具有支架觸點以及管芯附墊的無引腳集成電路封裝的製作方法

2023-10-26 02:39:22 3

專利名稱：具有支架觸點以及管芯附墊的無引腳集成電路封裝的製作方法
技術領域：
本發明主要涉及一種集成電路(IC)封裝技術，更具體地說，涉及一種無引腳IC封 裝技術以及相關的製作方法。
背景技術：
IC封裝是製作IC器件的最終步驟。在IC封裝過程中，一個或多個IC晶片被安裝 到封裝襯底上，與電觸點相連接，之後覆蓋包括諸如環氧樹脂或矽樹脂的模塑混合物的電 絕緣物的模塑材料。得到的結構一通常稱作「IC封裝」一之後連接到其他的電組件， 例如，在印刷電路板(PCB)上的電組件。在大多數IC封裝中，在電觸點至少部分地暴露使其可以與其他電組件接觸的同 時，IC晶片完全由模塑材料所覆蓋。換言之，電觸點被設計為形成模塑材料內的IC晶片與 模塑材料之外的電組件之間的連接。這些電觸點的最通常的設計為其中形成延伸出模塑材 料的「引腳」的設計。引腳通常被向下彎曲以形成與PCB上的電子組件之間的連接。不幸的是，外部引腳的存在往往會顯著地增加IC封裝的尺寸。例如，由於引腳的 水平延伸，其往往會增加整個IC封裝的長度和寬度。這些增加的尺寸可能在PCB的空間被 限制的系統中是不利的。此外，因為外部引腳通常沿著IC封裝的側面布置，所以IC封裝的 針腳數目由圍繞IC封裝的線性距離所限制。此外，這些引腳需要對其直度、共面度以及其 他需要的機械尺寸進行額外的檢查步驟(如果它們不滿足規格，還需要進行返工或廢棄)。 最後，引腳(從焊指開始向下到外部部分的末端)增加了整個電信號長度，這影響了 IC芯 片的電性能。認識到了傳統IC封裝的這些和其他問題，研究人員已經發展了外部引腳由電觸 點所替代的IC封裝，其中電觸點在其頂部由模塑材料所覆蓋但是在IC封裝的底部暴露，因 此，電氣觸點可以與IC封裝下方的電組件相連接。由於沒有外部引腳，這些IC封裝一被 稱作「無引腳」IC封裝——往往相對於傳統的IC封裝佔據更少的空間。此外，這些IC封裝 消除了彎曲引腳以形成連接的需要。傳統無引腳IC封裝的一些例子的公開涉及或通常指向美國專利號6，498，099和 7，049，177，他們各自公開的內容都被結合在這裡作為參考。除去其他內容之外，這些專利 描述並示出了無引腳IC封裝的各種設計變化以及製作和使用無引腳IC封裝的各種技術。

發明內容
公開的實施例包括無引腳IC封裝，其中電觸點延伸到模塑層之下形成「支架」接 觸。這些IC封裝也可以包括由相同的引線框架帶所形成的作為電觸點並延伸到模塑層的 表面之下的管芯連接焊盤。這些管芯安裝焊盤可以通過模塑層暴露以形成從IC晶片到PCB上的銅層的直接 熱路徑。銅層可以作為散發通常工作過程中由IC晶片所產生的熱量的散熱片。根據IC芯 片的尺寸以及是否需要接地連接到該焊盤的內部部分，可以改變暴露的管芯連接焊盤的尺寸。在一些實施例中，暴露的管芯連接焊盤可以比IC晶片小很多以便於給封裝之下的PCB 上的跡線或路徑留出空間。在另一些實施例中，也可能期望根本沒有任何暴露的管芯連接 焊盤，因為在封裝之下的PCB上鄰近電路跡線的暴露的金屬的出現，可能會導致幹涉和不 期望的電耦合。在另一些實施例中，為了方便向PCB上的表面安裝或者為了在管芯連接焊 盤內部提供額特殊的電連通性，暴露的管芯連接焊盤可以具有特殊的結構，諸如分段部分 的陣列。在分段部分的情況下，這些分段之間所產生的通道也可以允許表面安裝過程中焊 接助焊劑的排氣。在一個實施例中，一種無引腳集成電路(IC)封裝，包括管芯連接焊盤，安裝到管 芯連接焊盤上的IC晶片，電氣地連接到IC晶片的多個電觸點，以及形成在IC晶片、管芯連 接焊盤、電觸點以及用於將IC晶片連接 到電觸點的材料(諸如接合線)上的模塑層。模塑 層有頂部分和底部分，頂部分覆蓋管芯連接焊盤和電觸點並且管芯連接焊盤和電觸點的底 部通過底部分暴露。管芯連接焊盤的底部的至少一部分延伸到模塑層的底部分之外相對於 一個或多個電觸點的底部分更小的距離。在另一個實施例中，一種無引腳集成電路(IC)封裝，包括粘合劑層，安裝到粘合 劑層上IC晶片，連接到IC晶片的多個電觸點以及形成在IC晶片、粘合劑層以及電觸點上 的模塑層。模塑層有頂部分和底部分，頂部分覆蓋管芯連接焊盤和電觸點並且粘合劑層的 底部和電觸點的底面通過底部分暴露。管芯連接焊盤延伸到模塑層的底部分之外，粘合劑 層形成在模塑層中由管芯連接焊盤產生的區域，管芯連接焊盤與電觸點一起由公共金屬層 形成。在另一個實施例中，一種製作無引腳集成電路(IC)封裝的方法，包括除去引線框 架帶的一部分以形成限定用於管芯連接焊盤和多個電觸點的區域的凹陷。將IC晶片安裝 到管芯連接焊盤區域中，之後形成電觸點區域與IC晶片之間的電連接。使用模塑層覆蓋IC 晶片、管芯連接焊盤區域和電觸點區域以及電連接，模塑層填充凹陷。在引線框架帶的底面 上的電觸點區域形成抗蝕刻層，選擇性地蝕刻引線框架帶的底面，使用抗蝕刻層作為蝕刻 掩模，由此使電觸點和管芯連接焊盤形成為分離的組件。引線框架帶的底面的選擇性蝕刻 除去了管芯連接焊盤的至少一部分，使得管芯連接焊盤的底部分從模塑層的底面延伸出相 對於一個或多個電觸點的底部分更小的距離。


圖1示出了作為用於解釋在此書面描述中出現的其他無引腳IC封裝的參考的無 引腳IC封裝。圖2A和圖2B示出了具有與模塑層的底面在相同水平的部分地被蝕刻的管芯連接 焊盤的無引腳IC封裝。圖3A和圖3B示出了管芯連接焊盤被從其上完全除去並且被以黑色物體示出的保 護層和/或絕緣層所覆蓋的無引腳IC封裝。圖4A和圖4B示出了管芯連接焊盤被從其上完全如圖3中除去並且在管芯連接焊 盤的覆蓋位置形成凹陷的無引腳IC封裝。圖5A和圖5B示出了管芯連接焊盤的外周部分被從其上蝕刻掉並且管芯連接焊盤 的中央部分的底部與外部觸點的底部在相同水平的無引腳IC封裝。
圖6A和圖6B示出了管芯連接焊盤的外周部分被從其上蝕刻第一量並且管芯連接 焊盤的中央部分被從其上蝕刻第二量的無引腳IC封裝。圖7A到圖9B示出了管芯連接焊盤已經圖案化以形成多個不連續的凸起部的一種 無引腳IC封裝。圖IOA到圖IOC示出了具有成形為各種備選形狀和結構的管芯連接焊盤和電觸點 各種無引腳IC封裝。圖IlA到圖14B示出了具有形成在相應的管芯連接焊盤和電觸點的底部的焊接材 料的無引腳IC封裝。圖15A到圖15E示出了製作根據本發明的實施例的無引腳IC封裝的方法。圖16A到圖16E示出了製作根據本發明的另一實施例的無引腳IC封裝的方法。
具體實施例方式以下參考附圖描述精選的實施例。這些實施例被提供作為教學例子並且不應該被 認為是限制權力要求的範圍。在附圖中，相同的參考數字表示相同的特徵。當相同的特徵 被包括在一個或多個示出的實施例中時，將僅對這些特徵進行一次描述以免贅言。大體上，實施例涉及具有設置為各種結構的支架觸點和/或管芯連接焊盤的無引 腳封裝。這些不同的結構可以被用來實現任何各種不同的目的，諸如防止管芯連接焊盤與 封裝下方的PCB上的電路跡線之間的電氣和/或物理幹擾，改善管芯連接焊盤的熱傳遞特 性，使其更容易表面安裝到PCB上，提供管芯連接焊盤和/或電觸點內的特殊電連通以及解 決基於空間的IC封裝限制(諸如管腳數目)，在此僅列舉部分。在以下的描述中，以具體的結構表示出多個實施例，諸如多行四側小中心距無引 腳封裝(QFN)結構，其中支架觸點設置在IC晶片四周上的多重交錯行中。但是，公開的結構 僅為了舉例說明而沒有任何限制目的。例如，可以以並排結構將多個IC晶片安裝到管芯連 接焊盤上，這種結構公知為多晶片組件(MCM)。如果多個晶片不能共享相同的底板，管芯連 接焊盤自身可以為一片或分段的。可選擇地，IC晶片可以以堆疊的管芯結構堆疊在其他管 芯的上方。此外，如果封裝需要儘量的小，那麼封裝可以根本沒有管芯連接焊盤。例如，可 以使用電絕緣粘合劑將IC晶片直接的或部分地連接到電觸點上方(公知為引腳上晶片)。 也可以使用覆晶技術將IC晶片直接地連接到電觸點上，其中安裝焊盤具有可以回流到電 觸點的上表面的焊接凸塊。一些實施例也描述了具體的組件，諸如包括半導體處理器管芯的特定類型的IC 晶片。但是，這些和其他的組件可以由其他部分組成、修改或用其他組件替換。例如，諸如 晶片電阻或電容的被動組件可以與IC晶片一起被連接到電觸點上(封裝的系統)。此外， 描述的實施例中的具體材料，諸如特定類型的材料，可以被類似材料替換。為了解釋的方便，說明書中包括多個特定方位詞，諸如「上」、「下」、「上方」以及「之 上」等等。這些詞不應該被理解為限制所描述的物體的方位，而是僅為了表示其中各個組件 或部分的相對位置。例如，「底面」可以被解釋為與「頂面」相反的表面，而不考慮具有底面 與頂面的物體的方位。圖1示出了根據一個實施例的無引腳IC封裝100的例子。圖1中示出的實施例 用作解釋以下多個實施例的參考。因此，圖1中示出的參考數字也在其他幾個附圖一起使用。參考圖1，IC封裝100包括IC晶片105、管芯連接焊盤110、電觸點125、線接合130 以及模塑層120。通過粘合劑層115將IC晶片105安裝到管芯連接焊盤110上。粘合劑層 115可以包括，例如，諸如環氧樹脂、矽樹脂、聚醯亞胺和熱塑性材料的聚合物材料(糊狀或 薄膜狀均可)或者諸如金-錫或各種錫和鉛合金的組合的軟焊材料。IC晶片105可以包 括，例如，從半導體晶片上切割下來的處理器管芯或存儲器晶片。IC晶片105包括作為輸入/輸出(I/O)端子並通過線接合130連接到電觸點125 的焊焊盤140。管芯連接焊盤110和電觸點125在其頂面都由鍍的可焊金屬層135所覆蓋。 可焊金屬層135可以包括金屬，諸如堆疊的鎳(Ni)、鈀(Pd)和金(Au)或者堆疊的鎳(Ni) 和金(Au)或銀(Ag)。管芯連接焊盤110和電觸點125的底面可以鍍有與頂面相同的金屬 層，或者由其他的金屬塗層覆蓋，諸如銀(Ag)、金(Au)、鎳(Ni)和金(Au)、電鍍或沉浸錫 (311)、錫/鉛(Sn/Pb)、錫合金或其他焊料塗層或者塗有有機保焊劑(OSP)的熱浸鍍銅或裸 銅(Cu)。層135可以適合多種功能中的任何功能，包括例如增強頂層的焊線接合能力、保護 塗層使其不受氧化、改善可焊性以及改善導電性。模塑層120覆蓋IC晶片105、線接合130、管芯連接焊盤110以及電觸點125，僅 留出管芯連接焊盤Iio和電觸點125的部分暴露在IC封裝100的底面上。管芯連接焊盤 110和電觸點125暴露的部分從模塑層120突出以分別形成「支架」管芯連接焊盤以及「支 架」觸點。換言之，術語「支架」表示電觸點125和管芯連接焊盤110以可測量的距離突出 或離開於模塑層120的底面，例如，0. 0005到0. 020英寸。管芯連接焊盤110暴露的部分可以被用作將IC封裝100焊接到PCB或其他襯底 上的焊接表面。它也可以作為工作過程中用於從IC晶片105吸收熱量的熱擴散表面或散 熱片。在另一方面，電觸點125暴露的部分可以建立IC晶片105與IC封裝100之外的電 組件之間的電連接。管芯連接焊盤110和電觸點125通常由單條的金屬所形成，諸如銅。這一條帶—— 表示引線框架帶——可以被用作用於連續製作多個IC封裝的平臺。例如，通過以下步驟可 以連續地製作多個IC封裝在一個引線框架帶上蝕刻多個管芯連接焊盤以及相應的電觸 點的圖案，將IC晶片放置在管芯連接焊盤上，將晶片引線連接到電觸點，使用模塑層覆蓋 整個結構，之後將得到的結構通過例如切割或衝模分為獨立的IC封裝。因為管芯連接焊盤 110和電觸點125通常由相同的引線框架帶形成，它們也通常(但是不一定)具有相同的初 始厚度。當IC封裝100被安裝到PCB或其他襯底上時，可以位於非常靠近其它電組件的位 置。例如，其可以直接被放置在諸如布線的組件上，以最大化的利用PCB上的空間。如果IC 封裝100距離其它組件足夠近的話，管芯連接焊盤110和電觸點125暴露的部分可能產生 與其它組件的電氣和/或物理幹涉。作為例子，由於其位置和/或外形，管芯連接焊盤110 暴露的部分可能在布線過程中產生電器短路或電容幹涉。因此，下述各個實施例包括可以 減少這種幹涉的發生機率的特徵。此外，也可以方便地使管芯連接焊盤110圖案化以在IC 封裝之下的PCB上實現改善的電路布線能力。此外，管芯連接焊盤110的圖案可以提供通 道，熱處理過程中來自焊膏的氣體可以在IC封裝被安裝到PCB或其他襯底時通過這個通道 排出。已經公知當這些氣體被阻攔住時可能產生大的空隙和/或抬升IC封裝，引起不期望的焊接附著物。所描述的許多實施例都包括可以向這些改善的能力做出貢獻的特徵。圖2A示出了根據另一個實施例的無引腳IC封裝200。如通過公用的參考數字表 示的一樣，IC封裝200與IC封裝100之間具有許多相似點。只是在IC封裝200中，已經 通過使用化學蝕刻或者機械研磨將管芯連接焊盤110的突出部分移除，以產生相對薄的基 本與模塑層220的底面齊平的管芯連接焊盤21。此外，管芯連接焊盤210的頂部鍍有金屬 層135以形成用於管芯連接焊盤210上的接地連接應用的接地環245。通過將一個或更多電觸點125焊接到相應的PCB連接焊盤上，可以將IC封裝200 連接到PCB或者其他襯底上。可選擇地，管芯連接焊盤210可以保持分離於(沒有焊接到) PCB或襯底的狀態。因為管芯連接焊盤210比電觸點125更薄，所以它可以與IC封裝200 下方的PCB或襯底上的電組件或電路跡線之間保持一定的距離，以避免產生電或物理的幹 涉。當以四側都具有電觸點125的交錯的多行QFN結構形成IC封裝200時，圖2B示 出了其底部。如圖2B所示，管芯連接焊盤210覆蓋相對大的IC封裝200的底面表面面積， 允許電路PCB上由IC晶片105所限定的面積之下可以存在與暴露的管芯連接焊盤210沒 有電或物理的幹涉的跡線或者其他組件。觸點125形成為兩行交錯圍繞管芯連接焊盤210 的形式，在根據這個交錯的結構允許將電觸點125與IC晶片105相連接的線接合130充分 地相互遠離的同時，可以產生高的熱傳導率。圖3A示出了根據另一個實施例的無引腳IC封裝300。IC封裝300同樣類似於IC 封裝100，並具有以下區別。在IC封裝300中，IC晶片105被直接安裝到諸如銅的金屬帶上由金屬觸點125 所限制的帶的中央部分。在形成模塑層120之前，通過使用黑色環氧樹脂或其他聚合物材 料的粘合劑層將IC晶片105連接，其中其他聚合物材料諸如矽樹脂、聚醯亞胺或熱塑性塑 料(糊狀或薄膜狀)。在IC晶片105被安裝到由金屬觸點125所限制的銅帶的中央部分 之前，銅帶的頂部被預蝕刻，因此IC晶片105可以被安裝到位於電觸點125的上表面以下 的平面中。之後在IC晶片105上形成模塑層120、線接合130以及電觸點125。在模塑層 120形成之後，通過化學蝕刻或者機械研磨將管芯連接焊盤的剩餘部分全部除去。其後，IC 晶片105下方的表面由環氧樹脂層310所覆蓋。在本例子中，環氧樹脂層310與模塑層120 具有相同的顏色(例如黑色)，因此如圖3B的中間由大的空白區域所示出的，不能從IC封 裝300的底部看到IC晶片105。圖4A示出了無引腳封裝400，其為IC封裝300的變體。在IC封裝400中，IC芯 片105和環氧樹脂層310從模塑層120的底面凹進模塑厚度的5%到30%——例如，1到3 密耳(28到76微米)。通過例如改變管芯連接焊盤的預蝕刻量，可以控制凹陷的深度。較 少的預蝕刻可以導致更深的凹陷而更多的預蝕刻可以導致更淺的凹陷。通過使用化學蝕刻或機械研磨將剩餘管芯連接焊盤除去以產生凹陷。在管芯連接 焊盤被完全除去之後，IC晶片105的底面由環氧樹脂層310所覆蓋，其可以與模塑層120具 有相同的顏色。如圖4B所示，得到的結構在其底面上具有區域410。圖5A示出了根據另一個實施例的無引腳IC封裝500。IC封裝500類似於IC封 裝100，只是在IC封裝500中，通過化學蝕刻或者機械研磨使得暴露的管芯連接焊盤110的 外周部分510變薄。因此，管芯連接焊盤110的外部邊緣基本上與模塑層120的底面齊平。圖5B示出了包括已經變薄的管芯連接焊盤110上的外周部分510的IC封裝500的底面。 注意到這個變薄的部分510增加了觸點125與暴露的管芯連接焊盤110之間的物理間隔， 並允許PCB上的電路跡線或路徑直接位於IC封裝500的該區域的下方，以及減少在將IC 封裝焊接到PCB或襯底上時，管芯安裝區域與電觸點的第一行之間發生短路的機率。
圖6A示出了根據另一個實施例的無引腳IC封裝600。IC封裝600類似於IC封 裝100，只是通過化學蝕刻或者機械研磨使得管芯連接焊盤的外周部分610和中央部分615 都變薄了，從而使得管芯連接焊盤110的外周部分610與模塑層120的底面齊平並且中央 部分615仍然比外周部分610稍厚。換言之，中央部分615已經被蝕刻或研磨到第一深度 而外周部分610被蝕刻或研磨到大於第一深度的第二深度。圖6B示出了包括已經在管芯 連接焊盤110上變薄的部分610和615的IC封裝600的底面。圖7A和7B示出了根據另一個實施例的IC封裝700。IC封裝700類似於IC封裝 100，只是管芯連接焊盤110在特定區域已經被蝕刻以形成圖7A和圖7B中示出的圖案。管 芯連接焊盤110的圖案在IC封裝700的底部以規律的間隔形成了不連續凸出部715。雖 然它們不一定被用作電觸點，但是凸出部715可以被認為是管芯連接焊盤電觸點部分(DAP ECM)。但是，這些DAP ECM 715與觸點125具有相同的暴露的底部尺寸，這允許分配相同量 的焊膏，由此方便到PCB上的表面安裝。這些不連續的突出部的另一個好處是他們提供了 在表面安裝操作中助熔劑的排氣可以通過其離開的通道。圖8A和8B示出了類似於無引腳IC封裝700的無引腳IC封裝800。但是，IC封 裝800包括相對於IC封裝700中的突出部715更窄並且更短的突出部815。因此，突出部 815的底面所在的平面相對於電觸點125的底面更靠近於模塑層120。圖9A和9B示出了類似於無引腳IC封裝700的無引腳IC封裝900。但是，IC封 裝900在管芯連接焊盤110中包括相對於IC封裝700中的突出部715更寬並且更短的突出 部915。作為更寬並且更短的突出部915的替換，IC封裝也可以被改變為包括更長並且更 窄、更長並且更短或者更寬並且更長的突出部分。換言之，雖然突出部通常不會延伸的比電 觸點125更長，但是基於電路需要，不連續的突出部分915可以具有許多尺寸和形狀變化。 圖9B示出了包括更寬並且更短的突出部915的IC封裝900的底面。圖10AU0B和IOC示出了電觸點125和DAP ECM的各種備選結構1000。可以通過 例如當電觸點125最初被限定時修改框架帶的蝕刻圖案以實現電觸點125的備選結構。另 一方面，可以在形成模塑層120之前或者之後通過使管芯連接焊盤110圖案化以實現DAP ECM的備選結構。圖IOA示出了管芯連接焊盤110的結構1005，其具有不一致成形的凸出部，其中當 從底面觀察時凸出部形成為具有不同尺寸的矩形或者方形。圖IOA同樣示出了電觸點125 的結構1010，其中當從底面觀察時某些觸點形成為具有不同尺寸的矩形或者方形。圖IOB示出了電觸點125的結構1020，其中當從底面觀察時每個觸點都具有圓的 輪廓。在圖IOB的例子中，管芯連接焊盤110並沒有被圖案化。圖IOC示出了管芯連接焊盤110的結構1025，其具有不一致成形的凸出部，其中當 從底面觀察時凸出部形成為圓形和卵形或者橢圓形。圖IOC同樣示出了電觸點125的結構 1030，其中當從底面觀察時某些觸點形成為卵形或者圓形。除了圖IOA到圖IOC中所示出的之外，可以使管芯連接焊盤110和電觸點125形成許多備選形狀和圖案。例如，它們可以被形成為圓形和直線的形狀、更大和更小的形狀， 等等。此外，根據具體IC封裝的電觸點和/或連接規格的需要，它們可以被形成為定製的 形狀和圖案。圖IlA和圖IlB示出了類似於無引腳封裝100的無引腳封裝1100。只是在IC封 裝100中，已經有焊接材料1105附著在電觸點125和管芯連接焊盤110各自的接觸表面上。 圖IlB中的陰影部分表示附著到管芯連接焊盤110以及每個電觸點125上的焊接材料。在 已經組裝的PCB的返工過程中，焊接材料的增加方便了壞的IC封裝的替換。返工PCB可能 涉及有缺陷的IC封裝的移除、有缺陷的IC封裝從其上移除的PCB區域的焊座(site)整修 或清潔、為焊座上助焊劑、放置替換的IC封裝1100以及回流焊。因為選擇性的絲網印刷由 於此PCB上其他組件的 存在而變得不再可能了，所以如果沒有焊接材料1105，使用者將必 須使用手動模板手動地將焊接材料分配到替換的IC封裝上。在一些實施例中，焊接材料1105包括錫和鉛的焊接合金。在另一些實施例中，焊 接材料包括無鉛焊接合金，諸如錫-銀、錫-銀-銅、錫-銀-銅_鎳以及其他本領域技術 人員所公知的高熔點焊接劑。圖12A和圖12B示出了類似於無引腳IC封裝1100的無引腳IC封裝1200，只是 在附著焊接材料1105之前，通過蝕刻或研磨將IC封裝1200中電觸點125和管芯連接焊盤 110的尺寸減小了。這個實施例結合了關於IC封裝500和1100所討論的優點。圖13A和圖13B示出了類似於無引腳IC封裝1200的無引腳IC封裝1300。但是， 在IC封裝1300中，在附著焊接材料1105之前，已經通過蝕刻或研磨將電觸點125和管芯 連接焊盤110除去直到它們與模塑材料120的底面齊平。圖14A和圖14B示出了類似於無引腳IC封裝700的無引腳IC封裝1400，只是在 IC封裝1400中，在施加焊接材料1405之前，管芯連接焊盤110和電觸點125不被底部金屬 鍍層135所覆蓋，其中焊接材料1405可以以糊狀施加並回流以在管芯連接焊盤110和電觸 點125的不連續凸起部上形成多個焊接凸塊。焊接材料1405的連接可以使用多個公知應用 技術中的任意技術製成，諸如絲網印刷技術或寫圖案針管注射技術(patterniriteneedle dispensing)。作為附著糊狀焊接材料1405的另一選擇，焊接材料1405可以以預成型的焊料球 的形式附著到電觸點125和管芯連接焊盤110的凸出部。可以使用焊膏或助焊劑材料以及 回流處理附著焊料球。助焊劑或焊膏材料確保在回流處理的過程中管芯連接焊盤110和電 觸點125合適的焊料潤溼。圖11-圖14中示出的實施例中的任意一個都可以被修改為使得焊劑只被施加到 電觸點125和管芯連接焊盤110的底部接觸表面的子集中。例如，在多個實施例中，管芯連 接焊盤110可以根本不被焊接。相似地，在一些實施例中，不是所有的電觸點125都會被焊接。圖15A-圖15E示出了一種製作諸如圖2中示出的IC封裝200的無引腳IC封裝 的方法。此方法可以被用來以一個引線框架帶連續地製作多個無引腳IC封裝。但是，為了 簡便，只示出和描述一個IC封裝。在以下的描述中，示例方法步驟將會以圓括號(XXXX)表 示以將它們與示例IC封裝組件區別開來。參考圖15A，此方法以銅或其他導電材料製成的導線框架帶開始，其中所述導電材料諸如各種金屬或者金屬合金之一(1501)。將帶部分地蝕刻以形成限定管芯連接焊盤110 和電觸點125的凹陷或圖案(1502)。可以使用諸如各種形式的化學或機械蝕刻的多種傳統 的蝕刻技術之一以圖案化。儘管未示出，可以首先通過在引線框架帶上形成蝕刻掩模並且 基於此蝕刻掩模執行蝕刻而首先限定出此圖案。當管芯連接焊盤110和電觸點125的區域 形成時，使用雙側選擇性鍍層處理將這些區域的頂面和/或底面鍍上鍍層135 (1503)。鍍 層135也可以形成管芯連接焊盤上的接地環245以形成IC晶片105的接地。鍍層135和 245可以包括諸如堆疊的鎳(Ni)、鈀(Pd)和金(Au)，堆疊的鎳(Ni)和金(Au)或銀(Ag)。 底面上的鍍層135可以鍍有與頂面相同的金屬層或者鍍有諸如銀(Ag)、金(Au)、鎳(Ni)和 金(Au)或錫/鉛(Sn/Pb)焊接鍍層的其他的金屬塗層。參考圖15B，之後使用粘合劑層115將IC晶片105附著到限定管芯連接焊盤110 的區域上(1504)。粘合劑層115可以包括諸如環氧樹脂、矽樹脂、聚醯亞胺或熱塑性材料 的聚合物材料的聚合物材料(糊狀或薄膜狀)，或者諸如金_ 錫或各種錫和鉛合金的組合 的軟焊接材料。其後，形成線接合130以將IC晶片105與電觸點125和接地環245相連接 (1505)。可以使用傳統的引線接合工藝製成線接合130，諸如例如金、銅或鋁引線接合。參考圖15C，之後在線接合130、IC晶片105和限定管芯連接焊盤110和電觸點 125的區域上形成模塑層120(1506)。其後，在限定電觸點125的區域上方的引線框架帶的 底面上可選擇地形成抗蝕刻層(1507)。之後背向蝕刻引線框架帶的底面以除去限定相鄰金 屬觸點125的區域之間、管芯連接焊盤110與電觸點125之間的金屬部分以及部分地除去 管芯連接焊盤110的底金屬部分(1508)。在得到的結構中，通過電觸點125與管芯連接焊 盤110之間以及相鄰電觸點125之間除去的部分使得模塑層120的底面暴露。由於背向蝕 亥IJ，管芯連接焊盤110的底面基本上與模塑層120的底面齊平。參考圖15D，將抗蝕刻層從電觸點125上剝離以使得鍍層135在其底面上重新暴露 出來(1509)。當蝕刻層被剝離之後，通過諸如切割或機械衝模的切割處理將得到的封裝從 其餘的引線框架帶上分離(1510)。分離的點在圖15D中由一對垂直條示出。分離產生分割 的IC封裝200 (1511)。分割的單元的放大的版本在圖15E中以與圖2相同的標註示出。圖16A-圖16E示出了製作諸如圖5中示出的IC封裝500的無引腳IC封裝的另 一種方法。此方法可以被用來以一個引線框架帶連續地製作多個無引腳IC封裝。參考圖16A，此方法以銅或其他導電材料製成的導線框架帶開始，其中所述導電材 料諸如各種金屬或者金屬合金之一(1601)。將帶部分地蝕刻以形成限定管芯連接焊盤110 和電觸點125的凹陷或圖案(1602)。之後使用雙側選擇性鍍層處理將限定管芯連接焊盤 110和電觸點125的區域的頂面和/或底面鍍上鍍層135(1603)。在圖16A的例子中，鍍上 與圖15A的靠近參考數字1503的例子相同的表面，只是在圖16A中，額外的部分被鍍在限 定管芯連接焊盤110的底面上。鍍層135和245可以包括諸如堆疊的鎳(Ni)、鈀(Pd)和金 (Au)，堆疊的鎳(Ni)和金(Au)或銀(Ag)。底面上的鍍層135可以鍍有與頂面相同的金屬 層或者以諸如銀(Ag)、金(Au)、鎳(Ni)和金(Au)或錫/鉛(Sn/Pb)焊接鍍層的其他的金 屬塗層。接下來，在圖16B中，使用粘合劑層115將IC晶片105附著到限定管芯連接焊盤 110的區域上(1604)。粘合劑層115可以包括諸如環氧樹脂、矽樹脂、聚醯亞胺或熱塑性材 料的聚合物材料的聚合物材料(糊狀或薄膜狀)，或者諸如金-錫或各種錫和鉛合金的組合的軟焊接材料。其後，形成線接合130以將IC晶片105與電觸點125和接地環245相連接 (1605)。隨後，在圖16C中，在線接合130、IC晶片105和限定管芯連接焊盤110和電觸點 125的區域上形成模塑層120(1606)。之後，在限定電觸點125的區域上方的引線框架帶的 底面上可選擇地形成抗蝕刻層(1607)。之後背向蝕刻引線框架帶的底面以除去限定相鄰 金屬觸點125的區域之間、管芯連接焊盤110與電觸點125之間的金屬部分以及部分地除 去管芯連接焊盤110的外周部分(16 08)。在得到的結構中，通過電觸點125與管芯連接焊 盤110之間以及相鄰電觸點125之間所除去的部分使得模塑層120的底面暴露。此外，管 芯連接焊盤110的外周部分510基本上與模塑層120的底面齊平。參考圖16D，將抗蝕刻層從電觸點125上剝離以使得鍍層135在其底面上重新暴露 出來(1609)。當蝕刻層被剝離之後，通過諸如切割或機械衝模的切割處理將得到的封裝從 其餘的引線框架帶上分離(1610)。分離的點在圖16D中由一對垂直條示出。分離產生分割 的IC封裝500 (1611)。分割的IC封裝500的放大的版本在圖16E中以與圖5相同的標註 示出。鑑於上述原因，應該理解無引腳IC封裝可以形成有具有多個不同結構中的任意 結構的電觸點和管芯連接焊盤以實現各種不同結果。可以通過使用諸如上面討論的技術或 者本領域技術人員可以得到的各種變化和/或替代技術以實現不同的結構。
權利要求
一種無引腳集成電路(IC)封裝，包括管芯連接焊盤；IC晶片，其安裝到所述管芯連接焊盤上；多個電觸點，其電氣地連接到所述IC晶片；模塑層，其形成在所述IC晶片、所述管芯連接焊盤和所述電觸點上，所述模塑層有頂部分和底部分，所述頂部分覆蓋所述管芯連接焊盤和所述電觸點並且所述管芯連接焊盤和所述電觸點的底部通過所述底部分暴露；以及其中，與一個或多個所述電觸點的底部分相比，所述管芯連接焊盤的底部的至少一部分在所述模塑層的底部分之外延伸更小的距離。
2.根據權利要求1所述的IC封裝，還包括金屬鍍層，其覆蓋所述管芯連接焊盤的底 面和所述電觸點的頂面和底面。
3.根據權利要求2所述的IC封裝，其中，所述金屬鍍層包括堆疊的鎳(Ni)、鈀(Pd)和 金(Au)，堆疊的鎳(Ni)和金(Au)或銀(Ag)，銀(Ag)，金(Au)，鎳(Ni)和金(Au)，電鍍或 沉浸錫(311)，錫/鉛(Sn/Pb)，錫合金焊料以及塗有有機保焊劑(0SP)的熱浸鍍銅或裸銅 (Cu)。
4.根據權利要求1所述的IC封裝，其中，所述管芯連接焊盤具有與所述模塑層的底面 基本齊平的底面。
5.根據權利要求1所述的IC封裝，其中所述管芯連接焊盤包括中央部分，在所述模塑層的底部分之外延伸與所述電觸點基本相同的距離；以及，外周部分，其相對於所述中央部分變薄。
6.根據權利要求5所述的IC封裝，其中，所述外周部分的底面與所述模塑層的底面基 本齊平。
7.根據權利要求1所述的IC封裝，其中，所述管芯連接焊盤包括中央部分，相對於所述電觸點，其在所述模塑層的底部分之外延伸更小的距離；以及，外周部分，其相對於所述中央部分變薄。
8.根據權利要求7所述的IC封裝，其中，所述外周部分的底面與所述模塑層的底面基 本齊平。
9.根據權利要求1所述的IC封裝，其中，所述管芯連接焊盤包括多個不連續的凸起部。
10.根據權利要求9所述的IC封裝，其中，當從所述管芯連接焊盤的底面下方觀察時， 所述不連續的凸起部的一個或多個具有方形或者圓形的輪廓。
11.根據權利要求9所述的IC封裝，其中，相對於一個或多個所述電觸點的底部分，所 述不連續的凸起部在所述模塑層的底部分之外延伸更小的距離。
12.根據權利要求9所述的IC封裝，其中，所述不連續的凸起部比所述電觸點更窄或更 寬並且可以以任何尺寸的組合出現。
13.根據權利要求9所述的IC封裝，其中，當從所述管芯連接焊盤的底面下方觀察時， 所述不連續的凸起部中的一部分具有方形或矩形輪廓，並且當從所述管芯連接焊盤的底面 下方觀察時，所述不連續的凸起部中的一部分具有圓形或橢圓形輪廓。
14.根據權利要求1所述的IC封裝，其中，當從所述模塑層的底部分下方觀察時，所述 電觸點具有圓形輪廓。
15.根據權利要求1所述的IC封裝，還包括形成在所述電觸點和所述管芯連接焊盤中 至少一個上的焊接材料。
16.根據權利要求15所述的IC封裝，其中，所述焊接材料包括錫和鉛焊接合金。
17.根據權利要求15所述的IC封裝，其中，所述焊接材料包括無鉛焊接合金，諸如， 錫_銀、錫-銀-銅、錫_銀-銅_鎳或其他高熔點焊接合金的組合。
18.根據權利要求1所述的IC封裝，其中，使用接合線將所述IC晶片接合到所述電觸點上。
19.根據權利要求1所述的IC封裝，其中，多個所述電觸點沿所述IC封裝的四側的至 少一個上以交錯結構布置成多行。
20.一種無引腳集成電路(IC)封裝，包括 粘合劑層；IC晶片，其安裝到所述粘合劑層上； 多個電觸點，其電連接到所述IC晶片；模塑層，其形成在所述IC晶片、所述粘合劑層以及所述電觸點上，所述模塑層有頂部 分和底部分，所述頂部分覆蓋所述管芯連接焊盤和所述電觸點，並且所述粘合劑層的底部 和所述電觸點的底面通過所述底部分暴露；以及其中，所述電觸點延伸到所述模塑層的底部分之外，所述粘合劑層形成在所述模塑層 中由管芯連接焊盤產生的覆蓋區域，所述管芯連接焊盤由所述電觸點與公共金屬層形成。
21.根據權利要求20所述的IC封裝，其中，所述粘合劑層具有與所述模塑層的底面齊 平的底面。
22.根據權利要求20所述的IC封裝，其中，所述粘合劑層具有相對於所述模塑層的底 面凹陷的底面。
23.根據權利要求20所述的IC封裝，其中，所述粘合劑層的顏色為黑色以與所述模塑 層的顏色相匹配，所述粘合劑層包括糊狀或薄膜狀的環氧樹脂、矽樹脂、聚醯亞胺和熱塑性塑料。
24.根據權利要求20所述的IC封裝，其中，使用接合線將所述IC晶片接合到所述電觸點o
25.根據權利要求20所述的IC封裝，其中，所述多個電觸點沿所述IC封裝的四側的至 少一個上以交錯結構布置成多行。
26.根據權利要求20所述的IC封裝，還包括覆蓋所述管芯連接焊盤的底面和所述電觸 點的頂面和底面的金屬鍍層，其中，所述金屬鍍層包括堆疊的鎳(附)、鈀(Pd)和金(Au)，堆 疊的鎳(Ni)和金(Au)或銀(Ag)，銀(Ag)，金(Au)，鎳(Ni)和金(Au)，電鍍或沉浸錫(Sn)， 錫/鉛(Sn/Pb)，錫合金焊料以及塗有有機保焊劑(0SP)的熱浸鍍銅或裸銅(Cu)。
27.一種製作無引腳集成電路(IC)封裝的方法，包括除去引線框架帶的一部分以形成限定用於管芯連接焊盤區域和多個電觸點區域的凹陷；將所述IC晶片安裝到所述管芯連接焊盤區域中； 形成所述電觸點區域與所述IC晶片之間的電連接；使用模塑層覆蓋所述IC晶片、所述管芯連接焊盤區域和所述電觸點區域以及所述電連接，所述模塑層填充所述凹陷；在所述引線框架帶的底面上的所述電觸點區域形成抗蝕刻層；使用所述抗蝕刻層作為蝕刻掩模，選擇性地蝕刻所述引線框架帶的底面，由此使所述 電觸點和所述管芯連接焊盤形成為分離的組件；其中，所述引線框架帶的底面的選擇性蝕刻除去了所述管芯連接焊盤的至少一部分， 使得與一個或多個所述電觸點的底部分相比，所述管芯連接焊盤的底部分從所述模塑層的 底面延伸出更小的距離。
28.根據權利要求27所述的方法，還包括，通過在所述管芯連接焊盤的底部分執行化 學蝕刻或者機械研磨以完全地除去所述管芯連接焊盤。
29.根據權利要求27所述的方法，還包括蝕刻所述管芯連接焊盤以在所述管芯連接焊盤的底面上形成多個不連續的凸起部。
30.根據權利要求27所述的方法，還包括在所述管芯連接焊盤區域的底面的至少一部分上形成所述抗蝕刻層；使用所述抗蝕刻層作為蝕刻掩模在所述管芯連接焊盤中形成凹陷。
31.根據權利要求27所述的方法，還包括將焊膏施加到所述管芯連接焊盤和所述電觸點上；以及對所述焊膏執行回流處理以形成多個焊接凸塊。
32.根據權利要求27所述的方法，還包括將多個預成型的焊料球附加到所述電觸點和所述管芯連接焊盤上。
33.根據權利要求32所述的方法，還包括將焊膏或助焊劑材料附著到所述管芯連接焊盤和所述電觸點上以幫助所述焊料球的 連接。
34.根據權利要求27所述的方法，其中所述引線框架帶的底面的選擇性蝕刻使得所述 管芯連接焊盤的外周部分比所述管芯連接焊盤的中央部分變薄了更大的量。
35.根據權利要求27所述的方法，其中形成所述電觸點區域和所述IC晶片之間的電連 接包括形成所述IC晶片與所述電觸點區域之間的引線接合。
全文摘要
本發明提供了一種具有支架觸點以及管芯附墊的無引腳集成電路封裝，該無引腳集成電路(IC)封裝包括安裝到管芯連接焊盤上的IC晶片以及電氣地連接到IC晶片的多個電觸點。IC晶片、電觸點和管芯連接焊盤都由模塑材料所覆蓋，並且電觸點和管芯連接焊盤的一部分從模塑材料的底面凸出。
文檔編號H01L21/56GK101834166SQ20091013361
公開日2010年9月15日 申請日期2009年3月31日 優先權日2009年3月9日
發明者柯克·鮑威爾, 約翰·麥克米倫, 賽瑞凡·小潘德倫, 阿多尼斯·方戈 申請人:Asat有限公司