倒裝晶片封裝結構的製作方法

2023-09-20 02:06:40

本實用新型涉及晶片封裝技術領域，尤其涉及一種倒裝晶片封裝結構。

背景技術：

早期的倒裝封裝中，通過在晶片表面的電極焊盤上設置焊料凸點來引出晶片的電極，然後再將設置有焊料凸塊的晶片，倒扣至引線框架上，晶片通過焊料凸塊與引線框架之間進行焊料互連。然而，隨著晶片封裝密度的不斷提高，傳統的焊料凸塊技術已經難以滿足窄間距互連的進一步發展需求。銅凸塊互連技術，以其良好的電學性能、抗電遷移能力，成為窄間距(小於140微米)互連的關鍵技術。

圖1為現有的一種採用銅凸塊互連技術的倒裝封裝結構示意圖。如圖1所示，利用銅凸塊互連技術在晶片01的電極焊盤上設置銅凸塊02，接著在銅凸塊02的表面設置焊料03，然後晶片01的有源面朝向引線框架04，銅凸塊02通過焊料03與引線框架04電連接，最後進行塑封料包封。由於銅凸塊02與焊料03之間的上接觸面以及焊料03與引線框架之間的下接觸面均為二維的平面，而銅凸塊的尺寸又比較小，使得上下接觸面的面積均比較小，則焊料03不能很好的鎖定在銅凸塊02與引線框架03之間，而是在高溫下可能會流走，留下空洞，造成失效。此外，上下接觸面積均為平面，在焊料03發生開裂時，無法阻擋焊料03橫向擴展，可能使得焊料03完全斷裂而失效。

技術實現要素：

有鑑於此，本實用新型的目的是提供一種倒裝晶片封裝結構，以提高封裝的可靠性和延伸倒裝晶片封裝結構的使用壽命。

一種倒裝晶片封裝結構，其特徵在於，包括晶片、導電凸塊、焊料、引腳，

所述晶片的第一表面上具有電極金屬層，

所述導電凸塊具有相對的第一表面與第二表面，

所述導電凸塊的第一表面與所述電極金屬層電連接，所述導電凸塊的第二表面與通過所述焊料與所述引腳的第一表面電連接，

其中，所述導電凸塊與所述焊料的接觸面為第一接觸面，所述引腳與所述焊料的接觸面為第二接觸面，所述第一接觸面與所述第二接觸面中的至少一個為三維接觸面。

優選地，所述的倒裝晶片封裝結構還包括塑封體，

所述塑封體包封所述晶片、導電凸塊、焊料，以及囊封所述引腳，所述引腳的第二表面被所述塑封體裸露，以作為所述倒裝晶片封裝結構與外部電路電連接的外部電電連接面，所述引腳的第二表面與所述引腳的第一表面相對。

優選地，所述導電凸塊包括：

具有相對的第一表面與第二表面的第一導電子凸塊，所述第一導電子凸塊的第一表面作為所述導電凸塊的第一表面，

位於所述第一導電子凸塊的第二表面上並與所述第一導電子凸塊電連接的第二導電子凸塊，

所述焊料覆蓋在所述第一導電子凸塊的第二表面上，並包覆住所述第二導電子凸塊。

優選地，所述導電凸塊的第二表面至少具有一個第一開口，所述焊料覆蓋在所述導電凸塊的第二表面上並填充所述第一開口。

優選地，所述引腳包括一水平部分和位於所述水平部分上的凸起部分，所述凸起部分被所述焊料包覆。

優選地，所述引腳的第一表面至少具有一個第二開口，所述焊料填充所述第二開口，並延伸至所述引腳的第一表面上。

優選地，所述第一導電子凸塊與第二導電子凸塊一體成型。

優選地，所述水平部分與所述凸起部分一體成型。

優選地，所述導電凸塊為銅凸塊。

優選地，所述晶片的第一表面上具有鈍化層，所述鈍化層裸露出至少部分所述電極金屬層。

由上可見，在本實用新型提供了一種倒裝晶片封裝結構中，將所述導電凸塊與所述焊料之間的第一接觸面和/或所述引腳與所述焊料之間的第二接觸面中的至少一個為三維接觸面，從而增加了所述焊料與所述導電凸塊或引腳的接觸面積，提高了封裝的可靠性，且還可進一步阻礙所述焊料的微裂直紋的橫向擴展，增加了微裂紋擴展路徑的長度，延長了所述倒裝晶片封裝結構的使用壽命，以及能有效解決焊料與框架連接處的電流擁擠效應。

附圖說明

通過以下參照附圖對本實用新型實施例的描述，本實用新型的上述以及其他目的、特徵和優點將更為清楚，在附圖中：

圖1為現有的一種採用銅凸塊互連技術的倒裝封裝結構示意圖。

圖2為依據本實用新型的第一實施例的倒裝晶片封裝結構示意圖。

圖3為依據本實用新型的第二實施例的倒裝晶片封裝結構中的局部結構示意圖。

圖4為依據本實用新型的第三實施例的倒裝晶片封裝結構中的局部結構示意圖。

圖5為依據本實用新型的第四實施例的倒裝晶片封裝結構中的局部結構示意圖。

圖6為依據本實用新型的第五實施例的倒裝晶片封裝結構中的局部結構示意圖。

圖7為依據本實用新型的第六實施例的倒裝晶片封裝結構中的局部結構示意圖。

具體實施方式

以下將參照附圖更詳細地描述本實用新型在各個附圖中，相同的元件採用類似的附圖標記來表示。為了清楚起見，附圖中的各個部分沒有按比例繪製。此外，可能未示出某些公知的部分。為了簡明起見，可以在一幅圖中描述經過數個步驟後獲得的結構。在下文中描述了本實用新型的許多特定的細節，例如器件的結構、材料、尺寸、處理工藝和技術，以便更清楚地理解本實用新型。但正如本領域的技術人員能夠理解的那樣，可以不按照這些特定的細節來實現本實用新型。

圖2為依據本實用新型的第一實施例的倒裝晶片封裝結構示意圖。如圖2所示，第一實施例的倒裝晶片封裝結構包括晶片11、導電凸塊12、焊料13、引腳14，還進一步包括塑封體15。晶片11的第一表面(有源面)上設置有電極金屬層111，電極金屬層111被晶片11的第一表面上的鈍化層112裸露在外，晶片11的第一表面朝向引腳14。導電凸塊12具有相對的第一表面與第二表面，導電凸塊12的第一表面與電極金屬層111電連接，導電凸塊12的第二表面通過焊料13與引腳14的第一表面電連接。塑封體15包封晶片11、導電凸塊12、焊料13，以及囊封引腳14，引腳14的第二表面被塑封體15裸露，以作為第一實施例的倒裝晶片封裝結構與外部電路電連接的外部電電連接面。

其中，導電凸塊12與焊料13的接觸面為第一接觸面，引腳14與焊料13的接觸面為第二接觸面，所述第一接觸面與所述第二接觸面中的至少一個為三維接觸面。所謂的三維接觸面即接觸面的延伸方向包括第一方向與第二方向，所述第一方向與第二方向垂直。如x軸、y軸、z軸構成一個三維坐標軸，z軸垂直由x軸與y軸確定的平面，則所述第一方向為與由x軸與y軸確定的平面平行的方向，而第二方向為與z軸平行的方向。如圖2所示，在第一實施例中，導電凸塊12由第一導電子凸塊121與至少一個第二導電子凸塊122構成，其中，第一導電子凸塊121具有相對的第一表面與第二表面，第一導電子凸塊121的第一表面作為導電凸塊12的第一表面，以與電極金屬層111電連接，第二導電子凸塊122位於第一導電子凸塊121的第二表面上，且與第一導電子凸塊121電連接，第二導電子凸塊122可以採用電鍍的方式形成於所述第一導電子凸塊121上，且第一導電子凸塊121與第二導電子凸塊122在第一實施例中均為銅柱，則導電凸塊12為銅凸塊。具體的，第二導電子凸塊122也具有第一表面，第二導電子凸塊122的第一表面與第一導電子凸塊121的第二表面相接觸，每一個第二導電子凸塊122的第一表面的面積均小於第一導電子凸塊121的第一面的面積，且第二導電子凸塊122的第一表面位於第一導電子凸塊121的第二表面的中間。第二導電子凸塊122除其第一表面外的剩餘表面與第一導電子凸塊121的第二表面未被第二導電子凸塊122覆蓋住這一部分構成導電凸塊12的第二表面。焊料13覆蓋在導電凸塊12的第二表面上，即焊料13覆蓋在第一導電子凸塊121第二表面上，並包覆住第二導電子凸塊122。從晶片11方向往引腳14方向看，第二導電子凸塊插入至焊料13中。導電凸塊12與焊料13之間的第一接觸面即導電凸塊的第二表面，顯然，其既包括沿與晶片11平行方向延伸的第一部分，如未被第二導電子凸塊122覆蓋住這一部分以及第二導電子凸塊122的第二表面，第二導電子凸塊122的第二表面與其第一表面相對，此外，所述第一接觸面還包括沿垂直晶片11方向延伸的第二部分，第二導電子凸塊122除其第一表面與第二表面之外的剩餘部分。

由上可見，在第一實施例中，導電凸塊12與焊料13之間的第一接觸面為三維接觸面，從而增加了二者之間的接觸面積，且導電凸塊12的一部分插入焊料13中，可阻斷焊料13的微裂直紋的橫向擴展，增加了微裂紋擴展路徑的長度，使得第一實施例所示的倒裝晶片封裝結構具有較高的可靠性以及較長的使用壽命，以及能有效解決焊料與框架連接處的電流擁擠效應。圖3為依據本實用新型的第二實施例的倒裝晶片封裝結構中的局部結構示意圖。第二實施例的倒裝晶片封裝結構與第一實施例的倒裝晶片封裝結構除導電凸塊12不同之外，其餘均相同，因此，在圖3僅中示出了倒裝封裝結構的金屬電極層111、導電凸塊12及焊料13。如圖3所示，與第一實施例相同，導電凸塊12在第二實施中同樣也由第一導電子凸塊121與第二導電子凸塊122構成，不同的是，第一導電子凸塊121與第二導電子凸塊122一體成型。將導電凸塊原材的一端進行半蝕刻，形成凸起結構，該凸起結構即為第二導電子凸塊122，而該導電凸塊原材除所述凸起結構之外的剩餘部分即為第一導電子凸塊121。

圖4為依據本實用新型的第三實施例的倒裝晶片封裝結構中的局部結構示意圖。第三實施例的倒裝晶片封裝結構與第一實施例的倒裝晶片封裝結構除導電凸塊12不同之外，其餘均相同，因此，在圖4僅中示出了倒裝封裝結構的金屬電極層111、導電凸塊12及焊料13。如圖4所示，在第三實施例中，導電凸塊12的第二表面至少具有一個第一開口123，焊料13覆蓋在導電凸塊12的第二表面上並填充第一開口123。在第三實施例中，導電凸塊12的第二表面包括第一開口123的底壁、側壁以及第一開口123周圍的表面，顯然導電凸塊12的第二表面為一個三維面，而導電凸塊12的第二表面即為導電凸塊12與焊料13之間的第一接觸面，因此，第一接觸面為一個三維接觸面，有效的增加了導電凸塊12與焊料的接觸面積，增加了倒裝晶片封裝結構的可靠性。

圖5為依據本實用新型的第四實施例的倒裝晶片封裝結構中的局部結構示意圖。第四實施例的倒裝晶片封裝結構與第一實施例的倒裝晶片封裝結構除導電凸塊12與引腳14不同之外，其餘均相同，因此，在圖5中僅示出了倒裝封裝結構的金屬電極層111、導電凸塊12、焊料13即引腳14。如圖5所示，在第四實施例中，導電凸塊12與焊料13之間的第一接觸面為一個二維平面，即導電凸塊12的第二表面為一個二維平面。引腳14包括一水平部分141和位於水平部分141上的凸起部分142，凸起部分141被焊料13包覆，凸起部分142可採用電鍍的方式形成與水平部分141上。顯然，在第四實施例中，焊料13與引腳14之間的第二接觸面包括凸起部分142的側表面、凸起部分142的第一表面、水平部分141的第一表面，其為一個三維接觸面。其中，凸起部分142的第一表面與水平部分141的第一表面相對，水平部分141的第二表面與其第一表面相對，且作為引腳14的第二表面。焊料13包覆凸起部分142，則從引腳14方向往電極金屬層111方向看，凸起部分142插入至焊料13中，不僅增加了引腳14與焊料的接觸面積，還可有阻礙焊料13的微裂直紋的橫向擴展，增加了微裂紋擴展路徑的長度。

圖6為依據本實用新型的第五實施例的倒裝晶片封裝結構中的局部結構示意圖。第五實施例的倒裝晶片封裝結構與第一實施例的倒裝晶片封裝結構除導引腳14不同之外，其餘均相同，因此，在圖6僅中示出了倒裝封裝結構的金屬電極層111、導電凸塊12及焊料13。如圖6所示，在第五實施例中，引腳14第一表面至少具有一個第二開口143，焊料13填充第二開口143，並延伸至引腳14的第一表面上。引腳14與焊料13之間的第二接觸面包括第二開口143的底壁、側壁以及引腳14的第一表面的一部分，顯然所述第二接觸面為三維接觸面。因此，在第五實施例中，所述第一接觸面與第二接觸面均為三維接觸面，既可提高封裝的可靠性，又能延伸倒裝晶片封裝結構的使用壽命。

圖7為依據本實用新型的第六實施例的倒裝晶片封裝結構中的局部結構示意圖。第六實施例的倒裝晶片封裝結構與第四實施例的倒裝晶片封裝結構除導引腳14不同之外，其餘均相同，因此，在圖7僅中示出了倒裝封裝結構的金屬電極層111、導電凸塊12及焊料13。如圖7所示，在第六實施例中，與第四實施例一樣，引腳14同樣包括水平部分141和凸起部分142，然而，與第四實施例不同的是，水平部分141與凸起部分142一體成型。將引腳原材的第一表面進行半蝕刻，形成凸起部分142，而該引腳原材除凸起部分142之外的剩餘部分即為水平部分141。凸起部分142插入焊料13中，不僅可增加引腳與焊料的接觸面積，還可以有效的阻礙焊料13微裂直紋的橫向擴展，使得倒裝封裝結構的可靠性高，使用壽命長。

以上對本實用新型的實施例進行了描述。但是，這些實施例僅僅是為了說明的目的，而並非為了限制本實用新型的範圍。本實用新型的範圍由所附權利要求及其等價物限定。不脫離本實用新型的範圍，本領域技術人員可以做出多種替代和修改，這些替代和修改都應落在本實用新型的範圍之內。