TWI443771B - 封裝用基板固定裝置及半導體晶片封裝體的製造方法 - Google Patents

Description

封裝用基板固定裝置及半導體晶片封裝體的製造方法

本發明係有關於一種封裝用基板固定裝置及半導體晶片封裝體的製造方法，特別有關於一種用於晶片型覆晶封裝基板固定裝置及晶片型覆晶封裝體的製造方法。

傳統晶片型覆晶封裝技術(Flip Chip CSP，簡稱fcCSP)，將晶片翻轉後，以面朝下的方式透過金屬導體與積層基板(laminated substrate)進行接合，廣泛地運用在需要高性能、高速與高密度，以及小尺寸封裝的元件上。

隨著半導體裝置的尺寸微縮，電性連接凸塊的間距也隨之逐漸縮小。若使用傳統的晶片型覆晶封裝技術，將晶片倒置貼附於積層基板時，因積層基板受外力發生翹曲，使得相鄰凸塊之間易發生橋接，或者形成非常脆性的冷焊點(cold joint)。特別是，在將晶片取置於積層基板上的步驟時，並未以固定治具固定，在經過迴焊步驟後，接著在進行後續去除助焊劑的清洗製程時，才使用治具固定積層基板邊緣。然而，在取置晶片於積層基板上的步驟時，已容易造成積層基板翹曲，導致凸塊間橋接或冷焊點缺陷。就其本身而論，業界所亟需一種封裝用基板固定裝置及半導體晶片封裝體的製造方法，能有效地避免凸塊間橋接或冷焊點缺陷，並且避免在去除助焊劑的清洗製程後，造成助焊劑及容易殘留。

根據本發明之一實施例，一種封裝用基板固定裝置，包括：一底板；一積層基板，具有多個晶片置晶區域供至少一晶片接合；以及一上固定蓋板，藉由磁力或機械力將該積層基板平整地固定在該底板和該上蓋固定板之間；其中該上蓋固定板具有多個開口區域對應該些晶片置晶區域。

根據本發明另一實施例，一種半導體晶片封裝體的製造方法，包括：提供一封裝用基板固定裝置，其包括一底板、一積層基板具有多個晶片置晶區域供至少一晶片接合、以及一上固定蓋板藉由磁力或機械力將該積層基板平整地固定在該底板和該上蓋固定板之間，其中該上蓋固定板具有多個開口區域對應該些晶片置晶區域；將一晶片反轉覆置於該積層基板的該晶片置晶區域上；將含晶片的該封裝用基板固定裝置進行一迴焊製程；以含去離子水及溶劑的一溶液清洗該含晶片的該封裝用基板固定裝置，以去除殘留助焊劑。

為使本發明能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下：

以下以各實施例詳細說明並伴隨著圖式說明之範例，做為本發明之參考依據。在圖式或說明書描述中，相似或相同之部分皆使用相同之圖號。且在圖式中，實施例之形狀或是厚度可擴大，並以簡化或是方便標示。再者，圖式中各元件之部分將以分別描述說明之，值得注意的是，圖中未繪示或描述之元件，為所屬技術領域中具有通常知識者所知的形式，另外，特定之實施例僅為揭示本發明使用之特定方式，其並非用以限定本發明。

第1A圖顯示根據本發明之一實施例的封裝用基板固定裝置的立體示意圖，第1B圖顯示第1A圖的封裝用基板固定裝置的剖面示意圖。於第1A、1B圖中，一封裝用基板固定裝置100包括一底板150、一積層基板130，具有多個晶片置晶區域135供至少一晶片160接合，及一上蓋固定板110具有多個開口區域125對應該些晶片置晶區域135。應瞭解的是，在去除助焊劑的過程中，為了使得去離子水和溶劑所構成的溶液容易排除，在設計上，上蓋固定板110的厚度T應小於或等於晶片160的厚度。多個固定孔洞(pin hole)115設置於上蓋固定板110的周邊區域126。該些固定孔洞115與底板的釘樁(guide pin)用以與底板的釘樁(guide pin)結合而固定上蓋固定板110、積層基板130和底板150。上蓋固定板110的開口區域內包括格子狀的細帶122，分隔陣列中的各晶片。

第2A圖顯示根據本發明另一實施例的封裝用基板固定裝置的立體示意圖，第2B圖顯示第2A圖的封裝用基板固定裝置的剖面示意圖。於第2A、2B圖中，一封裝用基板固定裝置200包括一底板250、一積層基板230，具有多個晶片置晶區域235供至少一晶片260接合，及一上蓋固定板210具有多個開口區域225對應該些晶片置晶區域235。於此實施例中，各個晶片置晶區域235可供一陣列式晶片260黏附。多個固定孔洞215設置於上蓋固定板210的周邊區域。該些固定孔洞215用以與底板的釘樁(guide pin)結合而固定上蓋固定板210、積層基板230和底板250。應瞭解的是，相鄰兩開口區域225之間具有一寬帶228，其中寬帶228的寬度D大於積層基板的一切割槽232的寬度d，但小於兩組相鄰陣列式晶片之間的間距D’。再者，在去除助焊劑的過程中，為了使得去離子水和溶劑所構成的溶液容易排除，在設計上該上蓋固定板110的厚度T應小於或等於該晶片160的厚度。

第3A圖顯示根據本發明另一實施例的封裝用基板固定裝置的立體示意圖，第3B圖顯示第3A圖的封裝用基板固定裝置的分解示意圖。於第3A、3B圖中，一上蓋固定板310包括第一固定構件310a和第二固定構件310b。該第一固定構件310a為一頂蓋環，壓附該第二固定構件310b的邊緣，其中該頂蓋環的外圍具有多個扣環318，以固定底板、積層基板、上固定蓋板、和頂蓋環。

第二固定構件310b相似於第1圖的上蓋固定板110，具有多個開口區域325對應晶片置晶區域。多個固定孔洞315設置於上蓋固定板310的周邊區域。該些固定孔洞315用以固定上蓋固定板、積層基板和底板。同樣地，第二固定構件310b的開口區域內包括格子狀的細帶322，分隔陣列中的各晶片。

第4A圖顯示根據本發明另一實施例的封裝用基板固定裝置的立體示意圖，第4B圖顯示第4A圖的封裝用基板固定裝置的週邊區域4B的局部放大示意圖。於第4A、4B圖中，一封裝用基板固定裝置400包括一底板450、一積層基板430，具有多個晶片置晶區域供至少一晶片接合，及一上蓋固定板410具有多個開口區域425對應該些晶片置晶區域。於一實施例中，底板450鑲有多個磁石458以將積層基板430平整地固定在底板450和上蓋固定板410之間。上蓋固定板410具有固定孔洞415，用以與底板的釘樁(guide pin) 416結合而固定上蓋固定板410、積層基板430和底板450。於另一實施例中，底板450具有多個真空吸孔455以吸附積層基板430。

再者，多個固定孔洞415設置於上蓋固定板410的周邊區域426。上蓋固定蓋板410的週邊區域426具有多條暗溝428，連接些開口區域425與外界。第4C圖顯示第4A圖的封裝用基板固定裝置400的組合後的上視圖，第4D圖顯示第4C圖的封裝用基板固定裝置400的剖面示意圖。於第4D圖中，藉由上蓋固定蓋板410可將積層基板430平整地壓附並固定在底板450上，以避免積層基板430發生翹曲。應瞭解的是，在去除助焊劑的過程中，為了使得去離子水和溶劑所構成的溶液容易透過暗溝428排除至外界，在設計上，上蓋固定板410的厚度T應大於晶片的厚度，並且大於暗溝428的高度T1。

第5A圖顯示根據本發明另一實施例的封裝用基板固定裝置500的組合後的上視圖，第5B圖顯示第5A圖的封裝用基板固定裝置500的剖面示意圖，第5C圖顯示第5A圖的封裝用基板固定裝置的週邊區域5C的局部放大示意圖。於第5A、5B圖中，一封裝用基板固定裝置500包括一底板550、一積層基板530，具有多個晶片置晶區域535供至少一晶片560接合，及一上蓋固定板510具有多個開口區域525對應晶片的置晶區域535。上蓋固定板510包括格子狀的細帶522，分隔陣列中的各晶片位置。於此實施例中，上蓋固定蓋板510的週邊區域具有多條溝道528。應瞭解的是，在去除助焊劑的過程中，為了使得去離子水和溶劑所構成的溶液容易透過溝道528排除至外界，連接開口區域525與外界。上蓋固定板510的週邊區域為一階梯形緊靠積層基板530，具有一凸出部526，其中溝道528的底部與積層基板530大約等高度。

第6A圖顯示根據本發明另一實施例的封裝用基板固定裝置600的組合後的上視圖，第6B圖顯示第6A圖的封裝用基板固定裝置600的剖面示意圖，第6C圖顯示第6A圖的封裝用基板固定裝置的週邊區域6C的局部放大示意圖。於第6A-6C圖中，一封裝用基板固定裝置600實質上相似於第5A-5C圖實施例所描述述的封裝用基板固定裝置500，為求簡明之故，在此省略相同的敘述。不同之處在於，上蓋固定板610的週邊區域為一階梯形，緊壓在積層基板630的邊緣，具有一凸出部626，其中溝道628的底部實質上高於與積層基板630的表面，以利助焊劑清洗溶液透過溝道628排除至外界。

根據本發明實施例，可利用上述封裝用基板固定裝置100-600進行晶片型覆晶封裝的製造。例如，提供上述封裝用基板固定裝置，並將一晶片反轉覆置於積層基板的晶片的置晶區域上，接著，將含晶片的封裝用基板固定裝置進行一迴焊製程，以含去離子水及溶劑的一溶液清洗含晶片的封裝用基板固定裝置，以去除殘留助焊劑，其中將晶片反轉覆置步驟、迴焊製程及清洗去除殘留助焊劑步驟是在一連續式製程設備中進行。由於積層基板受到上蓋固定板平整的壓覆，因此在覆晶步驟時，可避免因基板翹曲所造成的凸塊間橋接或冷焊點(cold joint)缺陷。再者，藉由在上蓋固定板的週邊區域設置溝道或暗溝，在去除助焊劑的過程中，能夠完全將去助焊劑溶液排除至外界，避免助焊劑及溶液殘留。再者，由於本發明實施例的封裝用基板固定裝置可將底板、積層基板及上蓋固定板整體固定，可適用於連續性的晶片型覆晶封裝的製造過程中，降低因中斷製程，受外力所造成的超低介電常數介電層脫層(ELK de-lamination)。

本發明雖以各種實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明的範圍，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可做些許的更動與潤飾。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。

100、200、300、400、500、600．．．封裝用基板固定裝置

110、210、310、410、510、610．．．上蓋固定板

115、215、315、415．．．固定孔洞

416．．．底板釘樁

122、322、422、522、622．．．格子狀的細帶

125、225、325、425、525、625．．．開口區域

126、226、426．．．上蓋固定板的周邊區域

130、230、430、530、630．．．積層基板

135、235、535、635．．．晶片置晶區域

150、250、450、550、650．．．底板

160、260、560、660．．．晶片

228．．．寬帶

232．．．切割槽

310a．．．第一固定構件

310b．．．第二固定構件

318．．．扣環

455．．．真空吸孔

458．．．磁石

428．．．暗溝

526、626．．．凸出部

528、628．．．溝道

T．．．上蓋固定板的厚度

T1．．．暗溝的高度

D．．．寬帶的寬度

D’．．．兩組陣列式晶片之間的間距

d．．．切割槽的寬度

第1A圖顯示根據本發明之一實施例的封裝用基板固定裝置的立體示意圖。

第1B圖顯示第1A圖的封裝用基板固定裝置的剖面示意圖。

第2A圖顯示根據本發明另一實施例的封裝用基板固定裝置的立體示意圖。

第2B圖顯示第2A圖的封裝用基板固定裝置的剖面示意圖。

第3A圖顯示根據本發明另一實施例的封裝用基板固定裝置的立體示意圖。

第3B圖顯示第3A圖的封裝用基板固定裝置的分解示意圖。

第4A圖顯示根據本發明另一實施例的封裝用基板固定裝置的立體示意圖。

第4B圖顯示第4A圖的封裝用基板固定裝置的週邊區域4B的局部放大示意圖。

第4C圖顯示第4A圖的封裝用基板固定裝置400的組合後的上視圖。

第4D圖顯示第4C圖的封裝用基板固定裝置400的剖面示意圖。

第5A圖顯示根據本發明另一實施例的封裝用基板固定裝置500的組合後的上視圖。

第5B圖顯示第5A圖的封裝用基板固定裝置500的剖面示意圖。

第5C圖顯示第5A圖的封裝用基板固定裝置的週邊區域5C的局部放大示意圖。

第6A圖顯示根據本發明另一實施例的封裝用基板固定裝置600的組合後的上視圖。

第6B圖顯示第6A圖的封裝用基板固定裝置600的剖面示意圖。

第6C圖顯示第6A圖的封裝用基板固定裝置的週邊區域6C的局部放大示意圖。

400．．．封裝用基板固定裝置

410．．．上蓋固定板

415．．．固定孔洞

416．．．底板的釘樁

422．．．格子狀的細帶

425．．．開口區域

426．．．上蓋固定板的周邊區域

430．．．積層基板

450．．．底板

455．．．真空吸孔

458．．．磁石

428．．．暗溝

Claims (13)

1. 一種封裝用基板固定裝置，包括：一底板；一積層基板，具有多個晶片置晶區域供至少一晶片接合；以及一上固定蓋板，藉由磁力將該積層基板平整地固定在該底板和該上蓋固定板之間；其中該上蓋固定板具有多個開口區域對應該些晶片置晶區域。
2. 如申請專利範圍第1項所述之封裝用基板固定裝置，其中該上蓋固定板的厚度小於或等於該晶片的厚度。
3. 如申請專利範圍第2項所述之封裝用基板固定裝置，其中相鄰兩開口區域之間具有一寬帶，其中該寬帶的寬度大於該積層基板的一切割槽的寬度，但小於兩組陣列式晶片之間的間距。
4. 如申請專利範圍第1項所述之封裝用基板固定裝置，更包括一頂蓋環，壓附該上固定蓋板的邊緣，其中該頂蓋環的外圍具有多個扣環，以固定該底板、該積層基板、該上固定蓋板、和該頂蓋環成一整體。
5. 如申請專利範圍第1項所述之封裝用基板固定裝置，其中該上固定蓋板的週邊區域具有多條暗溝，每條暗溝連接該些開口區域與外界。
6. 如申請專利範圍第1項所述之封裝用基板固定裝置，其中該上蓋固定板的厚度小於或等於該晶片的厚度，且該上固定蓋板的週邊區域為一階梯形，具有多條 溝道連接該些開口區域與外界。
7. 一種半導體晶片封裝體的製造方法，包括：提供一封裝用基板固定裝置，包括：一底板；一積層基板，具有多個晶片置晶區域供至少一晶片接合；以及一上固定蓋板，藉由磁力將該積層基板平整地固定在該底板和該上蓋固定板之間；其中該上蓋固定板具有多個開口區域對應該些晶片置晶區域；將一晶片反轉覆置於該積層基板的該晶片置晶區域上；將含晶片的該封裝用基板固定裝置進行一迴焊製程；以含去離子水及溶劑的一溶液清洗該含晶片的該封裝用基板固定裝置，以去除殘留助焊劑。
8. 如申請專利範圍第7項所述之半導體晶片封裝體的製造方法，其中將晶片反轉覆置步驟、該迴焊製程及清洗去除殘留助焊劑步驟是在一連續式製程設備中進行。
9. 如申請專利範圍第7項所述之半導體晶片封裝體的製造方法，其中該上蓋固定板的厚度小於或等於該晶片的厚度。
10. 如申請專利範圍第7項所述之半導體晶片封裝體的製造方法，其中相鄰兩開口區域之間具有一寬帶， 其中該寬帶的寬度大於該積層基板的一切割槽的寬度，但小於兩組陣列式晶片之間的間距。
11. 如申請專利範圍第7項所述之半導體晶片封裝體的製造方法，更包括一頂蓋環，壓附該上固定蓋板的邊緣，其中該頂蓋環的外圍具有多個扣環，以固定該底板、該積層基板、該上固定蓋板、和該頂蓋環成一整體。
12. 如申請專利範圍第7項所述之半導體晶片封裝體的製造方法，其中該上固定蓋板的週邊區域具有多條暗溝，每條暗溝連接該些開口區域與外界。
13. 如申請專利範圍第7項所述之半導體晶片封裝體的製造方法，其中該上蓋固定板的厚度小於或等於該晶片的厚度，且該上固定蓋板的週邊區域為一階梯形，具有多條溝道連接該些開口區域與外界。