扇出型方片級封裝的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種扇出型方片級封裝的制作方法，包括：提供尺寸較大的矩形承載片，在承載片上貼覆粘結(jié)膠；芯片正貼到粘結(jié)膠上；涂覆第二類感光樹脂；在第二類感光樹脂上露出芯片的有效圖形區(qū)域；涂覆第一類感光樹脂將芯片暴露出的有效圖形區(qū)域覆蓋；在第一類感光樹脂中形成通向芯片焊盤的導通孔；沉積一層種子層，在種子層上涂覆光刻膠，在光刻膠上顯露出的圖形區(qū)域中形成電連接芯片焊盤的電鍍線路；再次涂覆一層第二類感光樹脂，在上層的第二類感光樹脂上顯露出電鍍線路上的金屬焊盤；在金屬焊盤上形成焊球。本方法能夠降低制造成本，以及在工藝過程中降低制造難度和提高涂覆樹脂的表面均勻性。
【專利說明】扇出型方片級封裝的制作方法
【技術(shù)領域】
[0001]本發(fā)明涉及芯片封裝方法，尤其是一種扇出型方片級封裝的制作方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著電子產(chǎn)品多功能化和小型化的潮流，高密度微電子組裝技術(shù)在新一代電子產(chǎn)品上逐漸成為主流。為了配合新一代電子產(chǎn)品的發(fā)展，尤其是智能手機、掌上電腦、超級本等產(chǎn)品的發(fā)展，芯片的尺寸向密度更高、速度更快、尺寸更小、成本更低等方向發(fā)展。扇出型方片級封裝技術(shù)(Fanout Panel Level Package, F0PLP)的出現(xiàn),作為扇出型晶圓級封裝技術(shù)(Fanout Wafer Level Package, FOWLP)的升級技術(shù),擁有更廣闊的發(fā)展前景。
[0003]日本J-Devices公司在US20110309503A1專利中，給出了一種扇出型晶圓級封裝的制作方法，如圖1所示。J-Devices公司的專利主要工藝如下:
第一步:使用粘結(jié)劑以一定間隔在基板上形成粘結(jié)層；
弟~步:在粘結(jié)I父上貼放芯片；
第三步:涂覆第一絕緣樹脂，并在樹脂上開出窗口，露出芯片上的焊盤；
第四步:通過圖形電鍍與光刻的方法，制作重布線層(Redistribution Layer, RDL),將芯片上的焊盤引出；
第五步:制作第二絕緣層，并做開口露出重布線層的金屬；
第六步:在第二絕緣層上面制作焊球或凸點。
[0004]該技術(shù)的不足之處在于，工藝的第三步中涂覆第一絕緣樹脂，由于通常芯片厚度在50微米以上，所以涂覆絕緣樹脂的厚度不易控制，不利于精細線路的制作。而且個別樹月旨(如ΡΒ0)價格較高，不利于成本控制。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于提供一種扇出型方片級封裝的制作方法，能夠降低制造成本，以及在工藝過程中降低制造難度和提高涂覆樹脂的表面均勻性。本發(fā)明采用的技術(shù)方案是，一種扇出型方片級封裝的制作方法，包括下述步驟:
第一步，提供承載片，在承載片上貼覆粘結(jié)膠；
第二步，將芯片正貼到粘結(jié)膠上；
第三步，在承載片上貼有芯片的那一面上涂覆第二類感光樹脂，第二類感光樹脂包括阻焊油墨、感光綠漆、干膜或感光型增層材料，第二類感光樹脂將芯片覆蓋；
第四步，加熱第二類感光樹脂使其預固化，然后去除芯片正面的有效圖形區(qū)域以外的第二類感光樹脂，露出芯片的有效圖形區(qū)域，使得芯片焊盤暴露在外；
第五步，在承載片上貼有芯片的那一面上涂覆第一類感光樹脂，第一類感光樹脂包括BCB、ΡΒ0, PSP1、聚酰亞胺或陶氏化學公司的Intervia材料等用于半導體和芯片封裝行業(yè)的高解析度感光樹脂；第一類感光樹脂將芯片暴露出的有效圖形區(qū)域覆蓋；
第六步，在第一類感光樹脂中形成通向芯片焊盤的導通孔； 第七步，在導通孔中和第一類感光樹脂上沉積一層種子層；在種子層上涂覆光刻膠，然后使得光刻膠上顯露出用于制作電鍍線路的圖形，使用電鍍的方法，在顯露出的圖形區(qū)域中形成電連接芯片焊盤的電鍍線路；
第八步，去除光刻膠和光刻膠底部的種子層，保留電鍍線路底部的種子層；在承載片上再次涂覆一層第二類感光樹脂，使得上層的第二類感光樹脂覆蓋電鍍線路；
然后在上層的第二類感光樹脂上顯露出電鍍線路上的金屬焊盤；
第九步，在金屬焊盤上形成焊球。
[0006]進一步地，所述第一步中，承載片為矩形，材料為玻璃、金屬板或有機基板。
[0007]進一步地，所述第三步中，涂覆第二類感光樹脂的工藝包括旋涂、噴涂、滾涂、絲網(wǎng)印刷、狹縫涂覆、噴墨打印、滾壓或真空壓合。
[0008]進一步地，所述第四步中，具體在曝光機中通過對位曝光工藝，使第二類感光樹脂發(fā)生反應，使用顯影液將芯片正面的有效圖形區(qū)域以外的第二類感光樹脂去除。
[0009]進一步地，所述第五步中，涂覆第一類感光樹脂的工藝包括旋涂、噴涂、滾涂、絲網(wǎng)印刷、狹縫涂覆、噴墨打印、滾壓或真空壓合。
[0010]進一步地，所述第七步中，通過濺射金屬或化學沉銅工藝，在導通孔中和第一類感光樹脂上沉積種子層。
[0011 ] 進一步地，所述第九步中，通過植球、印刷、電鍍或化學鍍工藝形成焊球。
[0012]本發(fā)明的優(yōu)點在于:
I).高性能芯片的扇出工藝大部分使用第一類感光樹脂，該類樹脂包括BCB、ΡΒ0,PSPI (光敏聚酰亞胺)、聚酰亞胺等材料。第一類感光樹脂具有分辨率高，適合高頻作業(yè)等特點，缺點是成本昂貴。第二類感光樹脂主要包括阻焊油墨、感光綠漆、干膜、感光型增層(build-up)材料等產(chǎn)品。第二類感光樹脂的價格遠低于第一類感光樹脂，但是解析度等要求也隨之降低。本發(fā)明使用第二類感光樹脂作為芯片間的填充劑，第一類感光樹脂制作線路扇出層，在保證封裝工藝精度的同時，降低了制造成本。
[0013]2).使用兩步涂膠方式，可以有效提高樹脂涂覆的均勻性。在本發(fā)明中，首先使用第二類感光樹脂將芯片與芯片之間的溝槽填平。填平后樹脂頂部到芯片頂部的距離可控制在10微米以下，比較芯片貼片后的厚度大于50微米的厚度，由于第二類感光樹脂涂覆后涂覆高度差的減少，使得第一類感光樹脂的厚度只需略微高過第二類感光樹脂，制造難度大大降低，樹脂表面均勻性大幅提聞。
[0014]3).方片工藝較圓片工藝有更大的產(chǎn)能，更低的成本。目前國際上主流的圓片尺寸是300mm直徑的圓片，約113平方英寸；主流的PCB基板尺寸為500X600mm的方片，約480平方英寸；IXD 4帶線基板的尺寸為650X830mm的方片，約836平方英寸。由此可見，使用PCB基板的部分工藝，加工尺寸是晶圓的4.25倍；使用IXD 4帶線的部分工藝，加工尺寸是晶圓的7.4倍。產(chǎn)能的提升，可以大幅度降低制造成本。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0015]圖1為日本J-Devices公司的一種扇出型晶圓級封裝的制作方法示意圖。
[0016]圖2為本發(fā)明的承載片上貼覆粘結(jié)膠示意圖。
[0017]圖3為本發(fā)明的粘貼芯片示意圖。[0018]圖4為本發(fā)明的涂覆第二類感光樹脂示意圖。
[0019]圖5A為本發(fā)明的在第二類感光樹脂上露出芯片的有效圖形區(qū)域示意圖。
[0020]圖5B為本發(fā)明的單個芯片在去除多余第二類感光樹脂后剖視圖。
[0021]圖5C為本發(fā)明的單個芯片在去除多余第二類感光樹脂后俯視圖。
[0022]圖6為本發(fā)明的涂覆第一類感光樹脂示意圖。
[0023]圖7A為本發(fā)明的制作導通孔示意圖。
[0024]圖7B為本發(fā)明的導通孔小于芯片焊盤時的示意圖。
[0025]圖7C為本發(fā)明的導通孔大于芯片焊盤時的示意圖。
[0026]圖8為本發(fā)明的制作種子層和電鍍線路示意圖。
[0027]圖9為本發(fā)明的再次涂覆第二類感光樹脂，然后在上層的第二類感光樹脂上顯露出電鍍線路上的金屬焊盤示意圖。
[0028]圖10為本發(fā)明的制作焊球示意圖。
[0029]圖11為本發(fā)明的流程圖。
【具體實施方式】
[0030]下面結(jié)合具體附圖和實施例對本發(fā)明作進一步說明。
[0031]本發(fā)明所提出的扇出型方片級封裝的制作方法，具體包括下述步驟:
第一步，如圖2所示，提供承載片101，在承載片101上貼覆粘結(jié)膠102 ；
此步驟中，由于進行方片級封裝，因此承載片101選用尺寸較大的矩形的承載片，承載片101的材料為玻璃、金屬板或有機基板；具體可通過絲網(wǎng)印刷或點膠、熱壓、滾壓等工藝，貼覆粘結(jié)膠102。
[0032]第二步，如圖3所示，將芯片103正貼到粘結(jié)膠102上；
此步驟中，具體可通過貼片機將芯片103正貼到粘結(jié)膠102上，即芯片103的背面與粘結(jié)膠102貼合。
[0033]第三步，如圖4所示，在承載片101上貼有芯片103的那一面上涂覆第二類感光樹脂104，第二類感光樹脂104包括阻焊油墨、感光綠漆、干膜或感光型增層材料，第二類感光樹脂104將芯片103覆蓋；
此步驟中，第二類感光樹脂104主要包括阻焊油墨、感光綠漆、干膜或感光型增層材料(如日立化成公司的RAYTEC材料、FZ系列材料、日本太陽油墨公司的AUS410材料等)，第二類感光樹脂104的解析度雖然不太高，但是價格遠低于BCB苯并環(huán)丁烯、PBO聚對苯撐苯并二惡唑、PSPI光敏聚酰亞胺、聚酰亞胺等第一類感光樹脂。涂覆工藝可以是旋涂、噴涂、滾涂、絲網(wǎng)印刷、狹縫涂覆、噴墨打印、滾壓、真空壓合等工藝。
[0034]第四步，如圖5A、圖5B、圖5C所示，去除芯片103正面的有效圖形區(qū)域以外的第二類感光樹脂104，露出芯片103的有效圖形區(qū)域，使得芯片焊盤106暴露在外；
具體地，如圖5A所示，第二類感光樹脂104涂覆完成后，通過加熱等工藝將其預固化。然后在曝光機中通過對位曝光等工藝，使第二類感光樹脂104發(fā)生反應，使用顯影液將不需要的第二類感光樹脂104去除，露出芯片103的有效圖形區(qū)域。
[0035]圖5B為單個芯片103曝光、顯影工藝完成后的剖面圖。從圖中可以看出，第二類感光樹脂104經(jīng)過顯影工藝，芯片焊盤106暴露在外面，便于后續(xù)線路的扇出工藝。芯片保護層105是待封裝的芯片103自帶的(芯片廠家已經(jīng)制作好芯片保護層105)。[0036]圖5C是單個芯片103曝光、顯影工藝完成后的俯視圖，從圖中可以看出，第二類感光樹脂104將芯片103邊緣的區(qū)域蓋住，使芯片中間的大部分區(qū)域(有效圖形區(qū)域)露出，在這部分中間的區(qū)域中包括有電性要求的芯片焊盤106。第二類感光樹脂104蓋住芯片103邊緣的寬度，取決于曝光對位的誤差、第二類感光樹脂104本身的性能、芯片外圍無效區(qū)域的尺寸和產(chǎn)品的要求等影響因素。[0037]第五步，如圖6所示，在承載片101上貼有芯片103的那一面上涂覆第一類感光樹脂107，第一類感光樹脂107包括此8、？80、？5?1、聚酰亞胺或陶氏化學公司的Intervia材料等用于半導體和芯片封裝行業(yè)的高解析度感光樹脂；第一類感光樹脂107將芯片103暴露出的有效圖形區(qū)域覆蓋。涂覆工藝可以是旋涂、噴涂、滾涂、絲網(wǎng)印刷、狹縫涂覆、噴墨打印、滾壓、真空壓合等工藝。[0038]第六步，如圖7A、圖7B、圖7C所示，在第一類感光樹脂107中形成通向芯片焊盤106的導通孔108 ； 如圖7A所示，第一類感光樹脂107經(jīng)過光刻、顯影、固化等工藝，在其中形成通向芯片焊盤106的導通孔108 ；
圖7B中顯示，當芯片焊盤106尺寸比較大，便于形成通向芯片焊盤106的導通孔108，導通孔108的直徑小于芯片焊盤106的直徑。
[0039]圖7C中顯示，當芯片焊盤106尺寸比較小，在芯片焊盤106范圍內(nèi)形成導通孔108比較困難，則考慮導通孔108的底部尺寸大于芯片焊盤106，導通孔108的直徑大于芯片焊盤106的直徑。
[0040]第七步，如圖8所示，在導通孔108中和第一類感光樹脂107上沉積一層種子層109 ;在種子層109上涂覆光刻膠110，然后使得光刻膠110上顯露出用于制作電鍍線路111的圖形，使用電鍍的方法，在顯露出的圖形區(qū)域中形成電連接芯片焊盤106的電鍍線路111 ;
此步驟中，可以通過派射金屬(材料可以是Al、Au、Cr、Co、N1、Cu、Mo、T1、Ta、N1-Cr、Co — N1、Co — Cr、W等)或化學沉銅等工藝，在導通孔108中和第一類感光樹脂107上沉積種子層109。然后在種子層109上面涂覆光刻膠110 (光刻膠可以是液態(tài)的，也可以是薄膜狀的)，通過使用底片在光刻機里進行對位曝光，經(jīng)過顯影等工藝使得光刻膠110上顯露出制作電鍍線路111的圖形。使用電鍍的方法，在顯露出的圖形區(qū)域中形成電鍍線路111(即重布線結(jié)構(gòu))，電鍍線路111需要電連接芯片焊盤106。
[0041]第八步，如圖9所示，去除光刻膠110和光刻膠底部的種子層109，保留電鍍線路111底部的種子層109 ;在承載片101上再次涂覆一層第二類感光樹脂104，使得上層的第二類感光樹脂104覆蓋電鍍線路111 ;
然后使用底片在光刻機里進行對位曝光，經(jīng)過顯影等工藝，在上層的第二類感光樹脂104上顯露出電鍍線路111上的金屬焊盤112。此步驟中使用的第二類感光樹脂104與第三部中所使用的相同。
[0042]第九步，如圖10所示，在金屬焊盤112上通過植球、印刷、電鍍、化學鍍等工藝形成焊球113。
【權(quán)利要求】
1.一種扇出型方片級封裝的制作方法，其特征在于，包括下述步驟: 第一步，提供承載片(101)，在承載片(101)上貼覆粘結(jié)膠(102)； 第二步，將芯片(103)正貼到粘結(jié)膠(102)上； 第三步，在承載片(101)上貼有芯片(103)的那一面上涂覆第二類感光樹脂(104)，第二類感光樹脂(104)包括阻焊油墨、感光綠漆、干膜或感光型增層材料，第二類感光樹脂(104)將芯片(103)覆蓋； 第四步，去除芯片(103)正面的有效圖形區(qū)域以外的第二類感光樹脂(104)，露出芯片(103)的有效圖形區(qū)域，使得芯片焊盤(106)暴露在外； 第五步，在承載片(101)上貼有芯片(103)的那一面上涂覆第一類感光樹脂(107)，第一類感光樹脂(107)包括此8、？8015?1、聚酰亞胺或陶氏化學公司的Intervia材料；第一類感光樹脂(107)將芯片(103)暴露出的有效圖形區(qū)域覆蓋； 第六步，在第一類感光樹脂(107)中形成通向芯片焊盤(106)的導通孔(108)； 第七步，在導通孔(108)中和第一類感光樹脂(107)上沉積一層種子層(109);在種子層(109)上涂覆光刻膠(110)，然后使得光刻膠(110)上顯露出用于制作電鍍線路(111)的圖形，使用電鍍的方法，在顯露出的圖形區(qū)域中形成電連接芯片焊盤(106)的電鍍線路(111); 第八步，去除光刻膠(110)和光刻膠底部的種子層(109)，保留電鍍線路(111)底部的種子層(109);在承載片(101)上再次涂覆一層第二類感光樹脂(104)，使得上層的第二類感光樹脂(104)覆蓋電鍍線路(111)； 然后在上層的第二類感光樹脂(104)上顯露出電鍍線路(111)上的金屬焊盤(112)； 第九步，在金屬焊盤(112)上形成焊球(113)。
2.如權(quán)利要求1所述的扇出型方片級封裝的制作方法，其特征在于: 所述第一步中，承載片(101)為矩形，材料為玻璃、金屬板或有機基板。
3.如權(quán)利要求1所述的扇出型方片級封裝的制作方法，其特征在于: 所述第三步中，涂覆第二類感光樹脂(104)的工藝包括旋涂、噴涂、滾涂、絲網(wǎng)印刷、狹縫涂覆、噴墨打印、滾壓或真空壓合。
4.如權(quán)利要求1所述的扇出型方片級封裝的制作方法，其特征在于: 所述第四步中，具體在曝光機中通過對位曝光工藝，使第二類感光樹脂(104)發(fā)生反應，使用顯影液將芯片(103)正面的有效圖形區(qū)域以外的第二類感光樹脂(104)去除。
5.如權(quán)利要求1所述的扇出型方片級封裝的制作方法，其特征在于: 所述第五步中，涂覆第一類感光樹脂(107)的工藝包括旋涂、噴涂、滾涂、絲網(wǎng)印刷、狹縫涂覆、噴墨打印、滾壓或真空壓合。
6.如權(quán)利要求1所述的扇出型方片級封裝的制作方法，其特征在于: 所述第七步中，通過濺射金屬或化學沉銅工藝，在導通孔(108)中和第一類感光樹脂(107)上沉積種子層(1 09)。
7.如權(quán)利要求1所述的扇出型方片級封裝的制作方法，其特征在于: 所述第九步中，通過植球、印刷、電鍍或化學鍍工藝形成焊球(113)。
【文檔編號】H01L21/56GK103745936SQ201410045787
【公開日】2014年4月23日 申請日期:2014年2月8日 優(yōu)先權(quán)日:2014年2月8日
【發(fā)明者】陳 峰, 耿菲 申請人:華進半導體封裝先導技術(shù)研發(fā)中心有限公司