半導(dǎo)體疊層封裝方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種半導(dǎo)體疊層封裝方法，包括：制作上封裝體，制作封裝有芯片的下封裝體，將所述上封裝體和所述下封裝體疊層封裝，所述制作封裝有芯片的下封裝體包括：S101：提供制作所述下封裝體的基板；S102：在所述基板上表面形成金屬凸點(diǎn)；S103：將芯片通過倒裝方式連接在基板上表面；S104：用塑封底填料將芯片固定和封裝于基板上；S105：在基板下表面形成焊球或者可焊接膜層。本發(fā)明提供的封裝方法在下封裝體芯片的封裝中采用塑封底填料填充芯片底部，同時(shí)包封住芯片將芯片固定于基板。這樣，減少了傳統(tǒng)疊層封裝中封裝體翹曲的問題，對(duì)較薄的下封裝體芯片的封裝有很大的優(yōu)勢(shì)和適用性。
【專利說明】半導(dǎo)體疊層封裝方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種半導(dǎo)體封裝方法，尤其涉及一種半導(dǎo)體疊層封裝方法。
【背景技術(shù)】
[0002]POP (Package on Package疊層裝配)技術(shù)的出現(xiàn)模糊了一級(jí)封裝與二級(jí)裝配之間的界線，在大大提高邏輯運(yùn)算功能和存儲(chǔ)空間的同時(shí)，也為終端用戶提供了自由選擇器件組合的可能，生產(chǎn)成本也得以更有效的控制。
[0003]在POP結(jié)構(gòu)中，記憶芯片通常以鍵合方式連接于基板，而應(yīng)用處理器芯片以倒裝方式連接于基板，記憶芯片封裝體是直接疊在應(yīng)用處理器封裝體上，相互往往以錫球焊接連接。這樣上下結(jié)構(gòu)以減少兩個(gè)芯片的互連距離來達(dá)到節(jié)省空間和獲得較好的信號(hào)完整性。由于記憶芯片與邏輯芯片的連接趨于更高密度，傳統(tǒng)封裝的POP結(jié)構(gòu)已經(jīng)很有局限，在進(jìn)行傳統(tǒng)封裝過程中，常常會(huì)遇到封裝體翹曲等問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]在下文中給出關(guān)于本發(fā)明的簡(jiǎn)要概述，以便提供關(guān)于本發(fā)明的某些方面的基本理解。應(yīng)當(dāng)理解，這個(gè)概述并不是關(guān)于本發(fā)明的窮舉性概述。它并不是意圖確定本發(fā)明的關(guān)鍵或重要部分，也不是意圖限定本發(fā)明的范圍。其目的僅僅是以簡(jiǎn)化的形式給出某些概念，以此作為稍后論述的更詳細(xì)描述的前序。
[0005]本發(fā)明提供一種半導(dǎo)體疊層封裝方法，包括:制作上封裝體，制作封裝有芯片的下封裝體，將所述上封裝體和所述下封裝體疊層封裝，所述制作封裝有芯片的下封裝體包括；
[0006]SlOl:提供制作所述下封裝體的基板；
[0007]S102:在所述基板上表面形成金屬凸點(diǎn)；
[0008]S103:將芯片通過倒裝方式連接在基板上表面；
[0009]S104:用塑封底填料將芯片固定和封裝與基板上；
[0010]S105:在基板下表面形成焊球或者可焊接膜層。
[0011]本發(fā)明提供的一種半導(dǎo)體疊層封裝方法，通過在基板上形成金屬凸點(diǎn)實(shí)現(xiàn)互聯(lián)，解除了現(xiàn)有封裝技術(shù)中錫球互聯(lián)的體積等限制；同時(shí)，下封裝體的芯片通過塑封底填料將芯片固定和封裝在基板上，固定和封裝兩個(gè)步驟一次性完成，并且減少了傳統(tǒng)疊層封裝中封裝體翹曲的問題，對(duì)較薄的下封裝體芯片的封裝有很大的優(yōu)勢(shì)和適用性。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0012]為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0013]圖1為本發(fā)明制作封裝有芯片的下封裝體的流程圖；[0014]圖2-圖5為本發(fā)明制作封裝有芯片的下封裝體的過程示意圖；
[0015]圖6為本發(fā)明疊層封裝結(jié)構(gòu)示意圖。
[0016]附圖標(biāo)記:
[0017]1-基板； 2-金屬凸點(diǎn)；3-芯片；
[0018]4-塑封體；5-焊球；6-上封裝體；
【具體實(shí)施方式】
[0019]為使本發(fā)明實(shí)施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。在本發(fā)明的一個(gè)附圖或一種實(shí)施方式中描述的元素和特征可以與一個(gè)或更多個(gè)其它附圖或?qū)嵤┓绞街惺境龅脑睾吞卣飨嘟Y(jié)合。應(yīng)當(dāng)注意，為了清楚的目的，附圖和說明中省略了與本發(fā)明無關(guān)的、本領(lǐng)域普通技術(shù)人員已知的部件和處理的表示和描述?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0020]本發(fā)明提供了一種半導(dǎo)體疊層封裝方法，包括制作上封裝體，制作封裝有芯片的下封裝體，將所述上封裝體和所述下封裝體疊層封裝，如圖1所示為制作封裝有芯片的下封裝體的步驟:
[0021]SlOl:提供制作所述下封裝體的基板；
[0022]S102:在所述基板`上表面形成金屬凸點(diǎn)；
[0023]S103:將芯片通過倒裝方式連接在基板上表面；
[0024]S104:用塑封底填料將芯片固定和封裝于基板上；
[0025]S105:在基板下表面形成焊球或者可焊接膜層。
[0026]上述步驟提供了一種制作封裝有芯片的下封裝體的方法，如圖2-圖3所示，提供所述基板1，在基板上表面形成金屬凸點(diǎn)2，可選的，所述金屬凸點(diǎn)2為平頭凸點(diǎn)，用以避免接下來的模塑底部填充時(shí)塑封料流入，而影響金屬凸點(diǎn)后續(xù)封裝的焊接性能；將芯片3通過倒裝的方式連接在基板I的上表面，與下封裝體形成電互通。
[0027]可選的，凸點(diǎn)材料為具有聞導(dǎo)電和聞溶點(diǎn)的金屬材料，如銅等，例如，金屬凸點(diǎn)可為銅柱，銅柱的高度根據(jù)下封裝體上封裝的芯片厚度或者塑封體的厚度而定?？蛇x的，所述金屬凸點(diǎn)與芯片或者塑封體兩者中較高的一方等高或者比其略高。
[0028]芯片的封裝采用模塑底部填充技術(shù)，將芯片以塑封底填料固定于基板上并且包封在塑封體內(nèi)部，因此在基板上存在塑封體，金屬凸點(diǎn)2的高度需要高于所述塑封體4的高度，如圖4a所示。所述金屬凸點(diǎn)的高度高于所述塑封體的高度是為了接下來的步驟中與上封裝體進(jìn)行連接時(shí)使用。
[0029]可選的，如圖4b所示，為了滿足芯片封裝高密度的要求，可以減少金屬凸點(diǎn)的高度，將金屬凸點(diǎn)的高度與芯片的厚度設(shè)計(jì)的相當(dāng)。在這種情況下，芯片未完全包在塑封體內(nèi)部，露出了芯片的頂部，控制所述金屬凸點(diǎn)的高度與芯片頂部齊高或略高。此時(shí)的芯片的頂部露出所述塑封體，對(duì)于芯片的散熱性能有更好的效果，一方面減薄了封裝體的厚度，使得封裝更加的趨于高密度，另一方面還增加了芯片的散熱性能。
[0030]在基板上表面形成金屬凸點(diǎn)實(shí)現(xiàn)互聯(lián)，解除了現(xiàn)有封裝技術(shù)中錫球互聯(lián)的體積等限制，同時(shí)，使用銅柱作為金屬凸點(diǎn)相對(duì)于錫球有更好的電性能。
[0031]可選的，在步驟S103之前還包括在所述金屬凸點(diǎn)表面鍍護(hù)銅劑。可選的，所述護(hù)銅劑為有機(jī)或者無機(jī)保焊膜。在所述金屬凸點(diǎn)表面生成一層有機(jī)或者無機(jī)氧化膜，這層膜具有防氧化，耐熱，耐濕的特性，可以保護(hù)金屬凸點(diǎn)表面在常態(tài)下不生銹，為后續(xù)的工藝打下良好的基礎(chǔ)，同時(shí)，在后續(xù)的焊接高溫中，所述氧化膜很容易被助焊劑所清除，露出干凈的金屬凸點(diǎn)表面并且在很短的時(shí)間內(nèi)與熔融的焊錫結(jié)合成為牢固的焊點(diǎn)。
[0032]然后將芯片3倒裝連接在基板I上，，采用模塑底部填充技術(shù)將其包封住，所述模塑底部填充技術(shù)是將成型化合物填充芯片的間隙并同時(shí)完成塑封，使得在芯片底部填充和成型一步完成，減少了制造的時(shí)間，并且提高了機(jī)械穩(wěn)定性；模塑底部填充技術(shù)能夠降低成本，提聞可罪性。
[0033]上述填充于芯片底部的膠為一種塑封底填料，主要成分可為環(huán)氧樹脂，將芯片與下封裝體上表面之間的空隙填滿，并且包裹所述芯片，對(duì)填充膠進(jìn)行加熱固話，即可達(dá)到加固的目的，有保證了焊接工藝的電氣安全性。
[0034]最后在基板下表面形成焊球或者可焊接膜層，如圖5所示，在基板下表面形成了焊球5，在基板下表面形成焊球?yàn)榱吮阌谝院蠛附佑谟∷㈦娐钒迳?，除了布置焊球之外，還可以形成可焊接膜層，效果與焊球類似。
[0035]經(jīng)過上述步驟，封裝有芯片的下封裝體制作完成，還需要將上封裝體和所述下封裝體對(duì)接，再進(jìn)行回流焊接以形成半導(dǎo)體疊層封裝結(jié)構(gòu)，如圖6所示為本發(fā)明疊層封裝結(jié)構(gòu)示意圖。所述上封裝體6通過金屬凸點(diǎn)和所述下封裝體實(shí)現(xiàn)電互連，并且所述金屬凸點(diǎn)的高度可以選擇，通過對(duì)接和回流焊接處理后，上下封裝體結(jié)合到一起形成了疊層封裝結(jié)構(gòu)。
[0036]本發(fā)明實(shí)施例中圖6所示的上封裝體基板底部有錫球，但是本方法仍然適用上封裝層下表面有錫球加金屬凸點(diǎn)的情況。同時(shí)，本方案提出的疊層封裝為上下兩個(gè)封裝體的連接，根據(jù)實(shí)際的需要，疊層封裝的封裝體個(gè)數(shù)可以根據(jù)實(shí)際情況決定，可以在上封裝體上表面疊層封裝更多的芯片封裝層，增加疊層封裝的結(jié)構(gòu)。
[0037]可選的，所述上封裝體上表面還可以設(shè)有一個(gè)或者多個(gè)封裝體，封裝體的個(gè)數(shù)根據(jù)實(shí)際應(yīng)用的需要決定，所述上封裝體上表面設(shè)有的多個(gè)封裝體的結(jié)構(gòu)可以是與上封裝體或者是與下封裝體相似的結(jié)構(gòu)。
[0038]本發(fā)明提供的方法中通過在基板上形成金屬凸點(diǎn)實(shí)現(xiàn)互聯(lián)，解除了現(xiàn)有封裝技術(shù)中錫球互聯(lián)的體積等限制，所述金屬凸點(diǎn)為銅柱，相比較單純錫球互聯(lián)具有更好的電性能；同時(shí)，下封裝體的芯片用塑封底填料固定在基板上，減少了傳統(tǒng)疊層封裝中封裝體翹曲的問題，對(duì)較薄的下封裝體芯片的封裝有很大的優(yōu)勢(shì)和適用性。
[0039]在本發(fā)明的裝置和方法等實(shí)施例中，顯然，各部件或各步驟是可以分解、組合和/或分解后重新組合的。這些分解和/或重新組合應(yīng)視為本發(fā)明的等效方案。同時(shí)，在上面對(duì)本發(fā)明具體實(shí)施例的描述中，針對(duì)一種實(shí)施方式描述和/或示出的特征可以以相同或類似的方式在一個(gè)或更多個(gè)其它實(shí)施方式中使用，與其它實(shí)施方式中的特征相組合，或替代其它實(shí)施方式中的特征。
[0040]應(yīng)該強(qiáng)調(diào)，術(shù)語(yǔ)“包括/包含”在本文使用時(shí)指特征、要素、步驟或組件的存在，但并不排除一個(gè)或更多個(gè)其它特征、要素、步驟或組件的存在或附加。[0041]最后應(yīng)說明的是:雖然以上已經(jīng)詳細(xì)說明了本發(fā)明及其優(yōu)點(diǎn)，但是應(yīng)當(dāng)理解在不超出由所附的權(quán)利要求所限定的本發(fā)明的精神和范圍的情況下可以進(jìn)行各種改變、替代和變換。而且，本發(fā)明的范圍不僅限于說明書所描述的過程、設(shè)備、手段、方法和步驟的具體實(shí)施例。本領(lǐng)域內(nèi)的普通技術(shù)人員從本發(fā)明的公開內(nèi)容將容易理解，根據(jù)本發(fā)明可以使用執(zhí)行與在此所述的相應(yīng)實(shí)施例基本相同的功能或者獲得與其基本相同的結(jié)果的、現(xiàn)有和將來要被開發(fā)的過程、設(shè)備、手段、方法或者步驟。因此，所附的權(quán)利要求旨在在它們的范圍內(nèi)包括這樣的過程、設(shè)備、手段、方法或者步驟。
【權(quán)利要求】
1.一種半導(dǎo)體疊層封裝方法，包括:制作上封裝體，制作封裝有芯片的下封裝體，將所述上封裝體和所述下封裝體疊層封裝，其特征在于，所述制作封裝有芯片的下封裝體包括: 5101:提供制作所述下封裝體的基板； 5102:在所述基板上表面形成金屬凸點(diǎn)； 5103:將芯片通過倒裝方式連接在基板上表面； 5104:用塑封底填料將芯片固定和封裝于基板上； 5105:在基板下表面形成焊球或者可焊接膜層。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體疊層封裝方法，其特征在于，所述將所述上封裝體和所述下封裝體疊層封裝包括:將上封裝體和下封裝體對(duì)接，再進(jìn)行回流焊接以將上封裝體和下封裝體進(jìn)行疊層封裝。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體疊層封裝方法，其特征在于，步驟S102所述的金屬凸點(diǎn)為銅柱。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體疊層封裝方法，其特征在于，步驟S102所述的金屬凸點(diǎn)為平頭凸點(diǎn)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的半導(dǎo)體疊層封裝方法，其特征在于，所述金屬凸點(diǎn)與芯片或者塑封體兩者中較高的一方等高或者比其略高。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體疊層封裝方法，其特征在于，在所述步驟S103前還包括:在所述金屬凸點(diǎn)表面鍍護(hù)銅劑。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的半導(dǎo)體疊層封裝方法，其特征在于，所述護(hù)銅劑為有機(jī)或無機(jī)保焊膜。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體疊層封裝方法，其特征在于，步驟S104將所述芯片以塑封底填料固定于基板上并且包封在在塑封體內(nèi)部。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的半導(dǎo)體疊層封裝方法，其特征在于，步驟S104所述的芯片的頂部露出所述塑封體。
10.根據(jù)權(quán)利要求1-9任一所述的半導(dǎo)體疊層封裝方法，其特征在于，還包括:在所述上封裝體上表面形成一個(gè)或者多個(gè)封裝體。
【文檔編號(hào)】H01L21/60GK103762185SQ201310711758
【公開日】2014年4月30日 申請(qǐng)日期:2013年12月20日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月20日
【發(fā)明者】張衛(wèi)紅, 張童龍 申請(qǐng)人:南通富士通微電子股份有限公司