專利名稱：模制超薄半導(dǎo)體管芯封裝和使用該封裝的系統(tǒng)及其制造方法
模制超薄半導(dǎo)體管芯封裝和使用該封裝的系統(tǒng)及其制造方
法相關(guān)申請的交叉引用不適用
背景技術(shù)：
諸如蜂窩電話、個(gè)人數(shù)據(jù)助理、數(shù)碼相機(jī)、膝上型計(jì)算機(jī)等的個(gè)人便攜式電子產(chǎn)品 通常由組裝到互連襯底的若干封裝半導(dǎo)體IC芯片和表面安裝部件組成，互連襯底諸如印 刷電路板和柔性襯底。將更多功能性和特征納入到個(gè)人便攜式電子產(chǎn)品而在同時(shí)縮小這種 裝置的大小的需求在不斷增加。這又使得對互連襯底的設(shè)計(jì)、大小、和組件的需求不斷增 加。隨著組裝部件的數(shù)量增多，襯底面積和成本增大，同時(shí)對更小形狀因數(shù)的需求增加。

發(fā)明內(nèi)容
作為發(fā)明的一部分，發(fā)明人已認(rèn)識到需要解決這些問題且認(rèn)識到找到能夠使電子 產(chǎn)品的功能性和特征增多而不造成襯底面積和成本增加以及產(chǎn)品成品率降低的方法是有 利的。作為發(fā)明的又一部分，發(fā)明人已認(rèn)識到許多電子產(chǎn)品具有具體為半導(dǎo)體管芯的若干 部件，它們可歸組為提供特定功能的若干小群組。作為發(fā)明的又一部分，發(fā)明人已發(fā)現(xiàn)電路 群組所需襯底面積通過以模制超薄封裝來封裝半導(dǎo)體管芯和其它部件顯著減小，模制超薄 封裝可在彼此堆疊來減小板空間并增加功能性，其中這種封裝各自可與其所容納的半導(dǎo)體 管芯一樣薄。相應(yīng)地，根據(jù)本發(fā)明的第一一般實(shí)施例涉及寬泛地包括引線框的半導(dǎo)體管芯封 裝，該引線框具有第一面、第二面、置于引線框的第一面和第二面之間的孔徑、以及置成與 該孔徑相鄰的多條引線。該半導(dǎo)體管芯封裝還包括半導(dǎo)體管芯，其具有頂面、底面、在頂面 和底面之間的至少一個(gè)側(cè)面，以及置于半導(dǎo)體管芯的頂面上的多個(gè)導(dǎo)電區(qū)。半導(dǎo)體管芯置 于引線框的孔徑中，其頂面基本上與引線框的第一面齊平。該封裝還包括在半導(dǎo)體管芯的 至少一個(gè)側(cè)面和引線框的至少一條引線之間的至少一個(gè)間隙，以及置于該至少一個(gè)間隙的 至少一部分中的電絕緣材料體。該封裝還包括多個(gè)導(dǎo)電構(gòu)件，各導(dǎo)電構(gòu)件具有電耦合到半 導(dǎo)體管芯的導(dǎo)電區(qū)的第一端以及電耦合到引線框的引線的第二端。至少一個(gè)導(dǎo)電構(gòu)件具有 的至少一部分置于電絕緣材料體的至少一部分上。對于這種示例性構(gòu)造而言，半導(dǎo)體管芯封裝可與其所容納的半導(dǎo)體管芯一樣薄， 其中發(fā)往以及來自管芯的信號由引線和導(dǎo)電構(gòu)件傳遞，其包括沉積導(dǎo)電層或者諸如楔形導(dǎo) 線接合的低高度引線接合。具有公共引線圖案的封裝可彼此堆疊以便電互連若干半導(dǎo)體管 芯，從而在單個(gè)半導(dǎo)體管芯封裝的覆蓋區(qū)域內(nèi)提供增多的功能性。封裝之間的導(dǎo)電構(gòu)件布 局可變化以在堆疊半導(dǎo)體管芯之間提供所需互連。作為本發(fā)明的該示例性實(shí)施例的另一好 處，具有相同電路或者部件的半導(dǎo)體管芯可堆疊以及平行地電耦合以在單個(gè)封裝的覆蓋區(qū) 域內(nèi)提供附加性能，這與使用較大覆蓋區(qū)域封裝中所封裝的大管芯相反。舉例而言，在個(gè)別 管芯上的小型功率開關(guān)MOSFET晶體管可容納在具有同樣小覆蓋區(qū)域的類似封裝中，且可堆疊以及平行地電耦合以提供容納于較大覆蓋區(qū)域封裝中的大得多的MOSFET器件的功率 處理性能。根據(jù)本發(fā)明的另一一般實(shí)施例涉及一種一個(gè)或多個(gè)半導(dǎo)體管芯的半導(dǎo)體管芯封 裝的制造方法。各半導(dǎo)體管芯包括正面和背面，且正面具有多個(gè)導(dǎo)電區(qū)。該方法寬泛地包 括構(gòu)建一組件，該組件具有置于載體膜上的其有源表面面向該載體膜的至少一個(gè)半導(dǎo)體管 芯、置成與半導(dǎo)體管芯相鄰的多條引線、以及在半導(dǎo)體管芯和至少一條引線之間的至少一 個(gè)間隙。該方法還包括將電絕緣材料體置于至少一個(gè)間隙內(nèi)，以使該主體凝固并粘附到半 導(dǎo)體管芯以及至少一條引線。用管芯和引線框的引線來組裝導(dǎo)電構(gòu)件以在管芯的導(dǎo)電區(qū)和 引線之間設(shè)置電耦合。諸如在組裝該管芯之前通過將導(dǎo)電構(gòu)件置于載體膜上來構(gòu)建該組件 時(shí)可組裝該導(dǎo)電構(gòu)件，或者在之后組裝。在后一情況下，載體膜可被移除，且導(dǎo)電構(gòu)件可置 于管芯的第一面和引線框之上。本發(fā)明還涵蓋包括根據(jù)本發(fā)明的封裝的系統(tǒng)，這種系統(tǒng)各自具有互連襯底以及根 據(jù)本發(fā)明的附連到互連襯底的半導(dǎo)體管芯封裝，且半導(dǎo)體管芯封裝和互連襯底之間有電連接。結(jié)合附圖在詳細(xì)描述中更詳細(xì)地描述本發(fā)明的以上一般實(shí)施例和其它實(shí)施例。在 附圖中，相同的附圖標(biāo)記可指示相同的元件，且可能不重復(fù)對一些元件的描述。附圖簡述

圖1是根據(jù)本發(fā)明的半導(dǎo)體管芯封裝的第一實(shí)施例的俯視圖。圖2是根據(jù)本發(fā)明的半導(dǎo)體管芯封裝的第一實(shí)施例的截面圖。圖3是包括根據(jù)本發(fā)明的半導(dǎo)體管芯封裝的示例性系統(tǒng)的截面圖。圖4是根據(jù)本發(fā)明的導(dǎo)電構(gòu)件的示例性布局的俯視圖。圖5是根據(jù)本發(fā)明的導(dǎo)電構(gòu)件的另一示例性布局的俯視圖。圖6是示出置于根據(jù)本發(fā)明的示例性封裝上的球柵陣列的示例性封裝的仰視圖。圖7-18示出根據(jù)本發(fā)明示例性實(shí)施例的各種制造階段期間的封裝組件的諸視 圖。
具體實(shí)施例方式以下將具體參照其中示出本發(fā)明的示例性實(shí)施例的附圖來更全面地描述本發(fā)明。 然而，本發(fā)明可按照許多不同形式體現(xiàn)并且不應(yīng)當(dāng)解釋成對本文所述實(shí)施例構(gòu)成限制。相 反，提供這些實(shí)施例以便使公開更徹底和完整，且向本領(lǐng)域普通技術(shù)人員全面地傳達(dá)本發(fā) 明的范圍。在附圖中，為清楚起見可能放大諸層的厚度和區(qū)域。貫穿說明書使用相同附圖 標(biāo)記表示相同元件。諸元件對于不同實(shí)施例可具有不同相互間關(guān)系和不同位置。還應(yīng)理解的是，當(dāng)一個(gè)層被稱為在另一個(gè)層或襯底“之上”時(shí)，它可以直接在另一 個(gè)層或襯底之上，或也可存在中間層。在附圖中，為清楚起見放大諸層和區(qū)域的厚度和大 小，且附圖中相似附圖標(biāo)記表示相似元件。還要理解當(dāng)諸如層、區(qū)域或者襯底的一個(gè)元件為 在另一元件“之上”、“連接至”、“電連接至”、“耦合至”、或者“電耦合至”另一元件時(shí)，其可能 是直接在上面，連接至或者耦合至另一元件，或可存在一個(gè)或多個(gè)中間元件。相反，當(dāng)一元 件稱為位于另一元件或?qū)拥摹爸苯由戏健?、“直接連接至”或者“直接耦合至”另一元件或?qū)?時(shí)，不存在中間元件或?qū)?。本文中使用的術(shù)語“和/或”包括相關(guān)聯(lián)所列條目的任一個(gè)以及一個(gè)或多個(gè)的所有組合。本文中所使用的術(shù)語僅出于對本發(fā)明的說明性目的，且不應(yīng)被解釋成對本發(fā)明的 內(nèi)涵或范圍的限制。如在說明書中所使用，除非根據(jù)上下文明確指出，否則單數(shù)形式可包括 復(fù)數(shù)形式。另外，本說明書中所使用的表達(dá)“包括”和/或“包括了”既不定義所提及的形 狀、數(shù)量、步驟、動作、操作、構(gòu)件、元件、和/或這些的群組，也不排除增加一個(gè)或多個(gè)其它 不同形狀、數(shù)量、步驟、操作、構(gòu)件、元件、和/或這些的群組的存在或者添加，或者這些的添 加。諸如“之上”、“上方”、“上”、“下方”、“之下”、“下”、“低”等的空間相關(guān)術(shù)語可在本文中 使用以易于描述如附圖所示的一個(gè)元件或者特征與另一(諸)元件或(諸)特征的關(guān)系。 可以理解這些空間相關(guān)術(shù)語旨在包含在使用或者操作中的器件(例如封裝)的不同取向以 及附圖中所描述的取向。舉例而言，如果附圖中的器件被顛倒，描述為在其它元件或者特征 “下方”或“之下”或“下”的元件則取向?yàn)樵谄渌蛱卣鳌爸稀被颉吧戏健?。因此，示?性術(shù)語“上方”可包含上方和下方取向兩者。如本文中所使用地，諸如“第一”、“第二”等的術(shù)語用于描述各種構(gòu)件、部件、區(qū)域、 層、和/或部分。然而，很顯然不應(yīng)由這些術(shù)語定義構(gòu)件、部件、區(qū)域、層、和/或部分。這些 術(shù)語僅用于區(qū)別一個(gè)元件、部件、區(qū)域、層或部分與另一構(gòu)件、部件、區(qū)域、層或部分區(qū)。因 此，在不背離本發(fā)明范圍的情況下，將要描述的第一構(gòu)件、部件、區(qū)域、層或部分還可被稱為 第二構(gòu)件、部件、區(qū)域、層或部分。圖1是根據(jù)本發(fā)明的半導(dǎo)體管芯封裝的第一實(shí)施例100的俯視圖，且圖2是其沿 著圖1所示的線2-2獲得的截面圖。參考圖1和圖2兩者，半導(dǎo)體管芯封裝100包括引線 框110，其具有第一面111、第二面112、置于引線框的第一面和第二面之間的孔徑113、以及 置成與孔徑113相鄰的多條引線114a-114f。封裝100還包括半導(dǎo)體管芯120，其具有頂面 121、底面122、頂面和底面之間的一個(gè)或多個(gè)側(cè)面123、以及置于管芯頂面121之上的多個(gè) 導(dǎo)電區(qū)12^-lMf。半導(dǎo)體管芯120典型地具有四個(gè)側(cè)面。(在極少情況下，其可具有僅有 一個(gè)側(cè)面的圓形形狀，或者具有三個(gè)側(cè)面的三角形形狀。)管芯的頂面121經(jīng)常被稱作有源 表面，因?yàn)閷?dǎo)電區(qū)IM置于該面上，且因?yàn)槎鄶?shù)電子部件在該面上形成。半導(dǎo)體管芯120置 于引線框的孔徑113中且其頂面121與引線框的第一面111基本齊平。為了基本齊平，表 面121和111之間的高度差不大于50微米。該高度差通常不大于25微米，且優(yōu)選為不大 于半導(dǎo)體管芯120厚度的10% (對于具有100微米厚度的管芯而言，將不大于10微米。) 管芯120的底面122優(yōu)選為與引線框的第二面112基本齊平或者低于引線框的第二面112 的水平面，但是可以高于第二面122的水平面。為了基本齊平，表面122和112之間的高度 差不大于50微米。在典型實(shí)施例中，管芯120的底面122比引線框的第二面112高出不大 于25微米。封裝100還包括置于半導(dǎo)體管芯120的至少一個(gè)側(cè)面123和引線框110的至少一 條引線114之間的至少一個(gè)間隙140。典型地，管芯120基本上置于孔徑113和引線114的 中間，且間隙140環(huán)繞管芯120。然而，管芯120可放置成與一行引線鄰接，在這種情況下間 隙環(huán)繞管芯的三側(cè)。在另一示例中，引線114可分布在管芯120的所有四側(cè)周圍以提供矩 形孔徑，且管芯可放置成與孔徑的角隅鄰接。在這種情況下，間隙將包圍管芯的兩側(cè)。在矩 形孔徑示例的另一實(shí)現(xiàn)方式中，管芯和引線框可具有精確尺寸，且管芯的兩個(gè)相對側(cè)面可 鄰接相對兩行的引線，其在管芯的另兩個(gè)相對側(cè)面以及另外相對兩行引線之間提供間隙。
封裝100還包括置于至少一部分間隙140中的電絕緣材料體145，且優(yōu)選為基本上 置于所有間隙140中。電絕緣材料體還可置于引線114a-114f之間的間隙中。電絕緣材料 體145優(yōu)選為以液態(tài)置于間隙140中，然后諸如通過應(yīng)用熱處理(諸如在沉積之前或之后 加熱)、紫外光處理、和/或化學(xué)處理(例如化學(xué)反應(yīng))來凝固。電絕緣材料體145優(yōu)選具 有能使其在凝固后機(jī)械地附連到半導(dǎo)體管芯120的各側(cè)123和引線114a-114f側(cè)面的粘合 性能。電絕緣材料體145可包括環(huán)氧樹脂(諸如環(huán)氧模制化合物)、硅樹脂、和/或聚酰亞 胺(即，其可包括這些材料的一個(gè)或多個(gè))。電絕緣材料體145優(yōu)選形成為具有與管芯頂面 121和引線框的第一面111基本齊平的頂面，以及與管芯底面122和引線框第二面112的一 個(gè)或兩個(gè)基本齊平的底面。為了基本齊平，高度差不大于50微米。典型地，高度差不大于 25微米。封裝100還包括多個(gè)導(dǎo)電構(gòu)件130a_130f，各導(dǎo)電構(gòu)件130具有電耦合到半導(dǎo)體管 芯的導(dǎo)電區(qū)124的第一端、以及電耦合到引線框110的引線114的第二端。典型地導(dǎo)電構(gòu) 件130具有的至少一部分置于電絕緣材料體145的至少一部分上。導(dǎo)電構(gòu)件130a-130f各 自可包括在由引線框110、管芯120和電絕緣材料體145共同設(shè)置的表面上通過常規(guī)沉積方 法形成的導(dǎo)電層(例如，金屬層)。它們的厚度典型地在2微米至20微米的范圍之間。導(dǎo) 電構(gòu)件130a-130f各自還可包括基本平坦導(dǎo)線接合或者基本平坦帶狀接合，其中一端楔形 接合到引線框110的引線114，且另一端楔形接合到管芯120的導(dǎo)電區(qū)124，且楔形接合之 間的馳隙(slack)最小(例如，所謂的“無高度”環(huán))。這種平坦導(dǎo)線接合的厚度的范圍典 型地在25微米( 1密耳)至100微米( 4密耳)之間。封裝100還包括置于導(dǎo)電構(gòu)件130a_130f和由引線框110、管芯120以及電絕緣材 料體145提供的表面上的電絕緣材料層160。層160可包括聚酰亞胺、環(huán)氧樹脂、硅樹脂、苯 并環(huán)丁烯(BCB)等，且可通過印刷(例如，絲網(wǎng)印刷)、通過施加膜、或者通過其它常規(guī)方法 來布置。絕緣層160保護(hù)導(dǎo)電構(gòu)件130a-130f和管芯120的頂面121，電絕緣這些元件并延 緩這些元件的腐蝕。可從在引線IHa-IHf之上的區(qū)域略去層160，其實(shí)現(xiàn)彼此堆疊的封裝 100的實(shí)例，其中它們的引線通過焊料體電耦合(如下文所示)。在這種堆疊排列中，層160 使半導(dǎo)體管芯相互電絕緣。層160可具有10微米至110微米范圍內(nèi)的厚度。層160的最 大值110微米與平坦楔形接合的最大高度110微米相關(guān)。對于該構(gòu)造而言，制成的封裝可具有與管芯厚度基本相同的厚度，由此提供超薄 半導(dǎo)體管芯封裝。舉例而言，在管芯厚度為100微米的情況下，該封裝可制成大致110微米 至120微米那么薄。舉例而言，在管芯厚度為250微米的情況下，該封裝可制成大致260微 米至300微米那么薄。該超薄封裝通過最小化管芯和外部熱沉之間的距離來提供極佳的熱 性能，且通過最小化互連距離和引線距離來提供極佳電特性。此外，引線114a-114f可配置 成其外面部分符合產(chǎn)業(yè)標(biāo)準(zhǔn)引腳輸出。引線114和/或?qū)щ姌?gòu)件130還可從管芯(諸如對 于小管芯而言)向外扇出以將芯片的互連襯墊重新分布成產(chǎn)業(yè)標(biāo)準(zhǔn)圖案。所有這些特征使 封裝100對于便攜式裝置和需要超薄部件的裝置而言是極佳選擇。除以上所述之外，多個(gè)實(shí)例封裝100可在彼此堆疊以便在板區(qū)域的給定覆蓋區(qū)域 內(nèi)提供增多的電路功能性和/或性能。圖3是包括互連板310的示例系統(tǒng)300的截面圖， 該互連板310具有多個(gè)電互連襯墊315、置于互連板310頂面上的半導(dǎo)體管芯封裝(其第二 面112面向板310)、置于封裝100之上的第二半導(dǎo)體管芯封裝100a、置于第二封裝IOOa之上的第三半導(dǎo)體管芯封裝100b。半導(dǎo)體管芯封裝100的引線114通過相應(yīng)導(dǎo)電粘合體305 電耦合到相應(yīng)襯墊315，導(dǎo)電粘合劑可包括焊料、導(dǎo)電聚合物等。系統(tǒng)300還包括也通過粘 合體305電耦合到相應(yīng)襯墊315的電封裝304。封裝304可包括無源電子部件，或者可包 括具有與封裝100相同或者不同結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體管芯封裝，且可通過置于互連襯底310之中 或之上的一條或多條電跡線311電耦合到封裝100。封裝100可安裝成如圖3所示使其第 二面112面向互連襯底310，或者可安裝成使其第一面111面向互連襯底310。在前一情況 下，管芯120的背面可通過粘合體305電耦合到襯底310的襯墊315 (未示出)以制成電連 接或者增強(qiáng)管芯冷卻。在后一情況下，當(dāng)封裝100相反取向時(shí)，層130的在引線114上的部 分優(yōu)選被移除。然而，因?yàn)楹噶险澈象w305可粘附到引線114的側(cè)面移除不是必要的(雖 然這會增大封裝的有效覆蓋區(qū)域)。封裝IOOa和120b包括與封裝100基本相同的構(gòu)造，且包括相應(yīng)的半導(dǎo)體管芯 120a和120b，它們可具有與管芯120相同的部件和電路或者可具有不同的部件和電路。封 裝IOOa和IOOb的導(dǎo)電構(gòu)件130可具有與封裝100的導(dǎo)電構(gòu)件130相同的配置和布局或者 可具有不同配置和布局。第二封裝IOOa的第二面112可置于第一封裝100之上，且在其第 二面112上的引線114部分可通過導(dǎo)電粘合體320電耦合到封裝100的相應(yīng)引線114。粘 合體320可包括焊料、導(dǎo)電聚合物等。第二封裝IOOa還可具有相反取向，其中其第一面111 可置于第一封裝100之上，在第一面111上的引線114部分可通過粘合體320電耦合到封 裝100的相應(yīng)引線114。在該情況下，優(yōu)選移除層160的在第二封裝IlOa的引線114之上 的部分。以類似方式，第三封裝IOOb的第二面112可置于第二封裝IOOa的第一面111之 上，且在其第二面112上的引線114部分可通過導(dǎo)電粘合體320電耦合到第二封裝IOOa的 相應(yīng)引線114。第三封裝IOOb還可具有相反取向，其中其第一面111可置于第二封裝IOOb 之上，在第一面111上的引線114部分可通過粘合體320電耦合到第二封裝IOOa的相應(yīng)引 線114。在該情況下，優(yōu)選移除層160的在第三封裝IlOb的引線114之上的部分。封裝100、100a和IOOb可具有相同電路(以及半導(dǎo)體管芯)，在這種情況下其相應(yīng) 電路平行地電耦合。諸如通過增大功率處理電路的電流處理能力，平行互連可在封裝100 的覆蓋區(qū)域內(nèi)提供提高的電路性能。作為另一可能性，兩個(gè)封裝可具有相同電路且可具有 功率處理器件，而第三封裝具有不同電路，諸如用于控制另外兩個(gè)封裝中的功率處理器件 的控制電路。該配置可用于提高封裝100的覆蓋區(qū)域內(nèi)的電路性能以及功能性。作為另一 可能性，所有三個(gè)封裝可具有不同電路。該配置可用于增多封裝100的覆蓋區(qū)域內(nèi)的電路 功能性。為了便于不同封裝的堆疊互連，封裝的導(dǎo)電構(gòu)件130的布局可不同于圖2所示的 布局。作為示例，在圖4中示出用于第三封裝IOOb的這種更改布局。封裝100和IOOa還 可具有更改布局，其可不同于圖4所示的布局?？稍趯⒎庋bIOOUOOa和IOOb組裝到互連襯底310之前將它們組裝在一起，在這 種情況下，粘合體320可具有高于粘合體305的回流溫度。作為另一方法，封裝100可首先 組裝到襯底310之上，然后將封裝IOOa和IOOb組裝到封裝100之上。在該情況下，粘合體 320可具有低于粘合體305的回流溫度。封裝100、IOOa和IOOb可分別被焊接，或者可按照 組裝形式焊接，如圖3所示。如以上所述，半導(dǎo)體封裝的引線114和/或?qū)щ姌?gòu)件130還可從管芯(諸如對于小管芯而言)向外扇出以將芯片的互連襯墊重新分布為產(chǎn)業(yè)標(biāo)準(zhǔn)圖案。該扇出由圖5中的 封裝200示出。這種扇出還可用于允許球柵陣列在封裝的任一面的使用，如圖6所示。圖7-11示出制造封裝IOOUOOa和IOOb的示例性方法。參考圖7和8，示例性方 法包括構(gòu)建一組件400，該組件400具有置于載體膜410上的其有源表面121面向該載體 膜410的至少一個(gè)半導(dǎo)體管芯120、置成與半導(dǎo)體管芯120相鄰的多條引線114、以及半導(dǎo) 體管芯120和至少一條引線114之間的至少一個(gè)間隙140。圖7示出組件400的截面圖，而 圖8示出俯視圖。引線114優(yōu)選在引線框110中設(shè)置在一起，且臨時(shí)由系桿119連接在一 起(圖8所示)?？赏ㄟ^組裝引線框110與載體膜410、且然后將半導(dǎo)體管芯120組裝到載 體膜之上來構(gòu)建組件400。典型地，引線框100和載體膜410各自以帶狀材料層卷的形式提 供，其中載體膜410具有施加到材料層一側(cè)的薄粘合層。成卷引線框110和載體膜410可 對準(zhǔn)并在解開卷時(shí)通過常規(guī)基于輥的設(shè)備結(jié)合在一起。對于薄管芯而言，有可能使用帶式 自動接合(TAB)條，其可以組裝形式提供載體膜410和引線框100兩者。在該情況下，TAB 膜的引線可配置成提供引線114、且通過取放設(shè)備用薄粘合涂層將管芯120粘附在載體膜 表面上。作為另一方法，有可能組裝半導(dǎo)體管芯120與載體膜410，且然后組裝引線框110 與載體膜410和管芯120。該組裝方法要求引線框和載體膜更精確對準(zhǔn)。參考圖9，示例性方法還包括將電絕緣材料體置于至少一個(gè)間隙140內(nèi)，以使該主 體凝固并粘附到半導(dǎo)體管芯120以及至少一條引線114。該動作可通過將組件400放置在 具有上元件和下元件的模制工具440中來容易地實(shí)現(xiàn)，其中上元件可具有容納管芯120和 引線110的腔體，而下元件可包括平板。在模制工具440的元件已安置成與組件400接觸 之前或者之后，絕緣材料體145以液體形式注入到間隙140，且允許凝固(諸如通過冷卻、加 熱、化學(xué)反應(yīng)、和/或暴露于紫外光，這取決于材料特性)?？墒褂萌魏我阎哪Ｖ撇牧稀⒛?制器、以及模制方法。絕緣材料體還可使用任何已知封裝印刷方法(類似于絲網(wǎng)印刷)置 于間隙140中。在放置電絕緣材料體145之后，該示例性方法還包括從組件400移除載體膜410， 并在管芯120和引線框110的第一面處形成導(dǎo)電構(gòu)件130，如圖10所示。導(dǎo)電構(gòu)件130可 按照多種方式形成。作為第一方式，可將臨時(shí)電鍍掩模絲網(wǎng)印刷到或以其它方式粘附到組 件正面，其中電鍍掩模具有在構(gòu)件130位置處的孔徑。然后，金屬可無電地電鍍到組件正 面，填充孔徑并形成導(dǎo)電構(gòu)件130。然后可通過常規(guī)方法移除電鍍掩模。作為另一方式，在 沒有電鍍掩模的情況下金屬可以無電地電鍍到組件正面。之后，可將蝕刻掩模絲網(wǎng)印刷到 導(dǎo)電構(gòu)件130的位置上，且然后組件可暴露于蝕刻溶液用于移除沒有被蝕刻掩模覆蓋的電 鍍材料，從而留下導(dǎo)電構(gòu)件130。蝕刻掩模之后可移除或者可原位保留。作為又一方式，可 將導(dǎo)電粘合材料絲網(wǎng)印刷到導(dǎo)電構(gòu)件130的位置上，且之后諸如通過加熱、暴露于紫外光、 和/或化學(xué)反應(yīng)處理來形成構(gòu)件130。作為另一方式，可在管芯120的導(dǎo)電區(qū)IM和引線 114之間接合高度低的導(dǎo)線接合和/或帶狀接合。作為一優(yōu)選而非任何要求，導(dǎo)線接合可用 于互連數(shù)據(jù)和控制信號，且?guī)罱雍峡捎糜诨ミB電源線。還可使用形成導(dǎo)電構(gòu)件130的其 它已知方式。在形成導(dǎo)電構(gòu)件130之后，該示例性方法包括將電絕緣材料層160置于導(dǎo)電構(gòu)件 130之上和組件400頂面之上，如圖11所示。可通過施加具有粘合表面的固體膜、通過噴 涂、通過絲網(wǎng)印刷、和/或任何其它已知層沉積處理來放置層160。然后通過沿著系桿19切割，從組件400分離封裝100?？墒褂弥T如激光器和/或鋸的任何已知切割工具。圖12-14示出制造封裝100、IOOa和IOOb的另一示例性方法。在該示例性方法中， 在組裝半導(dǎo)體管芯120和引線框110與載體膜410之前，在組件400’中組裝導(dǎo)電構(gòu)件130 與載體膜410，如圖12所示?？赏ㄟ^將導(dǎo)電材料層置于載體膜410表面之上來組裝導(dǎo)電構(gòu) 件130，諸如通過電鍍或者片層疊來布置導(dǎo)電材料層，隨后進(jìn)行圖案蝕刻。導(dǎo)電材料可包括 銅。還可通過使用取放設(shè)備將導(dǎo)電條直接裝在載體膜410的膠粘表面上將導(dǎo)電構(gòu)件130與 載體膜410組裝。導(dǎo)電條可具有約為25微米的厚度，其對于功率半導(dǎo)體應(yīng)用是適合的。如 圖12所示，粘合材料體435可置于導(dǎo)電構(gòu)件130的暴露表面之上。粘合體435可包括焊料， 且可幫助將導(dǎo)電構(gòu)件130電耦合到管芯120的導(dǎo)電區(qū)IM和引線框110的引線114。然而， 還可使用不需要粘合體的其它接合處理。如圖13所示，示例性方法還包括組裝引線框110和管芯120與載體膜410和導(dǎo)電 構(gòu)件130。部件110和120的組裝可按照任何順序發(fā)生，其中引線114的部分和管芯120的 導(dǎo)電區(qū)接觸相應(yīng)粘合材料體435。然后可處理粘合體435以將它們粘附到導(dǎo)電構(gòu)件130、引 線114、以及管芯120的導(dǎo)電部分。當(dāng)粘合體435包括焊膏時(shí)，該處理可包括在其中主體被 加熱至回流溫度且然后被冷卻的回流工藝。當(dāng)粘合體130包括導(dǎo)電聚合物材料時(shí)，該處理 可包括化學(xué)反應(yīng)、加熱至固化溫度、和/或紫外光應(yīng)用(諸如穿過載體膜410)。如圖14所生活，示例性方法還包括將電絕緣材料體145置于至少一個(gè)間隙140 內(nèi)，以使該主體凝固并粘附到各半導(dǎo)體管芯120以及至少一條引線114。該動作可通過在 具有上元件和下元件的模制工具440中放置組件400’來容易地實(shí)現(xiàn)，其中上元件可具有容 納管芯120和引線框110的腔體，而下元件可包括平板。在模制工具440的元件已放置成 與組件400’接觸之前或者之后，可將絕緣材料體145以液體形式注入到間隙140中，且能 夠凝固(諸如通過冷卻、加熱、化學(xué)反映、和/或暴露于紫外光，這取決于材料特性)?？墒?用任何已知模制材料、模制器、以及模制方法。絕緣材料體還可使用任何已知封封印刷方法 (已知密封印刷方法)置于間隙140中。在放置電絕緣材料體145之后，可將最終形態(tài)的封裝從組件400’分離。在該示例 性方法中，可由載體膜410提供絕緣層160。圖15-17示出制造封裝100、IOOa和IOOb的另一示例性方法。在該示例性方法中， 導(dǎo)電構(gòu)件130和引線框110整體地形成且與載體膜410在基本同一時(shí)間組裝。如本文中所 使用地，術(shù)語“整體地形成”意味著導(dǎo)電構(gòu)件130和引線框110的引線114的至少一些部分 由至少一個(gè)公共材料體形成。參考圖15，諸如銅的導(dǎo)電材料層415置于載體膜410上以提 供起始組件400”，其中導(dǎo)電材料層通過諸如膜層疊或者無電電鍍和電解電鍍的組合布置。 參考圖16，對導(dǎo)電層415進(jìn)行圖案化以形成導(dǎo)電構(gòu)件130、引線框110和引線114?？墒褂?兩個(gè)圖案蝕刻步驟一個(gè)步驟用于限定引線114，且另一步驟用于限定導(dǎo)電構(gòu)件130。當(dāng)通 過電鍍布置導(dǎo)電層415時(shí)，電鍍動作和圖案化動作可交織。舉例而言，可執(zhí)行無電電鍍處理 以形成層，將從該層形成導(dǎo)電構(gòu)件130，以及引線114和引線框110的初始厚度；然后，圖案 掩?？芍糜跓o電鍍層之上以限定將要形成引線114和引線框110的位置。然后可穿過圖案 掩模執(zhí)行電解電鍍處理以形成引線114和引線框110的殘余厚度?？梢瞥撗谀＃⒖蓪?蝕刻掩模置于無電鍍層上以在無電鍍層中限定導(dǎo)電構(gòu)件130，以及引線114和引線框110的 初始厚度的圖案。掩?；Y(jié)構(gòu)然后可被蝕刻以從無電鍍層全面限定導(dǎo)電構(gòu)件130，引線114和引線框110的初始厚度，由此從公共材料體(例如，無電鍍層)整體地形成導(dǎo)電構(gòu)件130， 引線114和引線框110的初始厚度。如圖17所示，該示例性方法還包括將粘合體435置于部分導(dǎo)電構(gòu)件130上，且組 裝管芯120與載體膜410、導(dǎo)電構(gòu)件130、引線框110，其中管芯120的導(dǎo)電區(qū)124接觸相應(yīng) 粘合體435。然后可處理粘合體435以將它們粘附到導(dǎo)電構(gòu)件130、管芯120的導(dǎo)電部分， 如上所述。該示例性方法還包括將電絕緣材料體145置于至少一個(gè)間隙140內(nèi)，以使該電絕 緣材料體凝固并粘附到各半導(dǎo)體管芯120以及至少一條引線114。可通過如圖14所示在模 制工具440中安置組件400”，并在模制工具440的元件已安置成與組件400”接觸之前或之 后以液體形式將電絕緣材料注入到間隙140，且允許材料凝固(諸如通過冷卻、加熱、化學(xué) 反應(yīng)、和/或暴露于紫外光，這取決于材料特性)來容易地實(shí)現(xiàn)該動作?？墒褂萌魏我阎?制材料、模制器、以及模制方法。絕緣材料體還可使用任何已知封裝印刷方法(類似于絲網(wǎng) 印刷)置于間隙140中。圖18中示出作為結(jié)果的組件400”。在布置電絕緣材料體145之后，可將最終形態(tài)的封裝從組件400”分離。在該示例 性方法中，可由載體膜410提供絕緣層160。因此，要理解可按照各種時(shí)間順序?qū)⑤d體膜410、引線框110、半導(dǎo)體管芯120和導(dǎo) 電構(gòu)件130組裝在一起，包括一些部件的基本同步組裝。相應(yīng)地，要理解本文中公開和要 求保護(hù)的任何方法的動作執(zhí)行不預(yù)示另一動作的完成，可相對于另一動作以任何時(shí)間序列 (例如，時(shí)間順序)執(zhí)行動作，包括同步執(zhí)行和各種動作的交替執(zhí)行。(舉例而言，當(dāng)以混合 方式執(zhí)行部分的兩個(gè)或更多動作時(shí)可發(fā)生交替式執(zhí)行。)因此可以理解，雖然本申請的方法 權(quán)利要求闡述了相應(yīng)的各組動作，但是方法權(quán)利要求不限于在權(quán)利要求語言中所列出的動 作的順序，而代替地涵蓋所有以上可能的順序，包括同步和交替地執(zhí)行動作以及其他以上 未明確描述的可能的順序，除非權(quán)利要求語言另有所指(諸如通過明確陳述一個(gè)動作繼續(xù) 或接著另一動作)。上述的半導(dǎo)體管芯封裝可用在包括其上安裝有封裝的電路板的電氣組件中。它們 還可被用在諸如電話、計(jì)算機(jī)等之類的系統(tǒng)中?？衫斫庠谝€框Iio的各孔徑113內(nèi)可組 裝有一個(gè)以上的半導(dǎo)體管芯以便提供更多功能性和電路密度。上述示例中的一些涉及諸如MLP型封裝的其中引線的線端不延伸超過模制材料 的側(cè)面邊緣的“無引線”型封裝。本發(fā)明的各實(shí)施例還可包括其中引線延伸到模制材料的 側(cè)面之外的有引線封裝。對“一”、“一個(gè)”和“該”的敘述旨在表示一個(gè)或多個(gè)，除非具體指明為相反情況。在此已采用的術(shù)語和表達(dá)是用作描述的而非限制性的術(shù)語，并且使用這些術(shù)語和 表達(dá)并不旨在排除所示和所描述特征的等效特征，可認(rèn)為各種修改有可能在要求保護(hù)的本 發(fā)明范圍內(nèi)。此外，本發(fā)明一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例的一個(gè)或多個(gè)特征可與本發(fā)明其他實(shí)施例的一個(gè) 或多個(gè)特征組合，而不背離本發(fā)明的范圍。雖然已關(guān)于所例示的各實(shí)施例特別描述了本發(fā)明，但是將理解可基于本公開內(nèi)容 作各種變更、修改、改變以及等效安排，并且旨在落于本發(fā)明及所附權(quán)利要求書的范圍之 內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種半導(dǎo)體管芯封裝，包括引線框，其具有第一面、第二面、置于所述引線框的第一面和第二面之間的孔徑、以及 置成與所述孔徑相鄰的多條引線；半導(dǎo)體管芯，其具有頂面、底面、在所述頂面和底面之間的至少一個(gè)側(cè)面、以及置于所 述半導(dǎo)體管芯頂面上的多個(gè)導(dǎo)電區(qū)，所述半導(dǎo)體管芯在其頂面基本與所述引線框的第一面 齊平的情況下置于所述引線框的孔徑中；至少一個(gè)間隙，其在所述半導(dǎo)體管芯的至少一個(gè)側(cè)面和所述引線框的至少一條引線之間；電絕緣材料體，其置于所述至少一個(gè)間隙的至少一部分中；以及 多個(gè)導(dǎo)電構(gòu)件，各導(dǎo)電構(gòu)件具有電耦合到所述半導(dǎo)體管芯的導(dǎo)電區(qū)的第一端以及電耦 合到所述引線框的引線的第二端，至少一個(gè)導(dǎo)電構(gòu)件具有的一部分置于電絕緣材料體的至 少一部分上。
2.如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體封裝，其特征在于，所述電絕緣材料體機(jī)械地附連到所 述半導(dǎo)體管芯的至少一個(gè)側(cè)面和所述引線框的至少一條引線。
3.如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體封裝，其特征在于，所述半導(dǎo)體管芯的所述頂面包括有 源表面且置成與所述引線框的第一面基本齊平。
4.如權(quán)利要求3所述的半導(dǎo)體封裝，其特征在于，所述半導(dǎo)體管芯的所述底面與所述 引線框的第二面基本齊平或者低于所述引線框的第二面的水平面。
5.如權(quán)利要求3所述的半導(dǎo)體封裝，其特征在于，所述半導(dǎo)體管芯的所述底面高出所 述引線框的第二面不超過50微米。
6.如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體封裝，其特征在于，所述半導(dǎo)體管芯的頂面和所述引線 框的第一面的所述高度差不大于50微米。
7.如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體封裝，其特征在于，所述半導(dǎo)體管芯的頂面和所述引線 框的第一面的所述高度差不大于25微米。
8.如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體封裝，其特征在于，所述電絕緣材料體包括以下的一個(gè) 或多個(gè)環(huán)氧樹脂、硅樹脂、聚酰亞胺。
9.如權(quán)利要求3所述的半導(dǎo)體封裝，其特征在于，所述電絕緣材料體具有與所述半導(dǎo) 體管芯的頂面基本齊平的頂面。
10.如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體封裝，其特征在于，至少一個(gè)導(dǎo)電構(gòu)件包括導(dǎo)電材料層。
11.如權(quán)利要求10所述的半導(dǎo)體封裝，其特征在于，所述導(dǎo)電材料層具有不大于20微 米的厚度。
12.如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體封裝，其特征在于，至少一個(gè)導(dǎo)電構(gòu)件包括導(dǎo)線接合。
13.如權(quán)利要求12所述的半導(dǎo)體封裝，其特征在于，所述導(dǎo)線接合包括在各端處具有 楔形接合的兩個(gè)端。
14.如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體封裝，其特征在于，還包括置于多個(gè)導(dǎo)電構(gòu)件上的電絕 緣材料層。
15.如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體封裝，其特征在于，還包括部件封裝，所述部件封裝包括第二引線框，其具有第一面、第二面、置于所述第二引線框的第一面和第二面之間的孔 徑、以及置成與所述第二引線框的孔徑相鄰的多條第二引線；電氣部件，其具有頂面、底面、在所述頂面和底面之間的至少一個(gè)側(cè)面、置于所述電氣 部件頂面上的多個(gè)導(dǎo)電區(qū)，所述電氣部件在其頂面與所述第二引線框的第一面基本齊平的 情況下置于所述第二引線框的孔徑中；至少一個(gè)輔助間隙，其在所述電氣部件的至少一個(gè)側(cè)面和所述第二引線框的至少一條 引線之間；第二電絕緣材料體，其置于所述至少一個(gè)輔助間隙的至少一部分中；以及 多個(gè)第二導(dǎo)電構(gòu)件，每個(gè)第二導(dǎo)電構(gòu)件具有電耦合到所述電氣部件的導(dǎo)電區(qū)的第一端 和電耦合到所述第二引線框的引線的第二端，至少一個(gè)導(dǎo)電構(gòu)件具有的一部分置于所述第 二電絕緣材料體的至少一部分上；以及其中，半導(dǎo)體封裝和所述部件封裝彼此堆疊，且其中所述部件封裝的多條引線電耦合 到所述半導(dǎo)體封裝的相應(yīng)多條引線。
16.如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體封裝，其特征在于，所述電氣部件包括半導(dǎo)體管芯；以及其中所述半導(dǎo)體封裝的導(dǎo)電構(gòu)件具有第一布局，其中所述部件封裝的導(dǎo)電構(gòu)件具有第 二布局，且其中所述第一和第二布局基本相同。
17.—種制造具有半導(dǎo)體管芯的封裝的方法，所述半導(dǎo)體管芯具有正面和背面，正面具 有多個(gè)導(dǎo)電區(qū)，所述方法包括構(gòu)建組件，所述組件具有置于載體膜上的其正面面向所述載體膜的至少一個(gè)半導(dǎo)體管 芯、置成與至少一個(gè)半導(dǎo)體管芯相鄰的多條引線、以及所述半導(dǎo)體管芯和至少一條引線之 間的至少一個(gè)間隙；以及將電絕緣材料體置于至少一個(gè)間隙內(nèi)，以使所述主體凝固并粘附到至少一個(gè)半導(dǎo)體管 芯和至少一條引線。
18.如權(quán)利要求17所述的方法，其特征在于，還包括從所述載體膜分離所述半導(dǎo)體管芯和所述多條引線；以及形成至少一個(gè)導(dǎo)電構(gòu)件，所述導(dǎo)電構(gòu)件具有電耦合到所述半導(dǎo)體管芯的導(dǎo)電區(qū)的第一 端以及電耦合到引線的第二端。
19.如權(quán)利要求18所述的方法，其特征在于，形成至少一個(gè)導(dǎo)電構(gòu)件包括電鍍導(dǎo)電材料。
20.如權(quán)利要求18所述的方法，其特征在于，形成至少一個(gè)導(dǎo)電構(gòu)件包括印刷導(dǎo)電材料。
21.如權(quán)利要求18所述的方法，其特征在于，形成至少一個(gè)導(dǎo)電構(gòu)件包括接合導(dǎo)線接 合或者帶狀接合的至少一個(gè)。
22.如權(quán)利要求17所述的方法，其特征在于，構(gòu)建所述組件包括將所述半導(dǎo)體芯片置 于載體膜上，所述載體膜具有置于其上的引線。
23.如權(quán)利要求22所述的方法，其特征在于，所述載體膜包括帶式自動接合膜。
24.如權(quán)利要求17所述的方法，其特征在于，構(gòu)建所述組件包括組裝多個(gè)導(dǎo)電構(gòu)件與 所述組件，以使各導(dǎo)電構(gòu)件電耦合到至少一個(gè)半導(dǎo)體管芯的導(dǎo)電區(qū)和引線。
25.如權(quán)利要求17所述的方法，其特征在于，構(gòu)建所述組件包括在所述載體膜上形成 多個(gè)導(dǎo)電構(gòu)件，且然后將引線和所述至少一個(gè)半導(dǎo)體管芯組裝到所述導(dǎo)電構(gòu)件和所述載體 膜上，以使至少一個(gè)導(dǎo)電構(gòu)件具有電耦合到所述半導(dǎo)體管芯的導(dǎo)電區(qū)的第一端和電耦合到 引線的第二端。
26.如權(quán)利要求17所述的方法，其特征在于，構(gòu)建所述組件包括在所述載體膜上整體 地形成多條引線和多個(gè)導(dǎo)電構(gòu)件，以使各導(dǎo)電構(gòu)件具有第一端和第二端，其中第一端電耦 合到至少一條引線；以及然后將所述至少一個(gè)半導(dǎo)體管芯組裝到多個(gè)所述半導(dǎo)體構(gòu)件上，以使至少一個(gè)導(dǎo)電構(gòu) 件具有電耦合到所述半導(dǎo)體管芯的導(dǎo)電區(qū)的第二端。
全文摘要
公開涉及模制超薄半導(dǎo)體管芯封裝、包含這種封裝的系統(tǒng)以及制造這種封裝的方法。示例性封裝包括引線框，其具有在引線框的第一面和第二面之間形成的孔徑以及置成與孔徑相鄰的多條引線。該封裝還包括置于引線框的孔徑中的其頂面與引線框的第一面基本齊平的半導(dǎo)體，以及在半導(dǎo)體管芯的至少一個(gè)側(cè)面和引線框的至少一條引線之間的至少一個(gè)間隙。電絕緣體置于至少一個(gè)間隙中。多個(gè)導(dǎo)電構(gòu)件使引線框的引線與管芯頂面上的導(dǎo)電區(qū)互連，其中至少一個(gè)導(dǎo)電構(gòu)件具有的一部分置于絕緣材料體的至少一部分上。
文檔編號H01L23/12GK102132403SQ200980134103
公開日2011年7月20日 申請日期2009年8月4日 優(yōu)先權(quán)日2008年8月28日
發(fā)明者Y·劉 申請人:費(fèi)查爾德半導(dǎo)體有限公司