[發明專利]LED芯片系統級封裝結構及封裝方法

在審

• 申請號: 202010947512.4
• 申請日: 2020-09-10
• 公開（公告）號: CN112086366A
• 公開（公告）日: 2020-12-15
• 發明（設計）人: 陳彥亨;林正忠
• 申請（專利權）人: 中芯長電半導體（江陰）有限公司
• 主分類號: H01L21/48
• 分類號: H01L21/48;H01L21/56;H01L21/60;H01L33/52;H01L33/62;H01L23/31;H01L23/498;H01L25/16
• 代理公司: 上海光華專利事務所(普通合伙) 31219
• 代理人: 佟婷婷

本發明提供一種LED芯片的系統級封裝結構及方法，封裝結構包括：熱沉結構、第一芯片、第一封裝層、第二封裝層、重新布線層、LED芯片、PCB板以及第三封裝層。本發明采用扇出型系統級封裝將多種功能的芯片，包括第一芯片(如ASIC芯片)、LED芯片等整合在一個封裝結構中，可實現多種不同的系統功能需求，提高封裝系統的性能。通過重新布線層、金屬連接柱以及金屬引線等，實現了第一芯片、LED芯片及PCB板的電性連接，實現了三維垂直堆疊封裝，有效降低封裝系統的面積，提高封裝系統的集成度。通過第一封裝層、第二封裝層及第三封裝層實現了芯片之間的封裝及保護，得到了性能有益、穩定的封裝結構。

技術領域

本發明屬于芯片封裝領域，特別是涉及一種LED芯片系統級封裝結構及封裝方法。

背景技術

隨著5G通訊和人工智能(AI)時代的到來，應用于此類相關領域的芯片所要傳輸和高速 交互處理的數據量非常巨大，該類芯片通常具有數量巨大的pad引腳(幾百甚至上千個)、超 精細的管腳大小和間距(幾個微米甚至更小)。另一方面，移動互聯網以及物聯網方面的需求 越來越強勁，電子終端產品的小型化和多功能化成為產業發展的大趨勢。如何將多個不同種 類的高密度芯片集成封裝在一起構成一個功能強大且體積功耗又比較小的系統或者子系統， 成為半導體芯片先進封裝領域的一大挑戰。

目前針對此類高密度芯片的多芯片集成封裝，業界通常都是采用硅穿孔(TSV)、硅轉接 板(Si interposer)等方式進行，從而把芯片的超精細引腳進行引出和有效互聯從而形成一個功 能模塊或者系統，但該技術的成本比較高，從而大大局限了它的應用范圍。扇出型封裝技術 采用重構晶圓和重新布線RDL的方式為實現多芯片的集成封裝提供了很好的平臺，但是現 有的扇出型封裝技術中由于布線精度有限從而使得封裝體的面積較大厚度較高，而且存在工 序繁多、可靠性不高等諸多問題。另外，現有的LED芯片封裝結構一般為COB封裝，多采 用芯片級封裝結構，該封裝方式具有成本低、結構簡單的優點，其連接方式容易斷裂，隨著 芯片尺寸的縮小，難以有效與其他集成電路芯片有效集成。隨著對封裝組件及功能越來越高 的需求，現有的系統級封裝會占用越來越大的面積及厚度，不利于集成度的提高。

因此，有必要提出一種新的系統級LED芯片封裝結構及其制備方法，解決上述問題。

發明內容

鑒于以上所述現有技術的缺點，本發明的目的在于提供一種LED芯片系統級封裝結構 及封裝方法，用于解決現有技術中系統級封裝體積難以縮小及LED芯片有效封裝等問題。

為實現上述目的及其他相關目的，本發明提供一種LED芯片的系統級封裝方法，所述 封裝方法包括如下步驟：

提供具有相對第一面和第二面的芯片晶圓，所述芯片晶圓包括若干個第一芯片；

于所述芯片晶圓的第一面上形成若干個連接柱結構，以將所述第一芯片電性引出；

于所述芯片晶圓的第一面上形成第一封裝層，所述第一封裝層包覆所述連接柱結構；

切割所述芯片晶圓，以形成若干個第一芯片初始封裝結構，包括所述第一芯片、位于所 述第一芯片上的連接柱結構以及包覆所述連接柱結構的所述第一封裝層；

提供支撐襯底，于所述支撐襯底上形成分離層，并將所述第一芯片初始封裝結構的第二 面形成在所述分離層上；

于所述分離層上形成第二封裝層，所述第二封裝層包覆所述第一芯片初始封裝結構，并 減薄所述第二封裝層，至顯露出所述連接柱結構；

于所述第二封裝層上制備重新布線層，所述重新布線層與所述連接柱結構電連接；

基于所述分離層剝離所述支撐襯底，顯露出所述第一芯片初始封裝結構的第二面，并進 行切割，得到第一芯片中間封裝結構；