專利名稱：半導體封裝件及其制法的制作方法
技術領域：
本發(fā)明有關一種半導體封裝件，尤指一種無承載件的半導體封裝件。
背景技術：
傳統(tǒng)以導線架作為芯片承載件的半導體封件的型態(tài)及種類繁多，就四邊扁平無導腳(Quad Flat Non-leaded, QFN)半導體封裝件而言,其特征在于未設置有外導腳，即未形成有如現(xiàn)有四邊形平面(Quad Flat package,QFP)半導體封裝件中用以與外界電性連接的外導腳，如此，將得以縮小半導體封裝件的尺寸。然而伴隨半導體產(chǎn)品輕薄短小的發(fā)展趨勢，傳統(tǒng)導線架的QFN封裝件往往因其封裝膠體厚度的限制，而無法進一步縮小封裝件的整體高度，因此，業(yè)界便發(fā)展出一種無承載 件(carrierless)的半導體封裝件，借由減低習用的導線架厚度，以令其整體厚度得以較傳統(tǒng)導線架式封裝件更為輕薄。請參閱圖1，其為第5，830，800號美國專利所揭示的無承載件的半導體封裝件，該半導體封裝件I主要先于一銅板(未圖標)上形成多數(shù)電鍍焊墊14 ;再于該銅板上設置半導體芯片16并透過焊線17電性連接半導體芯片16及焊墊14，并進行封裝模壓制程以形成封裝膠體18，再移除該銅板而外露該焊墊14，接著以拒焊層11定義出該焊墊14位置，以供植設焊球19于該焊墊14上，借以完成該半導體封裝件I。相關的技術內(nèi)容也可參閱美國專利第 6，770，959,6, 989，294,6, 933，594 及 6，872，661 等。前述焊墊的設置數(shù)目大致因應布設于芯片的作用表面上的電極墊數(shù)目，以使各芯片電極墊借由焊線電性連接至對應的焊墊。然而，當欲使用高度積集化(HighlyIntegrated)的芯片時，即該芯片具有數(shù)量較多或密度較高的電極墊，相對地需布設較多焊墊，而使焊墊與芯片間的距離及焊線的弧長增加；過長的焊線不僅使焊線(Wire Bonding)作業(yè)的困難度提升，且于形成封裝膠體的模壓(Molding)作業(yè)進行時，過長的焊線易受樹脂模流的沖擊而產(chǎn)生偏移(Sweep)或移位(Shift)現(xiàn)象，偏移或移位的焊線則可能彼此觸碰而導致短路(Short)問題，影響電性連接品質(zhì)；此外，若焊墊與芯片間相距過遠，則可能使焊線作業(yè)難以進行，而造成無法借焊線方式電性連接芯片至焊墊的情況。又，過長的焊線將增加材料成本。鑒此,美國專利第7，638，879號遂揭示一種利用線路重布置層(Redistributionlayer, RDL)技術以使焊墊可延伸至鄰近芯片周圍，而減少焊線長度或交錯情況，且降低焊線的材料成本。如圖2所示，該半導體封裝件2先將一介電層21借由結合層200形成于一銅材的承載板20上,并于該介電層21上開設多個開孔210,且以電鍍方式形成鎳/金材25于各該開孔210中；再以電鍍方式形成銅材的線路層24于該介電層21與鎳/金材25上，且該線路層24的端部為焊墊241 ;再設置半導體芯片26于該介電層21上，并借焊線27電性連接該半導體芯片26與該焊墊241，且形成封裝膠體28以包覆該半導體芯片26及焊線27 ;最后移除該承載板20與結合層200，而使該介電層21及該鎳/金材25外露。然，現(xiàn)有半導體封裝件2中，需以該鎳/金材25結合焊錫材料(圖未示)以接置于一電路板(圖未示)上，但該鎳/金材25與焊錫材料之間的電性及散熱效果不佳，導致電性連接的品質(zhì)不佳。另外，該承載板20為銅材,其材料價格高,導致材料成本提高。又，該半導體封裝件2接置于電路板上時，其先于該電路板的電性連接墊上形成O. Imm的焊錫膏，再將該鎳/金材25結合至該焊錫膏上。然若該半導體封裝件2發(fā)生翹曲(warpage)時，因該焊錫膏太薄，使該鎳/金材25無法接置于該焊錫膏上，因而導致電性連接不良。因此，如何解決上述問題而能提供一種無承載件的半導體封裝件及其制法，以 提升封裝件電性品質(zhì)并降低成本，實為目前業(yè)界亟待解決的課題。

發(fā)明內(nèi)容
為克服現(xiàn)有技術的問題，本發(fā)明的主要目的在于提供一種半導體封裝件及其制法，可提升電性連接的品質(zhì)。本發(fā)明之半導體封裝件包括介電層，其具有相對的第一表面與第二表面、及相鄰該第一表面與第二表面的側面；銅材的線路層，其形成于該介電層的第一表面上；表面處理層，其形成于該線路層上；半導體芯片，其設于該線路層上并電性連接該表面處理層；以及封裝膠體，其形成于該介電層的第一表面上以包覆該半導體芯片、線路層及表面處理層，且外露該介電層的第二表面，又該介電層的側面與該封裝膠體的間具有通孔，使部分該表面處理層位于該通孔中。前述的封裝件中，該線路層可具有延伸線路，該延伸線路的一端具有設于該介電層的第一表面上的第一接觸墊，該延伸線路的另一端為形成于該表面處理層上以外露于該通孔的延伸墊。前述的封裝件中，該銅材的線路層還可具有第二接觸墊，其形成于該介電層的第一表面上，且該半導體芯片設于該第二接觸墊上，又該介電層的第二表面上具有多個連通該介電層的第一表面的開孔，以外露出該線路層的部分表面。本發(fā)明還提供一種半導體封裝件的制法，其包括提供一由鐵合金或銅合金所制的承載板，于該承載板的表面上定義承載區(qū)與鄰接該承載區(qū)外的延伸區(qū)；形成介電層于該承載板的承載區(qū)上，且該介電層具有外露的第一表面、結合至該承載板上的第二表面、及相鄰該第一與第二表面的側面；形成銅材的線路層于該介電層的第一表面與該承載板延伸區(qū)的部分表面上，該線路層具有延伸線路，該延伸線路的兩端具有第一接觸墊與延伸墊，該第一接觸墊形成于該介電層的第一表面上，而該延伸墊形成于該承載板延伸區(qū)上；形成表面處理層于該線路層上；將半導體芯片設于該介電層的第一表面上且電性連接該表面處理層；于該承載板與該介電層的第一表面上形成封裝膠體，以包覆該半導體芯片與線路層，使該延伸墊位于該介電層側面與該延伸區(qū)上的封裝膠體之間；移除該承載板，以外露出該介電層的第二表面，且令該延伸墊外露于該介電層的第二表面與封裝膠體表面；以及移除部份該延伸墊，以于該介電層側面與該封裝膠體之間形成通孔。前述的制法中，形成該線路層與表面處理層的制程，其包括形成阻層于該介電層的第一表面與該承載板上，且于該阻層上形成多個第一開口，以外露出該承載板的延伸區(qū)及連通該延伸區(qū)的介電層部分第一表面；形成該線路層于該第一開口中；形成該表面處理層于該線路層上；以及移除該阻層，以外露該承載板延伸區(qū)的部分表面。依上述制法，該阻層還形成有第二開口，以外露出該介電層的另一部分第一表面，且該線路層還形成于該第二開口中，所以還包括于形成該阻層之前，于該介電層上形成多個開孔，以外露出該承載板的承載區(qū)表面，且該阻層的第二開口連通該開孔，而該線路層還形成于該第二開口及開孔中，當移除該承載板后，還包括移除該開孔中的銅材，以外露出線路層的部份表面，以作為第二接觸墊。另外，于移除部份該延伸墊時，同時移除部份該第二接觸墊，以形成焊球于該開孔中。又，前述的制法中，可包括移除該延伸墊的剩余部份，以外露該表面處理層于該通孔中。另外，前述的封裝件及其制法中，可形成焊球于該通孔中，且該表面處理層的結構為形成于該線路層上的金層、形成于該金層上的鎳層、及形成于該鎳層上的金、鉛或銀材。由上可知，本發(fā)明半導體封裝件及其制法，其借由銅材的線路層的延伸墊外露于通孔，以結合焊球，因銅材與焊錫材料的間的電性連接較佳，且具有更好的導熱效果，所以可提升電性連接的品質(zhì)。 此外，本發(fā)明的制法中，該承載板是由鐵合金或銅合金所制，所以成本相較于現(xiàn)有技術的純銅低，因而可降低材料成本。又，本發(fā)明半導體封裝件在接置于電路板上時，其可先形成焊球于該通孔中的延伸墊上，再將該焊球結合至O. Imm的焊錫膏上。若本發(fā)明半導體封裝件發(fā)生翅曲(warpage)時，可借由焊球準確接置于該焊錫膏上，所以不易發(fā)生電性連接不良的問題。另外，依前述的本發(fā)明半導體封裝件及其制法，本發(fā)明還提供更具體技術，詳如后述。


圖I用于顯示美國專利第5，830，800號的無承載件的半導體封裝件的剖面示意圖；圖2用于顯示美國專利第7，638，879號的無承載件的半導體封裝件的剖面示意圖；圖3A至圖31為本發(fā)明半導體封裝件的制法的剖面示意圖；其中，圖第3D (a)為圖3D的局部放大圖，圖3H’及圖31’為圖3H及圖31的另一種實施方式；以及圖4為本發(fā)明半導體封裝件接置電路板的剖面示意圖。主要組件符號說明1，2，3，3’ 半導體封裝件11拒焊層14，241焊墊16，26，36半導體芯片17，27，37焊線18,28,38封裝膠體19，39焊球20，30承載板200結合層
21，31介電層210，310，310’ 開孔24，34線路層25鎳/金材31a第一表面31b第二表面31c, 34a側面32導電層·
33阻層330第一開口330’第二開口340延伸線路341第一接觸墊342延伸墊343第二接觸墊35表面處理層35a金層35b鎳層35c金、鉛或銀材380，380’通孔4電路板40焊錫膏L切割線E延伸區(qū)S承載區(qū)d厚度h凸出高度。
具體實施例方式以下借由特定的具體實施例說明本發(fā)明的實施方式，熟悉本領域的技術人員可由本說明書所揭示的內(nèi)容輕易地了解本發(fā)明的其它優(yōu)點及功效。須知，本說明書所附圖式所繪示的結構、比例、大小等，均僅用以配合說明書所揭示的內(nèi)容，以供熟悉此技藝的人士的了解與閱讀，并非用以限定本發(fā)明可實施的限定條件，所以不具技術上的實質(zhì)意義，任何結構的修飾、比例關系的改變或大小的調(diào)整，在不影響本發(fā)明所能產(chǎn)生的功效及所能達成的目的下，均應仍落在本發(fā)明所揭示的技術內(nèi)容得能涵蓋的范圍內(nèi)。同時，本說明書中所引用的如“上”、“下”、“底”及“一”等用語，也僅為便于敘述的明了，而非用以限定本發(fā)明可實施的范圍，其相對關系的改變或調(diào)整，在無實質(zhì)變更技術內(nèi)容下，也當視為本發(fā)明可實施的范疇。請參閱圖3A至圖31，其為本發(fā)明半導體封裝件的制法的剖面示意圖。
如圖3A所示，提供一鐵合金或銅合金所制的承載板30，于該承載板30的表面上定義出承載區(qū)S與鄰接該承載區(qū)S外圍的延伸區(qū)E。接著，形成一介電層31于該承載板30的全部承載區(qū)S上，且利用圖案化制程，于該介電層31上形成多個開孔310 (本圖中以一個開孔310說明)，以外露出該承載板30承載區(qū)S的部分表面。于本實施例中，該介電層31具有外露的第一表面(如圖所不的上表面)31a、結合至該承載板30上的第二表面(如圖所不的下表面)31b、及相鄰該第一表面31a與第二表面31b的側面31c。如圖3B所不,形成導電層32于該介電層31的第一表面31a、側面31c、開孔310與該承載板30延伸區(qū)E表面上。如圖3C所示，再于該導電層32上形成阻層33，且于該阻層33上形成多個第一開口 330，以外露出該承載板30部分延伸區(qū)E上的導電層32、及連通該延伸區(qū)E的介電層31側面31c與部分第一表面31a上的導電層32。 于本實施例中，該阻層33還形成有第二開口 330’，以外露出該介電層31的另一部分第一表面31a，且該第二開口 330’連通該開孔310，以外露出該開孔310上的導電層32。如圖3D所示，借由電鍍銅材的方式，形成線路層34于該第一及第二開口 330，330’中的導電層32上與該開孔310中的導電層32上，該線路層34具有延伸線路340，該延伸線路340的兩端分別具有第一接觸墊341與延伸墊342，該第一接觸墊341形成于該介電層31的第一表面31a上，而該延伸墊342形成于該承載板30延伸區(qū)E上。接著，形成表面處理層35于該線路層34上。于本實施例中，如圖3D (a)所示，該表面處理層35的結構為形成于該線路層34上的金層35a、形成于該金層35a上的鎳層35b、及形成該鎳層35b上的金、鉛或銀材35c。如圖3E所示，移除該阻層33及其覆蓋的導電層32，以外露出該承載板30延伸區(qū)E的部分表面。如圖3F所示，將半導體芯片36設于該承載區(qū)S的線路層34上，且以焊線37電性連接該表面處理層35與半導體芯片36。于其它實施例中，該半導體芯片也可以覆晶方式電性連接該表面處理層。接著,于該承載板30延伸區(qū)E的外露表面與該介電層31的第一表面31a上形成封裝膠體38，以包覆該半導體芯片36、焊線37與線路層34，使該延伸墊342位于該介電層31側面31c與該延伸區(qū)E上的封裝膠體38之間。如圖3G所示，移除該承載板30，以外露出該介電層31的第二表面31b與封裝膠體38底面，令該延伸墊342外露于該介電層31的第二表面31b與封裝膠體38底面，部分的線路層34也外露于該開孔310，以供作為第二接觸墊343。如圖3H所示，移除該延伸墊342的部分材質(zhì)及其上的導電層32，以于該介電層31的側面31c與該封裝膠體38之間形成通孔380，且移除該開孔310中的銅材，以外露出該第二接觸墊343。于另一實施例中，移除該延伸墊342的剩余部分與該第二接觸墊343，以外露該表面處理層35于該通孔380’及該開孔310’中，如圖3H’所示。另外，可進行切單制程，如圖3G所示的切割線L，以取得單一半導體封裝件3，3’。如圖31所示，形成焊球39于該通孔380中的延伸墊342上與該開孔310中的第二接觸墊343上。其次，當該半導體芯片36未電性連接該第二接觸墊343時，該第二接觸墊343可作散熱之用；該半導體芯片36電性連接該第二接觸墊343時，該第二接觸墊343可作電性傳導與散熱之用。如圖31 ’所示，將該焊球39形成于該通孔380或該開孔310中的表面處理層35 (金層35a)上，令該焊球39結合至該線路層34的側面34a，以提高電性及散熱效果。本發(fā)明還提供一種半導體封裝件3，3’，包括介電層31，其具有相對的第一表面31a與第二表面31b、及相鄰該第一表面31a與第二表面31b的側面31c ;銅材的線路層34，其形成于該介電層31的第一表面31a上；表面處理層35,其形成于該線路層34上；半導體芯片36，設于該線路層34上方并電性連接該線路層34與表面處理層35 ；以及封裝膠體38，其形成于該介電層31的第一表面31a上以包覆該半導體芯片36、線路層34及表面處理層35，且外露該介電層31的第二表面31b，又該介電層31的側面31c與該封裝膠體38之間具 有通孔380，380，，以于該通孔380，380，中形成焊球39。于一實施方式中，部分該表面處理層35位于該通孔380中，且該線路層34具有延伸線路340，該延伸線路340的一端具有設于該介電層31的第一表面31a上的第一接觸墊341，該延伸線路340的另一端為形成于該表面處理層35上而外露于該通孔380的延伸墊342。于另一實施方式中，部分該表面處理層35外露于該通孔380’中。于該半導體封裝件3，3’中，該線路層34具有第二接觸墊343，形成于該介電層31的第一表面31a上，令該半導體芯片36設于該第二接觸墊343上方。另外，該介電層31的第二表面31b上具有多個連通該介電層31的第一表面31a的開孔310, 310’，以外露出該線路層34的部分表面(如第二接觸墊343)或該表面處理層35。又包括形成于該開孔310，310’中的焊球39，以電性連接該線路層34。另外，該表面處理層35的結構為形成于該線路層34上的金層35a、形成于該金層35a上的鎳層35b、及形成于該鎳層35b上的金、鉛或銀材35c。綜上所述，本發(fā)明半導體封裝件3及其制法，借由銅材的延伸墊342外露于該介電層31的側面31c與該封裝膠體38之間的通孔380、或第二接觸墊343外露于該開孔310，以結合焊球39 ;相較于現(xiàn)有技術，本發(fā)明半導體封裝件3因銅材(延伸墊342)與焊錫材料(焊球39)之間的電性連接較佳，所以有效提升電性連接的品質(zhì)，且具有更好的導熱效果。其次，本發(fā)明半導體封裝件3的制法中，該承載板30是由鐵合金或銅合金所制，所以成本相較于現(xiàn)有技術的純銅低，因而可降低材料成本。又，如圖4所示，在將本發(fā)明半導體封裝件3接置于一電路板4上時，是用形成于該延伸墊342上的焊球39結合至該電路板4上的厚度d約為O. Imm的焊錫膏40上。因該焊球39的凸出高度h約為O. 3mm,所以可提供較高的接合凸塊(stand-off)，若本發(fā)明半導體封裝件3發(fā)生翹曲(warpage)時，仍可借由焊球39有效接置于該焊錫膏40上，因而不會發(fā)生電性連接不良的問題。上述實施例僅用以例示性說明本發(fā)明的原理及其功效，而非用于限制本發(fā)明。任何熟悉本領域的技術人員均可在不違背本發(fā)明的精神及范疇下，對上述實施例進行修改。因此本發(fā)明的權利保護范圍，應如權利要求書所列。
權利要求
1.一種半導體封裝件，包括 介電層，其具有相對的第一表面與第二表面、及相鄰該第一表面與第二表面的側面； 銅材的線路層，其形成于該介電層的第一表面上； 表面處理層，其形成于該線路層上； 半導體芯片，其設于該線路層上方并電性連接該線路層與表面處理層；以及封裝膠體，其形成于該介電層的第一表面上以包覆該半導體芯片、線路層及表面處理層，且外露該介電層的第二表面，又該介電層的側面與該封裝膠體之間具有通孔，使部分該表面處理層位于該通孔中。
2.根據(jù)權利要求I所述的半導體封裝件，其特征在于，該線路層具有延伸線路，該延伸線路的一端具有設于該介電層的第一表面上的第一接觸墊，該延伸線路的另一端為形成于該表面處理層上而外露于該通孔的延伸墊。
3.根據(jù)權利要求I所述的半導體封裝件，其特征在于，該線路層具有第二接觸墊，其形成于該介電層的第一表面上，令該半導體芯片設于該第二接觸墊上方。
4.根據(jù)權利要求I所述的半導體封裝件，其特征在于，該介電層的第二表面上具有多個連通該介電層的第一表面的開孔，以外露出該線路層的部分表面。
5.根據(jù)權利要求4所述的半導體封裝件，其特征在于，該封裝件還包括形成于該開孔中的焊球，以電性連接該線路層。
6.根據(jù)權利要求I所述的半導體封裝件，其特征在于，該表面處理層的結構為形成于該線路層上的金層、形成于該金層上的鎳層、及形成于該鎳層上的金、鉛或銀材。
7.根據(jù)權利要求I所述的半導體封裝件，其特征在于，該封裝件還包括形成于該通孔中的焊球。
8.一種半導體封裝件的制法，其包括 提供一承載板，于該承載板的表面上定義承載區(qū)與鄰接該承載區(qū)外的延伸區(qū)； 形成介電層于該承載板的承載區(qū)上，且該介電層具有外露的第一表面、結合至該承載板上的第二表面、及相鄰該第一與第二表面的側面； 形成銅材的線路層于該介電層的第一表面與該承載板延伸區(qū)的部分表面上，該線路層具有延伸線路，該延伸線路的兩端具有第一接觸墊與延伸墊，該第一接觸墊形成于該介電層的第一表面上，而該延伸墊形成于該承載板延伸區(qū)上； 形成表面處理層于該線路層上； 將半導體芯片設于該介電層的第一表面上且電性連接該表面處理層； 于該承載板與該介電層的第一表面上形成封裝膠體，以包覆該半導體芯片與線路層，使該延伸墊位于該介電層側面與該延伸區(qū)上的封裝膠體之間； 移除該承載板，以外露出該介電層的第二表面，且令該延伸墊外露于該介電層的第二表面與封裝膠體表面；以及 移除部份該延伸墊，以于該介電層側面與該封裝膠體之間形成通孔。
9.根據(jù)權利要求8所述的半導體封裝件的制法，其特征在于，形成該承載板的材質(zhì)為鐵合金或銅合金。
10.根據(jù)權利要求8所述的半導體封裝件的制法，其特征在于，形成該線路層與表面處理層的制程，其包括形成阻層于該介電層的第一表面與該承載板上，且于該阻層上形成多個第一開口，以外露出該承載板的延伸區(qū)及連通該延伸區(qū)的介電層部分第一表面； 形成該線路層于該第一開口中； 形成該表面處理層于該線路層上；以及 移除該阻層，以外露該承載板延伸區(qū)的部分表面。
11.根據(jù)權利要求10所述的半導體封裝件的制法，其特征在于，該阻層還形成有第二開口，以外露出該介電層的另一部分第一表面，且該線路層還形成于該第二開口中。
12.根據(jù)權利要求11項所述的半導體封裝件的制法，其特征在于，該封裝件還包括于形成該阻層之前，于該介電層上形成多個開孔，以外露出該承載板的承載區(qū)表面，且該阻層的第二開口連通該開孔，而該線路層還形成于該第二開口及開孔中，當移除該承載板后，還包括移除該開孔中的銅材，以外露出線路層的部份表面，以作為第二接觸墊。
13.根據(jù)權利要求12所述的半導體封裝件的制法，其特征在于，該封裝件還包括于移除部份該延伸墊時，同時移除部份該第二接觸墊，以形成焊球于該開孔中。
14.根據(jù)權利要求8所述的半導體封裝件的制法，其特征在于，該表面處理層的結構為形成于該線路層上的金層、形成于該金層上的鎳層、及形成該鎳層上的金、鉛或銀材。
15.根據(jù)權利要求8所述的半導體封裝件的制法，其特征在于，該封裝件還包括移除該延伸墊的剩余部份，以外露該表面處理層于該通孔中。
16.根據(jù)權利要求8所述的半導體封裝件的制法，其特征在于，該封裝件還包括形成焊球于該通孔中。
全文摘要
一種半導體封裝件及其制法，包括具有相對的第一與第二表面及側面的介電層；銅材的線路層，其形成于該介電層的第一表面上，該線路層具有延伸墊；表面處理層，其形成于該線路層上；半導體芯片，其設于該線路層上并電性連接該表面處理層；以及形成于該介電層的第一表面上的封裝膠體，其包覆該半導體芯片、線路層及表面處理層，且外露該介電層的第二表面，又該介電層的側面與該封裝膠體之間具有通孔，使該延伸墊位于該通孔中。借由外露于通孔的延伸墊結合焊球，因銅材與焊錫材料之間的電性連接較佳，所以可提升電性連接的品質(zhì)。
文檔編號H01L21/56GK102842546SQ20111019371
公開日2012年12月26日 申請日期2011年7月6日 優(yōu)先權日2011年6月23日
發(fā)明者洪良易, 白裕呈, 孫銘成, 林俊賢 申請人:矽品精密工業(yè)股份有限公司