本技術(shù)涉及芯片封裝，具體涉及一種芯片封裝用陣列柱結(jié)構(gòu)。

背景技術(shù)：

1、集成電路的發(fā)展趨勢是越來越追求多功能、高性能、高散熱、高集成度、高可靠性和低成本。芯片封裝技術(shù)在集成電路的制作過程中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用，芯片封裝工藝的可行性、封裝質(zhì)量、封裝可靠性，直接決定了集成電路是否滿足設(shè)計要求以及能否被制造出來。封裝工藝決定了集成電路的結(jié)構(gòu)和性能。封裝成本在集成電路總成本中所占的比例也越來越大。隨著集成電路的晶圓制程發(fā)展到納米級，芯片上集成的晶體管數(shù)量向更高密度發(fā)展，輸入輸出信號io引腳數(shù)量越來越高，io引腳的間距發(fā)展到低于100μm以下，封裝工藝技術(shù)朝著更高密度方向發(fā)展。銅柱凸點封裝技術(shù)，以其獨特的凸點細間距優(yōu)勢，良好的導(dǎo)熱性能、抗電遷移性能、質(zhì)量一致性和可靠性，已經(jīng)成為先進芯片封裝工藝的核心技術(shù)，主導(dǎo)著芯片封裝技術(shù)向高密度、超細間距方向發(fā)展。

2、目前，使用銅柱封裝技術(shù)方案直接使用單顆銅柱，單顆銅柱包裝成編帶方式。單顆銅柱是采用機械加工方式單顆地加工出來，進行表面處理然后做成編帶方式，便于自動化方式使用。該工藝實施的主要步驟如下：

3、(1)銅板、機加工模具的準備；

4、(2)銅柱沖壓機械加工成型，得到需要尺寸的單顆銅柱；

5、(3)銅柱表面處理；

6、(4)銅柱編帶包裝，將單顆銅柱包裝在卷帶料中，方便封裝設(shè)備的自動化方式使用。

7、現(xiàn)有技術(shù)(一)即單顆銅柱編帶使用方式，如圖1和圖2所示的現(xiàn)有銅柱，主要問題如下：

8、(1)單根孤立銅柱，其上、下兩個端面上難以實現(xiàn)電鍍鎳、焊錫層。銅柱的端面在封裝集成中所形成的焊點由于沒有鎳金屬的強化、改善作用而焊點界面處金屬間化合物imc粗大，存在長期可靠性隱患；

9、(2)加工焊錫bump凸起難度大：單顆銅柱不利于固定、在銅柱末端加工出焊錫bump難度大；

10、(3)單顆銅柱的尺寸，由于機械加工方法和制造工藝等方面的限制，銅柱直徑不能進一步做小，一般200μm是小尺寸，繼續(xù)微型化受到工藝和應(yīng)用限制，因此，單根孤立銅柱的直徑不能做的很小，受制于機加工工藝能力，不滿足高密度、微型化芯片封裝應(yīng)用；

11、(4)單顆銅柱的長度不能太長，受制于加工方法和銅柱焊接工藝限制，單顆銅柱容易傾倒，焊接工藝中容易位置偏移，影響銅柱應(yīng)用質(zhì)量和客戶滿意度等。

12、(5)單顆銅柱在封裝工藝中，是一顆一顆地使用，自動化使用的生產(chǎn)效率比較低，成本高效益競爭力不高；

13、(6)單根孤立銅柱，受制于加工方法，如機加工、化學蝕刻，尺寸公差大，精度不高；單根銅柱的應(yīng)用場景中，銅柱之間的間距不能太小，限制了半導(dǎo)體封裝的技術(shù)發(fā)展。

14、因此，存在待改進之處，本實用新型提供一種芯片封裝用陣列柱結(jié)構(gòu)。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本實用新型的目的是提供一種芯片封裝用陣列柱結(jié)構(gòu)，用以解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的至少一個上述問題。

2、為了實現(xiàn)上述目的，本實用新型采用以下技術(shù)方案：

3、一種芯片封裝用陣列柱結(jié)構(gòu)，包括塑封集成平臺以及嵌設(shè)于塑封集成平臺中的陣列柱組件，所述陣列柱組件包括多根導(dǎo)柱，所述導(dǎo)柱至少有一端設(shè)有電鍍層；所述塑封集成平臺的下表面與陣列柱組件的下端面齊平設(shè)置，塑封集成平臺的上表面與陣列柱組件的上端面之間的間距為h1；或者，所述塑封集成平臺的上表面與陣列柱組件的上端面之間的間距為h2，所述塑封集成平臺的下表面與陣列柱組件的下端面之間的間距為h3；其中，h1＞0，h2＞0，h3＞0，h1＞h2，h1＞h3。

4、本技術(shù)方案具有以下優(yōu)勢：(1)本實用新型的陣列柱組件包括多根導(dǎo)柱，陣列柱組件嵌設(shè)在塑封集成平臺中，可以提前將導(dǎo)柱制備好，節(jié)省生產(chǎn)加工時間，將單顆、孤立的導(dǎo)柱匯集到塑封集成平臺中，集成為一個整體。由于在塑封集成平臺中集成了數(shù)根導(dǎo)柱，形成陣列，可自動化使用，塑封集成平臺作為設(shè)備吸取、貼放受力點，便于后續(xù)封裝工藝自動化使用導(dǎo)柱，兼容現(xiàn)有芯片封裝設(shè)備能力和工藝能力；(2)每根導(dǎo)柱至少有一端設(shè)有電鍍層，使得導(dǎo)柱的端面在封裝集成中所形成的焊點有了金屬鎳的強化、改善作用，解決了焊點界面處金屬間化合物imc粗大，存在長期可靠性隱患問題；(3)由于塑封集成平臺的下表面與陣列柱組件的下端面齊平設(shè)置，塑封集成平臺的上表面與陣列柱組件的上端面之間的間距為h1，間距h1大于0，該間距h1根據(jù)需要，在激光燒蝕的過程中控制燒蝕的高度來實現(xiàn)。由于塑封集成平臺的上表面與陣列柱組件的上端面之間的間距為h2，塑封集成平臺的下表面與陣列柱組件的下端面之間的間距為h，間距h3和間距h2都大于0，且h1＞h2，h1＞h3，使得導(dǎo)柱外露于塑封集成平臺的兩側(cè)，優(yōu)化的，間距h3和間距h2可以相等以使得塑封集成平臺處于導(dǎo)柱的正中間。綜上，結(jié)合導(dǎo)柱的一端或者兩端均設(shè)有電鍍層，使得本技術(shù)方案可分別提供單側(cè)電焊層單向激光燒蝕的陣列柱結(jié)構(gòu)、雙側(cè)電焊層單向激光燒蝕的陣列柱結(jié)構(gòu)、單側(cè)電焊層雙向激光燒蝕的陣列柱結(jié)構(gòu)和雙側(cè)電焊層雙向激光燒蝕的陣列柱結(jié)構(gòu)四種具體的陣列柱結(jié)構(gòu)。其中單側(cè)電焊層單向激光燒蝕的陣列柱結(jié)構(gòu)和雙側(cè)電焊層單向激光燒蝕的陣列柱結(jié)構(gòu)的導(dǎo)柱外露于塑封集成平臺的一側(cè)，單側(cè)電焊層雙向激光燒蝕的陣列柱結(jié)構(gòu)和雙側(cè)電焊層雙向激光燒蝕的陣列柱結(jié)構(gòu)的導(dǎo)柱外露于塑封集成平臺的兩側(cè)。(4)單根導(dǎo)柱的高度可以根據(jù)需要做得很高，由于陣列柱結(jié)構(gòu)集成為一個聯(lián)合體，塑封集成平臺對導(dǎo)柱起到支撐和限位作用，解決了導(dǎo)柱在焊接過程中存在的傾倒問題；(5)同樣，由于陣列柱組件集成為一個聯(lián)合體，首先，單根導(dǎo)柱的直徑可以根據(jù)需求做的很小，解決了機加工工藝瓶頸問題，最大化滿足高密度、微型化芯片封裝應(yīng)用；其次，導(dǎo)柱之間的間距可以很小，滿足先進封裝工藝需求，支持半導(dǎo)體封裝技術(shù)發(fā)展；具體還可通過化學蝕刻工藝或者電鍍、化學鍍工藝，對導(dǎo)柱的直徑進行差異化加工，允許不一樣的直徑系列金屬柱共存，解決高壓、大電流通流能力應(yīng)用場景問題。

5、進一步的，為了提供兩種不同材料制成的塑封集成平臺，所述塑封集成平臺采用塑封膠、uf膠、絕緣玻璃或者陶瓷制成。

6、進一步的，為了提供不同材料制成的導(dǎo)柱，所述導(dǎo)柱包括金屬核柱，所述金屬核柱由金屬材料制成；或者，所述導(dǎo)柱包括塑核柱，所述塑核柱由有機材料制成。本實用新型可以采用兩種不同的制備方法，在保證尺寸一致性和精度高的前提下，可制得不同的陣列柱結(jié)構(gòu)，而且兩種制備方法均可精確控制。

7、進一步的，所述金屬核柱或塑核柱的外壁上形成有金屬增厚層。導(dǎo)柱之間直徑可以差異化加工，允許不一樣的直徑系列金屬柱共存，解決高壓、大電流通流能力應(yīng)用場景問題。

8、進一步的，所述導(dǎo)柱的外壁可進行化學蝕刻以減小導(dǎo)柱的直徑。導(dǎo)柱之間直徑可以差異化加工，允許不一樣的直徑系列金屬柱共存，解決高壓、大電流通流能力應(yīng)用場景問題。

9、進一步的，所述導(dǎo)柱的兩端均設(shè)有電鍍層。根據(jù)需要可以單側(cè)電鍍，也可雙側(cè)電鍍，每根導(dǎo)柱的上、下端面上均設(shè)有電鍍層，使得導(dǎo)柱的端面在封裝集成中所形成的焊點有了金屬鎳的強化、改善作用，解決了焊點界面處金屬間化合物imc粗大，存在長期可靠性隱患問題。

10、進一步的，所述電鍍層包括電鍍鎳層，所述電鍍鎳層電鍍于導(dǎo)柱的端面。

11、進一步的，所述電鍍層還包括焊錫層或者鍍金層，所述焊錫層或者鍍金層焊接于電鍍鎳層上。

12、本實用新型還提供一種芯片封裝用陣列柱結(jié)構(gòu)的制備方法，其中，包括以下步驟：

13、s1、載板準備：準備一塊載板；

14、s2、導(dǎo)柱陣列制作：

15、若采用金屬材料制作導(dǎo)柱時，通過打線工藝在載板上進行垂直線打線形成金屬核柱陣列；

16、若采用有機材料制作導(dǎo)柱時，通過在載板上塑封形成具有一定厚度的塑封體，或者，在載板上通過注塑工藝形成多個高度一致的圓臺形狀陣列柱；再利用激光燒蝕工藝對塑封體或者圓臺形狀陣列柱進行精確燒蝕或雕刻加工，獲得多個設(shè)定尺寸和間距的塑核柱并形成塑核柱陣列；

17、s3、導(dǎo)柱直徑調(diào)整：在金屬核柱的外壁鍍上金屬增厚層，或者，通過化學蝕刻方式，減小金屬核柱的尺寸；在塑核柱的外壁鍍上金屬增厚層；

18、s4、塑封：將調(diào)整好尺寸的導(dǎo)柱進行塑封包封，統(tǒng)一在所有導(dǎo)柱上形成塑封集成平臺；

19、s5、平磨：通過研磨去除載板并將導(dǎo)柱的端面磨平直至露出導(dǎo)柱的截面；

20、s6、電鍍鎳、焊錫：在導(dǎo)柱的截面上進行電鍍鎳，形成電鍍鎳層，然后在電鍍鎳層上電鍍焊錫，形成焊錫層；

21、s7、回流焊工藝：通過回流焊工藝在焊錫層上形成bump結(jié)構(gòu)；

22、s8、高度余量加工：通過激光工藝對塑封集成平臺進行單向激光燒蝕或者雙向激光燒蝕，露出一定長度的導(dǎo)柱；

23、s9、切割：通過切割工藝分離得到單顆陣列柱結(jié)構(gòu)。

24、進一步的，步驟s1中，封裝載板為銅板、鋁板或陶瓷基板；步驟s2中，金屬柱為金柱、銀柱或銅柱。

25、本實用新型的有益效果為：(1)本實用新型的陣列柱組件包括多根導(dǎo)柱，陣列柱組件嵌設(shè)在塑封集成平臺中，可以提前將導(dǎo)柱制備好，節(jié)省生產(chǎn)加工時間，將單顆、孤立的導(dǎo)柱匯集到塑封集成平臺中，集成為一個整體。由于在塑封集成平臺中集成了數(shù)根導(dǎo)柱，形成陣列，可自動化使用，塑封集成平臺作為設(shè)備吸取、貼放受力點，便于后續(xù)封裝工藝自動化使用導(dǎo)柱，兼容現(xiàn)有芯片封裝設(shè)備能力和工藝能力；(2)每根導(dǎo)柱至少有一端設(shè)有電鍍層，使得導(dǎo)柱的端面在封裝集成中所形成的焊點有了金屬鎳的強化、改善作用，解決了焊點界面處金屬間化合物imc粗大，存在長期可靠性隱患問題；(3)由于塑封集成平臺的下表面與陣列柱組件的下端面齊平設(shè)置，塑封集成平臺的上表面與陣列柱組件的上端面之間的間距為h1，間距h1大于0，該間距h1根據(jù)需要，在激光燒蝕的過程中控制燒蝕的高度來實現(xiàn)。由于塑封集成平臺的上表面與陣列柱組件的上端面之間的間距為h2，塑封集成平臺的下表面與陣列柱組件的下端面之間的間距為h，間距h3和間距h2都大于0，且h1＞h2，h1＞h3，使得導(dǎo)柱外露于塑封集成平臺的兩側(cè)，優(yōu)化的，間距h3和間距h2可以相等以使得塑封集成平臺處于導(dǎo)柱的正中間。綜上，結(jié)合導(dǎo)柱的一端或者兩端均設(shè)有電鍍層，使得本技術(shù)方案可分別提供單側(cè)電焊層單向激光燒蝕的陣列柱結(jié)構(gòu)、雙側(cè)電焊層單向激光燒蝕的陣列柱結(jié)構(gòu)、單側(cè)電焊層雙向激光燒蝕的陣列柱結(jié)構(gòu)和雙側(cè)電焊層雙向激光燒蝕的陣列柱結(jié)構(gòu)四種具體的陣列柱結(jié)構(gòu)。其中單側(cè)電焊層單向激光燒蝕的陣列柱結(jié)構(gòu)和雙側(cè)電焊層單向激光燒蝕的陣列柱結(jié)構(gòu)的導(dǎo)柱外露于塑封集成平臺的一側(cè)，單側(cè)電焊層雙向激光燒蝕的陣列柱結(jié)構(gòu)和雙側(cè)電焊層雙向激光燒蝕的陣列柱結(jié)構(gòu)的導(dǎo)柱外露于塑封集成平臺的兩側(cè)。(4)單根導(dǎo)柱的高度可以根據(jù)需要做得很高，由于陣列柱結(jié)構(gòu)集成為一個聯(lián)合體，塑封集成平臺對導(dǎo)柱起到支撐和限位作用，解決了導(dǎo)柱在焊接過程中存在的傾倒問題；(5)同樣，由于陣列柱組件集成為一個聯(lián)合體，首先，單根導(dǎo)柱的直徑可以根據(jù)需求做的很小，解決了機加工工藝瓶頸問題，最大化滿足高密度、微型化芯片封裝應(yīng)用；其次，導(dǎo)柱之間的間距可以很小，滿足先進封裝工藝需求，支持半導(dǎo)體封裝技術(shù)發(fā)展；具體還可通過化學蝕刻工藝或者電鍍、化學鍍工藝，對導(dǎo)柱的直徑進行差異化加工，允許不一樣的直徑系列金屬柱共存，解決高壓、大電流通流能力應(yīng)用場景問題。(6)本實用新型采用兩種不同的制備方法，在保證尺寸一致性和精度高的前提下，可制得不同的陣列柱結(jié)構(gòu)，而且兩種制備方法均可精確控制。