本公開總體上涉及倒裝芯片封裝件，并且更具體地，涉及半導體封裝件。

背景技術(shù)：

無鉛(或不含鉛)的封裝件通常被用于期望小型封裝的應用。通常，平坦的無鉛封裝件提供近似芯片規(guī)模的密封封裝件，其由附接至半導體裸片的平坦引線框來形成。位于封裝件底面上的引線在半導體裸片與襯底(諸如印刷電路板(PCB))之間提供電連接。

典型地，無鉛封裝件包括半導體裸片或安裝至裸片焊盤的芯片，并且電耦合至引線(諸如通過導線)。使封裝件更薄的改進消除了裸片焊盤的需要。具體地，引線上芯片(COL)封裝件使得半導體裸片直接安裝在引線上而不需要裸片焊盤。裸片和引線被密封在封裝中以形成封裝件。

用于半導體封裝的當前應用期望封裝件具有減小的厚度以及裸片和引線框架的引線之間的簡化連接，以減小體積并增加封裝件的信號承載能力。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

公開了一種半導體封裝件，包括：半導體裸片，具有有源表面；引線，具有相對的第一端部和第二端部；表面鍍敷層，位于所述引線的第一端部上，所述引線經(jīng)由所述表面鍍敷層直接耦合至所述半導體裸片；密封劑，密封所述裸片和所述引線并露出所述引線的第二端部。

在一個實施例中，還包括：鈍化層，形成在所述裸片的所述有源表面之上；以及開口，形成在所述鈍化層中，露出所述裸片的所述有源表面的部分。

在一個實施例中，所述鈍化層中的開口具有第一形狀，并且所述表面鍍敷層具有對應于所述第一形狀的第二形狀。

在一個實施例中，所述表面鍍敷層的尺寸小于所述鈍化層中的開口的尺寸。

在一個實施例中，所述鈍化層中的開口具有第一厚度，并且所述表面鍍敷層具有對應于所述第一厚度的第二厚度。

在一個實施例中，所述第一厚度小于所述第二厚度。

在一個實施例中，所述引線的所述第一端部上的所述表面鍍敷層覆蓋所述引線的整個所述第一端部。

附圖說明

圖1A是根據(jù)本公開一個或多個實施例的倒裝芯片封裝件結(jié)構(gòu)的截面的示意圖。

圖1B示出了圖1A的倒裝芯片封裝件結(jié)構(gòu)的截面的示意圖的細節(jié)圖。

圖2A和圖2B是根據(jù)本公開一個或多個實施例的處于制造處理的各個階段的形成在引線框架帶中的導電襯底的示意性截面圖。

圖3A至圖3E是倒裝芯片封裝件(諸如圖1A的倒裝芯片封裝件)的組裝的各個階段的示意性截面圖。

圖4A是根據(jù)本公開一個或多個實施例的引線框架的示意性截面圖。

圖4B是根據(jù)本公開一個或多個實施例的引線框架的示意性截面圖。

圖5A是根據(jù)本公開一個或多個實施例的引線框架的頂側(cè)和裸片的底側(cè)的示意圖。

圖5B是根據(jù)本公開一個或多個實施例的引線框架的頂側(cè)和裸片的底側(cè)的示意圖。

具體實施方式

圖1A和圖1B示出了四方扁平無鉛(QFN)半導體封裝件100的實施例。封裝件100包括環(huán)繞引線224和裸片110的密封劑140。圖1A示出了封裝件100的總體結(jié)構(gòu)，而圖1B示出了引線224與裸片110之間的連接的特寫圖。

裸片110可根據(jù)標準半導體制造工藝來制造，并且可以由硅或其他半導體材料制成。裸片110包括其中形成集成電路的有源表面116。集成電路可以是實施為形成在裸片內(nèi)且根據(jù)裸片的電設(shè)計和功能而互連的有源器件、無源器件、導電層和介電層的模擬或數(shù)字電路。例如，電路可以包括一個或多個形成在有源表面116內(nèi)的一個或多個晶體管、二極管以及其他電路元件，以實施模擬電路或數(shù)字電路，諸如數(shù)字信號處理器(DSP)、ASIC、MEMS、存儲器或其他信號處理電路。裸片110還可以包含用于RF信號處理的集成無源器件(IPD)，諸如電感器、電容器和電阻器。

在一些實施例中，裸片110包括幫助保護有源表面116和裸片110免受電和物理損傷和污染的鈍化層120。鈍化層是絕緣材料，諸如金屬氧化物，并且通常非常薄，為1至3微米的級別。在一些實施例中，鈍化層可以是光敏絕緣體永久層。裸片焊盤上的光敏絕緣體材料可以是聚苯并二惡唑(PBO)或聚酰亞胺材料，并且具有多達10um以上的厚度。

鈍化層120包括開口112，其露出裸片110的有源表面116上的接合焊盤113。裸片110的接合焊盤113耦合至引線224。

每條引線224都提供裸片110與封裝件100外的環(huán)境之間的電和物理耦合。每條引線224均包括接合焊盤226，用于將封裝件連接至另一器件或襯底(諸如印刷電路板)，用于與封裝件100外的器件通信。

每條引線224均包括表面鍍敷層222。表面鍍敷層222提供裸片與引線224之間的界面。表面鍍敷層222可以包括鎳、銀或金的一層或多層，其經(jīng)由電鍍敷工藝來沉積。電鍍敷工藝使得表面鍍敷層222鋪設(shè)為非常薄的層；例如，鍍敷層可以具有基本對應于鈍化層120的厚度的厚度或者可以厚于鈍化層。盡管未示出，但圖案化的掩?？稍谛纬杀砻驽兎髮?22之前沉積在第二表面232上，以控制表面鍍敷層222的施加，這在本領(lǐng)域是公知的。在形成表面鍍敷層222之后，從襯底220的第二側(cè)232去除圖案化的掩模層。

表面鍍敷層222的厚度可以在5微米和25微米之間。在一些實施例中，表面鍍敷層可以具有少至1微米的厚度。在又一些實施例中，表面鍍敷層的厚度可多至60微米。在又一些實施例中，表面鍍敷層的厚度可小于1微米。

鍍敷處理還使得表面鍍敷層222形成為各種形狀，如以下參照圖5A和圖5B所描述的；例如，表面鍍敷層222的形狀可以基本對應于鈍化層120中的開口112的形狀。具體地，鍍敷處理允許形成具有緊公差的表面鍍敷層222，諸如1微米的級別。這些公差小于通過例如可以用于形成引線224的其他沉積和蝕刻工藝可用的公差。在一些實施例中，表面鍍敷層222的大小對應于引線224的大小，其小于鈍化層中的開口的大小。關(guān)于這點，在引線224的端部與接合焊盤113之間沒有產(chǎn)生間隙。

表面鍍敷層222還幫助減小封裝件100的整體高度和引線224的長度，尤其與典型的凸起連接處理(其通常涉及在倒裝芯片結(jié)構(gòu)中將裸片耦合至引線的導電凸塊)相比。經(jīng)由線纜接合工藝形成在引線頂部處的凸塊具有至少25至30微米的厚度，而經(jīng)由鍍敷工藝施加的表面鍍敷層具有小至2.5微米的厚度。通過減小引線的長度以及它們與裸片的連接，可以增加封裝件100的性能；例如，較短的引線長度可使得裸片110在較高的頻率下與電子器件的其他部件通信，這具有更高的數(shù)據(jù)傳送速率。

封裝件100還包括密封劑140，其密封裸片110、表面鍍敷層222和引線224的部分。裸片110和引線224通過密封劑140保持在封裝件100內(nèi)的其相應位置。密封劑140是絕緣材料，其保護電部件和材料免受損傷，諸如腐蝕、物理損傷、濕氣損傷或者對電器件和材料的其他原因的損傷。在一個實施例中，密封劑140可以是任何適當?shù)哪Ｋ芰?，諸如但不限于環(huán)氧樹脂、酚醛樹脂、聚合物或聚酯樹脂。終端引線224的基礎(chǔ)部分和接觸焊盤226保持從密封劑140中露出。

引線224經(jīng)由熱超聲接合工藝(其將表面鍍敷層222接合至裸片110的有源表面116)而電且機械地耦合至裸片110。熱超聲接合工藝使用熱、摩擦和聲音振動以軟化表面鍍敷層222并將其接合至裸片110的有源表面116。熱超聲工藝還使得表面鍍敷層222的上表面基本平坦并且比例如凸塊接合工藝更加均勻。通過電鍍敷工藝形成的表面鍍敷層222的上表面基本平坦且均勻的形狀增加了引線224與裸片110之間的機械連接的強度，尤其與凸塊連接工藝相比。

使用熱超聲接合至裸片110的表面鍍敷層222還允許使用不同類型的密封劑，諸如與例如包括引線224與裸片110之間的凸塊連接的封裝件相比更加容易使用且更便宜的模塑料。典型地，凸塊連接在引線的頂部和裸片的有源表面之間留下窄間隙。通常，由于凸塊遠小于引線224的上表面的尺寸而形成該間隙。在組裝期間，使用樹脂或模塑料，其可以充分地流動以填充引線的頂部與裸片之間以及凸塊周圍的間隙，使得裸片能夠充分被密封劑支持。從而，本公開的表面鍍敷層222與引線224的尺寸和形狀更加對準，并且允許緊公差和精確的鍍敷形狀，使得可以減小或消除間隙。因此，可以使用不同類型的樹脂，諸如更容易使用和普通的樹脂和模塑料。

圖2A和圖2B示出了形成具有引線的引線框架的方法的一個實施例，其中引線包括表面鍍敷層。如圖2A所示，導電襯底220設(shè)置有用于引線框架的基礎(chǔ)材料。在一些實施例中，襯底220可以是金屬材料，諸如銅或銅合金。如圖2A所示，接觸焊盤226可形成在襯底220的第一表面230上。利用可接合金屬材料(諸如Ni、Ag、Ni/Pd、Ni/Pd/Ag、Ni/Pa/Au-Ag合金或Ni/Pd/Au/Ag、或者任何可接合導電材料)，在銅襯底220的底側(cè)230上執(zhí)行諸如鍍敷的沉積工藝，從而形成接觸焊盤226。盡管未示出，但如本領(lǐng)域公知的，在形成接觸焊盤226之前，可以在第一表面230上沉積光敏材料的圖案化掩模層。在形成接觸焊盤226之后，從襯底220的第一側(cè)230去除圖案化掩模層。

如圖2A所示，引線224的頂面被電鍍敷有表面鍍敷層222。表面鍍敷層222是鍍敷金屬的薄層，其幫助經(jīng)由熱超聲接合工藝將襯底220的銅接合至裸片110。表面鍍敷層222可以是電和熱導體，諸如銀、金或鎳。在一些實施例中，表面鍍敷層222可以包括多個電鍍敷層。例如，第一層為鎳，接下來為金或銀的第二頂層。

表面鍍敷層222的厚度可以對應于將附接最終的引線框架的裸片110的鈍化層120的厚度。通過將表面鍍敷層222形成為具有與鈍化層120的厚度相應的厚度，引線224的長度被最小化，從而增加了引線的電特性；例如，與較長引線224所能接受的相比，以更高的質(zhì)量和更高的頻率傳輸信號。

此外，使用諸如銀和金的珍貴金屬對制造諸如封裝件110的封裝件的總體成本具有顯著的影響。表面鍍敷層222的精確施加使得制造商最小化用于將引線224連接至裸片110的銀和金的量。例如，盡管引線224的上表面232可具有相對較大的表面積，但表面鍍敷層222可以被施加為小于引線224的整個上表面。例如，表面鍍敷層222可形成在引線224上，其尺寸和形狀基本對應于引線223將附接至的裸片110的鈍化層120中的開口112的尺寸和形狀。然而，應該理解，表面鍍敷層222稍小于鈍化層120中的開口112的尺寸，使得表面鍍敷層222適合處于開口112內(nèi)。此外，通過使表面鍍敷層222的厚度充分對應于鈍化層120的厚度，使得引線224的上表面不與鈍化層120相互干擾，用于表面鍍敷層222的材料(諸如金或銀)的量可以被最小化。

如圖2B所示，執(zhí)行蝕刻工藝以從第二側(cè)232蝕刻襯底220的露出部分。蝕刻可以是半蝕刻，或者可以蝕刻穿過襯底220的一半以上。在蝕刻工藝期間，在襯底220的第二表面中形成凹部227以形成引線224和引線224之間的邊帶(webbing)202。在蝕刻工藝期間，圖案化掩模(諸如光刻膠膜)可以被施加至襯底220的第二側(cè)232以露出襯底220的表面的用于蝕刻的部分以及覆蓋襯底220不被蝕刻的部分。可選地，表面鍍敷層222可用作用于形成凹部227的蝕刻掩模。在蝕刻襯底220之后，如果使用的話，則從襯底220的第二側(cè)232去除光刻膠膜，并且第二側(cè)232的剩余部分現(xiàn)在形成每條引線224的頂面。

盡管未示出，但在另一實施例中，表面鍍敷層222可以毯式沉積在襯底220的整個第二側(cè)232上，然后進行圖案化。在一個或多個蝕刻步驟中，表面鍍敷層222被蝕刻并且襯底220被蝕刻，以在表面鍍敷層和襯底220中形成通道227，從而形成各個引線224，引線頂部覆有表面鍍敷層222。

如圖3A所示，多個裸片110耦合至引線224。具體地，裸片110經(jīng)由熱超聲接合工藝而附接至引線224，其中通過鈍化層120中的開口，表面鍍敷層222被壓向裸片110的有源表面116，并且經(jīng)受熱和聲振動來軟化和接合表面鍍敷層222至裸片110的接合焊盤。

圖3B示出了密封工藝，其中裸片110和終端引線224在其相應的位置中被密封劑140環(huán)繞并保持。如上所述，密封劑140是模塑料。襯底220和裸片110的組件被放置在模型中，并且樹脂在各個裸片110及其相應的引線224周圍和之間流動以填充開放空間，從而為裸片和引線提供不受外部環(huán)境影響的結(jié)構(gòu)支持。如上所述，表面鍍敷層222的尺寸和形狀基本對應于引線224的端部的尺寸和形狀。因此，模塑料和樹脂不需要在引線的端部與接合焊盤之間的間隙之間流動。

如圖3B所示，通過模塑料保持露出襯底220的第一側(cè)230。然后，密封劑140硬化，這可能涉及加熱或固化步驟。

一直到制造工藝的該點，襯底220及其與裸片110的接合(尤其是襯底220的被蝕刻引線224之間的邊帶202)保持部件的相對位置和結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。在密封劑140硬化之后，密封劑140提供附加的結(jié)構(gòu)支持以保持各個部件(包括裸片110和引線224)的相對位置和結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。

如圖3C所示，去除引線之間的邊帶202和襯底220的任何其他外來部分?？梢越?jīng)由蝕刻去除邊帶202和襯底220的其他外來部分，例如上文參照蝕刻襯底220的頂部所描述的。在一些實施例中，接觸焊盤226用作用于蝕刻邊帶202的蝕刻掩模。在完成蝕刻步驟之后，引線相互之間電隔離。

在引線224相互電隔離之后，可以對引線和裸片執(zhí)行電測試以檢查缺陷，如圖3D示意性所示出的。如本領(lǐng)域已知的，通過向每個接觸焊盤226施加探針180來執(zhí)行該處理，并且進行各種診斷檢查。

在圖3E中，執(zhí)行切割步驟。切割步驟可以包括任何適當?shù)那懈罟に噥矸蛛x各個封裝件，諸如機械鋸切(切割鋸用于沿著線切割封裝件100)，或者可以包括激光切割(激光器用于沿著線來分離封裝件100進而形成多個單獨的封裝件100)。

圖4A和圖4B示出了引線框架結(jié)構(gòu)的兩個實施例。在圖4A中，表面鍍敷層222包括第一鍍敷層225(其可以是鎳)和第二鍍敷層228(其可以是銀或金)。引線224和鍍敷層222之間的電和機械接合可以通過形成具有導電材料的兩層的表面鍍敷層222來提高。例如，與金直接與銅接合的能力相比，鎳可具有更好的與金和銅接合的能力。因此，與在銅引線上直接鍍敷金或銀相比，位于第二鍍敷層228與引線之間的鎳的第一鍍敷層225可以提供例如引線224的銅與金或銀的第二鍍敷層226之間增強的接合。

在圖4B中，襯底220包括集成引線227而不具有施加至集成引線227的上表面236的表面鍍敷層。在這種實施例中，可以從封裝件100的制造工藝中省略表面鍍敷工藝，并且襯底材料可以熱超聲地直接接合至裸片110。例如，如果襯底220由銅片制成，則由銅片形成的銅引線可直接熱超聲地接合至裸片。

圖5A和圖5B示出了表面鍍敷層的兩個實施例，其形成有與鈍化層內(nèi)的開口的尺寸和形狀相對應的尺寸和形狀，并且還可以是裸片的接合焊盤的形狀。在圖5A中，裸片110a的鈍化層120a中的開口112a具有矩形形狀，諸如正方形。位于襯底220a的每條引線224a上方的對應表面鍍敷層222具有與鈍化層120a中的開口112a的尺寸和形狀相對應的尺寸和形狀。在一些實施例中，對應開口112a和表面鍍敷層222a的尺寸彼此可以基本相似，并且在一些實施例中，對應開口112a的尺寸可大于表面鍍敷層222a的尺寸。

圖5B示出了裸片110b的鈍化層120b的開口112b，其具有圓化形狀，諸如圓形、橢圓形或環(huán)形。位于襯底220b的每條引線224b上方的對應表面鍍敷層222a具有與鈍化層120b中的開口112b的尺寸和形狀相對應的尺寸和形狀。在一些實施例中，對應開口112b和表面鍍敷層222b的尺寸彼此可以基本相似，并且在一些實施例中，對應開口112b的尺寸可大于表面鍍敷層222b的尺寸。

上述各個實施例可以組合以提供又一些實施例。如果需要使用各個專利、申請和公開的概念，則可以修改實施例的方面以提供又一些實施例。

可以考慮到上面的詳細描述對實施例進行這些和其他變化。通常，在以下權(quán)利要求中，所使用的術(shù)語不應將權(quán)利要求限于說明書和權(quán)利要求中公開的具體實施例，而是應該包括所有可能的實施例。因此，不通過公開限制權(quán)利要求。