封装结构与基板接合方法技术

本发明专利技术提供一种封装结构与基板接合方法，其中的封装结构包括第一基板、第一载体以及多个铜柱结构。第一基板具有多个阶梯状盲孔，各个阶梯状盲孔包括第一开孔、第二开孔与水平阶梯面，第二开孔的孔径大于第一开孔的孔径，水平阶梯面位于第一开孔与第二开孔的交接处。第一载体则具有多个接垫设置于其表面。各个铜柱结构具有相对的第一端与第二端，其中第一端与接垫电性接触，第二端与上述第一开孔相接，且各个铜柱结构填满各个阶梯状盲孔。

【技术实现步骤摘要】
封装结构与基板接合方法
本专利技术涉及一种封装技术，尤其涉及一种封装结构与基板接合方法。
技术介绍
随着半导体封装技术的演进，半导体装置(Semiconductordevice)已开发出不同的封装型态，例如：打线式(Wirebonding)、覆晶式(flipchip)或混合式(hybrid，即覆晶式配合打线式)。目前较受注目的是使用铜结构进行接合的芯片封装技术，其利用压合的方式进行芯片与封装承载板之间的接合。然而，现行铜接合所能达到的实施条件为温度300℃至450℃且需高达300MPa的压力，因此这样高的压合温度与压力造成这种封装技术仍无法进入量产阶段。
技术实现思路
本专利技术提供一种封装结构，适于低温常压的封装量产。本专利技术另提供一种基板接合方法，能在低温常压下完成铜接合。本专利技术的一种封装结构包括第一基板、第一载体以及多个铜柱结构。第一基板具有多个阶梯状盲孔，各个阶梯状盲孔包括第一开孔、第二开孔与水平阶梯面，第二开孔的孔径大于第一开孔的孔径，水平阶梯面位于第一开孔与第二开孔的交接处。第一载体则具有多个接垫设置于其表面。各个铜柱结构具有相对的第一端与第二端，其中第一端与接垫电性接触，第二端与上述第一开孔相接，且各个铜柱结构填满各个阶梯状盲孔。在本专利技术的一实施例中，上述铜柱结构的高度大于或等于阶梯状盲孔的深度。在本专利技术的一实施例中，上述第一开孔的壁面可为垂直面。在本专利技术的一实施例中，上述第一开孔的壁面可为倾斜面，且第一开孔与上述水平阶梯面交接处的孔径大于第一开孔远离上述水平阶梯面的孔径。在本专利技术的一实施例中，上述第一载体可包括线路板(circuitboard)、载板(carrier)、封装体(package)或电子元件(electricalcomponent)。在本专利技术的一实施例中，上述封装结构还可包括铜界面层，介于铜柱结构与阶梯状盲孔之间。本专利技术的一种基板接合方法包括在第一基板中形成多个阶梯状盲孔，每个阶梯状盲孔包括第一开孔与第二开孔，第二开孔的孔径大于第一开孔的孔径；在第一载体的表面的多个接垫上形成多个铜柱结构，每个铜柱结构的直径大于第一开孔的孔径且小于第二开孔的孔径，再蚀刻铜柱结构，以使铜柱结构的顶面成为圆顶。然后，压合上述铜柱结构至上述阶梯状盲孔，以使铜柱结构填满阶梯状盲孔。在本专利技术的另一实施例中，压合上述铜柱结构至阶梯状盲孔的温度介于60℃与160℃之间。在本专利技术的另一实施例中，压合上述铜柱结构至阶梯状盲孔的压力为常压。在本专利技术的另一实施例中，在第一基板中形成上述阶梯状盲孔的步骤包括在承载板上依序形成第一介电层与第二介电层，再于第二介电层中形成第二开孔并露出部分第一介电层，然后于露出的第一介电层中形成第一开孔。在本专利技术的另一实施例中，形成上述第一开孔的方法包括光刻蚀刻处理或激光处理。在本专利技术的另一实施例中，形成上述第二开孔的方法包括光刻蚀刻处理。在本专利技术的另一实施例中，在第一基板中形成上述阶梯状盲孔的步骤包括先在承载板上依序形成第一光可成像介电(photoimageabledielectric,PID)层与第二光可成像介电层，然后先图案化第二光可成像介电层，以形成第二开孔并露出部分第一光可成像介电层，再图案化第一光可成像介电层，以形成第一开孔。在本专利技术的另一实施例中，在上述阶梯状盲孔形成后还可在阶梯状盲孔的内面先形成铜界面层。在本专利技术的另一实施例中，形成上述铜柱结构的步骤包括在上述接垫上形成晶种层，在第一载体的表面形成覆盖晶种层的保护层，然后在保护层中形成露出晶种层的开口，再从晶种层形成铜柱结构。基于上述，本专利技术通过提供一种具阶梯状盲孔的基板，并搭配具圆顶的铜柱结构，因此能在压合期间并使圆顶与阶梯状盲孔接合并且在接触时产生一应力集中点，有效降低铜压合的处理温度和压力，进而使本专利技术的处理适于量产。为让本专利技术的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合附图作详细说明如下。附图说明图1是依照本专利技术的第一实施例的一种封装结构的剖面示意图；图2A至图2D是依照本专利技术的第二实施例的一种基板接合方法中形成阶梯状盲孔的制造流程剖面示意图；图3A至图3E是依照本专利技术的第二实施例的一种基板接合方法中形成铜柱结构的制造流程剖面示意图；图4A至图4B是依照本专利技术的第二实施例的一种基板接合方法中压合流程的剖面示意图。附图标记说明：100：封装结构102、400：第一基板104、402：第一载体104a、302a：表面106、314：铜柱结构106a：第一端106b：第二端108、212：阶梯状盲孔110、208：第一开孔112、206：第二开孔114、210：水平阶梯面116、304：接垫118、306：晶种层120、126、200、300：承载板122、202：第一介电层124、204：第二介电层128：电子元件130、308：保护层132、404：空间214：铜界面层302：芯片310：光阻312：开口314a：圆顶d：深度h：高度r1、r2、r3：孔径r4：直径θ：角度具体实施方式下文列举一些实施例并配合附图来进行详细地说明，但所提供的实施例并非用以限制本专利技术所涵盖的范围。此外，附图仅以说明为目的，并未依照原尺寸作图。为了方便理解，下述说明中相同的元件将以相同的符号标示来说明。另外，关于文中所使用的“第一”、“第二”...等用语，并非表示顺序或顺位的意思，应知其是为了区别以相同技术用语描述的元件或操作。其次，在本文中所使用的用词“包含”、“包括”、“具有”等等，均为开放性的用语；也就是指包含但不限于。再者，在本文中所使用的用词“接触”、“相接”、“接合”等等，如无特别说明，则可代表直接接触或者通过其他膜层间接地接触。图1是依照本专利技术的第一实施例的一种封装结构的剖面示意图。请参照图1，第一实施例的封装结构100包括第一基板102、第一载体104以及铜柱结构106。第一基板102具有多个阶梯状盲孔108，每个阶梯状盲孔108包括第一开孔110、第二开孔112与位于第一开孔110与第二开孔112的交接处的水平阶梯面114，第二开孔112的孔径r1大于第一开孔110的孔径r2。此外，以图1为例，第一开孔110的壁面是倾斜面，且第一开孔110与水平阶梯面114交接处的孔径r2会大于第一开孔110远离水平阶梯面114的孔径r3；但本专利技术并不限于此，第一开孔110的壁面也可为垂直面，亦即第一开孔110的孔径r2与孔径r3会是一致的。至于第一载体104则具有多个接垫(contactpads)116设置于其表面104a，且于接垫116和铜柱结构106之间可设有晶种层118，有助于铜柱结构106的成长。所述铜柱结构106具有相对的第一端106a与第二端106b，其中第一端106a与接垫116电性接触，铜柱结构106的第二端106则与第一开孔110相接，且每个铜柱结构106填满每个阶梯状盲孔108。在本实施例中，可通过保护层130包覆第一基板102，且保护层130可介于铜柱结构106的外缘和第二开孔112的内缘之间的空间132，以达到密封的效果，其中保护层130例如模塑料(moldingcompound)或底胶(underfill)。而当铜柱结构106的高度h大于阶梯状盲孔108的深度d时，在铜柱结构106与第二开孔112接本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种封装结构，其特征在于,包括：第一基板，具有多个阶梯状盲孔，所述多个阶梯状盲孔中的每一个包括第一开孔、第二开孔与水平阶梯面，所述第二开孔的孔径大于所述第一开孔的孔径，所述水平阶梯面位于所述第一开孔与所述第二开孔的交接处；第一载体，具有多个接垫设置于所述第一载体的表面；以及多个铜柱结构，所述多个铜柱结构中的每一个具有相对的第一端与第二端，其中所述第一端与所述接垫电性接触，所述第二端与所述第一开孔相接，且所述多个铜柱结构中的每一个填满所述多个阶梯状盲孔中的每一个。

【技术特征摘要】
1.一种封装结构，其特征在于,包括：第一基板，具有多个阶梯状盲孔，所述多个阶梯状盲孔中的每一个包括第一开孔、第二开孔与水平阶梯面，所述第二开孔的孔径大于所述第一开孔的孔径，所述水平阶梯面位于所述第一开孔与所述第二开孔的交接处；第一载体，具有多个接垫设置于所述第一载体的表面；以及多个铜柱结构，所述多个铜柱结构中的每一个具有相对的第一端与第二端，其中所述第一端与所述接垫电性接触，所述第二端与所述第一开孔相接，且所述多个铜柱结构中的每一个填满所述多个阶梯状盲孔中的每一个。2.根据权利要求1所述的封装结构，其特征在于,所述多个铜柱结构中的每一个的高度大于或等于所述多个阶梯状盲孔中的每一个的深度。3.根据权利要求1所述的封装结构，其特征在于,所述第一开孔的壁面为垂直面。4.根据权利要求1所述的封装结构，其特征在于,所述第一开孔的壁面为倾斜面，且所述第一开孔与所述水平阶梯面交接处的孔径大于所述第一开孔远离所述水平阶梯面的孔径。5.根据权利要求1所述的封装结构，其特征在于,所述第一载体包括线路板、载板、封装体或电子元件。6.根据权利要求1所述的封装结构，其特征在于,还包括铜界面层，介于所述多个铜柱结构中的每一个与所述多个阶梯状盲孔中的每一个之间。7.一种基板接合方法，其特征在于,包括：在第一基板中形成多个阶梯状盲孔，所述多个阶梯状盲孔中的每一个包括第一开孔与第二开孔，所述第二开孔的孔径大于所述第一开孔的孔径；在第一载体的表面的多个接垫上形成多个铜柱结构，所述多个铜柱结构中的每一个的直径大于所述第一开孔的孔径且小于所述第二开孔的孔径；蚀刻所述多个铜柱结构，以使所述多个铜柱结构中的每一个的顶面成为圆顶；以及压合所述多个铜柱结构至所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：李建财，柯正达，
申请(专利权)人：欣兴电子股份有限公司，
类型：发明
国别省市：中国台湾,71