Β7 •/πη» 五、發明說明（ί) 本發明是有關於一種半導體構裝基板結構，且特別是有 關於一種具有孔洞之銲墊的半導體構裝基板結構。 在現今資訊爆炸的世界，積體電路已與日常生活有密不 可分的關係，無論在食衣住行育樂方面，都常會用到積體 電路元件所組成之產品。隨著電子科技的不斷演進，更人 性化、功能性更複雜之電子產品不斷推陳佈新，然而各種 產品無不朝向輕、薄、短、小的趨勢設計，以提供更便利 舒適的使用。在半導體製程上，已邁入0.18微米積體電路 的量產時代，積極度更高的半導體產品已垂手可得。 一般而言，積體電路(Integrated Circuit, 1C)的生產，主 要分爲三個階段：矽晶片的製造'積體電路的製作及積體 電路的構裝(Package)。 爲因應電子產品日益輕、薄、短、小之趨勢，近年來已 發展出許多不同的後段的封裝技術，有諸多的精密構裝結 構開發成功，比如晶片尺寸構裝（Chip Scale Package， CSP) ’晶片級構裝(Wafer Level Package)或多晶片構裝模組 (Multi Chip Module, MCM)等。在元件組裝技術（assembly) 方面，也有密度更高之多層印刷電路板(multi-level PCB)， 使得積體電路構裝（1C package)可以更緊密地排列在印刷電 路板上。 然而’覆晶技術(Flip Chip)是經常應用於晶片尺寸構裝 的構裝技術，由於其可以採用面積陣列方式（area array)配 置焊墊，且透過凸塊(bump)連接承載器，故可以縮小構裝 面積，並縮短訊號傳輸路徑。目前覆晶技術產品中，依照 3 ^裝--------訂---------線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁> 經濟部智慧財產局員一-I消費合作社印製 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)>\4規格（21〇 X 297公爱） 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 .:/ ： 0 b . A7 _ 60 46t\vf,d〇c/0 0 8____B/__ 五、發明說明（*> ) 焊罩（solder mask)覆蓋焊墊（Pad)的程度不同，進而影響凸 塊的崩塌現象（collapse)。傳統的基板銲墊設計可分爲「焊 罩定義」（Solder Mask Define, SMD)與「非焊罩定義」（Non Solder Mask Defme，NSMD)兩種型態。這兩種設計在製程 中各有各的優缺點，所以至目前爲止並無定論。 請參照第1A圖與第圖，其所繪示的是以習知NSMD 爲例之覆晶構裝的剖面流程圖。 如第〗A圖所示，習知的覆晶構裝結構，係在晶片100 主動表面101上，分別形成數個凸塊l〇2(bumP)。覆晶結構 構裝常採用具有較高積集度的積層基板l〇8(lammate substrate)作爲承載器。一般基板110係由多個圖案之銅箔 線路層及絕緣芯層108彼此交替疊合，以及連通線路層的 通孔(via,未繪示）所組成。在基板〗10表面塗佈有一層焊 罩]04(solder mask)，僅暴露出銲墊106。晶片100以主動 表面101面向基板110配置，並以凸塊102與銲墊106電 性連接。 晶片】〇〇與基板〗1〇之間會塡充一塡充物質(underfill, 未繪示），以保護凸塊102，避免因晶片100與基板]10間 熱膨脹係數不同，而承受熱應力造成疲勞破壞（fatigue collapse) ° 此外’但是在覆晶產品中’錯錫凸塊是球狀的’當形 成有凸塊之晶片擺置於基板’欲與基板接合時’凸塊與焊 墊之間可能會有偏左或偏右之位置偏差’以及因基板本身 或凸塊間的共同平面度所產生的上下或高低偏差。 4 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（21〇χ 297公复） (諳先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝---- 訂--------線. A7 B7 4 41 0 5 9 ^O4r)t\vf.d〇c/008 五、發明說明（々） 如第1B圖所示，習知的作法是採用迴銲（Reflow)的過 程，將凸塊102加熱，比如錫鉛凸塊102要加熱至超過183 °C才會開始熔化，並在200°C以上才有良好的銲接(Wetting) 作用。若因晶片1〇〇放置之共同平面度之問題，而使凸塊 102有高低差，導致部分凸塊102無法接觸至銲墊106或接 觸面積太小。即使利用迴銲方式以較多的時間加熱至200 °C以上，仍無法有效的改善凸塊與銲墊106間接觸不良或 接觸阻抗太大的問題，甚至造成凸塊因爲焊接性不佳，由 於熱應力而破裂，影響電性導通，相對的亦造成良率損失。 本發明就是在提供一種半導體構裝基板的結構，改善 凸塊與焊墊間的焊接性，提高構裝良率。 因此本發明就是在提供一種半導體構裝基板，應用於 半導體之覆晶型態構裝，其包括：至少一絕緣芯層及多層 圖案化線路層彼此交替疊合構成。圖案化線路層彼此間電 性連接’而圖案化線路層之一位於半導體構裝基板之表 面，其至少包括多個焊墊，每一焊墊分別具有一孔洞。焊 罩層覆蓋於圖案化線路層之表面，並暴露出孔洞，及銲墊 之部分表面，且覆蓋焊塾外緣的部分表面。或者焊罩層也 可以完全暴露出焊墊之表面。 本發明之半導體構裝基板，應用於覆晶型態構裝時， 由於焊墊具有孔洞，凸塊與焊墊連接時，凸塊會伸入孔洞 中，使得凸塊與焊墊接觸的部分，不僅限於焊墊上表面， 而還包括孔洞的內表面，甚至對於NSMD型態的構裝基板 而g，還可包括焊墊的側面。由於凸塊與焊墊接觸面積增 ------------i --------訂-------n^_ (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 ___r3〇46tvvf.doc/Q08__ 五、發明說明（屮） 加，可以提高其焊接性，增加構裝之良率及可靠度。 爲讓本發明之上述和其他目的、特徵、和優點能更明 顯易懂，下文特舉-較佳實施例，並配合所附圖式 > 作詳 細說明如下： 圖式之簡單說明： 第1A圖與第1B圖繪示的是以習知NSMD爲例之覆晶 構裝的剖面流程圖。 第2A圖與第2B圖繪示的是根據本發明一較佳實施例 半導體構裝基板結構以SMD爲例的平面圖與剖面圖。 第3A圖與第3B圖繪示的是根據本發明一較佳實施例 半導體構裝基板結構以NSMD爲例的平面圖與剖面圖。 第4A圖與第4B圖繪示的是根據本發明一較佳實施例 具有孔洞銲墊之半導體構裝基板結構，以SMD爲例應用 於覆晶構裝的剖面流程圖。 第5A圖與第5B圖繪示的是根據本發明一較佳實施例 具有孔洞銲墊之半導體構裝基板結構，以NSMD爲例應用 於覆晶構裝的剖面流程圖。 第6A圖繪示的是習知SMD對準度示意剖面圖。 第6B圖繪示的是根據本發明一較佳實施例半導體構 裝基板結構以SMD爲例的對準度示意剖面圖。 第7圖繪示的是根據本發明一較佳實施例半導體構裝 基板結構以SMD爲例的開口偏位平面示意圖。 圖示之標示說明： 100、220、320 :晶片 6 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（2KM 297公g ) (請先閱讀背面之注音心事項再填寫本頁) -1 --------訂·--If---- 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製
.1 ； D ' J A7 6 0 4 61 w i. d o c / 0 0 8_^_ 五、發明說明) 101、 201、301 :主動表面 102、 202、302 :凸塊 104、204、304 :銲罩 106、206、306 :銲墊 108、208、308 :絕緣芯層 212、312 :孔洞 110、200、300 :半導體構裝基板 214 :開口 314 :開口 602 :對準度偏差量 702 :開口偏差量 實施例 請參照第2A圖與第2B圖所示，其所繪示的是根據本 發明一較佳實施例半導體構裝基板結構以SMD爲例的平 面圖與剖面圖。 如第2A圖與第2B圖所示，用以承載晶片的半導體構 裝基板200，係由絕緣芯層208及圖案化線路層彼此交疊 形成，而位於基板200表面之圖案化線路層包括多個具有 孔洞212之焊墊206，作爲與晶片電性連接的接點。其中 絕緣芯層208可使用材質較硬、且具有高玻璃轉換溫度 (Glass Transition Temperature, Tg)之硬質樹脂製成的樹脂 片（Prepreg)，材質則包括玻璃環氧基樹脂、雙順丁烯二酸 醯亞胺（BT)樹脂等，例如是FR-4基板、FR-5基板及BT 基板等。圖案化線路層，即焊墊206的材質，則包括銅， 7 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) '裝--------訂---------線 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 本紙張尺度適用令國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 經濟耶智慧財產局員工消費合作社印製 4 41 0 5 9 A7
_6046tvvf rf nr/hOS 五、發明說明（A ) 而利用微影蝕刻方式定義形成。 接著在具有焊墊204之半導體構裝基板200表面上塗 佈拒焊劑，形成焊罩層204以覆蓋焊墊206之部份。焊罩 層204中對應於焊墊206之區域則具有開U 214 ’可將焊 墊206之部份表面及孔洞212曝露出來’而焊罩層204 覆蓋焊墊206外緣的表面。 請參照第3A圖與第3B圖所示，其所繪示的是根據本 發明一較佳實施例半導體構裝基板結構以NSMD爲例的平 面圖與剖面圖。 如第3A圖與第3B圖所示’依照焊罩層304(solder mask) 覆蓋焊墊306(Pad)的程度不同，傳統的基板銲墊設計可分 爲SMD與NSMD兩種。其差別在於NSMD在焊罩層304 之開口 314寬度較SMD所具有之開口 214寬度爲大(如第 2A圖與第2B圖所示）。此外，NSMD之焊罩層304完全暴 露出焊墊306及孔洞312，且開口 314之邊緣與焊墊3〇6 之邊緣尙預留有一間隙，而暴露出絕緣芯層308。 形成焊罩層204、304之材質爲絕緣材料，包括紫外 線型綠漆及熱硬化型綠漆等，而塗佈綠漆形成焊罩之方法 則包括滾筒塗佈法（Roller Coatmg)、簾幕塗佈法（Cumin Coating)、網版印刷法（Screen Printing)、浸染法（Dip)以 及乾膜（Dry FHm)形成方法等。例如使用紫外線型綠漆形 成焊罩層3〇4’是先將綠漆塗佈於半導體構裝基板^⑽表 面上，經第一次烤乾、曝光、顯影及第二次烤乾等步驟後， 形成所需之焊罩層304。又例如使用熱硬化型綠漆形成焊 8 本紙張尺度適用t國國家標準（CNS)A4規格（2l〇x 297公餐） n I t— ϋ ϋ 1 -i-r®JI n n ·1 I (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 4 41 0 5 9 A7 ri0 46t\vf.doc/00K__B7___ -._ _ __ . 五、發明說明（1) 罩層304 ’則是按照所需之焊罩層圖案將綠漆塗佈於半導 體構裝基板300表面上’經烤乾使其硬化，即可形成所需 之焊罩層304。 ^ 請參照第4A圖與第4B圖，其所繪示的是根據本發明 一較佳實施例具有孔洞銲墊之半導體構裝基板結構，以 SMD爲例應用於覆晶構裝的剖面流程圖。 如第4A圖所示，於晶片220之主動表面201上形成凸 塊202’並利用晶片220該主動表面201向半導體構裝基板 200之具有銲墊206的表面配置，使凸塊2〇2分別準確地與 銲墊206接合，而達成電性導通。由於焊罩層204覆蓋於 半導體構裝基板200的表面上及銲墊2〇6之部分表面，僅 暴露出孔洞212及銲墊206欲與凸塊202電性連接之部分。 此時雖然可以防止偏左或偏右之位置偏差，縱然凸塊具有 共同平面度的誤差，然而由於焊墊206具有孔洞212，凸塊 202可以伸入孔洞212中，以提高凸塊202與焊墊206接觸 的面積。 如第4B圖所示，將具有孔洞212之銲墊206結構進行 迴銲過程，以錫鉛凸塊爲例，將凸塊202加熱至〗8CTC以上 使其熔化，可使熔化的凸塊202塡滿孔洞212，產生崩塌現 象(collapse)，而使凸塊202與銲墊206接觸面積增加，相 對也增進了電性導通，以及避免因共同平面度所產生的上 下或高低偏差的問題。 請參照第5A圖與第5B圖’其所繪示的是根據本發明 一較佳實施例具有孔洞銲墊之半導體構裝基板結構，以 9 . —It--'裝-------訂！- - ---線、 f請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用t囷國家標準（CNS>A4規格（210x 297公梦） 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 '· ϋ Ο 3 Α7 6046t\vf doc/008__ 五、發明說明（名） NSMD爲例應用於覆晶構裝的剖面流程圖。 如第5A圖所示，同樣在晶片320之主動表面301上形 成凸塊302,並利用晶片320該主動表面301向半導體構裝 基板300之具有銲墊306的表面配置，使凸塊302準確地 與銲墊306之孔洞312接合，而達成電性導通。由於焊罩 層304覆蓋於半導體構裝基板300的表面上，並於開口 314 處暴露出孔洞312及銲墊306，且開口 314之邊緣與焊墊 306之邊緣尙預留有一間隙。此時同樣可以增加凸塊302 與焊墊306接觸的機會。 如第4B圖所示，將具有孔洞312之銲墊306結構進行 迴銲過程，以錫鉛凸塊爲例，將凸塊302加熱至18〇t以上 使其熔化，可使熔化的凸塊302塡滿孔洞312以及開口 314 之邊緣與焊墊306之邊緣預留之間隙，而使凸塊302與銲 墊306接觸面積增加，包括焊墊306上表面、側面，及孔 洞312內表面，相對也增進了電性導通，以及避免因共同 平面度所產生的上下或高低偏差的問題。 除此之外，晶片與半導體構裝基板之間還會塡充一塡 充物質(underfill)，以保護凸塊，避免因晶片與半導體構裝 基板間熱膨脹係數不同，而承受熱應力造成疲勞破壞 (fatigue collapse)。應用本發明之構裝結構中由於凸塊可以 伸入孔洞中，而且增加崩塌現象，不但可以增加凸塊與焊 墊的接觸面積，提高焊接性，並可減低因凸塊共同平面度 誤差對焊接性之影響，有效的改善凸塊與焊墊間接觸不良 或接觸阻抗太大的問題。 11-------nil ------II 訂·-------線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNTS)A4規格（210 X 297公爱） 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 441 05 9 ___^046t\vf.dgc/0 ____ 五、發明說明（°| ) 請參照第6A圖’其所繪示的是習知SMD對準度示意 剖面圖°在覆晶產品中，鉛錫凸塊102是球狀的，當晶片 100與半導體構裝基板接合時，凸塊102可能會有偏左或偏 右之對準度偏移量6〇2,以及因共同平面度所產生的上下或 高低偏差。 請參照第6B圖’其所繪示的是根據本發明一較佳實施 例半導體構裝基板結構以SMD爲例的對準度示意剖面 圖。本發明之半導體構裝基板結構，因在銲墊206開設有 孔洞212，利用了凸塊202之中心線與孔洞212之中心線 自動重合的方式可以提高對準度，有利於後續迴焊製程。 #參照第7圖，其所繪示的是根據本發明一較佳實施 例半導體構裝基板結構以SMD爲例的開口偏位平面示意 圖。縱使當開口 214有開口偏差量7〇2量時，因銲墊206 可與凸塊接觸的面積仍相同’所以亦不會影響品質，NSMD 亦然。 因此，應用本發明之半導體構裝基板結構，應用於半 導體構裝基板中，可以大幅提高凸塊與焊墊的接觸面積， 改善焊接性，提高產品良率及可靠度。而且利用了凸塊之 中心線與孔洞之中心線自動重合的方式提高對準度，而且 此種結構使凸塊rJ以伸入孔洞中，增加凸塊與焊墊接觸機 會’減低凸塊共同平面度誤差對焊接性之影響，有效的改 善凸塊與銲墊間接觸不良或接觸阻抗太大的問題，相對的 亦防治了良率損失，提升產品品質。 雖然本發明已以一較佳實施例揭露如上，然其並非用
I I 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A‘l規格（210 X 297公釐） ------II-----· I I — — I 1 訂 * — — — — — — I I (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) ^ 4.1 0 5 9 A7 ___6i)4 6t\vf.doc/00 8__ _________ 五、發明說明（t〇 ) 以限定本發明，任何熟習此技藝者’在不脫離本發明之精 神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾’因此本發明之保 護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者爲準。 -----------* 裝--------訂---- -----線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（2〗0 X 297公餐）