专利名称：一种球栅阵列半导体封装件的制作方法
技术领域：
本发明是关于一种半导体封装件，特别是关于一种球栅阵列(BallGrid Array，BGA)半导体封装件，借多个焊球(Solder Ball)作为输入/输出(Input/Output，I/O)端，使该半导体封装件中的芯片能够与外界成电性连接关系。
背景技术：
半导体封装件的特征在于将至少一半导体芯片载接在一芯片承载件(如基板、导线架等)上，并使芯片借助焊线(Bonding Wire)或焊锡凸块(即覆晶结构，Flip Chip)等导电组件电性连接至芯片承载件，然后使用如环氧树脂(Epoxy Resin)等的树脂材料，形成一包覆芯片及导电组件的封装胶体(Encapsulant)，使芯片与外界气密隔离；封装完成的芯片能够借芯片承载件上的输入/输出端(如植设在基板上的焊球、导线架的外管脚等)，与外界装置(如印刷电路板，Printed Circuit Board)成电性连接关系。
为达到多功能、多元化半导体封装产品的需求，半导体芯片往往设成多功能或不同级数(Grade)，也就是当芯片发挥不同或某些特定功能时，该芯片的半导体封装件能够提供不同用途或不同程度上的功效而有级数上的区别。要完成此目的的方法可借不同的焊线布设方式。例如，当芯片上某一组焊垫借助焊线与基板电性连接时，能够运行芯片的某一项功能，若芯片上另一组焊垫借助焊线电性连接至基板时，则可令芯片运行另一项功能，如此就要视需要，利用不同的方式安排焊线，使封装产品具有不同的功能。然而，这种方法的缺点在于焊线的布设需在进行封胶模压(Molding)工序(即制造封装胶体)前完成，换句话就是，需要先对市场上产品的需求预留下特定的功能，预先确定产品所需的功能，再针对此功能，安排、布设对应的焊线。当因市场调整，不再需要这一功能的产品时，库存产品的功能无法针对市场需求做出相应的调整，使市场上有求需的产品缺货，而某些产品却供过于求，导致严重的浪费。
美国专利第6,054,767号案发明了一种适用于球栅阵列(Ball GridArray，BGA)结构的基板，在该基板形成有多条贯穿其中的导电贯孔，且基板的表面上布设有多条与芯片电性连接的导电迹线，该导电迹线是位于相邻导电贯孔之间或设置在靠近导电贯孔的部位，使导电迹线借焊线选择性地电性连接至导电贯孔，从而能控制或发挥芯片的某一特定功能。因此，利用单一基板的设计完成封装产品功能分类，能够降低成本、加速产品上市以适应市场的需求。然而，这种方法也需要在进行封胶模压工序前完成，对于制成品则无法针对市场需求做出弹性调整，也会导致浪费。
美国专利第5,641,701号案发明了一种使用激光(Laser)技术烧割导电迹线，切断导电迹线，使之成为断路的方法，也就是将具有多功能芯片的封装结构，利用激光烧割基板上某些预定的导电迹线(导电迹线与芯片电性连接)，使该导电迹线形成断路状态而无法导通，使得芯片的某些功能无法实现，从而完成对封装产品的分类。此方法的优点在于烧割导电迹线的程序不只仅能够在封胶模压工序前进行，也能视需要随时提供所需的产品或具有不同功能的封装产品，因此可极具弹性地针对市场需求调整产品的生产。
然而，上述使用激光技术的方法仍有诸多缺点；其一是，该方法必须制备激光发生器，产生相应的激光才能完成，这种激光发生器的制造成本高昂，因此会大幅增加封装产品的生产成本。再有，用激光烧割导电迹线会造成污染，需要对封装件进行额外清洗程序，进一步提高了成本；还有激光的能量需要控制的准确，由于半导体封装件的内部结构相当精细，若烧割导电迹线的激光能量稍有误差，会对半导体封装件的其他部位(例如下层导电迹线)造成破坏，影响制成品的优良率。有鉴于此，解决上述问题的方法，就是让烧割的导电迹线下方不再布设其它导电迹线，或在烧割的导电迹线下方预先敷设一铜层，使激光的能量不会伤及其它导电迹线；然而，这种做法使基板上的电路布局受到很大限制，尤其对具有高密度线路布设的产品影响甚大。此外，经烧割后的导电迹线无法再恢复成原有的电性导通状态，即封装产品一旦经过烧割形成某些特定的功能，无法更改该产品、使其再具有其它功能，因而针对市场需求所能提供的变化仍显不足。
因此，如何解决上述问题，能提供一降低成本、简化工序进行产品分类的半导体封装结构，是一刻不容缓的问题。
发明内容
为克服现有技术的缺点，本发明的一目的在于提供一种球栅阵列半导体封装件，利用焊球使导电迹线成电性导通或断路，改变或调整制成品的功能，使之具有更广泛的适用性。
本发明的另一目的在于提供一种球栅阵列半导体封装件，能够降低半导体封装件的生产成本、并简化生产过程。
本发明的又一目的在于提供一种球栅阵列半导体封装件，在调整半导体封装件功能的过程中，能够避免其内部结构受到破坏，维持制成品的优良率。
为达成上述及其它目的，本发明一种球栅阵列半导体封装件，包括一基板，具有一上表面及一相对的下表面，该上、下表面上分别布设有多条导电迹线，各该导电迹线具有一终端，该基板的上、下表面上敷设有一拒焊剂以覆盖住该导电迹线，且该基板开设有多条贯穿基板的导电贯孔，该导电迹线通过该导电贯孔以电性连接该上、下表面，其中，该导电迹线的预定的非终端部位形成有不连续的断口，使该断口及其邻接的导电迹线部分外露出该拒焊剂，形成不连续的第一焊垫；至少一芯片，接置并电性连接至该基板的上表面；一封装胶体，形成在该基板的上表面上以包覆该芯片；以及至少一第一焊球，以选择性的可移除方式植设在该不连续的第一焊垫上，使形成有第一焊垫的导电迹线在其第一焊垫上植设有第一焊球时成通路状态，在该第一焊垫上未植设有第一焊球时成断路状态。
本发明的一种球栅阵列半导体封装件还可包括一基板，具有一上表面及一相对的下表面，该上、下表面上分别布设有多条导电迹线，各该导电迹线具有一终端，该基板的上、下表面上敷设有一绝缘性材料，以覆盖住该导电迹线，使该导电迹线的终端外露出该绝缘性材料，且该基板上开设有多条贯穿基板的导电贯孔、以电性连接该上、下表面上的导电迹线；其中，该基板上预定的导电迹线的终端部位形成有不连续的断口，使该断口及其邻接的导电迹线部分外露出该绝缘性材料，形成不连续的第一焊垫；至少一芯片，接置并电性连接至该基板的上表面；一封装胶体，形成于该基板的上表面上以包覆该芯片；以及至少一第一焊球，以选择性可移除的方式植设在该不连续的第一焊垫上，使形成有第一焊垫的导电迹线，在其第一焊垫上植设有第一焊球时成通路状态，在该第一焊垫上未植设有第一焊球时成断路状态。
上述半导体封装结构具有诸多优点。其一是在基板上预定的导电迹线的非终端部位形成不连续焊垫，能够视需要，在不连续焊垫上植设焊球或不植设焊球(第一焊球)，其中，第一焊球的植设能够与作为输入/输出端的焊球同时在植球作业中完成，因而不会增加工序的复杂性及成本。由于第一焊球难以稳固地与不连续或不完整的焊垫接合，因此能够轻易地从不连续焊垫上移除或推除(例如借一棒状物)第一焊球，使具有该不连续焊垫的导电迹线成断路状态，因而不需要使用目前所采用的方法，使用高成本且复杂的激光技术进行烧割导电迹线的程序，而这有可能会伤及其它部位，且不会产生用激光烧割导电迹线造成的污染，避免进行额外清洗的程序，因此，上述半导体封装结构能够有效降低成本、简化工序并维持制成品的优良率。同时，移除或推除的第一焊球可轻易地再植回对应的不连续焊垫上，以恢复导电迹线的电性导通及其原有功能；因此，借导电迹线成电性导通(焊垫植有焊球时)或断路(焊垫未植有焊球时)的安排及设计，能有弹性地、容易地控制封装结构中的芯片运作，使制成的封装产品具有预定或所需要的功能，能有效适因市场对产品的需求。
图1是本发明实施例1的半导体封装件的剖视图；图2A显示图1的半导体封装件中的基板的仰视图；图2B显示图1的半导体封装件中的不连续焊垫的仰视图；图3A显示图1的半导体封装件中的不连续焊垫上植有焊球时的局部放大图；图3B显示图1的半导体封装件中自不连续焊垫上移除焊球时的局部放大图；图4显示图1的半导体封装件中的不连续焊垫上敷设有具绝缘性且高粘性的材料的剖视图；图5A及图5B分别显示图1的半导体封装件中的不连续焊垫布设情况的剖视图及仰视图；图6本发明实施例2的半导体封装件的剖视图；图7A本发明实施例3的半导体封装件的剖视图；以及图7B显示图7A的半导体封装件中的基板与芯片电性连接情况的俯视图。
具体实施例方式
以下即配合图1至图5详细说明本发明的球栅阵列(Ball GridArray，BGA)半导体封装件。
实施例1
如图1所示，本发明的实施例1的半导体封装件1是使用一基板10作为芯片承载件(Chip Carrier)的球栅阵列封装结构，该基板10可用现有树脂材料，如环氧树脂(Epoxy Resin)、聚酰亚胺(Polyimide)树脂、BT(Bismaleimide Triazine)树脂、FR4树脂、FR5树脂等制成。该基板10具有一上表面100及一相对的下表面101，基板10的上表面100上布设有多条第一导电迹线11，且基板10的下表面101上形成有多条第二导电迹线12，导电迹线11、12各具有一终端110、120。该导电迹线11、12的形成是将至少一贴合在基板10的上、下表面100、101上的铜箔(Copper Foil，未图标)历经现有的曝光(Exposing)、显影(Developing)、蚀刻(Etching)等工序处理后完成，在此不重复说明。
基板10的上、下表面100、101上分别敷设有绝缘性材料，例如拒焊剂13(Solder Mask)等，以覆盖住第一及第二导电迹线11、12。该基板10开设有多条贯穿其中、且镀有导电金属(例如铜)的导电贯孔14，使布设在基板10的上表面100上的第一导电迹线11，能够借导电贯孔14与基板10下表面101上的第二导电迹线12电性连接。
敷设在基板10上、用来覆盖导电迹线11、12的拒焊剂13，开设有多条开口130、131，使导电迹线11、12的终端110、120分别借该开口130、131外露出拒焊剂13。第一导电迹线11的外露终端110形成焊指(Bonding Finger，用与终端110相同的标号表示)，供后续连接焊线之用，第二导电迹线12外露终端120是作为输入/输出(Input/Ouput，I/O)焊垫120(用与终端120相同的标号表示)，供后续植设焊球之用。再有，如图1、图2A及图2B所示，基板10的下表面101上预定的第二导电迹线12的非终端(或输入/输出焊垫)部位形成有不连续的断口121，使敷设在该下表面上101上的拒焊剂13开设有多条开口132，令该断口121及其邻接的第二导电迹线12部分，借该开口132外露出拒焊剂13而形成不连续焊垫122，并使位于断口121处的基板10下表面101部分借该开口132外露出拒焊剂13。
然后，制备至少一芯片15，具有一作用表面(Active Surface)150，以及一相对的非作用表面(Non-active Surface)151，在该作用表面150上形成有多条电子组件与电路(Electronic Element And Circuits)；进行一置晶(Die Bonding)作业，将芯片15的非作用表面151借一胶粘剂(未图标)接置在基板10的上表面100上。再进行一焊线(Wire Bonding)作业，在基板10的上表面100上形成多条焊线(Bonding Wire)16，令焊线16焊接至芯片15的作用表面150及布设在基板10上表面100上的焊指110，使芯片15的作用表面150借焊线16与基板10的上表面100电性连接。
接者，进行一模压(Molding)工序，使用如环氧树脂等树脂材料，在基板10的上表面100上形成一封装胶体(Encapsulant)17，使该封装胶体17包覆芯片15及焊线16，受包覆的组件与外界隔离，免受水气或污染物的侵害。
最后，进行一植球(Ball Implanting)作业，植设多个第二焊球18在基板10下表面101上的输入/输出焊垫120上，并视需要以选择性可移除的方式，焊设第一焊球19在不连续焊垫122上。该第二焊球18是作为半导体封装件1的输入/输出端与外界装置，如印刷电路板(PrintedCircuit Board，PCB)2电性连接，如图1所示；半导体封装件1是利用现有的表面贴装技术(Surface Mount Technology，SMT)，将第二焊球18与印刷电路板2上对应的焊垫20接合，如此使芯片15通过第二焊球18与印刷电路板2形成电性连接关系。
植设在不连续焊垫122上的第一焊球19，应视需要予以移除或推除。如图1及图3A所示，当不连续焊垫122上植有第一焊球19时，形成有该不连续焊垫122的第二导电迹线12是成通路状态，使其终端或输入/输出焊垫120上的第二焊球18，能够借该第二导电迹线12、对应的导电贯孔14与第一导电迹线11电性连接至焊设在该第一导电迹线11的终端或焊指110上的焊线16，进而借该焊线16与芯片15成电性连接关系。如图3B所示，由于第一焊球19与具有不连续结构的焊垫122上的结合不是很牢固，因此能够根据需要，从不连续焊垫122上轻易将第一焊球19移除或推除。若不连续焊垫122上没有植设第一焊球19、或第一焊球19自不连续焊垫122上移除时，该不连续焊垫122的第二导电迹线12则形成断路状态，使其输入/输出焊垫120上的第二焊球18，无法与对应的焊指110上的焊线16或芯片15电性导通。因此，借由不同或特定的通路/断路的安排及设计，能够控制芯片15的运作以使半导体封装件1具有预定或所需要的功能。
再如图1所示，由于第一焊球19是用于功能调整，而不是作为输入/输出端，而且是可选择地移除或接设在不连续焊垫122上，故印刷电路板2上无需形成用来与第一焊球19接合的焊垫。再有，如图4所示，在没有植设第一焊球19的不连续焊垫122上，可敷设一具有绝缘性且高粘性的材料3，以避免外露在不连续焊垫122中的第二导电迹线12部分及基板10部分受外界污染。
此外，如图5A及图5B所示，不连续焊垫122与第一焊球19是位于基板10的下表面101上输入/输出焊垫120与第二焊球18的布设区以外的区域，因而不会影响原有基板10上输入/输出焊垫120分布的设计。因此，印刷电路板2上无需形成用以与不连续焊球19接合的焊垫，仅需依照基板10上第一焊垫120的分布而形成对应的焊垫20，因而不会影响印刷电路板2上原有的电路设计。
再有，芯片15与基板10之间的电性连接方式并不限于使用上述焊线16，也可以借覆晶(Flip Chip)结构完成；也就是，芯片的作用表面是预先植设有多个焊锡凸块，基板上表面上的第一导电迹线的终端则作为焊垫与芯片上的焊锡凸块焊接，使芯片以面朝下(Face Down)的方式接置并电性连接到基板上；其它电性连接技术也适用于本发明。
实施例2图6显示本发明的实施例2的半导体封装件1′。如图所示，此半导体封装件1′的结构大致与实施例1(图1)的半导体封装件1相同，其不同处在于不连续焊垫122与第一焊球19是布设在基板10的上表面100上。也就是，不连续焊垫122是形成在基板10上表面100上预定的第一导电迹线11的非终端(或焊指)110部位，使不连续焊垫122及植设其上的第一焊球19不被封装胶体17所包覆，令第一焊球19能够视需要自不连续焊垫122上移除或推除；还有，不连续焊垫122与第一焊球19设置在基板10的上表面100上，不会占据基板10的下表面101上供输入/输出焊垫210与第二焊球18布设的面积，因而能增加输入/输出焊垫210的数量，可以在其上植设更多的第二焊球18，适应高度集成化芯片的需要。
实施例3图7A显示本发明的实施例3的半导体封装件1″。如图所示，此半导体封装件1″的结构大致与实施例1(图1)的半导体封装件1相同，其不同处在于基板10的下表面101上预定的第二导电迹线12的终端部位是形成不连续焊垫122，不是形成输入/输出焊垫；也就是，该形成有不连续焊垫122的第二导电迹线12是借对应的导电贯孔14，与基板10上表面100上与焊线16相连的焊指110电性连接，而没有与作为输入/输出端的第二焊球18或输出/输入焊垫120形成电性连接关系。
要操控这些芯片的功能时，可借控制基板上与用以电性连接芯片至基板的焊线焊连的焊指的通路或断路状态而实现。如图7A及图7B所示，当不连续焊垫122上植设有第一焊球19时，焊指110a、110b之间成通路状态，使芯片15借与焊指110a、110b相连的焊线16电性连接至基板10，从而能发挥对应的功能；当不连续焊垫122上未植设有第一焊球19时，焊指110a、110b之间成断路状态，使该芯片15的功能无法运行，因而能够选择性地控制芯片15的运作。
同理，该形成在终端部位的不连续焊垫也可位于基板的上表面上(图中未标)，也就是，基板的上表面上预定的第一导电迹线的终端部位，是形成不连续焊垫而不是作为与焊线连接的焊指，使该不连续焊垫与具有焊指的导电迹线成电性连接关系。
上述半导体封装结构具有很多优点。其一是在基板上预定的导电迹线的非终端部位形成不连续焊垫，使焊球(第一焊球)能够视需要植设或不植设在不连续焊垫上，其中，第一焊球的植设能够与作为输入/输出端的第二焊球同时在植球作业中完成，因而不会增加工序的复杂性及成本。由于第一焊球难以稳固地与不连续或不完整的焊垫接合，故能够轻易地自不连续焊垫上移除或推除(例如借一棒状物)第一焊球，使具有该不连续焊垫的导电迹线成断路状态，因而不需要如同现有方法那样，使用高成本且复杂的激光技术进行烧割导电迹线，这有可能会损坏导电迹线或其它部位，使用本发明的方法不会产生污染，避免了需要进行额外清洗的程序，因此，上述半导体封装结构能够有效降低成本、简化工序并维持制成品的优良率。同时，移除或推除的第一焊球可轻易地再植回对应的不连续焊垫上，以恢复导电迹线的电性导通及其原有功能；因此，借导电迹线形成电性导通(焊垫植有焊球时)或断路(焊垫未植有焊球时)的安排及设计，能有弹性地、容易地控制封装结构中芯片的运作，使制成的封装产品的功能可视需要增减，能有效的应对市场对产品的需求。
权利要求
1.一种球栅阵列半导体封装件，其特征在于，该半导体封装件包括一基板，具有一上表面及一相对的下表面，该上、下表面上分别布设有多条导电迹线，各该导电迹线具有一终端，该基板的上、下表面上敷设有一绝缘性材料，以覆盖住该导电迹线，使该导电迹线的终端外露出该绝缘性材料，且该基板上设有多条贯穿基板的导电贯孔、以电性连接该上、下表面上的导电迹线；其中，该基板上预定的导电迹线的非终端部位形成有不连续的断口，使该断口及其邻接的导电迹线部分外露出该绝缘性材料，形成不连续的第一焊垫；至少一芯片，接置并电性连接至该基板的上表面；一封装胶体，形成在该基板的上表面上以包覆该芯片；以及至少一第一焊球，以选择性可移除的方式植设在该不连续的第一焊垫上，使形成有第一焊垫的导电迹线，在其第一焊垫上植设有第一焊球时成通路状态，在该第一焊垫上未植设有第一焊球时成断路状态。
2.如权利要求1所述的半导体封装件，其特征在于，该第一焊垫是形成在该基板的下表面上。
3.如权利要求1所述的半导体封装件，其特征在于，该第一焊垫是形成在该基板的上表面上。
4.如权利要求1所述的半导体封装件，其特征在于，该基板下表面上的导电迹线的外露终端是形成第二焊垫，使多个用以电性连接该芯片至外界装置的第二焊球植设在该第二焊垫上。
5.如权利要求1所述的半导体封装件，其特征在于，该基板的上表面上的导电迹线的外露终端是形成焊指，使多条用以电性连接该芯片至基板的焊线与该焊指焊连。
6.如权利要求1所述的半导体封装件，其特征在于，该基板的上表面上的导电迹线的外露终端是形成第三焊垫，使多个用以电性连接该芯片至基板的焊锡凸块焊设在该第三焊垫上。
7.如权利要求1所述的半导体封装件，其特征在于，该绝缘性材料是拒焊剂。
8.如权利要求1所述的半导体封装件，其特征在于，若该第一焊垫未植设有第一焊球时，该第一焊垫上敷设有一具绝缘性、且高粘性的材料。
9.一种球栅阵列半导体封装件，其特征在于，该半导体封装件包括一基板，具有一上表面及一相对的下表面，该上、下表面上分别布设有多条导电迹线，各该导电迹线具有一终端，该基板的上、下表面上敷设有一绝缘性材料，以覆盖住该导电迹线，使该导电迹线的终端外露出该绝缘性材料，且该基板上开设有多条贯穿基板的导电贯孔、以电性连接该上、下表面上的导电迹线；其中，该基板上预定的导电迹线的终端部位形成有不连续的断口，使该断口及其邻接的导电迹线部分外露出该绝缘性材料，形成不连续的第一焊垫；至少一芯片，接置并电性连接至该基板的上表面；一封装胶体，形成于该基板的上表面上以包覆该芯片；以及至少一第一焊球，以选择性可移除的方式植设在该不连续的第一焊垫上，使形成有第一焊垫的导电迹线，在其第一焊垫上植设有第一焊球时成通路状态，在该第一焊垫上未植设有第一焊球时成断路状态。
10.如权利要求9所述的半导体封装件，其特征在于，该第一焊垫是形成在该基板的下表面上。
11.如权利要求9所述的半导体封装件，其特征在于，该第一焊垫是形成在该基板的上表面上。
12.如权利要求10所述的半导体封装件，其特征在于，该基板的下表面上，不是用来形成第一焊垫的导电迹线的外露终端是形成第二焊垫，使多个用以电性连接该芯片至外界装置的第二焊球植设在该第二焊垫上。
13.如权利要求11所述的半导体封装件，其特征在于，该基板的上表面上，不是用来形成第一焊垫的导电迹线的外露终端是形成焊指，使多条用以电性连接该芯片至基板的焊线与该焊指焊连。
14.如权利要求13所述的半导体封装件，其特征在于，该形成有第一焊垫的导电迹线，是与该基板的上表面上形成有焊指的导电迹线成电性导通关系。
15.如权利要求11所述的半导体封装件，其特征在于，该基板上表面上，不是用来形成第一焊垫的导电迹线的外露终端，是形成第三焊垫，使多个用以电性连接该芯片至基板的焊锡凸块焊设在该第三焊垫上。
16.如权利要求15所述的半导体封装件，其特征在于，该形成有第一焊垫的导电迹线是与该基板的上表面上形成有第三焊垫的导电迹线成电性导通关系。
17.如权利要求9所述的半导体封装件，其特征在于，该绝缘性材料是拒焊剂。
18.如权利要求9所述的半导体封装件，其特征在于，若该第一焊垫未植设有第一焊球时，该第一焊垫上敷设有一具绝缘性、且高粘性的材料。
全文摘要
一种球栅阵列半导体封装件，是在基板上的导电迹线的预定部位形成不连续的断口，使该断口及其邻接的导电迹线部分外露出敷设在基板上的拒焊剂以形成不连续的焊垫，并以选择性、可移除的方式植设焊球在该不连续焊垫上，使该形成有不连续焊垫的导电迹线在其不连续焊垫上植有焊球时成通路状态，而在不连续焊垫上未植有焊球时成断路状态。由于焊球难以稳固的与不连续或不完整的焊垫接合，因此能轻易地自焊垫上移除或推除焊球，使导电迹线成断路状态；移除或推除的焊球也可轻易地再植回对应的焊垫上，再恢复导电迹线的电性导通及其原有功能。
文档编号H01L23/12GK1507037SQ0215535
公开日2004年6月23日 申请日期2002年12月9日 优先权日2002年12月9日
发明者普翰屏, 黄建屏 申请人:矽品精密工业股份有限公司