扇出型芯片封装器件及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及芯片封装的技术领域，更具体而言，涉及芯片封装器件及其制备方法。
【背景技术】
[0002]随着信息技术和半导体技术的不断发展，手机、PAD、智能手表等电子设备逐渐呈现轻型化且功能相互融合的趋势。这对芯片的集成度要求越来越高，进而对芯片的封装带来前所未有的挑战。不断增长的互连间距的失配、加入具有不同功能的各种芯片以及在同样的占用面积下减少封装尺寸以便增加电池大小延长使用时间等均已为创新嵌入封装技术打开了窗口。
[0003]受益于3D硅通孔(TSV)技术的开发，扇出型晶圆级封装(FOWLP)目前被认为最适合高要求的移动/无线市场，并且对其它关注高性能和小尺寸的市场，也具有很强的吸引力。扇出型晶圆级封装是晶圆级加工的嵌入式封装，它不用基板而在一个封装中实现垂直和水平方向的多芯片集成。
[0004]在目前主流的扇出型晶圆级封装中，芯片被合适的材料围绕，这些材料将封装所占面积扩展到芯片以外。芯片用晶圆级塑封技术嵌入人造塑料晶圆(重组晶圆)内。然后用前道绝缘和金属化工艺，以晶圆级光刻和制图方法将互连扇出到周围区域。再次在晶圆上应用焊球并进行并行测试。然后把重组晶圆切割为独立单元，包装和发运。
[0005]然而，利用这种基于晶圆工艺基础上塑封方式的扇出型封装所制作的芯片封装器件的热管理性能有很大的限制，另外工艺方面也是具有成本高、工艺复杂等不足，所以导致了成本尚和性能不尚等缺陷。
【发明内容】
[0006]有鉴于此，本发明实施例旨在解决扇出型晶圆级封装中前述的一种或多种问题，提供一种性能改进的扇出型芯片封装结构。
[0007]根据本发明的一个实施方式，提供一种扇出型芯片封装器件。该扇出型芯片封装器件包括:芯板；芯片，嵌置在所述芯板的开窗中，从而所述芯板包围所述芯片；在所述芯片和所述芯板的嵌置结构的正面的电介质层；以及在所述芯片和所述芯板的嵌置结构的背面的电介质层。通过挤压所述芯片和所述芯板的嵌置结构以及所述电介质层，使得所述电介质层的材料填充到所述芯片与所述芯板之间的间隙中。通过在所述芯片的背面区域处进行控深划切，而去除与所述芯片的背面的大部分区域对应的所述电介质层以及贴装在所述芯片的背面的可剥离材料层，而使所述芯片的背面至少部分地裸露。
[0008]根据本发明的实施例，进行控深划切而去除的所述芯片的背面的大部分区域可以为一个连续的区域，也可以为不连续的多个区域。
[0009]根据本发明的实施例，所述可剥离材料层(72)可以为PI高温胶带，也可以为其他可剥离的临时键合材料。
[0010]根据本发明的实施例，所述电介质层可以是PP树脂层、ABF树脂层或环氧树脂层。
[0011]根据本发明的另一个实施方式，提供一种扇出型芯片封装器件的制备方法。该方法包括:提供背面贴装有可剥离材料层的芯片；将所述芯片嵌置入芯板的开窗中，从而所述芯板包围所述芯片，其中所述芯板的所述开窗适于嵌置所述芯片；在所述芯片和所述芯板的嵌置结构的正面布置电介质层；在所述芯片和所述芯板的嵌置结构的背面布置电介质层；通过挤压所述芯片和所述芯板的嵌置结构以及所述电介质层，使得所述电介质层的材料填充到所述芯片与所述芯板之间的间隙中；以及通过在所述芯片的背面区域处进行控深划切，而去除与所述芯片的背面的至少部分对应的所述电介质层以及贴装在所述芯片的背面的可剥离材料层，而使所述芯片的背面至少部分地裸露。
[0012]根据本发明的实施方式的扇出型芯片封装器件及其制备方法，由于采用了芯片背面部分或全部裸露的结构，使得该封装器件的散热效果得以改进。另外，由于采用了材料均为有机基板的板材的层压方式而形成的对称性结构设计，避免了在通过塑封技术进行的晶圆级封装过程中容易出现的翘曲的问题。
[0013]根据结合附图的本说明书的以下详细描述，本发明各种实施方式的这些和其他优点与特征都将变得更加明显。
【附图说明】
[0014]图1-图13示出形成根据本发明一个实施方式的芯片封装装置的步骤横截面图。
[0015]图14示出根据本发明一个实施方式的与图10和图11对应的芯片封装装置的俯视图。
[0016]图15示出根据本发明另一个实施方式的芯片封装装置的截面图。
[0017]图16示出根据本发明另一个实施方式的与图15对应的芯片封装装置的俯视图。
【具体实施方式】
[0018]下文将参考附图更完整地描述本公开内容，其中在附图中显示了本公开内容的实施方式。但是这些实施方式可以用许多不同形式来实现并且不应该被解释为限于本文所述的实施方式。相反地，提供这些实例以使得本公开内容将是透彻和完整的，并且将全面地向本领域的熟练技术人员表达本公开内容的范围。应当注意，虽然在下文将描述一个相对完整的芯片封装器件的制作工艺，但是其中有的工艺步骤是可选的，并且存在替换的实施方式。
[0019]贯穿本公开内容，相同的附图标记表示相同的元件。
[0020]本发明实施方式的核心构思包括:首先，对芯片应用可剥离材料并且将其和芯片一同嵌置至封装芯片的芯板的开窗中，通过最后的工艺将芯片上面的结构进行开槽后然后进行剥离从而将芯片背面进行裸露，而后可选地进行散热装置的贴装，从而形成具有高散热性能的封装结构，解决了传统制作方法中器件的热管理性能不足的问题。其次，采用基于基板层压的工艺开展，在工艺过程中基于对称结构的设计，从而避免了在工艺过程中以及封装完成后可能存在的翘曲的问题，避免了很多工艺以及后面微组装过程中可能面临的困难。最后，基于封装基板的工艺开展，相对于基于晶圆的工艺极大地降低了生产成本，并且应用了成熟的基板工艺方法适合于大规模量产的需求。
[0021]下面参考图1-图12来描述用于制造芯片封装器件10的工艺流程。图1-图12示出形成根据本发明实施方式的芯片封装装置的步骤横截面图。
[0022]在图1中，执行该工艺流程的第一步骤，提供用于封装芯片的芯板51。芯板51内部具有空心区域，也称作开窗81，适于容纳待封装的芯片。
[0023]在图1所示的示例中，提供封装嵌置芯片的芯板51。芯板的厚度与芯片的厚度相对应，可以相等也可以稍大于其厚度。芯板的开窗81的大小设置为与对待封装的芯片进行扇出操作而与芯板51之间的间隙处在允许的误差范围之内。开窗81可以通过机械加工或激光加工的方式而形成。
[0024]芯板51可以采用导热率高的BT树脂材料作为最终的芯片封装结构横向散热的介质层。应当理解，本发明实施方式中的芯板51也可以采用起支撑作用且优选地具有横向散热效果的其他材料。
[0025]在图2中，执行该工艺流程的第二步骤，预处理待封装的芯片71，包括在芯片71背面贴装可剥离材料层72。
[0026]在图2所示的示例中，待封装的芯片71正面制作有金属凸点73，其材料可以为铜或金，然后再背面贴装上可剥离材料层72，比如PI高温胶带。PI高温胶带通常用于PCB板线路的保护，其在用完后可以被撕下，而被保护物表面不会产生残胶，而且其还具有抗撕裂、粘着力强、撕去后被遮蔽表面不留残胶的特点。应当理解，本发明实施方式中的可剥离材料层72也可以采用其他适当的材料层，比如其他可剥离的临时键合材料，其能够在被划切时保护芯片背面以免被划伤并且能够易于连同其剥离其上附接的其他材料层。
[0027]在图3和图4中，执行该工艺流程的第三步骤，将待封装的芯片71嵌入芯板51的开窗81中，同时通过在芯片71和芯板51的组装件的正面和背面对称地布置电介质层52、53而进行堆叠层压操作。
[0028]在图3和图4所示的示例中，电介质层52、53采用半固化片层(PP片)，还在电介质层52、53的外侧对称地布置铜箔54、55。从上到下依次叠层铜箔54、电介质层52、芯板51、芯片71、电介质层53、铜箔55进行层压。铜箔54、55用于辅助层压，并在后续起到支撑作用。
[0029]半固化片大多采用玻璃纤维布做增强材料，经过处理的玻璃纤维布浸渍上树脂胶液，再经热处理预烘制成的薄片材料称为半固化片，其在加热加压下会软化，冷却后会反应固化。电介质层也可以使用诸如纯胶体的ABF树脂层、FR-4(环氧树脂覆铜板)层、RCC(涂覆树脂覆铜板)层。具体使用的电介质层可以根据应用需要而进行选择。应当注意，在电介质层52、53使用FR-4和RCC等的覆铜板的情况下，其外侧的铜箔54、55是不必要的。
[0030]在图4所示的示例中，应用高温压机或真空压膜机进行半固化片的层压从而形成了具有对称的芯片嵌置的封装结构。通过高温层压，电介质层的半固化片材料会软化而流入到芯板51与芯片71的间隙56中，进而，在冷却固化后能够稳定所嵌置的芯片71。
[0031]在图5中，执行该工艺流程的第四步骤，涉及在目前形成的芯片封装结构的正面的操作，在芯片71的正面进行盲孔74的钻孔制作，所制作的盲孔74对准芯片71的金属凸点73。
[0032]在图5所示的示例中，可选地，在第三步骤中使用了 PP片和铜箔54和55或者在电介质层外侧使用铜箔的情况下，进行减铜操作，蚀刻掉铜箔54和55或者外侧使用的铜箔。铜箔54和55在PP片的情形下在第三步骤中用于辅助层压。而后，使用机械钻孔或激光钻孔的方式在芯片71的正面制作盲孔，使得所制作的盲孔74对准芯片71的金属凸点73。
[0033]在图6中，执行该工艺流程的第五步骤，涉及在目前形成的芯片封装结构的正面的操作，金属化盲孔74，在目前形成的芯片封装结构的正面形成表面线路金属层，以及在目前形成的芯片封装结构的正面进行线路制作，形成金属线路图案59。
[0034]在图6所示的示例中，可选地，还在目前形成的芯片封装结构的背面形成表面线路金属层57。形成表面线路金属层57，可以为在后续步骤中标记出控深划切的位置提供便利，也可以使得金属层的厚度与后续步骤中在芯片封装结构的正面形成金属层的厚度大致相当，以防止可能出现的翘曲。