專利名稱:半導(dǎo)體器件的制作方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種半導(dǎo)體器件，可以包括具有開口的電路板、以及框架。該框架可以具有在該開口中的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引線(QFN)封裝體。QFN封裝體可以提供一些優(yōu)點，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不匹配會在最終的IC器件中引起斷裂和間斷。并且，載體帶或襯底會翹曲，即，產(chǎn)生晶圓弓曲。
【實用新型內(nèi)容】
[0005]為了解決現(xiàn)有技術(shù)的上述問題，本實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)本實用新型的一個方面，半導(dǎo)體器件包括:電路板，所述電路板在其中具有開口；框架，所述框架包括在所述開口中的集成電路(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臂;安裝在所述IC裸片焊盤上的至少一個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IC耦接；以及包封材料，所述包封材料包圍所述至少一個1C、所述多條鍵合接線、以及所述多個臂。
[0007]根據(jù)一個實施例，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IC相鄰，所述第二相反表面通過所述電路板的所述開口而外露。
[0008]根據(jù)一個實施例，所述IC裸片焊盤是矩形形狀的；并且其中，每個臂在對角線方向上從所述矩形形狀的IC裸片焊盤的對應(yīng)角向外延伸。
[0009]根據(jù)一個實施例，所述IC裸片焊盤和所述電路板具有多個相鄰對齊的底部表面。
[0010]根據(jù)一個實施例，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)一個實施例，所述至少一個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鍵合焊盤。
[0012]根據(jù)一個實施例，進(jìn)一步包括在所述多個臂的多個對應(yīng)的遠(yuǎn)端與所述電路板之間的粘合層。
[0013]根據(jù)一個實施例，進(jìn)一步包括在所述至少一個IC與所述IC裸片焊盤之間的粘合層。
[0014]根據(jù)一個實施例，所述框架包括金屬材料。
[0015]根據(jù)一個實施例，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口；框架，所述框架包括在所述開口中的矩形形狀的集成電路(IC)裸片焊盤、以及在對角線方向上從所述矩形形狀的IC裸片焊盤的多個對應(yīng)的角向外延伸并且耦接至所述電路板的多個臂;安裝在所述矩形形狀的IC裸片焊盤上的至少一個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IC相鄰，所述第二相反表面通過所述電路板的所述開口而外露；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IC耦接；以及包封材料，所述包封材料包圍所述至少一個1C、所述多條鍵合接線、以及所述多個臂。
[0017]根據(jù)一個實施例，所述矩形形狀的IC裸片焊盤和所述電路板具有多個相鄰對齊的底部表面。
[0018]根據(jù)一個實施例，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)一個實施例，所述至少一個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鍵合焊盤。
[0020]根據(jù)一個實施例，進(jìn)一步包括在所述多個臂的多個對應(yīng)的遠(yuǎn)端與所述電路板之間的粘合層。
[0021]通過本實用新型的半導(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是來自圖2D的步驟的示意性俯視平面圖。
【具體實施方式】
[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用新型的若干實施例。然而本披露可以以許多不同的形式來實施，并且不應(yīng)當(dāng)被解釋為限于在此所陳述的實施例。相反，提供這些實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)在首先參照圖1，此時描述了根據(jù)本披露的半導(dǎo)體器件10。半導(dǎo)體器件10包括在其中具有開口 26(圖2A至圖2C)的電路板11。開口26說明性地是矩形形狀的并且被居中放置，但是在其他實施例中可能具有偏移。并且，在其他實施例中，開口 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并且耦接至電路板11的多個臂21a-21b。在所展示的實施例中，IC裸片焊盤20相對于該多個臂21a-21b被下移設(shè)置。在一些實施例中，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說明性地是矩形形狀的，并且每個臂21a-21b在對角線方向上從該矩形形狀的IC裸片焊盤的對應(yīng)的角向外延伸。在其他實施例中，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。在其他實施例中，可以安裝不只一個IC 13oIC 13說明性地包括襯底(例如，硅)27、以及由該襯底承載的多個鍵合焊盤28a-28b (例如，銅和鋁中的一者或多者)。
[0029]半導(dǎo)體器件10說明性地包括將IC13的多個鍵合焊盤28a_28b中的對應(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說明性地包括包圍IC 13、該多條鍵合接線15a-l 5b以及該多個臂21 a-21 b的包封材料(例如，電介質(zhì)樹脂)17。
[0030]在所展示的實施例中，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電路板11中的開口 16而外露。并且，IC裸片焊盤20和電路板11具有多個相鄰對齊的底部表面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說明性地包括在該多個壁21a-21 b的多個對應(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]在所展示的實施例中，該多個臂21a_21b側(cè)向地并且平行于電路板11的相對的主平面地延伸。在其他實施例中，該多個臂21a_21b可以與電路板11的這些相對的主平面成角度地延伸。并且，該多個臂21a-21b與電路板11的相鄰表面豎直地間隔開。與非導(dǎo)電粘合層16a-16b相結(jié)合的這個豎直間距使框架12與電有源部件電隔離開來，S卩，該框架是非有源部件。并且，在這些實施例中，該多條導(dǎo)電跡線19a-19b可以延伸并且在該多個臂21a-21b下面交叉通過從而提供扇出安排。在其他實施例中，該多個臂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可以提供對現(xiàn)有技術(shù)中的一些問題的方案。在使用有機(jī)層壓電路板的現(xiàn)有技術(shù)方案中，載體帶在制造過程中可能翹曲。而且，如果暴露于過多熱量下，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，觸點的扇出設(shè)計的密度不足。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。
[0034]半導(dǎo)體器件10提供了對這些現(xiàn)有技術(shù)問題的方案。具體地，半導(dǎo)體器件10用電路板方法的扇出密度對引線框方案的剛性和散熱性能施加影響。由于IC 13與多個觸點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。
[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。事實上，由于IC 13位于這個散熱片上，散熱性能非常好。并且，框架12在制造和應(yīng)用用途過程中在這個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:形成在其中具有開口 26的電路板11 ο該方法還包括:對框架12進(jìn)行定位，該框架包括在開口 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的多個臂21a-21b。該方法包括:將至少一個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IC相耦接的多條鍵合接線15a-15b，并且形成包圍該至少一個1C、該多條鍵合接線以及該多個臂21a-21b包圍的包封材料17。
[0037]現(xiàn)在另外參照圖2A至圖2H和圖3，此時更加詳細(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，盡管同時制造了兩個半導(dǎo)體器件10a-10b，但應(yīng)認(rèn)識到的是，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)。
[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。每個框架12a_12b說明性地包括四個臂21aa_21db，但在其他實施例中可以包括更多或更少臂。例如，在一些實施例中，框架12a-12b可以包括六個臂以提供甚至更大的剛性和散熱。每個臂21aa_21db說明性地是矩形形狀的，但在其他實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IC 13的多個鍵合焊盤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施例。因此，應(yīng)該理解的是，本實用新型實施例并不限于所披露的特定實施例，并且修改和實施例旨在包括于所附權(quán)利要求書的范圍內(nèi)。
【主權(quán)項】
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口 ； 框架，所述框架包括在所述開口中的集成電路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臂； 安裝在所述IC裸片焊盤上的至少一個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IC耦接；以及 包封材料，所述包封材料包圍所述至少一個1C、所述多條鍵合接線、以及所述多個臂。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IC相鄰，所述第二相反表面通過所述電路板的所述開口而外露。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，每個臂在對角線方向上從所述矩形形狀的IC裸片焊盤的對應(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相鄰對齊的底部表面。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臂的多個對應(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口 ； 框架，所述框架包括在所述開口中的矩形形狀的集成電路IC裸片焊盤、以及在對角線方向上從所述矩形形狀的IC裸片焊盤的多個對應(yīng)的角向外延伸并且耦接至所述電路板的多個臂； 安裝在所述矩形形狀的IC裸片焊盤上的至少一個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IC相鄰，所述第二相反表面通過所述電路板的所述開口而外露； 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IC耦接；以及 包封材料，所述包封材料包圍所述至少一個1C、所述多條鍵合接線、以及所述多個臂。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相鄰對齊的底部表面。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臂的多個對應(yīng)的遠(yuǎn)端與所述電路板之間的粘合層。
【文檔編號】H01L23/495GK205723519SQ201620252089
【公開日】2016年11月23日
【申請日】2016年3月29日
【發(fā)明人】J·塔利多, R·塞奎多
【申請人】意法半導(dǎo)體公司