焊芯片和基板进行电信连接；

步骤七、对基板上方、倒装芯片、球焊芯片和金属线外围进行塑封料的包封。

所述胶膜采用fow膜或fod膜。

多个焊垫之间形成引导槽。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

1、改善了现有工艺中出现的球焊芯片装片作业过程中，由于underfill毛细现象的作用爬至倒装芯片非功能面，从而导致上层球焊芯片装片时，球焊芯片共面性不佳的问题；

2、增加倒装芯片与球焊芯片之间的厚度，增加倒装芯片与球焊芯片之间胶层的缓冲能力，避免球焊芯片在打线作业过程中受打线应力而产生的损伤问题；

3、本发明打破常规技术偏见，将fow膜或fod膜应用于倒装芯片与球焊芯片的堆叠，相比球焊芯片与球焊芯片的堆叠封装结构，可以减少焊线的布设空间，提高基板的利用率，以及降低封装厚度；

4、本发明将fow膜或fod膜应用于倒装芯片与球焊芯片的堆叠，与传统的倒装芯片与球焊芯片的堆叠封装结构，可将fow膜或fod膜取代underfill填充胶和装片胶，可减少相应的步骤，提高效率；

5、胶膜的流散能力较underfill填充胶的毛细作用下的流散能力弱，可避免underfill填充胶扩散至焊接区外围基板上，沾污金属线键合的焊垫；优选的，通过在基板焊接区的多个焊垫之间形成引导槽，来促进胶膜的流动。

附图说明

图1为现有的倒装芯片和球焊芯片堆叠的封装结构的示意图。

图2为本发明一种倒装芯片和球焊芯片堆叠的封装结构的示意图。

图3~图9为本发明一种倒装芯片和球焊芯片堆叠的封装结构的制造方法各工序的流程图。

图10为本发明另一种倒装芯片和球焊芯片堆叠的封装结构的示意图。

其中：

基板1

焊球2

底部填充胶3

金属线4

倒装芯片5

球焊芯片6

焊垫7

胶膜8

塑封料9

引导槽10。

具体实施方式

以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。

如图2所示，本实施例中的一种倒装芯片和球焊芯片堆叠的封装结构，它包括基板1，所述基板1正面设置有多个焊垫7，所述焊垫7上通过焊球2设置有一倒装芯片5，所述倒装芯片5上方设置有球焊芯片6，所述球焊芯片6背面非功能区粘附有一层胶膜8，所述胶膜8包覆倒装芯片5并填充倒装芯片5与基板1之间的空间，所述球焊芯片6正面通过金属线4电性连接至基板1，所述基板1、倒装芯片5、球焊芯片6和金属线4外围包覆有塑封料9；

所述胶膜8采用fow膜或fod膜。

其制造方法包括以下步骤：

步骤一、参见图3，取一基板；

步骤二、参见图4，在基板的多个焊垫上通过焊球焊接倒装芯片；

步骤三、参见图5，在球焊芯片圆片下方（非功能面）贴好一层胶膜，并且与球焊芯片同时划片分割成单元；

步骤四、参见图6，将非功能面粘附一层胶膜的球焊芯片直接设置在倒装芯片的上方，胶膜受球焊芯片装片的压力及热等共同作用的影响，会包覆倒装芯片，并填充下方的倒装芯片与基板之间的空间，倒装芯片和球焊芯片中间间隔较厚的一层缓冲胶膜层；

步骤五、参见图7，胶膜固化，使堆叠结构更加稳定，胶膜的状态在一定条件下固化后将不可逆转；

步骤六、参加图8，胶膜固化后，进行球焊芯片的焊线作业（通过金属线使球焊芯片和基板进行电信连接）；

步骤七、参加图9，对基板上方、倒装芯片、球焊芯片和金属线外围进行塑封料的包封。

如图10所示，实施例2与实施例1的区别在于：所述多个焊垫7之间形成引导槽10，来引导、促进胶膜的流动。

除上述实施例外，本发明还包括有其他实施方式，凡采用等同变换或者等效替换方式形成的技术方案，均应落入本发明权利要求的保护范围之内。

技术特征：

技术总结
本发明涉及一种倒装芯片和球焊芯片堆叠的封装结构的制造方法，所述方法包括以下步骤：步骤一、取一基板；步骤二、在基板的多个焊垫上通过焊球焊接倒装芯片；步骤三、在球焊芯片圆片下方非功能面贴好一层胶膜，并且与球焊芯片同时划片分割成单元；步骤四、将非功能面粘附一层胶膜的球焊芯片直接设置在倒装芯片的上方，胶膜包覆倒装芯片并充分填充下方的倒装芯片与基板之间的空间；步骤五、胶膜固化；步骤六、胶膜固化后，进行球焊芯片的焊线作业；步骤七、塑封料包封。本发明采用FOW膜或FOD膜，取代倒装芯片underfill填充胶及球焊芯片的装片胶，从而消除球焊芯片在装片和焊线过程中对下方倒装芯片的一些不良影响。

技术研发人员：殷炯;龚臻;刘怡
受保护的技术使用者：江苏长电科技股份有限公司
技术研发日：2017.05.31
技术公布日：2017.10.10