专利名称：金球对金球连结焊接工艺用的覆晶元件的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种覆晶元件，特别是涉及一种金球对金球连结(GGI) 焊接工艺用的覆晶元件。
背景技术：
由于电子元件尺寸进入微小化时代，构装工艺亦随之演变，近期覆晶 (Flip chip)构装工艺不仅能够达到晶片等的构装尺寸，亦能与电路板表面 黏着，提高焊接优良率。然而，近期部份电子元件(如高功率电子元件及高 亮度的发光二极体元件)对于高导电率及高导热率有更高规格的要求，以维 持其运作顺利，因此使用锡球凸块的覆晶元件已难以满足相关要求。
是以，目前业界针对此一构装需求，已推出一种金球对金球连结(GGI) 的焊接工艺，诚如图5A及图5B所示，为应用于GGI焊接工艺的覆晶元件 30结构，其是以一钢嘴(capillary)321配合金线，在一元件本体31表面 311进行结合及拉断动作，以在其表面形成多个金球32，而该等金球32即 可直接作为连结用凸块，不必再上一层助焊剂。是以，用于GGI焊接工艺 的覆晶元件30不必如锡球覆晶元件构装再执行一回焊步骤(solder-bump reflow),因此用于GGI焊接工艺的覆晶元件的构装工艺相较锡球覆晶元件 的构装工艺更为千净。此外，由于回焊温度达4聂氏220-230度高温，因此 用于GGI焊接工艺的覆晶元件可降低因高温而损坏的机率。
请进一步参阅图6所示，为上述覆晶元件30与一电路板40进行GGI 焊接工艺的流程图，其中该电路板40上形成有对应覆晶元件30的金球32 的金块焊垫41;是以，GGI焊接工艺首先准备覆晶元件30与一电路板40,再 令覆晶元件的金球32对准电路板上的金块焊垫41，而后施以超音波热熔金 球32与金块焊垫41，使两者热熔后相互结合，由于均为金(Au)材料，故导 电性及导热性最佳。
然而，目前使用GGI焊接工艺的覆晶元件金球因以钢嘴配合金线形 成，因此目前金球覆盖覆晶元件表面最多仅达覆晶元件表面的30%-40%，虽 然采用导电性及导热性最佳的金材料，对于降低覆晶元件散热效果成效仍 有限。若欲试图增加元件表面上金球密度，却又会使得钢嘴碰撞到金球而 优良率无法提高的问题；再者，若增加金球尺寸以提高散热面积，亦因其 使用金的材料而增加成本。
由此可见，上述现有的覆晶元件在结构与使用上，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，但长久以来一直未见适用的设计被发展完成，而 一般产品又没有适切结构能够解决上述问题，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型的金球对金球连结焊接工艺用的覆晶元 件，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。
有鉴于上述现有的覆晶元件存在的缺陷，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，以期创设一种新型的金球对金球连结焊接工艺用的覆晶元件，能够 改进一般现有的覆晶元件，使其更具有实用性。经过不断的研究、设计，并 经过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
本实用新型的主要目的在于，克服现有的覆晶元件存在的缺陷，而提供 一种新型的金球对金球连结焊接工艺用的覆晶元件，所要解决的技术问题 是使其采用电镀等工艺加以形成，为元件本体提供较大散热面积，形成凸 柱优良率亦大幅提升，又因以铜、镍及金作为凸柱材料，导电性及导热性 亦佳，更有助于减低使用金球成本，非常适于实用。
本实用新型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。依据本实用新型提出的一种金球对金球连结焊接工艺用的覆晶元件，其
包括 一元件本体；及多个多边形凸柱，是形成于该元件本体的其中一表 面上，且各多边形凸柱是由一下铜层、 一中镍层及一上金层叠合构成。
本实用新型的目的以及解决其技术问题还可以采用以下的技术措施来 进一步实现。
前述的金球对金球连结焊接工艺用的覆晶元件，其中所述的多个多边 形凸柱是排列成一矩阵。
前述的金球对金球连结焊接工艺用的覆晶元件，其中所述的多个多边 形凸柱的尺寸相同，且各多边凸柱是呈一矩形凸柱。
前述的金球对金球连结焊接工艺用的覆晶元件，其中所述的元件本体 为一发光二极体，且其表面形成有一大面积L形凸柱，以及一小面积矩形 凸柱。
前述的金球对金球连结焊接工艺用的覆晶元件，其中所述的凸柱是由 三层电镀层铜层、镍层及金层所叠合构成。
前述的金球对金球连结焊接工艺用的覆晶元件，其中所述的铜层厚度 占凸柱厚度的78-80%。
前述的金球对金球连结焊接工艺用的覆晶元件，其中所述的镍层厚度 占凸柱厚度的18-20%。前述的金球对金球连结焊接工艺用的覆晶元件，其中所述的金层厚度
则占凸柱厚度1-3%。
本实用新型与现有技术相比具有明显的优点和有益效果。经由以上可 知，为了达到上述目的，本实用新型提供了一种改良的覆晶元件结构，同样 具有较佳导电性及导热性，且成本可被有效控制。
欲达上述目的所使用的主要技术手段是令该应用于GGI工艺的覆晶元 件包含有 一元件本体；及多个多边形凸柱，形成于该元件本体的其中一 表面上，各多边形凸柱为多层金属结构构成，即是由一下铜层、 一中镍层 及一上金层所构成；
上述本实用新型是因凸柱形成于元件本体表面，且呈多边形而非球 状，故可以电镀等工艺取代铜嘴以形成，是以，该多边形凸柱不受限铜嘴尺 寸，故可形成较金球具有更大的散热面积，且形成速度快，且多边形凸柱优 良率亦能大幅提升；此外，更因为凸柱材料是以金、4臬及铜层迭合构成，相 较全部使用金球成本更低，但仍具有良好的导电性及导热性。
借由上述技术方案，本实用新型金球对金球连结焊接工艺用的覆晶元
件至少具有下列优点及有益效果
1、 本实用新型的凸柱可以电镀等工艺取代铜嘴以形成，因此该多边形 凸柱不受限铜嘴尺寸，故可形成更大的散热面积，且形成速度快；
2、 本实用新型多边形凸柱的优良率能大幅提升；
3、 本实用新型的凸柱材料是以金、镍及铜层迭合构成，相较全部使用 金球成本更低，但仍具有良好的导电性及导热性。
综上所述，本实用新型是有关于一种金球对金球连结焊接工艺用的覆 晶元件，包含有元件本体及多个多边形凸柱，该元件本体表面形成有多边 形凸柱，该多边形凸柱是由一下铜层、 一中镍层及一上金层所构成；是以，由 于本实用新型的凸柱形成于元件本体表面，且呈多边形，故可以采用电镀 等工艺加以形成，为元件本体提供较大散热面积，形成凸柱优良率亦大幅 提升，又因以铜、镍及金作为凸柱材料，导电性及导热性亦佳，更有助于 减低使用金球成本。本实用新型在技术上有显著的进步，并具有明显的积极 效果，诚为一新颖、进步、实用的新设计。
上述说明仅是本实用新型技术方案的概述，为了能够更清楚了解本实 用新型的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本实用 新型的上述和其他目的、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是本实用新型第一较佳实施例的俯视图。图2是图1的纵向剖面图。
图3是本实用新型第二较佳实施例的俯^L图。
图4是图3的纵向剖面图。
图5 A是现有形成一种应用于GGI焊接工艺的覆晶元件金球成形示意图。 图5B是现有形成一种应用于GGI焊接工艺的覆晶元件金球的俯视图。
图6是现有GGI焊接工艺流程图
10:覆晶元件11:元件本体
111:表面12:凸柱
121:铜层122:镍层
123:金层20:覆晶元件
21:元件本体211:表面
22:凸柱23:凸柱
30:覆晶元件31:元件本体
311:表面32:金球
321:铜嘴322:金线
40:电路板41:金块焊垫
具体实施方式
为更进一步阐述本实用新型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，对依据本实用新型提出的金球对金球连 结焊接工艺用的覆晶元件其具体实施方式
、结构、特征及其功效，详细说 明如后。
有关本实用新型的前述及其他技术内容、特点及功效，在以下配合参考 图式的较佳实施例的详细说明中将可清楚的呈现。为了方便说明，在以下的 实施例中，相同的元件以相同的编号表示。
请参阅图l及图2所示，为本实用新型覆晶元件IO第一较佳实施例，其 包含有
一元件本体ll,为一高功率晶片；及
多个多边形凸柱12，是以矩形排列方式形成于该元件本体11的其中一 表面111上，又，
各多边形凸柱12为多层金属结构，在本实施例中，各多边形凸柱是由 一下铜层(Cu)121、 一中镍层(Ni)122及一上金层(Au)123所构成，即先将 一铜层121形成于元件本体11的表面111上，再于该铜层121上方依序形 成一镍层122及一金层123，其中较佳实施例是可令铜层厚度占凸柱厚度的 78-80%、镍层厚度占凸柱厚度的18-20%，而金层厚度则占凸柱厚度1-3%。 又，多个多边形凸柱12的厚度均一；在本实施例中，多个多边形凸柱l2均呈一矩形凸柱，且尺寸相同。
诚上所述，以5mm x 5mm高功率晶片来说，多边形凸柱12凄t最多可达 1024个，又多个多边形凸柱12之间的间隙最小达75微米(um)。
请参阅图3及图4所示，为本实用新型第二较佳实施例，该覆晶元件 20为一发光二极体元件，其中该元件本体21表面211形成有一大面积L形 凸柱22及一小面积矩形凸柱23，分别作为发光二极体的正负电极之用。
由上述说明可知，本实用新型因凸柱形成于元件本体表面，且呈多边 形，故可以电镀等工艺加以形成，除可加速凸柱形成速度外，更能依据各覆 晶元件特性，形成大小不同面积的多边形凸柱，不受铜嘴尺寸的限制，故不 仅能为元件本体提供较大散热面积，形成凸柱优良率亦大幅提升，又加上 各凸柱是以铜、镍及金作为材料，导电性及导热性亦佳，更有助于减低使 用金球成本。
以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非对本实用新型作 任何形式上的限制，虽然本实用新型已以较佳实施例揭露如上，然而并非 用以限定本实用新型，任何熟悉本专业的技术人员在不脱离本实用新型技 术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同 变化的等效实施例，但凡是未脱离本实用新型技术方案的内容，依据本实 用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均 仍属于本实用新型技术方案的范围内。
权利要求1、一种金球对金球连结焊接工艺用的覆晶元件，其特征在于其包括一元件本体；及多个多边形凸柱，是形成于该元件本体的其中一表面上，且各多边形凸柱是由一下铜层、一中镍层及一上金层叠合构成。
2、 根据权利要求1所述的金球对金球连结焊接工艺用的覆晶元件，其 特征在于其中所述的多个多边形凸柱是排列成一矩阵。
3、 根据权利要求2所述的金球对金球连结焊接工艺用的覆晶元件，其 特征在于其中所述的多个多边形凸柱的尺寸相同，且各多边凸柱是呈一矩 形凸柱。
4、 根据权利要求1所述的金球对金球连结焊接工艺用的覆晶元件，其 特征在于其中所述的元件本体为一发光二极体，且其表面形成有一大面积L 形凸柱，以及一小面积矩形凸柱。
5、 根据权利要求1至4中任一权利要求所述的金球对金球连结焊接工 艺用的覆晶元件，其特征在于其中所述的凸柱是由三层电镀层铜层、镍 层及金层所叠合构成。
6、 根据权利要求1至4中任一权利要求所述的金球对金球连结焊接工 艺用的覆晶元件，其特征在于其中所述的铜层厚度占凸柱厚度的78-80%。
7、 根据权利要求1至4中任一权利要求所述的金球对金球连结焊接工 艺用的覆晶元件，其特征在于其中所述的镍层厚度占凸柱厚度的18-20%。
8、 根据权利要求1至4中任一权利要求所述的金球对金球连结焊接工 艺用的覆晶元件，其特征在于其中所述的金层厚度则占凸柱厚度1-3%。
专利摘要本实用新型是有关于一种金球对金球连结焊接工艺用的覆晶元件，包含有元件本体及多个多边形凸柱，该元件本体表面形成有多边形凸柱，该多边形凸柱是由一下铜层、一中镍层及一上金层所构成；是以，由于本实用新型的凸柱形成于元件本体表面，且呈多边形，故可以采用电镀等工艺加以形成，为元件本体提供较大散热面积，形成凸柱优良率亦大幅提升，又因以铜、镍及金作为凸柱材料，导电性及导热性亦佳，更有助于减低使用金球成本。
文档编号H01L33/00GK201369325SQ20092000385
公开日2009年12月23日 申请日期2009年2月11日 优先权日2009年2月11日
发明者廖彦博, 江大祥 申请人:同欣电子工业股份有限公司