[發明專利]半導體倒裝芯片封裝及半導體倒裝芯片封裝的形成方法

無效

• 申請號: 201010192832.X
• 申請日: 2010-05-27
• 公開（公告）號: CN102110660A
• 公開（公告）日: 2011-06-29
• 發明（設計）人: 袁從棣
• 申請（專利權）人: 臺灣積體電路制造股份有限公司
• 主分類號: H01L23/16
• 分類號: H01L23/16;H01L23/34;H01L21/50
• 代理公司: 北京市德恒律師事務所 11306
• 代理人: 陸鑫;高雪琴

技術領域

本發明涉及一種倒裝芯片封裝，更特別涉及一種具有較佳的熱及機械性質的倒裝芯片封裝。

背景技術

在半導體芯片封裝工業中，帶有集成電路的芯片一般安裝于封裝載體如基板、電路板、或導線架上，使芯片電性連接至封裝外部。此種封裝法稱為倒裝芯片安裝法，其中芯片的主動面以反裝的方式安裝于基板上，且芯片與基板一般為熱膨脹系數不匹配的不同材料。如此一來當元件生熱造成熱應力時，芯片將會明顯地產生尺寸變化，且芯片與基板之間的電性連接也會明顯翹曲。若不抵消熱膨脹系數不匹配的問題，將會劣化芯片效能、損傷芯片與基板之間的焊料連接、或造成封裝失效。

目前倒裝芯片封裝在市場上正面臨越來越多的挑戰。當芯片尺寸增加時，芯片與基板之間的熱膨脹系數不匹配所造成的效應也越明顯。在堆疊裸片封裝中，層狀裸片與封裝之間的熱膨脹系數不匹配會比單裸片封裝更大。此外，高效裸片與環保需求的潮流，將使改善封裝可信度的方法越來越困難且具挑戰性。

微電子工業界已提供多個方法增加倒裝芯片封裝的可信度。一般常將封裝材料或底部填充材料填入芯片與基板之間的縫隙，可在熱循環時降低施加于封裝的應力。此外，一般常用固定物圍繞封裝組合中的芯片。由于固定物為高剛性材料，封裝組合較不會產生翹曲。為了進一步增加倒裝芯片封裝的剛性，一般將散熱器或散熱片安裝于封裝頂。上述作法可平衡芯片與基板之間因熱膨脹系數不匹配所造成的力，并幫助散熱。其他改善方法則采用新穎基板材料如無機陶瓷，以改善倒裝芯片封裝的可信度。

雖然公知技術可改善倒裝芯片封裝的熱及機械性質，但在元件與系統等級的應用上仍有限制。如此一來，公知技術將無法最佳化設計等級。此外，部分公知技術僅限于應用在翹曲小于200微米的封裝中。

由于上述或其他理由，目前亟需改善倒裝芯片封裝的熱及機械性質。

發明內容

本發明的目的在于改善倒裝芯片封裝的熱及機械性質，并且最佳化設計等級。

本發明提供一種半導體封裝結構，包括第一基板，具有第一表面，以及位于第一表面相反側的第二表面；半導體芯片，以焊料凸塊安裝于第一基板的第一表面上；導熱固定物，安裝于第一基板的第一表面上并圍繞芯片，以定義空洞區于導熱固定物與芯片之間；一個或多個模塑復合材料，位于空洞區中；以及第二基板，以焊球安裝于第一基板的第二表面上。

本發明也提供一種倒裝芯片封裝，包括第一基板，具有第一表面，以及位于第一表面相反側的第二表面；半導體芯片，以焊料凸塊安裝于第一基板的第一表面上；導熱固定物，安裝于第一基板的第一表面上并圍繞芯片，以定義空洞區于導熱固定物與芯片之間；一個或多個模塑復合材料，位于空洞區中；以及第二基板，以焊球安裝于第一基板的第二表面上。

本發明還提供一種半導體倒裝芯片封裝的形成方法，包括提供第一基板，第一基板具有第一表面，以及位于第一表面相反側的第二表面；以焊料凸塊安裝半導體芯片于第一基板的第一表面上；安裝導熱固定物于第一基板的第一表面上并圍繞芯片，以定義空洞區于導熱固定物與芯片之間；射出低粘度狀態的模塑復合材料于空洞區中；固化模塑復合材料以硬化模塑復合材料；以焊球安裝第二基板于第一基板的第二表面上。

本發明提供的倒裝芯片封裝具有較佳的熱與機械性質，且此倒裝芯片封裝可應用于元件與系統等級并最佳化設計等級。

附圖說明

圖1是本發明一實施例中，半成品的倒裝芯片封裝的剖視圖；以及

圖2是本發明另一實施例中，半成品的倒裝芯片封裝的剖視圖。

其中，附圖標記說明如下：

5～底膠；7～頂膠；10～倒裝芯片封裝；20～第一基板；22～導熱固定物；25～模塑復合材料；30～芯片；32～芯片30的后表面；34～芯片30的前表面；40～焊料凸塊；42～第一基板20的后表面；44～第一基板20的前表面；

50～底部填充材料；52～熱界面材料；60～焊球；70～第二基板；80～散熱器；110～空洞區。

具體實施方式

可以理解的是，下述內容提供多種實施例以說明本發明的多種特征。為了簡化說明，將采用特定的實施例、單元、及組合方式說明。然而這些特例并非用以限制本發明。為了簡化說明，本發明在不同附圖中采用相同符號標示不同實施例的類似元件，但上述重復的符號并不代表不同實施例中的元件具有相同的對應關系。此外，形成某一元件于另一元件上包含了兩元件為直接接觸，或者兩者間隔有其他元件這兩種情況。