专利名称：高密度半导体封装结构的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及半导体封装领域，尤其是ー种高密度半导体封装结构。
背景技术：
随着电子产品的轻薄化、小型化、多功能化及高容量的发展，要求封装体厚度更薄、尺寸更小、引脚更多、密度更高，因此对封装结构和封装技术提出了挑战。传统的封装技术已不适合高密度及多引脚的封装体的发展，目前最典型的封装エ艺是用打线键合来作为线路连接方式，存在以下问题1.芯片的电极焊垫只能在芯片四周矩阵排列，限制了电极焊垫的数量；2.多层芯片层叠时，上层芯片的电极焊垫距离边缘要保证一定的距离，下面的芯片距离上面的芯片边缘也要保证一定的距离防止打线时瓷嘴碰到上面的芯片，増加了 封装体的尺寸；3.打线エ艺的线弧比较高，封装体的整体厚度相对较厚；4.电极焊垫底层需要特殊的设计，须能够承受打线エ艺施加的力；5.打线エ艺比较复杂，影响的因素比较多。有鉴于此，有必要对现有的高密度半导体封装结构予以改进以解决上述问题。
实用新型内容本实用新型的目的在于提供ー种高密度半导体封装结构，其尺寸小、厚度薄、高密度、多引脚。为实现前述目的，本实用新型采用如下技术方案ー种高密度半导体封装结构，包括基板，具有粘贴面和自粘贴面向外暴露的焊盘；裸片模组，包括若干层叠设置的裸片、形成在每层裸片上以连接上下层裸片或者连接裸片和焊盘的若干油墨走线，所述裸片包括下表面贴附在粘贴面上的基层裸片，所述每个裸片具有相对设置的上表面和下表面、以及自上表面向外暴露的电极焊垫，所述上层的裸片沿所述裸片的厚度方向的正投影将与其相邻的下层的裸片的电极焊垫遮蔽。作为本实用新型的进ー步改进，所述每个裸片具有连接上表面和下表面的侧表面，所述油墨走线自所述电极焊垫引出并在侧表面外侧向下延伸形成，所述侧表面相较粘贴面呈大于90度且小于180度的角度延伸。作为本实用新型的进ー步改进，所述油墨走线通过喷墨或者印刷成型在所述裸片的侧表面上。作为本实用新型的进ー步改进，所述裸片模组还包括设置在侧表面和油墨走线之间的绝缘介质层，所述油墨走线贴附在所述绝缘介质层上，所述绝缘介质层具有相较粘贴面呈大于90度且小于180度的角度延伸的外表面。作为本实用新型的进ー步改进，所述绝缘介质层通过喷墨或者印刷成型在所述侧表面上，所述油墨走线通过喷墨或者印刷成型在绝缘介质层的外表面上。作为本实用新型的进ー步改进，所述油墨走线具有连接电极焊垫的首端、以及连接焊盘或者下层油墨走线的尾端，沿裸片的水平方向所述上层油墨走线尾端位干与其连接的下层油墨走线首端的外侧。作为本实用新型的进ー步改进，所述裸片模组还包括设置在基层裸片和焊盘之间以及设置在上下相邻的两个裸片之间的粘结层。作为本实用新型的进ー步改进，所述裸片模组内的裸片呈锥型层叠设置。作为本实用新型的进ー步改进，所述裸片模组内的裸片为不规则层叠设置。作为本实用新型的进ー步改进，所述每层裸片包括若干个并列设置的子裸片，所述子裸片之间设有相互连接的粘结层。作为本实用新型的进ー步改进，所述油墨走线为金属或合金油墨、或者导电无机物或导电有机油墨。作为本实用新型的进ー步改进，所述形成在每层裸片上的油墨走线为层叠设置的多层，该多层油墨走线中的上层油墨走线与位于下层且相邻设置的油墨走线之间设置有绝缘介质层。本实用新型采用油墨走线进行连接、并且使上层的裸片沿裸片的厚度方向的正投影将与其相邻的下层的裸片的电极焊垫遮蔽，即裸片上的电极焊垫可自裸片上表面的任意位置向外暴露，由此可使得本实用新型高密度半导体封装结构与现有技术相比，具有尺寸小、厚度薄、高密度和多引脚的优点。
图I为本实用新型实施例一中高密度半导体封装结构的剖视图。图2为图I中高密度半导体封装结构中的裸片的结构示意图。图3为图I中高密度半导体封装结构的俯视图。图4至图10为图I中高密度半导体封装结构的封装方法的实施步骤示意图。图11为本实用新型实施例ニ中高密度半导体封装结构的剖视图。
具体实施方式
请參见图I至3，本实用新型实施例一中的高密度半导体封装结构包括基板I和设置在基板I上的裸片模组。裸片模组包括若干层叠设置的裸片21和形成在每层裸片21上的以连接上下层裸片21或者连接裸片21和焊盘14的若干油墨走线22，每片裸片21的结构相同，每片裸片21的电极焊垫216可任意设置在每片裸片21的上表面213上并且上层的裸片21沿裸片21的厚度方向的正投影将与其相邻的下层裸片21的电极焊垫216遮蔽。下面结合本实施例，对高密度半导体封装结构的各部分进行具体描述基板I具有相对设置的第一表面11和第二表面12、连接第一表面11和第二表面12的第三表面13、以及自第一表面11向外暴露的焊盘14。上述第一表面11为粘贴面。在本实施例中，裸片21包括呈锥形层叠设置的两片，可分为基层裸片211和顶层裸片212。基层裸片211和顶层裸片212结构相同，尺寸不同，基层裸片211的尺寸大于顶层裸片212。基层裸片211和顶层裸片212均具有相对设置的上表面213和下表面214、连接上表面213和下表面214的侧表面215、以及自上表面213向外暴露的电极焊垫216。基层裸片211的下表面214粘贴在基板I的粘贴面11上。顶层裸片212的下表面214粘结在基层裸片211的上表面213上。基层裸片211和顶层裸片212的侧表面215相较粘贴面11均呈大于90度且小于180度的角度延伸。顶层裸片212沿裸片21的厚度方向的正投影将基层裸片211的电极焊垫216遮蔽。在基层裸片211的下表面214与粘贴面11之间设置有粘结层23，顶层裸片212的下表面214与基层裸片211的上表面215之间也同样设置有粘结层23。通过粘结层23将基层裸片211和粘贴面11、顶层裸片212和基层裸片211分别固定。粘结层23可由聚酰亚胺或苯丙环丁烯或环氧树脂形成。当然，也可以不采用粘结层23，而采用其他方式将基层裸片211和粘贴面14、顶层裸片212和基层裸片211分别固定。油墨走线22用以连接上下相邻的裸片21或者用以连接裸片21和基板I。由于本实施例中仅包括有层叠设置的基层裸片211和顶层裸片212，故将基层裸片211和顶层裸片212上分別设置的油墨走线22分别称为基层油墨走线221和顶层油墨走线222。基层油墨走线221用以连接基层裸片211的电极焊垫216和基层I上的焊盘14。基层油墨走 线221具有连接基层油墨走线211电极焊垫216的首端223、以及连接基板I焊盘14的尾端224。顶层油墨走线222用以连接顶层裸片212电极焊垫216和基层油墨走线。顶层油墨走线222具有连接顶层裸片212的电极焊垫216的首端223、以及连接基层油墨走线221的尾端224。沿裸片21的水平方向，顶层油墨走线222的尾端224位于基层油墨走线221首端223的外側。在此，由于基层油墨走线221连接至焊盘14，顶层油墨走线222又连接至基层油墨走线221，所以，基层油墨走线221和顶层油墨走线222均与焊盘14电性连接。除此之外，上述顶层油墨走线222也可以直接连接至焊盘14 (未图示)。上述基层油墨走线221和顶层油墨走线222均为金属或合金油墨、或者导电无机物或导电有机油墨。在本实施例中，基层油墨走线221和顶层油墨走线222均为单层设置。诚然，形成在每层裸片上的油墨走线也可为层叠设置的多层(未图示)，并且该多层油墨走线中的上层油墨走线与位于下层且相邻设置的油墨走线之间设置有绝缘介质层。在本实施例中，裸片模组还包括设置在基层裸片211侧表面215和基层油墨走线221之间、设置在顶层裸片212的侧表面215和顶层油墨走线222之间的绝缘介质层24。绝缘介质层24具有相较粘贴面呈大于90度且小于180度的角度延伸的外表面241。在本实施例中，基层裸片211和顶层裸片212的侧表面215分别与与其相对应的绝缘介质层24的外表面241平行。绝缘介质层24通过喷墨或者印刷成型在相对应的侧表面215上。由于外表面241相较于粘贴面11均呈大于90度且小于180度的角度延伸，所以，在成型时，基层油墨走线221和顶层油墨走线222分别自基层裸片211和顶层裸片222的电极焊垫216引出并贴附于对应的绝缘介质层24的外表面241向下延伸形成。基层油墨走线221和顶层油墨走线222分别通过喷墨或者印刷成型在相对应的绝缘介质层24的外表面241上。除本实施例外，也可以不设置绝缘介质层24，而是直接将基层油墨走线221和顶层油墨走线222通过喷墨或者印刷分别成型在基层裸片211和顶层裸片212的侧表面215上。在此种情况下，基层油墨走线221和顶层油墨走线222则是分别自基层裸片211和顶层裸片222的电极焊垫216引出并贴附侧表面215向下延伸形成。由于采用油墨走线进行连接、并且使上层的裸片沿裸片的厚度方向的正投影将与其相邻的下层的裸片的电极焊垫遮蔽，即裸片21上的电极焊垫216可自裸片21上表面213的任意位置向外暴露，由此可使得本实用新型高密度半导体封装结构与现有技术相比，具有尺寸小、厚度薄、高密度和多弓I脚的优点。在本实施例中裸片模组呈锥形层叠设置，但除此结构外，裸片模组还可以采用不规则设置。裸片模组也可以设置成两层以上，即在本实施例一中的顶层裸片上再层叠设置若干层的裸片。而裸片模组内的每层裸片可以包括若干个并列设置的子裸片，每个子裸片之间又通过粘结层连接。该粘结层可以与本实施例中的粘结层相同。请參见图12所示的实施ニ中的高密度半导体封装结构，在该实施例中，裸片21呈不规则设置并且在最底层的裸片21内包含有两个子裸片(未标号)。以下请结合见图4至图10所示的实施步骤示意图对实施例一中的高密度半导体封装结构的封装方法做详细描述。请结合图4，提供基板I (步骤SI)，基板I具有相对设置的第一表面11和第二表面12、连接第一表面11和第二表面12的第三表面13、以及自第一表面11向外暴露的焊盘
14，由于在后续步骤中需在第一表面11上设置裸片21，所以该第一表面11作为粘贴面。请结合图5，提供ー裸片211并将该裸片211粘着在基板I上(步骤S2)。裸片211具有相对设置的上表面213和下表面214、连接上表面213和下表面214的侧表面215、以及自上表面213向外暴露的电极焊垫216。由于该裸片211粘着在基板I上，所以将此裸片211作为基层裸片。基层裸片211通过下表面213粘着在基板I的粘贴面11上。在此，基层裸片211通过聚酰亚胺或苯丙环丁烯或环氧树脂作为粘结物固定在位于其下侧且与其相邻的基板I的粘结面11上，从而在基层裸片211和基板I的粘结面11之间还形成有通过上述粘结物形成的粘结层23。基层裸片211的侧表面215相较粘贴面11呈大于90度且小于180度的角度延伸。基层裸片211的电极焊垫216可设置在该基层裸片211的上表面213的任意位置。请结合图6，S2步骤在粘贴完成提供的裸片211之后，在S2步骤提供的裸片211的侧表面215形成绝缘介质层24 (步骤S21)。所形成的绝缘介质层24先由聚酰亚胺或苯丙环丁烯或环氧树脂作为材料以喷墨或者印刷等方法成型，然后再经过烘烤(温度100至400摄氏度)或者紫外线光照等技术进行加速处理。其厚度在几微米到几十微米之间。绝缘介质层24具有相较基板I的粘贴面11呈大于90度且小于180度的角度延伸的外表面241。在本实施例中，该绝缘介质层24同时还形成于部分上表面213,该部分上表面213为上表面213中侧表面214上端到电极焊垫216的部分。外表面241与基层裸片211的侧表面215平行。请结合图7，在形成油墨走线221 (步骤S3)，该油墨走线221自S2步骤提供的裸片211的电极焊垫216引出并在侧表面215外侧向下延伸至基板I的焊盘14。油墨走线221贴附在S21步骤形成的绝缘介质层24的外表面241。在本实施例中，由于S2步骤提供的裸片21为基层裸片211，所以将在本步骤中形成的油墨走线221称为基层油墨走线。通过上述描述可以看出，基层油墨走线221具有连接电极焊垫216的首端223、以及连接焊盘14的尾端224。所形成的基层油墨走线221由金属或合金油墨、或者导电无机物或导电有机物油墨材料以喷墨或者印刷等方式成型，然后再通过烘烤(温度50至500摄氏度)或者紫外线光照等技术进行加速处理。基层油墨走线221厚度在几微米之几百微米之间，宽度在几微米至几百微米之间。在本实施例中，基层油墨走线221为单层设置。诚然，本步骤中形成的油墨走线也可为层叠设置的多层，并且在多层油墨走线中位于上层的油墨走线与位于下层且相邻设置的油墨走线之间设置有绝缘介质层，且位于上层的油墨走线自S2步骤提供的裸片211的电极焊垫引出并贴附位于下层且相邻设置的绝缘介质层向下延伸至基板I的焊盘14。请结合图8，再次提供ー裸片212，该裸片212具有相对设置的上表面213和下表面214、连接上表面213和下表面214的侧表面215、以及自上表面213向外暴露的电极焊垫216，并将该裸片212的下表面214粘贴至已被粘贴且位于基板I上方的顶层的裸片211的上表面213(步骤S4)。裸片212的侧表面215相较粘贴面11呈大于90度且小于180度的角度延伸。而且位于上层的裸片212沿裸片21的 厚度方向的正投影将与其相邻的下层裸片211的电极焊垫216遮蔽。在本实施例中，S2步骤中已被粘贴的基层裸片211即为本实施例中在本步骤S4之前位于基板I上方的顶层的裸片211，并且在本步骤S4完成后，S4步骤提供并粘贴的裸片212即变为顶层的裸片，在呈两层设置的本实施例中，即将该裸片212称为顶层裸片。所以，该顶层裸片212的下表面213粘贴在基层裸片211的上表面213上，顶层裸片212的侧表面215相较粘贴面11呈大于90度且小于180度的角度延伸，顶层裸片212沿裸片21的厚度方向的正投影将基层裸片的电极焊垫216遮蔽。由于基层裸片211的电极焊垫216可在基层裸片211的上表面213的任意位置上设置并且基层裸片211的电极焊垫216又由顶层裸片212遮蔽，从而使得本实施例中的高密度半导体封装结构具有尺寸小、厚度薄、高密度和多引脚等优点。顶层裸片212的电极焊垫216可设置在该顶层裸片212的上表面213的任意位置。顶层裸片212通过聚酰亚胺或苯丙环丁烯或环氧树脂作为粘结物固定在基层裸片211的上表面213，从而基层裸片211的上表面213和顶层裸片212的下表面214之间设置有通过上述粘结物形成的粘结层23。顶层裸片212与基层裸片211呈锥形层叠设置。请结合图9，S4步骤在粘贴完成再次提供的裸片212之后，在步骤S4提供的裸片212的侧表面215上形成绝缘介质层24 (步骤S41)。绝缘介质层24具有相较基板I的粘贴面11呈大于90度且小于180度的角度延伸的外表面241。所形成的绝缘介质层24先由聚酰亚胺或苯丙环丁烯或环氧树脂作为材料以喷墨或者印刷等方法成型，然后再经过烘烤(温度100至400摄氏度)或者紫外线光照等技术进行加速处理。其厚度在几微米到几十微米之间。在本实施例中，本步骤中形成的绝缘介质层24同时还形成在顶层裸片212的部分上表面213，该部分上表面213为上表面213中侧表面215上端到电极焊垫216的部分。外表面241与顶层裸片212的侧表面213平行。请结合图10，再次形成油墨走线222，该油墨走线222自S4步骤提供的裸片212的电极焊垫216引出井向下延伸至S4步骤提供的裸片212相邻且位于下层已形成的油墨走线221或者焊盘14上(步骤S5)。本步骤中形成的油墨走线222贴附在S41步骤形成的绝缘介质层24的外表面241上。在本实施例中，由于S4步骤提供的裸片212为顶层裸片，所以，将本步骤中形成的油墨走线222称为顶层油墨走线。通过上述描述可以看出，顶层油墨走线222具有连接电极焊垫216的首端223、以及连接焊盘14的尾端224。顶层油墨走线222的首端223连接于顶层裸片212的电极焊垫216，其尾端224则连接于基层油墨走线221。沿裸片21的水平方向上，顶层油墨走线222的尾端224位于基层油墨走线221首端223的外側。除本实施例外，该顶层油墨走线222也可以直接连接至焊盘14。所形成的顶层油墨走线222由金属或合金油墨、或者导电无机物或导电有机物油墨材料以喷墨或者印刷等方式成型，然后再通过烘烤(温度50至500摄氏度)或者紫外线光照等技术进行加速处理。顶层油墨走线222厚度在几微米之几百微米之间，宽度在几微米至几百微米之间。在本实施例中，该顶层油墨走线222为单层设置。诚然，再次形成的油墨走线为层叠设置的多层，并且在该多层油墨走线中位于上层的油墨走线与位于下层且相邻设置的油墨走线之间设置有绝缘介质层，位于上层的油墨走线自S5步骤提供的裸片的电极焊垫引出并贴附位于下层且相邻设置的绝缘介质层向下延伸至S3步骤形成的油墨走线或基板的焊盘。在此需要说明的是在本实用新型的中也可以不在基层裸片211和顶层裸片212上形成绝缘介质层24，而是将基层油墨走线221和顶层油墨走线222直接形成在基层裸片211和顶层裸片212上。在此种情况下，基层油墨走线221和顶层油墨走线222分别直接贴附于基层裸片211和顶层裸片212的侧表面215。而其形成方式与本实施例基本相同，故在此不再描述。上述基层裸片211、顶层裸片212、与基层裸片211和顶层裸片212相对应设置的基层油墨走线221和顶层油墨走线222以及粘结层23和绝缘介质层24组成设置在基板I上的裸片模组。在本实施例中，裸片模组仅由基层裸片211和顶层裸片212形成的呈锥形两层式层叠设置。但除此结构外，还可以采用不规则设置。裸片模组中的裸片也可以为两层以上，即，在本实施例中的顶层裸片212上再层叠设置若干层的裸片。而裸片模组内的每层裸片21可以包括若干个并列设置的子裸片，每个子裸片之间通过粘结层连接，该粘结层可以与实施例一中的粘结层23相同。请參见图11所示的实施ニ中的高密度半导体封装结构，在该实施例中，裸片21呈不规则设置并且在最底层的裸片内包含有两个子裸片(未标号)。形成两层以上的封装方法同实施例一中的S4步骤至S5步骤基本相同，即重复S4步骤至S5步骤以形成多层裸片和与每层裸片相对应的油墨走线。综上所述，通过采用上述高密度半导体封装结构的封装方法对裸片21及与其相应的油墨走线221、222逐层封装，由此可使得裸片21上的电极焊垫216进行随意设置，即可位于裸片21的侧缘，也可靠中间位置设置；同时设置于同一裸片21上的油墨走线221、222也可根据电极焊垫216的密集度进行层叠设置，即使得上层的裸片21沿裸片21的厚度方向的正投影将与其相邻的下层的裸片21的电极焊垫216遮蔽，从而形成本实用新型具有尺寸小、厚度薄、高密度、多引脚优点的高密度半导体封装结构，并且该种封装方法エ艺简单、周期短、环保且容易实现。尽管为示例目的，已经公开了本实用新型的优选实施方式，但是本领域的普通技术人员将意识到，在不脱离由所附的权利要求书公开的本实用新型的范围和精神的情况下，各种改进、増加以及取代是可能的。
权利要求1.一种高密度半导体封装结构，其特征在于所述封装结构包括 基板，具有粘贴面和自粘贴面向外暴露的焊盘； 裸片模组，包括若干层叠设置的裸片、形成在每层裸片上以连接上下层裸片或者连接裸片和焊盘的若干油墨走线，所述裸片包括下表面贴附在粘贴面上的基层裸片，所述每个裸片具有相对设置的上表面和下表面、以及自上表面向外暴露的电极焊垫，所述上层的裸片沿所述裸片的厚度方向的正投影将与其相邻的下层的裸片的电极焊垫遮蔽。
2.根据权利要求I所述的高密度半导体封装结构，其特征在于所述每个裸片具有连接上表面和下表面的侧表面，所述油墨走线自所述电极焊垫引出并在侧表面外侧向下延伸形成，所述侧表面相较粘贴面呈大于90度且小于180度的角度延伸。
3.根据权利要求2所述的高密度半导体封装结构，其特征在于所述油墨走线通过喷墨或者印刷成型在所述裸片的侧表面上。
4.根据权利要求2所述的高密度半导体封装结构，其特征在于所述裸片模组还包括设置在侧表面和油墨走线之间的绝缘介质层，所述油墨走线贴附在所述绝缘介质层上，所述绝缘介质层具有相较粘贴面呈大于90度且小于180度的角度延伸的外表面。
5.根据权利要求4所述的高密度半导体封装结构，其特征在于所述绝缘介质层通过喷墨或者印刷成型在所述侧表面上，所述油墨走线通过喷墨或者印刷成型在绝缘介质层的外表面上。
6.根据权利要求I至5任意一项所述的高密度半导体封装结构，其特征在于所述油墨走线具有连接电极焊垫的首端、以及连接焊盘或者下层油墨走线的尾端，沿裸片的水平方向所述上层油墨走线尾端位于与其连接的下层油墨走线首端的外侧。
7.根据权利要求I至5任意一项所述的高密度半导体封装结构，其特征在于所述裸片模组还包括设置在基层裸片和焊盘之间以及设置在上下相邻的两个裸片之间的粘结层。
8.根据权利要求I至5任意一项所述的高密度半导体封装结构，其特征在于所述裸片模组内的裸片呈锥型层叠设置。
9.根据权利要求I至5任意一项所述的高密度半导体封装结构，其特征在于所述裸片模组内的裸片为不规则层叠设置。
10.根据权利要求I至5任意一项所述的高密度半导体封装结构，其特征在于所述每层裸片包括若干个并列设置的子裸片，所述子裸片之间设有相互连接的粘结层。
11.根据权利要求I至5任意一项所述的高密度半导体封装结构，其特征在于所述油墨走线为金属或合金油墨、或者导电无机物或导电有机油墨。
12.根据权利要求I至5任意一项所述的高密度半导体封装结构，其特征在于所述形成在每层裸片上的油墨走线为层叠设置的多层，该多层油墨走线中的上层油墨走线与位于下层且相邻设置的油墨走线之间设置有绝缘介质层。
专利摘要本实用新型涉及一种高密度半导体封装结构，包括基板，具有粘贴面和自粘贴面向外暴露的焊盘；裸片模组，包括若干层叠设置的裸片、形成在每层裸片上以连接上下层裸片或者连接裸片和焊盘的若干油墨走线，裸片包括下表面贴附在粘贴面上的基层裸片，每个裸片具有相对设置的上表面和下表面、以及自上表面向外暴露的电极焊垫，上层的裸片沿裸片的厚度方向的正投影将与其相邻的下层的裸片的电极焊垫遮蔽。本实用新型采用油墨走线进行连接、并且使上层的裸片沿裸片的厚度方向的正投影将与其相邻的下层的裸片的电极焊垫遮蔽，与现有技术相比，具有尺寸小、厚度薄、高密度和多引脚的优点。
文档编号H01L23/488GK202633290SQ201220285240
公开日2012年12月26日 申请日期2012年6月18日 优先权日2012年6月18日
发明者曹凯, 王利明 申请人:智瑞达科技(苏州)有限公司