CN112670194B - 一种芯片封装工艺及芯片封装结构 - Google Patents

Abstract

本申请实施例提供了一种芯片封装工艺及芯片封装结构，本申请通过在芯片正面的金属凸块上表面设置重布线层增加芯片的接触面积，进而降低了芯片的导通电阻，另外通过在塑封体上设置至少一个填充有金属过孔可以将芯片正面与背面进行导通，不用通过打线来完成封装工艺。

Description

一种芯片封装工艺及芯片封装结构

技术领域

本申请各实施例属于半导体领域，具体涉及一种芯片封装工艺及芯片封装结构。

背景技术

芯片的导通电阻是此类产品的重要参数之一，如果有效降低导通电阻是产品是否能用于更多领域的先决条件，导通电阻过大会在大电流环境下会导致芯片结温过高而导致热损坏。

所以需要一种新的方法来解决上述问题。

发明内容

本申请实施例目的在于克服上述问题或者至少部分地解决或缓减上述问题，本申请提供的技术方案可以降低芯片的导通电阻。

第一方面，本申请实施例提供了一种芯片封装工艺，包括，

步骤一，提供一待处理芯片，芯片正面设有金属凸块，背面贴装在载体上；

步骤二，进行第一次塑封，形成第一塑封体，第一塑封体设在载体上，且芯片和金属凸块处于第一塑封体内；

步骤三，将第一塑封体上表面进行削减，直至金属凸块裸露至第一塑封体外表面为止；

步骤四，在第一塑封体上设置至少一个上过孔并在上过孔中填充金属，上过孔上端面延伸至第一塑封体上表面处；

步骤五，在金属凸块上表面形成第一重布线层，第一重布线层两端与金属凸块和上过孔填充的金属形成电连接；

步骤六，进行第二次塑封，形成第二塑封体，第二塑封体设置在第一塑封体上表面，第一重布线层处于第二塑封体内；

对载体进行剥离；

步骤七，在第一塑封体下表面与上过孔对应的位置进行打孔直到与上过孔相通，并在下过孔中填充金属；

步骤八，在芯片背面形成第二重布线层，并在下过孔下端面形成第三重布线层，第二布线层和第三布线层之间不接触；

步骤九，在第二重布线层和第三重布线层上远离第一塑封体的一侧分别对应设置有外引脚；

步骤十，进行第三次塑封，形成第三塑封体，第三塑封体设置在第一塑封体下表面，第二重布线层、第三重布线层及第二重布线层和第三重布线层上分别对应设置的外引脚处于第三塑封体内；

步骤十一，将第三塑封体上表面进行削减，直至第二重布线层和第三重布线层上的外引脚裸露至第三塑封体外表面为止；

步骤十二，在第二重布线层和第三重布线层上的外引脚设置金属层。

与现有技术相比，本申请提供的芯片封装工艺先进行芯片正面的塑封，然后对塑封体上表面消减直到芯片上的金属凸块裸露为止，然后在塑封体中设置至少一个上过孔，过孔越多可以降低导通电阻，且可以引出多个引脚，然后还需要在金属凸块上表面形成第一重布线层，第一重布线层两端与金属凸块和上过孔填充的金属形成电连接，在芯片背面形成第二重布线层，并在下过孔下端面形成第三重布线层，第二布线层和第三布线层之间不接触，这样可以使第二重布线层、芯片、金属凸块、第一重布线层、过孔中的金属和第三重布线层形成一个串联的导通电路，本申请通过在芯片正面的金属凸块上表面设置重布线层增加芯片的接触面积，进而降低了芯片的导通电阻，另外通过在塑封体上设置至少一个填充有金属过孔可以将芯片正面与背面进行导通，不用通过打线来完成封装工艺。

第二方面，本申请实施例提供了一种芯片封装结构，包括，芯片和塑封体，芯片正面设置有金属凸块，在塑封体中纵向设置有至少一个填充有金属的过孔，过孔上端面和金属凸块上端面设置有第一重布线层，芯片背面设置有第二重布线层，过孔下端面设置有第三重布线层，第二重布线层和第三重布线层上分别对应设置的外引脚，其中，芯片、金属凸块，第一重布线层，第二重布线层和第三重布线层上都设置在塑封体中，外引脚设置在塑封体的下表面。

与现有技术相比，本申请第二方面提供实施例的有益效果与上述任一项技术方案的有益效果相同，在此不再赘述。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定，后文将参照附图以示例性而非限制性的方式详细描述本申请的一些具体实施例。附图中相同的附图标记标示了相同或类似的部件或部分，本领域技术人员应该理解的是，这些附图未必是按比例绘制的，在附图中：

图1为本申请一具体实施例提供的芯片封装结构示意图；

图2为本申请一具体实施例提供的封装工艺流程图；

图3-图15为本申请实施例提供的工艺流程中的每个步骤的结构示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。

图1为本申请的一种实施例提供的芯片封装结构的示意图，图1中，芯片封装结构包括，芯片02和塑封体04，芯片02正面设置有金属凸块01，在塑封体04中纵向设置有至少一个填充有金属的过孔，过孔上端面和金属凸块01上端面设置有第一重布线层06，芯片02背面设置有第二重布线层10，过孔下端面设置有第三重布线层09，其中，过孔由上过孔05和下过孔08组成，第二重布线层10和第三重布线层09上分别对应设置的外引脚12和11，其中，芯片02、金属凸块01，第一重布线层06，第二重布线层10和第三重布线层09上都设置在塑封体04中，外引脚12和11设置在塑封体的下表面。

所述第二布线层10和第三布线层09之间不接触，且处于同一平面，并且厚度相同，第二布线层10和第三布线层09与其对应的外引脚12和11相互平行。

在本发明的一个实施例中，上过孔05和下过孔08组成的过孔为两个，且两个过孔相互平行，高度一致，两个过孔中填充的金属相同，都为金属铜。

塑封体04包括第一塑封体、第二塑封体和第三塑封体，芯片02、金属凸块01和至少一个过孔处于第一塑封体内，第一重布线层06处于第二塑封体内，第二重布线层10和第三重布线层09处于第三塑封体内。

至少一个过孔中填充金属的两端分别与第一重布线层06和第三重布线层09相互垂直电连接。

通过本发明实施例提供的封装结构设置至少两个填充有金属的过孔，可以有效降低芯片的导通电阻，不用通过打线来完成封装工艺。

图2为本发明实施例提供的一种芯片封装结构制作工艺流程图；图3-图15为本发明实施例提供的制作工艺流程的结构示意图。

关于步骤S1，提供一待处理芯片，芯片正面设有金属凸块，背面贴装在载体上；

参考图3，首先先得到单颗芯片，把切割成单颗芯片转移到载体03及高温膜(未示出)上，芯片与芯片之间的间隔是以最后封装体的尺寸进行预留的，在芯片02正面设有金属凸块01，金属凸块01与芯片02之间可通过焊接、直接电镀或化镀的方式进行连接固定，将芯片02贴装在载体03上，载体03为框架或基板，框架或者基板包括传统使用的框架、金属板、合金板、BT材料或FR-4材料中的一种或多种材料的组合，但本发明对此不作限定，芯片02与载体03之间通过胶水、可溶物或可熔物进行黏结，如水凝胶、热解胶或光解胶等，便于后期芯片02与载体03之间的剥离，载体03的面积大于芯片02的面积，便于后续的包封工艺。

关于步骤S2，进行第一次塑封，形成第一塑封体，第一塑封体设在载体03上，且芯片02和金属凸块01处于第一塑封体内；

参考图4，对芯片02和金属凸块01进行包封，形成第一塑封体04，用塑封体将其完全包裹住，塑封完毕之后在加上175℃的高温烘烤完成固化；塑封体的材料为本领域普通技术人员所熟知的任何塑封材料，如树脂材料，第一塑封体04承载在载体03上，且芯片02和金属凸块01全部处于第一塑封体04内，并与外界大气隔绝。

关于步骤S3，将第一塑封体04上表面进行削减，直至金属凸块01裸露至第一塑封体04外表面为止；

参考图5，将第一塑封体04上的靠近金属凸块01的一面采用研磨、蚀刻或激光处理等方式进行削减，直至金属凸块01裸露至第一塑封体04的外表面为止，以便进行后续第一重布线层06的连接。

关于步骤S4，在第一塑封体上设置至少一个上过孔并在上过孔中填充金属，上过孔上端面延伸至第一塑封体上表面处。

参考图6，在第一塑封体04上，沿着竖直方向，从第一塑封体04上上表面向下进行激光或机械钻孔，形成两个上过孔05，两个上过孔05的形状为沉孔，四周均具有第一塑封体04围绕所形成的内壁，为后期电镀填孔时，避免电镀液外流的现象发生，两个上过孔05内填充导电金属，导电金属可以不用完全填满，导电金属为金属铜，两个上过孔05通过电镀生成。

关于步骤S5，在金属凸块上表面形成第一重布线层，第一重布线层两端与金属凸块和上过孔填充的金属形成电连接；

参考图7，在金属凸块01上表面设置第一重布线层06，第一重布线层06的导电金属通过电镀生成，第一重布线层06两端与金属凸块01和上过孔05填充的金属形成电连接。

关于步骤S6，进行第二次塑封，形成第二塑封体，第二塑封体设置在第一塑封体上表面，第一重布线层处于第二塑封体内；

参考图8，对第一重布线层06进行包封，形成第二塑封体07，塑封完毕之后在加上175℃℃+4.5h的高温PMC烘烤完成固化，第二塑封体07设置在第一塑封体04上表面，塑封体的材料为本领域普通技术人员所熟知的任何塑封材料，如树脂材料。

关于步骤S7，对载体进行剥离；

参考图9，对载体03进行剥离，使载体03与第一塑封体04之间分开，此时，芯片02与载体03贴合的一面裸露在外，即芯片02的整个背面裸露在第一塑封体04的外面，对载体03进行的剥离工艺为同属技术领域人员所使用的常规手段，如化学方式剥离，或者物理方式剥离均可。

关于步骤S8，在第一塑封体下表面与上过孔对应的位置进行打孔直到与上过孔相通，并在下过孔中填充金属；

参考图10，在第一塑封体下表面与两个上过孔05对应的位置进行打孔直到与两个过孔05相通，在下过孔08中通过电镀的方式填充金属，上过孔05和下过孔08中填充的金属相同。

关于步骤S9，在芯片背面形成第二重布线层，并在下过孔下端面形成第三重布线层，第二布线层和第三布线层之间不接触；

参考图11，由于芯片02的背面通常是纯硅材料，与其他金属不能渗入连接，所以在安装第二重布线层10时，在第二重布线层10和芯片02之间设置TiNiAg或者TiCu金属过渡层，进行过度连接，提高连接性能和导电性，避免后期第二重布线层10与芯片02之间相互脱离，造成封装结构损坏的现象发生，也大大降低次品率，并在下过孔08下端面形成第三重布线层09，这样可以使第二重布线层10、芯片02、金属凸块01、第一重布线层06、过孔中的金属和第三重布线层09形成一个串联的导通电路。

关于步骤S10，在第二重布线层和第三重布线层上远离第一塑封体的一侧分别对应设置有外引脚；

参考图12，为了从芯片02内部电路引出与外围电路的接线，在第二重布线层10和第三布线层09上远离第一塑封体04的一侧设置外引脚12和11，用于最后与芯片02封装体外部管脚进行连接。

关于步骤S11，进行第三次塑封，形成第三塑封体，第三塑封体设置在第一塑封体下表面，第二重布线层、第三重布线层及第二重布线层和第三重布线层上分别对应设置的外引脚处于第三塑封体内；

参考图13，对第二重布线层10、第三重布线层09及第二重布线层10和第三重布线层09上分别对应设置的外引脚12和11进行包封，形成第三塑封体13，第三塑封体13设置在第一塑封体04下表面，塑封体的材料为本领域普通技术人员所熟知的任何塑封材料，如树脂材料。

关于步骤S12，将第三塑封体上表面进行削减，直至第二重布线层和第三重布线层上的外引脚裸露至第三塑封体外表面为止；

参考图14，将第三塑封体13上的靠近第二重布线层10和第三重布线层09上分别对应设置的外引脚12和11的一面采用研磨、蚀刻或激光处理等方式进行削减，直至外引脚12和11裸露至第三塑封体13的外表面为止。

关于步骤S13，在第二重布线层和第三重布线层上的外引脚设置金属层。

参考图15，为了形成封装体外部的Pad，在第二重布线层10和第三重布线层09上的外引脚12和11设置金属层14和15。

通过本申请提供的封装工艺可以降低导通电阻和优化性能，通过增加增加过孔的宽度，电镀量增加，可以增加填充金属的截面积。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的范围。

Claims (5)

1.一种芯片封装工艺，其特征在于，包括，

步骤一，提供一待处理芯片，芯片正面设有金属凸块，背面贴装在载体上；

步骤二，进行第一次塑封，形成第一塑封体，第一塑封体设在载体上，且芯片和金属凸块处于第一塑封体内；

步骤三，将第一塑封体上表面进行削减，直至金属凸块裸露至第一塑封体外表面为止；

步骤四，在第一塑封体上设置至少一个上过孔并在上过孔中填充金属，上过孔上端面延伸至第一塑封体上表面处；

步骤五，在金属凸块上表面形成第一重布线层，第一重布线层两端与金属凸块和上过孔填充的金属形成电连接；

步骤六，进行第二次塑封，形成第二塑封体，第二塑封体设置在第一塑封体上表面，第一重布线层处于第二塑封体内；

步骤七、对载体进行剥离；

步骤八，在第一塑封体下表面与上过孔对应的位置进行打孔直到与上过孔相通，并在下过孔中填充金属；

步骤九，在芯片背面形成第二重布线层，并在下过孔下端面形成第三重布线层，第二布线层和第三布线层之间不接触；

步骤十，在第二重布线层和第三重布线层上远离第一塑封体的一侧分别对应设置有外引脚；

步骤十一，进行第三次塑封，形成第三塑封体，第三塑封体设置在第一塑封体下表面，第二重布线层、第三重布线层及第二重布线层和第三重布线层上分别对应设置的外引脚处于第三塑封体内；

步骤十二，将第三塑封体上表面进行削减，直至第二重布线层和第三重布线层上的外引脚裸露至第三塑封体外表面为止；

步骤十三，在第二重布线层和第三重布线层上的外引脚下表面设置金属层。

2.如权利要求1所述的一种芯片封装工艺，其特征在于，步骤一中，金属凸块通过焊接、电镀或化镀的方式与芯片正面连接固定，芯片背面通过胶水黏结在载体上。

3.如权利要求1所述的一种芯片封装结构的制作工艺，其特征在于，上过孔和下过孔分别通过激光或机械钻孔的方式形成。

4.如权利要求1所述的一种芯片封装工艺，其特征在于，所述第二重布线层与芯片背面之间通过TiNiAg或者TiCu金属过渡层连接。

5.一种芯片封装结构，其特征在于，通过权利要求1至4任一项所述的的一种芯片封装结构的制作工艺进行制备。

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