TW201640635A - 封裝結構及其製作方法 - Google Patents

Abstract

一種包括基板、晶片及封裝膠體的封裝結構。基板包括核心層、防焊層、第一及第二圖案化金屬層。核心層包括相對的第一及第二表面。第一及第二圖案化金屬層分別設置於第一及第二表面。第二圖案化金屬層包括多個焊墊及金屬墊。焊墊具有第一厚度，金屬墊的最大厚度大於第一厚度。防焊層覆蓋第二表面且局部暴露出焊墊與金屬墊。防焊層的最大厚度與金屬墊的最大厚度相等。晶片設置於第一表面並電性連接第一圖案化金屬層。金屬墊在第二表面上的分布範圍與晶片在第二表面的正投影重疊。封裝膠體設置於第一表面上並覆蓋晶片及第一圖案化金屬層。

Description

封裝結構及其製作方法

本發明是有關於一種封裝結構及其製作方法，且特別是有關於一種晶片的封裝結構及其製作方法。

積體電路(Integrated Circuits,IC)在我們的日常生活當中，幾乎可以說已達到無所不在的地步。為符合電子裝置的高速處理化、多功能化、積集化及小型輕量化等多方面的要求，半導體製程技術也不斷朝向微型化及高密度化發展，而基板之線路設計也隨著晶片功能之發展與封裝之需求而日亦複雜。然而，隨著基板的之微型化及其線路的複雜化，也連帶使得現有的基板在製程上遭遇許多新的問題。隨著電子裝置的訊號接點的數目逐漸增加，早期所使用以針格陣列(PGA)作為訊號傳輸界面之構裝基板已經不敷使用，因此發展出平面柵格陣列(Land Grid Array，LGA)作為構裝基板之訊號傳輸界面。LGA類型的封裝結構所使用之接點乃是LGA基板之底面的許多平面陣列排列的墊形端子。

圖2繪示習知的一種LGA類型的封裝結構的剖面示意 圖。封裝結構50包括一基板500、防焊層550、一晶片600以及一封裝膠體700。基板500包括一核心層510、一第一圖案化金屬層520以及一第二圖案化金屬層530，第一圖案化金屬層520以及第二圖案化金屬層530分別設置於核心層510的上下兩表面。第二金屬層530可包括多個具有訊號傳輸功能的焊墊532及一金屬墊534。晶片600設置於核心層510的上表面並與第一圖案化金屬層520電性連接，而防焊層550則覆蓋核心層510的下表面且具有多個開口550a，其分別局部暴露出第二圖案化金屬層530的焊墊532及金屬墊534，如此，焊墊532可作為封裝結構50與外部電子元件電性連接用的墊形接點，而金屬墊534位於晶片600的下方，一方面可支撐晶片600，一方面可作為散熱墊之用，為能有效消散晶片600於運作時產生之熱能，防焊層550局部暴露出金屬墊534的開口550a通常應越大越好，以使金屬墊534所裸露出之面積儘可能擴大。

然而，設置於核心層510的上表面的晶片600在進行打 導線製程或封膠製程時，由於核心層510的下表面的防焊層550以及位於晶片600下方的金屬墊534的厚度不一，也就是防銲層550的底面與金屬墊534的底面之間具有高度差，防銲層550於底面處提供了支撐，但於暴露出金屬墊534的開口550a處卻無法提供支撐，導致基板500在承受打線或封膠的正向應力時，其下方所受到的支撐力不均而產生翹曲(Warpage)的現象，進而使晶片600因正向瞬間壓力及下方之支承載件(即基板500)產生翹曲而導 致形變，甚至發生如圖2所示之脆裂的現象，造成晶片600損傷，降低習知的封裝結構50的可靠度。

本發明提供一種封裝結構及其製作方法，其可提升封裝結構的結構可靠度以及製程良率。

本發明的封裝結構包括一基板、一晶片以及一封裝膠體。基板包括一核心層、一第一圖案化金屬層、一第二圖案化金屬層以及一防焊層。核心層包括一第一表面以及相對第一表面的一第二表面。第一圖案化金屬層設置於第一表面。第二圖案化金屬層設置於第二表面。第二圖案化金屬層包括多個焊墊及一金屬墊。焊墊具有一第一厚度，而金屬墊的最大厚度大於第一厚度。

防焊層覆蓋第二表面並具有一第一開口以及多個第二開口。第一開口局部暴露出金屬墊，第二開口分別局部暴露出焊墊。防焊層的最大厚度與金屬墊的最大厚度相等。晶片設置於第一表面上並電性連接第一圖案化金屬層。第一開口的一分布範圍與晶片在第二表面上的一正投影至少局部重疊。封裝膠體設置於第一表面上，並覆蓋晶片以及第一圖案化金屬層。

本發明的封裝結構的製作方法包括下列步驟。首先，提供一基材。基材包括一核心層、一第一金屬層以及一第二金屬層。 核心層包括相對的一第一表面以及一第二表面。第一金屬層與第二金屬層分別設置於第一表面與第二表面。接著，對第一金屬層 與第二金屬層進行圖案化製程，以分別形成一第一圖案化金屬層與一第二圖案化金屬層。第二圖案化金屬層包括多個焊墊及一金屬墊。焊墊具有一第一厚度，而金屬墊的最大厚度大於第一厚度。 接著，形成一防焊層。防焊層覆蓋第二表面並具有一第一開口以及多個第二開口。第一開口局部暴露出金屬墊，第二開口分別局部暴露出焊墊。防焊層的最大厚度與金屬墊的最大厚度相等。接著，設置晶片於第一表面上。晶片電性連接第一圖案化金屬層，且第一開口的一分布範圍與晶片在第二表面上的一正投影至少局部重疊。接著，形成一封裝膠體於第一表面上。封裝膠體覆蓋晶片以及第一圖案化金屬層。

基於上述，本發明的封裝結構及其製作方法透過兩段圖 案化製程形成具有多個焊墊及金屬墊的第二圖案化金屬層，其中，金屬墊的最大厚度大於焊墊的厚度，且等同於防焊層的最大厚度，以使金屬墊背離第二表面的底表面與防焊層背離第二表面的下表面為共平面。如此，在進行打線接合以及封膠製程時，藉由金屬墊的底表面與防焊層的下表面共平面的配置，可在基板與晶片承受正向應力時提供均勻的支撐，因而可避免應力集中於金屬墊的邊緣處(即第一開口的邊界處)所導致的基板翹曲和晶片龜裂的問題。因此，本發明確實可有效提高封裝結構的結構可靠度以及製程的良率。

為讓本發明的上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉 實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。

10、50‧‧‧封裝結構

100、500‧‧‧基板

105‧‧‧基材

110、510‧‧‧核心層

112‧‧‧第一表面

114‧‧‧第二表面

120、520‧‧‧第一圖案化金屬層

120a‧‧‧第一金屬層

130、530‧‧‧第二圖案化金屬層

130a‧‧‧第二金屬層

132、532‧‧‧焊墊

132a‧‧‧焊墊部

134、534‧‧‧金屬墊

134a‧‧‧金屬墊部

134b‧‧‧主體部

134c‧‧‧凸緣部

134d‧‧‧底表面

136‧‧‧開孔

140‧‧‧導通柱

150、550‧‧‧防焊層

150a‧‧‧第一開口

150b‧‧‧第二開口

152‧‧‧下表面

200、600‧‧‧晶片

300、700‧‧‧封裝膠體

400‧‧‧導線

550a‧‧‧開口

T1‧‧‧第一厚度

T2、T3‧‧‧最大厚度

A1‧‧‧分布範圍

P1‧‧‧正投影

圖1A至圖1F是依照本發明的一實施例的一種封裝結構的製作方法的流程剖面示意圖。

圖2繪示習知的一種LGA類型的封裝結構的剖面示意圖。

有關本發明之前述及其他技術內容、特點與功效，在以下配合參考圖式之各實施例的詳細說明中，將可清楚的呈現。以下實施例中所提到的方向用語，例如：「上」、「下」、「前」、「後」、「左」、「右」等，僅是參考附加圖式的方向。因此，使用的方向用語是用來說明，而並非用來限制本發明。並且，在下列各實施例中，相同或相似的元件將採用相同或相似的標號。

圖1A至圖1F是依照本發明的一實施例的一種封裝結構的製作方法的流程剖面示意圖。本實施例的封裝結構的製作方法包括下列步驟。首先，提供如圖1A所示的一基材105。基材105包括一核心層110、一第一金屬層120a以及一第二金屬層130a，其中，核心層110包括一第一表面112以及相對於第一表面112的一第二表面114，第一金屬層120a與第二金屬層130a則分別設置於第一表面112與第二表面114上。此外，基材105更包括多個導通柱140，其形成方法為先形成多個通孔於核心層110，其中，通孔可例如貫穿核心層110以連通第一金屬層120a與第二金屬層 130a。接著，對通孔進行一電鍍製程，以形成多個導通柱140，其中，導通柱140電性連接第一金屬層120a與第二金屬層130a。

接著，請同時參照圖1B以及圖1C，對第一金屬層120a 與第二金屬層130a進行圖案化製程，以分別形成如圖1C所示的一第一圖案化金屬層120與一第二圖案化金屬層130。詳細而言，對第二金屬層130a進行圖案化製程的步驟可包括：首先，對第二金屬層130a進行一第一圖案化製程，以形成如圖1B所示的彼此連接的多個焊墊部132a以及一金屬墊部134a，其中，金屬墊部134a的厚度大於焊墊部132a的厚度。接著，再對上述的第二金屬層130a進行一第二圖案化製程，以形成多個開孔136於金屬墊部134a與焊墊部132a之間以及焊墊部132a彼此之間，以定義出如圖1C所示彼此分離的焊墊132以及金屬墊134。並且，可於此同時對第一金屬層120a進行圖案化製程，以形成如圖1C所示的第一圖案化金屬層120。在本實施例中，焊墊132具有一第一厚度T1，而金屬墊134的最大厚度T2大於第一厚度T1。進一步而言，金屬墊134具有一凸緣部134c和一主體部134b，凸緣部134c環繞主體部134b，且凸緣部134c相對於第二表面114具有一第一高度，而此第一高度即等於焊墊132的第一厚度T1；主體部134b相對於第二表面114具有一第二高度，此第二高度即等於金屬墊134的最大厚度T2。在本實施例中，對第一金屬層120a進行的圖案化製程可與對第二金屬層130a進行的第二圖案化製程同時進行，當然，本發明並不以此為限，在其他實施例中，對第一金屬 層120a進行的圖案化製程亦可與第二圖案化製程分開進行。

接著，請參照圖1D，形成一防焊層150。防焊層150覆蓋第二表面114，並具有一第一開口150a以及多個第二開口150b，第一開口150a局部暴露出金屬墊134，而第二開口150b則分別局部暴露出焊墊132。具體而言，防焊層150係覆蓋金屬墊134之凸緣部134c，而第一開口150a暴露出主體部134b背離第二表面114的底表面134d。防焊層150的最大厚度T3與金屬墊134的最大厚度T2相等。換句話說，金屬墊134之主體部134b的底表面134d與防焊層150背離第二表面114的下表面152為共平面。此外，在本實施例中，防焊層150更可如圖1D所示進一步覆蓋核心層110的第一表面112且局部暴露出第一圖案化金屬層120。如此，即形成如圖1D所示的基板100。

接著，請參照圖1E，設置晶片200於第一表面112上並電性連接晶片200與第一圖案化金屬層120。詳細而言，晶片200設置於位於第一表面112的防焊層150上，並電性連接被防焊層150所暴露出的第一圖案化金屬層120。在本實施例中，晶片200可例如透過多條導線400而電性連接至第一圖案化金屬層120，也就是利用打線接合的方式與基板100電性連接，當然，本發明並不侷限於此。在其他實施例中，晶片200亦可透過覆晶接合的方式與基板100電性連接。具體而言，局部暴露出金屬墊134的第一開口150a的一分布範圍A1與晶片200在第二表面114上的一正投影P1至少局部重疊。更具體而言，第一開口150a的分布範 圍A1可如圖1E所示位於晶片200在第二表面114上的正投影P1的範圍內，也就是說，晶片200在第二表面114上的正投影P1可完全覆蓋第一開口150a的分布範圍A1。在此情況下，透過金屬墊134的主體部134b的底表面134d與防焊層150的下表面152為共平面的配置，使得基板100承受正向應力時，其下方的支撐力較為均勻，可避免應力集中於金屬墊134的邊緣處(即第一開口150a的邊界處)而導致的基板100翹曲及晶片200龜裂的情形。 在本實施例中，金屬墊134可為一散熱墊，使晶片200所產生的熱能可經由金屬墊134散逸致外界。

接著，請參照圖1F，形成一封裝膠體300於第一表面112上，其中，封裝膠體300覆蓋晶片200以及第一圖案化金屬層120。 在形成封裝膠體300以覆蓋晶片200時，基板100及晶片200承受封裝膠體300所施加的正向應力，此時，藉由金屬墊134的底表面134d與防焊層150的下表面152為共平面的配置，可提供基板100均勻的支撐，因而可避免應力集中導致基板100翹曲及晶片200龜裂的現象。如此，封裝結構10的製作即大致完成。

就結構上來說，依上述製作方法所形成的封裝結構10可 如圖1F所示包括基板100、晶片200以及封裝膠體300。基板100包括核心層110、第一圖案化金屬層120、第二圖案化金屬層130以及防焊層150。核心層110包括相對的第一表面112以及第二表面114。第一圖案化金屬層120及第二圖案化金屬層130分別設置於第一表面112及第二表面114。第二圖案化金屬層130包括多個 焊墊132及一金屬墊134，其中，金屬墊134的最大厚度T2大於焊墊132的第一厚度T1，而防焊層150則覆蓋第二表面114，且具有一第一開口150a以及多個第二開口150b，其中，第一開口150a局部暴露出金屬墊134，而第二開口150b分別局部暴露出焊墊132。防焊層150的最大厚度T3與金屬墊134的最大厚度T2相等。也就是說，金屬墊134背離第二表面114的底表面134d與防焊層150背離第二表面114的下表面152為共平面。晶片200則設置於第一表面112上並電性連接第一圖案化金屬層120。第一開口150a的分布範圍A1與晶片200在第二表面114上的正投影P1至少局部重疊。封裝膠體300形成於第一表面112上，並覆蓋晶片200以及第一圖案化金屬層120。

綜上所述，本發明的封裝結構及其製作方法透過兩段圖 案化製程形成具有多個焊墊及金屬墊的第二圖案化金屬層，其中，金屬墊的最大厚度大於焊墊的厚度，且等同於防焊層的最大厚度，以使金屬墊背離第二表面的底表面與防焊層背離第二表面的下表面為共平面。如此，在進行打線接合以及封膠製程時，藉由金屬墊的底表面與防焊層的下表面共平面的配置，可在基板與晶片承受正向應力時提供均勻的支撐，因而可避免應力集中的問題，進而可減少基板翹曲及晶片龜裂的現象發生。因此，本發明確實可有效提高封裝結構的結構可靠度以及製程的良率。

雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本 發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明的 精神和範圍內，當可作些許的更動與潤飾，故本發明的保護範圍當視後附的申請專利範圍所界定者為準。

10‧‧‧封裝結構

100‧‧‧基板

110‧‧‧核心層

120‧‧‧第一圖案化金屬層

130‧‧‧第二圖案化金屬層

132‧‧‧焊墊

134‧‧‧金屬墊

134d‧‧‧底表面

140‧‧‧導通柱

150‧‧‧防焊層

150a‧‧‧第一開口

150b‧‧‧第二開口

152‧‧‧下表面

200‧‧‧晶片

300‧‧‧封裝膠體

400‧‧‧導線

T1‧‧‧第一厚度

T2、T3‧‧‧最大厚度

A1‧‧‧分布範圍

P1‧‧‧正投影

Claims (14)

1. 一種封裝結構，包括：一基板，包括：一核心層，包括一第一表面以及相對該第一表面的一第二表面；一第一圖案化金屬層，設置於該第一表面；一第二圖案化金屬層，設置於該第二表面，該第二圖案化金屬層包括多個焊墊及一金屬墊，該些焊墊具有一第一厚度，該金屬墊的最大厚度大於該第一厚度；以及一防焊層，覆蓋該第二表面並具有一第一開口以及多個第二開口，該第一開口局部暴露出該金屬墊，該些第二開口分別局部暴露出該些焊墊，且該防焊層的最大厚度與該金屬墊的最大厚度相等；一晶片，設置於該第一表面上並電性連接該第一圖案化金屬層，該第一開口的一分布範圍與該晶片在該第二表面上的一正投影至少局部重疊；以及一封裝膠體，設置於該第一表面上，並覆蓋該晶片以及該第一圖案化金屬層。
2. 如申請專利範圍第1項所述的封裝結構，其中該金屬墊具有一凸緣部和一主體部，該凸緣部相對於該第二表面具有一第一高度，該第一高度等於該第一厚度，該主體部相對於該第二表面具有一第二高度，該第二高度等於該金屬墊的最大厚度。
3. 如申請專利範圍第2項所述的封裝結構，其中該防焊層覆蓋該金屬墊之該凸緣部且該第一開口暴露出該主體部背離該第二表面的底表面，該底表面與該防焊層背離該第二表面的下表面為共平面。
4. 如申請專利範圍第1項所述的封裝結構，其中該第一開口的分布範圍位於該晶片在該第二表面上的正投影內。
5. 如申請專利範圍第1項所述的封裝結構，其中該金屬墊為一散熱墊。
6. 如申請專利範圍第1項所述的封裝結構，其中該防焊層更覆蓋該第一表面且局部暴露出該第一圖案化金屬層，該晶片設置於該防焊層上並電性連接暴露出的該第一圖案化金屬層。
7. 如申請專利範圍第1項所述的封裝結構，其中該基板更包括多個導通柱，設置於該核心層以電性連接該第一圖案化金屬層與該第二圖案化金屬層。
8. 一種封裝結構的製作方法，包括：提供一基材，該基材包括一核心層、一第一金屬層以及一第二金屬層，該核心層包括相對的一第一表面以及一第二表面，該第一金屬層與該第二金屬層分別設置於該第一表面與該第二表面；對該第一金屬層與該第二金屬層進行圖案化製程，以分別形成一第一圖案化金屬層與一第二圖案化金屬層，該第二圖案化金屬層包括多個焊墊及一金屬墊，該些焊墊具有一第一厚度，該金 屬墊的最大厚度大於該第一厚度；形成一防焊層，該防焊層覆蓋該第二表面，並具有一第一開口以及多個第二開口，該第一開口局部暴露出該金屬墊，該些第二開口分別局部暴露出該些焊墊，且該防焊層的最大厚度與該金屬墊的最大厚度相等；設置一晶片於該第一表面上，該晶片電性連接該第一圖案化金屬層，且該第一開口的一分布範圍與該晶片在該第二表面上的一正投影至少局部重疊；以及形成一封裝膠體於該第一表面上，該封裝膠體覆蓋該晶片以及該第一圖案化金屬層。
9. 如申請專利範圍第8項所述的封裝結構的製作方法，其中對該第二金屬層進行該圖案化製程的步驟更包括：對該第二金屬層進行一第一圖案化製程，以形成彼此連接的一金屬墊部以及多個焊墊部；以及對該第二金屬層進行一第二圖案化製程，以形成多個開孔於該金屬墊部與該些焊墊部之間，以定義出彼此分離的該金屬墊以及該些焊墊，其中該金屬墊具有一凸緣部和一主體部，該凸緣部相對於該第二表面具有一第一高度，該第一高度等於該第一厚度，該主體部相對於該第二表面具有一第二高度，該第二高度等於該金屬墊的最大厚度。
10. 如申請專利範圍第9項所述的封裝結構的製作方法，其中該防焊層覆蓋該金屬墊之該凸緣部且該第一開口暴露出該主體 部背離該第二表面的底表面，該底表面與該防焊層背離該第二表面的下表面為共平面。
11. 如申請專利範圍第8項所述的封裝結構的製作方法，其中該第一開口的分布範圍位於該晶片在該第二表面上的正投影內。
12. 如申請專利範圍第8項所述的封裝結構的製作方法，其中該金屬墊為一散熱墊。
13. 如申請專利範圍第8項所述的封裝結構的製作方法，其中該防焊層更覆蓋該第一表面且局部暴露出該第一圖案化金屬層，該晶片設置於該防焊層上並電性連接暴露出的該第一圖案化金屬層。
14. 如申請專利範圍第8項所述的封裝結構的製作方法，更包括：形成多個通孔於該核心層，該些通孔連通該第一金屬層與該第二金屬層；以及對該些通孔進行一電鍍製程，以形成多個導通柱，該些導通柱電性連接該第一金屬層與該第二金屬層。