TWI609471B - 半導體封裝組合及其製造方法 - Google Patents

Description

半導體封裝組合及其製造方法

本發明係有關於半導體晶片封裝領域，特別係有關於一種半導體封裝組合及其製造方法。

傳統地，複數個半導體封裝構造係以側對側(side-by-side)並排接合於一電路板。為了在電路板上接合更多數量的半導體封裝構造，有人提出封裝堆疊(Package-On-Package,POP)技術，即將複數個半導體封裝構造逐一往上縱向堆疊在一電路板，以達到立體封裝(3D packaging)形態。

早期的封裝堆疊組合中，頂層半導體封裝構造與底層半導體封裝構造的電性耦合係經由一中介基板(interposer substrate)，故有封裝堆疊成本高與封裝堆疊製程繁瑣之問題。在近期的封裝堆疊組合中，底層半導體封裝構造內直接設置凸塊或銲球等中介導體，以減少一次的中介基板之接合步驟。然而，在中介導體的已知形成過程中，中介導體係先被模封膠體所密封，之後再利用雷射鑽孔或是圖案化孔蝕刻方式以露出中介導體的接合表面，不論是雷射鑽孔的逐一鑽孔操作或是包含於圖案化孔蝕刻的曝光顯影都會增加封裝堆疊成本。此外，中介導體的接合表 面也可能遭受到孔形成污染的膠體殘留，雷射鑽孔的能量過大也會造成中介導體的損傷與變形，皆不利於中介導體對頂層半導體封裝構造的接合。

為了解決上述之問題，本發明之主要目的係在於提供一種半導體封裝組合及其製造方法，用以簡化封裝堆疊製程。

本發明之次一目的係在於提供一種半導體封裝組合及其製造方法，用以消除被模封中介導體的孔形成污染、損傷與變形，加強了頂層半導體封裝構造與底層半導體封裝構造的電性耦合強度，進而實現了先封裝堆疊再表面接合至電路板之封裝堆疊製程。

本發明的目的及解決其技術問題是採用以下技術方案來實現的。本發明揭示一種半導體封裝組合，包含一第一基板、一第一晶片、複數個中介導體以及一第一封膠體。該第一晶片係設置於該第一基板上，該第一晶片係具有一面向該第一基板之主動面以及一相對遠離該主動面之背面。該些中介導體係電耦合至該第一基板並配置在該第一晶片之周邊，該些中介導體之一第一設置高度係不小於該第一晶片之一第二設置高度。該第一封膠體係形成於該第一基板上，用以至少密封該第一晶片之局部與每一之該些中介導體之局部。其中，經由只蝕刻該第一封膠體之化學閃蝕方式，藉以形成該第一封膠體之一表面，其係顯露每一之該些中介導體之殘留部位與該第一晶片之該背面。

本發明的目的及解決其技術問題還可採用以下技術措施進一步實現。

在前述半導體封裝組合中，具體地可另包含複數個外接端子，係設置於該第一基板之一底面。

在前述半導體封裝組合中，較佳地該第一封膠體由該第一基板至該表面之厚度係不大於該些中介導體之該第一設置高度，亦不大於該第一晶片之該第二設置高度，以確保該些中介導體與該第一晶片之局部顯露。

在前述半導體封裝組合中，具體地另包含複數個覆晶凸塊，其係接合該第一晶片至該第一基板。

在前述半導體封裝組合中，具體地該些中介導體係包含複數個迴焊固定於該第一基板上之銲球。

在前述半導體封裝組合中，具體地可另包含一頂封裝件，係疊置於該第一封膠體上，該頂封裝件係包含一第二晶片以及複數個接合端，其中該些中介導體之該些殘留部位係接合至對應之該些接合端。

在前述半導體封裝組合中，更具體地該頂封裝件係另包含一第二基板以及一第二封膠體，該第二晶片係設置於該第二基板上，該第二封膠體係形成於該第二基板上，以密封該第二晶片，並且該些接合端係構成於該第二基板之一外表面，該些中介導體係直接焊接於該些接合端。

藉由上述的技術手段，本發明可以達成封裝堆疊製 程的簡化。

H1‧‧‧第一設置高度

H2‧‧‧第二設置高度

100‧‧‧半導體封裝組合

110‧‧‧第一基板

111‧‧‧底面

120‧‧‧第一晶片

121‧‧‧主動面

122‧‧‧背面

130‧‧‧中介導體

131‧‧‧殘留部位

140‧‧‧第一封膠體

141‧‧‧表面

150‧‧‧外接端子

160‧‧‧覆晶凸塊

170‧‧‧頂封裝件

171‧‧‧第二晶片

172‧‧‧接合端

173‧‧‧第二基板

174‧‧‧第二封膠體

175‧‧‧外表面

176‧‧‧銲線

第1圖：依據本發明之一具體實施例，一種半導體封裝組合之截面示意圖。

第2A至2E圖：依據本發明之一具體實施例，繪示該半導體封裝組合之製程中各主要步驟之元件截面圖。

以下將配合所附圖示詳細說明本發明之實施例，然應注意的是，該些圖示均為簡化之示意圖，僅以示意方法來說明本發明之基本架構或實施方法，故僅顯示與本案有關之元件與組合關係，圖中所顯示之元件並非以實際實施之數目、形狀、尺寸做等比例繪製，某些尺寸比例與其他相關尺寸比例或已誇張或是簡化處理，以提供更清楚的描述。實際實施之數目、形狀及尺寸比例為一種選置性之設計，詳細之元件佈局可能更為複雜。

依據本發明之一具體實施例，一種半導體封裝組合100舉例說明於第1圖之截面示意圖以及第2A至2E圖繪示其製程中各主要步驟之元件截面圖。一種半導體封裝組合100係包含一第一基板110、一第一晶片120、複數個中介導體130以及一第一封膠體140，以至少構成為封裝堆疊組合之底封裝件。

如第1及2D圖所示，該第一晶片120係設置於該第一基板110上。該第一基板110係為一積體電路載板，具體可為一印 刷電路板、一軟性電路板、一陶瓷線路基板或一導線架；在本實施例中，該第一基板110係為一印刷電路板。該第一晶片120係為一具有積體電路之主動元件，該第一晶片120係具有一面向該第一基板110之主動面121以及一相對遠離該主動面121之背面122，該第一晶片120之積體電路係製作成該主動面121。在本實施例中，具體地另包含複數個覆晶凸塊160，其係接合該第一晶片120至該第一基板110，以達到電性耦合與機械固定。

該些中介導體130係電耦合至該第一基板110並配置在該第一晶片120之周邊，該些中介導體130係可為銲球、縱向銲線或柱狀凸塊。在本實施例中，具體地該些中介導體130係包含複數個迴悍固定於該第一基板110上之銲球，故可經由化學閃蝕程度來控制該些中介導體130顯露於該第一封膠體140之顯露表面面積。此外，該些中介導體130之一第一設置高度H1係不小於該第一晶片120之一第二設置高度H2(如第2A圖所示)，用以確保在該第一晶片120之該背面112顯露於該第一封膠體140時，該些中介導體130必然會有顯露表面。

該第一封膠體140係形成於該第一基板110上，用以至少密封該第一晶片120之局部與每一之該些中介導體130之局部。該第一封膠體140係具體可為一模封環氧化合物(Epoxy Molding Compound,EMC)，以電絕緣地密封保護該第一晶片120與該些中介導體130之底部。其中，經由只蝕刻該第一封膠體140之化學閃蝕(chemical flash-etching)方式，藉以形成該第一封膠體 140之一表面141，其係顯露每一之該些中介導體130之殘留部位131與該第一晶片120之該背面122。上述「化學閃蝕」係為使用化學蝕刻液的淺度全面蝕刻，並且只有蝕刻該第一封膠體140而不蝕刻該些中介導體130與該第一晶片120，所使用的化學蝕刻液係可為硝酸(HNO₃)與硫酸(H₂SO₄)之混合溶液。在化學閃蝕流程之後，該第一封膠體140由該第一基板110至該表面141之厚度係不大於該些中介導體130之該第一設置高度H1，亦不大於該第一晶片120之該第二設置高度H2，以確保該些中介導體130與該第一晶片120之局部顯露。在本實施例中，具體地該半導體封裝組合100係可另包含複數個外接端子150，例如銲球，係設置於該第一基板110之一底面111。

在本實施例中，該半導體封裝組合100係可另包含一頂封裝件170，係疊置於該第一封膠體140上，該頂封裝件170係包含一第二晶片171以及複數個接合端172，其中該些中介導體130之該些殘留部位131係接合至對應之該些接合端172。該些接合端172具體可為外接墊。

在本實施例中，更具體地該頂封裝件170係另包含一第二基板173以及一第二封膠體174，該第二晶片171係設置於該第二基板173上，該第二封膠體174係形成於該第二基板173上，以密封該第二晶片171，並且該些接合端172係構成於該第二基板173之一外表面175，該些中介導體130係直接焊接於該些接合端172。可藉由複數個銲線176電性連接該第二晶片171與該第二基板173。然 而，非限定地，該頂封裝件170之具體結構係可相同於本發明之一封裝堆疊組合之底封裝件。

本發明更揭示一種半導體封裝組合100之製造方法，並說明如後。

如第2A圖所示，首先，提供一第一基板110，該第二基板110係具有一底面111。之後，可利用覆晶接合方式，設置一第一晶片120於該第一基板110上，該第一晶片120係具有一面向該第一基板110之主動面121以及一相對遠離該主動面121之背面122。此外，電耦合複數個中介導體130至該第一基板110並配置在該第一晶片120之周邊，該些中介導體130之一第一設置高度H1係不小於該第一晶片120之一第二設置高度H2。上述電耦合該些中介導體130之步驟係具體地包含迴焊該些中介導體130，以形成複數個固定於該第一基板110上之銲球。

如第2B圖所示，以模封方式形成一第一封膠體140於該第一基板110上，用以密封該第一晶片120與該些中介導體130。在本步驟中，該第一封膠體140係可完全密封該第一晶片120與該些中介導體130。

如第2C圖所示，在一選置步驟中，在上述形成該第一封膠體140之步驟之後與一閃蝕步驟之前，可設置複數個外接端子150至該第一基板110之一底面111。

如第2D圖所示，經由只蝕刻該第一封膠體140之化學閃蝕方式，形成該第一封膠體140之一表面141，並使該第一封膠 體140僅密封該第一晶片120之局部與每一之該些中介導體130之局部，該表面141係顯露每一之該些中介導體130之殘留部位131與該第一晶片120之該背面122。

如第2E圖所示，並請配合參閱第1圖，本發明之製造方法係可另包含：疊置一頂封裝件170於該第一封膠體140上，該頂封裝件170係包含一第二晶片171以及複數個接合端172，其中該些中介導體130之該些殘留部位131係接合至對應之該些接合端172。在本實施例中，該頂封裝件170係另包含一第二基板173以及一第二封膠體174，該第二晶片171係設置於該第二基板173上，該第二封膠體174係形成於該第二基板173上，以密封該第二晶片171，並且該些接合端172係構成於該第二基板173之一外表面175，該些中介導體130係直接悍接於該些接合端172。

因此，本發明提供一種半導體封裝組合100及其製造方法，用以簡化封裝堆疊製程。

以上所揭露的僅為本發明實施例，不以此來限定本發明之權利範圍，因此依本發明權利要求所作的等同變化，仍屬本發明所涵蓋的範圍。

100‧‧‧半導體封裝組合

110‧‧‧第一基板

111‧‧‧底面

120‧‧‧第一晶片

121‧‧‧主動面

122‧‧‧背面

130‧‧‧中介導體

131‧‧‧殘留部位

140‧‧‧第一封膠體

141‧‧‧表面

150‧‧‧外接端子

160‧‧‧覆晶凸塊

170‧‧‧頂封裝件

171‧‧‧第二晶片

172‧‧‧接合端

173‧‧‧第二基板

174‧‧‧第二封膠體

175‧‧‧外表面

176‧‧‧銲線

Claims (11)

1. 一種半導體封裝組合，包含：一第一基板；一第一晶片，係設置於該第一基板上，該第一晶片係具有一面向該第一基板之主動面以及一相對遠離該主動面之背面；複數個銲球，係電耦合至該第一基板並配置在該第一晶片之周邊，該些銲球之一第一設置高度係不小於該第一晶片之一第二設置高度，其中該些銲球係以迴焊固定於該第一基板上；以及一第一封膠體，係形成於該第一基板上，用以至少密封該第一晶片之局部與每一之該些銲球之局部；其中，經由只蝕刻該第一封膠體之化學閃蝕方式，藉以形成該第一封膠體之一表面，其係顯露每一之該些銲球之殘留部位與該第一晶片之該背面，且該表面為一粗糙面。
2. 如申請專利範圍第1項所述之半導體封裝組合，另包含複數個外接端子，係設置於該第一基板之一底面。
3. 如申請專利範圍第1項所述之半導體封裝組合，其中該第一封膠體由該第一基板至該表面之厚度係不大於該些銲球之該第一設置高度，亦不大於該第一晶片之該第二設置高度。
4. 如申請專利範圍第3項所述之半導體封裝組合，另包含複數個覆晶凸塊，其係接合該第一晶片至該第一基板。
5. 如申請專利範圍第1至4項任一項所述之半導體封裝組合，另 包含一頂封裝件，係疊置於該第一封膠體上，該頂封裝件係包含一第二晶片以及複數個接合端，其中該些銲球之該些殘留部位係接合至對應之該些接合端。
6. 如申請專利範圍第5項所述之半導體封裝組合，其中該頂封裝件係另包含一第二基板以及一第二封膠體，該第二晶片係設置於該第二基板上，該第二封膠體係形成於該第二基板上，以密封該第二晶片，並且該些接合端係構成於該第二基板之一外表面，該些銲球係直接焊接於該些接合端。
7. 一種半導體封裝組合之製造方法，包含：提供一第一基板；設置一第一晶片於該第一基板上，該第一晶片係具有一面向該第一基板之主動面以及一相對遠離該主動面之背面；電耦合複數個中介導體至該第一基板並配置在該第一晶片之周邊，該些中介導體之一第一設置高度係不小於該第一晶片之一第二設置高度；形成一第一封膠體於該第一基板上，用以密封該第一晶片與該些中介導體；以及經由只蝕刻該第一封膠體之化學閃蝕方式，形成該第一封膠體之一表面，並使該第一封膠體僅密封該第一晶片之局部與每一之該些中介導體之局部，該表面係顯露每一之該些中介導體之殘留部位與該第一晶片之該背面。
8. 如申請專利範圍第7項所述之半導體封裝組合之製造方法，在上述形成該第一封膠體之步驟之後與上述閃蝕步驟之 前，另包含：設置複數個外接端子至該第一基板之一底面。
9. 如申請專利範圍第7項所述之半導體封裝組合之製造方法，其中上述電耦合該些中介導體之步驟包含：迴焊該些中介導體，以形成複數個固定於該第一基板上之銲球。
10. 如申請專利範圍第7、8或9項所述之半導體封裝組合之製造方法，另包含：疊置一頂封裝件於該第一封膠體上，該頂封裝件係包含一第二晶片以及複數個接合端，其中該些中介導體之該些殘留部位係接合至對應之該些接合端。
11. 如申請專利範圍第10項所述之半導體封裝組合之製造方法，其中該頂封裝件係另包含一第二基板以及一第二封膠體，該第二晶片係設置於該第二基板上，該第二封膠體係形成於該第二基板上，以密封該第二晶片，並且該些接合端係構成於該第二基板之一外表面，該些中介導體係直接焊接於該些接合端。