TW463334B - Semiconductor module and a method for mounting the same - Google Patents

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TW463334B
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TW
Taiwan
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semiconductor
circuit substrate
resin
heat
plate
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TW089105171A
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Shuji Eguchi
Akira Nagai
Haruo Akahoshi
Takumi Ueno
Toshiya Sato
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Hitachi Ltd
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Description

403334 A7 B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明說明(1 ) 發明之技術領域: 本發明係相關於一種半導體模組,其具有以下步驟: 將裸晶片或組裝後之半導體晶片接合於一電路基底上;將 熱照·設於半導體晶片之表面:塡入樹脂於被電路基底與熱 照射板所I繞之半導體晶片之周圍;以及接合以上等之方 法。特別是,本發明係相關於一多重晶片模組,其中多 數個半導體晶片係接合於一電路基底上,以及接合該等之 方法。 發明之背景技術: 半導體模組係使用在快速或高積合之個人電腦、伺服 器,大型電腦等之記憶體中。這些電子裝置不斷減小其大 小 '減少其厚度、增加其速度,並朝向高整合度。根據該 等趨勢,半導體模組需要高密度接合,窄的節距多重接點 連結,減少雜訊,以及減少之熱電阻。 根據上述背景,藉由將多數個裸片、或多數個晶片大 小(或晶片尺寸)封裝(此後稱爲CSP)(其具有與晶 片一樣的大小)接合至一電路基底,而增加該接合密度。 進一步,藉由在接合多數個裸晶片或C S P至該基底後之 將熱照射板黏著於晶片之後端面,而減少該熱電阻。 例如,美國專利號第5724729,係揭示包含一 結構之多重晶片模組:其中多數個半導體晶片係接合在一 電路基底之上,一熱照射蓋子位於半導體晶片之後平面; 以及該半導體晶片係以熱導性黏著試劑而與該熱照射蓋子 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐) 11----11----- · 1----II ^ · I 11--J 1 (靖先閲琳背面夂注意事項再垓寫本頁) 4 6 3敌烀4A :第89105171號專利申請案 , B7 4 53 334 中文說明書修正頁A7民國90年8 _ 補 五、發明説明(2 ) 相黏著。 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 一種半導體裝置,係揭示在J P — A - 6 3-29563 (1988),其包括一結構;其中翻轉(flip )晶片係面向下’而皆由凸塊(b u m p)電極而與一模來石基底 相結合,一具有超熱導性之碳化矽基底藉由使用一銅材質 而黏著於該翻轉晶片之上表面,且一環氧基樹脂係於模來 石基底與碳化矽基底之間塡入。一多重晶片模組係被描述 ,其包含一結構;其中多數片之上述半導體裝置係接合至 •一基底,一散熱座經設置以附在該多數個半導體裝置,且 該散熱座係以梳齒狀之熱導構件而連接至個別之半導體裝 置° 然而,根據本發明,上述習知技藝具有以下之缺點。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 對於所揭示美國專利號第5 ,7 2 4,7 29號的多 重晶片模組中,該應用於晶片中之壓力無法分散^原因在 於介於每個晶片之間具有一穴體。因此,當壓力施加於該 等晶片中之任一個時,將立即在壓力施加處之具有熱照射 蓋子的晶片之接合面上產生一斷裂。進一步’因爲未塡入 樹脂並未在凸塊電極之周緣塡入’因此該凸塊電極立即被 侵蝕,而產生在晶片中之熱照射板很難面向該電路基底而 導通。 根據 JP — A— 63 — 29563 ( 1988)所掲 示之多重晶片模組中,該多數個半導體裝置係機械的藉由 熱導構件而與散熱座相鍵結。因此’當該半導體裝置之大 小變動時,該散熱座將下斜’而很難機械的鍵結。 -5- 本纸張尺度適用中國國家標準(CNS ) A4规格(21〇Χ297公I ) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 463334 A7 •____B7_. 五、發明說明(3 ) 根據 JP— A — 63 — 29563 (1988)所揭 示之發明,該熱導構件具有梳齒形狀。因此,甚至當半導 體裝置之大小有些變動,該散熱座很難下斜。然而,該梳 齒形狀將使其結構複雜。進一步,根據該】P - A - 6 3 —29563 (1988)所揭示之發明,甚至當半導體 裝置之側平面係以樹脂成膜,介於每個樹脂之間形成一穴 體。因此,霧氣將立即進入穴體,或者將立即造成水份的 露氣集中,而立即產生樹脂材質與絕緣之損害。 根據該多重晶片模組,以去涵塡入在半導體屬 片與電路基底之間的間隙中,係屬已知*如J P_A_7 —86492 (1995)所揭示之發明。然而,該JP -A-7 — 86492 (1995)所揭示之發明並未揭 示具有任何熱照射板,也未揭示任何解決上述問題之提示 〇 本發明之一個目的在於提供一半導體模組,包含以下 結構:將多數片裸晶片或封裝半導體晶片接合於一電路基 底之上;以一熱照射板覆蓋於該多數半導體晶片上;並以 熱導的方式而將個別之半導體晶片與該熱導片相鍵結;其 中施加於個別半導體晶片中之壓力可被分散,且該晶片以 及熱照射板可在不需任何熱導構件之下而鍵結,以及接合 該結構之方法。 本發明之另一目的在於提供一半導體模組,包含以下 結構:連接多數個半導體晶片至一具有金屬碰撞體之電路 基底;並將熱照射板建構於該半導體晶片之後側平面上; 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS>A4規格(210 X 297公釐) ^ I ---!裳----i —訂·-----1 —線 (請先閲洚背面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 A7 _____B7 _ 五、發明說明(4 ) 其中介於半導體晶片與電路板間之間隙係以未塡滿樹脂而 塡入,該晶片與熱照射板可在不需熱導構件下而被鍵結, 而施加於個別半導體晶片之壓力可被分散,以及接合該結 構之方法。 發明槪述: 本發明之第一實施例係相關於一種包含以下結構之半 導體模組;結合多數片之裸晶片或封奘半導體晶片至一電 路基底上;以及建構一熱照射板至多數個半導體晶片上; 其中夾置於該電路基底與該熱照射板之間的多數個半導體 晶片之周圍係塡入樹脂,而該個別之半導體晶片係經由樹 脂而相互連接。 有兩種將裸晶片或封裝半導體結合至一電路基底之方 法:第一種方法係以如下方式而結合該半導體晶片:形成 該電路,置於朝下,以及電路形成平面係辰向面對於電路 即以:以及另一種方法係以如下方式而接合該半導體晶片 之電路形成平面係設置朝上,而非電路形成平面係反向面 對於該電路基底。 根據該方法之半導體模組,其中該半導體晶片之電路 形成平面係設置向下’而連接至該電路基底,即,面向下 之鍵結方法,位於半導體晶片之電路形成平面上之墊片, 係經由金屬碰撞體而連接至位於電路基底上之墊片。另一 方面,根據該方法之半導體模組,其中該半導體晶片之電 路形成平面係設置朝上’而連接至該電路基底,即,面部 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐〉 n n n i n I · n n n I 1· I — (請先M讀背面之、注意事項再填寫本頁) A7 4 63 334 ___B7____ 五、發明說明(5 ) 朝上之鍵結方法,該半導體晶片之非電路形成平面係以黏 著試劑而黏著於該電路基底,而設置位於電路形成平面上 之墊片係藉由金屬網鍵結而連結至位於電路基底上之墊片 。此處,該墊片機構終止輸入以及輸出,有時稱爲電極, 電極端子或簡稱爲端子。 接著,本發明之第二實施例係一種半導體模組,包含 具有以下結構;經由金屬凸塊物,而電連接選自於由裸晶 片以及封裝半導體晶片之群組中之多數個半導體晶片於一 電路基底,使得該電路形成平面面部朝下,:以及建構一 散照射板於該半導體晶片之非電路形成平面:其中介於電 路基底與半導體晶片之間隙,介於半導體晶片與散照射板 之間的間隙,與半導體晶片本身係塡入樹脂,該半導體晶 片與散照射板係以樹脂黏著,而個別之半導體晶片係藉由 樹脂而相互連接。 本發明之第三實施例係以下結構之半導體模組;將經 封裝之多數片半導體晶片或多數片之裸晶片的非電路形成 平面,予以黏著於電路基底之上,將散照射板建構於半導 體晶片之電路形成平面上,以及將位於電路形成平面上之 墊片,藉由金屬網鍵結,而連接至電路基底上,其中介於 半導體晶片與散照射板之間的間隔,與介於個別多數個半 導體晶片與熱照射板之間的間隔,係塡以樹脂t該半導體 晶片與熱照射板係以樹脂黏著,而個別之樹脂晶片係經由 樹脂而相互連接。 於製造本發明之樹脂時,可藉由熱導監_著試劑而將半 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐) !!*裝! —訂!--線 <1fr'先閲tl·-背面考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 6 3 334 A7 ΰ/ 五、發明說明(6 ) 導體晶片與熱照 其中半導體晶片 屬網鍵結而與電 板與電路基底之 避免該金屬網被 接著,本發 模組;將多數個 電路上,使得半 由金屬網鍵結而 照射板建構於多 中保護金屬網之 之間,該夾置於 晶片之周圍係塡 脂而相互連接。 射板相黏著。根據此類型之半導體模組, 之墊片路形成平面係面部朝下,而藉由金 路基底相連接,一墊片可設置於該熱照射 間,或介於熱照射板與電路基底之間,以 熱照射板所破壞。 明之另一實施例係含有以下結構之半導體 裸晶片或多數片封裝半導體晶片接合於一 導體晶片之電路形成平面係面部朝上,藉 將半導體晶片連接至電路基底上:並將熱 數片之半導體晶片之電路形成平面之:其 墊片係位於多數片,導體晶片與熱照射板 電路基底與熱照射板之間的多數個半導體 以樹脂,而該個別之半導體晶片係經由樹 諳 先 閲 讀, 背 面 i- 項 再 填 'I裝 頁 訂 經濟部智慧財產局員X消貲合作社印製 進一步本發明之另一實施例,係包含以下結構之半導 體模組;將多數片之裸晶片或多數片之封裝半導體晶片接 合至一電路,使得半導體晶片之電路形成平面係設置朝上 :藉由金屬網鍵結而將半導體晶片與電路基底相連接;將 熱照射板建構於多數片之半導體晶片之電路形成平面上; 其中作爲保護金屬網之墊片係位於電路基底與熱照射板之 間,夾置於電路基底與熱照射板之間之多數個半導體晶片 係塡以樹脂,而個別之半導體晶片係藉由樹脂而相互連接 〇 本發明之半導體模組係以如下步驟而接合多數片之半 良紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐) A7 463334 ______B7___ 五、發明說明(7 ) 導體晶片:將多數片之半導體晶片接合於電路基底上,建 構熱照射板,並將介於電路基底與熱照射板間之樹脂彈出 。如彈出該樹脂之方法,例如,可應用包含以下步驟之方 法:設置一樹脂區塊於一半導體晶片上,設置熱照射板於 其上,在電路基底與熱照射板之個別外側建構押下板,在 加熱與押下,而藉由熔化或軟化,以塡入樹脂於半導體晶 片之周圍。進一步,一方法包含以下步驟:設置電路基底 ,熱照射板,以及半導體晶片於一印模,並藉由轉移押下 成模而將樹脂彈入於該印模。一方法包含以下步驟:設置 樹脂區塊於介於接合於電路基底上之熱照射板與半導體晶 片之間,將電路基底充電至一壓熱器,藉由熔化或加熱而 加熱,使樹脂塡入於半導體晶片之周圍,以流動樹脂。 以下解釋本發明之其他實施例。 根據本發明之實施例,半導體晶片可選自裸晶片以及 封裝半導體晶片。該裸晶片包含電路形成平面,以及稱爲 墊片之輸入一輸出端子,端子,電極,電極端子等。輸入 -輸出端係有時係形成於電路形成平面上。 封裝半導體晶片例如係爲c S P。c S P之例子係揭 示在 JP — A — 9-321084 (1997) •在該參 考中,揭示一C S P,包含以下結構:經由壓力緩衝層而 於晶片之電路形成平面上形成一電路帶子,將電路帶子電 連接於晶片之墊片上,密合連接部份,在電路帶子上提供 金屬凸塊物。上述型態之C S P對於本發明係適當的。對 於封裝半導體晶片,具有S 0 J (小輪廓J 一鉛封裝), 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐) — — — — — In — — — — — -i — — — — — — ^ · — II — — II (請先W11背面t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 -1u - A7 463334 B7____ 五、發明說明(8 ) T SOP (雙子小輪廓封裝),TCP (帶子載子封裝) 以及其他。該等係除了 C S P之外,亦可使用與本發明之 形式。 根據本發明,裸晶片以及封裝半導體晶片係稱爲半導 體晶片’ 1¾如沒有任何指定,進一步根據本發明,接合機( 構窄化技術,係將半導體晶片提供於電路基底上,並將該 等電子連接’以及接合機構寬化技術,係固定一熱照射板 或技術,以彈出一樹脂(其係接續於上述窄化意義)。金 屬凸塊物在本發明係與習知技藝之凸塊電極相同= 在本發明之半導體模組中,半導體晶片係藉由樹脂而 相互連接。因此,假如壓力被加入至該等晶片中之一個時 ,壓力可經由樹脂而向任一方向上分散。於是,在經耐與 熱照射板中產生任何裂痕之機率很小。因爲半導體晶片係 以樹脂而黏著於熱照射板中,使建構熱照射板時,熱照射 板(即,散熱座)可能使熱照射板下斜之機率係爲小的。 進一步,根據本發明,該半導體模組包含以下結構,其中 金屬凸塊物係建構於晶片與電路基底之間,介於半導體晶 片與電路基底之間的間隔係塡以樹脂。因此增加自晶片至 電路基底之間的熱導性,而實現金鼷凸塊物很少被氧」匕之 效果。該樹脂可保護晶片等並避免模組被折彎。 半導體裝置包含以下結構,其中一半導體晶片係在基 底與熱照射板之間被固持,而晶片之周圔係由樹脂所成模
,如 JP-A-7-11278 (1995)與 JP — A —9-17827 (1997)所揭示,但是多重晶片模 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐) I -----— I— — ! ! I 訂· ---1 — (請先閲1I-背面+/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 A7 B7 463334 五、發明說明(9) 組之組裝在此並未描述。 被塡入於半導體晶片之周圍之樹脂(其係握持於基底 與熱照射板之間)最好係爲流體性,因爲該樹脂將被塡入 於一窄的空間。額外,樹脂最好爲超熱導性,因爲樹脂將 對位於半導體晶片之熱轉移至電路基底以及熱照射板中。 特別是,樹脂導性最好係. 5 — 3 / m · t之範圍內。當樹脂之熱導性小於Ο . 5W/m · t時, 熱照射效果很差。而當樹脂之熱導性大於35W/m· °C,假如樹脂係爲一種藉由混合熱導塡入物而加入熱導性 之類型時,藉由混合熱導塡入劑將增加熱導性,塡入劑之 量變得超過,樹脂之流動性將減少,而立及產生在塡入時 之無效與失敗。 熱設定樹脂係較理想樹脂的一種。當使用熱設定樹脂 時,該樹脂可能被無效的塡入,而不易發生樹脂之剝除, 因爲樹脂之黏稠性在成模加熱時會顯著的減少。根據該熱 塑性樹脂,在塡入時之低黏稠性將不會與冷卻後之樹脂成 分之熱阻性相容。因此,當使用熱塑性樹脂時,最好將熱 設定樹脂成分與熱塑性樹脂予以相容。因爲在熱塑性樹脂 中含有熱設定樹脂,因此在成模後藉由熱硬化而將三維網 路結構導入至熱塑性樹脂中,而該熱塑性樹脂變成一具有 所謂互相貫通聚合體網路結構之樹脂。該具有所謂互相貫 通聚合體網路結構之樹脂具有除了熱塑性樹脂所具有之短 時聞成模優點之外,另具有改進熱阻性之優點。 .對於熱設定樹脂,可使用酐酸硬化形式、实肢_硬化形 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐) — — — — — — — — — — — -In — — — — I —— — — —— I (請先wit背面♦/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 A7 ii b 3 3 3 4 ___B7___ 五、發明說明(10 ) 弍環氧基樹_脂。亦可使用聚合功能之丙烯醯胺樹脂,異丁 烯酸,氰醯酯樹脂,加入形式之馬來醯亞胺樹脂,或雙對 馬來醯亞胺樹脂。 • 對於熱塑性樹脂,可使用聚醯胺樹脂或聚醯胺亞胺樹 脂。 包含在熱塑性樹脂中之熱設定樹脂最好是具有具有範 圍在1 0 p pm/t) — 6 0 P pm/°C,玻璃暫態溫度至 少爲8 0 °C,室溫下彈性模組之範圍在5 0 0 M p a — 2 5 G p a之線性擴展係數之熱硬化個體之特徵的樹脂。 假如熱設定樹脂具有之線性擴展係數小於1 0 P pm /°C ,玻璃暫態溫度低於8 0 °C,或彈性模組在室溫下小於 5 0 OMp a ,則具有熱照射板之電路基底之黏著部份, 將被樹脂之收縮力而剝除。假如熱設定樹脂具有之線性擴 展係數,係小於6 0 p p m / °C,而室溫下之彈性模組係 小於2 5 G p a ,則藉由半導體之熱擴展與樹脂之間之差 異所產生,或由電路基底與樹脂之間的差異所產生之壓力 將變得很重要,而在晶片、金屬凸塊以及電路基底之間的 個別邊界,而產生裂痕或剝除。 熱塑性亞聚胺樹脂,含有熱孽定環氧基樹脂,馬來醯 亞胺或雙對馬來醯亞胺樹脂等係適合使用在本發明中,因 爲該等之黏著性與收濕性係可良好的平衡。 在改進黏著以及減少壓力方面,像是矽橡膠,丙烯橡 膠,窬丁二烯樹脂等之柔韌性試劑可混合於樹脂中。爲了 調整線性擴展係數,以及增加熱導性’無機塡充器被混合 請 先 閲 讀 背 £f 之-注 事 項 再 填 , I裝 頁 訂 線 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 私紙張尺度適用t國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐) -- A7 B7 463" 463334 五、發明說明(11 ) 至樹脂中。對於該無機塡充器,最好係具有最大直徑等於 或小於5 0微米’,而平均直徑在0 . 5 — 1 0微米範圍內 之球形塡充器。假如無機塡充器之最大直徑超過5 0微米 ,將減少樹脂塡入窄間隙之特性,而立即產生空隙。假如 無機塡充器之平均直徑係小於0.5微米,將快速的增加 樹脂成分之黏稠性,而立即產生樹脂之非塡入性。且,極 端細之塡入物立即被凝結,而使分散性變的不理想。假如 平均直徑超過1 0微米時,樹脂之非塡入性將立即發生。 •爲了達成減少樹脂之熱擴散性,熔化矽土,合成系統I滑 石或硼酸鈣等最好係含在於樹脂中,以作爲無機塡入物。 在該等材質中,熔化矽土或合成矽土由於純度、均勻粒子 形狀、低熱擴散性等而特別理想。爲了增加樹脂之熱導性 ,結晶矽土,氮化鋁,氮化矽,氮化硼,鋁等最好被使用 爲塡充器。上述之理想無機塡入物最好係藉由切除塡入物 之角落而以球形或接近球形之形狀而使用,當考慮到樹脂 之黏稠性,以及晶片之減少之損害。 當於電路基底與熱照射板之間的間隙只塡入熱設定樹 脂時,最好使用具有線性擴展係數等於或小於6 0 p pm / °C >特別是等於或小於4 0 p p m / °C (而作爲樹脂之 特性)之熱設定樹脂。 對於熱照射板之材質,可使用像是銅、鋁、不鏽鋼、 鐵、? ? ?等之金屬•以及像是氮化鋁、氮化矽、氮化硼 、鋁等之陶器。且,可使用含有在熱導性優異之像是氮化 鋁,氮化矽,氮化硼,鋁等之塡入物或具有金屬核心等之 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐) -------------裝.! <請先閱ΪΙ-背面之注$項再填寫本頁) 訂.- -線· 經濟部智慧財產局員Η消費合作杜印製 -14 - 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 4 6 3 3 3 4 A7 B7 五、發明說明(12) 樹脂板。可使用鍍上鎳或類似者之一銅質面板。熱照射板 之前表面係與熱照射板之後表面,在材質與狀態下,係相 互不同。例如,可採用將種金屬黏著,以及僅對其中之 一平面予以保存處理,一黏著試劑覆蓋處理,一墨可濕性 增進處理以及類似者。一般而言,熱照射板之前表面需要 具有一大表面能量,以增進其標記特性(墨可濕性)I以 即已具有高保存功能。另一方面,與樹脂黏著之後平面需 要具有與樹脂之高黏著性。將兩種金屬黏著之例子,係在 前表面爲具有高保存功能之鎳群組材質,而在後表面爲具 有與樹脂有超級黏著性之銅群組材質。因爲此些金屬之該 在前表面爲具有高保存功能之鎳群組材質,而在後表面爲 具有與樹脂有超級黏著性之銅群組材質。因爲此些金屬之 該特性僅需要在表面上具有,可藉由薄鍍、覆蓋等類似方 式而實現。 爲了減少半導體模組之任何彎曲,熱照射板最好具有 一接近於電路基底之線性擴展係數之線性擴展係數。該電 路基底之線性擴展係數與熱照射板之該係數之差異最好等 ;於或小於1 0 P pm/°C,而最好等於或小於5 P pm/ °C。假如該電路基底之線性擴展係數與熱照射板之該係數 之差異超過1 0 P P m /t時,則將在模組中立即產生一 彎曲,而將立即在溫度循環中作爲估計可靠性之實驗中, 於樹脂中產生一裂痕。假如,該電路基底之線性擴展係數 與熱照射板之該係數之差異係不小於5 p p m / °C,則在 溫度循環狀態下,而範圍爲一5 5 t至1 5 0°C之範圍內 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公« ) ------裝.1!!1 訂-----I I (諳先Mit·背面炙注意事項再填寫本頁) A7 B7 463334 五、發明說明(13 ) ,1 0 0 0個週期對於該試驗而言,係不能滿足的。 該熱照射板之厚度最好係在10微米至2微米之間。 假如該厚度小於1 0微米,對於自由的處理將會太薄。假 如厚度超過2毫米,將很難切割,而粗糙孔緣將立即產生 。且,半導體模組本身之厚度將變厚,而不適合於薄模組 之使用。該熱照射板可以是平坦板形狀|以及係藉由將一 板之端部予以彎曲而行稱之蓋子形狀。 將熱照射板與半導體晶片鍵結只要係藉由樹脂而執行 ,介於晶片與熱照射板之間的間隙最好係越窄越好,因爲 晶片之熱照射板將藉由是指而轉移至熱照射板。然而,假 如該間隙太窄,將立即產生數個缺口,而立即產生樹脂之 剝除。於是介於晶片與熱照射板之間的間隙,最好在1 0 —200微米之範圍內。 對於電路基底之材質,可根據其使用性,而使用由玻 ,璃纖維或有機纖維所製之編織布料,包括不織布之有機群 |組印刷基底,或陶器基底與其他。該有機印刷基底係適合 於低成本之半導體模組。彈性聚醯胺電路帶子係適合於一 半導體模組,該模組對於形成極細之樹脂。該陶器基底係 '適合於半導體模組,該模組需要熱阻性以極高可靠性,以 對於機具、工業電子裝置等。 圖式之簡要敘述: 圖1 (a)與(b)係該半導體模組之剖面圖,其中 半導體晶片係使用金屬突起物而與電路基底之一平面相接 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公茇) 11111!1! - ^^ _ ί II I I 訂.11111! ^^ (靖先閱济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 463334
A7 B7 五、發明説明(u) 合,(C )係該熱照射板之相同移除時之平面圖,而(d )係圖1 ( a )之平面圖。 圖2 ( a )係該半導體模組之剖面圖,其中該半導體 晶片係使用金屬網鍵結而與電路基底之平面接合,而(b )係該鍵結之平面圖。 圖3 ( a )係該半導體模組之剖面圖,其中半導體晶 片係使用金屬突起物而與電路基底之平面相接合,而(b )係該接合之平面圖。 圖4 ( a )係該半導體模組之剖面圖,其中半導體晶 片係使用金屬突起物而與電路基底之兩個平面相接合,而 (b)係該接合之平面圖。 圖5 ( a )至圖5 ( ί )係一組圖式,標示接合作爲包含圖 1(b)所標示之結構之半導體模組之方法的步驟。 圖6 ( a )至圖6 ( f )係一組圖式,標示接合作爲 包含圖2所標示之結構之半導體模組之方法的步驟。 圖7(a)至圖7(h)係一組圖式,標示接合作爲 包含圖3所標示之結構之半導體模組之方法的步驟。 圖8 ( a )至圖8 ( e )係一組圖式,標示接合作爲包含圖 4所標示之結構之半導體模組之方法的步驟的例子。 圖9 ( a )至圖9 ( f )係一組圖式,標示接合作爲 包含圖4所標不之結構之半導體模組之方法的另一步驟。 圖1 0 ( a )至圖1 〇 ( g )係一組圖式,標示接合 作爲半導體模組之方法的步驟的另一例子,其中該半導體 晶片係以金屬網鍵結而接合至電路基底之平面。 ---_---7----t.----T--訂------線 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本I) 經濟部智慧"是局肖工消袁合作社印製 本紙張尺度適用中國國家標隼(CNS > A4規格(2)0X297公釐) -17- 463334 A7 B7
五、發明説明(15) 圖1 1 ( a )至圖1 1 ( e )係一組圖式,標示接合 作爲半導體模組之方法的步驟的另一例子,其中該半導體 晶片係以金屬網鍵結而接合至電路基底之兩個平面= 經濟部智慧財產局員工消f合作社印製
主要元件對照表: 1 半 導 體 模 組 3 電 路 基 底 2 金 屬 凸 塊 4 熱 昭 J 1 \\ 射 板 5 樹 脂 成 分 2 0 墊 片 9 押 下 板 6 .金 屬 網 2 1 墊 片 1 8 加 強 板 1 0 隔 離 物 7 黏 著 試 劑 1 1 塑 膜 1 2 柱 塞 1 1—7 ( * w\ 用 部 份 1 3 加 熱 壓 熱 器 1 9 接 腳 1 5 塑 膜 流 道 1 6 空 氣 出 P (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中.國國家標隼(CNS ) A4規格(210 X 297公釐) -18- A7 463334 ______B7 _ 五、發明說明(16) 較佳實施例之詳細描述: 以下,參考圖式而對本發明之半導體模組與其接合方 法而加以說明。然而,本發明並不限於該實施例。 sac. - 實施例1 圖1 (a)與(b)係標示半導體模組之剖面圖;其 中六個半導體晶片1係以金屬凸塊2而接合至電路基底3 之平面上,半導體晶片之上表面係由一熱照射板4所覆蓋 ,而一樹脂成分5係塡入於介於以及熱照射板之間的間隙 中;而(c )係標示當熱照射板被移除時之狀態的平面圖 閲 讀 背 面 之-注 意 事 項 再 I裝 頁 訂 經濟部智慧財產局員工消費合作社印袈 根據圖1 曲而形成一蓋 固定。在標記 面圖係展示在 標示之模組, 述兩個狀況, 該半導體晶片 體。該金屬凸 ,雖然其標示 係電連接至電 (b ),而覆 一個單位,而 (a )之模組,熱照射板4之兩端部係經彎 子形狀,而該蓋子之端部平面係與電路基底 9 0對於熱照射板之表面執行時之相同的平 圖1 (d)。另一方面,根據圖1 (b)所 該熱照射板具有一平坦平面形狀。在比較上 圖1 ( a )所標示者在熱照射特性係較佳。 1可以是裸晶片或像是C S P之之封裝半導 塊2之一端,係電連接至該裸晶片之一墊片 在圖1中被刪除。金屬凸塊2之另一端部, 路基底3之墊片2 0。標示在圖1 ( a )與 蓋有一熱照射板之多數個半導體晶片係視爲 多數個單位接合至電路基底。 線 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 * 297公釐) T9* 463334 A7 B7 五、發明說明(17) 圖5係解釋包含標示在圖1(b)之結構的半導體模 組之接合方法。 首先,具有金屬凸塊2之半導體晶片1與電路基底3 係以圖5 (a)之標示而製備。電路基底3之墊片20係 覆蓋焊接熔接劑,且在之前塗上銲料。 昏 之後,半導體晶片1係形成於該電路基底上,其方式 係將其上具有金屬凸塊2之半導體晶片之平面係面部朝下 ,而電路基底之該墊片係連接至金屬凸塊(如圖5 ( b ) 所示)。圖5 (b)將墊片20之標示刪除。薄片形之樹 脂成分5係暫時黏著於熱照射板4之上(如圖5 ( c )所 示)。接著,熱照射板4以及電路基底3係從外側而在介 於兩個押下板之間而固持,如圖5 ( d )。一隔離物1 〇 係位在電路基底測知押下板,以避免該樹脂成分自押下板 之外側流出。在以上狀態下,一擠壓模組係經執行而形成 如圖5 ( e )所標示之狀態。該擠壓構件係在如圖5 ( e )所標示之狀態下,而離開一下子,之後,壓力經解除以 將該模組拿開,而可得到包含如圖5 ( f )所標示之結構 的多重晶片模組。 對於半導體’係使用裸晶片。銅墊片可使用在電路基 底,而以鉛與錫所製之低共熔焊接劑係形成在銅墊片上》 該銅墊片係藉由紅外線逆流而在2 4 0°C下,而接合至黃 金凸塊2 _該金屬凸塊2之直徑係爲〇 . 3 8毫米,而介 於金屬凸塊之間隔係爲〇8微米,而介於晶片與電路基 底之間的避開高度係大約爲1 〇 〇微米。樹脂5之成分係 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公爱) 請 先 閱 讀-背 A 之, 注 意 事 項 再 填 , I裝 頁 訂 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製
Tu- 463334 A7 b7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印^ 五、發明說明(18) 爲重量2 0%之環氧樹脂,以及重量8 0%之圓形熔化矽 土(最大直徑爲4 0微米,平均直徑爲7微米),藉由捏 和滾輪在6 0 — 1 2 0°C之溫度範圍下,而捏合,其中該 環氧樹脂係由聯苯基形式之環氧樹脂(重量爲1 0 0個部 份),酚酚醛淸漆樹脂硫化劑(重量爲5 4個部份),三 JIC- 酚磷化氫硬化加速物(重量爲4個部份),環氧硅烷連接 試劑(重量爲3個部份),以及碳彩色試劑(重量爲1個 部份)。在硬化後,藉由加熱之樹脂成分之線性擴展係數 係爲1 6 p p m / °C,而室溫下之彈性模組係爲1 5 G p a。硬化後之玻璃暫態溫度係爲1 2 ◦ °C。對於熱照 射板4,係使用鍍上鎳之5 0 0微米厚度之銅板。擠壓模 組係藉由以下步驟而執行:預先在1 〇 〇°C下加熱1 0分 鐘,將溫度上昇至1 5CTC,而增加壓力至2〇Kg/ c m 2。在擠壓模組後,該模組係在1 5 0 t下維持1至ί 小時,以作爲後加熱。 結果,使用ANS I標準FR4印刷基底(線性擴展 係數爲1 4 p pm /°C)之膜主之扭曲度(其藉由使用電 路基底而產生)係小至2 0微米。即,因爲具有線性擴展 係數爲1 7 p p m / °C之銅係使用作爲熱照射板,原因在 於爲了更皆印樹脂之線性擴展係數。 根據本發明之實施例,樹脂成分5係塡入於半導體晶 片與電路基底之間的間隔中,而半導體晶片之熱照射板可 有效的傳輸至電路基底側。該金屬凸塊很難被氧化,因爲 金屬凸塊2之周圍係塡以樹脂。因爲該等晶片係藉由樹脂 請 先 讀 背 面 之 ii 項 5 I裝 頁 訂 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公》) ΤΓ=· A7 463334 __B7_ 五、發明說明(19 ) 而相互連接,是至壓力係加入至一樹脂,而該壓力仍可分 散。因爲晶片係藉由樹脂而黏著至熱照射板,該熱照射板 可立即的連接至晶片中,甚至當半導體晶片之大小變動。 因爲均勻樹脂係以單一步驟而塡入至介於電路基底與熱照 射板之間的間隙,因此不會有邊界形成在樹脂中,也不會 - 有邊界剝除之現象。根據本發明之實施例,可實現藉由單 一步驟而將所有半導體晶片黏著至熱照射板。 實施例2 : 圖2 ( a )係標示半導體模組之剖面圖:其中六個半 導體晶片1係以金屬網鍵結2而接合至電路基底3之平面 上;而(b )係標示當熱照射板被移除時之狀況的平面圖 。具有金屬網6之六個半導體晶片1係藉由樹脂而密合。 請參考圖6而解釋半導體模組之接合方法。 首先,半導體晶片1係藉由使用一絕緣接合試劑而接 合至電路基底3上,以形成如圖6 (a)所標示之狀況。 對於該黏著試劑,最好使用具有室溫下等於或小於1 G p a之低彈性模組的環氧基群組黏著試劑。 之後,位於半導體晶片1之電路形成平面上之該等墊 片2 1係使用像是金屬網之金屬網6,而連接至位於電路 基底3上之墊片20,以形成如圖6 (b)所示之狀況。 該薄片狀樹脂成分5係暫時黏著在熱照射板4之上(如圖 6(c)所示)。接著,熱照射板4係置於樹脂成分5上 ,而熱照射板以及電路基底係自外側而固持於介於兩個押 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐) -------------裝--------訂---------線 <請先閱t背面t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 經濟部智慧財產局貝工消費合作社印製 4 ο 3 3 3 4 Α7 _Β7_ 五、發明說明(20 > 下板9之間,而押下成膜藉由押下該押下板9而形成,如 圖6 ( d )所示。一加強接腳1 8最好經提供至熱照射板 4,或一隔離物1 0最好係位於介於上押下板與下押下板 之間,以避免該金屬網6在押下成膜操作時之破裂。根據 圖2(b),係標示一狀況,其中12個圓柱形狀加強接 -je. 腳1 8係提供至熱照射板4,而且具有一隔離物1 0 .圖 6 ( e )所示之狀況係藉由執行押下成膜而執行。之後, 移除該押下板,而得到含有圖6 ( f )標示結構之多重晶 片模組。 鍍有鎳之銅質薄板係使用作爲熱照射板4;使用與實 施例1相同材質之視訊成分5 ; — ANS I標準FR4印 刷基底(線性擴展係數爲1 4 p p m / °C ) ’係使用作爲 電路基底;而裸晶片係使用作爲半導體晶片。所獲得之半 導體模組係非真空的,而其總扭曲係小至5 0微米。 根據本發明之實施例,該半導體晶片可不需使用熱導 構件而與熱照射板相黏著。加入至半導體晶片之壓力可分 散,因爲藉由樹脂成分5可使晶片相互連接。 實施例3 : 圖3係標示半導體模組之前視圖;其中多數個半導體 晶片1係以金屬凸塊2而接合在電路基底3之平面上;該 半導體晶片1係使用一黏著試劑而黏著於一熱照射板4上 ,而樹脂成分5係塡入於多數個半導體晶片之周圍’而圖 3 ( b )係標示該平面圖。包含上市結構之半導體模組接 — I!· — — — — — — ·· ·!! I I 訂 (請先閱11·背面十注項再填寫本頁> 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210x297公釐) -Ζό- 4 6 3 334 A7 B7 五、發明說明(21) 合方法,係參考圖7而解釋。 首先,具有金屬凸塊2之半導體晶片1,以及電路基 底3係如圖7 (a)所標示而製備。之後,金屬凸塊2連 接至電路基底3之該等凸塊20 (如圖7 (b)所示)。 凸塊20之標示在圖7 (b)之接續中係被刪除。接著, 具有較佳熱導性之黏著試劑7被應用至半導體晶片1之上 表面,以形成如圖7 ( c )所示之狀況。對於黏著試劑7 ,最好是一薄片形狀試劑。環氧樹脂,矽樹脂,丙烯酸, 異類丙烯酸等係適合作爲黏著試劑之材質。之後,熱照射 板4被黏著於半導體晶片之上,如圖7所示。之後,熱照 射板與半導體晶片係插入於塑膜中,而樹脂成分5係藉由 低壓轉移壓擠部之柱塞1 2而塡入於塑膜。在完成藉由轉 移壓擠部之成膜後,該模組自塑膜中拿開1而經執行一後 加熱操作,以形成如圖7 ( g )所示之狀態。接著,電路 基底之無用部份17經切割而得到如圖7(h)之半導體 模組。 具有熱導性爲1 . 5W/m°C之環氧樹脂黏著試劑係 使用作爲黏著試劑。裸晶片係使用作爲該晶片’而該晶片 係藉由加熱在1 5 0 °C —小時,而黏著至熱照射板。低壓 轉移壓擠部,係藉由在7 0 k g/cm2下’而維持在 1 7 0°C 1 2 0秒而操作。樹脂5之成分係爲重量2 ◦% 之環氧樹脂;重量4 0%之圓形熔化矽土(最大直徑爲 45微米,平均直徑爲7微米):重量40%之氧化鋁C 最大直徑爲50微米,平均直徑爲7微米):藉由捏和滾 本纸張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐) C锖先閲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杜印製 463334 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明說明(22) 輪在60 — 1 20 t之溫度範圍下,而捏合,其中該環氧 樹脂係由聯苯基形式之環氧樹脂(重量爲1 0 0個部份) ,咪唑脉硬化加速物(重量爲2個部份),環氧硅烷連接
試劑(重量爲3部份),碳彩色試劑(重量爲1部份)以 及由聚乙烯群組以及褐煤酸酯群組所製之脫膜試劑(重量 爲2個部份)。硬化後之樹脂成分之該玻璃暫態溫度爲 1 2 0 °C,該線性擴展係數係爲1 5 p p m / °C,而室溫 下之彈性模組係爲17 . 5Gpa ,而熱導性爲1 . 2W / m °C。在轉移擠壓後之模組後加熱係藉由在1 7 5 °C下 加熱兩小時而執行。 如此得到之半導體模組係沒有空隙的,而使用類似於 F R 5印刷基底之印刷基底的模組之整個扭曲係小至5 5 微米。 本實施例與之前之實施例在於介於半導體晶片以及熱 照射板4之間建構該黏著試劑7。藉由使用具有較樹脂成 分5爲高之熱導性的黏著試劑,可使熱照射特性較之前之 實施例爲高。根據本發明之實施例|加入至晶片之壓力可 經由樹脂而轉移至另一晶片,而可分散壓力。 實施例4 : 圖4 ( a )係標示半導體模組之剖面圖;其中半導體 晶片1係使用金屬凸塊2而接合至電路基底3之兩個平面 :而(b )係標示當熱照射板平面被移除時之狀態之平面 圖。在圖式中之該標記8係標示銅線。參考圖8而解釋包 本紙張尺度適用中囷國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公爱1 I I I I------I ! - I I----I ^-------- I I - * * (請先《讀背面之注意事項再填寫本頁) 463334 A7 B7 五、發明說明(23) 含圖4 (a) (b)之結構的接合半導體模組之方法。 首先’多數個半導體晶片1係接合於電路基底3之平 面上(如圖8 ( a )所示)=多個墊片係位於電路基底上 ,圖式中將墊片之標示刪除。八個半導體晶片係確實的位 於半導體晶片之單一個平面上。然而,只有其中三個在圖 4中標示以簡化。之後,電路基底3係轉爲朝下,而多數 個半導體晶片細節合於便機「之背部側面,如圖8 ( b ) 所示。此時,具有相互不同熔點之金屬可使用作爲金屬凸 塊之金屬。對此例中,一般而言,根據具有在前表面有較 高熔點之材質,而在後表面具有較低熔點之材質中,該半 導體晶片可黏著於電路基底之後表面上,而不需使用固定 篩選器而將半導體晶片維持黏著於電路基底之前表面。接 著,包含將樹脂成分5之薄膜置於一平面上之熱照射板4 係設置於半導體晶片1上,使得樹脂5之薄膜係位於半導 體晶片1側之平面上,如圖8 (c)所示。之後,藉由擠 壓板1 0而自熱照射板之外側執行擠壓。位在熱照射板上 之樹脂成分5之薄膜可藉由任何將熱擠壓薄片之方法,而 形成,該方法包含以下步驟:在溶液中將樹脂成分溶解, 以位在熱照射板上之試液而篩印刷,藉由加熱以及蒸發而 移除溶液等。根據圖8(c) ’隔離物10係位於電路基 底之兩側,以維持介於半導體晶片1與熱照射板4之間的 間隔在一定義値。藉由擠壓成膜,可得到圖8 (d)所標 示之狀況。之後,擠壓成膜板被移除’而半導體模組被拿 開,如圖8 ( e )所示。使用C S P作爲半導體晶片之多 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) '裝! I 訂·! — I! - - 經濟部智慧財產局員工湞費合作社印製 4 63 334 A7 ____B7_____ 五、發明說明(24) <請先Mi背面iL.注—項再填寫本買) 重晶片以及藉由圖8所示之方法而結合之多重晶片係無空 隙’而適合使用作爲個人電腦或伺服器中之記億體模組。 根據本發明之實施例之接合方法,可同步的執行接合 於兩側。 實施例5 : 圖9係標示半導體模組之另一接合方法之一組圖式, 其中多數個半導體晶片係結合在電路基底之兩側》 圖9 ( a ) ,( b )之步驟,係與實施例4之步驟相 經濟部智慧財產局員工消f合作社印製 同。電路基底上之墊片的標號被刪除。之後,樹脂成分5 之薄膜係被插入於熱照射板與半導體晶片之間,而熱照射 板藉由壓擠而被黏著於該等晶片,以得到圖9 ( c )標示 之狀況。之後,具有熱照射板之半導體晶片被插入至加熱 壓熱器1 3。圖9 ( e )標示之狀況可藉由加熱與薄片化 而得到。該薄片化可藉由以下步驟而執行:抽出在壓熱器 中之空氣至真空,加熱至1 0 Ot,進一步逐漸加熱至 1 50 °C,藉由使用氮氣而加壓,並保持在150 °C約 60分鐘。接著,執行以下步驟:冷卻、釋放壓力,將半 導體模組拿出,而得到圖9 ( f )所示之半導體模組。 由於整個個體可藉由使用壓熱器而均勻施壓,該等晶 片可立即黏著於熱照射板,甚至當結合至電路基底上之半 導體晶片之高度變化時仍可,而不會使晶片破裂= 實施例6 : · -- 本紙張尺度適用+國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐) 3 334 A7 ____B7____ 五、發明說明(25) 圖1 〇係一組標示接合半導體模組之方法的圖式,其 中半導體晶片係以金屬網間接而接合在電路基底3上之平 面。 步驟10 (a) ,(b)係與實施例2相同。在電路 基底與半導體晶片上之該等墊片之標示係刪除。之後,圓 柱形接腳被設置於介於蓋子型熱照射板4與半導體晶片1 之間,而該等接腳係暫時藉由擠壓而黏著於熱照射板與該 等晶片之上。熱照射板之端部係年合於電路基底3中。之 後,得到圖10 (c)標示之狀況。接腳19之材質可以 是金屬以及樹脂。然而,因爲接腳具有將產生於半導體晶 片上之熱轉移至熱照射板上,該材質最好使用具有優異熱 導性之材質。接腳1 9可暫時藉由篩印刷或分配器而黏著 於熱照射板上。之後具有熱照射板之半導體晶片被插入於 塑膜11上,如圖10 (d)-1所示,而樹脂成分5使 用低壓轉移擠壓而彈出至該塑膜1 1。假如塑膜以圖10 (d)-2之方式建構,可同時形成四組半導體模組。根 據圖10 (d) - 2所標示之建構,樹脂成分5係藉由轉 移擠壓而經過塑膜流道而塡入於模組中之間隔。當成膜時 產生之氣體與超過之樹脂係經由空氣排出口16而被釋放 。圖10 (d) - 1標示在圖10 (d) -2所標示之四 個穴部位。標示在圖1 0 ( e )之狀況可藉由熱擠壓而得 到,而標示在圖10 (f)中之狀況可藉由自圖10 (e )所標示狀況中拿出該模組而得到,而接續的執行一後硬 化。 本紙張尺度適用t國國家標準(CNS)A4規格mo X 297公釐) (請先閱讀背面之注$項再填寫本頁)
-1 ·1111111 *1111111 I 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 463334 A7 B7 五、發明說明(26) 最後,電路基底之超過部份1 7被切開,而得到包含 圖1 0 ( g )所標示結構之半導體模組。 (請先Μ讀背面之注意事項再填寫本頁) 根據本發明之實施例,可實現將樹脂同步射入至多數 個多重晶片模組之優點。 .SX- 實施例7 : 圖1 1係一組標示接合半導體模組之另一種方法的圖 式,其中多數個半導體晶片1係以金屬凸塊而接合在電路 基底3上之兩側上。 圖1 1 ( a )所標示之狀況係藉由如實施例所示相同 之方法而將半導體晶片接合至電路基底之兩側而得到。之 後,熱導性黏著試劑並應用於半導體晶片之上表面之上, 而該等半導體晶片係藉由將熱照射板4設置於半導體晶片 1之上,而黏著於熱照射板中,如圖11 (b)所示。接 著,具有熱照射板之晶片係插入於塑膜1 1中,而樹脂成 分5係藉由使用一低壓轉移壓擠而塡入於塑膜中。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 因爲數個通過孔3 0係位於電路基底中,經成膜之樹 脂成分經由該等通過孔而塡入於所有在塑膜中之隔離物。 該通過孔最好係位於避免電路基底之電路部份中。雖然不 具有該等通過孔,但是作爲流通樹脂成分之流動路徑可在 電路基底之兩平面上成形。藉由轉移壓擠而將樹脂塡入於 塑膜(如圖1 1 ( d )所示)之後,該模組被拿出’而以 後硬化而處理,而得到包含圖1 1 ( e )所示之結構之模 組。 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS〉A4規格(210 X 297公釐) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 463 334 A7 _____B7____’ 五、發明說明(27 ) 樹脂5之成分係爲重量2 0%之環氧樹脂,以及重量 8 0%之圓形熔化矽土(最大直徑爲4 5微米,平均直徑 爲7微米),藉由捏和滾輪在6 0— 1 2 0°C之溫度範圍 下,而捏合,其中該環氧樹脂係由原甲酚酚醛淸漆環氧樹 脂(重量爲9 0個部份),溴酸鹽環氧樹脂(重量爲10 _iT* 部份),烷基苯基酚醛淸漆樹脂硬化試劑(重量爲8 5個 部份),咪唑朊硬化加速物(重量爲2個部份),環氧硅 烷連接試劑(重量爲3個部份),三氧化締(重量爲6個 部份),碳彩色試劑(重量爲1個部份),以及褐煤酯群 組脫膜試劑(重量爲1 · 5個部份)。在硬化後,樹脂成 分之玻璃暫態溫度係爲1 5 ,線性擴展係數爲1 3 p p m / °C,而室溫下之彈性模組係爲1 6 . 4 G p a。 環氧樹脂係使用作爲黏著試劑7。如此得到之半導體模組 係無空隙。使用具有與F R 5印刷基底相似之印刷基底( 線性擴展係數爲1 3 p p m / °C )的裸晶片模組的總扭曲 係小至2 0微米。 如本實施例所示,該半導體模組可具有將通過孔置於 電路基底之轉移擠壓而製造(其中半導體晶片係接合於兩 平面上),而有半導體晶片結合其上。 實施例8 : 根據圖1 1所示之接合方法,之後所解釋之半導體模 組可被製造。 一由氮化鋁所製之陶瓷基底(熱擴展係數爲3 . 5 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐) -30- — — — — — ·1111111 ^ > — — — — — — — — (請先《1»'背面t注意事項再填寫本頁) 463334 A7 B7 五、發明說明(μ) p p m / °C )係使用作 1 . 5 W / m °C )之環 劑7。鋁板(熱擴展係 熱照射板4 »半導體晶 兩小時而H環氧機樹脂 射板上》該轉移擠壓係 ,而將樹脂成分5在1 所得到之半導體模 係小至1 5微米,儘管 之熱係數係具有大差異 稱建構之方式,而在介 固持。 該轉移擠壓成膜在 壓力成膜,且甚至當具 施例中係經結合,但可 爲電路基底。在熱導性較佳( 氧樹脂黏著試劑係使用作爲黏著試 數爲2 3 p pm /°C)係使用作爲 片(CSP)係藉由在150°C下 黏著試劑予以硬化,而黏著至熱照 藉由在70kg/cm2下120秒 7 5 °C下加熱而執行。 組爲無空隙的,而模組之總體扭曲 電路基底之熱擴展係數與熱照射板 。即,因爲半導體晶片係以垂直對 於上熱照射板與下熱照射板之間被 比較其他成膜方法下,可執行較低 有相互不同熱係數之材質等在本實 得到具有小剩餘拉緊之半導體模組 請 先 閲 讀― 背 面 之· 注 項 再 A 1I裝 頁 訂 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 實施例9 : 半導體模組(其中半導體晶片c c S P )係接合於該 電路基底之兩側)係藉由圖9所示之方法而製造。熱塑性 多亞胺樹脂(熔點在1 5 0 °C )係使用作爲樹脂成分5。 熱塑性多亞胺樹脂(熔點在1 5 0 °C )係使用作爲樹脂成 分5。在將樹脂成分溶解成溶劑之後,溶液被施加於熱照 射板之上,而在1 0 — 1 5 0°C之範圍之溫度中之加熱而 私紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公S ) A7 463334 B7__ 五、發明說明(29 ) 乾燥之。接著,樹脂成分係被以薄膜形狀而被切成薄片至 熱照射板上。薄膜之厚度係大約爲1毫米。在硬化後之樹 脂成分5的線性擴展係數係爲5 0 p pm /°C,而室溫下 之彈性模組係爲6 . 5 G p a。 所得到之半導體模組在樹脂成分部份係無空隙,而觀 察到沒有剝除之樹脂。該樹脂被有效的塡入於介於相互晶 片間之間隔。該該金屬凸塊連接,係適合於得到薄半導體 模組,因爲該晶片之高度在與網鍵結比較可做得較低。進 一步,該金屬凸塊連接係適合於高密度接合。 實施例1 0 : 半導體模組係藉由圖1 0所示之方法而製造,其係使 用熱塑性多亞胺與熱設定多醯胺(重量比爲1 : 1)。裸 晶片係使用作爲半導體晶片。根據所得到之半導體模組, 介於電路碁底與熱照射板之間的半導體晶片等之周圍係以 樹脂成膜,且係無空隙。使用印刷基底(線性擴展係數: 1 4 p p m / °C )之模組的總扭曲係小至6 0微米。 實施例1 1 : 根據圖6所示之結合方法,可製造以下之半導體模組 〇 該半導體晶片1係使用絕緣低彈性環氧樹脂(室溫下 爲8 0 OMp a )而在1 8 0°C下處理一小時而黏著至該 電路基底。該晶片等與電路基底係使用直徑2 5微米之金 本紙張尺度適用t國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐) 1 — — — — — — — —! ^ - ----— II ^·ίι — I (請先閱i背面t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 463334 A7 B7 五、發明說明(3〇) 屬網’在2 2 0°C下以超音波而焊接。可使用熱塑性多亞 胺’環氧樹脂,酚酚醛淸漆群組硬化試劑,三苯茚硬化催 化劑’以及環氧矽土群組連接試劑。鍍上鎳(線性擴展係 數爲1 7單位)之銅板係使用作爲熱照射板4。 所得係使用作爲熱照射板4。 所得到之半導體模組係無空隙,而不需擔心產生濕度 入口,也不會有晶圓之霧氣黏著。使用FR4印刷基底( 線性擴展係數爲1 4 p p m / °C )之模組之總扭曲係小至 7 0微米。 可能之工業應用: 根據本發明,不會產生對於晶片之壓力集中·因爲加 入於半導體晶片之壓力可經由樹脂而在所有方向上分散。 根據含有藉由使用金屬凸塊而將半導體晶片連接至電路基 底之結構之半導體模組,自晶片至電路基底之熱導係理想 的,因爲介於半導體晶片與電路基底之間的間隔係塡入樹 脂。因爲晶片係以樹脂而連接至熱照射板,所以所有之該 等晶片係立即連接至熱照射板,甚至當半導體晶片之大小 改變。 於是,本發明之半導體模組最好係作爲多重晶片模組 ,而適合使用於快速以及高積體之記憶體。 本紙張又度適用令國國家標準(CNS)A4規格(210 * 297公釐) {請先《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

Claims (1)

  1. 4 6 3 3#f4 2 第89105171 ?虎#利申請案 中文申請專辛邊圍修正本民國
    六、申請專利範圍 1 . 一種半導體模組,包含所構成之以下結構: 多數個半導體晶片1選自含有裸晶片以及封裝半導體 晶片之群組1接合於一電路基底上,以及 一熱照射板,建構在該多數個半導體晶片上,其中 夾置於該電路基底與該熱照射板之間之該多數個半晶 之周圍係塡入樹脂,以及 該多數個半導體晶片係藉由該樹脂而相互結合。 2 .如申請專利範圍第1項之半導體模組,其中 多數個裸晶片或封裝半導體晶片係藉由金屬凸塊而接 合至該電路基底上,且, 樹脂係塡入於介於該電路基底該半導體晶片間之間隔 片或封 向上之 該 φ 。 4 多 ΞΞ .如申請專利範圍第1項之半導體模組,其中裸晶 裝半導體晶片係以將半導體晶片之電路形成平面朝 方式,而黏著於該電路基底中,以及 半導體晶片係藉由金屬網鍵結而連接至該電路基底 .一種半導體模組,包含其所構成之以下?1構: 數個半導體晶片,選自含有裸晶片以及封裝半導體 群組,接合於一電路基底上,以及 一熱照射板,建構在該多數個半導體晶片上•其中 黏著層係設置在介於該半導體晶片與該熱照射板之間 處 夾置於該電路基底與該熱照射板之間之該多數個半導 -34 - (請先"-背-之注意事項再填寫本頁) 本纸張尺度適3中§舀家樣準(CNS)A4規格(2Κ)χ 297公釐) 7 463 334 A8 B3 C8 D8 申請寻利範圍 SB 半導 底上 及 平面 該電 片之周圍係塡入樹脂,以及 該多數個半導體晶片係藉由該樹脂而相互結合。 5 . —種半導體模組,包含其箝搆或之以下結構: 多數個爲裸晶片或封裝半導體晶片之半導體晶片,以 體晶片之電路髟成平面朝上的方式而接合於一電路基 ? 金屬網鍵結,將該半導體晶片連接至該電路基底,以 一熱照射板1建搆在該多數個半導體晶片之電路形较 上’其干 作爲保護金屬網之隔離物•係設置於該半導體晶片與 路基底之間處, 夾置於該電路基底與該熱照射板之間之該多數個半導 片之周圍係塡入樹脂,以及 該多數個半導體晶片係藉由該樹脂而相互結合。 .一種半導體模組,包 口 多數個爲裸晶片或封裝半導體晶片之半導體晶片,以 平面朝上的·万式而接合於一.電路基 &導體晶片之電路形 底上 金屬網鍵結|將該半導體晶片連接至該電路基底:以 先闓-背面之---事項再填寫本頁) 訂· -綍 及 一熱照射板,建構在該多數個半導體晶片之電路形成 平面上,其中 作爲保護金屬網之隔離物,係設置於該半導體晶片與 本纸沒尺度適用尹S g家標沍(CNS)A4規格(2]0 X 297公;) -35 - 46 3 334 ABCD 六、申請專利範圍 該電路基底之間處, 夾置於該電路基底與該熱照射板之間之該多數個半導 體晶片之周園係塡入樹脂 '以及 該多數個半導體晶片係藉由該樹脂而相互結合。 7 ·如申請專利範圍第1 ,4 ,5 ,6中任一項之半 導體模耝,其中 該樹脂成分係以熱設定樹脂所製。 8 .如申請專利範圍第7項之半導體模組,其中 該熱設定樹脂包含一無機塡入物。 9 .如申請專利範圍第7項之半導體模組,其中 該樹脂成分之熱導性係在0 . 5 — 3 . 5W/ni3C之 範圍內。 1 0 . —種半導體模組之結合方法,包含以下步驟: 接合多數個選自裸晶片或封裝半導體晶片之半導體晶 片至一電路基底1 建構一熱照射板於一半導體晶片之上,以及將樹脂成 分塡入於夾置於該電路基底與該熱照射板之間的空間,其 中 ' 二 在将該宇導體晶片結合至該電路基底上之後,該熱照 射技係設置於該半導體晶片之上,以及 該樹脂成分係被彈出,以塡入夾置於介於該電路基底 與該熱照射板之間的所有空間。 11.如申請專利範圍第10項之半導體模組之接合 方法,其中 i 1 .1 Μ .^衣. t — , . 1 I (請先閲"背面之注急事項再填寫本頁) 本纸張尺度適用占舀S家標準(CNS)A4規烙(210 X 297公爱) -36 - 4 4 3 3 3 6 ABCD /f οό - 六、申請專利範圍 該樹脂成分之區塊係設置於介於該半導體晶片與該熱 照射板之間處,且 該樹脂成分係藉ffl以押下板自該熱照射板P該電路基 底之外側擠壓下加熱,而變成流體 '而將樹脂成分塡入於 夾置於該電路基底與該熱照射板之間的空間。 12.如申請專利範園第10項之半導體模組之結合 方法,其中 該半導體晶片係接合於該電路基底之上, 該熱照射板係設置於該半導體晶片上|並插入於一塑 膜,以及 --樹脂成分係藉Θ轉移押下成模之方式而彈入至該塑 膜。 1 3 .如申請專利範圍第1 2項之半導體模組之結合 方法,其中 該半導體晶片係使用一黏著試劑,而先前黏著於該熱 照射板,而插入至一塑膜。 14.如申請專利範圍第10項之半導體模耝之結合 方法,其中 . 該半導體晶片係接合於該電路基底上1 其上具有暫時黏著樹脂成分之該熱照射板係設置於該 宇導體晶片之上,且在壓熱器中加熱。 1 5 . —種半導體模組之結合方法,包含以下步驟: 將半導體晶片之電路髟成平面朝上之方式,接合多數 個半導體晶片至一電路基底, •------『-----,—衣*-------訂--------- (請先閒讀背靣之-意事項再填寫本頁) 木纸張尺度適用中國S家揉苹(CN;S)A4規格(210 X 297公1 ) -37- 4 6 3 3 3 4 頜 ^ ? /; CS . D8 . .- —.— -- . — _ -, ~ .··,六、申請导利範圍 藉由金屬網鍵結,而將位於該電路形成平面上之多個 墊片連接至位於該電路基底上之數個墊片· 設置一熱照射板於該多數個半導體晶片之上 > 以及 彈出一樹脂成分於夾置於該電路基底與該熱照射板之 間的空間,其中 作爲保護金屬網之隔離物,係設置於該半導體晶片與 該熱照射扳之間,當該熱照射板係設置於該多數個半導體 晶片上,而接著· 該樹脂成分係彈出至夾置於該電路基底與該熱照射板 之間的所有空間。 1 6 .—種半導體模耝之結合方法:包含以下步驟: 將半導體晶片之電路形成平面朝上之方式,接合多數 個半導體晶片至一電路基底, 藉由金屬網鍵結,而將位於該電路彤成平面上之多個 墊片達接至位於該電路基底上之數個墊片, 設置一熱照射板於該多數個半導體晶片之上,以及 彈出一樹脂成分於夾置於該電路基底與該熱照射板之 .間的空間,其中 •V ί 作爲保護金屬網之隔離物,係設置於該半導體晶片與 丨該熱照射板Ζ間,而接著 : 該樹脂咸分係彈出至夾置於該電路基底與該熱照射板 之間的所有空間》 1 了 .如申請專利範圍第1 〇項之半導體模組之接合 方法·其中 (請先閒-背面之注意事項再填寫本頁) 弍纸張尺度適用中舀舀家標準(CNS)A-i埂格(210 X 297公Μ ) -38 - 4 63 334 AS DS ' - 知六、申請寻利範圍 該樹脂成分之區塊係設置於該半導體晶片之上, 該熱照射板係設置於其上,以及 該樹脂成分係藉由以押下板自該熱照射板與該電路基 底之外側擠壓下加熱,而變咸流體,而將樹脂成分塡入於 夾置於該電路基底與該熱照射板之間的空間。 1 8 .如申請專利範圍第1 0項之半導體模組之接合 方法,其中 其上暫時黏著有一區瑰或一片該樹脂成分之該熱照射 板係設置於該半導體晶片,以及 該樹脂成分係藉由以押下板自該熱照射板舆該電路基 底之外個擠壓下加熱,而變成流體|而將樹脂成分塡入於 夾置於該電路基底與該熱照射板之間的空間。 1 9 . 一種半導體模組,包含一結構,其中 多數個選自於由裸晶片與封裝半導體晶片構成之群組 的半導體晶片,係接合於一電路基底之上,且 一熱照射板係建構於該多數個半導體晶片之上,進一 步其中 夾置於該電路基底與該熱照射板之間的該多It個半導 Μ晶片之周圍係瑱入樹脂, 該半導體晶片係藉由該樹脂而相互連接,以及 一定標係施加於該熱照射板上= 2 0 . —種半導體模組之結合方法,包含以下步鏍: 接合選自於裸晶片或封裝半導體晶片之多數個半導體 晶片至一電路基底上, t I _^农 * ] ] I , I " s·^ '. (請先閱;|背面之立意事項再填"本頁) 不纸張&度適用中1 S家揉準(CNS)A4規格(210 X 297公# ) -39 - 463 334 \η - .,止補充 A8 B3 CS D8 六、 申請專利 々々 $n 圍 建 構 — 埶 / 1 Ί V. 昭 射 板 至 該 半 導 體 a 曰曰 片 上 以 及 將 樹 脂 塡 入 於 夾 置 於 該 電 路 基 底 ®該埶 照 射 板 之 間 的 空 間 其 中 該 熱 昭 / 1 \ S 射 板 係 在 將 該 導 體 晶 片 义 叩P 匚 ^•至 該 電 路 基 底 上 之 後 ) 而 亍厂L 5又 置 於 該 半 導 Msfj Η 曰曰 片 上 該 樹 脂 係 彈 入 夾 置 於 該 電 路 基 與該 熱 照 射 板 間 的 空 間 以 塡 入 所 有 之 空 間 以 及 — 疋 標 係 施 加 於 該 孰 /IV» 昭 射 板 上 2 1 種 半 導 體 模 組 ,包 含 — ζρ±: 構 其 中 sBB 培 a 由 裸 晶 片 與 封 裝 導 體 晶 片 構成之 η trr 組 的 多 數 個 半 導 體 晶 片 係 接 八 口 於 一 電 路 基 底 上 以及 一 孰 昭 > 1 ί ·» 射 板 係 ^η. 5又 置 於 該 多 數 個 導體晶 u_ 门 上 且 其 Φ 夾 置 於 該 電 路 基 底 與 該 埶 / S ·、 照 射 板 之間的 該 多 數 個 半 導 體 晶 片 之 周 圍 係 塡 以 樹 脂 該 斗、 導 體 晶 片 係 藉 由 該 樹 脂 而 相 iL年吉合 以 及 該 熱 照 射 板 之 部 平 面 係 覆 r^r 有t /、1—j 脂 ο 2 2 — 種 /_μ. 導 體 模 組 之 結 合 方 法 包 合 以 下 步 rUi< 接 A 口 選 白 於 裸 ah 片 或 封 裝 生 導 體 晶片之 多 數 /_1^ —P 導 E^S 月-¾ err BB η — — 電 路 基 底 上 建 構 一 熱 照 射 板 至 該 半 導 體 ΈΞ S3 片 上 以 及 將 Idil 脂 或 分 塡 入 於 夾 ZSS3 直 於 該 電 路 基底舆 該 埶 ;1 \ S 照 射 板 之 間 的 空 間 宜 中 該 執 / l s ·« 照 射 板 係 在 將 該 半 導 m 晶 片 結合至 該 電 路 基 底 ί— 之 後 而 己又 置 於 該 半 導 體 晶 片 上 本.¾¾尺度適用中國囡家標準(CNS)A4規格(2]0 X 297公釐) -40 - 463334 A8 BS CS D8 — * """. 令W W a修正I7補充丨 申請專利範圍 該樹脂係彈入至夾置於該電路基底與該熱照射板之間 的空間|以塡入所有之空間 '以及 該熱照射板之所有端部平面等係覆蓋有該樹脂。 2 3 . —種半導體模組1包含: 將多數個多重晶片結構等接合於一電路基底上,其中 該 多 的半導 多重晶片結構包含: 數個選自於由裸晶片與封裝半導體晶片構成之群組 體晶片,係接合於一電路基底之上1且 步其中 夹 Man 曰 [-L- 暗5曰斤 該 熱照射板係建構於該多數個半導體晶片之上,進一 置於該電路基底與該熱照射板之間的該多數個半導 之周圍係塡入樹脂,以及 半導體晶片係藉由該樹脂而相互連接》 .--------------.¾衣·-------訂---------故, (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) Λ A 本纸張尺度遺用士园1家標準(CNS)A4規格(210 X 297公爱) -41 -
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