【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于半導體芯片封裝，進一步來說涉及半導體芯片三維封裝，具體來說，涉及一種flash芯片的三維堆疊封裝結構與封裝方法。
技術介紹
1、內嵌式flash存儲器通過集成存儲芯片、控制器和接口，簡化了設計和連接過程，提供了方便、緊湊的、集成度高的存儲解決方案，廣泛應用于嵌入式系統和移動設備中。為滿足高集成度和體積小型化的低成本flash芯片封裝需求，三維堆疊封裝技術是目前最主要的封裝技術之一。通過再布線、凸點與硅通孔技術實現芯片堆疊是應用最為廣泛的三維堆疊封裝技術，但是此類封裝技術成本較高，僅適用于hbm類高集成度存儲堆疊封裝。對于封裝密度中低水平的存儲芯片（如emmc芯片）來說，通過再布線、凸點與硅通孔技術實現堆疊的方式成本較高，因此，基于傳統封裝低成本優勢與再布線、凸點靈活性優勢實現中低密度存儲芯片堆疊封裝是目前亟待突破的技術問題。
2、原有技術缺陷：
3、在電子設備對芯片高性能、小型化、模塊化的需求驅動下，傳統的多flash芯片二維系統集成方式已經難以滿足這些需求。如圖1所示，盡管目前的封裝工藝設計已實現多層芯片堆疊，但是受限于封裝芯片的電極數量于布局，難以集成更高封裝密度的存儲芯片。例如，申請號為cn117790483a的中國專利公開了一種算存一體化芯片堆疊封裝結構，通過將芯片錯位堆疊于載板（多層基板）上，芯片與載板之間通過引線鍵合互連，載板背面通過bga互連，從而實現算力芯片于存儲芯片集成。申請號為cn117612952a的中國專利公開了一種lga封裝堆疊方法及結構，主要是通過軟膠形成階梯形狀
4、有鑒于此，特提出本專利技術。
技術實現思路
1、本專利技術所要解決的技術問題是：解決現有技術中將芯片錯位堆疊或垂直堆疊于載板（多層基板）上，互連焊接困難、電極數量布局受限、材料之間的熱膨脹系數不匹配、封裝成本高的問題。
2、本專利技術的專利技術構思是：通過晶圓重布線、多層布線基板與引線鍵合技術，將flash芯片正面電極一分為二，分別引出至芯片正面與多層基板背面，利用晶圓重布線技術將flash芯片電極引出為雙電極，通過形成銅柱凸點用于堆疊時互連，通過引線鍵合與多層基板互連，利用倒裝封裝技術，將基板bga與銅柱凸點互連實現芯片垂直堆疊集成。
3、為此，本專利技術提供一種flash芯片三維堆疊封裝結構，如圖2所示。?包括：
4、flash芯片1，芯片上電極101，芯片表面重布線層2，芯片表面重布線鈍化層3，芯片表面重布線互連銅柱4，多層基板5，基板中布線電路501，芯片粘接層6，鍵合引線7，塑封層8，基板bga9，層間填充層10。
5、所述多層基板5背面為基板bga9，正面為芯片粘接區及引線鍵合區，基板bga9與芯片粘接區、引線鍵合區通過基板中布線電路501對應連接。
6、所述flash芯片1通過芯片粘接層6與芯片粘接區粘接。
7、所述芯片表面重布線鈍化層3位于flash芯片1的表面。
8、所述芯片表面重布線層2位于芯片表面重布線鈍化層3的表面，芯片表面重布線層2表面的引線鍵合區及芯片表面重布線互連銅柱4與芯片表面的電極（芯片上電極101）對應連接。
9、所述芯片表面重布線層2表面的引線鍵合區與多層基板5正面的引線鍵合區通過鍵合引線7按電路連接規定進行鍵合連接。
10、所述塑封層8密封鍵合后的基板及芯片，上表面露出芯片表面重布線互連銅柱4，底面露出基板bga9，形成flash芯片封裝單元。
11、所述flash芯片封裝單元為2個以上，相鄰兩層flash芯片封裝單元之間為層間填充層10，通過上層基板bga9與下層芯片表面重布線互連銅柱4進行焊接連接。
12、所述一種flash芯片三維堆疊封裝結構的封裝方法，如圖3-4所示。包括以下步驟：
13、步驟s1：多層布線基板制作、flash芯片晶圓準備；
14、步驟s2：在flash晶圓表面進行重布線，將flash芯片上的電極通過重布線引出至設計位置；
15、步驟s3：在除頂層外的中間層及底層的重布線層上進行銅柱制作；
16、步驟s4：將完成重布線及銅柱制作的flash晶圓進行減薄、劃片；
17、步驟s5：將減薄后的flash芯片貼裝至多層基板上；
18、步驟s6：將重布線引出電極與多層基板設計電極通過引線鍵合互連；
19、步驟s7：對引線鍵合結構進行塑封層保護，露出頂部銅柱及基板背面；
20、步驟s8：對基板背面進行金屬bga植球，形成flash芯片封裝單元；
21、步驟s9：按設定，以頂層flash芯片封裝單元為基底，bga面朝上，依次將設定層flash芯片封裝單元頂部通過倒裝方式焊接到下層芯片的底部bga對應位置；
22、步驟s10：在flash芯片封裝單元之間填充層間填充層10，并進行固化，得到三維堆疊封裝結構的flash芯片。
23、本專利技術的技術效果：
24、通過晶圓重布線與凸點技術重新將flash芯片電極布局呈雙電極結構，利用引線鍵合技術實現芯片底部互連，通過倒裝封裝技術實現芯片頂部互連，從而實現flash芯片三維堆疊。
25、改變傳統錯位堆疊+引線鍵合互連的方式，通過工藝成熟且成本較低的晶圓重布線工藝、倒裝工藝以及引線鍵合工藝，實現低成本的三維垂直堆疊，縮小封裝面積。
26、突破傳統flash芯片錯位堆疊封裝結構限制，又避免了使用費用高昂的晶圓級3d封裝技術。
27、實現高密度封裝的同時也縮小了封裝體積。
28、實現高封裝密度、低成本的flash芯片堆疊封裝，堆疊數量比傳統錯位引線鍵合堆疊大，且封裝成品體積更小，堆疊封裝成本較晶圓級3d封裝更低，封裝工藝技術難度更小。
29、可廣泛應用于高性能、低成本微系統sip封裝
中。
【技術保護點】
1.一種FLASH芯片三維堆疊封裝結構，其特征在于：包括FLASH芯片，芯片表面重布線層，芯片表面重布線鈍化層，芯片表面重布線互連銅柱，多層基板，芯片粘接層，鍵合引線，塑封層，基板BGA，層間填充層；
2.如權利要求1所述的一種FLASH芯片三維堆疊封裝結構，其特征在于：所述FLASH芯片為方形，尺寸為3mm*3mm～15mm*15mm。
3.如權利要求1所述的一種FLASH芯片三維堆疊封裝結構，其特征在于：所述重布線層將芯片電極引出時形成互連的第一電極和第二電極，重布線層的電極密度為10?pin/mm2～200?pin/mm2，重布線線寬為2μm～30μm，重布線線距為2μm～30μm，重布線厚度為1μm～20μm。
4.如權利要求1所述的一種FLASH芯片三維堆疊封裝結構，其特征在于：所述重布線層的線材為銅，重布線層的電極是在重布線表面通過電化學鍍銅或化學鍍鎳鈀金的方式形成。
5.如權利要求1所述的一種FLASH芯片三維堆疊封裝結構，其特征在于：所述銅柱位于引線鍵合電極的內側，分布類型為環形分布或陣列分布；所述銅柱為立方體型或圓
6.如權利要求1所述的一種FLASH芯片三維堆疊封裝結構，其特征在于：所述銅柱頂端表面為金屬阻擋層。
7.如權利要求6所述的一種FLASH芯片三維堆疊封裝結構，其特征在于：所述阻擋層為鎳阻擋層，鎳層厚度為1μm～5μm。
8.如權利要求1所述的一種FLASH芯片三維堆疊封裝結構，其特征在于：所述多層基板為多層共燒陶瓷基板或多層有機基板，多層基板內部通過銅金屬進行布線，上層的電極高于基板平面，并分布于多層基板四周邊緣區域，電極尺寸為40μm?*40μm～600μm?*600μm，電極材質為銅或銅-鎳-金。
9.如權利要求1所述的一種FLASH芯片三維堆疊封裝結構，其特征在于：所述引線為銅絲、或金絲，線徑為10μm?～30μm。
10.如權利要求1所述的一種FLASH芯片三維堆疊封裝結構，其特征在于：每層多層基板上貼裝的芯片數量至少為1顆。
11.如權利要求1所述的一種FLASH芯片三維堆疊封裝結構，其特征在于：所述BGA的球徑與所述銅柱的寬度或直徑一致，所述BGA的材質為錫-鉛合金或錫-銀-銅合金。
12.如權利要求1所述的一種FLASH芯片三維堆疊封裝結構的封裝方法，其特征在于，包括以下步驟：
13.如權利要求1所述的一種FLASH芯片三維堆疊封裝結構的封裝方法，其特征在于：所述重布線層先通過磁控濺射沉積種子層，再通過電化學沉積進行制作，線寬/線距為10μm/10μm，厚度為5μm。
...【技術特征摘要】
1.一種flash芯片三維堆疊封裝結構，其特征在于：包括flash芯片，芯片表面重布線層，芯片表面重布線鈍化層，芯片表面重布線互連銅柱，多層基板，芯片粘接層，鍵合引線，塑封層，基板bga，層間填充層；
2.如權利要求1所述的一種flash芯片三維堆疊封裝結構，其特征在于：所述flash芯片為方形，尺寸為3mm*3mm～15mm*15mm。
3.如權利要求1所述的一種flash芯片三維堆疊封裝結構，其特征在于：所述重布線層將芯片電極引出時形成互連的第一電極和第二電極，重布線層的電極密度為10?pin/mm2～200?pin/mm2，重布線線寬為2μm～30μm，重布線線距為2μm～30μm，重布線厚度為1μm～20μm。
4.如權利要求1所述的一種flash芯片三維堆疊封裝結構，其特征在于：所述重布線層的線材為銅，重布線層的電極是在重布線表面通過電化學鍍銅或化學鍍鎳鈀金的方式形成。
5.如權利要求1所述的一種flash芯片三維堆疊封裝結構，其特征在于：所述銅柱位于引線鍵合電極的內側，分布類型為環形分布或陣列分布；所述銅柱為立方體型或圓柱型，寬度/直徑為80μm～600μm，高度高于塑封體厚度。
6.如權利要求1所述的一種flash芯片三維堆疊封裝結構，其特征在于：所述銅柱頂端表面為金屬阻擋層。
<...【專利技術屬性】
技術研發人員：陳平，劉冰，夏良，賀京峰，尹燦，
申請(專利權)人：貴州振華風光半導體股份有限公司，
類型：發明
國別省市：
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