一种芯片的封装结构及其制备方法

文档序号:719964 发布日期:2021-04-16 浏览:24次 >En<

阅读说明:本技术 一种芯片的封装结构及其制备方法 (Chip packaging structure and preparation method thereof ) 是由 张文斌 于 2020-12-22 设计创作,主要内容包括:本发明提供一种芯片的封装结构及其制备方法,方法包括:提供承载片;在所述承载片沿其厚度方向的第一表面形成金属盲孔;在所述承载片的所述第一表面形成第一钝化层,图形化所述第一钝化层以形成过孔;在所述图形化后的第一钝化层上形成金属凸块,所述金属凸块通过所述过孔与所述金属盲孔电连接,以制备得到封装结构。本发明通过在承载片上设计出金属盲孔、第一钝化层和金属凸块,金属凸块通过设置在第一钝化层上的过孔与金属盲孔电连接,可以使金属盲孔的厚度超过20μm,金属盲孔的厚度范围可以达到30μm~100μm,降低了对钝化层厚度的要求,使较薄的钝化层即可完全覆盖金属盲孔,从而防止因金属盲孔与上层金属发生短接而导致器件失效。(The invention provides a chip packaging structure and a preparation method thereof, wherein the method comprises the following steps: providing a bearing sheet; forming a metal blind hole on the first surface of the bearing sheet along the thickness direction of the bearing sheet; forming a first passivation layer on the first surface of the carrier sheet, and patterning the first passivation layer to form a via hole; and forming a metal bump on the patterned first passivation layer, wherein the metal bump is electrically connected with the metal blind hole through the via hole so as to prepare the packaging structure. According to the invention, the metal blind hole, the first passivation layer and the metal bump are designed on the bearing sheet, and the metal bump is electrically connected with the metal blind hole through the via hole arranged on the first passivation layer, so that the thickness of the metal blind hole exceeds 20 μm, the thickness range of the metal blind hole can reach 30 μm-100 μm, the requirement on the thickness of the passivation layer is reduced, the thinner passivation layer can completely cover the metal blind hole, and the device failure caused by the short circuit of the metal blind hole and the upper layer metal is prevented.)

一种芯片的封装结构及其制备方法

技术领域

本发明属于芯片封装技术领域,具体涉及一种芯片的封装结构及其制备方法。

背景技术

随着电子产品的多样化,各种尺寸的器件都有需求,微米级线宽的滤波器、变压器、电容、电感等器件的制备,受限于钝化层材料的厚度,通常下层金属层的厚度不能超过20μm。当下层金属层的厚度超过20μm时,上下金属层之间的钝化层无法覆盖住下层金属层,下层金属层与上层金属层之间会发生短接的情况,从而导致器件性能失效。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一,提供一种芯片的封装结构及其制备方法。

本发明的一个方面,提供一种芯片的封装结构的制备方法,所述方法包括:

提供承载片;

在所述承载片沿其厚度方向的第一表面形成金属盲孔;

在所述承载片的所述第一表面形成第一钝化层,图形化所述第一钝化层以形成过孔;

在所述图形化后的第一钝化层上形成金属凸块,所述金属凸块通过所述过孔与所述金属盲孔电连接,以制备得到封装结构。

在一些可选地实施方式中,所述第一钝化层的层数为多层,所述在所述图形化后的第一钝化层上形成金属凸块,所述金属凸块通过所述过孔与所述金属盲孔电连接,包括:

在图形化后的除最顶层所述第一钝化层之外的其余第一钝化层上形成金属布线,各层所述金属布线通过对应的所述过孔与所述金属盲孔电连接;

在图形化后的最顶层所述第一钝化层上形成所述金属凸块,所述金属凸块通过所述最顶层第一钝化层上的所述过孔、各层所述金属布线与所述金属盲孔电连接。

在一些可选地实施方式中,所述金属盲孔的厚度范围为30μm~100μm。

在一些可选地实施方式中,所述多层第一钝化层中的最底层第一钝化层的厚度大于等于5μm。

在一些可选地实施方式中,所述多层第一钝化层中的所述最底层第一钝化层的厚度范围为5μm~20μm。

在一些可选地实施方式中,所述方法还包括:

在所述金属凸块上形成第二钝化层,图形化所述第二钝化层以形成与所述金属凸块相对应的第二过孔;

在所述第二过孔中形成焊球。

本发明的另一个方面,提供一种芯片的封装结构,所述封装结构包括:

承载片,所述承载片沿其厚度方向的第一表面设置有金属盲孔;

第一钝化层,所述第一钝化层覆盖所述金属盲孔,所述第一钝化层上设置有过孔,所述过孔与所述金属盲孔相对应;

金属凸块,所述金属凸块设置在所述第一钝化层上,所述金属凸块通过所述过孔与所述金属盲孔电连接。

在一些可选地实施方式中,所述第一钝化层的层数为多层;

在除最顶层所述第一钝化层之外的其余第一钝化层上均设置有金属布线,各层所述金属布线通过对应的所述过孔与所述金属盲孔电连接;

所述金属凸块设置在最顶层所述第一钝化层上,所述金属凸块通过所述最顶层第一钝化层上的所述过孔、各层所述金属布线与所述金属盲孔电连接。

在一些可选地实施方式中,所述金属盲孔的厚度范围为30μm~100μm;和/或,

所述多层第一钝化层中的最底层第一钝化层的厚度范围为5μm~20μm。

在一些可选地实施方式中,所述封装结构还包括:

第二钝化层,所述第二钝化层覆盖所述金属凸块,所述第二钝化层上设置有与所述金属凸块相对应的第二过孔;

焊球,所述焊球设置在所述第二过孔中。

本发明提供一种芯片的封装结构及其制备方法,方法包括:提供承载片;在所述承载片沿其厚度方向的第一表面形成金属盲孔;在所述承载片的所述第一表面形成第一钝化层,图形化所述第一钝化层以形成过孔;在所述图形化后的第一钝化层上形成金属凸块,所述金属凸块通过所述过孔与所述金属盲孔电连接,以制备得到封装结构。本发明通过在承载片上设计出金属盲孔、第一钝化层和金属凸块,金属凸块通过设置在第一钝化层上的过孔与金属盲孔电连接,可以使金属盲孔的厚度超过20μm,金属盲孔的厚度范围可以达到30μm~100μm,降低了对钝化层厚度的要求,使较薄的钝化层即可完全覆盖金属盲孔,从而防止因金属盲孔与上层金属发生短接而导致器件失效。

附图说明

图1为本发明一实施例的一种芯片的封装结构的制备方法的工艺流程图;

图2至图8为本发明另一实施例的一种芯片的封装结构的制备方法的流程示意图。

具体实施方式

为使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案,下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细描述。

本发明的一个方面,如图1所示,提供一种芯片的封装结构的制备方法S100,方法S100包括:

S110、提供承载片。

示例性的,一并结合图2,提供一承载片110,承载片110包括沿其厚度方向相对设置的第一表面111和第二表面112。在本步骤中,承载片110可以是硅、玻璃、金属、有机基板等材料的平板,本领域技术人员还可以根据实际需要,选择其他材料的承载片,本实施例对此并不限制。

S120、在所述承载片沿其厚度方向的第一表面形成金属盲孔。

示例性的,在本步骤中,如图2所示,可以在承载片110的第一表面111,通过刻蚀等工艺,制作出盲孔,然后通过电镀、化学镀等工艺将该盲孔制作成金属盲孔120。当然,本领域技术人员也可以通过其他方式在所述承载片沿其厚度方向的第一表面形成金属盲孔,本实施例对此并不限制。

在本步骤中,通过首先在承载片的第一表面制作出盲孔,再将该盲孔制作成金属盲孔,可以使金属盲孔的厚度范围达到30μm~100μm,使较薄的钝化层即可完全覆盖金属盲孔,从而防止因金属盲孔与上层金属发生短接而导致器件失效。

S130、在所述承载片的所述第一表面形成第一钝化层,图形化所述第一钝化层以形成过孔。

示例性的,在本步骤中,如图3所示,在承载片110的第一表面111形成第一钝化层131。本步骤中形成第一钝化层131的工艺,可以是沉积、溅射等工艺,也可以是其他工艺,本实施例对此并不限制。第一钝化层131可以是二氧化硅、氮化硅等材质,也可以是其他材质,本领域技术人员可以根据实际需要进行选择,本实施例对此并不限制。第一钝化层131将金属盲孔120完全覆盖,第一钝化层131的厚度范围可以为5μm~20μm,本领域技术人员也可以根据实际需要进行选择,本实施例对此并不限制。

如图3所示,图形化第一钝化层131以形成过孔131a。图形化第一钝化层131可以采用以下方式:首先在第一钝化层131上形成图形化的第一掩膜层,之后,以所述第一掩膜层为掩膜,在合适的位置刻蚀第一钝化层131,形成过孔131a。第一掩膜层的材料可以是光刻胶,也可以根据实际需要选择其他材料,本实施例对此并不限制。刻蚀第一钝化层131的工艺可以选择干法刻蚀工艺,也可以选择其他工艺,本实施例对此并不限制。当然,本领域技术人员也可以选择其他方式图形化第一钝化层131以形成过孔131a,本实施例对此并不限制。

S140、在所述图形化后的第一钝化层上形成金属凸块,所述金属凸块通过所述过孔与所述金属盲孔电连接,以制备得到封装结构。

优选的,所述第一钝化层的层数为多层。

示例性的,可以只有一层第一钝化层,也可以有两层、三层等多层第一钝化层,本领域技术人员可以根据实际需要进行选择,本实施例对此并不限制。下文将以两层第一钝化层为例结合附图进行具体说明。

优选的,所述在所述图形化后的第一钝化层上形成金属凸块,所述金属凸块通过所述过孔与所述金属盲孔电连接,包括:

在图形化后的除最顶层所述第一钝化层之外的其余第一钝化层上形成金属布线,各层所述金属布线通过对应的所述过孔与所述金属盲孔电连接。

示例性的,如图4所示,可以采用电镀、溅射、热蒸发、等离子体增强化学气相沉积、低压化学气相沉积、大气压化学气相沉积或电子回旋谐振化学气相沉积等工艺在图形化后的第一钝化层131上形成金属布线140,金属布线140通过对应的过孔131a与金属盲孔120电连接。当然,本领域技术人员也可以选择其他方式在图形化后的第一钝化层上形成金属布线,使得金属布线通过对应的过孔与金属盲孔电连接,本实施例对此并不限制。金属布线140的厚度范围可以为3μm~15μm,本领域技术人员也可以根据实际需要进行选择,本实施例对此并不限制。

示例性的,如图5所示,可以在第一钝化层131上再形成一层第一钝化层132。本步骤中形成第一钝化层132的工艺,可以是沉积、溅射等工艺,也可以是其他工艺,本实施例对此并不限制。第一钝化层132可以是二氧化硅、氮化硅等材质,也可以是其他材质,本领域技术人员可以根据实际需要进行选择,本实施例对此并不限制。第一钝化层132将金属布线140完全覆盖,第一钝化层132的厚度范围可以为5μm~20μm,本领域技术人员也可以根据实际需要进行选择,本实施例对此并不限制。

示例性的,如图5所示,图形化第一钝化层132以形成过孔132a。图形化第一钝化层132可以采用以下方式:首先在第一钝化层132上形成图形化的第二掩膜层,之后,以所述第二掩膜层为掩膜,在合适的位置刻蚀第一钝化层132,形成过孔132a。第二掩膜层的材料可以是光刻胶,也可以根据实际需要选择其他材料,本实施例对此并不限制。刻蚀第一钝化层132的工艺可以选择干法刻蚀工艺,也可以选择其他工艺,本实施例对此并不限制。当然,本领域技术人员也可以选择其他方式图形化第一钝化层132以形成过孔132a,本实施例对此并不限制。

在图形化后的最顶层所述第一钝化层上形成所述金属凸块,所述金属凸块通过所述最顶层第一钝化层上的所述过孔、各层所述金属布线与所述金属盲孔电连接。

示例性的,如图6所示,可以采用电镀、溅射、热蒸发、等离子体增强化学气相沉积、低压化学气相沉积、大气压化学气相沉积或电子回旋谐振化学气相沉积等工艺在图形化后的第一钝化层132上形成金属凸块150。金属凸块150通过第一钝化层132上的过孔132a与金属布线140电连接,并通过第一钝化层131上的过孔131a与金属盲孔120电连接。当然,本领域技术人员也可以选择其他方式形成金属凸块150,使得金属凸块150通过过孔132a与金属布线140电连接,并通过过孔131a与金属盲孔120电连接,本实施例对此并不限制。金属凸块150的线宽范围与线距范围可以分别为5μm~300μm,也可以根据实际需要设置为其他数值,本实施例对此并不限制。金属凸块150的高度范围可以是5μm~20μm,也可以根据实际需要设置为其他数值,本实施例对此并不限制。

本实施例的一种芯片的封装结构的制备方法,通过在承载片上设计出金属盲孔、第一钝化层和金属凸块,金属凸块通过设置在第一钝化层上的过孔与金属盲孔电连接,可以使金属盲孔的厚度超过20μm,金属盲孔的厚度范围可以达到30μm~100μm,降低了对钝化层厚度的要求,使较薄的钝化层即可完全覆盖金属盲孔,从而防止因金属盲孔与上层金属发生短接而导致器件失效。

优选的,所述金属盲孔的厚度范围为30μm~100μm。

示例性的,如图6所示,金属盲孔120的厚度可以为30μm,也可以为100μm,还可以为40μm、50μm、60μm等等,本领域技术人员可以根据实际需要进行选择,本实施例对此并不限制。

优选的,所述多层第一钝化层中的最底层第一钝化层的厚度大于等于5μm。

示例性的,如图6所示,第一钝化层131的厚度可以大于等于5μm。例如,第一钝化层131的厚度可以是5μm,也可以是6μm,还可以是7μm、8μm等等,本领域技术人员可以根据实际需要进行选择,本实施例对此并不限制。

优选的,所述多层第一钝化层中的最底层第一钝化层的厚度范围为5μm~20μm。

示例性的,如图6所示,第一钝化层131的厚度范围可以为5μm~20μm。例如,第一钝化层131的厚度可以是5μm,也可以是20μm,还可以是10μm、15μm等等,本领域技术人员可以根据实际需要进行选择,本实施例对此并不限制。

优选的,方法S100还包括以下步骤:

在所述金属凸块上形成第二钝化层。

示例性的,如图7所示,在本步骤中,在金属凸块150上形成第二钝化层160。本步骤中形成第二钝化层的工艺,可以是沉积、溅射等工艺,也可以是其他工艺,本实施例对此并不限制。第二钝化层可以是二氧化硅、氮化硅等材质,也可以是聚酰亚胺(Polyimide,PI)等聚合物胶,还可以是其他材质,本领域技术人员可以根据实际需要进行选择,本实施例对此并不限制。第二钝化层160的厚度范围可以是5μm~30μm,例如,第二钝化层160的厚度可以是5μm,也可以是30μm,还可以是10μm、15μm等等,本领域技术人员可以按需进行选择,或者,本领域技术人员还可以根据实际需要选择其他数值,本实施例对此并不限制。

图形化所述第二钝化层以形成与所述金属凸块相对应的第二过孔。

示例性的,如图7所示,在本步骤中,图形化第二钝化层160可以采用以下方式:首先在第二钝化层160上形成图形化的第三掩膜层,之后,以所述第三掩膜层为掩膜,在合适的位置刻蚀第二钝化层160,以形成与金属凸块150相对应的第二过孔160a。第三掩膜层的材料可以是光刻胶,也可以根据实际需要选择其他材料,本实施例对此并不限制。刻蚀第二钝化层的工艺可以选择干法刻蚀工艺,也可以选择其他工艺,本实施例对此并不限制。当然,本领域技术人员也可以选择其他方式图形化所述第二钝化层以形成与所述金属凸块相对应的第二过孔,本实施例对此并不限制。

在所述第二过孔中形成焊球。

示例性的,如图8所示,在本步骤中,可以通过植球、印刷、电镀、化学镀等工艺在第二过孔160a中形成焊球170。焊球170通过第二过孔160a与金属凸块150电连接、通过过孔132a与金属布线140电连接,并通过过孔131a与金属盲孔120电连接。当然,本领域技术人员也可以通过其他工艺在所述第二过孔中形成焊球,本实施例对此并不限制。

本实施例通过设置第二钝化层以及焊球,可以方便封装结构的后续使用。

本发明的另一个方面,提供一种芯片的封装结构,该封装结构包括承载片、第一钝化层以及金属凸块。该封装结构可以采用前文记载的制备方法制作形成,具体可以参考前文相关记载,在此不作赘述。

如图8所示,一种芯片的封装结构100,该封装结构100包括承载片110、第一钝化层131以及金属凸块150。

示例性的,如图8所示,承载片110包括沿其厚度方向相对设置的第一表面111和第二表面112,承载片110的第一表面111设置有金属盲孔120。

示例性的,如图8所示,第一钝化层131覆盖金属盲孔120,第一钝化层131上设置有过孔131a,过孔131a与金属盲孔120相对应。

示例性的,如图8所示,金属凸块设置在第一钝化层132上,金属凸块通过过孔132a与金属盲孔120电连接。

优选的,所述第一钝化层的层数为多层。

示例性的,如图8所示,封装结构100可以包括两层第一钝化层,即第一钝化层131以及第一钝化层132。也就是说,封装结构100可以只有一层第一钝化层,也可以有两层、三层等多层第一钝化层,本领域技术人员可以根据实际需要进行选择,本实施例对此并不限制。

优选的,在除最顶层所述第一钝化层之外的其余第一钝化层上均设置有金属布线,各层所述金属布线通过对应的所述过孔与所述金属盲孔电连接。

示例性的,如图8所示,在第一钝化层131上设置有金属布线140,金属布线140通过对应的过孔131a与金属盲孔120电连接。

优选的,所述金属凸块设置在最顶层所述第一钝化层上,所述金属凸块通过所述最顶层第一钝化层上的所述过孔、各层所述金属布线与所述金属盲孔电连接。

示例性的,如图8所示,金属凸块150设置在最顶层的第一钝化层132上,金属凸块150通过最顶层第一钝化层132上的过孔132a与金属布线140电连接,并通过过孔131a与金属盲孔120电连接。

需要说明的是,本实施例并不限定各个结构的具体材质,本领域技术人员可以根据实际需要进行选择。例如,承载片可以选择硅、玻璃、金属、有机基板等材料,也可以选择其他材料,第一钝化层可以是二氧化硅、氮化硅等材质,也可以是其他材质,本实施例对此并不限制。

优选的,所述金属盲孔的厚度范围为30μm~100μm。

示例性的,如图8所示,金属盲孔120的厚度可以为30μm,也可以为100μm,还可以为40μm、50μm等等,本领域技术人员可以根据实际需要进行选择,本实施例对此并不限制。

优选的,所述多层第一钝化层中的最底层第一钝化层的厚度范围为5μm~20μm。

示例性的,如图8所示,第一钝化层131的厚度可以为5μm,也可以为20μm,还可以为10μm、15μm等等,本领域技术人员可以根据实际需要进行选择,本实施例对此并不限制。

本实施例的芯片的封装结构,通过在承载片上设计出金属盲孔、第一钝化层和金属凸块,金属凸块设置在所述第一钝化层上,金属凸块通过设置在第一钝化层上的过孔与金属盲孔电连接,可以使金属盲孔的厚度超过20μm,金属盲孔的厚度范围可以达到30μm~100μm,降低了对钝化层厚度的要求,使较薄的钝化层即可完全覆盖金属盲孔,从而防止因金属盲孔与上层金属发生短接而导致器件失效。

优选的,如图8所示,封装结构100还包括第二钝化层160和焊球170。

示例性的,如图8所示,第二钝化层160覆盖金属凸块150,第二钝化层160上设置有与金属凸块150相对应的第二过孔160a。焊球170设置在第二过孔160a中。第二钝化层160的厚度范围可以是5μm~30μm,例如,第二钝化层160的厚度可以是5μm,也可以是30μm,还可以是10μm、15μm等等,本领域技术人员可以按需进行选择,或者,本领域技术人员还可以根据实际需要选择其他数值,本实施例对此并不限制。

本实施例通过设置第二钝化层以及焊球,可以方便封装结构的后续使用。

需要说明的是,本实施例并不限定各个结构的具体材质,本领域技术人员可以根据实际需要进行选择。例如,第二钝化层可以是二氧化硅、氮化硅等材质,也可以是聚酰亚胺(Polyimide,PI)等聚合物胶,还可以是其他材质,本实施例对此并不限制。

可以理解的是,以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式,然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言,在不脱离本发明的精神和实质的情况下,可以做出各种变型和改进,这些变型和改进也视为本发明的保护范围。

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