TWI865091B

TWI865091B - 半導體模組及其設置方法

Info

Publication number: TWI865091B
Application number: TW112138568A
Authority: TW
Inventors: 黃祥華; 詹慕萱; 劉奕堂
Original assignee: 矽品精密工業股份有限公司
Priority date: 2023-10-06
Filing date: 2023-10-06
Publication date: 2024-12-01
Also published as: CN119786501A; TW202516705A

Abstract

本發明揭露一種半導體模組及其設置方法，係於半導體模組的線路結構之側邊配置檢核元件，以於熱壓頭將半導體模組下壓至基板時，藉由感測半導體模組相對於基板之高度，來控制熱壓頭將半導體模組上升或下壓一預定距離。藉此，可在熱壓加工進行的當下即時調整高度，以提升產品精準度並簡化作業流程。

Description

半導體模組及其設置方法

本發明係有關一種半導體接置技術，尤指一種半導體模組及其設置方法。

隨著半導體技術的演進，半導體產品已開發出不同封裝產品型態。在將半導體裝置設置於基板上的製程中，該半導體裝置係藉由多數銲錫凸塊而將晶片的主動面電性連接至線路結構上，並於該線路結構另一表面上植設多數可作為輸入/輸出(I/O)端之導電元件，以透過該導電元件將該半導體裝置配置於該基板上。

習知上，作為將該半導體裝置配置於該基板上的一種設置方式，可利用熱壓頭加熱並下壓該半導體裝置，從而使該半導體裝置藉由該導電元件與該基板接合。

然而，在此過程中，由於該導電元件會受到該熱壓頭的加熱及下壓而熔化變形，因此該導電元件在受該熱壓頭的加熱及下壓後其高度會改變，進而會影響整體產品的尺寸。雖然可在熱壓加工完畢後，測量該導電元件的高度，以確認其是否符合需求，但如此會造成產品製造時間加長，而需耗費許多人力與時間，使得製造成本增加。

因此，如何克服上述習知技術之種種問題，實已成為目前業界亟待克服之難題。

鑑於上述習知技術之種種缺失，本發明係提供一種半導體模組，係包括：線路結構，係具有相對的第一側與第二側及鄰接於該第一側與該第二側的側邊；電子元件，係設於該線路結構之第一側上並電性連接該線路結構；導電元件，係設於該線路結構之第二側上並電性連接該線路結構；以及檢核元件，係設於該線路結構，並使該檢核元件外露於該線路結構之側邊。

本發明復提供一種半導體模組之設置方法，係包括：提供一半導體模組及一基板，其中，該半導體模組係包括線路結構、電子元件、導電元件及檢核元件，該電子元件與該導電元件係分別設於該線路結構之相對的第一側與第二側並電性連接該線路結構，而該檢核元件係設於該線路結構並外露出鄰接於該第一側與該第二側的側邊；藉由一熱壓頭將該半導體模組往該基板移動；以及藉由一感測器感測該檢核元件，以感測該半導體模組相對於該基板之高度，並將感測結果傳送至控制系統。

前述之半導體模組及其設置方法中，該控制系統係依據該感測結果傳送指令至該熱壓頭，以使該熱壓頭將該半導體模組上升或下壓一預定距離。

前述之半導體模組及其設置方法中，該檢核元件係與該線路結構或與該導電元件同時製作。

前述之半導體模組及其設置方法中，該檢核元件係環設於該線路結構之外側。

前述之半導體模組及其設置方法中，該感測器係紅外線感測器或影像擷取鏡頭感測器。

前述之半導體模組及其設置方法中，該檢核元件係金屬材質。

前述之半導體模組及其設置方法中，該控制系統係電腦。

由上述可知，本發明之半導體模組及其設置方法中，主要是藉由於半導體模組的線路結構之側邊配置檢核元件，以於熱壓頭將半導體模組下壓至基板時，藉由感測檢核元件判斷半導體模組相對於基板之高度，來控制熱壓頭將半導體模組上升或下壓一預定距離。藉此，可在熱壓加工進行的當下即時調整高度，故相較於習知的半導體裝置，可提升產品精準度並簡化作業流程。

1:半導體模組

2:基板

3:熱壓頭

4:感測器

5:控制系統

10:線路結構

10a:第一側

10b:第二側

10c:側邊

11:電子元件

11a:作用面

11b:非作用面

110:導電凸塊

111:底膠

12:檢核元件

13:封裝層

14:導電元件

140:金屬柱

141:金屬凸塊

H:高度

圖1係為本發明之半導體模組之剖面示意圖。

圖2係為本發明之半導體模組設置於基板之示意圖。

以下藉由特定的具體實施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它優點及功效。

須知，本說明書所附圖式所繪示之結構、比例、大小等，均僅用以配合說明書所揭示之內容，以供熟悉此技藝之人士之瞭解與閱讀，並非用以限定本發明可實施之限定條件，故不具技術上之實質意義，任何結構之修飾、比例關係之改變或大小之調整，在不影響本發明所能產生之功效及所能達成之目的下，均應仍落在本發明所揭示之技術內容得能涵蓋之範圍內。同時，本說明書中所引用之如「上」、「下」、「一」、「第一」及「第二」等用語，亦僅為便於敘述之明瞭，而非用以限定本發明可實施之範圍，其相對關係之改變或調整，在無實質變更技術內容下，當亦視為本發明可實施之範疇。

圖1係為本發明之半導體模組1之剖面示意圖。如圖1所示，本實施例之半導體模組1係包含：線路結構10、至少一電子元件11、檢核元件12、封裝層13及導電元件14。

所述之線路結構10可為如具有核心層與線路部之封裝基板(substrate)或無核心層(coreless)之線路結構。於本實施例中，該線路結構10係包含至少一介電層及結合該介電層之線路層，如扇出(fan out)型重佈線路層(redistribution layer，簡稱RDL)規格。但應可理解地，該線路結構10亦可為其它可供承載晶片之承載單元，如導線架(lead frame)、晶圓(wafer)、矽中介板(silicon interposer)、或其它具有金屬佈線(routing)之板體等，並不限於上述。此外，該線路結構10係具有相對之第一側10a與第二側10b及鄰接該第一側10a與該第二側10b之側邊10c。

所述之至少一電子元件11係透過複數導電凸塊110設於該線路結構10之第一側10a上，並將如底膠111之包覆層填充形成於該線路結構10之第一側10a與該電子元件11之間，以包覆該些導電凸塊110。於本實施例中，係顯示將兩個電子元件11設置於該線路結構10上，但於該線路結構10上可接置所需類型及數量之電子元件11，並不限於上述。

再者，該電子元件11係為主動元件、被動元件或其二者組合，且該主動元件係例如半導體晶片，而該被動元件係例如電阻、電容及電感。於本實施例中，該電子元件11係為半導體晶片，其具有相對之作用面11a與非作用面11b，且該作用面11a具有複數電極墊(未圖示)，以令該些電極墊藉由複數如銲錫材料之導電凸塊110以覆晶方式結合及電性連接該線路結構10之線路層。

於其它實施例中，該電子元件11亦可藉由複數銲線以打線方式電性連接該線路結構10之線路層；或者，該電子元件11可直接接觸該線路結構10之線路層。應可理解地，有關電子元件11電性連接該線路結構10之方式繁多，並不限於上述。

所述之檢核元件12係設於該線路結構10，例如設於該線路結構10之側邊10c，使該檢核元件12可外露於該線路結構10之側邊10c，使後述之感測器4易於感測該檢核元件12。

於本實施例中，該檢核元件12係環設於該線路結構10之外周，但於其它實施例中，只要能夠讓該感測器4容易地感測到該檢核元件12即可，亦可僅於該線路結構10之一側設置該檢核元件12，並不限於上述。再者，該檢核元件12係由金屬材質或可使該感測器4輕易辨識的材質所構成。另外，於一實施例中，該檢核元件12可於製作該線路結構10之線路層時一同製作，例如該檢核元件12可為形成於該線路結構10周圍之金屬塊，而無需增加製作流程。

所述之封裝層13係形成於該線路結構10之第一側10a上，以令該封裝層13包覆該電子元件11。於本實施例中，該封裝層13係外露該電子元件11之非作用面11b，但該封裝層13亦可將該電子元件11完全包覆住而不外露該電子元件11之非作用面11b。

於本實施例中，該封裝層13係為絕緣材，如聚醯亞胺(polyimide，簡稱PI)、乾膜(dry film)、如環氧樹脂(epoxy)之封裝膠體或封裝材(molding compound)。例如，該封裝層13之製程可選擇液態封膠(liquid compound)、噴塗(injection)、壓合(lamination)或模壓(compression molding)等方式形成於該線路結構10之第一側10a上。

所述之導電元件14係設於該線路結構10之第二側10b。該導電元件14可為複數如銅柱之金屬柱、包覆有絕緣塊之金屬凸塊、銲球(solder ball)、具有核心銅球(Cu core ball)之銲球或其它導電構造等。於本實施例中，該導電元件14包含有金屬柱140(如銅柱)及形成於該金屬柱140上之金屬凸塊141(如銲球)。另外，於一實施例中，該檢核元件12亦可選擇於製作該導電元件14時一同製作於該線路結構10上，而無需增加製作流程。

藉由上述設計，本發明可將半導體模組1有效率且準確地設置於基板上，其設置方式將在下文中詳細說明。

圖2係為本發明將半導體模組1設置於基板2上之示意圖。如圖2所示，用於將該半導體模組1設置於該基板2的設備係包含：熱壓頭3、感測器4及控制系統5。

所述之熱壓頭3係接收該控制系統5之指令，以基於該控制系統5之指令來對該半導體模組1進行加熱及升降。其中，該熱壓頭3可藉由有線或無線方式通訊連接該控制系統5以接收指令，對此本發明並沒有特別限制。

再者，該熱壓頭3可以夾持或吸附等方式移動該半導體模組1，且其至少具有加熱及升降該半導體模組1之功能。詳細而言，藉由該熱壓頭3的加熱該半導體模組1可使該導電元件14熔化，從而可藉由該熔化的導電元件14將該半導體模組1接合於該基板2上。並且，該熱壓頭3係至少能夠沿垂直方向上下移動，以對該半導體模組1進行下壓或上升。於其它實施例中，該熱壓頭3亦可設置為能夠沿水平方向左右移動，從而可自他處將該半導體模組1搬動到該基板2之上方，並不限於上述。

所述之感測器4係紅外線感測器或影像感測器，其係設於該基板2上方側邊，以對位於該基板2上方的該半導體模組1之檢核元件12進行感測，並將感測結果傳送至該控制系統5。其中，該感測器4可藉由有線或無線方式通訊連接該控制系統5以傳送該感測結果，對此本發明並沒有特別限制。

所述之控制系統5係電腦，使用者可事先將相關數據輸入於該控制系統5中，該控制系統5自該感測器4接收該感測結果後，可依據使用者所輸入的數據，對該感測結果進行分析判斷，從而輸出指令至該熱壓頭3。

以下係依序詳細說明將半導體模組1設置於基板2的作業流程。首先，係提供如上所述之半導體模組1及基板2，並將該半導體模組1置於該基板2之上方。

再者，該熱壓頭3係於該半導體模組1之上方對其進行加熱及下壓，該半導體模組1之導電元件14受該熱壓頭3之加熱而熔化，從而與該基板2接合。並且，由於該熱壓頭3之下壓力，該熔化的導電元件14產生形變而被壓扁，換言之，該導電元件14之高度H會根據該熱壓頭3下壓的距離而改變。

接著，該感測器4係感測該檢核元件12的位置，並基於該檢核元件12的位置，算出該檢核元件12與該基板2之間的距離，即該導電元件14之高度H。此處，該感測器4可將該檢核元件12的位置作為感測結果傳送至該控制系統5，並由該控制系統5計算該導電元件14之高度H，或者，該感測器4亦可內設有運算功能，而將計算好的該導電元件14之高度H作為感測結果傳送至該控制系統5，對此本發明並沒有特別限制。

該控制系統5接收到該感測結果後，可依據使用者事先輸入的數據，對該感測結果進行分析，並輸出與該分析結果相對應的指令至該熱壓頭3。

具體而言，當所感測到的該導電元件14之高度H高於預定高度時，則該控制系統5計算所感測到的該導電元件14之高度H與預定高度之間的差，以輸出指令至該熱壓頭3，使該熱壓頭3繼續下壓該半導體模組1預定距離，且該預定距離可設定為上述所感測到的該導電元件14之高度H與預定高度之間的差。

再者，當所感測到的該導電元件14之高度H低於預定高度時，則該控制系統5計算所感測到的該導電元件14之高度H與預定高度之間的差，以輸出指令至該熱壓頭3，使該熱壓頭3將該半導體模組1上升預定距離，且該預定距離可設定為上述所感測到的該導電元件14之高度H與預定高度之間的差。

在該熱壓頭3下壓或上升該半導體模組1後，該感測器4可再次感測該檢核元件12的位置，並輸出感測結果至該控制系統5，若該控制系統5分析後判斷所感測到的該導電元件14之高度H仍然不等於預定高度，則重複上述步驟。當所感測到的該導電元件14之高度H等於預定高度時，則該控制系統5輸出停止的指令，從而完成將該半導體模組1設置於該基板2的加工作業。

藉由上述半導體模組1之設置方法，可在進行熱壓加工的當下，即有效率且準確地控制該半導體模組1與該基板2之間的接合，使該半導體模組1之導電元件14之高度H符合預定高度，從而使整個產品符合預定尺寸。

綜上所述，本發明之半導體模組及其設置方法，主要是藉由於半導體模組的線路結構配置檢核元件，以於熱壓頭將半導體模組下壓至基板時，藉由感測檢核元件判斷半導體模組相對於基板之高度，來控制熱壓頭將半導體模組上升或下壓一預定距離。藉此，可在熱壓加工進行的當下即時調整高度，故可提升產品精準度並簡化作業流程。

上述實施例係用以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改。因此本發明之權利保護範圍，應如隨附之申請專利範圍所列。