倒装芯片封装结构的制作方法

本实用新型涉及芯片封装技术领域，尤其涉及一种倒装芯片封装结构。

背景技术：

早期的倒装封装中，通过在芯片表面的电极焊盘上设置焊料凸点来引出芯片的电极，然后再将设置有焊料凸块的芯片，倒扣至引线框架上，芯片通过焊料凸块与引线框架之间进行焊料互连。然而，随着芯片封装密度的不断提高，传统的焊料凸块技术已经难以满足窄间距互连的进一步发展需求。铜凸块互连技术，以其良好的电学性能、抗电迁移能力，成为窄间距(小于140微米)互连的关键技术。

图1为现有的一种采用铜凸块互连技术的倒装封装结构示意图。如图1所示，利用铜凸块互连技术在芯片01的电极焊盘上设置铜凸块02，接着在铜凸块02的表面设置焊料03，然后芯片01的有源面朝向引线框架04，铜凸块02通过焊料03与引线框架04电连接，最后进行塑封料包封。由于铜凸块02与焊料03之间的上接触面以及焊料03与引线框架之间的下接触面均为二维的平面，而铜凸块的尺寸又比较小，使得上下接触面的面积均比较小，则焊料03不能很好的锁定在铜凸块02与引线框架03之间，而是在高温下可能会流走，留下空洞，造成失效。此外，上下接触面积均为平面，在焊料03发生开裂时，无法阻挡焊料03横向扩展，可能使得焊料03完全断裂而失效。

技术实现要素：

有鉴于此，本实用新型的目的是提供一种倒装芯片封装结构，以提高封装的可靠性和延伸倒装芯片封装结构的使用寿命。

一种倒装芯片封装结构，其特征在于，包括芯片、导电凸块、焊料、引脚，

所述芯片的第一表面上具有电极金属层，

所述导电凸块具有相对的第一表面与第二表面，

所述导电凸块的第一表面与所述电极金属层电连接，所述导电凸块的第二表面与通过所述焊料与所述引脚的第一表面电连接，

其中，所述导电凸块与所述焊料的接触面为第一接触面，所述引脚与所述焊料的接触面为第二接触面，所述第一接触面与所述第二接触面中的至少一个为三维接触面。

优选地，所述的倒装芯片封装结构还包括塑封体，

所述塑封体包封所述芯片、导电凸块、焊料，以及囊封所述引脚，所述引脚的第二表面被所述塑封体裸露，以作为所述倒装芯片封装结构与外部电路电连接的外部电电连接面，所述引脚的第二表面与所述引脚的第一表面相对。

优选地，所述导电凸块包括：

具有相对的第一表面与第二表面的第一导电子凸块，所述第一导电子凸块的第一表面作为所述导电凸块的第一表面，

位于所述第一导电子凸块的第二表面上并与所述第一导电子凸块电连接的第二导电子凸块，

所述焊料覆盖在所述第一导电子凸块的第二表面上，并包覆住所述第二导电子凸块。

优选地，所述导电凸块的第二表面至少具有一个第一开口，所述焊料覆盖在所述导电凸块的第二表面上并填充所述第一开口。

优选地，所述引脚包括一水平部分和位于所述水平部分上的凸起部分，所述凸起部分被所述焊料包覆。

优选地，所述引脚的第一表面至少具有一个第二开口，所述焊料填充所述第二开口，并延伸至所述引脚的第一表面上。

优选地，所述第一导电子凸块与第二导电子凸块一体成型。

优选地，所述水平部分与所述凸起部分一体成型。

优选地，所述导电凸块为铜凸块。

优选地，所述芯片的第一表面上具有钝化层，所述钝化层裸露出至少部分所述电极金属层。

由上可见，在本实用新型提供了一种倒装芯片封装结构中，将所述导电凸块与所述焊料之间的第一接触面和/或所述引脚与所述焊料之间的第二接触面中的至少一个为三维接触面，从而增加了所述焊料与所述导电凸块或引脚的接触面积，提高了封装的可靠性，且还可进一步阻碍所述焊料的微裂直纹的横向扩展，增加了微裂纹扩展路径的长度，延长了所述倒装芯片封装结构的使用寿命，以及能有效解决焊料与框架连接处的电流拥挤效应。

附图说明

通过以下参照附图对本实用新型实施例的描述，本实用新型的上述以及其他目的、特征和优点将更为清楚，在附图中：

图1为现有的一种采用铜凸块互连技术的倒装封装结构示意图。

图2为依据本实用新型的第一实施例的倒装芯片封装结构示意图。

图3为依据本实用新型的第二实施例的倒装芯片封装结构中的局部结构示意图。

图4为依据本实用新型的第三实施例的倒装芯片封装结构中的局部结构示意图。

图5为依据本实用新型的第四实施例的倒装芯片封装结构中的局部结构示意图。

图6为依据本实用新型的第五实施例的倒装芯片封装结构中的局部结构示意图。

图7为依据本实用新型的第六实施例的倒装芯片封装结构中的局部结构示意图。

具体实施方式

以下将参照附图更详细地描述本实用新型在各个附图中，相同的元件采用类似的附图标记来表示。为了清楚起见，附图中的各个部分没有按比例绘制。此外，可能未示出某些公知的部分。为了简明起见，可以在一幅图中描述经过数个步骤后获得的结构。在下文中描述了本实用新型的许多特定的细节，例如器件的结构、材料、尺寸、处理工艺和技术，以便更清楚地理解本实用新型。但正如本领域的技术人员能够理解的那样，可以不按照这些特定的细节来实现本实用新型。

图2为依据本实用新型的第一实施例的倒装芯片封装结构示意图。如图2所示，第一实施例的倒装芯片封装结构包括芯片11、导电凸块12、焊料13、引脚14，还进一步包括塑封体15。芯片11的第一表面(有源面)上设置有电极金属层111，电极金属层111被芯片11的第一表面上的钝化层112裸露在外，芯片11的第一表面朝向引脚14。导电凸块12具有相对的第一表面与第二表面，导电凸块12的第一表面与电极金属层111电连接，导电凸块12的第二表面通过焊料13与引脚14的第一表面电连接。塑封体15包封芯片11、导电凸块12、焊料13，以及囊封引脚14，引脚14的第二表面被塑封体15裸露，以作为第一实施例的倒装芯片封装结构与外部电路电连接的外部电电连接面。

其中，导电凸块12与焊料13的接触面为第一接触面，引脚14与焊料13的接触面为第二接触面，所述第一接触面与所述第二接触面中的至少一个为三维接触面。所谓的三维接触面即接触面的延伸方向包括第一方向与第二方向，所述第一方向与第二方向垂直。如x轴、y轴、z轴构成一个三维坐标轴，z轴垂直由x轴与y轴确定的平面，则所述第一方向为与由x轴与y轴确定的平面平行的方向，而第二方向为与z轴平行的方向。如图2所示，在第一实施例中，导电凸块12由第一导电子凸块121与至少一个第二导电子凸块122构成，其中，第一导电子凸块121具有相对的第一表面与第二表面，第一导电子凸块121的第一表面作为导电凸块12的第一表面，以与电极金属层111电连接，第二导电子凸块122位于第一导电子凸块121的第二表面上，且与第一导电子凸块121电连接，第二导电子凸块122可以采用电镀的方式形成于所述第一导电子凸块121上，且第一导电子凸块121与第二导电子凸块122在第一实施例中均为铜柱，则导电凸块12为铜凸块。具体的，第二导电子凸块122也具有第一表面，第二导电子凸块122的第一表面与第一导电子凸块121的第二表面相接触，每一个第二导电子凸块122的第一表面的面积均小于第一导电子凸块121的第一面的面积，且第二导电子凸块122的第一表面位于第一导电子凸块121的第二表面的中间。第二导电子凸块122除其第一表面外的剩余表面与第一导电子凸块121的第二表面未被第二导电子凸块122覆盖住这一部分构成导电凸块12的第二表面。焊料13覆盖在导电凸块12的第二表面上，即焊料13覆盖在第一导电子凸块121第二表面上，并包覆住第二导电子凸块122。从芯片11方向往引脚14方向看，第二导电子凸块插入至焊料13中。导电凸块12与焊料13之间的第一接触面即导电凸块的第二表面，显然，其既包括沿与芯片11平行方向延伸的第一部分，如未被第二导电子凸块122覆盖住这一部分以及第二导电子凸块122的第二表面，第二导电子凸块122的第二表面与其第一表面相对，此外，所述第一接触面还包括沿垂直芯片11方向延伸的第二部分，第二导电子凸块122除其第一表面与第二表面之外的剩余部分。

由上可见，在第一实施例中，导电凸块12与焊料13之间的第一接触面为三维接触面，从而增加了二者之间的接触面积，且导电凸块12的一部分插入焊料13中，可阻断焊料13的微裂直纹的横向扩展，增加了微裂纹扩展路径的长度，使得第一实施例所示的倒装芯片封装结构具有较高的可靠性以及较长的使用寿命，以及能有效解决焊料与框架连接处的电流拥挤效应。图3为依据本实用新型的第二实施例的倒装芯片封装结构中的局部结构示意图。第二实施例的倒装芯片封装结构与第一实施例的倒装芯片封装结构除导电凸块12不同之外，其余均相同，因此，在图3仅中示出了倒装封装结构的金属电极层111、导电凸块12及焊料13。如图3所示，与第一实施例相同，导电凸块12在第二实施中同样也由第一导电子凸块121与第二导电子凸块122构成，不同的是，第一导电子凸块121与第二导电子凸块122一体成型。将导电凸块原材的一端进行半蚀刻，形成凸起结构，该凸起结构即为第二导电子凸块122，而该导电凸块原材除所述凸起结构之外的剩余部分即为第一导电子凸块121。

图4为依据本实用新型的第三实施例的倒装芯片封装结构中的局部结构示意图。第三实施例的倒装芯片封装结构与第一实施例的倒装芯片封装结构除导电凸块12不同之外，其余均相同，因此，在图4仅中示出了倒装封装结构的金属电极层111、导电凸块12及焊料13。如图4所示，在第三实施例中，导电凸块12的第二表面至少具有一个第一开口123，焊料13覆盖在导电凸块12的第二表面上并填充第一开口123。在第三实施例中，导电凸块12的第二表面包括第一开口123的底壁、侧壁以及第一开口123周围的表面，显然导电凸块12的第二表面为一个三维面，而导电凸块12的第二表面即为导电凸块12与焊料13之间的第一接触面，因此，第一接触面为一个三维接触面，有效的增加了导电凸块12与焊料的接触面积，增加了倒装芯片封装结构的可靠性。

图5为依据本实用新型的第四实施例的倒装芯片封装结构中的局部结构示意图。第四实施例的倒装芯片封装结构与第一实施例的倒装芯片封装结构除导电凸块12与引脚14不同之外，其余均相同，因此，在图5中仅示出了倒装封装结构的金属电极层111、导电凸块12、焊料13即引脚14。如图5所示，在第四实施例中，导电凸块12与焊料13之间的第一接触面为一个二维平面，即导电凸块12的第二表面为一个二维平面。引脚14包括一水平部分141和位于水平部分141上的凸起部分142，凸起部分141被焊料13包覆，凸起部分142可采用电镀的方式形成与水平部分141上。显然，在第四实施例中，焊料13与引脚14之间的第二接触面包括凸起部分142的侧表面、凸起部分142的第一表面、水平部分141的第一表面，其为一个三维接触面。其中，凸起部分142的第一表面与水平部分141的第一表面相对，水平部分141的第二表面与其第一表面相对，且作为引脚14的第二表面。焊料13包覆凸起部分142，则从引脚14方向往电极金属层111方向看，凸起部分142插入至焊料13中，不仅增加了引脚14与焊料的接触面积，还可有阻碍焊料13的微裂直纹的横向扩展，增加了微裂纹扩展路径的长度。

图6为依据本实用新型的第五实施例的倒装芯片封装结构中的局部结构示意图。第五实施例的倒装芯片封装结构与第一实施例的倒装芯片封装结构除导引脚14不同之外，其余均相同，因此，在图6仅中示出了倒装封装结构的金属电极层111、导电凸块12及焊料13。如图6所示，在第五实施例中，引脚14第一表面至少具有一个第二开口143，焊料13填充第二开口143，并延伸至引脚14的第一表面上。引脚14与焊料13之间的第二接触面包括第二开口143的底壁、侧壁以及引脚14的第一表面的一部分，显然所述第二接触面为三维接触面。因此，在第五实施例中，所述第一接触面与第二接触面均为三维接触面，既可提高封装的可靠性，又能延伸倒装芯片封装结构的使用寿命。

图7为依据本实用新型的第六实施例的倒装芯片封装结构中的局部结构示意图。第六实施例的倒装芯片封装结构与第四实施例的倒装芯片封装结构除导引脚14不同之外，其余均相同，因此，在图7仅中示出了倒装封装结构的金属电极层111、导电凸块12及焊料13。如图7所示，在第六实施例中，与第四实施例一样，引脚14同样包括水平部分141和凸起部分142，然而，与第四实施例不同的是，水平部分141与凸起部分142一体成型。将引脚原材的第一表面进行半蚀刻，形成凸起部分142，而该引脚原材除凸起部分142之外的剩余部分即为水平部分141。凸起部分142插入焊料13中，不仅可增加引脚与焊料的接触面积，还可以有效的阻碍焊料13微裂直纹的横向扩展，使得倒装封装结构的可靠性高，使用寿命长。

以上对本实用新型的实施例进行了描述。但是，这些实施例仅仅是为了说明的目的，而并非为了限制本实用新型的范围。本实用新型的范围由所附权利要求及其等价物限定。不脱离本实用新型的范围，本领域技术人员可以做出多种替代和修改，这些替代和修改都应落在本实用新型的范围之内。