[发明专利]金属垫结构

说明书

技术领域

本发明涉及一种金属垫结构(pad structure)，特别涉及一种配置在电子组件或是基材上的多个金属垫的表面平整化技术。

背景技术

如图1A所示，电子组件或是封装基材18具有多个金属垫(metal pad)设置在顶侧，为简便起见，图中现有技术的封装基材18中，以P1、P2、P3三个金属垫作为范例说明之。原本希望是共平面的金属垫P1、P2、P3实际上呈现非共平面(non-coplanar)的状态，这个非共平面结构的产生，主要是因为制程误差、不同材料间的热膨胀系数(coefficient of thermal expansions,CTE)不匹配等问题所引起的。

第一金属垫P1具有第一顶表面T1，第二金属垫P2具有第二顶表面T2，第三金属垫P3具有第三顶表面T3。在封装基材18的顶面T1、T2、T3原拟制成共平面(coplanar)结构，实际上却呈现”非共平面”(non-coplanar)的状态，参考第二水平线HR2；这里是假设封装基材18的底部呈现水平，如第一水平线HR1所示。

防焊层12配置在封装基材18的顶面上，具有第一孔141使得第一金属垫P1的第一顶表面T1裸露；具有第二孔142，使得第二金属垫P2的第二顶表面T2裸露；具有第三孔143，使得第三金属垫P3的第三顶表面T3裸露。

第一水平基准参考线HR1绘制在封装基材18的底侧，作为水平参考，表示封装基材18的底面系呈水平配置。

第二水平基准参考线HR2设置在金属垫P1、P2、P3的上侧，作为水平参考，以表示三个顶表面T1、T2、T3相互之间，并非呈现共平面构造。

如图1B所示，焊锡102设置于芯片10的金属柱101和金属垫P1、P2之间，在封装基材18顶面的非共平面的T1、T2、T3将导致部分焊点因为接触失败而故障。例如，图1B显示右边金属柱101下端焊料102无法接触到金属垫P3的顶表面T3。在焊料重新融合(reflow)之后，芯片10的右边金属柱102将不能电性连接到下方的金属垫P3。

对于高密度薄膜封装基材的电路而言，金属垫相互之间的不平整，甚至几微米的误差，都严重影响到焊接可靠度。特别是当一个高密度薄膜电路，它的金属垫之间的配置间距(pitch)范围分布于2μm-40μm时，金属垫之间这种微小偏差，都将造成电子组件严重的可靠度问题。

现有技术的缺点是，不同材料间的热膨胀系数(Coefficient of Thermal Expansion,CTE)的不匹配，在制程中的加热、冷却等温度变化，导致封装基材18的轻微弯曲，而引起的焊接可靠度问题。

发明内容

现有技术中，封装基材上制作有第一金属垫和第二金属垫，由于制程误差或是热膨胀系数(CTE)不匹配，第一金属垫和第二金属垫在微观下，呈现“非共平面”(non-coplanar)结构，在封装技术更进一步、电路设计准则更细小时，可能造成组件金属脚安装于基材上的金属垫时，产生焊接不良的问题。针对上述问题，根据本发明的实施例，希望提供一种能有效克服不同材料间的热膨胀系数(CTE)不匹配或是制程误差而导致封装基材弯曲，进而引起焊接不良的金属垫结构(pad structure)，并提出该金属垫结构(pad structure)的制造方法。

根据实施例，本发明提供的一种金属垫结构，包括第一金属垫、第二金属垫、第一平整金属和第二平整金属，其中：

第一金属垫和第二金属垫配置在封装基材的顶表面上；

所述第一金属垫的顶表面与所述第二金属垫的顶表面呈现非共平面配置；

第一平整金属配置在所述第一金属垫的顶表面上；

第二平整金属设置在所述第二金属垫的顶表面上；

所述第一平整金属的顶表面与所述第二平整金属的顶表面呈现共平面配置。

根据实施例，本发明提供的一种金属垫结构的制造方法，包括如下步骤：

准备封装基材，所述封装基材具有设置在顶表面上的第一金属垫和第二金属垫，且所述第一金属垫的顶表面与所述第二金属垫的顶表面非共平面配置；

在金属垫的顶表面上施加防焊层，形成在防焊层中的多个孔，每个孔暴露相应的金属垫的顶表面；

施加种子层，覆盖防焊层的顶表面和孔的底面与孔壁表面；

金属从种子层开始生长，使得金属填充在每个孔中，且覆盖于防焊层的顶表面；

去除覆盖在防焊层的顶表面上的金属，去除防焊层上方局部，以将防焊层的顶表面与每个孔中的金属的顶表面制成共平面；