[发明专利]一种制作嵌入式超薄芯片的三维柔性堆叠封装结构的方法

说明书

技术领域

本发明涉及微电子行业系统封装技术领域，尤其涉及一种制作嵌入式超薄芯片的三维柔性堆叠封装结构的方法。

背景技术

现代便携式电子产品对微电子封装提出了更高的要求，随着对其更轻、更薄、更小、高可靠性、低功耗的不断追求，微电子封装也朝着密度更高、尺寸更小的封装形式发展。近几年来，三维封装技术受到世界各国的广泛关注，美国、欧洲各国、日本等发达国家均投入巨资进行相关的研究和开发，并取得了相当可观的研究成果。

三维封装技术是指元器件在二维的基础上，进一步向Z轴方向发展形成的三维高密度微电子封装技术，其芯片叠层方式主要包括凸点式、引线键合式、硅片穿孔式、载带式及柔性基板折叠式。由于柔性印制电路新材料、新工艺的迅速发展，柔性基板折叠式立体封装技术已经成为业界的一个研究热点。

如Tessera公司提出3D μZ折叠球型堆叠理念，申请了专利并将其应用于叠层CSP封装。欧洲的3D-plus公司和美国的Intel公司对3D柔性折叠封装技术进行了大量研究。日本NEC开发的柔性载板的折叠式芯片尺寸封装，称为FFCSP(Flexible Folded Chip scale package)，曾川桢道对超声波进行倒装芯片连接的FFCSP可靠性进行了研究。Valtronic SA使用折叠理念，将逻辑电路、存储器和无源组件结合到单独的SiP中，应用于助听器和心脏起博器。Intel最近对逻辑电路和存储器开发了折叠型堆叠芯片级封装。

另一方面，为了实现轻薄化的要求，采用超薄的芯片进行三维柔性堆叠封装引起了广泛关注，但是超薄芯片的拿持和对准是一个难以解决的问题，而且现有的封装技术中焊盘和引线框架之间的金属引线都需要占用芯片的纵向空间，增加了芯片的厚度，阻碍了器件向更薄的趋势发展。

发明内容

(一)要解决的技术问题

有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种嵌入式超薄芯片的三维柔性堆叠封装结构及其制备方法，可以将多个超薄芯片嵌入到柔性介质中，并实现多个芯片的堆叠封装。这种三维柔性堆叠封装结构能够有效地利用柔性基板，芯片之间通过柔性基板进行互联，芯片也可以通过柔性基板有效散热。此外，这种三维柔性封装方法不需要对薄芯片进行拿持，有效地解决了薄芯片的拿持以及对准问题。最后，相比硅通孔实现的三维堆叠封装结构，该结构具有工艺简单，价格便宜的优点。此三维柔性堆叠封装结构具有轻量化、薄型化、高密度集成化以及低成本的特点。

(二)技术方案

为达到上述目的，本发明提供了一种制作嵌入式超薄芯片的三维柔性堆叠封装结构的方法，包括：

选取带有单层金属层的柔性基板，对该柔性基板上的单层金属层进行刻蚀形成多个金属电极，并对柔性基板没有单层金属层的一面进行激光刻槽形成多个槽；

在该柔性基板具有多个槽的一面倒装热压键合多个芯片；

将该柔性基板热压键合有多个芯片的一面与一柔性介质层进行热压，使该多个芯片被嵌入到该柔性介质层中；

对该柔性基板已嵌入多个芯片的柔性介质层一面进行减薄，将该柔性介质层以及多个芯片同时减薄到厚度小于50微米，得到减薄后的嵌入多个芯片的柔性介质模块；

将该柔性介质模块上没有芯片的部分弯折，使得两边的芯片背面粘贴于中间的芯片背面之上，实现多个芯片的堆叠；

对多个芯片堆叠的三维柔性封装模块进行灌封及固化；以及

对灌封后的三维柔性封装模块进行打线或植球。

上述方案中，所述对柔性基板没有单层金属层的一面进行激光刻槽形成多个槽的步骤中，该多个槽的尺寸与对该柔性基板上的单层金属层进行刻蚀形成的多个金属电极的尺寸一致。

上述方案中，所述在该柔性基板具有多个槽的一面倒装热压键合多个芯片的步骤中，是采用热压键合将多个芯片倒置安装在该柔性基板具有多个槽的一面，该多个芯片的金属电极正好放置在该柔性基板的多个开槽内，实现该柔性基板上的金属电极与该多个芯片的金属电极之间的热压键合。

上述方案中，所述将该柔性基板热压键合有多个芯片的一面与一柔性介质层进行热压的步骤中，该柔性介质层与该柔性基板为同一材质。该柔性介质层为多层柔性介质，层压后盖住该多个芯片，将该多个芯片嵌入到该柔性介质层中。