[发明专利]半导体封装结构

说明书

技术领域

本发明涉及一种半导体封装结构，且特别是涉及一种半导体封装结构的打线接合（wire bonding）。

背景技术

打线接合是将半导体芯片与基板，例如是印刷电路板（printed circuit board,PCB）或导线架（lead frame）电连接。常见地，有机保焊剂(Organic Solderability Preservative，OSP)材料配置于接垫上以防止接垫表面氧化。在传统制作工艺中，有机材料形成于裸露的接垫上以保护接垫不被氧化。当欲接近接垫时，有机材料会从接垫上被移除。然而，在移除有机材料之后，接垫的表面被暴露出来且当它与外界元素，如水气，产生反应时可能会立即被氧化。此将导致后续焊接或接合制作工艺焊接性（solderability）不良。或者是，导电镍-金层可被使用，但所需的材料成本较高因为金很贵。

发明内容

为解决上述问题，本发明的一态样是关于一半导体封装结构。半导体封装结构包括一半导体元件；一基板，包括一接垫且接垫上具有一保护层；一接合线，连接半导体元件至接垫，其中接合线的末端贯穿保护层而与接垫的一表面的一部分接合而形成一接合区；以及一封装胶体，覆盖半导体元件、接垫以及接合线。接垫自一焊罩层暴露且除了接合区外实质上被保护层完全覆盖。在一实施例中，接合线与接垫为铜，且介于接合线贯穿保护层的一端与接垫之间的一接合为一铜-铜接合。于另一实施例中，接合线为镀钯的铜导线，且铜-钯-铜介金属(copper-palladium-copper intermetallic)区位于接合区内。在另一实施例中，接合线可为一金导线。保护层可包括一导电有机金属材料，例如是一电性导电聚合物以及多个贵金属颗粒（例如是纳米级银颗粒）的一组合。有机材料赋予一可看见的涂布，便于检查，以确保可视觉地视察的表面加工。或者是，保护层可包括一陶瓷纳米涂层。

为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合所附附图作详细说明如下。

附图说明

图1为本发明一实施例的一种半导体封装结构的一部分的膜层的剖面示意图；

图2为镀钯的铜导线与接垫的接合区的局部放大示意图；

图3为图1的耦接元件的接合至接垫的不连续的放大透视示意图。

主要元件符号说明

100：半导体封装结构

102：基板

104：半导体元件

106：保护层

108：接合线

110：封装胶体

112：接垫

112a：第一区

112b：第二区

114：焊罩层

116：第二端部

118：接合区

119：空孔

具体实施方式

请参考图1，其显示依据本发明的一实施例的一半导体封装结构100。半导体封装结构100包括一基板102、一半导体元件104、一保护层106、一接合线108以及一封装胶体110。

基板102上表面具有一接垫112以及一焊罩层114，其中接垫112自焊罩层114暴露。接垫112的材质主要为铜。接垫112通过基板102的内层导电电路（未示于图中）连接至基板102下表面的接垫（未示于图中）。基板102下表面的接垫可设有锡球（未示于图中）用以进一步连接至一外部印刷电路板（未示于图中）。

半导体元件104配置于基板102上。保护层106配置于接垫112上。于一实施例中，保护层106包括一电性上导电有机金属材料。有机金属材料可包括一电性导电聚合物与多个贵金属颗粒（例如是纳米级银颗粒）的一组合，其可使接垫112的表面改质或钝化，提升接垫112表面的氧化电位，以降低与/或防止表面氧化。此外，有机金属材透赋予一个可见的涂层，便于检查，以确保视觉地视察的表面加工，准备组装。另外，有机金属材料提供一高导电表面处理以给予电路裸板测试电路后直接使用。因此，在电路板组装时需要粘贴的测试点被淘汰。

当然，保护层106也可包括一电性上非导电材料，例如是陶瓷纳米涂层，其排斥水但保留了可被电连接器或打线接合贯穿的能力。

接合线108电连接半导体元件104至接垫112。接合线108可以是主要材质为铜的铜导线，例如裸铜导线（Bare Cu Wire）、镀钯的铜导线（Palladium Coated Cu Wire），或者是主要材质为金的金导线。