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一种用于芯片级封装的密闭结构及其制造方法

2021-10-26 12:08:51 来源:中国专利 TAG:
件的晶圆级封装装置,并提供了两个实施例。在第一实施例中,所述封装装置包括微机电元件晶圆和封装晶圆,微机电元件制作在微机电元件晶圆上。在微机电元件晶圆上排列有多个晶片(即芯片)单元,在晶片单元的输入输出焊垫上设置第一焊料凸块,在晶片单元外围设置环形焊料凸块作为第一保护环。在封装晶圆上贯穿设置多个金属导体柱,在金属导体柱两端均设置第二焊料凸块,在封装晶圆表面设置环形焊料凸块作为第二保护环。将第一焊料凸块、第一保护环分别对应粘合安装在第二焊料凸块、第二保护环上。最终,微机电元件位于由两块晶圆作为两个底面、由第一保护环和第二保护环作为侧壁的密闭结构中。第一焊料凸块、第二焊料凸块和金属导体柱将微机电元件的输入输出焊垫引出到封装晶圆外侧。在第二实施例中,所述封装装置包括基板和封装晶圆,微机电元件制作在封装晶圆上,其余与第一实施例相同。该文献以金属材料的焊料凸块与两片晶圆一起构成晶圆级封装的密闭结构,工艺较为复杂且成本较高,还需要用到硅通孔技术进行引线。
[0020]公开号为CN101123231A、公开日为2008年2月13日的中国发明专利申请公开了一种微机电系统的晶圆级芯片尺寸封装结构与制造方法,并提供了两个实施例。在第一实施例中,所述封装结构包括微机电系统晶圆和保护外盖。在微机电系统晶圆上制作有微机电系统,并设置有焊垫。在保护外盖上由苯并环丁烯(BCB)通过光刻工艺形成空腔壁。空腔壁压合在焊垫上,使得微机电系统位于由两块晶圆作为两个底面、由空腔壁和焊垫作为侧壁的密闭结构中。与焊垫侧面接触的外引线将微机电系统的输入输出焊垫引出到微机电系统晶圆外侧。在第二实施例中,在保护外盖上由玻璃胶通过丝网印刷工艺形成空腔壁,其余与第一实施例相同。该文献以高分子材料的空腔壁与两片晶圆一起构成晶圆级封装的密闭结构,并且引线结构较为复杂,工艺步骤较多且成本较高。
[0021]公开号为CN101533832A、公开日为2009年9月16日的中国发明专利申请公开了一种微机电系统器件与集成电路的集成芯片与集成方法。所述集成芯片包括:在第一衬底上生成的微机电系统器件、环绕微机电系统器件生成的第一封装环、在第二衬底上生成的与微机电系统器件相对应的集成电路、环绕集成电路生成且与第一封装环融合对接的第二封装环。最终,微机电系统器件和集成电路一起位于由两块衬底作为两个底面、由第一封装环和第二封装环作为侧壁的密闭结构中。微机电系统器件和集成电路之间形成有必要的电学连接,而对外的电学连接则由第一衬底或第二衬底的通孔引出。该文献也是以金属材料的封装环与两片晶圆一起构成晶圆级封装的密闭结构,工艺较为复杂且成本较高,也需要用到硅通孔技术进行引线。

【发明内容】

[0022]由以上记载可知,现有方案均采用晶圆级封装技术,且采用晶圆键合方式,以金属材料或高分子材料作为键合材料来形成保护半导体器件的密闭结构。所述密闭结构均以两片晶圆作为两个底面、以金属材料或高分子材料作为侧壁,其制造成本较高、工艺较复杂。本申请所要解决的技术问题提供一种可用于半导体器件的密闭结构,不再采用晶圆级封装技术,而改用芯片级封装技术,并通过特殊的结构设计来降低工艺成本、减少工艺步骤,同时提供易于实现的弓I线方案。
[0023]为解决上述技术问题,本申请用于芯片级封装的密闭结构之一是将基底芯片单元倒装在封装基板上,并在基底芯片单元与封装基板之间采用粘合剂进行环形密封以形成密闭结构。封装基板切割后得到基板封装单元,所述密闭结构由基底芯片单元、基板封装单元和粘合剂构成。
[0024]本申请用于芯片级封装的密闭结构之二是在封装基板上具有环形的密封凸起。将基底芯片单元倒装在封装基板上,并在基底芯片单元与封装基板的密封凸起之间采用粘合剂进行环形密封以形成密闭结构。封装基板切割后得到基板封装单元,所述密闭结构由基底芯片单元、基板封装单元、粘合剂和密封凸起构成。
[0025]本申请用于芯片级封装的密闭结构的制造方法之一包括如下各个步骤:
[0026]第1步,在基底晶圆上制造半导体器件,并在基底晶圆上生长焊垫凸起;
[0027]第2步,切割基底晶圆得到各个基底芯片单元;
[0028]第3步,在封装基板上涂覆一圈环形凸起的粘合剂;
[0029]第4步,将基底芯片单元倒装至封装基板上,粘合剂将基底芯片单元与封装基板之间形成密闭连接,从而在各个半导体器件外围形成密闭结构;基底芯片单元上的焊料凸块与封装基板上的焊垫或焊垫凸起通过焊接连为一体;
[0030]第5步,进行封装,并切割封装基板得到封装好的半导体器件。
[0031]本申请用于芯片级封装的密闭结构的制造方法之二包括如下各个步骤:
[0032]第1步,在基底晶圆上制造半导体器件,并在基底晶圆上生长焊垫凸起;
[0033]第2步,切割基底晶圆得到各个基底芯片单元;
[0034]第3步,在封装基板上生长一圈环形的密封凸起;
[0035]第4步,在封装基板的密封凸起上涂覆一圈环形凸起的粘合剂;
[0036]第5步,将基底芯片单元倒装至封装基板上,粘合剂将基底芯片单元与封装基板的密封凸起之间形成密闭连接,从而在各个半导体器件外围形成密闭结构;基底芯片单元上的焊料凸块与封装基板上的焊垫或焊垫凸起通过焊接连为一体;
[0037]第6步,进行封装,并切割封装基板得到封装好的半导体器件。
[0038]与现有的采用晶圆级封装技术的密闭结构相比,本申请的密闭结构采用芯片级封装技术实现,省略了晶圆刻蚀、晶圆键合、硅通孔技术,从而显著地降低了工艺成本,缩短了工艺周期。
【附图说明】
[0039]图1是现有的用于晶圆级封装的密闭结构的示意图。
[0040]图la至图lh是现有的用于晶圆级封装的密闭结构的制造方法的各步骤示意图。
[0041]图2是本申请用于芯片级封装的密闭结构的实施例一的示意图。
[0042]图2a至图2d是本申请的密闭结构制造方法的实施例一的各步骤示意图。
[0043]图2e至图2f是本申请的密闭结构制造方法的实施例一(变形)的部分步骤示意图。
[0044]图3是本申请用于芯片级封装的密闭结构的实施例二的示意图。
[0045]图3a至图3c是本申请的密闭结构制造方法的实施例二的部分步骤示意图。
[0046]图3d是本申请的密闭结构制造方法的实施例二(变形)的部分步骤示意图。
[0047]图中附图标记说明:1为基底晶圆;la为基底芯片单元;2为半导体器件;3为盖帽晶圆;3a为盖帽芯片单元;4a为保护凸起;4b为连接凸起;5为键合材料;6为接触孔电极;6a为通孔;7为盖帽晶圆上的焊垫凸起;8为封装基板;8a为基板封装单元;9为封装基板上的焊垫或焊垫凸起;10为粘合剂;11为金属线;12为封装材料;13为基底芯片单元上的焊垫凸起;14为粘合剂;15为密封凸起。
【具体实施方式】
[0048]请参阅图2,这是本申请用于对半导体器件
再多了解一些

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