专利名称：晶粒结构及晶粒接合方法
技术领域：
本发明是关于一种晶粒结构及一种晶粒接合方法。具体而言，本发明是关于一种可与电路基板电连接的晶粒结构，以及使用此晶粒结构的晶粒接合方法。
背景技术：
在晶片封装技术中，覆晶接合技术(Flip Chip Interconnect Technology,FC)已被广泛地使用。所谓的覆晶接合技术乃是利用面阵列(area array)的方式，将多个晶片垫 (die pad)配置于晶粒(die)的主动表面(active surface)上，并在晶片垫上形成如图IA 所示的凸块结构(bump) 80，接着将晶粒20翻覆(flip)之后，使晶粒20上的凸块结构80与如图IB所示的电路基板60上的电路70透过一导电材料11相互连接。如此，晶粒20即可如图IC经由凸块结构80电性连接至电路基板60，并经由电路基板60而电性连接至外界的电子装置。然而，已知凸块结构80由铜块10及覆盖于上的黄金层40所构成。因为黄金的价格高昂，所以凸块结构80的制作成本不易降低。另一方面，为了将凸块结构80电性连接至电路基板60，导电材料11上必须覆盖锡层33，供与黄金层40热焊接合。由于导电材料11 上覆盖的锡层33具有厚度，导电材料11之间的距离必须增加以避免短路。换言之，单位面积内可设置的导电材料11及可电连接的晶粒20因此而减少。
发明内容
本发明的主要目的为提供一种晶粒结构，可与电路基板电连接，具有较低的材料成本。本发明的另一目的为提供一种晶粒接合方法，可降低制造成本。本发明的晶粒结构包含晶粒以及凸块结构。凸块结构包含导电本体以及焊料层。 导电本体设置于晶粒上。焊料层设置于导电本体上。焊料层进一步覆盖导电本体。焊料层的材料是为锡、锡铅或锡银合金。导电本体的材料较佳为铜。电路基板包含膜片、电路以及铜块。电路设置于膜片。铜块设置于膜片上，电连接电路。电路基板进一步包含锡层，设置于铜块上。本发明的晶粒接合方法，包含步骤如下提供如上所述的晶粒结构；提供如上所述的电路基板；以及将焊料层与锡层一起热焊于铜块表面。其中，晶粒结构包含晶粒以及凸块结构。凸块结构包含设置于晶粒上的导电本体以及设置于导电本体上的焊料层。电路基板包含膜片、设置于膜片的电路、设置于膜片上且电连接电路的铜块、以及设置于铜块上的锡层。在不同实施例中，电路基板可省略设置锡层，而将焊料层直接热焊于铜块表面。
图IA至图IC为已知技术示意图；图2A至图2C为本发明较佳实施例示意图3A至图4B为本发明不同实施例示意图；图5为本发明晶粒接合方法的较佳实施例流程图；以及图6为本发明晶粒接合方法的不同实施例流程图。主要元件符号说明10铜块70电路
11导电材料80凸块结构
20晶粒100导电本体
33锡层110铜块
40黄金层200晶粒
50膜片300焊料层
60电路基板330锡层
500膜片800凸块结构
600电路基板900晶粒结构
700电路
具体实施例方式本发明的晶粒(die)结构，可与电路基板电连接。其中，晶粒泛指积体电路晶粒， 电路基板包含各种具有电路的硬质或软质电路板。如图2A所示，本发明的晶粒结构900包含晶粒200及凸块结构800。凸块结构800包含导电本体100以及焊料层300。导电本体 100较佳设置于晶粒200上。焊料层300设置于导电本体100上。焊料层300具有导电性， 且会在受热达焊料熔化的温度时熔化。在此较佳实施例中，焊料层300的材料是锡。焊料熔化的温度约为250°C。然而在不同实施例中，焊料层300的材料亦可为锡铅、锡银合金或其他金属或合金。导电本体100的材料较佳为铜。然而在不同实施例中，导电本体100的材料亦可为具有良好导电性的其他金属或合金。如图2B所示，电路基板600包含膜片500、电路700、铜块110以及锡层330。其中，膜片500较佳但不限为聚酰亚胺(polyimide)膜。电路700包含以网印、电镀、溅镀等方式设置于膜片500。铜块110设置于膜片500上，电连接电路700。如图2C所示的较佳实施例，本发明的晶粒结构900与电路基板600电连接时，仅需将焊料层300热焊于锡层330表面即可。具体而言，较佳是对焊料层300与锡层330的接触区域局部加热至约250°C，使焊料层300与锡层330至少其中之一熔化，然后再降温凝固。相较于已知技术，由于本发明的凸块结构800的焊料层300采用锡等材料取代金，因此可大幅降低材料成本。另一方面，因为凸块结构800的焊料层300已采用锡，所以相较于已知技术，电路基板600的锡层330的厚度可减少。藉此，不仅可节省材料成本，电路基板600 上的铜块110之间距亦可因锡层330的厚度减少而缩减。换言之，单位面积内可设置的铜块110数量得以提升，增进产能。在不同实施例中，锡层330可视设计需求而以不同方式设置于铜块110上。如图 3A及图;3B所示，锡层330是覆盖于铜块110上，由此可避免铜块110表面的氧化。进一步而言，由于铜块110表面氧化后导电性会降低，若以锡层330覆盖于铜块110上，锡层330 会比铜块110先氧化，因此可保护铜块110，达到避免铜块110表面氧化的效果。至于锡层330的氧化，因为在热焊过程中会熔化而产生结构重组的效果，所以对导电性影响不大。类似的概念亦可应用于凸块结构800。例如在图3C所示的实施例中，焊料层300覆盖导电本体100，由此可避免导电本体100表面的氧化。另一方面，如图4A及图4B所示，在不同实施例中可省略锡层330的设置，由以进一步减少锡层330的材料成本支出。在此实施例中，焊料层300是直接热焊于铜块110表面。其中，在进行热焊前，可先对铜块110表面进行抛光等程序以去除铜块110表面因与氧气接触所可能产生的氧化层(未绘示)，避免铜块110表面氧化对电连接产生不利影响。如图5所示的较佳实施例流程示意图，本发明的晶粒接合方法，包含例如以下步马聚ο步骤1001，提供晶粒结构。具体而言，较佳是提供如图2A所示的晶粒结构900，包含晶粒200以及凸块结构800。凸块结构800包含设置于晶粒200上的导电本体100以及设置于导电本体100上的焊料层300。步骤1003，提供电路基板。具体而言，较佳是提供图2B所示包含膜片500、电路 700、铜块110、以及锡层330的电路基板600。步骤1005，将焊料层与锡层一起热焊于铜块表面。具体而言，是如图2C所示将步骤1001提供的晶粒结构900的焊料层300与步骤1003提供的电路基板600的锡层330相接，并以热焊接合，由此使导电本体100与铜块110电性相接，完成晶粒200与电路基板600 的电连接。如图6所示，在不同实施例中，本发明的晶粒接合方法包含例如以下步骤。步骤2001，提供晶粒结构。具体而言，较佳是提供如图2A所示的晶粒结构900，包含晶粒200以及凸块结构800。凸块结构800包含设置于晶粒200上的导电本体100以及设置于导电本体100上的焊料层300。步骤2003，提供电路基板。具体而言，是提供图4A所示包含膜片500、电路700以及铜块110的电路基板600。步骤2005，将焊料层热焊于铜块表面。具体而言，是将步骤2001提供的晶粒结构 900的焊料层300与步骤2003提供的电路基板600的铜块110相接，并以热焊接合，藉以使导电本体100与铜块110电性相接，完成晶粒200与电路基板600的电连接。在此实施例中，更包含步骤2004，在步骤2005前去除铜块表面的氧化层。由此，可避免铜块110表面氧化对电连接产生不利影响。虽然前述的描述及图式已揭示本发明的较佳实施例，必须了解到各种增添、许多修改和取代可能使用于本发明较佳实施例，而不会脱离如所附申请专利范围所界定的本发明原理的精神及范围。熟悉本发明所属技术领域的普通技术人员将可体会，本发明可使用于许多形式、结构、布置、比例、材料、元件和组件的修改。因此，本文于此所揭示的实施例应被视为用以说明本发明，而非用以限制本发明。本发明的范围应由后附申请专利范围所界定，并涵盖其合法均等物，并不限于先前的描述。
权利要求
1.一种晶粒结构，可与一电路基板电连接，包含 一晶粒；以及一凸块结构，包含 一导电本体，设置于该晶粒上；以及一焊料层，设置于该导电本体上。
2.如权利要求1所述的晶粒结构，其中该焊料层进一步覆盖该导电本体。
3.如权利要求1所述的晶粒结构，其中该焊料层的材料是为锡。
4.如权利要求1所述的晶粒结构，其中该焊料层的材料是为锡铅或锡银合金。
5.如权利要求1所述的晶粒结构，其中该导电本体的材料是为铜。
6.如权利要求1所述的晶粒结构，其中该电路基板包含 一膜片；一电路，设置于该膜片；以及一铜块，设置于该膜片上，电连接该电路。
7.如权利要求6所述的晶粒结构，其中该电路基板进一步包含一锡层，设置于该铜块
8.—种晶粒接合方法，包含 提供一晶粒结构，包含 一晶粒；以及一凸块结构，包含 一导电本体，设置于该晶粒上；以及一焊料层，设置于该导电本体上； 提供一电路基板，包含 一膜片；一电路，设置于该膜片；一铜块，设置于该膜片上，电连接该电路；以及一锡层，设置于该铜块上；以及将该焊料层与该锡层一起热焊于该铜块表面。
9.如权利要求8所述的晶粒接合方法，其中该焊料层的材料是为锡。
10.一种晶粒接合方法，包含 提供一晶粒结构，包含 一晶粒；以及一凸块结构，包含 一导电本体，设置于该晶粒上；以及一焊料层，设置于该导电本体上； 提供一电路基板，包含 一膜片；一电路，设置于该膜片；以及一铜块，设置于该膜片上，电连接该电路；以及将该焊料层热焊于该铜块表面。
全文摘要
本发明提供一种晶粒结构及一种晶粒接合方法。晶粒结构包含晶粒以及凸块结构。凸块结构包含导电本体以及焊料层。导电本体设置于晶粒上。焊料层设置于导电本体上。晶粒接合方法，包含步骤如下提供晶粒结构；提供电路基板；以及将晶粒结构的焊料层与电路基板的锡层一起热焊于电路基板的铜块表面。在不同实施例中，电路基板可省略设置锡层，而将焊料层直接热焊于铜块表面。
文档编号H01L23/498GK102237328SQ20101016723
公开日2011年11月9日 申请日期2010年4月27日 优先权日2010年4月27日
发明者徐嘉宏, 林青山, 陈进勇 申请人:瑞鼎科技股份有限公司