專利名稱：半導(dǎo)體封裝件及其制法的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種半導(dǎo)體封裝件，尤指一種具有微機(jī)電組件的半導(dǎo)體封裝件。
背景技術(shù)：
隨著科技發(fā)展日新月異，半導(dǎo)體工藝技術(shù)的進(jìn)步，各種電子組件微小化已成一種 趨勢。將各式機(jī)械組件和電子組件整合縮小至納米尺寸以制成納米科技產(chǎn)品，已為一門新 的學(xué)問。因此發(fā)展出微機(jī)電系統(tǒng)(Micro Electro Mechanical system,MEMS),將傳統(tǒng)的機(jī) 械組件利用半導(dǎo)體工藝的曝光、顯影、蝕刻等圖案化方法制成微小的組件，配合這些組件經(jīng) 由電性轉(zhuǎn)換而得到欲偵測的信號，如壓力傳感器、流量傳感器、加速度計(jì)、陀螺儀等。微機(jī)電 系統(tǒng)已經(jīng)普遍應(yīng)用在多個領(lǐng)域，如醫(yī)學(xué)、汽車、手機(jī)、衛(wèi)星定位系統(tǒng)(GPS)等。微機(jī)電系統(tǒng)通 過整合電子、電機(jī)、機(jī)械、材料、化工等各領(lǐng)域的知識，以目前半導(dǎo)體技術(shù)制造各種微細(xì)加工 技術(shù)，可將微機(jī)電組件設(shè)置于芯片的表面上，并以保護(hù)罩或底膠進(jìn)行封裝保護(hù)，而得到微機(jī) 電封裝結(jié)構(gòu)，且微機(jī)電系統(tǒng)也應(yīng)用于光電、通信及生物科技等領(lǐng)域，將電子組件微小化，可 大幅縮小電子組件的體積、并且提高系統(tǒng)效率，以降低生產(chǎn)成本。此外，微機(jī)電組件芯片不 同于傳統(tǒng)封裝體的芯片，其表面組件容易因外界因素?fù)p壞而造成產(chǎn)品可靠度問題，故微機(jī) 電封裝占整體的生產(chǎn)成本50 95%,因而微機(jī)電組件的封裝為一技術(shù)瓶頸。且隨著現(xiàn)今電 子產(chǎn)品微小化的需求，亟須提供一種大幅縮小系統(tǒng)體積的封裝結(jié)構(gòu)。
參閱圖1，其為現(xiàn)有半導(dǎo)體封裝件I的剖面示意圖，如圖1所示，該半導(dǎo)體封裝件I 包含微機(jī)電芯片10、蓋體12、半導(dǎo)體芯片14、保護(hù)膠體18以及基板16，其中，蓋體12通過封 蓋該微機(jī)電芯片10以保護(hù)微機(jī)電組件13免于受外在環(huán)境的濕氣、灰塵等因素干擾。此外， 通過利用第一焊線Ila電性連接該微機(jī)電芯片10的該導(dǎo)電墊102和該半導(dǎo)體芯片14的第 一導(dǎo)電墊142 ;第二焊線Ilb則電性連接該半導(dǎo)體芯片14的第二導(dǎo)電墊144與基板的焊墊 162。然而，該現(xiàn)有半導(dǎo)體封裝件I的微機(jī)電芯片10和半導(dǎo)體芯片14并排設(shè)于基板16上 導(dǎo)致該保護(hù)膠體18體積無法縮小，無法達(dá)到目前科技所需求的輕、薄、短、小的要求。
因此，如何克服現(xiàn)有技術(shù)的種種問題，實(shí)為一重要課題。發(fā)明內(nèi)容
為解決上述現(xiàn)有技術(shù)的種種問題，本發(fā)明的主要目的在于提出半導(dǎo)體封裝件及其 制法，可縮小半導(dǎo)體封裝件的尺寸。
本發(fā)明所提供的半導(dǎo)體封裝件包括微機(jī)電芯片；設(shè)于該微機(jī)電芯片上的蓋體； 設(shè)于該蓋體上的電子組件，且該電子組件具有多個第一連接墊和第二連接墊；用以電性連 接該第一連接墊與該微機(jī)電芯片的多個第一導(dǎo)電組件；分別形成于該第二連接墊上的多個 第二導(dǎo)電組件；以及形成于該微機(jī)電芯片上的保護(hù)膠體，以包覆該蓋體、電子組件、第一導(dǎo) 電組件及第二導(dǎo)電組件，且該第二導(dǎo)電組件外露出該保護(hù)膠體。
本發(fā)明還提供一種半導(dǎo)體封裝件的制法，包括下列步驟提供一具有多個微機(jī)電 組件的晶片，且該晶片上設(shè)有對應(yīng)封蓋該微機(jī)電組件的蓋體；于該蓋體上設(shè)置具有多個第一連接墊和第二連接墊的電子組件；以多個第一導(dǎo)電組件電性連接該第一連接墊和晶片， 并于該第二連接墊上形成第二導(dǎo)電組件；以及于該晶片上形成保護(hù)膠體，以包覆該蓋體、電子組件、第一導(dǎo) 電組件及第二導(dǎo)電組件，且該第二導(dǎo)電組件外露出該保護(hù)膠體。
由上可知，本發(fā)明以堆棧方式形成半導(dǎo)體封裝件，將該電子組件設(shè)置于蓋體上，且該電子組件上具有多個第一連接墊與該第二連接墊，而于該第一連接墊上形成第一導(dǎo)電組件，并電性連接該微機(jī)電芯片。另外，于該第二連接墊上形成第二導(dǎo)電組件，并令其外露出保護(hù)膠體。因此，本發(fā)明的半導(dǎo)體封裝件為一高集成化的封裝件，不僅縮小半導(dǎo)體封裝件體積，并提高單位面積的利用率。


圖1為現(xiàn)有半導(dǎo)體封裝件的剖面示意圖2A至圖2F為本發(fā)明第一實(shí)施例的半導(dǎo)體封裝件的制法示意圖，其中，圖2E’為形成線路增層結(jié)構(gòu)的示意圖，圖2F’用于顯示電子組件未錯位伸出該蓋體外；
圖3A至圖3C為本發(fā)明第二實(shí)施例的半導(dǎo)體封裝件的制法示意圖；以及
圖4為本發(fā)明第三實(shí)施例的半導(dǎo)體封裝件的示意圖。
主要組件符號說明
I半導(dǎo)體封裝件
10，20，微機(jī)電芯片
12,22蓋體
13,23微機(jī)電組件
14，24半導(dǎo)體芯片
16基板
18保護(hù)膠體
Ila第一焊線
Ilb第二焊線
102導(dǎo)電墊
142第一導(dǎo)電墊
144第二導(dǎo)電墊
162焊墊
20曰日日/T
242第一連接墊
244第二連接墊
25a第一導(dǎo)電組件
25b，25b’，25b”第二導(dǎo)電組件
26保護(hù)膠體
262頂面
27拒焊層
270開口
28焊球
29 線路增層結(jié)構(gòu)
290 介電層
291 線路
2901 介電層開口。
具體實(shí)施方式
以下借由特定的具體實(shí)施例說明本發(fā)明的實(shí)施方式，本領(lǐng)域技術(shù)人員可由本說明書所揭示的內(nèi)容輕易地了解本發(fā)明的其它優(yōu)點(diǎn)及功效。
須知，本說明、比例、大小等，均僅用以配合說明書所揭示的內(nèi)容，以供熟悉此書所附圖式所繪示的結(jié)構(gòu)技術(shù)人員的了解與閱讀，并非用以限定本發(fā)明可實(shí)施的限定條件，故不具技術(shù)上的實(shí)質(zhì)意義，任何結(jié)構(gòu)的修飾、比例關(guān)系的改變或大小的調(diào)整，在不影響本發(fā)明所能產(chǎn)生的功效及所能達(dá)成的目的下，均應(yīng)仍落在本發(fā)明所揭示的技術(shù)內(nèi)容得能涵蓋的范圍內(nèi)。同時，本說明書中所引用的如“上”、“二”及“一”等的用語，也僅為便于敘述的明了， 而非用以限定本發(fā)明可實(shí)施的范圍，其相對關(guān)系的改變或調(diào)整，在無實(shí)質(zhì)變更技術(shù)內(nèi)容下， 也當(dāng)視為本發(fā)明可實(shí)施的范疇。
第一實(shí)施例
以下即配合圖2A至圖2F詳細(xì)說明本發(fā)明所揭露的半導(dǎo)體封裝件及其制法。
如圖2A所示，提供一具有多個微機(jī)電組件23的晶片20，且該晶片20上設(shè)有對應(yīng)封蓋該微機(jī)電組件23的蓋體22，而該蓋體22為玻璃、硅、金屬、陶瓷或環(huán)氧樹脂的材質(zhì)，但不以此為限。該蓋體22可經(jīng)由一連著劑如玻璃融塊或膠體等或經(jīng)由陽極接合、共晶接合或硅融合接合等方式連接至該晶片20上。該蓋體接合后其空腔(cavity)可以抽成真空以形成真空密封(hermeticity)或非真空密封(non-hermeticity)。
如圖2B所示，通過于該蓋體22上以錯位的方式設(shè)置電子組件，如特定應(yīng)用集成電路芯片(ASIC)的半導(dǎo)體芯片24，但不限定為特定應(yīng)用集成電路芯片(ASIC)，于其它實(shí)施例可是其它主動組件、被動組件或其它電子組件。且該半導(dǎo)體芯片24具有多個第一連接墊 242和第二連接墊244。接著，于該第一連接墊242和第二連接墊244上對應(yīng)形成第一導(dǎo)電組件25a和第二導(dǎo)電組件25b，其中，該第一導(dǎo)電組件25a電性連接至該晶片20上。在本實(shí)施例中，該第二導(dǎo)電組件25b為焊塊，例如通過植球機(jī)植接于該第二連接墊244上的多個堆棧的焊球。當(dāng)然，該第二導(dǎo)電組件25b也可為單顆體積較大的焊球。于其它實(shí)施例第二導(dǎo)電組件25b也可是通過網(wǎng)版印刷錫膏至第二連接墊244上。于其它實(shí)施例第二導(dǎo)電組件 25b也可是通過焊線機(jī)形成多個金屬凸塊至第二連接墊244上，其整體高度不大于100 μ m。 上述的實(shí)施方式不限于此，其它具有相同實(shí)施功效的方式皆包含在內(nèi)。
如圖2C及圖2D所示，于該晶片20上形成保護(hù)膠體26，以包覆該蓋體22、半導(dǎo)體芯片24、第一導(dǎo)電組件25a及第二導(dǎo)電組件25b，且該第二導(dǎo)電組件25b外露出該保護(hù)膠體26。舉例而言，可研磨該保護(hù)膠體26的頂面262以外露出該第二導(dǎo)電組件25b。該保護(hù)膠體26內(nèi)可以包含吸濕劑以吸除封裝結(jié)構(gòu)的濕氣，增加封裝體的可靠度。該保護(hù)膠體26 更可以是娃膠膠體、環(huán)氧樹脂膠膜(epoxy film)、干膜(dry film)、粉狀環(huán)氧樹脂(powder epoxy)、液態(tài)膠體或其它可達(dá)到相同功效的物體。該保護(hù)膠體26是由轉(zhuǎn)注成型(transfer molding)、壓縮成型(compression molding)或點(diǎn)膠形成或其它同等工法形成。在模壓成型過程中，模壓的模具更可以有一層熱釋放膠膜(thermal release film)防止膠體粘附于 模具上。
如圖2E所示，還包括于該保護(hù)膠體26上形成拒焊層27，且該拒焊層27具有對應(yīng) 外露出該第二導(dǎo)電組件25b的開口 270，以及于該開口 270中植接焊球28，以電性連接至該 第二導(dǎo)電組件25b。
另一實(shí)施例也可如圖2E’所示，于該保護(hù)膠體26上形成線路增層結(jié)構(gòu)29，該線路 增層結(jié)構(gòu)29具有介電層290、形成于該介電層290中并電性連接該第二導(dǎo)電組件25b的線 路291，且該介電層290具有介電層開口 2901，以外露該部分線路291。該介電層可以是雙 層結(jié)構(gòu)，即先在保護(hù)膠體26上先覆蓋上第一介電層，于此實(shí)施例中第一介電層是聚醢亞胺 (polyimide, PI)，但其它實(shí)施例第一介電層可以是環(huán)苯丁烯(Bis-Benzo-Cyclo-Butene, BCB)、綠漆(solder mask)、油墨或其它可以達(dá)到相同功效的材質(zhì)。在形成第一介電層后， 于第一介電層對應(yīng)該第二導(dǎo)電組件25b部份開口，以暴露第二導(dǎo)電組件25b,之后再于第 一介電層上形成圖案化線路291并電性連接至該第二導(dǎo)電組件25b。接著，在圖案化線路 291上覆蓋第二介電層并形成介電層開口 2901暴露出部份線路以形成焊墊，該第二介電層 可以是環(huán)苯丁烯(Bi s-Benzocyc lobutene, BCB)、聚釀亞胺(polyimide, PI)、綠漆(solder mask)、油墨或其它可以達(dá)到相同功效的材質(zhì)。接著最后，于該介電層開口 2901的焊墊上經(jīng) 由植球機(jī)植接焊球28。另一較佳實(shí)施例也可以是利用網(wǎng)版印刷錫膏再經(jīng)由回焊形成焊球或 經(jīng)由電鍍工藝形成電鍍凸塊。于另一實(shí)施例也可以利用焊線機(jī)利用燒結(jié)直接形成凸塊。于 另一實(shí)施例該焊球28也可以是焊針。
最后，如接續(xù)圖2E的圖2F所示，進(jìn)行切單元作業(yè)，以切割該保護(hù)膠體26，以形成多 個分離的半導(dǎo)體封裝件，其中，該晶片20即被切割為多個微機(jī)電芯片20’，各該微機(jī)電芯片 20’具有微機(jī)電組件。
此外，圖2F’的結(jié)構(gòu)大致與上述圖2F所揭露的半導(dǎo)體封裝件相同，其不同處在于 半導(dǎo)體芯片24并未錯位伸出該蓋體22。
第二實(shí)施例
請參閱圖3A至圖3C，其為本發(fā)明第二實(shí)施例的半導(dǎo)體封裝件的制法示意圖。本實(shí) 施例與第一實(shí)施例的差異僅在于第二導(dǎo)電組件改為焊線形式。
如圖3A所示，其接續(xù)圖2B，通過于第二連接墊244上形成如焊線的第二導(dǎo)電組件 25b’，該焊線的一端可接置于該蓋體22上。該焊線經(jīng)由焊線機(jī)連接于該第二連接墊244后， 垂直拉伸約IOOym以內(nèi)的高度后，再連接至該蓋體22上。該焊線的垂直拉伸高度是由各 不同的實(shí)施方式?jīng)Q定，但整體不超過IOOym的高度。
如圖3B所示，于該晶片20上形成保護(hù)膠體26，并外露出該第二導(dǎo)電組件25b’，例 如通過研磨的方式截?cái)嘣摵妇€。
如圖3C所示，直到植接完焊球28后，切割該保護(hù)膠體26，以得到多個分離的半導(dǎo) 體封裝件。較佳者，該分離后的封裝件，該整體封裝體的寬度為該微機(jī)電芯片20’的寬度的 I 1. 2倍。
第三實(shí)施例
請參閱圖4，其顯示本發(fā)明第三實(shí)施例的半導(dǎo)體封裝件，本實(shí)施例與第一實(shí)施例的 差異僅在于第二導(dǎo)電組件25b”改為金屬柱形式。
根據(jù)前述的制法，本發(fā)明還提供一種半導(dǎo)體封裝件，其包括微機(jī)電芯片20’;蓋體 22，其設(shè)于該微機(jī)電芯片20’上；如半導(dǎo)體芯片24的電子組件，其設(shè)于該蓋體22上，其中， 該半導(dǎo)體芯片24具有多個第一連接墊242和第二連接墊244 ;多個第一導(dǎo)電組件25a，其 形成于該第一連接墊242上，并電性連接該微機(jī)電芯片20’ ；多個第二導(dǎo)電組件25b，25b’， 25b”，其分別形成于該第二連接墊244上；以及保護(hù)膠體26，其形成于該微機(jī)電芯片20’上， 以覆蓋該蓋體22、半導(dǎo)體芯片24、第一導(dǎo)電組件25a及第二導(dǎo)電組件25b，25b’，25b”，且該 第二導(dǎo)電組件25b，25b’，25b”外露出該保護(hù)膠體26，其中，該半導(dǎo)體芯片24可以錯位方式 設(shè)于該蓋體22上。
本發(fā)明的半導(dǎo)體封裝件還可包括拒焊層27，其形成于該保護(hù)膠體26上，且該拒焊 層27具有對應(yīng)外露出該第二導(dǎo)電組件25b，25b’，25b”的開口 270。此外，還包括焊球28， 其設(shè)置于該開口 270中，以電性連接至該第二導(dǎo)電組件25b，25b’，25b”。
或者，該半導(dǎo)體封裝件包括形成于該保護(hù)膠體26上的線路增層結(jié)構(gòu)29，該線路增 層結(jié)構(gòu)29具有介電層290、形成于該介電層290中并電性連接該第二導(dǎo)電組件25b，25b’， 25b”的線路291，且該介電層290具有介電層開口 2901，以外露該部分線路291。此外，還 包括焊球28，其設(shè)置于該介電層開口 2901中。
前述的該第一導(dǎo)電組件25a為焊線；該第二導(dǎo)電組件25b，25b’，25b”為焊塊、經(jīng)截 斷的焊線、或金屬柱。
由上可知，本發(fā)明以堆棧方式形成半導(dǎo)體封裝件，將該電子組件設(shè)置于蓋體上，且 該電子組件上具有該第一連接墊與該第二連接墊，而于該第一連接墊上形成第一導(dǎo)電組 件，并電性連接該微機(jī)電芯片。另外，于該第二連接墊上形成第二導(dǎo)電組件，并令其外露出 保護(hù)膠體。
上述該些實(shí)施例僅例示性說明本發(fā)明的功效，而非用于限制本發(fā)明，任何本領(lǐng)域 技術(shù)人員均可在不違背本發(fā)明的精神及范疇下，對上述該些實(shí)施例進(jìn)行修飾與改變。此外， 在上述該些實(shí)施例中的組件的數(shù)量僅為例示性說明，也非用于限制本發(fā)明。因此本發(fā)明的 權(quán)利保護(hù)范圍，應(yīng)如權(quán)利要求書所列。
權(quán)利要求
1.一種半導(dǎo)體封裝件，包括微機(jī)電芯片；蓋體，其設(shè)于該微機(jī)電芯片上；電子組件，其設(shè)于該蓋體上，并具有多個第一連接墊和第二連接墊；多個第一導(dǎo)電組件，其用以電性連接該第一連接墊與該微機(jī)電芯片；多個第二導(dǎo)電組件，其分別形成于該第二連接墊上；以及保護(hù)膠體，其形成于該微機(jī)電芯片上，以覆蓋該蓋體、電子組件、第一導(dǎo)電組件及第二導(dǎo)電組件，且該第二導(dǎo)電組件外露出該保護(hù)膠體。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體封裝件，其特征在于，該半導(dǎo)體封裝件還包括形成于該保護(hù)膠體上的線路增層結(jié)構(gòu)，該線路增層結(jié)構(gòu)具有焊墊。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體封裝件，其特征在于，該第二導(dǎo)電組件為金屬柱、焊塊或焊線。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體封裝件，其特征在于，該電子組件以錯位方式設(shè)于該蓋體上。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體封裝件，其特征在于，該第二導(dǎo)電組件高度小于 100 μ m0
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體封裝件，其特征在于，該電子組件為特定應(yīng)用集成電路芯片。
7.一種半導(dǎo)體封裝件的制法，包括下列步驟提供一具有多個微機(jī)電組件的晶片，且該晶片上設(shè)有對應(yīng)封蓋該微機(jī)電組件的蓋體；于該蓋體上設(shè)置具有多個第一連接墊和第二連接墊的電子組件；以多個第一導(dǎo)電組件電性連接該第一連接墊和晶片，并于該第二連接墊上形成第二導(dǎo)電組件；以及于該晶片上形成保護(hù)膠體，以覆蓋該蓋體、電子組件、第一導(dǎo)電組件及第二導(dǎo)電組件， 且該第二導(dǎo)電組件外露出該保護(hù)膠體。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的半導(dǎo)體封裝件的制法，其特征在于，該制法還包括于該保護(hù)膠體上形成具有焊墊的線路增層結(jié)構(gòu)。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的半導(dǎo)體封裝件的制法，其特征在于，該制法還包括切割包含該保護(hù)膠體的晶片，以形成多個分離的半導(dǎo)體封裝件。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的半導(dǎo)體封裝件的制法，其特征在于，第二導(dǎo)電組件為金屬柱、焊塊或焊線。
11.根據(jù)權(quán)利要求7所述的半導(dǎo)體封裝件的制法，其特征在于，通過研磨該保護(hù)膠體頂面以外露出該第二導(dǎo)電組件。
12.根據(jù)權(quán)利要求7所述的半導(dǎo)體封裝件的制法，其特征在于，該電子組件以錯位方式設(shè)于該蓋體上。
13.根據(jù)權(quán)利要求7所述的半導(dǎo)體封裝件的制法，其特征在于，該第二導(dǎo)電組件高度小于 100 μ mD
14.根據(jù)權(quán)利要求7所述的半導(dǎo)體封裝件的制法，其特征在于，該電子組件為特定應(yīng)用集成電路芯片。
全文摘要
一種半導(dǎo)體封裝件及其制法，該半導(dǎo)體封裝件包括微機(jī)電芯片；設(shè)于該微機(jī)電芯片上的蓋體；設(shè)于該蓋體上的電子組件，且該電子組件具有多個第一連接墊和第二連接墊；形成于該第一連接墊和第二連接墊上的多個第一導(dǎo)電組件和第二導(dǎo)電組件；以及形成于該微機(jī)電芯片表面上的保護(hù)膠體，以覆蓋該蓋體、電子組件、第一導(dǎo)電組件及第二導(dǎo)電組件，且該第二導(dǎo)電組件外露出該保護(hù)膠體，因此，可縮小半導(dǎo)體封裝件的尺寸。
文檔編號B81C1/00GK103011050SQ201110319699
公開日2013年4月3日 申請日期2011年10月13日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月22日
發(fā)明者張宏達(dá), 廖信一 申請人:矽品精密工業(yè)股份有限公司