專利名稱：網格焊球陣列封裝的外部管腳制造方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種半導體器件封裝制造方法，尤其是涉及一種用網格焊球陣列(BGA)封裝的外部管腳制造方法，當形成作為BGA封裝的用作焊球的外部引線時，通過直接在襯底上鍍敷凸起狀金屬，能夠省去需要安裝球形管腳的步驟。
如

圖1所示，在常規(guī)的BGA封裝中，已經提供了許多用金屬銅構成的內部引線2，并且它們穿過襯底1以連接該襯底1的上表面和下表面，數目眾多的焊接指2a形成于內部引線2的相應的上面部分，管芯焊盤3安裝在襯底1的表面。使用粘結劑將半導體芯片4連接在管芯焊盤3的上面，通過金屬線6內部引線2的焊接指2a分別連接至芯片4的焊盤上，在芯片4和金屬線6的周圍已經形成一個模制單元7，它通過使用環(huán)氧樹脂覆蓋著襯底1上的某一區(qū)域。為數眾多的焊球8連接至相應的銅支柱10，銅支柱10形成于位于襯底1的下表面處的相應內部引線2的下端，并且通過相應的穿過襯底1的內部引線2電連接至芯片4。
象這樣構成的常規(guī)BGA封裝可通過下列步驟制造出。
首先，通過圖型化一薄印刷電路板(PCB)并通過對該圖型化部分進行沖孔，數目眾多的通孔即形成于襯底中以便制造出一封裝基片。許多帶有在此形成的通孔的PCB板被疊加在一起，于是通過填塞銅金屬至相應的通孔中以連接襯底1的上表面和下表面，具有在此穿過的內部引線2的襯底1即被形成。
其次，其上膠粘有粘結盤5的管芯焊盤3安裝在襯底1上，襯底1具有穿過其中的內部引線2，并且進行模片鍵合用來將芯片4連接至粘結劑5上。
使用金屬線6進行線焊接以便將形成于芯片4上的相應焊盤(未示出)與相應的形成于內部引線2的相應上端的焊接指2a相連接。
為保護芯片4和金屬線6免受外部損壞，使用環(huán)氧樹脂模制化合物在此形成了模制單元7。
為了使銅支柱10與位于襯底1下表面處的焊球8能夠更好地粘合，已經實行一個焊劑處理步驟以便將焊膏分布在襯底1的上面。
襯底1與焊球安裝器件(未示出)之間的位置已經調節(jié)好，焊球8因而易被安裝好。在裝配完焊球8之后，清除焊料殘余物，進行回流處理步驟以整平這些焊球，并且使用乙醇，丙酮或者類似的溶劑，該襯底的表面即被清洗干凈，因此便完成了BGA的封裝制造過程。
盡管如此，在常規(guī)的BGA封裝制造方法中，在將焊球8安裝在襯底1的下表面的焊球安裝步驟期間，調整好襯底與焊球安裝器件(未未出)之間適當的位置是很困難的，所以對于位于內部引線2的相應下端的銅支柱10來講，焊球并沒有精確地安裝在理想的位置上，并且在內部引線2和焊球(外部引線)8之間會因此而發(fā)生連接錯誤，或者是在焊球裝配完之后，在焊球8與內部引線2之間會出現粘合不良，因而導致焊球與外部引線的脫離。另外，還需要一個價格昂貴的焊球安裝器件，它增加了生產成本。
另外，焊球的標準直徑是0.76mm，因而在焊球的最小化尺寸方面存在一個限度，而且如果在高密度多管腳結構的半導體封裝的情況下，它的應用已經變得更加困難。
因此，本發(fā)明的第一目的在于提供一種用于網格球形陣列(BGA)封裝的外部管腳制造方法，通過直接在襯底上鍍敷凸起狀金屬而不是將焊球安裝在襯底上的方法，以在BGA封裝中消除容易引起故障的因素。
本發(fā)明的第二目的在于提供一種用于BGA封裝的外部管腳制造方法，因為不需要價格昂貴的焊球安裝設備，所以它能夠降低生產成本。
本發(fā)明的第三目的在于提供一種用于BGA封裝的外部管腳制造方法，由于能夠使得凸起狀金屬的平均直徑小于0.76mm，所以該方法能適用于多管腳結構的BGA封裝。
為了達到上述目的，已經提供了一種用于BGA封裝的外部管腳制造方法，它包含步驟在襯底的上表面形成多個相互之間以一定的間隔而分布的導電支柱(凸臺)；在該襯底的上表面形成一光致抗蝕劑薄膜；穿透該光致抗蝕劑薄膜暴露各相應的導電凸臺(支柱)；在每個暴露的凸臺上面形成一導電的凸起部分；以及清除襯底上面剩余的光致抗蝕劑薄膜。
圖1是常規(guī)BGA封裝的示意剖面圖；圖2A至2F是反映依據本發(fā)明的第一實施方案的用于BGA封裝的襯底形成方法的工藝過程示意圖；以及圖3A至3F是反映依據本發(fā)明的第二實施方案的用于BGA封裝的襯底形成方法的工藝過程示意圖。
參照附圖，現在將要描述用于BGA封裝的外部管腳制造方法。
圖2A-F中所顯示的主要是反映依據本發(fā)明的第一實施方案的用于BGA封裝的制造方法的工藝過程示意圖。首先提供一種已制備好的并且具有許多在其中穿過的內部引線2的PCB襯底1，如圖2A所示，在襯底1的上表面形成了許多具有大約10～50μm的厚度的銅支柱122，其中通過應用一種眾所周知的PCB電路圖型化制作工藝，暴露內部引線2。
接著，如圖2B所示，在具有銅支柱122的襯底1的頂部分布一層其厚度是50～100μm的光致抗蝕劑薄膜123。
然后，如圖2C所示，通過實行一種公知的光刻工藝，清除覆蓋在銅支柱122上面的該光致抗蝕劑薄膜123，因而暴露出這些銅支柱122。
如圖2D所示，使用一種非電解電鍍工藝，一層銅金屬層被鍍敷在所暴露的銅支柱122的上面以便形成為數眾多的凸起部分124，此時，當外部管腳之間的間距大約為1.27mm時，凸起部分124的直徑被形成為250～700μm，以防止相鄰的凸起部分124相互跨接，同樣，當安裝已經成型的BGA封裝器件時，在某一裝配溫度下，在凸起部分熔化之后，應該考慮一較低的安裝高度，凸起部分124的理想高度是100～700μm。依據基于電鍍反應速度的反應時間，凸起部分124的高度是可以控制的。
如圖2F所示，光致抗蝕劑薄膜123的剩余部分從襯底1上清除掉，并且Ni層125a被鍍敷在金屬銅凸起部分124的表面，其厚度達5～30μm，此后，在電鍍Ni層125a的頂部，已經鍍敷一層Au，其厚度小于5μm，以便在PCB(未示出)板安裝時提高其粘合力。
也就是說，作為BGA封裝器件的外部管腳的凸起部分124已經被形成，并且在襯底1相反的那一邊已經安裝好模板3，其上分布有粘結劑5，然后進行模片鍵合以便將芯片4粘接在那里，實行線焊接步驟以便用金屬線6將芯片4的焊盤與位于內部引線2的相應末端部分的焊接指2a相連接，因此芯片4即與外部管腳8相電連接，并且一環(huán)氧樹脂化合物已經被模制成圍繞著金屬線6和芯片4，這樣即完成了BGA封裝的制造過程。
如圖3A-3F中所示，它反映依據本發(fā)明的第二實施方案的用于BGA封裝的外部管腳制造方法，通過使用一種共知的PCB構圖制作工藝，在具有許多穿過其中的內部引線2的襯底1的上面形成了多個的銅支柱222，在襯底1上形成了一層光致抗蝕劑薄膜223，然后使用一種光刻工藝，清除掉光致抗蝕劑薄膜223形成并覆蓋在銅支柱222上面的那一部分，從而暴露出支柱222。一種焊料(so1der)被鍍敷在所暴露的銅支柱222的上面以形成凸起部分224，襯底1上面剩余的光致抗蝕劑薄膜被全部清除掉，并且該焊接物凸起部分224被實行回流以形成錐球形狀的管腳。理想的襯底1由PCB或者是由一種陶瓷材料來制作成，它具有超過300℃的熔點。當進行裝配時，在某一安裝溫度下，焊接物凸起部分124的凸起高度變得很低，所以值得推薦的是采用一種Sn與Pb之比率為90∶10到80∶20且具有較高熔點的焊料而不采用Sn與Pb之比為63至37的焊膏，因此而防止相鄰管腳之間的搭接。
如上所述，在依據本發(fā)明的用于BGA封裝的外部管腳制造方法中，采用了一種球形管腳制作工藝，所以常規(guī)的球形管腳安裝過程可以省略，從而消除了故障部分，如在焊球的裝配過程中，由于不精確的配合，在內部端子與外部管腳之間會出現故障連接；或者是在襯底與焊球之間，由于粘合不良，會出現外部引線的局部脫離，因此而提高了半導體封裝制造的生產率。
另外，由于消除了對高價格焊球安裝器件的需要，依據本發(fā)明的半導體封裝能夠以較低的成本制造出。
權利要求
1.一種用于網格球形陣列(BGA)半導體封裝的外部管腳制造方法，其特征在于，包含步驟在一襯底的上表面形成多個相互之間以一定間隔分布的導電支柱；在所述襯底上面形成一層光致抗蝕劑薄膜；穿過所述光致抗蝕劑薄膜，暴露所述相應的支柱；在所述的每個被暴露的支柱上面形成一導電凸起物；以及清除所述襯底上面剩余的所述光致抗蝕劑薄膜。
2.如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述凸起物由非電解工藝過程形成。
3.如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述支柱由金屬銅制成。
4.如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述凸起物其高度為100～700μm，并且其直徑為250～700μm。
5.如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述凸起物由金屬銅制成。
6.如權利要求5所述的方法，其特征在于，在所述凸起物的被暴露表面依次形成了一層鎳和一層金。
7.如權利要求6所述的方法，其特征在于，所述鎳層和所述金層由一電鍍工藝過程來形成。
8.如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述凸起物由一焊料制成。
9.如權利要求8所述的方法，其特征在于，在形成所述凸起物之后，執(zhí)行一回流過程。
10.如權利要求8所述的方法，其特征在于，所述襯底由一印刷電路板和一陶瓷材料組成，并具有一超過300℃的熔點。
11.如權利要求8所述的方法，其特征在于，在所述凸起物中，比率Sn∶Pb的比值范圍是從90∶10到80∶20。
全文摘要
一種用于網格球形陣列(BGA)半導體封裝的外部管腳制造方法,它能夠直接地在襯底上形成一凸起狀金屬,包含步驟:在襯底的上表面形成了數目眾多的相互之間以一定的間隔而分布的導電支柱;在該襯底上形成一光致抗蝕劑薄膜;穿過該光致抗蝕劑薄膜暴露各相應的支柱;在每一個該暴露出的支柱的上面形成一導電凸起部分;以及清除殘留在該襯底上面的光致抗蝕劑薄膜。
文檔編號H01L23/12GK1181618SQ9710377
公開日1998年5月13日 申請日期1997年4月14日 優(yōu)先權日1996年10月29日
發(fā)明者崔鐘海, 金振圣 申請人:Lg半導體株式會社