CN1298031C - 增进有效黏晶面积的封装制程 - Google Patents

Abstract

一种增进有效黏晶面积的封装制程。为提供一种提高黏结强度、密实胶材的积体电路封装制程，提出本发明，它包括提供具有黏晶面基板的提供基板步骤、在基板的黏晶面上形成包含热固性化合物及溶剂的A阶液态胶的于基板形成A阶液态胶步骤、去除A阶液态胶的溶剂并使得A阶液态胶形成干燥的B阶膜层的烘烤基板步骤、以未完全固化的B阶膜层将晶片黏接于基板黏晶面的压合晶片步骤、以焊线电性连接晶片及基板的电性连接晶片步骤及灌注封胶体的形成封胶体步骤；形成封胶体步骤中封胶体的注胶压力大于压合晶片的压合压力，以使得在压合晶片步骤中未完全固化的B阶膜层被紧密压迫，以增进有效黏晶面积。

Description

增进有效黏晶面积的封装制程

技术领域

本发明属于积体电路封装制程，特别是一种增进有效黏晶面积的封装制程。

背景技术

利用B阶胶材(B-stage compound)作为黏晶材料已为习知技术。如公开的多晶片堆叠封装组件。习知B阶胶材是用以黏结两晶片，在两晶片之间因热膨胀系数相同，不会产生应变力(stress)，且B阶胶材是密封于封胶体内部，故对B阶胶材黏结强度要求较低。

如图1所示，当直接利用B阶胶材黏结晶片与基板时，一般而言，是先于基板10的黏晶面11上设置B阶胶材，然后，以晶片20的背面23压合至基板10的黏晶面11，在压合的同时加热，以将B阶胶材热固化为已固化C阶膜层13。已固化C阶膜层13在后续制程，如引线键合形成连接晶片20正面22的焊垫21与基板10的垫12之间的焊线30及压模步骤将不会有任何相变化及化学反应。然而，B阶胶材是以印刷或其它液态涂施形成，B阶胶材形成表面并非完全平坦，且由压合晶片20的压力使得B阶胶材无法实质密实于晶片20与基板10之间，在封装后执行可靠性试验(reliability test)，如湿度、预烧试验时，容易产生“爆米花”现象(popcorn)。因此，如图2所示，在压模前拔除晶片20发现已固化C阶膜层13在基板10的有效黏晶面积仅不到基板10黏晶面11面积的50％，甚至有些低于30％，显然，已固化C阶膜层13对晶片20与基板10的黏结力不足且无法密实，于晶片20与基板10之间存在有气泡及间隙。

发明内容

本发明的目的是提供一种提高黏结强度、密实胶材的增进有效黏晶面积的封装制程。

本发明包括如下步骤：

提供具有黏晶面基板的提供基板步骤；

在基板的黏晶面上形成包含热固性化合物及溶剂的A阶液态胶的于基板形成A阶液态胶步骤；

去除A阶液态胶的溶剂并使得A阶液态胶形成干燥的B阶膜层的烘烤基板步骤；

以未完全固化的B阶膜层将晶片黏接于基板黏晶面的压合晶片步骤；

以焊线电性连接晶片及基板的电性连接晶片步骤；

灌注封胶体的形成封胶体步骤，封胶体的填料密实压力大于压合晶片的压合压力，以使得在压合晶片步骤中未完全固化的B阶膜层被紧密压迫，以增进有效黏晶面积。

其中：

于基板形成A阶液态胶步骤中A阶液态胶是以网板印刷方式图案化局部形成于基板黏晶面。

形成封胶体步骤中封胶体的填料密实压力介于1000至1500psi之间。

形成封胶体步骤中压模同时提供介于150℃～200℃的注胶温度，以使得B阶膜层完全固化为C阶膜层。

形成封胶体步骤中注胶温度高于烘烤基板步骤中的温度。

压合晶片步骤中的压合温度应高于B阶膜层的玻璃态转化温度。

于基板形成A阶液态胶步骤中A阶液态胶是以印刷、喷涂、旋涂或浸染形成于基板黏晶面。

于基板形成A阶液态胶步骤中A阶液态胶是以网板印刷或模板印刷形成于基板黏晶面。

压合晶片步骤中B阶膜层是黏接晶片的背面、正面或侧面。

在所述的形成封胶体步骤后，切割基板以构成单离封装组件，基板的黏晶面面积尺寸不大于晶片正面面积的1.5倍。

由于本发明包括提供具有黏晶面基板的提供基板步骤、在基板的黏晶面上形成包含热固性化合物及溶剂的A阶液态胶的于基板形成A阶液态胶步骤、去除A阶液态胶的溶剂并使得A阶液态胶形成干燥的B阶膜层的烘烤基板步骤、以未完全固化的B阶膜层将晶片黏接于基板黏晶面的压合晶片步骤、以焊线电性连接晶片及基板的电性连接晶片步骤及灌注封胶体的形成封胶体步骤；形成封胶体步骤中封胶体的填料密实压力大于压合晶片的压合压力，以使得在压合晶片步骤中未完全固化的B阶膜层被紧密压迫，以增进有效黏晶面积。本发明制程中B阶膜层不会污染基板的垫，故垫在设计上能紧密靠近晶片，可较佳地单离成封装组件；形成封胶体步骤中的填料密实压力使得B阶膜层被紧迫而密实，达到增进有效黏晶面积的功效。不仅提高黏结强度，而且密实胶材，从而达到本发明的目的。

附图说明

图1、为习知的积体电路封装组件结构示意剖视图。

图2、为习知的积体电路封装组件基板有效黏晶面积照片。

图3、为本发明制程方框图。

图4、为本发明步骤一示意图。

图5、为本发明步骤二示意图。

图6、为本发明步骤三示意图。

图7、为本发明步骤四示意图。

图8、为本发明步骤五示意图。

图9、为本发明步骤六示意图。

图10、为以本发明形成的积体电路封装组件结构示意剖视图。

图11、为以本发明形成的积体电路封装组件基板与晶片黏结后压模状态示意图

具体实施方式

如图3所示，本发明包括如下步骤：

步骤一

提供基板

如图3、图4所示，提供的基板110为适用于积体电路封装的电路基板，如BT印刷电路板或薄膜电路板，基板110具有黏晶面111及对应并以线路电性导通黏晶面111的表面接合面113。黏晶面111形成用以电性导接晶片130的垫112。

步骤二

于基板形成A阶液态胶

如图3、图5所示，在基板110的黏晶面111上形成A阶液态胶(A-stageliquid compound)121，A阶液态胶121是以网板印刷(screen printing)方式图案化局部形成于基板110黏晶面111上，或者其它液态形成方法，如印刷(printing)、网板印刷(screen printing)、模板印刷(stencil printing)、喷涂(spraying)、旋涂(spin coating)或浸染(dipping)等方法。

A阶液态胶121包含热固性化合物，如聚亚醯胺(polyimide)、聚喹喔啉(polyquinoxalin)或苯环丁烯(benzocyclobutene)等热固性化合物及能够溶解热固性树脂的溶剂，如丁内脂(butyrolactone)与环戊酮(cyclopentanone)混合溶剂或1，3，5-三甲基苯(mesitylene)。

步骤三

烘烤基板

如图3、图6所示，将基板110进行加热、真空干燥或紫外线照射等工序，以去除A阶液态胶121的溶剂，使得A阶液态胶121转变形成干燥且未热固化的B阶膜层(B-stage film layer)122，B阶膜层122具有热塑性(thermoplastic)及可热固化性，也就是俗称的未固化预浸材(uncuringprepreg)，B阶膜层122具有玻璃态转化温度(glass transition temperature，Tg)及热固化温度，B阶膜层122转化温度不高于压合晶片的温度，约35℃～70C，即B阶膜层122在玻璃态转化温度以下环境时为无黏性干燥膜层，在室温状态下易于搬运储放基板，当B阶膜层122处于玻璃态转化温度以上的环境时，将呈黏稠流动性，以供湿润黏着晶片130，且B阶膜层122的热固化温度不高于形成封胶体的注胶温度，即低于175℃。

步骤四

压合晶片

如图3、图7所示，将晶片130压合至基板110的黏晶面111，压合温度应高于B阶膜层122的玻璃态转化温度，以使B阶膜层122黏接基板110与晶片130。依封装形态不同，B阶膜层122是黏接晶片130的背面133，亦可黏接晶片130的正面132或侧面。晶片130正面132形成焊垫131，且在压合后保持B阶膜层122于未完全固化状态。

步骤五

电性连接晶片

如图3、图8所示，以引线键合的方式形成金属焊线140，以电性连接晶片130的焊垫131及基板110上的垫112。此时，B阶膜层122仍保持未完全固化状态。此外，电性连接方法可运用卷带自动接合(Tape Automated Bonding，TAB)或其它习知技术。

步骤六

形成封胶体

如图3、图9所示，将以B阶膜层122黏接晶片130的基板110置入封装模具内，以上模具151与下模具152模封基板110，使基板110位于上、下模具151、152形成的模穴中，然后，沿模具的注胶口灌注封胶体(moldingcompound)150，封胶体150包含有热固性树脂、矽氧化合物、脱模剂及少许色料。封胶体150的填料密实压力介于1000至1500psi之间，其是大于压合晶片步骤时的压力。由于B阶膜层122经过压合晶片步骤及电性连接晶片步骤后仍处于未完全固化状态，其具有适度可变形度，在封胶体150形成的高压环境下，B阶膜层122被紧密压迫而显得密实，排除原本可能存在于B阶膜层122内的间隙或气泡，以增进基板110对晶片130的有效黏晶面积。较佳地，形成封胶体步骤的压模同时提供介于150℃～200℃的注胶温度，以高于烘烤基板步骤中的温度，如图10所示，以使得B阶膜层122完全固化为C阶膜层123。C阶膜层123是已完成热固化反应而呈稳固的固定膜层。然后将数个焊球160接植于基板110的表面接合面113，并切割单离基板110，以构成可靠度试验良好的球格阵列封装组件(Ball Grid Array package)。

本发明适用于多种封装形态，特别是近似晶片尺寸的封装组件(Chip ScalePackage，CPS)。由在制程中B阶膜层122不会污染基板110的垫112，故垫112在设计上能紧密靠近晶片130，较佳地单离成封装组件，基板110的黏晶面111面积尺寸不大于晶片130正面132的1.5倍，以形成近似晶片尺寸的CSP封装组件。

本发明能运用于其它不同形态的封装组件。如图6所示，B阶膜层222是形成于基板210黏晶面211与晶片230正面232之间，晶片230正面232形成对应于基板210的窗口214的焊垫231，并以焊线240电性连接晶片230焊垫231与基板210的垫212，在压合晶片及电性连接晶片步骤中，B阶膜层222为未完全热固化，当上模具151与下模具152模封基板210时，封胶体的填料密实压力使得B阶膜层222被紧迫而密实，达到增进有效黏晶面积的功效。

Claims (10)

1、一种增进有效黏晶面积的封装制程，它包括如下步骤：

提供具有黏晶面基板的提供基板步骤；

将晶片黏接于基板黏晶面的压合晶片步骤；

以焊线电性连接晶片及基板的电性连接晶片步骤；

灌注封胶体的形成封胶体步骤；

其特征在于所述的提供基板步骤与压合晶片步骤之间设有于基板形成A阶液态胶步骤及烘烤基板步骤；

于基板形成A阶液态胶步骤是在基板的黏晶面上形成包含热固性化合物及溶剂的A阶液态胶；

烘烤基板步骤是以去除A阶液态胶的溶剂，使得A阶液态胶形成干燥的B阶膜层；

压合晶片步骤是以未完全固化的B阶膜层将晶片黏接于基板黏晶面；

形成封体体步骤中封胶体的填料密实压力大于压合晶片的压合压力，以使得在压合晶片步骤中未完全固化的B阶膜层被紧密压迫，以增进有效黏晶面积。

2、根据权利要求1所述的增进有效黏晶面积的封装制程，其特征在于所述的于基板形成A阶液态胶步骤中A阶液态胶是以网板印刷方式图案化局部形成于基板黏晶面。

3、根据权利要求1所述的增进有效黏晶面积的封装制程，其特征在于所述的形成封胶体步骤中封胶体的填料密实压力介于1000至1500psi之间。

4、根据权利要求1所述的增进有效黏晶面积的封装制程，其特征在于所述的形成封胶体步骤中压模同时提供介于150℃～200℃的注胶温度，以使得B阶膜层完全固化为C阶膜层。

5、根据权利要求1或4所述的增进有效黏晶面积的封装制程，其特征在于所述的形成封胶体步骤中注胶温度高于烘烤基板步骤中的温度。

6、根据权利要求1所述的增进有效黏晶面积的封装制程，其特征在于所述的压合晶片步骤中的压合温度应高于B阶膜层的玻璃态转化温度。

7、根据权利要求1所述的增进有效黏晶面积的封装制程，其特征在于所述的于基板形成A阶液态胶步骤中A阶液态胶是以印刷、喷涂、旋涂或浸染形成于基板黏晶面。

8、根据权利要求1所述的增进有效黏晶面积的封装制程，其特征在于所述的于基板形成A阶液态胶步骤中A阶液态胶是以网板印刷或模板印刷形成于基板黏晶面。

9、根据权利要求1所述的增进有效黏晶面积的封装制程，其特征在于所述的压合晶片步骤中B阶膜层是黏接晶片的背面、正面或侧面。

10、根据权利要求1所述的增进有效黏晶面积的封装制程，其特征在于在所述的形成封胶体步骤后，切割基板以构成单离封装组件，基板的黏晶面面积尺寸不大于晶片正面面积的1.5倍。

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