先封后蝕電鍍銅柱導通三維封裝結構的工藝方法技術

本發明專利技術涉及一種先封后蝕電鍍銅柱導通三維封裝結構的工藝方法，它包括以下步驟：步驟一、取金屬載體；步驟二、金屬載體表面預鍍銅層；步驟三、電鍍金屬外引腳；步驟四、環氧樹脂塑封；步驟五、電鍍金屬線路層；步驟六、電鍍導電金屬柱；步驟七、貼裝芯片；步驟八、塑封；步驟九、無源器件貼裝；步驟十、塑封；步驟十一、載體蝕刻開窗；步驟十二、電鍍抗氧化金屬層；步驟十三、切割成品。本發明專利技術能夠埋入元器件提升整個封裝功能集成度的問題，且此工藝方法制備的線路層在金屬載體的一側被包封起來，在工藝流程中金屬載體保留，可以提高產品的可靠性能。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及一種先封后蝕電鍍銅柱導通三維封裝結構的工藝方法，屬于半導體封裝

技術介紹
針對半導體封裝輕薄短小的要求，現在的金屬引線框或者有機基板的封裝都在朝兩個方向努力：1、降低封裝尺寸；2、功能集成。對于降低封裝尺寸部分，可以改善的空間有限，所以封裝行業內集中于提高功能集成度，就是將部分功能元器件或者其他電子器件以埋入的方式集成于基板內部，以擴大整個封裝體的功能集成度，而由于埋入元器件之后的基板層間材料更加復雜多樣，并且不同材料的熱膨脹系數差異很大，導致整個基板的翹曲問題嚴重、分層加劇，甚至引起爆板的問題。
技術實現思路
本專利技術所要解決的技術問題是針對上述現有技術提供一種先封后蝕電鍍銅柱導通三維封裝結構的工藝方法，它能夠埋入元器件提升整個封裝功能集成度，且此工藝方法制備的線路層在金屬載體的一側被包封起來，在工藝流程中金屬載體保留，可以提高產品的可靠性能。本專利技術解決上述問題所采用的技術方案為：一種先封后蝕電鍍銅柱導通三維封裝結構的工藝方法，所述方法包括以下步驟：步驟一、取金屬載體步驟二、在金屬載體表面預鍍銅層步驟三、電鍍金屬外引腳在金屬載體正面通過電鍍形成金屬外引腳；步驟四、環氧樹脂塑封將金屬外引腳外圍區域利用環氧樹脂材料進行塑封保護，并通過表面研磨使金屬外引腳頂端露出塑封料表面；步驟五、電鍍金屬線路層在步驟四的塑封料表面通過化學鍍或電鍍方式形成金屬線路層；步驟六、電鍍導電金屬柱在金屬線路層表面通過電鍍形成導電金屬柱；步驟七、貼裝芯片在金屬線路層表面貼裝芯片；步驟八、塑封將金屬線路層、導電金屬柱和芯片外圍區域采用塑封料進行塑封，并通過表面研磨使導電金屬柱頂端露出塑封料表面；步驟九、無源器件貼裝在步驟八露出的導電金屬柱頂端貼裝無源器件；步驟十、塑封將無源器件外圍區域采用塑封料進行塑封；步驟十一、載體蝕刻開窗在金屬載體背面進行蝕刻開窗，使外引腳背面露出；步驟十二、電鍍抗氧化金屬層在露出的金屬外引腳背面通過電鍍形成抗氧化金屬層；步驟十三、切割成品將步驟十二完成電鍍抗氧化金屬層的半成品進行切割作業，使原本以陣列式集合體方式集成在一起的塑封體模塊一顆顆切割獨立開來，制得先封后蝕電鍍銅柱導通三維封裝結構成品。步驟二中的銅層厚度在2~10微米。步驟二中銅層的制備方式是化學沉積、電沉積或者氣相沉積。所述金屬外引腳和金屬線路層的材料是銅、鋁或鎳，所述抗氧化金屬層的材料采用金、鎳金、鎳鈀金或錫。塑封方式采用模具灌膠方式、噴涂設備噴涂方式、貼膜方式或是刷膠的方式。步驟十一中的蝕刻方法采用氯化銅或者氯化鐵的蝕刻工藝。一種先封后蝕電鍍銅柱導通三維封裝結構，它包括金屬線路層，所述金屬線路層正面設置有導電金屬柱，所述金屬線路層背面設置有金屬外引腳，所述金屬外引腳外圍區域包封有預包封料，所述金屬線路層上設置有芯片，所述金屬線路層、導電金屬柱和芯片的外圍區域包封有第一塑封料，所述導電金屬柱頂端露出第一塑封料，所述導電金屬柱頂端通過焊料設置有第一無源器件，所述第一無源器件外圍區域包封有第二塑封料。所述芯片采用正裝或倒裝。所述芯片一側設置有第二無源器件。所述芯片有多個。與現有技術相比，本專利技術的優點在于：1、本專利技術的三維系統級封裝結構，在基板中間的夾層制作過程中埋入對象，可以根據系統或功能需要在需要的位置或是區域埋入主動或被動元器件，封裝整合的系統功能多，從而同樣功能的元器件模塊在PCB板上占用的空間比較少，從而降低成本又提升了封裝的集成度；2、本專利技術的三維系統封裝結構，引腳線路層全部設計在金屬載體的一側且被包封在產品內部，防止外露在外的氧化，提高了封裝可靠性；3、本專利技術的三維系統封裝結構，采用在金屬載體一側封裝，利用金屬載體在封裝的工藝流程中保留，可以在塑封料遇冷收縮的時候起到牽制的作用，可以有效的防止整體封裝結構的翹曲，并減少產品破裂。附圖說明圖1~圖24為本專利技術一種先封后蝕電鍍銅柱導通三維封裝結構實施例1工藝方法的各工序示意圖。圖25為本專利技術一種先封后蝕電鍍銅柱導通三維封裝結構實施例1的示意圖。圖26為本專利技術一種先封后蝕電鍍銅柱導通三維封裝結構實施例2的示意圖。圖27為本專利技術一種先封后蝕電鍍銅柱導通三維封裝結構實施例3的示意圖。圖28為本專利技術一種先封后蝕電鍍銅柱導通三維封裝結構實施例4的示意圖。圖29為本專利技術一種先封后蝕電鍍銅柱導通三維封裝結構實施例5的示意圖。圖30為本專利技術一種先封后蝕電鍍銅柱導通三維封裝結構實施例6的示意圖。圖31為本專利技術一種先封后蝕電鍍銅柱導通三維封裝結構實施例7的示意圖。圖32為本專利技術一種先封后蝕電鍍銅柱導通三維封裝結構實施例8的示意圖。其中：金屬載體1定位孔2銅層3預包封料4金屬外引腳5導電層6金屬線路層7金屬凸點8導電金屬柱9第一塑封料10倒裝芯片11第一無源器件12第二塑封料13正裝芯片14金屬線15第二無源器件16。具體實施方式以下結合附圖實施例對本專利技術作進一步詳細描述。實施例1：單層線路單芯片倒裝如圖25所示，本實施例中的一種先封后蝕電鍍銅柱導通三維封裝結構，它包括金屬線路層7，所述金屬線路層7正面設置有導電金屬柱9，所述金屬線路層7背面設置有金屬外引腳5，所述金屬外引腳5外圍區域包封有預包封料4，所述金屬線路層7上通過金屬凸點8設置有倒裝芯片11，所述金屬線路層7、導電金屬柱9和倒裝芯片11的外圍區域包封有第一塑封料10，所述導電金屬柱9頂端露出第一塑封料10，所述導電金屬柱9頂端通過焊料設置有第一無源器件12，所述第一無源器件12外圍區域包封有第二塑封料13。其工藝方法如下：步驟一、取金屬載體參見圖1，取一片厚度合適的金屬載體，此板材使用的目的是為線路制作及線路層結構提供支撐，此板材的材質主要以金屬材料為主，而金屬材料的材質可以是銅材，鐵材，不銹鋼材或其它可導電功能的金屬物質；步驟二、金屬載體表面預鍍銅層參見圖2，在金屬載體表面預鍍銅層，銅層厚度在2~10微米，制備方式可以是化學沉積、電沉積或者氣相沉積；步驟三、光刻作業參見圖3，在預鍍銅層的金屬載體正面及背面貼覆或印刷可進行曝光顯影的光阻材料，以保護后續電鍍金屬層工藝作業，并利用曝光顯影設備對金屬載體表面的光阻材料進行曝光、顯影與去除部分光阻材料，以露出金屬載體表面需要進行金屬外引腳電鍍的圖形區域，光阻材料可以是光阻膜，也可以是光刻膠；步驟四、電鍍金屬外引腳參見圖4，在步驟四中金屬載體正面去除部分光阻材料的區域內電鍍上金屬外引腳，金屬外引腳材料通常是銅、鋁、鎳等，也可以是其它導電金屬物質；步驟五、去除光阻材料參見圖5，去除金屬載體表面的光阻膜，去除光阻膜的方法可以采用化學藥水軟化并采用高壓水沖洗的方法去除光阻膜；步驟六、環氧樹脂塑封參見圖6，在金屬載體正面的金屬外引腳外圍區域利用環氧樹脂材料進行塑封保護，環氧樹脂材料可以依據產品特性選擇有填料或者沒有填料的種類，塑封方式可以采用模具灌膠方式、噴涂設備噴涂方式、貼膜方式或是刷膠的方式；步驟七、表面研磨參見圖7，在完成環氧樹脂塑封后進行環氧樹脂表面研磨，目的是使金屬外引腳頂端露出塑封體表面以及控制環氧樹脂的厚度；步驟八、環氧樹脂表面導電層制備參見圖8，在研磨后的環氧樹脂表面進行導電層制備；導電層可以是金屬類物質，如鎳、鈦、銅、銀等，也可以使非金屬導電高分子材料，如聚苯胺、聚吡咯、聚本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種先封后蝕電鍍銅柱導通三維封裝結構的工藝方法，其特征在于所述方法包括以下步驟：步驟一、取金屬載體步驟二、金屬載體表面預鍍銅層步驟三、電鍍金屬外引腳在金屬載體正面通過電鍍形成金屬外引腳；步驟四、環氧樹脂塑封將金屬外引腳外圍區域利用環氧樹脂材料進行塑封保護，并通過表面研磨使金屬外引腳頂端露出塑封料表面；步驟五、電鍍金屬線路層在步驟四的塑封料表面通過電鍍形成金屬線路層；步驟六、電鍍導電金屬柱在金屬線路層表面通過電鍍形成導電金屬柱；步驟七、貼裝芯片在金屬線路層表面貼裝芯片；步驟八、塑封將金屬線路層、導電金屬柱和芯片外圍區域采用塑封料進行塑封，并通過表面研磨使導電金屬柱頂端露出塑封料表面；步驟九、無源器件貼裝在步驟八露出的導電金屬柱頂端貼裝無源器件；步驟十、塑封將無源器件外圍區域采用塑封料進行塑封；步驟十一、載體蝕刻開窗在金屬載體背面進行蝕刻開窗，使外引腳背面露出；步驟十二、電鍍抗氧化金屬層在露出的金屬外引腳背面通過電鍍形成抗氧化金屬層；步驟十三、切割成品將步驟十二完成電鍍抗氧化金屬層的半成品進行切割作業，使原本以陣列式集合體方式集成在一起的塑封體模塊一顆顆切割獨立開來，制得先封后蝕電鍍銅柱導通三維封裝結構成品。...

【技術特征摘要】
1.一種先封后蝕電鍍銅柱導通三維封裝結構的工藝方法，其特征在于所述方法包括以下步驟：步驟一、取金屬載體步驟二、金屬載體表面預鍍銅層步驟三、電鍍金屬外引腳在金屬載體正面通過電鍍形成金屬外引腳；步驟四、環氧樹脂塑封將金屬外引腳外圍區域利用環氧樹脂材料進行塑封保護，并通過表面研磨使金屬外引腳頂端露出塑封料表面；步驟五、電鍍金屬線路層在步驟四的塑封料表面通過電鍍形成金屬線路層；步驟六、電鍍導電金屬柱在金屬線路層表面通過電鍍形成導電金屬柱；步驟七、貼裝芯片在金屬線路層表面貼裝芯片；步驟八、塑封將金屬線路層、導電金屬柱和芯片外圍區域采用塑封料進行塑封，并通過表面研磨使導電金屬柱頂端露出塑封料表面；步驟九、無源器件貼裝在步驟八露出的導電金屬柱頂端貼裝無源器件；步驟十、塑封將無源器件外圍區域采用塑封料進行塑封；步驟十一、載體蝕刻開窗在金屬載體背面進行蝕刻開窗，使外引腳背面露出；步驟十二、電鍍抗氧化金屬層在露出的金屬外引腳背面通過電鍍形成抗氧化金屬層；步驟十三、切割成品將步驟十二完成電鍍抗氧化金屬層的半成品進行切割作業，使原本以陣列式集合體方式集成在一起的塑封體模塊一顆顆切割獨立開來，制得先封后蝕電鍍銅柱導通三維封裝結構成品。2.根據權利要求1所述的一種先封后蝕電鍍銅柱導通三維封裝結構的工藝方法，其特征在于：步驟二中的銅層厚度在2~10微米。3.根據權利...

【專利技術屬性】
技術研發人員：孔海申，林煜斌，沈錦新，梁新夫，周青云，
申請(專利權)人：江蘇長電科技股份有限公司，
類型：發明
國別省市：江蘇;32