焊垫及应用其的封装结构制造技术

一种焊垫及应用其的封装结构。焊垫包括一金属基材、一硬金属层及一抗氧化金属层。硬金属层设置于金属基材之上。硬金属层的材质的硬度大于金属基材的材质的硬度。抗氧化金属层设置于硬金属层之上。抗氧化金属层的材质的活性低于硬金属层的材质的活性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术有关于一种焊垫及应用其的封装结构，且特别是有关于一种与焊线焊接的 焊垫及应用其的封装结构。
技术介绍
随着半导体芯片的蓬勃发展，各式电子产品不断推陈出新。其中，提供多种电性处 理功能的芯片封装结构在电子产品中扮演着相当重要的角色。一种传统芯片封装结构包括一基板、一晶粒、一焊线及一封胶。基板具有一基板焊 垫，晶粒具有一晶粒焊垫，焊线的一端焊接于基板焊垫，焊线的另一端焊接于基板焊垫。使 得晶粒得以经由焊线电性连接于基板，进而传递各种电子信号。由于晶粒的电子信号均必须经由基板焊垫及晶粒焊垫来传递，因此基板焊垫及晶 粒焊垫的品质显的相当重要。通常一个芯片封装结构包括数十个(甚至数百个)基板焊垫 及晶粒焊垫，只要其中一个基板焊垫或晶粒焊垫品质不佳，将会严重影响芯片封装结构的 电性功能。因此，业界皆不断致力提升焊垫品质的研究。
技术实现思路
本专利技术有关于一种焊垫及应用其的封装结构，其利用各种不同功能的材料堆栈于 金属基材上，以增强焊垫的结构强度与提升焊垫的电气特性。根据本专利技术的一方面，提出一种焊垫。焊垫包括一金属基材、一硬金属层及一抗氧 化金属层。硬金属层设置于金属基材之上。硬金属层的材质的硬度大于金属基材的材质的 硬度。抗氧化金属层设置于硬金属层之上，抗氧化金属层的材质的活性低于硬金属层的材 质的活性。根据本专利技术的另一方面，提出一种封装结构。封装结构包括一第一半导体组件、一 第二半导体组件及一焊线。第一半导体组件包括一焊垫。焊垫包括一金属基材、一硬金属 层及一抗氧化金属层。硬金属层设置于金属基材之上。硬金属层的材质的硬度大于金属基 材的材质的硬度。抗氧化金属层设置于硬金属层之上。抗氧化金属层的材质的活性低于硬 金属层的材质的活性。焊线连接第一半导体组件的焊垫及第二半导体组件。为让本专利技术的上述内容能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合附图，作详细 说明如下附图说明图1绘示本专利技术第一实施例的封装结构的示意图；图2绘示本专利技术第二实施例的封装结构的示意图；图3绘示本专利技术第三实施例的封装结构的示意图；以及图4绘示本专利技术第四实施例的封装结构的示意图。主要组件符号说明100、200、300、400 封装结构110、210、310、410 第一半导体组件112、122、212、312、412 焊垫120:第二半导体组件130 焊线Lll 金属基材L14 硬金属层 L16、L25、L45 抗氧化金属层L32 种子层L33:导电层具体实施例方式以下提出依照本专利技术的实施例进行详细说明，实施例仅用以作为范例说明，并不 会限缩本专利技术欲保护的范围。此外，实施例的附图中已省略不必要的组件，以清楚显示本发 明的技术特点。第一实施例请参照图1，其绘示本专利技术第一实施例的封装结构100的示意图。封装结构100 包括一第一半导体组件110、一第二半导体组件120及一焊线130。在本实施例中，第一半 导体组件110例如是一晶粒(Die)。第二半导体组件120例如是一基板(substrate)、一晶 圆(wafer)或一导线架(lead frame)。在本实施例中，第二半导体组件120以一基板为例 做说明。第一半导体组件110包括至少一焊垫112。第二半导体组件120包括至少一焊垫 122。焊线130的一端焊接于第一半导体组件110的焊垫112，焊线130的另一端焊接于第 二半导体组件120的焊垫122。透过焊线130的连接，第一半导体组件110可与第二半导体 组件120传导电子信号。其中，本实施例的焊垫112包括一金属基材L11、一硬金属层L14及一抗氧化金属 层L16。金属基材Lll的材质例如是铜(Cu)或铝(Al)。硬金属层L14设置于金属基材Lll之上。硬金属层L14的材质的硬度大于金属基 材Lll的材质的硬度。较佳地，硬金属层L14的材质的硬度大于焊线130的材质的硬度。在 焊接焊线130时，夹持头将夹持着焊线130朝向焊垫112撞击，而硬度较高的硬金属层L14 可以避免夹持头的撞击力量损坏焊垫112。视各层材料的物理特性、化学特性及形成方法 的不同，硬金属层L14的材质例如是钴(Co)、铁(Fe)、铬(Cr)、钛(Ti)、钽(Ta)、钛钨合金 (TiW)、钛氮合金(TiN)或镍(Ni)。其中钴(Co)、铁(Fe)及镍(Ni)经由无电电镀方式来形 成，例如是化学电镀；铬(Cr)、钛(Ti)、钽(Ta)、钛钨合金(Tiff)及钛氮合金(TiN)则经由 溅镀的方式来形成。抗氧化金属层L16设置于硬金属层L14之上。抗氧化金属层L16的材质的活性低 于硬金属层L14的材质的活性。由于硬金属层L14及金属基材Lll的材质的活性较高，暴 露在空气时，容易发生氧化的现象。因此，在硬金属层L14上覆盖活性较低的抗氧化金属层 L16，可以避免硬金属层L14及金属基材Lll受到氧化。视各层材料的物理特性、化学特性 及形成方法的不同，抗氧化金属层L16的材质例如是钯(Pd)、金(Au)、银(Ag)或钼(Pt)。金属基材L11、硬金属层L14及抗氧化金属层L16由不同材质所组成。其中外加 于金属基材L11的硬金属层L14及抗氧化金属层L16的材质的组合需要考虑的因素相当的 多，例如是各种材质的物理特性、化学特性及形成方法等，以获得较佳的品质。举例来说，各 种材质的热膨胀系数的差异、各种材质之间产生化学反应的可能性或各种材质的电子迁移 特性的差异皆可能会影响到焊垫112的结构强度与电气特性。在多次的实验之后，以下以 表一列举出几种硬金属层L14及抗氧化金属层L16的材质的较佳组合。表一此外，硬性金属层L14及抗氧化金属层L16的厚度也是影响焊垫112的结构强度 的一项重要因素。例如，硬性金属层L14的厚度太低时，可能降低撞击的防护效果；硬性金 属层L14的厚度太高时可能影响焊垫112的电子迁移速率。抗氧化金属层L16的厚度太 低时，可能影响抗氧化的效果；抗氧化金属层L16的厚度太高时，可能造成应力不匹配的问 题。在多次的实验之后可知，硬金属层L14的厚度介于0.45m至20微米(um)之间可以获 得较佳的效果，抗氧化金属层L16的厚度介于0. 005至2微米之间可以获得较佳的效果。第二实施例请参照图2，其绘示本专利技术第二实施例的封装结构200的示意图。本实施例的封装 结构200与第一实施例的封装结构100不同之处在于本实施例第一半导体组件210的焊垫 212更包括抗氧化金属层L25，其余相同之处，不再重复叙述。如图2所示，抗氧化金属层L25设置于硬金属层L14及抗氧化金属层L16之间。 抗氧化金属层L25的材质的活性也低于硬金属层L14的材质的活性。本实施例在硬金属层 L14及抗氧化金属层L16之间加入抗氧化金属层L25，不仅可增加抗氧化的效果，亦可增加 硬金属层L14与抗氧化金属层L16的接合效果。视各层材料的物理特性、化学特性及形成 方法的不同，抗氧化金属层L25的材质例如是钯(Pd)、铬铜合金(CrCu)或镍钒合金(NiV)。金属基材L11、硬金属层L14、抗氧化金属层L25及抗氧化金属层L16由不同材质 所组成。其中外加于金属基材L11的硬金属层L14、抗氧化金属层L25及抗氧化金属层L16 的材质的组合需要考虑的因素相当的多，例如是各种材质本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种焊垫，包括：一金属基材；一硬金属层，设置于该金属基材之上，该硬金属层的材质的硬度大于该金属基材的材质的硬度；以及一第一抗氧化金属层，设置于该硬金属层之上，该第一抗氧化金属层的材质的活性低于该硬金属层的材质的活性。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：翁肇甫，蔡宗岳，洪常瀛，高仁杰，
申请(专利权)人：日月光半导体制造股份有限公司，
类型：发明
国别省市：71[中国|台湾]