基于基板的凸点倒装芯片CSP封装件、基板及制造方法技术

一种基于基板的凸点倒装芯片CSP封装件、基板及制造方法，封装件包括基板和倒装于基板上的IC芯片，并填充有下填料，基板又包括上、下表面均有印刷线的基板中间层，基板中间层上有多个筒形的与印刷线相连的侧壁，基板中间层上、下面均有多个与印刷线相连的基板焊盘。以FR-4覆铜板或BT基板为基板原材，经钻孔、电镀、铺干膜、曝光、显影等工序制得基板。钝化晶圆，芯片焊盘上形成UBM层，涂覆光刻胶，光刻胶层上复制图形，形成Sn/Pb金属层，回流得焊凸点，倒装芯片，融化焊凸点，下填充，得CSP封装件。该封装件解决了现有IC封装电路连接中引线键合封装的高频电性能差，陶瓷基板和PCB之间的热膨胀失配较大的封装问题。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】一种基于基板的凸点倒装芯片CSP封装件、基板及制造方法，封装件包括基板和倒装于基板上的IC芯片，并填充有下填料，基板又包括上、下表面均有印刷线的基板中间层，基板中间层上有多个筒形的与印刷线相连的侧壁，基板中间层上、下面均有多个与印刷线相连的基板焊盘。以FR-4覆铜板或BT基板为基板原材，经钻孔、电镀、铺干膜、曝光、显影等工序制得基板。钝化晶圆，芯片焊盘上形成UBM层，涂覆光刻胶，光刻胶层上复制图形，形成Sn/Pb金属层，回流得焊凸点，倒装芯片，融化焊凸点，下填充，得CSP封装件。该封装件解决了现有IC封装电路连接中引线键合封装的高频电性能差，陶瓷基板和PCB之间的热膨胀失配较大的封装问题。【专利说明】基于基板的凸点倒装芯片CSP封装件、基板及制造方法
本专利技术属于电子器件制造半导体封装
，涉及一种基于基板的凸点倒装芯片CSP封装件；本专利技术还涉及一种该封装件中使用的基板，本专利技术进一步涉及一种该封装件的制造方法。
技术介绍
随着电子信息技术的日益发展，集成电路封装一方面朝着高性能的方向发展，另一方面朝着轻薄短小的方向发展。在IC封装中，芯片和基板(引线框架)的连接为电源和信号的分配提供了电路连接，有三种方式可用于实现IC芯片封装件的内部连接:引线键合、载带自动焊和倒装焊。目前，90%以上的IC芯片连接方式依然是引线键合，由于键合引线较长，导致采用引线键合封装的封装件的分布和寄生电感、电阻以及电容较大，影响了封装件的信号完整性及频率特性等。在高端器件及高密度封装领域，尤其在高频领域，引线键合技术天然的局限性，使其很难成为一种经常被采用的封装形式，所以有必要提出一种低成本的倒装(Flip-Chip)技术来代替传统的引线键合技术。 CSP (Chip Scale Package)封装，即芯片级封装是近几年发展起来的封装形式，目前已有上百种产品，并且不断出现一些新的产品。尽管如此，国内CSP技术还是处于初级阶段，没有形成统一的标准。现今市场上的CSP产品中芯片焊盘与封装基片焊盘的连接方式大多采用倒装片键合，封装基板也采用几十年前的陶瓷基板。但是把硅芯片(silicondie)安装到陶瓷基板上之后，由于陶瓷基板与PCB基板的热膨胀系数(CTE)不匹配、差别太大(陶瓷基板的CTE为6?8ppm/°C，PCB基板的CTE为16?19ppm/°C )，很难将陶瓷基板再安置到PCB基板上。为了适应PCB走向高密度化、高性能化和高可靠性的要求，解决陶瓷基板与PCB基板的CTE不匹配问题，IC封装基板已经迅速由无机基板(陶瓷基板)走向有机基板(PCB板)。
技术实现思路
针对目前IC封装电路连接中引线键合封装的高频电性能差，陶瓷基板和PCB之间的热膨胀失配(TEM)较大的封装现状，本专利技术提供一种基于基板的焊凸点倒装芯片CSP封装件，适用于低功耗和低引出(I/O)端芯片的封装。 本专利技术的另一个目的是提供一种上述封装件中使用的基板。 本专利技术的第三个目的提供一种上述封装件的制造方法。 为实现上述目的，本专利技术所采用的技术方案是:一种基于基板的凸点倒装芯片CSP封装件，包括基板，基板又包括上表面和下表面均设有印刷线的基板中间层，基板中间层上加工有多个孔，每个孔内均镀覆有筒形的侧壁，侧壁两端通过通孔焊盘分别与基板中间层上表面印刷线和基板中间层下表面印刷线相连，基板中间层的下面设有多个与基板中间层下面的印刷线相连的第二基板焊盘；基板中间层上面设有多个与基板中间层上面的印刷线相连的第一基板焊盘，基板的上表面和下表面均印刷有阻焊剂层，所有第一基板焊盘的上表面和所有第二基板焊盘的表面均露出阻焊剂层外；第一基板焊盘上设有IC芯片，IC芯片上设置有多个芯片焊盘，一个芯片焊盘通过一个芯片焊盘底部的焊凸点与一个第一基板焊盘相连接；IC芯片与基板之间填充有下填料；下填料填满所有焊凸点周围的空隙，所有的焊凸点、基板上表面和IC芯片下表面均覆盖于下填料内。 本专利技术所采用的另一个技术方案是:一种上述基于基板的凸点倒装芯片CSP封装件中使用的基板，采用以下方法制得:步骤1:根据使用要求设计基板；步骤2:选取FR-4覆铜板或BT基板为基板原材，基板原材由基板中间层、基板中间层上表面以及基板中间层下表面上覆盖的铜层组成；根据基板设计要求，在基板原材上加工多个贯穿基板原材的孔；步骤3:在孔表面镀覆筒形的铜质的侧壁，侧壁两端分别与基板中间层两个表面上的铜层相连；步骤4:在两层铜层上分别铺设一层干膜，通过曝光、显影，去除两层铜层上除图形部分外的干膜，在基板中间层上表面的铜层上形成与基板上表面印制线布线图相同的干膜图形，在基板中间层下表面的铜层上形成与基板下表面印制线布线图相同的干膜图形；蚀刻，去除裸露的铜层，在基板中间层上表面和下表面分别形成印制线以及与侧壁相连的通孔焊盘；去除该印刷线表面覆盖的干膜，用油墨填塞侧壁内孔，半固化后，打磨，得半成品基板；步骤5:半成品基板的上表面和下表面涂覆阻焊剂层后，半固化；步骤6:通过UV曝光、显影，去除半成品基板上表面第一基板焊盘设计位置处的阻焊剂层，去除半成品基板下表面第二基板焊盘设计位置处的阻焊剂层；在露出的第一基板焊盘的设计位置处镀锡，形成第一基板焊盘，在露出的第二基板焊盘的设计位置处镀铜，形成第~■基板焊盘；步骤7:水洗、干燥、分割、测试检验，得到基板。 本专利技术所采用的第三个技术方案是:一种基于基板的凸点倒装芯片CSP封装件的制造方法，具体按以下步骤进行:步骤1:按上述方法制得基板；步骤2:在晶圆表面形成钝化层；步骤3:去除芯片焊盘表面的钝化层，露出芯片焊盘上的铝压焊块；步骤4:在晶圆的整个表面溅射Ti层，再在该Ti层上溅射Cu层，形成Ti/Cu层，覆盖于芯片焊盘上的Ti/Cu层为UBM层；步骤5:将光刻胶涂覆在Ti/Cu层上，形成光刻胶层，烘烤；步骤6:将焊凸点掩模板对准晶圆；使掩模板上的一个窗口图形对应晶圆上的一个芯片焊盘，将紫外光通过掩模板上的窗口图形照射在光刻胶层上，对晶圆进行曝光处理；溶解发生光化学反应的光刻胶层，将掩模板上的窗口图形复制到光刻胶层上，露出UBM层；步骤7:在UBM层上电镀Cu，形成Cu层，然后在Cu层上电镀63wt%Sn和37wt%Pb组成的焊料，形成Sn/Pb金属层，Sn/Pb金属层顶部的位置高于光刻胶层顶部的位置；步骤8:去除晶圆表面余留的光刻胶层；步骤9:去除Sn/Pb金属层覆盖区外的Ti/Cu层；步骤10:回流焊炉中，融化Sn/Pb金属层，在芯片焊盘上形成焊凸点； 步骤11:将已制作好焊凸点的晶圆切割分离成单个的IC芯片，清洗IC芯片和制得的基板；在基板上的第一基板焊盘上涂覆免清洗助焊剂，然后，使IC芯片上的芯片焊盘与第一基板焊盘对齐，将IC芯片倒扣在基板上，形成半成品封装件；步骤12:融化免清洗助焊剂，使焊凸点与第一基板焊盘结合；步骤13:将下填料填充于IC芯片和基板之间，所有焊凸点均封闭于下填料内，后固化；步骤14:通过检验、测试、打标记、切割分离、包装，得到基于基板的凸点倒装芯片CSP封装件。 本专利技术适用于低功耗和低引出(I/O)端芯片的封装，本CSP封装件采用专用基板及倒装芯片，解决了现有IC封装电路连接中本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于基板的凸点倒装芯片CSP封装件，其特征在于，所述封装件包括基板（12），基板（12）又包括上表面和下表面均设有印刷线（5）的基板中间层（13），基板中间层（13）上加工有多个孔（15），每个孔（15）内均镀覆有筒形的侧壁（10），侧壁（10）两端通过通孔焊盘（8）分别与基板中间层（13）上表面印刷线（5）和基板中间层（13）下表面印刷线（5）相连，基板中间层（13）的下面设有多个与基板中间层（13）下面的印刷线（5）相连的第二基板焊盘（11）；基板中间层（13）上面设有多个与基板中间层（13）上面的印刷线（5）相连的第一基板焊盘（4），基板（12）的上表面和下表面均印刷有阻焊剂层（7），所有第一基板焊盘（4）的上表面和所有第二基板焊盘（11）的表面均露出阻焊剂层（7）外；第一基板焊盘（4）上设有IC芯片（1），IC芯片（1）上设置有多个芯片焊盘（2），一个芯片焊盘（2）通过一个焊凸点（3）与一个第一基板焊盘（4）相连接； IC芯片（1）与基板（12）之间填充有下填料（6），下填料（6）填满所有焊凸点（3）周围的空隙，所有的焊凸点（3）、基板（12）上表面和IC芯片（1）下表面均覆盖于下填料（6）内。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：邵荣昌，慕蔚，李习周，张易勒，周建国，张胡军，张进兵，
申请(专利权)人：天水华天科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：甘肃;62