[實用新型]一種帶有銅柱的晶圓減薄的單芯片封裝件

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201220682442.5
• 申請日: 2012-12-12
• 公開（公告）號: CN203055899U
• 公開（公告）日: 2013-07-10
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 劉衛(wèi)東;徐召明;諶世廣;王虎;朱文輝
• 申請（專利權(quán)）人: 華天科技（西安）有限公司
• 主分類號: H01L23/488
• 分類號: H01L23/488
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本實用新型屬于集成電路封裝技術(shù)領(lǐng)域，具體是一種帶有銅柱的晶圓減薄的單芯片封裝件。

背景技術(shù)

Flip?Chip倒裝芯片既是一種芯片互連技術(shù)，又是一種理想的芯片粘接技術(shù)．早在30年前IBM公司已研發(fā)使用了這項技術(shù)。但直到近幾年來，F(xiàn)lip-Chip才成為高端器件及高密度封裝領(lǐng)域中經(jīng)常采用的封裝形式。今天，F(xiàn)lip-Chip封裝技術(shù)的應(yīng)用范圍日益廣泛，封裝形式更趨多樣化，對Flip-Chip封裝技術(shù)的要求也隨之提高。同時，F(xiàn)lip-Chip也向制造者提出了一系列新的嚴峻挑戰(zhàn)，為這項復雜的技術(shù)提供封裝，組裝及測試的可靠支持。以往的一級封閉技術(shù)都是將芯片的有源區(qū)面朝上，背對基板和貼片后鍵合，如引線健合和載帶自動健全（ＴＡＢ）。ＦＣ則將芯片有源區(qū)面對基板，通過芯片上呈陣列排列的焊料凸點實現(xiàn)芯片與襯底的互連．硅片直接以倒扣方式安裝到基板從硅片向四周引出Ｉ／Ｏ，互聯(lián)的長度大大縮短，減小了ＲＣ延遲，有效地提高了電性能．顯然，這種芯片互連方式能提供更高的Ｉ／Ｏ密度．倒裝占有面積幾乎與芯片大小一致．在所有表面安裝技術(shù)中，倒裝芯片可以達到最小、最薄的封裝。?但是由于以往傳統(tǒng)封裝的局限性，?晶圓只能減薄到200μm，特別是減薄到100μm以下的厚度是容易翹曲，封裝可靠性得不到保證。

隨著電路結(jié)構(gòu)越來越復雜，芯片的I/O輸出越來越多，芯片凸點（bumping）之間的節(jié)距（pitch）要求越來越小。傳統(tǒng)錫膏印刷凸點（bumping）間距已不能滿足封裝可靠性要求。

實用新型內(nèi)容

為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本實用新型的目的是提供一種帶有銅柱的晶圓減薄的單芯片封裝件，使封裝件尺寸更薄，顯著提高封裝件的可靠性的同時，實現(xiàn)高密度高可靠性封裝，解決傳統(tǒng)錫膏印刷凸點的不足。帶銅柱的錫銀凸點之間的節(jié)距現(xiàn)在可以做到100μm以下，倒裝后的凸點在回流過程中不易橋接，能有效增加芯片的I/O密度和可靠性。?

本實用新型的技術(shù)方案是：一種帶有銅柱的晶圓減薄的單芯片封裝件，主要由基板、鎳金焊盤、芯片、銅柱、錫銀凸點、底填料、錫球組成；所述鎳金焊盤固定連接于基板，銅柱固定連接于芯片上，錫銀凸點固定連接于銅柱上；所述錫銀凸點與鎳金焊盤的中心線重合并焊接連接；所述底填料填充基板與芯片之間的空隙，并包圍鎳金焊盤、銅柱和錫銀凸點；所述錫銀凸點與鎳金焊盤的焊接采用助焊劑焊接。

說明書附圖

圖1為基板剖面圖；

圖2為基板刷助焊劑剖面圖；

圖3為上芯、回流焊后產(chǎn)品剖面圖；

圖4為下填后產(chǎn)品剖面圖；

圖5為芯片粗磨后產(chǎn)品剖面圖；

圖6為精磨后產(chǎn)品剖面圖；

圖7為植球后產(chǎn)品成品剖面圖。

圖中，1為基板、2為鎳金焊盤、3為助焊劑、4為芯片、5為銅柱、6為錫銀凸點、7為底填料、8為粗磨部分、9為精磨部分、10為錫球。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖對本實用新型做進一步的說明。

如圖所示，一種帶有銅柱的晶圓減薄的單芯片封裝件，主要由基板1、鎳金焊盤2、芯片4、銅柱5、錫銀凸點6、底填料7、錫球10組成；所述鎳金焊盤2固定連接于基板1上，銅柱5固定連接于芯片4上，錫銀凸點6固定連接于銅柱5上；所述錫銀凸點6與鎳金焊盤2的中心線重合并焊接連接；所述底填料7填充基板1與芯片4之間的空隙，并包圍鎳金焊盤2、銅柱5和錫銀凸點6；所述錫銀凸點6與鎳金焊盤2的焊接采用助焊劑3焊接。

芯片4通過銅柱5、錫銀凸點6、鎳金焊盤2、基板1和錫球9構(gòu)成了電路電源和信號的通道。

如圖所示，一種帶有銅柱的晶圓減薄的單芯片封裝件的制作工藝，其按照以下步驟進行：

第一步、上芯、回流焊：首先，在基板1的鎳金焊盤2上刷一層35μm--60μm的助焊劑3,如圖2所示；其次，使芯片4的錫銀凸點6與基板1的鎳金焊盤2的中心線重合并接觸，因為助焊劑3的黏性，鎳金焊盤2和錫銀凸點6牢固接觸而不易偏移；再次，在255±5℃的回流溫度下，鎳金焊盤2與錫銀凸點6有效形成焊接結(jié)，即形成金屬間化合物，助焊劑3在焊接時可去除氧化物，并具有催化焊接作用；最后，芯片4被牢固地焊接在基板1上。如圖3所示。

第二步、等離子清洗：用10MΩ·CM左右的去離子水清洗殘留在錫銀凸點6上的助焊劑3和其他雜質(zhì)。因為助焊劑3在回流后的殘留會降低底填料7的流動性，使底填料7的填充性變差。