一种带有铜柱的晶圆减薄的单芯片封装件制造技术

本实用新型专利技术涉及一种带有铜柱的晶圆减薄的单芯片封装件，所述封装件主要由基板、镍金焊盘、芯片、铜柱、锡银凸点、底填料、锡球组成；所述镍金焊盘固定连接于基板上，铜柱固定连接于芯片上，锡银凸点固定连接于铜柱上；所述锡银凸点与镍金焊盘的中心线重合并焊接连接；所述底填料填充基板与芯片之间的空隙，并包围镍金焊盘、铜柱和锡银凸点；所述锡银凸点与镍金焊盘的焊接采用助焊剂焊接。本实用新型专利技术可以实现高密度高可靠性封装。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

With a copper wafer minus single chip package thin

The utility model relates to a cylinder with the reduction of single chip package wafer thin, the package mainly comprises a substrate, nickel gold pads, chip, pillars, tin silver bump, bottom filler, solder composition; the nickel gold pad is fixedly connected to the substrate, column is fixedly connected to the chip on the tin silver bump is fixedly connected to the copper column; the tin silver nickel gold bump and pad center line and welding connection; the bottom filler gap between the substrate and the chip, and surrounded by nickel gold pads, copper and silver tin bump; the tin bumps and silver nickel gold pad welding using welding flux. The utility model has the advantages of high density and high reliability.

【技术实现步骤摘要】

本技术属于集成电路封装
，具体是一种带有铜柱的晶圆减薄的单芯片封装件。
技术介绍
Flip Chip倒装芯片既是一种芯片互连技术，又是一种理想的芯片粘接技术.早在30年前IBM公司已研发使用了这项技术。但直到近几年来，Flip-Chip才成为高端器件及高密度封装领域中经常采用的封装形式。今天，Flip-Chip封装技术的应用范围日益广泛，封装形式更趋多样化，对Flip-Chip封装技术的要求也随之提高。同时,Flip-Chip也向制造者提出了一系列新的严峻挑战，为这项复杂的技术提供封装，组装及测试的可靠支持。以往的一级封闭技术都是将芯片的有源区面朝上，背对基板和贴片后键合，如引线健合和载带自动健全(TA B)。F C则将芯片有源区面对基板，通过芯片上呈阵列排列的焊料凸点实现芯片与衬底的互连.硅片直接以倒扣方式安装到基板从硅片向四周引出I /O，互联的长度大大缩短，减小了 R C延迟，有效地提高了电性能.显然，这种芯片互连方式能提供更高的I / O密度.倒装占有面积几乎与芯片大小一致.在所有表面安装技术中，倒装芯片可以达到最小、最薄的封装。但是由于以往传统封装的局限性，晶圆只能减薄到200μπι，特别是减薄到ΙΟΟμπι以下的厚度是容易翘曲，封装可靠性得不到保证。随着电路结构越来越复杂，芯片的I/O输出越来越多，芯片凸点(bumping)之间的节距(pitch)要求越来越小。传统锡膏印刷凸点(bumping)间距已不能满足封装可靠性要求。
技术实现思路
为了克服上述现有技术存在的问题，本技术的目的是提供一种带有铜柱的晶圆减薄的单芯片封装件，使封装件尺寸更薄，显著提高封装件的可靠性的同时，实现高密度高可靠性封装，解决传统锡膏印刷凸点的不足。带铜柱的锡银凸点之间的节距现在可以做到ΙΟΟμπι以下，倒装后的凸点在回流过程中不易桥接，能有效增加芯片的I/O密度和可靠性。本技术的技术方案是:一种带有铜柱的晶圆减薄的单芯片封装件，主要由基板、镍金焊盘、芯片、铜柱、锡银凸点、底填料、锡球组成；所述镍金焊盘固定连接于基板，铜柱固定连接于芯片上，锡银凸点固定连接于铜柱上；所述锡银凸点与镍金焊盘的中心线重合并焊接连接；所述底填料填充基板与芯片之间的空隙，并包围镍金焊盘、铜柱和锡银凸点；所述锡银凸点与镍金焊盘的焊接采用助焊剂焊接。说明书附图附图说明图1为基板剖面图；图2为基板刷助焊剂剖面图；图3为上芯、回流焊后产品剖面图；图4为下填后广品首I]面图；图5为芯片粗磨后产品剖面图；图6为精磨后产品剖面图；图7为植球后产品成品剖面图。图中，I为基板、2为镍金焊盘、3为助焊剂、4为芯片、5为铜柱、6为锡银凸点、7为底填料、8为粗磨部分、9为精磨部分、10为锡球。具体实施方式以下结合附图对本技术做进一步的说明。如图所示，一种带有铜柱的晶圆减薄的单芯片封装件，主要由基板1、镍金焊盘2、芯片4、铜柱5、锡银凸点6、底填料7、锡球10组成；所述镍金焊盘2固定连接于基板I上，铜柱5固定连接于芯片4上，锡银凸点6固定连接于铜柱5上；所述锡银凸点6与镍金焊盘2的中心线重合并焊接连接；所述底填料7填充基板I与芯片4之间的空隙，并包围镍金焊盘2、铜柱5和锡银凸点6 ;所述锡银凸点6与镍金焊盘2的焊接采用助焊剂3焊接。芯片4通过铜柱5、锡银凸点6、镍金焊盘2、基板I和锡球9构成了电路电源和信号的通道。如图所示，一种带有铜柱的晶圆减薄的单芯片封装件的制作工艺，其按照以下步骤进行:第一步、上芯、回流焊:首先，在基板I的镍金焊盘2上刷一层35 μ m—60 μ m的助焊剂3，如图2所示；其次，使芯 片4的锡银凸点6与基板I的镍金焊盘2的中心线重合并接触，因为助焊剂3的黏性，镍金焊盘2和锡银凸点6牢固接触而不易偏移；再次，在255±5°C的回流温度下，镍金焊盘2与锡银凸点6有效形成焊接结，即形成金属间化合物，助焊剂3在焊接时可去除氧化物，并具有催化焊接作用；最后，芯片4被牢固地焊接在基板I上。如图3所示。第二步、等离子清洗:用10ΜΩ CM左右的去离子水清洗残留在锡银凸点6上的助焊剂3和其他杂质。因为助焊剂3在回流后的残留会降低底填料7的流动性，使底填料7的填充性变差。第三步、下填:首先，对基板I进行125°C /150min的烘烤，去除基板I与芯片4上的水汽，避免在下填与后固化过程中底填料7产生空洞；其次，将产品用等离子气体清洗，原理是惰性气体在高压电场中电离成离子并高速冲击基板表面，去除一些灰尘或者颗粒，使得底填料7在基板I与芯片4之间的流动性更好；再次，使用底填料7填充芯片4与基板I的空隙，底填料7通过毛细管作用从芯片4的一边流到芯片4另一边。这里，可根据芯片4的形状、芯片4厚度、芯片4与基板I的空隙、铜柱5的排布及密度选择合适的底填料7和适当的工艺条件(胶水温度，基板预热温度、点胶模式等)，以防止空洞的产生。下填后的剖面图如4所示。第四步、后固化采用传统工艺:采用清洁的烘箱，在温度150°C，持续时间2小时对下填的产品进行固化。底填料7在高温时发生交联反应，使胶体的强度、耐热性和耐磨性大大提高，能有效保护封装件。第五步、晶圆减薄:用金刚石研磨轮先进行粗磨，然后精磨，最终晶圆厚度减薄至100 μ m以下。如图5和如图6所示粗磨部分8和精磨部分9。第六步、植球、检验、包装、入库均同传统工艺。植球后产品成品如图7所示。该单芯片封装件晶圆减薄技术的优点是:1)易于晶圆安全传递与运输；2)晶圆划片前不需要背面减薄；3)易于晶圆切割，减少了切割时的崩边与裂片；4)在FLIP CHIP封装过程的芯片裂片可能性大大降低；5)晶圆背面减薄，有利用芯片工作时的散热，从而提高了产品的寿命；6)晶圆在切割和封装过程中有一定厚度，大大降低芯片封装时的Crack风险，进而提升了产品封装优良率。权利要求1.一种带有铜柱的晶圆减薄的单芯片封装件，其特征在于:主要由基板(I)、镍金焊盘(2)、芯片(4)、铜柱(5)、锡银凸点(6)、底填料(7)、锡球(10)组成；所述镍金焊盘(2)固定连接于基板(I)上，铜柱(5)固定连接于芯片(4)上，锡银凸点(6)固定连接于铜柱(5)上；所述锡银凸点(6 )与镍金焊盘(2 )的中心线重合并焊接连接；所述底填料(7 )填充基板(I)与芯片(4)之间的空隙，并包围镍金焊盘(2)、铜柱(5)和锡银凸点(6);所述锡银凸点(6)与镍金焊盘(2)的焊接采用助焊剂(3)焊接。专利摘要本技术涉及一种带有铜柱的晶圆减薄的单芯片封装件，所述封装件主要由基板、镍金焊盘、芯片、铜柱、锡银凸点、底填料、锡球组成；所述镍金焊盘固定连接于基板上，铜柱固定连接于芯片上，锡银凸点固定连接于铜柱上；所述锡银凸点与镍金焊盘的中心线重合并焊接连接；所述底填料填充基板与芯片之间的空隙，并包围镍金焊盘、铜柱和锡银凸点；所述锡银凸点与镍金焊盘的焊接采用助焊剂焊接。本技术可以实现高密度高可靠性封装。文档编号H01L23/488GK203055899SQ20122068244公开日2013年7月10日 申请日期2012年12月12日 优先权日2012年12月12日专利技术者刘卫东, 徐召明, 谌世广, 王虎, 朱文辉 申请人:华天科技(西安)有限公司本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种带有铜柱的晶圆减薄的单芯片封装件，其特征在于：主要由基板（1）、镍金焊盘（2）、芯片（4）、铜柱（5）、锡银凸点（6）、底填料（7）、锡球（10）组成；所述镍金焊盘（2）固定连接于基板（1）上，铜柱（5）固定连接于芯片（4）上，锡银凸点（6）固定连接于铜柱（5）上；所述锡银凸点（6）与镍金焊盘（2）的中心线重合并焊接连接；所述底填料（7）填充基板（1）与芯片（4）之间的空隙，并包围镍金焊盘（2）、铜柱（5）和锡银凸点（6）；所述锡银凸点（6）与镍金焊盘（2）的焊接采用助焊剂（3）焊接。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：刘卫东，徐召明，谌世广，王虎，朱文辉，
申请(专利权)人：华天科技西安有限公司，
类型：实用新型
国别省市：