TW202006914A - 封裝體的接著結構及其製造方法 - Google Patents

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Abstract

本揭露內容大致上提供了示例性的實施方式，其關於可能接著至印刷電路板(PCB)的封裝體。在一實施方式中，結構包括封裝體。封裝體包括一個或多個晶粒，和在封裝體的外表面上的金屬焊墊。至少一些金屬焊墊是第一焊球焊墊。結構更包括多個接腳，且多個接腳中的每個接腳接著至金屬焊墊中的一相應的金屬焊墊。

Description

封裝體和印刷電路板接著
在電子產業中，一般而言，積體電路形成在半導體晶粒上。在半導體晶粒上的積體電路的特徵隨著半導體製程上的進展逐漸變小。半導體晶粒(具有積體電路)通常封裝在包含互連結構的封裝體中。封裝體的互連結構可以形成為封裝體的整體的部分，或者可以獨立於封裝體的其他組件(諸如封裝基板)而形成。封裝體內的互連結構通常提供介於半導體晶粒的積體電路和其他組件之間的介面。
封裝體，以及可能的其他表面安裝裝置，可以之後接著至印刷電路板(PCB)。例如，印刷電路板可以是接著任意數量的組件的基板，以形成系統級裝置。
20‧‧‧封裝體
22‧‧‧印刷電路板
22a‧‧‧印刷電路板22的一部分
24‧‧‧封裝基板
24a‧‧‧拐角部分
24c‧‧‧拐角
26‧‧‧晶粒
28‧‧‧封裝物
30‧‧‧焊球
32‧‧‧接腳
40‧‧‧核心
42‧‧‧通孔連接器
44‧‧‧金屬線
46‧‧‧金屬線
50‧‧‧前側絕緣層
52‧‧‧金屬線
54‧‧‧前側絕緣層
56‧‧‧晶粒連接墊
60‧‧‧背側絕緣層
62‧‧‧金屬線
64‧‧‧背側絕緣層
66‧‧‧焊墊
66-11、66-12、66-13、66-14、66-15、66-16、66-21、66-22、66-31、66-32、66-33、66-41、66-42、66-44、 66-51、66-52、66-61、66-62、66-63、66-64、66-65、66-66‧‧‧焊墊
80、84、88、92、96、100、104、108、112、116、120、124‧‧‧絕緣層
82、86、90、94、98、102、106、110、114、118、122‧‧‧金屬線
126‧‧‧通孔連接器
128‧‧‧焊墊
128-11、128-12、128-13、128-14、128-15、128-16、128-21、128-22、128-31、128-32、128-33、128-41、128-42、128-44、128-51、128-52、128-61、128-62、128-63、128-64、128-65、128-66‧‧‧焊墊
130‧‧‧金屬線
132‧‧‧焊料遮罩
134‧‧‧焊料遮罩
136‧‧‧開口
140‧‧‧拐角部分
142‧‧‧焊料
202、204、206、208、222、224、226、228、230、242、244、246、248‧‧‧操作
D1‧‧‧第一直徑
D2‧‧‧第二直徑
D3‧‧‧第三直徑
D4‧‧‧第四直徑
H1‧‧‧第一高度
H2‧‧‧第二高度
P‧‧‧節距
S1‧‧‧第一間距
S2‧‧‧第二間距
WD‧‧‧翹曲變形
本揭示內容的各方面，可由以下的詳細描述，並與所附圖式一起閱讀，而得到最佳的理解。值得注意的是，根據業界的標準慣例，各個特徵並未按比例繪製。事實上，為了清楚地討論，各個特徵的尺寸可能任意地增加或減小。
第1圖是根據一些實施方式，機械地接著並電性耦合至印刷電路板的封裝體的截面圖。
第2圖是根據一些實施方式，封裝基板的一部分的截面圖。
第3圖是根據一些實施方式，封裝基板的拐角部分的布局圖。
第4圖是根據一些實施方式，印刷電路板的一部分的截面圖。
第5圖是根據一些實施方式，印刷電路板的一部分的布局圖。
第6A圖和第6B圖是根據一些實施方式，機械地接著和電性耦合至印刷電路板的封裝體的截面圖。
第7圖是根據一些實施方式，形成接著至印刷電路板的封裝體的流程圖。
第8圖是根據一些實施方式，形成封裝體的流程圖。
第9圖是根據一些實施方式，形成印刷電路板的流程圖。
之後的揭示內容提供了許多不同的實施方式或實施例，以實現所提供的標的的不同的特徵。以下描述組件和配置的具體實施例，以簡化本揭示內容。這些當然僅是實施例，並不意圖限定。例如，在隨後的描述中，第二特徵形成於第一特徵之上方、或是高於第一特徵，可能包括其中第 一和第二特徵形成直接接觸的實施方式，並且還可能形成附加的特徵在介於第一和第二特徵之間，因此可能包括第一和第二特徵不為直接接觸的實施方式。此外，本揭示內容可能在各個實施例中重複標示數字和/或字母。這樣的重複，是為了是簡化和清楚起見，並不是意指所討論的各個實施方式之間和/或配置之間的關係。
此外，為了便於描述一個元件或特徵與另一個元件或特徵之間，如圖式中所繪示的關係，在此可能使用空間上的相對用語，諸如「之下」、「下方」、「低於」、「之上」、「高於」、和類似用語。除了圖示中繪示的方向之外，空間上的相對用語旨在涵蓋裝置在使用中或操作中的不同方向。設備可能有其他方向(旋轉90度或其他方向)，並且此處所使用的空間上相對用語也可能相應地進行解釋。
大致上，本揭示內容提供了關於可能接著至印刷電路板(PCB)的封裝體的示例性的實施方式。在一些實施例中，封裝體和印刷電路經板由使用焊料(例如：焊球)來接著。印刷電路板和封裝體各具有焊墊，其接著至焊料。一些焊墊，諸如在封裝體布局的拐角處的焊墊，具有接著至其上的相應的接腳。在迴焊的製程期間，接腳可以減少在印刷電路板上封裝體的塌陷。減少塌陷可以降低焊料的橋接和短路的風險，特別是在封裝體的布局的外部部分之處。橋接和短路的風險可能是由於焊料的側向凸出引起的，肇因於在迴焊期間焊料由於塌陷而高度變低。其他的益處也可能實現。
在此描述了示例性方法和結構的一些變化。本 領域普通技術人員將容易地理解，可能在其他實施方式的範圍內構思其他修改。雖然方法實施方式可能以特定的順序描述，但是可能以任何邏輯順序執行各種其他方法實施方式，並且可以包括並本文所述的更少或更多的步驟。在一些附圖中，可能省略其中所示的組件或特徵的標示數字，以避免模糊其他組件或特徵；這是為了易於描述這些圖式。
第1圖繪示了根據一些實施方式，封裝體20的截面圖，封裝體20機械地接著且電性耦合至印刷電路板22。封裝體20包括封裝基板24和在封裝基板24之上的一個或多個晶粒26。經由封裝物(encapsulant)28，諸如模塑化合物，一個或多個晶粒26包封在封裝基板24之上。
封裝體20可以是任何封裝體。如圖所示，封裝體20包括封裝基板24，但是在其他的實施例中，這樣的封裝基板可以省略，諸如當封裝體具有集成的互連結構時，例如在集成扇出型封裝體。一個或多個晶粒26，其可以包括任何合適的積體電路，可以經由任何合適的技術，機械地接著和電性耦合至封裝基板24。例如，可以使用覆晶技術，將一個或多個晶粒26機械地接著或電性耦合至封裝基板24。可以在一個或多個晶粒26之上執行控制塌高度陷晶片連接(Controlled collapse chip connects，C4)，並且可以用來將一個或多個晶粒26接著至封裝基板24。在另一個實施例中，一個或多個晶粒26可以經由黏合劑而機械地接著至封裝基板24，並且可以經由打線接合而電性耦合至封裝基板24。可以使用任何其他技術，將一個或多個晶粒26 機械地接著和電性耦合至封裝基板24。如果在封裝體20內包括多於一個晶粒26，則可以執行例如覆晶技術、打線接合等任何技術的組合，以將晶粒26機械地接著和電性耦合至封裝基板24。
在將一個或多個晶粒26機械地接著和電性耦合至封裝基板24之後，將一個或多個晶粒26包封在封裝基板24之上。在一些實施例中，經由使用壓縮模塑、轉移模塑、或其他模塑製程的模塑化合物，將一個或多個晶粒26包封。
封裝基板24包括多個金屬層，包括導孔和線路，用於佈線互連結構。封裝基板24可以通過金屬層的導孔和/或線路，重新分佈和/或互相連接各種訊號和/或組件。以下描述示例性封裝基板的其他細節。
封裝體20經由焊球30，機械地接著和電性耦合至印刷電路板22。焊球30是或包括無鉛焊料，諸如錫、銀、銅(Sn-Ag-Cu或SAC)，或其他焊料。焊料可以形成在封裝基板24的焊墊之上，諸如經由印刷、鍍、蒸發、或其他製程。封裝體20可以放置在印刷電路板22之上，使得焊料與印刷電路板22上的相應的焊墊對準，並且可以執行迴焊製程以迴焊焊料，從而形成焊球30，焊球30將封裝體20接著至印刷電路板22。多個封裝體可以機械地接著和電性耦合至印刷電路板22。
此外，接腳32在封裝體20上的不同位置處接著至封裝體20，諸如在封裝體20的布局中的外部區域，例如 在拐角處。每個接腳32包括剛性材料，諸如含金屬材料，其具有的熔點高於焊球30所用的焊料的熔點。在一些實施例中，接腳32是銅、鍍金銅、或類似物。接腳32可以接著至封裝基板24的焊墊之上，諸如經由將接腳32焊接至相應的焊墊，或經由將接腳32金屬接合至相應的焊墊。在焊球30的迴焊期間，接腳32可以為封裝體20提供機械的支撐框架，以預防封裝體20的塌陷。隨後描述接腳32的附加細節。
印刷電路板22包括多個金屬層，每個金屬層包括線路，線路可能經由通孔連接器(through-hole connectors)在層之間互相連接。經由通孔連接器和/或線路，印刷電路板22可以重新分佈和/或互相連接各種訊號和/或組件。具有接著各種封裝體的印刷電路板22可能實施為系統或系統的一部分。以下描述示例性印刷電路板的附加細節。
第2圖繪示封裝基板24的一部分的截面圖。封裝基板24包括核心40。核心40提供了封裝基板24的機械強度和剛性。在一些實施方式中，核心40是或包括預浸材料(pre-preg，例如注入有環氧樹脂的玻璃纖維基質，諸如FR-4)的層。預浸材料的層可以在相對側上具有金屬箔(例如：銅箔)。通孔可以穿過預浸材料的層和鍍以金屬(例如：銅)而形成，以形成通孔連接器42。可以利用光刻和蝕刻製程，蝕刻相對側上的金屬箔，以在相對側上形成金屬線。因此，核心40可以包括通孔連接器42，其電性耦合至核心40的相對側上的各個金屬線44、46。
然後在核心40之上形成不同層級的絕緣層和金屬層。為了方便起見，這裡使用「前側」來表示核心40的將要接著一個或多個晶粒26的一側，並且這裡使用「背側」來表示核心40的與前側相對的那一側。
如圖所示，第一前側絕緣層50形成在核心40和金屬線44之上。在一些實施例中，第一前側絕緣層50，是味之素增層膜(Ajinomoto Build-up Film(ABF))或類似物，並且在核心40和金屬線44之上經由另一種製程而層疊或形成。使用例如雷射鑽孔，穿過第一前側絕緣層50至下方的金屬線44，形成導孔開孔。在第一前側絕緣層50之上形成金屬晶種層，諸如經由使用物理氣相沉積(PVD)，並在金屬晶種層上形成並圖案化光阻。執行鍍製程(諸如無電鍍或電鍍)以形成金屬線52和導孔(未個別地標示號碼)，以將金屬線52與下方的金屬線44連接。然後移除光阻，諸如經由濕法剝離製程，並且移除暴露的金屬晶種層，諸如經由濕法蝕刻製程。金屬晶種層可以是或包括銅、鈦、另一種金屬、或其組合，並且金屬線52和導孔可以是或包括銅、另一種金屬、或其組合。在第一前側絕緣層50和金屬線52之上，形成第二前側絕緣層54和晶粒連接墊56與導孔。可以使用與形成第一前側絕緣層50和金屬線52與導孔相關的相同製程，來形成第二前側絕緣層54和晶粒連接墊56與導孔。可以根據一個或多個晶粒26被接著至封裝基板24的方式，來配置和排列晶粒連接墊56。例如，晶粒連接墊56可以配置和排列為相容於覆晶連接、打線接合、或其他連接。
在核心40和金屬線46上形成第一背側絕緣層60。形成金屬線62和導孔(未個別編號)以連接金屬線62與下面的金屬線46。可以使用與形成第一前側絕緣層50和金屬線52與導孔相關的相同製程，來形成第一背側絕緣層60和金屬線62與導孔。在第一背側絕緣層60和金屬線62上，形成第二背側絕緣層64和焊墊66與導孔。可以使用與形成第一前側絕緣層50和金屬線52與導孔相關的相同製程，來形成第二背側絕緣層64和焊墊66與導孔。可以根據球柵陣列(ball grid array,BGA)矩陣，配置和排列焊墊66，例如，在焊墊上可以形成焊球30。
在形成封裝基板24的不同時期，可以將一個或多個晶粒26接著至封裝基板24。例如，在執行背側製程(例如，形成背側絕緣層60、64，金屬線62，和焊墊66)之後，一個或多個晶粒26可以接著(諸如經由覆晶連接，打線接合等)至封裝基板24的前側上。在其他實施例中，在執行背側製程之前，一個或多個晶粒26可以接著至封裝基板24的前側上。在這樣的實施例中，在執行背側製程之前，一個或多個晶粒26可以接著至封裝基板24的前側上並且由封裝物28(如上所述)包封。
封裝基板24僅是實施例。任何數目的絕緣層和包括金屬導線和導孔的金屬層可以形成在核心的前側和/或背側上。在一些實施例中，封裝基板可以省略核心和任何相關的組件。可以根據任何技術，通過任何製程來形成封裝基板。
第3圖繪示了根據一些實施方式，封裝基板24的拐角部分24a的布局圖。在一些實施例中，封裝基板24的布局是矩形的，諸如方形或矩形。在這樣的實施例中，拐角部分24a代表封裝基板24的布局中的四個拐角中的每個拐角。在布局中，焊墊66排列成矩陣，矩陣包含列(如本文所述，x列數)和行(如本文所述，y行數)。雖然不一定繪示，矩陣可以包括按照列和行遍及矩陣的區域的焊墊66，或者可以在某些位置省略焊墊，諸如在封裝基板24的布局的中心區域內。如圖所示，矩陣包括多列的焊墊66，其中第一列包括焊墊66-1j，第二列包括焊墊66-2j，第三列包括焊墊66-3j，諸如此類(其中j為1至y)。矩陣包括多行的焊墊66，其中第一行包括焊墊66-i1，第二行包括焊墊66-i2，第三行包括焊墊66-i3，諸如此類(其中i為1至x)。介在沿著列或沿著行的相鄰焊墊66之間的節距P可以在從約200μm至約1000μm的範圍內，諸如約1000μm。如第3圖所示，節距P介在一行中的焊墊66-51和66-61之間，並且在一列中的焊墊66-61和66-62之間。焊墊66具有第一直徑D1，並且沿著一行或沿著一列在相鄰焊墊66之間具有第一間距S1。第一直徑D1加上第一間距S1等於節距P。第一直徑D1可以在從約90μm至約600μm的範圍內，諸如約525μm，並且第一間距S1可以在從約100μm至約500μm的範圍內，諸如約475μm。雖然將焊墊66描述為具有直徑並且繪示為圓形，但是焊墊66可以具有任何幾何形狀，諸如任何多邊形。
在封裝基板24的布局是矩形的實施例中，焊墊66的矩陣的外部列(例如，焊墊66-1j和66-xj)和焊墊66的矩陣的外部行(例如，焊墊66-i1和66-iy)也形成矩形的形狀。因此，焊墊66的矩陣包括4個拐角焊墊66-11、66-1y、66-x1、和66-xy。各別的四個拐角焊墊66-11、66-1y、66-x1、和66-xy中的每個焊墊分別是最靠近封裝基板24的布局的拐角的焊墊66。例如，如圖所示，拐角焊墊66-11是最靠近封裝基板24的布局的拐角24c的矩陣的焊墊66。如隨後將變得明顯的，拐角焊墊66-11、66-1y、66-x1、和66-xy可以在熱循環期間接著至接腳32以用於機械支撐，因此，這些拐角焊墊66-11、66-1y、66-x1、和66-xy，在一些實施例中，可能不與封裝基板24內的其他導電特徵電性連接。在一些實施例中，拐角焊墊可電性連接至封裝基板24內的其他導電特徵。
在一些實施例中，諸如在圖式中繪示和在此所述，接腳32接著在四個拐角焊墊66-11、66-1y、66-x1、和66-xy中的每個焊墊之處。在其他實施例中，接腳32可以接著至其他焊墊66，諸如沿著焊墊的矩陣的外部的行和/或列。可以實現任意數量的接腳32，並且可以位於矩陣內的任意位置。此外，可以形成一個或多個接腳焊墊(其可被相應的接腳接著)在焊墊66的矩陣外部，並且矩陣可以包括焊墊66以接著任何數目的焊球和接腳，或可以省略用於接著任何接腳的任何焊墊。例如，接腳焊墊可以沿著焊墊66-44、66-33、66-22、和66-11的對角線，並且比矩陣內 任何焊墊66更靠近拐角24c，特別是，比焊墊66-11更靠近拐角24c。
第3圖還繪示截面6B，其在第6B圖進一步詳細繪示。截面6B橫跨焊墊66-11、66-22、66-33、和66-44。
第4圖繪示了根據一些實施方式的印刷電路板22的一部分截面圖。印刷電路板22包括多個絕緣層80、84、88、92、96、100、104、108、112、116、120、和124，以及多個金屬層。所繪示的各金屬層包括金屬線82、86、90、94、98、102、106、110、114、118、和122。在一些實施例中，印刷電路板22包括十至三十個不同的絕緣層，在每相鄰的絕緣層對之間設置金屬層。
在一些實施例中，印刷電路板22的絕緣層80、84、88、92、96、100、104、108、112、116、120、和124中的每個絕緣層是或包括一層預浸料(例如，注入環氧樹脂的玻璃纖維基質，如FR-4)的層。預浸料的層最初可以在一側或二個相對側上具有金屬箔(例如，銅箔)。使用光刻和蝕刻製程，將每個金屬箔圖案化為相應的金屬線82、86、90、94、98、102、106、110、114、118、和122。在金屬箔圖案化以形成相應的金屬線之後，將絕緣層連接在一起。將絕緣層對齊並壓在一起以接合這些絕緣層。
在絕緣層連接之後，穿過絕緣層形成通孔連接器126。例如，可以使用鑽孔穿過連接的絕緣層而形成孔。在形成孔之後，可用金屬(例如，銅和/或錫)鍍在連接的絕緣層。鍍製程形成了在孔內的通孔連接器126，並且也在連 接的絕緣層的外表面上形成金屬層。將外表面上的金屬層圖案化。在外表面上，圖案化焊墊128與金屬線(其連接焊墊128至通孔連接器126)。在另一個外表面上，圖案化金屬線130或其他圖案。經由光刻和蝕刻製程，和/或蝕刻製程和沉積金屬的鍍製程，可以實現圖案化外表面上的焊墊128與金屬線和/或金屬線130。
在連接的絕緣層的各自的外表面上，形成焊料遮罩(或阻焊劑)132和134。可以將焊料遮罩132和134圖案化以暴露下面的金屬圖案。例如，如圖所示，使用光刻製程圖案化焊料遮罩132，以定義暴露焊墊128的開口136。
第5圖繪示根據一些實施方式的印刷電路板22的一部分22a的佈局圖。在布局中，焊墊128排列成矩陣，焊墊128包含列(如本文所述，x列數)和行(如本文所述，y行數)。焊墊128的矩陣對應於封裝基板24上的焊墊66的矩陣。儘管不一定繪示，矩陣可以包括按照列和行遍及矩陣的區域的焊墊128，或在某些位置可以省略焊墊，諸如在矩陣的布局的中間區域內。如圖所示，矩陣包括焊墊128的列，其中第一列包括焊墊128-1j，第二列包括焊墊128-2j，第三列包括焊墊128-3j，諸如此類，(其中j為1至y)。矩陣包括焊墊128的行，其中第一行包括焊墊128-i1，第二行包括焊墊128-i2，第三行包括焊墊128-i3，諸如此類，(其中i為1至x)。每個焊墊128通過穿過焊料遮罩132的各自的開口136而暴露。
節距P介在沿著列或沿著行的相鄰的焊墊128 和/或開口136之間。焊墊128具有第二直徑D2。開口136中的每個開口具有第三直徑D3。第三直徑D3大於第二直徑D2中的每個第二直徑D2。在一些實施例中，第二直徑D2在從約100μm至約550μm的範圍內，諸如約525μm，且第三直徑D3在從約150μm至約600μm的範圍內，諸如約575μm。雖然將焊墊128描述為具有直徑且繪示為圓形，焊墊128可以具有任何幾何形狀，諸如任何多邊形。
間隙定義為在介於焊墊128的邊緣和開口136的各自的側壁之間。間隙具有第二間距S2，其在介於焊墊128的邊緣和開口136的側壁之間。在一些實施例中，第二間距S2在從約15μm至約50μm的範圍內，諸如約25μm。在其他實施例中，開口136可以具有不同的直徑，和/或在開口136內形成的間隙的間距可以在整個矩陣中相等或變化。雖然將開口136描述為具有直徑並且繪示為圓形，開口136可以具有任何幾何形狀，諸如任何多邊形。
如圖所示和描述的焊墊128是非焊料遮罩定義的焊墊。開口136，如圖所示，大於焊墊128的區域，開口136形成介於焊墊128的邊緣和開口136的側壁之間的間隙。在其他實施例中，焊墊可是焊料遮罩定義的焊墊。在這樣的實施例中，開口136定義焊墊的區域，其上將形成焊球。
如前所述，在一些實施例中，接腳32接著至拐角焊墊66-11、66-1y、66-x1、和66-xy中的每個焊墊。在第5圖中的印刷電路板22的布局中，對應的焊墊128(例如，焊墊128-11、128-1y、128-x1、和128-xy)可以被包括在 矩陣內或被省略。既然在這些區域接腳32接著至相應的焊墊66，所以在這些位置製造為沒有電性連接且沒有機械地接著至印刷電路板22。接腳32可能或可能不接觸印刷電路板22，且接腳32可能或可能不直接地、永久地接著至印刷電路板22。在印刷電路板22上的焊墊可形成在與接腳32的置放處相對應的每個位置處，接腳32可位於矩陣內和/或矩陣外。在一些實施例中，印刷電路板22的這樣的焊墊(如果實現的話)，可能不與印刷電路板內的其他導電特徵電性連接，而在一些實施例中，這樣的焊墊可與印刷電路板內的其他導電特徵電性連接。在一些其他實施例中，焊料遮罩132可能形成在對應的接腳32的置放處的位置處。可以實施其他修改和變化。
第5圖還繪示截面6B，其在第6B圖中進一步詳細繪示。截面6B橫跨焊墊128-11、128-22、128-33、和128-44。
第6A圖和第6B圖繪示根據一些實施方式，封裝體20的截面圖，封裝體20機械地接著和電性耦合至印刷電路板22。第6B圖繪示第6A圖中所示的拐角部分140。第6A圖和第6B圖繪示熱循環之後的封裝體20和印刷電路板22，諸如在用於迴焊焊球30的迴焊製程之後。在一些實施例中，在封裝基板24之上的封裝物28(例如模塑化合物)和/或其他組件的熱膨脹係數(coefficient of thermal expansion，CTE)大於封裝基板24的熱膨脹係數。因此，當在迴焊製程期間加熱封裝體20時，封裝物28和/或其他組 件可以比封裝基板24膨脹更大的量。膨脹量的差異可以導致封裝體20的翹曲。如圖所示，當封裝物28和/或其他組件比封裝基板24膨脹更大的量時，封裝基板24的底表面(例如，被焊球30接著處)可以變成凹形。封裝體20內距離封裝體20的中心最遠的位置可以經歷最大的翹曲變形WD。例如，當封裝體20的布局是矩形時，如上所述，布局的拐角通常是封裝體20內離封裝體20的中心最遠的位置，因而，可觀察到在拐角處有最大的翹曲變形WD。甚至進一步，封裝體20的布局越大(諸如對於50mm x 50mm布局)，翹曲變形WD可以變地越大。
當在焊球30的迴焊期間發生翹曲變形WD時，可用於外部焊球的體積的焊量可以減小，並且更具體地，可用於靠近拐角處的焊球30的體積的焊量可以減小。翹曲變形WD可以導致介於封裝基板24上的焊墊66和印刷電路板22上的焊墊128之間的高度減小。假設封裝基板24上的焊墊66具有相同的接著面積和節距，並且印刷電路板22上的焊墊128具有相同的接著面積和節距，則拐角處的焊球30有側向凸出的風險以適應由於翹曲而減小的高度。這種凸出會導致焊球30之間的橋接和短路。
根據一些實施方式，接腳32定位在不同的位置，諸如在封裝體20上沿著周圍(例如，拐角)，以預防在迴焊期間封裝體20的一些塌陷量。接腳32可以在迴焊期間對於封裝體20提供機械的支撐，以避免塌陷。例如，當翹曲變形WD發生時，最大翹曲變形WD可以在封裝體20的拐角 處，這會導致更多的力(例如，封裝體20的重量)施加在靠近拐角的焊球30上。這可能導致靠近拐角處的焊球30的高度減小和坍陷。在一些實施例中，接腳32位在封裝體的拐角處，並且當焊球由於翹曲而開始塌陷時，接著至封裝體20的接腳32可以接觸印刷電路板22，以在迴焊期間對於封裝體20提供機械的支撐。這種機械的支撐可以防止焊球的進一步塌陷，且可以降低介於焊球之間的凸出和短路的風險。
第6B圖繪示在第3圖和第5圖的佈局圖中所示的一些組件。更具體而言，第6B圖繪示第3圖所示的封裝基板24上的焊墊66-11、66-22、66-33、和66-44，和第5圖所示的印刷電路板22上的焊墊128-11、128-22、128-33、和128-44。接腳32接著至焊墊66-11。對應的焊球30-22、30-33、和30-44接著至焊墊66-22、66-33、和66-44，以及焊墊128-22、128-33、和128-44。
第6B圖進一步繪示在矩陣的拐角處的接腳32的第一高度H1，和靠近矩陣的拐角的焊球30-22的第二高度H2。如圖所示，在焊球30的迴焊期間，焊球30-22的第二高度H2可能部分地由於封裝體20的翹曲而變小。隨著第二高度H2減小，接腳32靠近焊墊128-11，直到接腳32接觸焊墊128-11。一旦接腳32接觸焊墊128-11，接腳32對於封裝體20提供機械的支撐，以防止第二高度H2的進一步減小。接腳32在迴焊製程中保持剛性以提供機械的支撐。例如，假如接腳32是金屬，接腳32的金屬具有的熔點高於在迴焊製程中使用的溫度和焊球30的熔點。經由防止第二高 度的進一步減小，可能防止焊球30-22的進一步鼓脹，這可以防止介於焊球30之間的短路。當接腳32接觸印刷電路板22時，在具有多個接腳32的情況下，接腳32可提供用於支撐封裝體20的機械支撐框架。
使用焊料142，將第6B圖所示的接腳32接著至焊墊66-11。在其他實施例，接腳32可以使用金屬對金屬接合(metal-to-metal bond)或其他機制而接著至焊墊66-11。所繪示的接腳32具有第四直徑D4，其可以在從約0.1mm至約0.2mm的範圍內。在一些實施例中，接腳32的第一高度H1，在任何焊球30的側向直徑的約50%至約80%的範圍內，和/或焊球30的平均中間的、側向直徑的範圍內。第一高度H1可以根據接腳32的置放處而變化。例如，假如接腳32更靠近封裝體20的布局的中心，則第一高度H1可能較大。第一高度H1也可能考慮印刷電路板22的設計。第一高度H1，經由小於一個或多個焊球30的直徑，可以在焊球30的迴焊期間允許焊球30與焊墊66和焊墊128的適當接觸。如圖所示，接腳32的置放處對應於焊墊128-11，其經由穿過焊料遮罩132的開口136而暴露。在其他實施例中，接腳32的置放處可能具有在印刷電路板22上的焊料遮罩132的對應位置。因此，在這樣的實施例中，第一高度H1可能減小，以考慮在迴焊期間接腳32可能接觸的焊料遮罩132的厚度。所繪示的接腳32為圓柱形，但這僅是一實施例。接腳32可以錐形的，可以具有接著至焊墊66的基部的具有任何形狀的延伸部分，或任何其他幾何形狀。
雖然這裡已描述接腳32在不同的位置被接著至封裝體20，在一些實施例中，接腳32接著至印刷電路板22而不是封裝體20。在其他實施例中，一些接腳32接著至封裝體20而其他接腳32接著至印刷電路板。在各個實施例中接腳32的位置可以如前所述的那樣變化。
第7圖是根據一些實施方式，形成接著至印刷電路板的封裝體的流程圖。在操作202，形成封裝體，諸如隨後參看第8圖所述的內容。在操作204，形成印刷電路板，諸如隨後參看第9圖所述的內容。在操作206，接腳接著至封裝體和/或印刷電路板。例如，可以經由焊料、金屬對金屬接合、或另一種機制，將接腳接著至封裝體上和/或印刷電路板上的相應的焊墊。在操作208，封裝體接著至印刷電路板。例如，焊料可以形成在封裝體上的焊墊上和/或印刷電路板上的焊墊上。封裝體可以放置在印刷電路板上並對準，使得封裝體上的焊墊對準於印刷電路板上的適當的焊墊與設置在其間的焊料。然後迴焊焊料，以在介於封裝體的焊墊和印刷電路板的焊墊之間，形成更持久的機械的和電性接著。
第8圖是根據一些實施方式，用於形成封裝體的流程圖。在操作222中，形成具有通孔連接器的核心。可以參看第2圖所述的內容，形成核心。在操作224中，執行前側製程以在核心的前側上形成一個或多個絕緣層與一個或多個金屬層。如參看第2圖所述的內容，可能在前側上形成任意數量的絕緣層和金屬層。在操作226，執行背側製程以 在核心的背側上形成一個或多個絕緣層與一個或多個金屬層。如參看第2圖所述的內容，可能在背側上形成任意數量的絕緣層和金屬層。前側上和背側上的絕緣層、設置在絕緣層中的金屬層、和核心，形成了封裝基板。在操作228中，一個或多個晶粒接著至封裝基板的前側，諸如以上參看第2圖所述的內容。在操作230中，將一個或多個晶粒包封在封裝基板的前側上。例如，諸如模塑化合物的封裝物可以用於封裝體一個或多個晶粒，諸如經由使用壓縮模塑、轉移模塑或其他模塑製程。
第9圖是根據一些實施方式，形成印刷電路板的流程圖。在操作242，在絕緣層上形成金屬層。金屬層(例如，具有圖案化的金屬線)可以形成在絕緣層上，如以上參看第4圖所述的內容。在操作244，絕緣層與金屬層可以連接在一起，如以上參看第4圖所述的內容。在操作246，穿過連接的絕緣層形成通孔連接器，如以上參看第4圖所述的內容。通孔連接器的形成可進一步地在連接的絕緣層的外表面上形成金屬層。在操作248中，在外表面上形成焊料遮罩並圖案化以暴露焊墊。
一些實施方式可以實現優點。例如，如上所述，可以減少焊球的架橋和短路的風險，這可以增加接著至印刷電路板的封裝體的良率。此外，利用如一些實施方式中所揭露的接腳，焊球可以形成在封裝體布局的拐角部分附近，以增加來自封裝體的輸入和/或輸出的數量，同時降低橋接和短路的風險。
一個實施方式是一種結構。結構包括封裝體。封裝體包括至少一個晶粒，第一焊球金屬焊墊其在封裝體外表面上，以及接腳金屬焊墊其在封裝體的外表面上。結構更包括接腳，且接腳中的每個接腳接著至相應的一個接腳金屬焊墊。
另一個實施方式是一種結構。結構包括封裝體，其包含一個或多個晶粒，印刷電路板(PCB)，焊球，以及接腳。焊球設置在介於封裝體和印刷電路板之間。焊球接著在封裝體和印刷電路板上。接腳設置在介於封裝體和印刷電路板之間。接腳接著至封裝體。
另一個實施方式是一種方法。焊料設置在封裝體的一側上的第一焊墊上。封裝體包括一個或多個晶粒。接腳接著至封裝體的此側上的第二焊墊上。
以上概述了數個實施方式，以便本領域技術人員可較佳地理解本揭示內容的各個方面。本領域的技術人員應理解，他們可能容易地使用本揭示內容，作為其他製程和結構之設計和修改的基礎，以實現與在此介紹的實施方式之相同的目的，或是達到相同的優點。本領域技術人員亦應理解，與這些均等的建構不脫離本揭示內容的精神和範圍，並且他們可能在不脫離本揭示內容的精神和範圍的情況下，進行各種改變、替換、和變更。
20‧‧‧封裝體
22‧‧‧印刷電路板
24‧‧‧封裝基板
28‧‧‧封裝物
30‧‧‧焊球
32‧‧‧接腳
140‧‧‧拐角部分
WD‧‧‧翹曲變形

Claims (20)

  1. 一種結構，包含：一封裝體包含：至少一個晶粒；多個第一焊球金屬焊墊，在該封裝體的一外表面上；和多個接腳金屬焊墊，在該封裝體的該外表面上；以及多個接腳，該些多個接腳中的每個接腳接著至該些多個接腳金屬焊墊中的一相應的接腳金屬焊墊。
  2. 如請求項1所述之結構，其中該些多個接腳中的每個接腳由一剛性材料形成。
  3. 如請求項1所述之結構，其中該些多個第一焊球金屬焊墊和該些多個接腳金屬焊墊在該外表面上共同地排列成一矩陣，其中該些多個接腳中的每個接腳在該矩陣的一最外側的列或一最外側的行。
  4. 如請求項1所述之結構，其中該封裝體的該外表面是一矩形形狀，該些多個第一焊球金屬焊墊和該些多個接腳金屬焊墊在該外表面上共同地排列成一矩陣，在該矩陣內的每個拐角處的該些多個接腳中的至少一個接腳最靠近該矩形形狀的一相應的拐腳。
  5. 如請求項1所述之結構，其中該封裝體更包含一封裝基板，該至少一個晶粒位在該封裝基板的一側上，該封裝體的該外表面在相對於該封裝基板的該側。
  6. 如請求項5所述之結構，其中該封裝體更包含一封裝物，其在該封裝基板的該側上包封該至少一個晶粒。
  7. 如請求項1所述之結構，更包含多個焊球，接著至該些多個第一焊球金屬焊墊。
  8. 如請求項7所述之結構，其中該些多個接腳中的每個接腳由一金屬形成，該金屬具有一熔化溫度其高於該些多個焊球的一材料。
  9. 如請求項7所述之結構，其中該些多個接腳中的每個接腳從該些多個接腳金屬焊墊中的該相應的接腳金屬焊墊延伸一距離，其範圍在該些多個焊球中的至少一個焊球的一直徑的50%至80%。
  10. 如請求項7所述之結構，更包含一印刷電路板(PCB)其包含多個第二焊球金屬焊墊，該些多個焊球還接著至該些多個第二焊球金屬焊墊。
  11. 一種結構，包含： 一封裝體，包含一個或多個晶粒；一印刷電路板；多個焊球，設置在介於該封裝體和該印刷電路板之間，該些多個焊球接著至該封裝體和該印刷電路板；以及多個接腳，設置在介於該封裝體和該印刷電路板之間，該些多個接腳接著至該封裝體。
  12. 如請求項11所述之結構，其中該些多個接腳包括一剛性金屬，其具有一熔化溫度高於該些多個焊球的熔化溫度。
  13. 如請求項11所述之結構，其中該些多個接腳從該封裝體延伸一距離，其範圍在該些多個焊球中的至少一個焊球的側向直徑的50%至80%。
  14. 如請求項11所述之結構，其中該封裝體具有一矩形的布局，該些多個接腳中的至少一個接腳設置在該矩形的布局的每個拐腳處。
  15. 如請求項11所述之結構，其中該封裝體更包含：一封裝基板其具有多個焊墊，該些多個焊球中的每個焊球接著至該些多個焊墊中的一相應的焊墊，該些多個接腳中的每個接腳接著至該些多個焊墊中的一相應的焊墊，該些多個焊墊排列成一矩陣，該些多個接腳中的至少一些 焊墊接著至在該矩陣的拐角處的該些多個焊墊；以及一封裝物，在該封裝基板的相對於該些多個焊墊的一側上包封該一個或多個晶粒。
  16. 一種方法，包含：設置焊料在一封裝體之一側上的多個第一焊墊上，該封裝體包括一個或多個晶粒；以及將多個接腳接著至該封裝體的該側上的多個第二焊墊上。
  17. 如請求項16所述之方法，更包含將該封裝體接著至一印刷電路板(PCB)，該步驟包含迴焊該焊料。
  18. 如請求項17所述之方法，其中該些多個接腳為金屬，其具有比在回焊該焊料期間使用的溫度更高的一熔化溫度。
  19. 如請求項16所述之方法，其中該些多個第一焊墊和該些多個第二焊墊一起形成一矩陣在該封裝體的該側上，該些多個第二焊墊位在該矩陣的外列、外行或其組合。
  20. 如請求項16所述之方法，其中該些多個第一焊墊和該些多個第二焊墊一起形成一矩陣在該封裝體 的該側上，該些多個第二焊墊中的至少一些第二焊墊設置在該矩陣的每個拐角。
TW108103152A 2018-07-16 2019-01-28 封裝體的接著結構及其製造方法 TWI741250B (zh)

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