TW201824404A

TW201824404A - 一種無基板半導體封裝製造方法

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Publication number: TW201824404A
Application number: TW105143430A
Authority: TW
Inventors: 劉植; 鐘金旻; 呂香樺; 洪根剛
Original assignee: 冠寶科技股份有限公司
Priority date: 2016-12-27
Filing date: 2016-12-27
Publication date: 2018-07-01

Abstract

一種無基板半導體封裝製造方法，包含：提供半導體晶粒，其具有一金屬凸塊。形成一黏著層在透光基板，將半導體晶粒以覆晶方式附著於黏著層上。灌注一封裝膠在黏著層與半導體晶粒上，使用一凹形模具壓合封裝膠，移除該凹形模具，經透光基板照射紫外光線，使該黏著層脆化，移除透光基板與該黏著層以形成一封裝件。

Description

一種無基板半導體封裝製造方法

本發明乃是關於一種半導體封裝方法，特別是指一種無基板的半導體封裝方法。

請參考第1圖，第1圖揭示傳統半導體封裝，其具有一晶粒20，晶粒20經由黏膠30附著於基板10之上，晶粒以傳統打線方式(Wire bonding)或以覆晶方式(Flip chip)(未繪示)與基板10上的導電線路連接，而后經由基板10上的導電通孔40電性連接至封裝焊墊50。此種傳統的封裝方式，不管是以打線方式或覆晶方式置放晶粒，其最後封裝的厚度H1都太厚，不利於微型化的電子產品。以第1圖為例，最後封裝厚度H1等於基板10本身的厚度H2加上封裝膠厚度H3。因應微型化電子產品的需求，有必要使封裝後半導體產品的厚度減小。

一種無基板半導體封裝的製造方法，包含：提供至少一個半導體晶粒，半導體晶粒的每一個接合墊上具有一金屬凸塊。提供一透光基板，其具有一第一表面與一第二表面。形成一黏著層在透光基板的第一表面上。將半導體晶粒以覆晶方式附著於黏著層上。

提供一凹形模具，並灌注一封裝膠至凹形模具的凹槽裡。將附著有半導體晶粒的透明基板倒置，使透明基板以第二表面朝上與第一表面朝下的方式，置放入凹形模具裡，使半導體晶粒沒入封裝膠，但露出部份等金屬凸塊於封裝膠外。固化封裝膠後，移除凹形模具。從該透光基板的第二表面上照射紫外光線，使黏著層脆化。移除透光基板與黏著層以形成一封裝件，其中封裝件露出每一個金屬凸塊的頂部。

另一方法為將半導體晶粒以覆晶方式附著於黏著層上後。灌注一封裝膠在黏著層與半導體晶粒上。使用一凹形模具壓合封裝膠。移除凹形模具。從透光基板的第二表面上照射紫外光線，使黏著層脆化。移除透光基板與黏著層以形成一封裝件，其中封裝件露出每一個金屬凸塊的頂部。

另一方法，包含提供一透光基板。形成一黏著層在透光基板的第一表面上，形成一金屬圖案層在黏著層上，其中金屬圖案層包含有複數個金屬內接墊、複數個金屬外接墊與複數條金屬連線。等半導體晶粒以覆晶方式附著於金屬圖案層上，使每一個金屬凸塊附著於每一個金屬內接墊。灌注一封裝膠在金屬圖案層與半導體晶粒上。使用一凹形模具壓合封裝膠，使封裝膠定型固化封裝膠後，移除凹形模具。從透光基板的第二表面上照射紫外光線，使黏著層脆化。移除透光基板與黏著層以形成一封裝件，其中封裝件露出等金屬外接墊的底部。

100 101 102‧‧‧半導體晶粒

110‧‧‧金屬凸塊

111‧‧‧頂部

200‧‧‧透光基板

201‧‧‧第一表面

202‧‧‧第二表面

210‧‧‧黏著層

300‧‧‧凹形模具

301‧‧‧凹槽

400‧‧‧封裝膠

900‧‧‧封裝件

910‧‧‧A型子封裝件

920‧‧‧B型子封裝件

500‧‧‧金屬圖案

510‧‧‧金屬內接墊

520‧‧‧金屬外接墊

530‧‧‧金屬連線

501‧‧‧底部

600‧‧‧絕緣墊

UV‧‧‧紫外光線

為讓本發明之上述和其他目的、特徵、優點與實施例能更明顯易懂，所附圖式之詳細說明如下：第1圖繪示傳統半導體封裝方法；第2(A)圖繪示一實施例中半導體晶粒置放於透明基板；第2(B)圖繪示一實施例中半導體晶粒浸入封裝膠；第2(C)圖繪示一實施例中移除透明基板；第2(D)圖繪示一實施例中形成封裝件；第2(E)圖繪示一實施例中分割出子封裝件；第3(A)圖繪示一實施例中半導體晶粒置放於透明基板；第3(B)圖繪示一實施例中灌注封裝膠；第3(C)圖繪示一實施例中壓模封裝膠；第3(D)圖繪示一實施例中移除凹型模具；第3(E)圖繪示一實施例中移除透明基板，形成封裝件；第3(F)圖繪示一實施例中分割出子封裝件；第4(A)圖繪示一實施例中半在透明基板上形成金屬圖案；第4(B)圖繪示一實施例中半導體晶粒置放於透明基板上；第4(C)圖繪示一實施例中灌注封裝膠；第4(D)圖繪示一實施例中壓模封裝膠；第4(E)圖繪示一實施例中移除透明基板，形成封裝件；第4(F)圖繪示一實施例中分割出子封裝件。

以下將以圖式揭露本發明之複數個實施方式，為明確說明起見，許多實務上的細節將在以下敘述中一併說明。然而，應瞭解到，這些實務上的細節不應用以限制本發明。也就是說，在本發明部分實施方式中，這些實務上的細節是非必要的。此外，為簡化圖式起見，一些習知慣用的結構與元件在圖式中將以簡單示意的方式繪示之。

第2(A)~2(E)圖為本發明一實施例說明圖，請參考第2(A)圖，首先提供複數個半導體晶粒100 101 103，在該等半導體晶粒上的每個接合墊上(未繪示)長金屬凸塊110。提供一透光基板200，其具有第一表面201與第二表面202，且其材質為玻璃、石英、壓克力等可以透過可見光與紫外光的材質，在透光基板200的第一表面201上塗佈一層黏著層210。然後半導體晶粒100 101 103以覆晶的方式，以金屬凸塊110的頂部111接觸並固著在黏著層210上。提供一凹形模具300，並在凹形模具300的凹槽301內注入封裝膠400。

然後，請參考第2(B)圖，將整個透光基板200倒置，以第二表面202朝上，第一表面201朝下的方式把固著在黏著層210上的半導體晶粒100 101 103完並浸入封裝膠400內，但露出部分的金屬凸塊110。此時封裝膠400具有高度的流動性，使封裝膠400可以完全填滿半導體晶粒100 101 103間的縫隙。

接下來，請同時參考第2(C)圖與第2(D)圖，由透光基板200的第二表面202照射紫外光線(UV)，使黏著層210脆化而失去黏性，然後移除透光基板200與黏著層210，最後移除凹形模具300而形成一封裝件900。封裝件900是以封裝膠400包覆半導體晶粒100 101 102，但露出金屬凸塊110的頂部111。本實施例封裝件900包覆3個半導體晶粒，其僅為例示，實際應用上可包覆複數個半導體晶粒。最後請參考第2(E)圖，將封裝件900切割成數個子封裝件910，每個封裝件910以封裝膠400包覆一個半導體晶粒，並露出金屬凸塊110的頂部111，形成一無基板的半導體封裝件，金屬凸塊110同時成為半導體封裝件的外接腳。

第3(A)~3(F)圖為本發明一實施例說明圖，請參考第3(A)圖，首先提供複數個半導體晶粒100 101 103，在該等半導體晶粒上的每個接合墊上(未繪示)長金屬凸塊110。提供一透光基板200，其具有第一表面201與第二表面202，且其材質為玻璃、石英、壓克力等可以透過可見光與紫外光的材質，在透光基板200的第一表面201上塗佈一層黏著層210。然後半導體晶粒100 101 103以覆晶的方式，以金屬凸塊110的頂部111接觸並固著在黏著層210上。

請參考第3(B)圖，在黏著層210上方注入封裝膠400，然後以一凹形模具300壓合封裝膠400。請參考第3(C)圖，對凹形模具300施力，以凹槽301的形狀壓合封裝膠400並使之定型，封裝膠400具有流動性，其會填滿黏著層210與半導體晶粒100 101 102間的縫隙。對凹形模具300施加較大的壓力，可以讓封裝膠400有更好的緻密度。請參考第3(D)圖，固化封裝膠400後，移除凹形模具300。固化封裝膠400的方式包含高溫烘烤，或是以紫外光線照射。

請參考第3(E)圖，使用紫外光線從透光基板200的第二表面202照射黏著層210，使黏著層210脆化而降低黏性，接著移除透光基板200與黏著層210而形成一封裝件900。封裝件900是以封裝膠400包覆半導體晶粒100 101 102，但露出金屬凸塊110的頂部111。本實施例封裝件900包覆3個半導體晶粒，其僅為例示，實際應用上可包覆複數個半導體晶粒。最後請參考第3(F)圖，將封裝件900切割成數個子封裝件910，每個封裝件910以封裝膠400包覆一個半導體晶粒，並露出金屬凸塊110的頂部111，形成一無基板的半導體封裝件，金屬凸塊110同時成為半導體封裝件的外接腳。

第4(A)~4(F)圖為本發明一實施例說明圖，請參考第4(A)圖，首先在透光基板200的第一表面201形成一黏著層210，然後在黏著層210形成一絕緣材料，經微影蝕刻製程圖案化上述的絕緣材料而形成絕緣墊600。然後形成一金屬材料，接著經微影蝕刻製程圖案化上述的金屬材料而形成一金屬圖案500。形成絕緣材料與金屬材料的方法包含物理氣相沉積(PVD)、化學氣相沉積(CVD)或印刷塗佈。

金屬圖案500包含金屬內接墊510、金屬外接墊520與金屬連線530。金屬內接墊510置於絕緣墊600上，金屬外接墊520與金屬連線530在黏著層210上。請參考4(B)圖，半導體晶粒100 101 102以覆晶方式將金屬凸塊110附著並固定在金屬內接墊510上，半導體晶粒100 101 102之間若有需要彼此電性連接，則以金屬連線530連接。

接著請參考第4(C)圖，在黏著層210上方注入封裝膠400，然後以一凹形模具300壓合封裝膠400。請同時參考第4(D)圖，對凹形模具300施力，以凹槽301的形狀壓合封裝膠400並使之定型，封裝膠400具有流動性，其會填滿金屬圖案500、絕緣墊600與半導體晶粒100 101 102間的縫隙。對凹形模具300施加較大的壓力，可以讓封裝膠400有更好的緻密度。固化封裝膠400後，移除凹形模具300。固化封裝膠400的方式包含高溫烘烤，或是以紫外光線照射。

請參考4(E)圖，使用紫外光線從透光基板200的第二表面202照射黏著層210，使黏著層210脆化而降低黏性，接著移除透光基板200與黏著層210而形成一封裝件900。封裝件900是以封裝膠400包覆半導體晶粒100 101 102，但露出金屬外接墊520與金屬連線530的底部501。

最後請參考第4(F)圖，將封裝件900切割成一個A型子封裝件910與一個B型子封裝件920，但本圖僅為例示，實際應用上封裝件900可分割成複數個A型子封裝件910與複數個B型子封裝件920。A型子封裝件910是以封裝膠400包覆一個半導體晶粒100，金屬外接墊520形成子封裝件910的外接腳，完成一無基板的半導體封裝。B型子封裝件920是以封裝膠400包覆至少二個半導體晶粒101 102，晶粒與晶粒之間以金屬連線530電性連接，金屬外接墊520形成子封裝件920的外接腳，完成一無基板的多半導體晶粒封裝模組。

本實施例金屬圖案的主要作用為重新佈線(Re-distriubtion)，若半導體晶粒的金屬凸塊相當多且密集，不利於直接利用凸塊頂面焊接到系統板子，則可利用金屬圖案重新佈線，使封裝後的半導體晶粒具有較大面積與大間距的外接腳。另一作用為當作為多模組封裝時，可利用金屬圖案上的金屬連線作為數個半導體晶粒間的電性連接，同一子封裝件內的半導體晶粒包含不同功能的晶粒。例如一個控制晶片與一個記憶體晶片同時封裝在一個子封裝件裡，或者一個高頻晶片(RF)與一基頻晶片(Base band)同時封裝在一個子封裝件裡，但不限於上述兩例子。

雖然本發明已以實施方式揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何熟習此技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

Claims

一種無基板半導體封裝的製造方法，包含：提供至少一個半導體晶粒，該等半導體晶粒的每一個接合墊上具有一金屬凸塊；提供一透光基板，其具有一第一表面與一第二表面；形成一黏著層在該透光基板的該第一表面上；將該等半導體晶粒以覆晶方式附著於該黏著層上；提供一凹形模具，並灌注一封裝膠至該凹形模具的凹槽裡；將附著有該等半導體晶粒的該透明基板倒置，使該透明基板以該第二表面朝上與該第一表面朝下的方式，置放入該凹形模具裡，使該等半導體晶粒沒入該封裝膠，但露出部份該等金屬凸塊於該封裝膠外；固化該封裝膠後，移除該凹形模具；從該透光基板的該第二表面上照射紫外光線，使該黏著層脆化；移除該透光基板與該黏著層以形成一封裝件，其中該封裝件露出每一個該金屬凸塊的頂部。
一種無基板半導體封裝的製造方法，包含：提供至少一個半導體晶粒，該等半導體晶粒的每一個接合墊上具有一金屬凸塊；提供一透光基板，其具有一第一表面與一第二表面；形成一黏著層在該透光基板的該第一表面上；將該等半導體晶粒以覆晶方式附著於該黏著層上；灌注一封裝膠在該黏著層與該等半導體晶粒上；使用一凹形模具壓合該封裝膠；移除該凹形模具；從該透光基板的該第二表面上照射紫外光線，使該黏著層脆化；移除該透光基板與該黏著層以形成一封裝件，其中該封裝件露出每一個該金屬凸塊的頂部。
一種無基板半導體封裝的製造方法，包含：提供至少一個半導體晶粒，該等半導體晶粒的每一個接合墊上具有一金屬凸塊；提供一透光基板，其具有一第一表面與一第二表面；形成一黏著層在該透光基板的該第一表面上；形成一金屬圖案層在該黏著層上，其中該金屬圖案層包含有複數個金屬內接墊、複數個金屬外接墊與複數條金屬連線；將該等半導體晶粒以覆晶方式附著於該金屬圖案層上，使每一個該金屬凸塊附著於每一個該金屬內接墊；灌注一封裝膠在該金屬圖案層與該等半導體晶粒上；使用一凹形模具壓合該封裝膠，使該封裝膠定型；固化該封裝膠後，移除該凹形模具；從該透光基板的該第二表面上照射紫外光線，使該黏著層脆化；移除該透光基板與該黏著層以形成一封裝件，其中該封裝件露出該等金屬外接墊的底部。
如申請專利範圍1、2或3的製造方法，更包含：切割該封裝件成複數個A型子封裝件，其中每一個該A型子封裝件包含一個該半導體晶粒。
如申請專利範圍3的製造方法，更包含：切割該封裝件成複數個B型子封裝件，其中每一個該B型子封裝件包含至少二個以上該等半導體晶粒。
如申請專利範圍3的製造方法，更包含：切割該封裝件成複數個A型子封裝件與複數個B型子封裝件。
如申請專利範圍6的製造方法，其中，每一個該A型子封裝件包含一個該半導體晶粒，每一個該B型子封裝件包含至少二個以上該等半導體晶粒。
如申請專利範圍3的製造方法，其中，形成該金屬圖案層在該黏著層上的方法包含：形成複數個絕緣墊於該黏著層上；形成一金屬材料在該等絕緣墊與該黏著層上；圖案化該金屬材料，以形成該金屬圖案層，其中該等金屬內接墊在該絕緣墊上，該等金屬外接墊在該黏著層上。
如申請專利範圍6或7的製造方法，其中，在該B型子封裝件裡，該等半導體晶粒之間以該等金屬連線連接。
如申請專利範圍6或7的製造方法，其中，該B型子封裝件裡的該等半導體晶粒，包含不同應用功能的半導體晶粒。