一種扇出的封裝結構及其封裝方法與流程

2024-03-28 23:52:05 1

本發明涉及半導體的技術領域，具體是涉及一種扇出的封裝結構及其封裝方法。

背景技術：

在半導體領域中，扇出的封裝是一個非常重要的工藝過程，在扇出(fan-out)封裝過程中，為了PCB板可以有附加的功能，同時還可以提供連接的便利，而且在工作期間還能夠保護到這些器件，因此需要提供一種在電路板中嵌設器件的封裝結構，這些封裝的器件和其它的器件一起被置於印製電路板(PCB)上。帶有上述器件的PCB用在諸如計算機或蜂窩電話的產品中。由於希望減小諸如計算機和蜂窩電話的產品的尺寸，因此需要在不犧牲功能的情況下減小PCB和封裝的器件的尺寸。

現有的fan-out主流封裝工藝為基板+膜+晶片功能面貼在膜上+塑封+剝離基板和膜+向上布線，具體可參考US8283780等很多專利。

由於需要對晶片功能區域通過再布線等方式引出，針對上述封裝結構，現有技術中的封裝方法主要存在以下問題：1、先貼合晶片，然後向上引線，導致晶片再布線工藝困難；2、該封裝方法不能適用於不同類型的晶片。

技術實現要素：

本發明實施例提供一種扇出的封裝結構及其封裝方法，以解決現有技術的扇出封裝工藝中存在的晶片再布線困難以及無法適應多種類型晶片的技術問題。

為解決上述問題，本發明實施例一方面提供了一種扇出結構的封裝方法，所述封裝方法包括步驟：

在基板一側形成傳導層，所述傳導層包括導電體，所述導電體兩端各暴露於所述傳導層兩相背表面；

在所述傳導層背對於所述基板的一側設置倒裝晶片，所述倒裝晶片連接所述導電體；

對所述傳導層以及所述倒裝晶片進行塑封。

根據本發明一優選實施例，所述在基板一側形成傳導層包括：

在所述基板上形成感光材料層；

在所述感光材料層內嵌設導電柱，所述導電柱的兩端各暴露於所述感光材料層兩相背表面；

在所述感光材料層背對所述基板一側形成再布線層，所述再布線層與所述導電柱連接，共同構成所述導電體。

根據本發明一優選實施例，所述在基板上形成感光材料層的步驟具體包括：

在基板上塗布膠層；

在所述膠層上形成感光材料層，以保證扇出結構在封裝過程中，感光材料層與基板粘接。

根據本發明一優選實施例，所述在感光材料層內嵌設導電柱的步驟具體包括：

在感光材料層上形成貫通的缺口；

在所述缺口內電鍍形成導電柱。

根據本發明一優選實施例，所述在感光材料層的缺口內電鍍形成導電柱的步驟具體包括：

通過化學沉積的方式在所述感光材料層缺口內形成導電薄膜；

利用電鍍法加厚所述導電薄膜以形成導電柱。

根據本發明一優選實施例，所述在感光材料層背對所述基板一側形成再布線層的步驟具體包括：

在所述感光材料層的上表面形成光刻膠層，其中，所述導電柱的頂端突出於所述光刻膠層的上表面；

在所述光刻膠層上形成導電層；

對所述導電層進行蝕刻形成再布線層圖案。

根據本發明一優選實施例，所述在光刻膠層上形成導電層的步驟具體包括：

在光刻膠層上形成初始導電層；

在所述初始導電層上蓋設阻擋層；

電鍍加厚所述初始導電層中沒有被所述阻擋層覆蓋的部分，其中，所述導電層中沒有被所述阻擋層覆蓋的部分即為再布線層的圖案；

去除所述阻擋層。

根據本發明一優選實施例，所述封裝方法在對所述傳導層以及所述倒裝晶片進行塑封的步驟之後還包括：去除所述基板以及所述膠層，並將扇出結構切割為若干扇出單體。

為解決上述技術問題，本發明還提供一種扇出的封裝結構，所述封裝結構包括傳導層、倒裝晶片以及包裹於所述傳導層和所述倒裝晶片外周的塑封層；所述傳導層包括導電體，所述導電體兩端各暴露於所述傳導層兩相背表面，所述倒裝晶片與所述導電體的一端連接，所述導電體的另一端露出於所述塑封層。

根據本發明一優選實施例，所述傳導層包括：感光材料層以及導電體；所述導電體包括嵌設於所述感光材料層內的導電柱以及設於所述感光材料層上的再布線層；所述導電柱的兩端各暴露於所述感光材料層兩相背表面，所述導電柱一端以所述倒裝晶片連接，另一端與所述再布線層連接。

相對於現有技術，本發明提供的扇出封裝結構及其封裝方法，首先將線路(包括再布線圖案以及導電柱等)形成，然後將晶片倒裝在線路上，該種封裝方式解決了現有技術中由於先貼合晶片，然後再向上引線，導致晶片再布線工藝困難的技術問題，本發明中提供的封裝方法可以適用於不同類型晶片的封裝。

附圖說明

為了更清楚地說明本發明實施例中的技術方案，下面將對實施例描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對於本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。

圖1是本發明扇出結構封裝方法第一實施例的流程示意圖。

圖2是本發明扇出結構封裝方法第二實施例的流程示意圖；

圖3是圖2實施例封裝方法過程中在基板上形成感光材料層的結構側視圖；

圖4是在感光材料層內嵌設導電柱的工藝流程圖；

圖5是在感光材料層上形成缺口的結構側向剖視圖；

圖6是形成導電柱後的結構側向剖視圖；

圖7是形成再布線層的流程示意圖；

圖8是在感光材料層的上表面形成光刻膠層的結構側向剖視圖；

圖9是在光刻膠層上形成導電層的流程示意圖；

圖10是形成再布線層圖案後的結構側向剖視圖；

圖11是扇出結構完成塑封后的結構側向剖視圖；以及

圖12是切割後形成的扇出單體結構示意圖。

具體實施方式

下面結合附圖和實施例，對本發明作進一步的詳細描述。特別指出的是，以下實施例僅用於說明本發明，但不對本發明的範圍進行限定。同樣的，以下實施例僅為本發明的部分實施例而非全部實施例，本領域普通技術人員在沒有作出創造性勞動前提下所獲得的所有其它實施例，都屬於本發明保護的範圍。

請參閱圖1，圖1是本發明扇出結構封裝方法第一實施例的流程示意圖，該封裝方法包括但不限以下步驟。

步驟S10，在基板一側形成傳導層，傳導層包括導電體，導電體兩端各暴露於傳導層兩相背表面。

其中，傳導層的形成過程包括：在基板上形成感光材料層；在感光材料層內嵌設導電柱，導電柱的兩端各暴露於感光材料層兩相背表面；以及在感光材料層背對基板一側形成再布線層，再布線層與導電柱連接，共同構成導電體。

步驟S20，在傳導層背對於基板的一側設置倒裝晶片，倒裝晶片連接導電體。

步驟S30，對傳導層以及倒裝晶片進行塑封。

具體地，請參閱圖2，圖2是本發明扇出結構封裝方法第二實施例的流程示意圖，該封裝方法包括但不限以下步驟。

步驟S110，在基板上形成感光材料層。

請參閱圖3，圖3是圖2實施例封裝方法過程中在基板上形成感光材料層的結構側視圖。在該步驟中，優選地，可以先在基板101上塗布膠層102，然後在膠層102上形成感光材料層103，這樣可以保證扇出結構在封裝過程中，感光材料層103與基板102可靠粘接。其中，基板101可以採用金屬基板，而膠層102則可以為雙面膠膜，雙面膠膜起到過渡連接基板與扇出結構的作用。

步驟S120，在感光材料層內嵌設導電柱；其中，導電柱的頂端突出於感光材料層的上表面。

步驟S120具體包括如下步驟。具體請參閱圖4，圖4是在感光材料層內嵌設導電柱的工藝流程圖。

步驟S121，在感光材料層上形成貫通的缺口。

請參閱圖5，圖5是在感光材料層上形成缺口的結構側向剖視圖。該步驟的缺口1031可以通過數控鑽孔機鑽孔獲得，或者通過掩膜、蝕刻(光照)等工藝過程製得，需要保證缺口1031貫通感光材料層103。在本領域技術人員的理解範圍內，關於缺口103的其他製作方式此處不再一一列舉。

步驟S122，通過化學沉積的方式在感光材料層缺口內形成導電薄膜。

其中，該導電柱優選採用的材質為銅，使用化學沉銅的方法將缺口內壁銅化，形成銅薄膜。

步驟S123，利用電鍍法加厚導電薄膜以形成導電柱。

請參閱圖6，圖6是形成導電柱後的結構側向剖視圖。以上步驟S121-S123為在感光材料層內嵌設導電柱104的工藝過程。

另外，在其他實施例中，還可以採用在感光材料層上的缺口內直接插入銅柱的方式。

步驟S130，在感光材料層上形成再布線層。其中，該再布線層底部與導電柱的頂端連接。

該步驟還具體包括如下過程。請參閱圖7，圖7是形成再布線層的流程示意圖。

步驟S131，在感光材料層的上表面形成光刻膠層。

請參閱圖8，圖8是在感光材料層的上表面形成光刻膠層的結構側向剖視圖。其中，在形成光刻膠層105之後，導電柱104的頂端需要突出或者露出於光刻膠層105的上表面。這就需要在塗布光刻膠層105時使光刻膠層105不會蓋住導電柱104，或者如果光刻膠層105蓋住了導電柱104的上表面，可以通過打磨光刻膠層或者用鹼性溶液去除部分光刻膠層材料的方式，保證導電柱104的頂面是露出的狀態。

優選地，該光刻膠層105的材質可以為聚醯亞胺(PI，英文名Polyimide)等有機高分子材料。

步驟S132，在光刻膠層上形成導電層。

具體地，步驟S132還包括如下步驟，請參閱圖9，圖9是在光刻膠層上形成導電層的流程示意圖。

步驟S1321，在光刻膠層上形成初始導電層。

其中，該初始導電層為較薄的一層導電層結構，其中，該較薄的一層導電層結構的材質優選為銅，可以利用化學沉積或者濺射等方式形成在光刻膠層的上表面。

步驟S1322，在初始導電層上蓋設阻擋層。

步驟S1323，電鍍加厚初始導電層中沒有被阻擋層覆蓋的部分。

優選地，在步驟S1322中，阻擋層的鏤空區圖案與再布線層的圖案相同，因此，在電鍍加厚初始導電層的過程中，導電層中沒有被阻擋層覆蓋的部分被加厚成為再布線層的圖案。

採用電鍍加厚導電層的目的是，可以直接形成再布線層的圖案，以及在後續的蝕刻過程中只需蝕刻掉較薄部分的導電層即可。當然，在其他實施例中，也可以直接在光刻膠層105上形成具有一定厚度的導電層，然後通過蝕刻的方式形成再布線層圖案。以上兩種方式各有利弊，本領域技術人員可以根據實際的設備以及產品工藝過程需要自行選擇，此處不做具體限定。

步驟S1324，去除阻擋層。

步驟S133，對導電層進行蝕刻形成再布線層圖案。

請參閱圖10，圖10是形成再布線層圖案後的結構側向剖視圖。以上步驟S131-S133完成在感光材料層上形成再布線層圖案106的工藝過程。

步驟S140，在再布線層的頂部連接設置倒裝晶片。

步驟S150，對再布線層以及倒裝晶片進行塑封。

請參閱圖11，圖11是扇出結構完成塑封后的結構側向剖視圖。關於倒裝晶片107的設置以及對再布線層和倒裝晶片進行塑封(圖中108為封裝層，1071為晶片引腳)的具體過程，在本領域技術人員的理解範圍內，此處不再贅述。

進一步優選地，本發明扇出結構封裝方法實施例中，在對再布線層以及倒裝晶片進行塑封的步驟之後還可以包括：去除基板以及膠層，並將扇出結構切割為若干扇出單體，流程圖中沒有標示出這一步驟，本領域技術人員在封裝好一整塊扇出結構後，可以根據實際的使用情況將扇出結構進行切割，以獲得不同尺寸的扇出單體。具體請參閱圖12，圖12是切割後形成的扇出單體結構示意圖。

相對於現有技術，本發明提供的扇出結構封裝方法，首先將線路(包括再布線圖案以及導電柱等)形成，然後將晶片倒裝在線路上，該種封裝方式解決了現有技術中存在的由於先貼合晶片，然後再向上引線，導致晶片再布線工藝困難的技術問題，本發明中提供的封裝方法可以適用於不同類型晶片的封裝。

另外，本發明實施例還提供一種扇出的封裝結構，該封裝結構採用上述實施例中所述的封裝方法封裝形成。其中，請參閱圖10，該封裝結構包括：感光材料層、再布線層、倒裝晶片以及封裝層等。感光材料層內插設有導電柱，導電柱的兩端分別突出於感光材料層的上、下表面；再布線層與導電柱的頂部連接；倒裝晶片的引腳與再布線層連接；而封裝層則蓋設於再布線層和倒裝晶片。

關於封裝結構的其他結構特徵以及具體的製作過程，請參閱上述方法實施例中的詳細介紹，此處亦不再贅述。

以上所述僅為本發明的部分實施例，並非因此限制本發明的保護範圍，凡是利用本發明說明書及附圖內容所作的等效裝置或等效流程變換，或直接或間接運用在其他相關的技術領域，均同理包括在本發明的專利保護範圍內。