一种扇出型晶圆级封装结构及其制备方法与流程

1.本发明涉及半导体封装技术领域，特别是涉及扇出型晶圆级封装结构及其制备方法。


背景技术：

2.在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。扇出晶圆级封装是在晶圆级加工的嵌入式封装，也是一种i/o数较多、集成灵活性好的主要先进封装工艺。随着集成电路封装集成化的不断发展，越来越多的芯片和被动元件被要求封装到单个的封装体单元内。一般，在制备扇出型晶圆级封装结构时，先将芯片和被动元件贴装到基板上，再采用环氧模塑复合物(emc)将元器件组件包封其中。
3.在将集成电路芯片和被动元件包封到emc的过程中，还需要进行预压等多个高温工艺过程，如在240℃下烘烤196小时，rh和3x回流(峰值温度到260℃)等，但是这些高温工艺过程会熔化被动元件(如电容器)的snag焊料(熔化温度为221℃)，导致焊料熔化和流动，特别是在预压过程中对封装结构进行翻转时，可能进一步导致电短路或者emc和电容器之间分层(delamination)。
4.因此，提供一种新的扇出型晶圆级封装结构及其制备方法是本领域技术人员需要解决的课题。


技术实现要素：

5.鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种扇出型晶圆级封装结构及其制备方法，用于解决现有技术中元器件中的焊料在高温下熔化流动溢出导致电短路或者模塑层与元器件间分层等的问题。
6.为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种扇出型晶圆级封装结构的制备方法，所述制备方法至少包括：
7.1)提供支撑基板，在所述支撑基板上形成重新布线层；
8.2)将元器件组件的焊接面焊接于所述重新布线层表面，在所述元器件组件的表面点紫外固化胶，所述紫外固化胶在紫外光照射下固化成型，形成紫外固化胶保护层；
9.3)将芯片焊接于所述重新布线层表面，并形成包覆所述芯片和所述元器件组件及紫外固化胶保护层的模塑层，形成所述模塑层过程中的高温进一步加热固化所述紫外固化胶保护层；
10.4)去除所述支撑基板，形成焊球。
11.可选地，固化成型后的所述紫外固化胶保护层位于所述元器件组件的四周和与所述焊接面相对的顶面。
12.可选地，所述元器件组件包括主动元件和被动元件中的一种或两种的组合。
13.可选地，所述主动元件包括电源管理芯片、发射器芯片、接收器芯片中的一种，所
述被动元件包括电容元件、电感元件、电阻元件中的一种或者多种的组合。
14.可选地，所述紫外固化胶的玻璃化转变温度大于或者等于200℃。
15.可选地，所述重新布线层包括介质层和位于所述介质层中的布线金属层，所述芯片和所述元器件组件的焊接面与所述布线金属层电连。
16.可选地，所述模塑层包括环氧树脂、树脂、可塑聚合物中的一种，所述模塑层的制备方法包括压缩成型、转移成型、液体密封成型、模塑底部填充、毛细底部填充、真空层压或旋涂中的一种。
17.本发明还提供一种扇出型晶圆级封装结构，所述结构至少包括：重新布线层、芯片、元器件组件、紫外固化胶保护层、模塑层及焊球，所述芯片和所述元器件组件的焊接面焊接于所述重新布线层表面，所述紫外固化胶保护层形成于所述元器件组件的表面，所述模塑层包覆所述芯片和所述元器件组件，所述焊球形成于所述重新布线层的另一个表面。
18.可选地，所述紫外固化胶保护层形成于所述元器件组件四周和与所述焊接面相对的顶面。
19.可选地，所述元器件组件包括主动元件和被动元件中的一种或两种的组合。
20.可选地，所述主动元件包括电源管理芯片、发射器芯片、接收器芯片中的一种，所述被动元件包括电容元件、电感元件、电阻元件中的一种或者多种的组合。
21.可选地，所述重新布线层包括介质层和位于所述介质层中的布线金属层，所述芯片和所述元器件组件的焊接面与所述布线金属层电连。
22.如上所述，本发明的扇出型晶圆级封装结构及其制备方法，具有以下有益效果：
23.1、本发明采用紫外固化胶在元器件组件的顶/边缘表面形成保护层，为元器件组件的使用和可靠性测试提供密封保护，有助于降低元器件组件中的焊料熔化和溢出的风险，有效防止电短路或者模塑层与元器件间分层，提高扇出型晶圆级封装结构的可靠性。
24.2、本发明的紫外固化胶保护层采用紫外光固化或紫外光和热双固化工艺来形成，防止点胶后顶部胶往下流动导致顶部胶缺损。而双固化工艺可以使紫外固化胶保护层进一步固化成型，提高所述紫外固化胶保护层对元器件组件的密封和保护作用。
25.3、本发明的紫外固化胶保护层应用广泛，不仅可以为被动组件提供保护，也可以为主动组件提供保护。
附图说明
26.图1～图5为本发明扇出型晶圆级封装结构的制备方法的各个步骤呈现的示意图。其中，图5为本发明扇出型晶圆级封装结构的示意图。
27.元件标号说明
28.1支撑基板
29.2重新布线层
30.201介质层
31.202布线金属层
32.3元器件组件
33.4紫外固化胶保护层
34.5芯片
35.6模塑层
36.7焊球
37.8紫外光
具体实施方式
38.以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。
39.请参阅附图。需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。
40.如图1～图5所示，本发明提供一种扇出型晶圆级封装结构的制备方法，所述制备方法至少包括以下步骤：
41.首先执行步骤1)，如图1所示，提供支撑基板1，在所述支撑基板1上形成重新布线层2。
42.作为示例，所述重新布线层2包括介质层201和位于所述介质层201中的布线金属层202。
43.然后执行步骤2)，如图2所示，将元器件组件3的焊接面焊接于所述重新布线层2表面，在所述元器件组件3的表面点紫外固化胶，所述紫外固化胶在紫外光8照射下固化成型，形成紫外固化胶保护层4。
44.具体地，固化成型后的所述紫外固化胶保护层4位于所述元器件组件3的四周和与所述焊接面相对的顶面。顶面及四周的所述紫外固化胶保护层4与下面的重新布线层2形成了包覆所述元器件组件3的结构，防止元器件组件3的焊料溢出。
45.具体地，所述元器件组件3的焊接面与所述布线金属层202电连。
46.作为示例，所述元器件组件3包括但不限于主动元件和被动元件中的一种或两种的组合。
47.作为示例，所述主动元件包括但不限于电源管理芯片、发射器芯片、接收器芯片中的一种或者多种的组合，所述被动元件包括但不限于电容元件、电感元件、电阻元件中的一种或者多种的组合。本实施例中，所述元器件组件3选用电容元件。
48.将紫外固化胶点至所述元器件组件3的表面后，利用所需波长的紫外光8照射紫外固化胶，经紫外光照射后，紫外固化胶可以快速固化成型，这样可以防止出现点胶后顶部胶往下流动导致顶部胶缺损的情况。
49.作为示例，所述紫外固化胶的玻璃化转变温度tg大于或者等于200℃。
50.接着执行步骤3)，如图3和图4所示，将芯片5焊接于所述重新布线层2表面，并形成包覆所述芯片5和所述元器件组件3及紫外固化胶保护层4的模塑层6，形成所述模塑层6过程中的高温进一步加热固化所述紫外固化胶保护层4。
51.具体地，所述芯片5与所述重新布线层2中布线金属层202电连。
52.作为示例，所述模塑层6包括环氧树脂、树脂、可塑聚合物中的一种，所述模塑层6的制备方法包括压缩成型、转移成型、液体密封成型、模塑底部填充、毛细底部填充、真空层压或旋涂中的一种。以上制备模塑层6的方法一般都需要经过高温烘烤、预压等步骤，因此可以对所述紫外胶固化胶保护层4再进行热固化。
53.所述紫外固化胶经过双重固化(即，上一步骤的紫外光固化和本步骤的热固化)后，固化更加充分，与所述元器件组件3及下面的重新布线层2的粘结强度更强，可以给元器件组件3提供更好的密封保护，防止焊料溢出。
54.最后执行步骤4)，如图5所示，去除所述支撑基板1，形成焊球7。
55.具体地，可以先将步骤3)获得的结构翻转倒置，去除所述支撑基板1。由于所述元器件组件3表面具有紫外光固化胶保护层4，即使将结构翻转倒置，焊料也不会溢出至模塑层6，可以有效防止电短路或者模塑层6与元器件组件3间的分层，提高扇出型晶圆级封装结构的可靠性。
56.如图5所示，本发明还提供一种扇出型晶圆级封装结构，包括但不限于由上述制备方法制备获得，所述结构至少包括：重新布线层2、芯片5、元器件组件3、紫外固化胶保护层4、模塑层6及焊球7，所述芯片5和所述元器件组件3的焊接面焊接于所述重新布线层2表面，所述紫外固化胶保护层4形成于所述元器件组件3的表面，所述模塑层6包覆所述芯片5和所述元器件组件3，所述焊球7形成于所述重新布线层2的另一个表面。
57.作为示例，所述紫外固化胶保护层4形成于所述元器件组件3四周和与所述焊接面相对的顶面。顶面及四周的所述紫外固化胶保护层4与下面的重新布线层2形成了包覆所述元器件组件3的结构，防止元器件组件3的焊料溢出。剩下的一个面为焊接面，用于所述元器件组件3的焊接电连。
58.作为示例，所述重新布线层2包括介质层201和位于所述介质层201中的布线金属层202，所述芯片5、所述元器件组件3及所述焊球7均与所述布线金属层2电连。通过所述重新布线层2可以将芯片5和所述元器件组件3的电性引出至合适的位置。
59.作为示例，所述元器件组件3包括但不限于主动元件和被动元件中的一种或两种的组合。
60.作为示例，所述主动元件包括但不限于电源管理芯片、发射器芯片、接收器芯片中的一种或者多种的组合，所述被动元件包括但不限于电容元件、电感元件、电阻元件中的一种或者多种的组合。本实施例中，所述元器件组件选用电容元件。
61.本发明的扇出型晶圆级封装结构中，元器件组件3的顶/边缘表面形成了紫外固化胶保护层4，为元器件组件3的使用和可靠性测试提供密封保护，有助于降低元器件组件3中焊料熔化和溢出的风险，有效防止电短路或者模塑层6与元器件组件3间分层，提高扇出型晶圆级封装结构的可靠性。
62.综上所述，本发明提供一种扇出型晶圆级封装结构及其制备方法，所述结构至少包括：重新布线层、芯片、元器件组件、紫外固化胶保护层、模塑层及焊球，所述紫外固化胶保护层形成于所述元器件组件表面。本发明在元器件组件的顶/边缘表面形成紫外光固化保护层，为元器件组件的使用和可靠性测试提供密封保护，降低元器件组件中的焊料熔化和溢出的风险，防止电短路或者模塑层与元器件间分层。本发明的紫外固化胶保护层采用紫外光固化或紫外光和热双固化工艺来形成，防止点胶后顶部胶往下流动导致顶部胶缺
损。而双固化工艺可以使紫外固化胶保护层进一步固化成型，提高所述紫外固化胶保护层对元器件组件的密封和保护作用。
63.所以，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。
64.上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。