一种电子器件及其制备方法与流程

本发明实施例涉及器件耦合封装技术，尤其涉及一种电子器件及其制备方法。

背景技术：

1、半导体光电子芯片是利用微纳加工技术和材料科学技术的结合，将光学功能在半导体材料上集成实现的一类型芯片。随着后摩尔时代到来，该类型芯片得到深入研究，挖掘其在通信、传感和计算领域的广泛应用。对于该类型芯片，封装成器件是其应用前必要步骤，贴片是该类型芯片封装的必要环节。由于半导体芯片存在温度敏感特性，且温升会对半导体光电子芯片的工作性能、工作效率和寿命产生不良影响，因此，相比于正装贴片工艺，倒转贴片工艺会实现更加优异的性能。与此同时，倒装贴片又导致脊型波导直接与基板接触，且整个芯片的重力集中于脊上导致其应力大，使其成品率低，尚不满足产品需求。

2、为了提高芯片的散热能力，且解决倒装贴片导致的脊型波导所受应力过大的问题，双沟脊型波导结构是一个较佳的选择。对于该类型光电子芯片，为了实现倒装贴片，一般会与之对应的在封装基板上制备凸点，从而使得该双沟脊型波导芯片与凸点基板正好吻合。该种方案从原理上有效解决了双沟脊波导与基板之间吻合问题，从原理上可以满足光电子芯片减少应力和很好散热的需求，但是在实际使用中，存在如下问题：

3、(1)为了实现凹凸结构吻合，凸点需要和脊波导高度基本一致，如果凸点结构采用焊料合金制备，会需要耗费大量的焊料合金，并且由于焊料通常是ausn合金，使得凸点和基板制备成本增加。

4、(2)如果采用其他材料来制备凸点，ausn合金只是表面一层，则制备工艺繁琐，且需要保证其他散热材料与ausn有很好的粘附性，此外，该种做法由于多种材料的存在，其弹性模量、热胀冷缩等物性不同，使得倒装贴片后的芯片在经历环境实验时容易出现应力大和开裂等问题，正是这些问题的存在使得倒装贴片并没有被大量使用。

5、(3)此外，过多过高的焊料存在使得芯片在倒装贴片过程中存在受热不均匀、气泡产生等问题，直接影响焊接质量，进而影响倒装贴片质量。

技术实现思路

1、本发明提供一种电子器件及其制备方法，在实现表面具有凹凸结构的原始芯片的封装的同时，一方面能提高芯片的散热能力，增强应力承受能力；另一方面还能节省焊料成本，简化封装工序，节省封装成本；更进一步地，使得封装基板多功能化，助力光电子等芯片实现更多功能。

2、第一方面，本发明实施例提供了一种电子器件的制备方法，所述电子器件包括原始芯片，所述原始芯片的表面具有第一凹凸结构以及第一图案电极；

3、所述制备方法包括：

4、对平面基板的表面进行图案化，形成表面具有第二凹凸结构的凹凸基板；所述第二凹凸结构与所述第一凹凸结构的起伏形状互补；

5、在所述凹凸基板的具有所述第二凹凸结构的表面的预设电极区制备电极层，形成第二图案电极；

6、在所述第二图案电极远离所述凹凸基板的一侧表面的预设焊料区形成焊料层；

7、采用倒装焊工艺，将所述原始芯片焊接到所述凹凸基板上具有所述第二凹凸结构的表面，并使所述第一凹凸结构与所述第二凹凸结构嵌合，所述第二图案电极与所述第一图案电极通过所述焊料层电连接。

8、第二方面，本发明实施例还提供了一种电子器件，包括：

9、凹凸基板，所述凹凸基板的表面具有第二凹凸结构；

10、第二图案电极，位于所述凹凸结构的具有所述第二凹凸结构的表面的预设电极区；

11、焊料层，位于所述第二图案电极远离所述凹凸基板的一侧表面；

12、原始芯片，所述原始芯片的表面具有第一凹凸结构以及第一图案电极，所述第二凹凸结构与所述第一凹凸结构的起伏形状互补；所述原始芯片倒置于所述凹凸基板具有所述第二凹凸结构的表面，且所述第一凹凸结构与所述第二凹凸结构嵌合，所述第二图案电极与所述第一图案电极通过所述焊料层电连接。

13、本发明实施例提供的电子器件及其制备方法，首先对平面基板的表面进行图案化，形成表面具有第二凹凸结构的凹凸基板；第二凹凸结构与第一凹凸结构的起伏形状互补；然后在凹凸基板的具有第二凹凸结构的表面的预设电极区制备电极层，形成第二图案电极；继而在第二图案电极远离凹凸基板的一侧表面的预设焊料区形成焊料层；最后采用倒装焊工艺，将原始芯片焊接到凹凸基板上具有第二凹凸结构的表面，并使第一凹凸结构与第二凹凸结构嵌合，第二图案电极与第一图案电极通过焊料层电连接。本发明实施例针对芯片贴片工艺的实际需求，通过对基板的图案化，使得芯片可直接倒装嵌入基板，完成了倒装贴片。该倒装贴片方式具有如下优点：(1)基板图案化，形成凹凸结构，只需要在所需表面沉积满足焊接需求厚度的焊料，即可实现芯片与基板倒装焊功能，因此对于焊料例如ausn的需求量降低，使得封装成本降低，且工艺简化；另外，较薄的焊料层可使得基板与芯片焊接过程中出现空洞等问题变少，难度降低。(2)由于基板和芯片具有互补的凹凸结构，可以实现两者的相互嵌合，使得芯片表面能够全方位被基板立体包围，不仅提供了牢固的支撑，还提供很好的散热和绝缘性能，有助于提高芯片散热和高频电性能以及耐冲击性能。

14、(3)如果在基板凹凸结构中进一步修饰成功能性单元(如隔振、屏蔽电磁干扰)等功能或添加功能性单元(如导光、合束、光隔离等功能)，则不仅使得芯片充分发挥其自身功能，还有助于提升其性能。

技术特征：

1.一种电子器件的制备方法，其特征在于，所述电子器件包括原始芯片，所述原始芯片的表面具有第一凹凸结构以及第一图案电极；

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，对平面基板的表面进行图案化，形成表面具有第二凹凸结构的凹凸基板之后，还包括：

3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，对平面基板的表面进行图案化，形成表面具有第二凹凸结构的凹凸基板，包括：

4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在所述凹凸基板的具有所述第二凹凸结构的表面的预设电极区制备电极层，形成第二图案电极，包括：

5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述凹凸基板包括多个焊接区，每个所述焊接区的表面均形成有所述第二凹凸结构；

6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述凹凸基板包括多个焊接区，每个所述焊接区的表面均形成有所述第二凹凸结构；

7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，采用倒装焊工艺，将所述原始芯片焊接到所述凹凸基板上具有所述第二凹凸结构的表面之后，还包括：

8.一种电子器件，其特征在于，包括：

9.根据权利要求8所述的电子器件，其特征在于，还包括功能性结构单元，所述功能性结构单元位于所述凹凸基板的具有所述第二凹凸结构的表面的预设功能区。

10.根据权利要求8所述的电子器件，其特征在于，还包括填充物，填充于所述原始芯片和所述凹凸基板之间的空隙中。

技术总结
本发明实施例公开了一种电子器件及其制备方法。该电子器件的制备方法首先对平面基板的表面进行图案化，形成表面具有第二凹凸结构的凹凸基板；然后在凹凸基板的具有第二凹凸结构的表面的预设电极区制备电极层，形成第二图案电极；继而在第二图案电极远离凹凸基板的一侧表面的预设焊料区形成焊料层；最后采用倒装焊工艺，将原始芯片焊接到凹凸基板上具有第二凹凸结构的表面，并使第一凹凸结构与第二凹凸结构嵌合，第二图案电极与第一图案电极通过焊料层电连接。本发明实施例在实现表面具有凹凸结构的原始芯片的封装的同时，一方面能提高芯片的散热能力，增强应力承受能力；另一方面还能节省焊料成本，简化封装工序，节省封装成本。

技术研发人员：张旭东
受保护的技术使用者：苏州华旭芯光电科技发展有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/4/17