TWI394235B - 封裝基板及其製法 - Google Patents

Description

封裝基板及其製法

本發明係有關於一種半導體裝置及其製法，尤指一種封裝基板及其製法。

隨著電子產業的發達，現今的電子產品已趨向輕薄短小與功能多樣化的方向設計，半導體封裝技術亦隨之開發出不同的封裝型態，傳統半導體裝置主要係在一封裝基板(Package Substrate)或導線架(Lead Frame)上先裝置一例如積體電路之半導體晶片，再將半導體晶片以打線方式電性連接在該封裝基板或導線架上，接著以膠體進行封裝。自從IBM公司在1960年早期引入覆晶封裝(Flip Chip Package)技術以來，相較於打線(Wire Bond)技術，覆晶技術之特徵在於採用一封裝基板來安置半導體晶片，並於該封裝基板表面植置多數個成陣列排列之錫球(Solder balls)與半導體晶片間電性連接，再於該封裝基板與該半導體晶片間填入底膠，以加強機械性之連接。由於兩者間之電性連接並非透過一般金線，且覆晶技術除可提高封裝結構佈線密度，使相同單位面積上可以容納更多輸入/輸出連接端(I/O connection)以達高度集積化(Integration)之效，亦可降低封裝結構整體尺寸，達到微型化(Miniaturization)的封裝需求，更因不需使用導電路徑較細長之金線，以降低阻抗，而可提高電性功能。

請參閱第1A至1E圖，係顯示現行覆晶技術之半導體 封裝結構之製法剖面示意圖；首先，如第1A圖所示，係提供一基板本體11，其表面具有置晶區11a及非置晶區11b，於該置晶區11a中形成複數電性接觸墊110；如第1B圖所示，於該基板本體11及該些電性接觸墊110上形成防焊層12，且該防焊層12具有複數防焊層開孔120以對應顯露該電性接觸墊110；如第1C圖所示，接著於該防焊層開孔120中之電性接觸墊110上形成焊接材料13；如第1D圖所示，於該基板本體11上接置半導體晶片14，該半導體晶片14具有複數電極墊141，於該些電極墊141上各形成有凸塊142，俾使該半導體晶片14藉由該凸塊142及焊接材料13以電性連接該基板本體11；最後如第1E圖所示，於該半導體晶片14與該防焊層12之間填充底膠15，藉以包覆該焊接材料13，並使該半導體晶片14與基板本體11之間形成良好機械性連接。

然而，習知之封裝結構中，該底膠15之流動範圍往往控制不易，因而造成該底膠15流動範圍擴大而漫延至非置晶區11b；若是該半導體晶片14位於該基板本體11邊緣，或是該基板本體11尺寸接近該半導體晶片14尺寸時，例如晶片尺寸級封裝件(CSP,Chip size package)，往往因底膠15漫流過基板本體11之邊緣，而於製造過程中使該底膠15沾黏在生產設備上之情形，如此一來，輕者必須額外增加清潔生產設備之費用以及封裝結構不良品的產生外，重者可能導致該生產設備損毀，導致成本增加之缺失。

因此，如何提供一種封裝基板得以防止溢膠情形發生，業已成為該產業界之重要課題。

鑑於上述習知技術之缺失，本發明之一目的係在於提供一種封裝基板及其製法，以避免底膠溢膠情形發生。

本發明又一目的係在於提供一種封裝基板及其製法，可避免底膠污染生產設備。

為達上述及其他目的，本發明揭露一種封裝基板，係包括：基板本體，其至少一表面具有一置晶區及非置晶區，該置晶區具有複數電性接觸墊；防焊層，係設於該基板本體表面上，該防焊層並顯露該些電性接觸墊；以及電鍍金屬阻障環，係設於該非置晶區之防焊層上，並包圍該置晶區。

依上述之封裝基板，該非置晶區之防焊層中復具有埋柱孔，並於該埋柱孔中設有電鍍金屬柱，該電鍍金屬柱並接置該電鍍金屬阻障環，該埋柱孔係為一環狀溝槽、複數圓形開孔或長條形開孔，該電鍍金屬柱係為對應之環體、複數圓形柱或長條塊。

復包括電鍍金屬增高層，係設於該電鍍金屬阻障環上，並可於該非置晶區之基板本體上設有電鍍金屬墊，且對應設在該電鍍金屬柱之下。

依上述之結構，復包括複數電鍍金屬凸塊，係分別對應設於各該電性接觸墊上，於該電鍍金屬凸塊上對應設有複數焊接材料。

又依上述之結構，該防焊層具有複數防焊層開孔以分別對應顯露該些電性接觸墊；或該防焊層具有一防焊層開口以顯露全部該些電性接觸墊。

本發明復提供一種封裝基板製法，係包括：提供一基板本體，於該基板本體之至少一表面具有一置晶區及非置晶區，於該置晶區形成複數電性接觸墊；於該基板本體上形成有防焊層，且該防焊層顯露該些電性接觸墊；以及於該非置晶區之防焊層上形成有電鍍金屬阻障環，以包圍該置晶區。

依上述之封裝基板製法，於該非置晶區之防焊層中形成有埋柱孔，並於該埋柱孔中形成與該電鍍金屬阻障環相對應連接之電鍍金屬柱，其中該埋柱孔係為一環狀溝槽、複數圓形開孔或長條形開孔，該電鍍金屬柱係為對應之環體、複數圓形柱或長條塊，於該非置晶區之基板本體表面並可形成電鍍金屬墊，且對應形成於該電鍍金屬柱之下。

依上述之製法，復包括於該電鍍金屬阻障環上形成電鍍金屬增高層，於該些電性接觸墊上對應形成複數電鍍金屬凸塊，於該電鍍金屬凸塊上形成焊接材料。

又依上述之製法，該防焊層中係形成複數防焊層開孔以分別對應顯露該些電性接觸墊；或該防焊層中係形成一防焊層開口以顯露全部該些電性接觸墊。

因此，本發明之封裝基板及其製法，係於基板本體表面之防焊層上之非置晶區設置電鍍金屬阻障環，於後續半導體晶片接置於該基板本體之置晶區、並於半導體晶片與 基板本體之間填充底膠後，藉以將該底膠限制於該電鍍金屬阻障環所圍構之範圍內，以避免產生溢膠之情況；且該電鍍金屬阻障環可連接設於該防焊層中之電鍍金屬柱，亦可使該電鍍金屬柱連接至設於基板本體之電鍍金屬墊，俾提高該電鍍金屬阻障環與防焊層之間的結合性，以防止該電鍍金屬阻障環於封裝過程中脫落。

以下係藉由特定的具體實例說明本發明之實施方式，熟悉此技藝之人士可由本說明書所揭示之內容輕易地瞭解本發明之其他優點與功效。

[第一實施例]

請參閱第2A至2G圖以及第2E’圖，係詳細說明本發明之封裝基板及其製法之第一實施例的剖視圖。

如第2A圖所示，首先，提供一基板本體21，於該基板本體21之至少一表面具有一置晶區21a及非置晶區21b，且於該置晶區21a形成複數電性接觸墊210。

如第2B圖所示，於該基板本體21及該些電性接觸墊210上形成防焊層22，且於該防焊層22中形成複數防焊層開孔221，以分別對應顯露該些電性接觸墊210，其中該些防焊層開孔221可用雷射或曝光顯影方式形成。

如第2C圖所示，於該防焊層22及該些電性接觸墊210上形成導電層23；並於該導電層23上形成第一阻層24a，且對應該些電性接觸墊210之位置經圖案化之曝光顯影製程以形成複數開孔240a，以顯露該些電性接觸墊 210上之導電層23，並形成包圍該些置晶區21a中之電性接觸墊210的環形開口241a，以顯露部份導電層23。

如第2D圖所示，於該些開孔240a中之導電層23上電鍍形成複數電鍍金屬凸塊251，且於該環形開口241a中之導電層23上電鍍形成電鍍金屬阻障環252，並於該些電鍍金屬凸塊251上電鍍形成焊接材料26、及該電鍍金屬阻障環252上電鍍形成電鍍金屬增高層26’。

如第2E及2E’圖所示，移除該第一阻層24a及其所覆蓋之導電層23，以顯露該電鍍金屬凸塊251及其上之焊接材料26、與該電鍍金屬阻障環252及其上之電鍍金屬增高層26’，以完成本發明之封裝基板，其俯視圖如第2E’圖所示。

如第2F圖所示，係本發明之封裝基板之應用實例，於該基板本體21上設置半導體晶片27，該半導體晶片27具有複數電極墊271，於該些電極墊271上各形成凸塊272，並使該凸塊272藉由該焊接材料26以接置於該電鍍金屬凸塊251上，進而使該半導體晶片27電性連接該基板本體21，且該電鍍金屬增高層26’包覆該電鍍金屬阻障環252。

最後，如第2G圖所示，於該半導體晶片27與該防焊層22之間、以及該電鍍金屬阻障環252所圍構之空間內填充底膠28，由於該防焊層22上形成電鍍金屬增高層26’與其所包覆之電鍍金屬阻障環252，俾將該底膠28限制在該電鍍金屬增高層26’與該電鍍金屬阻障環252所圍 構之範圍內，以達到防止溢膠之目的。

請參閱第3A至第3D’圖，係本實施例另一態樣之製法側面剖視流程圖以及俯視圖，其不同處係如第3A圖所示，該基板本體21及該些電性接觸墊210上形成防焊層22後，係於該防焊層22中形成一防焊層開口221’，以顯露全部該些電性接觸墊210，其中該防焊層開口221’可用曝光顯影方式形成。

本發明復揭露一種封裝基板，如第2E圖及第3D圖所示，係包括：基板本體21，其至少一表面具有一置晶區21a及非置晶區21b，該置晶區21a具有複數電性接觸墊210；防焊層22，係設於該基板本體21表面上，該防焊層22並顯露該些電性接觸墊210；以及電鍍金屬阻障環252，係設於該非置晶區21b之防焊層22上，並包圍該置晶區21a。

上述結構中，復包括電鍍金屬增高層26’，係設於該電鍍金屬阻障環252上。

上述結構中，復包括複數電鍍金屬凸塊251，係對應設於該電性接觸墊210上；復包括複數焊接材料26，係對應設於該電鍍金屬凸塊251上。

上述結構中，該防焊層22具有複數防焊層開孔221以分別對應顯露該些電性接觸墊210，如第2E圖所示；或者，該防焊層22具有一防焊層開口221’以顯露全部該些電性接觸墊210，如第3D圖所示。

[第二實施例]

請參閱第4A至4E圖，係詳細說明本發明之封裝基板及其製法第二實施例之側面剖視流程圖。

如第4A圖所示，提供一係如第2C圖所示之結構，並於該第一阻層24a之開孔240a中的導電層23上電鍍形成複數電鍍金屬凸塊251，且於該環形開口241a中之導電層23上電鍍形成電鍍金屬阻障環252。

如第4B圖所示，再於該第一阻層24a上形成第二阻層24b，且形成有開口區240b以顯露該些電鍍金屬凸塊251。

如第4C圖所示，於該些電鍍金屬凸塊251上電鍍形成焊接材料26。

如第4D圖所示，移除該第二阻層24b、第一阻層24a及為該第一阻層24a所覆蓋之導電層23，以顯露該電鍍金屬阻障環252、電鍍金屬凸塊251及其上之焊接材料26，以完成本發明之封裝基板；如第4D’圖所示，係本實施例之另一態樣，其不同處係於該防焊層22中形成一防焊層開口221’，以顯露全部該些電性接觸墊210。

如第4E圖所示，係本發明之封裝基板之應用實例，於該半導體晶片27與該防焊層22之間、以及該電鍍金屬阻障環252所圍構之空間內填充底膠28，由於該防焊層22上形成電鍍金屬阻障環252，藉由該電鍍金屬阻障環252將該底膠28限制在該電鍍金屬阻障環252所圍構之範圍內，以達到防止溢膠之目的。

[第三實施例]

請參閱第5A至5D’圖以及第6A至6C’圖，係分別說明本發明之封裝基板及其製法之第三實施例，本實施例與第二實施例之主要差異處在於該防焊層復具有至少一埋柱孔貫通該防焊層且連接該電鍍金屬阻障環。

如第5A圖所示，於該防焊層22上形成複數防焊層開孔221，以對應顯露該電性接觸墊210，且於該防焊層22上預定形成上述之電鍍金屬阻障環形成有至少一貫穿該防焊層22之埋柱孔222，以顯露部份基板本體21。

如第5B圖所示，於該防焊層22、顯露之電性接觸墊210及顯露之基板本體21表面形成導電層23，並於該導電層23上形成第一阻層24a，且對應該些電性接觸墊210形成複數開孔240a，以對應顯露該些電性接觸墊210上之導電層23，並形成包圍該置晶區21a中之電性接觸墊210的環形開口241a，且該環形開口241a對應該防焊層22上之埋柱孔222，以顯露該埋柱孔222中之導電層23；然後，於該第一阻層24a之開孔240a中的導電層23上電鍍形成複數電鍍金屬凸塊251，且於該防焊層22上之埋柱孔222及環形開口241a中之導電層23上電鍍形成電鍍金屬阻障環252，且於該防焊層22之埋柱孔222中形成連接在電鍍金屬阻障環252下方之電鍍金屬柱252a，俾以提高該電鍍金屬阻障環252與防焊層22之間的結合性。

如第5C圖所示，再於該第一阻層24a上形成第二阻層24b，且形成有開口區240b以顯露該些電鍍金屬凸塊251，復於該些電鍍金屬凸塊251上電鍍形成焊接材料26。

接著，如第5D及5D，圖所示，移除該第二阻層24b、第一阻層24a及為該第一阻層24a所覆蓋之導電層23，以顯露該電鍍金屬阻障環252、電鍍金屬凸塊251及其上之焊接材料26，以完成本發明之封裝基板，如第5D圖所示；或如第5D’圖所示，係本實施例之另一態樣，其不同處係於該防焊層22中形成一防焊層開口221’，以顯露全部該些電性接觸墊210。

另外，於本實施例之封裝基板，該電鍍金屬柱252a之平面形狀係為一環體、複數圓形柱或長條塊。

請配合參閱第6A至6C圖，係為第5A圖之俯視圖；該防焊層22之埋柱孔222係為單一環狀溝槽，使形成於該埋柱孔222中之電鍍金屬柱252a之平面形狀例如為一環體，如第6A圖所示；或該埋柱孔222係為複數圓形開孔，使該電鍍金屬柱252a例如為複數圓形柱，且設於該些電性接觸墊210周圍，如第6B圖所示；或該埋柱孔222係為複數長條形開孔，使該電鍍金屬柱252a例如為複數長條塊，且設於該些電性接觸墊210周圍，如第6C圖所示。

第6A’至6C’圖係第6A至6C圖之另一態樣，其不同處係於該防焊層22中形成一防焊層開口221’，以顯露全部該些電性接觸墊210。

本實施例中，主要係於該第一阻層24a之環形開口241a中電鍍形成電鍍金屬阻障環252，且於該防焊層22之埋柱孔222中形成電鍍金屬柱252a，俾以提高該電鍍 金屬阻障環252與防焊層22之間的結合性，以防止該電鍍金屬阻障環252於封裝過程中脫落，而可確保產品之可靠度。

[第四實施例]

請參閱第7A至7D圖，係說明本發明之封裝基板及其製法之第四實施例之剖視圖，本實施例與前述各實施例主要差異之處在於基板本體上復形成電鍍金屬墊，並與形成於防焊層之埋柱孔中的電鍍金屬柱連接。

如第7A圖所示，提供一基板本體21，於該基板本體21表面之置晶區21a中形成複數電性接觸墊210及於該非置晶區21b中形成至少一電鍍金屬墊211，且於該防焊層22形成複數防焊層開孔221，以對應顯露該些電性接觸墊210，且於該防焊層22中形成複數埋柱孔222，以對應顯露該些電鍍金屬墊211及基板本體21；該埋柱孔222之平面形狀可如第6A至6C圖所示之結構。

如第7B圖所示，於該防焊層22、顯露之電性接觸墊210、顯露之基板本體21、及該電鍍金屬墊211表面形成導電層23，且於該導電層23上形成第一阻層24a，其中該第一阻層24a對應該些電性接觸墊210形成複數開孔240a，以對應顯露該些電性接觸墊210上之導電層23，並形成包圍該置晶區21a中之電性接觸墊210的環形開口241a，以顯露部份防焊層22及該埋柱孔222中之導電層23；然後，於該第一阻層24a之開孔240a中的導電層23上電鍍形成複數電鍍金屬凸塊251，且於該防焊層22上 之埋柱孔222及環形開口241a中之導電層23上電鍍形成電鍍金屬阻障環252，並於該防焊層22之埋柱孔222中形成電鍍金屬柱252a以電性連接該電鍍金屬墊211，使該電鍍金屬阻障環252藉由電鍍金屬柱252a以電性連接該電鍍金屬墊211。

接著如第7C圖所示，於該第一阻層24a上形成第二阻層24b，且形成有開口區240b以顯露該些電鍍金屬凸塊251，復於該些電鍍金屬凸塊251上電鍍形成焊接材料26。

接著，如第7D及7D’圖所示，移除該第二阻層24b、第一阻層24a及為該第一阻層24a所覆蓋之導電層23，以顯露該電鍍金屬阻障環252、電鍍金屬凸塊251及其上之焊接材料26，以完成本發明之封裝基板，如第7D圖所示；或如第7D’圖所示，係本實施例之另一態樣，其不同處係於該防焊層22中形成一防焊層開口221’，以顯露全部該些電性接觸墊210。

於本實施例中，主要係藉由該電鍍金屬阻障環252連接該埋柱孔222中之電鍍金屬柱252a，且該電鍍金屬柱252a連接設於該基板本體21之電鍍金屬墊211，以提高該電鍍金屬阻障環252與該防焊層22之間的結合性。

因此，本發明之封裝基板及其製法，係於基板本體表面之防焊層上的非置晶區設置電鍍金屬阻障環，於後續半導體晶片接置於該基板本體之置晶區、並於半導體晶片與基板本體之間填充底膠後，藉以將該底膠限制於該電鍍金 屬阻障環所圍構之範圍內，以避免產生溢膠之情況；且該電鍍金屬阻障環可連接設於該防焊層中之電鍍金屬柱，亦可使該電鍍金屬柱連接至設於基板本體之電鍍金屬墊，俾提高該電鍍金屬阻障環與防焊層之間的結合性，以防止該電鍍金屬阻障環於封裝過程中脫落。

上述實施例僅例示性說明本發明之原理及其功效，而非用於限制本發明。任何熟習此項技藝之人士均可在不違背本發明之精神及範疇下，對上述實施例進行修飾與改變。因此，本發明之權利保護範圍，應如後述之申請專利範圍所列。

11、21‧‧‧基板本體

11a、21a‧‧‧置晶區

11b、21b‧‧‧非置晶區

110、210‧‧‧電性接觸墊

12、22‧‧‧防焊層

120、221‧‧‧防焊層開孔

13、26‧‧‧焊接材料

14、27‧‧‧半導體晶片

141、271‧‧‧電極墊

142、272‧‧‧凸塊

15、28‧‧‧底膠

211‧‧‧電鍍金屬墊

221’‧‧‧防焊層開口

222‧‧‧埋柱孔

23‧‧‧導電層

24a‧‧‧第一阻層

240a‧‧‧開孔

240b‧‧‧開口區

241a‧‧‧環形開口

24b‧‧‧第二阻層

251‧‧‧電鍍金屬凸塊

252‧‧‧電鍍金屬阻障環

252a‧‧‧電鍍金屬柱

26’‧‧‧電鍍金屬增高層

第1A至1E圖係習知封裝基板之剖視示意圖；第2A至2G圖係為本發明之封裝基板及其製法之第一實施例剖視示意圖；第2E’圖係為第2E圖之俯視圖；第3A至3D圖係為本發明之封裝基板及其製法第二實施例之剖視示意圖；第3D’圖係為第3D圖之俯視圖；第4A至4E圖係本發明之封裝基板及其製法之第三實施例剖視示意圖；第4D’圖係為第4D圖之另一態樣之剖視示意圖；第5A至5D圖係本發明之封裝基板及其製法之第四實施例之剖視示意圖；第5D’圖係為第5D圖之另一態樣之剖視示意圖； 第6A至6C圖係分別為第5A圖之俯視圖；第6A’至6C’圖係分別為第6A至6C圖之另一態樣；第7A至7D圖係本發明之封裝基板第四實施例之剖視示意圖；以及第7D’圖係為第7D圖之另一態樣之剖視示意圖。

21‧‧‧基板本體

21a‧‧‧置晶區

21b‧‧‧非置晶區

210‧‧‧電性接觸墊

22‧‧‧防焊層

26‧‧‧焊接材料

23‧‧‧導電層

251‧‧‧電鍍金屬凸塊

252‧‧‧電鍍金屬阻障環

26’‧‧‧電鍍金屬增高層

Claims (18)

1. 一種封裝基板，係包括：基板本體，其至少一表面具有一置晶區及非置晶區，該置晶區具有複數電性接觸墊，且該基板本體之置晶區上方係用以設置半導體晶片；防焊層，係設於該基板本體表面上，該防焊層並顯露該些電性接觸墊；以及電鍍金屬阻障環，係設於該非置晶區之防焊層上，並包圍該置晶區，且該電鍍金屬阻障環與該防焊層之間具有導電層。
2. 如申請專利範圍第1項之封裝基板，其中，該非置晶區之防焊層中復具有埋柱孔，並於該埋柱孔中設有電鍍金屬柱，該電鍍金屬柱並接置該電鍍金屬阻障環。
3. 如申請專利範圍第2項之封裝基板，其中，該埋柱孔係為一環狀溝槽、複數圓形開孔或長條形開孔，該電鍍金屬柱係為對應之環體、複數圓形柱或長條塊。
4. 如申請專利範圍第1項之封裝基板，復包括電鍍金屬增高層，係設於該電鍍金屬阻障環上。
5. 如申請專利範圍第2項之封裝基板，復包括電鍍金屬墊，係設於該非置晶區之基板本體上，並對應設在該電鍍金屬柱之下。
6. 如申請專利範圍第1項之封裝基板，復包括複數電鍍金屬凸塊，係分別對應設於各該電性接觸墊上。
7. 如申請專利範圍第6項之封裝基板，復包括複數焊接 材料，係對應設於該電鍍金屬凸塊上。
8. 如申請專利範圍第1項之封裝基板，其中，該防焊層具有複數防焊層開孔以分別對應顯露該些電性接觸墊。
9. 如申請專利範圍第1項之封裝基板，其中，該防焊層具有一防焊層開口以顯露全部該些電性接觸墊。
10. 一種封裝基板製法，係包括：提供一基板本體，於該基板本體之至少一表面具有一置晶區及非置晶區，於該置晶區形成複數電性接觸墊，且該基板本體之置晶區上方係用以設置半導體晶片；於該基板本體上形成有防焊層，且該防焊層顯露該些電性接觸墊；以及於該非置晶區之防焊層上形成有電鍍金屬阻障環，以包圍該置晶區。
11. 如申請專利範圍第10項之封裝基板製法，復包括於該非置晶區之防焊層中形成有埋柱孔，並於該埋柱孔中形成與該電鍍金屬阻障環相對應連接之電鍍金屬柱。
12. 如申請專利範圍第11項之封裝基板製法，其中，該埋柱孔係為一環狀溝槽、複數圓形開孔或長條形開孔，該電鍍金屬柱係為對應之環體、複數圓形柱或長條塊。
13. 如申請專利範圍第10項之封裝基板製法，復包括於 該非置晶區之基板本體表面形成有電鍍金屬墊，並對應形成於該電鍍金屬柱之下。
14. 如申請專利範圍第10項之封裝基板製法，復包括於該電鍍金屬阻障環上形成電鍍金屬增高層。
15. 如申請專利範圍第10項之封裝基板製法，復包括於該些電性接觸墊上對應形成複數電鍍金屬凸塊。
16. 如申請專利範圍第15項之封裝基板製法，復包括於該電鍍金屬凸塊上形成焊接材料。
17. 如申請專利範圍第10項之封裝基板製法，其中，該防焊層中係形成複數防焊層開孔以分別對應顯露該些電性接觸墊。
18. 如申請專利範圍第10項之封裝基板製法，其中，該防焊層中係形成一防焊層開口以顯露全部該些電性接觸墊。