一種集成電路倒扣焊氣密性封裝結(jié)構(gòu)的制作方法
【專利摘要】一種集成電路倒扣焊氣密性封裝結(jié)構(gòu)，包括陶瓷基板和倒裝芯片，所述倒裝芯片通過芯片凸點(diǎn)固定在陶瓷基板上，并在芯片凸點(diǎn)之間設(shè)有填充樹脂，所述倒裝芯片四周設(shè)有金屬化層；還包括可伐密封蓋板和陶瓷金屬化密封環(huán)；所述陶瓷金屬化密封環(huán)設(shè)置在倒裝芯片外側(cè)的陶瓷基板上，所述可伐密封蓋板將樹脂密封在倒裝芯片和陶瓷金屬化密封環(huán)之間。采用可伐密封蓋板替代了現(xiàn)有技術(shù)中的覆蓋金屬層，可伐密封蓋板采用可伐合金制備而成，可伐密封蓋板厚度為100μm～200μm，在高溫回流焊封裝芯片或芯片的使用中，可伐密封蓋板與填充樹脂間存在很小的空隙足以緩解填充樹脂因溫度變而產(chǎn)生的體積變化，從而保護(hù)封裝的氣密性。
【專利說明】一種集成電路倒扣焊氣密性封裝結(jié)構(gòu)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種集成電路倒扣焊(FC)氣密性密封結(jié)構(gòu)，屬于微電子封裝【技術(shù)領(lǐng)域】。
【背景技術(shù)】
[0002]為滿足集成電路薄型化、輕量化和高性能的需求，通常將芯片通過倒扣焊工藝焊到基板上并對底部進(jìn)行下填充，或芯片粘結(jié)到基板上再通過引線鍵合連接、環(huán)氧樹脂包封，這些塑料基板或陶瓷基板封裝后的集成電路均是非氣密性的，空氣中水汽、離子等透過樹脂分子間隙向芯片表面擴(kuò)散，隨時間延長在溫度、濕度等作用下，芯片鋁壓點(diǎn)甚至布線將會產(chǎn)生腐蝕而造成電性能下降甚至失效。為達(dá)到阻止水汽、離子等侵蝕，常采取密封措施，如在芯片外圍焊接一個空腔型金屬帽或做成密封金屬層，有人據(jù)此結(jié)構(gòu)申請了名為“微電子電路的空腔型封裝方法”(中國專利申請?zhí)?02107707.X)的發(fā)明專利和“芯片倒扣焊封裝的氣密密封結(jié)構(gòu)”(中國專利號:ZL200920230415.2)。第一種密封結(jié)構(gòu)專利，當(dāng)蓋板體積較大時，這種帶有金屬帽的封裝結(jié)構(gòu)封口周長也會增加，對于長周長封口環(huán)封裝，其氣密性成品率低，且金屬帽顯著地增大封裝的體積和重量，更不利于器件的散熱，在高性能系統(tǒng)中，基板上空間是極其有限的，因此，這不能滿足小型化、輕便化和高密度、高可靠封裝的要求，并增加系統(tǒng)的總重量和體積；第二種密封專利結(jié)構(gòu)，由于密封芯片和密封金屬層上鍍有覆蓋金屬層，該覆蓋金屬層采用蒸發(fā)或濺射方法來實現(xiàn)多金屬層的沉積。由于采用蒸發(fā)或濺射方法從而使得該覆蓋金屬嵌入到密封金屬層與芯片之間的縫隙內(nèi)，造成覆蓋金屬層與芯片和基板之間的樹脂直接接觸。在高溫回流焊封裝芯片或芯片使用中，當(dāng)溫度交變變化時，覆蓋金屬層與填充樹脂因熱膨脹系數(shù)失配而產(chǎn)生應(yīng)力，加上夾取等機(jī)械應(yīng)力，由于采用蒸發(fā)或濺射方法從而使得該覆蓋金屬層厚度通常僅10 μ m左右，該應(yīng)力容易造成覆蓋金屬層破裂，從而破壞芯片的封裝氣密性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]發(fā)明目的:針對上述現(xiàn)有技術(shù)，提供一種氣密性穩(wěn)定的集成電路倒扣焊氣密性封裝結(jié)構(gòu)。
[0004]技術(shù)方案:一種集成電路倒扣焊氣密性封裝結(jié)構(gòu)，包括陶瓷基板和倒裝芯片，所述倒裝芯片通過芯片凸點(diǎn)固定在陶瓷基板上，并在芯片凸點(diǎn)之間設(shè)有填充樹脂，所述倒裝芯片四周設(shè)有金屬化層；還包括可伐密封蓋板和陶瓷金屬化密封環(huán)；所述陶瓷金屬化密封環(huán)設(shè)置在倒裝芯片外側(cè)的陶瓷基板上，所述可伐密封蓋板將樹脂密封在倒裝芯片和陶瓷金屬化密封環(huán)之間。
[0005]作為本發(fā)明的優(yōu)選方案，所述可伐密封蓋板通過環(huán)形焊料和焊料與芯片側(cè)面金屬化層和陶瓷金屬化密封環(huán)焊接。
[0006]作為本發(fā)明的改進(jìn)，所述倒裝芯片的背面邊沿處設(shè)有倒角，所述倒角的角度為30。?75° ,深度為 0.1Omm ?0.35mm。[0007]有益效果:本發(fā)明提供的集成電路倒扣焊氣密性封裝結(jié)構(gòu)，該密封結(jié)構(gòu)為，通過預(yù)成型的可伐密封蓋板與芯片側(cè)面金屬化層以及基板上的屬化密封環(huán)焊接，形成氣密性密封腔。該氣密性封腔可以阻止水汽、離子等對芯片有源區(qū)、芯片凸點(diǎn)(焊球)、填充樹脂的擴(kuò)散、侵蝕。采用可伐密封蓋板替代了現(xiàn)有技術(shù)中的覆蓋金屬層，可伐密封蓋板采用可伐合金制備而成，可伐密封蓋板厚度為ΙΟΟμπι?200 μ m，在高溫回流焊封裝芯片或芯片的使用中，可伐密封蓋板與填充樹脂間存在很小的空隙足以緩解填充樹脂因溫度變而產(chǎn)生的體積變化，從而保護(hù)封裝的氣密性。可伐密封蓋板不高出芯片，密封尺寸和密封高度得到最小化。使用環(huán)形焊料將可伐密封蓋板與芯片側(cè)面金屬化層焊接，可有保證焊接時的兩者之間的氣密性。
[0008]芯片背面四邊倒角的目的是作為高溫回流焊時環(huán)形焊料的溢流空間，使熔封焊料不高出芯片，同時倒角也使封裝集成電路在使用中不易產(chǎn)生崩邊。氣密性可伐密封蓋板、蓋板與芯片之間的密封焊縫均低于芯片表面高度，減小了封裝高度和重量，使該結(jié)構(gòu)能適于熱沉、冷板等直接與芯片背面接觸，解決高功率密度集成電路的散熱問題。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0009]圖1是本發(fā)明的圓片刻槽、刻槽倒角和在真空下蒸發(fā)或濺射金屬化層后的示意圖。
[0010]圖2是圖1局部放大圖及剖面圖；
[0011]圖3是圖2所示圓片沿A-A剖面圖；
[0012]圖4是本發(fā)明的芯片金屬化結(jié)構(gòu)俯視圖；
[0013]圖5是本發(fā)明的集成電路倒扣焊氣密性封裝結(jié)構(gòu)沿B-B剖面圖；
[0014]圖6是蓋板與芯片熔封示意圖局部放大圖。
【具體實施方式】
[0015]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明做更進(jìn)一步的解釋。
[0016]如圖5所示為本發(fā)明的整體集成電路倒扣焊氣密性封裝結(jié)構(gòu)剖面圖，該結(jié)構(gòu)包括陶瓷基板1、倒裝芯片2、填充樹脂3、芯片背面金屬化層4、芯片凸點(diǎn)(焊球)5、環(huán)形焊料6和焊料7、可伐密封蓋板8、陶瓷金屬化密封環(huán)9、外引出端焊盤10構(gòu)成。其中，芯片背面金屬化層4通常包含粘附層、阻擋層、焊接層結(jié)構(gòu)。
[0017]該芯片2是由圓片背面經(jīng)過減薄、刻槽、刻槽倒角，并在真空下蒸發(fā)或濺射多層金屬化層，再經(jīng)金剛砂輪切割而成；形成的金屬化層4包括粘附層、阻擋層、焊接層。倒裝芯片2通過芯片凸點(diǎn)5采取倒扣焊工藝固定在陶瓷基板I上，并在陶瓷基板I與倒裝芯片2之間的芯片凸點(diǎn)5之間設(shè)有填充樹脂3，芯片通過外引出端焊盤10與外部電路連接。首尾相接的陶瓷金屬化密封環(huán)9設(shè)置在倒裝芯片2外側(cè)的陶瓷基板I上，在金屬化密封環(huán)9上表面電鍍有N1-Au層，金屬化密封環(huán)9內(nèi)側(cè)壁與芯片側(cè)壁之間存在間隙。該密封環(huán)通過共燒技術(shù)固定在陶瓷基板上，使得陶瓷金屬化密封環(huán)9與陶瓷基板I連接處具有良好的密封性?？煞ッ芊馍w板8將樹脂3密封在倒裝芯片2和陶瓷金屬化密封環(huán)9之間。該可伐密封蓋板為預(yù)成型的薄板，并電鍍N1-Au層，可伐密封蓋板8通過環(huán)形焊料6和焊料7與芯片2側(cè)面的金屬化層4以及陶瓷金屬化密封環(huán)9焊接連接，形成氣密性密封腔。倒裝芯片2的背面邊沿處設(shè)有倒角，倒角的角度為30°?75°，深度為0.1Omm?0.35mm。倒角的目的是作為高溫回流焊時環(huán)形焊料6的溢流空間，使熔封焊料不高出芯片，也使封裝集成電路在使用中不易產(chǎn)生崩邊。
[0018]采用本發(fā)明芯片倒扣焊封裝的氣密密封結(jié)構(gòu)的封裝工藝具體步驟如下:
[0019]步驟(1)，如圖2、圖3所示，對6"、8"等硅圓片背面減薄、刻槽并倒角，槽的深度為400 μ m?450 μ m、寬度70 μ m?90 μ m ;倒角角度為30°?75°，倒角深度為200 μ m。
[0020]步驟(2)，如圖1所示，對刻槽倒角好的硅圓片在真空下蒸發(fā)或濺射金屬化層4，如金屬化T1-N1-Au，厚度分別為800A-6000A -1OOOA,切割分離形成單粒芯片2，切槽寬度為60 μ m左右。
[0021]步驟(3)，如圖4所示，倒裝芯片2通過芯片凸點(diǎn)(焊球)5倒扣焊接到陶瓷基板I上，并利用填充樹脂3加固。
[0022]步驟(4)，用專用夾具將帶有焊料7的可伐密封蓋板8對準(zhǔn)壓在金屬化密封環(huán)9上，可伐密封蓋板8與芯片2側(cè)面金屬化層之間的間隙為0.05mm?0.12mm,首尾相接的
0.10?0.20mm厚環(huán)形焊料6放在可伐密封蓋板8與芯片2之間的縫上，在高溫下回流，熔融環(huán)形焊料6將可伐密封蓋板8與芯片2融合，同時熔融焊料7將可伐密封蓋板8與金屬化密封環(huán)9融合，使陶瓷基板1、可伐密封蓋板8和芯片2構(gòu)成對芯片2表面有源區(qū)、芯片凸點(diǎn)(焊球)5和填充樹脂3等保護(hù)的氣密性密封區(qū)域，實現(xiàn)對芯片氣密性封裝的目的。
[0023]以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對于本【技術(shù)領(lǐng)域】的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤飾，這些改進(jìn)和潤飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種集成電路倒扣焊氣密性封裝結(jié)構(gòu)，包括陶瓷基板(I)和倒裝芯片(2)，所述倒裝芯片(2)通過芯片凸點(diǎn)(5)固定在陶瓷基板(I)上，并在芯片凸點(diǎn)(5)之間設(shè)有填充樹脂(3)，所述倒裝芯片(2)四周設(shè)有金屬化層(4);其特征在于:還包括可伐密封蓋板(8)和陶瓷金屬化密封環(huán)(9);所述陶瓷金屬化密封環(huán)(9)設(shè)置在倒裝芯片(2)外側(cè)的陶瓷基板(I)上，所述可伐密封蓋板(8)將樹脂(3)密封在倒裝芯片(2)和陶瓷金屬化密封環(huán)(9)之間。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種集成電路倒扣焊氣密性封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述可伐密封蓋板(8)通過環(huán)形焊料(6)和焊料(7)與芯片(2)側(cè)面金屬化層(4)和陶瓷金屬化密封環(huán)(9)焊接。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種集成電路倒扣焊氣密性封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述倒裝芯片(2)的背面邊沿處設(shè)有倒角，所述倒角的角度為30°?75°，深度為0.1Omm?.0.35mm.
【文檔編號】H01L23/28GK103928409SQ201410097076
【公開日】2014年7月16日 申請日期:2014年3月17日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月17日
【發(fā)明者】馬國榮, 史麗英, 徐夢嬌 申請人:江蘇省宜興電子器件總廠