TWI450348B

TWI450348B - 具有垂直外連導電接點之電子裝置及電子裝置的封裝方法

Info

Publication number: TWI450348B
Application number: TW099105467A
Authority: TW
Inventors: Chungtao Chang; Yinyi Tsai; Chunsan Hsu; Weihsiung Yang; Chengding Wang
Original assignee: Tripod Technology Corp
Priority date: 2010-02-25
Filing date: 2010-02-25
Publication date: 2014-08-21
Also published as: TW201130061A

Description

具有垂直外連導電接點之電子裝置及電子裝置的封裝方法

本發明係關於一種具垂直外連導電接點之電子裝置以及其製造方法，且特別是有關於一種將垂直外連導電接點形成於封裝物中的電子裝置及其製造方法。

電子封裝製程的目的在於賦予元件一套完整的組織架構，使其能發揮應有的功能。因此，電子封裝旨在建立電子元件的保護，包含電子元件的黏結固定、電路聯線、結構封膠、與電路板之接合及系統組合，以及完成產品所有製程。其目的包含提供承載與結構保護的功能、保護電子裝置免於物理性的破壞或化學性的侵蝕、提供能量的傳遞路徑與電子元件的訊號分佈、避免訊號延遲的產生而影響系統的運作、以及提供散熱的途徑，增加晶片的散熱能力。

其中，封裝製程最主要的目的即是將晶片與外界隔絕，避免上面的金屬線被破壞，及防止溼氣進入產生腐蝕，避免不必要的訊號破壞，並有效地將晶片產生之熱排出到外部，及提供固定形體。封裝材料主要可分為陶瓷、金屬與塑膠封裝材料三大類，各封裝材料依其熱傳及電性的不同，可改變其化學組成來調整性質，並配合不同的製程技術，在電子封裝中搭配不同功能需求的電子元件使用。

塑膠封裝材料的散熱性、耐熱性、密封性與可靠度雖不及於陶瓷與金屬，但它能提供小型化封裝。且塑膠封裝的製程簡單，且適合自動化生產，並隨著材料和製程技術的改善，可靠度也大幅提升。塑膠封裝為目前封裝技術的主流，應用從一般的消費性電子產品至精密的超高速電腦都可見。

但是被封裝後的電子裝置，其應用性即受到限制，若能直接在封裝材料中形成導電線並與內部元件連接，則可擴大此電子裝置的應用範圍。所以，在本領域中對於在電子裝置上形成垂直外連導電接點的方法存在著需求。

依據本發明之一具體實施方式，提供一種電子裝置的封裝方法，包含：提供一基板，該基板具有一電子元件以及至少一接點墊；形成一導電凸塊於基板之接點墊上；形成一封裝物於基板上，其中此封裝物覆蓋導電凸塊以及電子元件；形成一連接孔於封裝物中，以露出導電凸塊；以及填充一導電材料於連接孔內，使導電材料連接導電凸塊。

依據本發明之一具體實施方式，提供一種具垂直外連導電接點之電子裝置，包含：一基板，具有一電子元件以及至少一接點墊；一導電凸塊，位於接點墊上；一封裝物，配置於基板上，且覆蓋導電凸塊與電子元件，其中封裝物具有一連接孔，且此連接孔位於導電凸塊上；以及一導電材料，填充於連接孔中，且連接導電凸塊。

在習知技術中，因形成在封裝物中的連接孔深度越深，其製程越不容易控制，且發生誤差的可能性愈大，隨後填入導電材料的難度亦隨之增加。所以本發明之具體實施方式的特點在於，在形成連接孔之前已在基板上的封裝物內預先埋入導電凸塊，藉此減少鑽孔的深度，降低製程難度並提昇產品的良率。本發明之一實施例完成後，例如可在封裝物外連接其它元件，其可直接透過封裝材料中的外連導電接點與內部元件作電性連接，而增加了封裝密度。

請參考第1圖，其繪示本發明之一實施方式之形成垂直外連導電接點的製造過程。

於電子裝置封裝的方法100。首先，進行步驟102：提供一基板，此基板具有一電子元件以及至少一接點墊(terminal pad)。基板可為具有一單層線路之基板或具有複數層內部線路的多層基板，該基板之主要基層結構為環氧樹脂或陶瓷材料製作形成，在一實施例中，此至少一電子元件固定於基板表面上，電子元件並無特殊限制，可為被動元件或主動元件(主動元件可為晶片，被動元件可為電阻、電容、或電感等)。在另一實施例中，接點墊位於基板表面上。但是，此接點墊的位置並無限制，其可為基板中內部線路的一部份、為電子元件的端點、或為基板之基層表面上製作形成。

進行步驟104：形成一導電凸塊(bump)於基板之接點墊上。導電凸塊可包含金屬焊球、金屬柱、或其它延伸接點墊電性的凸起物。固定金屬焊球的方法可為一般習知技藝所使用的方法，例如為戳印(stamping)或網印(screen printing)，之後回焊金屬焊球以形成導電凸塊。在一實施例中，形成金屬柱的方法包含先在基板上的接點墊上塗上導電膠(例如，銀膠或鋁膠)，再將金屬柱或其它導電凸塊黏結於基板上。在另一實施例中，沉積一導電層於該基板上、再利用微影蝕刻法圖案化該導電層，以形成導電凸塊。

進行步驟106：形成一封裝物於基板上，且封裝物覆蓋導電凸塊以及電子元件。覆蓋導電凸塊的方法包含，但不限於，點膠、轉移成型法(transfer molding)、或印刷成型(printing molding)。在本發明一實施例中，是以環氧樹脂封裝材料(epoxy molding compound,EMC)作為封裝物的材料，其他有機材料亦可作為封裝物。此封裝物的主要成份可包含環氧樹脂、硬化劑、觸媒、填充物、脫模劑、顏料、離子防止劑及其它添加劑。在一實例中，將封裝材料裝入壓模機中並加熱使之形成半融化狀態，之後再擠出此材料並覆蓋上述之導電件。隨後再進行加熱使封裝材料硬化為穩定結構。

步驟108：形成一連接孔於封裝物中，以露出導電凸塊。形成連接孔以露出導電凸塊的方法包含鑽孔和/或研磨。其中，鑽孔方法可為雷射鑽孔(laser drill)及/或機械鑽孔(mechanical drill)。研磨方法可包含化學機械研磨(CMP)。

步驟110：填充一導電材料於連接孔內，使導電材料連接導電凸塊。此導電材料可例如為鈷、鎳、銀、銅、以及上述之合金。填充此導電材料方法可例如為在露出之導電凸塊上，以戳印(stamping)和/或網印(screen printing)的方式佈值金屬焊球；或是直接利用電鍍方式填入導電材料於連接孔內。

於完成上述步驟後，可非必要性地進行步驟112：回流焊接(reflow)導電材料及/或導電凸塊。進行回流焊接的目的在使導電材料和導電凸塊之間形成良好的電性連接與實體的機械連接。

以下提供本發明詳細之實施例。應注意的是，以下所提供之實施例及所附圖示僅為例示，不應成為本發明的限制，例如，附圖中的元件實際應用時可為複數個元件。

實施例1：以鑽孔方式形成垂直外連導電接點

第2a-2e圖係繪示本發明一具體實施方式之製造過程示意圖。在此一示範性實施例中，是以鑽孔方式形成垂直連接孔，而達成垂直向外連接的導電接點。首先請參考第2a圖，首先提供基板202。基板202可為環氧基板或陶瓷基板，且基板202上具有接點墊204。接點墊204可為金屬導線的一部份，包含但不限於由銅或金等金屬所形成的金屬導線。或者，接點墊204可為一獨立的金屬襯墊，其可電性連接至一外部電路。

接著請參考第2b圖，將錫球206佈植於基板202的接點墊204上，以形成導電凸塊。錫球佈植方法為一般習知的方式。在佈植錫球206之前或之後，可利用導電膠(未繪示)將電子元件208固定於基板202上。電子元件208可例如為電阻、電容、電感或半導體晶片。佈植錫球206之後，可非必要性地進行錫球的回流焊接(reflow)步驟，並進行外觀檢驗及修複不良品。之後，亦可非必要性地進行清潔及烘乾步驟。

接著請參考第2c圖，在基板202上形成封裝物210，用以包圍並覆蓋上述之接點墊204、錫球206和電子元件208。形成封裝物210的方法可例如為轉移成型(transfer molding)法。在封裝物210成形之後，加熱封裝物使其硬化。在本實施例中，封裝物的材料為環氧樹脂。

於形成封裝物後，在錫球206上方的封裝物210中形成垂直連接孔212以露出錫球206，如第2d圖所示。形成垂直連接孔212的方法可為雷射鑽孔(laser drilling)或機械鑽孔(mechanical drilling)。

請參考第2e圖，於形成垂直連接孔212後，於垂直連接孔212內填充一導電材料，並使導電材料連接錫球206。在本實施例中，藉由佈植另一焊錫214於垂直連接孔212中，而形成填充在垂直連接孔212內的導電材料。例如，可在佈植焊錫214後，進行回流焊接(reflow)使第二次佈植的焊錫214與第一次佈植的錫球206形成良好的連接。完成上述步驟後，即完成具有垂直外連導電接點之電子裝置200。

第3圖係繪示本實施例之一變化類型的剖面示意圖，此圖與第2e圖相似。不同之處在於以金屬柱306替代上述的內植錫球206。金屬柱306的材料可為銅、鎳或銀。

第4圖係繪示本實施例之另一變化類型的剖面示意圖，此圖與第2e圖相似。不同之處為內植之錫球406連接電子元件408以及其下方的電路404。

實施例2：以研磨方式形成垂直外連導電接點

第5a-5e圖係繪示本發明一具體實施方式之製造過程示意圖。在本實施例中，是以研磨方式形成垂直外連導線的電子裝置。請參考第5a圖，首先提供一具有接點墊504的基板502，基板502可與上述實施例1中所述的相同。

接著請參考第5b圖，將錫球506佈植於基板502的接點墊504上，以形成導電凸塊。如實施例1中所述，在佈植錫球之前或之後，可利用導電膠(未繪示)將電子元件508固定於基板202上。

接著請參考第5c圖，在基板502上形成封裝物510，且封裝物510包圍並覆蓋接點墊504、錫球506以及電子元件508。形成封裝物510的方法可與實施例1中所述相同，於此不再重述。

在形成封裝物510後，以研磨方式減少封裝物510的厚度，並使內植錫球506露出與外界接觸。研磨方式可為化學機械研磨(CMP)。在研磨並露出內植錫球506後，可非必要性地在露出的錫球506上方設置一焊墊512。此焊墊512的設置有助於下述之第二次錫球佈植。

請參考第5e圖，此圖為具有垂直外連導電接點之電子裝置500的完成圖。完成研磨後，在內植錫球506上再佈植錫球515。之後，進行回流焊接(reflow)，使第二次佈植的錫球515與第一次佈植的錫球506形成良好的連接。

本發明所使用的是預先在還未封裝電子裝置前植入導電凸塊，再於封裝後於封裝物中相對於導電凸塊的另一側形成垂直連接孔的方式形成垂直外連導電接點。藉此減少鑽孔的深度，降低後續製程難度並提昇產品的良率。此外，本發明之具垂直外連導電接點之電子裝置可在封裝物上連接其它元件，其可透過封裝材料中的外連導電接點與內部電路或內部元件作電性連接，而增加了封裝密度。

雖然本發明已以實施方式揭露如上，然其並非用以限定本發明，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為準。

100．．．方法

102．．．步驟

104‧‧‧步驟

106‧‧‧步驟

108‧‧‧步驟

110‧‧‧步驟

112‧‧‧步驟

200‧‧‧裝置

202‧‧‧基板

204‧‧‧接點墊

206‧‧‧錫球

208‧‧‧電子元件

210‧‧‧封裝物

212‧‧‧連接孔

214‧‧‧焊錫

300‧‧‧裝置

304‧‧‧接點墊

306‧‧‧金屬柱

308‧‧‧電子元件

400‧‧‧裝置

404‧‧‧接點墊

406‧‧‧錫球

408‧‧‧電子元件

502‧‧‧基板

504‧‧‧接點墊

506‧‧‧錫球

508‧‧‧電子元件

510‧‧‧封裝物

512‧‧‧焊墊

515‧‧‧錫球

為讓本發明之上述和其他目的、特徵、優點與實施例能更明顯易懂，所附圖式之說明如下：

第1圖是依據本發明之具體實施方式所繪示之一種形成垂直外連導線的方法流程圖。

第2a-2e圖係繪示本發明一實施方式之以鑽孔方式形成垂直外連導線裝置的製造過程示意圖。

第3圖係繪示本發明一實施例之垂直外連導線裝置的剖面示意圖。

第4圖係繪示本發明另一實施例之垂直外連導線裝置的剖面示意圖。

第5a-5e圖係繪示本發明之另一實施方式之以研磨方式形成垂直外連導線裝置的製造過程示意圖。

200．．．裝置

202．．．基板

204．．．接點墊

206．．．錫球

208．．．電子元件

210．．．封裝物

214．．．焊錫

Claims

一種電子裝置的封裝方法，包含：提供一基板，該基板具有一電子元件以及至少一接點墊(terminal pad)；佈植一錫球於該基板之該接點墊上；形成一封裝物於該基板上，其中該封裝物覆蓋該錫球以及該電子元件；形成一連接孔於該封裝物中，以露出該錫球；以及填充一導電材料於該連接孔內，使該導電材料連接該錫球。
如請求項1所述之方法，其中形成該錫球的步驟包含：植入該錫球於該接點墊上；以及回焊該錫球。
如請求項1所述之方法，其中形成該錫球的步驟包含：在該接點墊上塗上一導電膠；以及將該錫球黏結於該接點墊上。
如請求項1所述之方法，其中形成該封裝物於該基板上的步驟包含一點膠步驟、一轉移成型(transfer molding)步驟、或一印刷成型(printing molding)步驟。
如請求項1所述之方法，其中形成該連接孔的步驟為一雷射鑽孔步驟、或一機械鑽孔步驟。
如請求項1所述之方法，其中該接點墊位於該電子元件上。
一種具垂直外連導電接點之電子裝置，包含：一基板，具有一電子元件以及至少一接點墊(terminal pad)；一錫球，位於該基板的該接點墊上；一封裝物，配置於該基板上，且該封裝物覆蓋並實質上包圍該錫球與該電子元件，其中該封裝物具有一垂直連接孔，該垂直連接孔位於該錫球上方，且該垂直連接孔由該封裝物之一上表面貫通至該錫球，以暴露出該錫球之一頂部；以及一導電材料，填充於該垂直連接孔中，且連接並接觸該錫球之該頂部。