芯片封装结构及其制造方法技术

本发明专利技术公开一种芯片封装结构及其制造方法。上述芯片封装结构包括设置在芯片周围的框架、填入于芯片和框架之间空隙的填充材以及覆盖于芯片、框架和填充材之上的保护层。其中填充材的杨氏模数分别小于芯片的杨氏模数、框架的杨氏模数和保护层的杨氏模数。

【技术实现步骤摘要】
芯片封装结构及其制造方法
本专利技术涉及一种封装结构，且特别是涉及一种芯片封装结构及其制造方法。
技术介绍
半导体封装的方式分为陶瓷封装和树脂封装两种方式。陶瓷封装具有防潮性佳、寿命长，但成本费用高；树脂封装具有成本低、产量大且性能符合市场需求，故目前是以树脂封装为主。一般树脂封装用的高分子材料有环氧树脂(Epoxy)、聚酰亚胺(Polyimide；PI)、酚醛树脂(Phenolics)、硅氧树脂(Silicones)等。这四种材料中，除散热量大的动力元件必须用成本较高的硅氧树脂外，大部分都采用环氧树脂。使用在封装胶中的环氧树脂有双酚A系(Bisphenol-A)、酚醛环氧树脂(Novolacepoxy)、环状脂肪族环氧树脂(Cyclicaliphaticepoxy)、环氧化丁二烯(epoxydizedbutadiene)等。目前使用的半导体封装材料以磷甲酚醛的多环性环氧树脂(O-CresoNovolacEpoxyResin；CNE)为主。但是，对于面板级封装制作工艺，在模封后，因模封材料热膨胀系数和芯片以及基板的热膨胀系数不同，易造成封装体的翘曲(warpage)，进而造成不易进行后续的取下制作工艺与导致可靠度不佳的问题。此外，若使用高粘度模封材料，因封装制作工艺所造成的热变形与残留应力，使得位于芯片侧边的模封材料易产生剥离(peeling)的问题。
技术实现思路
本专利技术一实施例提供一种芯片封装结构包括重布线路层、芯片、框架、填充材和保护层。其中，重布线路层具有一上表面。芯片设置于重布线路层的上表面上，并电连接重布线路层。框架设置于重布线路层的上表面上，且环绕芯片。填充材设置于重布线路层的上表面上，且位于框架和芯片之间。保护层覆盖于芯片、框架和填充材之上。填充材的杨氏模数分别小于芯片、框架和保护层的杨氏模数，且填充材的填充厚度至少为保护层厚度的1.5倍。本专利技术另一实施例提供一种芯片封装结构包括重布线路层、芯片、框架、填充材和保护层。其中，重布线路层具有一上表面。芯片设置于重布线路层的上表面上，并电连接重布线路层。框架设置于重布线路层的上表面上，且环绕芯片。低粘度的填充材设置于重布线路层的上表面上，且位于框架和芯片之间。保护层覆盖于芯片、框架和填充材之上。填充材的杨氏模数分别小于芯片、框架和保护层的杨氏模数。依照另一实施例，填充材的热膨胀系数小于30ppm/℃。依照另一实施例，填充材上表面的高度低于或等于芯片上表面的高度。依照另一实施例，填充材的热膨胀系数小于该框架与该保护层的热膨胀系数。依照另一实施例，填充材包括位于芯片底表面至重布线路层上表面之间的第一填充材，和位于芯片侧面至框架之间的第二填充材。依照另一实施例，第一填充材的流动性小于或等于第二填充材的流动性。依照另一实施例，第一填充材的粘度大于或等于第二填充材的黏度。依照另一实施例，保护层的材料包括金属、陶瓷或热固性环氧树脂。依照另一实施例，框架的材料包括金属、陶瓷或热固性环氧树脂。本专利技术一实施例也提供一种芯片封装结构的制造方法包括形成重布线路层，然后在重布线路层上接合多个芯片。接着，在重布线路层上形成多个环绕芯片的框架，再于框架与芯片间的空隙中填入填充材。在芯片、框架和填充材之上形成保护层后，依照所需进行单体化制作工艺。为让本专利技术的内容能更明显易懂，下文特举实施例，并配合所附的附图作详细说明如下。附图说明图1A～图1C是本专利技术一实施例的一种芯片封装结构的示意图，其中图1A为芯片及框架配置方式的俯视图，图1B～图1C为图1A中切线I-I’的剖面结构图；图2A～图2C是本专利技术一实施例的一种芯片封装结构的示意图，其中图2A为芯片及框架配置方式的俯视图，图2B～图2C为图2A中切线II-II’的剖面结构图；图3A～图3H为芯片及框架的其他可能配置方式的俯视图；图4A～图4E为图1B中芯片封装结构的一种制造流程剖面结构示意图。符号说明110、210：基板120、220：重布线路层130、230、330：芯片140、240、340：框架150、250：填充材150a、250a：第一填充材150b、250b：第二填充材160、260：保护层170：支撑膜180、280：凸块190、290：切割道242：间隔345：开口具体实施方式承上所述，本专利技术一实施例提供一种芯片封装结构及其制造方法。此芯片封装结构在芯片周围设置框架结构，然后在芯片和框架结构之间填充具有较低杨氏模数(Young’smodulus)及较低热膨胀系数(Coefficientofthermalexpansion；CTE)的填充材。因此，可以减少封装体中不同材料间的残留热应力，并进而解决上述现有翘曲与剥离的问题。在下面的叙述中，将会介绍上述的芯片封装结构的例示结构与其例示的制造方法。为了容易了解所述实施例之故，下面将会提供不少技术细节。当然，并不是所有的实施例都需要这些技术细节。同时，一些广为人知的结构或元件，仅会以示意的方式在附图中绘出，以适当地简化附图内容。[芯片封装结构]图1A～图1C是依照本专利技术一实施例的一种芯片封装结构的示意图，其中图1A为芯片及框架配置方式的俯视图，图1B～图1C为图1A中切线I-I’的剖面结构图。请参考图1A～图1C，芯片封装结构包括重布线路层120、芯片130、框架140、填充材150和保护层160。重布线路层120具有相对的一底表面和一上表面。多个管芯或芯片(chip)130配置在重布线路层(Redistributionlayer；RDL)120的上表面上，芯片130通过重布线路层120上表面上的接点而电连接至重布线路层120。多个框架140配置在重布线路层120的上表面上，每个芯片130的四周均配置框架140，每个框架140环绕芯片130但并未直接接触芯片130。各框架140彼此连接而整体形成一个类似棋盘格的连续结构。在完成芯片封装结构之后，可沿着各框架140的位置设置切割道(sawinglane)190，在后续制作工艺依照需求将连结的整体框架140切割开来而将芯片130分开来。在图1B中，重布线路层120包括交替叠置的多层介电层与多层导电层，例如可为4层或8层结构。该重布线路层120结构的厚度例如约为30-60μm，而其杨氏模数约为6Gpa。在重布线路层120于设置芯片130侧的相对侧，亦即在重布线路层120的底表面设置多个凸块180。凸块180通过重布线路层120底表面上的接触垫而电连接至重布线路层120。由于框架140设置在芯片130周围以环绕芯片130，填充材150则填充在框架140之内以及框架140与芯片130之间，并填满由保护层160、框架140、芯片130和重布线路层120所界定的空间，也就是说填充材150位于保护层160、框架140、芯片130和重布线路层120之间。保护层160则设置在芯片130、框架140和填充材150之上。在图1B中，框架140和填充材150的高度可以和芯片130等高，以提供后续保护层一个较为平坦的底部。依照一实施例，芯片130的厚度可为5～200μm或100～150μm。但是，框架140的高度没有特别的限制，可以略低于或高于芯片130的高度。类似地，填充材150的高度主要由框架140的高度来决定，可以分别大致等于或略本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种芯片封装结构，其特征在于，该芯片封装结构包括：重布线路层，其中该重布线路层具有一上表面；芯片，设置于该重布线路层的该上表面上并电连接该重布线路层；框架，设置于该重布线路层的该上表面上且环绕该芯片；填充材，设置于该重布线路层的该上表面上且位于该框架和该芯片之间；以及保护层，覆盖于该芯片、该框架和该填充材之上，其中该填充材的杨氏模数分别小于该芯片、该框架和该保护层的杨氏模数，且该填充材的填充厚度至少为该保护层厚度的1.5倍。

【技术特征摘要】
2017.11.22 TW 106140493;2017.04.11 US 62/483,9611.一种芯片封装结构，其特征在于，该芯片封装结构包括：重布线路层，其中该重布线路层具有一上表面；芯片，设置于该重布线路层的该上表面上并电连接该重布线路层；框架，设置于该重布线路层的该上表面上且环绕该芯片；填充材，设置于该重布线路层的该上表面上且位于该框架和该芯片之间；以及保护层，覆盖于该芯片、该框架和该填充材之上，其中该填充材的杨氏模数分别小于该芯片、该框架和该保护层的杨氏模数，且该填充材的填充厚度至少为该保护层厚度的1.5倍。2.一种芯片封装结构，其特征在于，该芯片封装结构包括：重布线路层，其中该重布线路层具有一上表面；芯片，设置于该重布线路层的该上表面上并电连接该重布线路层；框架，设置于该重布线路层的该上表面上且环绕该芯片；填充材，设置于该重布线路层的该上表面上且位于该框架和该芯片之间，其中填充材的黏度在25℃时为2,000～20,000mPa·s；以及保护层，覆盖于该芯片、该框架和该填充材之上，其中该填充材的杨氏模数分别小于该芯片、该框架和该保护层的杨氏模数。3.如权利要求2所述的芯片封装结构，其中该填充材的填充厚度至少为该保护层厚度的1.5倍。4.如权利要求1或2所述的芯片封装结构，其中该填充材的热膨胀系数小于30ppm/℃。5.如权利要求1或2所述的芯片封装结构，其中该填充材上表面的高度低于或等于该芯片上表面的高度。6.如权利要求1或2所述的芯片封装结构，其中该填充材的热膨胀系数小于该框架与该保护层的热膨胀系数。7.如权利要求1或2所述的芯片封装结构，其中该填充材包括位于该芯片底表面至该重布线路层的该上表面之间...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑惟元，李正中，郑少斐，陈文龙，
申请(专利权)人：财团法人工业技术研究院，创智智权管理顾问股份有限公司，
类型：发明
国别省市：中国台湾,71