具有裸片附接焊盤鎖定特征的熱無引線陣列封裝的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明的實(shí)施例是針對于一種具有裸片附接焊盤鎖定特征的熱無引線陣列封裝及其制造方法。對銅層的兩個表面進(jìn)行半蝕刻以界定封裝接觸陣列和裸片附接焊盤。為了實(shí)現(xiàn)更佳的可靠性，將每個裸片附接焊盤完全嵌入密封材料以提供良好的機(jī)械鎖定特征。在一些實(shí)施例中，所述接觸包括四個有源拐角接觸。
【專利說明】具有裸片附接焊盤鎖定特征的熱無引線陣列封裝
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及半導(dǎo)體器件制造領(lǐng)域，尤其涉及一種具有裸片附接焊盤鎖定特征的熱無引線陣列封裝及其制造方法。
【背景技術(shù)】
[0002]熱無引線陣列(TLA)封裝的當(dāng)前工藝和技術(shù)可生產(chǎn)這樣的結(jié)構(gòu)特征，其中裸片附接焊盤(DAP)僅部分地嵌入模塑料以充當(dāng)對抗由于封裝內(nèi)的各種組件之間的熱膨脹系數(shù)(CTE)失配所引起的熱應(yīng)力和機(jī)械應(yīng)力的機(jī)械鎖定特征。通常，各種組件之間的剪應(yīng)力能夠在環(huán)境應(yīng)變或插板級可靠性測試的過程中導(dǎo)致故障。對于具有較大裸片-DAP面積比(通常為85%或更大)的封裝，尤為如此。授予Fan等人的美國專利第7，049，177號中公開了一種用于形成TLA封裝的現(xiàn)有工藝。Fan講授了一種涉及雙半蝕刻步驟的形成TLA封裝的工藝。然而，由于DAP和接觸兩者僅部分地嵌入用于機(jī)械鎖定的模塑料這一事實(shí)，所以此工藝具有缺陷。圖1示出現(xiàn)有技術(shù)中的多行無引線封裝的側(cè)視圖。現(xiàn)有技術(shù)的半導(dǎo)體封裝100包括裸片附接焊盤105、接觸110、安裝在裸片附接焊盤105上的IC芯片115以及用于將芯片115鍵合到接觸110的鍵合線125。模塑料120密封鍵合線125和IC芯片115。接觸110和裸片附接焊盤105非完全嵌入模塑料120并且從模塑料120的底部突出。與其中接觸和DAP完全嵌入(僅暴露單個面以用于連接和熱轉(zhuǎn)移)的標(biāo)準(zhǔn)QFN封裝相比，TLA的可靠性性能較不強(qiáng)健。
[0003]授予McLellan等人的美國專利第6，498，099號中公開了一種方案。McLellan講授了在犧牲載體上堆積的金屬，其中在密封之后蝕刻去除犧牲載體。堆積過程中使用的方法導(dǎo)致作為鎖定特征的具有蘑菇形輪廓的DAP和引線。然而，金屬堆積工藝的耗時較長，因此無價格競爭性。
[0004]授予Fan等人的美國專利第7，033, 517號和授予Fan等人的美國專利第7，247，526號中描述了其它方案。在這些文獻(xiàn)中，將兩個金屬箔(即，引線框條帶和載體條帶)層壓在一起，并且隨后在密封之后將其分離。對引線框條帶首先進(jìn)行圖案化，并且在將一個表面層壓到載體條帶上之前，對所述相同的表面進(jìn)行半蝕刻。對引線框條帶的非圖案化側(cè)進(jìn)行圖案化并且蝕刻以完全界定單個I/O引線和DAP。在裝配和密封之后，使用加熱工藝移除載體條帶。所得結(jié)構(gòu)具有完全嵌入的DAP，但是不提供類似TLA的有托腳引線以便于焊接和安裝到PCB。
[0005]此外，對于具有從DAP向封裝引線框的四個拐角接觸焊盤延伸的嵌入式聯(lián)結(jié)桿(tie bar)的標(biāo)準(zhǔn)單行QFN封裝，存在缺點(diǎn)。通常，在裝配過程之后，留下這些聯(lián)結(jié)桿。不幸地，在裝配工藝之后所留下的這些聯(lián)結(jié)桿占據(jù)了有價值的占用面積(footprint)空間。圖4示出現(xiàn)有技術(shù)中的單行無引線封裝的底視圖。如所示，圍繞裸片附接焊盤415存在32個接觸，其中8個接觸405暴露于側(cè)面。然而，封裝400的拐角410處的有價值的占用面積空間保持未被使用。
[0006]本發(fā)明至少解決現(xiàn)有技術(shù)中的這些限制。
【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的實(shí)施例是針對于一種具有裸片附接焊盤鎖定特征的熱無引線陣列封裝及其制造方法。對銅層的兩個表面進(jìn)行半蝕刻以界定封裝接觸陣列和裸片附接焊盤。為了更佳的可靠性，將每個裸片附接焊盤完全嵌入密封材料以提供良好的機(jī)械鎖定特征。對引線框的頂面執(zhí)行第一半蝕刻以形成接觸和裸片附接焊盤。對于此文獻(xiàn)，頂面意欲表示附接半導(dǎo)體裸片的表面，而非基本方向。對裸片附接焊盤的邊緣與最近的一行接觸之間的引線框的底面執(zhí)行第二半蝕刻。除支撐結(jié)構(gòu)(例如，聯(lián)結(jié)桿)之外，將此區(qū)域蝕穿。在一些實(shí)施例中，每個聯(lián)結(jié)桿大體上處于裸片附接焊盤的每個側(cè)面的中心。替代地，每個聯(lián)結(jié)桿大體上處于裸片附接焊盤的拐角。接著，可將此單層引線框基板用于裝配無引線半導(dǎo)體封裝?？墒褂脴?biāo)準(zhǔn)QFN工藝和裝備完成封裝裝配工藝的其它步驟(例如，裸片附接、引線鍵合、模制、標(biāo)記和/或條帶測試(strip testing))。以條帶形執(zhí)行回蝕以界定各個接觸并將其彼此隔離并且將其與裸片附接焊盤隔離。
[0008]在一個方面，一種半導(dǎo)體封裝包括裸片附接焊盤、多個接觸、安裝在所述裸片附接焊盤的內(nèi)表面上的半導(dǎo)體裸片、將所述半導(dǎo)體裸片耦合到所述多個接觸的鍵合線以及模塑料。所述裸片附接焊盤通常包括內(nèi)表面和暴露表面。所述多個接觸通常包括更接近所述裸片附接焊盤的內(nèi)接觸。所述模塑料通常包括第一底面，其從所述裸片附接焊盤的所述暴露表面向所述內(nèi)接觸延伸。在一些實(shí)施例中，所述模塑料的第一底面到達(dá)所述內(nèi)接觸。替代地，所述模塑料的第一底面不到達(dá)所述內(nèi)接觸。將所述裸片附接焊盤嵌入所述模塑料，從而使所述第一底面與所述裸片附接焊盤的暴露表面、所述接觸的底面或兩者共面。所述模塑料的第一底面至少部分地與所述裸片附接焊盤外切。所述模塑料還可包括第二底面，其通常相對于所述裸片附接焊盤的暴露表面、所述接觸的底面或兩者凹陷。所述裸片附接焊盤的第一和第二底面之間的過渡被稱為半導(dǎo)體封裝的梯級特征。所述梯級特征可出現(xiàn)在內(nèi)接觸之前或內(nèi)接觸的邊緣處。
[0009]在一些實(shí)施例中，所述模塑料的第一底面從所述裸片附接焊盤延伸到達(dá)所述內(nèi)接觸，并且與所述裸片附接焊盤的暴露表面和/或所述內(nèi)接觸的底面共面。所述裸片附接焊盤和所述內(nèi)接觸之間的模塑料包括出現(xiàn)在內(nèi)接觸的邊緣處的梯級特征。
[0010]替代地，所述模塑料的第一底面從所述裸片附接焊盤延伸，但是不到達(dá)所述內(nèi)接觸，從而在所述模塑料的第一底面和所述內(nèi)接觸的底面之間留下間隙。所述裸片附接焊盤和所述內(nèi)接觸之間的模塑料包括出現(xiàn)在所述內(nèi)接觸之前的梯級特征。
[0011]在一些實(shí)施例中，所述內(nèi)接觸部分地密封。在一些實(shí)施例中，所述多個接觸從所述模塑料突出。在一些實(shí)施例中，所述裸片附接焊盤和所述多個接觸焊盤具有嚙合特征。在一些實(shí)施例中，所述多個接觸包括有源的拐角接觸。
[0012]在另一方面，提供一種針對于制造半導(dǎo)體封裝的方法。其中，蝕刻引線框以形成多個聯(lián)結(jié)桿、多個接觸和通過所述多個聯(lián)結(jié)桿耦合到所述多個接觸的一部分的裸片附接焊盤，并且形成通過所述引線框進(jìn)行蝕刻的圍繞所述裸片附接焊盤的多個區(qū)域。在一些實(shí)施例中，選擇性地鍍覆所述引線框的頂面，并且將所述引線框的底面與膠帶(tape)層壓?？梢訟g,N1、Pd和Au的疊層,NiPdAu合金,NiAu或NiAu合金或其它適當(dāng)?shù)腻兏膊牧蠈λ鲰斆孢M(jìn)行鍍覆。接著，制備半導(dǎo)體封裝。通常，將裸片耦合到裸片附接焊盤，將裸片上的鍵合焊盤接線鍵合到所述多個接觸。接著，對所述裸片附接焊盤、所述多個接觸、所述裸片和鍵合線進(jìn)行密封。在一些實(shí)施例中，在制備所述封裝之后，將所述膠帶從所述弓I線框的底面移除。進(jìn)一步蝕刻所述引線框的底面以將所述多個接觸與所述裸片附接焊盤隔離。在一些實(shí)施例中，將可焊接材料涂覆到述引線框的底面。可焊接材料為Sn、NiAu、NiPdAu、Ag、SnPb、SnAgCu> SnAgCuN1、無鉛合成物或其它適當(dāng)?shù)牟牧稀＝又?對所述半導(dǎo)體封裝進(jìn)行單片化。
[0013]在一些實(shí)施例中，將所述裸片附接焊盤嵌入模塑料，從而使所述裸片附接焊盤的暴露表面處于所述半導(dǎo)體封裝的底部，并且所述裸片附接焊盤和最接近所述裸片附接焊盤的接觸之間的模塑料從所述裸片附接焊盤的暴露表面向所述接觸延伸。所述裸片附接焊盤和接近所述裸片附接焊盤的接觸之間的模塑料包括梯級特征，其為所述模塑料的第一底面和第二底面之間的過渡。所述梯級特征出現(xiàn)在接近所述裸片附接焊盤的接觸的邊緣之前或出現(xiàn)在接近所述裸片附接焊盤的接觸的邊緣處。
[0014]在一些實(shí)施例中，每個聯(lián)結(jié)桿從所述裸片附接焊盤的拐角延伸，并且其中，在蝕刻所述底面之后，所述多個接觸包括有源的拐角接觸。在一些實(shí)施例中，所有的接觸均未暴露于所述半導(dǎo)體封裝的側(cè)面。替代地，所述接觸中的全部或部分暴露于所述半導(dǎo)體封裝的側(cè)面。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0015]本發(fā)明的新穎特征在所附權(quán)利要求中闡述。然而，為了說明的目的，在以下附圖中闡述本發(fā)明的若干實(shí)施例。
[0016]圖1示出現(xiàn)有技術(shù)中的多行無引線封裝的側(cè)視圖。
[0017]圖2A示出根據(jù)本發(fā)明的改進(jìn)型多行無引線封裝的側(cè)視圖。
[0018]圖2B-2F示出根據(jù)本發(fā)明的制造圖2A的改進(jìn)型多行無引線封裝的處理步驟。
[0019]圖3A-3C示出根據(jù)本發(fā)明的另一改進(jìn)型多行無引線封裝以及制造所述改進(jìn)型多行無引線封裝的所選處理步驟。
[0020]圖4示出現(xiàn)有技術(shù)中的單行無引線封裝的底視圖。
[0021]圖5A示出根據(jù)本發(fā)明的改進(jìn)型單行無引線封裝的底視圖。
[0022]圖5B-5F示出根據(jù)本發(fā)明的制造圖5A的改進(jìn)型單行無引線封裝的處理步驟。
【具體實(shí)施方式】
[0023]在下列描述中，為了解釋的目的，陳述了大量的細(xì)節(jié)。然而，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可在不使用這些具體細(xì)節(jié)的情況下實(shí)踐本發(fā)明。因此，本發(fā)明非意欲局限于所示的實(shí)施例，而是符合與本文所描述原理和特點(diǎn)或其等效替代相一致的最廣范圍。
[0024]現(xiàn)將詳細(xì)參考附圖所示的本發(fā)明的實(shí)施。在整個附圖和下列詳細(xì)描述中，將使用相同的參考指示符來表示相同的或類似的部件。
[0025]本發(fā)明的實(shí)施例是針對于一種具有裸片附接焊盤鎖定特征的熱無引線陣列封裝及其制造方法。其中，對銅層的兩個表面進(jìn)行半蝕刻以界定封裝接觸陣列和裸片附接焊盤。為了更佳的可靠性，將每個裸片附接焊盤完全嵌入密封材料以提供良好的機(jī)械鎖定特征。對引線框的頂面執(zhí)行第一半蝕刻以形成接觸和裸片附接焊盤。對引線框的底面執(zhí)行第二半蝕刻，其中所述底面包括介于裸片附接焊盤的邊緣與最近的一行接觸之間的區(qū)域。除支撐結(jié)構(gòu)(例如，聯(lián)結(jié)桿)之外，將這些區(qū)域蝕穿。在一些實(shí)施例中，每個聯(lián)結(jié)桿大體上處于裸片附接焊盤的每個側(cè)面的中心。替代地，每個聯(lián)結(jié)桿可處于裸片附接焊盤的拐角處。接著，可將此單層引線框用于裝配無引線半導(dǎo)體封裝。可使用標(biāo)準(zhǔn)QFN工藝和裝備完成封裝裝配工藝的其它步驟(例如，裸片附接、引線鍵合、模制、標(biāo)記和/或條帶測試)。以條帶形執(zhí)行回蝕以界定各個接觸并將其彼此隔離并且將其與裸片附接焊盤隔離。在一些實(shí)施例中，可如此形成四個有源拐角接觸。
[0026]改進(jìn)型多行QFN封裝
[0027]圖2A示出根據(jù)本發(fā)明的改進(jìn)型多行無引線封裝的側(cè)視圖。半導(dǎo)體封裝200包括裸片附接焊盤205、接觸210、安裝在裸片附接焊盤205上的IC芯片215以及用于將芯片215鍵合到接觸210的鍵合線225。模塑料220密封鍵合線225和IC芯片215。裸片附接焊盤205完全嵌入模塑料220的底部，并且不會從模塑料220的底部突出。優(yōu)選地，裸片附接焊盤205僅暴露于單個表面，具體地說，暴露于封裝200的底部。為了獲得更佳的機(jī)械鎖定特征，裸片附接焊盤205的暴露表面通常與模塑料220的第一底面齊平或共面。模塑料220的第一底面從裸片附接焊盤205的暴露表面向接觸210延伸。如所示，優(yōu)選地，裸片附接焊盤205和接觸210位于相同的平面上。
[0028]接觸的一部分包括圍繞裸片附接焊盤205的內(nèi)接觸。內(nèi)接觸為靠近或接近裸片附接焊盤205的那些接觸。如圖2A所示，優(yōu)選地，裸片附接焊盤205和內(nèi)接觸之間的模塑料、裸片附接焊盤205和內(nèi)接觸的底面均共面。優(yōu)選地，接觸210中的任一個都不暴露于半導(dǎo)體封裝200的側(cè)面。在一些實(shí)施例中，如圖2A所示，在更接近裸片附接焊盤205的有托腳表面的側(cè)面上，內(nèi)接觸被部分地密封；而所有的其它接觸(例如，外接觸)均從模塑料220完全突出一定的距離。模塑料220的第一底面從裸片附接焊盤205延伸并且到達(dá)內(nèi)接觸。梯級特征出現(xiàn)在內(nèi)接觸的邊緣，其中模塑料220的第一底面過渡到模塑料220的第二底面。
[0029]替代地，如圖3A所示，裸片附接焊盤205和內(nèi)接觸之間的模塑料220，可包括梯級特征285以便于焊接和安裝到印刷電路板，其中梯級特征285為鄰近內(nèi)接觸的缺口。梯級特征285形成模塑料220'的第二底面。模塑料220'的第一底面從裸片附接焊盤205延伸，但是不到達(dá)內(nèi)接觸。替代地，模塑料220'的第二底面從內(nèi)接觸向裸片附接焊盤205的暴露表面延伸。模塑料220'的第一底面和模塑料220’的第二底面會合以形成梯級特征285。梯級特征285出現(xiàn)在內(nèi)接觸之前。模塑料220'的第二底面通常相對于裸片附接焊盤205和內(nèi)接觸的底面凹陷。在本實(shí)施例中，所有的接觸210在其有托腳表面均未被密封。替代地，接觸210從模塑料220'向外突出一定的距離。
[0030]圖2B-2F示出根據(jù)本發(fā)明的制造圖2A的改進(jìn)型多行無引線封裝200的處理步驟。具體地，圖2B示出根據(jù)本發(fā)明的制造圖2A的改進(jìn)型多行無引線封裝200的方法，而圖2C-2F示出通過圖2B所示方法的每個步驟制造的例示性結(jié)果。
[0031]如圖2B所示，方法230開始于步驟235，其中提供金屬條帶。優(yōu)選地，由一片裸銅或一些其它金屬，例如合金42，形成金屬層。圖2C-2E僅示出金屬條帶內(nèi)的一個單元。這些單元在金屬條帶內(nèi)通常以陣列格式排列。
[0032]在步驟240，使用例如光致抗蝕劑(PR)掩模選擇性地半蝕刻金屬條帶的頂面。PR掩?？煞乐菇饘贄l帶上的區(qū)域被蝕刻掉。通常，基于特定的用戶設(shè)計(jì)對頂面進(jìn)行蝕刻。在圖2C中，以灰色的淡影示出蝕刻的區(qū)域。在金屬條帶內(nèi)所有的單元上同時執(zhí)行此步驟和隨后的步驟。
[0033]在步驟245，圍繞裸片附接焊盤的周邊，使用例如PR掩模，選擇性地半蝕刻金屬條帶的底面。在一些實(shí)施例中，此半蝕刻區(qū)域覆蓋金屬條帶頂面上的初始半蝕刻圖案化以形成圍繞裸片附接焊盤的周邊的蝕穿區(qū)域和用于將裸片附接焊盤固定到引線框的聯(lián)結(jié)桿。在一些實(shí)施例中，形成最少四個聯(lián)結(jié)桿，其中每個聯(lián)結(jié)桿固定四邊形裸片附接焊盤的一側(cè)。在密封過程中，蝕穿區(qū)域可有利地使模塑料從引線框的頂部到達(dá)其底部并且圍繞裸片附接焊盤的側(cè)面。
[0034]在一些實(shí)施例中，如圖2A所示，蝕穿區(qū)域從裸片附接焊盤向內(nèi)接觸延伸，其導(dǎo)致內(nèi)接觸在其有托腳表面的側(cè)面部分地密封。這些蝕穿區(qū)域在內(nèi)接觸的邊緣創(chuàng)建梯級特征。替代地，如圖3B所示，蝕穿區(qū)域窄于圖2C所示的蝕穿區(qū)域。這些較窄的蝕穿區(qū)域在內(nèi)接觸之前創(chuàng)建梯級特征，其導(dǎo)致內(nèi)接觸完全突出模塑料，如圖3A所示。
[0035]在一些實(shí)施例中，同時執(zhí)行步驟240和步驟245。具體地，將PR掩模涂覆到引線框的兩側(cè)，并且同時蝕刻引線框的兩側(cè)。此被稱為單步驟蝕刻。
[0036]在一些實(shí)施例中，替代執(zhí)行步驟245，可將PR掩模涂覆到頂面，并且再次選擇性地蝕刻所述頂側(cè)以創(chuàng)建圍繞裸片附接焊盤的穿孔。因此，無需底面部分蝕刻。
[0037]在步驟250，為接觸和/或裸片附接焊盤選擇性地鍍覆金屬條帶的頂面。在一些實(shí)施例中，鍍覆包含N1、Pd和Au。然而,普通的技術(shù)人員將認(rèn)識到,可設(shè)想其它鍍覆,例如NiPdAu合金、NiAu或NiAu合金。接觸上的鍍覆是用于鍵合線。裸片附接焊盤上的鍍覆材料是可選的，因?yàn)閷τ跓o向下鍵合的設(shè)計(jì)而言裸片附接焊盤可為裸銅；或者，為了向下鍵合目的，裸片附接焊盤可被完全鍍覆或選擇性地鍍覆(例如，在裸片附接焊盤的外圍區(qū)域)。這些均基于特定的用戶設(shè)計(jì)。
[0038]在步驟255，對金屬條帶的底面進(jìn)行膠帶層壓以防止模塑料通過圍繞裸片附接焊盤周邊的蝕穿區(qū)域或開放“通孔”從金屬條帶下方滲出。
[0039]在步驟260，制備或裝配半導(dǎo)體封裝。制備半導(dǎo)體封裝包括:將IC芯片附接到裸片附接焊盤，引線鍵合，模制，模制后固化，激光標(biāo)記以及可選的條帶測試。
[0040]在步驟265，通過在模塑工藝之后從金屬條帶的底面剝離，移除膠帶。
[0041]在步驟270，使用例如PR掩模選擇性地蝕刻底面以暴露并界定接觸和裸片附接焊盤。其后，通常將接觸彼此電隔離并且與裸片附接焊盤電隔離。若需要，由于此隔離，可以按照條帶形對所述單元進(jìn)行電測試。
[0042]在步驟275，可將可焊接材料涂覆到底面。在一些實(shí)施例中，以錫、焊料、NiAu、NiPdAiuAg或其它用于印刷電路板安裝目的的可焊接材料對底面上暴露的接觸和裸片附接焊盤進(jìn)行選擇性地鍍覆。焊料膏涂層或焊料球施加也是適合的選項(xiàng)。
[0043]在步驟280，對封裝進(jìn)行單片化。將條帶內(nèi)的器件彼此單片化以形成各個成品器件。使用高速鋸、激光、高壓噴水器或一些其它適當(dāng)?shù)难b置執(zhí)行單片化。圖2F示出半導(dǎo)體器件200的單片化，而圖3C示出半導(dǎo)體器件20(V的單片化。在步驟280之后，過程230結(jié)束。
[0044]圖2A示出單片化后的半導(dǎo)體器件200。如上文所論述，封裝后的半導(dǎo)體封裝200包括裸片附接焊盤205、接觸210、安裝在裸片附接焊盤205的內(nèi)表面上的IC芯片215以及用于將芯片215鍵合到接觸210的鍵合線225。模塑料220密封鍵合線225和IC芯片215。裸片附接焊盤205完全嵌入模塑料220的底部，并且不會從模塑料220的底部突出。裸片附接焊盤205包括位于封裝200的底部的暴露表面。裸片附接焊盤205的暴露表面通常與模塑料220的第一底面齊平或共面。模塑料220的第一底面從裸片附接焊盤205的暴露表面向內(nèi)接觸延伸并且到達(dá)內(nèi)接觸。梯級特征出現(xiàn)在內(nèi)接觸的邊緣，其中模塑料220的第一底面過渡到模塑料220的第二底面。
[0045]圖3A示出單片化后的半導(dǎo)體器件200'。如上文所論述，封裝后的半導(dǎo)體封裝200,包括裸片附接焊盤205、接觸210、安裝在裸片附接焊盤205的內(nèi)表面上的IC芯片215以及用于將芯片215鍵合到接觸210的鍵合線225。模塑料220'密封鍵合線225和IC芯片215。裸片附接焊盤205完全嵌入模塑料220'的底部，并且不會從模塑料220'的底部突出。裸片附接焊盤205包括位于封裝200'的底部的暴露表面。裸片附接焊盤205的暴露表面通常與模塑料220,的第一底面齊平或共面。模塑料220,的第一底面從裸片附接焊盤205的暴露表面向內(nèi)接觸延伸，但是不到達(dá)內(nèi)接觸。替代地，模塑料220'的第二底面從內(nèi)接觸向裸片附接焊盤205的暴露表面延伸。模塑料220'的第一底面和模塑料220'的第二底面會合形成梯級特征。梯級特征出現(xiàn)在內(nèi)接觸之前。
[0046]為了實(shí)現(xiàn)更為強(qiáng)健的鎖定特征，改進(jìn)型多行無引線封裝200、200'具有完全嵌入模塑料的裸片附接焊盤。位于封裝底部的裸片附接焊盤的暴露表面與模塑料齊平。端接接觸中的一部分或全部部分地嵌入模塑料并且從模塑料突出一定的距離。在一些實(shí)施例中，裸片附接焊盤和內(nèi)接觸之間的梯級特征可便于焊接和安裝到印刷電路板。優(yōu)選地，引線框制造步驟為穿通蝕刻和半蝕刻的組合。
[0047]改進(jìn)型單行QFN封裝
[0048]圖5A示出根據(jù)本發(fā)明的改進(jìn)型單行無引線封裝的底視圖。與現(xiàn)有技術(shù)的單行無弓I線封裝400相比，此實(shí)例中的半導(dǎo)體封裝500具有四個附加的有源接觸505。四個附加的接觸505通常位于封裝500的拐角510處。如下文所論述，優(yōu)選地，所有的接觸505和裸片附接焊盤515均處于相同的平面內(nèi)并且與模塑料570齊平。所有的接觸505均暴露于封裝500的側(cè)面。
[0049]圖5B-5F示出根據(jù)本發(fā)明的制造圖5A的改進(jìn)型單行無引線封裝500的處理步驟。具體地，圖5B示出根據(jù)本發(fā)明的制造圖5A的改進(jìn)型單行無引線封裝500的方法，而圖5C-5F示出通過圖5B所示方法的每個步驟制造的例示性結(jié)果。
[0050]如圖5B所示，方法520開始于步驟525，其中提供金屬條帶。優(yōu)選地，由一片裸銅或一些其它金屬，例如合金42，形成金屬層。圖5C-5E僅示出金屬條帶內(nèi)的僅一個單元。這些單元在金屬條帶內(nèi)通常以陣列格式排列。
[0051]在步驟530，使用例如PR掩模選擇性地半蝕刻金屬條帶的頂面和底面。通常，基于特定的用戶設(shè)計(jì)對頂面和底面進(jìn)行蝕刻。在圖5C中，以灰色的淡影示出半蝕刻區(qū)域。創(chuàng)建接觸焊盤、裸片附接焊盤和從裸片附接焊盤的拐角向引線框延伸的四個聯(lián)結(jié)桿。通常，聯(lián)結(jié)桿將裸片附接焊盤連接到引線框。在一些實(shí)施例中，圍繞裸片附接焊盤的周邊并且在接觸焊盤之間創(chuàng)建蝕穿區(qū)域。在密封過程中，蝕穿區(qū)域可有利地使模塑料從引線框的頂部到達(dá)其底部并且圍繞裸片附接焊盤的側(cè)面?？赏瑫r或獨(dú)立地蝕刻所述表面。
[0052]在步驟535，為接觸和/或裸片附接焊盤選擇性地鍍覆金屬條帶的頂面。通常，頂面的鍍覆為Ag或N1、Pd和Au的疊層。然而，普通的技術(shù)人員將認(rèn)識到，可設(shè)想其它鍍覆，例如NiPdAu合金、NiAu或NiAu合金。接觸上的鍍覆是用于鍵合線。裸片附接焊盤上的鍍覆是可選的，因?yàn)閷τ跓o向下鍵合的設(shè)計(jì)而言裸片附接焊盤可為裸銅；或者，為了向下鍵合目的，裸片附接焊盤可被完全鍍覆或選擇性地鍍覆(例如，在裸片附接焊盤的外圍區(qū)域)。這些均基于特定的用戶設(shè)計(jì)。圖5C示出具有外圍鍍覆的裸片附接焊盤。
[0053]在步驟540，對金屬條帶的底面進(jìn)行膠帶層壓以防止模制化合物通過開放“通孔”或蝕穿區(qū)域從金屬條帶下方滲出。
[0054]在步驟545，制備或裝配半導(dǎo)體封裝。制備半導(dǎo)體封裝包括:將IC芯片附接到裸片附接焊盤，引線鍵合，模制，模制后固化，激光標(biāo)記以及可選的條帶測試。
[0055]在步驟550，通過在模塑工藝之后從金屬條帶的底面剝離，移除膠帶。
[0056]在步驟555，使用例如PR掩模選擇性地蝕刻底面以從裸片附接焊盤切斷四個對角線聯(lián)結(jié)桿，留下四個有源拐角端子。通常，之后將接觸彼此電隔離并且與裸片附接焊盤電隔離。若需要，由于此隔離，可以按照條帶形對所述單元進(jìn)行電測試。
[0057]在步驟560，可將可焊接材料涂覆到底面。在一些實(shí)施例中，為了印刷電路板安裝目的，以Sn、SnPb> NiAu> NiPdAu、Ag或其它可焊接材料,包括無鉛合成物,例如SnAgCu和SnAgCuNi,對底面上暴露的接觸和裸片附接焊盤進(jìn)行選擇性地鍍覆。暴露的接觸上的焊料膏涂層或焊料球施加也是適合的選項(xiàng)。
[0058]在步驟565，對封裝進(jìn)行單片化。將條帶內(nèi)的器件彼此單片化以形成各個成品器件。使用高速鋸、激光、高壓噴水器或一些其它適當(dāng)?shù)难b置執(zhí)行單片化。
[0059]為了實(shí)現(xiàn)更為強(qiáng)健的鎖定特征，改進(jìn)型單行無引線封裝500具有完全嵌入模塑料的裸片附接焊盤和接觸。優(yōu)選地，裸片附接焊盤和接觸的暴露表面與模塑料共面。該封裝大體上利用了封裝的所有有價值的占用面積空間。尤其，該封裝具有位于其拐角處的附加I/o引線。
[0060]如圖5F所示，半導(dǎo)體封裝500包括裸片附接焊盤515、接觸505、安裝在裸片附接焊盤515的內(nèi)表面上的IC芯片575以及用于將芯片575鍵合到接觸505的鍵合線580。模塑料570密封鍵合線580和IC芯片575。裸片附接焊盤515和接觸505完全嵌入模塑料570的底部并且不從模塑料570的底部突出。裸片附接焊盤515和接觸505的底面與模塑料570的底面齊平或共面。裸片附接焊盤515和接觸焊盤505具有嚙合特征。不同的是，對裸片附接焊盤515和接觸焊盤505進(jìn)行蝕刻，從而使它們聯(lián)結(jié)以與模塑料完全鎖定。引線框制造步驟為穿通蝕刻和半蝕刻的組合。
[0061]優(yōu)點(diǎn)
[0062]本發(fā)明講授了一種替代的引線框制造工藝和裝配方法，其可獲得具有與標(biāo)準(zhǔn)QFN類似的機(jī)械鎖定特征的TLA結(jié)構(gòu)。此導(dǎo)致TLA封裝中的強(qiáng)健的可靠性。可獲得與標(biāo)準(zhǔn)QFN相當(dāng)?shù)目煽啃缘燃?，而無需減小裸片-DAP比率(例如，減小給定DAP尺寸的可能的最大裸片尺寸)。換句話說，本發(fā)明允許對于多行無引線封裝可能的最大裸片尺寸。
[0063]此外，本發(fā)明具有與現(xiàn)有技術(shù)的多行封裝相同的設(shè)計(jì)靈活性，其中可圍繞IC芯片設(shè)計(jì)封裝。在基于引線框的封裝中，此封裝技術(shù)可實(shí)現(xiàn)高達(dá)85%的板面積的減小，極大地減小了總信號長度，并且可實(shí)現(xiàn)較低的每I/O接線鍵合封裝的成本以及高得多的每本體尺寸的I/O計(jì)數(shù)。TLA能夠替換現(xiàn)有的封裝，例如雙行QFN、大本體QFN、QFP、FBGA和功率QFN。本發(fā)明還可擴(kuò)展到高級應(yīng)用，例如MCM、SIP、堆疊裸片和倒裝芯片。本發(fā)明還使用與標(biāo)準(zhǔn)QFN相同的裝備和工藝。用戶設(shè)計(jì)無需任何硬質(zhì)工具，因此無需資本投資。
[0064]對于單行QFN，本發(fā)明講授了 一種引線框制造工藝和裝配方法，其可去除聯(lián)結(jié)桿并隔離4個拐角接觸以提供4個附加的I/O引線。
[0065]盡管本論述涵蓋單行或多行無引線封裝兩者的方法和結(jié)構(gòu)，并且具體指向TLA封裝，但是應(yīng)理解，本發(fā)明可擴(kuò)展到高密度引線框陣列(HLA)和標(biāo)準(zhǔn)QFN。
[0066]雖然已參照大量的特定細(xì)節(jié)描述了本發(fā)明，但是本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員將認(rèn)識至IJ，可以其它特定的形式實(shí)施本發(fā)明，而不背離本發(fā)明的精神。因此，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員將理解，本發(fā)明并非局限于上述細(xì)節(jié)，而是由所附權(quán)利要求限定。
【權(quán)利要求】
1.一種半導(dǎo)體封裝，包含: 裸片附接焊盤，其包括內(nèi)表面和暴露表面； 多個接觸，其中所述多個接觸包括最接近所述裸片附接焊盤的內(nèi)接觸； 半導(dǎo)體裸片，安裝在所述裸片附接焊盤的所述內(nèi)表面上； 鍵合線，其將所述半導(dǎo)體裸片耦合到所述多個接觸；以及 模塑料，包括第一底面，其中所述第一底面從所述裸片附接焊盤的所述暴露表面向所述內(nèi)接觸延伸。
2.如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體封裝，其特征在于，所述裸片附接焊盤和所述內(nèi)接觸之間的模塑料、所述裸片附接焊盤以及所述內(nèi)接觸的底面均共面。
3.如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體封裝，其特征在于，所述裸片附接焊盤和所述內(nèi)接觸之間的模塑料包括梯級特征，并且其中所述梯級特征形成所述模塑料的第二底面。
4.如權(quán)利要求3所述的半導(dǎo)體封裝，其特征在于，所述梯級特征為鄰近所述內(nèi)接觸的模塑料的缺口。
5.如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體封裝，其特征在于，所述模塑料包括第二底面，其中所述模塑料的所述第二底面從所述內(nèi)接觸向所述暴露表面延伸。
6.如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體封裝，其特征在于，所述模塑料包括相對于所述內(nèi)接觸的底面凹陷的第二底面。
7.如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體封裝，其特征在于，所述內(nèi)接觸被部分地密封。
8.如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)`體封裝，其特征在于，所述多個接觸從所述模塑料突出一定的距離。
9.如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體封裝，其特征在于，所述裸片附接焊盤和所述多個接觸焊盤具有嚙合特征。
10.如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體封裝，其特征在于，所述多個接觸包括有源的拐角接觸。
11.一種制造半導(dǎo)體封裝的方法，包含: 蝕刻引線框以形成多個聯(lián)結(jié)桿、多個接觸和通過所述多個聯(lián)結(jié)桿耦合到所述多個接觸的一部分的裸片附接焊盤，并且以形成蝕刻穿過所述引線框的圍繞所述裸片附接焊盤的多個區(qū)域； 制備所述半導(dǎo)體封裝； 蝕刻所述引線框的底面以將所述多個接觸與所述裸片附接焊盤隔離；以及 對所述半導(dǎo)體封裝進(jìn)行單片化。
12.如權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于，在蝕刻引線框之后，所述方法進(jìn)一步包含: 選擇性地鍍覆所述引線框的頂面；以及 將所述引線框的底面與膠帶進(jìn)行層壓。
13.如權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于，以Ag，Ni,Pd和Au的疊層，NiPdAu合金，NiAu或NiAu合金對所述頂面進(jìn)行鍍覆。
14.如權(quán)利要求12所述的方法，進(jìn)一步包含:在制備所述半導(dǎo)體封裝之后，從所述引線框的底面移除所述膠帶。
15.如權(quán)利要求14所述的方法，其特征在于，所述方法進(jìn)一步包含:在蝕刻所述引線框的底面之后，向所述引線框的底面選擇性地涂覆可焊接材料。
16.如權(quán)利要求15所述的方法，其特征在于，所述可焊接材料為Sn、NiAu、NiPdAu、Ag、SnPb、SnAgCu、SnAgCuNi 或無鉛合成物。
17.如權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于，制備所述半導(dǎo)體封裝包括: 將裸片耦合到所述裸片附接焊盤； 將所述裸片引線鍵合到所述多個接觸；以及 密封所述裸片附接焊盤、所述多個接觸、所述裸片和鍵合線。
18.如權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于，制備所述半導(dǎo)體封裝，由此將所述裸片附接焊盤嵌入模塑料中，從而使所述裸片附接焊盤的暴露表面處于所述半導(dǎo)體封裝的底部，并且其中所述裸片附接焊盤和最接近所述裸片附接焊盤的接觸之間的模塑料從所述裸片附接焊盤的暴露表面向所述接觸延伸。
19.如權(quán)利要求18所述的方法，其特征在于，所述裸片附接焊盤和所述最接近所述裸片附接焊盤的接觸之間的模塑料包括梯級特征。
20.如權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于，每個聯(lián)結(jié)桿從所述裸片附接焊盤的拐角延伸，并且其中在蝕刻所述底面之后，所述多個接觸包括有源的拐角接觸。
21.如權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于，所有的接觸均未暴露于所述半導(dǎo)體封裝的側(cè)面。
22.如權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于，所有的接觸均暴露于所述半導(dǎo)體設(shè)備的側(cè)面。
【文檔編號】H01L21/48GK103531565SQ201310283598
【公開日】2014年1月22日 申請日期:2013年7月3日 優(yōu)先權(quán)日:2012年7月3日
【發(fā)明者】羅得之, 鄧添禧, S·小佩德榮, S·西里諾拉庫爾 申請人:樂依文半導(dǎo)體(東莞)有限公司