具有供電參考梳的基於引線框架的ic封裝的製作方法

2023-12-03 19:44:46 1

專利名稱：具有供電參考梳的基於引線框架的ic封裝的製作方法
技術領域：
本發明總體上涉及封裝的集成電路，具體地，本發明涉及存在 電磁幹擾問題的封裝的集成電路。
背景技術：
現代集成電路(IC)通常具有需要特別注意電磁兼容性(EMC) 的高速輸入/輸出(I/O)接合焊盤。EMC受在電源和地之間形成的導 電電路環路的影響。示例的導電環路包括IC、 IC封裝引腳、將IC I/O 接合焊盤連接至IC封裝引腳的接合線、安裝IC的金屬引線框架、以 及外部電源去耦電容之間的電源通路。解決IC的EMC通常需要很多 外圍接地及供電IC接合焊盤，並且每個可用封裝引腳的接合焊盤的 數量持續增大，接合焊盤與封裝引腳之間的接合效果對於電路性能是 很關鍵的。^
己經提出了多種方法來解決這種接合。例如，美國專利5,563,443 在用於引線框架的晶片上引線接合(lead-over-chip, LOC)類型的IC 上使用了匯流條。類似地，美國專利5,763,945說明了使用延伸的引 線和U形來構建用於多個(電源)接合焊盤連接的條(bar)。在美 國專利6,144,089中，另一種方法也使用了用於LOC架構的條，該架 構中的條位於整個片上並被用於提供到晶片的連接。這些條還可以將 多個接合焊盤連接至較少數量的封裝引腳。然而，這些形狀不同的條 不足以解決EMC問題。
對於這些和其它的引線框架封裝設計，由於選擇的封裝中可用 的封裝引腳的數目是有限的，所以IC的EMC通常是折衷的。當接 合焊盤被引線接合至專用的引線接頭，或接合至用以接地連接的引線 框架-晶片焊盤時，就產生了 一個這樣的示例。如名為 "Deep-Submicron COMS ICs" (Harry Veendrick， 2000，第二版)的書中所討論的那樣，高速外圍I/O IC信號軌和具有高電流瞬態容量的輸出驅動器是IC/PCB級的電磁幹擾和晶片級的電源噪聲的主要源頭。通過結合不同的方法，可以減小這些不利影響，這些方法包括片上供電環和驅動器局部的焊盤到環連接；靠近和/或鄰近外圍接地 (Vssp)和供電軌(Vddp)，該供電軌具有小的封閉區域以允許電磁場的第一級抵消(通過靠近地耦合的供電對軌)；以及i/o信號軌，該軌位於外圍接地和供電軌之間以提供與它們的返回通路的靠近耦合。上述和其它困難繼續挑戰著在適合於例如具有預定引腳數量和其它經濟目的的封裝類型的同時對基於引線框架的IC封裝中的EMC 性能的管理。發明內容本發明旨在戰勝上文提及的挑戰以及與上文討論的器件和應用 的類型相關的其它挑戰。本發明的這些和其它方面在多個說明的實現 和應用中得到例證，其中一些示出在附圖中，並在所附的權利要求部 分得到表徵。本發明的多個方面適用於集成電路封裝，該封裝包括集成電路 晶片、多個I/0引腳、引線框架-晶片焊盤以及供電參考梳。集成電 路晶片具有參考接合焊盤以及多個1/0接合焊盤，其中，參考接合焊 盤包括接地參考接合焊盤和供電參考接合焊盤，多個I/O引腳用於連 接至各個1/0接合焊盤。引線框架-晶片焊盤附著在集成電路晶片上，並包括晶片焊盤接頭以及延長的部分。該引線框架-晶片焊盤電連接 至接地參考接合焊盤。該供電參考梳還具有延長的隆起部分，沿著引 線框架-晶片焊盤的延長部分鄰近地布置該隆起部分，以促進它們之 間的電磁耦合，並促進對返回電流的局部約束，並且該供電參考梳電 連接至供電參考接合焊盤。供電參考梳還具有從延長的隆起部分以基本相同的方向向外延伸的多個接頭，並在用於I/O引腳的接頭之間提 供了足夠的空間。該梳接頭促進了與晶片焊盤接頭以及1/0引腳之間的電磁耦合。本發明的另一個方面涉及基於引線框架的IC封裝，該封裝具有 供電參考梳，其允許供電和接地封裝引腳的數量與供電和接地接合焊 盤的數量不同。由於通過保持增大的電磁耦合的級別，減小了封裝引 腳的數量，所以供電參考梳還用於限制EMC性能的降低。關於本發明的上述綜述不是為了盡述每個說明的實施例或本發 明的每一種實現。附圖和下文的詳細描述更具體地說明了這些實施例。


結合附圖，通過參考下文中本發明的多個實施例的詳細描述， 可以更完全地理解本發明，其中圖l是根據本發明的一個示例實施例的半導體封裝裝置；圖2是根據本發明的示例實施例的另一種半導體封裝裝置，該 裝置具有充電和放電環路方案的示例。本發明可以修改為多種修改和可替換形式，通過附圖中的示例， 示出並將詳細描述了它們的細節。然而，應當理解的是，這並不是要 ,將本發明限制為描述的特定實施例。相反，本發明涵蓋了落在由所附 權利要求限定的本發明範圍內的所有修改、等效和替換。
具體實施方式
本發明被認為在設計ic封裝方面有用，該IC封裝在增強IC的EMC性能的同時，提供了具有預定引腳數量的封裝類型。本發明不必 局限於這樣的實施例，通過利用上下文的多個示例的討論，可以理解 本發明的多個方面。結合本發明的示例實施例，集成電路封裝包括集成電路晶片、多個I/0引腳、引線框架-晶片焊盤以及供電參考梳。集成電路晶片具有包括接地參考接合焊盤和供電參考接合焊盤在內的參考接合焊 盤，並具有多個1/0接合焊盤，其中，多個1/0引腳用於連接到各個I/O接合焊盤。引線框架-晶片焊盤附著在集成電路晶片上，並包括晶片焊盤接頭以及延長的部分。引線框架-晶片焊盤電連接至接地參考接合焊盤。供電參考梳還具有延長的隆起部分，沿著引線框架-芯 片焊盤的延長部分鄰近地布置該隆起部分，以促進它們之間的電磁耦 合，並促進對返回電流的局部約束，並且該供電參考梳電連接至供電 參考接合焊盤。供電參考梳還具有多個從延長的隆起部分以基本相同 的方向向外延伸的接頭，並在用於I/O引腳的接頭之間提供了足夠的 空間。該梳接頭促進了與晶片焊盤接頭以及I/O引腳之間的電磁耦合o晶片焊盤和引線接頭之間供電參考梳的存在改進了與多個方面相關的IC的EMC。例如，即使在提供了較少的供電封裝引腳時，仍 可以連接供電接合焊盤。而且，由於引線框架-晶片焊盤可以用於接 地焊盤連接，以及供電參考梳對返回電流進行局部約束，所以典型地 通常允許可以連接比可接地封裝引腳更多的接地焊盤。在沒有供電參 考梳的情況下，返回電流不被約束，可以在靈敏的晶片位置引入噪聲。 相應地，用較少的引腳、更低的成本、更大的引腳間距(其可以允許 更便宜的波峰焊PCB製造)以及足夠的EMC性能實現IC封裝。而且， 受供電參考梳影響的引線框架與外部去耦電容器的連接減小了去耦 電流環的閉環面積。這減小了導致供電噪聲和電磁輻射的有效電感。 在一個更具體的示例實施例中，基於引線框架的封裝包括具有 一個或多個引腳連接(或接頭)的供電參考梳，其中，可以配置更多 的接頭，以更進一步地改善EMC性能和機械穩定性。供電參考梳還可 以包括接頭，通過依靠在封裝中的外繞帶上，該接頭支撐該梳。以大 致相同的方向布置這些接頭，以便它們在不跨越或重疊的情況下從該 梳的背部(隆起)部分延伸出去，這樣可以縮短1/0引腳連接。從而， 支撐接頭不影響總的引腳數。儘可能靠近引線框架-晶片焊盤來定位 供電參考梳的背部，以得到對引線框架-晶片焊盤的鄰近邊緣的返回 電流的優化耦合以及局部約束。另外，引線框架-晶片焊盤至少具有 一個引線接頭，該引線接頭連接至引線框架-晶片焊盤，並鄰近地定 位於或至少儘可能靠近供電參考梳的引腳連接。應當理解的是，對於 優化這個耦合，考慮的是IC製造限制的可行性方面以及特定應用的 電路功耗/信號屬性；從而，只在可行的情況下，以儘可能彼此靠近的方式實現這樣的導電路徑，從而優化性能。按照一個示例實施例，圖1示出了這樣的基於引線框架的封裝，其包括附著在引線框架上的晶片iio，該引線框架具有供電參考梳。 該引線框架包括附著了晶片110的引線框架-晶片焊盤112和供電參 考梳114。供電參考梳114包括梳接頭(一個示例的接頭被標示為參 考標號116)，其中一個梳接頭被布置成鄰近晶片焊盤接頭118，該 晶片焊盤接頭連接至引線框架-晶片焊盤112。供電參考梳還被配置 為具有背部部分120，背部部分與引線框架-晶片焊盤112的延長部 分靠近對齊。在某些實施例中，供電參考梳114還包括一個或多個支 撐接頭122，其依靠在外繞帶或封裝中的其他支撐固定物上，並且不 影響封裝的引腳數。包括在引線框架中的其他引腳連接是1/0信號引 腳(一個示例被標示為參考標號124)和外圍接地引腳(一個例子被 標示為參考標號126)。晶片no具有多個接合焊盤，其包括外圍接地接合焊盤(一個 示例被標示為參考標號128)、供電接合焊盤(一個示例被標示為參 考標號130)以及I/O信號接合焊盤(一個示例被標示為參考標號 132)。外圍接地接合焊盤連接至晶片上的外圍接地環路，供電接合 焊盤連接至晶片上的外圍供電環路。各個接合焊盤分別通過接合線連 接至引線框架-晶片焊盤112、供電參考梳114和I/O引腳124。在外 圍接地接合焊盤128和引線框架-晶片焊盤112之間的連接包括與引 線接頭118的連接。而且，在供電接合焊盤130與供電參考梳114 之間的連接包括與背部部分120的連接以及與供電參考梳114的梳接 頭116的連接。該IC封裝連接至外部電路。例如，IC由外圍電源在節點134 供電。線圈144使高頻電流保持在局部。外圍接地連接位於節點136。 通過去耦電容器138提供了外圍供電去耦，包括了三個外圍接地迴路 140。由於輸出驅動器(圖l中未示出)驅動高電流和高速1/0切換 的電流瞬態，所以使用了諸如電容器138之類的大(從而是外部的) 去耦電容用以去耦。去耦電容器138位於靠近晶片焊盤接頭118和梳 接頭116的位置，該梳接頭位於引線接頭118附近的位置。供電參考梳的配置創建了適於大電流瞬態的低電感通路。例如， 供電和接地信號之間的近距離耦合沿梳120的背部和梳接頭116發生，梳接頭116位於晶片焊盤接頭118的附近，這是因為這些部分靠 近引線框架-晶片焊盤112的延長邊沿並且靠近晶片焊盤接頭118。 在圖1中，在環繞區域142處圖示說明了這種近距離信號耦合的例子， 環繞區域142與引線框架-晶片焊盤112和梳120的背部部分重疊。 這種架構使高頻去耦電流環的封閉區域儘可能地小，以實現更小的有 效電感、更小的電壓反彈和更小的電磁輻射。這些近距離鄰近參考路 徑將去耦電流約束在這些特定區域，以便它們不會在引線框架-晶片 焊盤112上流通，否則，它們將把噪聲引入晶片110的靈敏區域。而 且，這種配置允許外圍接地接合焊盤128向下接合至引線框架-晶片 焊盤112，還允許引線框架-晶片焊盤112的其他部分被連接，並被 用於其他功能的公共電路接地。圖2圖示了 IC封裝的另一個示例實施例，該實施例包括用於封 裝內的輸出驅動器210的充電和放電電流環的圖示說明。在這些不同 的電流環之後，這些輸出驅動器被(從左到右地)表示為210A、 210B、 210C和210D，類似地，它們的電流環情形被描述為A、 B、 C、 D。關 於輸出驅動器210A，示出了具有外圍接地引腳作為最近耦合引腳的 一個示例充電環路。更具體地，輸出驅動器210A提供在I/O引腳224 上的充電，該引腳具有作為最近耦合電感的外圍接地引腳226A。在 I/O引腳224驅動外部電路的情況下，經由梳接頭216A和隆起220 的部分，通過驅動器210A對驅動器輸出端的供電，從電容238提供 實際充電電流至1/0引腳224。由軌240A形成返回通路，該軌以最 靠近1/0引腳224的方式定位，並連接至外圍接地引腳226A。返回 通路繼續通過引線框架-晶片焊盤和晶片焊盤接頭218靠近隆起220 的區域和用於充電的梳接頭226A，並靠近在電容238的接地連接的 環路。上述充電環路具有小的封閉面積。類似地圖示說明了對於每個輸出驅動器210B、 210C和210D的 這些流。情形B示出了輸出驅動器210B的流方向，該驅動器提供了 具有最近耦合導體Vddp梳接頭216B的充電。情形C示出了輸出驅動器210C的流方向，該驅動器提供了具有最近耦合導體Vddp梳接頭 216C的放電。情形D示出了輸出驅動器210D的流方向，該驅動器提 供了具有最近耦合導體Vddp梳接頭216D的放電。輸入或輸出信號承載高電流瞬態。從而，優選地，對每個I/O 信號均存在低感應(耦合良好)高頻電流返迴路徑，如圖2所示，供 電參考梳接頭216和外圍接地引腳226提供了這些路徑。當降低供電 引腳與信號引腳的比值時，靠近一些I/O引線接頭的封閉環面積增 大，這降低了 EMC性能。在印刷電路板(PCB)上有IC封裝的情況下，通過一個或多個 鄰近的Vssp路徑，或者在以兩層或多層實現PCB時通過PCB Vss板， 實現電流返迴路徑。在出現外部去耦的另一個實施例中，供電參考梳接頭被作為高頻電流源返迴路徑源的外圍接地參考引腳所代替。即使沒有被用作高頻電流返迴路徑，仍然需要供電參考梳接頭來提供對穩定梳配置的必要支撐。例如，在沒有供電參考梳接頭的情況下，供電參考梳的機械穩定性限制了供電參考梳的背部的長度。環繞帶可以提供對於供電參考梳的背部的必要機械支撐延伸的固定點，這還防止了機械考慮所必需的引腳數量的增加。類似地，供電參考梳接頭可以被用作高頻電流返迴路徑的單個源(例如，所有外圍接地參考引腳可能都被供電參考梳接頭所取代)。在涉及具有交錯的接合焊盤配置的晶片的應用中，存在接合限制。例如，在一個這樣的配置中，內部接合焊盤列不能被引線接合至 引線框架-晶片焊盤，也不能被引線接合至供電參考梳的背部。根據 本發明的另一個方面，這種配置中的供電接合焊盤被直接接合至外圍 接地引腳或供電參考梳接頭。當參照一些特定示例實施例對本發明的某些方面進行描述後， 本領域技術人員可以認識到可以對這些實施例進行很多修改。例如， 當上文說明的實施例提出常規的模式用於供電參考梳接頭、外圍接地 引腳以及I/O信號引腳時，可以認識到，這樣的模式應該適於I/O 信號和輸出驅動器的參數(例如，斜率、信號的規律性)，以獲得優化的EMC性能；例如，EMC性能從鄰近諸如時鐘信號的規律信號的耦 合路徑中得到改善。這樣的變化或改變不必是意在脫離本發明的精神 和範圍的。在所附的權利要求中設定了本發明的各個方面。
權利要求
1. 一種集成電路封裝，其包括集成電路晶片(110)，其具有參考接合焊盤，所述參考接合焊盤包括外圍接地參考接合焊盤(128)和供電參考接合焊盤(130)，所述集成電路晶片還具有多個輸入/輸出(I/O)接合焊盤(132)；多個I/O引腳(124)，其被布置為連接到各個所述I/O接合焊盤；引線框架-晶片焊盤(112)，其附著在所述集成電路晶片上，並具有晶片焊盤接頭(118)和延長的部分，所述引線框架-晶片焊盤電連接至所述的外圍接地參考接合焊盤；供電參考梳(114)，其具有延長的隆起部分(120)，沿著所述引線框架-晶片焊盤的延長部分鄰近地布置所述延長的隆起部分，從而促進它們之間的耦合和對返回電流的局部限制，並且所述供電參考梳具有多個接頭(116)，所述多個接頭以基本相同的方向從所述延長的隆起部分向外延伸並在它們之間為I/O引腳提供了足夠的空間，所述供電參考梳電連接至所述供電參考接合焊盤。
2. 根據權利要求1所述的集成電路封裝，其中，根據電磁兼容 性影響來相對於引線框架-晶片焊盤布置所述供電參考梳。
3. 根據權利要求1所述的集成電路封裝，其中，相對於所述引 線框架-晶片焊盤來布置所述供電參考梳，以增強分別由所述外圍接 地參考接合焊盤、所述供電參考接合焊盤和所述1/0接合焊盤所承載 的髙頻電流之間的電磁兼容性。
4. 根據權利要求l所述的集成電路封裝，其中，所述晶片焊盤 接頭被熔融到所述引線框架-晶片焊盤。
5. 根據權利要求4所述的集成電路封裝，其中，從所述供電參考梳的延長的隆起部分向外延伸的所述多個接頭中的一個接頭被布 置成鄰近所述晶片焊盤接頭。
6. 根據權利要求4所述的集成電路封裝，其中，從所述供電參 考梳的延長的隆起部分向外延伸的所述多個接頭中的一個接頭被布 置成靠近所述晶片焊盤接頭。
7. 根據權利要求1所述的集成電路封裝，其中，所述I/0引腳 用於將各個所述1/0接合焊盤連接至所述封裝外部的電路。
8. 根據權利要求7所述的集成電路封裝，其中，相對於所述多 個供電參考梳接頭來布置所述I/O引腳，以限制高頻電流環路面積。
9. 根據權利要求7所述的集成電路封裝，其中，相對於所述多 個供電參考梳接頭並相對於多個外圍接地參考接頭來布置所述I/O 引腳，以限制高頻電流環路面積。
10. 根據權利要求1所述的集成電路封裝，其中，從所述供電 參考梳的延長的隆起部分向外延伸的所述多個接頭被布置成鄰近所 述晶片焊盤接頭，並且相對於所述多個供電參考梳接頭來布置所述 1/0引腳，以限制高頻電流通路環路面積。
11. 根據權利要求1所述的集成電路封裝，其中，每一個所述 參考接合焊盤均被連接。
12. 根據權利要求1所述的集成電路封裝，其中，外圍接地參 考接合焊盤被連接至所述引線框架-晶片焊盤。
13. 根據權利要求l所述的集成電路封裝，其中，外圍接地參 考接合焊盤被連接至外圍接地接頭。
14. 根據權利要求1所述的集成電路封裝，其中，外圍接地接 頭被連接至所述引線框架-晶片焊盤。
15. 根據權利要求1所述的集成電路封裝，其中，每一個所述 供電參考接合焊盤均被連接至所述供電參考梳。
全文摘要
一種IC封裝包括引線框架-晶片焊盤(112)和供電參考梳(114)，用於以有助於實現充分理想的EMC性能的方式使晶片(110)和封裝I/O引腳(124)互聯。引線框架-晶片焊盤包括晶片焊盤接頭(118)以及延長的部分。該引線框架-晶片焊盤和晶片焊盤接頭連接至接地參考接合焊盤(128)。供電參考梳具有延長的隆起部分(120)和接頭，它們分別非常靠近並沿著引線框架-晶片焊盤的延長部分和晶片焊盤接頭而布置，從而促進其間的電磁耦合併促進對返回電流的局部約束。供電參考梳還具有從延長的隆起部分以基本相同的方向向外延伸的多個接頭(116)並在它們之間為引腳提供了足夠空間。
文檔編號H01L23/495GK101305461SQ200680041511
公開日2008年11月12日 申請日期2006年11月6日 優先權日2005年11月8日
發明者維克託·卡爾 申請人:Nxp股份有限公司