金属垫结构制造技术

本发明专利技术涉及一种金属垫结构，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。本发明专利技术在所述第一金属垫的顶面上配置有第一平整金属，并且在所述第二金属垫的顶面上配置第二平整金属；第一平整金属和第二平整金属的顶表面，呈现共平面结构，能有效克服不同材料间的热膨胀系数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问题。本发明专利技术还公开了该金属垫结构的制造方法。

Metal cushion structure

The invention relates to a metal pad structure, a first metal pad and second metal pad configuration in the top surface of the package substrate on the top surface of the top surface; the first metal pad and the second metal pad showed non planar configuration; the first flat metal configuration on the top surface of the first metal pad on the second level; the metal is arranged on the top surface of the second metal pad on the top surface of the top surface; the first flat metal and the second flat metal has coplanar configuration. The invention is provided with a first flat metal on the top surface of the first metal pad, and the configuration of second flat metal on the top surface of the second metal pad on the top surface of the first metal flat; and second flat metal, showing the plane structure, can effectively overcome the different material between the thermal coefficient mismatch or system error due to substrate bending expansion, and the problem of poor welding caused. The invention also discloses the manufacturing method of the metal cushion structure.

【技术实现步骤摘要】
金属垫结构
本专利技术涉及一种金属垫结构(padstructure)，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。
技术介绍
如图1A所示，电子组件或是封装基材18具有多个金属垫(metalpad)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(coefficientofthermalexpansions,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(CoefficientofThermalExpansion,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。
技术实现思路
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，根据本专利技术的实施例，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(padstructure)，并提出该金属垫结构(padstructure)的制造方法。根据实施例，本专利技术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，本专利技术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；蚀刻金属，以在多个孔内形成共平面的平整金属，每个共平面平整金属设置在相应的金属垫的顶表面上。相对于现有技术，本专利技术在所述第一金属垫的顶面上配置有第一平整金属，并且在所述第二金属垫的顶面上配置第二平整金属；第一平整金属和第二平整金属的顶表面，呈现共平面(coplanar)结构，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问题。即使在封装技术更进一步、电路设计准则更细小时，组件金属脚安装于基材上的金属垫时，也不会产生焊接不良的问题。附图说明图1是现有技术中电子组件或是封装基材之金属垫(metalpad)的结构示意图。图2A-2G是本专利技术金属垫结构的制程图。图3A-3B是芯片安装在本专利技术金属垫结构上的结构示意图。图4A-4B是本专利技术金属垫结构的孔内结构示意图。图5A-5B是本专利技术金属垫结构的另一孔内结构示意图。其中：10为芯片；101为金属针；18为封装基材；21为焊锡；212为回焊焊锡；22为防焊层；241、242、243为孔；26为种子层；262为金属；263为覆盖层；264为钛；HR1、HR2、HR3为水平参考；L1、L2、L3为平整金属；P1、P2、P3为金属垫；S1、S2、S3为表面处理层(镍-金)；S22、S23为表面处理层(镍-钯-金)；T1、T2、T3为顶面。具体实施方式下面结合附图和具体实施例，进一步阐述本专利技术。这些实施例应理解为仅用于说明本专利技术而不用于限制本专利技术的保护范围。在阅读了本专利技术记载的内容之后，本领域技术人员可以对本专利技术作各种改动或修改，这些等效变化和修改同样落入本专利技术权利要求所限定的范围。本技艺将封装基材原本非共平面的第一金属垫和第二金属垫，顶表面制作平整金属层使得平整金属层顶表面呈现共平面状态。封装基材具有第一金属垫和第二金属垫，第一金属垫与第二金属垫的顶表面呈现“非共平面”(non-coplanar)；第一平整金属配置在第一金属垫的顶侧，第二平整金属设置在第二金属垫的顶侧；第一平整金属和第二平整金属制成共平面(coplanar)状态。图2A-2G显示本专利技术的金属垫制程。图2A显示一片薄膜高密度封装基材18，封装基材18的顶表面，具有金属垫P1、P2、P3。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。其中，第一顶表面T1、第二顶表面T2、与第三顶表面T3呈现非共平面(non-coplanar)状态。我们在封装基材18的底侧配置第一水平基准参考线HR1作为水平参考基准，以表示封装基材18的底面呈现水平配置。在金属垫P1、P2、P3的上侧，配置有第二水平基准参考线HR2作为参考基准，以表示三个顶面T1、T2、T3中，至少有两个顶面为非共平面(non-coplanar)构造。图2B显示设置在封装基材18的顶表面上的防焊层22具有多个孔241、242、243。第一孔241配置在第一金属垫本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种金属垫结构，其特征是，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，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；以及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。

【技术特征摘要】
2016.08.04 US 62/370,8351.一种金属垫结构，其特征是，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，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；以及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。2.如权利要求1所述的金属垫结构，其特征是，还包括表面处理层，所述表面处理层设置于平整金属的顶表面。3.如权利要求2所述的金属垫结构，其特征是，还包括防焊层，所述防焊层配置在所述金属垫的顶面；且所述防焊层具有多个孔，每个孔配置在相应的金属垫的顶表面，包围着所述平整金属与所述表面处理层。4.如权利要求3所述的金属垫结构，其特征是，每个孔暴露相应金属垫的顶表面。5.根据权利要求3所述的金属垫结构，其特征是，每个孔暴露一个比相应金属垫的顶表面小的区域。6.如权利要求3所述的金属垫结构，其特征是，每个表面处理层配置在相应的孔内。7.根据权利要求3所述的金属垫结构，其特征是，每个平整金属配置在相应的孔内。8.如权利要求3所述的金属垫结构，其特征是，每个孔都有一个垂直的孔壁墙面。9.如权利要求2所述的金属垫结构，其特征是，所述表面处理层是化学镀镍金或化学镀镍钯金。10.如权利要求5所述的金属垫结构，其特征是，还包括钛金属，所述钛金属设置在相应孔的孔壁表面上。11.一种金属垫结构的制造方法，其特征是，包括如下步骤：准备封装基材，所述封装基材具有设置在顶...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡迪群，
申请(专利权)人：胡迪群，
类型：发明
国别省市：中国台湾,71