一种条带级复合扇出封装及其条状封装中间体和制作方法与流程

本发明属于半导体芯片封装，具体涉及一种条带级复合扇出封装及其条状封装中间体和制作方法。

背景技术：

1、随着半导体芯片向高密度、小型化、高集成度方向快速发展，扇出 / 扇入封装技术凭借其能实现芯片高密度互连、有效缩小封装尺寸的核心优势，成为半导体封装领域的主流技术之一。其中重布线层先行工艺是扇出 / 扇入封装的主流实施方案，该工艺通常在玻璃面板、晶圆等大板载体上制作重布线层，再依次开展芯片倒装、封装等后续工序。

2、但现有重布线层先行工艺的大板封装模式存在诸多技术缺陷：其一，大板载体尺寸较大，在加工过程中易产生翘曲变形，导致芯片倒装精度下降，最终造成封装良率降低；其二，大板封装的报废风险高，若大板局部出现缺陷，会导致整个大板无法使用，造成大量的材料损耗，大幅提升生产成本；其三，大板封装需要配套专用的大型加工设备，与现有传统封装设备的兼容性差，企业若要实现量产则需新增大量设备，设备投入成本居高不下；其四，条状发连扳扇出扇入封装，上片封装等工序生产难度大大降低、解决面板单位时间产出低，无法满足半导体行业高产能的量产需求。

3、因此，有必要设计一种条带级复合扇出封装及其条状封装中间体和制作方法，兼容现有传统封装设备、有效降低报废风险与材料损耗、显著提升生产效率。

技术实现思路

1、为了解决现有技术存在的上述问题，本方案提供了一种条带级复合扇出封装及其条状封装中间体和制作方法。

2、本发明所采用的技术方案为：

3、一种条带级复合扇出封装的条状封装中间体，包括条状无芯基板、密封保护结构和电连接结构；

4、所述条状无芯基板包括重布线层和玻璃载体，并由表面键合有重布线层的玻璃大面板切割制成；所述重布线层通过临时键合胶与玻璃大面板临时键合；所述玻璃大面板为面板或晶圆；所述条状无芯基板成条带状，并与封装倒装、注塑设备的加工规格相适配；

5、电连接结构设置于条状无芯基板上，并位于远离玻璃载体的一侧；电连接结构包括若干芯片组以及若干组电路封装单元，每组电路封装单元和每组芯片组由至少一颗芯片或无源器件构成；芯片组和电路封装单元均与重布线层电连接；

6、密封保护结构包括底填胶和注塑层；所述底填胶填充于芯片组与重布线层之间；所述注塑层设置于芯片组外，并覆盖芯片组。

7、可选的：所述重布线层通过金属凸点与芯片组的各个芯片电连接。

8、可选的：所述底填胶选用具有粘接性、抗热胀冷缩性能的高分子胶材，用于填充电连接结构与条状无芯基板之间的间隙，增强电连接结构与条状无芯基板的连接可靠性。

9、可选的：注塑层选用具备密封、机械保护、耐高温性能的高分子封装材料。

10、一种条带级复合扇出封装，包括外部互连结构和条带级复合扇出封装的条状封装中间体；

11、外部互连结构包括若干金属焊球，条状封装中间体去除玻璃载体并经刻蚀使重布线层的焊盘裸露后，所述金属焊球连接在焊盘上。

12、一种条带级复合扇出封装的制作方法，用于制作上述的条带级复合扇出封装，包括以下步骤：

13、s11面板制布线层与切条：以大尺寸面板或晶圆作为玻璃大面板，在其表面均匀涂覆临时键合胶，保证胶层厚度均匀、无气泡、无针孔；随后在临时键合胶表面制作重布线层，得到带重布线层的玻璃大面板；按预设尺寸，对带重布线层的玻璃大面板，进行激光切割、边缘处理后，制得条状无芯基板；

14、s12设备条状连板封装：将条状无芯基板放入半导体倒装焊设备中，完成电路封装单元和芯片组的倒装，实现电连接结构与重布线层之间的可靠电连接；随后在芯片与基板之间进行底填胶的填充和恒温固化；最后将条状无芯基板放入注塑设备中，完成注塑层的注塑成型，得到条状封装中间体；

15、s13去载体与刻蚀植球：将条状封装中间体进行翻转，使玻璃载体朝上，采用激光/紫外/热剥离方式去除临时键合的玻璃载体；随后采用有机溶剂清洗封装中间体表面残留的临时键合胶，使重布线层的表面洁净；采用化学刻蚀工艺对重布线层远离芯片的一侧进行刻蚀处理，去除重布线层表面的介质层，使重布线层中的连板铜焊盘裸露形成平整、洁净的焊盘；刻蚀完成后，进行清洗和烘干处理；随后在焊盘处植设金属焊球，植球后经回流焊处理，使焊球与连板铜焊盘、重布线层实现可靠的机械连接和电连接，完成外部互连结构的制作；

16、s14单体切割：按照预设的电路封装单元尺寸，对完成植球的条带级复合扇出封装进行单体切割，切割精度与步骤s11中玻璃大面板的切割精度相适配，使得切割后的条带级复合扇出封装尺寸统一、边缘规整、无崩边；切割完成后，得到若干个条带级复合扇出封装的成品。

17、根据权利要求6所述的条带级复合扇出封装的制作方法，其特征在于：制作适用于消费电子芯片的条带级复合扇出封装时的步骤如下：

18、as11面板制布线层与切条：选用大尺寸面板玻璃作为玻璃大面板，在其表面均匀涂覆临时键合胶，采用光刻、电镀工艺制作满足消费电子芯片高密度互连需求的重布线层；采用激光切割设备将玻璃大面板带玻璃载体整体切割为条状无芯基板，切割后对条状无芯基板边缘进行打磨去毛刺处理，保证条状无芯基板边缘规整，尺寸与倒装、注塑设备精准适配；

19、as12设备条状连板封装：将条状无芯基板放入倒装焊设备，完成消费电子芯片的倒装，通过金属凸点实现芯片与重布线层的电连接；采用点胶设备填充高流动性、含环氧树脂的底填胶，经恒温固化后实现芯片与条状无芯基板的可靠粘接；再放入注塑设备，注塑形成环氧树脂注塑层并固化，得到带玻璃载体的条状封装中间体；

20、as13去载体与刻蚀植球：将条状封装中间体翻转，采用热剥离方式去除玻璃载体，用有机溶剂清洗残留的临时键合胶，保证重布线层表面洁净；采用等离子刻蚀工艺对重布线层远离芯片的一侧刻蚀，使连板铜焊盘裸露形成焊盘，经清洗、烘干后，采用植球设备在焊盘位置植设锡基金属焊球，并经回流焊实现焊球与重布线层的可靠电连接；

21、as14单体切割：采用激光切割设备将完成植球的条状封装中间体按预设尺寸进行单体切割，得到若干独立的成品。

22、可选的：制作适用于物联网无源器件集成的条带级复合扇出封装时：

23、bs11：面板制布线层与切条：选用晶圆作为玻璃大面板，在其表面均匀涂覆临时键合胶，采用光刻、电镀工艺制作适配无源器件集成的重布线层，保证各无源器件之间的互连精度；采用激光切割设备将晶圆带玻璃载体整体切割为条状无芯基板，切割后对基板边缘进行打磨整饰处理，去除毛刺；

24、bs12设备条状连板封装：将条状无芯基板放入倒装焊设备，完成电阻、电容、电感等无源器件的倒装集成，通过金属凸点实现各无源器件与重布线层的电连接；采用点胶设备填充柔性高分子的底填胶，适配无源器件的热胀冷缩特性，经恒温固化后实现无源器件与基板的可靠粘接；再放入注塑设备，注塑形成耐温型高分子注塑层并固化，得到带玻璃载体的条状封装中间体；

25、bs13去载体与刻蚀植球：将条状封装中间体翻转，采用热剥离方式去除玻璃载体，用有机溶剂清洗残留的临时键合胶；采用等离子刻蚀工艺对重布线层远离无源器件的一侧刻蚀，使连板铜焊盘裸露形成焊盘，经清洗、烘干后，采用植球设备在焊盘位置植设小型金属焊球，并经低温回流焊实现焊球与重布线层的可靠电连接；

26、bs14单体切割：采用激光切割设备将完成植球的条状封装中间体按物联网模块的尺寸要求进行单体切割，得到若干独立的成品。

27、可选的：制作适用于汽车电子高可靠性芯片的条带级复合扇出封装时：

28、cs11面板制布线层与切条：选用高刚性面板玻璃作为玻璃大面板，在其表面均匀涂覆耐高温临时键合胶，采用光刻、电镀工艺制作高可靠性重布线层，提升布线的抗老化、抗电迁移性能；采用激光切割设备将玻璃大面板带玻璃载体整体切割为条状无芯基板，切割精度控制为半导体封装高精度等级，切割后对基板边缘进行精细打磨处理，保证边缘无毛刺、无崩边；

29、cs12设备条状连板封装：将条状无芯基板放入高精度倒装焊设备，完成汽车电子高可靠性芯片的倒装，通过高硬度金属凸点实现芯片与重布线层的高可靠电连接；采用点胶设备填充耐高温、抗老化环氧树脂底填胶，经阶梯式恒温固化后实现芯片与基板的高强度粘接；再放入注塑设备，采用耐高温、耐湿热的工程塑料制作注塑层，经高压注塑、高温固化后实现对芯片的全方位密封保护，得到带玻璃载体的条状封装中间体；

30、cs13去载体与刻蚀植球：将条状封装中间体翻转，采用高温热剥离方式去除玻璃载体，用高纯度有机溶剂清洗残留的临时键合胶，保证重布线层表面无任何杂质；采用高精度等离子刻蚀工艺对重布线层远离芯片的一侧刻蚀，精准控制刻蚀深度，使连板铜焊盘裸露形成平整的焊盘，经去离子水多次清洗、真空烘干后，采用高精度植球设备在焊盘位置植设高可靠性铅锡合金焊球，并经精准控温回流焊实现焊球与重布线层的高可靠机械和电连接；

31、cs14单体切割：采用高精度激光切割设备将完成植球的条状封装中间体按汽车电子芯片的封装尺寸要求进行单体切割，切割后对边缘进行钝化处理，得到若干独立的成品。

32、本发明的有益效果为：

33、1、将大板分切为条状无芯基板，条带刚性更强，加工时翘曲变形大幅减少，芯片倒装对位精度提升；基板边缘经打磨处理，规避漏胶、贴合不良等边缘缺陷。量产实测消费电子封装成品率≥98%，汽车电子高可靠芯片封装成品率≥98.5%；

34、2、采用大板制布线后分切条带的模式，单条基板出现缺陷仅报废本条，无需整块大板作废，降低整板报废带来的物料浪费。对比传统大板封装，消费电子材料损耗降低≥25%，物联网模组降低≥30%，汽车电子封装降低≥35%，有效压缩生产成本；

35、3、条状基板尺寸适配现有倒装、注塑、植球等传统封装设备，全流程无需采购大板专用设备，也不用改造现有产线，企业可直接利用存量产线量产，大幅削减设备采购与产线升级的资金投入，降低技术落地门槛；

36、4、单条条带可承载多组芯片 / 无源器件同步加工，结合面板批量制 rdl 与条带高效上片优势，产能优于传统大板、单颗封装方案。实测消费电子产出提升≥30%，物联网模组提升≥35%，汽车电子芯片提升≥40%，满足行业高产能量产需求。