CN101197339A - 焊球重分配连接构造 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种焊球重分配连接构造，在其基板上设置有若干个焊垫，在所述基板上形成有若干个介电层、位于这些介电层之间的重分配导电层及若干个焊球。所述重分配导电层具有一个重分配垫，其邻近于所述基板上的其中一焊垫，所述焊垫与所述重分配垫并未形成电性连接。一个覆盖所述重分配导电层的介电层具有一个开孔，以局部显露所述重分配垫，其中所述开孔是大致呈圆形并具有一个缺角，使得所述开孔邻近但不重叠于另一介电层的一个开孔，且所述另一介电层上的所述开孔是用来显露所述基板上的所述焊垫，通过这种方式可以扩大焊球下的接球承座对所述重分配垫的接合面积，以降低应力作用。

Description

焊球重分配连接构造

技术领域

本发明是有关于一种电子元件以焊球连接的技术，特别是有关于一种焊球重分配连接构造，特别适用于集成电路芯片上。

背景技术

传统上电子元件的外端是设置焊球，以对外连接。在产品微小化趋势下，焊球的位置应作重新配置与调整。请参阅图1所示，一种现有的焊球重分配连接构造100包括基板110、第一介电层120、重分配导电层130、第二介电层140，以及若干个焊球150。若干个焊垫111是设置于基板110上(图1是以单一焊垫为例的)。第一介电层120是形成于基板110上并通过开孔显露这些焊垫111。该重分配导电层130是形成于第一介电层120上，其线路的一端形成为若干个重分配垫131，用以调整与改变这些焊球150的位置。该第二介电层140是形成于第一介电层120与重分配导电层130上，该第二介电层140具有若干个圆形开孔141，以一定比例局部显露这些重分配垫131。这些焊球150是设置于这些重分配垫131的上方，而在这些焊球150的下方可先形成若干个接球承座160，这些接球承座160是分别经由这些开孔141接合至相应的重分配垫131上，以利于接合这些焊球150。然而，在现有技术中，这些焊球150的位置一旦过于靠近其它的与其无电性连接关系的焊垫111的上方时，会受到应力作用而导致这些焊球150剥落或发生接合处断裂，而若直接将这些开孔141的尺寸缩小，将导致这些重分配垫131与这些接球承座160的接合面积缩小而使得接合强度变差，也会遭遇相同的应力作用问题。

因此，现有技术中的这些焊球150位置(即第二介电层140上的开孔141位置)应避开其它无电性连接关系的焊垫111，而这种情况会使得这些焊球150的位置重分配效果受到限制。

发明内容

本发明的目的在于提供一种焊球重分配连接构造，其焊球在配置位置的变化上具有一定弹性，且焊球不易剥落，能避免发生接合处断裂的情况，从而有效提升产品可靠性。

为达上述目的，本发明采用如下技术方案：一种焊球重分配连接构造，其主要包括有一个基板、一个第一介电层、一个重分配导电层、一个第二介电层及至少一个焊球，其中在所述基板上设置有至少一个第一焊垫与至少一个第二焊垫；所述第一介电层是形成于所述基板上，并具有一个第一开孔与一个第二开孔，以至少局部显露所述基板上的所述第一焊垫与所述第二焊垫；所述重分配导电层是形成于所述第一介电层上，并具有至少一个第一重分配垫与至少一个第二重分配垫，所述第一重分配垫是经由所述第一开孔电性连接至所述第一焊垫并邻近于所述第二焊垫，所述第二重分配垫是经由所述第二开孔电性连接至所述第二焊垫；所述第二介电层是形成于所述第一介电层与所述重分配导电层上，所述第二介电层是具有至少一个第三开孔与至少一个第四开孔，其中所述第三开孔是至少局部显露所述第一重分配垫，所述第四开孔是至少局部显露所述第二重分配垫；所述焊球是设置于所述第一重分配垫上，所述焊球的表面覆盖区域是涵盖所述第三开孔及至少一部份的所述第二开孔，所述第三开孔是大致呈圆形并具有一个缺角，使得所述第三开孔邻近而不重叠于所述第二开孔。因此所述焊球能设置在相邻不同且电性隔绝的所述第二焊垫的上方，并能降低应力作用，不需要额外增加重分配导电层的层数。

相较于现有技术，本发明焊球重分配连接构造可以解决焊球因重分配的配置使其过于接近其它焊垫导致应力发生的问题。本发明的焊球重分配连接构造主要是在一个基板上并位于第一介电层与第二介电层之间设有一个重分配导电层，所述第一介电层是至少局部显露该基板的若干个焊垫，所述第二介电层是至少局部显露该重分配导电层的若干个重分配垫，当一个焊球接近其中一个与该焊球无电性连接的焊垫时，所述焊球的表面覆盖区域涵盖位于所述第一介电层上以显露所述焊垫的一个开孔，位于所述第二介电层上可供接合该焊球的一个开孔是大致呈圆形并具有一个缺角，使得所述第二介电层上的开孔邻近而不重叠于所述第一介电层的开孔，这样就能扩大焊球下的接球承座对重分配垫的接合面积，以降低应力作用，焊球不易剥落或发生接合处断裂，有效提升产品可靠性。

附图说明

图1是现有焊球重分配连接构造的局部剖视示意图。

图2A是依据本发明的第一具体实施例，一种焊球重分配连接构造的上视图。

图2B是依据本发明的第一具体实施例，该焊球重分配连接构造沿图2A中的2B-2B线的局部剖视示意图。

图3A、4A及5A是依据本发明的第一具体实施例，该焊球重分配连接构造在制程中的上视图。

图3B、4B及5B是依据本发明的第一具体实施例，该焊球重分配连接构造在制程中的局部剖视示意图。

图6是依据本发明的第二具体实施例，另一焊球重分配连接构造的局部剖视示意图。

具体实施方式

本发明以第一具体实施例说明如下，图2A为一种焊球重分配连接构造200的上视图。图2B为该焊球重分配连接构造200沿图2A中的2B-2B线的局部剖视示意图。

如图2A及图2B所示，该焊球重分配连接构造200主要包括有一个设置有若干个焊垫211的基板210、第一介电层220、重分配导电层230、第二介电层240及若干个焊球250。这些焊球250至少包括有第一焊球251与第二焊球252。在这些焊垫211中，第一焊垫211A与第二焊垫211B是设置于该基板210上，且该重分配导电层230是分别将第一焊球251电性连接至第一焊垫211A上，及将第二焊球252电性连接至第二焊垫211B上(如图2A与图4A所示)，该第一焊球251是位于第二焊垫211B与重分配导电层230的第一重分配垫231A的上方，而该第二焊垫211B与该第一焊球251之间应不存在利用该重分配导电层230达到直接电性连接的关系。在本实施例中，该基板210为集成电路芯片，但也可为陶瓷基板、塑料基板、印刷电路板、卷带式软性电路板等。

请参阅图2B、3A及3B所示，第一介电层220是形成于基板210上并具有若干个开孔221，以至少局部显露这些焊垫211。其中，这些开孔221中的第一开孔221A是局部显露第一焊垫211A，这些开孔221中的第二开孔221B是局部显露第二焊垫211B。在本实施例中，这些焊垫211(包括有第一焊垫211A与第二焊垫211B)是大致呈矩形或正方形，而这些开孔221(包括有第一开孔221A与第二开孔221B)是呈现一面积较小于相对应的焊垫211的圆形。通常该第一介电层220的材质可以是磷硅玻璃、聚醯亚胺或苯环丁烯等介电材料。

请参阅图2B、4A及4B所示，该重分配导电层230是形成于第一介电层220上并具有若干个重分配垫231，其经由第一介电层220的开孔221电性连接至对应的焊垫211。该重分配导电层230可以选用铜、铝或其它导电金属等。其中，该重分配垫231可以包括第一重分配垫231A(位于图4A右上角)与第二重分配垫231B(位于图4A正上方)。该第一重分配垫231A是经由第一开孔221A电性连接至第一焊垫211A，并且第一重分配垫231A是邻近第二焊垫211B，该第二重分配垫231B是经由第二开孔221B电性连接至第二焊垫211B。在本实施例中，第一重分配垫231A是与重分配导电层230连接第二焊垫211B的部分为同层结构且相互邻近，因此形成为非完整的圆形。

请参阅图2B、5A及5B，第二介电层240是形成于第一介电层220与重分配导电层230上，该第二介电层240具有若干个开孔241，以显露对应的这些重分配垫231。在本实施例中，这些开孔241包括有第三开孔241A与第四开孔241B。其中该第三开孔241A是至少局部显露该第一重分配垫231A，该第四开孔241B是至少局部显露该第二重分配垫231B。

如图2A与图2B所示，这些焊球250是设置于这些重分配垫231上。其中，第一焊球251是设置于第一重分配垫231A上；第二焊球252是设置于第二重分配垫231B上。第一焊球251的表面覆盖区域253是涵盖第三开孔241A及第二开孔221B的至少一部份。请再参阅图5A与图5B所示，由于第三开孔241A是大致呈圆形并具有一缺角，使得该第三开孔241A邻近而不重叠于第二开孔221B。在本实施例中，第三开孔241A的缺角边缘是具有夹角的两直线，以使得该第三开孔241A大致呈C形。或者，在图5A的右侧与左下侧的开孔241形状中，其缺角边缘为一直线，以使得一部分开孔241大致呈D形。

如图2A所示，第二开孔221B的边缘至第三开孔241A的中心的距离d是不大于该第三开孔241A的半径r，但位于较上层的第二介电层240的第三开孔241A却能不受限位于较下层的第一介电层220的第二开孔221B的位置影响，且能提供第一重分配垫231A与邻近第二焊垫211B之间适当的电性隔绝以及提供该第一重分配垫231A足够的接合面积。

因此，第一焊球251能设置在相邻不同且电性隔绝的第二焊垫211B的上方，并且能扩大该第一重分配垫231A对于该第一焊球251下的接球承座260的接合面积，具有降低应力的作用，不需要额外增加重分配导电层230的层数。

如图2B所示，该焊球重分配连接构造200还可包括有至少一接球承座260，其可选用现有的UBM结构，例如钛/镍-钒/铜、镍/金、镍/铜、铬/铬-铜/铜等，接球承座260是位于这些重分配垫231上，以利于接合这些焊球250。该接球承座260为圆盘形并形成于第二介电层240上，该接球承座260是经由该第三开孔241A接合至该第一重分配垫231A。较佳的实施方式是：该接球承座260延伸遮盖至该第二开孔221B的上方，以修正第一焊球251的形成位置，使其表面覆盖区域253可涵盖第二开孔221B，即也涵盖第二焊垫211B的至少一部分。

本发明的第二具体实施例例举了另一焊球重分配连接构造。如图6所示的焊球重分配连接构造300，它是在一个如集成电路芯片的基板310上设置有至少一个焊垫311。第一介电层320是形成于基板310上并具有一开孔321，以显露该焊垫311，该第一介电层320的材质可以是PSG、氮化硅、二氧化硅或PI等介电材质。重分配导电层330是形成于第一介电层320上并具有至少一重分配垫331，其材质可为铜、铝、其合金或其它复合式金属层，其中重分配垫331是邻近于焊垫311并经由开孔321电性连接至焊垫311。通常在尺寸上重分配垫331是大于焊垫311。第二介电层340(或可称为保护层passivation layer)是形成于第一介电层320与重分配导电层330上，该第二介电层340具有一非圆形开孔341，以显露该重分配垫331。通常在尺寸上非圆形开孔341是稍小于重分配垫331。此外，至少有一接球承座350(或可称为凸块下承座UBM pad)为圆盘形并形成于第二介电层340上，该接球承座350是经由非圆形开孔341接合至重分配垫331，可以使得该接球承座350延伸遮盖至开孔321的上方。通常该接球承座350是由若干个金属层组成，其包括有接合层、阻障层与湿润层等等。而至少有一焊球360可接合于该接球承座350。

请再参阅图6所示，该焊球360的表面覆盖区域361是涵盖非圆形开孔341及第一介电层320的开孔321，该非圆形开孔341具有一如同第一具体实施例所述的缺角，使得该非圆形开孔341邻近而不重叠于第一介电层320的开孔321。简而言之，该焊球重分配连接构造300的重分配导电层330具有一邻近于焊垫311的重分配垫331，而显露该重分配垫331的第二介电层340的非圆形开孔341能够增加该接球承座350的接合面积，且因接球承座350是覆盖至第一介电层320的开孔321上方部位，而能减少焊垫311作用于接球承座350与重分配垫331之间的接合界面的热应力效应，因此该接球承座350在配置位置与尺寸上有更多弹性与变化，该焊球360不易剥落或发生接合处断裂，有效提升产品可靠性。

Claims (10)

1.一种焊球重分配连接构造，其包括有：一个基板、设置于所述基板上的至少一个第一焊垫与至少一个第二焊垫、一个形成于所述基板上的第一介电层、一个形成于所述第一介电层上的重分配导电层、一个形成于所述第一介电层与所述重分配导电层上的第二介电层，以及至少一个第一焊球，其中所述第一介电层至少具有一个第一开孔与一个第二开孔，以至少局部显露所述基板上的所述第一焊垫与所述第二焊垫；所述重分配导电层具有至少一个第一重分配垫与至少一个第二重分配垫，所述第一重分配垫是邻近于所述基板上的所述第二焊垫并经由所述第一介电层的所述第一开孔电性连接至所述第一焊垫，所述第二重分配垫是经由所述第二开孔电性连接至所述第二焊垫；所述第二介电层具有至少一个第三开孔与至少一个第四开孔，所述第三开孔是至少局部显露所述第一重分配垫，所述第四开孔是至少局部显露所述第二重分配垫；及所述第一焊球是设置于所述第一重分配垫上，其特征在于：所述第一焊球的表面覆盖区域是涵盖所述第三开孔及至少一部份的所述第二开孔，且所述第三开孔是大致呈圆形并具有一个缺角，使得所述第三开孔邻近而不重叠于所述第二开孔。

2.如权利要求1所述的焊球重分配连接构造，其特征在于：所述第二开孔的边缘至所述第三开孔的中心的距离不大于所述第三开孔的半径。

3.如权利要求1所述的焊球重分配连接构造，其特征在于：所述焊球重分配连接构造还包括有至少一个接球承座，其为圆盘形并形成于所述第二介电层上，所述接球承座是经由所述第三开孔接合至所述第一重分配垫。

4.如权利要求3所述的焊球重分配连接构造，其特征在于：所述接球承座是延伸遮盖至所述第二开孔的上方。

5.如权利要求1所述的焊球重分配连接构造，其特征在于：所述第三开孔的缺角边缘为具有夹角的两直线，使得所述第三开孔大致呈C形。

6.如权利要求1所述的焊球重分配连接构造，其特征在于：所述基板为集成电路芯片。

7.一种焊球重分配连接构造，其包括有：一个基板、至少一个设置于所述基板上的焊垫、一个形成于所述基板上的第一介电层、一个形成于所述第一介电层上的重分配导电层、一个形成于所述第一介电层与所述重分配导电层上的第二介电层、至少一个形成于所述第二介电层上的接球承座，以及至少一个接合于所述接球承座上的焊球，其中所述第一介电层具有一个开孔，以显露所述基板上的所述焊垫；所述重分配导电层具有至少一个重分配垫，其中所述重分配垫是邻近于所述基板上的所述焊垫并经由所述第一介电层的开孔电性连接至所述焊垫；其特征在于：所述第二介电层具有一个非圆形开孔，以显露所述重分配垫；所述接球承座是经由所述第二介电层上的非圆形开孔接合至所述重分配垫；而且所述非圆形开孔具有一个缺角，使得所述非圆形开孔邻近而不重叠于所述第一介电层上的开孔。

8.如权利要求7所述的焊球重分配连接构造，其特征在于：所述第一介电层的开孔的边缘至所述第二介电层的非圆形开孔的中心的距离不大于所述非圆形开孔的半径。

9.如权利要求7所述的焊球重分配连接构造，其特征在于：所述接球承座是延伸遮盖至所述开孔的上方。

10.如权利要求7所述的焊球重分配连接构造，其特征在于：所述焊球的表面覆盖区域是涵盖所述非圆形开孔及所述第一介电层的开孔。

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