[发明专利]一种增进硅片级封装(WLP)可靠度的封装结构

说明书

技术领域

本发明是关于一种封装结构，尤其是指一种增进硅片级封装(WLP)可靠度的封装结构。

背景技术

于半导体组件组装中，一半导体芯片(亦关于一集成电路芯片或“晶粒”)可黏着于封装基板上，无须导线架或焊线。此类芯片形成球型颗粒或焊料凸块以固着于I/O焊垫。

于传统封装方法，一半导体晶粒与一封装基板，经由一焊料熔接程序(solderjoining operation)，以作为电路连接与机械固着。此晶粒对准并放置于一基板上的放置位置，以为此晶粒的锡球对准电气接垫或预焊于此基板上。此基板一般为有机材料(organic material)或薄片(laminate)所组成，以加热方式使之成为合金(alloy)，并于此晶粒与此封装基板间，形成电气连结，接着此封装冷却硬化此连结。

一般而言半导体封装于正常操作下，易受温度循环影响，为增进封装的热性能与可靠度，经常使用缓冲层。缓冲层的目的在于限制基板，以防止电子组件于封装操作中，因热循环造成的基板与晶粒间的相对扭曲或移动。此种移动可能为此晶粒与基板材料间的不同的热膨胀系数(coefficientsof thermal expansion，CTE)所造成，且在此晶粒或此封装中所产生的应力，可能造成电路与机械失效。缓冲层的目的即在于，降低封装中的各种单元间，由不同的CTE所产生的应力，其单元包含晶粒、基板。

此种封装结构的问题，在于焊料熔接由高温冷却时，由于基材与晶粒的材料间不同的热膨胀系数(CTE)，使得整个封装遭受极高的应力。此固接材料于冷却工艺中所承受的高应力，可能造成其变形或碎裂，导致封装失效(package malfunction)。

更进一步，此缓冲层位于数组锡球间，当封装落下时，因其锡球的球部抗切强度(ball shear strength)高于其中的缓冲层，未必能承受冲击，而造成缓冲层剥离。根据以上，目前急需一先进封装与其方法，以增进其可靠度。

发明内容

本发明的目的在于提供一种硅片级封装(WLP)封装结构，以增进可靠度。

为实现上述目的，本发明提供的增进可靠度的封装结构，其包含：

一柔软区域其位于此封装结构的DNP(中性点距离)区外侧，其中该柔软区域具有第一介电层以吸收热应力；且

一坚硬区域其位于此封装结构的DNP(中性点距离)区之内，其中在坚硬区域中的第二介电层材料，硬度高于第一介电层。

所述的封装结构，其中，该DNP的长度于0.3mm的锡球约为3-4mm。

所述的封装结构，其中，于上述坚硬区域的该第二介电层材料的CTE，其范围在20-80ppm。

所述的封装结构，其中，上述坚硬区域中的该第二介电层材料的伸长百分比，小于10％。

所述的封装结构，其中，上述坚硬区域中的该第二介电层材料，可为苯环丁烯(BCB)、聚亚酰胺(PI)。

所述的封装结构，其中，上述坚硬区域的球部抗切强度，大于此柔软区域的球部抗切强度。

所述的封装结构，其中，上述柔软区域中的该第一介电层材料的伸长百分比，约为30-50％。

所述的封装结构，其中，上述柔软区域面积大于此坚硬区域的面积。

所述的封装结构，其中，于上述柔软区域的该第一介电层材料的热膨胀系数大于100ppm。

所述的封装结构，其中，于上述柔软区域的该第一介电层，可为硅基介电质-硅氧烷高分子(Siloxane Polymer，SINR)或道康宁WL5000/3000系列。

换言之，本发明的封装结构，其具有锡球用以连接(焊接soldering join)于印刷电路板，以增进硅片级封装(Wafer Level Package，WLP)的可靠度，此封装包含一柔软区域，其位于此封装结构中性点距离(distance fromneutral point，DNP)区域的外侧，此柔软区域具有弹性介电层，以吸收热应力。一坚硬区域其位于封装结构的DNP区域中，其坚硬区域中的介电层材料硬度高于柔软区域，此DNP区域的定义可基于距离、锡球(solder balls)的大小与金属接垫(metal pads)的开放空间。