专利名称：凸块结构及其形成方法
技术领域：
本发明涉及一种集成电路的电子装置，特别是涉及一种不容易产生金 属疲劳而被破坏的凸块结构及其形成方法。
背景技术：
现今的晶片级封装技术渐渐朝向覆晶封装的封装方式，因为覆晶封装 技术是以凸块电性连接晶片与基板，可降低晶片与基板间的电子讯号传输距离。如中国台湾专利公开号第200518289号所揭示，现有习知凸块的材 质是为锡铅凸块，或者亦可由金、铝、铜或其合金等全金属材质所制成，由 于晶片与基板的材质不相同，故其膨胀系数也有差异，使得凸块在升温及 降温的过程中会受到热应力的作用，因而使凸块产生金属疲劳(metal fatigue),最终将导致凸块断裂，造成电性传递的断路。由此可见，上述现有的凸块结构及其形成方法在产品结构、形成方法 与使用上，显然仍存在有不便与缺陷，而亟待加以进一步改进。为了解决 上述存在的问题，相关厂商莫不费尽心思来谋求解决之道，但是长久以来 一直未见适用的设计被发展完成，而一般产品及方法又没有适切的结构及 方法能够解决上述问题，此显然是相关业者急欲解决的问题。因此如何能 创设一种新的凸块结构及其形成方法，实属当前重要研发课题之一，亦成 为当前业界极需改进的目标。有鉴于上述现有的凸块结构及其形成方法存在的缺陷，本发明人基于 从事此类产品设计制造多年丰富的实务经验及专业知识，并配合学理的运 用，积极加以研究创新，以期创设一种新的凸块结构及其形成方法，能够改 进一般现有的凸块结构及其形成方法，使其更具有实用性。经过不断的研 究、设计，并经反复试作样品及改进后，终于创设出确具实用价值的本发明。发明内容本发明的主要目的在于，克服现有的凸块结构存在的缺陷，而提供一种 新的凸块结构，所要解决的技术问题是使其包含的一金属核心是为由打线 形成且被一緩冲胶体所包覆， 一金属层是形成于该緩沖胶体上并电性连接 至该金属核心，而可以得到一抗热应力的复合式凸块，不容易金属疲劳而 被破坏，从而非常适于实用。本发明的另 一 目的在于，克服现有的凸块结构的形成方法所存在的缺
陷，而提供一种新的凸块结构的形成方法，制作一抗热应力的复合式凸块， 不容易金属疲劳而被破坏，从而更加适于实用。本发明的目的及解决其技术问题是采用以下的技术方案来实现的。依 据本发明提出的一种凸块结构，适用于接合在一基板上，该凸块结构包含有 一金属核心，其是为打线形成的结线凸块； 一緩冲胶体，其包覆该金 属核心，该緩沖胶体具有一顶面；以及一金属层，其形成于该緩冲胶体的 该顶面并电性连接至该金属核心。前述的凸块结构，其中所述的，緩冲^体是为B阶胶(B-stage wlL)。 前述的凸块结构，其中所述的金属核心是接合于该基板的一连接垫，该基板是选自于晶圓、晶片、半导体封装构造、印刷电路板、软性电路板的其中之一。前述的凸块结构，其中所述的金属层是小于该緩沖胶体的该顶面。 本发明的目的及解决其技术问题还采用以下技术方案来实现。依据本 发明提出的一种凸块结构的形成方法，其包括以下步骤提供一基板，其具 有至少一连接垫；打线形成一结线凸块于该基板的该连接垫上，以作为一凸 块结构的一金属核心；形成一緩沖胶体于该基板上，该緩沖胶体是包覆该 金属核心，且该緩冲胶体具有一顶面；以及形成一金属层于该緩冲胶体的 该顶面，并使其电性连接至该金属核心。本发明的目的及解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现。 前述的凸块结构的形成方法，其中所述的緩沖胶体是为B阶胶(B-stage resin)。前述的凸块结构的形成方法，其中所述的緩冲胶体是由印刷、旋涂或帘 涂布(curtain coating)形成。前述的凸块结构的形成方法，其另包含有一^f敖影成像步骤，以使该緩冲 胶体图案化。前述的凸块结构的形成方法，其中所述的金属层是由印刷或电镀方式 形成。前述的凸块结构的形成方法，其另包含有一研磨步骤，以平坦化该緩冲 胶体的该顶面且显露该金属核心的 一部分。本发明与现有技术相比具有明显的优点和有益效果。由以上可知，为了 达到上述目的，本发明提供了一种凸块结构，其包含一金属核心、 一緩冲 胶体以及一金属层。该金属核心是为由打线形成的结线凸块，该緩冲胶体 是包覆该金属核心，该緩冲胶体具有一顶面，该金属层是形成于该緩沖胶 体的该顶面并电性连接至该金属核心。如此，可以得到一抗热应力的复合式 凸块，不容易金属疲劳而被破坏。
借由上述技术方案，本发明凸块结构及其形成方法至少具有下列优点1、 本发明的凸块结构，其包含的一金属核心是为由打线形成且被，一 金属层是形成于该緩冲胶体上并且电性连接至该金属核心，因此可以得到 一抗热应力的复合式凸块，而不容易产生金属疲劳而被破坏，从而非常适 于实用。2、 本发明的凸块结构的形成方法，以打线形成一金属核心，一緩冲胶体 包覆金属核心，形成一金属层于该緩沖胶体上并且电性连接至该金属核心， 因此可以得到 一抗热应力的复合式凸块，而不容易产生金属疲劳而被破坏。综上所述，本发明新颖的凸块结构及其形成方法，不论在产品结构、形 成方法或功能上皆有较大的改进，在技术上有显着的进步，并产生了好用 及实用的效果，且较现有的凸块结构及其形成方法具有增进的突出功效，从 而更加适于实用，并具有产业的广泛利用价值，诚为一新颖、进步、实用的 新设计。上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的 抹术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和 其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例，并配合附 图，详细说明如下。
图1是依据本发明的凸块结构第一具体实施例，是一种设置于基板上的 凸块结构的截面示意图。图2A至图2C是依据本发明的凸块结构的形成方法第一具体实施例，是 该凸块结构设置于一基板上的制造过程的结构及步骤截面示意图。图3是依据本发明的凸块结构的第二具体实施例，是另 一种凸块结构设 置于基板上的截面示意图,，图4A至图4C是依据本发明的凸块结构的形成方法第二具体实施例，是 该凸块结构设置于一基板上的制造过程的结构及步骤截面示意图。10:基板11 :上表面12:连接垫100:凸块结构110金属核心120:緩沖胶体m顶面130:金属层200凸块结构210:金属核心220緩沖胶体221:顶面230金属层具体实施方式
为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功 效，以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明提出的凸块结构及其形成方 法其具体实施方式
、结构、方法、步骤、特征及其功效，详细说明如后。在本发明的第一具体实施例中，揭示了一种凸块结构。请参阅图1所 示，是依据本发明的凸块结构第 一具体实施例，是一种设置于基板上的凸块结构的截面示意图。本发明第一具体实施例的一种凸块结构100是适用于 接合于一基板10上，该凸块结构100,包含一金属核心110、 一緩冲胶体 120以及一金属层130，其中该金属核心110,是接合于该基板10的一连接垫12，其是由打线形成 的结线凸块(stud bump)，以焊接至该连接垫12，通常该金属核心110的材 质是包含金、铝、铜、锡或铅。由于该金属核心iio是以打线形成，具有良 好韧性，并且具有一打线时拉断的尖端，可以容易地与该金属层130达到电 连接关系。该緩沖胶体120，是具有一顶面121，其是包覆该金属核心110，例如该 緩沖胶体120是为B阶胶(B-stage resin)。在本实施例中，该緩冲胶体120 是由印刷所形成。该金属层130,是形成于该緩冲胶体120的该顶面121，并电性连接至 该金属核心IIO。通常该金属层130的材质是包含锡、铅、铜、镍或金。藉 以得到一抗热应力的复合式凸块，不容易金属疲劳而被破坏。较佳地，该金 属层130的面积是小于该緩沖胶体120的该顶面121，且不形成于该緩沖胶 体120的侧面，以保持该緩冲胶体120的应力緩沖效果。请参阅图2A至图2C所示，是依据本.发明的凸块结构的形成方法第一 具体实施例，是该凸块结构IOO设置于一基板IO上的制造过程的结构及步 骤截面示意图。本发明第一具体实施例的凸块结构的形成方法，包括以下 步骤首先，如图2A所示，提供一基板10,该基板10是选自于晶圓、晶片、半 导体封装构造、印刷电路板、软性电路板的其中之一，该基板10具有一上 表面11及至少一连接垫12,打线形成一结线凸块于该基板10的该连接垫 12上，以作为一凸块结构的一金属核心110。接着，如图2B所示，可利用钢板印刷方式形成一緩冲胶体120于该基 板10的该上表面11，其是已图案化对应于该连接垫12，以包覆该金属核 心110,该緩冲月交体120是具有一顶面121。在本实施例中，该金属核心110 稍突出于该顶面121。较佳地，如图2C所示，以一研磨步骤将突出于该緩冲胶体120该顶面 121的该金属核心IIO部分去除，以平坦化该緩冲胶体120的该顶面121,且 显露该金属核心110的一部分。再利用印刷或电镀技术将一金属层130形
成于该緩沖胶体120的该顶面121,该金属层130是电性连接至该金属核心110，即可制得如图1所示的该凸块结构100。请参阅图3所示，是依据本发明的凸块结构的第二具体实施例，是另一种凸块结构设置于基板上的截面示意图。依据本发明的凸块结构第二实 施例， 一种凸块结构200，其是接合于一基板10的一连接垫12上，该凸块 结构200是包含一金属核心210、 一緩冲胶体220以及一金属层230，其中该金属核心210，是为一结线凸块，其是由打线所形成，通常该金属核 心210的材质是为铜、锡、金、铝或铅。该緩沖胶体220，是包覆该金属核心210,该金属核心210是突出于该 緩冲胶体220的一顶面221，通常该緩沖胶体220可为B阶胶(B-stage resin)。该金属层230，是形成于该緩冲胶体220的该顶面221，并电性连接至该 金属核心210，该金属层230可由印刷所形成，而该金属层230是以小于该 緩沖胶体220的该顶面221为较佳，该金属层230材质可为锡、铅、铜、镍故借由上述结构，该凸块结构200是成为一种能抗热应力的复合式凸 块，不容易产生金属疲劳而破坏。请参阅图4A至图4C所示，是依据本.发明的凸块结构的形成方法第二 具体实施例，是该凸块结构200设置于一基板10上的制造过程的结构及步 骤截面示意图。本发明的凸块结构的形成方法的第二具体实施例，包括以 下步骤首先，如图4A所示，提供一基板IO,其具有一上表面11及至少一焊 垫12，该基板10可为晶圆、晶片、半导体封装构造、印刷电路板、软性电 路板的其中之一，该基板10的该连接垫12上是以打线形成一结线凸块，以 作为一凸块结构200的一金属核心210。接着，如图4B所示，形成一緩冲胶体220于该基板10的该上表面11 以包覆该金属核心210,该緩冲胶体220是以旋涂、印刷或帘涂布(curtain coating)的方式全面形成于该基板10的该上表面11，该緩冲胶体220具有 一顶面221，且该金属核心210是突出于该顶面221。之后，如图4C所示，以微影成像(photolithography)技术使该緩沖 胶体220图案化，而该緩沖胶体220是可选用具有感光性的介电材料，例如 聚酰亚胺(polyimide， PI)或苯环丁烯(benzocyclobutene， BCB),藉以去 除该緩冲胶体220的非属于该凸块结构200的多余部分而呈凸块状。请再参阅图3所示，再以印刷方式形成一金属层230于该緩冲月交体220 的该顶面221,覆盖该金属核心210的显露部位，以使该金属层230与该金 属核心210达到电性连接.
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式 上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发 明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利施例，但i是未脱离本发明技术方i的内容 l据本发明"技术实质::上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方 案的范围内。
权利要求
1、一种凸块结构，适用于接合在一基板上，其特征在于该凸块结构包含一金属核心，其是为打线形成的结线凸块；一缓冲胶体，其包覆该金属核心，该缓冲胶体具有一顶面；以及一金属层，其形成于该缓冲胶体的该顶面并电性连接至该金属核心。
2、 根据权利要求1所述的凸块结构，其特征在于其中所述的緩沖胶体 是为B阶胶(B—stage resin)。
3、 根据权利要求1所述的凸块结构，其特征在于其中所述的金属核心 是接合于该基板的一连接垫，该基板是选自于晶圆、晶片、半导体封装构 造、印刷电路板、软性电路板的其中之一。
4、 根据权利要求1所述的凸块结构，其特征在于其中所述的金属层是 小于该緩冲3交体的该顶面。
5、 一种凸块结构的形成方法，其特征在于其包括以下步骤 提供一基板，其具有至少一连接垫；打线形成一结线凸块于该基板的该连接垫上，以作为一凸块结构的一 金属核心；形成一緩冲胶体于该基板上，该緩沖胶体是包覆该金属核心，且该緩冲 胶体具有一顶面；以及形成一金属层于该緩冲胶体的该顶面，并使其电性连接至该金属核心。
6、 根据权利要求5所述的凸块结构的形成方法，其特征在于其中所述 的緩冲胶体是为B阶胶(B-stage resin)。
7、 根据权利要求5所述的凸块结构的形成方法，其特征在于其中所述 的緩冲胶体是由印刷、旋涂或帘涂布(curtain coating)形成。
8、 根据权利要求5所述的凸块结构的形成方法，其特征在于其另包含 有一微影成像步骤，以使该緩冲胶体图案化。
9、 根据权利要求5所述的凸块结构的形成方法，其特征在于其中所述 的金属层是由印刷或电镀方式形成。
10、 根据权利要求5所述的凸块结构的形成方法，其特征在于其另包 含有一研磨步骤，以平坦化该緩冲胶体的该顶面且显露该金属核心的一部
全文摘要
本发明是有关于一种凸块结构及其形成方法。该凸块结构，主要包含一金属核心、一缓冲胶体以及一金属层。该金属核心是为由打线形成的结线凸块，该缓冲胶体是包覆该金属核心，该金属层是形成于该缓冲胶体的一顶面并电性连接至该金属核心。本发明的凸块结构的形成方法，其包括以下步骤提供一基板，其具有至少一连接垫；打线形成一结线凸块于该基板的该连接垫上，以作为一凸块结构的一金属核心；形成一缓冲胶体于该基板上，该缓冲胶体是包覆该金属核心，且该缓冲胶体具有一顶面；以及形成一金属层于该缓冲胶体的该顶面，并使其电性连接至该金属核心。如此可以得到一抗热应力的复合式凸块，具有不容易产生金属疲劳而被破坏的功效，非常适于实用。
文档编号H01L21/28GK101118884SQ200610099189
公开日2008年2月6日 申请日期2006年8月2日 优先权日2006年8月2日
发明者刘安鸿, 李宜璋, 林峻莹, 陈雅琪, 黄祥铭 申请人:南茂科技股份有限公司;百慕达南茂科技股份有限公司