本技術(shù)涉及芯片封裝，具體涉及一種芯片封裝用陣列柱結(jié)構(gòu)。

背景技術(shù)：

1、集成電路的發(fā)展趨勢(shì)是越來(lái)越追求多功能、高性能、高散熱、高集成度、高可靠性和低成本。芯片封裝技術(shù)在集成電路的制作過(guò)程中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用，芯片封裝工藝的可行性、封裝質(zhì)量、封裝可靠性，直接決定了集成電路是否滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求以及能否被制造出來(lái)。封裝工藝決定了集成電路的結(jié)構(gòu)和性能。封裝成本在集成電路總成本中所占的比例也越來(lái)越大。隨著集成電路的晶圓制程發(fā)展到納米級(jí)，芯片上集成的晶體管數(shù)量向更高密度發(fā)展，輸入輸出信號(hào)io引腳數(shù)量越來(lái)越高，io引腳的間距發(fā)展到低于100μm以下，封裝工藝技術(shù)朝著更高密度方向發(fā)展。銅柱凸點(diǎn)封裝技術(shù)，以其獨(dú)特的凸點(diǎn)細(xì)間距優(yōu)勢(shì)，良好的導(dǎo)熱性能、抗電遷移性能、質(zhì)量一致性和可靠性，已經(jīng)成為先進(jìn)芯片封裝工藝的核心技術(shù)，主導(dǎo)著芯片封裝技術(shù)向高密度、超細(xì)間距方向發(fā)展。

2、目前，使用銅柱封裝技術(shù)方案直接使用單顆銅柱，單顆銅柱包裝成編帶方式。單顆銅柱是采用機(jī)械加工方式單顆地加工出來(lái)，進(jìn)行表面處理然后做成編帶方式，便于自動(dòng)化方式使用。該工藝實(shí)施的主要步驟如下：

3、(1)銅板、機(jī)加工模具的準(zhǔn)備；

4、(2)銅柱沖壓機(jī)械加工成型，得到需要尺寸的單顆銅柱；

5、(3)銅柱表面處理；

6、(4)銅柱編帶包裝，將單顆銅柱包裝在卷帶料中，方便封裝設(shè)備的自動(dòng)化方式使用。

7、現(xiàn)有技術(shù)(一)即單顆銅柱編帶使用方式，如圖1和圖2所示的現(xiàn)有銅柱，主要問(wèn)題如下：

8、(1)單根孤立銅柱，其上、下兩個(gè)端面上難以實(shí)現(xiàn)電鍍鎳、焊錫層。銅柱的端面在封裝集成中所形成的焊點(diǎn)由于沒(méi)有鎳金屬的強(qiáng)化、改善作用而焊點(diǎn)界面處金屬間化合物imc粗大，存在長(zhǎng)期可靠性隱患；

9、(2)加工焊錫bump凸起難度大：?jiǎn)晤w銅柱不利于固定、在銅柱末端加工出焊錫bump難度大；

10、(3)單顆銅柱的尺寸，由于機(jī)械加工方法和制造工藝等方面的限制，銅柱直徑不能進(jìn)一步做小，一般200μm是小尺寸，繼續(xù)微型化受到工藝和應(yīng)用限制，因此，單根孤立銅柱的直徑不能做的很小，受制于機(jī)加工工藝能力，不滿(mǎn)足高密度、微型化芯片封裝應(yīng)用；

11、(4)單顆銅柱的長(zhǎng)度不能太長(zhǎng)，受制于加工方法和銅柱焊接工藝限制，單顆銅柱容易傾倒，焊接工藝中容易位置偏移，影響銅柱應(yīng)用質(zhì)量和客戶(hù)滿(mǎn)意度等。

12、(5)單顆銅柱在封裝工藝中，是一顆一顆地使用，自動(dòng)化使用的生產(chǎn)效率比較低，成本高效益競(jìng)爭(zhēng)力不高；

13、(6)單根孤立銅柱，受制于加工方法，如機(jī)加工、化學(xué)蝕刻，尺寸公差大，精度不高；單根銅柱的應(yīng)用場(chǎng)景中，銅柱之間的間距不能太小，限制了半導(dǎo)體封裝的技術(shù)發(fā)展。

14、因此，存在待改進(jìn)之處，本實(shí)用新型提供一種芯片封裝用陣列柱結(jié)構(gòu)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本實(shí)用新型的目的是提供一種芯片封裝用陣列柱結(jié)構(gòu)，用以解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的至少一個(gè)上述問(wèn)題。

2、為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用以下技術(shù)方案：

3、一種芯片封裝用陣列柱結(jié)構(gòu)，包括塑封集成平臺(tái)以及嵌設(shè)于塑封集成平臺(tái)中的陣列柱組件，所述陣列柱組件包括多根導(dǎo)柱，所述導(dǎo)柱至少有一端設(shè)有電鍍層；所述塑封集成平臺(tái)的下表面與陣列柱組件的下端面齊平設(shè)置，塑封集成平臺(tái)的上表面與陣列柱組件的上端面之間的間距為h1；或者，所述塑封集成平臺(tái)的上表面與陣列柱組件的上端面之間的間距為h2，所述塑封集成平臺(tái)的下表面與陣列柱組件的下端面之間的間距為h3；其中，h1＞0，h2＞0，h3＞0，h1＞h2，h1＞h3。

4、本技術(shù)方案具有以下優(yōu)勢(shì)：(1)本實(shí)用新型的陣列柱組件包括多根導(dǎo)柱，陣列柱組件嵌設(shè)在塑封集成平臺(tái)中，可以提前將導(dǎo)柱制備好，節(jié)省生產(chǎn)加工時(shí)間，將單顆、孤立的導(dǎo)柱匯集到塑封集成平臺(tái)中，集成為一個(gè)整體。由于在塑封集成平臺(tái)中集成了數(shù)根導(dǎo)柱，形成陣列，可自動(dòng)化使用，塑封集成平臺(tái)作為設(shè)備吸取、貼放受力點(diǎn)，便于后續(xù)封裝工藝自動(dòng)化使用導(dǎo)柱，兼容現(xiàn)有芯片封裝設(shè)備能力和工藝能力；(2)每根導(dǎo)柱至少有一端設(shè)有電鍍層，使得導(dǎo)柱的端面在封裝集成中所形成的焊點(diǎn)有了金屬鎳的強(qiáng)化、改善作用，解決了焊點(diǎn)界面處金屬間化合物imc粗大，存在長(zhǎng)期可靠性隱患問(wèn)題；(3)由于塑封集成平臺(tái)的下表面與陣列柱組件的下端面齊平設(shè)置，塑封集成平臺(tái)的上表面與陣列柱組件的上端面之間的間距為h1，間距h1大于0，該間距h1根據(jù)需要，在激光燒蝕的過(guò)程中控制燒蝕的高度來(lái)實(shí)現(xiàn)。由于塑封集成平臺(tái)的上表面與陣列柱組件的上端面之間的間距為h2，塑封集成平臺(tái)的下表面與陣列柱組件的下端面之間的間距為h，間距h3和間距h2都大于0，且h1＞h2，h1＞h3，使得導(dǎo)柱外露于塑封集成平臺(tái)的兩側(cè)，優(yōu)化的，間距h3和間距h2可以相等以使得塑封集成平臺(tái)處于導(dǎo)柱的正中間。綜上，結(jié)合導(dǎo)柱的一端或者兩端均設(shè)有電鍍層，使得本技術(shù)方案可分別提供單側(cè)電焊層單向激光燒蝕的陣列柱結(jié)構(gòu)、雙側(cè)電焊層單向激光燒蝕的陣列柱結(jié)構(gòu)、單側(cè)電焊層雙向激光燒蝕的陣列柱結(jié)構(gòu)和雙側(cè)電焊層雙向激光燒蝕的陣列柱結(jié)構(gòu)四種具體的陣列柱結(jié)構(gòu)。其中單側(cè)電焊層單向激光燒蝕的陣列柱結(jié)構(gòu)和雙側(cè)電焊層單向激光燒蝕的陣列柱結(jié)構(gòu)的導(dǎo)柱外露于塑封集成平臺(tái)的一側(cè)，單側(cè)電焊層雙向激光燒蝕的陣列柱結(jié)構(gòu)和雙側(cè)電焊層雙向激光燒蝕的陣列柱結(jié)構(gòu)的導(dǎo)柱外露于塑封集成平臺(tái)的兩側(cè)。(4)單根導(dǎo)柱的高度可以根據(jù)需要做得很高，由于陣列柱結(jié)構(gòu)集成為一個(gè)聯(lián)合體，塑封集成平臺(tái)對(duì)導(dǎo)柱起到支撐和限位作用，解決了導(dǎo)柱在焊接過(guò)程中存在的傾倒問(wèn)題；(5)同樣，由于陣列柱組件集成為一個(gè)聯(lián)合體，首先，單根導(dǎo)柱的直徑可以根據(jù)需求做的很小，解決了機(jī)加工工藝瓶頸問(wèn)題，最大化滿(mǎn)足高密度、微型化芯片封裝應(yīng)用；其次，導(dǎo)柱之間的間距可以很小，滿(mǎn)足先進(jìn)封裝工藝需求，支持半導(dǎo)體封裝技術(shù)發(fā)展；具體還可通過(guò)化學(xué)蝕刻工藝或者電鍍、化學(xué)鍍工藝，對(duì)導(dǎo)柱的直徑進(jìn)行差異化加工，允許不一樣的直徑系列金屬柱共存，解決高壓、大電流通流能力應(yīng)用場(chǎng)景問(wèn)題。

5、進(jìn)一步的，為了提供兩種不同材料制成的塑封集成平臺(tái)，所述塑封集成平臺(tái)采用塑封膠、uf膠、絕緣玻璃或者陶瓷制成。

6、進(jìn)一步的，為了提供不同材料制成的導(dǎo)柱，所述導(dǎo)柱包括金屬核柱，所述金屬核柱由金屬材料制成；或者，所述導(dǎo)柱包括塑核柱，所述塑核柱由有機(jī)材料制成。本實(shí)用新型可以采用兩種不同的制備方法，在保證尺寸一致性和精度高的前提下，可制得不同的陣列柱結(jié)構(gòu)，而且兩種制備方法均可精確控制。

7、進(jìn)一步的，所述金屬核柱或塑核柱的外壁上形成有金屬增厚層。導(dǎo)柱之間直徑可以差異化加工，允許不一樣的直徑系列金屬柱共存，解決高壓、大電流通流能力應(yīng)用場(chǎng)景問(wèn)題。

8、進(jìn)一步的，所述導(dǎo)柱的外壁可進(jìn)行化學(xué)蝕刻以減小導(dǎo)柱的直徑。導(dǎo)柱之間直徑可以差異化加工，允許不一樣的直徑系列金屬柱共存，解決高壓、大電流通流能力應(yīng)用場(chǎng)景問(wèn)題。

9、進(jìn)一步的，所述導(dǎo)柱的兩端均設(shè)有電鍍層。根據(jù)需要可以單側(cè)電鍍，也可雙側(cè)電鍍，每根導(dǎo)柱的上、下端面上均設(shè)有電鍍層，使得導(dǎo)柱的端面在封裝集成中所形成的焊點(diǎn)有了金屬鎳的強(qiáng)化、改善作用，解決了焊點(diǎn)界面處金屬間化合物imc粗大，存在長(zhǎng)期可靠性隱患問(wèn)題。

10、進(jìn)一步的，所述電鍍層包括電鍍鎳層，所述電鍍鎳層電鍍于導(dǎo)柱的端面。

11、進(jìn)一步的，所述電鍍層還包括焊錫層或者鍍金層，所述焊錫層或者鍍金層焊接于電鍍鎳層上。

12、本實(shí)用新型還提供一種芯片封裝用陣列柱結(jié)構(gòu)的制備方法，其中，包括以下步驟：

13、s1、載板準(zhǔn)備：準(zhǔn)備一塊載板；

14、s2、導(dǎo)柱陣列制作：

15、若采用金屬材料制作導(dǎo)柱時(shí)，通過(guò)打線(xiàn)工藝在載板上進(jìn)行垂直線(xiàn)打線(xiàn)形成金屬核柱陣列；

16、若采用有機(jī)材料制作導(dǎo)柱時(shí)，通過(guò)在載板上塑封形成具有一定厚度的塑封體，或者，在載板上通過(guò)注塑工藝形成多個(gè)高度一致的圓臺(tái)形狀陣列柱；再利用激光燒蝕工藝對(duì)塑封體或者圓臺(tái)形狀陣列柱進(jìn)行精確燒蝕或雕刻加工，獲得多個(gè)設(shè)定尺寸和間距的塑核柱并形成塑核柱陣列；

17、s3、導(dǎo)柱直徑調(diào)整：在金屬核柱的外壁鍍上金屬增厚層，或者，通過(guò)化學(xué)蝕刻方式，減小金屬核柱的尺寸；在塑核柱的外壁鍍上金屬增厚層；

18、s4、塑封：將調(diào)整好尺寸的導(dǎo)柱進(jìn)行塑封包封，統(tǒng)一在所有導(dǎo)柱上形成塑封集成平臺(tái)；

19、s5、平磨：通過(guò)研磨去除載板并將導(dǎo)柱的端面磨平直至露出導(dǎo)柱的截面；

20、s6、電鍍鎳、焊錫：在導(dǎo)柱的截面上進(jìn)行電鍍鎳，形成電鍍鎳層，然后在電鍍鎳層上電鍍焊錫，形成焊錫層；

21、s7、回流焊工藝：通過(guò)回流焊工藝在焊錫層上形成bump結(jié)構(gòu)；

22、s8、高度余量加工：通過(guò)激光工藝對(duì)塑封集成平臺(tái)進(jìn)行單向激光燒蝕或者雙向激光燒蝕，露出一定長(zhǎng)度的導(dǎo)柱；

23、s9、切割：通過(guò)切割工藝分離得到單顆陣列柱結(jié)構(gòu)。

24、進(jìn)一步的，步驟s1中，封裝載板為銅板、鋁板或陶瓷基板；步驟s2中，金屬柱為金柱、銀柱或銅柱。

25、本實(shí)用新型的有益效果為：(1)本實(shí)用新型的陣列柱組件包括多根導(dǎo)柱，陣列柱組件嵌設(shè)在塑封集成平臺(tái)中，可以提前將導(dǎo)柱制備好，節(jié)省生產(chǎn)加工時(shí)間，將單顆、孤立的導(dǎo)柱匯集到塑封集成平臺(tái)中，集成為一個(gè)整體。由于在塑封集成平臺(tái)中集成了數(shù)根導(dǎo)柱，形成陣列，可自動(dòng)化使用，塑封集成平臺(tái)作為設(shè)備吸取、貼放受力點(diǎn)，便于后續(xù)封裝工藝自動(dòng)化使用導(dǎo)柱，兼容現(xiàn)有芯片封裝設(shè)備能力和工藝能力；(2)每根導(dǎo)柱至少有一端設(shè)有電鍍層，使得導(dǎo)柱的端面在封裝集成中所形成的焊點(diǎn)有了金屬鎳的強(qiáng)化、改善作用，解決了焊點(diǎn)界面處金屬間化合物imc粗大，存在長(zhǎng)期可靠性隱患問(wèn)題；(3)由于塑封集成平臺(tái)的下表面與陣列柱組件的下端面齊平設(shè)置，塑封集成平臺(tái)的上表面與陣列柱組件的上端面之間的間距為h1，間距h1大于0，該間距h1根據(jù)需要，在激光燒蝕的過(guò)程中控制燒蝕的高度來(lái)實(shí)現(xiàn)。由于塑封集成平臺(tái)的上表面與陣列柱組件的上端面之間的間距為h2，塑封集成平臺(tái)的下表面與陣列柱組件的下端面之間的間距為h，間距h3和間距h2都大于0，且h1＞h2，h1＞h3，使得導(dǎo)柱外露于塑封集成平臺(tái)的兩側(cè)，優(yōu)化的，間距h3和間距h2可以相等以使得塑封集成平臺(tái)處于導(dǎo)柱的正中間。綜上，結(jié)合導(dǎo)柱的一端或者兩端均設(shè)有電鍍層，使得本技術(shù)方案可分別提供單側(cè)電焊層單向激光燒蝕的陣列柱結(jié)構(gòu)、雙側(cè)電焊層單向激光燒蝕的陣列柱結(jié)構(gòu)、單側(cè)電焊層雙向激光燒蝕的陣列柱結(jié)構(gòu)和雙側(cè)電焊層雙向激光燒蝕的陣列柱結(jié)構(gòu)四種具體的陣列柱結(jié)構(gòu)。其中單側(cè)電焊層單向激光燒蝕的陣列柱結(jié)構(gòu)和雙側(cè)電焊層單向激光燒蝕的陣列柱結(jié)構(gòu)的導(dǎo)柱外露于塑封集成平臺(tái)的一側(cè)，單側(cè)電焊層雙向激光燒蝕的陣列柱結(jié)構(gòu)和雙側(cè)電焊層雙向激光燒蝕的陣列柱結(jié)構(gòu)的導(dǎo)柱外露于塑封集成平臺(tái)的兩側(cè)。(4)單根導(dǎo)柱的高度可以根據(jù)需要做得很高，由于陣列柱結(jié)構(gòu)集成為一個(gè)聯(lián)合體，塑封集成平臺(tái)對(duì)導(dǎo)柱起到支撐和限位作用，解決了導(dǎo)柱在焊接過(guò)程中存在的傾倒問(wèn)題；(5)同樣，由于陣列柱組件集成為一個(gè)聯(lián)合體，首先，單根導(dǎo)柱的直徑可以根據(jù)需求做的很小，解決了機(jī)加工工藝瓶頸問(wèn)題，最大化滿(mǎn)足高密度、微型化芯片封裝應(yīng)用；其次，導(dǎo)柱之間的間距可以很小，滿(mǎn)足先進(jìn)封裝工藝需求，支持半導(dǎo)體封裝技術(shù)發(fā)展；具體還可通過(guò)化學(xué)蝕刻工藝或者電鍍、化學(xué)鍍工藝，對(duì)導(dǎo)柱的直徑進(jìn)行差異化加工，允許不一樣的直徑系列金屬柱共存，解決高壓、大電流通流能力應(yīng)用場(chǎng)景問(wèn)題。(6)本實(shí)用新型采用兩種不同的制備方法，在保證尺寸一致性和精度高的前提下，可制得不同的陣列柱結(jié)構(gòu)，而且兩種制備方法均可精確控制。