[發(fā)明專利]一種制作嵌入式超薄芯片的三維柔性堆疊封裝結(jié)構(gòu)的方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210321441.2
• 申請日: 2012-09-03
• 公開（公告）號: CN103681458A
• 公開（公告）日: 2014-03-26
• 發(fā)明（設計）人: 張霞;于大全;張博
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學院微電子研究所
• 主分類號: H01L21/768
• 分類號: H01L21/768;H01L21/60
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 任巖

技術領域

本發(fā)明涉及微電子行業(yè)系統(tǒng)封裝技術領域，尤其涉及一種制作嵌入式超薄芯片的三維柔性堆疊封裝結(jié)構(gòu)的方法。

背景技術

現(xiàn)代便攜式電子產(chǎn)品對微電子封裝提出了更高的要求，隨著對其更輕、更薄、更小、高可靠性、低功耗的不斷追求，微電子封裝也朝著密度更高、尺寸更小的封裝形式發(fā)展。近幾年來，三維封裝技術受到世界各國的廣泛關注，美國、歐洲各國、日本等發(fā)達國家均投入巨資進行相關的研究和開發(fā)，并取得了相當可觀的研究成果。

三維封裝技術是指元器件在二維的基礎上，進一步向Z軸方向發(fā)展形成的三維高密度微電子封裝技術，其芯片疊層方式主要包括凸點式、引線鍵合式、硅片穿孔式、載帶式及柔性基板折疊式。由于柔性印制電路新材料、新工藝的迅速發(fā)展，柔性基板折疊式立體封裝技術已經(jīng)成為業(yè)界的一個研究熱點。

如Tessera公司提出3D?μZ折疊球型堆疊理念，申請了專利并將其應用于疊層CSP封裝。歐洲的3D-plus公司和美國的Intel公司對3D柔性折疊封裝技術進行了大量研究。日本NEC開發(fā)的柔性載板的折疊式芯片尺寸封裝，稱為FFCSP(Flexible?Folded?Chip?scale?package)，曾川楨道對超聲波進行倒裝芯片連接的FFCSP可靠性進行了研究。Valtronic?SA使用折疊理念，將邏輯電路、存儲器和無源組件結(jié)合到單獨的SiP中，應用于助聽器和心臟起博器。Intel最近對邏輯電路和存儲器開發(fā)了折疊型堆疊芯片級封裝。

另一方面，為了實現(xiàn)輕薄化的要求，采用超薄的芯片進行三維柔性堆疊封裝引起了廣泛關注，但是超薄芯片的拿持和對準是一個難以解決的問題，而且現(xiàn)有的封裝技術中焊盤和引線框架之間的金屬引線都需要占用芯片的縱向空間，增加了芯片的厚度，阻礙了器件向更薄的趨勢發(fā)展。

發(fā)明內(nèi)容

(一)要解決的技術問題

有鑒于此，本發(fā)明的主要目的在于提供一種嵌入式超薄芯片的三維柔性堆疊封裝結(jié)構(gòu)及其制備方法，可以將多個超薄芯片嵌入到柔性介質(zhì)中，并實現(xiàn)多個芯片的堆疊封裝。這種三維柔性堆疊封裝結(jié)構(gòu)能夠有效地利用柔性基板，芯片之間通過柔性基板進行互聯(lián)，芯片也可以通過柔性基板有效散熱。此外，這種三維柔性封裝方法不需要對薄芯片進行拿持，有效地解決了薄芯片的拿持以及對準問題。最后，相比硅通孔實現(xiàn)的三維堆疊封裝結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)具有工藝簡單，價格便宜的優(yōu)點。此三維柔性堆疊封裝結(jié)構(gòu)具有輕量化、薄型化、高密度集成化以及低成本的特點。

(二)技術方案

為達到上述目的，本發(fā)明提供了一種制作嵌入式超薄芯片的三維柔性堆疊封裝結(jié)構(gòu)的方法，包括：

選取帶有單層金屬層的柔性基板，對該柔性基板上的單層金屬層進行刻蝕形成多個金屬電極，并對柔性基板沒有單層金屬層的一面進行激光刻槽形成多個槽；

在該柔性基板具有多個槽的一面倒裝熱壓鍵合多個芯片；

將該柔性基板熱壓鍵合有多個芯片的一面與一柔性介質(zhì)層進行熱壓，使該多個芯片被嵌入到該柔性介質(zhì)層中；

對該柔性基板已嵌入多個芯片的柔性介質(zhì)層一面進行減薄，將該柔性介質(zhì)層以及多個芯片同時減薄到厚度小于50微米，得到減薄后的嵌入多個芯片的柔性介質(zhì)模塊；

將該柔性介質(zhì)模塊上沒有芯片的部分彎折，使得兩邊的芯片背面粘貼于中間的芯片背面之上，實現(xiàn)多個芯片的堆疊；

對多個芯片堆疊的三維柔性封裝模塊進行灌封及固化；以及

對灌封后的三維柔性封裝模塊進行打線或植球。

上述方案中，所述對柔性基板沒有單層金屬層的一面進行激光刻槽形成多個槽的步驟中，該多個槽的尺寸與對該柔性基板上的單層金屬層進行刻蝕形成的多個金屬電極的尺寸一致。

上述方案中，所述在該柔性基板具有多個槽的一面倒裝熱壓鍵合多個芯片的步驟中，是采用熱壓鍵合將多個芯片倒置安裝在該柔性基板具有多個槽的一面，該多個芯片的金屬電極正好放置在該柔性基板的多個開槽內(nèi)，實現(xiàn)該柔性基板上的金屬電極與該多個芯片的金屬電極之間的熱壓鍵合。

上述方案中，所述將該柔性基板熱壓鍵合有多個芯片的一面與一柔性介質(zhì)層進行熱壓的步驟中，該柔性介質(zhì)層與該柔性基板為同一材質(zhì)。該柔性介質(zhì)層為多層柔性介質(zhì)，層壓后蓋住該多個芯片，將該多個芯片嵌入到該柔性介質(zhì)層中。