TW201836086A - 以薄膜黏附晶粒從而降低晶粒承受之應力的封裝結構 - Google Patents

Abstract

一種封裝結構，包含一第一晶粒、一第一薄膜、一第二晶粒、一第二薄膜、一導電凸塊及一封膠層。該第一晶粒可包含一第一面、一第二面、及一導電腳位，形成於該第一晶粒之該第二面。該第一薄膜係耦接於該第一晶粒之該第一面，以減低該第一晶粒承受之應力。該第二晶粒可包含一第一面、一第二面及一導電腳位，形成於該第二晶粒之該第一面。該第二薄膜係耦接於該第二晶粒之該第二面。該導電凸塊可設置於該第一晶粒之該導電腳位及該第二晶粒之該導電腳位之間。該封膠層係形成以包覆該第一晶粒、該第一薄膜、該第二晶粒、該第二薄膜及該導電凸塊。

Description

以薄膜黏附晶粒從而降低晶粒承受之應力的封裝結構

本發明係關於一種封裝結構，尤指一種以薄膜黏附晶粒從而降低晶粒乘受之應力的封裝結構。

在封裝製程中，封膠（molding）係廣泛使用之程序，可固定且保護封裝結構之元件，例如晶粒（die）、導線、焊接凸塊（bump）等。封膠材料可例如為樹脂或塑化物，其起初可被加熱而成為液態，然後灌注於封裝結構中，直到包圍元件，最後凝固而形成封膠層。雖然封膠層可藉由包覆元件以達到保護之功效，但可靠度（reliability）仍是待解的問題。舉例而言，熱應力將導致封裝結構的可靠性下降。由於晶粒的熱膨脹係數（coefficients of thermal expansion，CTE）係相異於包圍晶粒的封膠層的熱膨脹係數，當溫度變化時，晶粒及封膠層之接觸面會產生熱應力。當此熱應力大於晶片可承受之強度，則晶粒可能受損。因此，本領域實須一解決方案，以改善封裝結構的可靠度。

本發明實施例提供一種封裝結構，包含一第一晶粒、一第一薄膜、一第二晶粒、一第二薄膜、一導電凸塊及一封膠層。該第一晶粒可包含一第一面、一第二面、及一導電腳位，該第一晶粒之該導電腳位係形成於該第一晶粒之該第二面。該第一薄膜係物理性耦接於該第一晶粒之該第一面，從而減低該第一晶粒承受之一應力。該第二晶粒可包含一第一面、一第二面及一第一導電腳位，該第二晶粒之該第一導電腳位係形成於該第二晶粒之該第一面。該第二薄膜係物理性耦接於該第二晶粒之該第二面。該導電凸塊可設置於該第一晶粒之該導電腳位及該第二晶粒之該第一導電腳位之間。該封膠層可用以包覆該第一晶粒、該第一薄膜、該第二晶粒、該第二薄膜及該導電凸塊。

本發明另一實施例提供一種封裝結構，包含一晶粒、一薄膜、一基板、一導電凸塊、一封膠層。該晶粒可包含第一面、一第二面、及一導電腳位，該晶粒之該導電腳位係形成於該晶粒之該第二面。該薄膜係物理性耦接於該晶粒之該第一面，從而減低該晶粒承受之一應力。該基板可包含一第一面、一第二面，位於該基板之該第一面之對立位置、一電路結構，形成於該基板之該第一面及該基板之該第二面之間、及一導電介面，形成於該基板之該第一面，電連接於該基板之該電路結構。該導電凸塊可設置於該晶粒之該導電腳位及該基板之該導電介面之間。該封膠層可形成於該基板的該第一面，用以包覆該晶粒、該薄膜及該導電凸塊。

第1圖係本發明實施例的封裝結構100之示意圖。封裝結構100可包含第一晶粒110、第一薄膜115、第二晶粒120、第二薄膜125、第一導電凸塊155及封膠層188。第一晶粒110可包含第一面110a、第二面110b、及導電腳位1101。導電腳位1101係形成於第一晶粒110之第二面110b。第一薄膜115可物理性耦接於第一晶粒110之第一面110a，從而減低第一晶粒110承受之應力。第二晶粒120可包含第一面120a、第二面120b及第一導電腳位1201，第一導電腳位1201可形成於第二晶粒120之第一面120a。第二薄膜125可物理性黏合於第二晶粒120之第二面120b。導電腳位1101可為輸入/輸出介面，用以存取第一晶粒110。導電腳位1201可為輸入/輸出（Input/Output，I/O）介面，用以存取第二晶粒120。第一導電凸塊155可設置於第一晶粒110之導電腳位1101及第二晶粒120之第一導電腳位1201之間，以使第一晶粒110電連接於第二晶粒120。封膠層188可用以包覆第一晶粒110、第一薄膜115、第二晶粒120、第二薄膜125及第一導電凸塊155。封膠層188之材質，可使用環氧模壓化合物（epoxy molding compound，EMC）或其他適宜之樹脂、塑化物、或樹脂及/或塑化物之合成材料等。

如第1圖所示，當第一薄膜115黏附於第一晶粒110之第一面110a，第一薄膜115可位於第一晶粒110及封膠層188之間。第一薄膜115可作為緩衝層，吸收第一晶粒110及封膠層188之間不欲發生之熱應力。因此，第一晶粒110及封膠層188之間因溫度變化產生之熱應力可被減少。第一晶粒115與封膠層188相異的變形程度，可被第一薄膜115吸收。所述的應力可因第一晶粒110與封膠層188的熱膨脹係數及/或楊氏係數（Young’s modulus）相異而產生，此應力可被吸收、減緩。因此，第一晶粒110可被更佳地保護，而避免不欲發生之缺陷。

如第1圖所示，於封裝結構100中，第二晶粒120可另包含第二導電腳位1202。第二導電腳位1202可形成於第二晶粒120之第一面120a。相似於第一導電腳位1201，第二導電腳位1202可為存取第二晶粒120的輸入/輸出介面。封裝結構100可另包含基板130、第二導電凸塊156及導線166。基板130可包含第一面130a、第二面130b、電路結構130c、第一導電介面1301及第二導電介面1302。第二薄膜125可位於基板130之第一面130a。換言之，透過第一導電凸塊155電連接於第一晶粒110的第二晶粒120，可設置於第一面130a之上。電路結構130c可形成於基板130，舉例而言，當基板130係四層基板，電路結構130c可形成於基板130的四層結構。基板130之導電層中的至少一導電層，可於基板130之表層被佈局繞線。第一導電介面1301可形成於基板130之第一面130a，電連接於電路結構130c，以作為存取電路結構130c之輸入/輸出介面。每條導線166可連接第二晶粒120的一第二導電腳位1202及基板130的一第一導電介面1301，以形成第二晶粒120及基板130之間的通訊路徑。第二導電介面1302可形成於基板130的第二面130b，且電連接於電路結構130c。第二導電凸塊156可被焊接於第二導電介面1302。防焊層130sr可用以保護基板130，以避免基板130氧化，且可防止不欲發生之焊橋結構形成於複數個第二導電介面1302之間，造成錯誤之電連接路徑。

第二導電凸塊150可用以電連接外部裝置，以使外部裝置透過第二導電凸塊150存取第一晶粒110、第二晶粒120及電路結構130c。

根據本案之一實施例，一第二導電介面1302可對應於一第一導電介面1301。一對相互對應之第一導電介面1301及第二導電介面1302可彼此電連接。根據另一實施例，一第二導電介面1302可電連接於多個第一導電介面1301。此可根據基板130之架構而定。

所述的導電腳位1101、第一導電腳位1201、第二導電腳位1202、第一導電介面1301及第二導電介面1302，於第1圖中，係繪示為凸出於第一晶粒110、第二晶粒120及基板130的表面。然而，此僅為示例圖，用以解釋封裝結構100的架構，而非用以限制本發明的範圍。根據本發明實施例，導電腳位1101、第一導電腳位1201、第二導電腳位1202、第一導電介面1301及第二導電介面1302亦可被製造為平坦的導電部位，外露於第一晶粒110、第二晶粒120及基板130的表面。

根據本發明實施例，第一薄膜115的厚度可介於5微米（micrometer）至50微米之間。第一薄膜115可採用晶粒黏附膜（die attach film，DAF）。因為第一薄膜115係作為緩衝層，故第一薄膜115相較於封膠層188及第一晶粒110可更柔軟及/或更具彈性，因此，第一薄膜115可具有比第一晶粒110及封膠層188更低的楊氏係數。此外，第一薄膜115可具有比第一晶粒110及封膠層188更低的熱膨脹係數。第一薄膜115從而可降低第一晶粒110及封膠層188之間，相異的熱膨脹程度或熱收縮程度造成的應力。由於第一晶粒110承受的非預期應力減少，故可改善封裝結構100的可靠度。

第2圖係本發明另一實施例之封裝結構200的示意圖。封裝結構200可包含晶粒210、薄膜215、基板230、導電凸塊255及封膠層288。晶粒210可相似於第1圖的第一晶粒110，基板230可相似於第1圖的基板130。因此，相關細節不另重述。與第1圖之封裝結構100相異的是，第2圖的封裝結構200可包含單一晶粒，而非多個晶粒。導電凸塊255可設置於晶粒210之導電腳位2101、及基板230之第一導電介面2301之間，以形成晶粒210及基板230之間的電連接路徑。形成於基板230的第一面230a的第一導電介面2301，可電連接於基板230的電路結構230c。基板230可包含第二導電介面2302。第二導電介面1302可形成於基板230之第二面230b，及電連接於電路結構230c。封裝結構200可另包含第二導電凸塊256，例如以焊接方式設置於第二導電介面2302，且用以電連接於外部裝置。防焊層230sr可用以保護基板230，以避免基板230氧化，且可防止不欲發生之焊橋結構形成於複數個第二導電介面2302之間，造成錯誤之電連接路徑。同理於封裝結構100，封裝結構200之晶粒210可能因晶粒210及封膠層288的熱膨脹係數及/或楊氏係數之差異，而被不欲發生之應力損毀。薄膜215可作為緩衝層，吸收應力並保護晶粒210不致破損。相似於第一薄膜115，薄膜215可為晶粒黏附膜，具有比晶粒210及封膠層288更低的楊氏係數及/或熱膨脹係數。

第3圖係本發明實施例之封裝方法300的流程圖。封裝方法300可用以形成封裝結構100。第4-11圖可對應於形成封裝結構100的製程步驟。封裝方法300可包含：

步驟305：焊接第一導電凸塊155至第一晶粒110的導電腳位1101；

步驟307：黏貼第一薄膜115至第一晶粒110的第一面110a，進入步驟340；

步驟310：黏貼第二薄膜125至第二晶粒120的第二面120b；

步驟320：將第二晶粒120設置於基板130的第一面130a；

步驟330：將導線166打線連接於第二導電腳位1202及第一導電介面1301之間；

步驟340：將第一導電凸塊155焊接於第二晶粒120的第一導電腳位1201，從而電連接第一晶粒110至第二晶粒120；

步驟350：注入封膠材料以形成封膠層188，封膠層188可包覆第一薄膜115、第一晶粒110、第一導電凸塊155、第二晶粒120及導線166；及

步驟360：將第二導電凸塊156焊接於基板130之第二導電介面1302。

步驟305及307可對應於第4-5圖。步驟310-360可對應於第6-11圖。第3圖之順序僅為舉例，其他可製作封裝結構100的合理製程步驟順序，亦屬於本發明之範圍。

第12圖係本發明實施例之封裝方法1200的流程圖。封裝方法1200可用以形成封裝結構200。見第2、12圖，封裝方法1200可包含：

步驟1210：將第一導電凸塊255焊接於晶粒220的導電接腳2101；

步驟1220：黏貼薄膜215於晶粒210的第一面210a；

步驟1230：將第一導電凸塊255焊接於基板230的第一導電介面2301，從而電連接晶粒220及基板230；

步驟1240：注入封膠材料以形成封膠層288，封膠層288可包覆薄膜215、晶粒210及第一導電凸塊255；及

步驟1250：將第二導電凸塊256焊接於基板230的第二導電介面2302。

綜上所述，經使用本發明實施例提供的封裝結構及封裝方法，可黏附薄膜於晶粒，此薄膜可位於晶粒與封膠層之間。肇因於相異的物理特性，例如熱膨脹係數及/或楊氏係數而產生的多餘應力可被有效地減低。晶粒可被更妥善地保護而避免被應力毀損，封裝結構的可靠度及良率均可改善。 以上所述僅為本發明之較佳實施例，凡依本發明申請專利範圍所做之均等變化與修飾，皆應屬本發明之涵蓋範圍。

100、200‧‧‧封裝結構

110‧‧‧第一晶粒

120‧‧‧第二晶粒

130、230‧‧‧基板

110a、120a、130a、210a、230a‧‧‧第一面

110b、120b、130b、230b‧‧‧第二面

1101、2101‧‧‧導電腳位

1201‧‧‧第一導電腳位

1202‧‧‧第二導電腳位

166‧‧‧導線

130c、230c‧‧‧電路結構

115‧‧‧第一薄膜

125‧‧‧第二薄膜

188、288‧‧‧封膠層

1301、2301‧‧‧第一導電介面

1302、2302‧‧‧第二導電介面

155、255‧‧‧第一導電凸塊

156、256‧‧‧第二導電凸塊

130sr、230sr‧‧‧防焊層

215‧‧‧薄膜

210‧‧‧晶粒

300、1200‧‧‧封裝方法

305-360、1210-1250‧‧‧步驟

第1圖係本發明實施例的封裝結構之示意圖。 第2圖係本發明另一實施例之封裝結構的示意圖。 第3圖係本發明實施例中，形成第1圖的封裝結構之封裝方法的流程圖。 第4-11圖係對應於形成第1圖之封裝結構的製程示意圖。 第12圖係本發明實施例中，形成第2圖的封裝結構之封裝方法的流程圖。

Claims (10)

1. 一種封裝結構，包含： 一第一晶粒，包含一第一面、一第二面、及一導電腳位，該第一晶粒之該導電腳位係形成於該第一晶粒之該第二面； 一第一薄膜，物理性耦接於該第一晶粒之該第一面，從而減低該第一晶粒承受之一應力； 一第二晶粒，包含一第一面、一第二面及一第一導電腳位，該第二晶粒之該第一導電腳位係形成於該第二晶粒之該第一面； 一第二薄膜，物理性耦接於該第二晶粒之該第二面； 一第一導電凸塊，設置於該第一晶粒之該導電腳位及該第二晶粒之該第一導電腳位之間；及 一封膠層，用以包覆該第一晶粒、該第一薄膜、該第二晶粒、該第二薄膜及該第一導電凸塊。
2. 如請求項1所述之封裝結構，其中該第二晶粒另包含一第二導電腳位，形成於該第二晶粒之該第一面，且該封裝結構另包含： 一基板，包含： 一第一面，其中該第二薄膜係設置於該基板之該第一面之上； 一第二面，位於該基板之該第一面之對立位置； 一電路結構，形成於該基板； 一第一導電介面，形成於該基板之該第一面，電連接於該電路結構；及 一導線，電連接於該第二晶粒之該第二導電腳位及該基板之該第一導電介面。
3. 如請求項1所述的封裝結構，其中該第一薄膜係一晶粒黏附膜。
4. 如請求項1所述之封裝結構，其中該第一薄膜之楊氏係數係小於該第一晶粒之楊氏係數，且小於該封膠層之楊氏係數。
5. 如請求項1所述之封裝結構，其中該第一薄膜之熱膨脹係數係小於該第一晶粒之熱膨脹係數，且小於該封膠層之熱膨脹係數。
6. 一種封裝結構，包含： 一晶粒，包含第一面、一第二面、及一導電腳位，該晶粒之該導電腳位係形成於該晶粒之該第二面； 一薄膜，物理性耦接於該晶粒之該第一面，從而減低該晶粒承受之一應力； 一基板，包含： 一第一面； 一第二面，位於該基板之該第一面之對立位置； 一電路結構，形成於該基板之該第一面及該基板之該第二面之間；及 一第一導電介面，形成於該基板之該第一面，電連接於該基板之該電路結構； 一第一導電凸塊，設置於該晶粒之該導電腳位及該基板之該第一導電介面之間；及 一封膠層，形成於該基板的該第一面，用以包覆該晶粒、該第一薄膜及該第一導電凸塊。
7. 如請求項2或6所述的封裝結構，其中該基板另包含一第二導電介面，形成於該基板之該第二面，及電連接於該基板之該電路結構，且該封裝結構另包含一第二導電凸塊，設置於該基板之該第二導電介面。
8. 如請求項6所述的封裝結構，其中該薄膜係一晶粒黏附膜。
9. 如請求項6所述之封裝結構，其中該薄膜之楊氏係數係小於該晶粒之楊氏係數，且小於該封膠層之楊氏係數，以及該薄膜之熱膨脹係數係小於該晶粒之熱膨脹係數，且小於該封膠層之熱膨脹係數。
10. 如請求項1或6所述之封裝結構，其中該封膠層係使用一環氧模壓化合物而形成。