专利名称：使用焊桥型图案的焊剂接合结构的制作方法
技术领域：
本发明大体上涉及一种用于倒装芯片连接的焊剂接合结构，具体地说，涉及一种焊剂接合结构，其中焊剂施于其上的连接焊盘的形状被改变成焊桥型图案，因此增加了通过使用回流工艺形成的焊剂接合部的尺寸，从而实现高可靠性的焊剂接合。
背景技术：
为了进行诸如半导体芯片的电子元件的倒装芯片安装，将膏状的焊剂施加于印刷电路板(PCB)(半导体芯片安装于其上)的连接焊盘(即电路图案)上，然后进行回流工艺以形成诸如焊剂接合部(或焊球)的连接介体。接着，通过使用倒装焊工艺在PCB和具有诸如柱状凸块的金属凸块的半导体芯片之间进行接触接合。
近来，随着半导体元件的集成密度和程度的提高，半导体芯片上的凸块的尺寸以及对应于凸块的PCB上的连接焊盘的尺寸逐渐变小、变窄。也就是说，由于集成密度和程度的提高导致了电路图案的宽度减小，因而形成于连接焊盘上的焊剂接合部的尺寸减小。结果，焊剂接合部不能与凸块充分接触，不期望地导致了焊剂接合结构的可靠性降低的问题。
图1是示出了根据传统实例的焊剂接合结构的横截面视图。参照这幅图，对处于较差连接状态的焊剂接合结构进行描述。
如图1所示，通过使用倒装焊工艺，将具有在用作保护层的防焊件12之间突出的金属凸块14的半导体芯片10附着到具有在防焊件22之间暴露的连接焊盘24的PCB 20上。在这种情况下，当PCB 20上的连接焊盘24变窄时，形成于连接焊盘上的焊剂接合部的尺寸减小。在一些情况下，可能出现金属凸块不接触焊剂接合部的结果。
也就是说，假设图1中以虚线表示的焊剂接合部的尺寸是适于倒装焊的，则难以确保接合结构的可靠性，其中在接合结构中具有金属凸块的半导体芯片10安装在PCB 20(其具有形成得小于上述尺寸的焊剂接合部30)上。
为解决这个问题，虽然可增加电路图案(即，连接焊盘)的宽度，但是这种增加不期望地导致了具有焊剂接合结构的半导体元件的集成密度和程度的降低。
因此，下面的连接焊盘已被设计。
图2是示出了用于根据另一传统实例的焊剂接合的电路图案的平面视图。图2示出了PCB 40，其特征在于连接焊盘44的宽度在其预定部分(如远端部分)扩大了。特别地，如图2所示，暴露于防焊件42之间的连接焊盘44由近端部分44a和远端部分44b组成，其中远端部分44b的宽度Wb大于近端部分44a的宽度Wa。
但是，连接焊盘44的远端部分的扩大导致了连接焊盘具有的结果与从沿其整个长度扩大为宽度Wb的连接焊盘所获得的结果相似，因此施加在整个扩大的焊盘上的焊膏量变得多于最初计划的焊膏量，结果不期望地增加了焊剂的消耗。
图3是示出了用于根据又一传统实例的焊剂接合部的电路图案的横截面视图。图3中，PCB 50不仅包括暴露于防焊件52之间的连接焊盘54，而且包括形成于每个防焊件52的边缘周围的弯曲延伸部56，其中膏状的焊剂60施加于连接焊盘54和弯曲延伸部56上。
如上所述，弯曲延伸部的形成导致了连接焊盘具有的结果与从扩大成包括沿其整个长度的弯曲延伸部的尺寸的连接焊盘所获得的结果相似，因此不期望地增加了焊剂的消耗。另外，为了形成这种结构，由于必须进行施加防焊件、然后形成另一图案(例如弯曲延伸部)的系列工序，所以制造工艺复杂，也增加了工作时间长度及工作工时。
发明内容
因此，本发明旨在解决现有技术中出现的上述问题。本发明的目的在于通过在具有相对较小宽度的连接焊盘上形成足够尺寸的焊剂接合部而提供一种可靠的焊剂接合结构。
本发明的另一目的在于，在通过使用这样的接合结构确保焊剂接合部的可靠性的同时，提供一种具有高集成密度和高集成程度的半导体产品。
为了达到上述目的，本发明提供一种使用焊桥型图案的焊剂接合结构，其包括半导体器件，具有金属凸块；基板，具有连接焊盘，金属凸块连接至连接焊盘，并且半导体器件通过金属凸块和连接焊盘之间的接合而安装于连接焊盘上；以及焊剂接合部，形成于连接焊盘上，以便实现金属凸块和连接焊盘之间的电连接，其中，连接焊盘形成为焊桥型图案，从而焊剂接合部形成有足够用于焊剂接合的尺寸。
在本发明中，焊桥型图案可包括以预定间距彼此隔开的至少两个图案区域。
另外，在本发明中，焊剂接合部可通过使用回流工艺形成，并且预定间距可以是足够用于通过回流工艺在至少两个图案区域上将焊膏形成为单一焊剂接合部的距离。
另外，在本发明中，焊剂接合部的尺寸大于当使用不同于焊桥型图案、但具有相同线宽的图案时的尺寸。
另外，在本发明中，半导体器件可以是倒装芯片器件，并且金属凸块可以是柱状凸块。
图1是示出了根据传统实例的焊剂接合结构的横截面视图；图2是示出了用于根据另一传统实例的焊剂接合的电路图案的平面视图；图3是示出了用于根据又一传统实例的焊剂接合的电路图案的横截面视图；图4是示出了用于根据本发明第一实施例的焊剂接合的电路图案的平面视图；
图5A和图5B是示意性地示出了依靠传统图案和根据本发明的图案形分别形成的焊剂接合部的尺寸的横截面视图；图6是示出了根据本发明的焊剂接合结构的横截面视图；以及图7A至图7F是示出了用于根据本发明第二实施例的焊剂接合的电路图案的变型的平面视图。
具体实施例方式
下面，参照附图，将对本发明的优选实施进行详细描述。
图4是示出了用于根据本发明第一实施例的焊剂接合的电路图案的平面视图。如图4所示，根据本发明的PCB 120的特征在于暴露于防焊件122之间的连接焊盘124由彼此隔开预定距离S的至少两个图案区域124a、124b组成。例如，施加在两个隔开的图案区域124a、124b上的部分焊膏由于回流工艺而膨胀，因而彼此聚结，结果形成单一焊剂接合部。这种现象被称为“焊桥现象(bridgingphenomenon)”。以下，连接焊盘的形状被称为“焊桥型图案”，是为了通过焊剂接合部的形成而造成焊桥现象，藉此形成单一的焊剂接合部。
因此，焊桥型图案表示出了由彼此隔开的至少两个图案区域组成的连接焊盘。因此，优选地，将图案区域之间的间距保持为足够用于在回流工艺中膨胀时通过施加于两个图案区域上的焊剂(膏)的聚结形成单一焊剂接合部的距离。
也就是说，当图案区域之间的间距过大时，由于两个隔开的图案区域上的各自的焊剂接合部的形成，所以不可能获得期望的焊剂接合部。另一方面，当图案区域之间的间距过小时，焊剂接合部不能形成为本发明中所期望的形状(尺寸)。
这样，由于根据隔开的图案区域的宽度与图案区域之间的间距S的总和在焊桥型图案上形成焊剂接合部，所以(在单一图案的情况下)焊剂接合部可大于根据除间距之外的图案区域的尺寸所形成的焊剂接合部。
因此，在形成更大图案的地方，通过形成由以预定间距彼此隔开的图案区域所组成的图案，可提供具有足够尺寸的焊剂接合部。即使是在通过使用连接至这种焊剂接合部的金属凸块进行倒装焊工艺的情况下，也可保持足够可靠的连接。
图5A和图5B是示意性地示出了依靠传统图案和本发明的图案分别形成的焊剂接合部的尺寸的横截面视图。参照图5A和图5B，将传统的连接焊盘和本发明的连接焊盘进行比较。
图5A示出了形成于具有传统连接焊盘24的PCB 20上的焊剂接合部30，而图5B示出了形成于具有根据本发明的连接焊盘124的PCB 120上的焊剂接合部130。当分别形成于传统连接焊盘和本发明的连接焊盘上的焊剂接合部30、130的尺寸(例如高度h1、h2)相等时，作为其基座的连接焊盘24、124的宽度可不同。
也就是说，传统连接焊盘24形成为具有大宽度W的单一形状，而本发明的连接焊盘124由以预定间距S彼此隔开的两个图案区域124a、124b组成。在本发明中，借助于焊桥现象，焊剂接合部130可形成于具有较小宽度W124a、W124b的连接焊盘124上，以形成为与形成于具有较大宽度W的焊盘24上的焊剂接合部30相同的尺寸(高度)。
图6是示出了根据本发明的焊剂接合结构的横截面视图。图6中示出了具有在防焊件112之间突出的金属凸块114的半导体器件110和具有连接焊盘124(其具有两个隔开的图案区域)的PCB 120之间倒装焊状态。不同于图1的传统焊剂接合结构，根据本发明的焊剂接合结构的特征在于设置于防焊件122之间的焊剂接合部130在焊桥型图案(图4的124a、124b)形状的连接焊盘124上形成至足够的尺寸，因此可以可靠地连接至金属凸块114。
这样，具有足够尺寸的焊剂接合部形成于具有较小宽度的连接焊盘上，因此提供了一种用于倒装芯片半导体器件的小型电路图案。从而，可易于获得半导体器件的高集成密度和高集成程度。
现在转到图7A至图7F，在平面视图中示出了用于根据本发明第二实施例的焊剂接合部的连接焊盘(即焊桥型图案)的变型。参照这些附图，提供各种连接焊盘。
如图7A至图7F所示，根据本发明的每个连接焊盘144、146、148、150、152、154暴露于防焊件142之间，并且由以预定间距彼此隔开的多个图案区域组成。在将焊膏施加于以预定间距彼此隔开的多个图案区域上后，焊膏通过回流工艺而膨胀，因此形成具有所期望的尺寸的焊剂接合部。因此，与传统连接焊盘相比，所有具有多个图案区域的连接焊盘144、146、148、150、152、154都形成为具有较小宽度的小型图案，并且，施加于隔开的图案区域上的焊剂通过焊桥现象聚结，从而形成单一焊剂接合部。
特别地，当分别研究时，图7A的PCB 140a的连接焊盘144由第一图案区域144a以及第二图案区域144b(其在第一图案区域下以预定间距S彼此隔开)组成。
图7B的PCB 140b的连接焊盘146由第一图案区域146a以及第二图案区域146b(其以预定间距S与第一图案区域的一侧隔开)组成。
图7C的PCB 140c的连接焊盘148由两个第一图案区域148a、148b以及第二图案区域148c(其以预定间距S单独地形成于两个第一图案区域之间)组成。
图7D的PCB 140d的连接焊盘150由第一图案区域150a以及第二图案区域150b(其与第一图案区域的中间部分的一侧隔开)组成。在这种情况下，第一图案区域150a具有凹部，该凹部具有与第二图案区域150b互补的形状。
图7E的PCB 140e的连接焊盘152由第一图案区域152a以及第二图案区域152b(其附加地形成于与第一图案区域的一侧相距预定距离处)组成。在这种情况下，第一图案区域150a不具有图7D的凹部。
图7F的PCB 140f的连接焊盘154由两个第一图案区域154a、154b以及多个第二图案区域154c(其在两个第一图案区域之间彼此平行地单独形成，因此以预定间距S彼此隔开)组成。
如上所述，本发明的焊剂接合结构可提供包括连接焊盘(焊桥型图案)的PCB，其中连接焊盘由以预定间距隔开的至少两个图案区域组成。因此，即使电路图案形成为相对较小的宽度，也可通过发生在隔开的区域之间的焊桥现象而形成具有足够尺寸的焊剂接合部，因此可获得足够可靠的焊剂接合结构。
另外，由于连接焊盘可通过使用典型形成工艺形成，无需附加工艺，所以可进行可靠的倒装焊工艺，而无需增加成本或工作时间长度。
例如，本发明不需用于形成图3所示的传统弯曲延伸部56的附加工艺，也就是说，不需应用防焊件、然后形成用于形成弯曲延伸部的图案等一系列工序。根据本发明的焊剂接合部结构，应用典型小型图案化工艺，以便实现半导体产品的高集成密度和高集成程度，并且确保足够的连接可靠性。
如上所述，本发明提供了一种使用焊桥型图案的焊剂接合结构。本发明的焊剂接合结构包括连接焊盘(呈焊桥型图案的形状)，由以预定间距彼此隔开的至少两个图案区域组成；焊剂接合部，形成于具有这种形状的连接焊盘上；以及金属凸块，与焊剂接合部相接触。这样的焊剂接合结构可使得在具有较小宽度的小型图案上形成具有足够尺寸的焊剂接合部成为可能，因此，实现了具有金属凸块的半导体芯片以及具有连接焊盘的PCB之间的可靠的焊剂接合。另外，由于连接焊盘可使用典型工艺形成，无需附加工艺，所以可实现可靠的焊剂接合，而无需增加工作工时或工艺数量。
虽然为了例示性的目的已经公开了本发明的优选实施例，但是，本领域的技术人员应该理解，在不脱离所附的权利要求内所公开的本发明的范围和精神的情况下，可进行各种修改、增补以及替换。
权利要求
1.一种使用焊桥型图案的焊剂接合结构，包括半导体器件，具有金属凸块；基板，具有连接焊盘，所述金属凸块连接至所述连接焊盘，并且所述半导体器件通过所述金属凸块和所述连接焊盘之间的接合而安装于所述连接焊盘上；以及焊剂接合部，形成于所述连接焊盘上，以便实现所述金属凸块和所述连接焊盘之间的电连接；其中，所述连接焊盘形成为焊桥型图案，从而所述焊剂接合部形成有足够用于焊剂接合的尺寸。
2.根据权利要求1所述的焊剂接合结构，其中，所述焊桥型图案包括以预定间距彼此隔开的至少两个图案区域。
3.根据权利要求2所述的焊剂接合结构，其中，所述焊剂接合部通过回流工艺形成，并且所述预定间距是足以通过使用回流工艺在所述至少两个图案区域上将焊膏形成为单一焊剂接合部的距离。
4.根据权利要求3所述的焊剂接合结构，其中，所述焊剂接合部的尺寸大于当使用不同于所述焊桥型图案、但具有相同线宽的图案时的尺寸。
5.根据权利要求1所述的焊剂接合结构，其中，所述半导体器件是倒装芯片器件。
6.根据权利要求5所述的焊剂接合结构，其中，所述金属凸块是柱状凸块。
全文摘要
一种用于倒装芯片连接的焊剂接合结构，其中改变了其上施加焊剂的连接焊盘的形状，以便增加通过使用回流工艺形成的焊剂接合部的尺寸，因而实现了高可靠性的焊剂接合。焊剂接合结构包括连接焊盘(焊桥型图案)，由以预定间距彼此隔开的至少两个图案区域组成；焊剂接合部，形成于具有这种形状的连接焊盘上；以及金属凸块，与焊剂接合部相接触。在这种焊剂接合结构中，焊剂接合部在具有较小宽度的小型图案上形成有足够的尺寸，因此实现了具有金属凸块的半导体芯片以及具有连接焊盘的印刷电路板之间的可靠的焊剂接合。另外，由于连接焊盘可通过其典型形成工艺实现，无需附加工艺，所以可充分确保焊剂接合的可靠性，而无需增加工作工时或工序数量。
文档编号H01L23/488GK1979835SQ20061016069
公开日2007年6月13日 申请日期2006年12月6日 优先权日2005年12月6日
发明者金承九, 柳济光, 李容彬, 魏由锦, 许硕桓, 柳彰燮 申请人:三星电机株式会社