[发明专利]一种具有可控曲率的凹面结构的封装结构及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种芯片封装结构及其制造方法，尤其是一种具有可控曲率面的封装结构。

背景技术

近年来，电子产品的设计朝着轻、薄、短、小的方向迈进，在进行电路设计时，均融入了系统化的概念，使单颗芯片可以具备多种功能，就电子封装技术而言，为了配合轻、薄、短、小的设计趋势，亦发展出多芯片模块(MCM)封装的概念，特别是三维(3D)封装首先突破传统的平面封装的概念，使单个封装体内可以堆叠多个芯片，实现了存储容量的倍增，业界称之为叠层式3D封装。传统的封装结构都是在平面基板上进行封装，但是随着芯片技术的发展，仅在平面基板上进行封装，已不能满足设计需求，比如BSI(背投图像传感器)、HB-LED(高亮发光二极管)和一些特殊的MEMS(微机电传感器)的封装，都需要在曲型凹面结构中进行封装，以实现芯片保护、提高器件性能等功能，由此发展出凹面封装的概念。现有凹面封装技术中，曲面的曲率半径是一定的，只能应用在特定的芯片上，难以对凹面的曲率半径可控地变换，以适应不同尺寸的芯片，这已成为业界急需解决的问题。

发明内容

为克服上述缺点，本发明提供了一种具有可控曲率半径的凹面结构的芯片封装结构及其制造方法，此方法包括：(a)在衬底上溅射金属种子层，在种子层上光刻显影出焊盘，在所述焊盘中电镀锡柱，然后回流形成锡凸点；(b)在锡凸点的表面上制作引线结构，并通过剥离工艺得到金属引线；(c)沉积介质材料，将金属引线包围在介质材料中，介质材料形成支撑；(d)释放所述衬底和锡凸点，形成具有凹面的封装结构；其中在步骤(a)中，可控制锡柱的高度或/和底面积，来调整锡凸点的曲率半径。进一步地，在步骤(a)中，通过控制电镀电流密度大小和电镀时间来控制电镀锡柱的高度。

进一步地，在步骤(a)中，还可以压装玻璃板在锡凸点上，调整玻璃板与硅衬底之间的距离，以此调整锡凸点的底面积和/或高度。

进一步地，锡凸点的曲率半径可以通过下式计算：R_{锡凸点半径}＝H_锡柱高度+1/6*h焊盘直径。

进一步地，在步骤(b)中，还包括：

(b.1)在锡凸点上喷一层光刻胶并光刻显影；

(b.2)制作引出引线的引线结构；

(b.3)蒸发或者溅射一层金属层；

(b.4)采用剥离工艺使得金属层随光刻胶剥落，在引线结构中的金属被保留从而形成金属引线。

进一步地，在步骤(b)中，可根据引线结构的宽度和密度，采用化学腐蚀、剥离或激光切割方法得到引线结构。

进一步地，在步骤(c)中，用于沉积的介质材料可以是二氧化硅或氮化硅。

进一步地，在步骤(d)中，可倒转整个结构后，释放硅衬底和锡凸点，形成具有凹面的封装结构

进一步地，金属层材料是铜、铝、钨中至少一种金属导电材料。

本发明还提供了一种封装结构，其特征是，电介质基板上具有可控曲率的凹面结构。

进一步地，凹面结构的内表面形成有导线结构。

本发明的具有可控曲率半径的凹面结构的芯片封装结构，可以适用于非平面封装需求，如BSI(背投图像传感器)、HB-LED(高亮发光二极管)和一些特殊的MEMS(微机电传感器)，还可适用于先进封装的WLP(圆片级封装技术)，比平面封装具备更好的工艺适应性。

本发明的有益效果如下：

(1)曲率可控，可以采用不同高度的锡柱回流和不同底面积的焊盘来计算所形成球面的形貌，从而计算球面曲率。

(2)传统封装工艺难以实现凹面侧壁的曲面结构，本发明的工艺制作简单，能在同一片硅片上高密度制作，采用MEMS工艺一致性好，可适用于WLP封装技术。

(3)能实现曲面结构的电引出。可以根据牺牲层锡结构的不同尺寸，制作各种形状的曲面结构，实现电引出。

附图说明

图1是在硅衬底上溅射铜种子层和涂布光刻胶的示意图。

图2是在硅衬底上电镀锡柱的示意图。

图3是在去除光刻胶和铜钟子层的示意图。

图4是采用电镀回流的方式把锡柱回流成锡凸点的示意图。

图5a-5c是在锡凸点表面喷胶涂上光刻胶的示意图。

图6a-6c是光刻显影和刻出要引出导线的图形结构的示意图。

图7a-7c是蒸发或溅射铜的示意图。

图8a-8c是去除光刻胶和形成铜引线的示意图。

图9a-9c是整体沉积介质层的示意图。