[发明专利]一种高密度封装及其制造方法

说明书

本发明公开了一种高密度封装及其制造方法，包含基板和芯片两部分，基板与芯片通过凸点阵列连接。一部分设置有硬质金属空心柱提供凹槽，另一部分设置有硬质金属凸点与凹槽一一对应，将凸点对应插入于凹槽中，高温加热使预先沉积或电镀的焊料熔融，实现基板与芯片的连接。凹槽开口可以是漏斗形貌，其倾斜角优选为45°左右。本发明采用一种高密度封装，并可结合漏斗状开口，以简易的操作提高互连对准精度，提高互连的可靠性和稳定性，得到的封装结构具有较好的共面性。同时，本发明解决了实际芯片的翘曲度所导致的焊接问题，解决了传统封装因焊料蔓延而导致的短路、桥接。综上，本发明有助于达到更高密度的封装，可进一步推动电子器件的微型化发展。

技术领域

本发明涉及半导体封装技术领域，尤其涉及一种高密度封装及其制造方法。

背景技术

随着现代微电子技术的发展，电子设备对多功能性、高可靠性、轻巧微型化等特性的要求越来越高。微电子封装为半导体芯片与电路基板提供了彼此间的机械互连和电学连接，同时对芯片提供保护并改善半导体芯片与电路基板互连所存在的电迁移、热失配等问题。

作为微电子高密度封装的主流技术，微凸点互连具备良好的电学性能、抗电迁移能力，同时使得高密度、窄节距的电学互连封装得以实现和发展，并广泛应用在基于micro-LED的微显示、基于光传感面阵的高密度紫外、红外及可见光成像装置等。微显示和面阵成像装置都对显示或者传感的精度和良率要求越来越高，也就是对实现该器件的凸点倒装的密度和良率要求越来越高。

高密度阵列封装一般采用类似铜柱锡帽的工艺，通过回流来实现基板与芯片的连接。然而，由于铜柱凸块之间的距离太短，对准焊接回流时，熔融状态的焊料容易溢出并蔓延至阵列间距中，导致短路、桥接而半导体器件失效。而且，高密集度的铜柱易出现高度均一性不好、不平整的问题，高矮不一致的铜柱使得半导体芯片与电路基板对准互连时，某些阵点可能无法上下相接触而造成阵点连接失效即虚焊，封装结构的共面性不好。此外，回流后焊料凸块的表面接近球面，上下结构对准互连时，可能会沿着球面滑移而向侧面偏离导致整体封装结构的可能失效。实际封装过程中，芯片一般都会存在一定的翘曲度问题，当翘曲度较大时，可能无法对其进行正常的焊接封装。

发明内容

鉴于以上现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种高密度封装。本发明的另一目的是要提供一种制作该高密度封装的方法。

为实现提供一种高密度封装的目的，本发明的技术方案为：

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，基板(或芯片)部分设置有硬质金属的空心柱，提供一个凹槽；芯片(或基板)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空心柱内壁或底部通过凹槽中的金属焊料实现连接；

优选的，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°；进一步，在所述空心柱的漏斗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，凸点插入空心柱，高温加热使焊料熔融并沿着斜面向下流入空心柱，实现基板与芯片的互连；

或者，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，凸点插入空心柱后，高温加热使焊料金属在空心柱中熔融，实现基板与芯片的互连。

优选的，所述凸点硬质金属为Cu或Au，所述焊料为Sn、In，或含Sn、In的金属合金。

具体的，所述空心柱的凹槽截面尺寸大于凸点的横截面尺寸，优选的，凹槽的截面对角线宽度约为5μm，凸点的对角线宽度约为3μm。

为实现本发明提供一种高密度封装制造方法的目的，本发明的技术方案为：一种高密度封装的制造方法，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；

步骤S2：在芯片部分设置大量硬质金属凸点，与基板上的空心柱相一一对应；