专利名称：树脂核心柱芯片封装结构的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种树脂核心柱芯片封装结构。属芯片封装技术领域。
(二)
背景技术：
传统上，IC芯片与外部的电气连接是用金属引线以键合的方式把芯片 上的I / O连至封装载体并经封装引脚来实现。随着IC芯片特征尺寸的縮 小和集成规模的扩大，1/0的间距不断减小、数量不断增多。当I/0间 距縮小到70um以下时，引线键合技术就不再适用，必须寻求新的技术途 径。圆片级封装技术利用薄膜再分布工艺，使I/0可以分布在IC芯片的 整个表面上而不再仅仅局限于窄小的IC芯片的周边区域，从而解决了高密
镀、细间距i/o芯片的电气连接问题。
圆片级封装以BGA技术为基础，是一种经过改进和提高的CSP，充 分体现了BGA、 CSP的技术优势。它具有许多独特的优点①封装加工效 率高，它以圆片形式的批量生产工艺进行制造；②具有倒装芯片封装的优 点，即轻、薄、短、小；③圆片级封装生产设施费用低，可充分利用圆片 的制造设备，无须投资另建封装生产线；④圆片级封装的芯片设计和封装 设计可以统一考虑、同时进行，这将提高设计效率，减少设计费用；⑤圆 片级封装从芯片制造、封装到产品发往用户的整个过程中，中间环节大大减少，周期縮短很多，这必将导致成本的降低；⑥圆片级封装的成本与每 个圆片上的芯片数量密切相关，圆片上的芯片数越多，圆片级封装的成本 薄膜再分布圆片级芯片尺寸封装是圆片级封装工艺之一。因为它的成 本较低，并满足便携式产品板级应用可靠性标准的要求，其应用范围越来 越广。
当前最典型的薄膜再布线工艺是，采用PI或BCB作为再分布的介质 层，Cu或M作为再分布连线金属，采用溅射法淀积凸点底部金属层(UBM)， 用植球或丝网印刷法淀积焊膏并回流，形成焊球焊球凸点。焊球凸点为芯 片在使用过程中的应力承受部位，在芯片i/o数增多，芯片尺寸增大的趋 势下，焊球凸点的应力分布直接影响焊点结构的可靠性和对底层线路的电 性能的影响。目前的再布线结构虽然部分满足了凸点下芯片应力缓冲问题， 但存在两个缺陷1)当芯片电极不需要进行再布线转移时，当前的再布线 结构的应力缓冲能力无法体现；2)凸点下薄膜介质层本身强度有限，在应 力较大条件下难以满足产品结构可靠性需求。因此，寻求低应力高强度结 构的焊球凸点技术一直是业界不断追求的目标。
发明内容
本发明的目的在于克服上述不足，提供一种能增大对焊球凸点的应力 缓冲和凸点下介质强度，提高芯片整体结构的可靠性能的树脂核心柱芯片 封装结构。
本发明的目的是这样实现的 一种树脂核心柱芯片封装结构，其特征 在于所述芯片封装结构包括芯片本体、芯片电极、芯片表面钝化层、第一层再布线金属层、树脂核心、第二层再布线金属层、再布线金属表面保护 层和焊球凸点，所述芯片电极设置在芯片本体上，芯片表面钝化层复合在 芯片本体表面以及芯片电极外缘和表面外周边，而芯片电极表面的中间部 分露出芯片表面钝化层，所述第一层再布线金属层覆盖在芯片表面钝化层 以及露出芯片表面钝化层的芯片电极表面中间部分，所述树脂核心设置在 第一层再布线金属层上，所述第二层再布线金属层包覆在树脂核心的外围， 所述第一层再布线金属层、树脂核心和第二层再布线金属层构成树脂核心 柱，所述再布线金属表面保护层覆盖在芯片表面钝化层、第一层再布线金 属层和第二层再布线金属层的表面，并露出树脂核心顶部的凸点下金属层， 所述焊球凸点凸出设置在所述凸点下金属层上。
第一层再布线金属层只有再布线功能，第二层再布线金属层既有再布 线功能，又具有凸点下金属的功能，与焊球发生润湿形成可靠连接。
本发明有益效果是
通过制作树脂核心金属柱结构，使树脂核心金属柱也具有应力缓冲的 能力，从而增大了对焊球凸点的应力缓冲和凸点下介质强度，提高了整体 结构的可靠性能，同时利用该结构工艺的特点，实现芯片电极的再布线功能。
图1为本发明树脂核心柱芯片封装结构的俯视图。
图2为图1的a-a剖示图一。 图3为图1的a-a剖示图二。图4为图1的a-a剖示图三。 图5为图1的b-b剖示图。
图中芯片本体101、芯片电极102、芯片表面钝化层103、第一层再 布线金属层104、树脂核心105、第二层再布线金属层106、凸点下金属层 106A、再布线金属表面保护层107、焊球凸点108。 具体实施例方式
本发明树脂核心柱芯片封装结构，主要由芯片本体101、芯片电极102、 芯片表面钝化层103、第一层再布线金属层104、树脂核心105、第二层再 布线金属层106、再布线金属表面保护层107和焊球凸点108组成。所述 芯片电极102设置在芯片本体101上，芯片表面钝化层103复合在芯片本 体101表面以及芯片电极102外缘和表面外周边，而芯片电极102表面的 中间部分露出芯片表面钝化层103，所述第一层再布线金属层104覆盖在 芯片表面钝化层103以及露出芯片表面钝化层103的芯片电极102表面中 间部分，所述树脂核心105设置在第一层再布线金属层104上，所述第二 层再布线金属层106包覆在树脂核心105的外围，所述第一层再布线金属 层104、树脂核心105和第二层再布线金属层106构成树脂核心柱。所述 树脂核心柱的位置有二种结构形式 一种位于芯片电极102上方，如图2 所示，另一种位于芯片电极102旁边的芯片表面钝化层103上。
所述再布线金属表面保护层107覆盖在芯片表面钝化层103、第一层 再布线金属层104和第二层再布线金属层106的表面，并露出树脂核心105 顶部的凸点下金属层106A，所述焊球凸点108凸出设置在所述凸点下金属层106A上。
其实现过程为
1) 在露出芯片表面钝化层103的芯片电极102表面中间部分以及芯片 表面钝化层103表面通过溅射或电镀包括化学镀的方式形成第一层再布线 金属层104。
2) 利用印刷或光刻的方式，在第一层再布线金属层104上形成树脂核 心105。
3) 通过溅射或电镀包括化学镀的方式在树脂核心105的外围形成第二 层再布线金属层106，
4) 对芯片表面钝化层103、第一层再布线金属层104和第二层再布线 金属层106的表面用再布线金属表面保护层107进行表面覆盖或对整个芯 片表面进行覆盖，并露出树脂核心105顶部的凸点下金属层106A。
5) 在所述凸点下金属层106A处进行植球或印刷焊膏，并回流形成焊 球凸点108。
所述树脂核心104为高分子绝缘材料，如聚酰亚胺、环氧树脂等。 所述第一层再布线金属层104和第二层再布线金属层106均为单层或 多层金属材l4。
所述再布线金属表面保护层107为高分子绝缘材料，如聚酰亚胺、环 氧树脂等。
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权利要求
1、一种树脂核心柱芯片封装结构，其特征在于所述芯片封装结构包括芯片本体(101)、芯片电极(102)、芯片表面钝化层(103)、第一层再布线金属层(104)、树脂核心(105)、第二层再布线金属层(106)、再布线金属表面保护层(107)和焊球凸点(108)，所述芯片电极(102)设置在芯片本体(101)上，芯片表面钝化层(103)复合在芯片本体(101)表面以及芯片电极(102)外缘和表面外周边，而芯片电极(102)表面的中间部分露出芯片表面钝化层(103)，所述第一层再布线金属层(104)覆盖在芯片表面钝化层(103)以及露出芯片表面钝化层(103)的芯片电极(102)表面中间部分，所述树脂核心(105)设置在第一层再布线金属层(104)上，所述第二层再布线金属层(106)包覆在树脂核心(105)的外围，所述第一层再布线金属层(104)、树脂核心(105)和第二层再布线金属层(106)构成树脂核心柱，所述再布线金属表面保护层(107)覆盖在芯片表面钝化层(103)、第一层再布线金属层(104)和第二层再布线金属层(106)的表面，并露出树脂核心(105)顶部的凸点下金属层(106A)，所述焊球凸点(108)凸出设置在所述凸点下金属层(106A)上。
2、 根据权利要求1所述的一种树脂核心柱芯片封装结构，其特征在于 所述树脂核心柱的位置位于芯片电极(102)上方。
3、 根据权利要求1所述的一种树脂核心柱芯片封装结构，其特征在于 所述树脂核心柱的位置位于芯片电极(102诱边的芯片表面钝化层(103)上。
4、 根据权利要求l、 2或3所述的一种树脂核心柱芯片封装结构，其特征在于所述树脂核心(104)为高分子绝缘材料。
5、 根据权利要求4所述的一种树脂核心柱芯片封装结构，其特征在于 所述高分子绝缘材料为聚酰亚胺或环氧树脂。
6、 根据权利要求l、 2或3所述的一种树脂核心柱芯片封装结构，其 特征在于所述再布线金属表面保护层(107)为高分子绝缘材料。
7、 根据权利要求6所述的一种树脂核心柱芯片封装结构，其特征在于 所述高分子绝缘材料为聚酰亚胺或环氧树脂。
8、 根据权利要求l、 2或3所述的一种树脂核心柱芯片封装结构，其 特征在于所述第一层再布线金属层(104)和第二层再布线金属层(106)均为 单层或多层金属材料。
全文摘要
本发明涉及一种树脂核心柱芯片封装结构，属芯片封装技术领域。它包括芯片本体(101)、芯片电极(102)、芯片表面钝化层(103)、第一层再布线金属层(104)、树脂核心(105)、第二层再布线金属层(106)、再布线金属表面保护层(107)和焊球凸点(108)，芯片电极(102)设置在芯片本体上，芯片表面钝化层(103)复合在芯片本体表面以及芯片电极外缘和表面外周边，所述第一层再布线金属层(104)覆盖在芯片表面钝化层(103)以及露出芯片表面钝化层(103)的芯片电极(102)表面中间部分，所述树脂核心(105)设置在第一层再布线金属层(104)上，所述第二层再布线金属层(106)包覆在树脂核心(105)的外围，所述焊球凸点(108)凸出设置在所述凸点下金属层(106A)上。本发明芯片封装结构可以解决焊球凸点的低应力问题。
文档编号H01L23/485GK101661917SQ20091002745
公开日2010年3月3日 申请日期2009年5月11日 优先权日2009年5月11日
发明者黎 张, 凯 曹, 赖志明, 栋 陈, 陈锦辉 申请人:江阴长电先进封装有限公司