專利名稱：半導體裝置封裝和制造半導體裝置封裝的方法
技術領域：
本申請涉及半導體封裝，在我們的實施例中是引線上芯片(COL) 封裝。它還涉及制造半導體封裝的方法。
背景技術：
常規(guī)封裝的半導體裝置通過使用例如銀膏的粘合劑將半導體元 件接合到引線框的管芯墊而產生。引線框由接合線連接到半導體元 件。半導體裝置除外部引線以外的整體被封住。外部引線用于外部連 接。
近年來對封裝半導體裝置的更高密度、更小面積和厚度的要求導 致具有不同結構的新型封裝的開發(fā)。新型封裝能用于要求小尺寸、輕 重量以及出色熱和電性能的手持便攜式電子裝置
新型封裝的示例是COL (引線上芯片)封裝，它包括直接安裝在 引線框上的管芯。COL也被稱為LOC (芯片上引線)。
出于這些和其它原因，存在對于本發(fā)明的需要。

發(fā)明內容
根據本發(fā)明的第 一方面在于 一種制造半導體裝置的方法，包括 提供引線框材料片；蝕刻所述引線框材料片以在所述引線框材料片的 第一表面上形成凹口 ；將半導體芯片放置在所述引線框材料片的所述 凹口中；以及選擇性地蝕刻所述引線框材料片的第二表面，所述第二 表面與所述第 一表面相對。
根據本發(fā)明的第二方面在于一種制造電子裝置的方法，包括提 供載體片；對所述載體片進行去除處理以形成所述載體片的第一表面
上的凹口；將電子組件放置在所述載體片的所述凹口中；以及之后，選擇性地去除所述載體片的第二表面的至少一部分，所述第二表面與 所述第一表面相對。
根據本發(fā)明的第三方面在于一種半導體裝置，包括多個引線， 所述引線的至少一個包括該引線的表面上的凹部；以及在所述凹部中 提供的半導體芯片。
根據本發(fā)明的第四方面在于一種電子裝置，包括多個電連接元 件，所述電連接元件的至少一個包括在所述電連接元件的表面上的凹 部；以及在所述凹部中提供的電子組件。
根據本發(fā)明的第五方面在于一種電子裝置，包括具有凹部的引 線，所述凹部配置成支撐半導體芯片。


包括附圖以提供對本發(fā)明更進一步的理解，并且附圖結合于本說 明書并構成本說明書的一部分。附圖示出本發(fā)明的實施例并且結合描 述用于解釋本發(fā)明原理。本發(fā)明的其它實施例和本發(fā)明的許多預期優(yōu) 點將輕易地被理解，因為通過參考下面的詳細描述它們變得更好理 解。附圖中的元件不一定是彼此成比例的。類似的參考標號指明對應 的類似部件。
圖1示出包括第一密封COL封裝的截面圖的半導體封裝的一個 實施例。
圖2示出用于制造圖1的封裝的引線框材料。
圖3示出帶有管芯的圖2的引線框材料。
圖4示出具有蝕刻的底部表面的圖3的引線框材料。
圖5示出第二密封COL封裝的截面圖。
圖6示出第三密封COL封裝的截面前視圖。
圖7示出從頂部視角的COL封裝的暴露的透視圖。
圖8示出從底部視角的第三COL封裝的透視圖。圖9示出從頂部視角的第三COL封裝的透視圖。 圖IO示出用于制造圖8的第三COL封裝的制造過程的流程圖。 圖11示出其頂部表面上具有凹進(indentations )的引線框材料。 圖12示出頂部表面上具有凹口的圖ll的引線框材料。 圖13示出圖12的引線框材料上提供的管芯。 圖14示出連接到圖13的管芯的多個接合線。 圖15示出以才莫塑津牛(molding compound)密封的圖14的引線框 材料。
圖16示出提供有掩模的圖15的引線框材料的底部表面。
圖17示出鍍在圖16的引線框材料的底部表面上的導電材料層。
圖18示出不帶掩模的圖16的引線框材料的底部表面。
圖19示出具有蝕刻的底部表面的圖18的引線框材料。
圖20示出分離的圖19的引線框材料。
圖21示出分離的引線框材料。
具體實施例方式
在以下的詳細描述中，參考了形成本文一部分的附圖，附圖中以 示例的方式示出其中可實踐本發(fā)明的特定實施例。在這點上，方向性 的術語，例如"頂部"、"底部"、"前"、"后"、"前置的'，、 "后緣的"等參考圖中描繪的方向使用。因為本發(fā)明的實施例的組件 能以多個不同的方向放置，所以方向性的術語只是出于說明的目的使 用，而不是用來限制。應理解，在不脫離本發(fā)明的范圍的情況下，可 利用其它實施例，并且可進行結構的或邏輯的改變。因此，以下的詳 細描述不應以限制意義來理解，且本發(fā)明的范圍由所附權利要求來限 定。
在以下的描述中，提供細節(jié)以描述應用的實施例。但是，本領域 技術人員會明白，這些實施例可在沒有這些細節(jié)的情況下實踐。
圖1示出包括第一密封COL封裝10的半導體裝置封裝的截面圖的一個實施例。第一密封COL封裝10包括多個引線指(leadfinger) 11和半導體芯片12。
引線指11具有凹口 18，該凹口置于引線指11的末端。凹口 18 也稱為凹部。半導體芯片12置于引線指11的凹口上。單個引線指11 與其相鄰引線指ll分離。
配置凹口 18以接納半導體芯片12。凹口 18使得半導體芯片12 能夠以較低高度放置。這允許COL封裝10更薄。而且，凹口 18有 助于防止半導體芯片12移動并保持其位置。
引線指11充當半導體芯片12的電路和外部電路之間的電接觸或 電端子。半導體芯片12具有電路，所述電路從外部電贈4妄收電信號、 處理這些電信號并將經處理的信號發(fā)射到外部電路。
在通常意義上，引線指11是電連接元件的形式。電連接元件可 包括電端子。引線指11也稱為引線。在一個實施例中，半導體芯片 12是電子組件。半導體芯片12可包括數字或模擬電路。電子組件可 包括分立電子組件，例如電阻器。
產生第一密封COL封裝10的方法在圖2到5中示出。提供引線 框材料片14，如圖2中所示。引線框材料片14具有第一表面15'和與 第一表面15'相對的第二表面15〃。
第一表面15'具有連續(xù)的表面區(qū)域。該連續(xù)表面區(qū)域在其表面上 沒有通孔、缺口或開口。盡管如此，該連續(xù)表面區(qū)域可具有空腔。換 句話-說，該連續(xù)表面區(qū)域是不間斷的。
接著蝕刻第一表面15'的連續(xù)表面區(qū)域以形成凹口 18，如圖2中 所示。此后，半導體芯片12置于第一表面15'的凹口 18中。這在圖3 中示出。
此后，蝕刻引線框材料片14的第二表面15〃。該蝕刻形成引線框 材料片14上的開口空間，使得凹口 18上的基底的一部分被去除，該 基底是引線框材料片的一部分，其位于半導體芯片12之下。開口空 間將第一表面15'連接到第二表面15〃。換句話說，引線框材料片14被分離以形成單個引線指11，如圖5中所示。引線框材料片14的分 離也稱為對引線框材料片14分割。
廣義上，引線框材料片14是載體片的形式。載體片旨在用于形 成電連接元件或引線指。蝕刻的過程是某種形式的去除。
圖6到9示出第三COL封裝30的不同視圖。由圖6的截面前視 圖示出總視圖。圖7示出從頂部視角的暴露的透視圖，以便更好地查 看第三COL封裝30的內部部件。圖8示出從底部視角的透視圖，而 圖9示出從頂部視角的透視圖。
圖5示出第二密封COL封裝20的截面圖。圖5包括與圖1到4 的部件類似相同部件。相同部件具有相同名字。相同部件的描繪因此 通過引用結合。
第二密封COL封裝20包括多個引線指11和半導體芯片12，其 被模塑料21覆蓋。半導體芯片12置于引線指11的凹口 18上。
密封料21旨在保護半導體芯片12免受外部環(huán)境的損害。
廣義上，模塑料21是密封料的形式。密封料可包括軟凝膠體。
下面描述產生第二密封COL封裝20的方法。該方法包括提供引 線框材料片14。引線框材料片14包括具有連續(xù)表面區(qū)域的第一表面 15'和第二表面15"。
此后，蝕刻第一表面15'的連續(xù)表面區(qū)域以形成凹口 18。半導體 芯片12隨后置于第一表面15'的凹口 18中。
接著，模塑料21置于引線框材料片14上。模塑料21覆蓋半導 體芯片12和第一表面15'的一部分。第一表面15'的連續(xù)表面區(qū)域防止 模塑料21到達第二表面15"。
接下來蝕刻引線框材料片14的第二表面15〃以形成單個引線指11。
以上示出的產生第二密封COL封裝20的過程避免了模型泄露 (moldbleed)。模塑料21從第一表面15'滲流或擴散到第二表面15〃 上稱為模型泄露。在產生COL封裝20的其它方法中，蝕刻引線框材料片14的過程發(fā)生在使用模塑料21覆蓋半導體芯片12的過程前。 蝕刻的引線框材料片14具有缺口，模塑料21能通過缺口滲流到第二 表面15〃上。以上方法中防止了模塑料21滲流到第二表面15〃上的發(fā) 生，因為缺口在覆蓋半導體芯片12的過程期間不存在。
圖6到9包括與圖1到5的部件類似的部件。類似的部件具有類 似的名字。類似部件的描述因此通過引用結合。
第三COL封裝30包括引線框31。引線框31包括多個引線33和 36。引線框31的其它引線34、 35、 37和38在圖7中能最好地看見。 引線34到38具有凹口 40,其在引線34到38的頂部上提供。
將管芯42放置在凹口 40上，如圖6和7所示。多個接合線44 到48在管芯42和引線33到38之間附連。管芯接合帶50在管芯42 和引線33、 34、 36和37的頂部之間提供。管芯42、引線33到38、 以及接合線44到48被模塑料51所覆蓋。
管芯42具有上有效表面，其上形成多個電路。這些電路通過接 觸墊連接到接合線44到48，接觸墊放置于有效表面上。電路和接觸 墊沒有在圖6到9中示出。
引線33到35可形成第一排而引線36到38可形成第二排，如圖 7中所示。缺口 52將第一排與第二排分離。引線33到38包括類似的 外形和類似的高度。引線33到38的部分從模塑料51向下突出，如 圖6和8中所示。
導電材料的層53, NiAu(鎳-金)在引線33到38的底部表面上提 供，如圖6和8中所示。導電層53對于電測試是足夠大的，使得測 試探針在電測試期間接觸導電層53不要求高精度。接觸區(qū)域55在引 線33到38的頂部表面上提供。接觸區(qū)域55由接合線44到48連接 到管芯42。
如圖7中所示，引線33由接合線44附連到管芯42，而引線34 由接合線45連接到管芯42。相似地，引線36附連到管芯42并且是 通過接合線46。引線37由接合線47和48連接到管芯42。接合線44、45和46包括金材料，而接合線47和48具有鋁材料。
管芯接合帶50暴露在第三COL封裝30的底部，如圖8中所示。
暴露的管芯接合帶50具有部分矩形形狀。引線33、 34、 36和37覆
蓋管芯接合帶50的部分。
引線33到38的部分以向下的方式從^t塑料51突出。引線33、
34、 35、 36、 37或38與其相鄰引線33、 34、 35、 36、 37或38分離。
引線33到38具有凹進57和58，如圖6和8中所示。凹進57和58
具有部分圓柱形式。
如圖9中所示，模塑料51具有基本上立方體形狀。模塑料51密 封管芯42、引線框31和接合線44到48，使得這些部件不可見。模 塑料51還覆蓋引線33到38，使得引線33到38的部分沒有被模塑料 51所覆蓋。
引線33到38的突出部分允許與外部端子的方便的電接觸，例如 印刷電路板的接觸區(qū)域。導電層53的材料提供外部端子和引線33到 38之間良好的電接觸。
管芯接合帶50具有熱導電材料，以用于經引線33、 34、 36和37 從工作管芯42散熱。
廣義上，引線33到38是某種類型引線指，而管芯42是某種類 型的半導體芯片。模塑料是某種形式的密封料。接合線44到48是線 的形式。管芯接合帶50是接合材料層的形式。
引線框材料31能夠采用帶導電層53的預鍍框(pre-plated frame) (PPF)形式。導電層53能夠包括其它導電材料，例如鎳-釔金(NiPd Au)。接合線44到46能夠具有鋁材料而不是金材料，而接合線47 到48可包括金材料而不是鋁材料。接合線44到48可具有相同的材 料而不是不同的材料。接合線44到48可通過球形接合或楔形接合技 術附連到引線框31或管芯42。管芯接合帶50可包括管芯接合粘合劑， 例如環(huán)氧月交。
第三COL封裝30的部件4是供不同的功能。引線框31為管芯42、管芯接合帶50和接合線44到48提供支撐結構。凹口 40旨在用于接 納管芯42并提供對管芯42的支撐。管芯42提供第三COL封裝30 的電子功能，其包括模擬信號或數字信號的處理。
接合線44到46的金材料使得接合線44到46能夠方便地附連到 管芯42。接合線47和48的鋁材料允許接合線47和48具有厚的直徑， 以用于高電流密度的傳輸而無需高成本。接合線44到48提供管芯42 和外部襯底(例如印刷電路板(PCB))之間通過引線33、 34、 36 和37的電路徑。
引線33到38充當用于第三COL封裝30的外部電端子。將接合 線47和48接合到相同的引線37允許引線37和管芯42之間傳遞更 大的電流量。管芯接合帶50將管芯42與引線33、 34、 36和37電絕 緣并散去由管芯42生成的熱量。
導電層53防止引線框31氧化。導電層53還提供對外部襯底的 良好電接觸以及到外部村底良好的粘合。在應用焊料的情況下，導電 層53的金材料在重熔過程期間擴散進入焊料，并有助于將第三COL 封裝30接合到外部襯底之上。
模塑料51旨在用于保護第三COL封裝30的內部部件免受外部 環(huán)境損害，例如熱、放電和機械沖擊。內部部件包括引線33到38、 管芯42和接合線44到48以及管芯接合帶50。而且，模塑料51緊固 第三COL封裝30的內部部件并防止內部部件移動。
圖IO示出用于制造圖6到9的第三COL封裝30的制造過程61 到71的流程圖60。
流程圖60開始于提供其頂部表面上帶有凹進的引線框材料的過 程61。隨后提供蝕刻引線框材料以用于在頂部表面上形成立方體凹口 的過程62。將管芯安裝到凹口中的過程64置于過程62之后。以接合 線連接管芯的過程75置于過程64之后。
以模塑料密封管芯的過程68跟隨過程65。將導電層鍍到引線框 材料的底部表面上的過程69置于過程68之后。蝕刻引線框材料的底部表面的過程70置于過程69之后。在過程70之后提供將引線框材 料分離的過程71。
廣義上，上述過程能被改變。例如，過程62的蝕刻可包括在引 線框上提供凹進的過程。
產生第三COL封裝30的方法在圖11到21中示出。
提供引線框材料片74，如圖11到21中所示。引線框材料片74 包括具有統(tǒng)一厚度的銅合金片。引線框材料片74具有連續(xù)底部表面 75和與底部表面75相對的連續(xù)頂部表面76。連續(xù)頂部表面76或連 續(xù)底部表面65在其中不具有通孔、缺口或開口。
此后，凹進77在頂部表面76上形成。凹進77由化學蝕刻過程 形成。首先在銅合金片的頂部上提供耐S吏掩模。該掩模具有對應凹進 77的位置的開口。
掩模通過將光阻層放置在引線框材料片74的頂部表面76上來形 成。隨后將紫外(UV)光通過光掩才莫才殳射到該光阻層上一個預定的時 間段。投射引起暴露于UV光的光阻部分的固化。未固化的部分隨后 被去除。固化的部分形成掩模。換句話說，將像(image)傳輸到光阻層。
隨后將該銅合金片浸入酸(例如氯化鐵酸)瓶一個預定的時間段。 開口暴露引線框材料片74的將要被酸去除的部分。該去除形成引線 框材料片74上的凹進77。接著，從酸瓶移走該銅合金片。掩模和任 何殘留的酸隨后由某種試劑去除，例如丙酮。
該過程產生凹進77，其分布在鐵骨構架配置設計(grid formation) 中，而在鐵骨構架配置設計的結合處提供凹進77。凹進77具有特定 的深度和部分圓柱形式。凹進77距離底部表面75統(tǒng)一的距離。圖11 中凹進77的幾何中心以中心線標記。
由生產過程的接下來的過程使用凹進77，以用于放置或對齊引線 框材料片74。
如圖12中所示，接著蝕刻引線框材料片74的頂部表面76以形 成凹口 40。形成凹口 40的該蝕刻過程與上述形成凹進77的蝕刻過程相似。
蝕刻的頂部表面76受到引線框材料片74的部分的去除。未蝕刻 的頂部表面76形成4妻觸區(qū)域55。
在晶片上提供管芯接合帶50，晶片包括多個管芯42。隨后切割 晶片以將管芯42與其相鄰管芯42分離。該切割也分離添加到管芯42 的管芯接合帶50。管芯接合帶50置于管芯42的底部表面上。
管芯42接著放置于凹口 40上，如圖13中所示。該放置使用精 確的管芯放置機器完成。管芯接合帶50將管芯42附連到凹口 42并 防止管芯42移動。
此后，多個接合線44到48使用線接合機器附連在管芯42和接 觸區(qū)域55之間。這在圖14中示出。
引線框材料片74接著由模塑料51覆蓋，如圖15中所示。覆蓋 過程包括將引線框材料片74放置在模型中。當模型處于封閉狀態(tài)， 熔化的模塑料51在模型里流動并覆蓋管芯42和接合線44到48。引 線框材料片74的頂部表面76防止熔化的模塑料51到達引線框材料 片74的底部部分。不存在模塑料51到引線框材料片74的底部表面 75上的滲流。
隨后冷卻模塑料51。該冷卻允許模塑料回到固態(tài)。模塑料51包 括脫模劑以用于從模型方便地去除密封的引線框材料片74。密封模塑 料51隨后進行模塑后加工以增加密封模塑料51的粘性。
如圖16中所示，用于形成導電層53的掩模78隨后在引線框材 料片74的底部表面75上提供。掩模78具有開口 ，通過這些開口暴 露且不覆蓋引線框材料片74的底部表面75。
NiAu材料的導電層53接著鍍到引線框材料片74的底部表面75 之上。導電層53置于底部表面75的暴露部分上。這在圖17中示出。 由引線框材料片74通過一系列濕化學鍍液的順序浸入來提供該鍍操 作。
隨后去除掩模78，如圖18中所示。接著蝕刻引線框材料片74的底部表面75以暴露管芯接合帶50, 如圖19中所示。NiAu材料的導電層53充當用于此蝕刻過程的抗蝕 刻掩膜。NiAu材料的層53具有抗蝕刻性質。金材料對酸的蝕刻有抗 耐性。蝕刻過程產生引線框材料片74的底部表面75上的缺口 52，并 暴露管芯接合帶50的底部表面的一部分。缺口 52將底部表面75連 4妻到頂部表面76。
隨后分離蝕刻的引線框材料片74以形成分離的COL封裝30，如 圖20中所示。該分離通過沿著切割線(saw street) 80的切割來執(zhí)行。 切割線80從模塑料51的頂部表面延伸到凹進77,并到達引線框材料 片74的底部表面75。該切割分離模塑料51和蝕刻的引線框材料片 74以形成分離的COL封裝30。
分離的COL封裝30在圖21中示出。第三COL封裝30可在后 續(xù)過程中受到進一步的封裝和電測試以確保第三COL封裝30滿足封 裝和裝置規(guī)格。
上述方法將模塑料51保持在引線框31的頂部表面76,并有利地 防止模塑料51到達底部表面75。因此，避免了模型泄露。而且，該 方法產生用于緊固管芯42的凹口 40并將管芯42放置在較低高度。
廣義上，許多其它蝕刻技術能夠用于替換上述的蝕刻過程。凹進 77通過沖壓機器而不是蝕刻來提供。
雖然上述描述包含許多特性，但這些不應被認為是限制實施例的 范圍，而僅是提供可預見的實施例的說明。特別是實施例的上述優(yōu)點 不應被認為是限制實施例的范圍，而僅是解釋在所述實施例投入實踐 時可能的成就。因此，實施例的范圍應該由權利要求及其等同物來決 定，而不是由所給出的示例。
權利要求
1. 一種制造半導體裝置的方法，包括提供引線框材料片；蝕刻所述引線框材料片以在所述引線框材料片的第一表面上形成凹口；將半導體芯片放置在所述引線框材料片的所述凹口中；以及選擇性地蝕刻所述引線框材料片的第二表面，所述第二表面與所述第一表面相對。
2. 如權利要求l所述的方法，包括，其中所述凹口通過選擇性地 蝕刻所述引線框材料片的所述第一表面而形成。
3. 如權利要求1所述的方法，其中所述方法還包括將所述半導 體芯片放置在所述凹口中之前，將接合材料添加到所述半導體芯片 上。
4. 如權利要求1所述的方法，其中所述方法還包括在將所述半 導體芯片放置在所述凹口中之后，在所述半導體芯片和所述引線框材 料片之間附連多個線。
5. 如權利要求1所述的方法，其中所述方法還包括在選擇性地 蝕刻所述第二表面之前，以模塑料覆蓋所述半導體芯片。
6. 如權利要求1所述的方法，包括，其中選擇性地蝕刻所述第 二表面直到所述引線框材料片被分割。
7. 如權利要求6所述的方法，包括分割所述引線框材料片以形 成電連4妻元件。
8. 如權利要求6所述的方法，其中所述方法還包括鍍所分割的 引線框材料片的部分。
9. 如權利要求1所述的方法，包括，其中所述引線框材料片包 括金屬襯底。
10. —種制造電子裝置的方法，包括提供載體片；凹口 ；將電子組件放置在所述載體片的所述凹口中；以及之后， 選擇性地去除所述載體片的第二表面的至少一部分，所述第二表 面與所述第一表面相對。
11. 如權利要求10所述的方法，包括，其中所述載體片采用具 有連續(xù)表面區(qū)域的引線框材料片的形式。
12. 如權利要求10所述的方法，包括，其中所述電子組件采用 半導體芯片的形式。
13. 如權利要求10所述的方法，其中所述方法還包括在選擇性 地去除所述第二表面之前，以密封料覆蓋所述電子組件。
14. 一種半導體裝置，包括多個引線，所述引線的至少一個包括該引線的表面上的凹部；以及在所述凹部中^是供的半導體芯片。
15. 如權利要求14所述的半導體裝置，其中所述半導體裝置還 包括放置在所述半導體芯片和所述凹部之間的接合材料層。
16. 如權利要求15所述的半導體裝置，其中所述接合材料層包 括電絕緣和熱傳導材料。
17. 如權利要求14所述的半導體裝置，其中所述半導體裝置還 包括附連在所述半導體芯片和所述引線之間的多個線。
18. 如權利要求14所述的半導體裝置，其中所述半導體裝置還 包括覆蓋所述半導體芯片和所述引線至少一部分的模塑料。
19. 如權利要求14所述的半導體裝置，包括，其中所述引線的 至少一個從所述模塑料突出。
20. 如權利要求19所述的半導體裝置，包括，其中所述半導體 裝置還包括在突出的引線上l是供的導電材料層。
21. —種電子裝置，包括多個電連接元件，所述電連接元件的至少 一個包括在所述電連接元件的表面上的凹部；以及在所述凹部中提供的電子組件。
22. 如權利要求21所述的電子裝置，包括，其中所述電子連接 元件采用引線的形式。
23. 如權利要求21所述的電子裝置，包括，其中所述電子組件 采用半導體芯片的形式。
24. —種電子裝置，包括具有凹部的引線，所述凹部配置成支撐半導體芯片。
25. 如權利要求24所述的電子裝置，包括 在所述引線和所述半導體芯片之間提供的接合材料。
全文摘要
本發(fā)明的名稱為半導體裝置封裝和制造半導體裝置封裝的方法，提供一種制造電子裝置的方法。該方法包括提供載體片、蝕刻引框材料片以形成引線框材料片的第一表面上的凹口、將電子芯片放置在載體片的凹口中、以及之后選擇性地蝕刻引線框材料片的第二表面，第二表面與第一表面相對。
文檔編號H01L21/58GK101546718SQ200910007040
公開日2009年9月30日 申請日期2009年2月1日 優(yōu)先權日2008年2月1日
發(fā)明者B·H·古, C·K·陳 申請人:英飛凌科技股份有限公司