[发明专利]一种微模组封装引出结构及制备方法

说明书

本发明涉及电子封装技术领域，尤其涉及一种微模组封装引出结构及制备方法，引出结构包括凸点下金属触垫、柔性焊柱和凸点焊球，凸点下金属触垫与微模组的金属再布线层连接；柔性焊柱包括金属细柱簇和金属焊盘，凸点焊球焊接在金属焊盘上；金属细柱簇包括若干金属细柱，金属细柱的一端与金属焊盘连接，另一端与凸点下金属触垫连接；相邻金属细柱的间隙内填充有细柱保护层。本发明能有效缓解微模组和电路板直接装焊结构的热应力失配，使得微模组可以直接安装焊接在电路板上，不再需要通过塑封基板或陶封基板来做中间的电转接和应力缓冲，从而降低微模组器件的体积、重量和成本，更好的满足电子系统小型化需求。

技术领域

本发明涉及电子封装技术领域，具体为一种微模组封装引出结构及制备方法。

背景技术

随着集成电路器件和模块对外引出端口数量和端口密度的激增，BGA(Ball GridArray)球栅阵列因能容纳更多的引脚、提供更短的引出长度、具备更佳的高速性能等特点，成为多端口集成电路器件和模块与PCB板表贴连接的主要端口形式，此时的集成电路器件和模块多采用塑封的形式，以满足高性价比需求。在电子系统从二维集成向三维集成演变的过程中，硅基三维集成技术备受关注，一方面因为硅晶圆材料本身就是集成电路的主流衬底材料、能借助集成电路行业成熟的工艺设备和原材料供应链，适合批量自动化生产，另一方面，硅自身物性优良，又与其它的半导体材料CTE(热膨胀系数)匹配，在异质集成过程中热应力小。最初对的应用场景主要设定在如单颗集成电路芯片一样安装在CTE与硅差距较小的陶瓷管壳或有机封装基板上，但是随着低成本电子系统需求的增长，迫切需要直接将硅基微模组做适当的保护后，直接安装在CTE差更大的刚性或柔性印刷电路板上，省去原先塑封基板或陶封基板的成本，并压缩尺寸。其中面临的主要问题之一就是硅基微模组与刚性或柔性印刷电路板CTE失配引起的热应力问题，该问题可能导致硅基微模组中与印刷电路板邻近的层内出现断裂失效。

发明内容

针对现有技术中存在硅基微模组中与印刷电路板邻近的层内出现断裂失效的问题，本发明提供一种微模组封装引出结构及制备方法，能有效缓解硅基微模组和印刷电路板间的热应力。

本发明是通过以下技术方案来实现：

一种微模组封装引出结构，包括凸点下金属触垫、柔性焊柱和凸点焊球，凸点下金属触垫与微模组的金属再布线层连接；柔性焊柱包括金属细柱簇和金属焊盘，金属细柱簇设置于凸点下金属触垫上，金属焊盘设置于金属细柱簇的顶端；凸点焊球焊接在金属焊盘上；

金属细柱簇包括若干金属细柱，金属细柱的一端与金属焊盘连接，另一端与凸点下金属触垫连接；相邻金属细柱的间隙内填充有细柱保护层。

优选的，金属细柱在凸点下金属触垫上呈中心对称排布。

优选的，金属细柱的竖立方向垂直于微模组表面。

优选的，金属细柱的高度和横截面直径的比值大于2。

优选的，细柱保护层包裹在金属焊盘除焊接面外的其他表面。

优选的，细柱保护层由在100℃沸水煮1小时情况下吸水性小于0.5wt％的有机材料制成。

优选的，细柱保护层与微模组的侧壁保护层相接触。

优选的，柔性焊柱中金属细柱簇和金属焊盘是一体的，且由一次性电镀方法进行制备。

优选的，微模组的基材为硅、玻璃、LTCC陶瓷或者HTCC陶瓷。

一种微模组封装引出结构的制备方法，包括以下步骤：

S1，制备凸点下金属触垫；

S2，在凸点下金属触垫上，将金属细柱的电镀掩膜图形化；

S3，金属细柱和微模组上的金属凸起一起进行图形化电镀；

S4，制备细柱保护层；