CN101373718A - 一种封装基板的植球方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种封装基板的植球方法，包括：提供封装基板，其第一面上设有多数个密集的锡球焊垫；于该第一面上覆盖防焊阻剂层，其具有多数个第一开孔，对应于该锡球焊垫；于该第一面上覆盖可耐高温的制具；在该制具中形成相对于该第一开孔的多数个第二开孔；直接在经过该制具的表面上进行锡膏印刷工序，将锡膏刮挤入该第一开孔及该第二开孔中；进行一高温回焊处理，将该封装基板，连同该制具，进行加热回焊，形成凸块结构后，再将该制具剥除。

Description

一种封装基板的植球方法

技术领域

本发明是关于封装基板技术，特别是有关于一种创新的半导体封装基板的植球方法，可以避免锡球之间的架桥短路问题。

背景技术

在电子产品不断向轻、薄、短、小发展的趋势下，市场对于打线及覆晶封装技术的重视程度逐步提高。由于打线及覆晶技术较传统封装方式具备多重优势，使其在移动通讯环境日渐成形的形式下，成为近年封测产业发展的重点。

近年来，随着采用球格阵列(BGA)、覆晶(Flip Chip)等这一类植球式高阶封装渐成为主流封装技术，市场对于封装时所需要的封装基板(Packaging Substrate)也日益增加。随着封装基板上的布线越趋致密化，如何提高封装基板的布线密度，同时兼顾制程的稳定可靠度、低成本以及产品的良率，即为封装基板制作的重要课题。

如该行业者所知，封装基板的制作过程的最后一道处理流程是所谓的“植球工序”，较常用的作法是将锡膏(solder paste)以印刷等方式填入封装基板表面铜垫上方由防焊阻剂所形成的开孔中，然后，再进行回焊(reflow)，在封装基板表面的铜垫上形成锡球。

在上述的锡膏印刷步骤中，通常会使用到具有相对应的开孔图案的印刷制具，这个印刷钢板在印刷过程中会对准叠在封装基板表面，使印刷钢板上的开孔图案能够对应到封装基板表面的铜垫以及防焊阻剂所形成的开孔。在完成锡膏的印刷后，此印刷钢板会先被移开，然后该已印刷上锡膏的封装基板才会进行高温回焊制程。

然而，随着锡球与锡球之间的间距越来越小，完成回焊后的封装基板表面常会发生两个相邻近的锡球之间相连的架桥短路(bridge)现象。

由此可知，现有技术仍有进一步改善与改良的空间，特别是针对封装基板的“植球步骤”，有必要发展出另一套创新的方法，以解决上述的锡球架桥短路问题，如此才能提升封装基板的产品良率。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种创新的半导体封装基板的植球方法，达到避免锡球之间的架桥短路的目的。

为达上述目的，本发明提供一种封装基板的植球方法，包括：提供一封装基板，其第一面上设有多数个密集的锡球焊垫；于该封装基板的该第一面上覆盖防焊阻剂层，其具有多数个第一开孔分别对应于该多数个锡球焊垫，使所述该多数个锡球焊垫可以暴露出来；于该封装基板的该第一面上覆盖一可耐高温的制具；在该制具中形成相对于该第一开孔的多数个第二开孔而曝露出该锡球焊垫；直接在经过该制具的表面上进行锡膏印刷工序，将该锡膏以印刷方式刮挤入该第一开孔以及该第二开孔中；进行高温回焊处理，直接将已印刷有锡膏的该封装基板，连同其上的该制具，一起进行加热回焊，形成凸块结构；以及将该制具从该封装基板的该第一面上剥除。

根据本发明的另一较佳实施例，本发明提供一种封装基板的植球方法，包括：提供一封装基板，其第一面上设有多数个密集的锡球焊垫；于该封装基板的该第一面上覆盖防焊阻剂层，其具有多数个第一开孔分别对应于该多数个锡球焊垫，使该多数个锡球焊垫可以暴露出来；于该封装基板的该第一面上覆盖一可耐高温的制具；在该制具中形成相对于该第一开孔的多数个第二开孔而曝露出该锡球焊垫；直接在该制具的表面上印刷助焊剂，将该助焊剂刮挤入该第一开孔以及该第二开孔中；以印刷方式将该制具表面上一颗颗的锡球刮入该第一开孔以及该第二开孔中，并使该锡球与该助焊剂接触；进行高温回焊处理，直接将已印刷锡球的该封装基板，连同其上的该制具，一起进行加热回焊，形成凸块结构；以及将制具从该封装基板的该第一面上剥除。

本发明另提供一种封装基板的植球方法，包括：提供一封装基板，其第一面上设有多数个密集的锡球焊垫；于该封装基板的该第一面上覆盖防焊阻剂层，其具有多数个第一开孔，分别对应于该多数个锡球焊垫，使该多数个锡球焊垫可以暴露出来；于该封装基板的该第一面上覆盖一至少可耐高温的制具；在该制具中形成相对于该第一开孔的复数个第二开孔，曝露出该锡球焊垫；直接在该制具的表面上印刷助焊剂，将该助焊剂刮挤入该第一开孔以及该第二开孔中；再在制具上实施锡球置入操作，以定位置放方式将锡球置入第一开孔中，并使该锡球与该助焊剂接触；进行高温回焊处理，直接将已印刷锡球的该封装基板，连同其上的该制具，一起进行加热回焊，形成凸块结构；以及将制具从该封装基板的该第一面上剥除。

为让本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施方式，并配合所附图式，作详细说明如下。然而如下的较佳实施方式与图式仅供参考与说明用，并非用来对本发明加以限制。

附图说明

图1至图6显示的是本发明第一较佳实施例实施过程的剖面示意图。

图7至图13显示的是本发明第二较佳实施例实施过程的剖面示意图。

图14至图20显示的是本发明第三较佳实施例实施过程的剖面示意图。

图中主要元件标号说明

100   封装基板       100a   第一面

100b  第二面         102    锡球焊垫

104  防焊阻剂层          104a  开孔

110  有机干膜            110a  隔间

114a 开孔

120  锡膏                130   凸块结构

210  助焊剂              220   锡球

230  凸块结构            300   锡球取放装置

具体实施方式

本发明针对封装基板(特别是BGA封装基板)的晶片面实施作植球工序的改良，其中，所谓的“晶片面(chip side)”定义为封装基板上预定置放一半导体晶片的那一个端面，封装基板相对于“晶片面”的另一个端面则是与印刷电路板相连接。

以下结合附图详细说明本发明的各实施例。

实施例一：

图1至图6揭示的是本发明第一较佳实施例的剖面示意图。本发明第一较佳实施例采用一种无钢板(non-stencil)印刷方法，意即，在锡膏印刷过程中放弃传统的印刷钢板制具，而是改为采用一种可耐高温的有机干膜制具取代印刷钢板制具，再配合影像转移方法，可减少因钢板的孔径及totalpitch精度的差异造成印刷对位异常，从而在锡膏印刷过程中作为一种可有效提高良率的生产制具。

如图1所示，首先提供一封装基板100，其第一面100a(晶片面)上形成有多数个密集排列在一起的锡球焊垫102，其中，该锡球焊垫可利用导电材料进行表面处理，而该导电材料一般是由铜金属或铜合金所构成。

锡球焊垫102可以透过封装基板100内部的金属导线(图未示)构成内连接，并与形成在封装基板100的第二面100b上的导线线路(图未示)连结。由于本发明特别是着重在封装基板100的第一面100a或晶片面上的植球工艺改良，为简化说明，对于封装基板100内部的金属导线、组成结构以及封装基板100的第二面100b上的导线线路结构的说明将予以略过。

在封装基板100的第一面100a上另覆盖有一层防焊阻剂层104，又称为“绿漆”，其具有多数个开孔104a，分别对应于多数个锡球焊垫102，使多数个锡球焊垫102可以暴露出来。接着，可以选择地在封装基板100的第一面100a上打印上助焊剂(flux)。

当然，在封装基板100的第二面100b上也可以覆盖有另一层防焊阻剂，但本发明主要是针对封装基板100的第一面100a的植球工艺作说明，因此并未特别将封装基板100的第二面100b上的防焊阻剂绘示在图中。

如图2所示，接着在封装基板100的第一面100a上另覆盖一层可耐高温的有机干膜110，其类似光刻胶，具感光特性，且其由高分子聚合物所构成，但是有机干膜110需能够耐住回焊时的高温，其一般所能承受的温度约介于100℃至1000℃；以能够承受150℃至500℃的温度者为较佳；而以可耐温180℃至400℃的材料为更佳。举例来说，适合的感光性抗焊材料包括有高分子聚合物，如聚丙烯酸类高分子化合物等等。

如图3所示，接着进行曝光(exposure)及显影(development)工序，以在有机干膜110中形成相对于开孔104a的多数个开孔114a，其中，较佳者，开孔114a的孔径可以略大于其下方的开孔104a的孔径，并且曝露出开孔104a内的锡球焊垫102。

如图4所示，接着，直接在经过曝光显影后的有机干膜110表面上进行锡膏印刷，将锡膏120以印刷方式刮挤入开孔114a以及开孔104a中，并且使刮入的锡膏厚度不会超过或溢出开孔114a。

如图5所示，随后进行高温回焊工序，直接将已印刷有锡膏的封装基板100，连同其上的有机干膜110，一起进行加热回焊，虽然本发明所使用的高温回焊的温度介于100℃至950℃之间，但是有机干膜110可以耐高温，因此在此步骤不会有任何的不良影响。

完成回焊之后，在开孔114a以及开孔104a内形成凸块结构130。此时，有机干膜110作成的隔间110a可以有效的阻挡紧邻的凸块结构130之间发生架桥短路现象，其中，该凸块结构预定与一晶片电性连接。

如图6所示，然后，将有机干膜110从封装基板100的第一面100a上剥除。最后，可以再继续进行助焊剂清洁(flux cleaning)工序，去除封装基板100表面上残留的助焊剂或其它残留物。

实施例二：

图7至图13揭示的是本发明第二较佳实施例的剖面示意图。本发明第二较佳实施例同样采用一种有机干膜制具取代印刷钢板制具，并配合影像转移以及锡球刮入方法，可有效提高制程良率。

如图7所示，同样提供一封装基板100，其第一面100a上形成有多数个密集排列在一起的锡球焊垫102，其中，该锡球焊垫可利用导电材料进行表面处理，而该导电材料一般是由铜金属或铜合金所构成。

由于本发明特别是着重在封装基板100的第一面100a或晶片面上的植球工艺改良，为简化说明，对于封装基板100内部的金属导线、组成结构以及封装基板100的第二面100b上的导线线路结构的说明将予以略过。

在封装基板100的第一面100a上另覆盖有一焊阻剂层104，其具有多数个开孔104a，分别对应于多数个锡球焊垫102，使多数个锡球焊垫102可以暴露出来。

当然，在封装基板100的第二面100b上也可以覆盖有另一层防焊阻剂，但本发明主要是针对封装基板100的第一面100a的植球工序作说明，因此并未特别将封装基板100的第二面100b上的防焊阻剂绘示在图中。

如图8所示，接着在封装基板100的第一面100a上另覆盖可耐高温的有机干膜110，其类似光刻胶，具感光特性，且其由高分子聚合物所构成，而本发明的有机干膜110需能够耐住回焊时的高温，因此其所能承受的温度约介于100℃至1000℃；以能够承受150℃至500℃的温度者为较佳；而以可耐温180℃至400℃的材料为更佳。举例来说，适合的感光性抗焊材料包括有高分子聚合物，如丙烯酸系列产品等等。

如图9所示，接着进行曝光及显影工序，以在有机干膜110中形成相对于开孔104a的多数个开孔114a，其中，较佳者，开孔114a的孔径可以略大于其下方的开孔104a的孔径，并且曝露出开孔104a内的锡球焊垫102。

如图10所示，接着，在经过曝光显影后的有机干膜110表面印刷上助焊剂，将该助焊剂210刮入开孔114a及开孔104a中。

如图11所示，随后，直接在有机干膜110表面上以印刷方式将一颗颗的锡球220分别以刷具或刮具赶入或刮入开孔114a及开孔104a中，并使锡球220与先前填入的助焊剂210接触。

如图12所示，进行高温回焊工序，直接将已置入锡球220的封装基板100，连同其上的有机干膜110，一起进行加热回焊。虽然本发明所使用的高温回焊的温度介于100℃至950℃之间，但是有机干膜110可以耐高温，因此在此步骤不会有任何的不良影响。

完成回焊之后，在开孔114a以及开孔104a内形成凸块结构230。此时，有机干膜110作成的隔间110a可以有效的阻挡紧邻的凸块结构230之间发生架桥短路现象，其中，该凸块结构预定与一晶片电性连接。

如图13所示，将有机干膜110从封装基板100的第一面100a上剥除。最后，可以再继续进行助焊剂清洁工序，去除封装基板100表面上残留的助焊剂或其它残留物。

实施例三：

图14至图20揭示的是本发明第三较佳实施例的剖面示意图。本发明第三较佳实施例同样采用一种有机干膜制具取代印刷钢板制具，并配合影像转移方法以及利用锡球置入制程，以有效提高制程良率。

如图14所示，提供一封装基板100，其第一面100a上形成有多数个密集排列在一起的锡球焊垫102，其中，该锡球焊垫可利用导电材料进行表面处理，而该导电材料一般是由铜金属或铜合金所构成。由于本发明特别是着重在封装基板100的第一面100a或晶片面上的植球工艺改良，为简化说明，封装基板100内部的金属导线、组成结构以及封装基板100的第二面100b上的导线线路结构予以略过。

在封装基板100的第一面100a上另覆盖有防焊阻剂层104，其具有多数个开孔104a，分别对应于多数个锡球焊垫102，使多数个锡球焊垫102可以暴露出来。

当然，在封装基板100的第二面100b上也可以覆盖有另一层防焊阻剂，但本发明主要是针对封装基板100的第一面100a的植球工序作说明，因此并未特别将封装基板100的第二面100b上的防焊阻剂绘示在图中。

如图15所示，接着在封装基板100的第一面100a上另覆盖一可耐高温的有机干膜110，其类似光刻胶，具感光特性，且其由高分子聚合物所构成，而本发明的有机干膜110需能够耐住回焊时的高温，其一般所能承受的温度约介于100℃至1000℃；以能够承受150℃至500℃的温度者为较佳；而以可耐温180℃至400℃的材料为更佳。举例来说，适合的感光性抗焊材料包括有高分子聚合物，如丙烯酸系列产品等等。

如图16所示，接着进行曝光及显影工序，以在有机干膜110中形成相对于开孔104a的多数个开孔114a，其中，较佳者，开孔114a的孔径可以略大于其下方的开孔104a的孔径，并且曝露出开孔104a内的锡球焊垫102。

如图17所示，接着，在经过曝光显影后的有机干膜110表面印刷上助焊剂，将该助焊剂210刮入开孔114a及开孔104a中。

如图18所示，接着，进行锡球置入工序，利用一锡球取放(pick and place)装置300，在有机干膜110上以定位置放方式将锡球220置入开孔114a，使锡球220位于助焊剂210上，并使锡球220与先前填入的助焊剂210接触。

如图19所示，进行一高温回焊制程，直接将已置入锡球220的封装基板100，连同其上的有机干膜110，一起进行加热回焊。虽然本发明所使用的高温回焊的温度介于100℃至950℃之间，但是有机干膜110可以耐高温，因此在此步骤不会有任何的不良影响。

完成高温回焊之后，在开孔114a以及开孔104a内形成凸块结构230。此时，有机干膜110作成的隔间110a可以有效的阻挡紧邻的凸块结构230之间发生架桥短路现象，其中，该凸块结构预定与一晶片电性连接。

如图20所示，将有机干膜110从封装基板100的第一面100a上剥除。最后，可以再继续进行助焊剂清洁工序，去除封装基板100表面上残留的助焊剂或其它残留物。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。

Claims (20)

1.一种封装基板的植球方法，包括：

提供封装基板，其第一面上设置多数个密集的锡球焊垫；

于该封装基板的该第一面上覆盖防焊阻剂层，其具有多数个第一开孔，并分别对应于该多数个锡球焊垫，使锡球焊垫可以暴露出来；

于该封装基板的该第一面覆盖上一制具；

在该制具中形成相对于该第一开孔的多数个第二开孔，曝露出该锡球焊垫；

直接在该制具的表面上进行锡膏印刷工艺，将锡膏以印刷方式刮挤入该第一开孔以及该第二开孔中；

进行高温回焊处理，直接将已印刷有锡膏的该封装基板，连同其上的该制具，一起进行加热回焊，形成凸块结构；以及

将该制具从该封装基板的该第一面上剥除。

2.根据权利要求1所述的封装基板的植球方法，其中，该制具的材质为感光性抗焊材料。

3.根据权利要求2所述的封装基板的植球方法，其中，该感光性抗焊材料由高分子聚合物所构成。

4.根据权利要求3所述的封装基板的植球方法，其中，所述高分子聚合物为有机干膜。

5.根据权利要求3所述的封装基板的植球方法，其中，所述高分子聚合物为聚丙烯酸类高分子化合物。

6.根据权利要求4所述的封装基板的植球方法，其中，该有机干膜是利用其感光特性运用影像转移方法制作锡膏印刷用的光刻胶。

7.根据权利要求4所述的封装基板的植球方法，其中，该有机干膜所能承受的温度介于100℃至1000℃之间。

8.根据权利要求1所述的封装基板的植球方法，其中，该锡球焊垫为利用导电材料进行表面处理过的锡球焊垫。

9.根据权利要求8所述的封装基板的植球方法，其中，所述导电材料为铜金属或铜合金所构成。

10.根据权利要求1所述的封装基板的植球方法，其中该高温回焊处理的温度介于100℃至950℃之间。

11.一种封装基板的植球方法，包括：

提供封装基板，其第一面上设有多数个密集的锡球焊垫；

于该封装基板的该第一面上覆盖防焊阻剂层，其具有多数个第一开孔，并分别对应于该多数个锡球焊垫，使锡球焊垫可以暴露出来；

于该封装基板的该第一面覆盖上一制具；

在该制具中形成相对于该第一开孔的多数个第二开孔，曝露出该锡球焊垫；

直接在该制具的表面上进行锡球置入工艺，在该制具上以定位置放方式将锡球置入该第一开孔中；

进行高温回焊处理，直接将已置入锡球的该封装基板，连同其上的该制具，一起进行加热回焊，形成凸块结构；以及

将该制具从该封装基板的该第一面上剥除。

12.根据权利要求11所述的封装基板的植球方法，其中，该制具的材质为感光性抗焊材料。

13.根据权利要求12所述的封装基板的植球方法，其中该感光性抗焊材料由高分子聚合物所构成。

14.根据权利要求13所述的封装基板的植球方法，其中，该高分子聚合物为有机干膜。

15.根据权利要求13所述的封装基板的植球方法，其中，该高分子聚合物为聚丙烯酸类高分子化合物。

16.根据权利要求14所述的封装基板的植球方法，其中，该有机干膜是利用其感光特性运用影像转移方法制作锡球印刷用的光刻胶。

17.根据权利要求14所述的封装基板的植球方法，其中，该有机干膜所能承受的温度介于100℃至1000℃之间。

18.根据权利要求11所述的封装基板的植球方法，其中，该锡球焊垫为利用导电材料进行表面处理过的锡球焊垫。

19.根据权利要求18所述的封装基板的植球方法，其中，该导电材料为铜金属或铜合金所构成。

20.根据权利要求11所述的封装基板的植球方法，其中，该高温回焊处理的温度介于100℃至950℃之间。

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