一种薄芯片贴装基板扇出型封装结构及其制造方法
【专利摘要】本发明公开了一种薄芯片贴装基板扇出型封装结构及其制造方法。薄芯片贴装基板扇出型封装结构包括基板、至少一个芯片。基板具有相对设置的第一表面与第二表面。芯片固定在第一表面上，芯片远离第一表面的一侧上设置有至少一个焊垫。第一表面上铺有覆盖芯片的介质层，且介质层在对应焊垫处设有裸露焊垫的窗口一。介质层上至少有一条金属线路通过窗口一从焊垫延伸到基板上。本发明能够提高封装可靠性，工艺简单，成本低；由于基板具有更小的翘曲，可以获得更小的布线线宽，适于高密度封装；本发明取消圆片塑封，开槽或孔，拆键合工艺，降低工艺难度，从而显著降低成本，提高成品率。本发明还公开所述薄芯片贴装基板扇出型封装结构的制造方法。
【专利说明】
一种薄芯片贴装基板扇出型封装结构及其制造方法
技术领域
[0001]本发明涉及半导体封装技术领域中的一种FAN-OUT的封装结构，尤其涉及一种薄芯片贴装基板扇出型封装结构及其制造方法。
【背景技术】
[0002]当前的半导体行业中，电子封装已经成为行业发展的一个重要方面。几十年的封装技术的发展，使高密度、小尺寸的封装要求成为封装的主流方向。
[0003]随着电子产品向更薄、更强、更高引脚密度、更低成本方面发展，制约着封装技术向高密度方向发展的一个重要原因是基板技术本身在细小节距方面的加工能力，必须通过载体，如塑料基板阵列封装中的有机基板载体和陶瓷载带球栅阵列中的陶瓷载体，对阵列节距的放大完成封装过程。
[0004]圆片级扇出结构，其通过重构圆片和圆片级再布线的方式，实现芯片扇出结构的塑封，最终切割成单颗封装体。但其仍存在如下不足:1、芯片外面包覆塑封料，塑封料为环氧类树脂材料，其强度偏低，使扇出结构的支撑强度不够，在薄型封装中难以应用；2、扇出结构在封装工艺中由于重构晶圆热膨胀系数较硅片大很多，工艺过程翘曲较大，设备可加工能力较低，良率损失较大;3、现有工艺为满足低的热膨胀系数，包封树脂较为昂贵，不利于产品的低成本化。
[0005]中国专利CN104037133 A公开了一种扇出封装结构，该结构是在硅载板上开槽，芯片倒置于槽底，芯片焊盘电性通过线路引到硅载板表面;槽内用塑封材料填充，在塑封材料表面制作重布线金属，将线路电性导出。该结构制程复杂，成本较高。
[0006]中国专利201520597950.7中采用硅基板取代模塑料作为扇出的基板，充分利用硅基板的优势，能够制作精细布线，利用成熟的硅刻蚀工艺，可以精确刻蚀孔、槽等结构。工艺上，还可以取消圆片塑封，拆键合工艺，降低工艺难度，从而显著降低成本，提高成品率。
[0007]上述封装体能够在一定程度上解决以往技术中工艺，但同时由于芯片埋入硅基板，工艺相对还是比较复杂，成本相对较高，而且对于比较薄的芯片，进行埋入封装会对产品可靠性产生一定影响，为此，亟需一种芯片封装结构解决薄芯片的封装问题。
【发明内容】
[0008]为解决上述技术问题，本发明提供一种薄芯片贴装基板扇出型封装结构及其制造方法，其解决由于芯片埋入基板，工艺相对比较复杂，可靠性不高，且成本相对较高的技术问题。
[0009]本发明的解决方案是:一种薄芯片贴装基板扇出型封装结构，其包括基板、至少一个芯片;基板具有相对设置的第一表面与第二表面;芯片固定在第一表面上，芯片远离第一表面的一侧上设置有至少一个焊垫；第一表面上铺有覆盖芯片的介质层，且介质层在对应焊垫处设有裸露焊垫的窗口一 ;介质层上至少有一条金属线路通过窗口一从焊垫延伸到基板上。[00?0]作为上述方案的进一步改进，芯片的厚度不大于80μηι。
[0011]作为上述方案的进一步改进，所述基板的材质为娃、玻璃、金属框架的至少一种。
[0012]作为上述方案的进一步改进，金属线路上形成有焊盘;介质层上铺有覆盖金属线路的保护层，且设有裸露所述焊盘的窗口二。
[0013]进一步地，所述薄芯片贴装基板扇出型封装结构包括至少一个导电结构，导电结构在保护层上并通过窗口二与对应的焊盘电性连接。
[0014]再进一步地，导电结构为焊球、导电凸点、导电胶水、导电银浆中的至少一种。
[0015]进一步地，介质层与保护层的材质相同。
[0016]再进一步地，介质层与保护层的材质均有光刻特性。
[0017]本发明还提供上述任意薄芯片贴装基板扇出型封装结构的制造方法，包括如下步骤:
[0018]a.提供一基板，所述基板具有第一表面和与所述第一表面相对的第二表面；
[0019]b.所述第一表面上放置至少一待装芯片，所述芯片含有焊垫的一面朝上；
[0020]c.所述第一表面上铺有覆盖所述芯片的介质层，且所述介质层在对应焊垫处设有裸露焊垫的窗口一；
[0021 ] d.所述介质层及所述焊垫上形成有金属线路；
[0022]e.在所述金属线路上形成有保护层，所述保护层具有暴露出用于形成导电结构的窗口二；
[0023]f.在所述窗口二处形成导电结构。
[0024]作为上述方案的进一步改进，在所述导电结构形成前或后将所述基板的第二表面进行减薄，减薄至所述基板厚度不小于200μπι。
[0025]本发明的有益效果是:本发明提供的薄芯片贴装基板扇出型封装结构及其制造方法，采用基板取代模塑料作为扇出的基板，能够制作精细布线;芯片贴装在基板表面，可通过保护层(如聚合物或者膜材料)与基板连接固定，防止减薄后的芯片偏移，通过再布线把芯片的电性扇出到基板的第一表面，并将基板第二表面进行减薄，这样做的好处是:首先，能够提高封装可靠性，工艺简单，成本低;再次，由于基板具有更小的翘曲，可以获得更小的布线线宽，适于高密度封装;最后，本发明取消圆片塑封，开槽或孔，拆键合工艺，降低工艺难度，从而显著降低成本，提高成品率。
【附图说明】
[0026]图1为本发明基板的第一表面贴装芯片的剖面示意图；
[0027]图2为本发明在基板上涂布介质层，并通过光刻/刻蚀暴露出芯片焊垫的结构示意图；
[0028]图3为本发明在介质层上进行重布线，形成金属重布线的结构示意图；
[0029]图4为本发明在金属重布线上形成第一保护层的结构示意图；
[0030]图5为本发明在金属重布线上形成导电结构的结构示意图。
[0031]主要符号说明:
[0032]I——基板101——第一表面
[0033]102——第二表面 2——芯片
[0034]201——焊盘3——黏结胶
[0035]4--介质层5--金属布线
[0036]6 保护层7 导电结构
【具体实施方式】
[0037]下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0038]请一并参阅图1至图5，其中，图1为本发明基板的第一表面贴装芯片的剖面示意图；图2为本发明在基板上涂布介质层，并通过光刻/刻蚀暴露出芯片焊垫的结构示意图；图3为本发明在介质层上进行重布线，形成金属重布线的结构示意图；图4为本发明在金属重布线上形成第一保护层的结构示意图；图5为本发明在金属重布线上形成导电结构的结构示意图。
[0039]本发明的薄芯片贴装基板扇出型封装结构包括一基板1、至少一个芯片2(在本实施例中以I个为例)，如图5所示。基板I的材质可为硅或者其它载板，优选地，基板I的材质为硅晶圆或硬质载板。基板I具有第一表面101和与其相对的第二表面102，所述第一表面101上放置至少一颗焊垫面朝外的芯片2。故，芯片2固定在第一表面101上，芯片2远离第一表面101的一侧上设置有至少一个焊垫201。
[0040]第一表面101上铺有覆盖芯片2的介质层4，且介质层4在对应焊垫201处设有裸露焊垫201的窗口一 202。介质层4上至少有一条金属线路5通过窗口一 202从焊垫201延伸到基板I上。因此，基板I的第一表面101、芯片2的侧面与顶面形成一层介质层4，介质层4上形成至少一层金属重布线(即金属线路5)，所述金属重布线与芯片2的焊垫201连接。所述金属重布布线的材质可为铜或铝。所述金属重布线上形成有焊盘，所述金属重布线上铺设暴露所述焊盘的保护层6，故介质层4上铺有覆盖金属线路5的保护层6，且设有裸露所述焊盘的窗口二 601。所述焊盘上形成有至少一个导电结构7，导电结构7在保护层6上并通过窗口二 601与对应的焊盘电性连接。导电结构7可为焊球(如焊料球)、导电凸点(如铜柱焊料凸点)、导电胶水、导电银浆中的至少一种。
[0041]功能芯片2的厚度不大于80μπι。芯片2的底面与基板I之间设有一层粘附层，粘附层可为黏结胶3，芯片2可通过黏结胶3固定在第一表面101上。黏结胶3优选为非导电聚合物胶或薄膜，粘接芯片2与第一表面101，使得芯片2位置不发生偏移，以便于获得较好的对准精度，获得更细的再布线线条。聚合物胶可以通过涂布方式制备，薄膜可以通过压膜方式制备。
[0042]介质层4与保护层5的材质可相同，如均可为同一种聚合物，以提高封装体的可靠性。介质层4的材料可为聚合物胶，以固定芯片2，同时保证介质性能。导电结构7下可设置形成焊盘的金属层，金属层可为Ni/Au、CrW/Cu、Ti/W/Cu/Ni/Au、Ti/Cu中的一种，图示未画出。
[0043]所述薄芯片贴装基板扇出型封装结构的制造方法，按如下步骤实施:
[0044]A.提供一基板I，本实施例为硅基板圆片，所述硅基板圆片具有第一表面101和与其相对的第二表面102;
[0045]B.在所述硅基板的第一表面101放置至少一个待封装的芯片2，使所述芯片2的焊盘面(具有焊垫201的那一面)朝上，如图1所示；
[0046]C.在所述芯片2的焊盘面上以及所述硅基板的第一表面101上，形成一层介质层4;
[0047]D.打开所述芯片2的焊盘上面的介质层4，如图2所示，并在介质层4上面制作连接芯片2的焊垫201的金属布线(即金属线路5)，如图3所示；
[0048]E.在所述金属布线上面制作一层保护层6，在该金属布线上预留出导电结构7的位置打开保护层6，如图4所示，在露出的金属布线上制备所需的导电结构7下的金属层，然后进行导电结构7的凸点制备或植焊球，最后切片，形成薄芯片贴装硅基板扇出型封装结构，如图5所示。
[0049]较佳的，步骤C中涂布工艺采用聚合物胶，步骤E中保护层6与介质层4为同一种聚合物胶，以提高封装体的可靠性。
[0050]优选的，在凸点制备或植焊球前后，将硅基板圆片的第二表面102减薄到所需厚度。
[0051]优选的，在步骤B前，将待封装的芯片圆片减薄至设定厚度，然后在芯片圆片的非焊盘面刷黏结胶，划片后形成单颗芯片，通过拾取工具将带有黏结胶的芯片放置于所述硅基板的第一表面101。
[0052]优选的，所述介质层4为可光刻材料，保护层6为可光刻材料。以便使用光刻制程形成开口，暴露出芯片的焊盘，使金属布线连接焊盘。
[0053]本发明提供一种薄芯片贴装基板扇出型封装结构及其制造方法，采用基板取代模塑料作为扇出的基板，能够制作精细布线。芯片贴装在基板表面，通过黏结胶与基板黏结固定，并在芯片周围形成介质层防止芯片偏移，通过再布线把芯片的部分I/O焊球扇出到基板的表面，能够提高封装可靠性，工艺简单，成本低。由于基板具有更小的翘曲，可以获得更小的布线线宽，适于高密度封装。工艺上，本发明可以取消圆片塑封，拆键合工艺，降低工艺难度，从而显著降低成本，提高成品率。
[0054]显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
【主权项】
1.一种薄芯片贴装基板扇出型封装结构，其包括基板(I)、至少一个芯片(2);基板(I)具有相对设置的第一表面(101)与第二表面(102);其特征在于:芯片(2)固定在第一表面(101)上，芯片(2)远离第一表面(101)的一侧上设置有至少一个焊垫(201);第一表面(101)上铺有覆盖芯片(2)的介质层(4)，且介质层(4)在对应焊垫(201)处设有裸露焊垫(201)的窗口一(202);介质层(4)上至少有一条金属线路(5)通过窗口一(202)从焊垫(201)延伸到基板(I)上。2.如权利要求1所述的薄芯片贴装基板扇出型封装结构，其特征在于:芯片(2)的厚度不大于80μηι。3.如权利要求1所述的薄芯片贴装基板扇出型封装结构，其特征在于:所述基板的材质为硅、玻璃、金属框架的至少一种。4.如权利要求1所述的薄芯片贴装基板扇出型封装结构，其特征在于:金属线路(5)上形成有焊盘;介质层(4)上铺有覆盖金属线路(5)的保护层(6)，且设有裸露所述焊盘的窗口二 (601)。5.如权利要求4所述的薄芯片贴装基板扇出型封装结构，其特征在于:所述薄芯片贴装基板扇出型封装结构包括至少一个导电结构(7)，导电结构(7)在保护层(6)上并通过窗口二 (601)与对应的焊盘电性连接。6.如权利要求5所述的薄芯片贴装基板扇出型封装结构，其特征在于:导电结构(7)为焊球、导电凸点、导电胶水、导电银浆中的至少一种。7.如权利要求4所述的薄芯片贴装基板扇出型封装结构，其特征在于:介质层(4)与保护层(6)的材质相同。8.如权利要求7所述的薄芯片贴装基板扇出型封装结构，其特征在于:介质层(4)与保护层(6)的材质均有光刻特性。9.一种如权利要求1至8中任意一项所述的薄芯片贴装基板扇出型封装结构的制造方法，其特征在于:包括如下步骤: a.提供一基板，所述基板具有第一表面和与所述第一表面相对的第二表面； b.所述第一表面上放置至少一待装芯片，所述芯片含有焊垫的一面朝上； c.所述第一表面上铺有覆盖所述芯片的介质层，且所述介质层在对应焊垫处设有裸露焊垫的窗口一； d.所述介质层及所述焊垫上形成有金属线路； e.在所述金属线路上形成有保护层，所述保护层具有暴露出用于形成导电结构的窗口-* * f.在所述窗口 二处形成导电结构。10.如权利要求9所述的薄芯片贴装基板扇出型封装结构的制造方法，其特征在于:在所述导电结构形成前或后将所述基板的第二表面进行减薄，减薄至所述基板厚度不小于200μηιο
【文档编号】H01L23/48GK105895605SQ201610408773
【公开日】2016年8月24日
【申请日】2016年6月12日
【发明人】于大全, 项敏
【申请人】华天科技（昆山）电子有限公司