一种薄芯片柔性扇出封装方法及所制备的封装结构技术

本公开涉及一种薄芯片柔性扇出封装方法及所制备的封装结构，该方法包括：将芯片嵌入柔性材料层中并使芯片功能面的焊盘扇出连接布线层。采用本公开的封装方法所制备的封装结构抗弯曲性能好，寿命长。

Thin chip flexible fan out packaging method and packaged structure thereof

The present invention relates to a thin chip flexible fan out packaging method and a packaged structure thereof. The method comprises the following steps: embedding a chip into a flexible material layer and making a pad fan out of the chip function surface to connect with the wiring layer. The encapsulation structure prepared by adopting the encapsulation method of the present invention has good bending resistance and long service life.

【技术实现步骤摘要】
一种薄芯片柔性扇出封装方法及所制备的封装结构
本公开涉及半导体
，具体地，涉及一种薄芯片柔性扇出封装方法及所制备的封装结构。
技术介绍
随着集成电路和无线通信技术的发展，柔性可穿戴电子发展迅速。柔性可穿戴电子产品包括人体健康数据采集、疾病监测和肢体动作意图识别的电子皮肤、人体内置植入式部分功能修复和替代作用的电子视网膜、人工耳蜗等。在柔性电子技术的发展中，最大的障碍并非电子技术本身，而是来自如何提高材料和结构的力学性能。在过去的几十年中柔性有机电子技术蓬勃发展，但有机半导体材料的迁移率比无机半导体低几个数量级，虽然有机电子器件能够承受弯曲、拉伸等变形，但是它们的电学等物理学性能仍不能与无机半导体器件相比。在柔性基板上集成硅芯片仍是无法避免的。在柔性封装中通常采用减薄的芯片来提高封装的可靠性。测量显示，安装薄芯片的柔性PCB在重复弯折试验中主要的失效原因不是芯片碎裂，而是焊点和基板布线的失效。凸点焊接在热机械循环试验中具有脆弱、低寿命的缺点。由于硅芯片材质较脆，在变形时易于发生脆裂，因此常采取应力隔离措施，将芯片包封在隔离岛中，使得施加于柔性基底上的应变不会使芯片产生超限形变。此外，随着集成度的提高，扇出封装越来越成为封装技术的必经之路，柔性封装作为其中的一个分支，同样也面临着相同的问题，比如封装模塑料固化引起的翘曲以及芯片放置时的位置精度可能导致的光刻对准问题，以及由此引发的低生产效率和高成本。
技术实现思路
为了解决上述的至少一个问题，本公开的目的是提供一种薄芯片柔性扇出封装方法及所制备的封装结构。为了实现上述目的，本公开提供一种薄芯片柔性扇出封装方法，该方法包括：将芯片嵌入柔性材料层中并使芯片功能面的焊盘扇出连接布线层。可选的，柔性材料为聚酰亚胺、聚对苯二甲酸乙二酯、有机硅或聚氨酯。可选的，芯片为电源管理芯片、单片机、射频收发芯片、存储器或模拟信号调理芯片。可选的，将芯片嵌入柔性材料中并使芯片功能面的焊盘扇出连接布线层的步骤包括：将第一柔性材料层键合在第一刚性载体上；在第一柔性材料层上形成能够容纳芯片的开口；其中，开口穿透第一柔性材料层；将芯片放置在开口中并使芯片的功能面键合在第一刚性载体上；将第二柔性材料层覆盖芯片、第一柔性材料层和第一刚性载体，得到待布线产物；将待布线产物去除第一刚性载体，将第二柔性材料层键合在第二刚性载体上，并使第一柔性材料层和芯片位于第二柔性材料层上方；在第一柔性材料层和芯片的功能面上制作第一布线层，得到布线后产物。可选的，将待布线产物去除第一刚性载体，将第二柔性材料层键合在第二刚性载体上，并使第一柔性材料层和芯片位于第二柔性材料层上方的步骤包括：先将待布线产物的第二柔性材料层键合在第二刚性载体上，然后去除第一刚性载体后倒转。可选的，将芯片嵌入柔性材料中并使芯片功能面的焊盘扇出连接布线层的步骤包括：将第一柔性材料层键合在第一刚性载体上；在第一柔性材料层上形成能够容纳芯片的开口；其中，开口穿透第一柔性材料层；将芯片放置在开口中并使芯片的非功能面键合在第一刚性载体上；在第一柔性材料层和芯片上覆盖第二柔性材料层，并制作第一布线层，得到布线后产物。可选的，将芯片嵌入柔性材料中并使芯片功能面的焊盘扇出连接布线层的步骤包括：将第一柔性材料层键合在第一刚性载体上；在第一柔性材料层上制作金属布线层；将芯片的功能面通过导电粘结层与金属布线层电连接；在芯片、金属布线层和第一柔性材料层上方制作第一介质层和第二布线层，得到布线后产物。可选的，将芯片嵌入柔性材料中并使芯片功能面的焊盘扇出连接布线层的步骤包括：将第一柔性材料层键合在能透光的第一刚性载体上；在第一柔性材料层上形成能够容纳芯片的开口；其中，开口穿透第一柔性材料层；将芯片放置在开口中并使芯片的非功能面键合在第一刚性载体上；在第一柔性材料层、第一刚性载体和芯片的功能面上形成负性光刻胶层；将光从第一刚性载体的下方照射负性光刻胶层，使第一柔性材料层和第一刚性载体上方的负性光刻胶层固化；将芯片功能面上方的负性光刻胶层去除；在芯片的功能面上制作金属布线层，得到布线后产物。可选的，将芯片嵌入柔性材料中并使芯片功能面的焊盘扇出连接布线层的步骤包括：将第一柔性材料层键合在第一刚性载体上；在第一柔性材料层的上方形成金属层；在第一柔性材料层和金属层上形成能够容纳芯片的开口；其中，开口穿透第一柔性材料层和金属层；将芯片放置在开口中并使芯片的非功能面键合在第一刚性载体上；在芯片、第一刚性载体和金属层上方制作第一介质层；将部分第一介质层去除，使第一柔性材料层上方的金属层和芯片的焊盘露出；在金属层、芯片和剩余的第一介质层上方制作第一布线层和第二介质层，得到布线后产物。可选的，方法还包括：将所得布线后产物进行切割划片并去除刚性载体，得到封装件；其中，封装件包括至少一个芯片。可选的，第一刚性载体和第二刚性载体的材料分别为硅或玻璃。可选的，第一柔性材料层和/或第二柔性材料层的厚度各自为50-200微米。本公开还提供一种本公开所提供的封装方法所制备的封装结构。采用本公开的封装方法所制备的封装结构抗弯曲性能好，寿命长。本公开的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。附图说明附图是用来提供对本公开的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本公开，但并不构成对本公开的限制。在附图中：图A1-A7是本公开方法第一种具体实施方式的流程示意图。图B1-B5是本公开方法第二种具体实施方式的流程示意图。图C1-C4是本公开方法第三种具体实施方式的流程示意图。图D1-D7是本公开方法第四种具体实施方式的流程示意图。图E1-E8是本公开方法第五种具体实施方式的流程示意图。附图标记说明101第一刚性载体102第一柔性材料层103开口104芯片105第二柔性材料层106第二刚性载体107第一布线层108金属布线层109导电粘结层110第一介质层111第二布线层112负性光刻胶层113金属层114第二介质层具体实施方式以下结合附图对本公开的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本公开，并不用于限制本公开。在本公开中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“上、下、左、右”通常是指封装结构在正常封装时定义的，具体位置参考附图中的上下左右；封装结构是指芯片封装过程中所得的半成品和成品，例如布线后产物和封装件。现有柔性封装过程中，柔性线路板上布线及板与芯片封装的过渡连接，容易在热机械循环试验中出现脆弱和低寿命的问题，为了解决上述问题，本公开提供一种薄芯片柔性扇出封装方法，该方法包括：将芯片嵌入柔性材料层中并使芯片功能面的焊盘扇出连接布线层。采用本公开的封装方法实现了柔性芯片封装的高度集成化、小型化，提高了系统在外部应力、热应变时的可靠性，同时考虑到了成本和效益。具体来说，本公开中芯片的焊盘均采用溅射或电镀等方法形成到芯片外进行电连接布线层，避免使用可靠性欠佳的凸点，提高了使用寿命。与传统芯片级封装(CSP，ChipScalePackage)直接安装于柔性线路板相比，采用本公开的封装方法有利于柔性材料层上布线及柔性材料层与芯片封装的过渡连接，避免布线易于失效的问题，同时也具有厚度薄，能够承受弯折的优点，并可以采本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种薄芯片柔性扇出封装方法，该方法包括：将芯片嵌入柔性材料层中并使芯片功能面的焊盘扇出连接布线层。

【技术特征摘要】
1.一种薄芯片柔性扇出封装方法，该方法包括：将芯片嵌入柔性材料层中并使芯片功能面的焊盘扇出连接布线层。2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述柔性材料为聚酰亚胺、聚对苯二甲酸乙二酯、有机硅或聚氨酯。3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述芯片为电源管理芯片、单片机、射频收发芯片、存储器或模拟信号调理芯片。4.根据权利要求1所述的方法，其中，所述将芯片嵌入柔性材料中并使芯片功能面的焊盘扇出连接布线层的步骤包括：将第一柔性材料层(102)键合在第一刚性载体(101)上；在所述第一柔性材料层(102)上形成能够容纳芯片(104)的开口(103)；其中，所述开口(103)穿透所述第一柔性材料层(102)；将芯片(104)放置在所述开口(103)中并使所述芯片(104)的功能面键合在所述第一刚性载体(101)上；将第二柔性材料层(105)覆盖所述芯片(104)、第一柔性材料层(102)和第一刚性载体(101)，得到待布线产物；将所述待布线产物去除所述第一刚性载体(101)，将第二柔性材料层(105)键合在第二刚性载体(106)上，并使所述第一柔性材料层(102)和所述芯片(104)位于所述第二柔性材料层(105)上方；在所述第一柔性材料层(102)和所述芯片(104)的功能面上制作第一布线层(107)，得到布线后产物。5.根据权利要求4所述的方法，其中，将待布线产物去除所述第一刚性载体(101)，将第二柔性材料层(105)键合在第二刚性载体(106)上，并使所述第一柔性材料层(102)和所述芯片(104)位于所述第二柔性材料层(105)上方的步骤包括：先将所述待布线产物的第二柔性材料层(105)键合在第二刚性载体(106)上，然后去除所述第一刚性载体(101)后倒转。6.根据权利要求1所述的封装方法，其中，所述将芯片嵌入柔性材料中并使芯片功能面的焊盘扇出连接布线层的步骤包括：将第一柔性材料层(102)键合在第一刚性载体(101)上；在所述第一柔性材料层(102)上形成能够容纳芯片(104)的开口(103)；其中，所述开口(103)穿透所述第一柔性材料层(102)；将芯片(104)放置在所述开口(103)中并使所述芯片(104)的非功能面键合在所述第一刚性载体(101)上；在所述第一柔性材料层(102)和所述芯片(104)上覆盖第二柔性材料层(105)，并制作第一布线层(107)，得到布线后产物。7.根据权利要求1所述的封装方法，其中，所述将芯片嵌入柔性材料中并使芯片功能面的焊盘扇出连接布线层的步骤包括：将第一柔性材料层(102)键合在第一刚性载体(101)上；在第一柔性材料层(102)上制作金属布线层(108)；将芯片(104)的功能面通过导电粘结层(109)与所述金属...

【专利技术属性】
技术研发人员：张雪松，王谦，陈瑜，蔡坚，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：北京,11