封裝結構及其製造方法

2023-12-01 06:14:41

專利名稱：封裝結構及其製造方法
技術領域：
本發明是關於一種封裝結構及其製造方法。更具體而言，本發明是關於一種具 複合凸塊的封裝結構及一種以卷帶式傳輸(reel-to-reel)方式製造該封裝結構的方法，以 便進行大規模生產。
背景技術：
在現代的先進半導體製造工藝中，半導體裝置已於大規模生產中被最小化至納 米規模。適用於這種半導體裝置的納米規模封裝技術亦已出現，用以適應不同產品的需 求。於一晶片(wafer)上完成一集成電路(integrated circuit ； IC)的製作後，須將晶片傳 送至一封裝工廠以執行後續切割及封裝步驟。又封裝工序的效率關乎生產成本及影響所 封裝晶片的運作效能。因此，封裝結構及其材料選用變得更加重要。

傳統上，一晶片是電性連接且結合至一基材，此時晶片的各凸塊分別電性連接 至基材的各接點。因為金具有良好導電性的優點，故傳統的凸塊是由金製成。而且，於 傳統工藝中，於晶片設置於基材上之後，尚需利用封膠材封裝該晶片。由於金價格昂貴且分別以封膠材包覆各晶片的工藝亦頗為複雜，故封裝結構的 製造成本因而提高。因此，在本領域中仍需要開發一種新穎的封裝結構及其製造方法。

發明內容
本發明的主要目的在於提供一種封裝結構以及其製造方法，可通過減少金的使 用和簡化封裝結構的工藝，以降低製造成本。根據本發明一方面提供一種製造封裝結構的方法，其特徵在於，包含下列步 驟提供一基材層，該基材層上形成有一電路及一防焊層，該電路受該防焊層覆蓋並暴 露出該電路的多個接點；提供多個晶片，各該晶片具有多個接墊及設置於這些接墊上的 多個複合凸塊；將這些晶片結合至該基材層上，以形成一第一帶體，其中，這些複合凸 塊分別與這些接點電性連接；提供一第二帶體，其具有一支撐層以及塗覆於該支撐層上 的一複合樹脂層；分別將該第一帶體以及該第二帶體形成一捲筒狀結構；將該第一帶體 及該第二帶體展開且輸送至一對滾輪；將該第二帶體進行預熱，以軟化其上的該複合樹 脂層；以該對滾輪對該第一帶體及該第二帶體進行加熱以及加壓，至攝氏100 250度， 以使這些晶片埋覆於該複合樹脂層內。根據本發明另一方面提供一種封裝結構，其特徵在於，包含一基材層，該基 材層形成有一電路及一防焊層，該電路受該防焊層覆蓋並暴露出該電路的多個接點；多 個晶片，結合至該基材層上，其中各該晶片具有多個接墊、形成於這些接墊上的多個凸 塊下金屬層(under bump metal，UBM)以及設置於這些凸塊下金屬層上的多個複合凸塊， 其中這些複合凸塊是由金/銅、或金/鎳/銅所製成，分別與這些接點電性連接；一複合 樹脂層，形成於該基材層上，以封裝這些晶片。根據本發明又一方面提供一種一種封裝結構，其特徵在於，包含一基材層，該基材層形成有一電路及一防焊層，該電路受該防焊層覆蓋並暴露出該電路的多個接 點；一覆蓋層，形成於該接點上，該覆蓋層是由鎳/金、或錫所製成；以及多個晶片， 結合至該基材層上，其中各該晶片具有多個接墊、形成於這些接墊上的多個凸塊下金屬 層以及設置於這些凸塊下金屬層上的多個複合凸塊，其中這些複合凸塊是由金/銅、或 金/鎳/銅所製成，分別與這些接點電性連接，且這些凸塊下金屬層延伸且部分顯露以形 成一測試墊。本發明的有益技術效果是該封裝結構包含由金/銅或金/鎳/銅製成的複合凸 塊，其中金的厚度是小於該複合凸塊的總高度的一半，故可通過減少金的使用，以降低 製造成本；由於金的使用量已最小化，故封裝結構中所用的多個複合凸塊的製造成本可 因此被降低；本發明以卷帶式傳輸(reel-to-reel)方式製造封裝結構的工藝可運用於大規 模生產中。


為讓上述目的、技術特徵、和優點能更明顯易懂，下面將結合附圖對本發明的 較佳實施例進行詳細說明，其中圖IA是本發明的封裝結構的製造系統的示意圖；圖IB是經剖切封裝結構形成一單元的示意圖；圖IC是顯示具有焊球的單元的示意圖；圖2A至圖2C是複合凸塊的各種實施例的示意圖；圖3是施加非導電膠於基材層上的步驟的示意圖；圖4是施加超聲波至晶片上的步驟的示意圖；圖5A是第一帶體的示意圖；圖5B是第二帶體的示意圖；以及圖6A至圖6B是本發明封裝結構製造方法的流程圖。
具體實施例方式請參考圖IA及圖1B，圖IA顯示用於製造封裝結構1的系統，而圖IB繪示通 過切割封裝結構1所形成的一單元1』。於以下附圖中，將先詳細地揭露封裝結構1，而 後再說明封裝結構1的製作工藝。如圖IA及圖IB所示，封裝結構1包含一基材層11、形成於基材層11上的一防 焊層15、結合至基材層11上的多個晶片12、形成於基材層11上用以封裝晶片12的一復 合樹脂層13、以及覆蓋複合樹脂層13的一支撐層14。基材層11包含電路(圖未示)及一防焊層15，其中該電路具有多個接點111自 防焊層15顯露出來。基材層11以及支撐層14可由聚醯亞胺(polyimide，PI)或聚對苯 二甲酸乙二醇酯(polyethylene terephthalate，PET)所製成。請再參考圖2A以及圖2B， 晶片12包含多個接墊121、多個凸塊下金屬層(under bump metal，UBM) 122、以及多個 複合凸塊123。其中，凸塊下金屬層122形成於接墊121上，且複合凸塊123接續分別 設置於凸塊下金屬層122上。較佳地，各凸塊下金屬層122是延伸並部分顯露以形成一 測試墊124。在本實施例中，如圖2A所示，其特徵在於，複合凸塊123可由金/銅所製成。然而複合凸塊123亦可選擇由金/鎳/銅來製成，其中鎳是作為一屏障層並形成於 金與銅之間，如圖2B所示。應注意，複合凸塊123的金所形成的厚度是小於複合凸塊 123的總高度的一半，藉以降低成本。如圖2C所示，複合凸塊123的另一較佳實施例還 包含由金所製成的一保護層125用以覆蓋凸塊123外緣。這些晶片12通過這些複合凸塊 以結合至基材層11，藉以分別電性連接至這些接點111。為增強導電性，由鎳/金或錫 所製成的一覆蓋層113形成於接點111上。 為防止溼氣滲透入封裝結構1中並影響導電性，封裝結構1還包含形成於晶片12 與接點111間的非導電膠(non-conductive paste ； NCP) 112。此外，如圖IC所示，封裝 結構1可還包含多個焊球16，設置於基材層11的一表面上且與這些晶片12相對。以下，關於上述封裝結構1的製造方法的本發明另一實施例說明如下。請同時 參見圖3及圖6A。在步驟601中，提供一基材層11，基材層11形成有一電路及一防焊 層15，且電路受防焊層15覆蓋，並暴露出該電路的多個接點111。較佳地，一覆蓋層 113形成於接點111上，其中覆蓋層113可由鎳/金或錫來製成。接著，在步驟602中， 施加一非導電膠(NCP) 112至基材層11上，用以覆蓋這些接點111。如圖IB至圖2C 所示，在步驟603中，提供多個晶片12，其中各晶片12具有多個接墊121及設置於這些 接墊121上的多個複合凸塊123。於本實施例中，晶片12還包含一凸塊下金屬層(under bump metal ； UBM) 122覆蓋於接墊121上。類似於前述實施例，各複合凸塊123可由金 /銅或金/鎳/銅所製成，其中金形成的厚度小於複合凸塊123的高度的一半，藉以降低 成本。在步驟604中，將這些晶片12結合至基材層11上，其中這些複合凸塊123分別 與這些接點111電性連接。更具體而言，如圖4所示，將這些晶片12結合至基材層11 上的步驟是利用施加超聲波於晶片12上，藉此使複合凸塊123穿過非導電膠112而與接 點111電性連接。接著，在步驟605中，如圖5A所示，固化非導電膠112以於第一帶體 Ia上形成幹膜狀。接下來，請參考圖5B，在步驟606中，提供一第二帶體lb，其具有一支撐層14 及塗覆於支撐層14上的一複合樹脂層13。在步驟607中，分別將第一帶體Ia及第二帶 體Ib形成捲筒狀結構2a及2b，以利於後續工序。請參考圖6B及圖IA至圖1C，在步驟608中，將第一帶體Ia及第二帶體Ib展 開且輸送至一對滾輪3。在步驟609中，可利用一預熱裝置4將第二帶體Ib進行預熱， 以軟化其上的複合樹脂層13。接著，執行步驟610，以該對滾輪3對第一帶體Ia及第二 帶體Ib進行加熱及相互加壓，以使晶片12埋覆於複合樹脂層13內。較佳地，該對滾輪 3可對第一帶體Ia及第二帶體Ib加熱至溫度約攝氏100 250度之間。接著，在步驟 611中，利用一固化裝置5以固化第一帶體Ia及第二帶體lb。於步驟611之後可進一步 的移除支撐層14如步驟612所示。最後，在步驟613中，將相結合的第一帶體Ia與第二帶體Ib切割成多個單元 1，。請再參考圖1C，在步驟614中，各單元1，中將多個焊球16設置於相對於晶片12 的基材層11的表面上。綜上所述，由於金的使用量已最小化，故封裝結構中所用的多個複合凸塊的制 造成本可因此被降低。又本發明以卷帶式傳輸(reel-to-reel)方式製造封裝結構的工藝可運用於大規模生產中。

上述的實施例僅用來例舉本發明的實施態樣，以及闡釋本發明的技術特徵，並 非用來限制本發明的保護範疇。任何熟悉此技術者可輕易完成的改變或均等性的安排均 屬於本發明所主張的範圍，本發明的權利保護範圍應以申請專利範圍為準。
權利要求
1.一種製造封裝結構的方法，其特徵在於，包含下列步驟提供一基材層，該基材層上形成有一電路及一防焊層，該電路受該防焊層覆蓋並暴 露出該電路的多個接點；提供多個晶片，各該晶片具有多個接墊及設置於這些接墊上的多個複合凸塊； 將這些晶片結合至該基材層上，以形成一第一帶體，其中，這些複合凸塊分別與這 些接點電性連接；提供一第二帶體，其具有一支撐層以及塗覆於該支撐層上的一複合樹脂層； 分別將該第一帶體以及該第二帶體形成一捲筒狀結構； 將該第一帶體及該第二帶體展開且輸送至一對滾輪； 將該第二帶體進行預熱，以軟化其上的該複合樹脂層；以該對滾輪對該第一帶體及該第二帶體進行加熱以及加壓，至攝氏100 250度，以 使這些晶片埋覆於該複合樹脂層內。
2.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於，於該提供一基材層的步驟後，還包含一 步驟施加一非導電膠於該基材層上，以覆蓋這些接點。
3.根據權利要求2所述的方法，其特徵在於，該將這些晶片結合至該基材層上的步 驟，是施加超聲波於這些晶片上，以使這些複合凸塊穿過該非導電膠，與這些接點電性 連接，以及於該施加超聲波於這些晶片上的步驟後，還包含一步驟固化該非導電膠。
4.根據權利要求3所述的方法，其特徵在於，在對該第一帶體及該第二帶體進行加熱 及加壓的步驟後，還包含一步驟固化該第一帶體及該第二帶體。
5.根據權利要求4所述的方法，其特徵在於，在固化該第一帶體及該第二帶體的步驟 之後，還包含下列步驟；移除該支撐層；切割該第一帶體及該第二帶體以形成多個單元；以及 於各該單元中，在該基材層上且與這些晶片的相對的面上，設置多個焊球。
6.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於，該提供多個晶片的步驟，還包含一步 驟形成一凸塊下金屬層覆蓋於該接墊上。
7.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於，這些複合凸塊是由金/銅、或金/鎳/ 銅所製成，且該複合凸塊的金形成一厚度，該厚度是小於該複合凸塊的高度的一半。
8.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於，該提供一基材層的步驟，還包含一步 驟形成一覆蓋層於該接點上，其中該覆蓋層是由鎳/金、或錫所製成。
9.一種封裝結構，其特徵在於，包含一基材層，該基材層形成有一電路及一防焊層，該電路受該防焊層覆蓋並暴露出該 電路的多個接點；多個晶片，結合至該基材層上，其中各該晶片具有多個接墊、形成於這些接墊上的 多個凸塊下金屬層以及設置於這些凸塊下金屬層上的多個複合凸塊，其中這些複合凸塊 是由金/銅、或金/鎳/銅所製成，分別與這些接點電性連接且該複合凸塊的金形成一厚 度，該厚度是小於該複合凸塊的高度的一半；一複合樹脂層，形成於該基材層上，以封裝這些晶片。
10.根據權利要求9所述的封裝結構，其特徵在於，還包含多個非導電膠，分別形成於這些晶片與這些接點之間。
11.根據權利要求9所述的封裝結構，其特徵在於 以形成一測試墊。
12.根據權利要求9所述的封裝結構，其特徵在於包覆。
13.根據權利要求9所述的封裝結構，其特徵在於 上，其中該覆蓋層是由鎳/金、或錫所製成。該凸塊下金屬層延伸且部分顯露 各該複合凸塊外緣是由一金層所 還包含一覆蓋層，形成於該接點
全文摘要
本發明是關於一種封裝結構以及其製造方法。該封裝結構包含一基材層、多個晶片、一複合樹脂層以及一支撐層。該基材層形成有一電路，該電路具有多個接點，自一防焊層顯露出來。這些晶片結合至該基材層上，以形成一第一帶體。其中，各該晶片具有多個接墊、形成於這些接墊上的多個凸塊下金屬層以及設置於這些凸塊下金屬層上的多個複合凸塊。該第二帶體包含支撐層及形成於支撐層上的複合樹脂層。又第一帶體與第二帶體皆為卷帶結構受滾輪傳動展開，以於被加熱和加壓後封裝這些晶片。本發明的優點是可通過減少金的使用，以降低製造成本；其工藝可運用於大規模生產中。
文檔編號H01L25/00GK102024712SQ20101012817
公開日2011年4月20日 申請日期2010年2月12日 優先權日2009年9月23日
發明者沈更新, 王駿泳 申請人:南茂科技股份有限公司