阅读说明：本技术 无基板半导体封装结构及其制法 (Substrate-less semiconductor package structure and method for fabricating the same ) 是由 陈裕纬 徐宏欣 蓝源富 柯志明 于 2019-04-03 设计创作，主要内容包括：本发明是一种无基板半导体封装结构及其制法,主要以含有金属盐类的一绝缘封胶体包覆一芯片,当使用激光照射绝缘封胶体的顶面并对准该芯片的金属接点位置,即可以各该金属接点为激光阻挡层,于该绝缘封胶体上形成有多个开口,使各该金属接点外露,且激光照射在该绝缘封胶层的顶面,形成一线路图案；接着,于化学电镀步骤中,于各该开口中形成有金属柱,且该线路图案上形成有线路,再形成多个外接垫与该金属柱及线路电性连接；如此,本发明的半导体封装结构不必使用基板,即可透过该些外接垫与其他电子元件或电路板电性连接。(The invention is a non-base plate semiconductor package structure and its preparation method, mainly wrap a chip with an insulating sealing colloid containing metal salt, when using laser to irradiate the top surface of the insulating sealing colloid and aim at the metal joint position of the chip, namely every metal joint can be a laser barrier layer, form multiple openings on the insulating sealing colloid, make every metal joint expose, and the laser irradiates on the top surface of the insulating sealing colloid, form a circuit pattern; then, in the chemical plating step, forming metal columns in the openings, forming circuits on the circuit patterns, and forming a plurality of external pads electrically connected with the metal columns and the circuits; therefore, the semiconductor packaging structure of the invention can be electrically connected with other electronic elements or circuit boards through the external pads without using a substrate.)

无基板半导体封装结构及其制法

技术领域

本发明关于一种无基板半导体封装结构及其制法，尤指一种减少封胶体脱层的无基板半导体封装结构及其制法。

背景技术

在一般半导体封装结构中，往往将一芯片设置并电性连接在一基板上，最后再于该基板上形成一封胶体，以包覆该芯片完成一半导体封装结构。

以半导体封装结构的整体成本来看，该基板的成本占其中很大的比例，因此半导体封装技术开发，有很大一部分是在推进基板技术，倘若能节省基板不用，则可省下相当可观的封装成本及技术开发成本。

发明内容

有鉴于前述半导体封装结构使用或开发基板的高成本问题，本发明的主要目的在于提供一种无基板半导体封装结构及其制法。

欲达上述目的所使用的主要技术手段是令该无基板半导体封装结构包含有：

一芯片，包含有一主动面及一与该主动面相对的底面；其中该主动面具有多个金属接点；

一绝缘封胶体，包含有金属盐类，并包覆该芯片；其中该绝缘封胶体的底面与该芯片的底面齐平，其顶面对应芯片的多个金属接点形成多个开口及一第一线路图案；

多个第一金属柱，分别形成于对应的该开口中，并与对应的金属接点连接；

多条第一线路，形成在该第一线路图案上，并与对应第一金属柱连接；以及

多个第一外接垫，电性连接至多个该第一金属柱及多条该第一线路。

于一实施方式中，该绝缘封胶体包含有多个贯穿孔，各该贯穿孔贯穿该绝缘封胶体的顶面及底面，且各该贯穿孔内形成一第二金属柱。

于一实施方式中，无基板半导体封装结构进一步包含：

一保护层，覆盖于该绝缘封胶体的顶面，并包含有多个金属垫，多个该金属垫对应连接于该第一线路及该第一金属柱，多个该金属垫的部分分别连接对应的该第一外接垫；以及

多个第二外接垫，分别连接至位在该绝缘封胶体的底面的各该第二金属柱。

于一实施方式中，该绝缘封胶体的底面形成有一第二线路图案，且该第二线路图案上形成有多条第二线路；

位在该绝缘封胶体的底面的多个该第二金属柱的部分与多个该第二线路的部分进一步分别连接有一第二外接垫；以及该绝缘封胶体的顶面进一步覆盖有一保护层，该保护层包含有多个金属垫，且多个该金属垫对应连接于该第一线路及该第一金属柱，各该金属垫连接对应的该第一外接垫。

由上述说明可知，本发明主要以含有金属盐类的绝缘封胶体包覆该芯片的主动面，当使用激光照射对应该芯片的金属接点位置的绝缘封胶体的顶面，即可以各该金属接点为激光阻挡层，于该绝缘封胶体上形成有多个开口，使各该金属接点外露，且激光照射在该绝缘封胶层的顶面，也形成一第一线路图案；再于该第一线路图案上形成有第一线路，且该些第一线路电性连接对应开口内的第一金属柱，并于其上形成有第一外接垫；如此，本发明的半导体封装结构不必使用基板，即可通过该些线路上的外接垫即可与其他电子元件或电路板电性连接。

欲达上述目的所使用的主要技术手段是令该半导体封装结构的制法包含有以下步骤：

(a)准备一暂时载板；

(b)将一芯片的一背面黏贴于该暂时载板上；

(c)于该暂时载板上形成一绝缘封胶体，并包覆该芯片；其中该绝缘封胶体包含有金属盐类；

(d)移除该暂时载板，并以激光照射于该绝缘封胶体的一顶面，以形成多个开口及一第一线路图案；其中各该开口对准该芯片的一主动面上的对应金属接点，并使该金属接点外露，且该绝缘封胶体的一底面与该芯片的背面齐平；

(e)化学电镀多个该开口及该第一线路图案，于各该开口形成有一第一金属柱，并于该第一线路图案上形成有多条第一线路；以及

(f)将多个第一外接垫电性连接至位于该绝缘封胶体的顶面的上的多个该第一金属柱及多条该第一线路。

于一实施方式中：

于步骤(d)中进一步以激光照射该绝缘封胶体的顶面，以形成贯穿该绝缘封胶体的顶面与底面的贯穿孔；以及

于步骤(e)中，于各该贯穿孔中形成有一第二金属柱。

于一实施方式中，无基板半导体封装结构的制法进一步包含：

(g)将多个第二外接垫形成于位在该绝缘封胶体的底面上的多个该第二金属柱。

于一实施方式中：

于步骤(d)中进一步以激光照射该绝缘封胶体的底面，以形成一第二线路图案；以及

于步骤(e)中，于该第二线路图案上形成有多条第二线路。

于一实施方式中，无基板半导体封装结构的制法进一步包含：

(g)将多个第二外接垫形成于位在该绝缘封胶体的底面上的多个该第二金属柱及多条该第二线路。

于一实施方式中：

于步骤(e)后，进一步于该绝缘封胶体的顶面形成一保护层，再于该保护层上形成有多个接垫开口，使多个该金属柱的部分及多条该线路的部分外露，再于各该接垫开口中形成有金属垫；以及

于步骤(f)中，将多个该第一外接垫形成于多个该金属垫上。

由上述说明可知，本发明主要以含有金属盐类的绝缘封胶体包覆该芯片的主动面，当使用激光照射对应该芯片的金属接点位置的绝缘封胶体的顶面，即可以各该金属接点为激光阻挡层，于该绝缘封胶体上形成有多个开口，使各该金属接点外露，且激光照射在该绝缘封胶层的顶面，也形成一第一线路图案；再于该第一线路图案上形成有第一线路，且该些第一线路电性连接对应开口内的第一金属柱，并于其上形成有第一外接垫；如此，本发明的半导体封装结构不必使用基板，即可通过该些线路上的外接垫即可与其他电子元件或电路板电性连接。

附图说明

图1为本发明半导体封装结构的第一实施例的剖面图。

图2为本发明半导体封装结构的第二实施例的剖面图。

图3为本发明半导体封装结构的第三实施例的剖面图。

图4A至图4J为本发明第一半导体封装结构制法中不同步骤的剖面图。

图5A至图5G为本发明第二半导体封装结构制法中不同步骤的剖面图。

其中，附图标记：

1、1a、1b半导体封装结构

10芯片

11主动面

111金属接点

12底面

20、20a、20b绝缘封胶体

200金属粒子

21底面

211第二线路图案

22顶面

221开口

222线路图案

223贯穿孔

23保护层

230接垫开口

231金属垫

30金属柱

31第二金属柱

40线路

41第二线路

50外接垫

51第二外接垫

60外部芯片

61外部芯片

70暂时载板

71黏着层

具体实施方式

本发明主要提出一种无基板半导体封装结构及其制法，以下进一步提出多个实施例并配合图式详加说明本发明技术内容。

首先请参阅图1所示，为本发明半导体封装结构1的第一实施例，其包含有一芯片10、一绝缘封胶体20、多个金属柱30、多条线路40及多个外接垫50。

上述芯片10包含有一主动面11及一与该主动面11相对的底面12；其中该主动面11具有多个金属接点111。

上述绝缘封胶体20包含有金属盐类并包覆该芯片10，且该绝缘封胶体20的底面21与该芯片10的底面12齐平，其顶面22对应芯片10的多个金属接点111形成多个开口221及一线路图案222；于本实施例中，该绝缘封胶体20为一种含有绝缘金属盐类、绝缘金属氧化物的树酯，经过激光烧结活化后，可以露出还原金属粒子，此金属种子层，可以做后续的化镀以形成导线镀层用，故本发明使用的绝缘封胶层为一种激光直接成型封胶(laser directstructuring EMC；LDS EMC)。于本实施例中，以激光照射该绝缘封胶体20的顶面22并对准各该金属接点111位置，经激光烧结活化后，于各该金属接点111上形成对应的开口221，且同样以激光(调整不同功率)照射该绝缘封胶体20的顶面22，于该绝缘封胶体20的顶面22形成有该线路图案222，即经激光烧结活化后，在各该开口221及该线路图案222中露出还原后的金属粒子。

上述多个金属柱30分别形成于该绝缘封胶体20的对应开口221中，且上述多条线路40形成在该线路图案222上，并与对应金属柱30连接。于本实施例中，由于各该开口221及该线路图案222中露出金属粒子，故可以于化学电镀工艺中一并于开口221内形成金属柱30以及于该线路图案222上形成有线路40。于本实施例中，该些金属柱30的部分及该些线路40的部分进一步覆盖有一保护层23，即未被该保护层23覆盖的金属柱30的部分及线路40的部分则形成有金属垫231。

上述多个外接垫50电性连接至该些线路40及/或该金属柱30，作为与外电子元件或电路板电性连接用。于本实施例中，该些外接垫50为锡球，也可为金属接点，且该些外接垫50形成于对应的金属垫231上，以与该些线路40及/或该金属柱30电性连接。

由上述说明可知，本发明半导体封装结构1确实未使用基板，直接以绝缘封胶体20配合激光照射与化学电镀，直接在该绝缘封胶体20上形成与其包覆芯片10的金属接点111电性连接的线路40及外接垫50，构成一完整的半导体封装结构1。

请参阅图2所示，为本发明半导体封装结构1a的第二实施例，其包含有一芯片10、一绝缘封胶体20a、多个第一金属柱30、多个第二金属柱31、多条第一线路40、多个第一外接垫50及多个第二外接垫51。

上述芯片10包含有一主动面11及一与该主动面11相对的底面12；其中该主动面11具有多个金属接点111。

上述绝缘封胶体20a与图1所示的第一实施例的绝缘封胶体20大致相同，但是本实施例进一步包含有多个贯穿孔223，各该贯穿孔223贯穿该绝缘封胶体20a的顶面22与底面21。于本实施例中，以激光(调整不同功率)照射该绝缘封胶体20a，使该绝缘封胶体20a形成有该些贯穿孔223，且各该贯穿孔223内形成有外露的金属粒子。

上述该些第一金属柱30、该些第二金属柱31及该些线路40于化学电镀工艺中分别形成于对应的开口221、对应的贯穿孔223及该线路图案222中。于本实施例中，位在该绝缘封胶体20a的顶面22的该些第一及第二金属柱30、31的部分及该些线路40的部分进一步覆盖有一保护层23，而未被该保护层23覆盖的第一及第二金属柱30、31及线路40分别形成有金属垫231。

上述该些第一外接垫50电性连接至该些线路40及/或该第一及第二金属柱30、31，作为与外电子元件或电路板电性连接用。于本实施例中，该些第一外接垫50为锡球，也可为金属接点，且该些外接垫50形成于对应的金属垫231上，如图2所示，该些第一外接垫50可与一外部芯片60焊接，另外其他金属垫231可与另一不同封装结构的外部芯片61直接焊接。

上述该些第二外接垫51形成于位在该绝缘封胶体20a的底面21的对应第二金属柱31。于本实施例中，该些第二外接垫50为锡球，也可为金属接点，作为与外电子元件或电路板电性连接用。

再请参阅图3所示，为本发明半导体封装结构1b的第三实施例，其结构与图2所示的半导体封装结构1a的结构大致相同，但是绝缘封胶体20b的底面21进一步以激光形成有一第二线路图案211，并以化学电镀于该第二线路图案211上形成有多条第二线路41，且多个第二外接垫51形成于位在该绝缘封胶体20b的底面21上的部分第二线路41及第二金属柱31上，供外部芯片60焊接，且另一外部芯片61也直接焊接在位于该绝缘封胶体20b的底面21上的第二线路41及第二金属柱31上。至于多个第一外接垫50则与形成在该绝缘封胶体20b的顶面22的该些线路40及/或该第一及第二金属柱30、31电性连接，作为与外电子元件或电路板电性连接用；具体地说，第一外接垫50形成于金属垫231上。

再请参阅图4A至图4J所示，为图1半导体封装结构1的封装方法，首先请参阅图4A所示，准备一暂时载板70，该载板70上形成有一黏着层71。

如图4B所示，将一芯片10设置于该黏着层70上，以黏贴于该暂时载板70；于本实施例中，该芯片10以背面12设置在该黏着层70上，其主动面11及该主动面11上的多个金属接点111朝向与该黏着层71相反的方向(朝上)。

如图4C所示，于该暂时载板70的黏着层71上形成一绝缘封胶体20，并包覆该芯片10；其中该绝缘封胶体20包含有金属盐类。于本实施例中，该绝缘封胶体20为一种含有绝缘金属盐类、绝缘金属氧化物的树酯，经过激光烧结活化后，可以露出还原金属粒子，此金属种子层，可以做后续的化镀以形成导线镀层用。

如图4D所示，移除该暂时载板70及其上的黏着层71，使该芯片的底面12与该绝缘封胶体20的底面21外露，且该芯片10的底面12与该绝缘封胶体20的底面21齐平。

如图4E所示，以激光照射于该绝缘封胶体20的顶面22并对准该金属接点111位置，以形成多个开口221，使该金属接点111外露；再如图4F所示，调整激光不同功率，于该绝缘封胶体20顶面形成一线路图案222。由于各该开口221及该线路图案222经激光烧结活化，故有金属粒子200露出。

如图4G所示，化学电镀该开口221及线路图案222，一并于各该开口221形成有一金属柱30，且于该线路图案222上形成有多条线路40；其中该些线路40与该些金属柱30连接。

如图4H所示，于该绝缘封胶体20的顶面22上形成有一保护层23，以覆盖外露于该绝缘封胶体20的顶面22的该些金属柱30及该些线路40。

如图4I所示，于该保护层23上形成有接垫开口230，使该些金属柱30的部分及该些线路40的部分外露；再如图4J所示，于各接垫开口230形成有一金属垫231，并于部分或全部的金属垫321上形有外接垫50；至此，即构成图1所示的半导体封装结构1。

请参阅图5A至图5G所示，为图2半导体封装结构1a的封装方法，本实施例的封装方法的前数道步骤与图4A至图4C相同，故在此不再赘述。请参阅图5A所示，该绝缘封胶体20a包覆该芯片10。

如图5B所示，以激光照射于该绝缘封胶体20a的顶面22并对准该金属接点111位置，以形成多个开口221，使该金属接点111外露，并照射该绝缘封胶体20a的顶面22，以形成贯穿该绝缘封胶体20a的顶面22及底面21的贯穿孔223；其中各该开口221侧壁及各该贯穿孔223侧壁均有金属粒子200露出。于本实施例中，由于激光照射该绝缘封胶体20a的顶面22，故各该开口221及各该贯穿孔223的口径上宽下窄。

如图5C所示，调整激光不同功率，于该绝缘封胶体20a的顶面22形成一线路图案222，由于该线路图案222经激光烧结活化，故其中有金属粒子200露出；此外，可再如图3所示，本步骤也可进一步于该绝缘封胶体20b的底面21形成另一线路图案(第二线路图案211)。

如图5D所示，化学电镀该开口221、贯孔穿223及线路图案222，一并于各该开口221形成有一第一金属柱30，于各该贯穿孔223内形成有一第二金属柱31，且于该线路图案222上形成有多条线路40；其中该些线路40与该些第一及第二金属柱30、31连接。同理，再如图3所示，本步骤也可于第二线路图案211中形成有多条第二线路41。

如图5E所示，于该绝缘封胶体20a的顶面22上形成有一保护层23，以覆盖外露于该绝缘封胶体20a的顶面22的该些第一及第二金属柱30、31与该些线路40。

如图5F所示，于该保护层23上形成有接垫开口230，使部分第一及第二金属柱30、31与线路40外露；再如图5G所示，于各该接垫开口230形成有一金属垫231，并于部分金属垫231上形成有第一外接垫50(如：锡球)，且于外露在该绝缘封胶体20a的底面21的第二金属柱31形成有第二外接垫51(如：锡球)；至此，即构成图2所示的半导体封装结构1a，可通过金属垫231及第一外接垫50与不同封装形式的外部芯片60、61焊接。也或如图3所示，由外露在该绝缘封胶体20a的底面21的第二金属柱31、第二线路41及第二外接垫51与不同封装形式的外部芯片60、61焊接。

综上所述，本发明主要以含有金属盐类的绝缘封胶体包覆该芯片的主动面，当使用激光照射对应该芯片的金属接点位置的绝缘封胶体的顶面，即可以各该金属接点为激光阻挡层，于该绝缘封胶体上形成有多个开口，使各该金属接点外露，且激光照射在该绝缘封胶层的顶面，也形成一线路图案；再于该线路图案上形成有线路，且该些线路电性连接对应开口内的金属柱，并于其上形成有外接垫；如此，本发明的半导体封装结构不必使用基板，即可通过该些线路上的外接垫即可与其他电子元件或电路板电性连接。

当然，本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明权利要求的保护范围。