專利名稱：金球?qū)鹎蜻B結(jié)焊接工藝用的覆晶元件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種覆晶元件，特別是涉及一種金球?qū)鹎蜻B結(jié)(GGI) 焊接工藝用的覆晶元件。
背景技術(shù)：
由于電子元件尺寸進入微小化時代，構(gòu)裝工藝亦隨之演變，近期覆晶 (Flip chip)構(gòu)裝工藝不僅能夠達到晶片等的構(gòu)裝尺寸，亦能與電路板表面 黏著，提高焊接優(yōu)良率。然而，近期部份電子元件(如高功率電子元件及高 亮度的發(fā)光二極體元件)對于高導電率及高導熱率有更高規(guī)格的要求，以維 持其運作順利，因此使用錫球凸塊的覆晶元件已難以滿足相關(guān)要求。
是以，目前業(yè)界針對此一構(gòu)裝需求，已推出一種金球?qū)鹎蜻B結(jié)(GGI) 的焊接工藝，誠如圖5A及圖5B所示，為應用于GGI焊接工藝的覆晶元件 30結(jié)構(gòu)，其是以一鋼嘴(capillary)321配合金線，在一元件本體31表面 311進行結(jié)合及拉斷動作，以在其表面形成多個金球32，而該等金球32即 可直接作為連結(jié)用凸塊，不必再上一層助焊劑。是以，用于GGI焊接工藝 的覆晶元件30不必如錫球覆晶元件構(gòu)裝再執(zhí)行一回焊步驟(solder-bump reflow),因此用于GGI焊接工藝的覆晶元件的構(gòu)裝工藝相較錫球覆晶元件 的構(gòu)裝工藝更為千凈。此外，由于回焊溫度達4聶氏220-230度高溫，因此 用于GGI焊接工藝的覆晶元件可降低因高溫而損壞的機率。
請進一步參閱圖6所示，為上述覆晶元件30與一電路板40進行GGI 焊接工藝的流程圖，其中該電路板40上形成有對應覆晶元件30的金球32 的金塊焊墊41;是以，GGI焊接工藝首先準備覆晶元件30與一電路板40,再 令覆晶元件的金球32對準電路板上的金塊焊墊41，而后施以超音波熱熔金 球32與金塊焊墊41，使兩者熱熔后相互結(jié)合，由于均為金(Au)材料，故導 電性及導熱性最佳。
然而，目前使用GGI焊接工藝的覆晶元件金球因以鋼嘴配合金線形 成，因此目前金球覆蓋覆晶元件表面最多僅達覆晶元件表面的30%-40%，雖 然采用導電性及導熱性最佳的金材料，對于降低覆晶元件散熱效果成效仍 有限。若欲試圖增加元件表面上金球密度，卻又會使得鋼嘴碰撞到金球而 優(yōu)良率無法提高的問題；再者，若增加金球尺寸以提高散熱面積，亦因其 使用金的材料而增加成本。
由此可見，上述現(xiàn)有的覆晶元件在結(jié)構(gòu)與使用上，顯然仍存在有不便與缺陷，而亟待加以進一步改進。為了解決上述存在的問題，相關(guān)廠商莫不 費盡心思來謀求解決之道，但長久以來一直未見適用的設計被發(fā)展完成，而 一般產(chǎn)品又沒有適切結(jié)構(gòu)能夠解決上述問題，此顯然是相關(guān)業(yè)者急欲解決 的問題。因此如何能創(chuàng)設一種新型的金球?qū)鹎蜻B結(jié)焊接工藝用的覆晶元 件，實屬當前重要研發(fā)課題之一，亦成為當前業(yè)界極需改進的目標。
有鑒于上述現(xiàn)有的覆晶元件存在的缺陷，本發(fā)明人基于從事此類產(chǎn)品 設計制造多年豐富的實務經(jīng)驗及專業(yè)知識，并配合學理的運用，積極加以研 究創(chuàng)新，以期創(chuàng)設一種新型的金球?qū)鹎蜻B結(jié)焊接工藝用的覆晶元件，能夠 改進一般現(xiàn)有的覆晶元件，使其更具有實用性。經(jīng)過不斷的研究、設計，并 經(jīng)過反復試作樣品及改進后，終于創(chuàng)設出確具實用價值的本發(fā)明。
發(fā)明內(nèi)容
本實用新型的主要目的在于，克服現(xiàn)有的覆晶元件存在的缺陷，而提供 一種新型的金球?qū)鹎蜻B結(jié)焊接工藝用的覆晶元件，所要解決的技術(shù)問題 是使其采用電鍍等工藝加以形成，為元件本體提供較大散熱面積，形成凸 柱優(yōu)良率亦大幅提升，又因以銅、鎳及金作為凸柱材料，導電性及導熱性 亦佳，更有助于減低使用金球成本，非常適于實用。
本實用新型的目的及解決其技術(shù)問題是采用以下的技術(shù)方案來實現(xiàn) 的。依據(jù)本實用新型提出的一種金球?qū)鹎蜻B結(jié)焊接工藝用的覆晶元件，其
包括 一元件本體；及多個多邊形凸柱，是形成于該元件本體的其中一表 面上，且各多邊形凸柱是由一下銅層、 一中鎳層及一上金層疊合構(gòu)成。
本實用新型的目的以及解決其技術(shù)問題還可以采用以下的技術(shù)措施來 進一步實現(xiàn)。
前述的金球?qū)鹎蜻B結(jié)焊接工藝用的覆晶元件，其中所述的多個多邊 形凸柱是排列成一矩陣。
前述的金球?qū)鹎蜻B結(jié)焊接工藝用的覆晶元件，其中所述的多個多邊 形凸柱的尺寸相同，且各多邊凸柱是呈一矩形凸柱。
前述的金球?qū)鹎蜻B結(jié)焊接工藝用的覆晶元件，其中所述的元件本體 為一發(fā)光二極體，且其表面形成有一大面積L形凸柱，以及一小面積矩形 凸柱。
前述的金球?qū)鹎蜻B結(jié)焊接工藝用的覆晶元件，其中所述的凸柱是由 三層電鍍層銅層、鎳層及金層所疊合構(gòu)成。
前述的金球?qū)鹎蜻B結(jié)焊接工藝用的覆晶元件，其中所述的銅層厚度 占凸柱厚度的78-80%。
前述的金球?qū)鹎蜻B結(jié)焊接工藝用的覆晶元件，其中所述的鎳層厚度 占凸柱厚度的18-20%。前述的金球?qū)鹎蜻B結(jié)焊接工藝用的覆晶元件，其中所述的金層厚度
則占凸柱厚度1-3%。
本實用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比具有明顯的優(yōu)點和有益效果。經(jīng)由以上可 知，為了達到上述目的，本實用新型提供了一種改良的覆晶元件結(jié)構(gòu)，同樣 具有較佳導電性及導熱性，且成本可被有效控制。
欲達上述目的所使用的主要技術(shù)手段是令該應用于GGI工藝的覆晶元 件包含有 一元件本體；及多個多邊形凸柱，形成于該元件本體的其中一 表面上，各多邊形凸柱為多層金屬結(jié)構(gòu)構(gòu)成，即是由一下銅層、 一中鎳層 及一上金層所構(gòu)成；
上述本實用新型是因凸柱形成于元件本體表面，且呈多邊形而非球 狀，故可以電鍍等工藝取代銅嘴以形成，是以，該多邊形凸柱不受限銅嘴尺 寸，故可形成較金球具有更大的散熱面積，且形成速度快，且多邊形凸柱優(yōu) 良率亦能大幅提升；此外，更因為凸柱材料是以金、4臬及銅層迭合構(gòu)成，相 較全部使用金球成本更低，但仍具有良好的導電性及導熱性。
借由上述技術(shù)方案，本實用新型金球?qū)鹎蜻B結(jié)焊接工藝用的覆晶元
件至少具有下列優(yōu)點及有益效果
1、 本實用新型的凸柱可以電鍍等工藝取代銅嘴以形成，因此該多邊形 凸柱不受限銅嘴尺寸，故可形成更大的散熱面積，且形成速度快；
2、 本實用新型多邊形凸柱的優(yōu)良率能大幅提升；
3、 本實用新型的凸柱材料是以金、鎳及銅層迭合構(gòu)成，相較全部使用 金球成本更低，但仍具有良好的導電性及導熱性。
綜上所述，本實用新型是有關(guān)于一種金球?qū)鹎蜻B結(jié)焊接工藝用的覆 晶元件，包含有元件本體及多個多邊形凸柱，該元件本體表面形成有多邊 形凸柱，該多邊形凸柱是由一下銅層、 一中鎳層及一上金層所構(gòu)成；是以，由 于本實用新型的凸柱形成于元件本體表面，且呈多邊形，故可以采用電鍍 等工藝加以形成，為元件本體提供較大散熱面積，形成凸柱優(yōu)良率亦大幅 提升，又因以銅、鎳及金作為凸柱材料，導電性及導熱性亦佳，更有助于 減低使用金球成本。本實用新型在技術(shù)上有顯著的進步，并具有明顯的積極 效果，誠為一新穎、進步、實用的新設計。
上述說明僅是本實用新型技術(shù)方案的概述，為了能夠更清楚了解本實 用新型的技術(shù)手段，而可依照說明書的內(nèi)容予以實施，并且為了讓本實用 新型的上述和其他目的、特征和優(yōu)點能夠更明顯易懂，以下特舉較佳實施 例，并配合附圖，詳細說明如下。
圖1是本實用新型第一較佳實施例的俯視圖。圖2是圖1的縱向剖面圖。
圖3是本實用新型第二較佳實施例的俯^L圖。
圖4是圖3的縱向剖面圖。
圖5 A是現(xiàn)有形成一種應用于GGI焊接工藝的覆晶元件金球成形示意圖。 圖5B是現(xiàn)有形成一種應用于GGI焊接工藝的覆晶元件金球的俯視圖。
圖6是現(xiàn)有GGI焊接工藝流程圖
10:覆晶元件11:元件本體
111:表面12:凸柱
121:銅層122:鎳層
123:金層20:覆晶元件
21:元件本體211:表面
22:凸柱23:凸柱
30:覆晶元件31:元件本體
311:表面32:金球
321:銅嘴322:金線
40:電路板41:金塊焊墊
具體實施方式
為更進一步闡述本實用新型為達成預定發(fā)明目的所采取的技術(shù)手段及 功效，
以下結(jié)合附圖及較佳實施例，對依據(jù)本實用新型提出的金球?qū)鹎蜻B 結(jié)焊接工藝用的覆晶元件其具體實施方式
、結(jié)構(gòu)、特征及其功效，詳細說 明如后。
有關(guān)本實用新型的前述及其他技術(shù)內(nèi)容、特點及功效，在以下配合參考 圖式的較佳實施例的詳細說明中將可清楚的呈現(xiàn)。為了方便說明，在以下的 實施例中，相同的元件以相同的編號表示。
請參閱圖l及圖2所示，為本實用新型覆晶元件IO第一較佳實施例，其 包含有
一元件本體ll,為一高功率晶片；及
多個多邊形凸柱12，是以矩形排列方式形成于該元件本體11的其中一 表面111上，又，
各多邊形凸柱12為多層金屬結(jié)構(gòu)，在本實施例中，各多邊形凸柱是由 一下銅層(Cu)121、 一中鎳層(Ni)122及一上金層(Au)123所構(gòu)成，即先將 一銅層121形成于元件本體11的表面111上，再于該銅層121上方依序形 成一鎳層122及一金層123，其中較佳實施例是可令銅層厚度占凸柱厚度的 78-80%、鎳層厚度占凸柱厚度的18-20%，而金層厚度則占凸柱厚度1-3%。 又，多個多邊形凸柱12的厚度均一；在本實施例中，多個多邊形凸柱l2均呈一矩形凸柱，且尺寸相同。
誠上所述，以5mm x 5mm高功率晶片來說，多邊形凸柱12凄t最多可達 1024個，又多個多邊形凸柱12之間的間隙最小達75微米(um)。
請參閱圖3及圖4所示，為本實用新型第二較佳實施例，該覆晶元件 20為一發(fā)光二極體元件，其中該元件本體21表面211形成有一大面積L形 凸柱22及一小面積矩形凸柱23，分別作為發(fā)光二極體的正負電極之用。
由上述說明可知，本實用新型因凸柱形成于元件本體表面，且呈多邊 形，故可以電鍍等工藝加以形成，除可加速凸柱形成速度外，更能依據(jù)各覆 晶元件特性，形成大小不同面積的多邊形凸柱，不受銅嘴尺寸的限制，故不 僅能為元件本體提供較大散熱面積，形成凸柱優(yōu)良率亦大幅提升，又加上 各凸柱是以銅、鎳及金作為材料，導電性及導熱性亦佳，更有助于減低使 用金球成本。
以上所述，僅是本實用新型的較佳實施例而已，并非對本實用新型作 任何形式上的限制，雖然本實用新型已以較佳實施例揭露如上，然而并非 用以限定本實用新型，任何熟悉本專業(yè)的技術(shù)人員在不脫離本實用新型技 術(shù)方案范圍內(nèi)，當可利用上述揭示的技術(shù)內(nèi)容作出些許更動或修飾為等同 變化的等效實施例，但凡是未脫離本實用新型技術(shù)方案的內(nèi)容，依據(jù)本實 用新型的技術(shù)實質(zhì)對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化與修飾，均 仍屬于本實用新型技術(shù)方案的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求1、一種金球?qū)鹎蜻B結(jié)焊接工藝用的覆晶元件，其特征在于其包括一元件本體；及多個多邊形凸柱，是形成于該元件本體的其中一表面上，且各多邊形凸柱是由一下銅層、一中鎳層及一上金層疊合構(gòu)成。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的金球?qū)鹎蜻B結(jié)焊接工藝用的覆晶元件，其 特征在于其中所述的多個多邊形凸柱是排列成一矩陣。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的金球?qū)鹎蜻B結(jié)焊接工藝用的覆晶元件，其 特征在于其中所述的多個多邊形凸柱的尺寸相同，且各多邊凸柱是呈一矩 形凸柱。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的金球?qū)鹎蜻B結(jié)焊接工藝用的覆晶元件，其 特征在于其中所述的元件本體為一發(fā)光二極體，且其表面形成有一大面積L 形凸柱，以及一小面積矩形凸柱。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一權(quán)利要求所述的金球?qū)鹎蜻B結(jié)焊接工 藝用的覆晶元件，其特征在于其中所述的凸柱是由三層電鍍層銅層、鎳 層及金層所疊合構(gòu)成。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一權(quán)利要求所述的金球?qū)鹎蜻B結(jié)焊接工 藝用的覆晶元件，其特征在于其中所述的銅層厚度占凸柱厚度的78-80%。
7、 根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一權(quán)利要求所述的金球?qū)鹎蜻B結(jié)焊接工 藝用的覆晶元件，其特征在于其中所述的鎳層厚度占凸柱厚度的18-20%。
8、 根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一權(quán)利要求所述的金球?qū)鹎蜻B結(jié)焊接工 藝用的覆晶元件，其特征在于其中所述的金層厚度則占凸柱厚度1-3%。
專利摘要本實用新型是有關(guān)于一種金球?qū)鹎蜻B結(jié)焊接工藝用的覆晶元件，包含有元件本體及多個多邊形凸柱，該元件本體表面形成有多邊形凸柱，該多邊形凸柱是由一下銅層、一中鎳層及一上金層所構(gòu)成；是以，由于本實用新型的凸柱形成于元件本體表面，且呈多邊形，故可以采用電鍍等工藝加以形成，為元件本體提供較大散熱面積，形成凸柱優(yōu)良率亦大幅提升，又因以銅、鎳及金作為凸柱材料，導電性及導熱性亦佳，更有助于減低使用金球成本。
文檔編號H01L33/00GK201369325SQ20092000385
公開日2009年12月23日 申請日期2009年2月11日 優(yōu)先權(quán)日2009年2月11日
發(fā)明者廖彥博, 江大祥 申請人:同欣電子工業(yè)股份有限公司