复合凸块结构和制造方法 【技术领域】
本发明涉及一种集成电路的构装技术，特别是涉及一种应用在集成电路和显示器间的构装技术的复合凸块结构和制造方法。
背景技术
一些现有的电子装置中，元件与主体电路间的连接是透过导电膜(例如异方向性导电胶，简称ACF)来进行。异方向性导电胶ACF是以非导电性的合成树脂与导电粒子(conductive particle)混合而成，导电粒子1如图1A的剖面图所示，其直径大约为3～5μm，其中央部分1a为聚合物，而在外面包覆以金属导体1b，如金、镍、锡等。
ACF常被用于液晶显示器的制造，有的是用于将面板的驱动芯片直接封装于玻璃基板上的制造方法(业界通称为COG，即chip on glass)，或者将该驱动芯片接合至软性电路板(COF，即chip on FPC)、再接合至基板的方法。此外，ACF也适用于将芯片接合于一般印刷电路板(COB，即chip onboard)的制造方法中。
如图1B所示，以基板4表示上述的玻璃基板、软性电路板、印刷电路板或其它电路板件。在制造中，其基板4上形成有接触垫(pad)4a，用以供各种信号、能量传递。另一方面，在芯片3的引脚上形成较厚的导电凸块(bump)3a。驱动芯片3与基板4之间置入异方向性导电胶(ACF)5，然后加热改变异方向性导电胶(ACF)5的粘滞度，接着压合驱动芯片3与基板4，此时对应的接触垫4a与导电凸块3a之间必须是相互对准。
由于导电凸块3a具有一定的厚度，导电粒子1会在导电凸块3a与接触垫4a之间被挤压。藉由其外周面包覆的金属层1b，被挤压的导电粒子1便在导电凸块3a与接触垫4a之间构成电连接。利用ACF进行芯片封装，便可同时完成粘合驱动芯片3与电路耦接的动作。
当电极的间距愈来愈小时，导电凸块和电极间的构装技术亦向小间隔(fine pitch)的构装技术发展。为增加导电凸块的导电粒子的捕捉数，需使用更多导电粒子数目的异方向性导电胶(ACF)，用来做垂直方向的导通，但如图2所示，两相邻地导电凸块202、204容易因为导电粒子206的聚集，而产生导电凸块202、204间的短路。
一般而言，现有技术使用金作为导电凸块302。然而，如图3所示，使用金作为导电凸块302的另一缺点为：当半导体基板304和玻璃基板306使用异方向性导电胶308接合时，在加热固化异方向性导电胶308的制造方法中，容易因为半导体基板304和玻璃基板306的热膨胀系数的不同，在两基板304、306接合冷却后，产生相当大的收缩应力。而金属材料的导电凸块302的弹性缓冲力不佳，也因此造成两基板304、306的变形，形成光折射不均匀的现象。
【发明内容】
有鉴于此，为了解决上述问题，本发明的目的在于提供一种复合凸块结构和制造方法，其凸块结构的侧壁为不具导电性的聚合物，可解决现有技术导电粒子聚集，而产生导电凸块间的短路的问题。且因为其复合凸块结构的聚合物的弹性恢复力，较现有技术的金凸块为大，可缓冲半导体基板与玻璃基板间，接合产生的应力，解决变形的问题。
为达成上述目的，本发明提供一种复合凸块结构，其包括一基板、一接触垫位于基板上、一聚合物所组成的主体部分位于接触垫上、至少一导电插塞位于主体部分中，其中导电插塞贯通整个主体部分一导电层位于主体部分上，其中导电层经由导电插塞与接触垫电连接，及一保护层位于基板上且覆盖部分接触垫。
为达成上述目的，本发明提供一种复合凸块结构的制造方法，包括下列步骤：提供一基板，其中基板上形成一接触垫；形成一聚合物层于基板及上接触垫；图形化聚合物层以形成一聚合物凸块于接触垫上，其中该聚合物凸块包括只少一凹槽曝露接触垫；形成一导电插塞于每一凹槽中；及形成一导电层于聚合物凸块上。
【附图说明】
为了让本发明的上述和其它目的、特征、和优点能更明显易懂，下文特举一优选实施例，并配合附图示作详细说明。
图1A显示典型的导电颗粒结构。
图1B显示驱动芯片与玻璃基板的ACF接合法示意图。
图2显示两相邻的导电凸块因导电粒子聚集产生短路的示意图。
图3显示两基板因热膨胀系数不同接合后产生变形的示意图。
图4显示本发明复合凸块结构优选实施例的剖面示意图。
图5显示本发明复合凸块结构优选实施例的平面示意图。
图6显示本发明复合凸块结构避免造成短路的现象的示意图。
图7显示本发明复合凸块结构缓冲凸块共面度不均匀的示意图。
图8A至8D显示本发明复合凸块制造方法的优选实施例的制造方法示意图。
简单符号说明
现有技术
导电颗粒～1； 金属层～1b；
芯片～3； 导电凸块～3a；
基板～4； 金属垫～4a；
ACF～5
导电凸块～202、204、302； 导电粒子～206；
半导体基板～304； 玻璃基板～306；
异方向性导电胶～308；
本发明技术：
基板～400； 接触垫～402；
主体部分～404； 导电插塞～406；
导电层～408； 玻璃基板～600；
复合凸块～602、604、702、704；
导电粒子～606、706； 复合凸块侧壁～608；
保护层～403； 聚合物层～405；
凹槽～407。
【具体实施方式】
【实施例】
如图4所示，本实施例的复合凸块结构包括下列元件：一接触垫402位于一基板400上，此基板400例如为一半导体基板，基板400上形成有电极(未显示)，且接触垫402与电极电连接。一聚合物所组成的主体部分404，位于基板400上，上述聚合物优选为一高分子聚合物，更佳为热膨胀系数与例如铝，金等金属相近，且与金属接合良好的高分子聚合物。
本实施例的复合凸块结构还包括至少一导电插塞406位于主体部分404中。详言之，上述导电插塞406贯通整个主体部分404；及一导电层408位于主体部分404上，其中导电层408经由导电插塞406与接触垫402电连接。在本发明优选实施例中，导电插塞406、导电层408及接触垫402为低电阻导电金属(例如：铝、金、钨、钛、铜、镍、镍合金、ITO或其组合)，且导电插塞406可以是一个，或是多个，以连接导电层408和接触垫402。例如，具有4个导电插塞的凸块结构的平面图如图5所示，导电插塞406形成于主体部分404中。另外，如图4所示，本发明的复合凸块还包括一保护层403位于基板400上，且覆盖部分接触垫402。上述的保护层403为一绝缘物质所构成，因此本发明的复合凸块仅藉由导电层408经由导电插塞406和接触垫402电连接，其余部分皆以绝缘物质组成的主体部分404以及保护层403隔绝。如此，本发明提供的复合凸块具有不易短路的特征。
如图6所示，应用本发明的复合凸块602在第一基板400与第二基板600上的导电垫601接合的制造方法中，其第一基板400可以为一半导体基板，第二基板600可以为一玻璃基板，或是软性电路板。即使两邻近的复合凸块602、604间，导电粒子606聚集连接两复合凸块的侧壁608，因为本实施例的复合凸块的侧壁608为聚合物，具有绝缘的效果，可以避免造成短路的现象。也因此，可以选用具有较多导电粒子606的ACF以增加每一凸块602的导电粒子606的捕捉数。同时，也因为两相邻凸块602、604间短路的机率降低，可更容易使用短间隔(fine pitch)的制造方法。
如图7所示，在半导体基板400与玻璃基板600接合的制造方法中，因为本实施例的复合凸块的主体部分404为一聚合物，具有比现有技术的金凸块更加的弹性恢复力，可缓冲半导体基板400与玻璃基板600接合所产生的热应力，同时亦因为其优选的弹性恢复力，可减少凸块共面度不均匀所产生的问题。请参照图7，若一凸块702的高度较一般凸块704为高，在半导体基板400与玻璃基板600接合的制造方法中，由于本实施例的凸块702具有优选的弹性恢复力，可缓冲接触应力，避免因接触应力太大造成导电粒子706的破裂，或是导电粒子706陷入凸块702内，造成的接触不良的问题。
【形成方式】
请参阅图8A至8D，其显示本发明复合凸块制造方法的优选实施例的制造方法示意图。
首先，如图8A所示，提供一基板400，其中基板400上形成有一接触垫402。形成一保护层403位于基板400上，覆盖基板400及部分接触垫402。其基板400优选为一半导体基板，且其接触垫402优选为具有低电阻的金属所组成，例如铝、铜或金。之后，如图8B所示，形成一聚合物层405于接触垫402及保护层403上，其聚合物层405优选为一高分子聚合物，更佳为热膨胀系数与例如铝，金等金属相近的物质。
再来，如图8C所示，图形化聚合物层405以形成一聚合物凸块404于接触垫402上，其中每一凸块404形成有只少一凹槽407曝露接触垫402。接着，如图8D所示，沉积并回蚀刻一导电牺牲层以形成一导电插塞406于聚合物层405中，导电插塞406例如为具有低电阻的金属所组成，例如铝或金。最后，形成一导电层408于凸块404上，其中导电层408和接触垫402经由导电插塞406彼此电连接。
【本发明的特征和优点】
本发明的特征在于提供一种复合凸块结构和制造方法，其凸块结构的侧壁为不具导电性的聚合物，可解决现有技术导电粒子聚集，而产生导电凸块间的短路的问题。也因此，可以选用具有较多导电粒子的ACF以增加每一凸块的导电粒子的捕捉数。同时，也因为两相邻凸块间短路的机率降低，可更容易使用短间隔(fine pitch)的制造方法。
且因为其复合凸块结构的聚合物的弹性恢复力，较现有技术的金凸块为大，可缓冲半导体基板与玻璃基板间，接合产生的应力，解决变形的问题。同时亦因为其优选的弹性恢复力，可减少凸块共面度不均匀所产生的接触应力太大造成导电粒子的破裂，或是导电粒子陷入凸块内，造成的接触不良等问题。
虽然本发明以优选实施例揭露如上，然而其并非用以限定本发明，本领域的技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，可作些许的更动与润饰，因此本发明的保护范围应当以后附的权利要求所界定者为准。