一种在基板上焊接倒装芯片的方法及封装器件技术

本发明专利技术公开一种在基板上焊接倒装芯片的方法及封装器件，该方法包括在所述倒装芯片上制作焊料凸点或铜柱中的一种；在所述焊料凸点或铜柱上叠加一个或多个焊球，或者在所述基板上制作用于与所述焊料凸点或铜柱相叠加的一个或多个焊球，将所述倒装芯片焊接在所述基板上。本发明专利技术通过以上技术方案，解决现有技术中芯片与基板之间焊点容易发生形变，导致封装器件可靠性较低的问题。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及电子
，尤其涉及一种在基板上焊接倒装芯片的方法及倒装芯片的封装器件。
技术介绍
目前，在基板上焊接倒装芯片的方法通常是在倒装芯片上制作焊料凸点或铜柱， 通过倒装芯片上的焊料凸点或铜柱，直接将倒装芯片贴装到基板上，图1为现有技术中倒装芯片封装器件的示意图，包括芯片1、基板2、芯片焊盘3、基板焊盘4、焊料凸点5，工艺流程一般包括首先，在半导体圆片上制作焊料凸点，通过电镀、印刷或者焊球等方法将焊料放在圆片的多个微小焊盘上，再经过M0-260摄氏度高温回流焊后使得焊盘上的焊料形成凸点，焊料可以是锡铅共晶合金63% Sn 37% Pb、或锡银铜系列无铅合金等；其次，圆片被切割成多个芯片，将芯片倒转过来贴装在基板上，贴装时将焊料凸点沾上一些助焊剂，焊料凸点与基板的焊盘接触，并经回流焊后焊接在一起。由于芯片与基板的膨胀系数有所不同，在温度变化时，芯片与基板之间的焊点很容易发生形变，形变的大小与焊点高度、芯片大小、基板厚度等因素有关，通常焊点高度越高，相对形变越小，焊点的形变将导致焊点的疲劳断裂和电学上的开路。以半导体芯片贴装到双马来酰亚胺三嗪树脂覆铜板上为例，双马来酰亚胺三嗪树脂覆铜板的膨胀系数在 9-14ppm/°C之间，半导体芯片的膨胀系数约为3ppm/°C，半导体芯片与基板膨胀系数的不同导致温度变化时它们之间的焊点很容易发生严重的形变。陶瓷基板膨胀系数与芯片相近， 在温度变化时焊料凸点的应力不大，封装器件的可靠性较高，但是陶瓷基板价格昂贵，不利于芯片封装技术的大规模推广。
技术实现思路
本专利技术提供一种在基板上焊接倒装芯片的方法及倒装芯片的封装器件，解决现有技术中芯片与基板之间焊点容易发生形变，导致封装器件可靠性较低的问题。为解决上述技术问题，本专利技术采用以下技术方案一种在基板上焊接倒装芯片的方法，包括在所述倒装芯片上制作焊料凸点或铜柱中的一种；在所述焊料凸点或铜柱上叠加一个或多个焊球，或者在所述基板上制作用于与所述焊料凸点或铜柱相叠加的一个或多个焊球；将所述倒装芯片焊接在所述基板上。在将所述倒装芯片焊接在所述基板之前，还包括在所述倒装芯片上方形成覆盖所述倒装芯片和所述倒装芯片上的焊料凸点或铜柱的保护层，所述保护层暴露出所述焊料凸点或铜柱的顶部。所述保护层为高分子材料做成。所述高分子材料包括环氧树脂材料。所述环氧树脂材料包括室温下为液态的环氧树脂材料或室温下为固态的环氧树脂材料中的一种，所述室温下为液态的环氧树脂材料通过旋转涂布(Spin Coating)或溅射的方法形成所述保护层，所述室温下为固态的环氧树脂材料先做成层状薄膜，再通过真空热压的方法形成所述保护层。还包括在所述倒装芯片或所述保护层与所述基板之间填充底填料。一种倒装芯片的封装器件，包括基板和倒装芯片，所述倒装芯片上制作有焊料凸点或铜柱中的一种，在所述基板与所述倒装芯片之间，还包括一个或多个与所述倒装芯片上的焊料凸点或铜柱相叠加的焊球。还包括保护层，所述保护层覆盖在所述倒装芯片和其上的焊料凸点或铜柱的表面，所述保护层暴露出所述焊料凸点或铜柱的顶部。所述保护层为高分子材料做成的保护层。还包括填充层，所述填充层形成在所述倒装芯片或所述保护层与所述基板之间。本专利技术提供一种在基板上焊接倒装芯片的方法及倒装芯片的封装器件，由于叠加的焊球可以分担焊接结构因芯片和基板热膨胀系数不同而引起的形变，可以降低焊料凸点或铜柱疲劳断裂的可能性，所以本专利技术通过在倒装芯片上的焊料凸点或铜柱上叠加一个或多个焊球，或者在基板上制作用于与倒装芯片上的焊料凸点或铜柱相叠加的一个或多个焊球的方式，将倒装芯片焊接在基板上之后，可以提高整个焊接结构热应力的可靠性，同时该方法适用于诸多的廉价基板，可促进芯片封装技术的大规模推广，而且操作简单。附图说明图1为现有技术中倒装芯片封装器件的示意图；图2为本专利技术实施例在基板上焊接倒装芯片的流程图；图3a为本专利技术实施例具有叠加焊球的倒装芯片的示意图；图北为本专利技术实施例基板的示意图；图4为本专利技术实施例倒装芯片封装器件的示意图；图5为本专利技术另一实施例在基板上焊接倒装芯片的流程图；图6a为本专利技术另一实施例倒装芯片的示意图；图6b为本专利技术另一实施例具有叠加焊球的基板的示意图。具体实施例方式下面通过具体实施方式结合附图对本专利技术作进一步详细说明。实施例一本实施例是在芯片的焊料凸点或铜柱上叠加一个焊球，根据实际需要，还可以叠加两个或两个以上的焊球，图2为本专利技术实施例在基板上焊接倒装芯片的流程图，请参考图2:S21、在硅圆片上形成焊料凸点或铜柱在硅圆片上形成焊料凸点或铜柱的工艺可以仿效现有技术，在硅圆片上形成焊料凸点的方法包括通过电镀、印刷或者焊球等方法将焊料放在圆片的多个微小焊盘上，再经过高温回流焊后使得焊盘上的焊料形成凸点，高温回流焊的温度可以是M0-260摄氏度，焊料可以是锡铅共晶合金，其中63% Sn 37% ，或锡银铜系列无铅合金等，铜柱可以通过电镀的方法镀在焊盘上。S22、在硅圆片上覆盖保护层保护层为高分子材料做成，优选的为环氧树脂类材料，室温下为液态的环氧树脂材料通过旋转涂布或溅射等方法覆盖在硅圆片和其上的焊料凸点或铜柱上，室温下为固态的环氧树脂材料可先做成层状薄膜，通过真空热压的方法覆盖在硅圆片和其上的焊料凸点或铜柱上，可以对形成的保护层进一步加热，使高分子材料完全固化，假如出现因高分子材料和圆片的膨胀系数不同，造成保护层弯曲过大的现象，也可以不对保护层进行加热，而是使之处在较软的部分固化或不固化的状态。此外，还可以利用底填料作为保护层的制作材料，本实施例中，保护层将芯片和芯片上的焊料凸点或铜柱全部覆盖，在实际操作中，也可以是部分覆盖，即暴露出焊料凸点或铜柱的顶部，以便与外界进行电学连接。S23、暴露焊料凸点或铜柱的顶部焊料凸点或铜柱的顶部被保护层覆盖，需要将其顶部暴露，才能与外界进行电学连接，使焊料凸点或铜柱的顶部暴露出来的方法多种，比如机械打磨，即将圆片具有保护层的一面放在转动的砂轮上打磨，比如激光刻蚀、利用光刻掩盖膜进行的化学腐蚀等，本专利技术不局限于以上所列举的方法。S24、在焊料凸点或铜柱上叠加焊球对于间距较大的焊球凸点或铜柱，可以使用传统的焊球安装工艺，即焊球上沾一些助焊剂或者助焊剂，然后将焊球放在圆片上，再经过回流焊后焊接到焊料凸点或铜柱的顶部，对于间距较小，如100微米以下的焊料凸点或铜柱，可以采用电镀的方法制作焊球。图3a为本专利技术实施例具有叠加焊球的倒装芯片的示意图，请参考图3a，本实施例具有叠加的焊球的倒装芯片包括倒装芯片1、芯片焊盘3、焊料凸点5、覆盖倒装芯片1和焊料凸点5的保护层6、焊料凸点5的顶部连接有叠加的焊球7。图北为本专利技术实施例基板的示意图，请参考图北，包括基板2、基板焊盘4。S25、切割硅圆片成为多个芯片，由于圆片表面具有高分子材料保护层，对钻石切割刀有一定的粘滞作用，所以，在切割的时候，适当性降低切割刀选择速度和移动速度。S26、将具有叠加的焊球的芯片贴装在基板上将叠加的焊球沾上助焊剂，或者在基板上印刷焊膏，将芯片倒过来放在基板上，经过回流焊之后，芯片贴装在基板上。图4为本专利技术实施例倒装芯片封装器件的示意图，请参考图4 一种倒装芯片的封装器件，包括倒装芯片1和基板2，倒装芯片1上有芯片焊盘3，基板本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种在基板上焊接倒装芯片的方法，其特征在于，包括：在所述倒装芯片上制作焊料凸点或铜柱中的一种；在所述焊料凸点或铜柱上叠加一个或多个焊球，或者在所述基板上制作用于与所述焊料凸点或铜柱相叠加的一个或多个焊球；将所述倒装芯片焊接在所述基板上。

【技术特征摘要】
1.一种在基板上焊接倒装芯片的方法，其特征在于，包括在所述倒装芯片上制作焊料凸点或铜柱中的一种；在所述焊料凸点或铜柱上叠加一个或多个焊球，或者在所述基板上制作用于与所述焊料凸点或铜柱相叠加的一个或多个焊球；将所述倒装芯片焊接在所述基板上。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在将所述倒装芯片焊接在所述基板之前，还包括在所述倒装芯片上方形成覆盖所述倒装芯片和所述倒装芯片上的焊料凸点或铜柱的保护层，所述保护层暴露出所述焊料凸点或铜柱的顶部。3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述保护层为高分子材料做成。4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述高分子材料包括环氧树脂材料。5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述环氧树脂材料包括室温下为液态的环氧树脂材料或室温下为固态的环氧树脂材料中的一种，所述室温下为液态的环氧树脂材料通过旋转涂布或溅...

【专利技术属性】
技术研发人员：金鹏，卢基存，
申请(专利权)人：北京大学深圳研究生院，
类型：发明
国别省市：94