半导体封装件及其制造方法

半导体封装件及其制造方法
【专利摘要】一种半导体封装件及其制造方法。半导体封装件包括第一基板、第一接垫、第二接垫、第二基板、数个导电柱及数个焊料。第二接垫及第一接垫形成于第一基板的上表面上。导电柱形成于第二基板的下表面上。焊料形成于对应的导电柱的端面且与第二接垫及第一接垫对接，各焊料的体积相等。其中，第二接垫与对应的导电柱的间距大于第一接垫与对应的导电柱的间距。
【专利说明】半导体封装件及其制造方法

【技术领域】
[0001]本发明是有关于一种半导体封装件及其制造方法，且特别是有关于一种具有导电柱的半导体封装件及其制造方法。

【背景技术】
[0002]传统半导体堆迭结构包括二对接基板。各基板包括电性接点。一基板的电性接点与另一基板的电性接点对接，而使二基板电性连接。然而，各基板通常会经过热工艺，如回焊，而导致基板在对接前已翘曲变形。如此，二基板对接后，有些电性接点无法精确地对接，或对接后的电性接点的结构外形不佳而发生龟裂。


【发明内容】

[0003]本发明是有关于一种半导体封装件及其制造方法，可改善二基板之间的电性接点无法对接精确对接的问题。
[0004]根据本发明，提出一种半导体封装件。半导体封装件包括一第一基板、一第一接垫、一第二接垫、一第二基板、数个导电柱及数个焊料。第一基板具有一上表面。第二接垫形成于第一基板的上表面上。第一接垫的宽度大于第二接垫的宽度。第一接垫形成于第一基板的上表面上。第二基板具有一下表面。导电柱形成于第二基板的下表面上。数个焊料形成于对应的导电柱的端面且与第二接垫及第一接垫对接，各焊料的体积相等。其中，第二接垫与对应的导电柱的间距大于第一接垫与对应的导电柱的间距。
[0005]根据本发明，提出一种半导体封装件的制造方法。制造方法包括以下步骤。提供一第一基板，第一基板的上表面上形成有一第一接垫及一第二接垫，其中第一接垫的宽度大于第二接垫的宽度；提供一第二基板，第二基板的下表面上形成有数个导电柱及数个焊料，各焊料形成于对应的导电柱的端面，各焊料的体积相等，其中第二接垫与对应的导电柱的间距大于第一接垫与对应的导电柱的间距；以及，对接第一基板与第二基板，使第二接垫及第一接垫与导电柱对接。
[0006]为让本发明的上述内容能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合附图，作详细说明如下:

【专利附图】

【附图说明】
[0007]图1绘示依照本发明一实施例的半导体封装件的剖视图。
[0008]图2绘示依照本发明另一实施例的半导体封装件的剖视图。
[0009]图3绘示依照本发明另一实施例的半导体封装件的剖视图。
[0010]图4绘示依照本发明另一实施例的半导体封装件的剖视图。
[0011]图5绘示依照本发明另一实施例的半导体封装件的剖视图。
[0012]图6绘示依照本发明另一实施例的半导体封装件的剖视图。
[0013]图7A至7C绘示图1的半导体封装件的制造过程图。
[0014]主要元件符号说明:
[0015]100、200、300、400、500、600:半导体封装件
[0016]110:第一基板
[0017]IlOu:上表面
[0018]120:第一接垫
[0019]120’:最大接垫
[0020]120s、130s:外侧面
[0021]120u:上表面
[0022]130:第二接垫
[0023]130’:最小接垫
[0024]140:第二基板
[0025]140b:下表面
[0026]150:导电柱
[0027]150e:端面
[0028]160:焊料
[0029]170:封装体
[0030]H:高度
[0031]S1、S2:间距

【具体实施方式】
[0032]请参照图1，其绘示依照本发明一实施例的半导体封装件的剖视图。半导体封装件100包括第一基板110、数个第一接垫120、数个第二接垫130、第二基板140、数个导电柱150、数个焊料160及封装体170。
[0033]第一基板110例如是芯片、晶圆、中介层基板或其它种类基板。第一基板110具有上表面110u，第一接垫120及第二接垫130形成于第一基板110的上表面IlOu上。第一接垫120的宽度Wl大于第二接垫130的宽度W2。第一接垫120的俯视形状可以是圆形、椭圆形、矩形、梯形或其它多边形。此外，第一接垫120的剖面形状可以是圆形的一部分(如半圆形)、椭圆形的一部分(如半椭圆形)、矩形、梯形或其它多边形。第二接垫130的几何特征相似于第一接垫120，容此不再赘述。本实施例中，第一基板110的翘曲量接近零；或者说，第一基板110的翘曲量是不足以影响对接后的焊料160的变形模式。
[0034]第二基板140例如是芯片、晶圆、中介层基板、电路板或其它种类基板。第二基板140具有下表面140b,导电柱150形成于第二基板140的下表面140b上。各导电柱150的高度H可设计成大致上相同，如此可降低设计及工艺上的复杂度。进一步地说，第一基板110与第二基板140对接前，可在不考虑对接后焊料160是否发生侧向外突或颈缩问题下，形成高度大致上相同高度的导电柱150于第二基板140上，如此不需特别考虑各导电柱150之间的差异设计。
[0035]焊料160形成于对应的导电柱150的端面150e上。各焊料160的体积大致上相等或在制造误差范围内相等，如此可降低设计及工艺上的复杂度。进一步地说，第一基板110与第二基板140对接前，可在不考虑对接后焊料160是否发生侧向外突或颈缩问题下，预涂体积大致上相同的焊料160于导电柱150的端面150e上，如此便不需特别考虑焊料160之间的差异设计。
[0036]导电柱150通过焊料160与第一接垫120对接及与第二接垫130对接。就本实施例而言，第二基板140的中间部位往远离第一基板110的方向翘曲突出,使愈靠近第二基板140中间部位的导电柱150与对应的接垫的间距愈大，而愈远离第二基板140中间部位的导电柱150与对应的接垫的间距愈小。本实施例中，愈靠近第一基板110之中间部位配置第二接垫130,而愈远离第一基板110中间部位配置第二接垫130,也就是说,接垫(第一接垫120及第二接垫130)从第一基板110中间部位到边缘部位是以由小到大的方式排列，使第二接垫130与对应的导电柱150的间距SI大于第一接垫120与对应的导电柱150的间距S2。
[0037]由于较大间距SI的处配置较小的第二接垫130，而较小间距S2的处配置较大的第一接垫120，使焊料160不易发生颈缩或侧向外突现象。详细来说，此些第二接垫130包括一最小接垫130’，就导电柱150与最小接垫130’而言，由于最大间距SI，的处配置最小的第二接垫130’，使焊料160可包覆到最小接垫130’的外侧面130s，而避免颈缩发生。就结构来说，最小接垫130’与导电柱150之间的焊料160的外径从导电柱150的端面150e往最小接垫130’的底部的方向渐缩。
[0038]此些第一接垫120包括一最大接垫120’。就导电柱150与最大接垫120’而言，由于最小间距之处配置最大接垫120’，使焊料160可包覆到最大接垫120’的外侧面120s，而避免焊料160发生侧向外突的问题。就结构来说，最大接垫120’与导电柱150之间的焊料160的外径从导电柱150的端面150e往最大接垫120’的底部的方向渐扩。
[0039]若焊料160发生颈缩或侧向外凸时，焊料160容易发生龟裂，而导致可靠度下降。由于本实施例的焊料160不会发生过度颈缩或过度侧向外凸，故可降低焊料160发生龟裂的机率，进而提升电性品质及半导体封装件100的可靠度。
[0040]在第一基板110与第二基板140对接过程中，导电柱150与最大接垫120’的间距最小，因此位于导电柱150的端面150e的焊料160最先与最大接垫120’接触。接触后，由于最大接垫120’的宽度大，可容许更多的焊料体积横向地往最大接垫120’的上表面120u的二侧方向延伸(即，焊料的坍塌量变大)而包覆到最大接垫120’的外侧面120s，进而使第一基板110与第二基板140更容易直向地靠近。如此一来，导电柱150上的焊料160与第二接垫130 (间距较大)就可接触而成功对接。
[0041]封装体170形成于第一基板110与第二基板140之间，并包覆导电柱150及焊料160,以保护此些元件。封装体170可包括酹醒基树脂(Novolac-based resin)、环氧基树脂(epoxy-based resin)、娃基树脂(silicone-based resin)或其他适当的包覆剂。封装体170亦可包括适当的填充剂，例如是粉状的二氧化硅。可利用数种封装技术形成封装体170,例如是压缩成型(compress1n molding)、液态封装型(liquid encapsulat1n)、注射成型(inject1n molding)或转注成型(transfer molding)。
[0042]请参照图2，其绘示依照本发明另一实施例的半导体封装件的剖视图。半导体封装件200包括第一基板110、数个第一接垫120、数个第二接垫130、第二基板140、数个导电柱150、数个焊料160及封装体170。
[0043]本实施例中，第二基板140往接近第一基板110的方向翘曲突出，使愈靠近第二基板140中间部位的导电柱150与对应的接垫的间距愈小。本实施例中，愈靠近第一基板110之中间部位配置第一接垫120，而愈远离第一基板110中间部位配置第二接垫130，也就是说，接垫从第一基板110中间部位到边缘部位是以由大到小的方式排列，使第二接垫130与对应的导电柱150的间距SI大于第一接垫120与对应的导电柱150的间距S2。由于较大间距SI的处配置较小的第二接垫130，而较小间距S2的处配置较大的第一接垫120，使焊料160不易发生颈缩或侧向外突现象。
[0044]请参照图3，其绘示依照本发明另一实施例的半导体封装件的剖视图。半导体封装件300包括第一基板110、数个第一接垫120、数个第二接垫130、第二基板140、数个导电柱150、数个焊料160及封装体170。
[0045]本实施例中，第二基板140的翘曲量接近零；或者说，第二基板140的翘曲量是不足以影响焊料160的变形模式。
[0046]第一基板110的中间部位往远离第二基板140的方向翘曲突出，使愈靠近第二基板140之中间部位的导电柱150与对应的接垫的间距愈大，而愈远离第二基板140中间部位的导电柱150与对应的接垫的间距愈小。本实施例中，愈靠近第一基板110之中间部位配置第二接垫130,而愈远离第一基板110中间部位配置第二接垫130,也就是说,接垫从第一基板110中间部位到边缘部位是以由小到大的方式排列，使第二接垫130与对应的导电柱150的间距SI大于第一接垫120与对应的导电柱150的间距S2。由于较大间距SI的处配置较小的第二接垫130，而较小间距S2的处配置较大的第一接垫120，使焊料160不易发生颈缩或侧向外突现象。
[0047]请参照图4，其绘示依照本发明另一实施例的半导体封装件的剖视图。半导体封装件400包括第一基板110、数个第一接垫120、数个第二接垫130、第二基板140、数个导电柱150、数个焊料160及封装体170。
[0048]与图3的第一基板110不同的是，本实施例的第一基板110往接近第二基板140的方向翘曲突出，使愈靠近第二基板140中间部位的导电柱150与对应的接垫的间距愈小。本实施例中，愈靠近第一基板110之中间部位配置第一接垫120，而愈远离第一基板110中间部位配置第二接垫130，也就是说，接垫从第一基板110中间部位到边缘部位是以由大到小的方式排列，使第二接垫130与对应的导电柱150的间距SI大于第一接垫120与对应的导电柱150的间距S2。由于较大间距SI的处配置较小的第二接垫130，而较小间距S2的处配置较大的第一接垫120，使焊料160不易发生颈缩或侧向外突现象。
[0049]请参照图5，其绘示依照本发明另一实施例的半导体封装件的剖视图。半导体封装件500包括第一基板110、数个第一接垫120、数个第二接垫130、第二基板140、数个导电柱150、数个焊料160及封装体170。
[0050]于本实施例中，第一基板110的中间部位与第二基板140的中间部位往远离彼此的方向翘曲突出，使愈靠近第二基板140之中间部位的导电柱150与对应的接垫的间距愈大，而愈远离第二基板140中间部位的导电柱150与对应的接垫的间距愈小。本实施例中，愈靠近第一基板110之中间部位配置第二接垫130，而愈远离第一基板110中间部位配置第二接垫130，也就是说，接垫从第一基板110中间部位到边缘部位是以由小到大的方式排列，使第二接垫130与对应的导电柱150的间距SI大于第一接垫120与对应的导电柱150的间距S2。由于较大间距SI之处配置较小的第二接垫130，而较小间距S2之处配置较大的第一接垫120，使焊料160不易发生颈缩或侧向外突现象。
[0051]请参照图6，其绘示依照本发明另一实施例的半导体封装件的剖视图。半导体封装件600包括第一基板110、数个第一接垫120、数个第二接垫130、第二基板140、数个导电柱150、数个焊料160及封装体170。
[0052]与图5的半导体封装件500不同的是，于本实施例的第一基板110的中间部位与第二基板140的中间部位往接近彼此的方向翘曲突出，使愈靠近第二基板140中间部位的导电柱150与对应的接垫的间距愈小。本实施例中，愈靠近第一基板110之中间部位配置第一接垫120,而愈远离第一基板110中间部位配置第二接垫130,也就是说,接垫从第一基板110中间部位到边缘部位是以由大到小的方式排列，使第二接垫130与对应的导电柱150的间距SI大于第一接垫120与对应的导电柱150的间距S2。由于较大间距SI之处配置较小的第二接垫130，而较小间距S2之处配置较大的第一接垫120，使焊料160不易发生颈缩或侧向外突现象。
[0053]请参照图7A至7C，其绘示图1的半导体封装件100的制造过程图。
[0054]如图7A所不,提供第一基板110。第一基板110具有上表面IlOu,上表面I1u上形成有数个第一接垫120及数个第二接垫130，其中此些第一接垫120包括一最大接垫120’，而此些第二接垫130包括一最小接垫130’。
[0055]如图7A所示，提供第二基板140。第二基板140具有下表面140b，下表面140b上形成有数个导电柱150及数个焊料160，其中各焊料160形成于对应的导电柱150的端面150e上。各导电柱150的高度大致上相等或在制造误差内相等，而各焊料160的体积大致上相等或在制造误差内相等。
[0056]本实施例中，第二基板140的中间部位往远离第一基板110的方向翘曲突出，使愈靠近第二基板140之中间部位的导电柱150与对应的接垫的间距愈大，而愈远离第二基板140中间部位的导电柱150与对应的接垫的间距愈小。因此，愈靠近第一基板110之中间部位配置第二接垫130，而愈远离第一基板110中间部位配置第二接垫130，也就是说，接垫从第一基板110中间部位到边缘部位是以由小到大的方式排列，使第二接垫130与对应的导电柱150的间距SI大于第一接垫120与对应的导电柱150的间距S2。
[0057]如图7B所示，对接第一基板110与第二基板140，使焊料160与接垫对接。由于最大接垫120’与导电柱150的间距最近，故最大接垫120’与对应的导电柱150上的焊料160’最先接触。由于最大接垫120’的外表面积大，因此可容许更多的焊料体积横向地往最大接垫120’的上表面120u的二侧方向延伸(焊料160的坍塌量变大)，使第一基板110与第二基板140更容易直向地靠近。如此一来，当第一基板110与第二基板140继续彼此接近时，导电柱150上的焊料160与最小接垫130’就可接触而成功对接。
[0058]如图7C所示，由于较大间距SI之处配置较小的第二接垫130，而较小间距S2之处配置较大的第一接垫120，使第一基板110与第二基板140在对接后，焊料160不易发生颈缩或侧向外突现象。
[0059]然后，可形成图1的封装体170于第一基板110与第二基板140之间，并包覆第一接垫120、第二接垫130、导电柱150与焊料160。
[0060]综上所述，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明。本发明所属【技术领域】中具有通常知识者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰。因此，本发明的保护范围当视权利要求书所界定者为准。
【权利要求】
1.一种半导体封装件，其特征在于，包括: 一第一基板，具有一上表面； 一第一接垫，形成于该第一基板的该上表面上； 一第二接垫，形成于该第一基板的该上表面上，该第二接垫的宽度小于该第一接垫的览度； 一第二基板，具有一下表面；以及 数个导电柱，形成于该第二基板的该下表面上；以及 数个焊料，形成于对应的该导电柱的端面且与该第二接垫及该第一接垫对接，各该焊料的体积相等； 其中，该第二接垫与对应的该导电柱的间距大于该第一接垫与对应的该导电柱的间距。
2.如权利要求1所述的半导体封装件，其特征在于，该第二基板与该第二基板至少一者翅曲。
3.如权利要求2所述的半导体封装件，其特征在于，该第一基板的中间部位及该第二基板的中间部位往接近彼此的方向突出。
4.如权利要求2所述的半导体封装件，其特征在于，该第一基板的中间部位及该第二基板的中间部位往远离彼此的方向突出。
5.如权利要求2所述的半导体封装件，其特征在于，该第一基板与该第二基板的一者的翘曲量接近零，而该第一基板与该第二基板的另一者的中间部位往远离或接近该者的方向翘曲。
6.如权利要求1所述的半导体封装件，其特征在于，包括数个该第二接垫，该些第二接垫包含一最小接垫，该最小接垫与对应的该导电柱之间的该焊料的外径从该对应的导电柱的端面往该最小接垫的底部的方向渐缩。
7.如权利要求1所述的半导体封装件，其特征在于，包括数个该第一接垫，该些第一接垫包含一最大接垫，该最大接垫与对应的该导电柱之间的该焊料的外径从该对应的导电柱的端面往该最大接垫的底部的方向渐扩。
8.一种半导体封装件的制造方法，其特征在于，包括: 提供一第一基板，该第一基板的上表面上形成有一第一接垫及一第二接垫，其中该第二接垫的宽度小于该第一接垫的宽度； 提供一第二基板，该第二基板的下表面上形成有数个导电柱及数个焊料，各该焊料形成于对应的该导电柱的端面，各该焊料的体积相等，其中该第二接垫与对应的该导电柱的间距大于该第一接垫与对应的该导电柱的间距；以及 对接该第一基板与该第二基板，使该第二接垫及该第一接垫与该些导电柱对接。
9.如权利要求8所述的制造方法，其特征在于，该第二基板与该第二基板至少一者翘曲。
10.如权利要求8所述的制造方法，其特征在于，该第一基板的该上表面上形成有数个该第二接垫及数个该第一接垫，该些第二接垫包含一最小接垫，该最小接垫与对应的该导电柱之间的该焊料的外径从该对应的导电柱的端面往该最小接垫的底部的方向渐缩；该些第一接垫包含一最大接垫，该最大接垫与对应的该导电柱之间的该焊料的外径从该对应的导电柱的端面往该最大接垫的底部的方向渐扩。
【文档编号】H01L23/488GK104377181SQ201310356276
【公开日】2015年2月25日 申请日期:2013年8月15日 优先权日:2013年8月15日
【发明者】叶昶麟 申请人:日月光半导体制造股份有限公司