專利名稱：覆晶封裝制程及其所使用的基材及不沾焊料的印刷網(wǎng)版的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是有關(guān)一種覆晶封裝制程，特別是形成一填膠材料于基材上的制程以減少芯片與基材間的焊錫接點(diǎn)所含的二氧化硅填充料污染物。
背景技術(shù)：
隨著高密度、高功率的電子構(gòu)裝的迫切需求，覆晶(Flip Chip)封裝技術(shù)已被廣泛使用于許多領(lǐng)域。如其名所意指，覆晶封裝是將裸晶(baredie)以表面朝下的方式借由軟焊料的連接附著于基材(substrate)上，以行接合物的連接。然而，如所知，當(dāng)使用有機(jī)材料為基材(organicsubstrate)時(shí)，軟焊料連接過程中的溫度循環(huán)會(huì)發(fā)生熱脹冷縮。此熱脹冷縮是由于有機(jī)基板的熱膨脹系數(shù)(CTE；coefficient of thermalexpansion)約為14-17ppm/℃，與硅芯片的CTE(約為4ppm/℃)差距過大。因此可知，CTE不匹配所引發(fā)的應(yīng)力很容易導(dǎo)致接點(diǎn)損壞。
因此，為減少連接產(chǎn)生的應(yīng)力并增加可靠度，通常需要在基板與芯片的間隙內(nèi)填入底膠。利用此法，可將應(yīng)力分散至膠體，借以降低接點(diǎn)所受到的應(yīng)力。如此便可減少接點(diǎn)破裂(crack)，而延長接點(diǎn)的疲勞壽命。此外，上述底膠是絕緣物質(zhì)，亦可防止接點(diǎn)間有雜質(zhì)造成漏電流的傳遞。既有數(shù)據(jù)顯示，有填底膠的結(jié)構(gòu)較無填底膠者其可靠性(reliability)高5-10倍。因此，填底膠已成為高需求的制程。然而，于不同的填底膠制程及硬化填膠材料以行連接的方式會(huì)分別產(chǎn)生問題。
一般而言，大多數(shù)的覆晶封裝以低黏性的液態(tài)填膠材料利用點(diǎn)膠(dispensing)方式沿芯片外圍填底膠。利用液體在芯片與基板間微細(xì)間隙(小于100微米)所形成的毛細(xì)作用作為驅(qū)動(dòng)力，以填滿接點(diǎn)間的間隙。因由毛細(xì)作用引導(dǎo)的充填十分緩慢。當(dāng)芯片大小增加時(shí)此問題會(huì)更嚴(yán)重，因?yàn)樘畛鋾r(shí)間會(huì)隨芯片尺寸增加而增加，此乃因填膠材料填充間隙所須流動(dòng)的距離增加所致。
例如，在一典型的充填作業(yè)中，一個(gè)7mm見方的芯片，視液膠溫度而定充填需時(shí)數(shù)分鐘至十?dāng)?shù)分鐘。僅以毛細(xì)作用不足以驅(qū)動(dòng)較大的填底區(qū)域，因?yàn)榱鲏簾o法充分維持，氣泡(void)容易形成于填膠材料中。該氣泡很可能在后續(xù)的熱制程時(shí)造成封裝體的爆米花效應(yīng)(popcorn)使封裝體失效，或于封裝體承受應(yīng)力時(shí)因應(yīng)力集中而加速破壞造成失效。另外，表面污染物例如助焊劑殘余物，會(huì)降低潤濕作用并妨礙填膠材料流填底，使產(chǎn)生氣泡，造成不充足的表面接觸而減低結(jié)合力量。因此，對(duì)可靠度會(huì)有不良的影響。
利用所謂的非流動(dòng)性(no-flow)填底膠技術(shù)可用來解決上述問題，其執(zhí)行步驟如下述(1)形成一填膠材料于基材上；(2)將芯片附著于基材上(3)將焊錫回焊。非流動(dòng)性填底膠技術(shù)的填膠材料通常為低黏性及熱固性的環(huán)氧化物，其包含助焊劑成分以促進(jìn)焊錫回焊步驟。一覆晶封裝的填膠制程時(shí)間可借由在將芯片形成于基材前先將填膠材料附著于基材而減少。借此亦可減少氣泡產(chǎn)生于填膠材料中。
不幸的是，非流動(dòng)性的填底膠技術(shù)會(huì)導(dǎo)致其它問題，如對(duì)覆晶封裝中的可靠度上及電性功能有負(fù)面影響。傳統(tǒng)封裝或覆晶封裝中，二氧化硅填充料通常會(huì)添加于填膠材料中再進(jìn)而調(diào)和芯片及填膠材料的熱膨脹系數(shù)。一非流動(dòng)性填底膠技術(shù)的填膠材料亦包含二氧化硅填充料。當(dāng)芯片附著于基材時(shí)，填膠材料中的二氧化硅填充料通常陷入于芯片的導(dǎo)電凸塊及焊墊或預(yù)上錫膏的基材之中。當(dāng)導(dǎo)電凸塊及預(yù)上錫膏的焊墊回焊時(shí)二氧化硅填充料會(huì)存在于覆晶封裝的焊錫接點(diǎn)中，而造成可靠度及電性功能如覆晶封裝中的焊錫接合的電阻的負(fù)面影響。
圖1A至圖1F為一系列的剖面圖說明于覆晶封裝的填膠步驟使用非流動(dòng)性技術(shù)時(shí)，二氧化硅填充料如何陷入覆晶封裝的芯片及基材間的焊錫接點(diǎn)。
在圖1A中，一已備有焊錫罩幕124及焊錫罩幕開口123于表面上的基材120。焊墊121形成于基材120的表面上，其經(jīng)焊墊罩幕開口123完全露出，接著預(yù)上錫膏122行成于焊墊121上。當(dāng)焊墊121完全由焊錫罩幕開口123露出時(shí)此焊墊121為NSMD(非防焊設(shè)計(jì))型。預(yù)上錫膏122是視需要而(非必須地)形成于焊墊121上。而且，預(yù)上錫膏122通常具有近乎平坦的表面。
在圖1B中，非流動(dòng)性技術(shù)的填膠材料130以習(xí)知的方式形成于基材上120。如所知，二氧化硅填充料132會(huì)隨機(jī)分布于填膠材料130中。
在圖1C中，半導(dǎo)體芯片110的主動(dòng)表面上具有用以附著于基材120上的導(dǎo)電凸塊111。此導(dǎo)電凸塊111更進(jìn)一步附著于預(yù)上錫膏122上。如圖解說明，二氧化硅填充料132于預(yù)上錫膏122上方及導(dǎo)電凸塊111旁。
在圖1D中，回焊預(yù)上錫膏122并與導(dǎo)電凸塊111結(jié)合以形成焊錫接點(diǎn)140。當(dāng)導(dǎo)電凸塊111中包含焊錫材料時(shí)此凸塊亦會(huì)被回焊。非流動(dòng)性填底膠技術(shù)的填膠材料130通常含助焊劑成分以降低于預(yù)上錫膏金屬122及金屬導(dǎo)電凸塊111之間在回焊期間的表面張力。預(yù)上錫膏122(及導(dǎo)電凸塊111)的液化及預(yù)上錫膏122與導(dǎo)電凸塊111的結(jié)合皆很快，預(yù)上錫膏122的平坦表面使得排除預(yù)上錫膏122上方及導(dǎo)電凸塊111旁的二氧化硅填充料132變得困難。此造成于導(dǎo)電凸塊111下方及預(yù)上錫膏122的二氧化硅填充料陷入焊錫接點(diǎn)140中，而導(dǎo)致焊錫接點(diǎn)140的可靠度及電性表現(xiàn)上的負(fù)面影響。
在圖1E中，顯示一包含SMD(防焊設(shè)計(jì))的焊墊121′，由焊墊罩幕124的焊墊開口123′部分露出形成。一預(yù)上錫膏122′視需要(而非必須地)形成于焊墊121上。而且，預(yù)上錫膏122通常具有一近乎平坦的表面。當(dāng)半導(dǎo)體芯片110的導(dǎo)電凸塊111附著于焊墊121′時(shí)，于導(dǎo)電凸塊111下方及預(yù)上錫膏122′仍有一些二氧化硅填充料132。
在圖1F中，當(dāng)回焊預(yù)上錫膏122′以結(jié)合導(dǎo)電凸塊111形成焊錫接點(diǎn)140′時(shí)，一些二氧化硅填充料會(huì)因圖1D中所敘述的相同理由而被陷入于焊錫接點(diǎn)140′中。
美國專利6489,180中揭露另一種利用非流動(dòng)性的填底膠技術(shù)的覆晶封裝。利用圖2A至圖2G為一系列的剖面圖，說明與美國專利6489,180中所揭露相同的非流動(dòng)性填底膠技術(shù)的覆晶封裝制程。
在圖2A中，提供一適用于覆晶封裝的基材220?；?20表面上包含焊錫罩幕224及焊墊221。當(dāng)焊墊221完全為焊錫罩幕開口223所暴露時(shí)，此焊墊221為NSMD型。
在圖2B中，一導(dǎo)電的導(dǎo)電的尖點(diǎn)凸塊222形成于焊墊221上。此導(dǎo)電的尖點(diǎn)凸塊222可由傳統(tǒng)的金屬線結(jié)合方法或其它方法制造。當(dāng)利用傳統(tǒng)的金屬線結(jié)合方法時(shí)，導(dǎo)電的尖點(diǎn)凸塊222由金或鋁形成。
在圖2C中，一填膠材料230提供于基材220表面上，以將焊墊221及導(dǎo)電的尖點(diǎn)凸塊222覆蓋。填膠材料230可以點(diǎn)膠法或其它方法提供。此填膠材料230中包含隨機(jī)分布于其內(nèi)的二氧化硅填充料232，以使圖2D中的芯片210及填膠材料230的熱膨脹系數(shù)相配。
在圖2D中，一具有焊錫凸塊211的半導(dǎo)體芯片210以芯片上層向下的方式對(duì)準(zhǔn)于焊墊221并附著于基材220上。接著將該半導(dǎo)體芯片210對(duì)著基材強(qiáng)制重壓以使導(dǎo)電的尖點(diǎn)凸塊222穿入焊錫凸塊221中。如圖所示，有些硅填充材料232會(huì)在焊錫凸塊211導(dǎo)電的尖點(diǎn)凸塊222及焊墊221的周圍。
在圖2E中，為焊錫回焊步驟，回焊焊墊221上的焊錫凸塊211，使半導(dǎo)體芯片210與基材220形成電性連接，此連結(jié)乃由熔化的焊錫凸塊211沿導(dǎo)電的尖點(diǎn)凸塊222及焊墊221的表面，向下流動(dòng)而產(chǎn)生。而影響熔化的錫焊凸塊211的流速有兩個(gè)主要的因素。其中之一為沿著導(dǎo)電的尖點(diǎn)凸塊222及結(jié)合焊墊221表面的熔化的焊錫凸塊的毛細(xì)作用，另一因素為熔化的焊錫凸塊211的重量。不幸的，此兩因素以大體上相同的方向作用于熔化的焊錫凸塊上，加速熔化的焊錫凸塊211的流速。于焊錫罩幕224與焊墊221間、及焊錫凸塊211與焊墊221間的硅填充材料232，于回焊步驟后陷入于焊錫凸塊211中對(duì)于焊錫凸塊211與焊墊221的連接造成不良影響，劣化了覆晶封裝250a中電性表現(xiàn)及焊錫接點(diǎn)的可靠度。此外，如所示，導(dǎo)電的尖點(diǎn)凸塊222不會(huì)被回焊并保留先前的形狀。此尖點(diǎn)A仍然存在于覆晶封裝的250a′的焊錫接點(diǎn)中，該點(diǎn)在焊錫凸塊211受到應(yīng)力作用時(shí)會(huì)導(dǎo)致應(yīng)力集中。更對(duì)覆晶封裝中250a′的焊錫接點(diǎn)的可靠度負(fù)面影響。
圖2F中說明與上述稍微不同的情形，其中基材220是包含部分為焊錫罩幕224的開口223′所暴露的SMD型焊墊221′。一導(dǎo)電的尖點(diǎn)凸塊222′由傳統(tǒng)的金屬線結(jié)合法或其它方法形成于焊墊221′上，當(dāng)以傳統(tǒng)的金屬線結(jié)合法制造時(shí)需使用金或鋁。將半導(dǎo)體芯片210對(duì)著基材200強(qiáng)制重壓以使導(dǎo)電的尖點(diǎn)凸塊222穿入焊錫凸塊221中，在此有些硅填充材料232亦會(huì)于焊錫凸塊211、導(dǎo)電的尖點(diǎn)凸塊222，及焊墊221的周圍。
如圖2G所示，焊錫回焊步驟，回焊焊墊221上的焊錫凸塊211′，使半導(dǎo)體芯片210與基材220形成電性連接。于此步驟中，一些硅填充材料232因?yàn)榕c圖2E中所述的相同理由，于回焊步驟后陷入于焊錫凸塊211中。此填膠材料中的二氧化硅填充料會(huì)影響結(jié)合焊電221′與焊錫凸塊211連接的完整性，導(dǎo)致覆晶封裝250b中焊錫接點(diǎn)可靠度的劣化。此外，如圖所示，該導(dǎo)電的尖點(diǎn)凸塊222′不會(huì)被回焊并保留先前的形狀，而此尖點(diǎn)A′仍然存在于覆晶封裝的250b′的焊錫接點(diǎn)中，該點(diǎn)在焊錫凸塊211受到應(yīng)力作用時(shí)會(huì)導(dǎo)致應(yīng)力集中。更對(duì)覆晶封裝中250b′的焊錫接點(diǎn)的可靠度造成負(fù)面影響。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的主要目的是提供一種覆晶封裝制程及其所使用的基材，適用于底膠填充(underfill)，完成填底膠時(shí)二氧化硅填充料不會(huì)陷入于覆晶封裝中的焊錫接點(diǎn)中，以改善覆晶封裝中焊錫接點(diǎn)的可靠度。
本發(fā)明的另一目的是提供一種覆晶封裝制程以形成一填底膠材料及基材，當(dāng)焊錫接點(diǎn)受到應(yīng)力作用時(shí)避免應(yīng)力集中于覆晶封裝中的焊錫接點(diǎn)，以提升覆晶封裝產(chǎn)品的可靠度與使用壽命。
為達(dá)成本發(fā)明的上述目的，本發(fā)明提供一種覆晶封裝制程，適用于底膠填充。達(dá)成本發(fā)明，是主要在制程中提供或形成一預(yù)上錫膏于基材的焊墊上，上述的預(yù)上錫膏呈錐形輪廓。另外，在形成填底膠材料(含硅填充材料)之后，預(yù)上錫膏對(duì)準(zhǔn)于導(dǎo)電凸塊并附著于覆晶封裝的封裝基材上。之后，回焊制程緩慢地熔化上述預(yù)上錫膏并將其回焊至與其對(duì)準(zhǔn)的導(dǎo)電凸塊中。此緩慢回焊，連接錐形的預(yù)上錫膏形成一無(或大致上無)二氧化硅填充物的單一焊錫接點(diǎn)。
本發(fā)明還提供一基材，適用于覆晶封裝制程，以減少一芯片與該基材間焊錫接點(diǎn)的二氧化硅填充料污染，其特征在于所述基材包含一導(dǎo)電焊墊，設(shè)于該基材上；以及一預(yù)上錫膏物，自該基材的導(dǎo)電焊墊上方伸出且呈錐形。
本發(fā)明還提供一不沾焊料的印刷網(wǎng)版，用于覆晶封裝制程以減少在芯片與基材間的焊錫接點(diǎn)過程中二氧化硅填充料上的污染物，其特征在于所述印刷網(wǎng)版包含一反向漏斗形間隙，其具有一頂部開口；以及一大于頂部開口的底部開口。


圖1A至圖1F是一系列剖面圖，其顯示利用非流動(dòng)性填底膠技術(shù)的覆晶封裝填膠步驟，其中二氧化硅填充料是陷入覆晶封裝中的芯片及基材間的焊錫接點(diǎn)；圖2A至圖2G是利用相似于美國專利6,489,180中所揭露的非流動(dòng)性的填底膠技術(shù)覆晶封裝制程的剖面圖；圖3A至圖3G是一形成填底膠材料的覆晶封裝制程其為本發(fā)明的實(shí)施例的剖面及一上視圖；圖4A至圖4C是形成一根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施例的填底膠材料的覆晶封裝制程的剖面圖。
符號(hào)說明110～半導(dǎo)體芯片111～導(dǎo)電凸塊120～基材121，121′～焊墊122～預(yù)上錫膏123，123′～焊錫罩幕開口124～焊錫罩130～填膠材料132～焊錫接點(diǎn)140，140′～二氧化硅填充料210～芯片211，211′～焊錫凸塊220～基材221，221′～結(jié)合焊222，222′～導(dǎo)電的尖點(diǎn)凸塊
223，223′～焊錫罩幕開口224～焊錫罩幕230～填膠材料232～二氧化硅填充料250a～覆晶封裝250b～覆晶封裝A′～尖點(diǎn)310～半導(dǎo)體芯片311～導(dǎo)電凸塊320～基材321～焊墊322～預(yù)上錫膏323～焊錫罩幕開口324～焊錫罩325～焊錫膏330～填膠材料340～焊錫接點(diǎn)350～印刷網(wǎng)版351～印刷網(wǎng)版較小開口352～印刷網(wǎng)版較大開口353～印刷網(wǎng)版腔室355～刮刀410～芯片420～基材421～焊墊422～預(yù)上錫膏
423～焊錫罩幕開口424～焊錫罩幕430～填膠材料440～焊錫接點(diǎn)具體實(shí)施方式
圖3A至圖3G顯示本發(fā)明第一實(shí)施例的利用覆晶封裝制程步驟，其中該制程是適用于填充底膠。本發(fā)明是提供一覆晶封裝制程的手段以形成一底膠封裝材料，而不會(huì)在焊錫接點(diǎn)中造成二氧化硅填充材的污染。本發(fā)明所形成的覆晶封裝可更進(jìn)一步防止因焊錫接點(diǎn)受到應(yīng)力作用時(shí)所導(dǎo)致的應(yīng)力集中所產(chǎn)生的危險(xiǎn)點(diǎn)及界面，以使覆晶封裝具有較佳的電性表面、較高的可靠度、及較長的壽命。
在圖3A中，提供一基材320，于其上表面包含焊錫罩幕324及焊錫罩幕開口323的基材320。亦提供一旱電321于焊錫罩幕開口323內(nèi)，且焊墊321是完全為焊錫罩幕開口323所暴露，焊墊321為NSMD型，該焊墊321通常包含銅。
如圖3B所示，提供一具有導(dǎo)電性的印刷網(wǎng)版350以定義反向漏斗型空隙。印刷網(wǎng)版350是使用于填膠制程的中間步驟，以適當(dāng)?shù)囊幌鄬?duì)位置與基板320接觸，例如將大的(底部)開口320與基板320接觸而使小的(頂部)開口遠(yuǎn)離基板320。大致上該錐形空隙353形成于大開口352與小開口351之間，如圖3B所示，較大的開口對(duì)準(zhǔn)于焊墊321并置于基材320上。
在以下的敘述，印刷網(wǎng)版350用來形成具尖頂?shù)念A(yù)上錫膏。當(dāng)印刷網(wǎng)版350附著于基材320上時(shí)，該底部開口352最好夠大以覆蓋焊錫罩幕開口323。接下來，將較好為包含錫鉛合金或無鉛的錫基合金等焊錫材料的焊錫膏325形成于焊墊上。利用括刀355使焊錫膏325掃過由基板320與印刷網(wǎng)板350形成的組合物的頂部，并迫使焊錫膏325進(jìn)入腔室353中以填滿反向漏斗型印刷網(wǎng)版定義的空隙中。
在圖3C中，回焊焊錫膏325以于焊墊321上形成一呈錐形且末為尖端的預(yù)上錫膏322。接著將印刷網(wǎng)版350與基材320分開。此印刷網(wǎng)版最好為不銹鋼涂覆有不具焊接特性的材料金屬，以避免于回焊過程中，將焊錫高325焊于其上。一較佳的預(yù)上錫膏322于透視圖3D中圖解說明，但其并不受限于此。本發(fā)明亦可利用其它形狀的預(yù)上錫膏來改善應(yīng)力及提供其它優(yōu)點(diǎn)，此技術(shù)乃熟習(xí)該技藝人士可領(lǐng)會(huì)的。
在圖3E中，形成一的填膠材料330其中含有用于非流動(dòng)性填充底膠技術(shù)的二氧化硅填充料332，并借由點(diǎn)膠法及其它已知方法將其鋪于基材320上。如圖中所描繪二氧化硅填充料332隨機(jī)分布于填膠材料330中。
如圖3F所示，一半導(dǎo)體芯片310附著于基材320上并包含一導(dǎo)電凸塊311于主動(dòng)的表面上。導(dǎo)電凸塊311進(jìn)一步對(duì)準(zhǔn)并附著于預(yù)上錫膏322上。如圖3F所說明，由于來自導(dǎo)電凸塊311的壓力對(duì)預(yù)上錫膏322的作用，使得抗導(dǎo)電凸塊311的預(yù)上錫膏322尖頂稍變平坦。亦如圖所說明，在此制程的階段中，會(huì)有些二氧化硅填充材料332于預(yù)上錫膏322上及導(dǎo)電凸塊311周圍。導(dǎo)電凸塊311最好為焊錫材料，金，銅，涂上焊錫材料的金，或涂上焊錫材料的銅。而焊錫材料最好為錫鉛合金或無鉛的錫基合金。
在圖3G中所說明的制程步驟，回焊預(yù)上錫膏322以與導(dǎo)電凸塊311結(jié)合而形成焊錫接點(diǎn)340。其中焊錫接點(diǎn)340的形成乃由熔化的預(yù)上錫膏322沿導(dǎo)電凸塊311表面向下流動(dòng)而產(chǎn)生。而影響熔化的預(yù)上錫膏322的流速有兩個(gè)主要的因素。其中之一為沿著導(dǎo)電凸塊311表面的熔化的預(yù)上錫膏322的毛細(xì)作用，另一因素為熔化的預(yù)上錫膏322的重量。此兩力量大致為相反(在方向上)因而減少熔化的預(yù)上錫膏322的流速。因此，預(yù)上錫膏322及導(dǎo)電凸塊311的連接會(huì)變慢。而預(yù)上錫膏322其呈錐形的輪廓再與導(dǎo)電凸塊311的接觸點(diǎn)附近呈為一傾斜面，而使預(yù)上錫膏322上及導(dǎo)電凸塊311周圍的二氧化硅填充料322在上述回焊過程中容易被排除。而造成無(或?qū)嶋H上無)二氧化硅填充料332陷入于焊錫接點(diǎn)中，而達(dá)成本發(fā)明的主要目的。
在導(dǎo)電凸塊311由適當(dāng)?shù)暮稿a材料例如錫鉛合金、無鉛的錫基合金組成時(shí)，于預(yù)上錫膏321回焊期間導(dǎo)電凸塊311亦會(huì)回焊。于預(yù)上錫膏322回焊期間導(dǎo)電凸塊311亦會(huì)回焊，熔化的導(dǎo)電凸塊311往下流而與熔化的預(yù)上錫膏322的流向相反，因此進(jìn)一步使預(yù)上錫膏322與導(dǎo)電凸塊311的連接變慢。結(jié)合預(yù)上錫膏321與導(dǎo)電凸塊311的相反且較慢的流速的結(jié)合作用中、與呈錐形的預(yù)上錫膏332的作用是確保了可將二氧化硅填充材料排除于焊錫接點(diǎn)340之外，以達(dá)成本發(fā)明的重要目的。
非流動(dòng)性填底膠技術(shù)的填膠材料330較好為含有助焊劑的成分，可于回焊時(shí)熔化的預(yù)上錫膏322及(熔化的)導(dǎo)電凸塊間的表面張力。而填膠材料330于回焊期間亦會(huì)硬化。預(yù)上錫膏322回焊至導(dǎo)電凸塊以產(chǎn)生成一體的焊錫接點(diǎn)340，使預(yù)上錫膏的尖頂(圖3C與圖3D)不再存在。因此，焊錫接點(diǎn)440并無先前技術(shù)的覆晶系統(tǒng)及制程中，受到應(yīng)力集中的損害。
如圖2B所述，導(dǎo)電的尖狀凸塊222揭露于美國專利6,489,180，當(dāng)其借由傳統(tǒng)金屬線結(jié)合法制造時(shí)，該銷子由金或鋁形成。金的熔點(diǎn)大約1064.18度，而鋁的熔點(diǎn)大約660.32度。當(dāng)?shù)?E圖的焊錫凸塊211回焊時(shí)，回焊溫度通常不高于300度。因此，使用傳統(tǒng)金屬線結(jié)合法形成導(dǎo)電的尖點(diǎn)凸塊222時(shí)，該尖狀凸塊222不會(huì)被回焊或熔化而在回焊焊錫凸塊211時(shí)保持先前的形狀。因此，尖點(diǎn)A仍存在于覆晶封裝250a的焊錫接點(diǎn)中，導(dǎo)致在焊錫凸塊211受到應(yīng)力作用時(shí)應(yīng)力集中于一點(diǎn)。
圖4A至圖4C顯示本發(fā)明的另一實(shí)施例的覆晶封裝制程的制造步驟以形成本發(fā)明的另一填充底膠方法。本實(shí)施例本是提供一覆晶封裝制程的手段以形成一底膠封裝材料，而不會(huì)在焊錫接點(diǎn)中造成二氧化硅填充材的污染。如先前描述的實(shí)施例，借此可防止焊錫接點(diǎn)中的不良點(diǎn)及應(yīng)力集中點(diǎn)，以使覆晶封裝產(chǎn)生較佳的電性功能可靠度及較長的壽命。
在圖4A中，提供一基材420，于其上表面包含焊錫罩幕424及焊錫罩幕開口423的基材420。亦提供一焊電421于焊錫罩幕開口423內(nèi)，且焊墊321是完全為焊錫罩幕開口423所暴露，焊墊421為SMD型，該焊墊421通常包含銅。
在圖4B中，一具有尖頂?shù)念A(yù)上錫膏422利用與圖3B及圖3C相同的方法形成于焊墊421上。預(yù)上錫焊422通常由錫鉛合金或無鉛的錫基合金等焊錫材料組成。
如圖4C中說明，一用于非流動(dòng)性填充底膠技術(shù)的填膠材料430其中含有隨機(jī)分布的二氧化硅填充料432，借由點(diǎn)膠或其它已知方法鋪于基材420上。接著，將于主動(dòng)表面上具導(dǎo)電凸塊411的半導(dǎo)體芯片410附著于基材420上。導(dǎo)電凸塊311最好為焊錫材料，金，銅，涂上焊錫材料的金，或涂上焊錫材料的銅。而焊錫材料最好為錫鉛合金或無鉛的錫基合金。預(yù)上錫膏422回焊以與芯片410的導(dǎo)電凸塊結(jié)合并形成焊錫接點(diǎn)440此連結(jié)乃由熔化的預(yù)上錫膏422沿芯片410的導(dǎo)電凸塊表面向下流動(dòng)而產(chǎn)生。而影響熔化的預(yù)上錫膏422的流速有兩個(gè)主要的因素。其中的一因素為沿著芯片410的導(dǎo)電凸塊表面的熔化的預(yù)上錫膏422的毛細(xì)作用。另一因素為熔化的預(yù)上錫膏422重量的應(yīng)用。此兩力量所施的方向完全相反，因此減少熔化的預(yù)上錫膏422的流速。
因此預(yù)上錫膏422及導(dǎo)電凸塊411連接的形成會(huì)變慢。另外，利用接近導(dǎo)電凸塊接觸點(diǎn)且呈錐形的預(yù)上錫膏422，以修改預(yù)上錫膏422及芯片410的導(dǎo)電凸塊的對(duì)向回焊，而產(chǎn)生成一體且無(或?qū)嶋H上無)硅填充料432的焊錫接點(diǎn)。
以另一方法說明，于預(yù)上錫膏二氧化硅填充料421回焊期間導(dǎo)電凸塊411亦會(huì)回焊，在此導(dǎo)電凸塊411由一適當(dāng)?shù)暮稿a材料組成，例如錫鉛合金，無鉛的錫基合金。當(dāng)預(yù)上錫膏回焊時(shí)芯片410的導(dǎo)電凸塊亦會(huì)回焊，熔化的導(dǎo)電凸塊411往下流，而與熔化的預(yù)上錫膏422流向完全相對(duì)，更將預(yù)上錫膏422與導(dǎo)電凸塊411的連接減慢。因此將預(yù)上錫膏432有效地由焊錫接點(diǎn)440中移除或消除，為達(dá)成本發(fā)明的主要目的。
在非流動(dòng)性填充底膠技術(shù)的填膠材料430回焊時(shí)，為減少熔化的預(yù)上錫膏422及芯片410的(熔化的)導(dǎo)電凸塊間的表面張力，該填膠材料430最好含流體成分。填膠材料430于回焊期間亦會(huì)變硬。因預(yù)上錫膏322已回焊，使焊錫接點(diǎn)440的尖頂不再存在。因此，焊錫接點(diǎn)440并無先前技術(shù)中覆晶系統(tǒng)及制程中應(yīng)力集中的損害。
由提供的敘述中可了解，本發(fā)明概括的方向是利用一制程達(dá)成提供或形成預(yù)上錫膏于基材的焊墊上，其中預(yù)上錫膏的輪廓為逐漸變小成一點(diǎn)。另外，在利用填充底膠材料(含二氧化硅填充料)后，利用預(yù)上錫膏對(duì)準(zhǔn)芯片的導(dǎo)電凸塊的點(diǎn)，以附著于覆晶封裝的基材裝置上。之后，回焊制程使一緩慢熔化及回焊的預(yù)上錫膏進(jìn)入該對(duì)準(zhǔn)的導(dǎo)電凸塊。此緩慢回焊，使呈錐形的預(yù)上錫膏產(chǎn)生成一體且無(或?qū)嶋H上無)二氧化硅填充料的焊錫接點(diǎn)。
權(quán)利要求
1.一種覆晶封裝制程，包含至少下列步驟提供一基材，該基材上具有一至少露出部分于表面的導(dǎo)電焊墊；形成一凸出于該導(dǎo)電焊墊上且呈錐形的預(yù)上錫膏；于該基材上形成一具有二氧化硅填充料的填膠材料；將一具有導(dǎo)電凸塊的芯片附著于該基材上，其中該導(dǎo)電凸塊對(duì)準(zhǔn)該預(yù)上錫膏；以及回焊該預(yù)上錫膏以連結(jié)該導(dǎo)電凸塊與該導(dǎo)電焊墊，形成一焊錫接點(diǎn)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的覆晶封裝制程，其中該預(yù)上錫膏包含錫鉛合金或無鉛的錫基合金。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的覆晶封裝制程，其中該填膠材料是以點(diǎn)膠的方式形成于該基材上。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的覆晶封裝制程，其中該導(dǎo)電凸塊包含焊錫，金，銅，具有焊錫涂層的金，或具有焊錫涂層的銅。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的覆晶封裝制程，其中該焊錫包含錫鉛合金或無鉛的錫基合金。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的覆晶封裝制程，其中該導(dǎo)電凸塊包含錫鉛合金或無鉛的錫基合金更于回焊預(yù)上錫膏時(shí)同時(shí)被回焊。
7.一種覆晶封裝制程，包含下列步驟提供一基材，該基材上具有一至少露出部分于表面的導(dǎo)電焊墊；提供一不沾焊料的印刷網(wǎng)版，其中定義有一反向漏斗形開口；且該反向漏斗形開口具有一頂部開口及底部開口；使該基材及該印刷網(wǎng)版相接觸，其中該反向漏斗形開口的底部開口位于該導(dǎo)電焊墊上；透過該反向漏斗形的頂部開口形成一焊錫膏覆蓋于該導(dǎo)電焊墊上；回焊該焊錫膏以形成錐形的一預(yù)上錫焊；分離該印刷網(wǎng)版及該基材；形成一具有二氧化硅填充料的填膠材料于該基材上；將具有導(dǎo)電凸塊的芯片附著于該基材上，且其中該導(dǎo)電凸塊對(duì)準(zhǔn)于該預(yù)上錫膏；以及回焊該預(yù)上錫膏以將該導(dǎo)電凸塊及該導(dǎo)電焊墊完整接合。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的覆晶封裝制程，其中該預(yù)上錫膏包含錫鉛合金或無鉛的錫基合金。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的覆晶封裝制程，其中該填膠材料是以點(diǎn)膠的方式形成于該基材上。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的覆晶封裝制程，其中該導(dǎo)電凸塊包含焊錫，金，銅，具有焊錫涂層的金，或具有焊錫涂層的銅。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的覆晶封裝制程，其中該焊錫包含錫鉛合金或無鉛的錫基合金。
12.根據(jù)權(quán)利要求7所述的覆晶封裝制程，其中該導(dǎo)電凸塊包含錫鉛合金或無鉛的錫基合金更于回焊預(yù)上錫膏時(shí)同時(shí)被回焊。
13.根據(jù)權(quán)利要求7所述的覆晶封裝制程，其中該印刷網(wǎng)版包含不銹鋼或涂覆有不沾焊料的材料的金屬材料。
14.根據(jù)權(quán)利要求7所述的覆晶封裝制程，其中該焊錫膏由網(wǎng)版印刷形成。
15.一基材，適用于覆晶封裝制程，以減少一芯片與該基材間焊錫接點(diǎn)的二氧化硅填充料污染，其特征在于所述基材包含一導(dǎo)電焊墊，設(shè)于該基材上；以及一預(yù)上錫膏物，自該基材的導(dǎo)電焊墊上方伸出且呈錐形。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的基材，其特征在于該導(dǎo)電焊墊為NSMD型或SMD型。
17.根據(jù)權(quán)利要求15所述的基材，其特征在于該預(yù)上錫膏包含錫鉛合金或無鉛的錫基合金。
18.一不沾焊料的印刷網(wǎng)版，用于覆晶封裝制程以減少在芯片與基材間的焊錫接點(diǎn)過程中二氧化硅填充料上的污染物，其特征在于所述印刷網(wǎng)版包含一反向漏斗形間隙，其具有一頂部開口；以及一大于頂部開口的底部開口。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的不沾焊料的印刷網(wǎng)版，其特征在于該印刷網(wǎng)板包含涂上一層不沾焊料材料的不銹鋼或金屬材料。
全文摘要
本發(fā)明揭示一形成填充底膠的覆晶封裝制程及其所使用的基材及不沾焊料的印刷網(wǎng)版。所述覆晶封裝制程包含提供一基材，該基材上具有完全或至少露出部分于表面的導(dǎo)電焊墊，形成一自基材伸出且呈錐形的預(yù)上錫膏于導(dǎo)電焊墊上方，接著形成一含二氧化硅填充料的填膠材料于基材上，提供含導(dǎo)電凸塊的芯片，將芯片附著于基材上，接著回焊該預(yù)上錫膏以完整地附著導(dǎo)電凸塊及導(dǎo)電焊墊，借此更硬化該填膠材料。當(dāng)該芯片接合于基材時(shí)導(dǎo)電凸塊會(huì)對(duì)準(zhǔn)于預(yù)上錫膏。
文檔編號(hào)H05K3/12GK1574255SQ200310115459
公開日2005年2月2日 申請日期2003年11月26日 優(yōu)先權(quán)日2003年5月22日
發(fā)明者蘇昭源 申請人:臺(tái)灣積體電路制造股份有限公司