[發明專利]帶焊球面陣列四邊無引腳IC芯片堆疊封裝件及生產方法

有效

• 申請號: 201310749972.6
• 申請日: 2013-12-31
• 公開（公告）號: CN103730443A
• 公開（公告）日: 2014-04-16
• 發明（設計）人: 慕蔚;李習周;邵榮昌;王永忠
• 申請（專利權）人: 天水華天科技股份有限公司
• 主分類號: H01L23/495
• 分類號: H01L23/495;H01L21/60;H01L25/16
• 代理公司: 甘肅省知識產權事務中心 62100
• 代理人: 李琪

1.一種帶焊球面陣列四邊無引腳IC芯片堆疊封裝件，包括裸銅框架（1），裸銅框架（1）上設有第一凹槽（11）和多個安放槽，相鄰兩個安放槽之間設有隔墻（8），裸銅框架（1）正面倒裝有帶凸點的第一IC芯片（9），該IC芯片上的芯片凸點（7）伸入安放槽內，芯片凸點（7）與安放槽之間的空隙填充有下填料（10），裸銅框架（1）正面塑封有第?一塑封體（20），其特征在于，第一凹槽（11）兩側分別為第一引腳（23）和第二引腳（24）；第一凹槽（11）底部與鈍化體（2）相連，第一引腳（23）通過鈍化體（2）與第二引腳（24）相連接，第一引腳（23）底部設有第二連接層（22）；與第二引腳（24）相鄰的安放槽底部通過第一連接層（3）與第二引腳（24）底部相連接，其余安放槽底部均設有第一連接層（22），所有的第一連接層（3）和所有的第二連接層（22）均不相連，每個第一連接層（3）底部和每個第二連接層（22）底部均設有錫焊球（5），所有鈍化體（2）表面和所有連接層表面塑封有第一塑封體（4），所有的錫焊球（5）均露出第一塑封體（4）外；帶凸點的IC芯片依次堆疊有兩層IC芯片，位于下方的IC芯片通過第一鍵合線（12）與第二引腳（24）相連，同時通過第四鍵合線（19）與第一引腳（23）相連；位于上方的IC芯片通過第二鍵合線（13）與位于下方的IC芯片相連，位于上方的IC芯片通過第三鍵合線（18）與第一引腳（23）相連。

2.一種權利要求1所述帶焊球面陣列四邊無引腳IC芯片堆疊封裝件的生產方法，其特征在于，該生產方法具體按以下步驟進行：

步驟1：晶圓減薄劃片；

步驟2：在裸銅框架正面均勻涂覆光刻膠，形成光刻膠層（25）；在60℃～70℃的溫度下烘烤25±5分鐘；然后對準曝光、顯影、定影，在光刻膠層（25）上形成多個第二凹槽（26）和多個第三凹槽（27），在120℃±5℃的溫度下堅膜（30±5）分鐘；然后在第二凹槽（26）對應的裸銅框架（1）正面蝕刻出第一凹槽（11），第三凹槽（27）對應的裸銅框架（1）正面蝕刻出第四凹槽（28），相鄰兩個第四凹槽（28）之間形成隔墻（8），去除光刻膠層（25）；

步驟3：在裸銅框架蝕刻出第一凹槽（11）和第四凹槽（28）的表面均勻涂覆第一鈍化層（29），第一鈍化層（29）同時覆蓋第一凹槽（11）表面和第三凹槽（27）表面；然后在第四凹槽（28）底部的第一鈍化層（29）上刻蝕出UBM₁窗口（30），在第一凹槽（11）兩側裸銅框架（1）表面的第一鈍化層（29）上刻蝕出框架焊盤窗口（31）；

步驟4：高頻濺射多金屬層，在第四凹槽內表面形成UBM₁層（32）；在框架焊盤窗口（31）上形成框架焊盤（21），去除多余金屬層，使得相鄰第四凹槽（28）內的UBM₁層（32）不相連，框架焊盤窗口（31）與UBM₁層（32）不相連，第四凹槽（28）和該第四凹槽（28）內的UBM₁層（32）構成安放槽；UBM₁層（32）的結構與框架焊盤（21）的結構相同，均由三層金屬層或者兩層金屬層構成，當采用三層金屬層時，該三層金屬層為依次設置的第一金屬層(a)、第二金屬層(b)和第三金屬層(c)；當采用兩層金屬層時，該兩層金屬層為依次設置的第一金屬(a)層和第三金屬層(c)；第一金屬層(a)為Cu層、Ni層或Cr層，第二金屬層(b)為Ni層、Cu層或Cr層，第三金屬層(c)為Au層；第一金屬層(a)與第一鈍化層（29）和第四凹槽（28）底面相連接；

步驟5：將帶凸點的第一IC芯片（9）倒裝上芯于裸銅框架(1)上，芯片凸點（7）伸入安放槽內；然后采用帶真空吸附的下填充模具對芯片凸點（7）與安放槽之間的空隙進行下填充，使芯片凸點（7）與框架通過下填料（10）絕緣；

步驟6：在帶凸點的第一IC芯片（9）背面堆疊第二IC芯片（15），烘烤，然后從第二IC芯片（15）向位于第一凹槽（11）和安放槽之間的框架焊盤（21）打第一鍵合線（12），從第二IC芯片（15）上的焊盤向位于第一凹槽（11）外側的框架焊盤（21）打第四鍵合線（19）；

步驟7：在第二IC芯片（15）上堆疊第三IC芯片（17），烘烤，然后從第三IC芯片（17）向第二IC芯片（15）打第二鍵合線（13），再從第三IC芯片（17）向裸銅框架（1）上位于第一凹槽（11）外側的框架焊盤（21）上打第三鍵合線（18）；

步驟8：采用符合歐盟Weee、ROHS標準和Sony標準環保型塑封料對裸銅框架正面進行塑封，形成第二塑封體（20），第二塑封體（20）覆蓋了所有IC芯片以及所有的鍵合線，第二塑封體（20）嵌入第一凹槽（11）內，塑封后按通用防離層工藝進行后固化；

步驟9：磨削裸銅框架背面，清洗、烘干；

步驟10：在磨削后的裸銅框架背面涂覆第二鈍化層（33），然后曝光、顯影、定影，在第二鈍化層（33）上蝕刻出第五凹槽（34）和第六凹槽（35），第五凹槽（34）位于第一凹槽（11）下方，每個隔墻（8）下方均有一個第六凹槽（35）；

步驟11：沿第五凹槽（34）和第六凹槽（35）刻蝕裸銅框架（1），在第五凹槽（34）對應的裸銅框架（1）上刻蝕出第七凹槽（37），使第七凹槽（37）與第一凹槽（11）相通，在第六凹槽（35）對應的裸銅框架（1）上刻蝕出第八凹槽（38），使隔墻（8）下方的第八凹槽（38）與對應的隔墻（8）相通，其余位置的第八凹槽(38)的深度與隔墻（8）下方第八凹槽（38）的深度相同，相鄰兩個凹槽之間為引腳，去除第二鈍化層（33），露出引腳底面；

步驟12：在裸銅框架（1）背面涂覆第三鈍化層（39），第三鈍化層（39）同時填滿裸銅框架（1）背面所有的第七凹槽（37）和所有的第八凹槽（38），然后在引腳相對的第三鈍化層（39）和需要的位置的第三鈍化層（39）上刻蝕出第九凹槽（40）；

步驟13：在裸銅框架（1）背面高頻濺射銅金屬層，然后在銅金屬層（41）上蝕刻出第十凹槽（42），第十凹槽（42）與第三鈍化層（39）相通；

步驟14：在銅金屬層（41）表面涂覆第四鈍化層（43），第四鈍化層（43）同時填充第十凹槽（42），然后在第四鈍化層上刻蝕出UBM₂窗口（44），UBM₂窗口（44）與銅金屬層（41）相通；

步驟15：在第十一凹槽（UBM₂窗口）（44）上高頻濺射形成UBM₂層（45），UBM₂層（45）的結構與UBM₁層（32）的結構相同；

步驟16：通過植球、回流焊在UBM₂層（45）上焊接錫焊球（5），清洗；

步驟17：在第四鈍化層（43）表面進行第二次塑封，形成第一塑封體（4），所有的錫焊球（5）均露出第一塑封體（4）外，然后打印、切割分離、測試，制得帶焊球面陣列四面扁平無引腳IC芯片堆疊封裝件。