能夠減小焊盤與阻焊劑之間高度差的焊盤柵格陣列封裝的製作方法
2023-05-02 19:02:56
專利名稱：能夠減小焊盤與阻焊劑之間高度差的焊盤柵格陣列封裝的製作方法
技術領域：
本發明構思涉及一種具有小厚度的半導體封裝，更具體地，涉及一種焊盤柵格陣列(land grid array，LGA)封裝，其中形成在LGA封裝的基板上的阻焊劑(solder resist) 與焊盤(land)之間的高度差減小了。
背景技術：
作為移動系統，其上安裝半導體封裝的可攜式計算機等變得更小且更薄，半導體封裝本身也變得更小且更薄。在這些半導體封裝中，焊盤柵格陣列(LGA)封裝具有類似於球柵陣列(BGA)封裝的結構，除了焊球不附著到LGA封裝以外。因此，LGA封裝可以比BGA封裝小並可以安裝在印刷電路板(PCB)上而不使用包含對人體有害的鉛的焊球。而是，通過使用無鉛膏(lead free paste)來形成這些連接。因此，在那些出於環境考慮而限制某些半導體封裝產品的使用的國家，LGA封裝作為對環境友好的「綠色」產品已經引起關注。此外，由於其可靠性，由英特爾公司(Intel Corporation)或超微半導體公司 (Advanced Micro Devices)製造的微處理器使用LGA封裝作為物理接口。與其他半導體封裝相反，LGA封裝的焊盤端子能夠自由布置，並且當LGA封裝安裝在PCB上時，LGA封裝的高度可以小於其他半導體封裝的高度。然而，由於形成在LGA封裝的基板上的阻焊劑與焊盤端子之間的高度差，LGA封裝中的半導體晶片容易受到損傷。因此，需要減小該高度差。
發明內容
本發明構思的示範性實施例提供一種焊盤柵格陣列(LGA)封裝，其能夠減小設置在LGA封裝的基板的下部分上的阻焊劑與焊盤之間的高度差。本發明構思的示範性實施例還提供一種半導體封裝，其能夠減小設置在半導體封裝的基板的下部分上的阻焊劑與焊盤之間的高度差。本發明構思的示範性實施例還提供一種包括該LGA封裝的電子器件。根據本發明構思的示範性實施例，提供一種焊盤柵格陣列封裝，包括基板，該基板包括形成在基板的第一表面上的多個焊盤；半導體晶片，安裝在基板的第二表面上；連接部分，連接半導體晶片和基板；以及支撐層，形成在第一焊盤的表面的一部分上。支撐層可以包括阻焊劑。支撐層的高度可以等於或小於形成在基板的第一表面上的阻焊劑的高度。支撐層可以包括允許測試端子接觸第一焊盤的敞開空間。支撐層可以連接到形成在基板的第一表面上的阻焊劑。支撐層可以不連接到形成在基板的第一表面上的阻焊劑。 支撐層可以包括多個分離的層。支撐層可以通過連接多個分離的層而形成。第一焊盤的被阻焊劑敞開的寬度可以約為0.7mm或更大。半導體晶片可以具有約 50 μ m至約150 μ m的厚度。連接部分可以是導線。
LGA封裝還可以包括密封基板的第二表面和半導體晶片的密封構件。根據本發明構思的示範性實施例，提供了一種半導體封裝，包括基板，該基板包括形成在基板的第一表面上的多個焊盤；半導體晶片，安裝在基板的第二表面上；密封構件，密封基板的第二表面和半導體晶片；以及支撐層，形成在第一焊盤的表面的一部分上。支撐層可以包括阻焊劑。支撐層的高度可以等於或小於形成在基板的第一表面上的阻焊劑的高度。第一焊盤的被阻焊劑敞開的寬度可以為約0. 7mm或更大。半導體晶片可以具有約 50 μ m至約150 μ m的厚度。根據本發明構思的示範性實施例，提供了一種電子器件，包括印刷電路板 (PCB)，用於驅動電子器件；和安裝在PCB上的焊盤柵格陣列(LGA)封裝，其中所述LGA封裝包括基板，該基板包括形成在基板的第一表面上的多個焊盤；半導體晶片，安裝在基板的第二表面上；密封構件，密封基板的第二表面和半導體晶片；連接部分，連接半導體晶片和基板；以及支撐層，形成在第一焊盤的表面的一部分上。支撐層可以包括阻焊劑。支撐層的高度可以等於或小於形成在基板的第一表面上的阻焊劑的高度。
通過參照附圖詳細描述本發明構思的示範性實施例，本發明構思的上述和其他特徵將變得更加明顯，附圖中圖1是根據本發明構思的示範性實施例的焊盤柵格陣列(LGA)封裝的截面圖；圖2示出當圖1的LGA封裝中沒有形成支撐層時的平面圖和截面圖；圖3是截面圖，示出當壓力施加到圖1的LGA封裝的外側時半導體晶片中產生的損傷；圖4是用於模擬根據半導體晶片的厚度變化的半導體晶片中產生的應力的圖示；圖5是用於模擬根據被阻焊劑敞開的焊盤的尺寸變化的半導體晶片中產生的應力的圖示；圖6是根據本發明構思的示範性實施例的圖1的部分A的放大截面圖；圖7是形成在圖6的LGA封裝中的支撐層的形狀的平面圖；圖8是根據本發明構思的示範性實施例的圖1的部分A的放大截面圖；圖9是形成在圖8的LGA封裝中的支撐層的形狀的平面圖；圖10是根據本發明構思的示範性實施例的圖1的部分A的放大截面圖；圖11是形成在圖10的LGA封裝中的支撐層的形狀的平面圖；圖12是根據本發明構思的示範性實施例的圖1的部分A的放大截面圖；圖13是形成在圖12的LGA封裝中的支撐層的形狀的平面圖；以及圖14是根據本發明構思的示範性實施例的包括LGA封裝的電子器件的方框圖，該 LGA封裝能夠減小焊盤與阻焊劑之間的高度差。
具體實施例方式在下文將參照附圖更充分地描述本發明構思的示範性實施例。然而，本發明構思可以以許多不同的形式實施而不應被解釋為限於這裡給出的實施例。圖1是根據本發明構思的示範性實施例的焊盤柵格陣列(LGA)封裝100的截面圖。參照圖1，根據本發明構思的當前實施例的LGA封裝100包括用於製造半導體封裝的基板110，該基板110包括形成在基板110的底表面上的多個焊盤104。基板110包括形成在基板110的主體的頂表面上的接合銷(bond finger) 102，導線114可以連接到該接合銷 102。基板110的主體由絕緣材料形成。形成在基板110的主體的底表面上的焊盤104將被連接到印刷電路板(PCB)(未示出)，半導體封裝將被安裝在該印刷電路板上。LGA封裝 100和PCB可以以對環境友好的方式經由無鉛膏彼此連接。焊盤104和接合銷102經由形成在基板Iio中的通孔105彼此連接。此外，基板110的包括焊盤104和接合銷102的表面被阻焊劑106覆蓋。圖1的LGA封裝100還包括安裝在基板110的頂表面上的半導體晶片108。半導體晶片108的底表面可以通過背面研磨(back grinding)被研磨。半導體晶片108的厚度在約50 μ m至約150 μ m的範圍內。如在後面將討論的，由於半導體晶片108變得更易於破裂，所以本發明構思的示範性實施例的作用增加。半導體晶片108經由貼附到半導體晶片 108的底表面的晶片附接膜(die attachment film，DAF) 112安裝在基板110上。然而，半導體晶片108也可以通過使用形成在半導體晶片108的頂表面上的凸塊作為連接部分而安裝在基板110上。半導體晶片108可以是具有存儲功能的半導體器件、具有邏輯功能的半導體器件或者具有控制器或微處理器功能的半導體器件。圖1的LGA封裝100還包括導線114，導線114是用於連接半導體晶片108與基板110的連接部分。在本實施例中，導線114用作連接部分。然而，半導體晶片108和基板 110可以通過使用上述形成在半導體晶片108上的凸塊而彼此電連接。圖1的LGA封裝100還包括用於密封基板110的頂表面、半導體晶片108和作為連接部分的導線114的密封構件116。密封構件116可以由諸如環氧模化合物(印oxy mold compound,EMC)的樹脂形成。當凸塊用於連接半導體晶片108和基板110時，密封構件116 也可以形成為僅密封半導體晶片108的側表面。圖1的LGA封裝100還包括部分形成在焊盤104的表面上的支撐層118。將在後面參照附圖詳細描述支撐層118。諸如球柵陣列(BGA)封裝或倒裝晶片封裝的具有小厚度的另一類型的半導體封裝，以及圖1的LGA封裝100，可以包括單獨地形成在焊盤104表面上的支撐層118。圖2是平面圖和截面圖，其中沒有支撐層形成在圖1的LGA封裝100中；圖3是截面圖，示出當壓力施加到圖1的LGA封裝100的外側時半導體晶片中產生的損傷。參照圖2和圖3，每個焊盤104被阻焊劑106敞開，而沒有其他結構安裝在焊盤104 的表面上，這是因為在製造LGA封裝100之後，作為電測試過程中的連接端子的P0G0針可以穩定地接觸焊盤104，並且在製造LGA封裝100之後，當該LGA封裝100被安裝在PCB上時，焊盤104可以穩定地接合到無鉛膏。然而，如圖3所示，焊盤104被阻焊劑106敞開處的寬度Wl大，並且形成在基板110 的底表面上的阻焊劑106與焊盤104之間的高度差Dl增加到幾十微米。在進行了將半導體晶片108安裝在基板110上的晶片貼附工藝之後的模製工藝和其他處理工藝中，壓力會集中在焊盤104和阻焊劑106之間產生高度差的區域上。壓力會導致基板110彎曲，基板110的彎曲會引起安裝在基板110上的半導體晶片108的損傷。圖3的部分B指示了在半導體晶片108中產生的破裂缺陷，在垂直於焊盤104與阻焊劑106之間產生高度差的區域的部分中。在製造LGA封裝100的工藝中，破裂缺陷B是致命的缺陷。圖4是用於模擬根據半導體晶片的厚度變化的半導體晶片中產生的應力的圖示， 圖5是用於模擬根據被阻焊劑敞開的焊盤的尺寸變化的半導體晶片中產生的應力的圖示。參照圖4和圖5，圖4的X軸表示以「 μ m」為單位的半導體晶片的厚度，圖4的Y 軸表示以「 MPa」為單位的施加到半導體晶片的應力。此外，圖5的X軸表示以「mm」為單位的焊盤被阻焊劑敞開處的寬度Wl (見圖3)，圖5的Y軸表示以「MPa」為單位的施加到半導體晶片的應力。作為模擬的結果，當約IOOMPa的應力施加到安裝半導體晶片的基板時，在半導體晶片中產生破裂缺陷。從模擬結果能看出，當半導體晶片的厚度是150ym或更大時，破裂缺陷幾乎不產生，並且當焊盤被阻焊劑敞開處的寬度Wl (見圖3)是0. 7mm或更小時，破裂缺陷幾乎不產生。然而，當半導體晶片的厚度是150 μ m或以下時，例如在約50 μ m至約150 μ m時， 或者當焊盤被阻焊劑敞開處的寬度Wl (見圖3)是0. 7mm或更大時，破裂缺陷產生的可能性較大。然而，在根據本發明構思的示範性實施例的包括支撐層的LGA封裝100或半導體封裝中，能夠減少這樣的缺陷。圖6是根據本發明構思的示範性實施例的圖1的部分A的放大截面圖，圖7是形成在圖6的LGA封裝中的支撐層118A/118B的形狀的平面圖。參照圖6和圖7，LGA封裝100包括支撐層118A，該支撐層118A在焊盤104的被阻焊劑106敞開的表面上覆蓋焊盤104的部分。支撐層118A具有圓環形狀。支撐層118A可以在製造用於製造半導體封裝的基板110(見圖1)時通過使用阻焊劑106而形成。此外， 支撐層118A的高度可以等於或小於形成在基板110的底表面上的阻焊劑106的高度。因此，當在模製工藝或處理LGA封裝的工藝中發生彎曲時，支撐層118A支撐一區域，在該區域中半導體晶片108(見圖1)能夠抵擋損傷。因此，可以防止半導體晶片108發生破裂缺陷。支撐層118A可以由諸如EMC的樹脂代替阻焊劑106形成，並可以具有各種形狀。 例如，支撐層118A可以與形成在基板110的底表面上的阻焊劑106分開，並且可以單獨存在，如圖7的(a)中的118A。支撐層118A可以存在有連接部分120以將支撐層連接到阻焊劑106，如圖7的(b)中的118B。在LGA封裝或其他類型的半導體封裝中，在完成封裝工藝之後，在焊盤104中執行用於測試半導體封裝的電功能的最終電測試。因此，支撐層118A應該敞開焊盤104的用於 POGO針的空間，該POGO針是電測試工藝的連接端子。在圖7中，電功能測試的連接端子可以通過支撐層118A和118B的中間點中的區域122A接觸焊盤104。圖8是根據本發明構思的示範性實施例的圖1中的部分A的放大截面圖，圖9是形成在圖8的LGA封裝中的支撐層118C的形狀的平面圖。參照圖8和圖9，支撐層118C是圓形，但不具有圖6所示的內部孔。因此，在完成封裝工藝之後，當在焊盤104中執行半導體封裝的電功能測試時，作為電功能測試的連接端子的POGO針接觸焊盤104的形成在支撐層118C的外圓周處的敞開部分122B。換言之， 支撐層118C形狀可以根據POGO針的形狀而改變。圖10是根據本發明構思的示範性實施例的圖1的部分A的放大截面圖，圖11是形成在圖10的LGA封裝中的支撐層118D的形狀的平面圖。參照圖10和圖11，支撐層118D包括彼此連接的由阻焊劑形成的多個分離層，具有儘可能大的面積，且在支撐層118D中形成有矩形形狀。敞開區域122C圍繞支撐層118D。 因此，在完成封裝工藝之後，當在焊盤104中執行半導體封裝的電功能測試時，作為電功能測試的連接端子的POGO針接觸敞開區域122C使得可以執行半導體封裝的電功能測試。圖12是根據本發明構思的示範性實施例的圖1的部分A的放大截面圖，圖13是形成在圖12的LGA封裝中的支撐層118E的形狀的平面圖。參照圖12和圖13，根據當前實施例的LGA封裝的支撐層118E包括四個分離的矩形。與前面的實施例中的一些不同，支撐層118E不是通過連接多個分離的層形成，而是獨立地存在於焊盤104的表面上。因此，焊盤104的用於在電功能測試中接觸POGO針的敞開區域可以是從支撐層118E的中心部分122A和支撐層118E的外圓周部分122B中任意選擇的區域。圖14是使用根據本發明構思的示範性實施例的能夠減小焊盤與阻焊劑之間的高度差的LGA封裝的電子器件600的方框圖。參照圖14，電子器件600可以包括控制器610、 輸入/輸出單元620、存儲單元630和接口 640。電子器件600可以是移動系統或用於傳輸或接收信息的系統。移動系統可以是個人數字助理(PDA)、可攜式計算機、網絡寫字板、無線電話、手機、或數位音樂播放器。控制器610執行程序並控制電子器件600。控制器610可以是微處理器、數位訊號處理器、微控制器或與其類似的器件。輸入/輸出單元620可以用於輸入或輸出電子器件600的數據。電子器件600可以連接到外部器件，例如個人計算機(PC)或網絡，並且可以通過使用輸入/輸出單元620與外部器件交換數據。輸入/輸出單元620可以是鍵區 (keypad)、鍵盤或顯示器。存儲單元630可以存儲用於操作控制器610的代碼和/或數據， 或者存儲被控制器610處理過的數據。存儲單元630或控制器610可以是安裝在用於驅動根據本發明構思的示範性實施例的電子器件的PCB上的半導體封裝或LGA封裝100。接口 640可以是電子器件600與外部器件之間的數據傳輸通道。控制器610、輸入 /輸出單元620、存儲單元630和接口 640可以經由總線650彼此通訊。例如，電子器件600 可以使用在手機、MP3播放器、導航系統、可攜式多媒體播放器(PMP)、固態驅動器(SSD)或家用設備中。可替代地，電子器件600可以是桌上型計算機、筆記本電腦、MP3播放器、PMP、 導航系統、電子詞典、外部存儲器件、手機、醫學設備、圖像再現裝置、平板顯示器、監視照相系統(surveillance camera system)或資料庫月艮務器。如上所述，在根據本發明構思的示範性實施例的LGA封裝、半導體封裝和電子器件中，通過減小用於製造LGA/半導體封裝的基板的焊盤與阻焊劑之間的高度差，能夠防止在半導體晶片中產生損傷。為此，單獨形成支撐層，該支撐層由形成在LGA封裝或半導體封裝的基板上的焊盤表面上的阻焊劑形成，並且該支撐層具有等於或小於形成在基板的底表面上的阻焊劑的高度。因此，支撐層支撐安裝半導體晶片的基板的彎曲，以防止在模製或處理過程中半導體晶片中發生破裂。儘管已經參照本發明構思的示範性實施例具體示出並描述了本發明構思，但是本領域普通技術人員將理解，可以在其中進行各種形式和細節的變化而不脫離本發明構思的由權利要求所限定的精神和範圍。
本申請要求於2010年2月16日在韓國知識產權局提交的No. 10-2010-0013855 的優先權，其全部內容通過引用結合於此。
權利要求
1.一種焊盤柵格陣列封裝，包括基板，包括形成在所述基板的第一表面上的多個焊盤； 半導體晶片，安裝在所述基板的第二表面上； 連接部分，連接所述半導體晶片和所述基板；以及支撐層，形成在第一焊盤的表面的一部分上。
2.根據權利要求1所述的焊盤柵格陣列封裝，其中所述支撐層包括阻焊劑。
3.根據權利要求1所述的焊盤柵格陣列封裝，其中所述支撐層的高度等於或小於形成在所述基板的所述第一表面上的阻焊劑的高度。
4.根據權利要求1所述的焊盤柵格陣列封裝，其中所述支撐層包括允許測試端子接觸所述第一焊盤的敞開空間。
5.根據權利要求1所述的焊盤柵格陣列封裝，其中所述第一焊盤的被阻焊劑敞開的寬度約為0. 7mm或更大。
6.根據權利要求1所述的焊盤柵格陣列封裝，其中所述半導體晶片具有約50μ m至約 150 μ m的厚度。
7.根據權利要求1所述的焊盤柵格陣列封裝，其中所述連接部分包括導線。
8.根據權利要求1所述的焊盤柵格陣列封裝，還包括密封所述基板的第二表面與所述半導體晶片的密封構件。
9.根據權利要求1所述的焊盤柵格陣列封裝，其中所述支撐層連接到形成在所述基板的所述第一表面上的阻焊劑。
10.根據權利要求1所述的焊盤柵格陣列封裝，其中所述支撐層不連接到形成在所述基板的所述第一表面上的阻焊劑。
11.根據權利要求1所述的焊盤柵格陣列封裝，其中所述支撐層包括多個分離的層。
12.根據權利要求1所述的焊盤柵格陣列封裝，其中所述支撐層通過連接多個分離的層而形成。
13.一種半導體封裝，包括基板，包括形成在所述基板的第一表面上的多個焊盤； 半導體晶片，安裝在所述基板的第二表面上； 密封構件，密封所述基板的所述第二表面與所述半導體晶片；以及支撐層，形成在第一焊盤的表面的一部分上。
14.根據權利要求13所述的半導體封裝，其中所述支撐層包括阻焊劑。
15.根據權利要求13所述的半導體封裝，其中所述支撐層的高度等於或小於形成在所述基板的所述第一表面上的阻焊劑的高度。
16.根據權利要求13所述的半導體封裝，其中所述第一焊盤的被阻焊劑敞開的寬度約為0. 7mm或更大。
17.根據權利要求13所述的半導體封裝，其中所述半導體晶片具有約50μ m至約 150 μ m的厚度。
18.一種電子器件，包括印刷電路板，用於驅動所述電子器件；和安裝在所述印刷電路板上的焊盤柵格陣列封裝，其中所述焊盤柵格陣列封裝包括基板，包括形成在所述基板的第一表面上的多個焊盤；半導體晶片，安裝在所述基板的第二表面上；密封構件，密封所述基板的所述第二表面和所述半導體晶片；連接部分，連接所述半導體晶片和所述基板；以及支撐層，形成在第一焊盤的表面的一部分上。
19.根據權利要求18所述的電子器件，其中所述支撐層包括阻焊劑。
20.根據權利要求18所述的電子器件，其中所述支撐層的高度等於或小於形成在所述基板的所述第一表面上的阻焊劑的高度。
全文摘要
本發明公開了能夠減小焊盤與阻焊劑之間高度差的焊盤柵格陣列封裝。該焊盤柵格陣列(LGA)封裝包括基板，包括形成在基板的第一表面上的多個焊盤；半導體晶片，安裝在基板的第二表面上；連接部分，連接半導體晶片和基板；以及支撐層，形成在第一焊盤的部分表面上。
文檔編號H01L23/00GK102163579SQ201110038739
公開日2011年8月24日 申請日期2011年2月16日 優先權日2010年2月16日
發明者廉根大, 李喜哲, 鄭命杞 申請人:三星電子株式會社