电子元件封装结构及其制造方法与流程

1.本发明是关于一种电子元件封装结构及其制造方法。


背景技术：

2.发光二极管(light emitting diode,led)是半导体材料制成的发光元件，可将电能转换成光，其具有体积小、能量转换效率高、寿命长、省电等优点，因此广泛应用于各式电子装置的光源。
3.现有增强晶片焊点的可靠性的方法是在回流焊接制程之后采用底部填充(underfill)胶材对晶片的底部做填充，使晶片与基板焊垫之间的空隙充满胶材，从而依靠底部填充胶材来缓冲机械应力对晶片焊点带来的冲击。底部填充是一道单独且复杂的工序，一般在锡膏印刷、元件贴片和回流焊之后，通过点胶设备和固化设备完成底部填充胶材的预热、点胶和固化，因此工序复杂造成制程时间拉长进而增加成本。


技术实现要素：

4.本发明提出一种创新的电子元件封装结构及其制造方法，解决先前技术的问题。
5.于本发明的一些实施例中，一种电子元件封装结构包含基板、电子元件、金属凸块以及环氧树脂保护层。基板具有导电层。电子元件具有至少一电极。金属凸块位于电极上，且接触导电层。环氧树脂保护层包覆于金属凸块的周围。
6.于本发明的一些实施例中，至少一电极包含多个电极。
7.于本发明的一些实施例中，电子元件封装结构，还包含一气隙位于这些电极的任二紧邻者之间。
8.于本发明的一些实施例中，环氧树脂保护层延伸至电子元件的底部。
9.于本发明的一些实施例中，电子元件包含发光二极管芯片、静电防护集成电路芯片或驱动集成电路芯片。
10.于本发明的一些实施例中，导电层包含铜层与钛层。
11.于本发明的一些实施例中，导电层包含铜层与钼层。
12.于本发明的一些实施例中，一种电子元件封装结构的制造方法包含以下步骤。提供一基板，具有导电层。涂布环氧助焊剂于导电层上的固晶区域，其中环氧助焊剂包含焊剂、导电金属粒子以及环氧树脂。将多个集成电路芯片定位于固晶区域的助焊剂上，其中每一集成电路芯片的电极具有金属凸块。进行回流焊接制程使金属凸块焊接于导电层上，且使环氧树脂环绕密封金属凸块外形成保护层。
13.于本发明的一些实施例中，环氧树脂占该环氧助焊剂的75％～90％的体积比。
14.于本发明的一些实施例中，焊剂于该回流焊接制程中挥发。
15.综上所述，本发明的电子元件封装结构及其制造方法，运用含有适当比例环氧树脂的助焊剂于电子元件的回流焊接制程上，使金属凸块焊接于导电层上，且使环氧树脂环绕密封金属凸块外形成保护层。环氧树脂保护层亦可延伸至电子元件的底部或底面。本发
明提供了增强晶片焊点可靠性的方法，不需要采用底部填充(underfill)工艺，从而降低设备成本投入，提高制造效率。
16.以下将以实施方式对上述的说明作详细的描述，并对本发明的技术方案提供更进一步的解释。
附图说明
17.为让本发明的上述和其他目的、特征、优点与实施例能更明显易懂，所附附图的说明如下：
18.图1～2是绘示依照本发明一些实施例的一种电子元件封装结构的制造方法的剖面图；
19.图3是绘示图2的部分放大图的电子元件封装结构的剖面图；
20.图4是绘示依照本发明另一实施例的一种电子元件封装结构的剖面图；
21.图5是绘示依照本发明又一实施例的一种电子元件封装结构的剖面图；
22.图6是绘示依照本发明再一实施例的一种电子元件封装结构的剖面图；
23.图7是绘示依照本发明一些实施例的一种电子元件封装结构的剖面电子显微照片；以及
24.图8是绘示图7的部分放大照片。
25.【符号说明】
26.为让本发明的上述和其他目的、特征、优点与实施例能更明显易懂，所附符号的说明如下：
27.100a:电子元件封装结构
28.100b:电子元件封装结构
29.100c:电子元件封装结构
30.100d:电子元件封装结构
31.102:基板
32.102a:导电层
33.102b:固晶区域
34.102c:金属层
35.102d:金属层
36.106:电子元件
37.106’:电子元件
38.106a:电极
39.106b:电极
40.106c:底面
41.106d:电极
42.108:金属凸块
43.108a:金属凸块
44.108b:金属凸块
45.112:环氧助焊剂
46.112a:环氧树脂保护层
47.112b:金属粒子
48.110:气隙
49.200:灯条模块
具体实施方式
50.为了使本发明的叙述更加详尽与完备，可参照所附的附图及以下所述各种实施例，附图中相同的号码代表相同或相似的元件。另一方面，众所周知的元件与步骤并未描述于实施例中，以避免对本发明造成不必要的限制。
51.于实施方式与权利要求书中，涉及“电性连接”的描述，其可泛指一元件透过其他元件而间接电气耦合至另一元件，或是一元件无须透过其他元件而直接电连结至另一元件。
52.于实施方式与权利要求书中，除非内文中对于冠词有所特别限定，否则“一”与“该”可泛指单一个或多个。
53.请参照图1～2，其绘示依照本发明一些实施例的一种电子元件封装结构的制造方法的剖面图。在图1中，提供基板102供多个电子元件106焊接于其表面上。在本发明的一些实施例中，基板102具有导电层102a以及固晶区域102b，导电层102a延伸至固晶区域102b供电子元件106电性连接。在本发明的一些实施例中，基板102可以是平板，例如是玻璃印刷电路板、bt(bismaleimide triazine)印刷电路板、emc(electro magnetic compatibility)印刷电路板、smc(sheet molding compound)印刷电路板、陶瓷电路板、fr4印刷电路板或蓝宝石(sapphire)板等。在本发明的一些实施例中，导电层102a可以是金属镀层，但不以此为限。在本发明的一些实施例中，在导电层102a上的固晶区域102b涂布环氧助焊剂112。环氧助焊剂112包含焊剂、导电金属粒子112b以及环氧树脂。在本发明的一些实施例中，环氧树脂占环氧助焊剂112的75％～90％的体积比。此环氧树脂的体积比有助于电子元件106焊接于基板102上后，固化后的环氧树脂能充分的环绕密封焊接点且牢固地将电子元件106固定于基板102上。当环氧树脂占环氧助焊剂112低于75％的体积比时，环氧树脂的量不足以环绕密封焊接点。当环氧树脂占环氧助焊剂112高于90％的体积比时，焊剂与导电金属粒子的含量占比太少，而不利于焊接的成果。在本发明的一些实施例中，环氧助焊剂112亦可包含其他填充材料，例如纳米级二氧化硅或氮化铝等增加导热率的粉体材料。
54.在图2中，将多个电子元件106的集成电路芯片定位于固晶区域102b的环氧助焊剂112上，再进行回流焊接制程使集成电路芯片焊接于导电层102a上。在本发明的一些实施例中，电子元件106可以是发光二极管，当多个发光二极管都焊接于基板102上后，即形成灯条模块200。
55.请参照图3，其绘示图2的部分放大图的电子元件封装结构的剖面图。放大图的电子元件封装结构100a的电子元件106具有电极106a与电极106b，且具有金属凸块108a与金属凸块108b分别设置于电极106a与电极106b上。在进行回流焊接制程后，环氧助焊剂其中的环氧树脂环绕密封金属凸块108a与金属凸块108b外形成环氧树脂保护层112a，借以使金属凸块108a与金属凸块108b隔离于外界的水气或侵蚀。当焊点遭受机械冲击时，可以起到缓冲机械应力提高焊点机械强度的作用，因此不需要额外底部填充(underfill)制程，从而
可以减少制程，降低设备成本并提高制造效率。在本发明的一些实施例中，环氧助焊剂其中的焊剂于回流焊接制程中挥发殆尽。在本发明的一些实施例中，电子元件106可以是发光二极管芯片或驱动集成电路芯片，但不以此为限。
56.在本发明的一些实施例中，环氧树脂保护层112a可因足量环氧树脂而延伸至电子元件106的底部或底面106c。在本发明的一些实施例中，环氧助焊剂112其中适量的环氧树脂可形成气隙110于电极106a与电极106b之间，或于金属凸块108a与金属凸块108b之间。在本发明的一些实施例中，气隙110被环氧树脂保护层112a所密封包覆。已知的胶材底部填充(underfill)制程在电子元件106的下方并不会产生气隙，也不会在金属凸块周围形成密封的环氧树脂保护层。
57.请参照图4，其绘示依照本发明另一实施例的一种电子元件封装结构的剖面图。电子元件封装结构100b不同于电子元件封装结构100a的地方在于：环氧树脂仅环绕密封金属凸块108a与金属凸块108b外形成环氧树脂保护层112a，而未延伸至电子元件106的底部或底面106c。在本发明的一些实施例中，气隙110仍形成于电极106a与电极106b之间，或于金属凸块108a与金属凸块108b之间，但未被环氧树脂保护层112a完全包覆。除此之外，电子元件封装结构100b的其他组态基本上类似于电子元件封装结构100a，而不再赘述。
58.请参照图5，其绘示依照本发明又一实施例的一种电子元件封装结构的剖面图。电子元件封装结构100c不同于电子元件封装结构100a的地方在于：导电层包含金属层102c与金属层102d。在本发明的一些实施例中，金属层102c可以是铜层借以提升与金属凸块的接合性，而金属层102d可以是钛层借以提升与基板102(例如玻璃印刷电路板)的接合性。在本发明的一些实施例中，金属层102c可以是铜层借以提升与金属凸块的接合性，而金属层102d可以是钼层借以提升与基板102(例如玻璃印刷电路板)的接合性。除此之外，电子元件封装结构100c的其他组态基本上类似于电子元件封装结构100a，而不再赘述。
59.请参照图6，其是绘示依照本发明再一实施例的一种电子元件封装结构的剖面图。电子元件封装结构100d不同于电子元件封装结构100a的地方在于：电子元件106’的二个电极106a与电极106d分别位于二相对的表面，只有电极106a设置有金属凸块108，电极106d是以打线方式电性连接至外部。在进行回流焊接制程后，环氧助焊剂其中的环氧树脂环绕密封金属凸块108外形成环氧树脂保护层112a，借以使金属凸块108隔离于外界的水气或侵蚀。在本发明的一些实施例中，电子元件106’可以是静电防护集成电路芯片，但不以此为限。除此之外，电子元件封装结构100d的其他组态基本上类似于电子元件封装结构100a，而不再赘述。
60.请参照图7、8，图7绘示依照本发明一些实施例的一种电子元件封装结构的剖面电子显微照片；图8绘示图7的部分放大照片。此二附图展示环氧助焊剂确实能于回流焊接制程后，将环氧树脂环绕密封金属凸块108外形成环氧树脂保护层，或延伸至电子元件106的底部或底面。
61.本发明的电子元件封装结构及其制造方法，运用含有适当比例环氧树脂的助焊剂于电子元件的回流焊接制程上，使金属凸块焊接于导电层上，且使环氧树脂环绕密封金属凸块外形成保护层。环氧树脂保护层亦可延伸至电子元件的底部或底面。本发明提供了增强晶片焊点可靠性的解决方案，不需要采用底部填充(underfill)工艺，从而降低设备成本投入，提高制造效率。
62.虽然本发明已以实施方式揭露如上，然其并非用以限定本发明，任何熟悉此技艺者，于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后附的权利要求书所界定的范围为准。