專利名稱：圓片級芯片尺寸封裝應(yīng)力緩沖結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種圓片級應(yīng)カ緩沖結(jié)構(gòu)，應(yīng)用于圓片級芯片尺寸封裝技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
近年來，電子器件向多功能和小型化方向發(fā)展，為了適應(yīng)這種要求，發(fā)展出了圓片級芯片尺寸封裝，它能夠在滿足這些需要的同時(shí)降低生產(chǎn)成本，很有潛力成為下一代封裝技術(shù)的主流。圓片級芯片尺寸封裝的ー個(gè)技術(shù)特點(diǎn)是，它并不使用底充膠。不使用底充膠能夠降低生產(chǎn)成本，降低生產(chǎn)過程中再加工的難度。同時(shí)帶來的問題是，沒有底充膠會讓板級的芯片和基板的熱失配得到釋放，應(yīng)カ完全由焊球來承擔(dān)，從而會降低焊球的可靠性。已經(jīng)有ー些研究人員發(fā)展了應(yīng)カ緩沖層，來釋放應(yīng)力從而提高焊球的可靠性，如 XHK ^-D structure design and reliability analysis of waier level package with stress buffer mechanism中提到了應(yīng)カ緩沖層。但所述的應(yīng)カ緩沖層是在芯片表面上涂覆應(yīng)カ緩沖介質(zhì)制作應(yīng)カ緩沖層，在應(yīng)カ緩沖層上植入焊球。這層應(yīng)力緩沖層會有一定的厚度，通常情況下，應(yīng)カ緩沖層越厚，緩沖效果越好。然而，應(yīng)カ緩沖層的厚度會受加工過程所限制；同吋，由于在芯片上做出應(yīng)カ緩沖層會増大整個(gè)封裝結(jié)構(gòu)的厚度，不利于封裝結(jié)構(gòu)向小型化方向發(fā)展。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種圓片級芯片尺寸封裝應(yīng)カ緩沖結(jié)構(gòu)，以克服上述不足，提供ー個(gè)具有較佳應(yīng)力緩沖效果且不増加芯片厚度的圓片級芯片尺寸封裝應(yīng)カ緩沖結(jié)構(gòu)。本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的一種圓片級芯片尺寸封裝應(yīng)カ緩沖結(jié)構(gòu)，包括芯片本體，在芯片本體硅基正面制作出的凹槽，在凹槽內(nèi)填充的應(yīng)力緩沖介質(zhì)，而不增加封裝結(jié)構(gòu)的厚度。本發(fā)明圓片級芯片尺寸封裝應(yīng)カ緩沖結(jié)構(gòu)中的凹槽有兩種空心錐形和瓦楞狀。 空心錐形凹槽是指每個(gè)焊球下面単獨(dú)做凹槽，瓦楞狀凹槽是指同一排焊球下面的凹槽連通成一條線。在實(shí)際應(yīng)用中可以根據(jù)條件限制選取合適的凹槽形狀。本發(fā)明圓片級芯片尺寸封裝應(yīng)カ緩沖結(jié)構(gòu)中的凹槽包括在所有焊球下面做凹槽， 每個(gè)焊球都對應(yīng)制作應(yīng)カ緩沖層。本發(fā)明圓片級芯片尺寸封裝應(yīng)カ緩沖結(jié)構(gòu)中的凹槽包括在硅片上對應(yīng)所有焊球做凹槽，還包括在硅片上對應(yīng)關(guān)鍵焊球做凹槽。所述關(guān)鍵焊球如芯片上最外面邊緣的焊球容易發(fā)生失效，則只對此處的焊球制作凹槽，進(jìn)一歩再制作應(yīng)カ緩沖層。這種只在關(guān)鍵焊球硅片上做凹槽的結(jié)構(gòu)可以用于ー些焊球下面不適合制作應(yīng)カ緩沖層的情況。本發(fā)明的特點(diǎn)是改變傳統(tǒng)應(yīng)カ緩沖層的緩沖介質(zhì)的位置，將緩沖介質(zhì)制作到芯片上的凹槽里，從而能起到緩沖應(yīng)力的作用，而不增加芯片厚度。


圖1為在芯片體硅基初始狀態(tài)示意圖。圖2為在芯片體硅基正面做凹槽后示意圖。圖3為在芯片體硅基凹槽填充應(yīng)カ緩沖介質(zhì)完成應(yīng)カ緩沖結(jié)構(gòu)后示意圖。圖4為圓片級芯片尺寸封裝應(yīng)カ緩沖結(jié)構(gòu)上做焊球后示意圖。
具體實(shí)施例方式圖4為本發(fā)明提供的ー種圓片級應(yīng)カ緩沖結(jié)構(gòu)，主要由芯片本體1、制作于芯片本體1硅基材料(硅芯片)的正面的凹槽2、凹槽內(nèi)填充的應(yīng)カ緩沖介質(zhì)3、焊球4組成。所述芯片本體硅基凹槽是由濕法腐蝕做出。常用的濕法腐蝕液為KOH// IPA(Potassium hydroxide/Isopropyl alcohol)這種腐蝕液在 50 °C 進(jìn)行，<100> 面和 <111>面腐蝕速率比可達(dá)到400，形成54. 7度的夾角，凹槽的形狀可由腐蝕時(shí)間來控制。常用的掩膜材料為Si02、Si3N4。所述芯片凹槽內(nèi)的應(yīng)カ緩沖介質(zhì)包括PI在內(nèi)的楊氏模量小的材料。PI(聚酰亞胺)等材料常見的楊氏模量為< 左右，理論上，楊氏模量與此相當(dāng)?shù)牟牧隙伎勺鳛閼?yīng) カ緩沖介質(zhì)。所述的凹槽包括在硅芯片上對應(yīng)所有焊球做凹槽或在硅片上對應(yīng)關(guān)鍵焊球如硅芯片上最外面的焊球。做凹槽兩種情況。所述焊球材料可以是目前常見的Sn-Ag-Cu等。制作方法包括激光植球、電鍍回流等方法?；亓髯罡邷囟葢?yīng)當(dāng)高于焊球材料熔點(diǎn)10-20攝氏度，如250攝氏度左右。所述的圓片級緩沖結(jié)構(gòu)的具體制作方法是在封裝エ藝中，在芯片本體正面硅基材 (如圖1)上；接著如圖3所示在凹槽內(nèi)所示采用濕法ェ藝腐蝕出凹槽，如圖2 ；填充應(yīng)カ緩沖介質(zhì)，最后如圖4所示，在應(yīng)カ緩沖介質(zhì)上做出焊球。
權(quán)利要求
1.一種圓片級芯片尺寸封裝應(yīng)カ緩沖結(jié)構(gòu)，包括芯片本體(1)、制作于芯片本體(1)硅基材正面的凹槽O)、凹槽內(nèi)填充的應(yīng)カ緩沖介質(zhì)(3)，在應(yīng)カ緩沖介質(zhì)上制作焊球0)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的結(jié)構(gòu)，其特征在于凹槽有空心錐形和瓦楞狀兩種。
3.按權(quán)利要求2所述的結(jié)構(gòu)，其特征在于空心錐形凹槽是每個(gè)焊球下面単獨(dú)做凹槽； 瓦楞狀凹槽是同一排焊球下面的凹槽連通成一條線。
4.按權(quán)利要求1或2所述的結(jié)構(gòu)，其特征在于所述的凹槽包括在硅芯片上對應(yīng)所有焊球做凹槽或在硅芯片上對應(yīng)硅芯片上最外面邊緣的焊球做凹槽。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-3所述的結(jié)構(gòu)，其特征在于所述的應(yīng)カ緩沖介質(zhì)包括PI在內(nèi)的楊氏模量和小的材料。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的結(jié)構(gòu)，其特征在于所述的材料的楊氏模量為<3GPa。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種圓片級應(yīng)力緩沖結(jié)構(gòu)，應(yīng)用于圓片級芯片尺寸封裝技術(shù)領(lǐng)域。包括芯片本體(1)、制作于芯片本體(1)硅基材正面的凹槽(2)、凹槽內(nèi)填充的應(yīng)力緩沖介質(zhì)(3)，在應(yīng)力緩沖介質(zhì)上制作焊球(4)。其特征在于在凹槽(2)內(nèi)填充應(yīng)力緩沖介質(zhì)(3)。本發(fā)明的特點(diǎn)是改變傳統(tǒng)應(yīng)力緩沖層的緩沖介質(zhì)的位置，將緩沖介質(zhì)制作到硅基芯片里面，從而能起到緩沖應(yīng)力的作用，而不增加封裝結(jié)構(gòu)厚度。
文檔編號H01L23/485GK102569232SQ20121001130
公開日2012年7月11日 申請日期2012年1月13日 優(yōu)先權(quán)日2012年1月13日
發(fā)明者寧文果, 徐高衛(wèi), 羅樂 申請人:中國科學(xué)院上海微系統(tǒng)與信息技術(shù)研究所