本發(fā)明涉及一種半導(dǎo)體封裝結(jié)構(gòu)及封裝方法，特別是涉及一種emi防護的芯片封裝結(jié)構(gòu)及封裝方法。

背景技術(shù)：

隨著集成電路的功能越來越強、性能和集成度越來越高，以及新型的集成電路出現(xiàn)，封裝技術(shù)在集成電路產(chǎn)品中扮演著越來越重要的角色，在整個電子系統(tǒng)的價值中所占的比例越來越大。同時，隨著集成電路特征尺寸達到納米級，晶體管向更高密度、更高的時鐘頻率發(fā)展，封裝也向更高密度的方向發(fā)展。

由于扇出晶圓級封裝(fowlp)技術(shù)由于具有小型化、低成本和高集成度等優(yōu)點，以及具有更好的性能和更高的能源效率，扇出晶圓級封裝(fowlp)技術(shù)已成為高要求的移動/無線網(wǎng)絡(luò)等電子設(shè)備的重要的封裝方法，是目前最具發(fā)展前景的封裝技術(shù)之一。

現(xiàn)有的一種emi防護的封裝方法如圖1a～圖1c所示，包括如下步驟：

第一步，提供一金屬襯底101，于所述金屬襯底101上形成粘合層102；

第二步，將半導(dǎo)體芯片103粘合于所述粘合層102上；

第三步，采用封裝材料104封裝所述半導(dǎo)體芯片103。

如圖1d所示，由于封裝材料104與金屬襯底101的膨脹系數(shù)cte存在較大偏差，上述的emi防護的封裝方法具有以下缺陷：

第一，由于封裝材料104與金屬襯底101的cte失配，造成封裝材料104與金屬襯底101在不同的方向上彎曲，導(dǎo)致封裝材料104與金屬襯底101開裂；

第二，由于封裝材料104與半導(dǎo)體芯片103之間的cte失配，容易造成封裝材料104與半導(dǎo)體芯片103開裂。

基于以上所述，提供一種性能良好的emi防護的芯片封裝結(jié)構(gòu)及封裝方法實屬必要。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

鑒于以上所述現(xiàn)有技術(shù)的缺點，本發(fā)明的目的在于提供一種emi防護的芯片封裝結(jié)構(gòu)及封裝方法，用于解決現(xiàn)有技術(shù)中emi防護的芯片封裝結(jié)構(gòu)由于cte失配而造成開裂等問題。

為實現(xiàn)上述目的及其他相關(guān)目的，本發(fā)明提供一種emi防護的芯片封裝結(jié)構(gòu)，所述封裝結(jié)構(gòu)包括：重新布線層，包括先對的第一面及第二面；金屬凸塊，形成于所述重新布線層的第一面；半導(dǎo)體芯片，電性連接于所述重新布線層的第二面；電磁屏蔽框，形成于所述重新布線層的第二面，并環(huán)繞于所述半導(dǎo)體芯片；封裝材料，覆蓋于所述半導(dǎo)體芯片及所述電磁屏蔽框，且所述封裝材料表面露出所述電磁屏蔽框；以及電磁屏蔽層，形成于所述封裝材料表面，并與所述電磁屏蔽框相連組成所述半導(dǎo)體芯片的電磁屏蔽結(jié)構(gòu)。

優(yōu)選地，所述重新布線層包括圖形化的介質(zhì)層以及圖形化的金屬布線層。

優(yōu)選地，所述介質(zhì)層的材料包括環(huán)氧樹脂、硅膠、pi、pbo、bcb、氧化硅、磷硅玻璃，含氟玻璃中的一種或兩種以上組合，所述金屬布線層的材料包括銅、鋁、鎳、金、銀、鈦中的一種或兩種以上組合。

優(yōu)選地，所述金屬凸塊包括銅柱、位于所述銅柱上表面的鎳層、以及位于所述鎳層上的焊料凸點。

優(yōu)選地，所述金屬阻擋層包括鎳層，所述焊料凸點的材料包括鉛、錫及銀中的一種或包含上述任意一種焊料金屬的合金。

優(yōu)選地，所述電磁屏蔽框包括框體結(jié)構(gòu)及位于所述框體結(jié)構(gòu)底部的底部結(jié)構(gòu)，所述底部結(jié)構(gòu)的寬度大于所述框體結(jié)構(gòu)的寬度，所述底部結(jié)構(gòu)與所述重新布線層接觸。

優(yōu)選地，所述電磁屏蔽框的形狀為圓形、橢圓形、多邊形及圓角多邊形中的一種。

優(yōu)選地，所述封裝材料包括聚酰亞胺、硅膠以及環(huán)氧樹脂中的一種。

本發(fā)明還提供一種emi防護的芯片封裝方法，包括步驟：1)提供一粘合層；2)提供電磁屏蔽框及半導(dǎo)體芯片，將所述半導(dǎo)體芯片及電磁屏蔽框粘合于所述粘合層上，所述半導(dǎo)體芯片正面朝下并位于所述電磁屏蔽框內(nèi)；3)采用封裝材料封裝所述半導(dǎo)體芯片及所述電磁屏蔽框；4)去除所述粘合層以露出所述半導(dǎo)體芯片，對所述封裝材料進行平坦化處理直至露出所述電磁屏蔽框；5)于露出有所述半導(dǎo)體芯片的第一平面制作重新布線層，并于所述重新布線層上制作金屬凸塊，以電性引出所述半導(dǎo)體芯片；以及6)于露出有所述電磁屏蔽框的第二平面形成電磁屏蔽層，所述電磁屏蔽層與所述電磁屏蔽框相連組成所述半導(dǎo)體芯片的電磁屏蔽結(jié)構(gòu)。

優(yōu)選地，步驟1)還包括步驟：提供一固定環(huán)，將所述粘合層固定于所述固定環(huán)。

進一步地，所述固定環(huán)的材料包括玻璃、金屬、半導(dǎo)體、聚合物及陶瓷中的一種，所述粘合層包括粘性膠帶及粘性聚合物層中的一種。

優(yōu)選地，步驟2)中，所述電磁屏蔽框包括框體結(jié)構(gòu)及位于所述框體結(jié)構(gòu)底部的底部結(jié)構(gòu)，所述底部結(jié)構(gòu)的寬度大于所述框體結(jié)構(gòu)的寬度，所述底部結(jié)構(gòu)粘合于所述粘合層以提高所述電磁屏蔽框與所述粘合層的結(jié)合強度。

優(yōu)選地，步驟3)中，采用封裝材料封裝所述半導(dǎo)體芯片及所述電磁屏蔽框的方法包括壓縮成型、傳遞模塑成型、液封成型、真空層壓及旋涂中的一種，所述封裝材料包括聚酰亞胺、硅膠以及環(huán)氧樹脂中的一種。

優(yōu)選地，步驟5)制作所述重新布線層包括步驟：5-1)采用化學(xué)氣相沉積工藝或物理氣相沉積工藝于所述露出有所述半導(dǎo)體芯片的第一平面形成介質(zhì)層，并對所述介質(zhì)層進行刻蝕形成圖形化的介質(zhì)層；5-2)采用化學(xué)氣相沉積工藝、蒸鍍工藝、濺射工藝、電鍍工藝或化學(xué)鍍工藝于所述圖形化介質(zhì)層表面形成金屬層，并對所述金屬層進行刻蝕形成圖形化的金屬布線層。

進一步地，所述介質(zhì)層的材料包括環(huán)氧樹脂、硅膠、pi、pbo、bcb、氧化硅、磷硅玻璃，含氟玻璃中的一種或兩種以上組合，所述金屬布線層的材料包括銅、鋁、鎳、金、銀、鈦中的一種或兩種以上組合。

優(yōu)選地，所述金屬凸塊的制備方法包括步驟：a)采用電鍍法于所述重新布線層表面形成銅柱；b)采用電鍍法于所述銅柱表面形成金屬阻擋層；以及c)采用電鍍法于所述金屬阻擋層表面形成焊料金屬，并采用高溫回流工藝于所述金屬阻擋層表面形成焊料凸點。

進一步地，所述金屬阻擋層包括鎳層，所述焊料凸點的材料包括鉛、錫及銀中的一種或包含上述任意一種焊料金屬的合金。

優(yōu)選地，步驟6)中，采用噴涂工藝、旋涂工藝或濺射工藝于露出有所述電磁屏蔽框的第二平面形成電磁屏蔽層。

如上所述，本發(fā)明的emi防護的芯片封裝結(jié)構(gòu)及封裝方法，具有以下有益效果：

第一，本發(fā)明將粘合層粘合于固定環(huán)，再將芯片粘合于粘合層上，并輔助后續(xù)的封裝，可以避免粘合層的卷曲，提供粘合層與芯片及封裝材料的結(jié)合強度及性能，而且大大降低芯片的粘合的成本；

第二，本發(fā)明采用的電磁屏蔽框具有較寬的底部，可以大大提高電磁屏蔽框與粘合層的結(jié)合強度，提高穩(wěn)定性；

第三，本發(fā)明采用噴涂等方式制作電磁屏蔽層，可以降低封裝成本；

第四，本發(fā)明采用扇出型的封裝結(jié)構(gòu)實現(xiàn)電磁屏蔽封裝，所采用的封裝材料與重新布線層相同或相近，減小其之間的cte失配，降低開裂的概率；

第五，本發(fā)明的扇出型的封裝結(jié)構(gòu)具有較高的集成度以及更好的封裝性能，在半導(dǎo)體封裝領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。

附圖說明

圖1a～圖1d顯示為現(xiàn)有技術(shù)中的emi防護的封裝方法各步驟所呈現(xiàn)的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2～圖10顯示為本發(fā)明的emi防護的芯片封裝方法各步驟所呈現(xiàn)的結(jié)構(gòu)示意圖。

元件標(biāo)號說明

201粘合層

202固定環(huán)

203半導(dǎo)體芯片

204電磁屏蔽框

2041框體結(jié)構(gòu)

2042底部結(jié)構(gòu)

205封裝材料

206重新布線層

207金屬凸塊

208電磁屏蔽層

具體實施方式

以下通過特定的具體實例說明本發(fā)明的實施方式，本領(lǐng)域技術(shù)人員可由本說明書所揭露的內(nèi)容輕易地了解本發(fā)明的其他優(yōu)點與功效。本發(fā)明還可以通過另外不同的具體實施方式加以實施或應(yīng)用，本說明書中的各項細節(jié)也可以基于不同觀點與應(yīng)用，在沒有背離本發(fā)明的精神下進行各種修飾或改變。

請參閱圖2～圖10。需要說明的是，本實施例中所提供的圖示僅以示意方式說明本發(fā)明的基本構(gòu)想，遂圖示中僅顯示與本發(fā)明中有關(guān)的組件而非按照實際實施時的組件數(shù)目、形狀及尺寸繪制，其實際實施時各組件的型態(tài)、數(shù)量及比例可為一種隨意的改變，且其組件布局型態(tài)也可能更為復(fù)雜。

如圖2～圖10所示，本發(fā)明提供一種emi防護的芯片封裝方法，包括步驟：

如圖2所示，首先進行步驟1)，提供一粘合層201。

作為示例，步驟1)還包括步驟：提供一固定環(huán)202，將所述粘合層201固定于所述固定環(huán)202。所述固定環(huán)202的形狀可以為圓形、矩形、或者其他所需的形狀。所述粘合層201可以為雙面粘性或單面粘性的粘合層201，在本實施例中，所述粘合層201為單面粘性的粘合層201，具有粘性的一面粘合固定于所述固定環(huán)202上，以將所述粘合層201固定，防止其翹曲等現(xiàn)象的發(fā)生，提高穩(wěn)定性。

作為示例，所述固定環(huán)202的材料包括玻璃、金屬、半導(dǎo)體、聚合物及陶瓷中的一種。在本實施例中，所述固定環(huán)202的材料為玻璃，采用玻璃作為固定環(huán)202，在后續(xù)與所述粘合層201分離時，較容易撕除，提高分離的效率及穩(wěn)定性。

作為示例，所述粘合層201包括粘性膠帶及粘性聚合物層中的一種。所述黏性聚合物可以為熱固化膠或者紫外固化膠。在本實施例中，所述粘合層201選用為單面粘性的粘性膠帶。

如圖3～圖5所示，然后進行步驟2)，提供電磁屏蔽框204及半導(dǎo)體芯片203，將所述半導(dǎo)體芯片203及電磁屏蔽框204粘合于所述粘合層201上，所述半導(dǎo)體芯片203正面朝下并位于所述電磁屏蔽框204內(nèi)。

所述電磁屏蔽框204的材料為具有電磁屏蔽功能的金屬材料，其形狀可以為圓形、矩形、或者其他所需的形狀，在本實施例中，所述電磁屏蔽框204的形狀為矩形，如圖4所示。

如圖5所示，所述電磁屏蔽框204包括框體結(jié)構(gòu)2041及位于所述框體結(jié)構(gòu)2041底部的底部結(jié)構(gòu)2042，所述底部結(jié)構(gòu)2042的寬度大于所述框體結(jié)構(gòu)2041的寬度，所述底部結(jié)構(gòu)2042粘合于所述粘合層201以提高所述電磁屏蔽框204與所述粘合層201的結(jié)合強度。

如圖6所示，接著進行步驟3)，采用封裝材料205封裝所述半導(dǎo)體芯片203及所述電磁屏蔽框204。

作為示例，采用封裝材料205封裝所述半導(dǎo)體芯片203及所述電磁屏蔽框204的方法包括壓縮成型、傳遞模塑成型、液封成型、真空層壓及旋涂中的一種，所述封裝材料205包括聚酰亞胺、硅膠以及環(huán)氧樹脂中的一種。在本實施例中，所述封裝材料205選用為聚酰亞胺(pi)。

如圖7～圖8所示，接著進行步驟4)，去除所述粘合層201以露出所述半導(dǎo)體芯片203，對所述封裝材料205進行平坦化處理直至露出所述電磁屏蔽框204；

如圖9所示，接著進行步驟5)，于露出有所述半導(dǎo)體芯片203的第一平面制作重新布線層206，并于所述重新布線層206上制作金屬凸塊207，以電性引出所述半導(dǎo)體芯片203。

作為示例，步驟5)制作所述重新布線層206包括步驟：

如圖所示，進行步驟5-1)，采用化學(xué)氣相沉積工藝或物理氣相沉積工藝于露出有所述半導(dǎo)體芯片203的第一平面形成介質(zhì)層，并對所述介質(zhì)層進行刻蝕形成圖形化的介質(zhì)層。

作為示例，所述介質(zhì)層的材料包括環(huán)氧樹脂、硅膠、pi、pbo、bcb、氧化硅、磷硅玻璃，含氟玻璃中的一種或兩種以上組合。在本實施例中，所述介質(zhì)層選用為聚酰亞胺(pi)。由于所述重新布線層206的介質(zhì)層采用pi材料，所述封裝材料205亦為pi材料，而重新布線層206的pi材料與所述封裝材料205的pi材料相同，基本沒有cte失配效應(yīng)，從而大大降低了封裝材料205與重新布線層206的開裂的概率。

如圖所示，進行步驟5-2)，采用化學(xué)氣相沉積工藝、蒸鍍工藝、濺射工藝、電鍍工藝或化學(xué)鍍工藝于所述圖形化介質(zhì)層表面形成金屬層，并對所述金屬層進行刻蝕形成圖形化的金屬布線層。

作為示例，所述金屬布線層的材料包括銅、鋁、鎳、金、銀、鈦中的一種或兩種以上組合。在本實施例中，所述金屬布線層的材料選用為銅。

需要說明的是，所述重新布線層206可以包括依次層疊的多個介質(zhì)層以及多個金屬布線層，依據(jù)連線需求，通過對各介質(zhì)層進行圖形化或者制作通孔實現(xiàn)各層金屬布線層之間的互連，以實現(xiàn)不同功能的連線需求。

作為示例，所述金屬凸塊207可以選用為銅柱、鎳柱、焊料金屬(如錫球等)、銅柱及焊料金屬的組合、鎳柱及焊料金屬的組合，或者銅柱、金屬阻擋層及焊料金屬的組合等。

在本實施例中，所述金屬凸塊207選用為銅柱、金屬阻擋層及焊料金屬的組合，所述金屬凸塊207的制備方法包括步驟：

步驟a)，采用電鍍法于所述重新布線層206表面形成銅柱；

步驟b)，采用電鍍法于所述銅柱表面形成金屬阻擋層；

步驟c)，采用電鍍法于所述金屬阻擋層表面形成焊料金屬，并采用高溫回流工藝于所述金屬阻擋層表面形成焊料凸點。

作為示例，所述金屬阻擋層包括鎳層，所述焊料凸點的材料包括鉛、錫及銀中的一種或包含上述任意一種焊料金屬的合金。

采用電鍍法可以制備出高質(zhì)量的銅柱，提高金屬凸塊207的質(zhì)量。所述金屬阻擋層可以阻擋焊料金屬的擴散，提高金屬凸塊207的電性能。

如圖10所示，最后進行步驟6)，于露出有所述電磁屏蔽框204的第二平面形成電磁屏蔽層208，所述電磁屏蔽層208與所述電磁屏蔽框204相連組成所述半導(dǎo)體芯片203的電磁屏蔽結(jié)構(gòu)。

作為示例，采用噴涂工藝、旋涂工藝或濺射工藝于露出有所述電磁屏蔽框204的第二平面形成電磁屏蔽層208。所述電磁屏蔽層208的材料為具有電磁屏蔽功能的金屬材料。在本實施例中，采用噴涂工藝于露出有所述電磁屏蔽框204的第二平面形成電磁屏蔽層208。采用噴涂工藝制作所述電磁屏蔽層208，相比于傳統(tǒng)的濺射工藝，可以大大節(jié)省工藝成本。

如圖10所示，本實施例還提供一種emi防護的芯片封裝結(jié)構(gòu)，所述封裝結(jié)構(gòu)包括：重新布線層206，包括先對的第一面及第二面；金屬凸塊207，形成于所述重新布線層206的第一面；半導(dǎo)體芯片203，電性連接于所述重新布線層206的第二面；電磁屏蔽框204，形成于所述重新布線層206的第二面，并環(huán)繞于所述半導(dǎo)體芯片203；封裝材料205，覆蓋于所述半導(dǎo)體芯片203及所述電磁屏蔽框204，且所述封裝材料205表面露出所述電磁屏蔽框204；以及電磁屏蔽層208，形成于所述封裝材料205表面，并與所述電磁屏蔽框204相連組成所述半導(dǎo)體芯片203的電磁屏蔽結(jié)構(gòu)。

作為示例，所述重新布線層206包括圖形化的介質(zhì)層以及圖形化的金屬布線層。

作為示例，所述介質(zhì)層的材料包括環(huán)氧樹脂、硅膠、pi、pbo、bcb、氧化硅、磷硅玻璃，含氟玻璃中的一種或兩種以上組合，所述金屬布線層的材料包括銅、鋁、鎳、金、銀、鈦中的一種或兩種以上組合。

作為示例，所述金屬凸塊207包括銅柱、位于所述銅柱上表面的鎳層、以及位于所述鎳層上的焊料凸點。

作為示例，所述金屬阻擋層包括鎳層，所述焊料凸點的材料包括鉛、錫及銀中的一種或包含上述任意一種焊料金屬的合金。

作為示例，所述電磁屏蔽框204包括框體結(jié)構(gòu)2041及位于所述框體結(jié)構(gòu)2041底部的底部結(jié)構(gòu)2042，所述底部結(jié)構(gòu)2042的寬度大于所述框體結(jié)構(gòu)2041的寬度，所述底部結(jié)構(gòu)2042與所述重新布線層206接觸。

作為示例，所述電磁屏蔽框204的形狀為圓形、橢圓形、多邊形及圓角多邊形中的一種。

作為示例，所述封裝材料205包括聚酰亞胺、硅膠以及環(huán)氧樹脂中的一種。

如上所述，本發(fā)明的emi防護的芯片封裝結(jié)構(gòu)及封裝方法，具有以下有益效果：

第一，本發(fā)明將粘合層201粘合于固定環(huán)202，再將芯片粘合于粘合層201上，并輔助后續(xù)的封裝，可以避免粘合層201的卷曲，提供粘合層201與芯片及封裝材料205的結(jié)合強度及性能，而且大大降低芯片的粘合的成本；

第二，本發(fā)明采用的電磁屏蔽框204具有較寬的底部，可以大大提高電磁屏蔽框204與粘合層201的結(jié)合強度，提高穩(wěn)定性；

第三，本發(fā)明采用噴涂等方式制作電磁屏蔽層208，可以降低封裝成本；

第四，本發(fā)明采用扇出型的封裝結(jié)構(gòu)實現(xiàn)電磁屏蔽封裝，所采用的封裝材料205與重新布線層206相同或相近，減小其之間的cte失配，降低開裂的概率；

第五，本發(fā)明的扇出型的封裝結(jié)構(gòu)具有較高的集成度以及更好的封裝性能，在半導(dǎo)體封裝領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。

所以，本發(fā)明有效克服了現(xiàn)有技術(shù)中的種種缺點而具高度產(chǎn)業(yè)利用價值。

上述實施例僅例示性說明本發(fā)明的原理及其功效，而非用于限制本發(fā)明。任何熟悉此技術(shù)的人士皆可在不違背本發(fā)明的精神及范疇下，對上述實施例進行修飾或改變。因此，舉凡所屬技術(shù)領(lǐng)域中具有通常知識者在未脫離本發(fā)明所揭示的精神與技術(shù)思想下所完成的一切等效修飾或改變，仍應(yīng)由本發(fā)明的權(quán)利要求所涵蓋。