[發明專利]一種對二維封裝柔性基板進行三維折疊封裝的方法

有效

• 申請號: 201310058620.6
• 申請日: 2013-02-25
• 公開（公告）號: CN103117252A
• 公開（公告）日: 2013-05-22
• 發明（設計）人: 張博;尹雯;陸原;萬里兮
• 申請（專利權）人: 中國科學院微電子研究所
• 主分類號: H01L21/98
• 分類號: H01L21/98;H01L21/56
• 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

本發明涉及微電子行業三維堆疊封裝技術領域，尤其涉及一種對二維封裝柔性基板進行三維折疊封裝的方法。

背景技術

近年來，隨著微電子技術的發展，小型化、輕薄化、易攜帶的產品已成為電子產品的發展趨勢。柔性電子技術是一門新型的科學技術，其中柔性基板是柔性電子技術不同于電子技術最突出的特點，柔性基板不但具有傳統剛性基板的絕緣性、較高強度、廉價性(與硅等材料相比)等特點，還具有柔韌性、薄膜性等傳統剛性基板所不具有的優點。此外，器件外形尺寸的微型化要求、安裝結構形式的改進、以及為降低熱阻，提高芯片散熱能力等諸方面的發展與進步，都相應地要求電子產品封裝的尺寸越來越小。現在，在許多新興半導體制造領域內，都需要超小封裝結構，如智能卡、微機電系統、光伏電池、堆迭晶粒和功率元件等。使用柔性基板實現芯片的堆疊封裝可使整個封裝結構具有更小的體積、重量、延遲、噪聲和功耗，更高的速度和互連效率同時較TSV等芯片的三維堆疊封裝技術可行性強且工藝簡單。

在當前的半導體工藝中，柔性基板的二維封裝技術已相對比較成熟，但對于利用柔性基板的可彎折性實現超小超薄的芯片堆疊的三維封裝技術還不成熟，尤其是對于其量產化的封裝設備和工藝方法領域的相關技術還處于空白。

美國專利US20060192277提供了一種柔性基板四芯片的堆疊模式，它提出一種使用柔性基板的可彎折性對芯片進行四層堆疊布線的方式，美國專利US20090016032A1提供了一種三維折疊柔性基板內部嵌入式的封裝模式，它在使用柔性基板彎折后對空間的布置完成芯片的嵌入式封裝從而提高封裝結構的集成度降低整個封裝體的厚度，但以上兩專利都并未涉及如何實現該種模式的具體封裝方法以及量產化所需的設備和工藝方法。

現有的對二維封裝后的柔性基板通過折疊進行三維堆疊封裝的方法存在如下技術缺陷：只是提出一種封裝形式，沒有設計相應的封裝設備和具體的量產化工藝實施方案，成本較高，并且效率低，不利于實現生產線作業。

發明內容

(一)要解決的技術問題

為解決上述的一個或多個問題，本發明提供了一種對二維封裝柔性基板進行三維折疊封裝的方法，以降低成成本，提高效率。

(二)技術方案

為達到上述目的，本發明提供了一種對二維封裝柔性基板進行三維折疊封裝的方法，包括：

采用兩個開口相對的U型真空槽對一個二維封裝柔性基板進行折疊，并將該二維封裝柔性基板真空吸附于該兩個U型真空槽內壁，形成一個三維折疊封裝單元；該兩個U型真空槽相對的兩個開口所形成的橢圓柱狀孔作為該三維折疊封裝單元的開口；

將多個該三維折疊封裝單元開口向上密集排布于底板上，形成三維折疊封裝單元陣列；

從該三維折疊封裝單元陣列中每個三維折疊封裝單元開口內的空間對該三維折疊封裝單元陣列加注灌封材料，灌封材料加滿后將該三維折疊封裝單元陣列置于熱板上加熱固化；以及

釋放真空，形成多個柔性基板三維封裝體。

上述方案中，所述二維封裝柔性基板，其表面通過倒裝方式安裝有多個芯片，且該多個芯片與柔性基板表面之間進行了底部填充處理；所述二維封裝柔性基板兩條長邊的邊緣以及U型真空槽開口處的內壁均設置有對準標記。

上述方案中，所述芯片為內存芯片、智能卡芯片、微機電系統芯片、光伏電池芯片、堆迭晶粒芯片或功率元件芯片。

上述方案中，所述U型真空槽內壁分布有多個真空吸孔，該真空吸孔的分布密度是越靠近U型彎折區越大；在所述U型真空槽外壁設置有多個真空吸嘴，所述多個真空吸嘴在所述U型真空槽的內部連通于所述多個真空吸孔。

上述方案中，所述采用兩個開口相對的U型真空槽對一個二維封裝柔性基板進行折疊，并將該二維封裝柔性基板真空吸附于該兩個U型真空槽內壁，形成一個三維折疊封裝單元，包括：

采用圓柱型推針將該二維封裝柔性基板的一端置于一個U型真空槽內進行彎折操作，并將該二維封裝柔性基板邊緣處的對準標記與U型真空槽開口處內壁上的對準標記進行對準，然后通過真空吸嘴對U型真空槽抽真空，將該二維封裝柔性基板的一半固定于該U型真空槽內；

將該二維封裝柔性基板的另一端使用圓柱型推針置于另一個U型真空槽內進行彎折操作，并將該二維封裝柔性基板邊緣處的對準標記與該另一個U型真空槽開口處內壁上的對準標記進行對準，然后通過真空吸嘴對該另一個U型真空槽抽真空，將該二維封裝柔性基板的另一半固定于該另一個U型真空槽內，形成一個三維折疊封裝單元，完成整個二維封裝柔性基板的三維折疊工藝。