專利名稱：堆疊用半導(dǎo)體封裝結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種封裝構(gòu)造，特別是有關(guān)于一種可以避免基板產(chǎn)生翹曲現(xiàn)象且有助于提升整體電路布局密度的堆疊用半導(dǎo)體封裝結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
現(xiàn)今，半導(dǎo)體封裝產(chǎn)業(yè)發(fā)展出各種不同型式的封裝構(gòu)造，以滿足各種需求，而一般來說，封裝制程大部分都是在基板上布設(shè)芯片，在設(shè)置芯片之后，再用封裝膠體包覆起來，各種不同的系統(tǒng)封裝(system in package, SIP)設(shè)計概念常用于架構(gòu)高密度封裝構(gòu)造,其中一種系統(tǒng)封裝方式為封裝體上堆疊封裝體(package on package, POP)。如圖I所示，所述封裝體上堆疊封裝體(POP)的構(gòu)造是指先完成一具有第一芯片90、第一基板91及第一封裝膠體92的第一封裝體，接著再于第一封裝體的封裝膠體92的 上表面堆疊另一具有第二芯片80、第二基板81及第二封裝膠體82的完整的第二封裝體，其中所述第一封裝體的第一封裝膠體92會開設(shè)數(shù)個孔洞，以裸露第一基板91上表面的接墊；第二封裝體的第二基板81下表面的接墊會透過第一錫球94及第二錫球83對應(yīng)電性連接至第一封裝體的第一基板91上，因而成為一復(fù)合封裝構(gòu)造。第一基板91下表面的接墊另結(jié)合有數(shù)個外接錫球93，以做為輸入/輸出端子。由于上述第一封裝體與第二封裝體之間是通過第一錫球94及第二錫球83對應(yīng)連接，而第一錫球94及第二錫球83通常直徑大于100微米，故設(shè)置錫球往往需要在第一封裝體的第一封裝膠體92形成孔徑大于100微米的孔洞，從而影響了電路的接墊的數(shù)量及接墊間距的布局密度。再者，由于所述第一封裝膠體92與第二封裝膠體82材料通常選自環(huán)氧樹脂，其熱膨脹系數(shù)(CTE)介于3 4之間；而第一基板91及第二基板81則是選自聚丙烯與玻璃纖維的復(fù)合材料，其熱膨脹系數(shù)約為17，由于熱膨脹系數(shù)的差異，第一封裝膠體92與第二封裝膠體82設(shè)置于第一基板91及第二基板81時所產(chǎn)生的熱漲冷縮應(yīng)力會使第一基板91及第二基板81發(fā)生翅曲(warpage)現(xiàn)象,進而可能造成內(nèi)部線路斷裂(crack),導(dǎo)致不良品產(chǎn)生。故，有必要提供一種堆疊用半導(dǎo)體封裝結(jié)構(gòu)，以解決現(xiàn)有技術(shù)所存在的問題。
實用新型內(nèi)容有鑒于此，本實用新型提供一種堆疊用半導(dǎo)體封裝結(jié)構(gòu)，以解決現(xiàn)有封裝體上堆疊封裝體(POP)結(jié)構(gòu)的電路布局密度有待改進，且基板容易發(fā)生翹曲的問題。本實用新型的主要目的在于提供一種堆疊用半導(dǎo)體封裝結(jié)構(gòu)，其封裝用的保護層與基板為熱膨脹系數(shù)一致的絕緣材料所制成的構(gòu)件，可避免基板發(fā)生翹曲現(xiàn)象，同時保護層內(nèi)部是以導(dǎo)電凸柱取代錫球，其亦有助于提升封裝構(gòu)造的整體電路布局密度。為達成本實用新型的前述目的，本實用新型提供一種堆疊用半導(dǎo)體封裝結(jié)構(gòu)，其包含[0010]一基板；—芯片，設(shè)于所述基板的上表面；一保護層，設(shè)于所述基板的上表面而覆蓋所述芯片，所述保護層與所述基板的熱膨脹系數(shù)的差異值小于5 ;以及數(shù)根導(dǎo)電凸柱，穿設(shè)于所述保護層內(nèi)而對應(yīng)連接至基板上表面。在本實用新型的一實施例中，所述基板與所述保護層包含由玻璃纖維及環(huán)氧樹脂所共同構(gòu)成的壓合片(prepreg)。在本實用新型的一實施例中，所述基板的上表面設(shè)有數(shù)個電性連接部，所述導(dǎo)電凸柱是對應(yīng)設(shè)于所述基板的電性連接部上。在本實用新型的一實施例中，所述電性連接部是數(shù)個接墊。在本實用新型的一實施例中，所述導(dǎo)電凸柱通過錫膏連接于所述基板的電性連接部上。在本實用新型的一實施例中，所述導(dǎo)電凸柱是通過壓合工藝對應(yīng)設(shè)于所述基板的電性連接部上，亦即，所述導(dǎo)電凸柱可以視為是穿設(shè)于所述保護層內(nèi)并壓合到所述基板的電性連接部上的嵌入式(embedded)導(dǎo)電凸柱。在本實用新型的一實施例中，所述導(dǎo)電凸柱選自銅柱凸塊或鎳柱凸塊。在本實用新型的一實施例中，所述基板的上表面設(shè)有數(shù)個芯片連接部；所述芯片具有一有源表面，所述有源表面朝下并設(shè)有數(shù)個芯片焊墊，其中所述芯片焊墊通過凸塊對應(yīng)電性連接所述基板的上表面的數(shù)個芯片連接部。在本實用新型的一實施例中，所述保護層上表面設(shè)有一重布線層，所述重布線層一體連接所述導(dǎo)電凸柱。在本實用新型的一實施例中，每一所述導(dǎo)電凸柱穿設(shè)于所述保護層的一孔洞中，所述孔洞的孔徑小于100微米。

圖I是一現(xiàn)有封裝體上堆疊封裝體的封裝構(gòu)造的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是本實用新型第一實施例的堆疊用半導(dǎo)體封裝結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖。圖3A是制作圖2的堆疊用半導(dǎo)體封裝結(jié)構(gòu)的部份結(jié)構(gòu)示意圖，示意芯片連接于基板的結(jié)構(gòu)。圖3B是接續(xù)圖3A制作圖2的堆疊用半導(dǎo)體封裝結(jié)構(gòu)的部份結(jié)構(gòu)示意圖，示意保護層設(shè)于基板并包覆芯片，同時示意導(dǎo)電凸柱的設(shè)置工藝。圖3C是接續(xù)圖3B制作圖2的堆疊用半導(dǎo)體封裝結(jié)構(gòu)的部份結(jié)構(gòu)示意圖，示意具有導(dǎo)電凸柱的導(dǎo)電層壓合于保護層上的結(jié)構(gòu)。圖3D是本實用新型第二實施例的堆疊用半導(dǎo)體封裝結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施方式
為讓本實用新型上述目的、特征及優(yōu)點更明顯易懂，下文特舉本實用新型較佳實施例，并配合附圖，作詳細說明如下。再者，本實用新型所提到的方向用語，例如「上」、「下」、「前」、「后」、「左」、「右」、「內(nèi)」、「外」、「側(cè)面」等，僅是參考附加圖式的方向。因此，使用的方向用語是用以說明及理解本實用新型，而非用以限制本實用新型。請參照圖2所示，其概要掲示本實用新型第一實施例的堆疊用半導(dǎo)體封裝結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖。本實用新型提供一種堆疊用半導(dǎo)體封裝結(jié)構(gòu)，其包含一基板10、ー芯片20、一保護層11及數(shù)根導(dǎo)電凸柱13。請參照圖2所示，所述基板10是一封裝基板，其優(yōu)選是選自玻璃纖維及環(huán)氧樹脂所共同構(gòu)成的構(gòu)件，所述基板10的上表面設(shè)有數(shù)個電性連接部100及芯片連接部，其下表面則設(shè)有數(shù)個焊墊以及連接焊墊的錫球12。所述電性連接部100及芯片連接部優(yōu)選是數(shù)個銅料材質(zhì)的接墊。請參照圖2所示，所述芯片20是設(shè)于所述基板10的上表面，本實施例中，所述芯片20具有一有源表面，所述有源表面朝下并設(shè)有數(shù)個芯片焊墊，其中所述芯片焊墊通過凸塊200對應(yīng)電性連接所述基板10的上表面的數(shù)個芯片連接部。請參照圖2所示，所述保護層11設(shè)于所述基板10的上表面而覆蓋所述芯片20。 所述保護層11與所述基板10為熱膨脹系數(shù)相近的材料制成的構(gòu)件，且優(yōu)選是選自玻璃纖維及環(huán)氧樹脂所共同構(gòu)成的構(gòu)件，所述的熱膨脹系數(shù)相近在此是指兩者的熱膨脹系數(shù)的差異值小于5。請參照圖2所示，所述導(dǎo)電凸柱13穿設(shè)于所述保護層11內(nèi)而對應(yīng)連接至基板10上表面的電性連接部100上，更詳細地，所述保護層11具有數(shù)個對應(yīng)裸露基板10上表面的電性連接部100的孔洞，而所述導(dǎo)電凸柱13通過壓合エ藝對應(yīng)穿入保護層11的孔洞而設(shè)于所述基板10的電性連接部100上；再者，所述導(dǎo)電凸柱13優(yōu)選是以其底面通過錫膏130連接于所述基板10的電性連接部100上。再者，所述導(dǎo)電凸柱13選自銅柱凸塊或鎳柱凸塊；所述導(dǎo)電凸柱13穿設(shè)于所述保護層11的孔洞的孔徑小于100微米。由于所述保護層11與基板10為熱膨脹系數(shù)一致的材料所制成的構(gòu)件，故彼此之間可不受熱漲冷縮的應(yīng)カ影響，進而可避免基板10發(fā)生翹曲現(xiàn)象。再者，所述導(dǎo)電凸柱13穿設(shè)于所述保護層11的孔洞的孔徑小于100微米，其相較于現(xiàn)有使用錫球設(shè)置所需的孔洞孔徑較小，故可有助于提升電路的接墊的數(shù)量及接墊間距的布局密度。請參照圖3A 3C所示，其分別概要掲示制作圖2實施例的堆疊用半導(dǎo)體封裝結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖。請參照圖3A所示，首先制備所述基板10，并令將所述芯片20設(shè)于所述基板10的上表面，其中所述芯片20的有源表面朝下，其芯片焊墊通過凸塊200對應(yīng)電性連接所述基板10的上表面的數(shù)個芯片連接部；接續(xù)圖3A，請參照圖3B，于于所述基板10及所述芯片20上通過模具形成所述保護層11，使得所述保護層11設(shè)于所述基板10的上表面而覆蓋所述芯片20，并且保護層11具有對應(yīng)裸露所述基板10的電性連接部100的孔洞，同時制備一具有所述導(dǎo)電凸柱13的導(dǎo)電層，透過ー載板30承載所述導(dǎo)電層，并與所述保護層11的孔洞對位，以進行壓合エ藝，其中所述導(dǎo)電凸柱13底面涂有錫膏130 ;接續(xù)圖3B，請參照圖3C，所述導(dǎo)電層的導(dǎo)電凸柱13通過壓合エ藝設(shè)于所述保護層11的孔洞內(nèi)并填滿孔洞，進而通過錫膏130連接于所述基板10的電性連接部100上；最后再移除導(dǎo)電凸柱13以外的導(dǎo)電層部位，即形成如圖2實施例的堆疊用半導(dǎo)體封裝結(jié)構(gòu)。請參照圖3D所示，其掲示本實用新型第二實施例的堆疊用半導(dǎo)體封裝結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖，第二實施例的堆疊用半導(dǎo)體封裝結(jié)構(gòu)同樣是由圖3A 3C的步驟形成，惟與第一實施例的不同處在干，圖3C的導(dǎo)電層通過蝕刻エ藝形成線路，進而在所述保護層11上表面形成與所述導(dǎo)電凸柱一體連接 的重布線層131。如上所述，相較于現(xiàn)有封裝體上堆疊封裝體的封裝構(gòu)造存在因錫球尺寸而使得電路布局密度受到局限，且基板容易發(fā)生翹曲現(xiàn)象的技術(shù)問題，本實用新型提供了一種堆疊用半導(dǎo)體封裝結(jié)構(gòu)，其包含一基板；ー芯片，設(shè)于所述基板的上表面；一保護層，設(shè)于所述基板的上表面而覆蓋所述芯片，且與所述基板為熱膨脹系數(shù)相同材料制成的構(gòu)件；以及數(shù)根導(dǎo)電凸柱，穿設(shè)于所述保護層內(nèi)而對應(yīng)連接至基板上表面，由于所述保護層與所述基板為相同材料制成的構(gòu)件，相近的熱膨脹系數(shù)將可避免基板受到應(yīng)力作用而發(fā)生翹曲現(xiàn)象，同時以導(dǎo)電凸柱取代錫球，所需的設(shè)置間距相對較小，亦有助于提升封裝構(gòu)造的整體電路布局密度。本實用新型已由上述相關(guān)實施例加以描述，然而上述實施例僅為實施本實用新型的范例。必需指出的是，已公開的實施例并末限制本實用新型的范圍。相反地，包含于權(quán)利要求書的精神及范圍的修改及均等設(shè)置均包括于本實用新型的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種堆疊用半導(dǎo)體封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于所述堆疊用半導(dǎo)體封裝結(jié)構(gòu)包含 一基板； ー芯片，設(shè)于所述基板的上表面； 一保護層，設(shè)于所述基板的上表面而覆蓋所述芯片，所述保護層與所述基板的熱膨脹系數(shù)的差異值小于5;以及 數(shù)根導(dǎo)電凸柱，穿設(shè)于所述保護層內(nèi)而對應(yīng)連接至基板上表面。
2.如權(quán)利要求I所述的堆疊用半導(dǎo)體封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于所述基板與所述保護層包含由玻璃纖維及環(huán)氧樹脂所共同構(gòu)成的壓合片。
3.如權(quán)利要求I所述的堆疊用半導(dǎo)體封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于所述基板的上表面設(shè)有數(shù)個電性連接部，所述導(dǎo)電凸柱是對應(yīng)設(shè)于所述基板的電性連接部上。
4.如權(quán)利要求3所述的堆疊用半導(dǎo)體封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于所述電性連接部是數(shù)個接墊。
5.如權(quán)利要求3所述的堆疊用半導(dǎo)體封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于所述導(dǎo)電凸柱通過錫膏連接于所述基板的電性連接部上。
6.如權(quán)利要求5所述的堆疊用半導(dǎo)體封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于所述導(dǎo)電凸柱是穿設(shè)于所述保護層內(nèi)并壓合到所述基板的電性連接部上的嵌入式導(dǎo)電凸柱。
7.如權(quán)利要求6所述的堆疊用半導(dǎo)體封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于所述導(dǎo)電凸柱選自銅柱凸塊或鎳柱凸塊。
8.如權(quán)利要求I所述的堆疊用半導(dǎo)體封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于所述基板的上表面設(shè)有數(shù)個芯片連接部；所述芯片具有一有源表面，所述有源表面朝下并設(shè)有數(shù)個芯片焊墊，其中所述芯片焊墊通過凸塊對應(yīng)電性連接所述基板的上表面的數(shù)個芯片連接部。
9.如權(quán)利要求I所述的堆疊用半導(dǎo)體封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于所述保護層上表面設(shè)有一重布線層，所述重布線層一體連接所述導(dǎo)電凸柱。
10.如權(quán)利要求I所述的堆疊用半導(dǎo)體封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于每一所述導(dǎo)電凸柱穿設(shè)于所述保護層的一孔洞中，所述孔洞的孔徑小于100微米。
專利摘要本實用新型公開一種堆疊用半導(dǎo)體封裝結(jié)構(gòu)，其包含一基板；一芯片，設(shè)于所述基板的上表面；一保護層，設(shè)于所述基板的上表面而覆蓋所述芯片，且與所述基板具有相近的熱膨脹系數(shù)；以及數(shù)根導(dǎo)電凸柱，穿設(shè)于所述保護層內(nèi)而對應(yīng)連接至基板上表面。由于所述保護層與所述基板為相類似的絕緣材料制成的構(gòu)件，兩者相近的熱膨脹系數(shù)可避免基板受到應(yīng)力作用而發(fā)生翹曲現(xiàn)象，同時導(dǎo)電凸柱所需的設(shè)置間距較小，有助于提升封裝構(gòu)造的整體電路布局密度。
文檔編號H01L23/31GK202394881SQ20122000204
公開日2012年8月22日 申請日期2012年1月4日 優(yōu)先權(quán)日2012年1月4日
發(fā)明者劉昭源, 王昱祺, 翁肇甫 申請人:日月光半導(dǎo)體制造股份有限公司