專利名稱:半導(dǎo)體器件的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及一種半導(dǎo)體器件，可以包括具有開(kāi)口的電路板、以及框架。該框架可以具有在該開(kāi)口中的IC裸片焊盤、以及從該IC裸片焊盤向外延伸并且耦接至該電路板的多個(gè)臂。該半導(dǎo)體器件可以包括：安裝在該IC裸片焊盤上的IC；將該電路板與該IC相耦接的多條鍵合接線；以及包圍該IC、這些鍵合接線和這些臂的包封材料。
【專利說(shuō)明】
半導(dǎo)體器件
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本披露涉及半導(dǎo)體器件。
【背景技術(shù)】
[0002]在具有集成電路(IC)的電子器件中，IC通常安裝到電路板上。為了電耦接在電路板和IC之間的連接，通常對(duì)IC進(jìn)行“封裝”。IC封裝通常提供用于物理地保護(hù)IC的小型封套并且提供用于耦接至電路板的接觸焊盤。在一些應(yīng)用中，封裝的IC可以經(jīng)由焊料凸塊耦接到電路板。
[0003 ] 一種IC封裝的方案包括四方扁平無(wú)引線(QFN)封裝體。QFN封裝體可以提供一些優(yōu)點(diǎn)，諸如減小引線電感、緊密芯片尺寸占用面積、薄剖面和低重量。并且，QFN封裝體通常包括周邊I/O焊盤以易于電路板跡線布線，并且暴露的銅裸片焊盤技術(shù)提供了增強(qiáng)的熱性能和電性能。QFN封裝體可以很好地適用于其中尺寸、重量以及熱性能和電性能重要的應(yīng)用。
[0004]具體地，由于封裝工藝中某些材料的熱膨脹系數(shù)(CTE)不匹配，最終的IC器件中可能存在一些缺陷。例如，CTE不匹配會(huì)在最終的IC器件中引起斷裂和間斷。并且，載體帶或襯底會(huì)翹曲，即，產(chǎn)生晶圓弓曲。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0005]為了解決現(xiàn)有技術(shù)的上述問(wèn)題，本實(shí)用新型提供了一種半導(dǎo)體器件，能夠避免封裝工藝中某些材料的熱膨脹系數(shù)不匹配而造成的斷裂并以有利的方式進(jìn)行封裝。
[0006]根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)方面，半導(dǎo)體器件包括:電路板，所述電路板在其中具有開(kāi)口；框架，所述框架包括在所述開(kāi)口中的集成電路(IC)裸片焊盤、以及從所述IC裸片焊盤向外延伸并且耦接至所述電路板的多個(gè)臂;安裝在所述IC裸片焊盤上的至少一個(gè)IC;多條鍵合接線，所述多條鍵合接線將所述電路板與所述至少一個(gè)IC耦接；以及包封材料，所述包封材料包圍所述至少一個(gè)1C、所述多條鍵合接線、以及所述多個(gè)臂。
[0007]根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，所述IC裸片焊盤具有第一和第二相反表面，所述第一相反表面與所述至少一個(gè)IC相鄰，所述第二相反表面通過(guò)所述電路板的所述開(kāi)口而外露。
[0008]根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，所述IC裸片焊盤是矩形形狀的；并且其中，每個(gè)臂在對(duì)角線方向上從所述矩形形狀的IC裸片焊盤的對(duì)應(yīng)角向外延伸。
[0009]根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，所述IC裸片焊盤和所述電路板具有多個(gè)相鄰對(duì)齊的底部表面。
[0010]根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，所述電路板包括電介質(zhì)層、以及由所述電介質(zhì)層承載并且分別耦接至所述多條鍵合接線的多條導(dǎo)電跡線。
[0011]根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，所述至少一個(gè)IC包括襯底、以及由所述襯底承載并且分別耦接至所述多條鍵合接線的多個(gè)鍵合焊盤。
[0012]根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，進(jìn)一步包括在所述多個(gè)臂的多個(gè)對(duì)應(yīng)的遠(yuǎn)端與所述電路板之間的粘合層。
[0013]根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，進(jìn)一步包括在所述至少一個(gè)IC與所述IC裸片焊盤之間的粘合層。
[0014]根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，所述框架包括金屬材料。
[0015]根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，所述包封材料包圍所述電路板和所述框架的多條周邊邊緣。
[0016]根據(jù)本實(shí)用新型的另一方面，半導(dǎo)體器件包括:電路板，所述電路板在其中具有開(kāi)口；框架，所述框架包括在所述開(kāi)口中的矩形形狀的集成電路(IC)裸片焊盤、以及在對(duì)角線方向上從所述矩形形狀的IC裸片焊盤的多個(gè)對(duì)應(yīng)的角向外延伸并且耦接至所述電路板的多個(gè)臂;安裝在所述矩形形狀的IC裸片焊盤上的至少一個(gè)IC;所述矩形形狀的IC裸片焊盤具有第一和第二相反表面，所述第一相反表面與所述至少一個(gè)IC相鄰，所述第二相反表面通過(guò)所述電路板的所述開(kāi)口而外露；多條鍵合接線，所述多條鍵合接線將所述電路板與所述至少一個(gè)IC耦接；以及包封材料，所述包封材料包圍所述至少一個(gè)1C、所述多條鍵合接線、以及所述多個(gè)臂。
[0017]根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，所述矩形形狀的IC裸片焊盤和所述電路板具有多個(gè)相鄰對(duì)齊的底部表面。
[0018]根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，所述電路板包括電介質(zhì)層、以及由所述電介質(zhì)層承載并且分別耦接至所述多條鍵合接線的多條導(dǎo)電跡線。
[0019]根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，所述至少一個(gè)IC包括襯底、以及由所述襯底承載并且分別耦接至所述多條鍵合接線的多個(gè)鍵合焊盤。
[0020]根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，進(jìn)一步包括在所述多個(gè)臂的多個(gè)對(duì)應(yīng)的遠(yuǎn)端與所述電路板之間的粘合層。
[0021]通過(guò)本實(shí)用新型的半導(dǎo)體器件，能夠避免封裝工藝中某些材料的熱膨脹系數(shù)不匹配而造成的斷裂并以有利的方式進(jìn)行封裝。
【附圖說(shuō)明】

[0022]圖1是根據(jù)本披露的半導(dǎo)體器件的示意性側(cè)視圖。
[0023]圖2A至圖2H是一種用于制作圖1的半導(dǎo)體器件的方法中的各步驟的示意性側(cè)視圖。
[0024]圖3是來(lái)自圖2D的步驟的示意性俯視平面圖。
【具體實(shí)施方式】
[0025]現(xiàn)在將在下文中參照附圖更全面描述本披露，其中附圖示出了本實(shí)用新型的若干實(shí)施例。然而本披露可以以許多不同的形式來(lái)實(shí)施，并且不應(yīng)當(dāng)被解釋為限于在此所陳述的實(shí)施例。相反，提供這些實(shí)施例以使得本披露將是全面和完整的，并且將向本領(lǐng)域技術(shù)人員完全傳達(dá)本披露的范圍。貫穿全文相同的附圖標(biāo)記是指相同的元件。
[0026]現(xiàn)在首先參照?qǐng)D1，此時(shí)描述了根據(jù)本披露的半導(dǎo)體器件10。半導(dǎo)體器件10包括在其中具有開(kāi)口 26(圖2A至圖2C)的電路板11。開(kāi)口26說(shuō)明性地是矩形形狀的并且被居中放置，但是在其他實(shí)施例中可能具有偏移。并且，在其他實(shí)施例中，開(kāi)口 26可以具有其他形狀(例如，具有被倒圓的邊緣的形狀)。電路板11說(shuō)明性地包括電介質(zhì)層18、以及由該電介質(zhì)層承載的多條導(dǎo)電跡線19a-19b。該多條導(dǎo)電跡線19a-19b可以限定多個(gè)接觸焊盤用于耦接至外部電路。該多條導(dǎo)電跡線19a-19b可以包括例如銅和鋁中的一者或多者。電介質(zhì)層18可以包括例如有機(jī)層壓材料、或液晶聚合物。
[0027]半導(dǎo)體器件10包括框架12，該框架包括在開(kāi)口 26中的IC裸片焊盤20、以及從該IC裸片焊盤向外延伸出來(lái)并且耦接至電路板11的多個(gè)臂21a-21b。在所展示的實(shí)施例中，IC裸片焊盤20相對(duì)于該多個(gè)臂21a-21b被下移設(shè)置。在一些實(shí)施例中，框架12可以包括金屬材料(如鋁和銅中的一者或多者)，但可以包括具有足夠剛度和導(dǎo)熱性的任何材料。IC裸片焊盤20說(shuō)明性地是矩形形狀的，并且每個(gè)臂21a-21b在對(duì)角線方向上從該矩形形狀的IC裸片焊盤的對(duì)應(yīng)的角向外延伸。在其他實(shí)施例中，IC裸片焊盤20可以采用其他形狀。
[0028]半導(dǎo)體器件10說(shuō)明性地包括被安裝在IC裸片焊盤20上的IC13。例如，該IC 13可以包括大功率1C，如處理單元。在其他實(shí)施例中，可以安裝不只一個(gè)IC 13oIC 13說(shuō)明性地包括襯底(例如，硅)27、以及由該襯底承載的多個(gè)鍵合焊盤28a-28b (例如，銅和鋁中的一者或多者)。
[0029]半導(dǎo)體器件10說(shuō)明性地包括將IC13的多個(gè)鍵合焊盤28a_28b中的對(duì)應(yīng)的鍵合焊盤與電路板11的多條導(dǎo)電跡線19a-19b中的對(duì)應(yīng)的導(dǎo)電跡線相耦接的多條鍵合接線(例如，銅、銀、金和鋁中的一者或多者)15a-l 5b。半導(dǎo)體器件10說(shuō)明性地包括包圍IC 13、該多條鍵合接線15a-l 5b以及該多個(gè)臂21 a-21 b的包封材料(例如，電介質(zhì)樹(shù)脂)17。
[0030]在所展示的實(shí)施例中，IC裸片焊盤20具有第一和第二相反表面。該第一相反表面與IC 13相鄰，并且該第二相反表面通過(guò)電路板11中的開(kāi)口 16而外露。并且，IC裸片焊盤20和電路板11具有多個(gè)相鄰對(duì)齊的底部表面25a-25b。換言之，IC裸片焊盤20和電路板11具有共面的底部表面25a-25b，由此提供有利的低剖面。在其他實(shí)施例中，IC裸片焊盤20和電路板11可以具有豎直偏移的底部表面25a-25b。
[0031]此外，半導(dǎo)體器件1說(shuō)明性地包括在該多個(gè)壁21a-21 b的多個(gè)對(duì)應(yīng)的遠(yuǎn)端與電路板11之間的粘合層(例如，非導(dǎo)電粘合劑)16a-16b。包封材料17說(shuō)明性地包圍電路板11、粘合層16a-16b、以及框架12的多條周邊邊緣24a-24c，由此為這些周邊邊緣提供有利的機(jī)械保護(hù)。在其他實(shí)施例中，包封材料17可以交替地停留在電路板11、粘合層16a-16b、和框架12的多條周邊邊緣24a-24c處。半導(dǎo)體器件10說(shuō)明性地包括在IC 13與IC裸片焊盤20之間的粘合層(例如，非導(dǎo)電粘合劑)14。
[0032]在所展示的實(shí)施例中，該多個(gè)臂21a_21b側(cè)向地并且平行于電路板11的相對(duì)的主平面地延伸。在其他實(shí)施例中，該多個(gè)臂21a_21b可以與電路板11的這些相對(duì)的主平面成角度地延伸。并且，該多個(gè)臂21a-21b與電路板11的相鄰表面豎直地間隔開(kāi)。與非導(dǎo)電粘合層16a-16b相結(jié)合的這個(gè)豎直間距使框架12與電有源部件電隔離開(kāi)來(lái)，S卩，該框架是非有源部件。并且，在這些實(shí)施例中，該多條導(dǎo)電跡線19a-19b可以延伸并且在該多個(gè)臂21a-21b下面交叉通過(guò)從而提供扇出安排。在其他實(shí)施例中，該多個(gè)臂2la-2Ib直接沿著電路板11的表面延伸，限制了該多條導(dǎo)電跡線19a-19b的扇出圖案。并且，在其他實(shí)施例中，框架12可以是電有源的并且可以用作例如地線。
[0033]有利地，半導(dǎo)體器件10可以提供對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中的一些問(wèn)題的方案。在使用有機(jī)層壓電路板的現(xiàn)有技術(shù)方案中，載體帶在制造過(guò)程中可能翹曲。而且，如果暴露于過(guò)多熱量下，成品封裝器件也發(fā)生翹曲。并且，最終器件的散熱性能不盡人意。另一方面，在使用引線框提供連接的現(xiàn)有技術(shù)方案中，觸點(diǎn)的扇出設(shè)計(jì)的密度不足。換言之，在一些應(yīng)用中，引線框方案不能提供足夠的輸入輸出觸點(diǎn)。
[0034]半導(dǎo)體器件10提供了對(duì)這些現(xiàn)有技術(shù)問(wèn)題的方案。具體地，半導(dǎo)體器件10用電路板方法的扇出密度對(duì)引線框方案的剛性和散熱性能施加影響。由于IC 13與多個(gè)觸點(diǎn)一起被封裝在電路板11中，該多條導(dǎo)電跡線19a_l9b容易被布線從而提供大量輸入輸出觸點(diǎn)。
[0035]而且，半導(dǎo)體器件10包括框架12，該框架經(jīng)由IC裸片焊盤20的外露大表面(S卩，用作各種各樣的散熱片)有效地將熱能傳遞到外面。事實(shí)上，由于IC 13位于這個(gè)散熱片上，散熱性能非常好。并且，框架12在制造和應(yīng)用用途過(guò)程中在這個(gè)封裝體中保持剛度而不使用現(xiàn)有技術(shù)方法的加強(qiáng)件。
[0036]另一個(gè)方面涉及一種用于制作半導(dǎo)體器件10的方法。該方法包括:形成在其中具有開(kāi)口 26的電路板11 ο該方法還包括:對(duì)框架12進(jìn)行定位，該框架包括在開(kāi)口 26中的IC裸片焊盤20、以及從該IC裸片焊盤向外延伸并且耦接至電路板11的多個(gè)臂21a-21b。該方法包括:將至少一個(gè)IC 13定位在IC裸片焊盤20上，形成將電路板11與該至少一個(gè)IC相耦接的多條鍵合接線15a-15b，并且形成包圍該至少一個(gè)1C、該多條鍵合接線以及該多個(gè)臂21a-21b包圍的包封材料17。
[0037]現(xiàn)在另外參照?qǐng)D2A至圖2H和圖3，此時(shí)更加詳細(xì)地描述了用于制作半導(dǎo)體器件10的方法。在以下附圖中，盡管同時(shí)制造了兩個(gè)半導(dǎo)體器件10a-10b，但應(yīng)認(rèn)識(shí)到的是，可以并行制造任意數(shù)量的半導(dǎo)體器件10(例如，一次制造幾百個(gè))。
[0038]在圖2A和圖2B中，電路板11安裝到粘合劑載體層22上。在圖2C中，粘合層16a-16b形成在電路板11上用于接收框架12。
[0039]在圖2D和圖3中，框架12安裝到電路板上。每個(gè)框架12a_12b說(shuō)明性地包括四個(gè)臂21aa_21db，但在其他實(shí)施例中可以包括更多或更少臂。例如，在一些實(shí)施例中，框架12a-12b可以包括六個(gè)臂以提供甚至更大的剛性和散熱。每個(gè)臂21aa_21db說(shuō)明性地是矩形形狀的，但在其他實(shí)施例中可以具有錐形(即，三角形或梯形臂)，即，隨著臂延伸遠(yuǎn)離IC裸片焊盤20，寬度變薄。
[0040]在圖2E中，粘合層14形成在IC裸片焊盤20上，而IC 13安裝到該IC裸片焊盤上。在圖2F中，該多條鍵合接線15a-15b形成在多條導(dǎo)電跡線19a-19b與多個(gè)IC 13的多個(gè)鍵合焊盤28a-28b之間。
[0041 ]在圖2G中，包封材料17形成在電路板11和IC 13之上。一旦完成包封，就去除粘合劑載體層22。在圖2H中，用切割刀片23將半導(dǎo)體器件1a-1Ob的載體條帶切割分離。
[0042]得益于在前述說(shuō)明書和相關(guān)聯(lián)附圖中呈現(xiàn)的教導(dǎo)，本領(lǐng)域技術(shù)人員將想到本披露的許多修改和其他實(shí)施例。因此，應(yīng)該理解的是，本實(shí)用新型實(shí)施例并不限于所披露的特定實(shí)施例，并且修改和實(shí)施例旨在包括于所附權(quán)利要求書的范圍內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種半導(dǎo)體器件，其特征在于，包括: 電路板，所述電路板在其中具有開(kāi)口 ； 框架，所述框架包括在所述開(kāi)口中的集成電路IC裸片焊盤、以及從所述IC裸片焊盤向外延伸并且耦接至所述電路板的多個(gè)臂； 安裝在所述IC裸片焊盤上的至少一個(gè)IC; 多條鍵合接線，所述多條鍵合接線將所述電路板與所述至少一個(gè)IC耦接；以及 包封材料，所述包封材料包圍所述至少一個(gè)1C、所述多條鍵合接線、以及所述多個(gè)臂。2.如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體器件，其特征在于，所述IC裸片焊盤具有第一和第二相反表面，所述第一相反表面與所述至少一個(gè)IC相鄰，所述第二相反表面通過(guò)所述電路板的所述開(kāi)口而外露。3.如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體器件，其特征在于，所述IC裸片焊盤是矩形形狀的；并且其中，每個(gè)臂在對(duì)角線方向上從所述矩形形狀的IC裸片焊盤的對(duì)應(yīng)角向外延伸。4.如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體器件，其特征在于，所述IC裸片焊盤和所述電路板具有多個(gè)相鄰對(duì)齊的底部表面。5.如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體器件，其特征在于，所述電路板包括電介質(zhì)層、以及由所述電介質(zhì)層承載并且分別耦接至所述多條鍵合接線的多條導(dǎo)電跡線。6.如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體器件，其特征在于，所述至少一個(gè)IC包括襯底、以及由所述襯底承載并且分別耦接至所述多條鍵合接線的多個(gè)鍵合焊盤。7.如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體器件，其特征在于，進(jìn)一步包括在所述多個(gè)臂的多個(gè)對(duì)應(yīng)的遠(yuǎn)端與所述電路板之間的粘合層。8.如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體器件，其特征在于，進(jìn)一步包括在所述至少一個(gè)IC與所述IC裸片焊盤之間的粘合層。9.如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體器件，其特征在于，所述框架包括金屬材料。10.如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體器件，其特征在于，所述包封材料包圍所述電路板和所述框架的多條周邊邊緣。11.一種半導(dǎo)體器件，其特征在于，包括: 電路板，所述電路板在其中具有開(kāi)口 ； 框架，所述框架包括在所述開(kāi)口中的矩形形狀的集成電路IC裸片焊盤、以及在對(duì)角線方向上從所述矩形形狀的IC裸片焊盤的多個(gè)對(duì)應(yīng)的角向外延伸并且耦接至所述電路板的多個(gè)臂； 安裝在所述矩形形狀的IC裸片焊盤上的至少一個(gè)IC; 所述矩形形狀的IC裸片焊盤具有第一和第二相反表面，所述第一相反表面與所述至少一個(gè)IC相鄰，所述第二相反表面通過(guò)所述電路板的所述開(kāi)口而外露； 多條鍵合接線，所述多條鍵合接線將所述電路板與所述至少一個(gè)IC耦接；以及 包封材料，所述包封材料包圍所述至少一個(gè)1C、所述多條鍵合接線、以及所述多個(gè)臂。12.如權(quán)利要求11所述的半導(dǎo)體器件，其特征在于，所述矩形形狀的IC裸片焊盤和所述電路板具有多個(gè)相鄰對(duì)齊的底部表面。13.如權(quán)利要求11所述的半導(dǎo)體器件，其特征在于，所述電路板包括電介質(zhì)層、以及由所述電介質(zhì)層承載并且分別耦接至所述多條鍵合接線的多條導(dǎo)電跡線。14.如權(quán)利要求11所述的半導(dǎo)體器件，其特征在于，所述至少一個(gè)IC包括襯底、以及由所述襯底承載并且分別耦接至所述多條鍵合接線的多個(gè)鍵合焊盤。15.如權(quán)利要求11所述的半導(dǎo)體器件，其特征在于，進(jìn)一步包括在所述多個(gè)臂的多個(gè)對(duì)應(yīng)的遠(yuǎn)端與所述電路板之間的粘合層。
【文檔編號(hào)】H01L23/495GK205723519SQ201620252089
【公開(kāi)日】2016年11月23日
【申請(qǐng)日】2016年3月29日
【發(fā)明人】J·塔利多, R·塞奎多
【申請(qǐng)人】意法半導(dǎo)體公司