本发明属于微电子封装领域,尤其涉及一种扇出封装方法及其封装结构。
背景技术:
1、扇出封装具有低剖面、小体积、低成本、高布线密度等优点,在电子封装领域的应用越来越广泛。目前,扇出封装的工艺路线主要有以下几种:芯片先装面朝下(chip firstand die face down)、芯片先装面朝上(chip first and die face up)、芯片后装(chiplast,也叫rdl先装,rdl first)以及嵌入式扇出工艺(embedded fan-out)。嵌入式扇出工艺指的是将芯片嵌入到基板中,再通过rdl实现扇出的一种封装工艺,与传统非嵌入式工艺相比,具有抑制翘曲、抑制塑封过程中的芯片漂移等优点。
2、嵌入式扇出工艺使用的嵌入基板有硅、玻璃、pcb等。其中,玻璃和pcb等基板热导率较低,影响散热。而硅、玻璃等基板制作层间互连通孔(tsv或tgv)成本较高,且要实现双面布线和封装,工艺难度较高。同时,嵌入式扇出技术需解决的一个难题在于,如何保证嵌入芯片正面(有源面)与嵌入基板表面平齐。目前,表面平齐主要是靠控制刻蚀孔深度、控制芯片减薄厚度和基板厚度等工艺实现,对设备和工艺要求较高。
技术实现思路
1、本发明的目的是针对现有嵌入式扇出封装散热性能不佳、层间互连和双面布线封装工艺复杂,实现芯片正面(有源面)与嵌入基板表面平齐的工艺难度高等问题,提出了一种扇出封装方法及其封装结构。本发明提出的嵌入式扇出封装方法采用共烧陶瓷嵌入基板(包括低烧陶瓷ltcc和高烧陶瓷htcc)作为嵌入基板,具有散热性能好、便于实现层间互连和双面布线封装、便于实现嵌入芯片正面与嵌入基板表面平齐等优点。
2、为实现上述目的,本发明的技术方案为:
3、一种嵌入式扇出封装方法,其特征在于,包括以下步骤:
4、s1:制造共烧陶瓷嵌入基板,所述共烧陶瓷嵌入基板表面设置有上表面金属互连、下表面金属互连,内部两侧设置有垂直互连通孔和基板内金属互连;所述共烧陶瓷嵌入基板还设置有若干个贯穿共烧陶瓷嵌入基板基板的贯通腔,所述贯通腔包括贯通相接的贯通腔上部分和贯通腔下部分,所述贯通腔下部分厚度大于芯片厚度,用于放置所述芯片;所述贯通腔上部分面积大于所述贯通腔下部分,厚度与盖板相同,用于放置所述盖板;
5、s2:使用临时键合膜将共烧陶瓷嵌入基板键合在临时键合基板上;
6、s3:将所述芯片贴放在所述贯通腔下部分内,所述芯片正面与所述临时键合膜密贴;
7、s4:在所述贯通腔内注入一种或多种填充胶,注入所述填充胶的总高度大于所述贯通腔下部分高度,低于所述贯通腔上部分高度;
8、s5:将所述盖板放入所述贯通腔上部分,挤压所述填充胶,使所述填充胶填满所述盖板与所述贯通腔之间的空隙,使所述共烧陶瓷嵌入基板、所述芯片、所述盖板和所述填充胶形成稳定的封装体结构;
9、s6:解键合,使所述封装体结构与所述临时键合膜分离;
10、s7:在所述封装体结构下表面制备单层或多层扇出再布线;
11、s8:在所述封装体结构上表面封装元器件,下表面植焊球。
12、进一步地,所述步骤s7还包括在封装体结构上表面制备单层或多层再布线。
13、进一步地,步骤s1中的所述贯通腔内有接地金属结构,所述芯片在背面植有金球,金球上表面不超过所述贯通腔下部分高度;
14、所述步骤s4中所述的所述填充胶包含两部分,先注入的所述填充胶为塑封胶,高度超过所述芯片,低于所述金球上表面;后注入导电胶,覆盖所述金球,并与所述贯通腔内接地金属结构互连。
15、基于相同的发明构思,本发明还提供了一种共烧陶瓷嵌入基板嵌入式扇出封装结构,其特征在于,所述共烧陶瓷嵌入基板表面设置有上表面金属互连、下表面金属互连,内部两侧设置有垂直互连通孔、基板内金属互连,共烧陶瓷嵌入基板还设置有若干贯穿基板的贯通腔,贯通腔分为贯通腔下部分和贯通腔上部分,贯通腔上部分面积大于贯通腔下部分;
16、所述贯通腔下部分内有芯片焊盘面朝下的芯片,所述芯片厚度小于贯通腔下部分;
17、所述贯通腔上部分内有盖板,盖板与贯通腔上部分高度相同;
18、所述贯通腔内,除了芯片与盖板之外的空间,填充有填充胶;
19、所述共烧陶瓷嵌入基板、芯片、盖板和填充胶构成封装体结构,封装体结构下表面具有单层或多层扇出再布线,底部具有焊球,顶部封装有若干元器件。
20、优选地,所述共烧陶瓷嵌入基板嵌入式扇出封装结构,其特征在于,所述封装体结构上表面具有单层或多层再布线;
21、优选地,所述共烧陶瓷嵌入基板嵌入式扇出封装结构,其特征在于,所述贯通腔内有接地金属结构,所述芯片在背面植有金球,金球上表面不超过贯通腔下部分高度,所述填充胶包含两部分,下层填充胶为塑封胶,高度超过芯片,低于金球上表面,上层导电胶,填充贯通腔内其余空隙,且与贯通腔内接地金属结构互连;
22、本发明由于采用以上技术方案,使其与现有技术相比具有以下的优点和积极效果:
23、采用共烧陶瓷嵌入基板(包括低烧陶瓷ltcc和高烧陶瓷htcc)作为嵌入基板,具有散热性能好、便于实现层间互连的优点,也便于实现双面布线封装和堆叠封装,且共烧陶瓷嵌入基板内部可制备互连线,可减少表层再布线复杂度和层数;
24、灌封时,共烧陶瓷嵌入基板与芯片正面(焊盘面)均和临时键合膜密贴,便于实现嵌入芯片正面与共烧陶瓷嵌入基板表面平齐,减少工艺难度和设备精度要求;
25、由于共烧陶瓷工艺为多片叠层共烧,因此开腔深度具有离散型,且通常裸芯片货架产品也难以抛磨以控制厚度,使用贯通腔上下两部分以及盖板的相互配合,使本扇出封装方案具有可增加设计灵活度,减少胶填充量,降低工艺难度,保证封装体上表面平齐等优点;
26、优选方案在芯片背面植金球,并使用导电胶与贯通腔内部接地金属结构互连,可实现芯片背面接地需求。
1.一种嵌入式扇出封装方法,其特征在于,包括以下步骤:
2.根据权利要求1所述的嵌入式扇出封装方法,其特征在于,所述步骤s7还包括在封装体结构上表面制备单层或多层再布线。
3.根据权利要求1所述的嵌入式扇出封装方法,其特征在于,步骤s1中的所述贯通腔内有接地金属结构,所述芯片在背面植有金球,金球上表面不超过所述贯通腔下部分高度;
4.一种用于执行如权利要求1-3中任意一项所述的嵌入式扇出封装方法的封装结构,其特征在于,所述共烧陶瓷嵌入基板表面设置有上表面金属互连、下表面金属互连,内部两侧设置有垂直互连通孔、基板内金属互连,共烧陶瓷嵌入基板还设置有若干贯穿基板的贯通腔,贯通腔分为贯通腔下部分和贯通腔上部分,贯通腔上部分面积大于贯通腔下部分;
5.根据权利要求4所述共烧陶瓷嵌入基板嵌入式扇出封装结构,其特征在于,所述封装体结构上表面具有单层或多层再布线。
6.根据权利要求4所述共烧陶瓷嵌入基板嵌入式扇出封装结构,其特征在于,所述贯通腔内有接地金属结构,所述芯片在背面植有金球,金球上表面不超过贯通腔下部分高度,所述填充胶包含两部分,下层填充胶为塑封胶,高度超过芯片,低于金球上表面,上层导电胶,填充贯通腔内其余空隙,且与贯通腔内接地金属结构互连。