基板上通过引线键合互叠凸块实现小间距凸点及PoP互叠的方法
【专利摘要】本发明提供了一种基板上通过引线键合互叠凸块实现小间距凸点及PoP互叠的方法，首先通过引线键合工艺，在基板上制作堆叠的金属凸块至所需高度，形成互叠凸块；采用丝网印刷工艺，在互叠凸块顶部印刷焊料膏，再进行回流工艺，使焊料膏形成焊帽形状覆盖在互叠凸块的顶部；在基板上贴装芯片并完成与基板的互连；通过塑封工艺完成整个封装体的塑封，再通过植球工艺完成整个封装体底面的植球；最后将封装体进行PoP互连，上、下封装体通过底面焊球和上方凸点对准并回流的方式连接。本发明的优点是：整个方式完全使用传统的封装设备及工艺。凸点间距可根据需要选用不同粗细的金属线并控制凸点尺寸来决定，作业方式相对简单。
【专利说明】基板上通过引线键合互叠凸块实现小间距凸点及PoP互叠的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种基板上通过引线键合互叠凸块实现小间距凸点及PoP互叠的方法，属于集成电路芯片封装【技术领域】。
【背景技术】
[0002]I)传统PoP( Package on Package)封装体结构如图1所示，上层封装体的焊球10 (Solder Ball)与底层封装体基板I上的焊盘互连。互连焊球10需要确保一定高度，并且回流时候凸点(指焊球10)变形及位置移动等风险(容易造成短路风险)，凸点间距难以做小。
[0003]2)互连凸点埋入塑封胶(In Mold)方式封装体结构如图2所示，焊球10与凸出塑封胶的互连锡凸点14互连，可以有效避免回流时焊球10凸点变形及位置移动导致短路，但凸点间距及大小一定程度受塑封厚度影响。
[0004]3)如图3所示,塑封通孔(Through Mold Via)方式实现PoP上下封装体互叠时凸点互连，焊球10与塑封胶中的互连锡凸点14互连，互连凸点间距限制可以减小，但需要单独的塑封胶钻孔设备，同时钻孔效率也比较低，相对而言实现PoP封装成本较高。
[0005]4)专利CN 102325431 A中，通过电镀方式在基板pad上形成铜柱来克服焊球节距的限制，但电镀铜柱的费用投入很高。
【发明内容】
[0006]本发明的目的是克服现有技术中存在的不足，提供一种基板上通过引线键合互叠凸块实现小间距凸点及PoP互叠的方法，更好的实现PoP封装互连的凸点小间距。
[0007]按照本发明提供的技术方案，所述基板上通过引线键合互叠凸块实现小间距凸点及PoP互叠的方法，包括以下步骤:
(1)通过引线键合工艺，在基板上制作金属凸块(可以采用Au/ Ag合金)；
(2)通过引线键合工艺，在金属凸块上堆叠金属凸块至所需高度，形成互叠凸块；
(3)采用丝网印刷工艺，在互叠凸块顶部印刷焊料膏(可以采用锡或金属合金)；
(4)经过丝网印刷后，再进行回流工艺，使焊料膏形成焊帽形状覆盖在互叠凸块的顶部，互叠凸块和焊帽形成基板上的凸点；
(5)在基板上贴装芯片并完成与基板的互连；
(6)通过塑封工艺完成整个封装体的塑封，再通过植球工艺完成整个封装体底面的植球，制作出焊球；
(7 )将完成步骤(6 )的封装体进行PoP互连，上、下封装体通过底面焊球和上方凸点对准并回流的方式连接。
[0008]步骤(5)中，如是倒装芯片，通过倒装贴片后进行回流，并在芯片底面凸点区域进行底填材料填充；如是正贴芯片工艺，需要通过引线键合工艺进行芯片与基板之间的互连。
[0009]本发明的优点是:通过引线键合(Wire bond)作业方式在基板上互叠凸块(凸块互叠个数根据需要的互连高度决定)；之后再通过锡膏钢网印刷方式在凸块上印刷焊料膏，并回流形成帽状的锡膏顶部，最后实现PoP上、下封装体互连。整个方式完全使用传统的封装设备及工艺。凸点间距可根据需要选用不同粗细的金属线并控制凸点尺寸来决定，作业方式相对简单。
【专利附图】
【附图说明】
[0010]图1是现有技术一结构示意图。
[0011]图2是现有技术二结构示意图。
[0012]图3是现有技术三结构示意图。
[0013]图4是制作好导电图形的初始基板。
[0014]图5是通过引线键合工艺在基板上制作金属凸块的示意图。
[0015]图6是通过引线键合工艺在基板上堆叠金属凸块的示意图。
[0016]图7是印刷焊料膏示意图。
[0017]图8是制作焊帽覆盖在互叠凸块顶部构成凸点的示意图。
[0018]图9是贴装芯片不意图。
[0019]图10是塑封和底面植球得到的封装体结构。
[0020]图11是将完成组装的封装体进行PoP互连的示意图。
【具体实施方式】
[0021]下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
[0022]本发明的流程如下:
I) WB Stack Bumps方法基板上制备小间距互连凸点。
[0023](I)图4提供了制作好导电图形2的基板I。图5通过引线键合(Wire Bond)工艺，在基板I上进行Bump (凸块)3制作,材料可以是Au / Ag合金线等金属。
[0024](2)如图6所示，使用引线键合工艺，在Bump 3上进行堆叠，堆叠的数量根据单个Bump高度及需要的总高度来决定，形成互叠的凸块结构。
[0025](3)如图7所示，采用丝网印刷工艺，覆盖上丝网印刷版5，在Bump 3相应的位置印刷焊料膏4，材料可以是锡或其他的金属合金。
[0026](4)经过丝网印刷后，再进行回流工艺，使焊料膏4形成焊帽6形状覆盖在互叠凸块的顶部，如图8。通过以上工艺，整个基板上的凸点制备完成。
[0027]2)贴片、塑封及基板植球作业完成整个封装体(Package)的封装流程。
[0028](I)倒装芯片通过倒装贴片后进行回流，并在芯片7底面凸点(chip凸点)11区域进行底填材料8填充，如图9所示。如果是正贴芯片工艺，需要通过引线键合工艺进行芯片与基板之间的互连。
[0029](2)通过塑封工艺完成整个封装体的塑封。塑封胶9可以是树脂等绝缘材料。通过封装体底面植球工艺，完成整个封装体底面的焊球10制作，最终得到的封装体结构如10所示。
[0030]3)将完成组装的封装体进行PoP互连。
[0031]上、下封装体通过小间距互连凸点对准并回流等方式连接形成如图11所示的PoP封装体。图11中的上层封装体为正贴芯片，包括:基板1、芯片7、塑封胶9，芯片7通过贴片胶12贴装在基板I上并通过金线13与基板I上的焊盘互连，然后由塑封胶9进行封装。类似的实现小间距凸点方法可推广到上层封装体，从而可实现多层封装体互连。
[0032]由于采用引线键合互叠金属凸点，通过焊线粗细及凸点大小控制，并结合互叠凸点数目来有效控制凸点高度，本方法可以制作小间距互连凸点，且凸点间距不受Mold厚度影响，PoP上、下封装体回流互连时，不会造成凸点变形及位置移动产生Short。
【权利要求】
1.基板上通过引线键合互叠凸块实现小间距凸点及PoP互叠的方法，其特征是，包括以下步骤: (1)通过引线键合工艺，在基板(I)上制作金属凸块(3); (2)通过引线键合工艺，在金属凸块(3)上堆叠金属凸块(3)至所需高度，形成互叠凸块； (3)采用丝网印刷工艺，在互叠凸块顶部印刷焊料膏(4)； (4)经过丝网印刷后，再进行回流工艺，使焊料膏(4)形成焊帽(6)形状覆盖在互叠凸块的顶部，互叠凸块和焊帽(6 )形成基板(I)上的凸点； (5)在基板(I)上贴装芯片(7)并完成与基板(I)的互连； (6)通过塑封工艺完成整个封装体的塑封，再通过植球工艺完成整个封装体底面的植球，制作出焊球(10)； (7 )将完成步骤(6 )的封装体进行PoP互连，上、下封装体通过底面焊球(10 )和上方凸点对准并回流的方式连接。
2.如权利要求1所述基板上通过引线键合互叠凸块实现小间距凸点及PoP互叠的方法，其特征是，步骤(5)中，如是倒装芯片，通过倒装贴片后进行回流，并在芯片(7)底面凸点区域进行底填材料(8)填充；如是正贴芯片工艺，需要通过引线键合工艺进行芯片(7)与基板(I)之间的互连。
3.如权利要求1所述基板上通过引线键合互叠凸块实现小间距凸点及PoP互叠的方法，其特征是，所述金属凸块(3)采用Au / Ag合金。
4.如权利要求1所述基板上通过引线键合互叠凸块实现小间距凸点及PoP互叠的方法，所述焊料膏(4)材料是锡或金属合金。
【文档编号】H01L21/60GK104485292SQ201410758902
【公开日】2015年4月1日 申请日期:2014年12月10日 优先权日:2014年12月10日
【发明者】汪民, 王宏杰, 刘军 申请人:华进半导体封装先导技术研发中心有限公司