[实用新型]一种带有铜柱的晶圆减薄的单芯片封装件

说明书

技术领域

本实用新型属于集成电路封装技术领域，具体是一种带有铜柱的晶圆减薄的单芯片封装件。

背景技术

Flip Chip倒装芯片既是一种芯片互连技术，又是一种理想的芯片粘接技术．早在30年前IBM公司已研发使用了这项技术。但直到近几年来，Flip-Chip才成为高端器件及高密度封装领域中经常采用的封装形式。今天，Flip-Chip封装技术的应用范围日益广泛，封装形式更趋多样化，对Flip-Chip封装技术的要求也随之提高。同时，Flip-Chip也向制造者提出了一系列新的严峻挑战，为这项复杂的技术提供封装，组装及测试的可靠支持。以往的一级封闭技术都是将芯片的有源区面朝上，背对基板和贴片后键合，如引线健合和载带自动健全（ＴＡＢ）。ＦＣ则将芯片有源区面对基板，通过芯片上呈阵列排列的焊料凸点实现芯片与衬底的互连．硅片直接以倒扣方式安装到基板从硅片向四周引出Ｉ／Ｏ，互联的长度大大缩短，减小了ＲＣ延迟，有效地提高了电性能．显然，这种芯片互连方式能提供更高的Ｉ／Ｏ密度．倒装占有面积几乎与芯片大小一致．在所有表面安装技术中，倒装芯片可以达到最小、最薄的封装。 但是由于以往传统封装的局限性， 晶圆只能减薄到200μm，特别是减薄到100μm以下的厚度是容易翘曲，封装可靠性得不到保证。

随着电路结构越来越复杂，芯片的I/O输出越来越多，芯片凸点（bumping）之间的节距（pitch）要求越来越小。传统锡膏印刷凸点（bumping）间距已不能满足封装可靠性要求。

实用新型内容

为了克服上述现有技术存在的问题，本实用新型的目的是提供一种带有铜柱的晶圆减薄的单芯片封装件，使封装件尺寸更薄，显著提高封装件的可靠性的同时，实现高密度高可靠性封装，解决传统锡膏印刷凸点的不足。带铜柱的锡银凸点之间的节距现在可以做到100μm以下，倒装后的凸点在回流过程中不易桥接，能有效增加芯片的I/O密度和可靠性。 

本实用新型的技术方案是：一种带有铜柱的晶圆减薄的单芯片封装件，主要由基板、镍金焊盘、芯片、铜柱、锡银凸点、底填料、锡球组成；所述镍金焊盘固定连接于基板，铜柱固定连接于芯片上，锡银凸点固定连接于铜柱上；所述锡银凸点与镍金焊盘的中心线重合并焊接连接；所述底填料填充基板与芯片之间的空隙，并包围镍金焊盘、铜柱和锡银凸点；所述锡银凸点与镍金焊盘的焊接采用助焊剂焊接。

说明书附图

图1为基板剖面图；

图2为基板刷助焊剂剖面图；

图3为上芯、回流焊后产品剖面图；

图4为下填后产品剖面图；

图5为芯片粗磨后产品剖面图；

图6为精磨后产品剖面图；

图7为植球后产品成品剖面图。

图中，1为基板、2为镍金焊盘、3为助焊剂、4为芯片、5为铜柱、6为锡银凸点、7为底填料、8为粗磨部分、9为精磨部分、10为锡球。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型做进一步的说明。

如图所示，一种带有铜柱的晶圆减薄的单芯片封装件，主要由基板1、镍金焊盘2、芯片4、铜柱5、锡银凸点6、底填料7、锡球10组成；所述镍金焊盘2固定连接于基板1上，铜柱5固定连接于芯片4上，锡银凸点6固定连接于铜柱5上；所述锡银凸点6与镍金焊盘2的中心线重合并焊接连接；所述底填料7填充基板1与芯片4之间的空隙，并包围镍金焊盘2、铜柱5和锡银凸点6；所述锡银凸点6与镍金焊盘2的焊接采用助焊剂3焊接。

芯片4通过铜柱5、锡银凸点6、镍金焊盘2、基板1和锡球9构成了电路电源和信号的通道。

如图所示，一种带有铜柱的晶圆减薄的单芯片封装件的制作工艺，其按照以下步骤进行：

第一步、上芯、回流焊：首先，在基板1的镍金焊盘2上刷一层35μm--60μm的助焊剂3,如图2所示；其次，使芯片4的锡银凸点6与基板1的镍金焊盘2的中心线重合并接触，因为助焊剂3的黏性，镍金焊盘2和锡银凸点6牢固接触而不易偏移；再次，在255±5℃的回流温度下，镍金焊盘2与锡银凸点6有效形成焊接结，即形成金属间化合物，助焊剂3在焊接时可去除氧化物，并具有催化焊接作用；最后，芯片4被牢固地焊接在基板1上。如图3所示。

第二步、等离子清洗：用10MΩ·CM左右的去离子水清洗残留在锡银凸点6上的助焊剂3和其他杂质。因为助焊剂3在回流后的残留会降低底填料7的流动性，使底填料7的填充性变差。