基于基板的凸點倒裝芯片csp封裝件、基板及制造方法
【專利摘要】一種基于基板的凸點倒裝芯片CSP封裝件、基板及制造方法，封裝件包括基板和倒裝于基板上的IC芯片，并填充有下填料，基板又包括上、下表面均有印刷線的基板中間層，基板中間層上有多個筒形的與印刷線相連的側(cè)壁，基板中間層上、下面均有多個與印刷線相連的基板焊盤。以FR-4覆銅板或BT基板為基板原材，經(jīng)鉆孔、電鍍、鋪干膜、曝光、顯影等工序制得基板。鈍化晶圓，芯片焊盤上形成UBM層，涂覆光刻膠，光刻膠層上復(fù)制圖形，形成Sn/Pb金屬層，回流得焊凸點，倒裝芯片，融化焊凸點，下填充，得CSP封裝件。該封裝件解決了現(xiàn)有IC封裝電路連接中引線鍵合封裝的高頻電性能差，陶瓷基板和PCB之間的熱膨脹失配較大的封裝問題。
【專利說明】基于基板的凸點倒裝芯片CSP封裝件、基板及制造方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于電子器件制造半導(dǎo)體封裝【技術(shù)領(lǐng)域】，涉及一種基于基板的凸點倒裝芯片CSP封裝件；本發(fā)明還涉及一種該封裝件中使用的基板，本發(fā)明進(jìn)一步涉及一種該封裝件的制造方法。

【背景技術(shù)】
[0002]隨著電子信息技術(shù)的日益發(fā)展，集成電路封裝一方面朝著高性能的方向發(fā)展，另一方面朝著輕薄短小的方向發(fā)展。在IC封裝中，芯片和基板(引線框架)的連接為電源和信號的分配提供了電路連接，有三種方式可用于實現(xiàn)IC芯片封裝件的內(nèi)部連接:引線鍵合、載帶自動焊和倒裝焊。目前，90%以上的IC芯片連接方式依然是引線鍵合，由于鍵合引線較長，導(dǎo)致采用引線鍵合封裝的封裝件的分布和寄生電感、電阻以及電容較大，影響了封裝件的信號完整性及頻率特性等。在高端器件及高密度封裝領(lǐng)域，尤其在高頻領(lǐng)域，引線鍵合技術(shù)天然的局限性，使其很難成為一種經(jīng)常被采用的封裝形式，所以有必要提出一種低成本的倒裝(Flip-Chip)技術(shù)來代替?zhèn)鹘y(tǒng)的引線鍵合技術(shù)。
[0003]CSP (Chip Scale Package)封裝，即芯片級封裝是近幾年發(fā)展起來的封裝形式，目前已有上百種產(chǎn)品，并且不斷出現(xiàn)一些新的產(chǎn)品。盡管如此，國內(nèi)CSP技術(shù)還是處于初級階段，沒有形成統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)?，F(xiàn)今市場上的CSP產(chǎn)品中芯片焊盤與封裝基片焊盤的連接方式大多采用倒裝片鍵合，封裝基板也采用幾十年前的陶瓷基板。但是把硅芯片(silicondie)安裝到陶瓷基板上之后，由于陶瓷基板與PCB基板的熱膨脹系數(shù)(CTE)不匹配、差別太大(陶瓷基板的CTE為6?8ppm/°C，PCB基板的CTE為16?19ppm/°C )，很難將陶瓷基板再安置到PCB基板上。為了適應(yīng)PCB走向高密度化、高性能化和高可靠性的要求，解決陶瓷基板與PCB基板的CTE不匹配問題，IC封裝基板已經(jīng)迅速由無機(jī)基板(陶瓷基板)走向有機(jī)基板(PCB板)。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]針對目前IC封裝電路連接中引線鍵合封裝的高頻電性能差，陶瓷基板和PCB之間的熱膨脹失配(TEM)較大的封裝現(xiàn)狀，本發(fā)明提供一種基于基板的焊凸點倒裝芯片CSP封裝件，適用于低功耗和低引出(I/O)端芯片的封裝。
[0005]本發(fā)明的另一個目的是提供一種上述封裝件中使用的基板。
[0006]本發(fā)明的第三個目的提供一種上述封裝件的制造方法。
[0007]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是:一種基于基板的凸點倒裝芯片CSP封裝件，包括基板，基板又包括上表面和下表面均設(shè)有印刷線的基板中間層，基板中間層上加工有多個孔，每個孔內(nèi)均鍍覆有筒形的側(cè)壁，側(cè)壁兩端通過通孔焊盤分別與基板中間層上表面印刷線和基板中間層下表面印刷線相連，基板中間層的下面設(shè)有多個與基板中間層下面的印刷線相連的第二基板焊盤；基板中間層上面設(shè)有多個與基板中間層上面的印刷線相連的第一基板焊盤，基板的上表面和下表面均印刷有阻焊劑層，所有第一基板焊盤的上表面和所有第二基板焊盤的表面均露出阻焊劑層外；第一基板焊盤上設(shè)有IC芯片，IC芯片上設(shè)置有多個芯片焊盤，一個芯片焊盤通過一個芯片焊盤底部的焊凸點與一個第一基板焊盤相連接；IC芯片與基板之間填充有下填料；下填料填滿所有焊凸點周圍的空隙，所有的焊凸點、基板上表面和IC芯片下表面均覆蓋于下填料內(nèi)。
[0008]本發(fā)明所采用的另一個技術(shù)方案是:一種上述基于基板的凸點倒裝芯片CSP封裝件中使用的基板，采用以下方法制得:
步驟1:根據(jù)使用要求設(shè)計基板；
步驟2:選取FR-4覆銅板或BT基板為基板原材，基板原材由基板中間層、基板中間層上表面以及基板中間層下表面上覆蓋的銅層組成；根據(jù)基板設(shè)計要求，在基板原材上加工多個貫穿基板原材的孔；
步驟3:在孔表面鍍覆筒形的銅質(zhì)的側(cè)壁，側(cè)壁兩端分別與基板中間層兩個表面上的銅層相連；
步驟4:在兩層銅層上分別鋪設(shè)一層干膜，通過曝光、顯影，去除兩層銅層上除圖形部分外的干膜，在基板中間層上表面的銅層上形成與基板上表面印制線布線圖相同的干膜圖形，在基板中間層下表面的銅層上形成與基板下表面印制線布線圖相同的干膜圖形；蝕刻，去除裸露的銅層，在基板中間層上表面和下表面分別形成印制線以及與側(cè)壁相連的通孔焊盤；去除該印刷線表面覆蓋的干膜，用油墨填塞側(cè)壁內(nèi)孔，半固化后，打磨，得半成品基板；步驟5:半成品基板的上表面和下表面涂覆阻焊劑層后，半固化；
步驟6:通過UV曝光、顯影，去除半成品基板上表面第一基板焊盤設(shè)計位置處的阻焊劑層，去除半成品基板下表面第二基板焊盤設(shè)計位置處的阻焊劑層；在露出的第一基板焊盤的設(shè)計位置處鍍錫，形成第一基板焊盤，在露出的第二基板焊盤的設(shè)計位置處鍍銅，形成第~■基板焊盤；
步驟7:水洗、干燥、分割、測試檢驗，得到基板。
[0009]本發(fā)明所采用的第三個技術(shù)方案是:一種基于基板的凸點倒裝芯片CSP封裝件的制造方法，具體按以下步驟進(jìn)行:
步驟1:按上述方法制得基板；
步驟2:在晶圓表面形成鈍化層；
步驟3:去除芯片焊盤表面的鈍化層，露出芯片焊盤上的鋁壓焊塊；
步驟4:在晶圓的整個表面濺射Ti層，再在該Ti層上濺射Cu層，形成Ti/Cu層，覆蓋于芯片焊盤上的Ti/Cu層為UBM層；
步驟5:將光刻膠涂覆在Ti/Cu層上，形成光刻膠層，烘烤；
步驟6:將焊凸點掩模板對準(zhǔn)晶圓；使掩模板上的一個窗口圖形對應(yīng)晶圓上的一個芯片焊盤，將紫外光通過掩模板上的窗口圖形照射在光刻膠層上，對晶圓進(jìn)行曝光處理；溶解發(fā)生光化學(xué)反應(yīng)的光刻膠層，將掩模板上的窗口圖形復(fù)制到光刻膠層上，露出UBM層；
步驟7:在UBM層上電鍍Cu，形成Cu層，然后在Cu層上電鍍63wt%Sn和37wt%Pb組成的焊料，形成Sn/Pb金屬層，Sn/Pb金屬層頂部的位置高于光刻膠層頂部的位置；
步驟8:去除晶圓表面余留的光刻膠層；
步驟9:去除Sn/Pb金屬層覆蓋區(qū)外的Ti/Cu層；
步驟10:回流焊爐中，融化Sn/Pb金屬層，在芯片焊盤上形成焊凸點； 步驟11:將已制作好焊凸點的晶圓切割分離成單個的IC芯片，清洗IC芯片和制得的基板；在基板上的第一基板焊盤上涂覆免清洗助焊劑，然后，使IC芯片上的芯片焊盤與第一基板焊盤對齊，將IC芯片倒扣在基板上，形成半成品封裝件；
步驟12:融化免清洗助焊劑，使焊凸點與第一基板焊盤結(jié)合；
步驟13:將下填料填充于IC芯片和基板之間，所有焊凸點均封閉于下填料內(nèi)，后固化；
步驟14:通過檢驗、測試、打標(biāo)記、切割分離、包裝，得到基于基板的凸點倒裝芯片CSP封裝件。
[0010]本發(fā)明適用于低功耗和低引出(I/O)端芯片的封裝，本CSP封裝件采用專用基板及倒裝芯片，解決了現(xiàn)有IC封裝電路連接中引線鍵合封裝的高頻電性能差，陶瓷基板和PCB之間的熱膨脹失配(TEM)較大的封裝問題。運(yùn)用焊凸點的倒裝芯片互連技術(shù)，使得本封裝件外形薄，能夠用于小型化產(chǎn)品，并且本封裝件在封裝過程中未使用鍵合引線，芯片焊凸點與基板上焊盤直接結(jié)合，所以封裝件的分布及寄生電感、電阻、電容較小，保證了封裝件的信號完整性及頻率特性。同時，該封裝件芯片散發(fā)的熱量可通過焊凸點直接傳播到基板上，故封裝件的散熱性能也較好。而且在基板制作過程中，采用FR-4覆銅板或BT基板代替了傳統(tǒng)的陶瓷基板，故而避免了封裝基板與PCB基板的熱膨脹系數(shù)(CTE)不匹配問題，而且該基板制作過程簡單，大大減小了封裝成本。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0011]圖1是本發(fā)明CSP封裝件的示意圖。
[0012]圖2是本發(fā)明CSP封裝件中IC芯片的示意圖。
[0013]圖3是本發(fā)明CSP封裝件采用的基板原材的示意圖。
[0014]圖4是制備本發(fā)明CSP封裝件中使用的基板時，在基板原材上鉆孔后的示意圖。
[0015]圖5是制備本發(fā)明CSP封裝件中使用的基板時，在基板原材上鉆的孔中電鍍側(cè)壁后的不意圖。
[0016]圖6是制備本發(fā)明CSP封裝件中使用的基板時，在基板原材上形成干膜圖形的示意圖。
[0017]圖7是制備本發(fā)明CSP封裝件中使用的基板時，形成印刷線的PCB板的示意圖。
[0018]圖8是制備本發(fā)明CSP封裝件中使用的基板時，在PCB板表面涂覆阻焊劑層的示意圖。
[0019]圖9是制備本發(fā)明CSP封裝件中使用的基板時，在PCB板表面形成基板焊盤的示意圖。
[0020]圖10是制備本發(fā)明CSP封裝件時，芯片焊盤表面的鈍化層被蝕刻后的示意圖。
[0021]圖11是制備本發(fā)明CSP封裝件時，在芯片焊盤上制備UBM層后的示意圖。
[0022]圖12是制備本發(fā)明CSP封裝件時，在晶圓上涂覆光刻膠后的示意圖。
[0023]圖13是制備本發(fā)明CSP封裝件時，在光刻膠層上形成窗口的示意圖。
[0024]圖14是制備本發(fā)明CSP封裝件時，在窗口中電鍍Sn/Pb金屬層的示意圖。
[0025]圖15是制備本發(fā)明CSP封裝件時，去除窗口外的光刻膠層后的示意圖。
[0026]圖16是制備本發(fā)明CSP封裝件時，回流后形成焊凸點的示意圖。
[0027]圖中:1.1C芯片，2.芯片焊盤，3.焊凸點，4.第一基板焊盤，5.印刷線，6.下填料，
7.阻焊劑層，8.通孔焊盤，9.通孔，10.側(cè)壁，11.第二基板焊盤，12.基板，13.基板中間層，14.銅層，15.孔，16.干膜，17.鈍化層，18.UBM層，19.光刻膠層，20.窗口，21.Cu層，22.Sn/Pb金屬層。

【具體實施方式】
[0028]下面結(jié)合附圖和【具體實施方式】對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。
[0029]如圖1所示，本發(fā)明CPS封裝件，包括基板12，基板12中的基板中間層13的上表面和下表面均設(shè)有印刷線5，基板中間層13上加工有多個孔15，每個孔15內(nèi)均鍍覆有筒形的銅質(zhì)的側(cè)壁10，側(cè)壁10的兩端分別設(shè)有與該側(cè)壁10相連的通孔焊盤8，通孔焊盤8與基板上的印刷線5相連，側(cè)壁10的內(nèi)孔為通孔9，通孔9內(nèi)填塞有油墨；基板中間層13的下面設(shè)有多個第二基板焊盤U，第二基板焊盤11為銅焊盤；基板中間層13的上面設(shè)有多個第一基板焊盤4，所有的第一基板焊盤4均與基板中間層13上面的印刷線5相連，基板中間層13上面的印制線5從第一基板焊盤4上引出向基板中間層13中間進(jìn)行再分布，再分布的印制線5通過通孔焊盤8和側(cè)壁10與第二基板焊盤11相連，同時，第二基板焊盤11與基板中間層13下面的印刷線5相連接；基板12的上表面和下表面均印刷有阻焊劑層7，所有第一基板焊盤4的上表面和所有第二基板焊盤11的表面均露出阻焊劑層7外；第一基板焊盤4上設(shè)有如圖2所示IC芯片1，IC芯片I上設(shè)有兩列焊盤，每列焊盤均由多個芯片焊盤2組成，且每個芯片焊盤2上均設(shè)有一個焊凸點3，一個芯片焊盤2通過該芯片焊盤2上的焊凸點3與一個第一基板焊盤4相連接；IC芯片I與基板12之間填充有下填料6，下填料6將所有焊凸點3周圍的空隙全部填滿，且將所有的焊凸點3、基板12上表面和IC芯片I下表面完全覆蓋。
[0030]本發(fā)明CSP封裝件中使用的基板12采用以下方法制得:
步驟1:根據(jù)使用要求設(shè)計基板12 ；
步驟2:基板原材選取FR-4覆銅板或BT基板，如圖3所示，基板原材由基板中間層13、基板中間層13上表面以及基板中間層13下表面上覆蓋的銅層14組成；根據(jù)基板12的設(shè)計要求，采用機(jī)械鉆孔方式，在基板原材上形成多個貫穿基板原材的孔15，如圖4所示；步驟3:采用電鍍工藝，在孔15的表面電鍍一層筒形的厚度均勻的銅質(zhì)的側(cè)壁10，側(cè)壁10的內(nèi)孔為通孔9，側(cè)壁10的兩端分別與基板中間層13上表面和下表面上的銅層14相連，如圖5所示；
步驟4:電路圖形成:
首先，在基板原材上、下表面的銅層14上分別鋪設(shè)一層干膜16，通過曝光、顯影，去除兩層銅層14上除圖形部分外的干膜16，在基板中間層13上表面的銅層14上形成與基板上表面印制線布線圖相同的干膜圖形，在基板中間層13下表面的銅層14上形成與基板下表面印制線布線圖相同的干膜圖形，如圖6所示；然后，進(jìn)行蝕刻，去除裸露的銅層14(由于干膜圖形的保護(hù)作用，被干膜圖形覆蓋的銅層14不會受到影響)，在基板中間層13的上表面和下表面分別形成印制線5，以及與側(cè)壁10相連的通孔焊盤8，如圖7所示；最后，去除印制線5上覆蓋的干膜，用油墨填塞通孔9，進(jìn)行半固化之后，打磨表面，使表面平整，得半成品基板， 步驟5:在半成品基板的上表面和下表面涂覆阻焊劑層7，然后進(jìn)行半固化，如圖8所示；
步驟6:通過UV曝光、顯影，去除半成品基板上表面第一基板焊盤4設(shè)計位置處的阻焊劑層7，去除半成品基板下表面第二基板焊盤11設(shè)計位置處的阻焊劑層7 ;然后在露出的第一基板焊盤4的設(shè)計位置處鍍錫，形成第一基板焊盤4，在露出的第二基板焊盤11的設(shè)計位置處鍍銅，形成第二基板焊盤11，如圖9所示；
步驟7:通過水洗干燥、分割、測試檢驗，得到基板。
[0031]本發(fā)明還提供了一種上述CSP封裝件的制造方法，具體按以下步驟進(jìn)行:
步驟1:按上述方法制得基板；
步驟2:涂覆鈍化層
將來料晶圓放置在能高速旋轉(zhuǎn)的工作臺上，然后將鈍化液注射到晶圓中心位置，之后高速旋轉(zhuǎn)工作臺，通過離心力的作用將鈍化液均勻的涂覆在晶圓表面，形成鈍化層17 ；
步驟3:鈍化層開孔
采用蝕刻方法或激光蝕刻方法，去除晶圓上芯片焊盤2表面的鈍化層17，形成鈍化層開口，如圖10所示，露出芯片焊盤2上的鋁壓焊塊，清洗該鋁壓焊塊；
步驟4:濺射Ti層和Cu層
先在晶圓的整個表面濺射Ti層，接著在該Ti層上再濺射Cu層，形成Ti/Cu層，覆蓋于芯片焊盤2上的Ti/Cu層為UBM層18，如圖11所示；
步驟5:涂覆光刻膠
將光刻膠均勻地涂覆在Ti/Cu層上，形成光刻膠層19，如圖12所示，然后烘烤晶圓，烘烤時間根據(jù)光刻膠的種類及膜厚確定(光刻膠層的厚度:35±0.5 μ m,烘烤時間:15±3秒，烘烤溫度:80±5°C)，使光刻膠與Ti/Cu層緊密結(jié)合；
步驟6:光刻焊凸點圖形
首先，使用光刻機(jī)對位系統(tǒng)對焊凸點掩模板和晶圓進(jìn)行對準(zhǔn)；使掩模板上的一個窗口圖形對應(yīng)晶圓上的一個芯片焊盤2，即一個芯片焊盤2處于掩模板上一個窗口圖形的下方，然后，將紫外光通過掩模板上的窗口圖形照射在光刻膠層19上，對晶圓進(jìn)行曝光處理，使曝光部分的光刻膠層19發(fā)生光化學(xué)反應(yīng)，改變光刻膠在顯影液中的溶解性；最后，使用顯影液溶解發(fā)生光化學(xué)反應(yīng)的光刻膠層19，將掩模板上的窗口圖形復(fù)制到光刻膠層19上，在光刻膠層19上形成窗口 20，窗口 20的尺寸大于鈍化層17上的鈍化層開口的尺寸，露出UBM層18，如圖13所示；
步驟7:電鍍金屬層
首先，在UBM層18上電鍍Cu，形成Cu層21，然后在Cu層21上電鍍63wt%Sn和37wt%Pb組成的焊料，形成Sn/Pb金屬層22，Sn/Pb金屬層22填充窗口 20，如圖14所示，Sn/Pb金屬層22頂部的位置高于光刻膠層19頂部的位置，在窗口 20處形成蘑菇形凸點；
步驟8:去除光刻膠:
用光刻膠清洗液去除晶圓表面余留的光刻膠層19，如圖15所示；
步驟9:剝離Ti/Cu層:
用過氧化氫蝕刻去除Sn/Pb金屬層22覆蓋區(qū)外的Ti/Cu層，并回收使用過的過氧化氫溶液； 步驟10:回流
將晶圓放入回流焊爐，在高溫下使芯片焊盤2上Sn/Pb金屬層22融化，在表面張力的作用，融化后的焊料在芯片焊盤2上自然形成光滑的球型的焊凸點3，如圖16所示；
步驟11:將已制作好焊凸點3的晶圓切割分離成單個的IC芯片1，并使用異丙醇清洗已切割分離的IC芯片I和步驟I中制得的基板，以減少微粒、油脂等污染；在基板上與芯片焊盤2相對應(yīng)的第一基板焊盤4上涂覆免清洗助焊劑，然后，使用倒裝芯片倒裝鍵合設(shè)備拾取IC芯片1，通過設(shè)備配備的對準(zhǔn)用的仰視/俯視相機(jī)，自動調(diào)整IC芯片I的位置，使芯片焊盤2與第一基板焊盤4 對齊后，將IC芯片I倒扣在基板上；
步驟12:將倒扣了 IC芯片I的基板放置在DIMA SMT系統(tǒng)的傳送帶上，該系統(tǒng)使用氮?dú)?氧氣體積分?jǐn)?shù)設(shè)定為50X 10_6)環(huán)境，融化焊料，使焊凸點3與第一基板焊盤4牢固結(jié)合；步驟13:使用下填充設(shè)備，將下填料6填充于IC芯片I和基板之間，使所有焊凸點3均封閉于下填料6內(nèi)，下填料6對焊凸點3起到加固和保護(hù)作用，提高產(chǎn)品可靠性；下填充之后，根據(jù)下填料6的物理特性對進(jìn)行后固化處理；下填料包封可以將芯片粘接在基板上，防止由于硅芯片和層壓有機(jī)基板之間的熱膨脹失配(TEM)導(dǎo)致焊點變形斷裂，保證焊凸點的可靠性；
步驟14:后固化之后，通過檢驗、測試、打標(biāo)記、切割分離、包裝，得到基于基板的凸點倒裝芯片CSP封裝件，需要指出的是在測試時，測試電源為直流5V，以避免電流對封裝件電性能造成影響。
[0032]實施例1
根據(jù)使用要求設(shè)計基板；基板原材選取FR-4覆銅板，基板原材包括上表面和下表面上均覆有銅層的基板中間層；根據(jù)基板的設(shè)計要求，采用機(jī)械鉆孔方式，在基板原材上形成多個貫穿基板原材的孔；在該孔的表面電鍍一層筒形的厚度均勻的銅質(zhì)的側(cè)壁，側(cè)壁兩端分別與基板中間層上表面和下表面上的銅層相連；在基板原材上、下表面的銅層上分別鋪設(shè)一層干膜，通過曝光、顯影，去除兩層銅層上除圖形部分外的干膜，在基板中間層上表面的銅層上形成與基板上表面印制線布線圖相同的干膜圖形，在基板中間層下表面的銅層上形成與基板下表面印制線布線圖相同的干膜圖形；進(jìn)行蝕刻，去除裸露的銅層，在基板中間層的上表面和下表面分別形成印制線，以及與側(cè)壁相連的通孔焊盤；去除半成品基板表面的干膜，用油墨填塞側(cè)壁的內(nèi)孔，半固化之后，打磨半成品基板表面，使半成品基板表面平整；在半成品基板的上表面和下表面涂覆阻焊劑層，然后進(jìn)行半固化；通過UV曝光、顯影，去除半成品基板上表面第一基板焊盤設(shè)計位置處的阻焊劑層，去除半成品基板下表面第二基板焊盤設(shè)計位置處的阻焊劑層；然后在露出的第一基板焊盤的設(shè)計位置處鍍錫，形成第一基板焊盤，在露出的第二基板焊盤的設(shè)計位置處鍍銅，形成第二基板焊盤；通過水洗干燥、分割、測試檢驗，制得基板。將晶圓放置在能高速旋轉(zhuǎn)的工作臺上，鈍化液注射于晶圓中心位置，高速旋轉(zhuǎn)工作臺，通過離心力將鈍化液均勻的涂覆在晶圓表面，形成鈍化層；采用蝕刻方法去除IC芯片上芯片焊盤表面的鈍化層，形成鈍化層開口，露出芯片焊盤上的鋁壓焊塊，清洗該鋁壓焊塊；先在晶圓的整個表面濺射Ti層，接著在該Ti層上再濺射Cu層，形成Ti/Cu層，覆蓋于芯片焊盤上的Ti/Cu層為UBM層18 ;將光刻膠均勻地涂覆在Ti/Cu層上，形成厚度35 μ m的光刻膠層，在80°C溫度下烘烤15秒，使光刻膠與Ti/Cu層緊密結(jié)合；使用光刻機(jī)對位系統(tǒng)對焊凸點掩模板和晶圓進(jìn)行對準(zhǔn)；使掩模板上的一個窗口圖形對應(yīng)晶圓上的一個芯片焊盤，即一個芯片焊盤處于掩模板上一個窗口圖形的下方，然后，將紫外光通過掩模板上的窗口圖形照射在光刻膠層上，對晶圓進(jìn)行曝光處理，使曝光部分的光刻膠層發(fā)生光化學(xué)反應(yīng)，使用顯影液溶解發(fā)生光化學(xué)反應(yīng)的光刻膠層，將掩模板上的窗口圖形復(fù)制到光刻膠層上，在光刻膠層上形成尺寸大于鈍化層上鈍化層開口尺寸的窗口，露出UBM層；在UBM層上電鍍Cu，形成Cu層，在Cu層上電鍍63wt%Sn和37wt%Pb組成的焊料，形成Sn/Pb金屬層，Sn/Pb金屬層填充窗口，Sn/Pb金屬層頂部的位置高于光刻膠層頂部的位置,在窗口處形成蘑菇形凸點；用光刻膠清洗液或激光去除晶圓表面余留的光刻膠層；用過氧化氫蝕刻去除Sn/Pb金屬層覆蓋區(qū)域外的Ti/Cu層；將晶圓放入回流焊爐，高溫融化芯片焊盤上的Sn/Pb金屬層，在表面張力的作用，融化后的焊料在芯片焊盤上自然形成光滑的球型的焊凸點；將已制作好焊凸點的晶圓切割分離成單個的IC芯片，用異丙醇清洗已切割分離的IC芯片和制得的基板；在基板上與芯片焊盤相對應(yīng)的第一基板焊盤上涂覆免清洗助焊劑，使用倒裝芯片倒裝鍵合設(shè)備拾取IC芯片，通過設(shè)備配備的對準(zhǔn)用的仰視/俯視相機(jī)，自動調(diào)整IC芯片I的位置，使芯片焊盤與第一基板焊盤一一對齊后，將上；將倒扣了 IC芯片的基板放置在DIMA SMT系統(tǒng)的傳送帶上，該系統(tǒng)使用氮?dú)猸h(huán)境，融化焊料，使焊凸點與第一基板焊盤牢固結(jié)合；使用下填充設(shè)備，將下填料填充于IC芯片和基板之間，使所有焊凸點均封閉于下填料內(nèi)，后固化；通過檢驗、測試、打標(biāo)記、切割分離、包裝，得到基于基板的凸點倒裝芯片CSP封裝件，測試時，測試電源為直流5V。
[0033]實施例2
按實施例1的方法制得基板，按實施例1的方法在該基板上涂覆鈍化層、鈍化層開孔、濺射Ti層和Cu層，涂覆光刻膠，形成厚度為35.5μπι的光刻膠層，在85°C溫度下烘烤18秒，使光刻膠與Ti/Cu層緊密結(jié)合；然后再按實施例1的方法制得基于基板的凸點倒裝芯片CSP封裝件。
[0034]實施例3
按實施例1的方法制得基板，按實施例1的方法在該基板上涂覆鈍化層、鈍化層開孔、濺射Ti層和Cu層，涂覆光刻膠，形成厚度為34.5 μ m的光刻膠層，在75 °C溫度下烘烤12秒，使光刻膠與Ti/Cu層緊密結(jié)合；然后再按實施例1的方法制得基于基板的凸點倒裝芯片CSP封裝件。
[0035]上述已經(jīng)描述了本發(fā)明的實施例。然而，應(yīng)當(dāng)理解，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的情況下，可以做出各種修改。
【權(quán)利要求】
1.一種基于基板的凸點倒裝芯片CSP封裝件，其特征在于，所述封裝件包括基板(12)，基板(12)又包括上表面和下表面均設(shè)有印刷線(5)的基板中間層(13)，基板中間層(13)上加工有多個孔(15)，每個孔(15)內(nèi)均鍍覆有筒形的側(cè)壁(10)，側(cè)壁(10)兩端通過通孔焊盤(8)分別與基板中間層(13)上表面印刷線(5)和基板中間層(13)下表面印刷線(5)相連，基板中間層(13)的下面設(shè)有多個與基板中間層(13)下面的印刷線(5)相連的第二基板焊盤(11);基板中間層(13)上面設(shè)有多個與基板中間層(13)上面的印刷線(5)相連的第一基板焊盤(4)，基板(12)的上表面和下表面均印刷有阻焊劑層(7)，所有第一基板焊盤(4)的上表面和所有第二基板焊盤(11)的表面均露出阻焊劑層(7)外；第一基板焊盤(4)上設(shè)有IC芯片(1)，IC芯片(I)上設(shè)置有多個芯片焊盤(2)，一個芯片焊盤(2)通過一個焊凸點(3)與一個第一基板焊盤(4)相連接；IC芯片(I)與基板(12)之間填充有下填料(6)，下填料(6)填滿所有焊凸點(3)周圍的空隙，所有的焊凸點(3)、基板(12)上表面和IC芯片(I)下表面均覆蓋于下填料(6)內(nèi)。
2.如權(quán)利要求1所述的基于基板的凸點倒裝芯片CSP封裝件，其特征在于，所述的側(cè)壁(10)為銅質(zhì)側(cè)壁。
3.如權(quán)利要求1或2所述的基于基板的凸點倒裝芯片CSP封裝件，其特征在于，所述的側(cè)壁(10)內(nèi)孔中填塞有油墨。
4.一種權(quán)利要求1所述的基于基板的凸點倒裝芯片CSP封裝件中使用的基板，其特征在于，該基板采用以下方法制得: 步驟1:根據(jù)使用要求設(shè)計基板(12)； 步驟2:選取FR-4覆銅板或BT基板為基板原材，基板原材由基板中間層(13)、基板中間層(13)上表面以及基板中間層(13)下表面上覆蓋的銅層(14)組成；根據(jù)基板(12)設(shè)計要求，在基板原材上加工多個貫穿基板原材的孔(15)； 步驟3:在孔(15)表面鍍覆筒形的銅質(zhì)的側(cè)壁(10)，側(cè)壁(10)兩端分別與基板中間層(13)兩個表面上的銅層(14)相連； 步驟4:在兩層銅層(14)上分別鋪設(shè)一層干膜(16)，通過曝光、顯影，去除兩層銅層(14)上除圖形部分外的干膜(16)，在基板中間層(13)上表面的銅層(14)上形成與基板上表面印制線布線圖相同的干膜圖形，在基板中間層(13)下表面的銅層(14)上形成與基板下表面印制線布線圖相同的干膜圖形；蝕刻，去除裸露的銅層(14)，在基板中間層(13)上表面和下表面分別形成印制線(5)以及與側(cè)壁(10)相連的通孔焊盤(8);去除該印刷線(5)表面覆蓋的干膜，用油墨填塞側(cè)壁(10)內(nèi)孔，半固化后，打磨，得半成品基板； 步驟5:在半成品基板的上表面和下表面涂覆阻焊劑層(7)后，半固化； 步驟6:通過UV曝光、顯影，去除半成品基板上表面第一基板焊盤(4)設(shè)計位置處的阻焊劑層(7)，去除半成品基板下表面第二基板焊盤(11)設(shè)計位置處的阻焊劑層(7);在露出的第一基板焊盤(4)的設(shè)計位置處鍍錫，形成第一基板焊盤(4)，在露出的第二基板焊盤(11)的設(shè)計位置處鍍銅，形成第二基板焊盤(11); 步驟7:水洗、干燥、分割、測試檢驗，得到基板(12)。
5.一種基于基板的凸點倒裝芯片CSP封裝件的制造方法，其特征在于，具體按以下步驟進(jìn)行: 步驟1:按權(quán)利要求4所述的方法制得基板(12)； 步驟2:在晶圓表面形成鈍化層(17)； 步驟3:去除芯片焊盤(2)表面的鈍化層(17)，露出芯片焊盤(2)上的鋁壓焊塊，清洗該鋁壓焊塊； 步驟4:在晶圓的整個表面濺射Ti層，再在該Ti層上濺射Cu層，形成Ti/Cu層，覆蓋于芯片焊盤(2)上的Ti/Cu層為UBM層(18)； 步驟5:將光刻膠涂覆在Ti/Cu層上，形成光刻膠層(19)，烘烤； 步驟6:將焊凸點掩模板對準(zhǔn)晶圓；使掩模板上的一個窗口圖形對應(yīng)晶圓上的一個芯片焊盤(2)，將紫外光通過掩模板上的窗口圖形照射在光刻膠層(19)上，對晶圓進(jìn)行曝光處理；溶解發(fā)生光化學(xué)反應(yīng)的光刻膠層(19)，將掩模板上的窗口圖形復(fù)制到光刻膠層(19)上，露出UBM層(18)； 步驟7:在UBM層(18)上電鍍Cu，形成Cu層(21)，然后在Cu層(21)上電鍍63wt%Sn和37wt%Pb組成的焊料，形成Sn/Pb金屬層(22)，Sn/Pb金屬層(22)頂部的位置高于光刻膠層(19)頂部的位置； 步驟8:去除晶圓表面余留的光刻膠層(19)； 步驟9:去除Sn/Pb金屬層(22)覆蓋區(qū)外的Ti/Cu層； 步驟10:回流焊爐中，融化Sn/Pb金屬層(22)，在芯片焊盤(2)上形成焊凸點(3); 步驟11:將已制作好焊凸點(3)的晶圓切割分離成單個的IC芯片(1)，清洗IC芯片(I)和步驟I制得的基板(12);在基板(12)上的第一基板焊盤(4)上涂覆免清洗助焊劑，然后，使IC芯片(I)上的芯片焊盤(2)與第一基板焊盤(4) 一一對齊，將IC芯片(I)倒扣在基板(12)上； 步驟12:融化免清洗助焊劑，使焊凸點(3)與第一基板焊盤(4)結(jié)合； 步驟13:將下填料(6)填充于IC芯片(I)和基板(12)之間，所有焊凸點(3)均封閉于下填料(6)內(nèi)，后固化； 步驟14:通過檢驗、測試、打標(biāo)記、切割分離、包裝，得到基于基板的凸點倒裝芯片CSP封裝件。
6.如權(quán)利要求5所述的基于基板的凸點倒裝芯片CSP封裝件的制造方法，其特征在于，所述步驟3中采用蝕刻方法方法去除芯片焊盤(2)表面的鈍化層(17)。
7.如權(quán)利要求5所述的基于基板的凸點倒裝芯片CSP封裝件的制造方法，其特征在于，所述步驟5中光刻膠層(19 )的厚度為35 ± 0.5 μ m，烘烤時間15 ± 3秒，烘烤溫度80 ± 5°C。
8.如權(quán)利要求5所述的基于基板的凸點倒裝芯片CSP封裝件的制造方法，其特征在于，所述步驟9中，用過氧化氫蝕刻去除Ti/Cu層，并回收使用過的過氧化氫溶液。
9.如權(quán)利要求5所述的基于基板的凸點倒裝芯片CSP封裝件的制造方法，其特征在于，所述步驟14中測試時，測試電源為直流5V，以避免電流對封裝件電性能造成影響。
【文檔編號】H01L23/31GK104201156SQ201410390811
【公開日】2014年12月10日 申請日期:2014年8月8日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月8日
【發(fā)明者】邵榮昌, 慕蔚, 李習(xí)周, 張易勒, 周建國, 張胡軍, 張進(jìn)兵 申請人:天水華天科技股份有限公司