一种板级系统级封装方法、结构、电路板及形成方法技术方案

一种板级系统级封装方法、结构及电路板形成方法、结构，封装方法包括：提供电路板，电路板具有正面和背面，正面形成有多个第一焊垫，第一焊垫凹陷于正面；提供多个第一芯片，第一芯片其中一表面形成有第二焊垫，第二焊垫凹陷于表面；将第一芯片与电路板键合，第一焊垫与第二焊垫相对围成第一空隙；通过电镀工艺在第一空隙形成第一导电凸块以电连接第一焊垫、第二焊垫。相对于传统的封装工艺，工艺流程简单，封装效率高；通过电镀工艺形成每一芯片与电路板的电连接，相较于传统的每个芯片单独焊接与电路板实现电连接，极大的提高了封装效率。电镀工艺与封装前段的工艺兼容，可以利用传统的芯片制造工艺或晶圆级封装工艺实现板级的系统级封装工艺。统级封装工艺。统级封装工艺。

【技术实现步骤摘要】
一种板级系统级封装方法、结构、电路板及形成方法


[0001]本专利技术涉及半导体器件制造领域，尤其涉及板级的系统级封装方法、结构、电路板及形成方法。

技术介绍

[0002]系统级封装采用任何组合，将多个具有不同功能和采用不同工艺制备的有源元/器件、无源元/器件、MEMS器件、分立的KGD(Known Good Die)诸如光电芯片、生物芯片等，在三维(X方向、Y方向和Z方向)集成组装成为具有多层器件结构，并且可以提供多种功能的单个标准封装件，形成一个系统或者子系统。
[0003]倒装芯片(FC，Flip
‑
Chip)焊接为目前比较常用的一种系统级封装方法。该系统级封装的方法包括：提供PCB电路板，其中PCB电路板上形成有按一定要求排列的焊球(利用植球工艺形成)；在电路板上浸蘸助焊剂，然后将芯片倒装贴片在电路板上；利用回流焊工艺将芯片上的焊垫(pad)与电路板上的焊球进行焊接后电连接；之后，在芯片底部和电路板之间充填灌胶，以增加整个结构的机械强度。
[0004]但是，现有的系统级封装的方法，存在以下缺点：1、工艺复杂，造成封装效率低；2、需要将各个芯片依次焊接在焊球上，封装效率低；3、需要利用焊接工艺实现芯片与PCB板的电连接，无法与封装前段的工艺兼容；4、浸蘸助焊剂过程中稍有不慎施以较大压力时容易造成电路板压裂。

技术实现思路

[0005]本专利技术要解决的问题是现有的板级系统级封装封装效率低、无法与前段的芯片形成工艺兼容等。
[0006]为了实现上述目的，本专利技术提供一种板级系统级封装方法，包括：提供电路板，所述电路板表面形成有多个第一焊垫，所述第一焊垫凹陷于所述表面；
[0007]提供多个第一芯片，所述第一芯片其中一表面形成有第二焊垫，所述第二焊垫凹陷于所述表面；
[0008]将所述第一芯片与所述电路板键合，所述第一焊垫与所述第二焊垫相对围成第一空隙；
[0009]通过电镀工艺在所述第一空隙形成第一导电凸块以电连接所述第一焊垫、第二焊垫。
[0010]本专利技术还提供一种板级系统级封装结构，包括：
[0011]电路板，所述电路板表面形成有多个第一焊垫，所述第一焊垫凹陷于所述正面；
[0012]多个第一芯片，所述第一芯片其中一表面形成有第二焊垫，所述第二焊垫凹陷于所述表面；
[0013]所述第一芯片与所述电路板键合在一起，所述第一焊垫与所述第二焊垫通过电镀的第一导电凸块电连接。
[0014]本专利技术还提供一种电路板，包括：
[0015]至少一层板，每层板至少包括基板、位于所述基板表面互连结构，所述第一焊垫位于顶层的所述互连结构上与所述互连结构电连接；
[0016]所述电路板的正面形成有具有光刻键合特性的第一有机介质层或第一无机介质层，第一焊垫埋设于所述第一有机介质层或第一无机介质层；
[0017]和/或，
[0018]还包括第四焊垫，所述第四焊垫位于所述电路板底层的所述互连结构上与相应所述互连结构电连接，所述背面形成有光刻键合特性的第二有机介质层或第二无机介质层，第四焊垫埋设于所述第二有机介质层或所述第二无机介质层。
[0019]本专利技术还提供一种电路板的形成方法，包括：
[0020]至少形成一层板，每层板至少包括基板、位于所述基板表面的互连结构；
[0021]形成位于顶层的板后，在顶层板上形成第一焊垫、第一焊垫与位于顶层板的所述互连结构电连接；
[0022]在所述顶层板上形成具有光刻键合特性的第一有机介质层或第一无机介质层，覆盖所述电路板表面、暴露出所述第一焊垫；
[0023]和/或，
[0024]在底层板上形成第四焊垫、第四焊垫与位于底层板的互连结构电连接，在所述底层板上形成具有光刻键合特性的第二有机介质层或第一无机介质层，覆盖所述电路板表面、暴露出所述第四焊垫。
[0025]本专利技术的有益效果在于：
[0026]本专利技术完全避开了传统的PCB板上的利用焊接实现芯片与电路板电连接的封装工艺，通过电镀工艺形成第一导电凸块，以实现第一芯片与电路板电连接。第一、相对于传统的封装工艺，工艺流程简单，封装效率高；第二、可以将所有的芯片均键合在电路板上之后，通过电镀工艺形成每一芯片与所述电路板的电连接，相较于传统的每个芯片单独焊接与电路板实现电连接，极大的提高了封装效率。第三、电镀工艺与封装前段的工艺兼容，可以利用传统的芯片制造工艺或晶圆级封装工艺实现板级的系统级封装工艺。
[0027]进一步地，第一芯片与电路板之间通过可光刻键合材料实现物理连接，而且可光刻键合材料覆盖所述第一导电凸块外围的区域，直接增强了整个结构的机械强度，可以省去现有技术的充填灌胶工艺。在后续进行塑封工艺时，塑封材料无需填充第一芯片与电路板之间的间隙，从而节省了塑封工艺的时间。另外，干膜材料的可光刻键合材料，由于弹性模量比较小，在受到热应力时可以很容易变形而不至于破损，从而减小第一芯片与电路板的结合应力。进一步的，可光刻键合材料可以定义第一导电凸块的位置，防止电镀工艺中第一导电凸块横向外溢。
[0028]进一步地，当所述第一焊垫和所述第二焊垫的正对部分、错开部分的面积大于第一焊垫或第二焊垫面积的二分之一时，可以更好的实现电镀工艺，使形成的第一导电凸块尽可能完整的填充第一空隙内，避免形成的第一导电凸块与焊垫接触面积过小而导致电阻增大；另一方面，错开的部分可以更容易与电镀液接触，这样可以避免由于第一空隙小而导致电镀液不容易流入第一空隙而导致无法形成比较完好的第一导电凸块的问题。
[0029]进一步地，当第一空隙的高度为5
‑
200微米时，既满足了电镀液容易进入第一空隙
进行电镀，也避免了第一空隙高度太高而导致电镀时间长的问题，从而兼顾了电镀效率与电镀的良率。
[0030]进一步的，由于无需利用焊接工艺，电路板上的无需再形成阻焊剂和助焊剂，可以是具有光刻键合特性的有机介质层或者也可以是无机介质层，从而提升电路板的形成效率，节省工艺。当顶层是具有光刻键合特性的有机介质层时，可以根据需要选择一定厚度的有机介质层，方便后续将第一芯片键合至电路板上，无需额外形成键合层。当顶层是无机介质层时，相比有机介质层而言，电镀液在无机介质层上的表面张力小，电镀液更容易进入第一空隙中，提高第一导电凸块的形成良率。
附图说明
[0031]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0032]图1至图5示出了根据本专利技术实施例一中板级系统级封装方法中不同步骤中对应的结构示意图；
[0033]图6
‑
图8为本专利技术实施例二中板级系统级封装结构示意图；
[0034]图9为本专利技术实施例三中板级系统级封装结构本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种板级系统级封装方法，其特征在于，包括：提供电路板，所述电路板表面形成有多个第一焊垫，所述第一焊垫凹陷于所述表面；提供多个第一芯片，所述第一芯片其中一表面形成有第二焊垫，所述第二焊垫凹陷于所述表面；将所述第一芯片与所述电路板键合，所述第一焊垫与所述第二焊垫相对围成第一空隙；通过电镀工艺在所述第一空隙形成第一导电凸块以电连接所述第一焊垫、第二焊垫。2.根据权利要求1所述的板级系统级封装方法，其特征在于，通过可光刻键合材料将所述第一芯片键合于所述电路板，所述可光刻键合材料避开焊垫设置。3.根据权利要求2所述的板级系统级封装方法，其特征在于，所述可光刻键合材料覆盖所述第一导电凸块外围的区域。4.根据权利要求2所述的板级系统级封装方法，其特征在于，所述可光刻键合材料的厚度为5
‑
200μm，所述可光刻键合材料至少覆盖所述芯片面积的10％。5.根据权利要求2所述的板级系统级封装方法，其特征在于，在所述第一芯片或所述电路板上形成所述可光刻键合材料，之后将所述第一芯片与所述电路板键合。6.根据权利要求2所述的板级系统级封装方法，其特征在于，还包括：对所述可光刻键合材料进行图形化，形成第一空腔，至少部分所述第一芯片键合于所述第一空腔上，所述第一空腔作为所述第一芯片的工作腔；所述第一芯片含有第二空腔或未含第二空腔。7.根据权利要求1所述的板级系统级封装方法，其特征在于，所述电路板包括凹槽，所述凹槽内嵌设有第二芯片，所述第二芯片表面具有第三焊垫，所述第三焊垫与相应第一芯片的第二焊垫相对形成所述第一空隙。8.根据权利要求1所述的板级系统级封装方法，其特征在于，所述第一焊垫和所述第二焊垫包括正对部分、错开部分，所述正对部分的面积为面积大小大于所述第一焊垫或所述第二焊垫面积的二分之一。9.根据权利要求8述的板级系统级封装方法，其特征在于，所述第一空隙的高度为5um
‑
200um。10.根据权利要求1所述的板级系统级封装方法，其特征在于，所述第一焊垫或所述第二焊垫的暴露出面积为5
‑
200平方微米；和/或，所述第一导电凸块的横截面积大于10平方微米。11.根据权利要求1所述的板级系统级封装方法，其特征在于，所述电镀工艺包括化学镀。12.根据权利要求11所述的板级系统级封装方法，其特征在于，所述化学镀包括：化学镀钯浸金，其中化学镍的时间为30
‑
50分钟，化学金的时间为4
‑
40分钟，化学钯的时间为7
‑
32分钟；或，化学镍金，其中化学镍的时间为30
‑
50分钟，化学金的时间为4
‑
40分钟；或，化学镍，其中化学镍的时间为30
‑
50分钟。13.根据权利要求1所述的板级系统级封装方法，其特征在于，所述电路板的表面包括
所述电路板的正面和/或背面。14.根据权利要求1所述的板级系统级封装方法，其特征在于，所述第一芯片的另一面形成有第五焊垫，所述方法还包括：在所述第一芯片上键合第三芯片，所述第三芯片含有第六焊垫，所述第五焊垫与所述第六焊垫之间形成第二空隙；通过电镀工艺在所述第二空隙形成第三导电凸块。15.根据权利要求1所述的板级系统级封装方法，其特征在于，所述多个第一芯片为同功能芯片；或者，所述多个第一芯片至少包括两种不同功能的芯片；或者，所述第一芯片为无源器件或者有源器件；或者，所述第一芯片包括传感器模组芯片、MEMS芯片、滤波器芯片、逻辑芯片、CIS芯片、存储芯片、电容、电感、连接芯...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄河，向阳辉，刘孟彬，
申请(专利权)人：中芯集成电路宁波有限公司，
类型：发明
国别省市：