本公開涉及半導(dǎo)體技術(shù)領(lǐng)域，具體地，涉及一種薄芯片柔性封裝方法及所制備的封裝結(jié)構(gòu)。

背景技術(shù)：

隨著集成電路和無線通信技術(shù)的發(fā)展，柔性可穿戴電子發(fā)展迅速。產(chǎn)品包括人體健康數(shù)據(jù)采集、疾病監(jiān)測和肢體動作意圖識別的電子皮膚、人體內(nèi)置植入式部分功能修復(fù)和替代作用的電子視網(wǎng)膜、人工耳蝸等。在柔性電子技術(shù)的發(fā)展中，最大的障礙并非電子技術(shù)本身，而是來自如何提高材料和結(jié)構(gòu)的力學(xué)性能。在過去的幾十年中柔性有機(jī)電子技術(shù)蓬勃發(fā)展，但有機(jī)半導(dǎo)體材料的遷移率比無機(jī)半導(dǎo)體低幾個(gè)數(shù)量級，雖然有機(jī)電子器件能夠承受彎曲、拉伸等變形，但是它們的電學(xué)等物理學(xué)性能仍不能與無機(jī)半導(dǎo)體器件相比。在柔性基板上集成硅芯片仍是無法避免的。

在柔性封裝中通常采用減薄的芯片來提高封裝的可靠性。測量顯示，安裝薄芯片的柔性PCB在重復(fù)彎折試驗(yàn)中主要的失效原因不是芯片碎裂，而是焊點(diǎn)和基板布線的失效。凸點(diǎn)焊接在熱機(jī)械循環(huán)試驗(yàn)中具有脆弱、低壽命的缺點(diǎn)。

由于硅芯片材質(zhì)較脆，在變形時(shí)易于發(fā)生脆裂，因此常采取應(yīng)力隔離措施，將芯片包封在隔離島中，使得施加于柔性基底上的應(yīng)變不會使芯片產(chǎn)生超限形變。

此外，隨著集成度的提高，扇出封裝越來越成為封裝技術(shù)的必經(jīng)之路，柔性封裝作為其中的一個(gè)分支，同樣也面臨著相同的問題，比如封裝模塑料固化引起的翹曲以及芯片放置時(shí)的位置精度可能導(dǎo)致的光刻對準(zhǔn)問題，以及由此引發(fā)的低生產(chǎn)效率和高成本。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了解決上述的至少一個(gè)問題，本公開的目的是提供一種薄芯片柔性封裝方法及所制備的封裝結(jié)構(gòu)。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本公開提供一種薄芯片柔性封裝方法，所述方法包括：將第一柔性材料層鍵合在第一剛性載體上；在所述第一柔性材料層上形成能夠容納芯片的開口；其中，所述開口穿透所述第一柔性材料層；將芯片放置在所述開口中并使所述芯片的非功能面鍵合在所述第一剛性載體上；在所述第一柔性材料層和所述芯片的功能面上制作布線介質(zhì)層，得到第一布線后產(chǎn)物；將所得第一布線后產(chǎn)物去除第一剛性載體，將布線介質(zhì)層鍵合在第二剛性載體上，并使所述第一柔性材料層位于所述布線介質(zhì)層上方；在所述第一柔性材料層的上方形成第二柔性材料層；在所述第二柔性材料層上方制作金屬布線層，得到第二布線后產(chǎn)物，其中使得所述金屬布線層與布線介質(zhì)層電連接。

可選的，所述柔性材料為聚酰亞胺、聚對苯二甲酸乙二酯、有機(jī)硅或聚氨酯。

可選的，所述芯片為電源管理芯片、單片機(jī)、射頻收發(fā)芯片、存儲器或模擬信號調(diào)理芯片。

可選的，所述第一剛性載體和第二剛性載體的材料分別為硅或玻璃。

可選的，所述第一柔性材料層和第二柔性材料層的厚度各自獨(dú)立地為50-200微米。

可選的，所述將所得第一布線后產(chǎn)物去除第一剛性載體，將布線介質(zhì)層鍵合在第二剛性載體上，并使所述第一柔性材料層朝上的步驟包括：先將第一布線后產(chǎn)物的布線介質(zhì)層鍵合在第二剛性載體上，然后去除第一剛性載體后倒轉(zhuǎn)。

可選的，所述電連接通過濺射或電鍍通孔的方式實(shí)現(xiàn)。

可選的，所述方法還包括：將第二布線后產(chǎn)物進(jìn)行切割劃片以及去除第二剛性載體，得到封裝件；其中，所述封裝件包括至少一個(gè)所述芯片。

可選的，所述將第二布線后產(chǎn)物進(jìn)行切割劃片以及去除第二剛性載體，得到封裝件的步驟包括：先將所述第二布線后產(chǎn)物進(jìn)行切割劃片，再去除所述第二剛性載體。

本公開還提供一種本公開所提供的封裝方法所制備的封裝結(jié)構(gòu)。

采用本公開的封裝方法所制備的封裝結(jié)構(gòu)抗彎曲性能好，壽命長。

本公開的其他特征和優(yōu)點(diǎn)將在隨后的具體實(shí)施方式部分予以詳細(xì)說明。

附圖說明

附圖是用來提供對本公開的進(jìn)一步理解，并且構(gòu)成說明書的一部分，與下面的具體實(shí)施方式一起用于解釋本公開，但并不構(gòu)成對本公開的限制。在附圖中：

圖1-圖6是本公開封裝方法一種具體實(shí)施方式的流程示意圖。

圖7是本公開封裝結(jié)構(gòu)第一種具體實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖8是本公開封裝結(jié)構(gòu)第二種具體實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖9是本公開封裝結(jié)構(gòu)第三種具體實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)示意圖。

附圖標(biāo)記說明

101第一剛性載體 102第一柔性材料層 103開口

104芯片 105第二柔性材料層 106第二剛性載體

107布線介質(zhì)層 108金屬布線層

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖對本公開的具體實(shí)施方式進(jìn)行詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解的是，此處所描述的具體實(shí)施方式僅用于說明和解釋本公開，并不用于限制本公開。

在本公開中，在未作相反說明的情況下，使用的方位詞如“上、下、左、右”通常是指封裝結(jié)構(gòu)在正常封裝時(shí)定義的，具體位置參考附圖中的上下左右；封裝結(jié)構(gòu)是指芯片封裝過程中所得的半成品和成品，例如布線后產(chǎn)物和封裝件。

現(xiàn)有柔性封裝過程中，柔性線路板上布線及板與芯片封裝的過渡連接，容易在熱機(jī)械循環(huán)試驗(yàn)中出現(xiàn)脆弱和低壽命的問題，為了解決上述問題，本公開提供一種薄芯片柔性封裝方法。圖1-圖6是本公開封裝方法一種具體實(shí)施方式的流程示意圖。

如圖1-圖6所示，薄芯片柔性扇出封裝方法包括步驟S1-S6。

步驟S1；將第一柔性材料層102鍵合在第一剛性載體101上(圖1)。鍵合是指將第一柔性材料層(102)通過范德華力與第一剛性載體(101)相連，二者能夠被完整地分開。為了提高結(jié)合力，鍵合前可以將待鍵合的面進(jìn)行清洗或擦拭，去除灰塵等顆粒，所述第一剛性載體可以為硅片或玻璃片，柔性材料是本領(lǐng)域技術(shù)人員所熟知的，一般具有可彎曲和可折疊的特點(diǎn)，例如，第一柔性材料層可以為聚酰亞胺、聚對苯二甲酸乙二酯、有機(jī)硅或聚氨酯，也可以為其它可塑性高分子材料。另外，根據(jù)使用場合可以考慮調(diào)整柔性材料的硬度，以便在將封裝結(jié)構(gòu)嵌入柔性線路板時(shí)，形成應(yīng)力隔離島，有利于薄芯片的保護(hù)。

步驟S2；在所述第一柔性材料層102上形成能夠容納芯片104的開口103；其中，所述開口103穿透所述第一柔性材料層102(圖2)。第一柔性材料層102的厚度可以與芯片104的厚度基本相同，例如可以為50～200微米。所述開口的方式可以為激光開口。

步驟S3；將芯片104放置在所述開口103中并使所述芯片104的非功能面鍵合在所述第一剛性載體101上(圖3)。所述芯片104的非功能面是指芯片存在焊盤一面的反面，可以同時(shí)將多個(gè)芯片104放入多個(gè)開口103中，也可以僅對一個(gè)芯片104進(jìn)行操作。

步驟S4；在所述第一柔性材料層102和所述芯片104的功能面上制作布線介質(zhì)層107，得到第一布線后產(chǎn)物(圖4)。該布線介質(zhì)層107可以采用光刻工藝產(chǎn)生。

步驟S5；將所得第一布線后產(chǎn)物去除第一剛性載體101，將布線介質(zhì)層107鍵合在第二剛性載體106上，并使所述第一柔性材料層102位于所述布線介質(zhì)層107上方(圖5)。其中，為了防止去除第一剛性載體時(shí)第一柔性材料層由于應(yīng)力的釋放而出現(xiàn)形變，可以先將第一布線后產(chǎn)物的布線介質(zhì)層107鍵合在第二剛性載體106上，然后去除第一剛性載體101后倒轉(zhuǎn)。

步驟S6；在所述第一柔性材料層102的上方形成第二柔性材料層105；在所述第二柔性材料層105制作金屬布線層108，得到第二布線后產(chǎn)物，其中使得所述金屬布線層108與布線介質(zhì)層107電連接(圖6)。所述電連接可以通過濺射或電鍍通孔的方式實(shí)現(xiàn)，第二柔性材料層也可以為聚酰亞胺、聚對苯二甲酸乙二酯、有機(jī)硅或聚氨酯中的至少一種，也可以為其它可塑性高分子材料。厚度也可以為50～200微米。

采用本公開的封裝方法實(shí)現(xiàn)了柔性芯片封裝的高度集成化、小型化，提高了系統(tǒng)在外部應(yīng)力、熱應(yīng)變時(shí)的可靠性，同時(shí)考慮到了成本和效益。具體來說，本公開中芯片的焊盤均采用濺射或電鍍等方法形成到芯片外進(jìn)行電連接，避免使用可靠性欠佳的凸點(diǎn)，提高了使用壽命。與傳統(tǒng)芯片級封裝(CSP)封裝直接安裝于柔性線路板相比，采用本公開的封裝方法有利于柔性材料層上布線及柔性材料層與芯片封裝的過渡連接，避免布線易于失效的問題，同時(shí)也具有厚度薄，能夠承受彎折的優(yōu)點(diǎn)，并可以采用傳統(tǒng)工藝進(jìn)行制作，降低了成本。

如圖7所示，所得布線后產(chǎn)物可以進(jìn)行進(jìn)一步處理，也可以直接進(jìn)行步驟S7的處理。

步驟S7：將第二布線后產(chǎn)物進(jìn)行切割劃片以及去除第二剛性載體106，得到封裝件；其中，所述封裝件包括至少一個(gè)所述芯片104(如圖7所示)。

具體地，為了防止第二柔性材料層翹曲，可以先將所述第二布線后產(chǎn)物進(jìn)行切割劃片，再去除所述第二剛性載體(106)。

本公開還提供本公開所提供的封裝方法所制備的封裝結(jié)構(gòu)。

本公開提供的封裝結(jié)構(gòu)可以為如圖7所示的含有一個(gè)芯片的封裝件，也可以是如圖8所示的多個(gè)相同芯片或不同芯片堆疊的封裝件，可用于體內(nèi)植入用途，以及射頻芯片之間射頻PAD的互聯(lián)，或者多芯片并聯(lián)且對驅(qū)動布線的功耗和延遲要求比較高的場合。由于堆疊封裝件中，各層芯片的扇出均在同一次光刻中形成，然后再劃片、堆疊，而不是各層依次堆疊再光刻扇出布線，降低了成本，提高了效率。

此外，考慮到電鍍或?yàn)R射過孔(VIA)可靠性的問題，如圖9所示，在堆疊層數(shù)較多時(shí)，兩層之間可以稍微錯開。

以上結(jié)合附圖詳細(xì)描述了本公開的優(yōu)選實(shí)施方式，但是，本公開并不限于上述實(shí)施方式中的具體細(xì)節(jié)，在本公開的技術(shù)構(gòu)思范圍內(nèi)，可以對本公開的技術(shù)方案進(jìn)行多種簡單變型，這些簡單變型均屬于本公開的保護(hù)范圍。

另外需要說明的是，在上述具體實(shí)施方式中所描述的各個(gè)具體技術(shù)特征，在不矛盾的情況下，可以通過任何合適的方式進(jìn)行組合，為了避免不必要的重復(fù)，本公開對各種可能的組合方式不再另行說明。

此外，本公開的各種不同的實(shí)施方式之間也可以進(jìn)行任意組合，只要其不違背本公開的思想，其同樣應(yīng)當(dāng)視為本公開所公開的內(nèi)容。