[发明专利]非数组凸块的覆晶模封构造与方法

说明书

技术领域

本发明属于半导体装置的封装结构与技术领域，特别涉及一种非数组凸块的覆晶模封构造与方法。

背景技术

目前半导体行业中，覆晶封装技术(Flip Chip Package Technology)因具有缩小封装面积与缩短讯号传输路径等诸多优点，而被广泛地应用于芯片封装领域。为了将芯片全面与基板结合，早期通常会使用一底部填充胶(underfill)填入芯片与基板之间，以克服因芯片与基板间的热膨胀系数差所产生的应力造成凸块的断裂，并保护芯片与基板间的接口使其免于受到环境(例如湿气)的影响。

传统底部填充胶在芯片侧边以点胶(dispensing)方式并利用毛细作用(capillary effect)作为驱动力，将呈液态的底部填充胶渗透并填满基板与芯片间的间隙。此一制程的具有下列缺点：(1)充填缓慢，在毛细作用的驱动下，充填时间约略与距离的平方成正比，并根据底部填充胶的温度使充填时间达到约需几分钟至十几分钟；(2)一组底胶填充设备一次只能对单一个芯片做点胶，如果要同时对二个(含)以上的芯片做点胶，势必要准备多组点胶设备，增加成本的负担。此外，底部填充胶仅能填满覆晶间隙，芯片的背面仍为显露。

有人尝试在覆晶接合之后导入模封制程，以模封胶体(epoxy molding compound，EMC)取代底部填充胶。模封胶体以转移成形方式(transfer molding)利用模具将呈液态的模封胶体注入模穴内，可以同时密封二个(含)以上的芯片而无上述底部填充胶技术中充填缓慢与成本增加的问题。然而在模封过程中要填满基板与芯片间的间隙相当困难，特别是芯片的凸块为非数组配置时，无凸块的空白区域的模流流速会比较快，固化后的模封胶体内容易有残存气泡(void)或有气洞(air trap)的问题发生。即使已知覆晶芯片的凸块为矩阵排列，凸块的存在仍会干涉覆晶间隙的模流，导致上下模流的不平衡，仍有可能发生气泡或气洞的问题。

并且，为了降低芯片制造成本在集成电路制程中会省略或改变重配置线路层的制作，使芯片凸块为非数组或/与不对称的配置，并使得凸块之间的间距越来越小。根据模流分析，模封胶体的模流速度在凸块密集区会产生明显的流动阻力，故覆晶间隙的模流产生至少两种不同的流速，致使模流产生“部分领先-部分落后”的现象(lead-lag flow)，导致模封胶体领先部分与落后部分间的空气为领先部分所包覆、堵塞，而形成气洞。此一具有气洞或气泡的半导体封装产品将减弱了产品的机械强度。并且，模封胶体内有气泡或气洞时，在热循环制程中容易产生芯片与基板间热膨胀而爆裂情形，从而产生质量可靠度(reliability)等问题。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种非数组凸块的覆晶模封构造与方法，在模封制程中，能导引模流与平衡流速，使模流间隙内无气泡或气洞产生，特别适用于金属柱焊接的芯片连接(Metal Post Solder-Chip Connection，MPS-C2)架构的大量模封封装；此外，能增快封装制程的速度且使覆晶模封构造内的模封胶体不易有空孔或气泡产生，提高产品的机械强度。

为达到上述目的，本发明提供一种非数组凸块的覆晶模封构造，所述非数组凸块的覆晶模封构造包含：

一基板，其具有一覆盖有防焊层的上表面，上表面设有多个显露于防焊层的接垫与至少一模流导条，其中模流导条设于接垫之间的无接垫空白区域并超出于接垫与防焊层的高度而呈突出状；

一芯片，其具有多个非数组配置的凸块，所述芯片覆晶接合于基板上，而凸块接合于接垫，并且芯片与基板之间形成有一模流间隙；以及

一模封胶体，其形成于基板的上表面而密封芯片，并且模封胶体还填满于模流间隙而密封凸块与模流导条。

作为上述一种非数组凸块的覆晶模封构造的优选方案，其中所述模流导条设置于防焊层上，且不接触至芯片；模流导条的突出高度大于模流间隙的二分之一，且小于模流间隙。

作为上述一种非数组凸块的覆晶模封构造的优选方案，其中所述非数组凸块的覆晶模封构造还包含有多个焊料，焊料焊接于凸块与接垫。

作为上述一种非数组凸块的覆晶模封构造的优选方案，其中所述凸块为柱状凸块，柱状凸块具有一平坦端面，焊料焊接于平坦端面，但不焊接至凸块的柱侧壁。

作为上述一种非数组凸块的覆晶模封构造的优选方案，其中所述模流导条的高度还高出于焊料的高度。