TW201513275A - 晶片封裝結構及其製作方法 - Google Patents

Abstract

一種晶片封裝結構及其製作方法。晶片封裝結構包括線路載板、晶片、多條焊線、膠層、承載件及封裝膠體。線路載板具有上表面與下表面。晶片配置於線路載板的上表面上。焊線分別電性連接晶片與線路載板。膠層以覆蓋貼合方式設置於線路載板上且完全包覆晶片與焊線。承載件貼附於膠層上。封裝膠體配置於線路載板的上表面上，其中封裝膠體具有電磁屏蔽填料並且至少局部包覆承載件與膠層以及覆蓋晶片與焊線。

Description

晶片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封裝結構及其製作方法。

由於電子產品不斷朝向小尺寸、多功能、高效能的趨勢發展，使得積體電路晶片亦須符合微小化、高密度、高功率、高速的需求，因此電子訊號受到電磁干擾(Electro-Magnetic Interference,EMI)的情況越來越嚴重。為了避免電磁干擾的問題影響積體電路晶片使用時的穩定性，傳統會覆蓋金屬蓋體於晶片之外，用來防止電磁波的外洩或是避免外部電磁波滲入而造成干擾。金屬導體為防制電磁干擾的良好材料，但金屬材料質重、不易塑形、價格高，並無法符合微小尺寸、低成本量產之需求。高分子材料質輕、易成形、價格低，因此幾乎已取代金屬材料成為積體電路晶片之保護元件，然而高分子材料不導電，並無法達到電磁屏蔽的效果。

本發明提供一種晶片封裝結構，其組裝良率高，且具有較低的製造成本以及較佳的抗電磁干擾的能力。

本發明提供一種晶片封裝結構的製作方法，其組裝良率高且具有較低的製造成本，並有助於提升晶片封裝結構的抗電磁干擾的能力。

本發明的晶片封裝結構包括線路載板、晶片、多條焊線、膠層、承載件以及封裝膠體。線路載板具有上表面與下表面。晶片配置於線路載板的上表面上。焊線分別電性連接晶片與線路載板。膠層以覆蓋貼合方式設置於線路載板上，且完全包覆晶片與焊線。承載件貼附於膠層上。封裝膠體配置於線路載板的上表面上，其中封裝膠體具有電磁屏蔽填料，並且至少局部包覆承載件與膠層以及覆蓋晶片與焊線。

本發明亦提出一種晶片封裝結構的製作方法。首先，提供一線路載板，此線路載板具有上表面與下表面。接著，設置晶片於線路載板的上表面上。接著，形成多條焊線，且這些焊線分別電性連晶片與線路載板。接著，以覆蓋貼合方式將膠層設置於線路載板上，其中膠層係以承載件貼附於其上，且膠層完全包覆晶片與焊線。之後，形成封裝膠體於線路載板的上表面上，其中封裝膠體具有電磁屏蔽填料，並且至少局部包覆承載件與膠層以及覆蓋晶片與焊線。

在本發明的一實施例中，上述的承載件包括可撓性絕緣薄膜或金屬薄板。

在本發明的一實施例中，上述的晶片封裝結構更包括多個外部端子。外部端子設置於於線路載板的下表面，並與線路載板電性連接。

在本發明的一實施例中，上述的膠層為線包覆膠膜(Film Over Wire,FOW)，且膠層於包覆晶片與焊線時呈現半固態凝膠狀。

在本發明的一實施例中，上述的電磁屏蔽填料之材料係選自由銀、鐵、鐵氧體(Ferrite)、銅、銅/鎳、銅/銀、金、鋁、鎳、黃銅、不鏽鋼、石墨、碳黑、奈米碳管、奈米碳球、碳纖維、鍍鎳石墨、鍍鎳碳纖維以及鍍銅/鎳碳纖維所組成之群組。

在本發明的一實施例中，上述的封裝膠體包括一散熱填料。

在本發明的一實施例中，上述的散熱填料之材料係選自由銀、鐵、鐵氧體、銅、銅/鎳、銅/銀、金、鋁、鎳、鎂、黃銅、不鏽鋼、石墨、碳黑、奈米碳管、奈米碳球、碳纖維、鍍鎳石墨、鍍鎳碳纖維、鍍銅/鎳碳纖維、氧化鋁(Al₂O₃)、氧化鎂(MgO)、氧化鈹(BeO)、二氧化矽(SiO₂)、氧化鋅(ZnO)、氧化鎳(NiO)、氮化鋁(AlN)、氮化矽(Si₃N₄)以及氮化硼(BN)所組成之群組。

基於上述，由於本發明的晶片及焊線先以膠層完全包覆，再進一步由具有電磁屏蔽填料之封裝膠體所覆蓋，因此，封裝後之晶片不但可透過封裝膠體有效阻擋電磁干擾的影響，亦藉 由包覆膠層來隔絕與電磁屏蔽填料之間的電性接觸。

具體來說，膠層例如是線包覆薄膜(Film Over Wire,FOW)，其於包覆晶片與焊線時是呈現半固態凝膠狀，因此可使焊線輕易穿入膠層，而不至於造成焊線坍塌破壞之情況，並且膠層於完全包覆晶片與焊線之後具有一定之支撐力，而不會塌陷使得焊線接觸到承載件或封裝膠體，進而導致焊線損壞、偏移、誤觸而影響電性傳輸功能。而封裝膠體內具有電磁屏蔽填料，可有效避免晶片受到外界電磁波干擾而出現誤動作或故障等狀況。

另一方面，封裝膠體中之電磁屏蔽填料為導電材料，通常亦具有導熱效果，或者封裝膠體中亦可加入其他材質之散熱填料。因此，本發明的晶片封裝結構不但具有較佳的抗電磁干擾能力，亦能有效將晶片運作時所產生的熱能傳導至外界，以維持甚而提升晶片的工作效能。

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。

100A、100B、100C‧‧‧晶片封裝結構

110‧‧‧線路載板

110a‧‧‧上表面

110b‧‧‧下表面

112、114‧‧‧線路接墊

120‧‧‧晶片

120a‧‧‧黏著層

130‧‧‧承載件

130a‧‧‧上表面

140‧‧‧膠層

140a‧‧‧上表面

150‧‧‧封裝膠體

150a‧‧‧電磁屏蔽填料

150b‧‧‧散熱填料

160‧‧‧焊線

180‧‧‧外部端子

圖1A至圖1E是本發明一實施例的晶片封裝結構的封裝流程示意圖。

圖2與圖3是本發明其他可能實施例的晶片封裝結構。

圖1A至圖1E是本發明一實施例的晶片封裝結構的封裝流程示意圖。請參考圖1A，首先提供一線路載板110，線路載板110具有上表面110a與下表面110b，並將晶片120設置於線路載板110的上表面110a上。具體來說，晶片120例如是透過黏著層120a接合於線路載板110的上表面110a上。在本實施例中，線路載板110例如是FR-4基板壓合技術或陶瓷基板壓合技術所製作的多層式基板，且線路載板110包括位於線路載板110的上表面110a上的線路接墊112，以及多個位於線路載板110的下表面110b上的線路接墊114。另一方面，晶片120可以是積體電路晶片，例如是繪圖晶片、記憶體晶片、半導體晶片或驅動晶片等。

接著，請參考圖1B，藉由打線接合(wire bonding)技術形成多條焊線160分別電性連接線路載板110與晶片120。具體來說，晶片120係藉由焊線160連接至線路接墊112，以電性連接至線路載板110，其中焊線160可以是由金、銅、銀、鈀、鋁或其合金等導電金屬材質所構成。

接著，請參考圖1C，以覆蓋貼合方式將膠層140設置於線路載板110上，膠層140係以承載件130貼附於其上，且膠層140完全包覆晶片120與焊線160。一般來說，承載件130例如是可提供承載作用的可撓性絕緣薄膜或金屬薄板，其中以金屬薄板作為承載件130可提供電磁屏蔽及散熱效果，以使晶片120能不受電磁干擾的影響而維持其正常運作功能，並能有效將晶片120運作時所產生的熱能傳導至外界，以維持晶片120之工作效能。

在本實施例中，膠層140例如是線包覆膠膜(Film Over Wire,FOW)，並且呈現半固態凝膠狀。因此，在將配置有膠層140的承載件130置於線路載板110上時，半固態凝膠狀之膠層140可使焊線160輕易地穿入膠層140，而不至於造成焊線160坍塌破壞之情況，並且膠層140於完全包覆晶片120與焊線160之後具有一定之支撐力，而不會塌陷造成焊線160接觸到承載件130的情況，進而導致焊線160損壞、偏移、誤觸而影響電性傳輸功能。

接著，請參考圖1D，形成封裝膠體150於線路載板110的上表面110a上，以至少局部包覆承載件130與膠層140以及覆蓋晶片120與焊線160，其中封裝膠體150具有電磁屏蔽填料150a。於本實施例中，封裝膠體150係完全覆蓋承載件130、膠層140、晶片120與焊線160。一般來說，封裝膠體150例如是環氧樹脂或其他高分子材料，而封裝膠體150內的電磁屏蔽填料150a為導電材料，例如金屬片、金屬顆粒、金屬纖維、非金屬顆粒、非金屬纖維等等。更具體而言，電磁屏蔽填料150a之材料係選自由銀(Ag)、鐵(Fe)、鐵氧體(Ferrite)、銅(Cu)、銅/鎳(Cu/Ni)、銅/銀(Cu/Ag)、金(Au)、鋁(Al)、鎳(Ni)、黃銅(Brass)、不鏽鋼、石墨(Graphite)、碳黑(Carbon Black)、奈米碳管(Carbon nanotube)、奈米碳球(Carbon nanocapsule)、碳纖維(Carbon fiber)、鍍鎳石墨、鍍鎳碳纖維以及鍍銅/鎳碳纖維所組成之群組。

此外，封裝膠體150還可包括散熱填料150b，其中散熱填料150b可以是與電磁屏蔽填料150a相同之材料，也可以是不 同的材料。更具體而言，散熱填料150b之材料係選自由銀(Ag)、鐵(Fe)、鐵氧體(Ferrite)、銅(Cu)、銅/鎳(Cu/Ni)、銅/銀(Cu/Ag)、金(Au)、鋁(Al)、鎳(Ni)、黃銅(Brass)、不鏽鋼、石墨(Graphite)、碳黑(Carbon Black)、奈米碳管(Carbon nanotube)、奈米碳球(Carbon nanocapsule)、碳纖維(Carbon fiber)、鍍鎳石墨、鍍鎳碳纖維、鍍銅/鎳碳纖維、鎂(Mg)、氧化鋁(Al₂O₃)、氧化鎂(MgO)、氧化鈹(BeO)、二氧化矽(SiO₂)、氧化鋅(ZnO)、氧化鎳(NiO)、氮化鋁(AlN)、氮化矽(Si₃N₄)、氮化硼(BN)所組成之群組。也就是說，本發明的晶片封裝結構不但具有較佳的抗電磁干擾的能力，亦能有效將晶片運作時所產生的熱能傳導至外界，以維持甚而提升晶片的工作效能。

最後，請參考圖1E，在形成封裝膠體150之後，更包括形成多個外部端子180於線路載板110，其中外部端子180例如是錫球。具體來說，外部端子180例如是陣列排列於線路載板110的下表面110b上，並接合於下表面110b上的線路接墊114，以與線路載板110電性連接。至此已大致完成晶片封裝結構100A的製作。

就結構上而言，請繼續參考圖1E，晶片封裝結構100A包括線路載板110、晶片120、承載件130、膠層140及封裝膠體150。線路載板110具有上表面110a與下表面110b。晶片120配置於線路載板110的上表面110a上，並以黏著層120a接合於線路載板110上，焊線160電性連接晶片120與線路載板110。貼合於 承載件130之膠層140設置於線路載板110上且膠層140完全包覆晶片120與焊線160，其中膠層140於完全包覆晶片120與焊線160之後具有一定之支撐力，而不會塌陷造成焊線160接觸到承載件130的情況。封裝膠體150配置於線路載板110的上表面110a上，以至少局部包覆承載件130與膠層140以及覆蓋晶片120與焊線160，其中封裝膠體150具有電磁屏蔽填料150a。晶片封裝結構100A更包括多個外部端子180，設置於線路載板110的下表面110b上，並接合於下表面110b上的線路接墊114，以與線路載板110電性連接。

圖2與圖3是本發明其他可能實施例的晶片封裝結構。請參考圖2，圖2的晶片封裝結構100B與圖1E的晶片封裝結構100A大致相似，其不同處在於：在本實施例中，晶片封裝結構100B不包含承載件130，也就是說，封裝膠體150乃直接接觸膠層140的上表面140a，以完全覆蓋膠層140。如此配置下，晶片封裝結構100B亦可獲致與上述實施例的相同技術功效。

就製程方面而言，承載件130係在將膠層140設置於線路載板110上之後移除，其中膠層140於完全包覆晶片120與焊線160之後具有一定之支撐力。也就是說，在後續的製程中，亦即將封裝膠體150形成於線路載板110的上表面110a上且包覆膠層140時，膠層140並不會因此塌陷而造成焊線160接觸到封裝膠體150的情況，進而導致焊線160損壞、偏移、誤觸而影響電性傳輸功能。

請參考圖3，圖3的晶片封裝結構100C與圖1E的晶片封裝結構100A大致相似，其不同處在於：在本實施例中，晶片封裝結構100C的承載件130的上表面130a暴露於外界而未被封裝膠體150所覆蓋，以更有效地將晶片120運作時所產生的熱能傳導至外界，以維持晶片120之工作效能。也就是說，在如此配置下，晶片封裝結構100C亦可獲致與上述實施例的相同技術功效。

綜上所述，由於本發明的晶片及焊線先以膠層完全包覆，再進一步由具有電磁屏蔽填料之封裝膠體所覆蓋，因此，封裝後之晶片不但可透過封裝膠體有效阻擋電磁干擾的影響，亦藉由包覆膠層來隔絕與電磁屏蔽填料之間的電性接觸。具體來說，膠層例如是線包覆薄膜(Film Over Wire,FOW)，其於包覆晶片與焊線時是呈現半固態凝膠狀，因此可使焊線輕易穿入膠層，而不至於造成焊線坍塌破壞之情況，並且膠層於完全包覆晶片與焊線之後具有一定之支撐力，而不會塌陷使得焊線接觸到承載件或封裝膠體，進而導致焊線損壞、偏移、誤觸而影響電性傳輸功能。而封裝膠體內具有電磁屏蔽填料，可有效避免晶片受到外界電磁波干擾而出現誤動作或故障等狀況。

另一方面，封裝膠體中之電磁屏蔽填料為導電材料，通常亦具有導熱效果，或者封裝膠體中亦可加入其他材質之散熱填料。因此，本發明的晶片封裝結構不但具有較佳的抗電磁干擾能力，亦能有效將晶片運作時所產生的熱能傳導至外界，以維持甚而提升晶片的工作效能。

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。

100A‧‧‧晶片封裝結構

110‧‧‧線路載板

110a‧‧‧上表面

110b‧‧‧下表面

112、114‧‧‧線路接墊

120‧‧‧晶片

120a‧‧‧黏著層

130‧‧‧承載件

140‧‧‧膠層

150‧‧‧封裝膠體

150a‧‧‧電磁屏蔽填料

150b‧‧‧散熱填料

160‧‧‧焊線

180‧‧‧外部端子

Claims (13)

1. 一種晶片封裝結構，包括：一線路載板，具有一上表面與一下表面；一晶片，配置於該線路載板的該上表面上；多條焊線，分別電性連接該晶片與該線路載板；一膠層，以覆蓋貼合方式設置於該線路載板上，且完全包覆該晶片與該些焊線；一承載件，貼附於該膠層上；以及一封裝膠體，配置於該線路載板的該上表面上，其中該封裝膠體具有電磁屏蔽填料，並且至少局部包覆該承載件與該膠層以及覆蓋該晶片與該些焊線。
2. 如申請專利範圍第1項所述的晶片封裝結構，其中該承載件包括可撓性絕緣薄膜或金屬薄板。
3. 如申請專利範圍第1項所述的晶片封裝結構，更包括多個外部端子，設置於該線路載板的該下表面，並與該線路載板電性連接。
4. 如申請專利範圍第1項所述的晶片封裝結構，其中該膠層為線包覆膠膜(Film Over Wire,FOW)，且該膠層於包覆該晶片與該些焊線時呈現半固態凝膠狀。
5. 如申請專利範圍第1項所述的晶片封裝結構，其中該電磁屏蔽填料之材料係選自由銀、鐵、鐵氧體、銅、銅/鎳、銅/銀、金、鋁、鎳、黃銅、不鏽鋼、石墨、碳黑、奈米碳管、奈米碳球、碳 纖維、鍍鎳石墨、鍍鎳碳纖維以及鍍銅/鎳碳纖維所組成之群組。
6. 如申請專利範圍第1項所述的晶片封裝結構，其中該封裝膠體更包括一散熱填料。
7. 如申請專利範圍第6項所述的晶片封裝結構，其中該散熱填料之材料係選自由銀、鐵、鐵氧體、銅、銅/鎳、銅/銀、金、鋁、鎳、鎂、黃銅、不鏽鋼、石墨、碳黑、奈米碳管、奈米碳球、碳纖維、鍍鎳石墨、鍍鎳碳纖維、鍍銅/鎳碳纖維、氧化鋁、氧化鎂、氧化鈹、二氧化矽、氧化鋅、氧化鎳、氮化鋁、氮化矽以及氮化硼所組成之群組。
8. 一種晶片封裝結構的製作方法，包括：提供一線路載板，該線路載板具有一上表面與一下表面；設置一晶片於該線路載板的該上表面上；形成多條焊線，分別電性連接該晶片與該線路載板；以覆蓋貼合方式將一膠層設置於該線路載板上，該膠層係以一承載件貼附於其上，且該膠層完全包覆該晶片與該些焊線；以及形成一封裝膠體於該線路載板的該上表面上，其中該封裝膠體具有電磁屏蔽填料，並且至少局部包覆該承載件與該膠層以及覆蓋該晶片與該些焊線。
9. 如申請專利範圍第8項所述的晶片封裝結構的製作方法，其中該承載件包括可撓性絕緣薄膜及金屬薄板。
10. 如申請專利範圍第8項所述的晶片封裝結構的製作方 法，其中該膠層為線包覆膠膜(Film Over Wire,FOW)，且該膠層於包覆該晶片與該些焊線時呈現半固態凝膠狀。
11. 如申請專利範圍第8項所述的晶片封裝結構的製作方法，其中該電磁屏蔽填料之材料係選自由銀、鐵、鐵氧體、銅、銅/鎳、銅/銀、金、鋁、鎳、黃銅、不鏽鋼、石墨、碳黑、奈米碳管、奈米碳球、碳纖維、鍍鎳石墨、鍍鎳碳纖維、鍍銅/鎳碳纖維所組成之群組。
12. 如申請專利範圍第8項所述的晶片封裝結構的製作方法，其中該封裝膠體更包括一散熱填料。
13. 如申請專利範圍第12項所述的晶片封裝結構的製作方法，其中該散熱填料之材料係選自由銀、鐵、鐵氧體、銅、銅/鎳、銅/銀、金、鋁、鎳、鎂、黃銅、不鏽鋼、石墨、碳黑、奈米碳管、奈米碳球、碳纖維、鍍鎳石墨、鍍鎳碳纖維、鍍銅/鎳碳纖維、氧化鋁、氧化鎂、氧化鈹、二氧化矽、氧化鋅、氧化鎳、氮化鋁、氮化矽、氮化硼所組成之群組。