[實用新型]一種晶圓片級芯片規(guī)模封裝結(jié)構(gòu)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201720228557.X
• 申請日: 2017-03-10
• 公開（公告）號: CN207320093U
• 公開（公告）日: 2018-05-04
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 吳政達(dá);林正忠
• 申請（專利權(quán)）人: 中芯長電半導(dǎo)體（江陰）有限公司
• 主分類號: H01L23/31
• 分類號: H01L23/31;H01L23/488;H01L21/56;H01L21/78
• 代理公司: 上海光華專利事務(wù)所(普通合伙)31219
• 代理人: 姚艷

技術(shù)領(lǐng)域

本實用新型涉及半導(dǎo)體封裝技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種晶圓片級芯片規(guī)模封裝結(jié)構(gòu)。

背景技術(shù)

晶圓片級芯片規(guī)模封裝(Wafer Level Chip Scale Packaging，簡稱WLCSP)，即晶圓級芯片封裝方式，是一種低成本的批量生產(chǎn)芯片封裝技術(shù)，不同于傳統(tǒng)的芯片封裝方式(先切割再封測，而封裝后至少增加原芯片20％的體積)，而是在IC電路完成后直接在整片晶圓上進(jìn)行整體封裝和測試，然后才切割成一個個的IC顆粒，可直接進(jìn)行組裝等后道工序生產(chǎn)，因此封裝后的體積即等同IC裸芯片的原尺寸，是最小的微型表面貼裝器件。WLCSP是一種真正意義上的芯片尺寸封裝，是一種以BGA(Ball Grid Array，焊料球陣列)封裝技術(shù)為基礎(chǔ)，經(jīng)過改進(jìn)和提高的CSP(Chip Scale Package，芯片級封裝)，綜合了BGA封裝和CSP的技術(shù)優(yōu)勢。

目前，在高端智能手機(jī)中超過30％的封裝采用WLCSP的封裝方式，不僅明顯地縮小內(nèi)存模塊尺寸，而且符合對機(jī)體空間的高密度需求；另一方面在效能的表現(xiàn)上，更提升了數(shù)據(jù)傳輸?shù)乃俣扰c穩(wěn)定性。WLCSP不僅是實現(xiàn)高密度、高性能封裝和SiP的重要技術(shù)，同時也將在器件嵌入PCB技術(shù)中起關(guān)鍵作用。盡管引線鍵合技術(shù)非常靈活和成熟，但是WLCSP技術(shù)的多層電路、精細(xì)線路圖形、以及能與引線鍵合結(jié)合的特點，表明它將具有更廣泛的應(yīng)用和新的機(jī)遇。

由于WLCSP的一系列優(yōu)點，WLCSP技術(shù)在現(xiàn)代電子裝置小型化、低成本需求的推動下，正在蓬勃向前發(fā)展。然而，當(dāng)前的WLCSP技術(shù)通常適用于I/O數(shù)低的小尺寸芯片，對于大尺寸芯片的晶圓片級芯片規(guī)模封裝存在著極大的挑戰(zhàn)。其中，最關(guān)鍵的挑戰(zhàn)就是如何解決封裝結(jié)構(gòu)的翹曲變形問題：由于材料具有熱脹冷縮特性，在溫度作用下會發(fā)生體積變化，產(chǎn)生應(yīng)變；當(dāng)封裝結(jié)構(gòu)的應(yīng)變受到各組成部分之間熱膨脹系數(shù)差異的影響不能自由發(fā)展時，就會產(chǎn)生應(yīng)力，從而發(fā)生翹曲變形。由于現(xiàn)有的晶圓片級芯片規(guī)模封裝結(jié)構(gòu)的BGA封裝部分較易發(fā)生翹曲變形，將嚴(yán)重影響封裝結(jié)構(gòu)的可靠性，為了解決翹曲變形問題，普遍的做法是將封裝結(jié)構(gòu)的最大尺寸限制為7mm×7mm，從而起到更好的封裝保護(hù)效果，較好地控制翹起變形，但這樣一來就大大限制了晶圓片級芯片規(guī)模封裝結(jié)構(gòu)的應(yīng)用。當(dāng)前，為了提供更好的封裝保護(hù)，較小翹曲變形，越來越多新的封裝結(jié)構(gòu)被提出，以mWLCSP和eWLCSP兩種封裝結(jié)構(gòu)為例，它們雖然能提供包圍芯片五個表面的封裝保護(hù)，在一定程度上增大封裝尺寸，減小翹曲變形，但封裝保護(hù)能力有限，能夠制備的封裝結(jié)構(gòu)的尺寸不超過10mm×10mm，無法滿足更大尺寸芯片的封裝需求。

因此，如何有效控制封裝結(jié)構(gòu)的翹曲變形，以制備較大尺寸的晶圓片級芯片規(guī)模封裝結(jié)構(gòu)，滿足大尺寸芯片的封裝需求，是亟待解決的問題。

發(fā)明內(nèi)容

鑒于以上所述現(xiàn)有技術(shù)的缺點，本實用新型的目的在于提供一種晶圓片級芯片規(guī)模封裝結(jié)構(gòu)，用于解決現(xiàn)有技術(shù)中由于封裝翹曲變形，無法制備較大尺寸的晶圓片級芯片規(guī)模封裝結(jié)構(gòu)，無法滿足大尺寸芯片的封裝需求的問題。

為實現(xiàn)上述目的及其他相關(guān)目的，本實用新型提供一種晶圓片級芯片規(guī)模封裝結(jié)構(gòu)，其中，所述晶圓片級芯片規(guī)模封裝結(jié)構(gòu)至少包括：

芯片；

覆蓋于所述芯片上表面的重新布線層；

形成于所述重新布線層上表面的多個焊料球，且所述焊料球通過所述重新布線層實現(xiàn)與所述芯片的電性連接；

包圍于所述重新布線層上表面和側(cè)壁以及所述芯片側(cè)壁且圍住每個焊料球的第一塑封層；以及

形成于所述芯片下表面的第二塑封層，且所述第二塑封層與所述第一塑封層無縫連接，從而形成包圍所述芯片六個表面的晶圓片級芯片規(guī)模封裝結(jié)構(gòu)。

優(yōu)選地，所述第一塑封層和所述第二塑封層采用相同或者高相似度的材料。

優(yōu)選地，所述第一塑封層和所述第二塑封層采用環(huán)氧樹脂固化材料；或者由主劑和助劑組成的復(fù)合固化材料，其中，所述主劑為環(huán)氧樹脂，所述助劑為聚酰亞胺、硅膠、脂肪胺類、芳胺類及酰胺基胺類中的一種或多種。

優(yōu)選地，所述第一塑封層適于通過圍住所述焊料球形成相應(yīng)的開孔，所述焊料球的一部分暴露在所述開孔外，另一部分位于所述開孔內(nèi)，且位于所述開孔周圍的部分第一塑封層向上隆起并與所述焊料球緊密貼合。

優(yōu)選地，位于所述開孔周圍的部分第一塑封層向上隆起至所述焊料球的腰部高度，并緊密貼合在所述焊料球的腰部。

優(yōu)選地，所述重新布線層至少包括：

形成于所述芯片上表面的多個焊盤；

覆蓋于所述芯片上表面以及所述焊盤上表面和側(cè)壁的介電層；