專利名稱:系統(tǒng)級(jí)封裝結(jié)構(gòu)及封裝方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體器件封裝領(lǐng)域,特別涉及一種系統(tǒng)級(jí)封裝結(jié)構(gòu)及封裝方法。
背景技術(shù):
隨著便攜式電子元件變得越來越小,必須縮小電子元件的半導(dǎo)體封裝的尺寸。為了達(dá)到上述目的,廣泛的使用系統(tǒng)級(jí)封裝技術(shù),其理由是因?yàn)橄到y(tǒng)級(jí)封裝技術(shù)可增加半導(dǎo)體封裝的容量。 系統(tǒng)級(jí)封裝(system in package, SIP)在一個(gè)半導(dǎo)體封裝結(jié)構(gòu)內(nèi)不僅可以組裝多個(gè)芯片,還可以將不同類型的器件和電路芯片疊在一起,構(gòu)建成更為復(fù)雜的、完整的系統(tǒng)。
申請(qǐng)?zhí)枮?00710127363的中國(guó)專利申請(qǐng)中所提供的系統(tǒng)級(jí)封裝的工藝,如圖1所示,封裝體10包括分別具有第一表面30和第二表面40的基底20,其中基底20可以是引線框架(lead frame)、印刷電路板(PCB)或是其它熟知的封裝基底。多個(gè)焊錫球110可設(shè)置于基底20的第一表面30,以耦接其它基底(未顯示)?;?0的第二表面有一組接合線栓130,其中接合線栓130可采用傳統(tǒng)的線接合或凸點(diǎn)工藝,形成于基底20上,且接合線栓可以是金、銅、鋁或它們的合金。接合線栓130在貼合芯片于基底20之前,形成于基底20的接合墊上。在基底20的第二表面40上形成一組接合線栓130之后,將第一半導(dǎo)體芯片55以倒裝的方式,貼合于基底20上方,以減少封裝尺寸。第一半導(dǎo)體芯片55具有第一表面和相對(duì)第一表面的第二表面,其中第一半導(dǎo)體芯片55的第一表面,經(jīng)由多個(gè)焊錫凸塊60貼合基底20的第二表面40,焊錫凸塊60可以是焊錫、金、銅、導(dǎo)電材料,或是其它導(dǎo)電材料所組成。在第一半導(dǎo)體芯片55和基底20的間隙中形成填充材料之后,將第二半導(dǎo)體芯片85經(jīng)由例如環(huán)氧化物的粘性材料,貼合于第一半導(dǎo)體芯片55的第二表面。通過傳統(tǒng)的線接合工藝,接合線90電性耦接第二半導(dǎo)體芯片85和基底20上的接合線栓130。之后,封裝物質(zhì)100將第一半導(dǎo)體芯片55和第二半導(dǎo)體芯片85、接合線90和接合線栓130進(jìn)行封裝。
上述系統(tǒng)級(jí)封裝技術(shù)的優(yōu)越性包括可提供更多新功能,多種工藝兼容性好,靈活性和適應(yīng)性強(qiáng),成本低,易于分塊測(cè)試,以及開發(fā)周期較短等。系統(tǒng)級(jí)封裝采用近十年來快速發(fā)展的倒裝焊技術(shù),與引線鍵合相比,倒裝焊技術(shù)具有直流壓降低、互連密度高、寄生電感小、熱特性和電學(xué)性能好等優(yōu)點(diǎn),但費(fèi)用較高。 現(xiàn)有進(jìn)行系統(tǒng)級(jí)封裝過程中,尤其對(duì)電感器進(jìn)行封裝時(shí),電感器通常形成于芯片上,會(huì)因?yàn)榕c芯片上的半導(dǎo)體器件的耦合/串?dāng)_而導(dǎo)致電感器的品質(zhì)(Q)因子下降;另外,電感器電場(chǎng)可以促使電流在周圍襯底或介質(zhì)層中流動(dòng),進(jìn)一步導(dǎo)致所儲(chǔ)存能量的損失和電感器Q因子下降。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明解決的問題是提供一種系統(tǒng)級(jí)封裝結(jié)構(gòu)及封裝方法,防止電感器Q因子下降。 為解決上述問題,本發(fā)明一種系統(tǒng)級(jí)封裝結(jié)構(gòu),包含引線框架,所述引線框架包
3括管芯墊和位于管芯墊周圍的引線,所述管芯墊內(nèi)形成有電感器線圈,其中電感器線圈的末端與引線連接;所述系統(tǒng)級(jí)封裝結(jié)構(gòu)還包括形成于管芯墊上的絕緣介質(zhì)層,貫穿絕緣介質(zhì)層與電感器始端導(dǎo)通的導(dǎo)電插塞,位于絕緣介質(zhì)層上與導(dǎo)電插塞連接的焊盤,位于絕緣介質(zhì)層上將焊盤與引線連接的金屬層。 可選的,所述電感器線圈為螺旋結(jié)構(gòu)。所述電感器線圈是正方形、六邊形、八邊形或圓形。
可選的,引線框架的材料為金屬或合金。
可選的,所述系統(tǒng)級(jí)封裝結(jié)構(gòu)進(jìn)一步包括位于金屬層上的芯片。
可選的,所述系統(tǒng)級(jí)封裝結(jié)構(gòu)進(jìn)一步包括位于管芯墊上的芯片。 —種系統(tǒng)級(jí)封裝方法,包括提供引線框架,所述引線框架包括管芯墊和位于管芯
墊周圍引線;在管芯墊上形成絕緣介質(zhì)層;刻蝕管芯墊至露出絕緣介質(zhì)層,形成電感器線
圈,電感器線圈末端直接與引線連接;在絕緣介質(zhì)層中形成貫穿絕緣介質(zhì)層的導(dǎo)電插塞,所
述導(dǎo)電插塞與電感器線圈的始端連接;在絕緣介質(zhì)層上形成與導(dǎo)電插塞連接的焊盤及將焊
盤與引線連接的金屬層。 可選的,所述電感器線圈為螺旋結(jié)構(gòu)。所述電感器線圈是正方形、六邊形、八邊形或圓形。 可選的,引線框架的材料為金屬或合金。 可選的,所述絕緣介質(zhì)層的材料為金屬氧化物、合金氧化物、二氧化硅、含磷或氟氧化硅或正硅酸乙酯。所述絕緣介質(zhì)層的厚度為0. 5微米 3微米。
可選的,所述系統(tǒng)級(jí)封裝方法還包括在金屬層上粘附芯片。
可選的,所述系統(tǒng)級(jí)封裝方法還包括在管芯墊上粘附芯片。 與現(xiàn)有技術(shù)相比,本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)直接對(duì)管芯墊進(jìn)行刻蝕形成電感器,而不需要在芯片上另外沉積金屬層以形成電感器,減少了導(dǎo)線間的電信號(hào)的串?dāng)_。另外,電感器直接由管芯墊形成,避免了形成于襯底上及介質(zhì)層上而引起的電流向襯底或介質(zhì)層中流動(dòng)的情況,防止所儲(chǔ)存能量的損失,進(jìn)而提高電感器Q因子。 進(jìn)一步,管芯墊的材料金屬或合金比芯片上沉積金屬層要厚的多,電阻較低,提高了電感器的品質(zhì)(Q)因子。
圖1是采用現(xiàn)有工藝形成系統(tǒng)級(jí)封裝結(jié)構(gòu)的示意圖;圖2是本發(fā)明形成系統(tǒng)級(jí)封裝的具體實(shí)施方式
的流程圖;圖3至圖8是用本發(fā)明方法形成系統(tǒng)級(jí)封裝的第一實(shí)施例示意4a是圖4的仰視圖;圖5a是圖5的仰視圖;圖6a是圖6的仰視圖;圖7a是圖7的仰視圖;圖9是用本發(fā)明方法形成的系統(tǒng)級(jí)封裝結(jié)構(gòu)的第二實(shí)施例示意圖。
具體實(shí)施例方式
—種系統(tǒng)級(jí)封裝結(jié)構(gòu),包含引線框架,所述引線框架包括管芯墊和位于管芯墊周圍的引線,所述管芯墊為電感器線圈,其中第一電極位于電感器線圈的末端與引線連接,第二電極位于電感器線圈始端,管芯墊上形成有絕緣介質(zhì)層,導(dǎo)電插塞貫穿絕緣介質(zhì)層與第二電極導(dǎo)通,位于絕緣介質(zhì)層上與導(dǎo)電插塞連接的焊盤,位于絕緣介質(zhì)層上將焊盤與引線連接的金屬線。 形成上述系統(tǒng)級(jí)封裝結(jié)構(gòu)的具體流程如圖2所示,執(zhí)行步驟S1,提供引線框架,所述引線框架包括管芯墊和位于管芯墊周圍引線;執(zhí)行步驟S2,在管芯墊上形成絕緣介質(zhì)層;執(zhí)行步驟S3,刻蝕管芯墊至露出絕緣介質(zhì)層,形成電感器線圈,電感器線圈末端直接與引線連接;執(zhí)行步驟S4,在絕緣介質(zhì)層中形成貫穿絕緣介質(zhì)層的導(dǎo)電插塞,所述導(dǎo)電插塞與電感器線圈的始端連接;執(zhí)行步驟S5,在絕緣介質(zhì)層上形成與導(dǎo)電插塞連接的焊盤及將焊盤與引線連接的金屬層。 本發(fā)明直接對(duì)管芯墊進(jìn)行刻蝕形成電感器,而不需要在芯片上另外沉積金屬層以形成電感器,減少了導(dǎo)線間的電信號(hào)的串?dāng)_。另外,電感器直接由管芯墊形成,避免了形成于襯底上及介質(zhì)層上而引起的電流向襯底或介質(zhì)層中流動(dòng)的情況,防止所儲(chǔ)存能量的損失,進(jìn)而提高電感器Q因子。 為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能夠更加明顯易懂,下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式
做詳細(xì)的說明。 圖3至圖6是用本發(fā)明方法形成系統(tǒng)級(jí)封裝的第一實(shí)施例示意圖。如圖3所示,提供一引線框架200,所述引線框架200包括管芯墊202和位于管芯墊202外圍的引線201,引線201以梳形向外延伸且與管芯墊202隔開;其中,引線框架200的材料可以為金屬或合金等;在管芯墊202的第一表面上形成絕緣介質(zhì)層210,所述形成絕緣介質(zhì)層210的方法可以是化學(xué)氣相沉積法,其厚度為0. 5微米 3微米,絕緣介質(zhì)層210的材料為金屬氧化物、合金氧化物、二氧化硅、含磷或氟氧化硅或正硅酸乙酯。 如圖4和圖4a所示,在管芯墊202的第二表面上用旋涂法形成第一光刻膠層212,經(jīng)過曝光顯影工藝,在第一光刻膠層212上定義出電感器圖形;然后,以第一光刻膠層212為掩膜,沿電感器圖形刻蝕管芯墊202至露出絕緣介質(zhì)層210,形成電感器線圈202a。
如圖5和圖5a所示,用灰化法去除第一光刻膠層212,然后再用濕法刻蝕法去除殘留的第一光刻膠層212,露出電感器線圈202a。其中電感器線圈202a的末端為第一電極203a,通過連接線201a直接與其中一個(gè)引線201連接,線圈中央的始端為電感器線圈的第二電極203b。用旋涂法在絕緣介質(zhì)層210上形成第二光刻膠層(未圖示),采用光刻技術(shù)將通孔圖形轉(zhuǎn)移至第二光刻膠層上;然后再采用顯影工藝,在第二光刻膠層上定義出通孔圖形。以第二光刻膠層為掩膜,沿通孔圖形刻蝕絕緣介質(zhì)層210至露出電感器線圈202a的第二電極203b,形成通孔214。 參考圖6和圖6a,用化學(xué)氣相沉積法在絕緣介質(zhì)層210上及通孔214內(nèi)壁形成擴(kuò)散阻擋層(未圖示),所述擴(kuò)散阻擋層的材料為氮化鈦或氮化鉭。用電鍍法或?yàn)R鍍法在擴(kuò)散阻擋層上形成導(dǎo)電層,且導(dǎo)電層填充滿通孔;用化學(xué)機(jī)械拋光法研磨導(dǎo)電層至露出擴(kuò)散阻擋層,形成第一導(dǎo)電插塞215和第二導(dǎo)電插塞215b。 繼續(xù)參考圖6和圖6a,在第一導(dǎo)電插塞215上形成第一焊盤216,在第二導(dǎo)電插塞
5215b上形成第二焊盤,所述形成第一焊盤216和第二焊盤的工藝為本領(lǐng)域人員公知技術(shù),具體工藝如下在擴(kuò)散阻擋層上形成焊盤層;在焊盤層上涂覆光刻膠層(未圖示);用光刻技術(shù)和顯影工藝,在光刻膠層上定義出焊盤圖形;以光刻膠層為掩膜,沿焊盤圖形刻蝕焊盤層,形成第一焊盤216和第二焊盤;去除光刻膠層。 繼續(xù)參考圖7和圖7a,用電鍍法或?yàn)R鍍法在擴(kuò)散阻擋層上形成金屬層217,所述金屬層217的材料為銅,將第一焊盤216、第二焊盤與引線201連接。 如圖8所示,在金屬層217上粘附芯片204,其中芯片的基底面與金屬層217相粘;然后,將芯片204上的焊盤206通過金屬線208與引線201連接。 另一實(shí)施例,如圖9所示,在電感器線圈202a上粘附芯片204,其中芯片的基底面與電感器線圈202a表面相粘;然后,將芯片204上的焊盤206通過金屬線208與引線201連接。 基于上述第一實(shí)施例形成的系統(tǒng)級(jí)封裝結(jié)構(gòu),包括引線框架200,所述引線框架200包含管芯墊和位于管芯墊周圍的引線201,其中引線201以梳形向外延伸且與管芯墊202隔開;電感器線圈202a,形成于管芯墊內(nèi);第一 電極203a,位于電感器線圈202a的末端;第二電極202b,位于電感器線圈202a始端;絕緣介質(zhì)層210,位于電感器線圈202a上;第一導(dǎo)電插塞215,貫穿絕緣介質(zhì)層210與第一電極203a電連接;第二導(dǎo)電插塞215b,位于電感線圈202a外側(cè)且貫穿絕緣介質(zhì)層210 ;第一焊盤216,位于絕緣介質(zhì)層210上,與第一導(dǎo)電插塞215連通;第二焊盤,位于絕緣介質(zhì)層210上,與第二導(dǎo)電插塞215b連通;金屬線208,位于絕緣介質(zhì)層210上,且將第一焊盤216和第二焊盤及引線201連接;芯片204,粘附于金屬材料線208上,通過連線208與引線201連接。 其中在第二實(shí)施例中,芯片204,粘附于電感器線圈202a上,與絕緣介質(zhì)層210位于電感器線圈202a的相對(duì)表面。 雖然本發(fā)明已以較佳實(shí)施例披露如上,但本發(fā)明并非限定于此。任何本領(lǐng)域技術(shù)人員,在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi),均可作各種更動(dòng)與修改,因此本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)當(dāng)以權(quán)利要求所限定的范圍為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
一種系統(tǒng)級(jí)封裝結(jié)構(gòu),包含引線框架,所述引線框架包括管芯墊和位于管芯墊周圍的引線,其特征在于,所述管芯墊內(nèi)形成有電感器線圈,其中電感器線圈的末端與引線連接;所述系統(tǒng)級(jí)封裝結(jié)構(gòu)還包括形成于管芯墊上的絕緣介質(zhì)層,貫穿絕緣介質(zhì)層與電感器始端導(dǎo)通的導(dǎo)電插塞,位于絕緣介質(zhì)層上與導(dǎo)電插塞連接的焊盤,位于絕緣介質(zhì)層上將焊盤與引線連接的金屬層。
2. 如權(quán)利要求1所述系統(tǒng)級(jí)封裝結(jié)構(gòu),其特征在于,所述電感器線圈為螺旋結(jié)構(gòu)。
3. 如權(quán)利要求2所述系統(tǒng)級(jí)封裝結(jié)構(gòu),其特征在于,所述電感器線圈是正方形、六邊 形、八邊形或圓形。
4. 如權(quán)利要求1所述系統(tǒng)級(jí)封裝結(jié)構(gòu),其特征在于,引線框架的材料為金屬或合金。
5. 如權(quán)利要求1所述系統(tǒng)級(jí)封裝結(jié)構(gòu),其特征在于,所述系統(tǒng)級(jí)封裝結(jié)構(gòu)進(jìn)一步包括 位于金屬層上的芯片。
6. 如權(quán)利要求1所述系統(tǒng)級(jí)封裝結(jié)構(gòu),其特征在于,所述系統(tǒng)級(jí)封裝結(jié)構(gòu)進(jìn)一步包括 位于管芯墊上的芯片。
7. —種系統(tǒng)級(jí)封裝方法,其特征在于,包括提供引線框架,所述引線框架包括管芯墊和位于管芯墊周圍引線; 在管芯墊上形成絕緣介質(zhì)層;刻蝕管芯墊至露出絕緣介質(zhì)層,形成電感器線圈,電感器線圈末端直接與引線連接; 在絕緣介質(zhì)層中形成貫穿絕緣介質(zhì)層的導(dǎo)電插塞,所述導(dǎo)電插塞與電感器線圈的始端 連接;在絕緣介質(zhì)層上形成與導(dǎo)電插塞連接的焊盤及將焊盤與引線連接的金屬層。
8. 如權(quán)利要求7所述系統(tǒng)級(jí)封裝方法,其特征在于,所述電感器線圈為螺旋結(jié)構(gòu)。
9. 如權(quán)利要求8所述系統(tǒng)級(jí)封裝方法,其特征在于,所述電感器線圈是正方形、六邊 形、八邊形或圓形。
10. 如權(quán)利要求7所述系統(tǒng)級(jí)封裝方法,其特征在于,引線框架的材料為金屬或合金。
11. 如權(quán)利要求7所述系統(tǒng)級(jí)封裝方法,其特征在于,所述絕緣介質(zhì)層的材料為金屬氧 化物、合金氧化物、二氧化硅、含磷或氟氧化硅或正硅酸乙酯。
12. 如權(quán)利要求ll所述系統(tǒng)級(jí)封裝方法,其特征在于,所述絕緣介質(zhì)層的厚度為O. 5微 米 3微米。
13. 如權(quán)利要求7所述系統(tǒng)級(jí)封裝方法,其特征在于,所述系統(tǒng)級(jí)封裝方法還包括在 金屬層上粘附芯片。
14. 如權(quán)利要求7所述系統(tǒng)級(jí)封裝方法,其特征在于,所述系統(tǒng)級(jí)封裝方法還包括在 管芯墊上粘附芯片。
全文摘要
一種系統(tǒng)級(jí)封裝結(jié)構(gòu)及封裝方法。其中系統(tǒng)級(jí)封裝結(jié)構(gòu),包含引線框架,所述引線框架包括管芯墊和位于管芯墊周圍的引線,所述管芯墊內(nèi)形成有電感器線圈,其中電感器線圈的末端與引線連接;所述系統(tǒng)級(jí)封裝結(jié)構(gòu)還包括形成于管芯墊上的絕緣介質(zhì)層,貫穿絕緣介質(zhì)層與電感器始端導(dǎo)通的導(dǎo)電插塞,位于絕緣介質(zhì)層上與導(dǎo)電插塞連接的焊盤,位于絕緣介質(zhì)層上將焊盤與引線連接的金屬層。本發(fā)明減少了導(dǎo)線間的電信號(hào)的串?dāng)_,提高了電感器的品質(zhì)(Q)因子。
文檔編號(hào)H01L21/48GK101783331SQ200910045978
公開日2010年7月21日 申請(qǐng)日期2009年1月19日 優(yōu)先權(quán)日2009年1月19日
發(fā)明者王津洲 申請(qǐng)人:中芯國(guó)際集成電路制造(上海)有限公司