[发明专利]封装结构及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种半导体封装结构及其制造方法，更具体地讲，本发明涉及一种不采用带电路的基板(例如印刷电路板(PCB))而是采用具有高导热性的导热载板的封装结构及其制造方法。

背景技术

随着半导体产业的飞速发展及其向各行业的迅速渗透，电子封装已经逐步成为实现半导体芯片功能的一个瓶颈，电子封装因此在近二三十年内获得了巨大的发展，并已经取得了长足的进步。今日的电子封装不但要提供芯片保护，还要在控制成本的同时满足不断增加的功能、可靠性、散热性等性能。电子封装的设计和制造对系统应用正变得越来越重要，电子封装的设计和制造从一开始就需要从系统入手以获得最佳的性能价格比。电子封装发展的驱动力主要来源于半导体芯片的发展和市场需要，可以概括为如下几点：速度及处理能力的增加需要更多的引脚数、更快的时钟频率和更好的电源分配。市场需要电子产品有更多功能，更长的电池寿命和更小的几何尺寸。电子器件和电子产品的需要量不断增加，新的器件不断涌现。市场竞争日益加剧，芯片制造业的发展和电子产品的市场需要将最终决定电子封装的发展趋向于更小、更薄、更轻、功能更强、能耗更小、可靠性更好、更符合环保要求、更便宜等

随着电子技术的飞速发展，封装的小型化和组装的高密度化以及各种新型封装技术的不断涌现，对电子组装质量的要求也越来越高。

在众多的封装形式中，倒装芯片FC(Flip chip)封装由于具有组件尺寸小、性能高和成本低等诸多优点而备受关注。倒装芯片技术由IBM公司在60年代引入，开始使用的是铜凸点，后发展为在芯片上制备高铅焊料凸点再将芯片正面朝下直接贴在陶瓷衬底上，使用回流焊接实现多个焊点的一次性组装。既大大提高了生产效率(当时的金丝球焊机焊接速度较慢)，同时由于引线电阻小，寄生电容小，因而获得了优异的性能特别是高频性能。目前倒装芯片技术在计算机、通信等领域已经获得了相当程度的应用，并且正呈高速增长趋势。

目前比较成熟的倒装芯片封装形式通常是包含基板(substrate)13的，如图1所示，其中，基板13一般为印刷电路板，芯片11由塑封材料12塑封，基板包括形成有电路图案的电路板15，芯片11通过电路板和焊球14实现与外部的电气连接。然而，由于使用印刷电路板会提高封装成本，因此，不采用带电路的基板的倒装芯片封装已经成为一种发展趋势。

现有的不采用带电路的基板的封装技术主要分为两种：第一种如图2所示(美国专利US 7,160,755 B2)，先在基板23上嵌入一个可导电的载体，然后将芯片21贴到载体上以形成一个导电通路，用塑封材料22塑封后去除基板23，在载体的另一端形成焊球结合24后完成封装；第二种如图3所示(美国专利US 7,772,033 B2)，直接在基板33上制作导电线路，然后是贴芯片31和使用塑封材料32塑封，最后是去掉基板33和贴球34。

现有的不采用带电路的基板的封装的主要问题在于材料成本较高，可靠性和散热性能不够理想，且其制造工艺需要新的设备。

发明内容

本发明的目的在于提供一种封装结构及其制造方法，所述封装结构包括不采用带电路的基板而是采用具有高导热性的导热载板，具有良好的可靠性和散热性能。

根据本发明的一方面，提供了一种封装结构，所述封装结构包括：导热载板；芯片，设置在所述导热载板上；凸点，形成在所述芯片上并与芯片电连接；塑封材料，包封所述芯片，塑封材料上形成有电路图案；导电材料，填充在所述电路图案中并与凸点电连接；绝缘材料，覆盖所述凸点和导电材料，并暴露导电材料的一端，以实现芯片与外部的电气连接。

根据本发明的一方面，所述凸点可以通过电镀形成。

根据本发明的一方面，所述凸点可以由焊料形成。

根据本发明的一方面，所述塑封材料可以为环氧模塑料。

根据本发明的一方面，所述封装结构还可以包括焊球，焊球可以设置在导电材料的暴露绝缘材料的一端，用于实现芯片与外部的电气连接。

根据本发明的一方面，导热载板可以为金属。

根据本发明的一方面，提供了一种封装结构的制造方法，所述方法可以包括如下步骤：准备芯片；在所述芯片上形成凸点，凸点与芯片电连接；将形成有凸点的芯片附着到导热载板上；用塑封材料将形成有凸点的芯片塑封；使所述凸点暴露；在塑封材料上形成电路图案；在所述电路图案中填充导电材料以与凸点电连接；用绝缘材料覆盖所述凸点和导电材料，并暴露导电材料的一端，以实现芯片与外部的电气连接。

根据本发明的一方面，所述凸点可以通过电镀形成。

根据本发明的一方面，所述凸点可以由焊料形成。