一种封装芯片垂直电学微连接结构及其制备方法技术

本发明专利技术公开一种封装芯片垂直电学微连接结构及其制备方法，本发明专利技术涉及半导体封装技术领域，用于解决现有技术中由于线弧过大和引线过长所导致的引线易断的问题。通过自上而下的喷涂走线，将导电浆料从芯片正面裸露的焊盘上经过芯片侧壁涂敷到芯片背面，从而将芯片正面的输入/输出端口引导到背面。通过导电浆料实现的引线贴附于芯片表面，可以解决由于线弧过大和引线过长所导致的引线易断的问题；同时，在不需要预先添加焊点的设计和相关工艺步骤的情况下，就可以完成芯片垂直方向的电学连接。可提高可靠性与集成度。可提高可靠性与集成度。可提高可靠性与集成度。

【技术实现步骤摘要】
一种封装芯片垂直电学微连接结构及其制备方法


[0001]本专利技术涉及半导体封装
，尤其涉及一种封装芯片垂直电学微连接结构及其制备方法。

技术介绍

[0002]安装半导体集成电路芯片用的外壳，起着安放、固定、密封、保护芯片和增强电热性能的作用，而且还是沟通芯片内部世界与外部电路的桥梁
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芯片上的接点用导线连接到封装外壳的引脚上，这些引脚又通过印制板上的导线与其他器件建立连接。半导体封装是将大量的芯片组装成一个高密集度的整体，然后通过引线实现与外部的电气连接。因此，芯片与芯片之间，或者芯片的输入输出端口与封装管脚或基板上的焊盘之间，需要形成稳定的电学连接。且为了适应现代半导体器件小体积、多功能的发展，封装技术也日益强化缩小芯片的连接尺寸。
[0003]因此，开发合理的，高集成度的微连接技术，是实现高密度、高可靠性微电子封装与组装中的重点。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种封装芯片垂直电学微连接结构及其制备方法，用于解决现有技术中由于线弧过大和引线过长所导致的引线易断的问题。
[0005]为了实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：
[0006]第一方面，本专利技术提供一种封装芯片垂直电学微连接结构，包括：
[0007]基板；所述基板上设置有基板管脚区；
[0008]芯片，所述芯片上设置有芯片正面功能区；
[0009]导电浆料层，所述芯片在靠近所述基板的芯片背面、与所述芯片背面相对的芯片正面以及设置在所述芯片背面与所述芯片正面之间的侧壁均设置有所述导电浆料层，所述芯片背面以及所述芯片正面均未被所述导电浆料层完全覆盖，并且所述芯片背面上的所述导电浆料层与所述基板固定连接；所述导电浆料从芯片的芯片正面引到芯片背面，形成连接柱，以连接所述芯片正面功能区以及所述基板管脚区；
[0010]绝缘介质层，所述芯片与所述导电浆料层之间设置有所述绝缘介质层。
[0011]第二方面，本专利技术提供一种封装芯片垂直电学微连接结构制备方法，用于制备上述封装芯片垂直电学微连接结构，所述方法包括：
[0012]在芯片正面功能区涂敷一层绝缘材料；
[0013]在芯片背面需要与基板连接处涂敷一层绝缘材料；
[0014]将涂敷的绝缘材料确定为介质层，所述介质层未完全覆盖所述芯片背面以及所述芯片正面；
[0015]将导电浆料从芯片正面功能区开始，经过芯片侧壁，从芯片正面引到芯片背面，形成与基板连接的连接柱；
[0016]在基板的基板管脚区涂敷所述导电浆料，将所述芯片正面功能区以及所述基板管脚区连接在一起，形成封装芯片垂直电学微连接结构。
[0017]与现有技术相比，本专利技术提供的封装芯片垂直电学微连接结构及其制备方法。通过自上而下的喷涂走线，将导电浆料从芯片正面裸露的焊盘上经过芯片侧壁涂敷到芯片背面，从而将芯片正面的输入/输出端口引导到背面。通过导电浆料实现的引线贴附于芯片表面，可以解决由于线弧过大和引线过长所导致的引线易断的问题；同时，在不需要预先添加焊点的设计和相关工艺步骤的情况下，就可以完成芯片垂直方向的电学连接。将芯片正面输入/输出端口通过贴附引线方式连接至背面，减弱了对芯片前端设计制作过程中的要求，简化了整体加工工艺流程，且提高了封装微连接垂直互联的适用性。芯片的所有电学微连接引线均贴附于芯片表面，不易断开或脱落，可提高可靠性与集成度。
附图说明
[0018]此处所说明的附图用来提供对本专利技术的进一步理解，构成本专利技术的一部分，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。在附图中：
[0019]图1为本专利技术提供的封装芯片垂直电学微连接结构示意图；
[0020]图2为本专利技术提供的封装芯片垂直电学微连接方法示意图；
[0021]图3为本专利技术提供的基于电流体喷印和多轴联动装置的封装芯片垂直电学微连接结构制备过程示意图；
[0022]图4为本专利技术提供的基于柔性软质喷嘴封装芯片垂直电学微连接结构制备过程示意图。
[0023]附图标记：1
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芯片，2
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基板，101
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芯片正面功能区，102
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绝缘介质层，103
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导电浆料层，104
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连接柱，105
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基板管脚区，106
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侧壁。
具体实施方式
[0024]为了便于清楚描述本专利技术实施例的技术方案，在本专利技术的实施例中，采用了“第一”、“第二”等字样对功能和作用基本相同的相同项或相似项进行区分。例如，第一阈值和第二阈值仅仅是为了区分不同的阈值，并不对其先后顺序进行限定。本领域技术人员可以理解“第一”、“第二”等字样并不对数量和执行次序进行限定，并且“第一”、“第二”等字样也并不限定一定不同。
[0025]需要说明的是，本专利技术中，“示例性的”或者“例如”等词用于表示作例子、例证或说明。本专利技术中被描述为“示例性的”或者“例如”的任何实施例或设计方案不应被解释为比其他实施例或设计方案更优选或更具优势。确切而言，使用“示例性的”或者“例如”等词旨在以具体方式呈现相关概念。
[0026]本专利技术中，“至少一个”是指一个或者多个，“多个”是指两个或两个以上。“和/或”，描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B的情况，其中A，B可以是单数或者复数。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。“以下至少一项(个)”或其类似表达，是指的这些项中的任意组合，包括单项(个)或复数项(个)的任意组合。例如，a，b或c中的至少一项(个)，可以表示：a，b，c，a和b的结合，a和c的结合，b和c的结合，或a、b和c的结合，其中a，b，c可以是单个，也可
以是多个。
[0027]目前半导体封装中芯片的微连接主要依靠引线键合与倒装焊接两种方式。
[0028]其中，引线键合是通过金属引线将芯片的焊盘与封装载板的焊盘连接在一起的一种方法，金属引线与芯片焊盘形成第一键合点，随后将金属丝拉至第二键合点处(通常为封装载板的焊盘)进行键合，该种方法中金属引线充当电学连接桥梁的作用。
[0029]倒装焊接是采用平面工艺，在芯片正面功能区的焊盘处通过焊球引出输入/输出端口。预先在芯片上覆盖绝缘介质层，通过光刻工艺在焊盘区域开窗；然后，填充金属过渡层，做底部金属沉积，接着在沉积层上电镀金属柱，加温回流成焊球状。最后，将芯片倒扣过来贴装在外部电路基板上，在底部小球的间隙填充胶，最终实现芯片与基板的电学连接。
[0030]以上常用方法中，引线键合由于需要在封装载板上围绕芯片四周布置焊盘，因此该种引线连接会占据一定的封装空间，且金属引线有一定长度和弧度，容易发生断裂；而倒装焊接虽然可以提供数量较多的输入/输出端口，但是需要在芯片设计之初，预先添加多步工艺，若芯片不是专门为倒装焊本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种封装芯片垂直电学微连接结构，其特征在于，包括：基板；所述基板上设置有基板管脚区；芯片，所述芯片上设置有芯片正面功能区；导电浆料层，所述芯片在靠近所述基板的芯片背面、与所述芯片背面相对的芯片正面以及设置在所述芯片背面与所述芯片正面之间的侧壁均设置有所述导电浆料层，所述芯片背面以及所述芯片正面均未被所述导电浆料层完全覆盖，并且所述芯片背面上的所述导电浆料层与所述基板固定连接；导电浆料从芯片的芯片正面引到芯片背面，形成连接柱，以连接所述芯片正面功能区以及所述基板管脚区；绝缘介质层，所述芯片与所述导电浆料层之间设置有所述绝缘介质层。2.根据权利要求1所述的封装芯片垂直电学微连接结构，其特征在于，所述芯片存在多层；多层所述芯片堆叠垂直连接；或者，所述芯片与所述基板之间垂直互联。3.根据权利要求2所述的封装芯片垂直电学微连接结构，其特征在于，所述芯片的侧壁呈台阶状；所述导电浆料层以及所述绝缘介质层喷涂的方式，至少包括：微电子喷墨打印，点胶，以及光刻中的任意一种。4.根据权利要求2所述的封装芯片垂直电学微连接结构，其特征在于，所述芯片与所述基板之间垂直互联时，所述芯片的正面有源区域朝上。5.根据权利要求1所述的封装芯片垂直电学微连接结构，其特征在于，所述芯片正面功能区中设置有输入/输出端口，输入/输出端口通过贴附引线方式连接至芯片背面；所述芯片的所有电学微连接引线均贴附于所述芯片表面。6.根据权利要求1所述的封装芯片垂直电学微连接结构，其特征在于，所述导电浆料层的导电浆料为纳米银浆料，纳米银墨水，金，铜，金
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钯，镍中的任意一种；所述绝缘介质层为SU
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8，环氧胶，聚酰亚胺中的任意一种绝缘材料。7.一种封装芯片垂直电学微连接结构制备方法，其特征在于，用于制备权利要求1
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6任一所述的封装芯片垂直电学微连接结构，所述方法包括：在芯片正面功能区涂敷一层绝缘材料；在芯片背面需要与基板连接处涂敷一层绝缘材料；并将涂敷的绝缘材料确定为绝缘...

【专利技术属性】
技术研发人员：焦斌斌，杜向斌，孔延梅，叶雨欣，刘瑞文，云世昌，
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：