CN105590906B - 一种用于扇出式圆片级封装的散热构件及制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种用于扇出式圆片级封装的散热构件及制造方法，所述构件包括若干芯片和圆形布线层，所述芯片的正面按矩阵式安置在所述布线层的背面上，所述芯片的背面和侧面以及布线层未被芯片覆盖的背面上包裹有塑封层构成扇出式圆片，所述塑封层对应芯片的背面上还通过设有成方形排列的若干盲孔设置有凸出塑封层背面的导热铜柱。所述方法是：键合支撑圆片、扇出式圆片背面钻孔、扇出式圆片背面沉积铜种子层、铜种子层表面涂光刻胶、光刻胶层曝光和显影、扇出式圆片背面形成导热铜柱、扇出式圆片背面去除光刻胶、扇出式圆片背面去除铜种子层、去除支撑圆片。本发明提高了扇出式圆片级封装器件散热效率，保证了大功率扇出式圆片级封装器件的可靠性。
Description
技术领域
本发明属于半导体封装技术领域。涉及一种半导体封装构件，更具体是涉及一种用于扇出式圆片级封装的散热构件及其制造方法。
背景技术
随着封装技术的发展，扇出式圆片级封装技术逐渐兴起。当前，扇出式圆片级封装通常采用一种塑封材料对芯片进行重构得到新的圆片，芯片的背面和侧面均包裹于塑封材料中。然而，与制造芯片通常采用的单晶硅材料相比，塑封材料的导热系数低，约0.61W/(m·℃)，散热效果差，当扇出式圆片级封装器件中包含大功率芯片时，较差的散热效果往往会导致器件发热严重，从而加速了器件的失效。因此，大大制约了大功率芯片的扇出式圆片级封装的发展。
发明内容
本发明的目的是为了克服当前扇出式圆片级封装技术的不足，提供一种用于扇出式圆片级封装的散热构件及其制备方法。
本发明是在圆片背面的塑封层内部和表面形成了导热铜柱，利用该导热铜柱将封装体内部的热量传递到芯片表面，从而改善了芯片散热效果，降低了芯片内部的温度，提高了芯片的可靠性。
为了达到上述目的，本发明采用的技术方案是：
一种用于扇出式圆片级封装的散热构件，包括若干芯片12和圆形布线层13，所述芯片12的正面按矩阵式安置在所述布线层13的背面上，所述芯片12的背面和侧面以及所述布线层13未被所述芯片12覆盖的背面上包裹有塑封层11构成扇出式圆片1，所述塑封层11对应芯片12的背面上还通过设有成方形排列的若干盲孔14设置有凸出塑封层11背面的导热铜柱6。
上述所述盲孔14为锥形，锥形尖端指向芯片。
上述所述盲孔14的孔深为所述芯片12背面到所述塑封层11背面的垂直距离D少100微米，所述盲孔14的轴线之间的距离L为大于等于盲孔14最大直径的两倍。
上述所述导热铜柱6凸出塑封层11背面的高度H为大于等于导热铜柱6的直径。
为了达到上述目的，本发明采用的另一个技术方案是：
一种用于扇出式圆片级封装的散热构件的制造方法，具体按照以下步骤进行：
第一步，键合支撑圆片：采用支撑圆片2并通过键合胶3将扇出式圆片1的正面与支撑圆片2的背面进行键合；
第二步，扇出式圆片背面钻孔：在塑封层11对应芯片12垂直投影区域内的背面进行所述盲孔14的钻孔加工；
第三步，扇出式圆片背面沉积铜种子层：在塑封层11的背面和盲孔14的内壁采用沉积法形成铜种子层4；
第四步，铜种子层表面涂光刻胶：在铜种子层4表面涂光刻胶层5；
第五步，光刻胶层曝光和显影：对光刻胶层5进行曝光和显影，形成光刻胶图形层51，其中盲孔14对塑封层11背面垂直投影形成的圆在光刻胶图形层51对塑封层11背面垂直投影形成的圆的内部；
第六步，扇出式圆片背面形成导热铜柱：在盲孔14的铜种子层4表面进行电镀，形成导热铜柱6；
第七步，扇出式圆片背面去除光刻胶：采用化学经泡法去除铜种子层残留层41表面的光刻胶图形层51；
第八步，扇出式圆片背面去除铜种子层：采用化学腐蚀法去除塑封层11背面的铜种子层残留层41；
第九步，去除支撑圆片：采用化学浸泡法去除键合胶3，采用机械剥离法去除支撑圆片2。
上述第一步所述的支撑圆片2为硅圆片、玻璃圆片或者陶瓷圆片。
上述第二步所述的钻孔加工的方法为激光钻孔或者机械钻孔。
上述第三步所述的沉积法为物理气相沉积、化学气相沉积和化学液相沉积中的任一种。
本发明的有益效果
1、提高了扇出式圆片级封装器件散热效率；
2、该散热结构可以通过对扇出式圆片的整体加工得到，生产效率高。
附图说明
图1为扇出式圆片构造示意图，其中图(a)为1/4俯视图，图(b)为纵剖面图；
图2为扇出式圆片键合支撑圆片后的纵剖面图；
图3为钻孔后的圆片纵剖面图；
图4为沉积铜种子层后的圆片纵剖面图；
图5为涂光刻胶后的圆片纵剖面图；
图6为曝光和显影后的圆片纵剖面图；
图7为形成导热铜柱后的圆片纵剖面图；
图8为去除光刻胶图形层后的圆片纵剖面层；
图9为去除铜种子层的圆片纵剖面图；
图10为去除支撑圆片和键合胶的圆片纵剖面图；
图11为去除支撑圆片和键合胶的圆片纵剖面图；
图中：1.为扇出式圆片，2.为支撑圆片，11.为塑封层，12.为芯片，13.为再布线层，14.为塑封层的锥形盲孔，3.为键合胶，4.为沉积的铜种子层，5.为光刻胶层，51.为光刻胶图形层，52.为光刻胶图形层开口，6.为导热铜柱。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步的详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。
如图1和图11所示，一种用于扇出式圆片级封装的散热构件，包括若干芯片12和圆形布线层13，所述芯片12的正面按矩阵式安置在所述布线层13的背面上，所述芯片12的背面和侧面以及所述布线层13未被所述芯片12覆盖的背面上包裹有塑封层11构成扇出式圆片1，所述塑封层11对应芯片12的背面上还通过设有成方形排列的若干盲孔14设置有凸出塑封层11背面的导热铜柱6。
上述所述盲孔14为锥形，锥形尖端指向芯片。
上述所述盲孔14的孔深为所述芯片12背面到所述塑封层11背面的垂直距离D少100微米，所述盲孔14的轴线之间的距离L为大于等于盲孔14最大直径的两倍。
上述所述导热铜柱6凸出塑封层11背面的高度H为大于等于导热铜柱6的直径。
如图1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11所示，一种扇出式圆片级封装的散热构件的制造方法，具体按照以下步骤进行：
第一步，键合支撑圆片：采用支撑圆片2并通过键合胶3将扇出式圆片1的正面与支撑圆片2的背面进行键合，如图3所示；
第二步，扇出式圆片背面钻孔：在塑封层11对应芯片12垂直投影区域内的背面进行所述盲孔14的钻孔加工，如图4所示；
第三步，扇出式圆片背面沉积铜种子层：在塑封层11的背面和盲孔14的内壁采用沉积法形成铜种子层4，如图5所示；
第四步，铜种子层表面涂光刻胶：在铜种子层4表面涂光刻胶层5，如图6所示；
第五步，光刻胶层曝光和显影：对光刻胶层5进行曝光和显影，形成光刻胶图形层51，其中盲孔14对塑封层11背面垂直投影形成的圆在光刻胶图形层51对塑封层11背面垂直投影形成的圆的内部，如图7所示；
第六步，扇出式圆片背面形成导热铜柱：在盲孔14的铜种子层4表面进行电镀，形成导热铜柱6，如图8所示；
第七步，扇出式圆片背面去除光刻胶：采用化学经泡法去除铜种子层残留层41表面的光刻胶图形层51，如图9所示；
第八步，扇出式圆片背面去除铜种子层：采用化学腐蚀法去除塑封层11背面的铜种子层残留层41，如图10所示；
第九步，去除支撑圆片：采用化学浸泡法去除键合胶3，采用机械剥离法去除支撑圆片2，如图11所示。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式。当然，本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，任何熟悉本技术领域的技术人员，当可根据本发明作出各种相应的等效改变和变形，都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。
Claims (2)
1.一种用于扇出式圆片级封装的散热构件，包括若干芯片(12)和圆形布线层(13)，其特征在于：所述芯片(12)的正面按矩阵式安置在所述布线层(13)的背面，所述芯片(12)的背面和侧面以及所述布线层(13)未被所述芯片(12)覆盖的背面上包裹有塑封层(11)构成扇出式圆片(1)，所述塑封层(11)对应芯片(12)的背面上还通过设有成方形排列的若干盲孔(14)设置有凸出塑封层(11)背面的导热铜柱(6)；所述盲孔(14)为锥形，且锥形尖端指向芯片；所述盲孔(14)的孔深为所述芯片(12)背面到所述塑封层(11)背面的垂直距离D少100微米，所述盲孔(14)的轴线之间的距离L为大于等于盲孔(14)最大直径的两倍；所述导热铜柱(6)凸出塑封层(11)背面的高度H为大于等于导热铜柱(6)的直径；通过以下步骤制造而成：
步骤1、采用支撑圆片(2)并通过键合胶(3)将扇出式圆片(1)的正面与支撑圆片(2)的背面进行键合；
步骤2、在塑封层(11)对应芯片(12)垂直投影区域内的背面进行所述盲孔(14)的钻孔加工；
步骤3、在塑封层(11)的背面和盲孔(14)的内壁采用沉积法形成铜种子层(4)；
步骤4、在铜种子层(4)表面涂光刻胶层(5)；
步骤5、对光刻胶层(5)进行曝光和显影，形成光刻胶图形层(51)，其中盲孔(14)对塑封层(11)背面垂直投影形成的圆在光刻胶图形层(51)对塑封层(11)背面垂直投影形成的圆的内部；
步骤6、在盲孔(14)的铜种子层(4)表面进行电镀，形成导热铜柱(6)；
步骤7、采用化学经泡法去除铜种子层残留层(41)表面的光刻胶图形层(51)；
步骤8、采用化学腐蚀法去除塑封层(11)背面的铜种子层残留层(41)；
步骤9、采用化学浸泡法去除键合胶(3)，采用机械剥离法去除支撑圆片(2)。
2.一种用于扇出式圆片级封装的散热构件的制造方法，其特征在于：具体按照以下步骤进行：
第一步，键合支撑圆片：采用支撑圆片(2)并通过键合胶(3)将扇出式圆片(1)的正面与支撑圆片(2)的背面进行键合；
第二步，扇出式圆片背面钻孔：在塑封层(11)对应芯片(12)垂直投影区域内的背面进行盲孔(14)的钻孔加工；
第三步，扇出式圆片背面沉积铜种子层：在塑封层(11)的背面和盲孔(14)的内壁采用沉积法形成铜种子层(4)；
第四步，铜种子层表面涂光刻胶：在铜种子层(4)表面涂光刻胶层(5)；
第五步，光刻胶层曝光和显影：对光刻胶层(5)进行曝光和显影，形成光刻胶图形层(51)，其中盲孔(14)对塑封层(11)背面垂直投影形成的圆在光刻胶图形层(51)对塑封层(11)背面垂直投影形成的圆的内部；
第六步，扇出式圆片背面形成导热铜柱：在盲孔(14)的铜种子层(4)表面进行电镀，形成导热铜柱(6)；
第七步，扇出式圆片背面去除光刻胶：采用化学经泡法去除铜种子层残留层(41)表面的光刻胶图形层(51)；
第八步，扇出式圆片背面去除铜种子层：采用化学腐蚀法去除塑封层(11)背面的铜种子层残留层(41)；
第九步，去除支撑圆片：采用化学浸泡法去除键合胶(3)，采用机械剥离法去除支撑圆片(2)；
其中，第一步所述的支撑圆片(2)为硅圆片、玻璃圆片或者陶瓷圆片；
第二步所述的钻孔加工的方法为激光钻孔或者机械钻孔；
第三步所述的沉积法为物理气相沉积、化学气相沉积和化学液相沉积中的任一种。
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