CN113299564A - 一种板级扇出柔性封装基板的封装结构及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种板级扇出柔性封装基板的封装结构及其制备方法，其中，该制备方法包括：提供载板及若干芯片，采用塑封层将芯片封装于载板的一面；拆除载板，并提供介质层，将介质层贴于芯片的PAD口所在的一面；对介质层进行打孔，使PAD口外露；在介质层上制作种子层，并在种子层上制作与PAD口电连接的铜柱；提供柔性基板，柔性基板与铜柱连接；对塑封层和介质层开槽处理，使各个芯片之间形成分割槽，并对介质层与柔性基板之间制作填充层，完成柔性封装制作。本发明采用板级扇出封装技术柔性封装完成前段工序，采用柔性基板互连技术实现带铜柱结构的塑封板与柔性基板的互连，封装工艺简单，降低了柔性封装成本，提高了封装效率及可靠性。
Description
技术领域
本发明涉及柔性芯片封装技术领域，具体涉及一种板级扇出柔性封装基板的封装结构及其制备方法。
背景技术
随着诸如移动系统的小型电子系统的发展，越来越需要能够处理大量数据的半导体封装。随着电子系统变得更轻和更小，电子系统中采用的半导体封装已不断缩减尺寸。另外，随着对便携式和可穿戴电子系统的关注增加，柔性电子设备越来越受到大家的重视，这种设备是指在存在一定范围的形变(弯曲、折叠、扭转、压缩或拉伸)条件下仍可工作的电子设备。相对于传统电子，柔性电子具有更大的灵活性，能够在一定程度上适应不同的工作环境，满足设备的形变要求。但是相应的技术要求同样制约了柔性电子的发展。首先，柔性电子在不损坏本身电子性能的基础上的伸展性和弯曲性，对电路的制作材料提出了新的挑战和要求；其次，柔性电子的制备条件以及组成电路的各种电子器件的性能相对于传统的电子器件来说仍然不足，也是其发展的一大难题。
目前，芯片柔性封装采用方式多种多种，几乎覆盖了所有半导体封装技术，以互连技术来讲，wire bonding、Flip Chip以及RDL技术均有科研单位或厂家进行尝试，但多以替代性方案为主，未探索出最佳的技术路线，其主要面对的技术问题包括：封装尺寸较大，难以满足伸展性和弯曲性；结构复杂，导致封装工艺过于复杂；现有基板技术封装芯片，导致工艺成本浪费等现象。
发明内容
本发明的目的在于提供一种板级扇出柔性封装基板的封装结构及其制备方法，以面板级封装技术为基础，结合柔性基板或超薄金属易弯折等特点开发出来的新型柔性封装技术。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
一方面，提供一种板级扇出柔性封装基板的封装结构的制备方法，包括以下步骤：
S10、提供载板及若干芯片，采用塑封层将所述芯片封装于所述载板的一面，并使所述芯片的PAD口朝向临近所述载板的一侧；
S20、拆除所述载板，并提供介质层，将所述介质层贴于所述芯片的PAD口所在的一面；
S30、对所述介质层进行打孔，使所述介质层沿其厚度方向形成第一通孔，以供所述芯片的PAD口外露；
S40、在所述介质层上制作种子层，并在所述种子层上制作与所述芯片的PAD口电连接的铜柱；
S50、提供柔性基板，所述柔性基板与所述铜柱连接；
S60、对所述塑封层和所述介质层开槽处理，使各个所述芯片之间形成分割槽，并对所述介质层与所述柔性基板之间制作填充层，完成柔性封装制作。
作为板级扇出柔性封装基板的封装结构的制备方法的一种优选方案，步骤S40具体包括：
S40a、通过真空溅射在所述介质层上形成种子层；
S40b、提供感光干膜，将所述感光干膜贴附于所述种子层上；
S40c、通过曝光、显影处理，在所述感光干膜上形成第二通孔和使所述种子层外露于所述感光干膜的第二通孔的图形化孔，所述图形化孔的位置与所述第一通孔的位置一一对应；
S40d、进行电镀处理，在所述第一通孔、所述图形化孔和所述第二通孔内形成铜柱；
S40e、去除残留的所述感光干膜；
S40f、提供蚀刻液，采用所述蚀刻液对所述感光干膜被去除后外露的种子层进行蚀刻处理，以去除该种子层。
作为板级扇出柔性封装基板的封装结构的制备方法的一种优选方案，步骤S10具体包括：
S10a、提供载板和键合胶，将所述键合胶贴于所述载板的一面；
S10b、提供若干芯片，将若干所述芯片间隔贴于所述键合胶上，并使所述芯片的PAD口朝向临近所述键合胶的一侧；
S10c、对所述芯片进行塑封，形成包覆所述芯片的塑封层。
作为板级扇出柔性封装基板的封装结构的制备方法的一种优选方案，步骤S50中，所述柔性基板与所述铜柱采用锡膏、银浆或液态金属材料通过印刷电路板的方式完成互连工艺。
作为板级扇出柔性封装基板的封装结构的制备方法的一种优选方案，步骤S10中，所述芯片需要先进行减薄处理，使所述芯片的厚度在30μm～50μm之间。
作为板级扇出柔性封装基板的封装结构的制备方法的一种优选方案，所述介质层采用的介质材料包括PI胶和ABF。
作为板级扇出柔性封装基板的封装结构的制备方法的一种优选方案，步骤S30中，所述打孔的方式包括激光打孔和机械打孔。
另一方面，提供一种板级扇出柔性封装基板的封装结构，包括：
塑封层，所述塑封层沿其厚度方向开设有若干分割槽；
封装于所述塑封层内的若干芯片，两个所述芯片之间设置有一个所述分割槽，所述芯片的PAD口外露于所述塑封层；
贴附于所述芯片上的介质层，所述介质层对应所述芯片的PAD口的位置开设有第一通孔；
铜柱，填充于所述第一通孔并凸出于所述介质层的表面；
柔性基板，所述柔性基板与所述铜柱连接；
填充层，所述填充层位于所述介质层与所述柔性基板之间。
作为板级扇出柔性封装基板的封装结构的一种优选方案，所述柔性基板上设置有重布线层，所述重布线层与所述铜柱电连接。
本发明的有益效果：
(1)本发明采用板级扇出封装技术柔性封装完成前段工序，提高芯片机械保护部分的封装效率及封装可靠性；
(2)本发明还采用柔性基板互连技术，对芯片进行bump处理，形成合适高度的铜柱，柔性基板尺寸与板级封装模具相匹配，实现铜柱与柔性基板整版互连，封装工艺简单，可以大幅度降低柔性封装成本，提高柔性封装效率以及封装结构的可靠性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对本发明实施例中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面所描述的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明一实施例所述的板级扇出柔性封装基板的封装方法的工艺流程图。
图2是本发明一实施例所述的步骤S10的具体工艺流程图。
图3是本发明一实施例所述的步骤S40的具体工艺流程图。
图4是本发明一实施例所述的芯片贴于载板一侧后的中间产品的剖视示意图。
图5是本发明一实施例所述的芯片封装于塑封层后的中间产品的剖视示意图。
图6是本发明一实施例所述的芯片拆键合并制作介质层后的中间产品的剖视示意图。
图7是本发明一实施例所述的介质层打孔后的中间产品的剖视示意图。
图8是本发明一实施例所述的制作种子层和感光干膜后的中间产品的剖视示意图。
图9是本发明一实施例所述的曝光显影处理后的中间产品的剖视示意图。
图10是本发明一实施例所述的制作铜柱后的中间产品的剖视示意图。
图11是本发明一实施例所述的去除感光干膜和种子层后的中间产品的剖视示意图。
图12是本发明一实施例所述的柔性基板与铜柱连接后的中间产品的剖视示意图。
图13是本发明一实施例所述的制作填充层后的产品的剖视示意图。
图1至图13中：
1、载板；2、芯片；3、塑封层；4、介质层；5、种子层；6、铜柱；7、柔性基板；8、填充层；9、感光干膜；10、键合胶；11、重布线层；
101、第一通孔；102、第二通孔；103、图形化孔；104、分割槽。
具体实施方式
下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。
其中，附图仅用于示例性说明，表示的仅是示意图，而非实物图，不能理解为对本专利的限制；为了更好地说明本发明的实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。
本发明实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本发明的描述中，需要理解的是，若出现术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。
在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，若出现术语“连接”等指示部件之间的连接关系，该术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个部件内部的连通或两个部件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
如图1所示，本发明提供一种板级扇出柔性封装基板的封装结构的制备方法，包括以下步骤：
S10、提供载板1及若干芯片2，采用塑封层3将芯片2封装于载板1的一面，并使芯片2的PAD口朝向临近载板1的一侧，参考图4-5；
S20、拆除载板1，并提供介质层4，将介质层4贴于芯片2的PAD口所在的一面，参考图6；
S30、对介质层4进行打孔，使介质层4沿其厚度方向形成第一通孔101，以供芯片2的PAD口外露，参考图7；
S40、在介质层4上制作种子层5，并在种子层5上制作与芯片2的PAD口电连接的铜柱6，参考图8-10；
S50、提供柔性基板7，柔性基板7与铜柱6连接，参考图11-12；
S60、对塑封层3和介质层4开槽处理，使各个芯片2之间形成分割槽104，并对介质层4与柔性基板7之间制作填充层8，完成柔性封装制作，参考图13。
具体地，柔性基板7可采用商用柔性基板或带线路结构的因瓦合金超薄板与上述带铜柱6结构的塑封板进行互连，互连可以采用锡膏、银浆以及液态金属等印刷电路板技术进行，随后回流完成互连工艺。
更具体地，开槽处理的目的在于将封装结构中起不到保护作用的部分塑封层3利用研磨或激光方法去除，随后利用柔性介质材料在芯片2下方进行填充，以降低应力和机械保护作用。
本发明采用板级扇出封装技术柔性封装完成前段工序，提高芯片2机械保护部分的封装效率及封装可靠性；
本发明还采用柔性基板7互连技术，对芯片2进行bump处理，形成合适高度的铜柱6，柔性基板7尺寸与板级封装模具相匹配，实现铜柱6与柔性基板7整版互连，封装工艺简单，可以大幅度降低柔性封装成本，提高柔性封装效率以及封装结构的可靠性。
如图2所示，步骤S10具体包括：
S10a、提供载板1和键合胶10，将键合胶10贴于载板1的一面；
S10b、提供若干芯片2，将若干芯片2间隔贴于键合胶10上，并使芯片2的PAD口朝向临近键合胶10的一侧，芯片2的间距可根据实际需要进行排列，参考图4；
S10c、对芯片2进行塑封，形成包覆芯片2的塑封层3，参考图5。
可选地，塑封层3的塑封材料可采用聚酰亚胺、硅胶和EMC(Epoxy MoldingCompound，环氧塑封料)，本实施例优选EMC，可以提高芯片2封装结构的稳定性，起到保护芯片2的作用。
更具体地，步骤S10中，芯片2需要先进行减薄处理，使芯片2的厚度在30μm～50μm之间，用来提高芯片2的弯折性能。
如图3所示，步骤S40具体包括：
S40a、通过真空溅射在介质层4上形成种子层5；
S40b、提供感光干膜9，将感光干膜9贴附于种子层5上，参考图8；
S40c、通过曝光、显影处理，在感光干膜9上形成第二通孔102和使种子层5外露于感光干膜9的第二通孔102的图形化孔103，图形化孔103的位置与第一通孔101的位置一一对应，参考图9；
S40d、进行电镀处理，在第一通孔101、图形化孔103和第二通孔102内形成铜柱6，铜柱6的高度可以根据需要进行调整，参考图10；
S40e、去除残留的感光干膜9；
S40f、提供蚀刻液，采用蚀刻液对感光干膜9被去除后外露的种子层5进行蚀刻处理，以去除该种子层5，参考图11。
其中，种子层5包括位于介质层4表面的钛金属层和位于钛金属层表面的铜金属层，钛金属层的附着力高、电导率优良且厚度均匀，通过钛金属层可以将铜金属层稳定附着在介质层4的表面。
当然，本实施例的种子层5不限于两层结构(钛金属层、铜金属层)，也可以为单层、两层或者两层以上的多层结构。种子层5的材料也不限于两种单一的金属材料层叠组合，也可以为一种单一金属材料，或者合金材料。
可选地，介质层4可采用PI胶(聚酰亚胺胶，一种微电子中常用的介质材料)、ABF(Ajinomoto Build-up Film，一种合成树脂，也是微电子中常用的介质材料)或其他介质材料制作。
可选地，步骤S30中，打孔的方式包括激光打孔和机械打孔。
本发明还提供一种板级扇出柔性封装基板的封装结构，包括：
塑封层3，塑封层3沿其厚度方向开设有若干分割槽104；
封装于塑封层3内的若干芯片2，两个芯片2之间设置有一个分割槽104，芯片2的PAD口外露于塑封层3；
贴附于芯片2上的介质层4，介质层4对应芯片2的PAD口的位置开设有第一通孔101；
铜柱6，填充于第一通孔101并凸出于介质层4的表面；
柔性基板7，柔性基板7与铜柱6连接；
填充层8，填充层8位于介质层4与柔性基板7之间。
具体地，柔性基板7上设置有重布线层11，重布线层11与铜柱6电连接。
可选地，重布线层11为一层或多层结构，即可以根据产品需求将重布线层11设计为一层、两层或者两层以上的多层结构。
需要声明的是，上述具体实施方式仅仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员应该明白，还可以对本发明做各种修改、等同替换、变化等等。但是，这些变换只要未背离本发明的精神，都应在本发明的保护范围之内。另外，本申请说明书和权利要求书所使用的一些术语并不是限制，仅仅是为了便于描述。
Claims (9)
1.一种板级扇出柔性封装基板的封装结构的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S10、提供载板及若干芯片，采用塑封层将所述芯片封装于所述载板的一面，并使所述芯片的PAD口朝向临近所述载板的一侧；
S20、拆除所述载板，并提供介质层，将所述介质层贴于所述芯片的PAD口所在的一面；
S30、对所述介质层进行打孔，使所述介质层沿其厚度方向形成第一通孔，以供所述芯片的PAD口外露；
S40、在所述介质层上制作种子层，并在所述种子层上制作与所述芯片的PAD口电连接的铜柱；
S50、提供柔性基板，所述柔性基板与所述铜柱连接；
S60、对所述塑封层和所述介质层开槽处理，使各个所述芯片之间形成分割槽，并对所述介质层与所述柔性基板之间制作填充层，完成柔性封装制作。
2.根据权利要求1所述的板级扇出柔性封装基板的封装结构的制备方法，其特征在于，步骤S40具体包括：
S40a、通过真空溅射在所述介质层上形成种子层；
S40b、提供感光干膜，将所述感光干膜贴附于所述种子层上；
S40c、通过曝光、显影处理，在所述感光干膜上形成第二通孔和使所述种子层外露于所述第二通孔的图形化孔，所述图形化孔的位置与所述第一通孔的位置一一对应；
S40d、进行电镀处理，在所述第一通孔、所述图形化孔和所述第二通孔内形成铜柱；
S40e、去除残留的所述感光干膜；
S40f、提供蚀刻液，采用所述蚀刻液对所述感光干膜被去除后外露的种子层进行蚀刻处理，以去除该种子层。
3.根据权利要求2所述的板级扇出柔性封装基板的封装结构的制备方法，其特征在于，步骤S10具体包括：
S10a、提供载板和键合胶，将所述键合胶贴于所述载板的一面；
S10b、提供若干芯片，将若干所述芯片间隔贴于所述键合胶上，并使所述芯片的PAD口朝向临近所述键合胶的一侧；
S10c、对所述芯片进行塑封，形成包覆所述芯片的塑封层。
4.根据权利要求3所述的板级扇出柔性封装基板的封装结构的制备方法，其特征在于，步骤S50中，所述柔性基板与所述铜柱采用锡膏、银浆或液态金属材料通过印刷电路板的方式完成互连工艺。
5.根据权利要求4所述的板级扇出柔性封装基板的封装结构的制备方法，其特征在于，步骤S10中，所述芯片需要先进行减薄处理，使所述芯片的厚度在30μm～50μm之间。
6.根据权利要求5所述的板级扇出柔性封装基板的封装结构的制备方法，其特征在于，所述介质层采用的介质材料包括PI胶和ABF。
7.根据权利要求6所述的板级扇出柔性封装基板的封装结构的制备方法，其特征在于，步骤S30中，所述打孔的方式包括激光打孔和机械打孔。
8.一种板级扇出柔性封装基板的封装结构，采用权利要求1～7任一项所述的制备方法制得，其特征在于，包括：
塑封层，所述塑封层沿其厚度方向开设有若干分割槽；
封装于所述塑封层内的若干芯片，两个所述芯片之间设置有一个所述分割槽，所述芯片的PAD口外露于所述塑封层；
贴附于所述芯片上的介质层，所述介质层对应所述芯片的PAD口的位置开设有第一通孔；
铜柱，填充于所述第一通孔并凸出于所述介质层的表面；
柔性基板，所述柔性基板与所述铜柱连接；
填充层，所述填充层位于所述介质层与所述柔性基板之间。
9.根据权利要求8所述的板级扇出柔性封装基板的封装结构，其特征在于，所述柔性基板上设置有重布线层，所述重布线层与所述铜柱电连接。
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| CN202110560373.4A CN113299564A (zh) | 2021-05-21 | 2021-05-21 | 一种板级扇出柔性封装基板的封装结构及其制备方法 |
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- 2021-05-21 CN CN202110560373.4A patent/CN113299564A/zh active Pending
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