专利名称：倒装片型芯片封装结构的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种倒装片型芯片封装结构，且特别涉及一种具有防护胶膜的倒装片型芯片封装结构，其中防护胶膜配置于芯片的背面，用以预防芯片的背面受到外力的破坏，同时提供较佳的导热效果至芯片。
请参考
图1，其绘示常见的第一种倒装片球格阵列型芯片封装结构的剖面示意图。芯片封装结构100主要包括一芯片110、多个凸块120及一承载器130等。其中，芯片110具有一工作表面(active surface)112及对应的一背面114，其中芯片110的工作表面112泛指芯片110的具有工作组件(activedevice)的一面，并且芯片110还具有多个焊垫116，其配置于芯片110的工作表面112，用以作为芯片110的信号输出入的媒介。此外，承载器130，例如为一具有内建线路的基板(substrate)，并具有一顶面132及对应的一底面134，且承载器130还具有多个凸块垫(bump pad)136，其位置分别对应于这些焊垫116的位置。另外，这些凸块120则分别配置介于这些焊垫116之一及其所对应的这些凸块垫136之一，用以分别电性连接这些焊垫116之一及其所对应的这些凸块垫136之一。
请同样参考图1，底胶(underfill)140填充于芯片110的工作表面112及承载器130的顶面132所构成的空间，用以保护焊垫116、凸块120及凸块垫136的裸露出的部分，并同时缓冲芯片110与承载器130之间因受热所产生热应变(thermal strain)的差异。此外，承载器130还具有多个焊球垫(ball pad)138，其同样以面阵列的方式配置于承载器130的底面134，并将焊球(ball)150分别配置于每一焊球垫138上。因此，芯片110的焊垫116可经由凸块120，而电性及机械性连接至承载器130的凸块垫136，再经由承载器130的内部线路而向下绕线(routing)至承载器130的底面134的焊球垫138，最后利用焊球垫138上的焊球150，而电性及机械性连接至下一层级(next level)的电子装置，例如一印刷电路板(PCB)。
请同时参考图1、图2，其中图2绘示常见的第二种倒装片球格阵列型芯片封装结构的剖面示意图。首先如图1所示，芯片封装结构100乃是将底胶140填充于芯片110的工作表面112及承载器130的顶面132所构成的空间，用以保护焊垫116、凸块120及凸块垫136的裸露出的部分。此外，图1的芯片封装结构100的底胶140虽可保护焊垫116、凸块120及凸块垫136的裸露出的部分，但是却无法有效地保护芯片110的背面114，使得芯片110的背面114容易受到外力所破坏，因而在芯片110的背面114留下细微的裂痕(未绘示)。值得注意的是，在反复循环地施加高热于芯片110之后，裂痕的大小及深度必然逐渐地增加，导致芯片110的内部电路最后将受到裂痕的影响而失去其原有的功能。
接着如图2所示，芯片封装结构102则是以模造(molding)的方式将封胶(molding compound)142成形于芯片110及承载器130上，并将封胶142填充于芯片110的工作表面112及承载器130的顶面132所构成的空间，且包覆至芯片110的侧缘及背面114。因此，芯片110的表面(包括背面114)均可受到封胶142的保护。值得注意的是，由于封胶142的材质的热传导系数(Coefficient of Thermal Expansion，CTE)较差，所以芯片110于运作时所产生的热能不容易经由封胶142而散逸至外界。
发明内容
有鉴于此，本实用新型的目的在于提供一种倒装片型芯片封装结构，用以预防芯片的背面受到外力的破坏，同时提供较佳的导热效果至芯片，故可提升此芯片封装结构的电气效能，并可提高此芯片封装结构的使用寿命。
基于上述目的，本实用新型提出一种倒装片型芯片封装结构，其至少具有一承载器、一芯片、多个凸块、一防护胶膜(protection film)及一底胶。其中，承载器具有一顶面及多个凸块垫，而这些凸块垫配置于承载器的顶面。此外，芯片则具有一工作表面及对应的一背面，且芯片还具有多个焊垫，其配置于芯片的工作表面。另外，这些凸块则分别配置介于这些焊垫之一及其所对应的这些凸块垫之一。并且，防护胶膜配置于芯片的背面，而底胶则填充于芯片的工作表面及承载器的顶面所构成的空间。值得注意的是，防护胶膜的材质为弹性佳、耐热性佳及散热性佳的材质。此外，防护胶膜还可具有多个散热粒子，其掺杂于防护胶膜之内。
同样基于本实用新型的上述目的，本实用新型还提出一种倒装片型芯片封装结构，其至少具有一承载器、一芯片、多个凸块、一防护胶膜及一封胶。其中，承载器具有一顶面及多个凸块垫，而这些凸块垫配置于承载器的顶面。此外，芯片则具有一工作表面及对应的一背面，且芯片还具有多个焊垫，其配置于芯片的工作表面。另外，这些凸块则分别配置介于这些焊垫之一及其所对应的这些凸块垫之一。并且，防护胶膜配置于芯片的背面，而封胶则填充于芯片的工作表面及承载器的顶面所构成的空间，并包覆芯片及防护胶膜的侧缘，且暴露出防护胶膜的远离芯片的一面。同样地，防护胶膜的材质为弹性佳、耐热性佳及散热性佳的材质。此外，防护胶膜还可具有多个散热粒子，其掺杂于防护胶膜之内。
为让本实用新型的上述目的、特征和优点能明显易懂，下文特举一较佳实施例，并配合附图作详细说明如下。
请同样参考图3，底胶240填充于芯片210的工作表面212及承载器230的顶面232所构成的空间，用以保护焊垫216、凸块220及凸块垫236的裸露出的部分，并同时缓冲芯片210与承载器230之间因受热所产生热应变的差异。此外，当芯片封装结构200应用于倒装片球格阵列型(FC/BGA)的芯片封装结构时，承载器230将可具有多个焊球垫238，其同样以面阵列的方式配置于承载器230的底面234，并将焊球250分别配置于每一焊球垫238上。因此，芯片210的焊垫216可经由凸块220，而电性及机械性连接至承载器230的凸块垫236，再经由承载器230的内部线路而向下绕线至承载器230的底面234的焊球垫238，最后利用焊球垫238上的焊球250，而电性及机械性连接至下一层级(next level)的电子装置，例如一印刷电路板(PCB)。另外，芯片封装结构200也可应用于倒装片针格阵列型(FC/PGA)的芯片封装结构，或是其它倒装片型芯片封装结构。值得注意的是，芯片封装结构200的承载器230除了可以是一具有内建线路的基板之外，也可为其它型态的承载结构，例如一可承载芯片210的导线架(lead-frame)或软性电路板等。
请同样参考图3，为了要预防芯片210的背面214不会受到外力所破坏，同时提供较佳的导热效果至芯片210，芯片封装结构200将还具有一防护胶膜218，其配置于芯片210的背面214。值得注意的是，防护胶膜218的材质必须具有弹性及韧性，故当外界的压力施加于防护胶膜218上时，具有弹性及韧性的防护胶膜218将可随即对应产生形变，并将外界的压力分散至芯片210的背面214上，用以预防外界过大的压力在芯片210的背面214留下裂痕。因此，芯片210的背面214将不易受外界的压力而产生裂痕，在反复循环地施加高热于芯片210之后，芯片210的背面214将不再具有裂痕用以增加其大小及深度，所以芯片210的内部电路将不会受到裂痕的影响而失去其原有的功能，故可提高芯片封装结构200的使用寿命。
请同样参考图3，在芯片封装结构200的制作过程及后续组装过程的期间，防护胶膜218极有可能需要被升温至摄氏两百度以上，所以防护胶膜218的材质必须对应具有耐高温的特性，用以避免防护胶膜218在经过高热处理之后，使其本身结构发生老化(氧化)或脆化等现象。此外，为了提供良好的导热效果与芯片210，防护胶膜218的材质则可具有良好的散热特性，使得芯片210于运作时所产生的部分热能，可以经由防护胶膜218而散逸至外界，因而有效提升芯片封装结构200的电气效能。
请同样参考图3，由于聚酰亚胺树脂(Poly-Imide，PI)具有良好的弹性、韧性、耐热性及散热性，故可选择聚酰亚胺树脂作为防护胶膜218的材质。此外，除了选择具有较佳的散热特性的材料来作为防护胶膜218的材质以外，在本实用新型的较佳实施例中，还可将许多散热粒子(particle)掺杂分布于防护胶膜218之内，用以提升防护胶膜218的本身结构的散热特性，而这些散热粒子的材质例如有二氧化硅(SiO2)、氧化铝(Al2O3)、铜及其它散热性佳的材质。
请同时参考图3、图4，其中图4绘示本实用新型的较佳实施例的第二种倒装片型芯片封装结构的剖面示意图。芯片封装结构200与芯片封装结构202在结构上几近雷同，故请参考图3的芯片封装结构200及其相关说明，于此不再多作赘述，下文仅针对两者的不同处来加以说明。首先，图3的芯片封装结构200的底胶240填充于芯片210的工作表面212及承载器230的顶面232所构成的空间，此外，图4的芯片封装结构202的封胶242除了填充于芯片210的工作表面212及承载器230的顶面232所构成的空间以外，还包覆芯片210及防护胶膜218的侧缘，并且暴露出防护胶膜218的远离芯片210的一面，用以增加防护胶膜218的散热面积，此乃芯片封装结构200与芯片封装结构202之间最大的不同处。此外，还可利用防护胶膜218的远离芯片210的一面来直接接触外界的散热器(未绘示)，进而提升防护胶膜218其对于芯片210的散热效率。
本实用新型的较佳实施例还提出一种具有防护胶膜的芯片的制作过程，请依序参考图5A--5C，其绘示本实用新型的较佳实施例的一种具有防护胶膜的芯片的制作过程流程图。首先如图5A所示，提供一晶片(wafer)300，其具有一工作表面302及对应的一背面304，其中晶片300的工作表面302具有多组集成电路(Integration Circuit，IC)(未绘示)，接着如图5B所示，形成一防护胶膜310于晶片300的背面304，其中形成防护胶膜310的方法可采用卷带贴合法(film taping)、滚压涂布法(roller coating)、旋转涂布法(spin coating)或其它种类的涂布法(coating)等。再者如图5C所示，依照各组集成电路(IC)的分布区域来切割晶片300成为多个芯片300a，使得防护胶膜310也对应切割成数个部分，而分别留置于这些芯片300a的背面304，故可使得每颗芯片300a的背面304均具有防护胶膜310。
请同样参考图5A--5C，如图5C所示，为了制作凸块320于芯片300a的工作表面302的焊垫306上，可如图5A所示，预先制作凸块320于在晶片300的工作表面302的焊垫306上，或如图5B所示，在形成防护胶膜310于晶片300的背面304以后，始制作凸块320于在晶片300的工作表面302的焊垫306上。然无论如何，最后皆可得到同一倒装片芯片结构301，其至少包括芯片300a、防护胶层310及凸块306等，其中防护胶膜310配置于芯片300a的背面304，而凸块320则分别配置于芯片300a的工作表面302上的焊垫306。
综上所述，本实用新型的倒装片型芯片封装结构乃是在其芯片的背面额外增设一层防护胶膜，其中此防护胶膜可以具有良好的弹性及韧性，用以预防芯片的背面受到外力的破坏，而此防护胶膜还可具有良好的耐热性，用以容忍外界所施加于防护胶膜的高热，且此防护胶膜尚可具有良好的散热性，用以提供提供较佳的导热效果至芯片。因此，本实用新型的倒装片型芯片封装结构可通过在芯片的背面额外增设一防护胶膜，用以预防芯片的背面受到外力的破坏，同时提供较佳的导热效果至芯片，故可提升此芯片封装结构的电气效能，还可提高此芯片封装结构的使用寿命。
虽然本实用新型已以较佳实施例公开如上，然其并非用于限定本实用新型，任何本领域的普通技术人员，在不脱离本实用新型的精神和范围内，可作一些等效变化和变动，因此本实用新型的保护范围以权利要求为准。
权利要求1.一种倒装片型芯片封装结构，其特征在于，至少包括一承载器，具有一顶面及数个凸块垫，其中这些凸块垫配置于该顶面；一芯片，具有一工作表面及对应的一背面，且该芯片还具有数个焊垫，其中这些焊垫配置于该工作表面；数个凸块，分别配置介于这些焊垫之一及其所对应的这些凸块垫之一；以及一防护胶膜，配置于该芯片的该背面。
2.如权利要求1所述的倒装片型芯片封装结构，其特征在于，还包括一底胶，其填充于该芯片的该工作表面及该承载器的该顶面所构成的空间。
3.如权利要求1所述的倒装片型芯片封装结构，其特征在于，还包括一封胶，其填充于该芯片的该工作表面及该承载器的该顶面所构成的空间，并包覆该芯片及该防护胶膜的侧缘，且暴露出该防护胶膜的远离该芯片的一面。
4.如权利要求1所述的倒装片型芯片封装结构，其特征在于，该承载器包括一基板。
5.如权利要求1所述的倒装片型芯片封装结构，其特征在于，该防护胶膜的材质包括具有弹性的材质。
6.如权利要求1所述的倒装片型芯片封装结构，其特征在于，该防护胶膜的材质包括具有耐热性的材质。
7.如权利要求1所述的倒装片型芯片封装结构，其特征在于，该防护胶膜的材质包括具有散热性的材质。
8.如权利要求1所述的倒装片型芯片封装结构，其特征在于，该防护胶膜的材质包括聚酰亚胺树脂。
9.如权利要求1所述的倒装片型芯片封装结构，其特征在于，该防护胶膜还具有数个散热粒子，其掺杂于该防护胶膜之内。
10.如权利要求9所述的倒装片型芯片封装结构，其特征在于，这些散热粒子的材质选自于由二氧化硅、氧化铝及铜所组成族群中的一种材质。
专利摘要本实用新型涉及一种倒装片型芯片封装结构，至少具有一承载器、一芯片、多个凸块及一防护胶膜。承载器具有一顶面及多个凸块垫，而凸块垫配置于承载器的顶面，且芯片具有一工作表面及对应的一背面，并具有多个配置于芯片的工作表面的焊垫。此外，凸块则分别配置介于这些焊垫之一及其所对应的这些凸块垫之一，而防护胶膜则配置于芯片的背面，用以避免芯片受到外界所破坏。
文档编号H01L23/29GK2570981SQ0225429
公开日2003年9月3日 申请日期2002年9月19日 优先权日2002年9月19日
发明者许志行 申请人:威盛电子股份有限公司