扇出型方片级封装的制作工艺的制作方法
【专利摘要】本发明提供一种扇出型方片级封装的制作工艺，包括：提供尺寸较大的矩形承载片，在承载片上贴覆粘结胶；芯片正贴到粘结胶上；涂覆第二类绝缘树脂，第二类绝缘树脂填充芯片之间的沟槽；涂覆第一类感光树脂并将芯片覆盖住；在第一类感光树脂中形成通向芯片焊盘的导通孔；沉积一层种子层，并在种子层上涂覆光刻胶，在光刻胶上显露出的图形区域中形成电连接芯片焊盘的电镀线路；在承载片上涂覆一层阻焊油墨，使得阻焊油墨覆盖电镀线路，然后在阻焊油墨上显露出电镀线路上的金属焊盘；在金属焊盘上形成焊球。本方法能够降低制造成本，以及在工艺过程中降低制造难度和提高涂覆树脂的表面均匀性。
【专利说明】扇出型方片级封装的制作工艺
【技术领域】
[0001]本发明涉及微电子封装方法，尤其是一种扇出型方片级封装的制作工艺。
【背景技术】
[0002]随着电子产品多功能化和小型化的潮流，高密度微电子组装技术在新一代电子产品上逐渐成为主流。为了配合新一代电子产品的发展，尤其是智能手机、掌上电脑、超级本等产品的发展，芯片的尺寸向密度更高、速度更快、尺寸更小、成本更低等方向发展。扇出型方片级封装技术(Fanout Panel Level Package, F0PLP)的出现,作为扇出型晶圆级封装技术(Fanout Wafer Level Package, FOWLP)的升级技术,拥有更广阔的发展前景。
[0003]日本J-Devices公司在US20110309503A1专利中，给出了一种扇出型晶圆级封装的制作方法，如图1所示。J-Devices公司的专利主要工艺如下:
第一步:使用粘结剂以一定间隔在基板上形成粘结层；
弟~ 二步:在粘结I父上贴放芯片；
第三步:涂覆第一绝缘树脂，并在树脂上开出窗口，露出芯片上的焊盘；
第四步:通过图形电镀与光刻的方法，制作重布线层(Redistribution Layer, RDL),将芯片上的焊盘引出；
第五步:制作第二绝缘层，并做开口露出重布线层的金属；
第六步:在第二绝缘层上面制作焊球或凸点。
[0004]该技术的不足之处在于，工艺的第三步中涂覆第一绝缘树脂，由于通常芯片厚度在50微米以上，所以涂覆绝缘树脂的厚度不易控制，不利于精细线路的制作。而且个别树月旨(如PB0、BCB)价格较高，不利于成本控制。
【发明内容】
[0005]本发明的目的在于提供一种扇出型方片级封装的制作工艺，能够降低制造成本，以及在工艺过程中降低制造难度和提高涂覆树脂的表面均匀性。本发明采用的技术方案是，一种扇出型方片级封装的制作工艺，包括下述步骤:
步骤一，提供承载片，在承载片上贴覆粘结胶；
步骤二，将芯片正贴到粘结胶上；
步骤三，在承载片上贴有芯片的那一面上涂覆第二类绝缘树脂，第二类绝缘树脂填充芯片之间的沟槽，第二类绝缘树脂的高度不高于芯片顶部的高度；
步骤四，在承载片上贴有芯片的那一面上涂覆第一类感光树脂，第一类感光树脂将芯片覆盖住；
步骤五，在第一类感光树脂中形成通向芯片焊盘的导通孔；
步骤六，在导通孔中和第一类感光树脂上沉积一层种子层；在种子层上涂覆光刻胶，然后使得光刻胶上显露出用于制作电镀线路的图形，使用电镀的方法，在显露出的图形区域中形成电连接芯片焊盘的电镀线路； 步骤七，去除光刻胶和光刻胶底部的种子层，保留电镀线路底部的种子层；在承载片上涂覆一层阻焊油墨，使得阻焊油墨覆盖电镀线路；然后在阻焊油墨上显露出电镀线路上的金属焊盘。
[0006]步骤八，在金属焊盘上形成焊球。
[0007]进一步地，所述步骤一中，承载片为矩形，材料为玻璃、金属板或有机基板。
[0008]进一步地，所述步骤三中，第二类绝缘树脂为包含环氧树脂、亚克力树脂、酚醛树脂或三嗪树脂成分的增层材料、底填料或塑封材料。
[0009]进一步地，所述步骤三中，涂覆第二类绝缘树脂采用的工艺是丝网印刷、狭缝涂覆、喷墨打印、真空压合、点胶或压印。
[0010]进一步地，所述步骤三中，第二类绝缘树脂顶部低于芯片顶部O?15微米。
[0011]进一步地，所述步骤四中，第一类感光树脂包括BCB、ΡΒ0, PSP1、聚酰亚胺、感光型环氧树脂或干膜。
[0012]进一步地，所述步骤四中，涂覆第一类感光树脂采用的工艺包括旋涂、喷涂、滚涂、丝网印刷、狭缝涂覆、喷墨打印、滚压或真空压合。
[0013]进一步地，所述步骤六中，通过溅射金属或化学沉铜工艺，在导通孔中和第一类感光树脂上沉积种子层。
[0014]进一步地，所述步骤八中，通过植球、印刷、电镀或化学镀工艺形成焊球。
[0015]本发明的优点:
I).高性能芯片的扇出工艺大部分都使用第一类感光树脂，该类树脂包括BCB、ΡΒ0,PSPI (光敏聚酰亚胺)、聚酰亚胺等材料。第一类感光树脂具有分辨率高，适合高频作业等特点，缺点是成本昂贵。本发明使用主要成分为环氧树脂、亚克力树脂、酚醛树脂、三嗪树脂等的增层材料、底填料或塑封材料作为芯片间的填充剂，第一类感光树脂制作线路扇出层，在保证封装工艺精度的同时，降低了制造成本。
[0016]2).本发明采用两步涂胶方式，可以有效提高树脂涂覆的均匀性。首先使用第二类绝缘树脂填充芯片之间的沟槽，可以基本将沟槽填平，填充后，第二类绝缘树脂顶部低于芯片顶部O?15微米，相对于芯片贴片后的厚度大于50微米的厚度，由于第二类绝缘树脂涂覆后涂覆高度差的减少，随后进行第一类感光树脂涂覆时，制造难度大大降低，树脂表面均勻性大幅提闻。
[0017]3).方片工艺较圆片工艺有更大的产能，更低的成本。目前国际上主流的圆片尺寸是300mm直径的圆片，约113平方英寸；主流的PCB基板尺寸为500X600mm的方片，约480平方英寸；IXD 4带线基板的尺寸为650X830mm的方片，约836平方英寸。由此可见，使用PCB基板的部分工艺，加工尺寸是晶圆的4.25倍；使用IXD 4带线的部分工艺，加工尺寸是晶圆的7.4倍。产能的提升，可以大幅度降低制造成本。
【专利附图】
【附图说明】
[0018]图1为日本J-Devices公司的一种扇出型晶圆级封装的制作方法示意图。
[0019]图2为本发明的承载片上贴覆粘结胶示意图。
[0020]图3为本发明的粘贴芯片不意图。
[0021]图4为本发明的涂覆第二类绝缘树脂示意图。[0022]图5为本发明的涂覆第一类感光树脂并将芯片覆盖示意图。
[0023]图6A为本发明的制作导通孔示意图。
[0024]图6B为本发明的导通孔小于芯片焊盘时的示意图。
[0025]图6C为本发明的导通孔大于芯片焊盘时的示意图。
[0026]图7为本发明的制作种子层和电镀线路示意图。
[0027]图8为本发明的涂覆阻焊油墨，在阻焊油墨上显露出电镀线路上的金属焊盘示意图。
[0028]图9为本发明的制作焊球示意图。
[0029]图10为本发明的流程图。
【具体实施方式】
[0030]下面结合具体附图和实施例对本发明作进一步说明。
[0031]本发明所提出的扇出型方片级封装的制作工艺，具体包括下述步骤:
步骤一，如图2所示，提供承载片101，在承载片101上贴覆粘结胶102 ；
此步骤中，由于进行方片级封装，因此承载片101选用尺寸较大的矩形的承载片，承载片101的材料为玻璃、金属板或有机基板等平板；具体可通过丝网印刷或点胶、热压、狭缝涂覆、喷墨打印、真空压合、滚压等工艺，贴覆粘结胶102。
[0032]步骤二，如图3所示，通过贴片机将芯片103正贴到粘结胶102上，即芯片103的背面与粘结胶102贴合。
[0033]步骤三，如图4所示，在承载片101上贴有芯片103的那一面上涂覆第二类绝缘树脂104，第二类绝缘树脂104填充芯片103之间的沟槽；第二类绝缘树脂104包括增层材料(Build-up)、底填料(Underfill)或塑封材料；第二类绝缘树脂104的高度不高于芯片103顶部的高度，优选地，第二类绝缘树脂104顶部低于芯片103顶部O?15微米；
在此步骤中，第二类绝缘树脂104主要为具有绝缘作用的低成本树脂，主要成分可以是环氧树脂、亚克力树脂、酚醛树脂、三嗪树脂等成分，或添加了二氧化硅、陶瓷粉等填料的上述树脂或改性树脂。产品包括增层材料、底填料(Underfill)或塑封材料。涂覆工艺可以是丝网印刷、狭缝涂覆、喷墨打印、真空压合、点胶、压印等工艺。
[0034]步骤四，如图5所示，在承载片101上贴有芯片103的那一面上涂覆第一类感光树脂107，第一类感光树脂107包括BCB苯并环丁烯、PBO聚对苯撑苯并二恶唑、PSPI光敏聚酰亚胺、聚酰亚胺、感光型环氧树脂、干膜等高解析度感光材料；第一类感光树脂107将芯片103覆盖住；涂覆工艺可以是旋涂、喷涂、滚涂、丝网印刷、狭缝涂覆、喷墨打印、滚压、真空压合等工艺。
[0035]步骤五，如图6A、图6B、图6C所示，在第一类感光树脂107中形成通向芯片焊盘106的导通孔108 ；
如图6A所示，第一类感光树脂107 (BCB、ΡΒ0, PSP1、聚酰亚胺、感光型环氧树脂、干膜等材料)经过光刻、显影、固化等工艺，在其中形成通向芯片焊盘106的导通孔108。
[0036]图6B中显示，当芯片焊盘106尺寸比较大，便于形成通向芯片焊盘106的导通孔108，导通孔108的直径小于芯片焊盘106的直径。芯片保护层105是待封装的芯片103自带的(芯片厂家已经制作好芯片保护层105)。[0037]图6C中显示，当芯片焊盘106尺寸比较小，在芯片焊盘106范围内形成导通孔108比较困难，则考虑导通孔108的底部尺寸大于芯片焊盘106，导通孔108的直径大于芯片焊盘106的直径。
[0038]步骤六，如图7所示，在导通孔108中和第一类感光树脂107上沉积一层种子层109 ;在种子层109上涂覆光刻胶110，然后使得光刻胶110上显露出用于制作电镀线路111的图形，使用电镀的方法，在显露出的图形区域中形成电连接芯片焊盘106的电镀线路111 ;
此步骤中，可以通过派射金属(材料可以是Al、Au、Cr、Co、N1、Cu、Mo、T1、Ta、N1-Cr、Co — N1、Co — Cr、W等材料或以上材料的合金材料)或化学沉铜等工艺，在导通孔108中和第一类感光树脂107上沉积种子层109。然后在种子层109上面涂覆光刻胶110 (光刻胶可以是液态的，也可以是薄膜状的)，通过使用底片在光刻机里进行对位曝光，经过显影等工艺使得光刻胶110上显露出制作电镀线路111的图形。使用电镀的方法，在显露出的图形区域中形成电镀线路111 (即重布线结构)，电镀线路111电连接芯片焊盘106。
[0039]步骤七，如图8所示，去除光刻胶110和光刻胶底部的种子层109，保留电镀线路111底部的种子层109 ;在承载片101上涂覆一层阻焊油墨113，使得阻焊油墨113覆盖电镀线路111 ;
然后使用底片在光刻机里进行对位曝光，经过显影等工艺，在阻焊油墨113上显露出电镀线路111上的金属焊盘112。
[0040]步骤八，如图9所示，在金属焊盘112上通过植球、印刷、电镀、化学镀等工艺形成焊球114。
【权利要求】
1.一种扇出型方片级封装的制作工艺，其特征在于，包括下述步骤: 步骤一，提供承载片(101)，在承载片(101)上贴覆粘结胶(102)； 步骤二，将芯片(103)正贴到粘结胶(102)上； 步骤三，在承载片(101)上贴有芯片(103)的那一面上涂覆第二类绝缘树脂(104)，第二类绝缘树脂(104)填充芯片(103)之间的沟槽，第二类绝缘树脂(104)的高度不高于芯片(103)顶部的高度； 步骤四，在承载片(101)上贴有芯片(103)的那一面上涂覆第一类感光树脂(107)，第一类感光树脂(107)将芯片(103)覆盖住； 步骤五，在第一类感光树脂(107)中形成通向芯片焊盘(106)的导通孔(108)； 步骤六，在导通孔(108)中和第一类感光树脂(107)上沉积一层种子层(109);在种子层(109)上涂覆光刻胶(110)，然后使得光刻胶(110)上显露出用于制作电镀线路(111)的图形，使用电镀的方法，在显露出的图形区域中形成电连接芯片焊盘(106)的电镀线路(111); 步骤七，去除光刻胶(110)和光刻胶底部的种子层(109)，保留电镀线路(111)底部的种子层(109);在承载片(101)上涂覆一层阻焊油墨(113)，使得阻焊油墨(113)覆盖电镀线路(111); 然后在阻焊油墨(113)上显露出电镀线路(111)上的金属焊盘(112)。
2.步骤八，在金属焊盘(112)上形成焊球(114)。
3.如权利要求1所述的扇出型方片级封装的制作工艺，其特征在于: 所述步骤一中，承载片(101)为矩形，材料为玻璃、金属板或有机基板。
4.如权利要求1所述的扇出型方片级封装的制作工艺，其特征在于: 所述步骤三中，第二类绝缘树脂(104)为包含环氧树脂、亚克力树脂、酚醛树脂或三嗪树脂成分的增层材料、底填料或塑封材料。
5.如权利要求1所述的扇出型方片级封装的制作工艺，其特征在于: 所述步骤三中，涂覆第二类绝缘树脂(104)采用的工艺是丝网印刷、狭缝涂覆、喷墨打印、真空压合、点胶或压印。
6.如权利要求1所述的扇出型方片级封装的制作工艺，其特征在于: 所述步骤三中，第二类绝缘树脂(104)顶部低于芯片(103)顶部O?15微米。
7.如权利要求1所述的扇出型方片级封装的制作工艺，其特征在于: 所述步骤四中，第一类感光树脂(107)包括BCB、PBO、PSP1、聚酰亚胺、感光型环氧树脂或干膜。
8.如权利要求1所述的扇出型方片级封装的制作工艺，其特征在于: 所述步骤四中，涂覆第一类感光树脂(107)采用的工艺包括旋涂、喷涂、滚涂、丝网印刷、狭缝涂覆、喷墨打印、滚压或真空压合。
9.如权利要求1所述的扇出型方片级封装的制作工艺，其特征在于: 所述步骤六中，通过溅射金属或化学沉铜工艺，在导通孔(108)中和第一类感光树脂(107)上沉积种子层(109)。
10.如权利要求1所述的扇出型方片级封装的制作工艺，其特征在于: 所述步骤八中，通过植球、印刷、电镀或化学镀工艺形成焊球(114)。
【文档编号】H01L21/56GK103762183SQ201410045900
【公开日】2014年4月30日 申请日期:2014年2月8日 优先权日:2014年2月8日
【发明者】陈 峰, 耿菲 申请人:华进半导体封装先导技术研发中心有限公司