[发明专利]一种高密度封装及其制造方法

权利要求书

1.一种高密度封装，包含基板和芯片，基板与芯片通过凸点阵列连接，其特征在于：

基板和芯片中的任一者部分设置有硬质金属空心柱，提供一个凹槽，所述硬质金属空心柱的上表面为漏斗状开口，其斜面倾斜角度约为45°；

基板和芯片中的另一者部分有硬质金属凸点；

硬质金属凸点一一对应地插入于硬质金属空心柱中；

硬质金属凸点外壁或顶部与硬质金属空心柱内壁或底部通过凹槽中的金属焊料实现连接。

2.根据权利要求1所述的一种高密度封装，其特征在于：在所述硬质金属空心柱的漏斗状开口顶部硬质金属上还沉积或者电镀有焊料层，基板与芯片键合时，硬质金属凸点插入硬质金属空心柱，高温加热使焊料熔融并沿着斜面向下流入硬质金属空心柱，实现基板与芯片的互连。

3.根据权利要求1所述的一种高密度封装，其特征在于：在所述硬质金属凸点顶部还有焊料金属帽，基板与芯片键合时，硬质金属凸点插入硬质金属空心柱后，高温加热使焊料金属在硬质金属空心柱中熔融，实现基板与芯片的互连。

4.根据权利要求3所述的一种高密度封装，其特征在于：所述硬质金属凸点的材质为Cu或Au，所述焊料为Sn、In，或含Sn、In的金属合金。

5.根据权利要求1所述的一种高密度封装，其特征在于：所述硬质金属空心柱的凹槽截面尺寸大于硬质金属凸点的横截面尺寸。

6.根据权利要求5所述的一种高密度封装，其特征在于：所述凹槽的截面对角线宽度约为5μm，凸点的对角线宽度约为3μm。

7.根据权利要求3所述的一种高密度封装，其特征在于：所述硬质金属空心柱的凹槽深度和硬质金属凸点的高度优选为10μm左右，硬质金属凸点顶部的焊料金属帽约为6μm高。

8.一种高密度封装的制造方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤S1：在基板部分设置大量硬质金属空心柱；

其中，步骤S1包括：

步骤S1.1：在基板上覆盖钝化层，并在相应位置形成开口以露出基板上的大量金属焊盘；

步骤S1.2：在钝化层和金属焊盘上沉积凸点下金属化层；

步骤S1.2：旋涂光刻胶，再图案化光刻显影，在对应金属焊盘的位置形成环状窗口，所述环状窗口是圆环、矩形环或多边形环；

步骤S1.3：环状窗口中电镀硬质金属材料，去除剩余光刻胶，得到大量硬质金属空心柱；

步骤S2：在芯片部分设置大量硬质金属凸点，与基板上的硬质金属空心柱相一一对应；

步骤S3：在硬质金属空心柱或硬质金属凸点上电镀或者沉积软质金属焊料，将硬质金属凸点对应插入于硬质金属空心柱中；

步骤S4：加热使焊料熔融回流，实现硬质金属凸点与硬质金属空心柱的连接。

9.根据权利要求8所述的一种高密度封装的制造方法，其特征在于：钝化层材料选用非感光性聚酰亚胺，并适当延长显影时间以充分发挥显影液显影能力的各向同性特征，形成漏斗状的斜面开口，所述倾斜角在45°左右，基于钝化层的漏斗状斜面开口，电镀得到的硬质金属空心柱其开口也为漏斗状形貌，倾斜角约为45°。

10.根据权利要求8所述的一种高密度封装的制造方法，其特征在于：步骤S2还包括：

步骤S2.1：旋涂光刻胶，再图案化光刻显影，在对应金属焊盘的位置形成窗口图形，窗口图形的位置还与基板上硬质金属空心柱相一一对应，所述窗口图形是圆形、矩形或多边形；

步骤S2.2：图形窗口中电镀硬质金属材料，去除剩余光刻胶，得到大量硬质金属凸点，其位置与基板上的硬质金属空心柱相对应。