封装结构的制作方法

1.本技术的实施例涉及封装结构。


背景技术：

2.在现有的3d堆叠暴露封装(3d stacking exposing package)技术中，主要分为两种，一种为基板分并设计，将相近厚度的基板分类在一起，可以将堆叠高度偏差(stacking height deviation)从120微米减小至60微米，但60微米仍有机率造成爬胶(bleeding)；另一种为球变形(ball deform)设计，用模具压缩锡球，可调节堆叠高度偏差30微米，但仍有大机率造成爬胶。
3.综上，现行设计，即基板分并设计与球变形设计，的误差控制皆有其极限，产品的堆叠误差为40微米-120微米，而基板分并与球变形设计分别可控制60微米与30微米，两者设计共同使用最高只能控制90微米的误差，仍有部分误差大的产品会产生爬胶。
4.此外，对于市场上的基板分并设计，其需要将每条基板量测厚度，并透过人工的方式将不同厚度的基板分并，此方法会使产品的制作时间增加，且人工分并的方式无法转成自动化量产，可调节的基板误差为60微米；此外，对于市场上的球变形设计，其可调节的误差为30微米，且若压缩的变形量过大，会使焊料变形且使焊料上下的组件接触并裂开。
5.具体地，见下图1a和图1b，图1a至图1b中具体示出了在相关的封装技术中，因材料误差和制程误差产生堆叠误差，导致放置在基板20上的每个中介层10(例如，每个单元)的高度不同，使得模具下压时无法均匀压住每个中介层10，造成模塑料11爬胶(bleeding)、溢胶到连接的焊盘10p上，从而导致焊球12无法连接。


技术实现要素：

6.针对上述问题，申请人提出了一种封装结构，该封装结构在作为堆叠件的中介层的每个中介层中设计增加一层包括软性胶层和软性金属层的弹性缓冲层，包括软性胶层和软性金属层的弹性缓冲层是可被压缩的，若中介层的每个中介层的高度不同，可以通过该设计使多个中介层的较高中介层被模具压至与多个中介层的较低中介层齐平，从而改善爬胶、溢胶问题。本技术的另一优势是弹性缓冲层可调节的多个中介层的高度之间的误差可提升为120微米，且不会造成组件裂开(component crack)的问题。此外，本技术的技术方案可减少基板量测时间(10分钟/条带数(min/strips))与自动化量产(无须人工分并)。
7.本技术提供了一种封装结构，包括：基板；以及多个中介层，并排设置在所述基板上；保护层，封装所述多个中介层，所述多个中介层的顶面通过所述保护层露出，其中，所述多个中介层中的至少一个中介层包括弹性缓冲层。
8.在一些实施例中，所述弹性缓冲层包括软性胶层和嵌入在所述软性胶层内的软性金属层。
9.在一些实施例中，所述中介层通过焊料连接至所述基板，所述弹性缓冲层的弹性模量低于焊料的弹性模量。
10.在一些实施例中，所述焊料的弹性模量为50gpa。
11.在一些实施例中，所述软性金属层包括多个离散的金属块，所述多个离散的金属块彼此分散地嵌入在所述软性胶层内。
12.在一些实施例中，所述软性金属层包括导电颗粒以及包覆所述导电颗粒的弹性材料。
13.在一些实施例中，所述弹性材料与所述软性胶层由不同的材料形成。
14.在一些实施例中，所述弹性缓冲层可调节的所述多个中介层的高度之间的误差最高为120微米。
15.在一些实施例中，所述中介层通过焊料连接至所述基板。
16.在一些实施例中，所述中介层包括设置在所述弹性缓冲层上方和/或下方的介电层、设置在所述介电层的顶部和底部处的阻焊剂，以及设置在所述介电层之上、之下或所述介电层之间的核心层。
17.在一些实施例中，所述中介层还包括穿过所述介电层、所述核心层或所述阻焊剂延伸以连接至所述软性金属层的金属层。
18.在一些实施例中，所述中介层通过焊料连接至所述基板，且各个层的可压缩能力为：所述软性胶层＞所述软性金属层＞焊料＞所述阻焊剂＞所述介电层＞所述金属层＞所述核心层。
19.在一些实施例中，所述弹性缓冲层的厚度在50微米至150微米之间的范围内。
20.在一些实施例中，所述多个中介层的顶面彼此齐平。
21.在一些实施例中，在所述多个中介层的顶面彼此齐平并且所述多个中介层中的至少两个中介层包括所述弹性缓冲层的情况下，所述至少两个中介层中的所述弹性缓冲层的厚度相同或不同。
22.在一些实施例中，该封装结构还包括：电子元件，设置在所述中介层与所述基板之间，其中，所述电子元件由所述保护层密封。
23.在一些实施例中，所述软性胶层为聚烯烃热塑性弹性体。
24.在一些实施例中，所述弹性材料为尼龙，并且所述导电颗粒为金、银和铜的颗粒中的任一种。
25.在一些实施例中，所述导电颗粒不存在于所述软性胶层中。
26.在一些实施例中，所述保护层延伸超出所述多个中介层的边界。
27.在本技术中，通过在多个中介层的每个中介层中设计增加一层包括软性胶层和软性金属层的弹性缓冲层，使得可调节的多个中介层的高度之间的误差高达120微米，并且使多个中介层的较高中介层可被模具压至与中介层的较低中介层齐平，确保多个中介层的顶面通过保护层露出，从而改善爬胶、溢胶问题。此外，本技术提供的技术方案与现有的技术方案兼容。
附图说明
28.当结合附图进行阅读时，从以下详细描述可最佳理解本实用新型的各个方面。应该指出，根据工业中的标准实践，各个部件未按比例绘制。实际上，为了清楚的讨论，各个部件的尺寸可以任意地增大或减小。
29.图1a至图1b是现有技术的封装件的示意图。
30.图2a和图2b示出了根据本技术的一些实施例的封装结构的示意图。
31.图3a至图4b分别示出了现有的封装结构与本技术的封装结构的不同。
32.图5示出了根据本技术的一些实施例的封装结构。
具体实施方式
33.以下公开内容提供了许多用于实现本实用新型的不同特征的不同实施例或实例。下面描述了组件和布置的具体实例以简化本实用新型。当然，这些仅仅是实例，而不旨在限制本实用新型。
34.本技术提供了封装结构10000，见下图2a，该封装结构10000包括：基板200，该基板200可以是由导电材料和介电材料(dielectric)组成的基板。这里，介电材料可包括有机物和/或无机物，其中有机物例如可以是：聚酰胺纤维(polyamide，pa)、聚酰亚胺(polyimide，pi)、环氧树脂(epoxy)、聚对苯撑苯并二恶唑(poly-p-phenylene benzobisoxazole，pbo)纤维、fr-4环氧玻璃布层压板、pp(prepreg，预浸材料或称为半固化树脂、半固化片)、abf(ajinomoto build-up film)等，而无机物例如可以是硅(si)、玻璃(glass)、陶瓷(ceramic)、氧化硅、氮化硅、氧化钽等。导电材料可包括晶种层和金属层。这里，晶种层例如可以是钛(ti)、钨(w)、镍(ni)等，而金属层例如可以是金(au)、银(ag)、铝(al)、镍(ni)、钯(pd)、铜(cu)或其合金。该基板200的表面设置有焊盘200p；以及并排设置在该基板200的设置有焊盘200p的表面上的多个中介层100；保护层110，封装该多个中介层100，多个中介层100的顶面彼此齐平并且确保通过保护层110露出。在一些实施例中，保护层110延伸超出多个中介层100的侧边边界。更重要地，在封装结构10000中，多个中介层100中的至少一个中介层100包括弹性缓冲层101。通过在至少一个中介层100中设计增加一层弹性缓冲层101，使多个中介层100的较高中介层100可被模具压至与多个中介层100的较低中介层100齐平，从而改善爬胶、溢胶问题。
35.在一些实施例中，弹性缓冲层101包括软性胶层101a和嵌入在软性胶层101a内的软性金属层101b。在该实施例中，弹性缓冲层101由软性胶层101a和软性金属层101b构成。进一步地，弹性缓冲层101的弹性模量低于焊料的弹性模量(50gpa)。图2b示出了弹性缓冲层101的顶视图，从图2b的顶视图中可以看出，软性金属层101b包括多个离散的金属块101bm，多个离散的金属块101bm彼此分散地嵌入在软性胶层101a内。更进一步地，软性金属层101b包括导电颗粒以及包覆导电颗粒的弹性材料，该弹性材料与软性胶层101a由不同的材料形成，以防止导电颗粒扩散到软性胶层101a中。因此，在该封装结构10000中，导电颗粒不存在于软性胶层101a中。在一些实施例中，软性胶层101a为聚烯烃热塑性弹性体(tpo)。在一实施例中，弹性材料为尼龙，并且导电颗粒为金、银和铜的颗粒中的任一种。
36.再次参见图2a，弹性缓冲层101可调节的多个中介层100的高度之间的误差最高为120微米。此外，中介层100通过焊料130连接至基板200表面上的焊盘200p。更进一步参见图2a，中介层100还包括设置在弹性缓冲层101下方的介电层102(介电层102还可设置在弹性缓冲层101上方，未在图2a中示出)、设置在介电层102的顶部和底部处的阻焊剂104，以及设置在介电层102之间的核心层103(核心层103可进一步设置在介电层102之上和/或之下，未在图2a中示出)。如图2a所示，中介层100还包括穿过介电层102、核心层103和/或阻焊剂104
延伸以连接至软性金属层101b的金属层105。在一些实施例中，各个层的可压缩能力为：软性胶层101a＞软性金属层101b＞焊料130＞阻焊剂104＞介电层102＞金属层105＞核心层103。在一些实施例中，弹性缓冲层101的厚度在50微米至150微米之间的范围内。在封装结构10000中，阻焊剂104围绕并且露出连接软性金属层101b的焊盘100p(即，电极)。
37.如图2a所示，在两个中介层100的顶面彼此齐平，并且该两个中介层100包括弹性缓冲层101的情况下，两个中介层100中的弹性缓冲层101的厚度不同(也可以相同，可根据实际情况进行调节)，该弹性缓冲层101的厚度相同或不同也同样适用于多个中介层100。在一些实施例中，该封装结构10000还包括电子元件140，设置在中介层100与基板200之间，其中，电子元件140由保护层110密封，在一些实施例中，该电子元件140包含诸如管芯的有源器件，和诸如电阻器、电容器等的无源器件。
38.此外，在封装结构10000中，在基板200的与中介层100相对的侧上涂覆有另一阻焊剂201，并且电组件150附接至另一阻焊剂201中的导电元件201e。该导电元件201e包括但不限于焊盘、金属线、焊球等。
39.在本技术中，通过在多个中介层100的每个中介层100中设计增加一层包括软性胶层101a和软性金属层101b的弹性缓冲层101，使多个中介层100的较高中介层100可被压至与多个中介层100的较低中介层100齐平，从而在随后形成保护层(诸如，但不限于，模塑料)110时将不会覆盖焊盘100p，并且使中介层100顶面的所有焊盘100p暴露，从而改善爬胶、溢胶问题。
40.下面参照图3a至图4b详细介绍现有技术的封装结构与本技术的封装结构的不同。
41.参见图3a，提供了设置在基板20上的多个中介层10，因材料误差和制程误差产生堆叠误差，导致放置在基板20上的每个中介层10的高度不同，由于该中介层10不包含本技术限定的弹性缓冲层，因此，在图3b中的模具30下压时无法均匀压住每个中介层10，从而在随后形成模塑料11时，造成模塑料11爬胶(bleeding)、溢胶到连接的焊盘10p上(参见虚线框部分)，从而导致之后的焊球12无法连接(参见图1a)。
42.而对于本技术提供的封装结构，参见图4a至图4b，提供了并排设置在基板2000上的多个中介层1000，在多个中介层1000的每个中介层1000中设计增加一层包括软性胶层1001a和软性金属层1001b的弹性缓冲层1001，该弹性缓冲层1001可以调节中介层1000的相对高度(弹性缓冲层1001的自身高度可以变得不同)，可以弥补材料误差以及工艺误差等所有误差，从而使得多个中介层1000的较高中介层1000(例如图4a与图4b左侧的中介层1000)可被模具3000压至与多个中介层1000的较低中介层1000(例如图4a与图4b所示的右侧的中介层1000)齐平。在该封装结构中，在使多个中介层1000齐平后，随后形成模塑料1100(即，保护层，但保护层不限于此)时将不会覆盖焊盘1000p，从而使得在去除模具3000之后，能够暴露中介层1000顶面的所有焊盘1000p，从而改善爬胶、溢胶问题，并且进而使得之后的焊球1200均可有效连接(参见图5)。
43.下面参见图5的封装结构20000(对应于图2a的封装结构10000)来介绍封装结构的形成。
44.首先，形成核心层1003，核心层1003基于绝缘芯，诸如玻璃纤维增强树脂芯。一种示例性芯材料是玻璃纤维树脂，诸如fr4。用于芯材料的可选材料包括双马来酰亚胺-三嗪(bt)树脂，或者可选地，其它印刷电路板(pcb)材料或膜。诸如味之素积聚膜(abf)的积聚膜
或其它层压材料可以用于核心层1003。核心层1003可以通过本领域常用的方法形成。
45.在形成核心层1003之后，通过本领域常用的方法在核心层1003之上和/或之下形成介电层1002。介电层1002可以包括选自聚酰亚胺(pi)、环氧树脂(epoxy)、abf(味之素堆积膜)、聚丙烯(pp)或压克力等的非金属材料，或有机/非有机光敏液体材料，或有机/非有机光敏干膜材料等并且可以通过本领域常用的方法形成。在形成介电层1002之后，在介电层1002的底部(即，将附接至基板2000的一侧)涂覆阻焊剂1004。阻焊剂1004可以包括本领域常用的阻焊剂。在形成阻焊剂1004之后，诸如使用例如激光工艺来蚀刻核心层1003、介电层1002和阻焊剂1004，以形成贯穿核心层1003、介电层1002和阻焊剂1004的开口(之后，该开口中形成金属层1005)。在这种方法中，将激光射向核心层1003、介电层1002和阻焊剂1004的需要去除的那些部分，从而在适当位置形成贯穿核心层1003、介电层1002和阻焊剂1004的开口。但本技术不限于此。
46.参见图5，之后，在所形成的结构上方以及开口中形成金属层1005。可选地，可以首先在开口中形成晶种层，再在晶种层上形成金属层1005，晶种层的形成方法为本领域已知的形成方法，在此不再详细赘述。在一些实施例中，可以通过诸如电镀或化学镀等的镀形成金属层1005。金属层1005可以包括铜、金、银、铝、钯、铂、镍中的一种或多种及其合金的金属材料。在形成金属层1005时，可以使用光刻胶，在形成金属层1005之后，去除光刻胶，从而形成如图5所示的金属层1005。
47.在形成金属层1005之后，在介电层1002上方涂覆软性胶层1001a(诸如，tpo)，在依次通过蚀刻、涂覆等工艺在软性胶层1001a中形成与金属层1005对应的软性金属层1001b，软性金属层1001b包括多个离散的金属块，多个离散的金属块彼此分散地嵌入在软性胶层1001a内。更进一步地，软性金属层1001b包括导电颗粒以及包覆导电颗粒的弹性材料，该弹性材料与软性胶层1001a由不同的材料形成，以防止导电颗粒扩散到软性胶层1001a中。在该封装结构20000中，导电颗粒不存在于软性胶层1001a中。在软性胶层1001a为tpo的一些实施例中，弹性材料为尼龙，并且导电颗粒为金、银和铜的颗粒中的任一种。从而形成弹性缓冲层1001。
48.在形成弹性缓冲层1001之后，在弹性缓冲层1001上方形成阻焊剂1004，该阻焊剂1004与先前的阻焊剂1004材料和形成方法相同。之后，在阻焊剂1004中形成与软性金属层1001b相对应的多个焊盘1000p，同样地，依次通过蚀刻、镀工艺等在阻焊剂1004中形成与软性金属层1001b对应的多个焊盘1000p。如上所述，软性金属层1001b包括多个离散的金属块，因此，多个焊盘1000p分别与软性金属层1001b的相应离散的金属块相对应。在一些实施例中，可以使用与金属层1005的形成方法类似的方法形成焊盘1000p。焊盘1000p可以包括铜、金、银、铝、钯、铂、镍中的一种或多种及其合金的金属材料。在形成焊盘1000p之后，形成如图5所示的中介层1000。
49.之后，将中介层1000通过焊料1300接合至基板2000，基板2000可以使用与上述基板200相同或类似的材料形成。在一些实施例中，可以通过熔融接合等方式进行接合。在一些实施例中，在中介层1000和基板2000之间设置有电子元件1400。该电子元件1400包含诸如管芯的有源器件，和诸如电阻器、电容器等的无源器件。此外，在基板2000的与中介层1000相对的一侧涂覆有另一阻焊剂2001。
50.在将中介层1000接合至基板2000之后，使用模具3000(见图4a、图4b)将多个中介
层1000中的较高中介层1000(例如图4a、图4b所示的左侧的中介层1000)压至与多个中介层1000的较低中介层1000(例如图4a、图4b所示的右侧的中介层1000)齐平。在该封装结构20000中，在使多个中介层1000齐平后，随后形成模塑料1100时将不会覆盖焊盘1000p，从而使得在去除模具3000之后，能够暴露中介层1000顶面的所有焊盘1000p，从而改善爬胶、溢胶问题。
51.接下来，参见图4a至图4b，使多个中介层1000齐平，从而使得在随后的步骤中能够暴露中介层1000顶面的所有焊盘1000p之后，在中介层1000周围形成模塑料1100。分配模塑料1100以封装中介层1000并且填充中介层1000和基板2000之间的空隙。在一些实施例中，模塑料1100包括任何合适的材料，包括例如环氧树脂、模制底部填充物等。在一些实施例中，压缩模制、传递模制和液体密封剂模制是用于形成模塑料1100的合适方法，但是本技术不限于此。例如，模塑料1100可以以液体形式分配在中介层1000周围、中介层1000和基板2000之间。随后，可以实施固化工艺以凝固模塑料1100。
52.参见图5，在形成模塑料1100之后，去除模具3000(见图4b)以将模具3000从中介层1000分离。根据一些实施例，去除模具3000通过施加力将模具3000与中介层1000分离。
53.在去除模具3000之后，在暴露的焊盘1000p上形成焊料。可以通过诸如电镀或化学镀等的镀或诸如cvd或pvd的沉积工艺形成焊料。在一些实施例中，可以形成光刻胶，在形成焊料之后，去除光刻胶。可以通过可接受的灰化或剥离工艺(诸如使用氧等离子体等)去除光刻胶。一旦已经去除光刻胶，则可以对焊料实施回流工艺以将焊料成形为期望的焊球形状，从而形成焊球1200。
54.在形成焊球1200之后，可以根据实际需要将所需的电组件1500附接至基板2000的另一阻焊剂2001中的导电元件2001e，诸如通过管芯附接膜等。也可以通过焊料接合等的接合工艺。该导电元件2001e包括但不限于焊盘、金属线、焊球等。
55.在本技术中，由于在多个中介层1000的每个中介层1000中设计增加一层包括软性胶层1001a和软性金属层1001b的弹性缓冲层1001，该弹性缓冲层1001可以调节中介层1000的相对高度(弹性缓冲层1001的自身高度可以变的不同)，并且可调节的多个中介层1000的高度之间的误差高达120微米，从而可以弥补材料误差以及工艺误差等所有误差，使得多个中介层1000的较高中介层1000(图4a、图4b左侧的中介层1000)可被模具3000压至与多个中介层1000的较低中介层1000(图4a、图4b所示的右侧的中介层1000)齐平。在使多个中介层1000齐平后，随后形成模塑料1100时将不会覆盖焊盘1000p，从而使得在去除模具3000之后，能够暴露中介层1000顶面的所有焊盘1000p，从而改善爬胶、溢胶问题，并且进而使得之后的焊球1200均可有效连接(参见图5)。
56.上面概述了若干实施例的特征，使得本领域人员可以更好地理解本实用新型的方面。本领域人员应该理解，它们可以容易地使用本实用新型作为基础来设计或修改用于实施与本文所介绍实施例相同的目的和/或实现相同优势的其它工艺和结构。本领域技术人员也应该意识到，这种等同构造并不背离本实用新型的精神和范围，并且在不背离本实用新型的精神和范围的情况下，本文中它们可以做出多种变化、替换以及改变。