TWI264101B - Method of flip-chip packaging including chip thermocompression - Google Patents

Description

1264101 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係有關於一種覆晶接合技術，特別係有關於一 種熱壓合接合晶片之覆晶封裝方法，以解決習知熱壓合過 程一基板受熱翹曲導致封膠困難之問題。 【先前技術】 覆日日接合（fhp-chip bonding)技術已普遍運用在半導 體晶片之封裝領域中，其係將一凸塊化晶片（bumpedchip) 結合至一基板。而覆晶接合的方法可更進一步區分為銲料 回銲與熱壓合兩者方式，以達到晶片與基板之間電性互 連。其中熱壓合方式即是在壓合時提供加熱熱能與溫度， 使晶片之複數個凸塊能一次結合並電性連接至基板，不須 將已接合好晶片之基板放進迴銲爐進行加熱。 本國專利申請案號〇9212〇518號「堆疊晶片封裝構造 及其製造方法」揭示一種以熱壓合方式達到覆晶接合之技 術’一第一晶片係先黏貼於一基板，將一第二晶片置於該 第一晶片之上方，以熱壓合方式使第二晶片與第一晶片接 合在一起，並以一封膠體包覆第一晶片、第二晶片與基板 之上表面一部分。其中熱壓合方法係可藉由一異方性導電 膠層或是採行超音波熱壓合。由於第一晶片與第二晶片之 間無熱膨服係數之差異’在熱壓合時晶片之間無翹曲變形 之問題，但其型態必須是多晶片的封裝結構。若直接將晶 片熱壓合至一基板’則基板會翹曲導致封膠之困難。 請參閱第1圖，習知利用熱壓合之覆晶封裝製程中， 5 1264101 一例如B T樹脂基板之基板11 0係置於一加熱板14 〇上， ‘ 利用一熱壓合頭1 3 0吸附一晶片1 20使其位於該基板1丄〇 • 之上方並提供熱壓合溫度，同時藉由該加熱板140加熱該 基板11 0 ’以利在熱壓合該晶片1 2 0之複數彳固凸塊1 2 1 (例 ‘ 如金凸塊）銲接至該基板110上的鍍錫連接墊m，以達到 該晶片120與該基板110兩者的電性連接。由於目前之該 加熱板1 4 0係以全面接觸方式加熱該基板1 1 〇，因此該基 板110受到熱應力會有翹曲變形之情事，容易造成後續之 熱壓合及封膠製程失敗。請參閱第2圖，在熱壓合之後， 該基板110仍是翹曲，導致該晶片120與該基板11〇之間 • 隙無法保持一致，例如往中央方向間隔變小。在後續之封 . 膠作業中，一由塗膠針頭150提供之底部填充膠 l6〇(underfill material)係先點塗於該晶片no之側面邊 緣，利用適當加熱與膠流動的毛細作用使其填充於該晶片 120與該基板11 〇之間之間隙，由於該間隙之誤差變化會 • 導致該底部填充膠I60之流動速度不同，會有回包現象， 導致該底部填充膠160之内部生成氣泡161，影響熱壓合 覆晶封裝產品之可靠性（reliability)。 【發明内容】 本發明之主要目的係在於提供一種熱壓合接合晶片 之覆晶封裝方法，在覆晶接合之熱壓合過程中，由位在一 基板下方之一加熱板所提供之加熱溫度係低於由一熱壓 合頭提供予一晶片之加熱溫度，並且該加熱板之一加熱面 係不大於該基板之下表面，並且該加熱板之該加熱面係對 6 1264101 準於該基板之—覆晶接合區下方，以局部加熱該基板，因 此該基板未受熱的部位則能作4該基板之熱應力釋放部 位，防止該基板過度翹曲，以利後續封膠作業之進行。 本發明揭示一種熱廢合接合晶片之覆晶封裝方法，提 供一基板，該基板係具有複數個連接墊，該些連接墊係形 成於-覆晶接合㈣；提供—晶片，該晶片係具有複數個 凸塊；進行一熱壓合步驟，藉由一熱壓合頭加熱該晶片至 一第一加熱溫度，並藉由一加熱板加熱該基板至一第二加 熱溫度，該第二加熱溫度係低於該第一加熱溫度，以使該 曰曰片之該些凸塊接合至該基板之該些連接墊，其中該加熱 板之一加熱面係不大於該基板之下表面，並且該加熱板: 該加熱面係對準於該基板之該覆晶接合區下方，以局部加 熱該基板，防止該基板過度翹曲；最後，進行一封膠步驟， 以密封該些凸塊。 【實施方式】 在本發明之一具體實施例中所例舉之一種熱壓合接 合晶片之覆晶封裝方法係說明如下。 凊參閱第3圖，提供一基板2丨〇，該基板2丨〇係可選 用BT或其它樹脂之一種印刷電路板。該基板21〇係具有 一上表面211與一下表面212,並具有複數個連接墊213。 其中該上表面2 11係定義有一覆晶接合區2丨4，以供晶片 接合。該些連接墊213係形成於該覆晶接合區214内。在 本貫施例中，該基板2 1 〇之該些連接墊2 1 3上係鍍有一錫 層215。並且，提供一晶片22〇，該晶片22〇係具有複數 1264101 個凸塊22卜該些凸塊221係形成於—主動面：^上。其 中該些凸塊221係可為金&塊，可與該錫層215產生共晶 接合。此外，該些金質凸塊22i係可為矩陣排列，以達高 密度排列。 請再參閱第3®，在進行—熱壓合步驟中，—熱壓合 頭230係吸附該晶片220並移動至位於該基板21〇之該覆 晶接合區214之上方。藉由該熱壓合頭23〇加熱該晶片22〇 至第加熱皿度，该第一加熱溫度係可介於3〇〇°C〜500 °C。而該基板210係放置於一加熱板24〇上，通常該加熱 板240係為硬質的高導熱金屬板。並藉由該加熱板24〇加 熱該基板210至一第二加熱溫度，該第二加熱溫度係低於 該第一加熱溫度，其中該第二加熱溫度係可介於5〇它〜丨5〇 c。故使得該晶片220之該些凸塊221能接合至該基板21〇 之该些連接墊2 1 3。此外，該加熱板240係具有一可導熱 接觸名基板2 1 0之加熱面24 1，該加熱面24 1係不大於該 基板210之該下表面212，並且該加熱板24〇之該加熱面 241係對準於該基板21〇之該覆晶接合區214之下方，以 局部加熱該基板210。較佳地，該加熱板240之該加熱面 241係略大於該基板210之該覆晶接合區214，以供局部 加熱該覆晶接合區214即可。在本實施例中，該加熱板240 之尺寸係不大於該晶片22〇。由於，該加熱板240於熱壓 合過程中僅局部加熱該基板2 1 0，因此該基板2 1 0之該下 表面212周緣將形成一外露散熱區216，其係不被該加熱 板240加熱，可作為該基板2丨〇之熱應力釋放部位，以防 1264101 止该基板210過度翹曲。如第4圖所示，於熱壓合之後， 該晶片220之該主動面222與該基板21〇之該上表面2ιι 之間的間隙將可保持一致，以利後續之封膠作業。 之後，進行一封膠步驟。請參閱第4圖，在封膠步驟 中，形成一底部填充膠25〇於該晶片22〇與該基板之 間以氆封该些凸塊221。由於該晶片220與該基板210 之間隙一致，該底部填充膠25〇將容易地流佈於該晶片 與該基板210之間，以密封該些凸i鬼221而不會形成氣 泡，以提昇熱壓合覆晶封裝產品之可靠性。 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’任何熟知此項技藝者，在不脫離本發明之精神和 範圍内所作之任何戀化盥攸 7變化與修改，均屬於本發明之保護範 圍。 【圖式簡單說明】 第 1圖： :在習 知覆 晶 封裴 製 程 中 基板 之截 面 不意 圖 0 第 2圖： :在習 知覆 晶 封裝 製 程 中 圖。 第 3圖 :依據 本發 明 之一 具 體 實 熱 合 製程中封膠時該基板之截面示意 圖 ‘例，在一種覆晶封裝製 曰曰片至一基板之截面示意 第4圖·依據本發明之一呈 體貫施例，在该覆晶封裝製程 中封膠時該基板之截面示意圖。 【主要元件符號說明】 1264101 110基板 111連接墊 120 晶片 121 凸 130 加熱板 140 熱 160 底部填充 膠 161 氣 210 基板 211 上 213 連接墊 214 覆 216 外露散熱 區 220 晶片 221 凸 230 熱壓合頭 240 加 250 底部填充 膠 塊 壓合頭 150 塗膠針頭 泡 表面 212 下表面 晶接合區 215 錫層 塊 222 主動面 熱板 241 加熱面

Claims (1)

1. !2641〇i 十、申請專利範圍： 種熱壓合接合晶片之覆晶封裝方法，包含： ‘ k七、基板’其係具有複數個連接墊，該些連接墊係 形成於一覆晶接合區内； 提供一晶片，其係具有複數個凸塊； 進行一熱壓合步驟，藉由一熱壓合頭加熱該晶片至第 一加熱溫度，並藉由一加熱板加熱該基板至第二加熱 φ /m度，该第二加熱溫度係低於該第一加熱溫度，以使 該晶片之該些凸塊接合至該基板之該些連接墊，其中 該加熱板之一加熱面係不大於該基板之下表面，並且 該加熱板之該加熱面係對準於該基板之該覆晶接合 區下方，以局部加熱該基板，防止該基板過度翹曲； 以及 ' 進行一封膠步驟，以密封該些凸塊。 2、 如申請專利範圍第丨項所述之熱壓合接合晶片之覆晶 ❿ 封裝方法，其中在封膠步驟中，形成一底部填充膠於 該晶片與該基板之間。 3、 如申請專利範圍第1項所述之熱壓合接合晶片之覆晶 封裝方法，其中該些凸塊係為金凸塊。 4、 如申請專利範圍第3項所述之熱壓合接合晶片之霜曰 - 1次^日白 封裝方法，其中該基板之該些連接塾上係鍵有_錫 層。 5、 如申請專利範圍第1或3項所述之熱壓合接合晶片之 覆晶封裝方法，其中該些凸塊係為矩陣排列。 11 1264101 6、 如申請專利範圍第1項所述之熱壓合接合晶片之覆晶 封裝方法，其中該基板係為一印刷電路板。 7、 如申睛專利範圍第1項所述之熱壓合接合晶片之覆晶 封裝方法，其中該加熱板之尺寸係不大於該晶片。 8、 如申請專利範圍第1項所述之熱壓合接合晶片之覆晶 封裝方法，其中該第一加熱溫度係介於300°C〜500°C。 9、 如申請專利範圍第8項所述之熱壓合接合晶片之覆晶 封裝方法，其中該第二加熱溫度係介於5 0 °C〜1 5 0 °C。 10、如申請專利範圍第1項所述之熱壓合接合晶片之覆晶 封裝方法，其中該加熱板之該加熱面係略大於該基板 之該覆晶接合區。

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