TWI283465B - Structure of flip chip package - Google Patents

Description

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本發明係有關於一種覆晶型晶片封裝結構，且特別是 有關於一種具有防護膠膜之覆晶型晶片封裝結構，其中防 護膠膜係配置於晶片之背面，用以預防晶片之背面受到外 力之破壞，同時提供較佳之導熱效果至晶片。 覆晶接合技術（Flip Chip Interconnect Technology，簡稱fc )主要係利用面陣列（area array ) 的方式，將多個銲墊（die pad )配置於晶片（die )之主 動表面（active surface)，並在各個銲墊上形成凸塊 (bump )，再將晶片翻覆（f Up )之後，利用晶片上的凸 塊分別對應連接至承載器（carrier )上的接點（c〇ntact - )，使得晶片可經由凸塊而電性連接至承載器，再經由承· 載器之内部線路而電性連接至外界之電子裝置。值得注意 的是’由於覆晶接合技術可適用於高腳數（High pin Count )之晶片封裝結構，並同時具有縮小晶片封裝面積 及縮短訊號傳輸路徑等優點，使得覆晶接合技術目前已經 廣泛地應用於晶片封裝領域，常見應用覆晶接合技術之晶 片封裝結構例如有覆晶球格陣列型（F 1 i p C h i p / b a 1 1

Grid Array，FC/BGA)及覆晶針格陣列型（Flip chip /

Pin Grid Array，FC/PGA )等型態的晶片封裝結構。 請參考第1圖’其缘示習知之第一種覆晶球格陣列型晶赢 片封裝結構的剖面示意圖。晶片封裝結構1〇〇主要包括一 f 晶片11 0、多個凸塊1 2 0及一承載器1 3 0等。其中，晶片η 〇 具有一主動表面（active surface) 112及對應之一背面 114 ’其中晶片110之主動表面112係泛指晶片之具有主

9726twf.ptd 第5頁 1283465 1、發明說明（2)~" " "" "~ 動兀件（active device)的一面，並且晶片11〇更具有多 個銲塾11 6，其配置於晶片u 〇之主動表面i丨2，用以作為 晶片110之訊號輸出入的媒介。此外，承載器13〇 ,例如為 一具有内建線路之基板（substrate)，並具有一頂面132 及對應之一底面134，且承載器130更具有多個凸塊墊 (bump pad ) 136，其位置係分別對應於這些銲墊1 16之位 置。另外’這些凸塊1 2 〇則分別配置介於這些銲墊1丨6之一 及其所對應之這些凸塊塾1 3 6之一，用以分別電性連接這 些鲜墊116之一及其所對應之這些凸塊墊136之一。 請同樣參考第1圖，底膠（underf i 11 ) 140係填充於晶 片110之主動表面112及承載器130之頂面132所構成的空 間’用以保護銲墊11 6、凸塊1 2 0及凸塊墊1 3 6之裸露出的 部分，並同時緩衝晶片11 〇與承載器丨3〇之間因受熱所產生 熱應變（thermal strain)的差異。此外，承載器130更 具有多個銲球墊（ba 1 1 pad ) 1 3 8，其同樣以面陣列的方 式配置於承載器130之底面134，並將銲球（ball ) 150分 別配置於每一銲球墊1 3 8上。因此，晶片11 〇之銲塾11 6係 可經由凸塊120，而電性及機械性連接至承載器13〇之凸塊 墊136 ’再經由承載器130之内部線路而向下繞線 (routing)至承載器130之底面134的銲球墊138，最後利

用銲球墊138上之銲球150，而電性及機械性連接至下一層 級（next level )之電子裝置，例如一印刷電路板（pcB 請同時參考第1、2圖，其中第2圖繪示習知之第二種覆

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晶球袼陣列型晶片封裝結構的剖面示意圖。首先如第丨圖 所示，晶片封裝結構100乃是將底膠14〇填充於晶片n〇之 主動表面11 2及承載器1 3 〇之頂面丨32所構成的空間，用以 保護銲墊116、凸塊120及凸塊墊136之裸露出的部分。此 外，第1圖之晶片封裝結構丨00的底膠14〇雖可保護銲墊 116、凸塊120及凸塊墊1 36之裸露出的部分，但是卻無法 有效地保護晶片11 〇之背面j j 4，使得晶片j j 〇之背面j 1 4容 易受到外力所破壞，因南在晶片丨丨〇之背面丨丨4留下細微的 裂痕（未繪示）。值得注意的是，在反覆循環地施加高熱 於晶片11 0之後，裂痕的大小及深度必然逐漸地增加，導

致晶片11 0之内部電路最後將受到裂痕的影響而失去其原 有的功能。 接著如第2圖所示，晶片封裝結構1 〇 2則是以模造 (molding)的方式將封膠（m〇iding compound ) 142 成形 於晶片11 0及承載器1 3 0上，並將封膠1 4 2填充於晶片11 〇之 主動表面112及承載器130之頂面132所構成的空間，且包 覆至晶片110之侧緣及背面114。因此，晶片；之表面 (包括背面1 1 4 )均可受到封膠1 42的保護。值得注意的 是，由於封膠142之材質的熱傳導係數（Coefficient of Therma 1 Expans ion，CTE )較差，所以晶片11 〇於運作時 所產生的熱能不容易經由封膠142而散逸至外界。 有鑑於此，本發明之目的係在於提供一種覆晶型晶片 封裝結構，用以預防晶片之背面受到外力之破壞，同時提 供較佳之導熱效果至晶片，故可提升此晶片封裝結構之電

9726twf.ptd 第7頁 1283465 五、發明說明（4) 氣效能’並可提高此晶片封裝結構之使用壽命^ 基於本發明之上述目的，太路 y私壯从磁 ^ θ ^ 本發明乃提出一種覆晶型晶 片封表結構，#至少具有—承載器、一晶片、多個凸塊、 膠膜（protection film)及一底膠。其 而14些凸塊墊係配置於承載 器之頂面。此外，晶片則具有—主動表面及對應之-背 ::且晶片更具有多個銲塾，其配置於晶片之主動表面。 =此Ϊ =塊貝」分別配置介於這些銲墊之-及其所對應 毛二 之。並且，防護膠膜係配置於晶片之背 m巧充於晶片之主動表面及承載器之頂面所構 耐熱性佳及散熱性：的材質=膜之材質係為彈性佳、 徊私舳私2 ^ A的材質此外，防護膠膜更可具有多 個政熱粒子，其摻雜於防護膠膜之内。 同樣基於本發明之匕i才〔g Μ ,. 刑曰u μ # # 的，本發明更提出一種覆晶 =曰曰片封裝、，、“冓，其至少具有一承载器、一晶片、多個凸 Ξ二Γ蔓膠！及一封膠。*中，承載器具有-頂面及多 曰 ，而這些凸塊墊係配置於承载器之頂面。此外， I f具有一主動表面及對應之一背面，且晶片更具有多 個知塾，其配置於晶片之主動表面。另外，這些凸塊則分 別配置介於這些銲墊之一及其所對應之這些凸塊墊之一。 f且，防護膠膜係、配置於晶片之背面，而封膠則填充於晶 κ f ί Ϊ表面及承载器之頂面所構成的空間，並包覆晶片 方^膠膜之侧緣，且暴露出防護膠膜之遠離晶片的一 同樣地’防護膠膜之材質係為彈性佳、耐熱性佳及散

1283465 五、發明說明（5) 熱性佳的材質。此外，防護膠膜更可具有多個散熱粒子， 其摻雜於防護膠膜之内。 為讓本發明之上述目的、特徵和優點能明顯易懂，下 文特舉一較佳實施例，並配合所附圖示，作詳細說明如 下： 圖式之標示說明 100 、102 :晶片 封 裝 結 構 110 晶 片 112 主動表面 114 背 面 116 銲墊 120 凸 塊 130 承載器 132 頂 面 134 底面 136 凸 塊 墊 138 鲜球塾 140 底 膠 142 封膠 150 銲 球 200， "2 0 2 :晶片 封 裝 結 構 210 晶 片 212 主動表面 214 背 面 216 銲墊 218 防 護 膠 膜 220 凸塊 230 承 載 器 232 頂面 234 底 面 236 凸塊墊 238 銲 球 墊 240 底膠 242 封 膠 250 焊球 300 晶 圓 300 a • 晶片 301 覆 晶 晶 片結構 302 ： 主動表面 304 背 面 306 ： :鲜塾 310 防 護 膠 膜

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320 :凸塊 貫施你丨 曰刑' > 考第3圖’其繪示本發明之較佳實施例之第一種覆 =括片封裝結構的剖面示意圖。晶片封裝結構20 〇主要 3 -晶片210、多個凸塊22〇及一承載器23〇等。晶片21〇 二，一主動表面212及對應之一背面214，值得注意的是， 二1 0之主動表面2 1 2係泛指晶片2 1 〇之具有主動元件的 面並且曰曰片21 0更具有多個桿墊21 6，其係以面陣列的 巧配置於晶片21〇之主動表面212，用以作為晶片21〇之 :號輸出入的媒介。此外，承載器23〇，例如為一具有内 線路之基板，而承載器230具有一頂面232及對應之一底_ 面234且承載器230更具有多個凸塊墊236，其位置係分 別對應於這些銲墊216之位置。另外，這些凸&22〇則分別 配置；丨於這些知塾216之一及其所對應之這些凸塊塾236之 一，用以分別電性連接這些銲墊216之一及其所對應之這 些凸塊墊236之一。 請同樣參考第3圖，底膠240係填充於晶片21〇之主動表 面212及承載器230之頂面232所構成的空間，用以保護銲 墊216、凸塊220及凸塊墊236之裸露出的部分，並同時緩 衝晶片210與承載器230之間因受熱所產生熱應變的差異。 此外’當晶片封裝結構2 00應用於覆晶球格陣列型 秦 (FC/BGA)之晶片封裝結構時，承載器23〇將可具有多個 銲球墊238，其同樣以面陣列的方式配置於承載器23〇之底 面234，並將銲球2 50分別配置於每一銲球墊238上。因

1283465 五、發明說明（7) 此，晶片210之銲墊2 16係可經由凸塊220，而電性及機械 性連接至承載器23 0之凸塊塾236，再經由承載器23〇之内 部線路而向下繞線至承載器23〇之底面234的銲球墊238， 最後利用紅球墊2 3 8上之銲球2 5 〇，而電性及機械性連接至 了 一層級（next level )之電子裝置，例如一印刷電路板 (PCB)。另外，晶片封裝結構2〇()亦可應用於覆晶針袼 ，=^FC/PGA )之晶片封裝結構，或是其他覆晶型晶片封 裝結構2值得注意的是；晶片封裝結構2〇〇之承載器23〇除 了可以疋一具有内建線路之基板之外，亦可為其他型態之 承載結構，例如一可承載晶片21〇之導線架（Uad—frame )或軟性電路板等。 心請同樣參考第3圖，為了要預防晶片21〇之背面214不會 又到外力所破壞，同時提供較佳之導熱效果至晶片2丨〇 , 晶片封裝結構20 0將更具有一防護膠膜218，其配置於晶片 2 1 〇之背面2 1 4。值得注意的是，防護膠膜2丨8之材質必須 ^有彈性及韌性，故當外界之壓力施加於防護膠膜21 8上 =，具有彈性及韌性之防護膠膜218將可隨即對應產生形 ^，並將外界之壓力分散至晶片21〇之背面214上，用以預 曰外界過大之壓力在晶片21〇之背面214留下裂痕。因此， 二:21〇之背面214將不易受外界之壓力而產生裂痕，在反 ^循環地施加高熱於晶片210之後，晶片21〇之背面214將 部Ϊ具有裂痕用以增加其大小及深度，所以晶片21 0之内 路將不會受到裂痕的影響而失去其原有的功能，故可 私呵晶片封裝結構200之使用壽命。

9726twf.Ptd 11 1283465 五、發明說明（8) 组裝= 程樣的茶期考門第3圖，在晶片封裝結構200之製程及後續 氏匕= 護膠膜218極有可能需要被升溫至攝 用：：：護膠膜m之材質必須對應… 後，使盆太I 2 防護膠膜218在經過高熱處理之 外，為；化（氧化）或脆化等現象。此 姑質則^好的導熱效果與晶片2 1 〇，防護膠膜2 1 8之 # ^ 〃、有良好的散熱特性，使得晶片21 〇於運作時所 士 1卩分熱能，可以經由防護膠膜2 1 8而散逸至外界， 而^ _效提升晶片封裝結構200之電氣效能。 研同樣參考第3圖，由於聚醢亞胺樹脂（p〇iy_imide , /、有良好之彈性、勃性、耐熱性及散熱性，故可選 聚醯亞胺樹脂作為防護膠膜2 18之材質。此外，除了選擇 具有較佳之散熱特性的材料來作為防護膠膜2 1 8之材質以 外，在本發明之較佳實施例中，更可將許多散熱粒子 /Pfrticle )摻雜分佈於防護膠膜218之内，用以提升防 ^膠膜21 8之本身結構的散熱特性，而這些散熱粒子之材 質例如有二氧化矽（Si〇2 )、氧化鋁（Al2〇3 )、銅及其他 散熱性佳之材質。 ' ^请同時參考第3、4圖，其中第4圖繪示本發明之較佳實 施例之第一種覆晶型晶片封裝結構的剖面示意圖。晶片封 裝^構200與晶片封裝結構2 02在結構上幾近雷同，故請參 =第3圖之晶片封裝結構200及其相關說明，於此不再多作 資述’下文僅針對兩者之不同處來加以說明。首先，第3 圖之晶片封裝結構2〇〇的底膠240係填充於晶片210之主動

第12頁 1283465 五、發明說明（9) 表面212及承載器2 30之頂面232所構成的空間，此外，第4 圖之晶片封裝結構202的封膠242除了填充於晶片21 〇之主 動表面2 1 2及承載器2 3 0之頂面2 3 2所構成的空間以外，更 包覆晶片210及防護膠膜218之側緣，並且暴露出防護膠膜 218之遠離晶片210的一面，用以增加防護膠膜218之散熱 面積’此乃晶片封裝結構2 0 0與晶片封裝結構2 〇 2之間最大 的不同處。此外，更可利用防護膠膜21 8之遠離晶片21 〇的 一面來直接接觸外界之散熱器（未繪示），進而提升防護 膠膜218其對於晶片210之散熱效率。 本發明之較佳實施例更提出一種具有防護膠膜之晶片 的製程，請依序參考第5A〜5C圖，其繪示本發明之較佳實 施例之一種具有防護膠膜之晶片的製程流程圖。首先如第 5A圖所示，提供一晶圓（wafer) 300，其具有一主動表面 302及對應之一背面304，其中晶圓300之主動表面302具有 多組積體電路（Integration Circuit，1C )(未繪示 )，接著如第5B圖所示，形成一防護膠膜31〇於晶圓3〇〇之 背面304，其中形成防護膠膜310之方法係 ^ (fil, taping) (roller c〇lngV ； 旋轉塗佈法（spin coating)或其他種類之塗佈法 (coating)等。再者如第5C圖所示，依照各組積體電路 (1C)之分佈區域來切割晶圓300成為多個晶片3〇〇a ,使 得防護膠膜310亦對應切割成數個部分，而分別留置於這 些晶片300a之背面304，故可使得每顆晶片3〇〇a之背面3〇4 均具有防護膠膜31 0。

1283465 五、發明說明（10) 請同樣參考第5A〜5B圖，如第5C圖所示，為了製作凸 塊320於晶片300a之主動表面302的銲墊306上，可如第5A 圖所示，預先製作凸塊3 20於在晶圓300之主動表面302的 銲墊306上，或如第5B圖所示，在形成防護膠膜31〇於晶圓 300之背面304以後，始製作凸塊32〇於在晶圓3〇〇之主動表 面3 0 2的銲墊3 〇 6上。然無論如何，最後皆可得到同一覆晶 晶片結構301，其至少包括晶片3〇〇a、防護膠層31〇及凸2 306等，其中防護膠膜310係配置於晶片30〇a之背面3〇4， ^^7塊320則分別配置於晶片3〇〇a之主動表面3〇2上的銲墊 綜上所述，本發明之覆晶型晶片封裝結構乃是在 一層防護膠膜，其中此防護膠膜可以s曰具 有良子之彈性及韌性，用以預防晶片之背面受 壞，而此防護膠膜更可且古自 卜力之破 所施加於防護膠膜：：：有:n?性’用以容忍外界 散埶性，用以槎供摇^ r 此防濩膠膜尚可具有良好的 發明之覆晶型晶片封裝結構係可藉由在晶； 设一防濩膠膜，用以預防晶片之 - 時提供較佳之導熱效果$ 认又〗外力之破壞，同 之電氣效能，更可提古此曰曰曰，可提升此晶片封裝結構 雖然本發明已以—1佳曰;^=\構之使用壽命。 神和範圍"？::此Ϊ藝者，在不脫離本發明之精 護範圍當視後更；與潤•，因此本發明之保 甲明專利範圍所界定者為準。 9726twf.ptd 第14頁 1283465 圖式簡單說明 第1圖繪示習知之第一種覆晶球格陣列型晶片封裝結構 的剖面不意圖， 第2圖繪不習知之第二種覆晶球格陣列型晶片封裝結構 的剖面不意圖， 第3圖繪示本發明之較佳實施例之第一種覆晶型晶片封 裝結構的剖面示意圖； 第4圖繪示本發明之較佳實施例之第二種覆晶型晶片封 裝結構的剖面示意圖；以及 第5 A〜5C圖繪示本發明之較佳實施例之一種具有防護 膠膜之晶片的製程流程圖。

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Claims (1)

1283465 六、申請專利範圍 1 · 一種覆晶型晶片封裝結構，至少包括： 一承載器，具有一頂面及複數個凸塊墊，其中該些凸 塊墊係配置於該頂面； 一晶片，具有一主動表面及對應之一背面，且該晶片 更具有複數個銲墊，其中該些銲墊係配置於該主動表面； 複數個凸塊，分別配置介於該些銲墊之一及其所對應 之該些凸塊墊之一；以及 一防護膠膜，配置於·該晶片之該背面。 2·如申請專利範圍第1項所述之覆晶型晶片封裝結 構’更包括一底膠，其填充於該晶片之該主動表面及該承 載器之該頂面所構成的空間。 3·如申請專利範圍第1項所述之覆晶型晶片封裝結 構’更包括一封膠，其填充於該晶片之該主動表面及該承 載器之$亥頂面所構成的空間’並包覆該晶片及該防護膠膜 之侧緣’且暴露出該防護膠膜之遠離該晶片的一面。 構 4·如申請專利範圍第1項所述之覆晶型晶片封裝結 ，其中該承載器包括一基板。 構 5 ·如申睛專利範圍第1項所述之覆晶型晶片封裝结 ，其中該防護膠膜之材質包括具有彈性之材質。 構 構 6·如申請專利範圍第1項所述之覆晶型晶片封農結 ，其中該防護膠膜之材質包括具有耐熱性之材質 7 ·如申睛專利範圍第1項所述之覆晶型晶片封裂结 ’其中該防護膠膜之材質包括具有散熱性之材質 8·如申請專利範圍第1項所述之覆晶型晶片封裝結

9726twf.ptd 第16頁 1283465 六、申請專利範圍 構，其中該防護膠膜之材質包括聚醯亞胺樹脂。 9·如申請專利範圍第1項所述之覆晶型晶片封裝結 構，其中該防護膠膜更具有複數個散熱粒子，其摻雜於該 防護膠膜之内。 、β 10·如申請專利範圍第9項所述之覆晶型晶片封裝結 構，其中該些散熱粒子之材質係選自於由二氧化矽、氧化 鋁及銅所組成族群中之一種材質。 11· 一種具有防護膠膜之晶片的製程，包括下列步 驟： 之一i提供一晶圓，其中該晶圓具有一主動表面及對應 貧面， (b )形成一防護膠膜於該晶圓之該背面；以及 (c )切割該晶圓成為複數個晶片。 μ w如申請專利範圍第11項所述之具有防護膠膜之晶 、製程，其中形成該防護膠膜之方法係採用捲帶貼合 ° 片利範圍第11項所述之具有防護膠膜之晶 法。製程，其中形成該防護膠膜之方法係採用滾壓塗佈 片^製程如申Λ專利範圍第11項所狀具有防護膠膜之晶 製程，其中形成該防護膠膜之方法係採用旋轉塗佈 15·如申請專利範圍第1 1項所述之具 片的製程’其中該防護膠膜之材質係採用 有防護膠膜之晶 具有彈性之材

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17.如 片的製程， 質。 申請專利範圍第11項所述之具有防護膠膜之晶 ”中該防護膠膜之材質係採用具有散熱性之材 片的製鞋，甘明b專利範圍第11項所述之具有防護膠膜之晶 圓之兮Φ t、中該晶圓已具有複數個凸塊，其配置於該晶 网〜必王勒表面。 制w申請專利範圍第11項所述之具有防護膠膜之晶 、•程’在步驟（a)之後且在步驟（b)之前，更包括 形成複數個凸塊於該晶圓之該主動表面。 2〇*如申請專利範圍第1 1項所述之具有防護膠膜之晶 片的製程’在步驟（b)之後且在步驟（c)之前，更包括 形成複數個凸塊於該晶圓之該主動表面。 21· 一種覆晶型晶片結構，至少包括： 一晶片’具有一主動表面及對應之一背面，且該晶片 更具有複數個銲墊，其配置於該晶片之該主動表面； 一防護膠膜，配置於該晶片之該背面；以及 複數個凸塊，分別配置於該晶片之該些銲墊上。 22·如申請專利範圍第2 1項所述之覆晶型晶片結構， 其中該防護膠膜之材質包括具有彈性之材質。 2 3·如申請專利範圍第2 1項所述之覆晶型晶片結構，

9726twf.Ptd 第18頁 1283465 六、申請專利範圍 其中該防護膠膜之材質包括具有耐熱性之材質。 24.如申請專利範圍第2 1項所述之覆晶型晶片結構， 其中該防護膠膜之材質包括具有散熱性之材質。 2 5.如申請專利範圍第2 1項所述之覆晶型晶片結構， 其中該防護膠膜之材質包括聚醯亞胺樹脂。 2 6. 如申請專利範圍第21項所述之覆晶型晶片結構， 其中該防護膠膜更具有複數個散熱粒子，其摻雜於該防護 膠膜之内。 2 7. 如申請專利範圍第2 6項所述之覆晶型晶片結構， 其中該些散熱粒子之材質係選自於由二氧化矽、氧化鋁及 銅所組成族群中之一種材質。

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