球柵陣列封裝結構的製作方法

2023-05-29 17:58:56

專利名稱:球柵陣列封裝結構的製作方法
技術領域：
本發明系有關一種半導體封裝結構，特別是提供一種以多個凸塊作為支撐的球柵陣列封裝結構。
背景技術：
按，半導體封裝結構系一種承載有如半導體晶片等的主動元件的電子裝置，現有的半導體封裝結構如球柵陣列封裝結構，如圖1所示，圖1為其剖面示意圖，此封裝結構系在一基板100的一表面上設置晶片110，而後進行打線(wire bonding)製程，使晶片110與基板100形成電性連接，再利用一封裝膠體130包覆晶片110及焊線120，並在基板100另一表面以陣列排列方式植設多個錫球140，此錫球140作為輸入/輸出(input/output，I/O)端，藉之使載設於封裝結構中的晶片110得與外界裝置如印刷電路板150(printedcircuit board，PCB)成電性連接關係。然而此BGA封裝結構在進行表面黏著技術(SMT)構裝至外界裝置時易受外來力量160擠壓而造成封裝結構角落周緣崩裂及內部晶片受損。現有改善的方法為在封裝結構與印刷電路板之間之間隙填入底膠(underfill)以增加封裝膠體的支撐力，但是使用填入底膠方法，會加增底膠本身的額外成本，或加入額外錫球(dummy ball)，但需PCB板配合設計額外植球區，亦有額外錫球成本為其美中不足的處。因此如何克服此問題是目前業界所急迫需要的。

發明內容
有鑑於此，本發明系針對上述的困擾，提出一種以多個凸塊作為支撐的球柵陣列封裝結構，以改善上述的問題。
本發明的目的之一，系在提供一種球柵陣列封裝結構，通過在基板的對稱位置設置複數凸塊，使此半導體封裝結構在進行表面黏著技術構裝於外界裝置時，更具有一支撐作用，避免封裝結構因受外力而崩裂。
本發明的又一目的，系在提供一種球柵陣列封裝結構，通過所增加的凸塊，可令使用者在使用此半導體封裝模組時，封裝結構可避免因受外力(例如使用者的手施力過大)壓迫受到損壞。
本發明的再一目的，系在提供一種球柵陣列封裝結構，利用封裝膠體在塑封晶片時一起形成的凸塊，不需額外成本的花費，可以降低生產成本。
根據本發明的一實施例提供一種球柵陣列封裝結構，其系包括具有一上表面及一相對於上表面的一下表面的一基板，其中，下表面設有多個電性接點，而在基板的上表面設置一晶片，且晶片電性連接多個電性接點，接著有多個通孔貫穿基板，並且對稱設置於晶片的周緣，再通過一封裝膠體包覆晶片並填滿通孔，並於基板的下表面形成複數凸塊，多個導電球多個電性接點再將多個導電球分別設置於多個電性接點上。
底下通過具體實施例配合所附的圖式詳加說明，當更容易了解本發明的目的、技術內容、特點及其所達成的功效。

圖1為先前技術的球柵陣列封裝結構的剖面示意圖。
圖2A為本發明的一實施例的球柵陣列封裝結構的剖面示意圖。
圖2B為本發明的圖2A的下視示意圖。
圖2C為本發明的一實施例的晶片黏設在基板時的剖面示意圖。
圖2D為本發明的一實施例的基板及晶片進行灌模時的剖面示意圖。
圖3為本發明的又一實施例的電子構裝結構剖面示意圖。
圖4A、圖4B、圖4C及圖4D為依據本發明的不同實施例說明球柵陣列封裝結構的下視示意圖。
具體實施方式
底下系以一較佳實施例來說明本發明的一實施例的球柵陣列的封裝結構。
首先，請先參閱圖2A及圖2B，圖2A系本發明的一實施例的球柵陣列封裝結構的剖面示意圖，圖2B為該實施例的下視示意圖。如圖所示，於此實施例中，此球柵陣列封裝結構500包含一基板200，例如由聚亞醯胺(polyimide)、玻璃、氧化鋁、氧化鈹或彈性物(elastomer)材質所構成，此基板200系具有一上表面202及相對於上表面202的一下表面204，其中，下表面204設有多個電性接點206，而在基板200的上表面202設置有一晶片210，且晶片210電性連接上述的多個電性連接點206，於一實施例中，電性連接系利用複數條引線220，例如金(Au)材質所構成，以打線(wirebonding)方式完成。另外，多個通孔208貫穿基板200，且對稱地設置於相對晶片210位置的周緣支撐力較不足的地方，再由一封裝膠體230，例如由環氧樹脂(epoxy)所構成，包覆晶片210、多個引線220，並填滿該些通孔208並於基板200的下表面204形成多個凸出基板200的凸塊232，這些凸塊232系用以增加整個球柵陣列封裝結構500的支撐力，避免因外力造成的崩裂或是內部晶片損壞的情況發生。接著，再將多個導電球240，例如由錫(Sn)金屬所構成，設置於基板200下表面204的多個電性接點206上，此多個電性接點206可供作為與外界裝置，例如一印刷電路板，連接界面的用，如作為輸入/輸出(input/output，I/O)端等。此封裝膠體230所構成的凸塊232系用來增加支撐球柵陣列封裝結構500的支持力，且不限定於此實施例中所顯示的球柵陣列封裝結構500，更適用於所有利用導電球240為電性連接的封裝結構，例如細間距球柵陣列封裝(fine pitch ball grid array，FBGA)、超細間距球柵陣列封裝(very fine pitch ball grid array，FBGA)、(micro ball grid array，uBGA)、或開窗形球柵陣列封裝(window ball grid array，WBGA)等。相對參考圖2B，為此實施例的一下視示意圖。於此實施例中，凸塊232形成至相對於基板200的四角落，此處為此封裝結構較脆弱之處，易受到外力壓迫而崩裂，凸塊232設置此處能提供一較佳的支撐力，但僅為本發明的一實施例，凸塊232的形狀、位置及數量並不限定於此實施例中所示。
於一實施例中，此半導體封裝結構的製作程序，請同時參閱圖2C及圖2D所示，圖2C及圖2D分別為本發明的一實施例的晶片黏設在基板時的剖面示意圖及其基板及晶片進行灌模時的剖面示意圖。如圖中所示，首先將晶片210設置在基板200的上表面202，並且使晶片210、基板200相互電性連接，例如使用多個引線220，再將基板200及晶片210放置入一模穴300中進行灌模步驟，將封裝膠體230，例如由環氧樹脂所構成，注入此模穴300中，使此封裝膠體230將晶片210、基板200及引線220包覆並露出基板200下表面204的電性接點206，且此封裝膠體230穿過每一通孔208注滿在此模穴300中，接著進行硬化(curing)步驟使此封裝膠體230硬化，硬化後將其取出，此時穿設在通孔208的封裝膠體230分別形成凸塊232，最後將多個導電球240(如圖2A所示)，例如錫金屬材質，分別電連接至每一電性接點206上，如此即完成此半導體封裝結構的製程。
接下來，圖3為本發明的又一實施例的電子構裝結構，其系包含上一實施例的球柵陣列封裝結構500及一印電路板400，其中，印刷電路板400上具有一導電連接區402(conductive connection region)，通過此導電連接區402，印刷電路板400可與基板200，例如由聚亞醯胺(polyimide)、玻璃、氧化鋁、氧化鈹或彈性物(elastomer)材質所構成，上的導電球240形成電性連接。當一實施例的球柵陣列封裝結構500置放於印刷電路板400上並與印刷電路板400形成電性連接時，球柵陣列封裝結構500的凸塊232，例如由環氧樹脂的封裝膠體灌模所構成，其高度系不大於球柵陣列封裝結構500與印電路板400之間的間隙，使得凸塊232可以剛好接觸印刷電路板400或是受外力時可以碰觸印刷電路板400，用以提供一支撐力，使球柵陣列封裝結構500不致因外力壓迫而崩裂損毀。於一實施例中，凸塊232的形狀可以為長條柱、三角柱、球狀、橢圓條狀，亦或是多邊形狀、條狀或多面體狀以提供更強的支撐力量。
圖4A、圖4B、圖4C及圖4D為依據本發明的不同實施例說明球柵陣列封裝結構500』的下視示意圖。請參見圖式，依據通孔(圖中未示)的位置及形狀，凸塊232』所形成的位置可設計分布於球柵陣列封裝結構500』的相對於晶片210(如圖2A所示)的周緣以提供較佳的支撐力。通孔(圖中未示)可設計成方形、三角形、圓形、橢圓形、多邊形、條狀或具多弧度的面積形，灌模後封裝膠體形成的凸塊232』的形狀亦可為塊狀(如圖2A所示)、球狀(如圖4A及圖4B)、橢圓條狀、多邊形(如圖4C)、三角柱狀(如圖4D)、條狀或多面體狀。
綜合上述，本發明的一實施例系通過在基板的對稱位置設置凸塊，使此半導體封裝結構在進行表面黏著時，更具有一支撐作用，避免此封裝結構因受外力壓迫而產生崩裂，並且也可令使用者在使用此半導體封裝模組時，封裝結構可避免因受外力(例如使用者的手施力過大)壓迫受到損壞，進而使此封裝結構的良率及使用壽命大幅提高，增加其經濟效益。更甚者，因為此封裝結構的凸塊系由灌模時的封裝膠體形成，可在既有封裝製程中同時完成，無須增加製程或是額外的成本花費，在提高良率的外亦可降低生產成本。
以上所述系通過實施例說明本發明的特點，其目的在使熟習該技術者能暸解本發明的內容並據以實施，而非限定本發明的專利範圍，故，凡其他未脫離本發明所揭示的精神所完成的等效修飾或修改，仍應包含在以下所述的申請專利範圍中。
權利要求
1.一種球柵陣列(ball grid array，BGA)半導體封裝結構，包含一基板，系具有一上表面及一相對於該上表面的一下表面，其中，該下表面設有多個電性接點；一晶片，其系設置於該基板的該上表面，且電性連接所述多個電性接點；多個通孔貫穿該基板，系對稱設置於該晶片的周緣；一封裝膠體，其系包覆該晶片並填滿該些通孔並於該基板的該下表面形成多個凸塊；及多個導電球，其系分別設置於所述多個電性接點上。
2.根據權利要求
1所述的球柵陣列封裝結構，其特徵在於，該基板係為聚亞醯胺(polyimide)、玻璃、氧化鋁、氧化鈹或彈性物(elastomer)。
3.根據權利要求
1所述的球柵陣列封裝結構，其特徵在於，該晶片系利用多個引線與該些電性接點做電性連接。
4.根據權利要求
3所述的球柵陣列封裝結構，其特徵在於，其中所述多個引線係為金(Au)金屬材質所構成。
5.根據權利要求
1所述的球柵陣列封裝結構，其特徵在於，該封裝膠體系由環氧樹脂(epoxy)所構成。
6.根據權利要求
1所述的球柵陣列封裝結構，其特徵在於，所述多個導電球系由錫(Sn)金屬所構成。
7.根據權利要求
1所述的球柵陣列封裝結構，其特徵在於，所述多個通孔系呈圓形、橢圓形、多邊形、條形或具多弧度的形。
8.根據權利要求
1所述的球柵陣列封裝結構，其特徵在於，所述多個凸塊系呈球狀、橢圓條狀、多邊形狀、條狀或多面體狀。
9.一種電子構裝結構，包含一基板，系具有一上表面及一相對於該上表面的一下表面，其特徵在於，該下表面設有多個電性接點；一晶片，其系設置於該基板的該上表面，且電性連接所述多個電性接點；多個通孔貫穿該基板，系對稱設置於該晶片的周緣；一封裝膠體，其系包覆該晶片並填滿該些通孔並於該基板的該下表面形成多個凸塊；多個導電球，其系分別設置於所述多個電性接點上；及一印刷電路板(printed circuit board，PCB)，其系具有一導電連接區，並通過該導電連接區與所述多個導電球形成電性連接。
10.根據權利要求
9所述的電子構裝結構，其特徵在於，該基板系由聚亞醯胺(polyimide)、玻璃、氧化鋁、氧化鈹或彈性物(elastomer)所構成。
11.根據權利要求
9所述的電子構裝結構，其特徵在於，該封裝膠體系由環氧樹脂(epoxy)所構成。
12.根據權利要求
9所述的電子構裝結構，其特徵在於，所述多個凸塊高度系不大於該基板與該印刷電路板間的高度。
13.根據權利要求
9所述的球柵陣列封裝結構，其特徵在於，所述多個通孔系呈圓形、橢圓形、多邊形、條狀或具多弧度的形。
14.根據權利要求
9所述的球柵陣列封裝結構，其特徵在於，所述多個凸塊系呈球狀、橢圓條狀、多邊形狀、條狀或多面體狀。
專利摘要
一種球柵陣列封裝結構，其系在一球柵陣列(ball grid array，BGA)的基板設置多個凸塊，使進行表面黏著(surface mount technology，SMT)時，更具有一支撐作用，避免此封裝結構因受外力壓迫而產生崩裂，並且也可令使用者在使用此半導體封裝模組時，封裝結構可避免因受外力壓迫受到損壞。
文檔編號H01L23/488GK1992239SQ200510003596
公開日2007年7月4日 申請日期2005年12月26日
發明者羅啟彰 申請人:力成科技股份有限公司導出引文BiBTeX, EndNote, RefMan