增加封装体可靠性的焊垫结构制造技术

一种增加封装体可靠性的焊垫结构，该封装体包含有一基板或／及晶片，该焊垫结构包含有复数个第一焊垫设于该基板或／及晶片表面，以及至少一第二焊垫设于该基板或／及晶片表面的一预定区域；其中各该第一焊垫具有一第一直径，且该第二焊垫具有一大于该第一直径的第二直径，因此该第二焊垫可以在该基板或／及晶片承受较大的热应力；由于本发明专利技术于基板或／及晶片的高应力区域设置具有较大尺寸的焊垫，且这些具有较大尺寸的焊垫可以承受较强的机械强度并且提供较佳的抗热应力能力，因此本发明专利技术封装体焊垫结构可以有效改善整个封装体的可靠性；另，本发明专利技术利用焊垫制程中光阻图案的开口大小来控制基板或／及晶片上的焊垫尺寸，因此不需增加额外的制程及设备或变更原有制程，即可达到改善封装体可靠性的目的。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术关于一种封装体的焊垫结构(solder pad)，特别是一种增加封装体可靠性的焊垫结构。请参考附图说明图1，图1为习知一封装体结构示意图。如图1所示，一封装体10包含有一晶片12与一基板18，晶片12上包含有复数个凸块焊垫14分别连接至复数个相对应的凸块结构(solder bump)16，并且经由凸块结构16连接至基板18表面。晶片12与基板18之间设有一底部密封层(underfilllayer)20，用来填满晶片12与基板18之间的空隙，以使晶片12与基板18紧密结合。在习知封装技术中，基板18可由塑胶(有机)或陶瓷等材料构成，其中陶瓷基板的价格昂贵，且来源有限，因此相对具有价格低廉、来源取得容易等优点的塑胶基板即成为封装材料的主流。然而使用塑胶基板却也使得封装体经常遭遇到热应力不均匀的问题，举例来说，晶片12的热膨胀系数约为2.7ppm/℃，而塑胶基板18的热膨胀系数约为17ppm/℃，因此当外界环境的温度发生变化时，晶片12与塑胶基板18即可能因为热膨胀系数不匹配而导致封装体结构变形，甚至导致产品失效。请参考图2A与图2B，图2A与图2B为封装体因外界温度变化而产生的形变结果示意图。如图2A所示，当外界温度上升时，由于塑胶基板18的热膨胀系数大于晶片12的热膨胀系数，因此封装体10可能因塑胶基板18过度膨胀而造成结构向上弯曲。相反地，如图2B所示，当外界温度下降时，由于塑胶基板18收缩程度大于晶片12，因此可能造成封装体10结构向下弯曲。值得注意的是，由于晶片12边缘区域为一高应力区域，因此在温度变化时会较晶片12中心区域产生严重形变，甚至使封装体结构产生裂缝(crack)等缺陷。为了避免封装体因热应力而产生形变，习知方法改变连接晶片12与基板18的凸块焊垫(solder bump pad)14的设置位置，亦即利用凸块16位置来调整晶片12以及基板18承受应力的分布情形。请参考图3与图4，图3与图4为设置于晶片表面的凸块焊垫的示意图。一般而言，凸块焊垫以一矩阵排列方式设置于晶片上，为说明凸块焊垫设置位置与晶片承受应力的关系，在图3与图4中均仅显示设于晶片表面高应力区域(矩阵边缘)的凸块焊垫结构。如图3所示，晶片12上的凸块焊垫14以一矩型排列方式设置于晶片12上，当外界温度发生变化时，最大的热应力通常是产生离晶片12中心点最远处的位置(maximum distance to neutral point，max DNP)，例如晶片12的四个角落上的凸块焊垫22的位置上即承受较大的热应力，因此凸块焊垫22的位置是封装体内最容易产生裂缝(crack)的部位。如图4所示，习知解决上述问题的方法是直接将承受较大热应力的凸块焊垫22移除，亦即避免在晶片12的角落区域设置焊垫以及凸块等结构，此为一般所称的角落凸块设计原则(bump corner design rule)。由于习知方法仅移除设于晶片12四个角落的凸块焊垫14，晶片12上其他高应力区域的凸块焊垫14并未加以去除，例如图4所示的凸块焊垫24仍须承受较大的热应力，因此随着晶片12尺寸愈大，上述方法根本无法有效改善热应力所衍生的问题，进而使得封装体的可靠性大为降低。依据本专利技术的目的，该封装体包含有一基板或/及晶片，该焊垫结构包含有复数个第一焊垫设于该基板或/及晶片表面，以及至少一第二焊垫设于该基板或/及晶片表面的一预定区域。其中各该第一焊垫具有一第一直径，且该第二焊垫具有一大于该第一直径的第二直径，因此该第二焊垫可以在该基板或/及晶片进行一热制程时承受较大的热应力以及拥有较佳的可靠性。由于本专利技术于基板或/及晶片的高应力区域设置具有较大尺寸的焊垫，且这些具有较大尺寸的焊垫可以承受较强的机械强度并且提供较佳的抗热应力能力，因此本专利技术封装体焊垫结构可以有效改善整个封装体的可靠性。此外，本专利技术利用焊垫制程中光阻图案的开口大小来控制基板或/及晶片上的焊垫尺寸，因此并不需要增加额外的制程及设备或变更原有制程，即可达到改善封装体可靠性的目的。图3与图4为习知焊垫结构的示意图；图5为本专利技术的第一实施例的焊垫结构示意图；图6为本专利技术的第二实施例的焊垫结构示意图；图7为本专利技术的第三实施例的焊垫结构示意图；图8为本专利技术的第四实施例的焊垫结构示意图；图9为本专利技术的第五实施例的焊垫结构示意图；图10为本专利技术的第六实施例的焊垫结构示意图；图11为本专利技术的第七实施例的焊垫结构示意图；图12为本专利技术一封装体结构示意图。图示的符号说明10封装体 12晶片14凸块焊垫16凸块结构18基板或/及晶片 20底部密封层 22凸块焊垫24凸块焊垫30基板或/及晶片 32第一焊垫34第二焊垫40封装体42晶片 44基板46印刷电路板 48第一表面50第二表面 52凸块焊垫54凸块结构56底部密封层 58锡球焊垫60锡球结构请参考图6，图6为本专利技术的第二实施例的焊垫结构示意图。如图6所示，一基板或/及晶片30的表面上设有复数个第一焊垫32以及复数个第二焊垫34。其中，第一焊垫32以阵列排列的方式设于基板30的中心区域，而具有较大直径的第二焊垫34则是设在第一焊垫32所排成阵列的角落区域，包括阵列的四个顶点位置以及顶点周围位置。为了确保封装体于焊接过程的可靠性，所有第一焊垫32与第二焊垫34应具有相同或近似高度。请参考图7，图7为本专利技术的第三实施例的焊垫结构示意图。如图7所示，一基板或/及晶片30的表面上设有复数个第一焊垫32以及复数个第二焊垫34。其中，第一焊垫32以阵列排列的方式设于基板或/及晶片30的中心区域，而具有较大直径的第二焊垫34则是设在第一焊垫32所排成阵列的角落区域，例如使第二焊垫34设于第一焊垫32所排成阵列的四个顶点周围位置，而阵列的四个顶点位置上则没有设置任何焊垫。为了确保封装体于焊接过程的可靠性，所有第一焊垫32与第二焊垫34应具有相同或近似高度。请参考图8，图8为本专利技术的第四实施例的焊垫结构示意图。如图8所示，一基板或/及晶片30的表面上设有复数个第一焊垫32以及复数个第二焊垫34。其中，第一焊垫32设置于基板或/及晶片30的四个侧边而形成一矩形排列，而具有较大直径的第二焊垫34则是设在第一焊垫32所排成的矩形的四个顶点上。为了确保封装体于焊接过程的可靠性，所有第一焊垫32与第二焊垫34应具有相同或近似高度。请参考图9，图9为本专利技术的第五实施例的焊垫结构示意图。如图9所示，一基板或/及晶片30的表面上设有复数个第一焊垫32以及复数个第二焊垫34。其中，第一焊垫32设置于基板或/及晶片30的四个侧边而形成一矩形排列，而第二焊垫34则是设在第一焊垫32所排成的矩形的角落区域，例如使第二焊垫34设于第一焊垫32所排成矩形的四个顶点周围位置，而矩形的四个顶点位置上则没有设置任何焊垫。为了确保封装体于焊接过程的可靠性，所有第一焊垫32与第二焊垫34应具有相同或近似高度。由于在理想状况下，若以基板或/及晶片中心为圆心，则设于同一同心圆的圆周上的焊垫结构应承受约略相等的热应力，因此本专利技术亦根据此一应力分布来设置具有不同尺寸的焊垫结构。请参考图10，图10为本专利技术的第六实施例的焊垫结构示意图。如图10所示，一基板或/及晶片30的表面上设有复数个本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种增加封装体可靠性的焊垫结构，该封装体包含有一基板，其特征是：该焊垫结构包含有： 复数个第一焊垫设于该基板表面，且各该第一焊垫具有一第一直径；以及 至少一第二焊垫设于该基板表面的一预定区域，该第二焊垫具有一大于该第一直径的第二直径以在该基板上承受较大的热应力及疲劳强度。

【技术特征摘要】
US 2002-5-21 10/063,8801.一种增加封装体可靠性的焊垫结构，该封装体包含有一基板，其特征是该焊垫结构包含有复数个第一焊垫设于该基板表面，且各该第一焊垫具有一第一直径；以及至少一第二焊垫设于该基板表面的一预定区域，该第二焊垫具有一大于该第一直径的第二直径以在该基板上承受较大的热应力及疲劳强度。2.如权利要求1所述的焊垫结构，其特征是该基板为一塑胶基板。3.如权利要求1所述的焊垫结构，其特征是该基板为一陶瓷基板。4.如权利要求1所述的焊垫结构，其特征是该基板为一印刷电路板。5.如权利要求1所述的焊垫结构，其特征是该基板为一晶片。6.如权利要求1所述的焊垫结构，其特征是该预定区域为一高应力区域。7.如权利要求1所述的焊垫结构，其特征是各该第一焊垫以阵列排列的方式设于该基板的中心区域。8.如权利要求1所述的焊垫结构，其特征是该预定区域设于该基板表面的角落区域。9.如权利要求1所述的焊垫结构，其特征是该预定区域设于该基板表面的复数个同心圆的各圆周上。10.如权利要求9所述的焊垫结构，其特征是各该同心圆上的各该第二焊垫依等间距设于各该相对应的圆周上。11.如权利要求1所述的焊垫结构，其特征是该预定区域设于该基板表面的最大圆外部的该基板表面的角落区域。12.如权利要求1所述的焊垫结构，其特征是该预定区域设于该基板表面的最大圆的圆周上。13.如权利要求1所述的焊垫结构，其特征是该预定区域另包含至少一接地焊垫。14.如权利要求1所述的焊垫结构，其特征是各该第一焊垫以及该第二焊垫均为一凸块焊垫，且各该凸块焊垫分别连接至一凸块结构并经由该凸块结构连接至一晶片表面。15.如权利要求14所述的焊垫结构，其特征是该晶片与该基板之间另设有一底部密封层，以填满该晶片与该基板之间的空隙。16.如权利要求1所述的焊垫结构，其特征是各该第一焊垫以及该第二焊垫均为一锡球焊垫，且各该锡球焊垫分别连接至一锡球结构并经由该锡球结构连接至一印刷电路板表面。17.一种焊垫结构，其特征是包含有一基板；复数个第一凸块焊垫设于该基板的一第一表面，且各该第一凸块焊垫均具有一第一直径；至少一第二凸块焊垫设于该第一表面的一第一预定区域，且该第二凸块焊垫具有一大于该第一直径的...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈国明，
申请(专利权)人：联华电子股份有限公司，
类型：发明
国别省市：71[中国|台湾]