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半导体装置封装结构及方法

xiaoxiao2020-08-01  4

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专利名称:半导体装置封装结构及方法
技术领域
本发明关于半导体封装结构与方法,更特定言之,为关于薄型半导体封装。
背景技术
于半导体装置领域,装置密度日渐上升,也产生縮减装置尺寸的需求。 芯片封装深受半导体技术发展影响,因此,当縮小电子装置尺寸日渐受到关切,封装技术也然。因上述理由,封装趋势朝向球格数组(BGA),覆晶 (FC-BGA),芯片级封装(CSP),晶片级封装(WLP);其中,以晶片级封装形成的结构具极小尺寸与具良好电子特性。使用晶片级封装技术,制造成本与 时间下降,且晶片积封装终结构可与芯片同尺寸;因此,该技术可满足縮小电子装置的需求。虽然晶片级封装有上述优点,要使晶片级封装普及,仍有问题待解决。 例如,于某些技术,芯片为直接形成于基材上表面,且半导体芯片焊垫为利 用重布程序重布,包含形成一重布层,以形成一区域数组型的复数金属焊垫。 另形成积层也会增加封装尺寸。因此,封装厚度会上升,此与縮减芯片尺寸 的需求相违。又芯片为包于积层内;因此结构的散热与接地为另一需解决问 题。发明内容因此本发明提供一封装结构,具縮减体积,较佳散热与接地性质,以克 服上述问题。本发明的一优点为提供一基材,包含导线电路与填充金属的贯通开口, 以与设置于基材另一面的焊垫连接。本发明的一优点为提供一较薄结构。本发明的一优点为芯片藉具较高热传导性的黏胶贴合于基材上。本发明的一优点为使用捡拾与放置机构。本发明的一优点为藉导线接合芯片焊垫与基材上焊垫。本发明的一优点为藉造模或散布法(disperskm)形成一顶部保护层。 本发明的一优点为放置锡球于焊垫上。 本发明的一优点为藉回焊(reflow)将锡球设置于焊垫上。 本发明的一优点为提供一金属层,提供具较佳散热与接地性质的结构。 本发明的一优点为提供一金属层,可供作天线。 本发明的一优点为提供一简单制造程序。本发明的一优点为形成一封装结构的堆栈结构(package on package, PoP), 与一形成该结构的堆栈程序。本发明提供一封装结构包含一基材,包含数贯通开口形成于上;其中该 贯通开口填充有传导金属,以进行电性连接与散热; 一焊垫设置于基材表面; 一包含芯片焊垫的芯片,藉具高热传导性的黏胶,贴合于基材上;以一导线 接合焊垫与芯片焊垫,使之保持电性连接; 一锡球则设置于焊垫上。本发明提供一方法用以制造一封装结构,包含:提供一包含基材(板状), 且该基材包含传导金属焊垫与填充该传导金属的数贯通开口 ;层积或涂布一 光阻(PR)并进行一曝露与显影程序以保护一包含锡金属焊垫区域;使一黏性 材质散布于一基材上(具高热传导性);使芯片贴合于基材上;以导线接合芯 片上焊垫与基材上传导金属焊垫;以造模或散布法形成一顶部保护层;剥除 该光阻与使用电浆清洁锡金属焊垫;印刷一焊剂(flux);放置一锡球于该焊垫 上;回焊该锡球。


图1显示本发明一具体实施例揭示的封装结构。 图2显示本发明另一具体实施例揭示的封装结构。图3显示本发明另一具体实施例揭示的堆栈封装结构, 图4显示图1揭示的封装结构设置于一印刷电路板上, 图5显示图3揭示的封装结构设置于一印刷电路板上(附图标号基材l贯通开口 2金属层4金属焊垫7 导线9 锡球11 贯通开口 13 锡球15 金属焊垫17印刷电路板401 锡球403 芯片405 金属焊垫502 金属层50具体实施方式
结构la 结构2a 锡球3a 锡球4a 芯片6 焊垫8 黏胶10 保护层12 传导材料14 金属层16 锡球18 金属焊垫402 基材404 印刷电路板501 锡球503本发明将配合其较佳实施例与附图详述于下,应理解者为本发明中所有的较佳实施例仅为例示之用,因此除文中的较佳实施例外,本发明也可广泛 地应用在其他实施例中。且本发明并不受限于任何实施例,应以随附的申请 专利范围及其同等领域而定。图1显示由本发明的一具体实施例所揭示的封装结构。 一基材1,较佳为FR4/FR5/BT或金属/合金,包含数贯通开口 2形成于上;其中贯通开口2填充 有传导材料,例如金属3(较佳为铜质材料)。 一传导层,例如金属层4,贴合 于基材l一表面,且一传导(金属)层5形成于基材1另一面;其中金属3与 金属层4与金属层5连接,以达到较佳散热与接地效果。于另一本发明的具 体实施例,为涂布一可提高散热的材质于金属层4上。 一锡金属焊垫7以一 定距离,形成于金属层5侧边。一包含芯片焊垫8形成于上的芯片6,藉黏胶10设置于金属层4上;其 中黏胶10可提供较佳热传导性,以使芯片6所产生热消散。 一导线9接合芯 片焊垫8锡金属焊垫7以使两者保持电性连接。一保护层12涂布(覆盖)于芯片6、导线9与部份锡金属焊垫7上,其中 保护层12为树脂化合物,液态化合物或硅胶。 一锡球11设置于锡金属焊垫7 上用以导电;其中根据锡球直径,锡球高度为约0.2毫米(mm)至0.35毫米。图2显示本发明另一具体实施例所揭示的封装结构。图2显示的结构与 图1相似,但图2显示的金属层4区分为锡金属焊垫12与金属层16;其中, 参照图2,贯通开口13形成于基材l内,且一传导材料(例如金属或合金)14 为填充于内,以使锡金属焊垫12与17间保持电性连接。另一锡球15设置 于与锡球18位置方位相反的锡金属焊垫12上。图3显示本发明另一具体实施例揭示的堆栈封装结构。参照图3显示的 结构,该结构1与图1显示者同,但没有锡球,且堆栈于结构1上的结构2 与图2显示者同;其中锡球3两端为平台式(stage type),以保持结构1与结 构2间电性连接。另一锡球4立于结构2上用以保持与其他组件电性连接, 例如记忆装置;即可形成一封装结构的堆栈结构。图4所显示结构,为将由图l揭示的封装结构,设置于一印刷电路板上。 图1显示的封装结构为设置于印刷电路板401上,其中该印刷电路板401包 含数金属焊垫402形成于上与于内;其中锡球403 (平台式)设置于金属焊垫 402上,以保持芯片405与印刷电路板401间电性接触;其中印刷电路板401 顶部与设置于芯片405对面的金属层406表面间的距离为约300至400纳米 Om)。因此,基材404与印刷电路板401间形成一覆晶结构;其中基材传导 材料并构成一该芯片405的电磁波屏。图5所显示结构,为将图3揭示的封装结构设置于一印刷电路板上。图3 显示的封装结构设置于于一印刷电路板501,且该印刷电路板501包含数金属 焊垫502形成于上与于内,立于结构2上的锡球503 (平台式)为设置于金属 焊垫502上(如图3显示);因此所形成的封装结构的堆栈结构以顶面朝下设 置于印刷电路板1上。于本发明另一具体实施例,为将增强散热效果的材质 涂布于金属层504上。本发明还提供制造本发明揭示的封装结构的方法。该方法提供一基材(板 状)较佳为FR4/FR5/BT或金属/合金构成,并包含预形成的传导材质,例如, 金属,包含锡金属, 一传导金属焊垫与一金属层,与贯通孔洞以保持一芯片 与一金属层间电性连接,其中上述芯片与金属层于以下步骤中,设置于基材 的相反表面。于本发明另一具体实施例,为提供另一包含传导材质,例如, 填充金属,之贯通幵口,与形成于上的传导焊垫,例如金属球焊垫;上述贯 通开口与焊垫是预形成于基材内,以保持传导金属焊垫间电性连接。之后, 一光阻层积或涂布于基材(板状)且之后进行一曝露/显影程序,以使光阻仅覆 盖于锡金属焊垫区域。之后, 一黏性材质(具高热传导性)散布于一基材上, 且利用一捡拾与放置机构与黏胶,使芯片贴合于基材一侧;其中芯片厚度为 约20至100纳米。之后利用导线接合芯片上焊垫与设置于基材上的传导金属 焊垫。 一顶部保护层利用灌胶或喷洒法形成;其中保护层为树脂化合物,液 态化合物或硅胶。剥除光阻以打开锡金属焯垫区域,且以电桨清洁焊垫。锡球为设置于锡金属焊垫之上,该锡球以热处理(reflow)方式使锡球贴合于锡金 属焊垫上。之后,对该板结构分割(singulate)以形成个别封装结构。应了解, 金属可指任何传导材料,金属,合金或传导化合物。于本发明另一具体实施 例,方法还包含堆栈另一封装结构于封装结构上,以形成一封装结构的堆栈 结构结构。最后,芯片与基材(封装型)利用一表面黏着技术(SMT)组合,之后使基材 锡球与印刷电路板的焊垫连接,因此基材与印刷电路板间形成一类似覆晶构 型;其中基材的传导材料并构成芯片静电屏蔽层。对熟悉此领域技艺者,本发明虽以较佳实例阐明如上,然其并非用以限 定本发明的精神。在不脱离本发明的精神与范围内所作的修改与类似的配置, 均应包含在权利要求范围内,此范围应覆盖所有类似修改与类似结构,且应 做最宽广的诠释。
权利要求
1.一半导体装置封装结构,其特征在于,该半导体装置封装结构包含一基材,包含贯通开口形成于内;其中该贯通开口以传导材质填充,以进行电性连接与散热;一传导焊垫形成于所述的基材一表面;一芯片,包含芯片焊垫,藉具高热传导性黏胶,贴合于所述的传导焊垫上;一导线,用以接合所述的传导金属焊垫与所述的芯片焊垫,用以保持电性连接;一保护层,覆盖所述的芯片、导线与部份传导焊垫;与一锡球设置于所述的焊垫上。
2. 如权利要求1所述的半导体装置封装结构,其特征在于,其中所述的 保护层为树脂化合物,液态化合物或硅树脂。
3. 如权利要求1所述的半导体装置封装结构,其特征在于,其中所述的 传导材料可作为天线与接地。
4. 如权利要求1所述的半导体装置封装结构,其特征在于,其中所述的 封装结构堆栈于另一所述的封装结构,以形成所述的半导体装置封装结构的 堆栈结构。
5. 如权利要求1所述的半导体装置封装结构,其特征在于,其中所述的 基材为FR4/FR5/BT或金属/合金。
6. 如权利要求1所述的半导体装置封装结构,其特征在于,其中于与所 述的传导金属连接的所述的焊垫表面上涂布一材料层,用以发散所述的芯片 所产生的热。
7. —制造半导体装置封装结构的方法,其特征在于,该方法包含 提供一包含传导焊垫与填充一传导材料的贯通开口的基材;层积一光阻以覆盖锡金属焊垫区域;散布一黏胶于所述的基材的一传导焊垫上;贴合所述的芯片于所述的基材上;以导线接合所述的芯片与所述的传导焊垫;以灌胶或喷洒法形成一顶部保护层;剥除光阻以打开锡金属焊垫区域;放置一锡球于所述的锡金属焊垫上;热处理所述的锡球以完成一封装结构。
8. 如权利要求7所述的制造半导体装置封装结构的方法,还包含以表面 黏着方式设置所述的芯片与所述的基材,之后将该基材的锡球与印刷电路板 焊垫贴合连接,以于该基材与所述的印刷电路板间形成一类似覆晶构型,其 中所述的基材的所述的传导焊垫形成所述的芯片的电磁波屏。
9. 如权利要求7所述的制造半导体装置封装结构的方法,其特征在于,还包含堆栈另一所述的半导体装置封装结构于所述的半导体装置封装结构, 以形成一半导体装置封装结构的堆栈结构。
10. 如权利要求7所述的制造半导体装置封装结构的方法,其特征在于,其中供贴合所述的芯片于所述的基材上的步骤为以捡拾与放置机构进行。
全文摘要
本发明提供一半导体装置封装结构与形成方法;其中该结构至少包含一基材,该基材有数个填充传导金属的贯通开口,用以进行电性连接或散热,一包含焊垫的芯片,藉具高热传导性黏胶贴合于传导焊垫,一导线连接传导焊垫与芯片焊垫,一保护层藉造模或散布法覆盖于芯片、导线与部份焊垫上,一锡球则设置于焊垫上。本发明优点为结构缩减;结构散热性变佳;该半导体装置结构并可形成半导体装置封装结构的堆栈结构;焊垫则提供该结构较佳接地与散热效果。
文档编号H01L23/488GK101266959SQ20081008178
公开日2008年9月17日 申请日期2008年3月13日 优先权日2007年3月13日
发明者杨文焜, 林殿方 申请人:育霈科技股份有限公司

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