[发明专利]具有凸块的芯片结构及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种具有凸块的芯片结构及其制造方法，特别是一种可提升锡球与电路板的散热效率，从而降低芯片与电路板损坏率的具有凸块的芯片结构及其制造方法。

背景技术

超芯片级包装(Ultra-Chip-Scale Package，UCSP)通过锡球(solder ball)使得芯片和电路板(PCB)连接，直接利用锡球和电路板直接接合，中间并没有底胶(under fill)填充，其主要优点在于可使得芯片和电路板之间的感抗降到最低；然而，由于电路板与芯片的热膨胀系数不同，它们的热膨胀系数差异所产生的热应力，都由锡球所吸收，因此当温度升高时，热应力也随着增大，从而使得锡球与芯片或电路板接合处产生应力而被破坏；这样，对超芯片级包装而言，更加需要良好的散热效率使热应力降低。

请参考图1，如图所示为现有的芯片布设锡球的结构，芯片10a、布设在芯片10a上的焊垫12a、成形于芯片10a上且未覆盖焊垫12a的保护层14a、设置在焊垫12a上的凸块底层金属层(Under Bump Metallurgy，UBM)16a、以及设置在凸块底层金属层16a上的锡球18a。请参考图1A，所示为上述现有芯片的实施方式，芯片10a通过锡球18a直接和电路板20a接合。由图示可知，距离芯片10a边缘较近的锡球18a”由于热对流容易而散热效率较佳，而距离芯片10a边缘较远的锡球18a’热量则不易传出；要知道热生成的因素除焊接工艺之外，主要是由于芯片运作时所产生的功率消耗，散热效率无法提高，将使得产生的热量回传到芯片，影响芯片温度或损坏芯片、或造成锡球18a内部由于芯片10a与电路板20a的热膨胀系数不同而残存的热应力造成可靠度降低。

因此，本案发明人有感于上述的问题与需要，潜心研究、设计，终于提出一种设计方案以解决这些问题和需要。

发明内容

本发明要欲解决的技术问题在于提供一种具有凸块的芯片结构，以提高锡球与电路板的散热效率，有效降低电路板与设置于其上的芯片温度，从而避免芯片损坏，并且可降低锡球内部因其焊接材料的热膨胀系数不同所引起的热应力，从而提升产品的可靠度。此外本发明另一个要解决的技术问题在于提供一种具有凸块的芯片结构之制造方法、增设散热凸块的一种具有凸块的芯片结构之制造方法以及增设散热凸块及辅助球下金属层的一种具有凸块的芯片结构之制造方法。

为解决上述本发明提供的一种具有凸块的芯片结构，该芯片结构包括一芯片、布设于该芯片的一表面的复数个焊垫、成形于该芯片的该表面且暴露出该焊垫的一保护层、设置于该保护层上的一第一感光绝缘层、分别布设于每一焊垫上的复数个球下金属层、设置于该球下金属层与该第一感光绝缘层上的一第二感光绝缘层、以及导电凸块。其中该第一感光绝缘层具有复数个第一开口，这些第一开口暴露出焊垫。其中每一球下金属层朝向该芯片的周围区域延伸有一散热垫。其中该第二感光绝缘层形成有复数个第二开口及复数个第三开口；这些第二开口对应所述焊垫并暴露出该球下金属层，且该导电凸块通过该第二开口与该球下金属层接合，该第三开口布设于该芯片的周围区域并暴露出散热垫。

本发明提供的一种具有凸块的芯片结构的制造方法，该制造方法包括：置备一晶圆；依序在该晶圆的一表面成长复数个焊垫、保护层、以及第一感光绝缘层，且该保护层与该第一感光绝缘层均暴露出焊垫；按一预定图样在该焊垫与该第一感光绝缘层之上布设一球下金属层，并于该第一感光绝缘层上朝向该芯片的周围区域延伸；在所得结构之上涂覆第二感光绝缘层，且该第二感光绝缘层形成至少两开口暴露该球下金属层，其中一开口对应该焊垫，另一开口则位于该芯片的周围区域；以及分别设置复数个导电凸块对应于该焊垫且接合至该球下金属层。

本发明提供的增设散热凸块的一种具有凸块的芯片结构的制造方法，其包括：置备一晶圆；在该晶圆的一表面依序成长复数个焊垫、保护层、以及第一感光绝缘层，且该保护层与该第一感光绝缘层均暴露出焊垫；按一预定图样在该焊垫与该第一感光绝缘层之上布设一球下金属层，并于该第一感光绝缘层上朝向该芯片的周围区域延伸；在所得结构之上涂覆第二感光绝缘层，且该第二感光绝缘层系形成至少两开口暴露该球下金属层，其中一开口对应该焊垫，另一开口位于该芯片的周围区域；设置导电凸块对应于该焊垫且接合至该球下金属层；以及在该芯片的周围区域印刷散热凸块、并接合至该球下金属层。