專利名稱：鍵合結(jié)構(gòu)和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般地涉及鍵合，并且更特別地，涉及無鉛鍵合。
背景技術(shù)：
半導(dǎo)體零件制造商在降低他們產(chǎn)品的制造成本的同時(shí)不斷努力提高它們的性能。 在半導(dǎo)體零件的制造中的成本密集領(lǐng)域是封裝含有半導(dǎo)體器件的半導(dǎo)體芯片。正如本領(lǐng)域技術(shù)人員意識到的，分立的半導(dǎo)體器件和集成電路由半導(dǎo)體晶片制成，該半導(dǎo)體晶片然后被切單或被切割以產(chǎn)生半導(dǎo)體芯片。典型地，一個(gè)或多個(gè)半導(dǎo)體芯片使用焊料管芯附接材料來附接于支撐襯底(例如金屬引線框)并且被封裝于塑封料(mold compound)中以提供免受環(huán)境及物理應(yīng)力的影響的保護(hù)。使用焊料管芯附接材料將半導(dǎo)體芯片附接于支撐襯底的缺點(diǎn)是焊料典型地含有可能引起環(huán)境問題的鉛。另一個(gè)缺點(diǎn)是用來促使含鉛的焊料流動的熱量充分高到致使半導(dǎo)體零件產(chǎn)生熱應(yīng)力。因此，擁有減少了鉛的使用并降低了熱預(yù)算的鍵合結(jié)構(gòu)以及鍵合元件的方法將是有利的。有利的是該鍵合結(jié)構(gòu)及鍵合方法的實(shí)現(xiàn)是有成本和時(shí)間效益的。


本發(fā)明通過結(jié)合附圖來閱讀后面的詳細(xì)描述將會更好理解，在附圖中相同的引用符號指示相同的元件，并且在附圖中圖1是示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的用于形成納米粒子預(yù)制件的方法的流程圖；圖2是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的其中分配了納米粒子備料(pr印aration)的模具；圖3是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的在處理納米粒子之后的圖2的模具；圖4是根據(jù)本發(fā)明的一種實(shí)施例的半導(dǎo)體零件在制造期間的截面圖；圖5是圖4的半導(dǎo)體零件在隨后制造階段的截面圖；圖6是圖5的半導(dǎo)體零件在隨后制造階段的截面圖；圖7是根據(jù)本發(fā)明的另一種實(shí)施例的半導(dǎo)體零件在制造期間的截面圖；圖8是根據(jù)本發(fā)明的另一種實(shí)施例的半導(dǎo)體零件在制造期間的截面圖；圖9是示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的用于制造半導(dǎo)體零件的方法的流程圖；圖10是示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的用于制造半導(dǎo)體零件的方法的流程圖；圖11是根據(jù)本發(fā)明的一種實(shí)施例的半導(dǎo)體零件在制造期間的截面圖；圖12是根據(jù)本發(fā)明的另一種實(shí)施例的半導(dǎo)體零件在制造期間的截面圖；圖13是根據(jù)本發(fā)明的另一種實(shí)施例的半導(dǎo)體零件在制造期間的截面圖；圖14是示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的用于制造半導(dǎo)體零件的方法的流程圖；圖15是根據(jù)本發(fā)明的一種實(shí)施例的半導(dǎo)體零件在制造期間的截面圖；圖16是圖15的半導(dǎo)體零件在隨后制造階段的截面圖；圖17是根據(jù)本發(fā)明的一種實(shí)施例的半導(dǎo)體零件在制造期間的截面圖18是圖17的半導(dǎo)體零件在隨后制造階段的截面圖；圖19是根據(jù)本發(fā)明的另一種實(shí)施例的半導(dǎo)體零件的截面圖；圖20是根據(jù)本發(fā)明的另一種實(shí)施例的半導(dǎo)體零件的截面圖；以及圖21是根據(jù)本發(fā)明的另一種實(shí)施例的半導(dǎo)體零件的截面圖。
具體實(shí)施例方式—般地，本發(fā)明提供了鍵合結(jié)構(gòu)以及用于結(jié)構(gòu)的無鉛鍵合的方法。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，結(jié)構(gòu)，例如半導(dǎo)體零件，通過提供納米粒子備料并且壓實(shí)(compact)該納米粒子備料的方式來制造。納米粒子備料可以包括納米粒子，不同類型的納米粒子的混合物，通過使納米粒子懸浮于液體中而得到的納米粒子，通過使不同類型的納米粒子懸浮于液體中而得到的不同類型的納米粒子的混合物等。可以將納米粒子備料布置或施加于襯底(例如模具)以為壓實(shí)作準(zhǔn)備。納米粒子可以通過對它們施加可能來自機(jī)械源或氣動源的壓力來壓實(shí)并且壓力可以靜態(tài)地、動態(tài)地或動態(tài)地和靜態(tài)地施加。在壓實(shí)之后，納米粒子結(jié)構(gòu)可以被切割或形成為所需的形狀和尺寸。作為選擇，可以將納米粒子備料壓實(shí)于襯底(例如，引線框、印制電路板、陶瓷襯底、層壓塑料襯底、夾子、紙層壓板、塑料層壓板、半導(dǎo)體晶片等) 上。圖1是示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的用于形成在制造半導(dǎo)體零件中使用的納米粒子預(yù)制件的方法的流程圖10。在由圖1的方框12指示的起始步驟中，具有預(yù)定的體積或密度的納米粒子被分配于例如鑄模之中。適合的納米粒子包括金屬，例如金屬形式的銀 (Ag)、鋰(Li)、鋁(Al)、鈦(Ti)、鉻(Cr)、錳(Mn)、鈷(Co)、鎳(Ni)、銅(Cu)、鍺(Ge)、釔(Y)、 鎘(Cd)、銦 an)、錫(Sn)、銻(Sb)、鑭(La)、鋪(Ce)、鉬(Pt)、金(Au)、鉍(Bi)、鉛(Pb)、鈀 (Pd)等；金屬合金；金屬氧化物；氮化金屬等；涂布有氧化物的金屬；涂布有其他金屬的金屬；涂布有一種或多種有機(jī)材料的金屬等。優(yōu)選地，納米粒子具有小于大致500納米(nm) 的粒子尺寸。納米粒子用作納米粒子結(jié)構(gòu)的前體物。根據(jù)可替代的實(shí)施例，可以將納米粒子絲網(wǎng)印刷到模具之上，壓縮到模具之上，以與注射模塑法類似的技術(shù)注入模具腔，使用為本領(lǐng)域技術(shù)人員所知的粒子分配方法分配到模具腔之中等。在將納米粒子分配或形成于鑄模上后，通過對納米粒子施加壓力和加熱來壓縮或壓實(shí)(由圖1中的方框14所指示)它們。壓力可以是機(jī)械生成或氣動生成的并且可以靜態(tài)地、動態(tài)地或靜態(tài)地加動態(tài)地施加。舉例來說，所施加的壓力在小于大約400攝氏度(°C )的溫度下小于大約20兆帕(MPa)。壓實(shí)還可以在某種氣氛中形成，例如，大氣氣氛、包含惰性氣體的氣氛、含真空氣氛等。因而，能夠調(diào)整來壓實(shí)或壓縮納米粒子的變量包括氣氛、溫度、 壓力、干燥時(shí)間或條件，或者它們的結(jié)合。對納米粒子的壓實(shí)形成了可以稱為板片(sheet)、 膜或托盤(pallet)的納米粒子結(jié)構(gòu)。作為選擇，能夠通過對納米粒子施加超聲能，對納米粒子施加磁脈沖，對納米粒子施加壓力或者它們的結(jié)合來壓縮或壓實(shí)納米粒子備料。可以將納米粒子板片切單成具有所需形狀和尺寸的預(yù)制件(由圖1中的方框16 所指示)。納米粒子預(yù)制件26可以稱為NanoPac并且被示出于圖4中。圖2示出了其中已經(jīng)分配了納米粒子22的模具20。分配納米粒子22可以稱為形成納米粒子22或定位納米粒子22。在分配納米粒子22之后，壓實(shí)工具23將預(yù)定的溫度和壓力施加于納米粒子22以形成納米粒子結(jié)構(gòu)24(如圖3所示)。壓實(shí)在圖2中由箭頭25指示。如同參考圖1所描述的，將納米粒子結(jié)構(gòu)M從模具20中移出并且可以使其切單為具有所需的尺寸和形狀的納米粒子預(yù)制件26 (如圖4所示)。圖4是其上安裝了納米粒子預(yù)制件沈的襯底30的截面圖。舉例來說，襯底30是具有旗標(biāo)(flag) 32及引線框引線34和35的銅引線框。優(yōu)選地，納米粒子預(yù)制件沈安裝于旗標(biāo)32。納米粒子預(yù)制件沈并不僅限于安裝在引線框，而是可以安裝于包括陶瓷襯底、 印制電路板、塑料等的其他襯底。現(xiàn)在參考圖5，半導(dǎo)體芯片40被安裝于納米粒子預(yù)制件沈，納米粒子預(yù)制件沈通過例如將納米粒子預(yù)制件沈布置于大氣氣氛、包含一種或多種惰性氣體的氣氛、包含合成氣體(forming gas)的氣氛或含真空氣氛中，并且對納米粒子預(yù)制件施加壓力和加熱來燒結(jié)。壓力可以是機(jī)械生成或氣動生成的并且可以靜態(tài)地、動態(tài)地或靜態(tài)加動態(tài)地施加。舉例來說，所施加的壓力在小于大約400°C的溫度下小于20MPa。現(xiàn)在參考圖6，鍵合焊盤44通過絲線鍵合42與引線框引線34耦接并且鍵合焊盤 45通過鍵合絲線43與引線框引線35耦接。保護(hù)材料46，例如塑封料，被形成于半導(dǎo)體管芯40、鍵合絲線42和43、引線框引線34和35以及旗標(biāo)32的至少一部分之上以形成半導(dǎo)體零件48。鍵合絲線也稱為絲線鍵合。圖7是根據(jù)一種實(shí)施例的半導(dǎo)體零件51的截面圖，在該實(shí)施例中納米粒子預(yù)制件 26被安裝于具有芯片接收區(qū)52、鍵合焊盤M和55、互連56和57以及鍵合焊盤58和59的印制電路板50。更具體地，納米粒子預(yù)制件沈被安裝于芯片接收區(qū)52，鍵合焊盤M通過互連56與鍵合焊盤58耦接，并且鍵合焊盤55通過互連57與鍵合焊盤59耦接。焊球60 與鍵合焊盤58和59耦接。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)意識到，印制電路板典型地在每個(gè)表面上具有多于兩個(gè)的鍵合焊盤并且具有多于兩個(gè)從一個(gè)表面上的鍵合焊盤延伸到相反表面上的鍵合焊盤的電互連。為了完整性起見，圖中示出了與在印制電路板50的與半導(dǎo)體芯片40 所耦接的表面相反的表面上的對應(yīng)鍵合焊盤鍵合的多個(gè)焊球，即，焊球與底表面鍵合。當(dāng)焊球與在底表面上的鍵合焊盤耦接時(shí)，結(jié)構(gòu)可以稱為球柵陣列封裝。應(yīng)當(dāng)指出，不同于焊球的結(jié)構(gòu)可以與在印制電路板50的底表面上的鍵合焊盤鍵合。例如，針腳可以與鍵合焊盤(例如鍵合焊盤58和59)耦接以形成針腳柵格陣列結(jié)構(gòu)。作為選擇，鍵合焊盤58和59可以與另一個(gè)襯底耦接?，F(xiàn)在參考圖8，納米粒子預(yù)制件沈被安裝于陶瓷襯底60并且結(jié)構(gòu)62被安裝于納米粒子預(yù)制件26上并與其接觸。舉例來說，結(jié)構(gòu)62是半導(dǎo)體晶片。作為選擇，結(jié)構(gòu)62可以是半導(dǎo)體芯片、另外的陶瓷結(jié)構(gòu)、印制電路板等。因?yàn)榧{米粒子預(yù)制件26是導(dǎo)電的，所以當(dāng)結(jié)構(gòu)62是半導(dǎo)體芯片、半導(dǎo)體晶片等時(shí)，該納米粒子預(yù)制件沈能夠用作結(jié)構(gòu)62的背面觸點(diǎn)。圖9是示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的用于形成在制造半導(dǎo)體零件中使用的納米粒子預(yù)制件的方法的流程圖80。在起始步驟82中，使具有預(yù)定的體積或密度的納米粒子與液體結(jié)合或者懸浮于液體中以形成納米粒子懸浮液。適合的納米粒子實(shí)例已經(jīng)參考圖1進(jìn)行了描述。適合的液體包括酒精、丙酮、有機(jī)溶劑，或者具有低于燒結(jié)溫度的蒸發(fā)溫度的液體等。因而，納米粒子備料可以包括含有納米粒子的有機(jī)溶劑或者含有納米粒子的水溶液。 溶液可以分配到模具中，壓縮到模具中，絲網(wǎng)印制到襯底上等。含有納米粒子的溶液可以稱為納米粒子溶液或納米粒子懸浮液。舉例來說，納米粒子懸浮液是膠態(tài)懸浮液。分配納米粒子備料或懸浮液由方框84指示。仍然參考圖9，在將納米粒子溶液分配到模具中后，懸浮液的液體或溶劑部分通過例如蒸發(fā)(由方框85指示)來驅(qū)散或去除。因而，液體用作納米粒子的載體。通過對納米粒子預(yù)制件施加壓力和加熱來壓縮或壓實(shí)納米粒子。壓力可以是機(jī)械生成或氣動生成的并且可以靜態(tài)地、動態(tài)地或靜態(tài)加動態(tài)地施加。舉例來說，所施加的壓力在小于大約400°C的溫度下小于大約20MPa。壓實(shí)還可以在某種氣氛中執(zhí)行，例如，大氣氣氛、包含惰性氣體的氣氛、含真空氣氛等。因而，能夠調(diào)整來壓實(shí)或壓縮納米粒子的變量包括氣氛、溫度、壓力、干燥條件或它們的結(jié)合。作為選擇，納米粒子備料能夠通過對納米粒子施加超聲能，對納米粒子施加磁脈沖，對納米粒子施加壓力或者它們的結(jié)合來壓縮或壓實(shí)。對納米粒子的壓實(shí)形成了可以稱為板片、膜或托盤的納米粒子結(jié)構(gòu)?？梢詫⒓{米粒子板片切單成具有所需的形狀和尺寸的納米粒子預(yù)制件沈(由方框88指示)。圖10是示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的用于形成在制造半導(dǎo)體零件中使用的納米粒子預(yù)制件的方法的流程圖100。為了清晰起見，圖10和11將在一起描述。在由方框102標(biāo)識的起始步驟中，具有預(yù)定的體積或密度的納米粒子被分配到襯底(例如，引線框、印制電路板、陶瓷襯底等)上。納米粒子的適合實(shí)例已經(jīng)參考圖1進(jìn)行了描述。在將納米粒子分配或形成于襯底上后，通過對納米粒子預(yù)制件施加壓力和加熱來壓縮或壓實(shí)它們(由方框104指示)。壓力可以是機(jī)械生成或氣動生成的并且可以靜態(tài)地、 動態(tài)地或靜態(tài)加動態(tài)地施加。舉例來說，所施加的壓力在小于大約400°C的溫度下小于大約 20MPa。壓實(shí)還可以在某種氣氛中執(zhí)行，例如，大氣氣氛、含有惰性氣體的氣氛、含真空氣氛等。因而，能夠調(diào)整來壓實(shí)或壓縮納米粒子的變量包括氣氛、溫度、壓力、干燥條件或者它們的結(jié)合。對襯底上的納米粒子的壓實(shí)形成納米粒子預(yù)制件^A(如圖11所示)，該納米粒子預(yù)制件26A與納米粒子預(yù)制件沈相似，只是它被形成作為襯底上的預(yù)制件而不是要在施加于襯底之前切單的板片。納米粒子預(yù)制件26A可以稱為NanoPac。工件(例如半導(dǎo)體芯片40)被安裝于納米粒子預(yù)制件26A從而與納米粒子預(yù)制件26A接觸(由方框106指示)，納米粒子預(yù)制件2隊(duì)通過將納米粒子預(yù)制件2隊(duì)布置于所需的氣氛中并且對納米粒子預(yù)制件施加壓力和加熱來燒結(jié)。壓力可以是機(jī)械生成或氣動生成的并且可以靜態(tài)地、動態(tài)地或靜態(tài)加動態(tài)地施加。舉例來說，所施加的壓力在小于大約 4000C的溫度下小于20MPa。燒結(jié)納米粒子預(yù)制件26A也稱為加熱納米粒子預(yù)制件26A并且由圖10中的方框108所標(biāo)識。應(yīng)當(dāng)指出，工件并不限于半導(dǎo)體芯片。作為選擇，工件可以是電容器(例如片式電容器)、電阻器(例如片式電阻器)、電感器、引線框、印制電路板、夾子連接器等。襯底、半導(dǎo)體芯片40及納米粒子預(yù)制件26A被封裝(由圖10中的方框110指示) 以形成半導(dǎo)體零件120。圖11示出了半導(dǎo)體零件120，在該半導(dǎo)體零件I20中襯底I22是例如具有旗標(biāo)1 及引線框引線126和127的銅引線框，并且半導(dǎo)體芯片40經(jīng)由納米粒子預(yù)制件2隊(duì)與引線框122耦接。另外，鍵合焊盤44經(jīng)由鍵合絲線42與引線框引線1 耦接并且鍵合焊盤45經(jīng)由鍵合絲線43與引線框引線127耦接。塑封料46形成于引線框122、 半導(dǎo)體芯片40以及鍵合引線42和43的至少一部分之上。半導(dǎo)體芯片40、鍵合引線42和 43以及塑封料46都已經(jīng)參考圖6進(jìn)行了描述。
6
圖12示出了半導(dǎo)體零件1 的一種實(shí)施例，在該實(shí)施例中襯底是印制電路板130。 在圖12中示出的是具有通過納米粒子預(yù)制件^A與半導(dǎo)體芯片接收區(qū)I32耦接的半導(dǎo)體芯片40的印制電路130。在半導(dǎo)體芯片40上的鍵合焊盤44和45分別經(jīng)由鍵合絲線42和 43與印制電路板130上的鍵合焊盤134和135耦接。鍵合焊盤134和135分別通過互連 138和139與鍵合焊盤136和137耦接。焊料凸塊140分別與對應(yīng)的鍵合焊盤136和137 的耦接。如同本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)意識到的，印制電路板典型地在每個(gè)表面上具有多于兩個(gè)的鍵合焊盤并且具有多于兩個(gè)一個(gè)表面上的鍵合焊盤延伸到相反表面上的鍵合焊盤的電互連。為了完整性起見，圖中示出了在印制電路板130的底表面上的多于兩個(gè)的鍵合焊盤并且示出了與印制電路130的底表面上的相應(yīng)鍵合焊盤鍵合的多個(gè)焊球140。這種結(jié)構(gòu)可以稱為球柵陣列。應(yīng)當(dāng)指出，與焊球不同的結(jié)構(gòu)可以與在印制電路板130的底表面上的鍵合焊盤鍵合。例如，引腳可以與鍵合焊盤(例如鍵合焊盤136和137)耦接以形成針腳柵格陣列結(jié)構(gòu)。作為選擇，鍵合焊盤136和137可以與另一個(gè)襯底耦接。應(yīng)當(dāng)指出，本發(fā)明并不限制在半導(dǎo)體芯片40上的鍵合焊盤的數(shù)量、在印制電路板130上的鍵合焊盤的數(shù)量、鍵合絲線的數(shù)量以及互連和焊球的數(shù)量。塑封料46形成于印制電路板130、半導(dǎo)體芯片40以及鍵合絲線42和43的至少一部分之上。半導(dǎo)體芯片40、鍵合絲線42和43以及塑封料46已經(jīng)參考圖6進(jìn)行了描述。圖13是包括襯底152的結(jié)構(gòu)150的截面圖，該襯底152具有通過納米粒子預(yù)制件 26A與其耦接的工件154。應(yīng)當(dāng)指出，預(yù)制件并不限于預(yù)制件^A，而可以是預(yù)制件
等。舉例來說，襯底152是陶瓷襯底。工件IM可以是半導(dǎo)體芯片(例如芯片40)、印制電路板(例如印制電路板130)、半導(dǎo)體晶片、另一塊陶瓷材料等。圖14是示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的用于形成在制造半導(dǎo)體零件中使用的納米粒子預(yù)制件的方法的流程圖175。為了清晰起見，圖14-17將在一起描述。另外，流程圖175 示出了用于制造半導(dǎo)體零件的方法的實(shí)施例。在由方框176標(biāo)識的起始步驟中，通過將納米粒子與溶劑結(jié)合來制備納米粒子懸浮液。納米粒子的適合實(shí)例已經(jīng)參考圖1進(jìn)行了描述。適合的液體包括酒精、丙酮或具有低于燒結(jié)溫度的蒸發(fā)溫度的液體等。舉例來說，納米粒子懸浮液是膠態(tài)懸浮液。納米粒子懸浮液190 (如圖15所示)被分配到襯底(例如引線框122 (如圖15所示)、印制電路板130 (如圖17所示)、陶瓷襯底等)上，由方框178指示。在將納米粒子懸浮液190分配或形成到襯底上后，通過對納米粒子預(yù)制件施加壓力和加熱來驅(qū)散或去除溶劑(由圖14的方框180指示)。壓力可以是機(jī)械生成或氣動生成的并且可以靜態(tài)地、動態(tài)地或靜態(tài)加動態(tài)地施加。舉例來說，所施加的壓力在小于大約 400°C的溫度下小于20MPa。驅(qū)散溶劑由圖15中的箭頭192指示。在驅(qū)散了溶劑之后，通過對納米粒子預(yù)制件施加壓力和加熱來壓縮或壓實(shí)納米粒子(由圖14的方框182指示)。壓力可以是機(jī)械生成或氣動生成的并且靜態(tài)地、動態(tài)地或靜態(tài)加動態(tài)地施加。舉例來說，所施加的壓力在小于大約400°C的溫度下小于大約20MPa。 壓實(shí)還可以在某種氣氛中執(zhí)行，例如大氣氣氛、包含惰性氣體的氣氛、含真空氣氛等。因而， 能夠調(diào)整來壓實(shí)或壓縮納米粒子的變量包括氣氛、溫度、壓力、干燥條件或者它們的結(jié)合。 對襯底上的納米粒子的壓實(shí)形成了納米粒子預(yù)制件26B (如圖16所示)，該納米粒子預(yù)制件 26B與納米粒子預(yù)制件沈相似，只是它是由懸浮液形成的。納米粒子預(yù)制件26B可以稱為NanoPac。工件(例如半導(dǎo)體芯片40)被安裝于納米預(yù)制件^B (由圖14的方框184指示)。 納米粒子預(yù)制件26B通過將納米粒子預(yù)制件26B布置于氣氛中并且對該納米粒子預(yù)制件施加壓力和加熱來燒結(jié)。壓力可以是機(jī)械生成或氣動生成的并且可以靜態(tài)地、動態(tài)地或靜態(tài)加動態(tài)地施加。舉例來說，所施加的壓力在小于大約400°C的溫度下小于大約20MPa。燒結(jié)納米粒子預(yù)制件26B也稱為加熱納米粒子預(yù)制件26B并且由圖14中的方框186指示。包括襯底、半導(dǎo)體芯片40及納米粒子預(yù)制件26B的結(jié)構(gòu)被浸泡于溶劑中以去除可能存在的有機(jī)鈍化層。在去除了有機(jī)鈍化層之后，使該結(jié)構(gòu)在大氣氣氛中干燥。作為選擇，能夠使該結(jié)構(gòu)在包含一種或多種惰性氣體的氣氛中或者在真空下進(jìn)行干燥。應(yīng)當(dāng)指出，工件并不限于半導(dǎo)體芯片。作為選擇，工件可以是電容器(例如片式電容器)、電阻器(例如片式電阻器)、 電感器、引線框、印制電路板、夾子連接器等。襯底、半導(dǎo)體芯片40及納米粒子預(yù)制件26B可以被封裝以形成半導(dǎo)體零件 196(由圖14的方框188指示)。圖16示出了半導(dǎo)體零件196，在該半導(dǎo)體零件196中襯底 122是例如具有旗標(biāo)124和引線框引線126的銅引線框，并且半導(dǎo)體芯片40經(jīng)由納米粒子預(yù)制件26B與引線框122耦接。此外，形成于半導(dǎo)體芯片40上的或者由半導(dǎo)體芯片40形成的鍵合焊盤44和45分別經(jīng)由對應(yīng)的鍵合絲線42和43與引線框引線126和127耦接。 塑封料46被形成于引線框122、半導(dǎo)體芯片40以及鍵合絲線42和43的至少一部分之上。 半導(dǎo)體芯片40、鍵合絲線42和43以及塑封料46已經(jīng)參考圖6進(jìn)行了描述。圖17和18示出了根據(jù)一種實(shí)施例的半導(dǎo)體零件200，在該實(shí)施例中襯底是印制電路板130。印制電路板130的實(shí)施例參考圖12來描述。在圖17中示出的是分配到印制電路板130上的納米粒子懸浮液190。通過對納米粒子懸浮液施加壓力和加熱來驅(qū)散或去除溶劑(由箭頭192指示)。壓力可以是機(jī)械生成或氣動生成的并且可以靜態(tài)地、動態(tài)地或靜態(tài)加動態(tài)地施加。舉例來說，所施加的壓力在小于大約400°C的溫度下小于大約20MPa(由方框180指示)以形成納米粒子預(yù)制件^^。因而，納米粒子預(yù)制件26B形成于半導(dǎo)體芯片接收區(qū)132上。焊料凸塊140分別與對應(yīng)的鍵合焊盤136和137耦接。應(yīng)當(dāng)指出，鍵合焊盤134 和135以及鍵合焊盤136和137位于印制電路板130的兩個(gè)相反面上。在半導(dǎo)體芯片40 上的鍵合焊盤44和45分別經(jīng)由鍵合絲線42和43與印制電路板130上的鍵合焊盤134和 135耦接。還應(yīng)當(dāng)指出，本發(fā)明并不限制在半導(dǎo)體芯片40上的鍵合焊盤、在印制電路板130 上的鍵合焊盤、鍵合絲線、互連及焊球的數(shù)量。關(guān)于印制電路板30的鍵合焊盤、鍵合絲線、 互連及焊料凸塊的形成已經(jīng)參考圖12進(jìn)行了描述。塑封料46被形成于印制電路板130、半導(dǎo)體芯片40以及鍵合絲線42和43的至少一部分上。半導(dǎo)體芯片40、鍵合絲線43和43以及塑封料46已經(jīng)參考圖6進(jìn)行了描述。圖19是根據(jù)另一種實(shí)施例的半導(dǎo)體零件210的截面圖。在圖19中示出的是具有表面214的印制電路板212，在表面214上形成了鍵合焊盤216、218、220和222。納米粒子預(yù)制件沈被形成于鍵合焊盤216-222上。納米粒子預(yù)制件并不限于預(yù)制件沈，而可以是諸如預(yù)制件26A、26B等的預(yù)制件。半導(dǎo)體零件2 與鍵合焊盤220和222耦接。半導(dǎo)體零件 2 可以是所封裝的半導(dǎo)體零件或者它可以是安裝于倒裝芯片或芯片級封裝結(jié)構(gòu)中的半導(dǎo)體芯片。無源零件2 通過納米粒子預(yù)制件沈與鍵合焊盤216和218耦接。舉例來說，無
8源零件2 是片式電容器。作為選擇，無源零件2 可以是片式電阻器、電阻器、電容器、電感器等。印制電路板212包括通過互連232與鍵合焊盤218和220耦接的鍵合焊盤230并且鍵合焊盤234通過互連236與鍵合焊盤222耦接。雖然沒有示出，但是半導(dǎo)體零件210 可以包括形成于半導(dǎo)體零件226、無源零件2 或這兩者之上的保護(hù)結(jié)構(gòu)并且它可以包括與鍵合焊盤230和234耦接的焊料凸塊。圖20是根據(jù)本發(fā)明的另一種實(shí)施例的表面安裝半導(dǎo)體零件250的截面圖。在圖 20中示出的是引線框252的一部分的截面圖，該引線框252具有旗標(biāo)2M及引線框引線256 和258。旗標(biāo)邪4還可以稱為芯片接收區(qū)。納米粒子預(yù)制件沈被形成于旗標(biāo)邪4上。納米粒子預(yù)制件并不限于預(yù)制件26，而可以是諸如預(yù)制件^5A、26B等的預(yù)制件。具有鍵合焊盤262和沈4的半導(dǎo)體芯片260安裝于納米粒子預(yù)制件沈，該納米粒子預(yù)制件沈通過例如將納米粒子預(yù)制件沈布置于大氣氣氛、包含一種或多種惰性氣體的氣氛、包含合成氣體的氣氛或真空中，并且對納米預(yù)制件施加壓力和加熱來燒結(jié)。壓力可以是機(jī)械生成或氣動生成的并且可以靜態(tài)地、動態(tài)地或靜態(tài)加動態(tài)地施加。舉例來說，所施加的壓力在小于大約 400°C的溫度下小于大約20MPa。仍然參考圖20，鍵合焊盤262通過絲線鍵合266與引線框引線256耦接并且鍵合焊盤264通過絲線鍵合268與引線框引線258耦接。保護(hù)材料270 (例如塑封料)被形成于半導(dǎo)體管芯沈0、鍵合絲線266和沈8、引線框引線256和258以及旗標(biāo)2M之上以形成表面安裝半導(dǎo)體零件250。鍵合引線還稱為絲線鍵合。應(yīng)當(dāng)理解，表面安裝半導(dǎo)體零件250 可以是小外形封裝、芯片載體、無鉛芯片載體、塑料無鉛芯片載體等。圖21是根據(jù)本發(fā)明的另一種實(shí)施例的半導(dǎo)體零件300的截面圖。在圖21中示出的是具有旗標(biāo)304和引線框引線306的引線框302的一部分的截面圖。旗標(biāo)304還可以稱為芯片接收區(qū)。納米粒子預(yù)制件沈形成于旗標(biāo)304上。納米粒子預(yù)制件并不限于預(yù)制件 26,而可以是諸如預(yù)制件^A、26B等的預(yù)制件。具有表面312和314的半導(dǎo)體芯片310安裝于納米粒子預(yù)制件沈。更具體地，表面312被布置成與納米粒子預(yù)制件沈接觸。另一個(gè)納米粒子預(yù)制件沈形成于半導(dǎo)體芯片310的表面314上。夾子318安裝于納米粒子預(yù)制件沈上。應(yīng)當(dāng)指出，夾子318具有區(qū)域320和322并且區(qū)域320被安裝于納米粒子預(yù)制件沈并且區(qū)域322可以通過焊料(沒有示出)與引線框引線306鍵合。納米粒子預(yù)制件 26通過例如將納米粒子預(yù)制件沈布置于大氣氣氛，包含一種或多種惰性氣體的氣氛、包含合成氣體的氣氛或真空中或者以這些氣氛來處理并且對納米粒子預(yù)制件施加壓力和加熱來燒結(jié)。壓力可以是機(jī)械生成或氣動生成的并且可以靜態(tài)地、動態(tài)地或靜態(tài)加動態(tài)地施加。 舉例來說，所施加的壓力在小于大約400°C的溫度下小于大約20MPa。保護(hù)材料326(例如塑封料)被形成于半導(dǎo)體管芯310、旗標(biāo)304、夾子318以及引線框引線306的一部分之上。雖然在此已經(jīng)公開了具體的實(shí)施例，但是這并不意欲本發(fā)明僅限于所公開的實(shí)施例。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)意識到修改和改變能夠在不脫離本發(fā)明的精神的情況下進(jìn)行。希望本發(fā)明包括在所附權(quán)利要求書的范圍之內(nèi)的所有此類修改和改變。
權(quán)利要求
1.一種用于鍵合零件的方法，包括提供納米粒子備料；以及壓實(shí)所述納米粒子備料。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中提供所述納米粒子備料包括使納米粒子懸浮于液體中。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中使所述納米粒子懸浮于所述液體中包括使所述納米粒子懸浮于有機(jī)溶劑中或者使所述納米粒子懸浮于水溶液中。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述納米粒子備料包括納米粒子，并且其中壓實(shí)所述納米粒子備料形成了納米粒子結(jié)構(gòu)，并且所述方法還包括將所述納米粒子結(jié)構(gòu)安裝于襯底以及將半導(dǎo)體芯片安裝于所述納米粒子結(jié)構(gòu)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中壓實(shí)所述納米粒子備料包括對所述納米粒子備料施加壓力。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中對所述納米粒子備料施加壓力包括施加機(jī)械壓力或氣動壓力之一，并且其中壓實(shí)所述納米粒子備料包括對所述納米粒子備料施加超聲能。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中提供所述納米粒子備料包括提供作為納米粒子懸浮液的納米粒子備料，并且所述方法還包括將所述納米粒子懸浮液施加于襯底，以及從所述納米粒子懸浮液中驅(qū)散溶劑，并且其中壓實(shí)所述納米粒子備料形成了納米粒子結(jié)構(gòu)。
8.一種零件，包括具有表面的支撐結(jié)構(gòu)；以及布置于所述支撐結(jié)構(gòu)上的納米粒子預(yù)制件。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的零件，其中所述支撐結(jié)構(gòu)是引線框旗標(biāo)或印制電路板。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的零件，其中所述納米粒子預(yù)制件包括源自包含銀粒子的前體物的材料。
全文摘要
一種鍵合結(jié)構(gòu)以及用于鍵合零件的方法，其中鍵合結(jié)構(gòu)包括納米粒子預(yù)制件。根據(jù)實(shí)施例，納米粒子預(yù)制件布置于襯底之上以及工件布置于納米粒子預(yù)制件之上。
文檔編號H01L21/60GK102347252SQ20111018748
公開日2012年2月8日 申請日期2011年7月6日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月21日
發(fā)明者S·克里南, 元尹充 申請人:半導(dǎo)體元件工業(yè)有限責(zé)任公司