TW317023B - - Google Patents

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317023 A7 B7 經濟部中央梯準局員工消費合作社印製 五、發明説明（]) 本發明是有關於具有一體成型之電子封裝的组件β更特 別的是其支架和封裝基座包含有單一性的突起部以作爲和 外部電路之電性連結。 通常微電子元件是由諸如矽、銬或鎵/砷等半導髏材料 所製成。此類半導腫材料被製成骰子狀，通常是表面上有 電路的長方形構造。沿著活性電路表面的周園是输入/輸 出的墊層，用以和外部電路作電性上的連結。 半導《元件易碎，且需要保護使其免除水氣或裁械性的 損壞。此種保護是由電子封裝來達成的。電子封裝更進一 步包含了使半導髏元件和外部電路電性訊號傳输的導鼂方 式。 美國專利No. 4,939, 3 1 6中Mahulikar等人揭露了一 種電子封裝。此專利發明了分開的電鍍铝或鋁合金基座以 及定義孔洞的軍蓋组件。支架是安置於基座和軍蓋之間， 而且和此二者黏結在一起。半導體元件是封入孔洞之中， 而且和支架内側的導線端作電性的連結。支架外側的導線 端延仲至封裝元件周邊且和外電珞連結在一起。 在美國專利No. 5，155, 29 9中1^1111111^1：等人揭露了 另一価類似的電子封裝，其具有電鍍鋁或鋁合金的基座組 件，而且有鋁以外的材料所作成的軍蓋。 印刷電路板上可利用的空間有限，且最好能縮減封装的 周邊區域。具有導線之封裝的用邊區域延仲至封裝基座的 周邊，且涵蓋了支架外倒導線部份所定義的點》 爲了要減少電子封裝的周逢區域面積，電路連接可能會 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） (請先閱讀背面之注意事\「填寫本頁) -裝. 、-° 線 317023 A7 B7 經濟部中央標準局員工消費合作社印裝 五、發明説明（2) 穿遢封裝的基座》美國專利No. 4,965,22 7 Chang等 人揭霧了這樣的一種黨子封裝。有許多终端栓線支持住且 和製成所需電子國樣的伸缩式金屬華作電性的連結❶终端 栓線的一端、件缩式金屬耄路及半導《元件隨後被封入塑 模樹脂中。塑模樹脂定義了封装的周邊，而终端栓線未封 入的一端則延伸至封裝基座外面。 终端栓線是薄薄的，例如使用直裎爲〇. 51毫米（0. 020 英吋）的铜，而長則可達12. 7毫米（0,5英吋此栓線易 於彎曲，且必需小心以維持栓線的對齊。栓線會被封塞至 印刷電路板上的接合洞内》同時必需小心地缵孔以確保觫 做到精確的配合。 在美國專利No. 4，677，526中Muehling揭露了一種 具導線的封裝和栓線格子陣列封裝間的十字交又。支架之 外侧導線被彎成相對於内導線定義的平面90°的角度。内 導綠及半導體元件被封入塑模樹脂之中，而外導蟓的部份 則延伸穿邑封裝的基座。 此種封裝方式的缺點是其命率半裎和支架材料及材料的 硬度有關。如果半裎形成的太緊，支架材料可能會龜裂或 產生”橘皮”。一般而言，最小彎曲半徑對支架厚度的比率 ，Hibr/t，對於鋼合金支架而言是命於大約1〜2之間。對於 0.25毫米（0.010英吋）厚的支架而言，至少需要〇· 25毫米（ 0.010英吋）的曲率半徑以避免導線捐壞。 在美國專利No. 5, 241，133中IMullen，III等人揭 露了金屬銲魂及銲球應用於球狀格子陣列及平地格子陣列 -5- 本纸張尺度適用中國國家揉準（CNS ) A4规格（210X297公釐） (請先閱讀背面之注意事¥ —裝-- ,填寫本頁) 、一一9 線 A7 B7 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 $·、發明説明（3 ) 封裝中。本專利發明了 一種電子封装，其第一侧私合電路 線具有絕緣的基板，而相對的第二侧則具有銲塊的均勻唪 列6半導髖元件被鑲入於基板的第一側，而且和電路線有 電性的連結。導電性的接點和電路線及銲塊有電性的連結 。塑模成型的塑膠單蓋會將元件及内導蟓端點封入。 1 9 94年9月29日出版之PCT國瞭期刊，094/22 1 68中樑 題”球狀格子沣列電子封裝”（Bal 1 Grid Array Electronic Package)揭露了一種具有金屬基座的球 狀格子唪列封裝。金屬基座組件具有一排孔洞。孔泗的麟 面都是不具有導電性的。舉例而言，如果基座是銘或鉬合 金則孔洞的牆面是以電鍰做成不導電的。终端栓線、銲料 或導雹性黏著劑會延件穿過孔洞，大概在基座外表面定義 的平面上终止。 球狀格子陣列封裝的一個問題是半導體封裝和印刷電路 板之間热膨脹係數的差異會造成銲球随著溫度的變化而延 件或蜃縮。這樣的伸縮會使銲球疲勞而產生接點處的破壞 0 在美國專利No. 4, 581，680中Garner揭露了 一種銲 球疲勞的解決之道。在封裝基座的凹處形成金屬化的墊層 。此凹處的深度是隨著四洞和封裝基座中心間的距離而增 加。在封裝周逢有較長的銲點可改善其件缩性以補償無膨 脹係數的差異。 然而，對於改善的支架有一偭需求要使其外導線和内導 線垂直。同時，對於球狀格子陣列電子封裝或平地格子陣 -6- (請先閱讀背面之注意事填寫本頁) .裝.

>1T 線 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210X297公釐） 經濟部中央標準局員工消費合作社印装 A7 B7 五、發明説明（4) 列t子封裝也有一個需求是要降低鮮點的疲勞問題· 因此，本發明的第一個目的是要提供一種具有外導線大 致和内導線垂直的支架，使其不會随著厚度變化受限於最 小的彎曲半徑《本發明的第二個目的是要提供一種6降低 銲點疲勞的球狀格子電子封装。 本發明的特性是第一個目的和第二個目的都可由一«成 型的封裝组件來滿足。本發明的特性是其支架乃由相當厚 的導電材料之外導線突出部飪刻而形成的。此突出部是由 飩刻形成而#JS·崎方式形成的，而且其最小彎曲半樣並不 和支架厚度有關。本發明的優》是此半桎可能達到零。 本發明的另一個特性是一饉成型在封装基板上》這些一 髏成型的物體可支持住封裝，並且留下遘旋空間以避免因 封裝組件的重量而使銲球扭曲變形。本發明的ft點是可減 少連結封裝组件及印刷電路板所用的銲點嫌積，這樣可使 疲勞破壞前之热循環數增加。 上文提到的目的、特性及優點和其它的特點都可在下文 的規格及圈例中明蘋看出。 圈1顯示的是用於蝕刻以形成一種根據本發明的支架之 金屬板的上視國》 »2顯示的是圈1之金屬板的橫截面視«。 國3顯示在第一次蝕刻之後，金屬板的橫截面視國。 圈4顯示圈3的金屬板擁有高分子背墊層的橫截面視圈。 圈5顯示第二次蝕刻之後，金屬板的橫截面視國。 圈6顯示本發明之支架的透視國。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） (請先閲讀背面之注意事填寫本頁 ，裝· 訂 經濟部中央搮準局貝工消費合作社印製 317023 A7 _____^_____ 五、發明説明（5) 圈7顯示根據本發明所形成的孔洞向下型塑楗電子封装 的橫截面視圏。 «8期示圈7孔洞向下型封裝的底部平面梘»。 圈9類示根據本發明的一種具饉實施例的球狀格子陣列 電子封装之橫截面視国。 圈10顯示根據本發明的一種具有導線之電子對裝的橫截 面視Κ » »11類示包含有高分密封隔離物的球狀格子陣列電子封 装之橫截面視國。 圈12颟示具有鍵結線支架的球狀格子陣列電子封裝之橫 截面視圈。 圈13蘋示具有高分密封隔離物之萍性結合方式的電子封 装橫截面視圈。 圈14類示一體成型孔洞向下型的球狀格子陣列鼇子封裝 之橫截面視圈。 圈15颟示具有多層電路之孔洞向上型的球狀格子陣列電 子封装之橫截面視圖》 圈16襄示具有跳動片鍵結半導饉元件方式的孔洞向上型 球狀格子陣列電子封裝橫截面視圈。 圈17類示具有跳動片键結半導體元件方式的孔润向下型 球狀格子陣列電子封装橫截面視圈。 圈18蘋示兩個一體成型的電子封裝组合在一起的橫截面 視圈。 圈19顯示一種根據本發明之具《實施例的一體成型衝蜃 -8- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4规格（210X297公釐） (請先閱讀背面之注意事h填寫本頁) -裝_ 訂 A7 B7 五、發明説明（6 ) 支架。 圈20顯示圈19之支架在蝕刻里輿導線絕緣時的橫截面 國1是_示根據本發明從金屬板（10)製成的支架之第一 種製造方法的透視國，》2所顯示的則是沿著橫截線2-2 所看到的相同金屬板。 金屬板是利用諸如銅、鋼合金及鐵镍合金等容易餉刻的 導電性材料所形成的。铜合金是較受喜歡的材料，因爲銅 具有高導電性且銅易於被蝕刻。遑用的銅合金包含了鋼發 展诲會（CDA)所命名的C194(通常其重量百分比爲2.35X 鐵、0.03X磷、0.12X鋅、其它爲銅），以及C7025C通 常其重量百分比爲3.0X鎳、0.65X矽、0.15X銕、其它 爲鋼）。 金屬板（10)的厚度是取決於下文中所要提及的一體成 型期望厚度。通常金屬板（10)的厚度是從大約0.15毫米 至大約0. 51毫米（0.006〜0·020英吋），且最好是從大約0.20 毫米至大約0. 30毫米（0.008〜0.012英吋）《» 金屬板（10)的第一倒（12)被覆了第一層光阻（14) »第 —層光阻（14)是任何一種可以在蝕刻金屬板（1〇)的化學 溶液中阻擋侵餞的光阻，而且同時最好是可由光學成影的 ’以符合電珞製作的需要。有一種合遴的第一層光阻材料 稱爲 R I S Τ Ο Ν ” （這是 D u ρ ο n t, W i 1 期 i n g t ο η， D Ε 的 商襟名稱）》此種光阻可用諸如嘖鍍（spraying)、鏵選 (screening)或浸泡（dipping)等任何合逋的方法來塗 -9- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4g (210X297公釐） (請先閱讀背面之注意事 壤寫本頁) -裝 訂 經濟部中央標準局貝工消費合作社印製 經濟部中央標準扃負工消费合作社印装 A7 ___B7_ ___ 五、發明説明（7 ) 覆。金屬板（10)的整個第一侧（12)最好是以第一層光阻 層（14)來塗種> 相澍的第二侧（16)則選擇性地以第二層光阻層（18)來 塗復。第二層可以是任何對飪刻溶液有抗化學侵#性的高 分子，而且可和第一層光阻層（14)是同樣组成的物質。 第二層光阻層（18)沉積成許多不連續的墊層（20)( pad) ，相當於一體成型的支架中所期望的隆起_列。如果也需 要整合的热收集庫時，可加入對中心配置的不連磧墊層 (22)。 塗復上光阻的金屬板（10)被漫入於合逍的化學蝕刻溶 液中。對於銅合金而言，浸溃於包含55 °C下氣化亞銅和氣 氯酸混合溶液之水溶液時，可以以大約每分鐘0.04毫米 (0· 0016英吋）的速率來侵蝕金屬板。如國3所示，金屬板 (10)被浸溃於蝕刻溶液中，其浸溃時間足以使未塗復笫 二層光阻層（18)的金屬板部份飪刻至剩下厚度ΊΓ，大 約是0.013毫米至大約0. 1毫米（ 0.0005〜0.004英吋）》 之後，第二層光阻層（18)溶解於合遣的溶劑中而除去 。對於RISTON而言，碳酸鈉是逋用於未受到紫外光照射 部份的溶劑，而氳氧化餉則是遑用於受到紫外光照射部份 的溶劑。除去第二層光阻層（18)會曝霧出如《4中所示的 一體成型隆起部份（24)。此一髏成型隆起部份（24)和金 屬板（10)是一 tt的，而且形成了支架的外導線部份。 在舳刻後金屬板（10)留下的部份”R·是薄薄的，而且 它是較遑合來支掸蝕刻後的金屬板（10)。一種高分子光 -10- H張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐1 (請先閎讀背面之注意事填寫本頁) -裝. 、1Τ 經濟部中央樣準局負工消費合作社印製 Α7 Β7 五、發明説明（8) 阻（26)填入了一髏成型隆起部份（24)間的蝕刻部份。該 高分子光阻對於蝕刻溶液有抗化學侵铀性，而且對於提升 杜刻後金屬板的剛性亦有故。環氧樹脂（epoxy)是一種合 遑的高分子（2 6 )。 高分子光阻填入蝕刻部份至稍低於一髏成型隆起部（24) 的高度。最好一體成型隆起部份（24)的高度是在高分子 光阻（26)高度的上方大約0.1毫米到大約0.4毫米的範面 ( 0.004〜0.015英吋）。 至此第一層光阻層（14)已成像爲所需要的電路國案。 此種成像可以利用本技藝領域大家所知道的光學飪刻照相 技術來速成。使用一種軍摹來部份遑蔽諸如紫外光（UV) 的放射性高分子化光源照射在第一層光祖層（14)上。第 一層光阻層（14)上受到紫外光照射的部份（28)會進行高 分子聚合，而且不會被所選用的溶蒯所除去（對”正型_的 光阻而言）。第一層光陳層上未受到紫外光胰射的部份 (30)很容易被所遘用的溶劑所除去。 在除去第一層光&層（14)上未爆光部份（30)的區域後 ，金屬板（10)會浸入合逋的蝕剜溶液中。爲了避免一髏 成型隆起部份（24)會受到化學溶解，須使隆起部份再塗 復上光阻，或者是只將部份金屬板（1〇)浸入化學溶液就 好，讓隆起部份保持在溶液外面》 化學溶液會如圈5所示，經由金屬板（10)留下的部份 ”R”蝕刻電絕緣通路（32)，完成整個支架〇 一體成型隆起部份（24)可以塗覆上諸如金或錫的可銲 -11 - 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Μ規格（2丨〇><297公釐） (請先閲讀背面之注意事寫本頁) -裝· 、11 317023 A7 B7 經濟部中央揉準局貝工消費合作社印装 五、發明説明（9) 材料，以fc合和印刷電路板的鍵Μ »另外一個方式，一髄 成型的隆起部份可塗覆上錫/鉬合金銲劑，或其它低熔點 的銲劑。可銲材料（34)最好是以電鍍的方式來塗布，其 厚度範園大約是1到5微米，若是金則偏向較小的厚度，若 是銲劑則偏向較大的厚度。 支架的相反側（36)可以整個或是選擇性地塗覆上諸如 銀或鋁等可和導線键結的蘚層（38) »此種可和導緣鍵結 的薄層之厚度是從大約0.5到2微米，而且最好是以電解 的方式（如銀），或是以蒸氣相沉積方式（如鋁）。 支架（40)是以圈6中透視及半橫截面的视國來類示。金 屬板已被蝕刻而形成許多電絕緣的導線（42)，每一導妹 都具有一外側的部份（44)，终止在延件至高分子支持榭 糜（26)外的一體成型隆起部份（24)上》導線（4 2)具有 一個廷仲向支架（40)中央區域的内導線部份（46)。 另外一個選择性是如圈1和6所示的，從相同的金屬板上 形成一個位於中心區的散熱板（48)。一個或多梱半導《 元件隨後被黏合到散熱板（48)或是高分子街臢（26)上， 而且和内導線部份（46)作電性連接》 支架（40)和先前技藝所用的支架相較之下的優點是其 外導線部份（44 )乃向下延件，而非向外延伸，故可以減 少電子封裝周邊的醴積。外導線部份（44)大體上和内導 線部份（46)是互相垂直的，這是藉飪刻方式而非彎曲方 式所形成的。其結果外導線部份（44)和内導線部份（46) 間的角度”π”會趙近90。，而且不受abr/t的限制。 -12- (請先閲讀背面之注意事WC%寫本頁) -裝.

.1T 本紙張尺度速用中國國家標準（CNS ) A4规格（210X297公釐） A7 B7 經濟部中央標準局負工消費合作社印装 五、發明説明（10) 圈7顙示一種利用本發明之支架所做出來的孔洞向下型 電子封装（50)。其外導線部份（44)延仲至高分子樹脂 (26)之外，作爲和外部電路的電性連結β内導線部份（4 6) 做成電路線的國案及散無板（48) »爲了能和電路練絕緣 且避免污染而造成短珞，採用背墊層（52)*於内導蟓部 份的上方。諸如環氧樹脂或聚酿亞胺等高分子是合遑的背 墊層》塗覆有類似下文中敘逮的封裝基底之電絕緣層的金 屬基板是第二種合迷的背墊層（52)。 至少有一個半導體元件（54)是藉由合逍的黏結材料（56) 和散熱板（48)結合。諸如低熔點鍩/錫合金銲劑或含有銀 的環氧榭廉黏著劑等任何傳统的黏結材料都可能被用到。 半導«元件是藉由小直裎的鍵結線（58)或是由已知自動 上帶鍵結方式（"TAB")之銅箔薄板和支架（40)的内導 線部份（46)作電性連結》 在電性連結之後，諸如環氧樹膺或矽膠等封口用的化合 物（60)會把半導體元件、鍵結線和一部份鍵結線旁的内 導線（46)封起來。 圈8是爲了清楚起見，顳示出封口用化合物移除時，封 裝（50)的下視圈。外導線部份（44)會向外延仲受到高分 子樹躕（26)的支撑。半導體元件（54)會和散無板（48) 結合，而且和内導線部份（46)作電性上連結。 另一種製造支架的方法如»19和20中所類示的橫截面 示意圈。在圈19中，金屬板（10)受到機械性變形，例如 採用深抽或拉成杯狀，以形成許多一體成型的隆起部份 -13- (請先閲讀背面之注意事A,%寫本頁

本紙張尺度適用中國國家揉準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 經濟部中央梯準局貝工消費合作社印製 A7 B7五、發明説明（1!) (24)，而且亦可選擇性做出散熱板（48) *採用高分子樹 賄（26)來支撐導線，而第二廣光阻（18)則用在金屬板 (10)的第二侧（16) » 第二層光阻層（18)可用諸如光學飪刻照相技術使其形 成所需要的電珞國案。該支架結構被浸入合迷的蝕刻溶液 中，須注意不要飪刻到和圈20所示之内導線部份絕緣的一 體成型隆起部份（24) »支架（40’）也是採取和上文所提 之支架（40)相同的方式來做。 支架（40’）的一個優點是這些一髄成型隆起部份（24) 是藉著件展金屬板（10)而形成的。這些隆起部份比未變 形的部份（59)還要薄，而且非常服貼。印刷電路板和電 子封装間的热膨脹係數差異可藉著一體成型隆起部份（24) 的伸縮而得到補償，使銲劑上的循環應力能降低因而減少 疲勞性。 圈9是《示一種根橡本發明之具嫌實施例的球狀格子陣 列封装（61)。該球狀格子瘁列封裝（61)具有一基座（62) 。此基座可以是諸如金屬、高分子或昀瓷等任一種合遑的 材料做成的。金屬是較遑合於高熱導係數、仕刻性及加工 性的要求。如果基座（62)具有導電性，此基座會塗覆上 一層雹絕緣層（64)。 對於金屬基座較合遑的材料是飴或館合金β之後電絕緣 層（64)是一種電鍍層。銘的重量輊，其比起其它由較密 質材料在相同髗積基座上所用的銲球重量來得輕。此種重 责的減少使其長時間下鮮球較不易發生濟變。濟變的問題 -14 - 本紙張尺度逍用中國國家揉準（CNS ) Α4規格（210Χ297公釐） ~: (請先閲讀背面之注^%寫本頁 .裝· 、1Τ 317023 A7 經濟部中央標準局負工消费合作社印製 B7五、發明説明（12) 是緊密排列的銲球會接觸而發生電路問题。 電鍍鉬並非藉著熔釉的銲球來澗濕接合。因此該銲球不 會從期望的位置向它處遷移。黑色的整饉電鍍鋁之紅外發 射特性使其具有有故的熱傳導。本發明之封裝對於目前表 面黏著技術（SMT)紅外銲劑再流動處理（ref 1〇〇的設備 配合性良好。 館具有低弹性摸數而且對銲球有最小的抗壓及抗張效果 ，可降低銲球的疲勞性。 基座（62)可以由諸如鈦或鈦合金等可電鍍或由諸如鋼 之非t艘的方式來形成。如果是採用非電鈹的金屬，則該 金屬可塗復上諸如三氧化二鋁（Al2〇3)或高分子之電絕緣 層（64)。對於能夠同時形成耐火性氧化層的金屬也是合 遑的，例如含有大約2X至大約12X重量百分率铝的銅合金 〇 雹路線（66)可藉著任何合遑的方式在絕緣層上面形成 。導電性的油墨可以藉由網版印刷來塗復，而鋼電解沉積 在導電性油墨上至達到所要的厚度及導電度》另一方面的 做法，電路線（66)可以藉由蒸氣相沉積或直接窝入來沉 積。如果絕緣層（64)是一種諸如有機高分予的絕緣薄板 ，則可將金屬绪片接著至薄板上，而且利用傳统可撓式電 路的製造技術以光學成像方式作成所要的電路國樣。 半導tt元件（54)是藉著黏贴物（56)黏著至基座（62)的 中心部份》另一選擇方案是可在基座（62)上形成一個孔 洞（68)，以降低鍵結線（58)的高度。此元件是藉著鍵結 -15 - 本紙張尺度逍用中囷國家梂準（CNS ) A4規格（210X297公釐） ~： (請先閲讀背面之注意事SCI填寫本頁) .裝· 訂 線 經濟部中央樣準局員工消費合作社印製 317023 A7 ____B7____ 五、發明説明（13) 練（58)和電路綵（66)作電路上的速結。此元件、鍵結綠 (58)和電路線（66)鄰接鍵結線（58)的部份隨即被封口 用的材料（60)包封起來。 電珞蟓（66)之用邊部份和鲜球（70)連結以作爲和外電 路之電性連接。另外一種方式是該封装基座可以包含有凹 洞作爲銲球對準之用。電路線或導電性的金屬窗口可提供 和銲球間的接觸點。 當絕緣層（64)是一種電鍍貘時，該薄貘上會具有如美 國專利No. 5,066,368中尸8891^1〇111等人所揭露的均 勻散布的孔柄。當孔洞的尺寸從大約50至大約500埃時， 可以獲得對高分子黏著材料（56)及對封口化合物（80)之 優良黏著性。然而，此種孔洞會妨礙到電路線（66)的沉 積》因此，在本發明之較佳的具髏實施例中，位於高分子 下方的絕緣層部份，此種孔洞並未密封，至於絕緣層的其 錶部份則最好是密封起來》 電鍍層是利用諸如漫泡在沸水中15〜30分鐘或漫泡在 含有醋酸鎳的热水溶液中之任何傳統製程來密射。 位於黏著物（56)下方的絕緣層（64)部份，以及遘擇性 的孔洞（68)倒壁在密封步驟時會遮蔽起來以保持開口的 孔洞。 »10中顯示了根據本發明之具有導線的封裝（80)的橫 截面視圈β此封装具有金屬基座（62)，上面塗復有絕緣 層（64)。支架的導線（82)是以高分子黏著劑（84)黏結 至絕緣層（64)上，或是以低溫銲銅（86)或其它導電介質 -16- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210Χ2.97公釐） ~ ；~.- (請先閲讀背面之注意事wc.%寫本頁) 訂 線 A7 B7 經濟部中央橾準局貝工消费合作社印製 五、發明説明（14) 和電路線（66)連結。 如果絕緣層是一種電鍍膜，則最好該孔洞在除了和高分 子黏著物或高分子黏贴物之外，能夠把所有表面密封起來 。之後封口材料會把半導II元件（54)、鍵結線（58)及内 導線部份或粼接鍵結線的電珞線部份密封住。 圈11是顯示一種能避免銲球（70)疲勞的電子封裝（90) 的橫截面視围。銲球的疲勞是因爲電子封裝（90)和印刷 電珞板（92)的熱膨脹係數不同時，在循環伸張及收縮之 下造成的。當印刷電路板爲FR-4時，屬於耐火性填充玻 璃的環氧樹墉材料，其熱膨脹係數C.T.E.大約是等於餉 的大小，即180 X °C^如果封裝基座（62)是飴，則其 C. T. E.大约爲230 X 1(T 7 / °C，而苦其基座是氧化鋁時， 其 C. T. E.大約爲 60 X l〇-?/*C。 藉著加入一個隔離墊（94)，可以降低銲球（70)的件張 和收縮，減少銲劑濟變、銲劑疲勞及銲球餍扃等情形。同 時’可以使因爲熱膨脹係數差異所引起的基座平面應力 (X&Y方向）得以降低。此隔離墊（94)是一種降伏應力值 大於形成銲球（70)之銲劑的材料"典型的銲劑组成爲60X 錫/40X鉛，其具有大約52.5MPa (7.61 ksi)的抗拉強度， 以及26*C時4.5MPa ( 6 5 0 psi)應力下，具有1〇〇〇小時 的漘變破壞強度的極限。在80Ό時1.4MPa ( 2 0 0 pSi)應 力下，具有1000小時潛變破壞強度的極限。潛變破壞強度 是指在一特定環境下，某一時間内的濟變測轼中，會造成 破壞的應力。 -17- (請先閲讀背面之注意ΫΑ,蜞寫本頁) 線 本紙張尺度適用中國國家揉準（CNS ) Α4规格（210X297公釐） 317023 A7 B7 經濟部中央揉準局—工消費合作社印策 五、發明説明（15) 降伏應力高於此值的一種合遑隔離墊高分子是環氧樹贘 。此隔離墊（94)可避免當溫度波動時，封裝物（90)和印 刷電路板（92)問的炬離產生變化β最好高分子密封物的 C.T.E.儘可能愈低愈妤，使其不會助長銲球的循環疲勞。 此種隔離墊可由任何合迷的材料來做，最好是黏著劑。 隔離墊可做成封裝物（90)用園的一個環，以提供半導體 元件（54〉更大的環境保護》 國12是蘋示一種具有鍵結線支律架（102)的電子封裝 000)的橫截面視國。此鍵結線支撑架（102)大致上和具 有重路線（66)的封裝基座（62)之表面（104)是共平面的 。此種共平面性是其在採用諸如蒸氣相沉積及光租和導電 性油墨之網版印刷等一條線的沉積製程下，有均勻沉積的 電路線。鍵結線支撑架（102)和表面（104)間的侧壁 (106)會有小於90°的角度，而且最好是介於40°和60 。之間以得到電路線（66)和其它材料之均勻沉積。如同 前面所提之具體實施例，可以採用一種封口化合物（60 > 來密封半導髗元件（54)及鍵結線（58) » 圈13是顯示一種直接將半導醴元件（54)和印刷電路板 (92)鍵結的電子封裝（110)之橫截面视圈。此技術稱爲 跳動片踺結法（flip chip bonding)或是可控制之崩 溃片連結（Controlled collapse chip connection) (C4)，而且在PCT International Publication 1095/08188，1995 年3 月 23 曰出版之 ”余屬電子封裝中之眺動片”中有詳細的敘述。 -18- 本紙張尺度適用中國國家橾準（CNS ) A4规格（210X297公釐） (請先閱讀背面之注意事\填寫本页)

T 經濟部中央標準局貝工消費合作社印製 A7 B7五、發明説明（1β) 使元件（54)和印刷電路板（92)上電路緣（112)電性連 結的大量小銲球（70)特別容為造成疲勞失效及濟變。即 使只是單一個銲球的失效，亦可能使整個元件失去作用。 藉著上文所提之隔離墊（94)，能夠使鏵球（70)的收缩及 伸張循環故應降低以減少疲勞。同時亦使得Χ&Υ方向熱膨 脹係數C. Τ. Ε.導致的應力降低。 »14是顯示一種具有基座组件（122〉的電子封裝（120) 之橫截面視圈，其可以進一步降低銲球的疲勞。該基座 0 22)具有許多和其結合的一體成型隆起部份（124)且是 由衝蜃、滾靂或化學蝕刻所形成的。另一個方式是該基座 (122)可由塑模或燒結方式形成。此基座（122)和隆起部 份若是由導電性材科形成的，則塗覆上一層絕緣層（126) 。若基座是由非導電性材料（如氧化鋁或氮化鉬）所形成， 則沒有必要塗復任何絕緣層。 最好該基座（122)是由諸如铝或铝合金等電鍍金屬所形 成，而其絕緣層（126)是一種電鍍膜，厚度大約從5微米 至50微米，而且最好是從大約10微米至25微米。 此一髏成型隆起部份之峰（1 28)谷（1 30)間高度差大約 從0· 4毫米至0. 8毫（米0.015〜0.030英吋），而且最好是從 大約0. 5毫米至0. 65毫米（0. 020〜0.025英吋）。 此一體成型隆起部份（124)使電子封装（120)和印刷電 路板（92)分離，而其結果使得封裝物和印刷電路板間的 鍵結只需要用直裎很小的銲球（70)。銲球髖積的減少可 減低收飧及仲張的量，進而降低疲勞失故及潛變。 -19- (請先閲讀背面之注意事wC唭寫本頁) -裝· 訂 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4规格（210X297公釐） A7 317023 B7 五、發明説明（17) 電路線（66)使半導髏元件（54)和銲球（70)產生電性上 的連結。爲了要鼕合電路線（66)的沉積，鍵結線支撐架 (102)的平面和一髏成型隆起部份（124)間的角度，万， 要介於30°和60°之間，或是介於120。和150°之間，違是 依測量的方向而定。最好這個夾角是介於40°和50°之間， 或是130°和140°之間。 隆起部份（124)的山峰（128)處可以塗復上可銲材料 (132)以利於銲球（70)的接合。合遣的可銲材料包含有 金、錫、以及錫/鉛合金銲劑》 圈15是類示一種孔洞向上的電子封装（140)，具有連Μ 至金屬基座（122)之絕緣層（126)上的電路（142)。該電 路可以是由任何已知的金屬化技術在絕緣層上形成一層導 電層，或者可以包含有由一個或多個電絕緣層（146)所分 隔及鍵結的一層或多層導電層（144) ^通常此導電層是铜 或銅合金箔片，而介於其間的絕緣層（146)是聚醢亞胺》 電路線是利用光學蝕刻照相技術在導電層中形成。半導體 元件（54)藉著鍵結線（58)和電路練作電性的連結。 一個導電性窗口（148)穿越基座（122)而形成。金屬基 座穿越孔之孔壁以諸如電鍍膜之絕緣層（150)作成非導電 性的。之後此孔洞内填入諸如銲劑、填充有高分子的銀或 有銅端點的針等導電性材料。另外有一方式是該導電性窗 口（148)會利用蒸氣相沉積填入導電性雹路線（144)。 此導電性材料會使導電層（144)和延伸至隆起部份 (124)山峰（128)的電路線（66)連結。 -20- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210Χ297公釐） (請先閲讀背面乏注意事填寫本頁) .裝. 經濟部中央標準局貞工消費合作社印簟 經濟部中央標準局負工消費合作社印製 A7 _______B7_五、發明説明（18) 圈16是麇示一種孔洞向上型的球狀格子電子封裝（160) 之橫截面視》，其具有和跳動片鍵結的半導體元件（54) 。該封装（160)有一個基座（122)，最好是用金屬的。如 果基崖（122)有導電性，則要加上一個絕缘層（126)。電 路線（162)是在基座（122)的表面（164)形成的。包含電 路線在内有一個導電性陣列（166)和半導醴元件（54)之 電活性的表面上之輸入/輸出墊層的_列對齊。銲劑（70) 使導電性蝽列（166)和半導《f元件（54)作電性的連結。 有一條或更多條的導電性接觸窗口（148)使電路練 (162)和基座相反側上之隆起部份（124)上形成的電路線 (66)作電性上的連結。 圈17是蒴示一個孔洞向下型的球狀格子陣列電子封裝 (170)的橫截面視圈》此封裝並無導電性的接觸窗口，增 加其生產的容易度及信賴性。 一個半導髏元件（54)藉著可能是低熔》銲谢或高分子 黏著劑的黏著材料（56)鍵結至封裝基座（122)上面。高 溫油脂或是其它高無傳導性的材料，例如銀或填充有黏著 劑的石墨，都是希望能用來增加元件（54)至基座022) 的熟傳導至最快的程度。 C.T.E.和半導髄元件（54)，基產（122)或其中間介質 相近的電路板（172)會藉著銲球（70)和元件（54)键結且 作電性上的連結》電路板（172)具有一支撑薄層（174)、 一個和半導體元件（54)上輸入/輸出墊層對齊的内電路線 (176)陣列，以及一個和封裝基座（122)表面上電路線作 -21 - 本紙張尺度逍用中國围家標準（CNS ) Α4^格（210X297公釐） (請先閲讀背面之注意事Sr.**寫本頁) f 、?τ 經濟部中央橾準局貝工消費合作社印装 A7 B7________五、發明説明（19) 耄性連結的外電路線（178)陣列。 當半導髏元件是矽作成時，那麼可用銘、填充有環氧樹 脂的FR-4玻璃，或其它合遑的材料作爲支撐薄層074) 。電路線則是任何諸如麴-鈦金屬化上的铜之合逍材料。 單蓋（180)可以是一個和基座（122)有不連續黏結的單 子（如國所示），或是一種封口用的化合物，把元件（54) 密封起來。 圈18是類示一種本發明一 «成型封裝的獨特應用之橫截 面視國。第一種封装（190)之導電性隆起部份可和第二種 封裝（194)上形成的電路練（192)鍵結且作電性連結。經 由這種一體成型隆起部份（124)和絕緣層（126)上形成之 電路線的應用，任何數目的電子封裝都可以作成一饵個的 窝，大大提高了印刷電路板上的姆裝密度· 本發明之電子封装已經以主要由金屬基座型式作了描述 ，此基座也可以由其它諸如塑膠、陏瓷、金屬/陶瓷複合 物（珣金），以及玻璃/陶瓷複合物（岣玻）等合迷的材料來 做成。 在此很明類地已提供一種根镍本發明的方法，可用於支 架及具有一體成型隆起部份的電子封装之製造，完全滿足 了之前所提之目的、特點及優點。本發明結合了特定的具 體實施例已作了描述，證明了對於本技藝領域之專業人士 在昧解先前的描後述後，可以明廉地知道尚有其它遘择方 案可作修改’且有其差異性在。因此，在後面的中靖專利 範固之精神及廣泛領域中，將會包含了所有這些遘择替代 方案、修改方案、及各種差異性。 -22- 本紙張纽逍财關家揉準（CNS ) ( 21GX297公釐) ~ ------Γ.-----裝-- (請先閲讀背面之注意事\唭寫本頁) 、1Τ

Claims (1)

1. 經濟部中央標準局貝工消費合作社印衮 3±^ββ&453號專利申請案 as I — 中又申請專利範圍修正本晰年5月〕ρ ——---—_二補无_ ^、申請專利範圍 ----- 1· 一種製造支架（4 〇 )的方法，其特點包含有以下之步驟： a)製備一厚度”t”及有相對第一侧（1 2)和第二側（1 6) 來定義平面的金屬板（10); t>)由孩第二側（1 6)選擇性移除部份該金屬板，以形成厚 度小於” t ’’的縮減厚度” R ” ，而一體成型的隆起部份 (24)之厚度大約爲”t，，，大致是從該平面垂直向外延伸 i C )選擇移除該厚度縮減’< r ”部份的剩餘部份以形成許 多導線（42)，該每一條導線（42)都有一厚度縮減 R 部份，及一個隆起部份（2 4 )。 2. 根據申請專利範圍第1項之方法，其特性是從該第二侧（丨6 ) 厚度縮減"R”部份上面沉積了一種高分子樹脂（16)。 3. 根據申請專利範圍第1項之方法，其特性是該第一侧（丨2) 係黏固在一支撑基板（5 2)上。 4. 一種製造支架（40')的方法，其特點包含有以下之步驟： a)製備一具有相對第一側（1 2)和第二侧（1 6)的金屬板 (10)； b )使該金屬板（1 〇 )之選擇性邵份機械性變形以使得隆起 部份從該第二侧（1 6)向外延伸； c) 在該第二側（1 6)之未變形部份（59)上沉積一高分子支 撑薄層（2 6 )，使得該未變形部份（5 9 )和該高分子支撑薄層 (2 6 )的總和厚度小於該隆起部份（2 4 )的高度； d) 選擇性移除部份該未變形部份（5 9 )以形成導線（4 2 )， 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) M規格（210 X 297公釐） (請先閣讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝. 訂 6· A8 B8 C8 D8 申請專利範圍 該每一條導線具有一未變形的部份（5 9 )及一體成型隆起部 份（24)。 5·根據申請專利範圍第1至4項任一項之方法，其特點爲％降 起部份（24)至少有一最突出向外的部份是塗覆了可銲材科 (34) 〇 根據申請專利範圍第1至4項之任一方法，其特點爲至少有 —部份第一側（1 2 )塗覆有可和導線固接的材料（3 8.)。 7_ —種用於電子封裝（6 1，丨〇 〇 )的組件（6 2 )，其特點爲： 一具有第一側（1 〇 4 )和第二侧大致是平面相對側的金屬基 板（6 2 );以及 一種覆該金屬基板（6 2 )的絕緣層（6 4 )，該絕緣層（6 4 )包 含了有許多孔的第一部份及大致上沒有孔的第二部份。 8. 根據申請專利範圍第7項之組件（62)，其特點爲該第一部 份適於接受高分子(；60)。 9. 根據申請專利範圍第8項之組件（6 2 )，其特點爲該第二部 份適於接受金屬化處理（66)。 1〇·根據申請專利範圍第8項之組件（6 2 )，其特點爲該第一部 份包含了 一個接受晶片（c h i p)用的孔洞（6 8 )，位於該第一 側（1 〇 4 )中具有厚度’< d ” 。 1 1 ·根據申請專利範圍第1 〇項之组件（6 2 )，其特點爲有一個 導線固接的支撑架（1 〇 2)位於該孔洞（6 8 )深度小於w d ” 的牆面（1 0 6 )上。 12.根據申清專利範圍第1 1項之組件（6 2 )，其特點爲該導線 本紙浪尺度適用中國國家揉準（CNS ) A4规格（210X297公釐） .--------^ λII Γ靖先聞讀背面之注意事項再填寫本頁) 1、?τ 經濟部中央標準局貝工消費合作社印製 317023 A8 B8 C8 D8 經濟部中央揉準局負工消費合作社印製 、申請專利範圍 固接支撑架（1 0 2 )及該第一侧（1 〇 4 )間的該牆面（丨〇 6 )形成 一角度，大約從30。至60。，或從大約12〇。至15〇。。 13.根據申請專利範圍第12項之组件（62)，其特點是電路線 (6 6 )使泫導線因接支撑架（丨〇 2)和該第一側（丨〇 4 )互相連 結。 H.根據申請專利範圍第丨3項之組件（62) 線終止於適合接受銲劑的金屬墊層上。 15.根據申請專利範圍第13項之纽件（62) 線（6 6 )終止於銲球（7 〇 )。 16_根據申請專利範圍第7項之組件（6 2 )，其特點是有許多一 體成型隆起部份（124)由該基板（62)之一侧延伸。 17. 根據申請專利範圍第丨6項之组件（6 2 )，其特點是電路線 (6 6)延伸至至少一部份該隆起部份（124)之最外圍部份。 18. 根據申请專利範圍第1 7項之组件（6 2 )，其特點是至少有 一些該隆起部份（1 2 4 )之最外圍部份（1 2 8 )塗覆有可銲材 料（132)。 19_根據申請專利範圍第丨7項之組件（6 2 )，其特點是導電性 接觸窗口（148)從該基板（62)之第一側延伸至該基板（62 之第二側。 20. —種球狀格子陣列電子封裝組件（9〇)，其特點有： 一個具有相對的第一側和第二侧的基板（6 2 ): 一個在該第一侧表面上形成之金屬化陣列（6 6 ); 連結至該金屬化陣列之銲球（7 〇 );及 其特點是該電路 其特點是該電路 -—^m m^— mnn *—^1— 4 ^ " J ^ 旁 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁} <δτ. 本紙張尺度適用中國國家樣準（CNS ) A4· ( 21Gx297公董 經濟部中央標準局貝工消費合作社印製 A8 B8 C8 —~~~~~-_D8 _ 、申請專利範圍 和該第一側整合在一起的隔離墊（9 4 )，該隔離墊（9 4)具 有一高度有效於減少該銲球（7 0 )的疲勞。 21·根據申請專利範圍第2 0項之組件（9 〇 )，其特點是該隔離墊 (94)具有一降伏強度是大於該銲球的降伏強度。 22_根據申請專利範圍第21項之組件（90)，其特點是該隔離墊 (9 4 )是一種高分子黏著劑，同時和該基板（6 2 )及外侧的印 刷電路板固接。 23. —種電子封裝，其特點有： —個具有相對的第一側和第二側之鋁或鋁合金基座（6 2 ) » 塗覆了至少一部份該基座（62)之電鍍層（64): 在該第一側表面内形成之孔洞； 固接在該孔洞之底座的半導體元件（5 4 ); 固接在該基座（6 2.)且和該半導體元件（54)電性連結之支 架（8 2 );以及 一種用來填充該孔洞之封口化合物（60)，而且將該半導 體元件（54)及該支架（82)之内導線部份密封住。 24. —種電子封裝（61)，其特點有： 一個具有相對的第一侧及第二側之鋁或鋁合金基座（6 2 ) 塗覆了至少一部份該基座（6 2 )的電鍍層（6 4 ); 在該第一側表面内形成之孔洞（6 8 ); 固接在該孔洞底座之半導體元件（5 4); 從該孔洞延伸至該基座週邊部份且和該半導體元件（5 4 ) _— .. ------- - - 4， 本紙承尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) •裝. 、9T' 317023

   作電性連結之金屬化電路線（6 6 );及 -種用來填充該孔洞之封口化合物（6〇)，⑥且將半導體 元件（54)及該電路線（66)之内側部份密封住。 25,根據申請專利範圍第2 4項之電子封裝（6丨），其特點是在該 封口化合物（6 0 )下方之該電鍍層（6 4 )部份包含有孔，而且 在該金屬化電路線（6 6 )下方之該電鍍層部份被密封住。 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) -裝- -訂 經濟部中央梯準局員工消费合作社印策 -5- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐）