一种用于覆晶封装芯片的凸块结构的制作方法

1.本发明涉及覆晶封装技术，尤其涉及一种用于覆晶封装芯片的凸块结构。


背景技术：

2.覆晶技术（flipchip），也称“倒晶封装”，是芯片封装技术的一种，有别于过去芯片绑线（wirebonding）封装方式，该覆晶技术是将芯片连接点生长金凸块（bump），然后将芯片翻转过来使凸块与基板（substrate）直接连结，例如现行显示驱动芯片（cog）通常采用该封装技术。
3.如图1所示，凸块11制作以光阻（photo resist）12曝光后电镀而成。凸块表面形状会依照底层结构的形状成长，光阻12做为控制凸块11的边界用。该底层结构由芯片绝缘层13、焊垫（pad）14和焊垫开窗（pad opening）15构成。电镀后的凸块表面产生高低落差的现象。
4.传统焊垫例如铝焊垫（al pad）典型地采用中央开窗模式，如图2所示，这样制作的凸块结构如下：凸块顶部会形成中央凹陷16、四周有回字型凸起边界17（ring）的封闭挡墙结构，如图3所示。
5.在实施本发明的过程中，本发明人发现：现有凸块结构有以下不足：1、在薄膜覆晶封装工艺（cof）中，若芯片绝缘层较厚或者凸块生长时电镀控制得不好，将回字形凸起边界的高度过高，容易使得凸块11在压合基板30上的异方向性导电胶层10（acf）时异方向性导电胶（acf）粒子18发生无法变形的情况，进而影响导电性，如图4所示。
6.2、传统焊垫开窗所形成的回字形凸起边界17形成一个死循环的空间，此时于压合过程中所产生的气泡19，气泡不容易排出，更甚至会影响凸块中心处的异方向性导电胶粒子18数量，而导致压合良率不佳，如图5所示。


技术实现要素：

7.本发明的目的在于一种用于覆晶封装芯片的凸块结构，通过现有的凸块结构加以改良，以提升压合良率。
8.为此，本发明提供了一种用于覆晶封装芯片的凸块结构，该凸块结构包括在凸块顶面布置的导流式凹槽，该凹槽居中地布置在凸块顶面上且贯穿凸块整个表面，其两端具有开口，仅在左右两侧形成凸起边界。
9.进一步地，上述凸块结构用于薄膜覆晶封装，该凹槽的深度小于异方向性导电胶粒子的外径。
10.进一步地，上述凸块结构用于卷带式覆晶封装，该凹槽在压合过程中防止引脚偏移。
11.进一步地，利用单一长型焊垫开窗，且让两端的焊垫开窗与凸块边缘切齐，然后利用凸块电镀特性使得凸块表面形成一道贯穿凸块表面的凹槽。
12.进一步地，利用若干个小焊垫开窗排列，且让两端的焊垫开窗与凸块边缘切齐，然后利用凸块电镀特性使得凸块表面形成一道贯穿凸块表面的凹槽。
13.进一步地，上述凸块结构整体为矩形块状，所述凹槽沿凸块长度方向贯穿凸块整个表面。
14.本发明将具有上述特征的凸块结构也称之为导流式凹槽凸块结构。
15.本发明具有以下技术特点/优势：1、本导流式凹槽凸块（bump）结构设计可以让异方向性导电胶粒子于压合过程中，向凸块短边流动的异方向性导电胶粒子受到两侧凸起的边界（ring）所阻挡，进而留住异方向性导电胶粒子于凸块中心处。
16.2、本导流式凹槽凸块结构设计避免了异方向性导电胶粒子向凸块短边两侧流动，让异方向性导电胶粒子集中在凸块长边流动，因凸块长边的距离较长，让异方向性导电胶粒子能够停留在凸块位置的时间增加，可以有效的提升压合良率。
17.3、本导流式凹槽凸块结构设计于凸块两侧会形成一开口，可以避免压合过程中所产生的气泡存留于凸块中心处，气泡会顺者凸块两侧的开口设计而排出，此时就可避免气泡留存于凸块中心处，进而提升压合良率。
18.4、本导流式凹槽凸块结构设计是透过底层焊垫开窗设计上的改变，来达到凸块顶部导流式凹槽的特性，因此该结构会比传统的焊垫开窗具有更大的开口面积，更能够降低凸块底部开口的截面积阻抗。
19.5、卷带式覆晶封装结构（cof）的接合能力来自于基板引脚上的锡（sn）与凸块（bump）材料形成共晶层。本导流式凹槽凸块与引脚的共晶层可存在于五个面，所以导流式凹槽凸块结构比之卷带式覆晶封装能够拥有更大的接合强度。
20.故与回字型凸起边界的凸块结构相比，本发明采用导流凹槽凸块结构，在薄膜覆晶封装应用和卷带式覆晶封装应用时的效果都更加优越。
21.除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本发明作进一步详细的说明。
附图说明
22.构成本技术的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：图1是覆晶封装芯片的凸块制作原理图；图2是现有覆晶封装芯片凸块结构的示意图；图3是现有凸块结构的三维视图；图4是现有凸块结构在薄膜覆晶封装应用时的示意图；图5是现有凸块结构在薄膜覆晶封装应用时存在的气泡约束现象；图6是对比实例的凸块结构在薄膜覆晶封装应用时的示意图；图7是本发明的凸块结构的示意图；图8是本发明的凸块结构在薄膜覆晶封装应用时的示意图，其中凸块结构处于未压合状态；图9是本发明的凸块结构在薄膜覆晶封装应用时的示意图，其中凸块结构处于压
合状态；图10示出了本发明的凸块结构在薄膜覆晶封装应用时acf粒子受凸起边界约束的示意图；图11是本发明的凸块结构在薄膜覆晶封装应用时的气泡排除现象；图12是本发明的凸块结构的焊垫开窗制作原理图；图13是现有技术的凸块结构在卷带式覆晶封装应用时的示意图；图14是本发明的凸块结构在卷带式覆晶封装应用时的示意图；图15是现有技术的凸块结构与引脚二者的共晶结合示意图；以及图16是本发明的凸块结构与引脚二者的共晶结合示意图。
具体实施方式
23.需要说明的是，在不冲突的情况下，本技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
24.对比实例为解决现有凸块表面结构不利于异方向性导电胶（acf）变形的问题，对比实例的构思是缩小焊垫开窗尺寸，如此可以利用凸块（bump）11电镀时的特性让凸块（bump）表面11a平坦化，但却容易造成cog压合过程中，因为凸块（bump）表面11a过于平滑，在挤压异方向性导电胶层10（acf）时让异方向性导电胶（acf）粒子18向四方排挤，不容易将异方向性导电胶（acf）粒子留在凸块（bump）表面上，如图6所示。
25.鉴于此，本发明提出了一种结构设计改良：将凸块（bump）11顶端设计成一开放式凹槽状，即导流式凹槽21。
26.该导流式凹槽21的结构特征如下：该凹槽21居中地布置在凸块11顶面上且贯穿凸块整个表面，其两端具有开口22，仅在左右两侧形成凸起边界23。优选地，该凸块11整体呈矩形块状，该凹槽21沿凸块长度方向贯穿凸块整个表面，如图7所示。
27.因凸块（bump）顶部两侧随底部形状生长的凸起边界22可防止异方向性导电胶（acf）粒子18往两侧溢散而降低凸块（bump）中心处的异方向性导电胶（acf）粒子密度，进而增加异方向性导电胶（acf）捕捉的机率，如图8至图10所示。
28.通过本导流式凹槽凸块（bump）结构设计，在凸块（bump）两端形成一开口22，可以帮助凸块（bump）在压合过程中，具有良好的排气效果，以避免气泡19残留在凸块（bump）表面影响压合良率，如图11所示。
29.下面对本导流式凹槽凸块结构的制作过程进行说明。
30.利用单一长型焊垫开窗（padopening）设计或者复数个小焊垫开窗24（padopening）排列，让两端的焊垫开窗（padopening）与凸块（bump）边缘切齐，并利用凸块（bump）电镀特性使得凸块（bump）表面形成一道贯穿凸块（bump）表面的凹槽，如图12所示。
31.上述凸块结构还具有以下应用/效果：传统焊垫（pad）开窗的模式，会在凸块（bump）顶部形成四边回字形的边界17，或者形成接近平面的凸块（bump）顶部，应用在卷带式覆晶封装结构（cof）压合过成中，容易因为压合过程中滑移导致接合引脚25的偏移的现象，如图13所示。
32.本导流式凹槽凸块（bump）的结构设计，因两侧具有凸起边界22可以在压合过程中
防止引脚25的偏移，进而提高压合的精准度，如14所示。
33.卷带式覆晶封装结构（cof）的接合能力来自于基板引脚上的锡（sn）与凸块（bump）材料形成共晶层26，当共晶层面积越多则引脚与凸块的结合能力越强。传统架构的引脚与凸块的共晶层26只存在于引脚与凸块接合的两个接触面，如图15所示。
34.本导流式凹槽凸块与引脚的共晶层26可存在于五个面，相对于传统卷带式覆晶封装结构增加许多，因此导流式凹槽凸块结构之卷带式覆晶封装能够拥有更大的接合强度，如图16所示。
35.以上所述仅为本发明的实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。