一种大尺寸扇出封装结构及方法技术

本发明专利技术提供一种大尺寸扇出封装结构及方法，所述封装结构包括：第一塑封层；设置在第一塑封层内的芯片，并且第一塑封层覆盖于芯片的第一面及侧面；设置在芯片的第二面且电连接至芯片焊盘的再布线层；位于再布线层且设置有暴露再布线层开口的保护膜层；在保护膜层的开口上且通过再布线层与芯片焊盘形成电连接的凸点下金属层；位于凸点下金属层上的焊球；设置于所述焊球周围的第二塑封层；其中，第二塑封层的高度不超过焊球的高度且覆盖于焊球的部分表面。本发明专利技术通过在封装结构的上下两面上均塑封形成塑封层以平衡塑封材料与芯片以及再布线层之间热膨胀系数不匹配的影响，进而降低封装结构的翘曲；同时能够在保证封装结构的性能上不增加结构的厚度。

A Large Scale Fan Out Packaging Structure and Method

The invention provides a large-size fan-out packaging structure and method, which comprises: a first plastic sealing layer; a chip arranged in the first plastic sealing layer, and the first plastic sealing layer covers the first side and side of the chip; a wiring layer arranged on the second side of the chip and electrically connected to the chip pad; and a protective layer located in the wiring layer and provided with an opening of the exposed wiring layer; A metal layer under a bump is formed on the opening of the protective film layer and electrically connected with the chip pad through a wiring layer; a solder ball on the metal layer below the bump; a second plastic seal layer around the solder ball; where the height of the second plastic seal layer does not exceed the height of the solder ball and covers part of the surface of the solder ball. The invention balances the influence of mismatch of thermal expansion coefficient between the plastic packaging material and the chip and the rewiring layer by forming a plastic sealing layer on both sides of the packaging structure, thereby reducing the warpage of the packaging structure, and at the same time ensuring the performance of the packaging structure without increasing the thickness of the structure.

【技术实现步骤摘要】
一种大尺寸扇出封装结构及方法
本专利技术涉及半导体封装
，尤其涉及一种大尺寸扇出封装结构及方法。
技术介绍
扇出型封装是一种I/O数较多、灵活性好的先进封装工艺。随着电子产品向小型化、高集成化、低成本方向发展，大尺寸扇出芯片封装得以发展并被广泛应用。如图1所示，扇出封装技术的具体实施方式包括将芯片转移到载板，通过塑封将芯片嵌入塑封料形成重构有芯封装基板，再通过布线层和保护膜层制作、植球等方式完成芯片的封装。该封装技术具有多芯片、超薄等优点。但上述大尺寸芯片封装结构中的硅、塑封材料以及金属材料之间的热膨胀系数不匹配，此外，在加工工艺中由于模塑料固化收缩的影响，封装结构中产生各种应力，造成封装表面翘曲，翘曲会影响后续组装工艺。较大的翘曲还会造成再布线层分层等问题，对器件的应用带来一系列可靠性问题。现有技术中，通常会在封装结构背面沉积背膜，通过所述背膜对封装结构的背面施加应力，以改善封装结构的翘曲。但是背膜的使用会增加封装结构的厚度，并且在调整较大的翘曲时，需要通过背膜施加较大的应力，这就需要形成厚度较大的背膜，但较厚的背膜其脱落风险也会提高，同时还导致制备工艺更加复杂等问题。
技术实现思路
本专利技术提供的大尺寸扇出封装结构及方法，能够通过在扇出封装结构的上下两面上均塑封形成塑封层以平衡塑封材料与芯片以及再布线层之间热膨胀系数不匹配的影响，进而降低封装结构的翘曲；与现有技术所采用的沉积背膜结构相比，本专利技术还能够在保证封装结构的性能上，不增加封装结构的厚度。第一方面，本专利技术提供一种大尺寸扇出封装结构，包括：第一塑封层；设置在所述第一塑封层内的芯片，并且所述第一塑封层覆盖于所述芯片的第一面及侧面；设置在所述芯片的第二面且电连接至芯片焊盘的再布线层，其中，所述芯片第二面与第一面相对；位于再布线层且设置有暴露再布线层开口的保护膜层；在所述保护膜层的开口上且通过再布线层与芯片焊盘形成电连接的凸点下金属层；位于凸点下金属层上的焊球；设置于所述焊球周围的第二塑封层；其中，所述第二塑封层的高度不超过焊球的高度且覆盖于焊球的部分表面。可选地，所述第一塑封层与第二塑封层材料对应材料为环氧树脂、或环氧有机硅杂物、或有机硅。可选地，所述第二塑封层各处对应高度设置为一致或不一致，且所述第二塑封层各处对应高度不超过焊球的高度。可选地，所述焊球包括金焊球、铜焊球、锡银焊球、锡银铜焊球、锡铅焊球、铜柱中一种或者任意组合；其中，所述焊球通过电镀、或植球、或回流焊加工形成。可选地，所述再布线层包括一层或多层。第二方面，本专利技术提供一种大尺寸扇出封装方法，包括：在第一载板上贴装芯片；在第一载板且贴有芯片的一面塑封形成覆盖所述芯片的第一面及侧面的第一塑封层，并去除第一载板；在所述芯片的第二面设置电连接至芯片焊盘的再布线层、以及设置有暴露再布线层开口的保护膜层，其中，所述芯片第二面与第一面相对；在所述保护膜层的开口上形成凸点下金属层并与再布线层连接；在所述凸点下金属层上制备焊球；在所述焊球周围制备第二塑封层；其中，所述第二塑封层的高度不超过焊球的高度且覆盖于焊球的部分表面。可选地，在所述在第一载板且贴有芯片的一面塑封形成覆盖所述芯片的第一面及侧面的第一塑封层，并去除第一载板之后，所述方法还包括：在第一塑封层的第一面通过第二胶合层与第二载板键合；优选地，当在第一塑封层的第一面通过第二胶合层与第二载板键合时，则在所述在焊球周围制备第二塑封层之后，所述方法还包括：去除第二载板和第二胶合层。可选地，所述在所述芯片的第二面设置电连接至芯片焊盘的再布线层、以及设置有暴露再布线层开口的保护膜层包括：在所述芯片第二面制备第一保护膜层，且光刻出芯片焊盘开口；在所述第一保护膜层上形成电镀种子层；在所述电镀种子层上形成电镀掩膜或光刻胶掩模，电镀形成再布线层；在所述再布线层上制备第二保护膜，并光刻出所述再布线层开口。可选地，所述第一塑封层与第二塑封层材料对应材料为环氧树脂、或环氧有机硅杂物、或有机硅。可选地，所述焊球包括金焊球、铜焊球、锡银焊球、锡银铜焊球、锡铅焊球、铜柱中一种或者任意组合；其中，所述焊球通过电镀、或植球、或回流焊加工形成。可选地，所述在所述焊球周围制备第二塑封层包括通过在焊球与焊球之间的空隙内填入液体、粉末、颗粒状塑封料；或者在焊球上放置片状塑封料，使用模具进行模压制作。可选地，所述第二塑封层各处对应高度设置为一致或不一致，且所述第二塑封层各处对应高度不超过焊球的高度。本专利技术实施例提供的大尺寸扇出封装结构及方法，主要是通过在扇出封装结构的上下两面上均塑封形成塑封层(分别为第一塑封层、第二塑封层)以平衡塑封材料与芯片以及再布线层之间热膨胀系数不匹配的影响，进而降低封装结构的翘曲；不仅能够降低扇出封装结构的翘曲且所述封装结构制备工艺简单，同时，与现有技术所采用的沉积背膜结构相比，所述方法还能够在保证封装结构的性能上，不增加封装结构的厚度。附图说明图1为现有技术中大尺寸扇出封装结构的结构示意图；图2为本专利技术一实施例大尺寸扇出封装结构的结构示意图；图3为本专利技术一实施例大尺寸扇出封装方法的流程图；图4至图15为本专利技术一实施例大尺寸扇出封装方法中各制备工艺的流程图；其中，1000、封装结构，1010、塑封层，1020、芯片，1021、芯片焊盘，1030、保护膜层，1040、重新布线层，1050、凸点下金属层，1060、焊球，2000、封装结构，2010、第一塑封层，2020、芯片，2021、芯片焊盘，2030、保护膜层，2040、再布线层，2050、凸点下金属层，2060、焊球，2070、第二塑封层，3000、封装结构，3010、第一载板，3020、第一胶合层，3030、芯片，3031、芯片焊盘，3040、第一塑封层，3050、第二载板，3060、第二胶合层，3070、第一保护膜层，3080、电镀种子层，3090、再布线层，3100、第二保护膜层，3110、凸点下金属层，3120、焊球，3130、第二塑封层。具体实施方式为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。本专利技术实施例还提供一种大尺寸扇出封装结构，如图2所示，所述结构包括：第一塑封层2010；设置在所述第一塑封层2010内的芯片2020，并且所述第一塑封层2010覆盖于所述芯片2020的第一面及侧面；设置在所述芯片2020的第二面且电连接至芯片焊盘2021的再布线层2040，其中，所述芯片2020第二面与第一面相对；位于再布线层2040且设置有暴露再布线层开口的保护膜层2030；在所述保护膜层2030的开口上且通过再布线层2040与芯片焊盘2021形成电连接的凸点下金属层2050；位于凸点下金属层2050上的焊球2060；设置于所述焊球2060周围的第二塑封层2070；其中，所述第二塑封层2070的高度不超过焊球2060的高度且覆盖于焊球2060的部分表面。本专利技术实施例提供的大尺寸扇出封装结构主要是通过在扇出封装结构2000的上下两面上均塑封本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种大尺寸扇出封装结构，其特征在于，包括：第一塑封层；设置在所述第一塑封层内的芯片，并且所述第一塑封层覆盖于所述芯片的第一面及侧面；设置在所述芯片的第二面且电连接至芯片焊盘的再布线层，其中，所述芯片第二面与第一面相对；位于再布线层且设置有暴露再布线层开口的保护膜层；在所述保护膜层的开口上且通过再布线层与芯片焊盘形成电连接的凸点下金属层；位于凸点下金属层上的焊球；设置于所述焊球周围的第二塑封层；其中，所述第二塑封层的高度不超过焊球的高度且覆盖于焊球的部分表面。

【技术特征摘要】
1.一种大尺寸扇出封装结构，其特征在于，包括：第一塑封层；设置在所述第一塑封层内的芯片，并且所述第一塑封层覆盖于所述芯片的第一面及侧面；设置在所述芯片的第二面且电连接至芯片焊盘的再布线层，其中，所述芯片第二面与第一面相对；位于再布线层且设置有暴露再布线层开口的保护膜层；在所述保护膜层的开口上且通过再布线层与芯片焊盘形成电连接的凸点下金属层；位于凸点下金属层上的焊球；设置于所述焊球周围的第二塑封层；其中，所述第二塑封层的高度不超过焊球的高度且覆盖于焊球的部分表面。2.根据权利要求1所述的结构，其特征在于，所述第一塑封层与第二塑封层材料对应材料为环氧树脂、或环氧有机硅杂物、或有机硅。3.根据权利要求2所述的结构，其特征在于，所述第二塑封层各处对应高度设置为一致或不一致，且所述第二塑封层各处对应高度不超过焊球的高度。4.根据权利要求1-3任一所述的结构，其特征在于，所述焊球包括金焊球、铜焊球、锡银焊球、锡银铜焊球、锡铅焊球、铜柱中一种或者任意组合；其中，所述焊球通过电镀、或植球、或回流焊加工形成。5.根据权利要求1-4任一所述的结构，其特征在于，所述再布线层包括一层或多层。6.一种大尺寸扇出封装方法，其特征在于，包括：在第一载板上贴装芯片；在第一载板且贴有芯片的一面塑封形成覆盖所述芯片的第一面及侧面的第一塑封层，并去除第一载板；在所述芯片的第二面设置电连接至芯片焊盘的再布线层、以及设置有暴露再布线层开口的保护膜层，其中，所述芯片第二面与第一面相对；在所述保护膜层的开口上形成凸点下金属层并与再布线层连接；在所述凸点下金属层上制备焊球；在所述焊球周围制备第二塑封层；其中，所述第二塑封层的...

【专利技术属性】
技术研发人员：宗小雪，苏梅英，周云燕，曹立强，
申请(专利权)人：中国科学院微电子研究所，
类型：发明
国别省市：北京,11