封裝半導(dǎo)體芯片的方法及具有傾斜表面的半導(dǎo)體封裝體的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明基本涉及半導(dǎo)體封裝，且特別地涉及使用3D印制工藝在半導(dǎo)體封裝體中形成負錐度(negative taper)與逆行表面(retrograde surface)的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]在許多集成電路應(yīng)用中，半導(dǎo)體芯片被布置在封裝組件中。例如，封裝組件允許半導(dǎo)體芯片與其它器件之間通過印刷電路板電連接。另外，封裝組件保護芯片與電連接使其免受損壞。基于不同應(yīng)用，封裝組件可能暴露于潛在的有害環(huán)境條件中，如極端溫度變化、大量濕氣與灰塵顆粒。因此，封裝組件包括保護罩126，其覆蓋半導(dǎo)體芯片和電連接。該保護罩126由耐用材料制成以提供強健的密封從而抵抗?jié)駳夂皖w粒。
[0003]用于MEMs (微機電系統(tǒng))技術(shù)的封裝組件要求額外的設(shè)計考慮因素。在MEMs技術(shù)中，具有懸臂形狀(即，僅在一端被錨定)的傳感器器件通常被布置在半導(dǎo)體芯片的表面上。該傳感器器件可被用于測量環(huán)境參數(shù)，如溫度、壓力、聲音、大氣組成、加速度等。因此，盡管可能要求保護其余組件免受外部環(huán)境損害，但要求這些傳感器至少部分地暴露于外部環(huán)境中以測量這些環(huán)境參數(shù)。因此，在MEMs應(yīng)用中，封裝結(jié)構(gòu)可能需要在保護罩126中的開口以將MEMs傳感器器件暴露。
[0004]將MEMs傳感器器件暴露于外部環(huán)境并同時保護其余部件的雙重目標(biāo)并未理想地被已知的封裝技術(shù)所接納。一種已知的封裝技術(shù)涉及在半導(dǎo)體芯片周圍模制保護罩126。將密封劑材料注入模制腔體中并硬化。但該技術(shù)受限于可形成的形狀類型。例如，某些角度和轉(zhuǎn)角是不可能的，因為密封劑在其到達對應(yīng)于所需形狀的模制腔體中的某個點之前已經(jīng)固化。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]根據(jù)一個實施例，公開了一種封裝半導(dǎo)體模塊的方法。該方法包括提供半導(dǎo)體模塊，其具有第一表面、與第一表面相對的第二表面以及在第一表面和第二表面之間延伸的邊側(cè)。封裝組件至少部分地通過3D印制工藝形成。封裝組件包括半導(dǎo)體模塊和在第一表面上方延伸的保護罩。
[0006]根據(jù)另一個實施例，公開了一種半導(dǎo)體封裝組件。該半導(dǎo)體封裝組件包括具有安裝表面的基底。該半導(dǎo)體封裝組件進一步包括第一半導(dǎo)體模塊，其具有第一表面、與第一表面相對的第二表面以及在第一表面和第二表面之間延伸的邊側(cè)。將半導(dǎo)體模塊布置在基底上，使得第二表面面向安裝表面。該半導(dǎo)體封裝組件進一步包括在第一表面上方延伸的保護罩。該保護罩與安裝表面和第一表面鄰接，并且具有朝安裝表面延伸的相對側(cè)壁。該相對側(cè)壁具有負錐度。
[0007]根據(jù)另一個實施例，公開了一種半導(dǎo)體封裝組件。該半導(dǎo)體封裝組件包括第一半導(dǎo)體模塊，其具有第一表面、與第一表面相對的第二表面以及在第一表面和第二表面之間延伸的邊側(cè)。該半導(dǎo)體封裝組件進一步包括鄰接在第一位置和第二位置處的第一表面的保護罩。第一位置和第二位置中的每個與半導(dǎo)體模塊的邊側(cè)間隔開，使得鄰近邊側(cè)的第一表面的部分從保護罩中暴露。將第一 MEMs器件布置在第一位置和第二位置之間的第一表面上。
[0008]通過閱讀下面詳細的描述以及查看附圖，本領(lǐng)域的技術(shù)人員將認識到額外的特征與優(yōu)勢。
【附圖說明】
[0009]附圖中的元件不一定相對彼此成比例。相似的附圖標(biāo)記指明對應(yīng)的相似部分。除非彼此排斥，否則可將各種圖示的實施例特征合并。在附圖中描繪實施例并在隨后的說明書中詳述實施例。
[0010]圖1包括圖1A和圖1B，描繪了根據(jù)一個實施例的可用于封裝組件中的基底。
[0011]圖2包括圖2A和圖2B，描繪了根據(jù)一個實施例的封裝組件，該封裝組件具有布置在基底上的半導(dǎo)體模塊以及在半導(dǎo)體模塊上方延伸的保護罩。
[0012]圖3描繪了根據(jù)一個實施例的在保護罩中具有負錐度的封裝組件。
[0013]圖4描繪了根據(jù)一個實施例的封裝組件，該封裝組件具有布置在基底上的兩個半導(dǎo)體模塊、在延伸至每個半導(dǎo)體模塊的保護罩中的開口以及在開口之間延伸的保護罩中的通道。
[0014]圖5描繪了根據(jù)一個實施例的具有保護罩的封裝組件，該保護罩形成為半導(dǎo)體模塊周圍的3D印制層，使得將該半導(dǎo)體模塊布置在由3D印制層限定的空腔中。
[0015]圖6描繪了根據(jù)一個實施例的在保護罩中具有開口的圖5的封裝組件。
[0016]圖7描繪了根據(jù)一個實施例的在圖6所示的保護罩周圍形成的包覆成型(overmold)結(jié)構(gòu)。
[0017]圖8描繪了根據(jù)一個實施例的具有保護罩的封裝組件，該保護罩直接形成在半導(dǎo)體模塊的表面上，使得將半導(dǎo)體模塊的表面的部分布置在空腔中。
[0018]圖9包括圖9A至圖9C，描繪了根據(jù)實施例的直接在半導(dǎo)體模塊的表面形成的各種保護罩，這些保護罩具有將MEMs器件暴露的開口并且具有保護MEMs器件的側(cè)壁特征。
[0019]圖10描繪了根據(jù)一個實施例的保護罩，該保護罩直接形成在半導(dǎo)體模塊的表面上，使得將多個MEMs器件布置在不同的空腔中，并且使得通道在空腔之間延伸。
[0020]圖11描繪了根據(jù)一個實施例的直接在半導(dǎo)體模塊的表面上形成的保護罩和在保護罩周圍形成的包覆成型結(jié)構(gòu)。
【具體實施方式】
[0021]文中所述實施例提供了一種制作封裝組件和對應(yīng)的封裝組件結(jié)構(gòu)的方法。文中所述方法涉及3D印制工藝的使用。3D印制具有多個優(yōu)于傳統(tǒng)封裝制作方法的優(yōu)點。
[0022]文中公開的實施例的一個顯著優(yōu)點是在封裝結(jié)構(gòu)中形成傾斜表面，其通過傳統(tǒng)封裝形成工藝是不可能或很難實現(xiàn)的。特別地，本文公開的方法使用3D印制制作具有負錐度和/或逆行形狀的保護結(jié)構(gòu)。負錐度和逆行形狀可特別有利于MEMs應(yīng)用中的封裝?？梢阅撤N方式將具有負錐度或逆行形狀的保護罩布置在MEMs器件上方，使得保護罩將MEMs器件暴露于外部環(huán)境而同時基本保護芯片組件。負錐度和逆行形狀很難或不可能通過傳統(tǒng)模制工藝實現(xiàn)。必須使用具有對應(yīng)于這些負錐度和逆行形狀的傾斜表面的空腔的模制工具。在這種模具空腔中，在對應(yīng)于負錐度和逆行形狀的傾斜表面處形成的模塑料不能從模具空腔中去除。因為硬化的模塑料現(xiàn)在成為固態(tài)栓，其完全地配合在模制工具的負錐度中且阻止了模制工具的開口。本文中描述的實施例通過使用3D印制結(jié)構(gòu)取代模制結(jié)構(gòu)或通過將3D印制結(jié)構(gòu)與包覆成型結(jié)構(gòu)相結(jié)合，從而克服了該問題。
[0023]本文公開的實施例的另一個顯著優(yōu)點是封裝工藝的簡化。通常，三維封裝結(jié)構(gòu)，如包圍半導(dǎo)體模塊的保護罩，只通過模制工藝形成。模制涉及形成模具空腔、在空腔中沉積粘性材料、硬化該材料以及去除模具的多個工藝步驟。相比之下，使用本文中描述的3D印制工藝直接在半導(dǎo)體模塊上或半導(dǎo)體模塊周圍以單一連續(xù)步驟形成三維封裝結(jié)構(gòu)。
[0024]圖1描繪了根據(jù)一個實施例的可用于封裝組件102中的基底100?；?00包括基本平坦的安裝表面104，該安裝表面104在第一基底邊緣106和與第一基底邊緣106相對的第二基底邊緣108之間延伸。如圖1B所示，多個導(dǎo)電接觸焊盤110形成在安裝表面104上。導(dǎo)電接觸焊盤110彼此充分間隔開，使得可將半導(dǎo)體模塊布置在導(dǎo)電接觸焊盤110之間。導(dǎo)電接觸焊盤110可延伸穿過半導(dǎo)體基底100至與安裝表面104相對的底表面112。
[0025]圖2描繪了根據(jù)一個實施例的布置在圖1的基底100上的半導(dǎo)體模塊114，該半導(dǎo)體模塊114在保護罩中并且與基底100電連接。半導(dǎo)體模塊114包括第一表面116、與第一表面116相對的第二表面118以及在第一表面116和第二表面118之間延伸的邊側(cè)120。半導(dǎo)體模塊114可以為任意類型的集成電路器件，如電源開關(guān)器件、MEMs器件、微處理器、FPGA等。該半導(dǎo)體模塊114可包括一個或多個集成在單個外殼中的單獨半導(dǎo)體芯片。
[0026]如圖2A所示，半導(dǎo)體模塊114布置在導(dǎo)電接觸焊盤110之間的安裝表面104上，使得第二