專利名稱：一種高密度凸點基板及其制造方法
技術領域：
本發(fā)明涉及芯片加工技術領域，具體涉及一種高密度凸點基板及其制造方法。
背景技術：
隨著信息技術的不斷發(fā)展，手機和各種電子產品越來越向輕薄短小的方向發(fā)展， 手機電腦的性能越來越高，體積變得越來越小，對芯片和器件的集成度要求也越來越高。隨著大規(guī)模集成電路的不斷發(fā)展和革新，線寬已經接近22納米，集成度達到空前的水平。對于技術和設備的要求也達到了一個全新的高度。線寬進一步變小的難度越來越大，技術和設備的加工能力的提升難度更大，技術和設備水平的發(fā)展趨于減緩。這種情況下，3D高密度封裝受產業(yè)界廣泛的重視，一個器件中的芯片不再是一個，而是多個，并且不再是只在一層排列，而是堆疊成三維高密度微組裝芯片。芯片三維堆疊有效減少了器件的三維尺寸，芯片間的堆疊方式也在不斷的改進。從FLIP CHIP到硅基TSV (Through Silicon Via)通孔互聯技術，器件的三維尺寸變得越來越小。封裝工藝也從原來的鍵合、貼片、塑封，演變成引入前段工藝的RDL、Flip Chip、晶圓鍵合、TSV等等關鍵工藝技術，使得更芯片密度更大、尺寸更小的封裝結構不斷涌現。其中TSV技術，被世界封裝技術領域公認為下一代最重要的封裝技術。目前硅基 TSV加工，普遍被大家采用的加工方法是，在硅105中制作高深寬比的硅通孔，在孔壁上沉積的絕緣層101、隔離層102、電鍍種子層103，最后用電鍍的方法將金屬104填滿通孔。由于淀積過程和電鍍過程都在硅的整表面進行，所以孔外金屬必須去掉，通過高精減薄工藝去掉表層的金屬隔離層102絕緣層101。最后將硅片105的背面進行減薄，直至孔底部的金屬暴露出來，形成TSV通孔連接，如圖1所示。這種硅通孔的加工工藝和設備的成本都非常高，工藝過程復雜，目前沒有完全徹底的解決方法。填孔的要求非常高，填充后的通孔中不能有氣泡，否則，將在后續(xù)的使用過程中，導致斷裂、發(fā)熱等問題，使通孔連接失效，影響器件的電性能。TSV加工完成后，在硅片兩面進行再布線，這是一個多層布線過程。再布線后，在表面的焊點上進行植球，植球有兩種方式，一種是植錫球，如圖2所示，適用于較低密度的植球和較寬的線寬線距；另一種是長銅柱，如圖3所示，由于銅柱是通過微加工電鍍獲得，所以能夠獲得高密度，細線寬線距的封裝應用。長銅柱技術需要高深寬比的厚膠光刻技術和高精度的電鍍技術。在高端封裝中，封裝基板是芯片載體，因為制造成本較低，高端基板的主流是有機基板，而且是以環(huán)氧樹脂或BT樹脂為主的封裝基板。有機封裝基板與常規(guī)的PCB板的主要區(qū)別是封裝基板具有小的線寬線距，其線寬線距小于:3mil，目前具有良好量產的單購達到 25 μ m的線寬線距，相應的過孔層間過孔在30微米左右。因其線寬線距的尺寸過小，常規(guī)的 PCB工藝和設備無法滿足加工需要。高端封裝基板的板內貫通孔主要還是用機械鉆孔的方式，孔徑在lmm-1. 5mm。當基板上需要大量這樣的過孔時，鉆孔的數量就受到了，機械鉆孔的尺寸就受到了限制，單位面積內能夠加工的過孔數量是有限的，將導致封裝面積無法縮得更小，因此，有機基板的尺寸受到機械鉆孔的限制不可能做得很小。無論是TSV硅基板還是有機高端封裝基板，受到加工工藝技術的限制，無論是工藝成本還是加工難度都非常高，相應的使用的設備價格也是非常的昂貴。

發(fā)明內容
本發(fā)明為了克服上述缺陷提供一種高密度凸點基板，此基板上的凸點是自帶的， 無需高精度厚膠光刻和高精度電鍍凸點。本發(fā)明還提供一種高密度凸點基板的制造方法，加工工藝簡單，制造成本低廉。為了達到上述目的，本發(fā)明采用的技術方案為
一種高密度凸點基板，包括垂直于基板表面緊密排列的包覆絕緣層的柱狀導線，所述包覆絕緣層的柱狀導線通過粘接材料粘接形成基板；所述基板的一個表面設有布線，另一個表面上有部分導線凸出基板的表面，形成凸點。上述方案中，所述柱狀導線為金屬導線。 上述方案中，所述布線包括至少一層絕緣層和一層金屬線。上述方案中，所述凸點表面有一層低熔點焊料。上述方案中，所述絕緣層的材料為有機材料。上述方案中，所述粘接材料為有機粘接劑或低熔點金屬。上述方案中，所述粘接材料為低熔點金屬時，所述凸點表面的低熔點焊料的熔點要比低熔點金屬的熔點低10°c。一種高密度凸點基板的制造方法，包括如下步驟 將帶有絕緣層的柱狀導線平行排列成束；
灌裝粘接材料將所述帶有絕緣層的柱狀導線粘接起來，固化后形成柱狀導線束； 沿所述柱狀導線的橫截面方向對所述柱狀導線束進行切片，形成帶有高密度導電通道的基板；
在所述基板一側表面進行布線，在所述基板的另一側，對所述粘接材料、所述絕緣層和部分所述柱狀導線進行腐蝕，將要保留的所述柱狀導線凸出出來，在基板表面形成導電凸點陣列。上述方案中，對所述粘接材料、所述絕緣層和部分所述柱狀導線進行腐蝕，采用光刻腐蝕的方法，先用光刻膠進行掩蔽曝光，再對需要保留的柱狀導線之外的材料進行腐蝕去除。上述方案中，所述導電凸點陣列的凸點上包覆低熔點焊料。與現有技術相比，本發(fā)明采用技術方案產生的有益效果如下
本發(fā)明提供的基板結構自帶凸點，無需高精度厚膠光刻和高精度電鍍凸點，而且同樣本結構具有高密度TSV導電通道基板的所有優(yōu)點；
本發(fā)明提供的基板的制造方法，制造成本低廉，加工工藝簡單，不需要高深寬比厚膠光刻工藝和高精度電鍍工藝，不需要機械鉆孔、高成本的DRIE高深寬比的深硅刻蝕、高工藝難度高成本的孔內絕緣層和電鍍種子層沉積及高難度的孔內電鍍填充工藝，因此不需要這些工藝相應的價格昂貴的工藝設備。


圖1為現有技術中硅基TSV通孔結構的剖視圖2為現有技術中表面多層布線單面植錫球TSV硅基板的剖視圖； 圖3為現有技術中表面多層布線單面植銅柱TSV硅基板的剖視圖； 圖4為本發(fā)明實施例提供的高密度基板結構示意圖； 圖5為圖4的A-A’剖面圖； 圖6為圖4的B-B’剖面圖7為本發(fā)明實施例提供的高密度凸點基板的結構剖視圖； 圖8為本發(fā)明實施例提供的凸點包覆低熔點焊料的高密度凸點基板的結構剖視圖。
具體實施例方式下面結合附圖和實施例對本發(fā)明技術方案進行詳細描述。如圖7所示，本發(fā)明實施例提供一種高密度凸點基板，包括垂直于基板表面緊密排列的若干包覆絕緣層402的柱狀導線401，柱狀導線的數量由其橫截面積決定，柱狀導向的橫截面積滿足最終基板面積要求；包覆絕緣層402的柱狀導線401通過粘接材料403粘接形成基板；基板的一個表面設有布線701，另一個表面上有部分導線凸出基板的表面，形成凸點703。布線701為多層布線，包括兩層絕緣層702和一層金屬線704。柱狀導線401 與多層布線表面制造的焊點705相連，用于與芯片鍵合。本實施例中，柱狀導線為金屬導線，金屬導線的材料為銅、鎳、鎢、鉬、鈦、金、鉬、 鋁、鉭，鎳鉻合金或鈦鎢合金等中的任何一種，如果高密度金屬通孔互聯基板的金屬導線是銅，那么基板上的凸點就是銅凸點。本實施例中，凸點表面包覆一層低熔點焊料806，如圖8所示。低熔點焊料為Sn合金、h合金、Au合金或Ag合金等中的一種。在凸點表面包覆一層低熔點焊料，用于將芯片通過回流焊的方式貼在本發(fā)明實施例所述基板上。低熔點金屬焊料，使得回流焊能在較低的溫度下進行，如果直接用金屬導線如銅金屬線，只能用熱壓焊接，溫度要到300°C以上， 這是通常的基板和封裝不能接受的溫度。本實施例中，絕緣層的材料為有機材料，有機材料為聚酰亞胺、聚酯或PTFE有機材料等中的任何一種。本實施例中，粘接材料為有機粘接劑或低熔點金屬。其中，有機粘接劑為環(huán)氧樹脂、聚酰亞胺、聚酯、有機硅樹脂或橡膠等材料，或以上述材料為主要成分的有機填充材料； 低熔點金屬為錫合金、鉍合金、金合金、銦合金或銀合金等中的任何一種。本實施例中，當粘接材料為低熔點金屬時，凸點表面又包覆低熔點焊料，那么低熔點焊料的熔點要比低熔點金屬的熔點低10°C，以保證后續(xù)封裝工藝回流焊過程基板結構穩(wěn)定。本發(fā)明另一實施例提供一種高密度凸點基板的制造方法，包括如下步驟
(1)將帶有絕緣層402的柱狀導線401平行排列成束；
(2)灌裝粘接材料403將帶有絕緣層402的柱狀導線401粘接起來，固化后形成柱狀導線束，如圖4所示；
(3)沿柱狀導線的橫截面方向對柱狀導線束進行切片，形成帶有高密度導電通道的基板，如圖5和圖6所示；
(4)在基板一側表面進行布線701，在基板的另一側，對要形成凸點的柱狀導線進行保護，將要制作凸點以外的粘接材料403、絕緣層402和柱狀導線401整體腐蝕掉一層，被保護的柱狀導線403高出基板表面的部分即為凸點703，凸點703在基板表面形成導電凸點陣列。本實施例中，對粘接材料、絕緣層和部分柱狀導線進行腐蝕，采用光刻腐蝕的方法，先用光刻膠在要保護的柱狀導線表面形成光刻膠掩蔽膜，將其讓區(qū)域暴露出來，對不需要保留的粘接材料、絕緣層和部分柱狀導線進行腐蝕去除，腐蝕完成后，將光刻膠去除，形成導電凸點。本實施例中，導電凸點陣列的凸點上包覆低熔點焊料806。包覆的方法包括電鍍、 浸鍍等方法，低熔點焊料可以在凸點尖端，也可以包覆整個凸點。本發(fā)明的基板結構具有周期性排布的高密度通孔導電通道，適用于大量輸入輸出端口的基板和硅TSV的所有應用。而且本發(fā)明的制造基板的方法，具有制造成本低廉，加工工藝簡單的優(yōu)點，不需要高深寬比厚膠光刻工藝和高精度電鍍工藝，不需要機械鉆孔、高成本的DRIE高深寬比的深硅刻蝕、高工藝難度高成本的孔內絕緣層和電鍍種子層沉積和高難度的孔內電鍍填充工藝，因此不需要這些工藝相應的價格昂貴的工藝設備，真正做到低成本，簡化工藝。以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實施例而已，并不用于限制本發(fā)明，對于本領域的技術人員來說，本發(fā)明可以有各種更改和變化。凡在本發(fā)明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內。
權利要求
1.一種高密度凸點基板，其特征在于包括垂直于基板表面緊密排列的包覆絕緣層的柱狀導線，所述包覆絕緣層的柱狀導線通過粘接材料粘接形成基板；所述基板的一個表面設有布線，另一個表面上有部分導線凸出基板的表面，形成凸點。
2.如權利要求1所述的高密度凸點基板，其特征在于所述柱狀導線為金屬導線。
3.如權利要求1所述的高密度凸點基板，其特征在于所述布線包括至少一層絕緣層和一層金屬線。
4.如權利要求1所述的高密度凸點基板，其特征在于所述凸點表面有一層低熔點焊料。
5.如權利要求1所述的高密度凸點基板，其特征在于所述絕緣層的材料為有機材料。
6.如權利要求4所述的高密度凸點基板，其特征在于所述粘接材料為有機粘接劑或低熔點金屬。
7.如權利要求6所述的高密度凸點基板，其特征在于所述粘接材料為低熔點金屬時， 所述凸點表面的低熔點焊料的熔點要比低熔點金屬的熔點低10°c。
8.一種高密度凸點基板的制造方法，包括如下步驟 將帶有絕緣層的柱狀導線平行排列成束；灌裝粘接材料將所述帶有絕緣層的柱狀導線粘接起來，固化后形成柱狀導線束； 沿所述柱狀導線的橫截面方向對所述柱狀導線束進行切片，形成帶有高密度導電通道的基板；在所述基板一側表面進行布線，在所述基板的另一側，對所述粘接材料、所述絕緣層和部分所述柱狀導線進行腐蝕，將要保留的所述柱狀導線凸出出來，在基板表面形成導電凸點陣列。
9.如權利要求8所述的高密度凸點基板的制造方法，其特征在于對所述粘接材料、所述絕緣層和部分所述柱狀導線進行腐蝕，采用光刻腐蝕的方法，先用光刻膠進行掩蔽曝光， 再對需要保留的柱狀導線之外的材料進行腐蝕去除。
10.如權利要求8所述的高密度凸點基板的制造方法，其特征在于所述導電凸點陣列的凸點上包覆低熔點焊料。
全文摘要
本發(fā)明涉及芯片加工技術領域，具體涉及一種高密度凸點基板。所述基板，包括垂直于基板表面緊密排列的包覆絕緣層的柱狀導線，包覆絕緣層的柱狀導線通過粘接材料粘接形成基板；基板的一個表面設有布線，另一個表面上有部分導線凸出基板的表面，形成凸點。本發(fā)明還提供一種高密度凸點基板的制造方法。本發(fā)明提供的基板結構自帶凸點，無需高精度厚膠光刻和高精度電鍍凸點；本發(fā)明提供的制造方法，制造成本低廉，加工工藝簡單，不需要高深寬比厚膠光刻工藝和高精度電鍍工藝，不需要機械鉆孔、高成本的DRIE高深寬比的深硅刻蝕、高成本的孔內絕緣層和電鍍種子層沉積及高難度的孔內電鍍填充工藝，因此不需要這些工藝采用的價格昂貴的工藝設備。
文檔編號H01L23/488GK102208390SQ20111013043
公開日2011年10月5日 申請日期2011年5月19日 優(yōu)先權日2011年5月19日
發(fā)明者于中堯 申請人:中國科學院微電子研究所