TWI808601B

TWI808601B - 半導體封裝元件及半導體封裝單體

Info

Publication number: TWI808601B
Application number: TW111100790A
Authority: TW
Inventors: 黃崑永; 黃仁義
Original assignee: 力成科技股份有限公司
Priority date: 2022-01-07
Filing date: 2022-01-07
Publication date: 2023-07-11
Also published as: US20230223311A1; TW202329363A

Abstract

一種半導體封裝元件，包含一重佈線路結構、多個凹槽、多個晶片，及一封膠層。該重佈線路結構具有多數交替層疊的介電層及圖案化金屬層，並於表面定義出多數切割道。每一切割道對應形成至少一個凹槽，且每一個凹槽自頂層的介電層向下延伸形成。該等晶片設置於該重佈線路結構上。該封膠層包覆該等晶片，並填充於該等晶片間的間隙與該等凹槽中。該等凹槽供封膠層填入而能增加該重佈線路結構與該封膠層間的接合強度，且該等凹槽分佈於切割道上而能降低對於該重佈線路結構整體的厚度均勻性的影響。此外，本案還提供一種半導體封裝單體。

Description

半導體封裝元件及半導體封裝單體

本發明是有關於一種半導體封裝元件及半導體封裝單體，特別是指一種扇出型封裝的半導體封裝元件及半導體封裝單體。

扇出型(Fan-Out)封裝結構因有利於半導體元件的微型化與降低封裝成本，而被業界廣泛的應用。其中，以重佈線路層(redistribution layer，RDL)優先，且其多個晶片是以主動面向下的扇出型晶圓封裝製程中，通常是先在一載板表面上形成一由多層介電層與導電線路層疊交錯形成的重佈線路層，再將該等晶片以其主動面與該重佈線路層電連接；之後，再以環氧樹脂材料(Epoxy Molding Compound，EMC)進行封裝，形成一設置於該重佈線路層上並包覆該等晶片的封膠層；然後，沿著該等晶片的外圍進行切割，以形成數個彼此獨立的封裝半導體封裝單體。

然而，該重佈線路層的介電層一般是由聚醯亞胺(PI)構成，與用於封裝的環氧樹脂為不同的高分子材料，且聚醯亞胺與環氧樹脂容易吸收水氣且兩者的熱膨脹係數(CTE)不同而無法相互匹配的因素，因此，容易造成聚醯亞胺與環氧樹脂的介面接合強度下降，使該等半導體封裝單體在後續的可靠度測試或是製程應用時，容易自該介電層與該封膠層的接合面邊緣開始脫落，進而導致該半導體封裝單體產生發生剝離或脫層(delamination)，使產品的良率降低。

因此，本發明的目的，即在提供一半導體封裝元件，能避免重佈線路結構的介電層與封膠層剝離。

於是，本發明半導體封裝元件，包含一重佈線路結構、多個凹槽、多個晶片，及一封膠層。

該重佈線路結構具有彼此反向的一頂面及一底面，及多數交替層疊的介電層及圖案化金屬層，並於該頂面定義出多數切割道。

該等凹槽分別對應形成於該等切割道上，每一切割道對應形成至少一個凹槽，每一個凹槽是自該重佈線路結構頂面的介電層向下延伸形成。

該等晶片設置於該重佈線路結構上。

該封膠層由與該重佈線路結構頂面的介電層不同的絕緣材料構成，包覆該等晶片，並填充於該等晶片之間的間隙，以及該等凹槽。

此外，本發明的另一目的，即在提供一種半導體封裝單體，能避免重佈線路結構的介電層與封膠層剝離。

於是，本發明半導體封裝單體，包含一重佈線路結構、一晶片，及一封膠層。

該重佈線路結構具有彼此反向的一頂面及一底面、多數交替層疊的介電層及圖案化金屬層，及多個自該重佈線路結構的頂面向下延伸形成的凹槽，該等凹槽位於該頂面周緣，且自鄰近該頂面的介電層向下延伸形成。

該晶片設置於該重佈線路結構的頂面，且與該重佈線路結構電連接。

該封膠層由不同於該介電層的絕緣材料構成，包覆該晶片及該重佈線路結構的頂面，並填置於該等凹槽，其中，該封膠層定義出多個裸露的切割斷面，且該等凹槽鄰近於該等切割斷面。

本發明的功效在於：藉由在切割道上形成該等凹槽，以此增加該重佈線路結構與該封膠層間的接觸面積以提升接合強度，使其不易剝離或脫層。

在本發明被詳細描述前，應當注意在以下的說明內容中，類似的元件是以相同的編號來表示。此外，要說明的是，本發明圖式僅為表示元件間的結構及/或位置相對關係，與各元件的實際尺寸並不相關。

參閱圖1，本發明半導體封裝元件2為一扇出型(Fan-out)封裝結構，包含一重佈線路結構21、多個凹槽22、多個晶片23、多個被動元件24、一封膠層25，及多個電連接單元26。

該重佈線路結構21具有彼此反向的一頂面211、一底面212、多數交替層疊的介電層213及圖案化金屬層214，以及自該頂面211定義的多數切割道215。其中，該等介電層213由絕緣材料構成，該等圖案化金屬層214是以印刷或鍍設方式分別形成於每一介電層213上的線路圖案。在本實施例中，該等介電層213的構成材料以聚醯亞胺(Polyimide，PI)為例，且位於該重佈線路結構21最頂層及最底層的介電層213的表面即分別為該重佈線路結構21的該頂面211及該底面212。

該等凹槽22分別對應形成於該等切割道215上，每一切割道215對應形成至少一個凹槽22，且該等凹槽22是自該頂面211向下延伸形成。要說明的是，該等凹槽22的深度可視需求而有不同變化，例如該等凹槽22可以是僅形成於最頂層的該介電層213，或是更向下延伸至內部的介電層213，或是延伸至最底層的介電層213而具有不同深度，此外，該等凹槽22的數量與形狀態樣可依需求而不同，且該等凹槽22的結構態樣彼此可為相同或不同。在本實施例中，是以每一切割道215上對應形成多個自該頂面211垂直向下延伸，而形成具有等寬口徑的凹槽22(見圖1)，且該等凹槽22僅貫穿鄰近該頂面211的該層介電層213。由於該等凹槽22的深度相近於該最頂層之介電層213的厚度，因此除了可提升該介電層213與該封膠層25接合強度，還能降低該等凹槽22的對於該重佈線路結構21之整體厚度均勻性的影響。

在一些實施例中，參閱圖2，該等凹槽22的口徑也可為非等寬，自該重佈線路結構21的頂面211向下漸縮或漸增延伸形成。當該等凹槽22的口徑自該頂面211向下漸縮(見圖2(a))，能進一步降低該等凹槽22對於該重佈線路結構21之整體厚度均勻性的影響。當該等凹槽22的口徑自該頂面211向下漸增(見圖2(b))，使後續該封膠層25填入該等凹槽22中的部分而成錨狀，而可增加該封膠層25與該重佈線路結構21間的接合強度。

在一些實施例中，參閱圖3，對應形成每一切割道215上的凹槽22也可以是單一個並具階梯狀結構。該等凹槽22自該頂面211向下延伸至該底面212形成而貫穿該重佈線路結構21，且層疊的每一介電層213上形成的口徑自該頂面211向下漸減。具有階梯狀結構的該等凹槽22除了可降低因該等凹槽22導致該等切割道215周圍處的厚度偏薄的情形，還能在後續沿著該等切割道215進行切割時，緩衝該等介電層213因切割而產生的應力。

該等晶片23設置於該重佈線路結構2的頂面211上，而與該重佈線路結構21電連接，且分別經由任兩相鄰的切割道215彼此間隔。詳細地說，該頂面211形成有多個與鄰近該頂面211的圖案化金屬層214電連接的連接埠，在本實施例中，該等連接埠由金屬材料構成，且該等晶片23分別設置於其中部分連接埠上，而可與該重佈線路結構21電連接。

該等被動元件24設置於該重佈線路結構21的頂面211上，且分別位於任兩相鄰的切割道215所隔的區域內。在本實施例中，該等被動元件24分別對應該等晶片23設置，且設置在其他未與該等晶片23接合的連接埠上，而與該重佈線路結構21電連接。其中，該等被動元件24依據功能需求可以選自電容器、電感器，或變壓器，但並不以此為限。

該封膠層25由與鄰近該重佈線路結構21之頂面211的介電層213不同的絕緣材料構成，包覆該等晶片23的側面與該等被動元件24，並填充於該等晶片23、該等被動元件24間的間隙，以及填置於該等凹槽22中。在本實施例中，該封膠層25選自環氧樹脂材料，該封膠層25覆蓋面積大於該等晶片23的面積，令該封膠層25超出該等晶片23的覆蓋範圍形成一扇出區，使該半導體封裝元件2為扇出型封裝結構。

該等電連接單元26以導電材料構成，設置於該重佈線路結構21的底面212，而與該重佈線路結構21電連接，供用以與其他電子構件電連接。具體的說，每一電連接單元26包括一形成於該底面212的電連接墊261，及一設置於該電連接墊261上的焊料球262，該電連接墊261與鄰近該底面212的圖案化金屬層214電連接，並經由該重佈線路結構21與設置於頂面211的該其中一晶片23或該其中一被動元件24電連接。

要說明的是，在一些實施例中，也可視需求而無需設置該等被動元件24與該等電連接單元26。

參閱圖4、圖5，接著，將前述該半導體封裝元件2沿著該半導體封裝元件2的該等切割道215進行切割，即可得到獨立的半導體封裝單體3。

由於該半導體封裝單體3是由該半導體封裝元件2切割而得，因此，該半導體封裝單體3的細部結構不再多加贅述。特別的是，該半導體封裝單體3的邊緣會因為切割位置的不同而有不同態樣。

例如，圖4所示的半導體封裝單體3，是將如圖1所示其切割道215上對應形成有多個凹槽22的該半導體封裝元件2沿著切割線S2切割而得。由於該切割線S2是自該介電層213切割，且令該封膠層25定義出多個裸露的切割斷面251，因此，切割後的該等切割斷面251分別與該重佈線路結構21的每一側周面216共同定義出一共平面且對外裸露的切割端面27，該等凹槽22形成於該頂面211的周緣並鄰近相應的該切割端面27。

而圖5所示的半導體封裝單體3，則是自如圖1所示的該半導體封裝元件2的該其中一凹槽22(對應切割線S1的位置)切割而得，因此，被切割的凹槽22會形成開口221，該等開口221會自該重佈線路結構21的側邊露出，且該封膠層25填置於該等開口221中。然而，無論是自該介電層213切割(例如切割線S2)或是自該凹槽22(例如切割線S1)切割都可透過切割後留存於該半導體封裝單體3邊緣的凹槽22提升該封膠層25與該介電層213的介面接合強度。

參閱圖6，在一些實施例中，該半導體封裝單體3是由如圖3所示的半導體封裝元件2沿著切割線S3切割而得，因此，切割後於鄰近該重佈線路結構21側邊的周緣對應形成單一個具階梯狀結構的開口221，該等開口221自該頂面211向下延伸至該底面212形成而貫穿該重佈線路結構21。由於切割時是自該等凹槽22(見圖3)切割而形成該等開口221，其階梯狀結構能緩衝因切割而產生的應力，而能改善該半導體封裝單體3的重佈線路結構21周緣(即該等切割道215周圍處)的厚度因受切割應力影響而偏薄的情形，以避免該重佈線路結構21整體的厚度均勻性受到影響。此外，由於切割後該封膠層25會完全包覆該重佈線路結構21的側邊，因此切割後的該重佈線路結構21不會對外露出，而能降低習知的半導體封裝單體因重佈線路結構的介電層與封膠層同時吸收水氣，導致兩者的熱膨脹係數差異產生變化而無法匹配的問題。

要說明的是，該半導體封裝單體3的切割斷面251會依據需求或是切割製程的情況不同，而無須所有側邊皆同時形成開口221，例如該開口221也可僅形成於該重佈線路結構21的其中一側邊，而不以前述之態樣為限。

綜上所述，本發明該半導體封裝元件2利用該等凹槽22或開口221的形成增加了該重佈線路結構21與該封膠層25間的接觸面積，並供該封膠層25的部分填入其中，而可增加切割後的半導體封裝單體3的該重佈線路結構21與該封膠層25間的接合強度，使彼此不易脫層或剝離。此外，由於該等凹槽22或開口221鄰近該等切割端面27(或切割斷面251)分佈，且成階梯狀結構，或是僅形成於鄰近於該頂面211的單一層介電層213，因此，能降低對於該重佈線路結構21整體的厚度均勻性的影響，故確實可達成本發明的目的。

惟以上所述者，僅為本發明的實施例而已，當不能以此限定本發明實施的範圍，凡是依本發明申請專利範圍及專利說明書內容所作的簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本發明專利涵蓋的範圍內。

2:半導體封裝元件

21:重佈線路結構

211:頂面

212:底面

213:介電層

214:圖案化金屬層

215:切割道

216:側周面

22:凹槽

221:開口

23:晶片

24:被動元件

25:封膠層

215:切割斷面

26:電連接單元

261:電連接墊

262:焊料球

27:切割端面

3:半導體封裝單體

S1、S2、S3:切割線

本發明的其他的特徵及功效，將於參照圖式的實施方式中清楚地呈現，其中：圖1是一側視示意圖，說明本發明半導體封裝元件的一實施例；圖2是一側視示意圖，說明該實施例的凹槽口徑為非等寬的實施態樣；圖3是一側視示意圖，說明該實施例的每一切割道上對應形成單一個凹槽，且每一凹槽具有階梯狀結構的實施態樣；圖4是一側視示意圖，說明本發明半導體封裝單體的一實施例；圖5是一側視示意圖，說明該半導體封裝單體的周緣形成有開口的一實施態樣；及圖6是一側視示意圖，說明該開口的另一實施態樣。