[发明专利]模块基板、具有该基板的半导体模块及其制造方法

说明书

技术领域

本发明总体上关于半导体技术，更具体地，关于一种可置换故障半导体芯片的模块基板，具有该模块基板的半导体模块以及此半导体模块的制造方法。

背景技术

通常半导体芯片被封装成各种形式，例如球栅阵列(ball grid array，BGA)型，芯片上引线(lead-on-chip，LOC)型，芯片尺寸封装型(chip size package，CSP)型等等，然后被安装到印刷电路板(PCB)基板上并构成模块。

最近，已经提出了直接芯片贴附(direct chip attachment，DCA)型，其中非封装半导体芯片被直接安装于PCB基板上，以便增加半导体芯片的安装密度并改善电气特性。在DCA型中，在半导体芯片结合于基板后，粘着构件或底填构件形成于基板与半导体芯片之间，以避免测试与操作时损坏半导体芯片与基板间的接点。然而由于半导体芯片是不能从基板上拆下的，故不能适当地更换故障半导体芯片。故障半导体芯片被测试为不合格从而能够被探测到。因此，故障半导体芯片可称为不合格半导体芯片。

为了处理此问题，本领域中通常已知悉另外提供冗置的芯片来代替不合格的半导体芯片的方法。虽然此方法有利于制造产量，但需要额外的空间用以安装冗置芯片。此外，因可供设计利用的面积受限，可用来安装的冗置芯片数目亦被限制。因此，在一个半导体模块中存在大量不合格半导体芯片的情况下，制造产量的期望的改善就受到阻碍。不仅如此，为了连接这些冗置芯片，需要增加附加电路配线，使电路配线的设计复杂化。

发明内容

本发明的实施例涉及一种模块基板、具有该模块基板的半导体模块及半导体模块的制造方法。该模块基板能使DCA型半导体模块可不经使用冗置芯片而被修复。

本发明的一实施例中，模块基板包括基板本体，在基板本体上定义有具有连接衬垫的多个芯片安装区。在芯片安装区内分别形成或安装修复结构，而各修复结构包括形成于塑性导电构件上方的导电层图案。因此，导电层图案在各芯片安装区中都有与连接衬垫的电连接。各修复结构亦包括：形成于塑性绝缘构件上方的绝缘层图案，塑性绝缘构件形成于各芯片安装区中的基板本体上方并暴露导电层图案；形成于连接衬垫与导电层图案间的塑性导电构件；及形成于各芯片安装区内基板本体与绝缘层图案间的塑性绝缘构件。此塑性绝缘构件的高度基本上与塑性导电构件的高度相同，绝缘层图案的高度基本上与导电层图案的高度相同。

因此，绝缘层图案与塑性绝缘构件可提供安装于修复结构上的半导体芯片的支撑。

塑性导电构件包括低熔点材料。塑性导电构件的熔点低于例如导电层图案、连接衬垫、绝缘层图案或基板本体的熔点。

同样地，塑性绝缘构件可包括低熔点材料。塑性绝缘构件的熔点低于例如导电层图案、连接衬垫、绝缘层图案或基板本体的熔点。

塑性绝缘构件可包括热塑性粘着剂或压力敏感粘着剂。

基板本体具有第一表面及背对第一表面的第二表面，而芯片安装区定义于基板本体的第一表面与第二表面的至少任何之一上。第一表面可以例如是顶部表面，而第二表面可以例如是底部表面。

在本发明的另一实施例中，例如存储模块的半导体模块可包括模块基板，模块基板具有基板本体和修复结构，基板本体上定义有具有连接衬垫的多个芯片安装区，而修复结构则分别形成于多个芯片安装区内。各修复结构可包括形成于各芯片安装区内的连接衬垫上方的导电图案；形成于各芯片安装区内的基板本体上方并暴露导电层图案的绝缘层图案。修复结构可包括形成于连接衬垫与导电层图案之间的塑性导电构件。修复结构亦可包括形成于各芯片安装区内的基板本体上方并暴露导电层图案的绝缘层图案；及形成于各芯片安装区内基板本体与绝缘层图案之间的塑性绝缘构件。多个半导体芯片可分别被安装于模块基板的芯片安装区内。

如果所对应的半导体芯片经测试被发现故障，修复结构可以从多个芯片安装区中的至少一个移除。

半导体模块还可包括在芯片安装区内电连接半导体芯片与连接衬垫的连接构件。底填构件或粘着构件可形成或安置于芯片安装区内的模块基板与半导体芯片之间。

塑性导电构件及塑性绝缘构件的熔点可低于连接构件的熔点以及底填构件或粘着构件的熔点。

塑性导电构件可包括低熔点金属。塑性导电构件可包括例如焊料、铅、锡及铱的材料。

塑性导电构件可包括热塑性粘着剂或压力敏感性粘着剂。

基板本体具有第一表面及背对第一表面的第二表面，而芯片安装区可定义于基板本体的第一表面与第二表面的至少任意一个上。第一表面可以例如是顶部表面，而第二表面可以例如是底部表面。