專利名稱：封裝結(jié)構(gòu)及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種半導(dǎo)體封裝結(jié)構(gòu)及其制造方法，更具體地講，本發(fā)明涉及ー種不采用帶電路的基板(例如印刷電路板(PCB))而是采用具有高導(dǎo)熱性的導(dǎo)熱載板的封裝結(jié)構(gòu)及其制造方法。
背景技術(shù)：
隨著半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的飛速發(fā)展及其向各行業(yè)的迅速滲透，電子封裝已經(jīng)逐步成為實(shí)現(xiàn)半導(dǎo)體芯片功能的一個(gè)瓶頸，電子封裝因此在近二三十年內(nèi)獲得了巨大的發(fā)展，并已經(jīng)取得了長足的進(jìn)步。今日的電子封裝不但要提供芯片保護(hù)，還要在控制成本的同時(shí)滿足不斷増加的功能、可靠性、散熱性等性能。電子封裝的設(shè)計(jì)和制造對系統(tǒng)應(yīng)用正變得越來越重要，電子封裝的設(shè)計(jì)和制造從ー開始就需要從系統(tǒng)入手以獲得最佳的性能價(jià)格比。電子封裝發(fā)展的驅(qū)動(dòng)カ主要來源于半導(dǎo)體芯片的發(fā)展和市場需要，可以概括為如下幾點(diǎn)速度及處理能力的増加需要更多的引腳數(shù)、更快的時(shí)鐘頻率和更好的電源分配。市場需要電子產(chǎn)品有更多功能，更長的電池壽命和更小的幾何尺寸。電子器件和電子產(chǎn)品的需要量不斷增カロ，新的器件不斷涌現(xiàn)。市場競爭日益加劇，芯片制造業(yè)的發(fā)展和電子產(chǎn)品的市場需要將最終決定電子封裝的發(fā)展趨向于更小、更薄、更輕、功能更強(qiáng)、能耗更小、可靠性更好、更符合環(huán)保要求、更便宜等隨著電子技術(shù)的飛速發(fā)展，封裝的小型化和組裝的高密度化以及各種新型封裝技術(shù)的不斷涌現(xiàn)，對電子組裝質(zhì)量的要求也越來越高。在眾多的封裝形式中，倒裝芯片F(xiàn)C(Flip chip)封裝由于具有組件尺寸小、性能高和成本低等諸多優(yōu)點(diǎn)而備受關(guān)注。倒裝芯片技術(shù)由IBM公司在60年代引入，開始使用的是銅凸點(diǎn)，后發(fā)展為在芯片上制備高鉛焊料凸點(diǎn)再將芯片正面朝下直接貼在陶瓷襯底上，使用回流焊接實(shí)現(xiàn)多個(gè)焊點(diǎn)的一次性組裝。既大大提高了生產(chǎn)效率(當(dāng)時(shí)的金絲球焊機(jī)焊接速度較慢)，同時(shí)由于引線電阻小，寄生電容小，因而獲得了優(yōu)異的性能特別是高頻性能。目前倒裝芯片技術(shù)在計(jì)算機(jī)、通信等領(lǐng)域已經(jīng)獲得了相當(dāng)程度的應(yīng)用，并且正呈高速增長趨勢。目前比較成熟的倒裝芯片封裝形式通常是包含基板(substrate)13的，如圖I所示，其中，基板13—般為印刷電路板，芯片11由塑封材料12塑封，基板包括形成有電路圖案的電路板15，芯片11通過電路板和焊球14實(shí)現(xiàn)與外部的電氣連接。然而，由于使用印刷電路板會提高封裝成本，因此，不采用帶電路的基板的倒裝芯片封裝已經(jīng)成為ー種發(fā)展趨勢?，F(xiàn)有的不采用帶電路的基板的封裝技術(shù)主要分為兩種第一種如圖2所示(美國專利US 7，160, 755 B2)，先在基板23上嵌入一個(gè)可導(dǎo)電的載體，然后將芯片21貼到載體上以形成ー個(gè)導(dǎo)電通路，用塑封材料22塑封后去除基板23，在載體的另一端形成焊球結(jié)合24后完成封裝；第二種如圖3所示(美國專利US 7, 772,033 B2)，直接在基板33上制作導(dǎo)電線路，然后是貼芯片31和使用塑封材料32塑封，最后是去掉基板33和貼球34。、
現(xiàn)有的不采用帶電路的基板的封裝的主要問題在于材料成本較高，可靠性和散熱性能不夠理想，且其制造エ藝需要新的設(shè)備。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種封裝結(jié)構(gòu)及其制造方法，所述封裝結(jié)構(gòu)包括不采用帶電路的基板而是采用具有高導(dǎo)熱性的導(dǎo)熱載板，具有良好的可靠性和散熱性能。根據(jù)本發(fā)明的一方面，提供了ー種封裝結(jié)構(gòu)，所述封裝結(jié)構(gòu)包括導(dǎo)熱載板；芯片，設(shè)置在所述導(dǎo)熱載板上；凸點(diǎn)，形成在所述芯片上并與芯片電連接；塑封材料，包封所述芯片，塑封材料上形成有電路圖案；導(dǎo)電材料，填充在所述電路圖案中并與凸點(diǎn)電連接；絕緣材料，覆蓋所述凸點(diǎn)和導(dǎo)電材料，并暴露導(dǎo)電材料的一端，以實(shí)現(xiàn)芯片與外部的電氣連接。 根據(jù)本發(fā)明的一方面，所述凸點(diǎn)可以通過電鍍形成。 根據(jù)本發(fā)明的一方面，所述凸點(diǎn)可以由焊料形成。根據(jù)本發(fā)明的一方面，所述塑封材料可以為環(huán)氧模塑料。根據(jù)本發(fā)明的一方面，所述封裝結(jié)構(gòu)還可以包括焊球，焊球可以設(shè)置在導(dǎo)電材料的暴露絕緣材料的一端，用于實(shí)現(xiàn)芯片與外部的電氣連接。根據(jù)本發(fā)明的一方面，導(dǎo)熱載板可以為金屬。根據(jù)本發(fā)明的一方面，提供了一種封裝結(jié)構(gòu)的制造方法，所述方法可以包括如下步驟準(zhǔn)備芯片；在所述芯片上形成凸點(diǎn)，凸點(diǎn)與芯片電連接；將形成有凸點(diǎn)的芯片附著到導(dǎo)熱載板上；用塑封材料將形成有凸點(diǎn)的芯片塑封；使所述凸點(diǎn)暴露；在塑封材料上形成電路圖案；在所述電路圖案中填充導(dǎo)電材料以與凸點(diǎn)電連接；用絕緣材料覆蓋所述凸點(diǎn)和導(dǎo)電材料，并暴露導(dǎo)電材料的一端，以實(shí)現(xiàn)芯片與外部的電氣連接。根據(jù)本發(fā)明的一方面，所述凸點(diǎn)可以通過電鍍形成。根據(jù)本發(fā)明的一方面，所述凸點(diǎn)可以由焊料形成。根據(jù)本發(fā)明的一方面，所述塑封材料可以為環(huán)氧模塑料。根據(jù)本發(fā)明的一方面，可以通過研磨或激光打孔的方式使所述凸點(diǎn)暴露。根據(jù)本發(fā)明的一方面，可以通過在導(dǎo)電材料的暴露絕緣材料的一端設(shè)置焊球來實(shí)現(xiàn)芯片與外部的電氣連接。 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明材料成本較低，可靠性和散熱性能較好，且其制造エ藝無需新的設(shè)備。


圖I是通常的倒裝芯片封裝結(jié)構(gòu)的示意圖。圖2是去除基板的倒裝芯片封裝結(jié)構(gòu)的一個(gè)示例的示意圖。圖3是去除基板的倒裝芯片封裝結(jié)構(gòu)的另ー個(gè)示例的示意圖。圖4是根據(jù)本發(fā)明示例性實(shí)施例的具有高導(dǎo)熱性的導(dǎo)熱載板的封裝結(jié)構(gòu)的示意圖。圖5至圖13C是示出根據(jù)本發(fā)明示例性實(shí)施例的制造具有高導(dǎo)熱性的導(dǎo)熱載板的封裝結(jié)構(gòu)的方法的示意圖。
具體實(shí)施例方式在下文中參照附圖更充分地描述了本發(fā)明，在附圖中示出了本發(fā)明的實(shí)施例。然而，本發(fā)明可以以許多不同的形式來實(shí)施，且不應(yīng)該解釋為局限于在這里所提出的實(shí)施例。相反，提供這些實(shí)施例使得本公開將是徹底和完全的，并將本發(fā)明的范圍充分地傳達(dá)給本領(lǐng)域技術(shù)人員。在附圖中，為了清晰起見，會夸大層和區(qū)域的尺寸和相對尺寸。圖4是示出根據(jù)本發(fā)明示例性實(shí)施例的具有高導(dǎo)熱的導(dǎo)熱載板的封裝結(jié)構(gòu)的示意圖。 參照圖4，根據(jù)本發(fā)明的一方面，提供了ー種封裝結(jié)構(gòu)，所述封裝結(jié)構(gòu)包括導(dǎo)熱載板43，由具有高導(dǎo)熱性的材料形成，例如，導(dǎo)熱載板43可以由金屬形成，導(dǎo)熱載板43上不具有電路；芯片41，設(shè)置在所述導(dǎo)熱載板43上；凸點(diǎn)45，形成在所述芯片41上，所述凸點(diǎn)45可以由導(dǎo)電的材料形成，例如，通過電鍍形成；塑封材料42，包封所述芯片41，塑封材料42上形成有電路圖案48(參照圖IOA至圖10C)，所述塑封材料42可以為環(huán)氧模塑料(EMC)；導(dǎo)電材料47，填充在所述電路圖案48中；絕緣材料46，覆蓋所述凸點(diǎn)45和導(dǎo)電材料47，絕緣材料46暴露導(dǎo)電材料47的一端，以實(shí)現(xiàn)芯片與外部的電氣連接。根據(jù)本發(fā)明的一方面，所述封裝結(jié)構(gòu)還可以包括焊球44，焊球44可以設(shè)置在導(dǎo)電材料47的暴露絕緣材料46的一端，從而可以通過在導(dǎo)電材料47的暴露絕緣材料46的一端設(shè)置的焊球44來實(shí)現(xiàn)與外部的電氣連接。然而，本發(fā)明不限于此，可以通過其它方式實(shí)現(xiàn)導(dǎo)電材料與外部的電氣連接。圖5至圖13C是示出根據(jù)本發(fā)明示例性實(shí)施例的制造具有高導(dǎo)熱的導(dǎo)熱載板的封裝結(jié)構(gòu)的方法的示意圖。參照圖5至圖8，根據(jù)本發(fā)明示例性實(shí)施例的封裝結(jié)構(gòu)的制造方法包括如下步驟準(zhǔn)備芯片I ;在所述芯片I上形成凸點(diǎn)5(例如，可以通過使用電鍍的方法在芯片I上形成的鋁焊盤表面上形成凸點(diǎn))，所述凸點(diǎn)5可以由導(dǎo)電的材料形成；將形成有凸點(diǎn)5的芯片I附著到具有高導(dǎo)熱性的導(dǎo)熱載板3上(例如，可以通過導(dǎo)熱膠將芯片I粘貼到導(dǎo)熱載板3上)；用塑封材料2將形成有凸點(diǎn)5的芯片I塑封，所述塑封材料2可以為環(huán)氧模塑料。之后，使所述凸點(diǎn)5暴露。圖9A、10A、11A、12A和13A是示出根據(jù)本發(fā)明示例性實(shí)施例的封裝結(jié)構(gòu)的制造方法的通過將塑封材料2研磨使所述凸點(diǎn)暴露以及后續(xù)エ藝的示意圖。圖9B、10B、11B、12B和13B是示出根據(jù)本發(fā)明示例性實(shí)施例的封裝結(jié)構(gòu)的制造方法的通過激光打孔使所述凸點(diǎn)暴露以及后續(xù)エ藝的示意圖。圖10C、11C、12C和13C是示出根據(jù)本發(fā)明示例性實(shí)施例的封裝結(jié)構(gòu)的制造方法的俯視不意圖。根據(jù)本發(fā)明示例性實(shí)施例的封裝結(jié)構(gòu)的制造方法還包括如下步驟在塑封材料2上形成電路圖案8 (例如可以通過使用激光形成電路圖案或者在塑封材料2表面腐蝕的方法在具有電路圖案的模具的引導(dǎo)下在塑封材料2表面上形成電路圖案)(參照圖IOA至圖10C);在所述電路圖案8中填充導(dǎo)電材料7(例如可以通過在具有電路圖案的模具表面涂覆導(dǎo)電材料實(shí)現(xiàn)填充)(參照圖IlA至圖11C);用絕緣材料6覆蓋所述凸點(diǎn)5和導(dǎo)電材料7 (例如可以通過使用具有電路圖案的模具將絕緣材料覆蓋所述凸點(diǎn)5和導(dǎo)電材料7)，使其與外界隔離，絕緣材料6暴露導(dǎo)電材料7的一端，以實(shí)現(xiàn)芯片與外部的電氣連接，例如，所述一端為導(dǎo)電材料的與凸點(diǎn)相對的一端(參照圖12A至圖12C)。根據(jù)本發(fā)明的一方面，參照圖13A至圖13C，可以通過在導(dǎo)電材料7的暴露絕緣材料6的一端設(shè)置焊球4來實(shí)現(xiàn)與外部的電氣連接。然而，本發(fā)明不限于此，可以通過其它方式實(shí)現(xiàn)導(dǎo)電材料與外部的電氣連接。根據(jù)本發(fā)明示例性實(shí)施例的封裝結(jié)構(gòu)中沒有傳統(tǒng)的具有電路的基板，而是包括高導(dǎo)熱的導(dǎo)熱載板，電路圖案設(shè)置在塑封材料上，從而提供了具有良好的可靠性和散熱性能且降低了成本的封裝結(jié)構(gòu)。 盡管已經(jīng)結(jié)合本發(fā)明的示例性實(shí)施例示出并描述了本發(fā)明，然而，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員應(yīng)該理解，在不脫離由權(quán)利要求限定的本發(fā)明的精神和范圍的情況下，可以對本發(fā)明作出形式和細(xì)節(jié)上的各種改變。
權(quán)利要求
1.ー種封裝結(jié)構(gòu)，所述封裝結(jié)構(gòu)包括 導(dǎo)熱載板； 芯片，設(shè)置在所述導(dǎo)熱載板上； 凸點(diǎn)，形成在所述芯片上并與所述芯片電連接； 塑封材料，包封所述芯片，塑封材料上形成有電路圖案； 導(dǎo)電材料，填充在所述電路圖案中并與凸點(diǎn)電連接； 絕緣材料，覆蓋所述凸點(diǎn)和導(dǎo)電材料，并暴露導(dǎo)電材料的一端，以實(shí)現(xiàn)芯片與外部的電氣連接。
2.如權(quán)利要求I所述的封裝結(jié)構(gòu)，其中，所述凸點(diǎn)由焊料通過電鍍形成。
3.如權(quán)利要求I所述的封裝結(jié)構(gòu)，其中，所述塑封材料為環(huán)氧模塑料。
4.如權(quán)利要求I所述的封裝結(jié)構(gòu)，所述封裝結(jié)構(gòu)還包括焊球，焊球設(shè)置在導(dǎo)電材料的暴露絕緣材料的一端，用于實(shí)現(xiàn)與外部的電氣連接。
5.如權(quán)利要求I所述的封裝結(jié)構(gòu)，其中，導(dǎo)熱載板為金屬。
6.一種封裝結(jié)構(gòu)的制造方法，所述方法包括如下步驟 準(zhǔn)備芯片； 在所述芯片上形成凸點(diǎn)，凸點(diǎn)與芯片電連接； 將形成有凸點(diǎn)的芯片附著到導(dǎo)熱載板上； 用塑封材料將形成有凸點(diǎn)的芯片塑封； 使所述凸點(diǎn)暴露； 在塑封材料上形成電路圖案； 在所述電路圖案中填充導(dǎo)電材料以與凸點(diǎn)電連接； 用絕緣材料覆蓋所述凸點(diǎn)和導(dǎo)電材料，并暴露導(dǎo)電材料的一端，以實(shí)現(xiàn)芯片與外部的電氣連接。
7.如權(quán)利要求6所述的制造方法，其中，所述凸點(diǎn)由焊料通過電鍍形成。
8.如權(quán)利要求6所述的制造方法，其中，所述塑封材料為環(huán)氧模塑料。
9.如權(quán)利要求6所述的制造方法，其中，通過研磨或激光打孔的方式使所述凸點(diǎn)暴露。
10.如權(quán)利要求6所述的制造方法，所述方法還包括通過在導(dǎo)電材料的暴露絕緣材料的一端設(shè)置焊球來實(shí)現(xiàn)芯片與外部的電氣連接。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種具有高導(dǎo)熱性的導(dǎo)熱載板的封裝結(jié)構(gòu)及其制造方法，所述封裝結(jié)構(gòu)包括導(dǎo)熱載板、芯片、凸點(diǎn)、塑封材料、導(dǎo)電材料、以及絕緣材料。所述制造方法包括準(zhǔn)備芯片；在所述芯片上形成凸點(diǎn)；用塑封材料將形成有凸點(diǎn)的芯片塑封；使所述凸點(diǎn)暴露；在塑封材料上形成電路圖案；在所述電路圖案中填充導(dǎo)電材料以與凸點(diǎn)電連接；用絕緣材料覆蓋所述凸點(diǎn)和導(dǎo)電材料，并暴露導(dǎo)電材料的一端，以實(shí)現(xiàn)芯片與外部的電氣連接。本發(fā)明具有材料成本較低，可靠性和散熱性好，且其制造工藝無需新的設(shè)備的優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號H01L23/31GK102646645SQ20111004029
公開日2012年8月22日 申請日期2011年2月16日 優(yōu)先權(quán)日2011年2月16日
發(fā)明者肖怡 申請人:三星半導(dǎo)體(中國)研究開發(fā)有限公司, 三星電子株式會社