TWI234829B - Method of connecting an integrated circuit to a substrate and corresponding circuit arrangement - Google Patents

Description

1234829 五、發明說明（1) f ΐ ί明係關於一種連接積體電路至基材之方法及關於 其對應電路裝置。 久關 所基則上可施用於任何所欲積體電路，本發明及 之。、的問碭可參考使用矽技術具積體電路的晶片解釋 的球=::3t至基材之習知方法為使用用於機械連接 :ry及;^-做增加晶“基材上=ϊ;= y z方向的穩疋性，該充填底膠的進一步功处 >在溫度變化期間發生的及因晶片％為減 錯誤而引起的應力。 4及基材材料的配合 然而，已發現習知方法的缺點為 球之連接具不足的機械穩定,丨生，因此在===的錫 用以增加系統的機械穩定性。該=膝被額外使 ，在成份的 a充填底膠方法具下列缺點。 其為連續方法，其中該充填 a 於每一個個別經焊接晶片的邊緣】膠f料的液滴必須被置 行方法。而且，該方法為緩慢的 方法不了此成為平 每一個個別液滴之施用需要相當护=，因充填底膠材料的 好地被重新產生，因氣泡及空二:0 ，该方法無法非常良 間。而且’不可能產生定界限的：f在該晶片及該基材 料的區域。最後，…不適充填底膠材 、乜遠已裝没的電路裝

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點的結果’該方法成本為高的且該方 個目的 貴之方 ，此目 基材的 而達到 於的觀 其具可 。該基 焊接區 列的第 區域及 基於上述缺 複雜的。 本發明的一 更簡單及更不昂 根據本發明 連接積體電路至 其對應電路裝置 本發明所基 支持區域提供， 電接點區域提供 區域排列的第一 的電接點區域排 域至該第一焊接 時焊接被執行。 為提供一種連接 法及提供其對應 的可由根據申請 方法及根據申請 0 念為積體電路的 焊接的表面區域 材的主要區域以 域提供，及以可 一知*接區域提供 該終端區域至該 法為 積體電路至基材# 電路裝置。 專利範圍第1項的 專利範圍第1 3項於 t要區域係以機制 ’及亦以可焊接說 可與可焊接的表δ 與可焊接第二焊描 。而後，該表面區 第二焊接區域的同 ^ 根據本發明方法及其對應電路裝置的一個優點為不須 ‘、知充填底膠’即具在已裝設電路的χ，7及ζ方向的高機 械穩定性。根據本發明方法可在晶圓階段被進行，結果， 數千個晶片可於一個步驟同時被加工，此顯著地增加成本 效率及速度。 根據本發明方法使得進行焊接連接可與增加機械穩定 14的連接同時進行’所以’在模組加工期間，不需任何額 外方法步驟。而且，根據本發明方法可在任何習知封裝線 上進行，且此外，此使得缺陷裝設的晶片可以簡單方式被

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^^J2l〇9^6 五、發明說明（3) 修護。 本發明個別主題的有 圍發現。 及改良可在w請專利範 根據車乂佳發展，機械支 根據進一步較佳發展支機具複數個個別支撐。 根據進一步較佳發展，咳^ ^持結構具連續支持環。 "面區域於個別步驟被金屬 化 °亥金屬化同時與線路金屬化的 根據進一步較佳發展 提供同時進行。 根據進-步較佳發展，該 支持結構的至少部份傳導黏著劑匕係藉由W於該機械 根據進-步較佳發展，該金屬： 構進行，“括與金屬粉末散播==械支持結 物及後續要被固化的聚合物。表面[域的未固化聚合 根據進一步較佳發展，該終 化的錫球。 匕埝八鉍用於線路金屬 該終端區域具彈性升高，於此 該機械支持結構由較佳為非傳 根據進一步較佳發展 線路金屬化被施用。 根據進一步較佳發展 導聚合物組成。 日根據進一步較佳發展，該第一焊接區域及/或該第二 焊接區域具金屬接觸區域，其以錫膏覆蓋。 ^根據進一步較佳發展，在焊接前的步驟在晶圓階段被 進行’而後進行分離為個別晶片及最後在晶片階段進行焊

1234829 _案號 92109816_年月日__ 五、發明說明（4) 接。 本發明的示例具體實施例更詳細於之後的敘述說明及 表示於圖式中。 在圖式中，相同參考數字表示相同或功能上相同的組 件。 雖然在後續的實例情況中，僅一個晶片被個別地說 明，應明確提及的是機械支持結構及焊接的施用較佳為亦 可在較高階段（如晶圓階段）進行。 第1 a-e圖圖示地顯示根據本發明第一具體實施例連接 積體電路至基材之方法。 在第la圖中，參考數字1表示具積體電路（其未更詳 細說明）的晶片及具主要區域HF 1，在其上電接觸區域2被 提供用做該積體電路的外部接觸。 在根據第一具體實施例方法的第一步驟中，一種個別 提高的支持區域3a、3b的形式之機械支持結構3a、3b在晶 片周圍被提供，其被施用於該晶片1的第一主要區域HF1。 雖然在本發明的情況下，該機械支持結構包括個別的分離 支撐，但不消說亦可提供一種以如環狀形式密閉的或是部 份密閉的支持結構。 在此具體實施例的情況下，該機械支持結構3 a、3 b由 硬的、不具彈性的環氧樹脂組成，但在某些情況下，亦可 包括彈性的環氧樹脂。該機械支持結構3 a、3 b的施用係由 習知方法執行，例如印刷方法或分散方法。 參考第1 b圖，在後續方法步驟，線路金屬化5，其為

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--—__案號 92109816 _年月 _S 五、發明說明（5) 電連接至電接觸區域2，被提供於該晶片1的第一主要區域 HF1 °特別是，在區域5a、5b，該線路金屬化亦延伸在該/ 機械支持結構3a、3b的上部表面。在此連接，現在應提/及 的是該機械支持結構3a、3b的表面必須為可焊接的以進行 裝設該晶片1於基材上的之後步驟。如稍後所示，亦可能 於個別的方法步驟施用該機械支持結構3a、3b的上部側之 金屬化，但與線路金屬化 5—起施用是最簡單的。 在後續實例中，線路金屬化的施用係根據一標準方法 執行，如濺鍍方法或電鍍方法，其中鈦及/或銅或鎳及/或 金被沉積，且光罩事先被提供或是蝕刻光罩及後續蝕刻於 稍後步驟被提供。 參考第lc圖，錫球10再以已知方式（如藉由焊接光束 印刷（s i c))被接著施用於線路金屬化5的預先決定區 域，藉由錫球1 0積體電路至基材的電連接可稍後被完成。 最遲在此方法步驟後，若先前方法步驟係於晶圓階段 被進行，則該晶圓被分為個別晶片。 根據第Id圖，基材20再被提供，其具主要區域HF2， 在其上終端區域22、22，被提供且錫膏23、23’在頂部被 提供。在此情況下，該終端區域2 2用做至錫球1 0的電連 接，然而，該終端區域22,僅用做機械支持姑構3a、3b的 機械連接。在其後的方法步驟，晶片1以關於基材2 0排列 且以一種方式放置於基材2 0上使得錫球1 0接觸該終端區域 22及錫膏23且機械支持結構3a、3b的表面金屬化5a、5b接 觸位於其上的該終端區域2 2，及錫膏2 3，。在之後的方法步

第12頁 1234829 ---案號921〇髮|^_日 修正 五、發明說明（6) 驟中’以此方式形成的結構（其由基材2 0及位於其上的晶 片1組成）被置於焊接爐中及安全地由迴銲焊接。 如由第1 e圖所表示，藉由錫球1 〇隨著已焊接連接處的 已安全焊接結構提供的是機械穩定化區域50a、50b，其中 晶片1藉由該機械支持結構3 a、3臟安全地連接至基材的 終端區域22’、表面金屬化區域5a、5b、錫膏23, [sic]。 這些額外的機械支持區域50a、50 b產生關於在χ及y方向 (為在主要區域平面）的剪力應力及關於在z方向（為垂 直於主要區域HF1、HF 2)的張力及壓縮力的降低敏感性。 第2a-d圖圖示地顯示根據本發明第二具體實施例連接 積體電路至基材之方法。 在第二具體實施例的情況下，根據第2 a圖，首先彈性 升高裝置30被提供在晶片1的主要區域HF1且線路金屬化5 根據敛述於第一示例具體實施例的方法至施這些升高。該 彈性升局裝置3 0便利地由具所欲彈性的聚合物組成。

^ 、在之後及說明於第21)圖的方法步驟中，一種分離支持 形式，枝械支持結構3 3 a、3 3 b、3 3 c接著被提供在晶片1的 =域HF 1。在第一示例具體實施例的情況下，這些支 適硬度或彈性的聚合物組成，其被施用於該主

3域，，，藉由印刷技術。與第一具體實施例不同 S q 1第二具體實施例的情況下，除周圍的支持區域 L 一種中央機械支持區域33祕被提供。一種 非#向傳導（部份值莫、 ^ 接著藉由本身』:m;:焊接黏著劑⑽、35b、35。 方用方法破施用於該機械支持結構

1234829 _案號 92109816_年月日_^____ 五、發明說明（7) 33a、 33b、 33c〇 進一步參照第2 c圖，基材2 0的提供被執行，在基材2 0 的主要區域HF 1，終端區域22及錫膏23被提供以進行至線 路金屬化的電連接及終端區域22’、22 π及錫膏23’、23” 被提供以藉由可焊接表面區域35a、35b、35c進行至該支 持結構33a、33b、33c的機械連接。 參照第2 d圖，如在第一示例具體實施例的情況下，接 著該晶片1以關於基材2 0排列且對應地置於其上，故個別 焊接區域位於另一個上方。如已於上所述，最後執行迴銲 以產生該晶片1及該基材2 0間的實體連接。 第3 a - e圖圖示地顯示根據本發明第三具體實施例連接 積體電路至基材之方法。 在第三具體實施例的情況下，根據第3 a圖，首先一等 方性的傳導黏著劑4 0以升高4 0的形式被施用於該晶片1的 主要區域H F 1。此可藉由如習知的印刷方法進行。 根據第3b圖，線路金屬化5的沉積及結構化再以升高 4 0的無邊帽形式表面區域的方式被覆蓋而進行。 在後續方法步驟，根據第3c圖，如在第二具體實施例 的情況下，由非傳導黏著劑組成的機械支持區域43a、 4 3 b、4 3 c接著被提供在該晶片1的周圍及中間，且以非固 化狀態存在。 根據第3d圖，該晶片1或具該晶片3的晶圓接著被浸於 金屬粉末中（例如銅、銀、鎳、錯/錫、…），以使金屬 粉末粒子60a、60b、60c維持黏著在該機械支持結構43a、

第14頁 1234829 千 修正 案號 92109816 五、發明說明（8) 43b、43c的表面上及結果在該機械支持結構43a、4η、 43 c的表面上形成可焊接區域。 在後續方法步驟，組成該機械支持結構43a、4补、 43c的黏著劑之固化接著被執行，以使金屬粒子區域6〇己、 6 0 b、6 0 c被固定。 在後續及說明於第3 e圖的方法步驟中，如在上述第二 ==的情ΐ下:曰該晶片1及對應已製備基材的排一 1及該基材2 0間的實體連接。 ^k供讜s曰片 雖然本發明已基於敕住；y^ 述，但本發明不限於此，而是$具體實施例被於上文敘 結果本發明亦可被施用於二以t Ϊ方式改良。 或球柵陣列封裝（BGA)或其、奇別是晶圓級封裝（WLp) 其他積體電路。 如混合積體電路、晶圓或

1234829 案號 92109816 曰 修正 圖式簡單說明 第1 A-E圖圖示地顯示根據本發明第一具體實施例連接積體 電路至基材之方法； 第2 A-D圖圖示地顯示根據本發明第二具體實施例連接積體 電路至基材之方法；及 第3 A-E圖圖示地顯示根據本發明第三具體實施例連接積體 電路至基材之方法。 元件符號說明： 接觸區域 43b、43c 機械支持結構 1 晶片 3a 、 3b ; 33a 、 33b

33c ； 43a 5 線路金屬化 5a、 5 b 表面金 10 錫球 20 基材 HF1 主要區域 HF2 主要區域 50a 、50b 機械支持區域 22、 22’ > 22，， 2 0的終端區域 23、 ,23’ '23” 錫膏 30 彈性升高 35a 、35b 、 35c 表面金屬化 40 等方性的傳導黏著劑 50 在40的5之 無邊帽區域 60a 、6Ob、60c 金屬粉末粒子 第15頁

Claims (1)

1. 提供該基材（2 0)的一主要區域（HF 2)，其具可與該焊 接表面區域（5a、5b; 35a、35b、35c; eOa/eOb' ^Oc) 排列的一第一焊接區域（22,、23, ； 22,、23, ； 22"、231 )及可與該焊接終端區域（1〇; 5、30; 4〇、5〇)排列的 一第二焊接區域（22、2 3)，及 同時焊接該表面區域（5a、5b; 35a、35b、35c; 60a、 60b、60c)至一第一焊接區域（22，、23，； 22，、23，； 22"、23n)及該終端區域（ι〇; 5、3〇; 4〇、5〇)至該第 二焊接區域（22、23)。 2 ·根據申請專利範圍第1項的方法，其特徵在於該機械支 持結構（3a、3b; 33a、33b、33c; 43a、43b、43c)具複 數個分離支擇。 3 ·根據申請專利範圍第1項的方法，其特徵在於該機械支 持結構（3a、3b; 33a、33b、33c; 43a、43b、43c)具一 種連續支撐環。

   第16頁 案號 92109816 1234829 曰 修正 六、申請專利範圍 4·根據申請專利範圍中第1項的方法，其特徵在於該表面 區域（5a、5b; 35a、35b、35c; 60a、60b、60c)係在一 個別步驟被金屬化。 5 ·根據申請專利範圍第4項的方法，其特徵在於該金屬化 係與一線路金屬化（5)的提供同時進行。 6·根據申請專利範圍第4項的方法，其特徵在於該金屬化 藉由一種被施用於該機械支持結構（33a、33b、33c)的 至少部份傳導黏著劑（35a、35b、35c)進行。 7·根據申請專利範圍第4項的方法，其特徵在於該金屬化 係藉由該機械支持結構（43a、43b、43c)進行，該機械 支持結構係由在該表面區域（6〇a、6〇b、6〇c)以金屬粉 末散播的未固化聚合物組成且該聚合物接著被固化。 申請專利範圍中第1項的方法，其特徵在於該終端 f 10 ; 5、30 ; 40、50)具已施用於該線路金屬化（5 )的錫球（1〇) 。 、3 =’ t _ _範圍中$ i項的方☆’其特徵在於該終端 ^ 1〇’ 5、30; 40、50)具一種彈性升高（30、40 )，而該線路金屬化（5)係施用於其上。 m據:_專利範圍中第1項的方法，其特徵在於該機械 4 去 I ( 3a、3b; 33a、33b、33c; 43a、43b、43c)較 ，者為係由非傳導聚合物組成。 、 焊接艮®據祕申晴專利範圍中第1項的方法’其特徵在於該第— 焊接：i :、上3，； 22，、23’； 22"、23")及 /或第二 2 3)具金屬接觸區域，其以錫膏覆蓋。

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   1234829 ----案號92109816__年月 日條正 · 六、·申請專概^ " ^2·根據申請專利範圍中第1項的方法，其特徵在於在焊接 前的步驟係在晶圓階段被進行，而後進行分離成個別晶片 及最後在晶片階段進行焊接。 1 3 · —種具一特別是晶片或晶圓或混合積體電路之積體電 路（1)至一基材（2 0)的連接之電路裝置，在此裝置中 該積體電路（1)的一主要區域（HF1)，其具電接觸區域 (2) ’並被提供以具可焊接表面區域（5a、5b; 35a、 35b' 35c; 60a、60b、60c)的機械支持結構（3a、3b; 33a、 33b、 33c; 43a、 43b、 43c); 一速接至該電接觸區域（2)的可焊接終端區域（i〇; 5、 3(); 40、5 0)，係被提供在該積體電路（1)的該主要區 域（HF1)上； 該基材（2 0)的一主要區域（HF2)具被焊接至該可焊接 表高區域（5a、5b; 35a、35b、35c; 60a、60b、60c)的 一第一焊接區域（22,、23, ； 22,、23, ； 22"、23")及具 被焊接至該可焊接終端區域（1〇; 5、30; 40、5 0)的一 第二焊接區域（22、23)。 1 4·根據申請專利範圍第13項的電路裝置，其特徵在於該 機械支持結構（3a、3b; 33a、33b、33c; 43a、43b、43c )具分離支撐。 15.根據申請專利範圍第13項的電路裝置，其特徵在於該 機械支持結構（3a、3b; 33a、33b、33c; 43a、43b、43c )具一種連續支撐環。 16·根據申請專利範圍第13項的電路裝置，其特徵在於該

   第18頁 1234829 _ 案號92109816_年月曰 修正_ 六、申請專利範圍 終端區域（10; 5、30; 40、5 0)具已施用於該線路金屬 化（5)的錫球（10)。 17. 根據申請專利範圍第13項的電路裝置，其特徵在於該 終端區域（10; 5、30; 40、50)具彈性升高（30、40 )，而該線路金屬化（5)係施用於其上。 18. 根據申請專利範圍第13項的電路裝置，其特徵在於該 機械支持結構（3a、3b; 33a、33b、33c; 43a、43b、43c )較佳者為由非傳導聚合物組成。 19. 根據申請專利範圍第13項的電路裝置，其特徵在於該 第一焊接區域（22’、23’； 22’、23’； 22"、23")及 /或 該第二焊接區域（22、2 3)具金屬接觸區域，其以錫膏覆 蓋。

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