片式半導體封裝及其製造方法
2023-07-23 15:21:26 2
專利名稱：片式半導體封裝及其製造方法
技術領域：
本發明涉及一種片式半導體封裝及其製造方法，特別涉及一種改進的片式半導體封裝及其製造方法，通過在晶片焊盤與外部之間形成最短的電信號傳輸通道，能將半導體封裝的尺寸減小到幾乎為半導體晶片的尺寸，且容易製備多管腳封裝，因而可以增強封裝的電特性。
常規半導體封裝結構中，半導體晶片固定接合於引線框的墊片上，導電連線電連接半導體晶片的焊盤和內引線，然後由模製樹脂密封整個結構。最後按需要將外引線成形為一定形狀。
圖1是展示其外引線成形為字母「J」形的SOJ(J形引線小外形)半導體封裝結構的剖面圖。如該圖所示，利用膠帶2的粘結力將引線框的內引線3粘結在半導體晶片上，利用超聲熱壓焊接導電連線4，以使形成於半導體晶片1上表面中心的晶片焊盤6與內引線3電連接。然後，用模製樹脂6包圍並模製除外引線7外的半導體晶片1和內引線3，再按用戶的要求將外引線7成形。圖1中外引線成形為「J」形引線。
然而，常規半導體封裝的結構是利用引線框把電信號從形成於半導體晶片上的晶片焊盤6傳輸到半導體封裝外的。由於封裝尺寸比半導體晶片的尺寸要大，因而從晶片焊盤到外引線的電通道變長，電特性退化，很難製備多管腳半導體封裝。
因此，為了克服上述利用引線框的常規半導體封裝的缺點，已研製出了各種半導體封裝，片式半導體封裝就是其中的一種。
圖2是展示作了局部剖切的PMEB(模塑延伸凸點)型片式半導體封裝的透視圖。如該圖所示，形成金屬布線圖形13以使形成於半導體晶片11上的多個晶片焊盤12與內凸點鍵合焊盤17相連接，把其上表面粘接了膠帶(未示出)的鍵合導電內凸點16鍵合到內凸點鍵合焊盤17上。然後，用模製樹脂14包圍並模製半導體晶片11，除去膠帶，暴露內凸點16的上表面。把焊膏施加到內凸點16上，並把導電外焊料球15放於其上，然後通過紅外再流焊工藝焊接外焊料球15和內凸點16，於是獲得完成了的PMEB型片式半導體封裝，對其的說明公布於日本MITSUBSHI公司所有的「SEMICON JAPAN 94』SYMPOSIUM」。
圖3是圖2中的凸點電極的剖面圖。下面將詳細說明常規PMEB型片式半導體封裝。
如圖3所示，在半導體晶片11的上表面上形成晶片焊盤12，並在除晶片焊盤12上表面外的半導體晶片11上形成保護晶片的鈍化膜18，在晶片鈍化膜18上形成金屬布線圖形13，金屬布線圖形13的一端與晶片焊盤12相連，其另一端與內凸點鍵合焊盤17相連。在除內凸點連接焊盤17外的上述結構上形成聚醯胺膜10，藉助由Pb或Sn構成的焊料粘結劑20把內部凸點16焊接到這樣暴露的內凸點連接焊盤17上。然後，用模製樹脂14包圍除內凸點16上表面外的整個表面，從而密封半導體晶片11，並把外部焊球15鍵合到內凸點16上，完成全部工藝。
如上所述，日本MITSUBSHI公司在「SEMICON JAPAN 94』SYMPOSIUM」上公布的PMEB型片式半導體封裝的結構中，傳輸晶片12的電信號的小球連接圖形通過分開的金屬布線圖形形成工藝形成(公布資料中的預組裝工藝)。即，形成從半導體晶片11的晶片焊盤12到內凸點連接焊盤17的金屬布線圖形13，分別進行電連接，並把內凸點16鍵合到內凸點連接焊盤17上。用模製樹脂14包圍並密封上述整個結構，把用作外引線的外部焊球15鍵合到內凸點16上，從而最後獲得完成的片式半導體封裝。
在PMEB型片式半導體封裝結構中，與常規半導體封裝相比，整個半導體封裝的尺寸相對於晶片尺寸來說較小，並具有較短的電通道，所以可以改善其電特性。但需要分開的形成金屬布線圖形工藝(公布資料中的預組裝工藝)，就改善電特性來說，由於從半導體封裝的晶片焊盤到外部焊球的電通道較長，所以可以說電特性不會有顯著改善。
因此，本發明的目的在於使半導體封裝的尺寸最小化，並使把電信號傳輸到外部的電通道最短，因而容易製備多管腳封裝並增強電特性。
為了實現上述目的，本發明提供一種片式半導體封裝，該封裝中，鈍化膜形成於除晶片焊盤外的半導體晶片上，PIQ膜(PolyimideIsoindoro Quinazorindion)形成於鈍化膜上，導電連線的內端分別與晶片焊盤垂直相連，模製樹脂密封除導電連線外端外的整個半導體晶片，導電連線外端突出於模製樹脂外，並成形為圓形外部焊球。
利用超聲熱壓焊連接半導體晶片的晶片焊盤和導電連線內端。並且，在外部焊球形成工藝中，利用電弧放電(但並不限於該方法)，可把導電連線外端形成所要求的圓形小球，也可以用焊頭壓導電連線外端，形成直型外引線。另外，可以保留導電連線的其它端，不對進行任何再處理，使它們突出於模製樹脂外。
通過以下給出的具體說明和只是說明性的各附圖，可以更充分地理解本發明，但本發明並不局限於此，其中圖1是展示現有技術的SOJ半導體封裝結構的剖面圖；圖2是展示作了部分剖切的現有技術的PMEB(塑模延伸凸點)型片式半導體封裝的透視圖；圖3是展示圖2中的現有技術的部分凸點電極的剖面圖；圖4是展示根據本發明一個實施例的作了局部剖切的片式半導體封裝的透視圖；圖5是沿圖4中的線A-A所取的剖面圖；圖6是展示根據本發明另一個實施例的作了局部剖切的片式半導體封裝的透視圖；圖7是沿圖6中的線B-B所取的剖面圖；圖8是展示根據本發明又一個實施例的作了局部剖切的片式半導體封裝的透視圖；圖9是展示根據本發明再一個實施例的作了局部剖切的片式半導體封裝的透視圖；圖10是沿圖8和9中的線C-C所取的剖面圖；及圖11A-11C是根據本發明的製造片式半導體封裝的方法的示圖。
下面將結合各
根據本發明的片式半導體封裝。
圖4是展示根據本發明一個實施例的作了局部剖切的片式半導體封裝的透視圖。如該圖所示，半導體晶片21的多個晶片焊盤22與垂直立於其上的導電連線26的內端連接，用模製樹脂23密封除導電連線26的外端之外的整個半導體晶片21。這裡，由於晶片焊盤22縱向排列於半導體晶片21的邊緣，每根導電連線26的內端與晶片焊盤22連接，所以突出於模製樹脂23之外的所述外端也縱向排列於完成的封裝的邊緣。
圖4是晶片焊盤22與導電連線26的連接結構示意圖。參見圖4所示的本發明的片式半導體封裝，下面詳細說明晶片焊盤22和導電連線26的連接結構和連接方法。
圖5是沿圖4中的線A-A所取的剖面圖。如該圖所示，晶片焊盤22形成於晶片21中，在除晶片焊盤22外的半導體晶片21上形成鈍化膜27。在鈍化膜27上形成由聚亞醯胺樹脂構成的PIQ膜28。另外，每根導電連線26的內端與相應的一個晶片焊盤22連接，26與22通過超聲熱壓焊接。這裡，導電連線26的焊接於晶片焊盤22上的端部通過熱壓形成無規則的橢圓形的焊接球25。用模製樹脂23包圍並密封除導電連線26的外端外的整個半導體晶片21，用以保護半導體晶片21和導電連線26。這裡，導電連線26的外端突出於模製樹脂23之外，用作把電信號傳輸到晶片焊盤22和傳輸來自晶片焊盤22的電信號的外引線。
圖6是根據本發明另一個實施例的作了局部剖切的片式半導體封裝的透視圖。如該圖所示，導電連線26的內端與形成於半導體晶片21中的多個晶片焊盤中的相應一個焊盤分別連接，用模製樹脂23密封除導電連線26外端之外的整個半導體晶片21。另外，導電連線26的外端突出於模製樹脂23之外，由於受壓而向半導體晶片21的中心部分彎曲，因而構成形外引線24。圖7是沿圖6中的線B-B所取的剖面圖，更具體地示出了圖6所示的本發明片式半導體封裝的結構。
如該圖所示，晶片焊盤22形成於半導體晶片21中，鈍化膜27形成於除晶片焊盤22之外的半導體晶片21上，鈍化膜27上形成有由聚亞醯胺樹脂構成的PIQ膜28。導電連線26的內端與晶片焊盤22連接，導電連線26的內端與晶片焊盤22通過超聲熱壓焊接。這裡，焊接於晶片焊盤22上的導電連線26的內端通過熱壓形成不規則的橢圓形焊球25。然後，用模製樹脂23包圍除導電連線26的外端外的整個半導體晶片21，從而保護半導體晶片21、導電連線26的內端和晶片焊盤22的連接部分。
導電連線26的外端突出於模製樹脂23之外，由於焊頭29的熱壓而向下彎曲，指向半導體晶片21的中心部分，從而用作形外引線(未示出)或構成其上部與模製樹脂23表面平行的「T」形外引線24。
圖8是根據本發明又一個實施例的作了局部切除的片式半導體封裝的透視圖。如該圖所示，用作外引線的外部小球24』與多個晶片焊盤22連接，用模製樹脂23模製除圓形外部小球24』之外的整個半導體晶片21。這裡，晶片焊盤22縱向排列於晶片21的邊緣，因此與晶片焊盤22連接的外部小球24』也縱向排列於完成的封裝的邊緣。
圖9是根據本發明再一個實施例的作了局部剖切的片式半導體封裝的透視圖。在示於圖8的封裝中，外部小球24』沿封裝上表面的兩邊緣形成，但在圖9中，外部小球24』沿封裝的上表面的全部四個邊緣形成，這是圖8和9所示實施例的唯一不同點。
由於圖8和9隻是示意性地展示了晶片焊盤22和外部小球的連接結構，所以，下面將參照圖10具體說明本發明的片式半導體封裝的晶片焊盤22與外部小球24』的連接結構和連接方法。
圖10是沿圖8和9中的線C-C所取的剖面圖。如該圖所示，在半導體晶片21上形成晶片焊盤，在除晶片焊盤22外的半導體晶片21上形成鈍化膜27，在鈍化膜27上形成由聚亞醯胺樹脂構成的PIQ膜28。另外，每根導電連線26的內端與相應的一個晶片焊盤22垂直連接，並通過超聲熱壓焊接於其上。這裡，導電連線26的焊接於晶片焊盤22上的內端通過熱壓成形為不規則的橢圓形焊球25。用模製樹脂23包圍除導電連線26的外端外的整個半導體晶片21，從而保護半導體晶片21、導電連線26的內端和晶片焊盤22的連接部分。然後，利用電弧放電把突出於模製樹脂23之外的導電連線26的外端成形為圓形外部小球24』。這裡，這樣成形的外部小球24』用作把電信號傳輸到晶片焊盤和從晶片焊盤傳輸電信號的外引線。
如上所述，圖4中所示的本發明片式半導體封裝的實施例和圖6中所示對圖4中實例的改型之間僅僅構形不同，所述不同在於用作外引線的突出於模製樹脂23之外的導電連線26外端的形狀不同。作為參考，可以根據用途改變外引線的形狀，而不僅限於本發明實施例中示例性的垂直狀、
形或圓球形。
另外，圖4中的用作外引線的垂直凸點型導電連線26、圖6所示
形外引線24和圖8所示的圓球形外引線24』的位置也可以根據形成於半導體晶片21上的多個晶片焊盤22的位置而改變，不限於上述實施例的位置。
此後，將結合圖11A-11說明製造圖1-10所示本發明的片式半導體封裝的方法。
首先，製備模具30，如圖11A所示。模具30具多個於其中放置半導體晶片21的凹槽31，和形成於凹槽31之間的模具30上表面上的金屬板32。多根導電連線26的內端連接在金屬板32的上表面上。
半導體晶片21放置於模具30的每個凹槽31中，連接於金屬板32上的導電連線26的外端通過超聲熱壓焊與形成於半導體晶片21上表面上的晶片焊盤(未示出)連接。經過上述工藝，導電連線26的外端焊接到晶片焊盤上，以便通過熱壓焊形成不規則的橢圓形焊球25。
然後，用模製樹脂23填充凹槽31，模製半導體晶片21，以預定的速度旋轉模具30，使模製樹脂23的上表面平面化，然後使之固化。
如圖11B所示，使電極40與導電連線26的預定部分(大約在26長度的中部)接觸，產生火花，這時電極40觸及的導電連線26的部分斷開，由於導電連線26的彈性，分離的部分垂直於晶片焊盤而立。
在上述工藝後，從模具30中分離出半導體晶片21，並最後製成根據本發明的片式半導體封裝，如圖11C所示。這裡，圖11C所示結構與圖4和5所示封裝相同。
作為參考，可以根據用途來形成不同的突出於模製樹脂23之外的導電連線26的外端。即，突出於模製樹脂23之外的導電連線26的那端可以成形為圓球。如圖7所示，利用焊頭29壓導電連線26，可以形成「L」或「T」形導電連線。
如上所述，根據本發明的製造片式半導體封裝的方法包括以下步驟通過超聲熱壓焊使形成於半導體晶片上的晶片焊盤與導電連線相連接；切掉部分導電連線，使之保留預定長度；用模製樹脂密封除導電連線外端外的整個半導體晶片，以此保護半導體晶片和導電連線；及根據用途成形突出於模製樹脂之外的導電連線的外端。
如上所述，在片式半導體封裝及其製造方法中，導電連線的內端與形成於半導體晶片中的晶片焊盤連接，除導電連線外端之外，整個半導體晶片被模製，並根據用途成形該導電連線的突出端。因此，由於無需形成布線的分開工藝，所以可以製造小尺寸封裝，由於傳輸電信號的外引線直接設置於晶片焊盤處，所以電通道縮短，因而可以改善電特性。另外，無論晶片焊盤形成的位置如何，都可以簡化對半導體晶片的封裝。
儘管為了說明的目的公開了本發明的優選實施例，但顯然，在不脫離本發明附加權利要求限定的發明範圍和精神實質的情況下，本領域的普通技術人員可以作出各種改型、附加和替換。
權利要求
1.一種片式半導體封裝，包括具有在其上形成有多個晶片焊盤的半導體晶片；導電連線，其內端與相應的一個半導體晶片的晶片焊盤垂直連接；以及包圍整個半導體晶片僅使導電連線的外端突出於外的模製樹脂。
2.根據權利要求1的半導體封裝，其特徵在於，鍵合於晶片焊盤上的導電連線的所述內端成形為不規則的橢圓形焊球。
3.根據權利要求1的半導體封裝，其特徵在於，突出於模製樹脂之外的導電連接線的所述外端彎曲，指向半導體晶片的中心部分，用作「L」形的外引線。
4.根據權利要求1的半導體封裝，其特徵在於，突出於模製樹脂之外的導電連接線的所述外端成形為圓球。
5.一種製造片式半導體封裝的方法，包括以下步驟使至少導電連線的內端與形成於半導體晶片上的晶片焊盤相連接；切掉部分導電連線，使之有預定長度；密封除導電連線外端外的整個半導體晶片；及成形突出於模製樹脂之外的導電連線外端。
6.根據權利要求5的方法，其特徵在於，導電連線外端的成形是利用電弧放電進行的。
7.根據權利要求5的方法，其特徵在於，導電連線外端的成形是通過壓制導電連線的突出外端進行的。
8.根據權利要求7的方法，其特徵在於，使用焊頭來進行所述壓制。
9.根據權利要求5的方法，其特徵在於，導電連線外端的成形是利用超聲熱壓焊進行的。
10.根據權利要求9的方法，其特徵在於，超聲熱壓焊工藝中使用焊頭。
全文摘要
一種片式半導體封裝,鈍化膜形成於除晶片焊盤之外的半導體晶片上,PIQ膜形成於鈍化膜上,導電連線內端分別與晶片焊盤垂直連接,用模製樹脂密封除導電連線外端之外的整個半導體晶片,導電連線外端突出於模製樹脂外,並成型為圓形外部小球。這種片式半導體封裝使製造工藝變得更容易,封裝尺寸變得更小,並可以縮短從晶片焊盤到外引線的電通道,因而可以改善電特性。
文檔編號H01L23/28GK1174403SQ97103780
公開日1998年2月25日 申請日期1997年4月10日 優先權日1996年6月20日
發明者柳仲夏, 車基本 申請人:Lg半導體株式會社