免用焊料的金属柱芯片连接构造与方法

专利名称：免用焊料的金属柱芯片连接构造与方法
技术领域：
本发明涉及一种半导体装置，特别是涉及一种免用焊料的金属柱芯片连接构造与 方法。
背景技术：
按，覆晶封装技术(Flip-Chip)是一种先进的芯片封装技术，能缩短了芯片与基 板之间的传输距离，具有更优于打线连接的电性性能而逐渐普及。特别是，IBM公司之后 更发展出一种创新的覆晶封装技术，将芯片上凸块采用金属柱取代以往的焊球，另以焊料 连接芯片上的金属柱与基板上的接垫，在回焊时不会有以往焊球成球的形状改变，故金属 柱的间距可容许缩小的更为密集(凸块间距可达到小于50微米，例如30微米)，达到更高 密度或是省略RDL(重配置线路层)的凸块配置，这种技术便称之为“金属柱焊接的芯片连 接，，，也就是所谓的 MPS-C2(Metal Post Solder-ChipConnection)技术。此一 MPS-C2 相关 技术已可见于美国专利 US 6,229,220 Bl 号“Bump structure, bump forming method and package connectirigbody，，。如图1所示，一种现有习知MPS-C2架构的金属柱芯片连接构造100主要包含一芯 片110与一基板120。该芯片110设有多个金属柱112，并突出于该芯片110的一表面111。 该基板120的一上表面121具有多个接垫122，并且分别对应于该些金属柱112。详细而言， 该些金属柱112藉由多个焊料150焊接于该些接垫122上，另形成有一底部填充胶140，用 以包覆该些金属柱112、该些接垫122与该些焊料150。而达成该芯片110与该基板120的 电性连接关系是以该些焊料150作为焊接界面，在材质与熔点上皆不同于该些金属柱112 与该些接垫122，易有焊点断裂与阻抗增加的风险。因此，传统的MPS-C2技术在该芯片110与该基板120结合会使用该些焊料150去 做芯片连接。其中，该些焊料150可选用锡球(solder ball)或其它不同于凸块成份的焊接 剂，故在芯片连接时又需要考虑到不同材质间的金属扩散与湿润性，常使用到镍(Ni)/金 (Au)等作为凸块表面镀层，增加不少的焊接成本。此外，在后续回焊步骤中，该些焊料150 在加热至回焊温度时，该些焊料150会熔化而具有流动性，当该些焊料150受到挤压或震动 会发生溢流的情况，更可能造成该些金属柱112焊接到错误的接垫122，则将导致电性连接 失败。由此可见，上述现有的芯片封装技术在结构与使用上，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免用焊料的金属 柱芯片连接构造与方法，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。有鉴于上述现有的芯片封装技术存在的缺陷，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 新型的免用焊料的金属柱芯片连接构造与方法，能够改进一般现有的芯片封装技术，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
本发明的主要目的在于，克服现有的芯片封装技术存在的缺陷，而提供一种新型 的免用焊料的金属柱芯片连接构造，所要解决的技术问题是使其不需要使用以往的焊料做 芯片连接，以提升焊点的导电性，特别应用于MPS_C2(金属柱焊接的芯片连接)产品能够节 省使用焊料接合的成本，非常适于实用。本发明的另一目的在于，提供一种新型的免用焊料的金属柱芯片连接方法，所要 解决的技术问题是使其建立在金属柱与接垫之间无焊料的U形金属键合截面，大幅提升焊 点的结合强度，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技术方案来实现的。依据本发明提 出的一种免用焊料的金属柱芯片连接构造，其包括一芯片，设有多个金属柱，突出于该芯 片的一表面，每一金属柱具有一顶面与两平行侧壁；以及一基板，具有一上表面以及多个在 该上表面的接垫，每一接垫具有一凹穴底面与两侧凹穴侧；其中，该芯片接合于该基板的上 表面，该些金属柱的顶面自我焊接至该些凹穴底面，该些金属柱的两平行侧壁的局部自我 焊接至该些两侧凹穴侧，以使该些金属柱与该些接垫之间形成为无焊料的U形金属键合截 面。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。前述的免用焊料的金属柱芯片连接构造，其中所述的U形金属键合截面为铜-铜 界面。前述的免用焊料的金属柱芯片连接构造，其中所述的芯片的该表面为一主动面。前述的免用焊料的金属柱芯片连接构造，其中所述的金属柱更贯穿该芯片。前述的免用焊料的金属柱芯片连接构造，其另包含一底部填充胶，形成于该芯片 与该基板之间，以密封该些金属柱。前述的免用焊料的金属柱芯片连接构造，其中所述的接垫的凹穴深度不大于该些 金属柱的高度的三分之一。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 一种免用焊料的金属柱芯片连接方法，其包括提供一芯片，设有多个金属柱，突出于该芯 片的一表面，每一金属柱具有一顶面与两平行侧壁；提供一基板，具有一上表面以及多个在 该上表面的接垫，每一接垫具有一凹穴底面与两侧凹穴侧；以及接合该芯片于该基板的上 表面，利用热、压力与超音波施加予该芯片令该些金属柱的顶面自我焊接至该些凹穴底面， 该些金属柱的两平行侧壁的局部自我焊接至该些两侧凹穴侧，以使该些金属柱与该些接垫 之间形成为无焊料的U形金属键合截面。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。前述的免用焊料的金属柱芯片连接方法，其中所述的U形金属键合截面为铜-铜 界面。前述的免用焊料的金属柱芯片连接方法，其中所述的芯片的该表面为一主动面。前述的免用焊料的金属柱芯片连接方法，其中所述的金属柱更贯穿该芯片。
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，为达到上述目 的，本发明提供了一种免用焊料的金属柱芯片连接构造，主要包含一芯片以及一基板。该芯 片设有多个金属柱，突出于该芯片的一表面，每一金属柱具有一顶面与两平行侧壁。该基板 具有一上表面以及多个在该上表面的接垫，每一接垫具有一凹穴底面与两侧凹穴侧。其中， 该芯片接合于该基板的上表面，该些金属柱的顶面自我焊接至该些凹穴底面，该些金属柱 的两平行侧壁的局部自我焊接至该些两侧凹穴侧，以使该些金属柱与该些接垫之间形成为 无焊料的U形金属键合截面。本发明另揭示上述免用焊料的金属柱芯片连接构造的连接方 法。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。在前述的金属柱芯片连接构造中，该U形金属键合截面可为铜-铜界面。在前述的金属柱芯片连接构造中，该芯片的该表面可为一主动面。在前述的金属柱芯片连接构造中，该些金属柱可更贯穿该芯片。在前述的金属柱芯片连接构造中，可另包含一底部填充胶，形成于该芯片与该基 板之间，以密封该些金属柱。在前述的金属柱芯片连接构造中，该些接垫的凹穴深度可不大于该些金属柱的高 度的三分之一。借由上述技术方案，本发明免用焊料的金属柱芯片连接构造与方法至少具有下列 优点及有益效果由以上技术方案可以看出，本发明的免用焊料的金属柱芯片连接构造与方法，有 以下优点与功效一、可藉由金属柱与接垫的特定组合关作为其中一技术手段，由于每一金属柱具 有一顶面与两平行侧壁，而每一接垫具有一凹穴底面与两侧凹穴侧，并且金属柱的顶面自 我焊接至凹穴底面，金属柱的两平行侧壁的局部自我焊接至两侧凹穴侧，以使金属柱与接 垫之间形成为无焊料的U形金属键合截面。因此，不需要使用以往的焊料做芯片连接，以提 升焊点的导电性，特别应用于MPS-C2(金属柱焊接的芯片连接)产品时，能够节省使用焊料 接合的成本。二、可藉由金属柱与接垫的特定组合关系作为其中一技术手段，由于每一金属柱 具有一顶面与两平行侧壁，而每一接垫具有一凹穴底面与两侧凹穴侧，并，利用热、压力与 超音波施加予芯片以建立在金属柱与接垫之间的无焊料的U形金属键合截面。因此，可大 幅提升焊点的结合强度。综上所述，本发明是有关于一种免用焊料的金属柱芯片连接构造与方法，该芯片 设有多个金属柱，每一金属柱具有一顶面与两平行侧壁。基板具有多个在上表面的接垫，每 一接垫具有一凹穴底面与两侧凹穴侧。利用热、压力与超音波施加予芯片，令金属柱的顶面 自我焊接至凹穴底面，金属柱的两平行侧壁的局部自我焊接至两侧凹穴侧，以使金属柱与 接垫之间形成为无焊料的U形金属键合截面。因此，不需要使用焊料做芯片连接，特别运用 于“金属柱焊接的芯片连接”产品能够节省焊料接合成本，并大幅提升焊点的结合强度与导 电性。本发明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。上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，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为现有习知的金属柱芯片连接构造的截面示意图。图2是本发明的第一具体实施例的一种免用焊料的金属柱芯片连接构造的截面 示意图。图3A至图3C是本发明的第一具体实施例的金属柱芯片连接构造的覆晶接合过程 中组件截面示意图。图4A至图4C是本发明的第一具体实施例的金属柱芯片连接构造绘示其金属柱、 接垫与在覆晶接合过程中结合的示意图。图5A至图5C是本发明的一变化实施例的金属柱芯片连接构造绘示其金属柱、接 垫与在覆晶接合过程中结合的示意图。图6是本发明的第二具体实施例的另一种免用焊料的金属柱芯片连接构造的截 面示意图。100金属柱芯片连接构造
110-H-* LL 心片
111表面112 金属柱
120基板
121上表面122 接垫
140底部填充胶150 焊料
200免用焊料的金属柱芯片连接构造
210-H-* LL 心片
211表面212 金属柱
213顶面213a 顶面
214平行侧壁214a平行侧壁
220基板
221上表面222 接垫
223凹穴底面223a凹穴底面
224凹穴侧224a凹穴侧
230=U形金属键合截面
240底部填充胶
300免用焊料的金属柱芯片连接构造
315贯通孔316 电镀层
具体实施例方式
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免用焊料的金属柱芯片连接构造与方法其具体实 施方式、结构、特征及其功效，详细说明如后。
有关本发明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。以下将配合所附图示详细说明本发明的实施例，然应注意的是，该些图示均为简 化的示意图，仅以示意方法来说明本发明的基本架构或实施方法，故仅显示与本案有关的 组件与组合关系，图中所显示的组件并非以实际实施的数目、形状、尺寸做等比例绘制，某 些尺寸比例与其它相关尺寸比例或已夸张或是简化处理，以提供更清楚的描述。实际实施 的数目、形状及尺寸比例为一种选置性的设计，详细的组件布局可能更为复杂。依据本发明的第一具体实施例，一种免用焊料的金属柱芯片连接构造举例说明于 图2的截面示意图以及图3A至图3C在覆晶接合过程中组件截面示意图。该免用焊料的金 属柱芯片连接构造200主要包含一芯片210以及一基板220。请参阅图2所示，该芯片210设有多个金属柱212，突出于该芯片210的一表面 211，每一金属柱212具有一顶面213与两平行侧壁214。详细而言，该芯片210已形成 有集成电路(integrated circuit, IC)组件，例如内存、逻辑组件以及特殊应用集成电路 (ASIC)，可由丨晶圆(wafer)分割成颗粒状。在本实施例中，该芯片210的该表面211可为 一主动面，即集成电路的形成表面。详细而言，在该表面211(即主动面)可另形成有多个 焊垫(图中未绘出)，供该些金属柱212的设置，在焊垫与金属柱之间另可设置凸块下金属 层(图中未绘出)，以避免金属柱内成份的金属扩散。该些金属柱212的材质可包含金、铜、 铝或其合金，可利用电镀方式以形成柱状。较佳地，可利用研磨或表面平坦技术，使该顶面 213为平坦并有相同的高度。该基板220具有一上表面221以及多个在该上表面221的接垫222，每一接垫222 具有一凹穴底面223与两侧凹穴侧224。详细而言，该基板220可为一印刷电路板(printed circuit board, PCB)，作为半导体封装结构内芯片承载与电性连接的媒介物。在一较佳实 施例中，每一接垫222的两凹穴侧224的距离可不大于对应的每一金属柱212的两平行侧 壁214的距离，以确保在覆晶接合中该些平行侧壁214能摩擦接触该些凹穴侧224。该些 接垫222的材质可包含铜，该凹穴底面223与该两侧凹穴侧224的形成可利用图案化蚀刻 或图案化电镀技术达成。在一较佳实施例中，该些接垫222的凹穴深度可不大于该些金属 柱212的高度的三分之一，以避免该些金属柱212过度嵌埋于该些接垫222内并保持该芯 片210与该基板220之间不可摩擦接触的间隙。此外，在本实施例中，该些金属柱212与该 些接垫222可具有相同的材质，例如，该些金属柱212可为铜柱(Cu post)，而该些接垫222 亦可为铜槽(Cu cave)。此外，该芯片210接合于该基板220的上表面221，该些金属柱212的顶面213自 我焊接至该些凹穴底面223，该些金属柱212的两平行侧壁214的局部自我焊接至该些两侧 凹穴侧224，以使该些金属柱212与该些接垫222之间形成为无焊料的U形金属键合截面 230。换言之，该U形金属键合截面230包含至少三个接合界面而呈非平面，上述的“接合界 面”位于该顶面213与该凹穴底面223之间以及两平行侧壁214与对应的两凹穴侧2 之 间。而“自我焊接”所指为利用该些金属柱212表面的金属原子活化扩散，而与该些接垫222 形成相互金属键结，不需要假借外加的焊料、凸块镀层或其它接合剂，基本上会在该U形金 属键合截面230产生断续的金属晶格界面，故在自我焊接之后在该些金属柱212与该些接垫222之间的阻抗不会升高，以“无焊料的U形金属键合截面”作为焊点可达到较佳的导电 性。在本实施例中，该U形金属键合截面230可为铜-铜界面或金-金界面，其中以铜-铜 界面的成本较低。因此，该U形金属键合截面230不会有其它杂质、脆弱的铸造结构或介金 属化合物的存在，而能形成较为平整无缝隙的接合面，不需要使用以往的焊料做芯片连接， 以提升焊点的导电性。此外，该免用焊料的金属柱芯片连接构造200可另包含一底部填充胶 240 (underfill material)，形成于该芯片210与该基板220之间，以密封该些金属柱212。 藉由该底部填充胶240在固化前的高流动性，用以避免该芯片210与该基板220之间形成 空隙。在一较佳实施例中，该底部填充胶240可选用硬度较高的材料，除了能保护该些金属 柱212之外，更可以补强整体的结构强度。因此，本发明藉由金属柱与接垫的特定组合关系作为其中一技术手段，毋须以往 的焊料做芯片连接特别应用于MPS-C2 (金属柱焊接的芯片连接)产品能够节省使用焊料接 合的成本。这是因为每一金属柱212具有一顶面213与两平行侧壁214，并且每一接垫222 具有一凹穴底面223与两侧凹穴侧224，并且该些金属柱212的顶面213自我焊接至该些凹 穴底面223，该些金属柱212的两平行侧壁214的局部自我焊接至对应的两侧凹穴侧224， 以使该些金属柱212与该些接垫222之间形成为无焊料的U形金属键合截面230。此外，更 大幅提升焊点的结合强度与导电性，免除了传统使用焊料接合时易有焊焊点断裂与阻抗增 加的风险。本发明还揭示该免用焊料的金属柱芯片连接构造200的一种可行但非限定的制 造方法，举例说明于图3A至图3C在制造中组件截面示意图，用以清楚彰显本发明的其中一 功效，其详细步骤说明如下所示。首先，请参阅图3A所示，提供该芯片210，设有多个金属柱212，突出于该芯片210 的一表面211，每一金属柱212具有一顶面213与两平行侧壁214。该些顶面213不需要沾 附现有习知所使用的焊料，除了毋须担心会有焊料污染问题之外，更可节省不少焊料的设 置成本。请参阅图:3B所示，提供该基板220，在该基板220的上表面221设有多个接垫222， 每一接垫222具有一凹穴底面223与两侧凹穴侧224。具体而言，每一凹穴底面223与对应 的两侧凹穴侧2 可形成犹如U形槽的结构。请参阅图3C所示，执行一覆晶接合的步骤，以接合该芯片210于该基板220的上 表面221。经由一吸附式热压合治具(图中未绘出)传送热、压力与超音波并施加予该芯 片210，以使该些金属柱212的顶面213自我焊接至该些凹穴底面223，该些金属柱212的 两平行侧壁214的局部自我焊接至该些两侧凹穴侧224，以使该些金属柱212与该些接垫 222之间形成为无焊料的U形金属键合截面230。其中，所谓的“超音波”指振动频率不小 于2万赫兹(Hz)，对该芯片210及其金属柱212产生每秒2万次至4万次的高频率横向振 动，使得该些金属柱212与该些接垫222的接合面因高频振动而表面熔接，诱发原子扩散以 形成相互金属的原子结合，故不需要助熔剂也不需要通电流与加热到该些金属柱212的熔 点。利用适当加热该芯片210但不需要到达该些金属柱212的熔点，以使连接在该芯片210 的金属柱212同时受热而膨胀，同一金属柱212的两平行侧壁214的距离可略大于对应接 垫222的两平行侧壁214的距离，藉以增加该些金属柱212的两平行侧壁214的局部与该
8些两侧凹穴侧224的摩擦接触，以达到侧边垂直向的自我焊接。利用施压予该芯片210，确 保该些金属柱212的顶面213与该些凹穴底面223的摩擦接触，以达到中央水平向的自我 焊接。因此，利用热、压力与超音波施加予该芯片210，能够在该些金属柱212与该些接垫 222之间建立无焊料的U形金属键合截面230，可大幅提升焊点的结合强度。图4A至图4C为该金属柱芯片连接构造200绘示其金属柱、接垫与在覆晶接合过 程中结合的示意图。如图4A所示，每一金属柱212的该顶面213可为矩形，而每一金属柱 212除了具有上述的两平行侧壁214之外，可另具有一对平行的壁面，故使得该些金属柱 212形成为长方体。此外，如图4B与图4C所示，每一接垫222的该凹穴底面223的面积可 不大于对应的顶面213的面积。更具体地，当该些金属柱212接合至该些接垫222时，利用 热、压力与超音波施加予该芯片210，该些顶面213与对应的凹穴底面223以及该些平行侧 壁214与对应的凹穴侧2M之间快速地振动摩擦，以使该些金属柱212的顶面213自我焊 接至该些凹穴底面223，以及该些金属柱212的两平行侧壁214的局部自我焊接至该些两 侧凹穴侧224。图4C中箭头所指方向即为利用超音波的振动方向，其平行于该些平行侧壁 214与该些凹穴侧224。图5A至图5C为在一变化实施例中该金属柱芯片连接构造200绘示其金属柱、接 垫与在覆晶接合过程中结合的示意图，用以说明不限定金属柱的顶面与接垫的凹穴底面的 形状。如图5A所示，每一金属柱212的该顶面213a可为正方形，而能具有两对相互平行且 相等的平行侧壁214a。并且，如图5B所示，每一接垫222凹陷而形成犹如一容置槽的形状， 除了具有两侧凹穴侧22 之外，更形成有另一对平行的侧壁。更进一步地，该些接垫222 的凹穴底面223a的形状可为长方形，并且该些接垫222的凹穴底面223a的面积可大于该 些金属柱212的顶面213a的面积，以利自我焊接该些金属柱212的顶面213a至该些凹穴 底面223a。此外，该些凹穴底面223a的较短边(即接垫222的两凹穴侧22 的距离)不 大于对应金属柱212的顶面213a的对应边长(即金属柱212的两平行侧壁21 的距离)， 故在该芯片210与该基板220接合时，依照图5C箭头所指的超音波振动方向，该些金属柱 212的两平行侧壁21 能高频振动摩擦至对应的该些接垫222的两凹穴侧22 ，以利自我 焊接该些金属柱212的两平行侧壁21 至该些两侧凹穴侧22如。依据本发明的第二具体实施例，另一种免用焊料的金属柱芯片连接构造300举例 说明于图6的截面示意图。其中与第一实施例相同的主要组件将以相同符号标示，不再详 予赘述。请参阅图6所示，该免用焊料的金属柱芯片连接构造300主要包含一芯片210与 一基板220。该芯片210设有多个金属柱212，突出于该芯片210的一表面211，每一金属柱 212具有一顶面213与两平行侧壁214。该基板220具有一上表面221以及多个在该上表面 221的接垫222，每一接垫222具有一凹穴底面223与两侧凹穴侧224。其中，该芯片210接 合于该基板220的上表面221，该些金属柱212的顶面213自我焊接至该些凹穴底面223， 该些金属柱212的两平行侧壁214的局部自我焊接至该些两侧凹穴侧224，以使该些金属柱 212与该些接垫222之间形成为无焊料的U形金属键合截面230。较佳地，该些金属柱212 可更贯穿该芯片210。更进一步地，该芯片210被该些金属柱212贯穿处可形成有多个贯 通孔315，并且每一贯通孔315的孔壁设置有一电镀层316。该些电镀层316可选用导电材 料，例如铜(Cu)。详细而言，该些贯通孔315也就是所谓的硅穿孔(Though Silicon Via,TSV)。藉由该些金属柱212贯穿该芯片210的结构能提供垂直电性导通与稳固该些金属柱 212的作用，有助于该芯片210至该些金属柱212的超音波振动传导，以促进该U形金属键 合截面230的形成。在本实施例中，该些金属柱212的突出表面211可为该芯片210的背 面，故该芯片210的主动面则远离该基板220，以达到较佳散热效果。此外，该些金属柱212 的外露端面可立体堆栈另一芯片。 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，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质 对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。
权利要求
1.一种免用焊料的金属柱芯片连接构造，其特征在于其包括一芯片，设有多个金属柱，突出于该芯片的一表面，每一金属柱具有一顶面与两平行侧 壁；以及一基板，具有一上表面以及多个在该上表面的接垫，每一接垫具有一凹穴底面与两侧 凹穴侧；其中，该芯片接合于该基板的上表面，该些金属柱的顶面自我焊接至该些凹穴底面，该 些金属柱的两平行侧壁的局部自我焊接至该些两侧凹穴侧，以使该些金属柱与该些接垫之 间形成为无焊料的U形金属键合截面。
2.根据权利要求1所述的免用焊料的金属柱芯片连接构造，其特征在于其中所述的U 形金属键合截面为铜-铜界面。
3.根据权利要求1所述的免用焊料的金属柱芯片连接构造，其特征在于其中所述的芯 片的该表面为一主动面。
4.根据权利要求1所述的免用焊料的金属柱芯片连接构造，其特征在于其中所述的金 属柱更贯穿该芯片。
5.根据权利要求1至4中任一权利要求所述的免用焊料的金属柱芯片连接构造，其特 征在于其另包含一底部填充胶，形成于该芯片与该基板之间，以密封该些金属柱。
6.根据权利要求1至4中任一权利要求所述的免用焊料的金属柱芯片连接构造，其特 征在于其中所述的接垫的凹穴深度不大于该些金属柱的高度的三分之一。
7.一种免用焊料的金属柱芯片连接方法，其特征在于其包括提供一芯片，设有多个金属柱，突出于该芯片的一表面，每一金属柱具有一顶面与两平 行侧壁；提供一基板，具有一上表面以及多个在该上表面的接垫，每一接垫具有一凹穴底面与 两侧凹穴侧；以及接合该芯片于该基板的上表面，利用热、压力与超音波施加予该芯片令该些金属柱的 顶面自我焊接至该些凹穴底面，该些金属柱的两平行侧壁的局部自我焊接至该些两侧凹穴 侧，以使该些金属柱与该些接垫之间形成为无焊料的U形金属键合截面。
8.根据权利要求7所述的免用焊料的金属柱芯片连接方法，其特征在于其中所述的U 形金属键合截面为铜-铜界面。
9.根据权利要求7所述的免用焊料的金属柱芯片连接方法，其特征在于其中所述的芯 片的该表面为一主动面。
10.根据权利要求7所述的免用焊料的金属柱芯片连接方法，其特征在于其中所述的 金属柱更贯穿该芯片。
全文摘要
本发明是有关于一种免用焊料的金属柱芯片连接构造与方法，该芯片设有多个金属柱，每一金属柱具有一顶面与两平行侧壁。基板具有多个在上表面的接垫，每一接垫具有一凹穴底面与两侧凹穴侧。利用热、压力与超音波施加予芯片，令金属柱的顶面自我焊接至凹穴底面，金属柱的两平行侧壁的局部自我焊接至两侧凹穴侧，以使金属柱与接垫之间形成为无焊料的U形金属键合截面。因此，不需要使用焊料做芯片连接，特别运用于“金属柱焊接的芯片连接”产品能够节省焊料接合成本，并大幅提升焊点的结合强度与导电性。
文档编号H01L23/498GK102142421SQ20101011104
公开日2011年8月3日 申请日期2010年2月1日 优先权日2010年2月1日
发明者徐宏欣, 柯志明 申请人:力成科技股份有限公司