專利名稱：布線基體和電子部分封裝結構的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種布線基體和電子部分封裝結構，更加具體地說，本發明涉及一種借助超聲倒裝晶片封裝把電子部分封裝于其上的布線基體和一種這樣的電子部分封裝結構在該結構中，電子部分被封裝在布線基體上。
現有技術在相關技術中，提出各種各樣的封裝方法來作為倒裝晶片封裝，這種封裝很快被推廣為典型的高密度封裝方法。作為一種倒裝晶片封裝方法，它是超聲倒裝晶片封裝方法。
在超聲倒裝晶片封裝方法中，如圖1A所示，首先制備出把具有凸起108的電子部分106和在絕緣膜102上具有連接墊104的布線基體100。然后，把超聲工具所拾起的電子部分106上的凸起108布置成與布線基體100的連接墊104的上表面相對。然后，在把壓力作用到電子部分106的狀態下，借助與布線基體100的表面相平行地施加超聲振動，把電子部分106上的凸起108結合到布線基體100的連接墊104上。
同時，在許多情況下，樹脂用作布線基體100的絕緣膜102。如圖1B所示，由于由樹脂形成的絕緣膜102相對較軟，因此連接墊104有時借助壓力或者在進行超聲倒裝晶片封裝時所施加的超聲振動而被推入到下部的絕緣膜102中，并且進行變形。因此，由于超聲振動能量不能充分地作為把凸起108結合在布線基體100的電子部分106和連接墊104上的能量來傳遞，因此存在這樣的問題難以以較好的可靠性來結合凸起108和連接墊104。
此外，在超聲倒裝晶片封裝中，超聲振動具有這樣的特性，它的能量容易傳遞到電子部分106的中心部分中，而不是兩端部。因此，凸起108和連接墊104的結合特性在電子部分106的中心部分和兩端部之間可以改變，因此結合的可靠性在一些情況下降低了。
發明內容
本發明的目的是提供一種布線基體，該布線基體可以借助超聲倒裝晶片封裝來封裝電子部分，而不會產生任何問題，并且還提供一種電子部分封裝結構，在這種結構中，電子部分被封裝在布線基體上。
本發明與布線基體有關，在這種布線基體中，借助超聲倒裝晶片封裝，把電子部分的凸起結合到布線基體的連接墊上，該布線基體具有這樣的結構，在該結構中，包括連接墊的布線圖形設置在絕緣膜上，其特征在于，在連接墊下方的絕緣膜中設置這樣的通孔把在進行超聲倒裝晶片封裝時起著抗壓構件作用以支撐連接墊的貫通柱安裝到該通孔中。
如上所述，在布線基體的絕緣膜由較軟樹脂形成的情況下，當電子部分的凸起借助超聲倒裝晶片封裝而在布線基體上結合到連接墊上時，連接墊進入到絕緣膜中并且容易變形。因此，由于超聲振動能量不能有效地作為結合能量來傳遞，因此不能得到高可靠性的倒裝晶片結合。
在本發明中，貫通柱安裝到其中的這些通孔布置到連接墊的下方，而這些連接墊在進行超聲倒裝晶片封裝時借助電子部分的凸起來推動。因此，由于連接墊下方的貫通柱起著抗壓構件的作用，因此，即使在進行超聲倒裝晶片封裝時把連接墊推靠在下面的絕緣膜側上，也可以防止連接墊侵入到絕緣膜中。
因此，由于超聲振動可以有效地當作用來結合電子部分的凸起和布線基體的連接墊的能量來傳遞，因此電子部分可以以較好的可靠性連接到布線基體上。
另一方面，不是把通孔布置到連接墊下方，而是把類似的通孔布置在布線圖形下方，這些布線圖形在離連接墊的距離處于200um之內的位置上連接到連接墊上。在這種情況下，同樣可以防止連接墊侵入到絕緣膜中，并且電子部分的凸起可以以較好的可靠性連接到位于布線基體上的連接墊上。
在這種情況下，在專利公開(KOKAI)2002-198461(專利文獻1)中，提出了一種這樣的結構，在該結構中，通孔17形成在芯基體13的一些部分中，這些部分與外部連接終端墊16相對應，而該墊16上的焊接球15安裝在塑料封裝中，然后把耐焊料的膜14安裝在通孔17中。但是，在專利文獻1中，電子部分的凸起不會結合到外部連接終端墊16上，此外，安裝在通孔17中的、耐焊料的膜14不能起著抗壓構件的作用。其結果是，專利文獻1根本不能教導本發明。
在上述本發明的一個優選實施例中，該通孔是虛設通孔，并且普通通孔可以獨立地布置在連接到連接墊上的布線圖形的預定部分下方。此外，布線基體具有若干連接墊，與若干連接墊相關聯的若干通孔布置成這樣的情況虛設通孔和普通通孔混合地布置，普通通孔在布線圖形中獨立地布置在連接到連接墊上的布線圖形的預定部分下方，在該布線圖形中，虛設通孔布置在連接墊或者布線圖形下方。
即，如果普通通孔布置在這樣的位置上根據設計原則，使該位置離開連接墊超過200um，那么該普通通孔不能充分地起著抗壓構件的作用以防止連接墊侵入到絕緣膜中，因此連接墊可能進入到絕緣膜中。因此，虛設通孔與普通通孔分開地布置，以作為在下面位置上處于連接墊或者布線圖形下方的抗壓構件該位置離連接墊的距離處于200um之內。
此外，在上述本發明的一個優選實施例中，布線基體具有與若干電子部分的凸起相對應的若干連接墊和與這些若干連接墊相關聯的若干通孔，沿著超聲波的振動方向，形成在與電子部分的兩端部相對應的一些部分上的通孔的直徑設置成大于形成在與電子部分的中心部分相對應的部分上的通孔的直徑，當電子部分借助超聲倒裝晶片封裝而封裝到布線基體上時，施加該超聲波。
由于超聲振動趨于大量地傳遞到電子部分的中心部分中，而不是兩端部。因此，結合特性在電子部分的中心部分和兩端部之間可以改變，因此不能實現高可靠性的結合。在上面本發明的布線基體的一個優選實施例中，與電子部分的兩端部相對應的通孔的直徑設置成大于與電子部分的中心部分相對應的通孔的直徑。因此，在電子部分的兩端部上連接到凸起上的連接墊對壓力或者由超聲倒裝晶片封裝所施加的超聲振動的承受力大于中心部分處的連接墊的承受力。
因此，由于在進行超聲倒裝晶片封裝時超聲振動可以充分地傳遞到電子部分的兩端部上，因此超聲振動能量可以均勻地傳遞到全部的電子部分中。其結果是，由于總的來說電子部分的凸起可以以較好的可靠性結合到布線基體的連接墊上，因此可以提高在其中把電子部分封裝到布線基體1a中的電子部分封裝結構的生產效率。
圖1A和1B是剖視圖，它們示出了在現有技術中借助超聲倒裝晶片封裝來把電子部分封裝到布線基體上時所產生的問題；圖2是剖視圖，它示出了本發明第一實施例的布線基體；圖3是剖視圖，它示出了把電子部分封裝在本發明第一實施例的布線基體上的情況；圖4是剖視圖，它示出了本發明第二實施例的布線基體(沿著圖5的線I-I所截取的剖視圖)；圖5是從圖4的頂部看去時的平面視圖；及圖6是剖視圖，它示出了本發明第三實施例的布線基體。
具體實施例方式
在下文中，參照附圖來解釋本發明的一些實施例。
(第一實施例)圖2是剖視圖，它示出了本發明第一實施例的布線基體。在本發明第一實施例的布線基體1中，一些通孔10a設置在絕緣底部基體10中，貫通電極10b安裝在通孔10a中。然后，連接到貫通電極10b上的第一布線圖形(pattern)12相應地形成在底部基體10中。
由樹脂形成的中間層絕緣膜14形成在底部基體10和和一布線圖形12上。此外，通孔14a-14d形成在位于第一布線圖形12上的中間層絕緣膜14的預定部分中，貫通柱11相應地安裝在通孔14a-14d中。此外，相應地連接到貫通柱11上的第二布線圖形12a形成在中間層絕緣膜14上。第一和第二布線圖形12、12a、貫通電極10b和貫通柱11由金屬如銅(Cu)或者類似金屬來形成。
在這種方法中，第一布線圖形12和第二布線圖形12a通過形成在中間層絕緣膜14中的通孔14a-14d而相互連接起來。第二布線圖形12a具有連接墊P，該墊P借助施加電鍍到Cu電線上的Ni/Au來形成。借助超聲倒裝晶片封裝把電子部分的凸起結合到連接墊P上。
本發明第一實施例的布線基體的一個特征在于，當借助超聲倒裝晶片封裝把電子部分的這些凸起結合到位于布線基體1上的連接墊P上時，可以防止連接墊P由于壓力作用而壓入到較軟的中間層絕緣膜14中。
因此，在第一實施例的布線基體1中，貫通柱11各自安裝于其中的通孔14a-14d設置在第二布線圖形12a的下方，而第二布線圖形12a形成在連接墊P的下方或者附近。
由于通孔14a-14d各自布置在第二布線圖形12a的下方，而該布線圖形12a剛好位于連接墊P的下方或者離連接墊P的距離在200um之內，因此通孔14a-14d中的貫通柱11起著抗壓構件的作用，因此連接墊P可以承受作用在超聲倒裝晶片封裝中的壓力或者超聲振動。其結果是，在進行超聲倒裝晶片封裝時可以防止連接墊P壓入到中間層絕緣膜14中并且可以防止變形。
在圖2的例子中，在形成于中間層絕緣膜14中的通孔14a-14d中，借助陰影來表示的通孔14a-14c是構成理想電路的普通通孔，而用網紋來表示的通孔14d布置成虛設通孔。即，在示作C部分的區域中，由于連接墊P布置成與通孔14c分開，而通孔14c根據普通設計原理布置成超過200um，虛設通孔14d布置在連接墊P的下方。延伸墊12x借助使第一布線圖形12在C部分內進行局部延伸來形成，該延伸墊12x布置在虛設通孔14d的下方，并且在形成該通孔時起著蝕刻止動層的作用。不用延伸墊12x，而是可以形成與第一布線圖形12分開的墊。
相反，在示作B部分的區域中，由于通孔14b布置在距離連接墊P小于200um的位置上，因此普通通孔14b起著連接墊P的抗壓構件作用，因此不必形成虛設通孔。此外，在示作A部分的區域中，普通通孔14a剛好布置在連接墊P的下方，以起著抗壓構件的作用，因此不需要布置虛設通孔。
在這種情況下，在應用把所有普通通孔布置成距離連接墊P為200um之內的設計規則的情況下，不必形成虛設通孔，因為普通通孔起著抗壓構件的作用，以支撐連接墊P。另外，在應用把所有普通通孔布置成離連接墊P的距離大于200um之內的設計規則的情況下，每個連接墊P形成上述虛設通孔。
在這種方法中，構造出本實施例的布線基體1，并且借助超聲倒裝晶片封裝把電子部分的凸起結合到布線基體1的連接墊P上。
接下來，在下文中解釋借助超聲倒裝晶片封裝把電子部分封裝到布線基體1中的方法。如圖3所示，首先，制造具有(Au)凸起18的電子部分20(半導體晶片或者類似物)。然后，借助超聲工具22拾起電子部分20。然后，電子部分20以這樣的方式布置在布線基體1上，以致電子部分20的凸起18面對布線基體1的連接墊P。
然后，與布線基體1的表面相平行地施加超聲振動，同時把電子部分20壓到布線基體1側部上。相應地，電子部分20的(Au)凸起18結合到布線基體1的連接墊P(該連接墊P的最上層由Au層形成)。
這時，如上所述，由于貫通柱11各自安裝到其中以起著抗壓構件作用的通孔14a、14b、14d位于第二布線圖形12a的下方，而該圖形12a位于相應的布線基體1的相應連接墊P的下方或者附近，因此可以防止連接墊P由于壓力或者超聲工具22所施加的超聲振動而進入到中間層絕緣膜14中。
因此，超聲振動的能量不會當作使連接墊P進入到中間層絕緣膜14中的能量來消耗，而是當作把電子部分20的凸起18和布線基體1的連接墊P結合起來的能量來傳遞。其結果是，電子部分20的凸起18和布線基體1的連接墊P可以以較好的可靠性來進行結合。
此外，本實施例的布線基體1便于，在借助超聲倒裝晶片封裝來封裝電子部分20時，可以最大可能地減少對電子部分20的損壞。
在這種方法中，如圖3所示，可以得到這樣的電子部分封裝結構2在該結構中，電子部分20的凸起18各自被結合到布線基體1的連接墊P上。
在這種情況下，在上述實施例中，示例出了這樣的模式在這種模式中，超聲倒裝晶片封裝被應用到Au-Au結合中。但是，本發明可以采用各種各樣的金屬結合如Au-Cu結合、Au-Al結合、錫-銀(Sn-Ag)基鋁(Pb)-無焊錫和Cu、或者類似物之間的結合。
(第二實施例)圖4是剖視圖，它示出了本發明第二實施例的布線基體(與沿著圖5的I-I線所截取的剖視圖相對應)。圖5是從圖4的頂部看去的平面視圖。如上面所述，在超聲倒裝晶片封裝中，超聲振動具有這樣的特性，以致它的能量容易傳遞到電子部分的中心部分中，而不是傳遞到兩個端部。因此，結合特性在電子部分的中心部分和兩個端部之間不相同，因此結合的可靠性在一些情況下被降低了。
第二實施例是這樣的方式，以致這種方式可以具有與第一實施例相同的優點，但是克服了上述問題。在圖4中，相同標號附在與第一實施例相同的零件中，并且它們的解釋在這里被省去了。
如圖4所示，在第二實施例的布線基體1a中，根據與第一實施例的相同的技術理念，貫通柱11各自安裝于其中的通孔14a-14c在第二布線圖形12a的連接墊P下方布置在中間層絕緣膜14中。在圖4的例子中，為了簡化解釋，示例出了這樣的模式在該模式中，通孔14a-14c各自布置在連接墊P的下方。在這種情況下，如第一實施例中所解釋的一樣，可以采用這樣的模式，以致該模式具有這樣的部分在該部分中，通孔形成在離連接墊P的距離位于200um之內的第二布線圖形12a中。此外，通孔14a-14c可以設置成具有虛設通孔，并且總的來說，只提供普通的通孔。
現在，注意通孔14a-14c的直徑。如圖5所示，布置在連接墊P(A部分和C部分)(設置到電子部分的兩端部上的凸起被結合到該連接墊P上)下方的通孔14a、14c的直徑R1設置成大于通孔14b的直徑R2，該通孔14b布置到連接墊P(B部分)的下方，而設置到電子部分的中心部分結合到該連接墊P上。
即，盡管只是示意性地示出在圖4和5的例子中，但是連接到布線基體1a的若干連接墊P上的若干通孔14a、14b、14c...布置成使通孔的直徑在中心部分設置成最小，然后，沿著超聲波的振動方向從中心部分向著兩端側順序增大或者在預定區域單元內增大，而在封裝電子部分時施加該超聲波。
在借助超聲倒裝晶片封裝把電子部分的凸起結合到圖4和5中的布線基體1a的連接墊P上的情況下，當超聲波的振動方向設置成圖5所示的方向時，超聲振動傾向于大量地傳遞到電子部分的中心部分中，而不是傳遞到兩端部中。因此，由于首先結合電子部分的中心部分及然后結合電子部分的兩端部，因此產生了一些缺點如在結合兩端部時損壞中心部分的結合，因此結合的可靠性易于降低。
但是，在本發明的布線基體1a中，如上所述，設置在位于兩端部(A部分和C部分)處的連接墊P下方的通孔14a、14c的直徑R1設置成大于通孔14b的直徑R2，該通孔14b設置在位于中心部分(B部分)處的連接墊P的下方。因此，兩端部處的連接墊P對壓力或者超聲振動的承受力大于中心部分處的連接墊P。
因此，在進行超聲波倒裝晶片封裝時，超聲振動可以充分地傳遞到電子部分的兩端部中。其結果是，超聲振動能量傳遞的不均勻度可以得到改善。在這種方法中，由于超聲振動能量可以均勻地傳遞到全部的電子部分中，因此，總的來講，電子部分的凸起可以以較好的可靠性結合到布線基體1a的連接墊P中。
其結果是，電子部分被封裝到布線基體1a中的電子部分封裝結構的生產率得到了提高。
(第三實施例)圖6是剖視圖，它示出了本發明第三實施例的布線基體。在第一實施例中，示例出一種這樣的模式在這種模式中，虛設通孔形成在布線基體的連接墊下方。為了便于布線基體的電路設計，因此假設這樣的情況虛設(dummy)通孔不能形成在連接墊下方。所提供的第三實施例考慮到了這種情況，提供了一種這樣的模式所形成的虛設通孔不能電連接到連接墊上。
如圖6所示，在第三實施例的布線基體1b中，與第一實施例相類似，首先，制備出具有下面結構的底部基體10在這種結構中，貫通電極10b安裝在通孔10a中，然后把第一布線圖形12連接到貫通電極10b中。在第三實施例中，示例出了這樣的一種模式連接到其它連接墊上的第一布線圖形12y(C部分中的網紋部分)布置到在第一實施例中布置虛設通孔14d的部分下方。因此，如果電連接到連接墊P(C部分)中的虛設通孔布置在第一布線圖形12y(C部分中的網紋部分)上，那么在布線基體1b上的電路之間產生了短路。
為此，在本實施例中，高度小于中間層絕緣膜14的膜厚度的柱13有選擇地形成在第一布線圖形12y(網紋部分)上。例如，柱13由與第一布線圖形12相同的材料形成，并且在形成第一布線圖形12之后通過相減過程、半相加過程或者類似過程來形成。另一方面，硬的絕緣體如二氧化硅膜或者類似物可以形成為柱13。
然后，把樹脂膜粘貼在第一布線圖形12和柱13上，然后，借助熱處理來形成中間層絕緣膜14。這時，柱13處于這樣的狀態上表面埋入中間層絕緣膜14中。
然后，與第一實施例相類似的通孔14a-14c借助下面方法來形成借助激光或者類似方法，在第一布線圖形12上處理中間層絕緣膜14的預定部分。然后，具有與第一實施例相類似的連接墊P的第二布線圖形12a形成在中間層絕緣膜14上。
相應地，柱13通過中間層絕緣膜14而布置在C部分的連接墊P下方。由于柱13的頂表面埋入中間層絕緣膜14中并且因此柱13不會電連接到連接墊P中，因此不可能在布線基體1b上的電路之間產生短路。
在以這種方法來構造時，連接墊P的下部的實際硬度增大了，因為柱13硬于中間層絕緣膜14。因此，當電子部分借助超聲倒裝晶片封裝而封裝在布線基體1b上時，因此可以防止連接墊P侵入到中間層絕緣膜14中。
其結果是，與第一實施例相類似，可以防止連接墊P借助壓力或者超聲倒裝晶片封裝所施加的超聲振動而被壓入到中間層絕緣膜14，并且電子部分可以以較好的可靠性連接到布線基體1b上。
權利要求
1.一種布線基體，在該布線基體中，借助超聲倒裝晶片封裝，把電子部分的凸起結合到布線基體的連接墊上，該布線基體具有這樣的結構，在該結構中，包括連接墊的布線圖形設置在絕緣膜上，其特征在于，在連接墊下方的絕緣膜中設置這樣的通孔把在進行超聲倒裝晶片封裝時起著抗壓構件作用以支撐連接墊的貫通柱安裝到該通孔中。
2.一種布線基體，在該布線基體中，借助超聲倒裝晶片封裝，把電子部分的凸起結合到布線基體的連接墊上，該布線基體具有這樣的結構，在該結構中，包括連接墊的布線圖形設置在絕緣膜上，其特征在于，把在進行超聲倒裝晶片封裝時起著抗壓構件作用以支撐連接墊的貫通柱安裝到通孔中，該通孔布置在位于布線圖形下方的絕緣膜的預定部分中，該布線圖形連接到離連接墊的距離處于200um之內的連接墊上。
3.如權利要求1或者2所述的布線基體，其特征在于，該通孔是虛設通孔，并且普通通孔可以獨立地布置在連接到連接墊上的布線圖形的預定部分下方。
4.如權利要求1或者2所述的布線基體，其特征在于，布線基體具有若干連接墊，與所述若干連接墊相關聯的若干通孔布置成這樣的狀態虛設通孔和普通通孔混合地布置，普通通孔在布線圖形中獨立地布置在連接到連接墊上的布線圖形的預定部分下方，在該布線圖形中，虛設通孔布置在連接墊或者布線圖形下方。
5.如權利要求3所述的布線基體，其特征在于，普通通孔布置在這樣的位置上使該位置離開連接墊超過200um。
6.如權利要求3所述的布線基體，其特征在于，安裝在虛設通孔中的貫通柱通過絕緣膜形成在貫通柱的上表面和連接墊或者布線圖形的下表面之間。
7.如權利要求1或者2所述的布線基體，其特征在于，布線基體具有與若干電子部分的凸起相對應的若干連接墊和與這些若干連接墊相關聯的若干通孔，及沿著超聲波的振動方向，形成在與電子部分的兩端部相對應的一些部分上的通孔的直徑設置成大于形成在與電子部分的中心部分相對應的部分上的通孔的直徑，當電子部分借助超聲倒裝晶片封裝而封裝到布線基體上時，施加該超聲波。
8.如權利要求1或者2所述的布線基體，其特征在于，布線基體上的絕緣膜由樹脂形成。
9.一種電子部分封裝結構，它包括如權利要求1所述的布線基體，及一些電子部分，它們的凸起借助超聲倒裝晶片封裝而結合到布線基體的連接墊上。
10.如權利要求9所述的電子部分封裝結構，其特征在于，電子部分的凸起由金形成，至少布線基體的連接墊的表面層部分由金形成。
全文摘要
在本發明的布線基體中，借助超聲倒裝晶片封裝，把電子部分的凸起結合到設置在絕緣膜上的布線圖形的連接墊上，在連接墊下方的絕緣膜中設置這樣的通孔把在進行超聲倒裝晶片封裝時起著抗壓構件作用以支撐連接墊的貫通柱安裝到該通孔中。
文檔編號H01L23/522GK1541053SQ200410034689
公開日2004年10月27日 申請日期2004年4月23日 優先權日2003年4月24日
發明者村山啟, 春原昌宏, 宏 申請人:新光電氣工業株式會社