圓片級封裝結構及其封裝方法

2023-05-19 03:57:41

專利名稱：圓片級封裝結構及其封裝方法
技術領域：
本發明涉及一種圓片級封裝結構(Wafer level package)及其封裝方法。屬半導 體封裝技術領域。
(二)
背景技術：
傳統的圓片級封裝主要是採用在圓片表面的金屬壓區(鋁層或其它金屬層)進行 昂貴且低效率的UBM(凸塊底部金屬層)(Under Bump Metal)製作，目的是作為金屬壓區與 金屬凸塊(Metal bump)之間的稼接工作。 特別說明傳統UBM的電鍍層分別有鈦金屬+銅金屬/鈦鎢合金+銅金屬/鈦金 屬+鎳釩合金/鋁金屬+鎳釩合金……等。 傳統圓片級封裝，採用UBM+金屬凸塊(Metal bump)的方法存在了以下的不足
1、採用UBM這個工藝方法，必須經過非常多次的電鍍工藝並將其每一個鍍層迭加 起來，所以在製作工藝方面是非常的繁雜，除了浪費了生產成本之外，在工藝控制方面也很 容易造成質量上的失誤。 2、採用UBM+Metal bump這個工藝方法，是需要經過非常的長時間進行金屬電鍍或 者金屬沉積或者化學置換方法，才能完成UBM+Metalbump的製作，除了浪費了生產成本之 外，在工藝質量控制方面也很不容易掌控。 3、如果Metal Bump(金屬凸塊)在晶片中心一字排列的情況下，要再進行焊接到 PCB電路板上時，會因為支點是在中央，所以含有凸塊的晶片焊接到PCB時，非常容易傾斜 倒塌(如圖l所示)，從而造成了 SMT(表面貼裝)不良問題。 4、工藝流程方面須使用超昂貴的精密電鍍設備，須在IK或以下的超潔淨工作廠 房內作業。 5、廢水排放方面傳統的圓片級封裝採用了多次多層的金屬電鍍工藝，造成了電 鍍後的重金屬或有毒廢水必須多次的排放，雖然廢水在經過廢水處理但是也不能完全的無 毒排放。 6、重工作業方面傳統的圓片級封裝，因採用了多次多層的金屬電鍍工藝法，如果 經檢查發現有局部品質不良時必須要全面性的退鍍再重新電鍍，除了會浪費更多的生產成 本之外還創造了更多的汙染。
(三)

發明內容
本發明的目的在於克服上述的不足，提供一種成本更低、更短的生產工藝流程以
及生產品質更高的圓片級封裝結構及其封裝方法。 本發明的目的是這樣實現的一種圓片級封裝結構，包括圓片，所述圓片包括金屬 層壓區，在所述圓片的金屬層壓區的位置植入有下層導電金屬物質，在所述圓片和下層導 電金屬物質上塗布含或不含填充物質的粘結物質，在所述含或不含填充物質的粘結物質中 的下層導電金屬物質之上方開有孔，在所述含或不含填充物質的粘結物質的開孔處植入有上層可熔接的金屬物質，該上層可熔接的金屬物質與所述下層導電金屬物質相互稼接。其封裝方法包括以下工藝過程 步驟一、取一片圓片，將下層導電金屬物質利用植入設備植入在圓片的金屬層壓區的位置； 步驟二、將含或不含填充物質的粘結物質塗布在圓片與下層導電金屬物質上；
步驟三、將含或不含填充物質的粘結物質中的下層導電金屬物質之上方進行開孔； 步驟四、將上層可熔接的金屬物質利用植入設備植入在含或不含填充物質的粘結物質的開孔處，進行高溫嫁接作業，其中高溫嫁接溫度在1S(TC 35(TC，使上層可熔接的金屬物質與下層導電金屬物質進行相互稼接，即完成圓片級封裝。
本發明的有益效果是 本發明新型式圓片級封裝形式與傳統的圓片級封裝形式相互比較，具有以下幾個優點 1、工藝流程方面本發明圓片級封裝，因採用的是物質植入法大幅度的縮短工藝
流程，且無須使用超昂貴的精密電鍍設備、無須在1K或以下的超潔淨工作廠房作業。因此
本發明的封裝工藝流程約只有傳統圓片級封裝的1/3左右。因此製作工藝非常簡單，除了
可以降低了生產成本，在質量工藝控制方面容易掌控，不會造成質量上的失誤。 2、表面貼裝(SMT)質量方面本發明圓片級封裝，會因為增加了一層含或者不含
有填充物的粘結物質層在大面積的支撐，所以晶片在進行表面貼裝(SMT)時，能非常安穩
的焊接在PCB電路板上(如圖2所示)。 3、廢水排放方面本發明圓片級封裝，因採用的是金屬物質植入法，完全沒有有毒物質以及有重金屬物質的排放問題與再處理成本。 4、重工作業方面本發明圓片級封裝，因採用的是單一金屬物質植入法，如經檢查後發現某一個金屬物質植入的情況不良，可以將單一的金屬物質進行摘除，再將另一個單獨的金屬物質植入即可，維護成本非常低又無汙染。 5、本發明圓片級封裝，也因為增加了一層含或者不含有填充物的粘結物質層在大面積的支撐，使得晶片在進行晶片倒裝工藝(Flip chi卯rocesss)時能同時取代晶片倒裝工藝時所需要的底部填充物質(Underfill)，如圖2所示。


圖1為以往含有凸塊的晶片焊接到PCB時狀態圖。
圖2為本發明含有凸塊的晶片焊接到PCB時狀態圖。
圖3為本發明圓片級封裝結構示意圖。
圖4 圖7為本發明的各工藝步驟圖。
圖中 金屬層壓區1、下層導電金屬物質2、含或不含填充物質的粘結物質3、上層可熔接的金屬物質4、圓片5、孔6、晶片7、 PCB板8、凸塊9。
具體實施例方式
參見圖3，圖3為本發明圓片級封裝結構示意圖。由圖3可以看出，本發明圓片級封裝結構，包括圓片5、下層導電金屬物質2、含或不含填充物質的粘結物質3，所述圓片5包括金屬層壓區l，所述下層導電金屬物質2植入圓片5的金屬層壓區1的位置，所述含或不含填充物質的粘結物質3塗布在所述圓片5和下層導電金屬物質2上，然後將所述含或不含填充物質的粘結物質3中的下層導電金屬物質2之上方進行開孔6，再將上層可熔接的金屬物質4植入在所述含或不含填充物質的粘結物質3的開孔處，使其與下層導電金屬物質2相互稼接，即完成圓片級封裝。其封裝方法包括以下工藝的步驟 步驟一、取一片圓片5，將下層導電金屬物質2利用植入設備植入在圓片5的金屬層壓區1的位置，如圖4; 步驟二、將含或不含填充物質的粘結物質3塗布在圓片5與下層導電金屬物質2上，如圖5 ; 步驟三、將含或不含填充物質的粘結物質3中的下層導電金屬物質2之上方進行開孔6，如圖6; 步驟四、將上層可熔接的金屬物質4利用植入設備植入在含或不含填充物質的粘結物質3的開孔處，進行高溫嫁接作業，如圖7，其中高溫嫁接溫度在180°C 350°C ，使上層可熔接的金屬物質4與下層導電金屬物質2進行稼接。 特別說明如果因使用的的角度與範圍的不同，也可以將含或不含填充物質的粘結物質利用如工業酒精等化學物質進行軟化後剝離。 所述下層導電金屬物質2可以是銅質或者銅合金金屬、銀質或者銀合金金屬、金質或者金合金金屬等。 所述上層可熔接的金屬物質4可以是錫質或者錫合金金屬等。 以上所述，僅是本專利的較佳實施案例而已，並未對本專利內各種物質的任何形
狀上有所限制。因此，凡是未脫離本專利技術方案的內容，依據本發明圓片級封裝形式以及
工藝製作方法實施案例進行修改，等同變化及修飾，均仍屬本技術方案保護的範圍。 其中，圖5(a)、圖6(a)和圖7(a)中附圖標記3表示的為含填充物質的粘結物質；
圖5(b)、圖6(b)和圖7(b)中附圖標記3表示的為不含填充物質的粘結物質。
權利要求
一種圓片級封裝結構，包括圓片(5)，所述圓片(5)包括金屬層壓區(1)，其特徵在於在所述圓片(5)的金屬層壓區(1)的位置植入有下層導電金屬物質(2)，在所述圓片(5)和下層導電金屬物質(2)上塗布含或不含填充物質的粘結物質(3)，在所述含或不含填充物質的粘結物質(3)中的下層導電金屬物質(2)之上方開有孔(6)，在所述含或不含填充物質的粘結物質(3)的開孔處植入有上層可熔接的金屬物質(4)，該上層可熔接的金屬物質(4)與所述下層導電金屬物質(2)相互稼接。
2. 根據權利要求1所述的一種圓片級封裝結構，其特徵在於所述下層導電金屬物質(2)是銅質或者銅合金金屬、銀質或者銀合金金屬、金質或者金合金金屬。
3. 根據權利要求1或2所述的一種圓片級封裝結構，其特徵在於所述上層可熔接的金屬物質(4)是錫質或者錫合金金屬。
4. 根據權利要求1或2所述的一種圓片級封裝結構的封裝方法，其特徵在於將所述含或不含填充物質的粘結物質剝離。
5. —種如權利要求1所述的一種圓片級封裝結構的封裝方法，其特徵在於所述封裝方法包括以下工藝過程步驟一、取一片圓片，將下層導電金屬物質利用植入設備植入在圓片的金屬層壓區的位置；步驟二、將含或不含填充物質的粘結物質塗布在圓片與下層導電金屬物質上；步驟三、將含或不含填充物質的粘結物質中的下層導電金屬物質之上方進行開孔；步驟四、將上層可熔接的金屬物質利用植入設備植入在含或不含填充物質的粘結物質的開孔處，進行高溫嫁接作業，其中高溫嫁接溫度在1S(TC 35(TC，使上層可熔接的金屬物質與下層導電金屬物質進行相互稼接，即完成圓片級封裝。
6. 根據權利要求5所述的一種圓片級封裝結構的封裝方法，其特徵在於將所述含或不含填充物質的粘結物質利用化學物質進行軟化後剝離。
7. 根據權利要求6所述的一種圓片級封裝結構的封裝方法，其特徵在於將所述化學物質是工業酒精。
全文摘要
本發明涉及一種圓片級封裝結構及其封裝方法，包括圓片(5)，所述圓片(5)包括金屬層壓區(1)，其特徵在於在所述圓片(5)的金屬層壓區(1)的位置植入有下層導電金屬物質(2)，在所述圓片(5)和下層導電金屬物質(2)上塗布含或不含填充物質的粘結物質(3)，在所述含或不含填充物質的粘結物質(3)中的下層導電金屬物質(2)之上方開有孔(6)，在所述含或不含填充物質的粘結物質(3)的開孔處植入有上層可熔接的金屬物質(4)，該上層可熔接的金屬物質(4)與所述下層導電金屬物質(2)相互稼接。本發明圓片級封裝結構及其封裝方法成本更低、生產工藝流程更短以及生產品質更高。
文檔編號H01L23/482GK101771014SQ20101000302
公開日2010年7月7日 申請日期2010年1月1日 優先權日2010年1月1日
發明者梁志忠, 王新潮 申請人:江蘇長電科技股份有限公司