功率半導體晶片的無打線封裝方法及其製成品的製作方法
2023-06-02 01:48:41 1
專利名稱：功率半導體晶片的無打線封裝方法及其製成品的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種功率半導體晶片的無打線封裝方法及其製成品，尤指一種同時適 用於倒置晶片(FLIP-CHIP)及打線(WIRE-BOND)等二種排列型式的晶片無打線封裝方法及成品。
背景技術：
眾所周知，各種晶片的封裝方式對於其散熱效果影響極大，傳統的晶片(如LED) 封裝方式，是將晶片底部以晶焊的方式焊接於一封裝基座上，再利用金線將其正、負極分別 連接至正、負極接腳上，此種封裝結構的熱傳導路線較長，且金線的熱傳導面積有限，影響 其整體的散熱效果，致使其無法發揮其最大功率(發光強度)。為此，乃有如中國臺灣公告第1272731號「發光二極體無打線之封裝結構」發明專 利案所揭示的，其是將LED晶片以倒置晶片(FLIP-CHIP)方式焊接於一矽晶輔助框架內，形 成迭置封裝模塊，再將此模塊以倒置晶片表面封裝於具有散熱效果的鋁製PC板上，其至少 包括一矽晶輔助框架，於其正面形成正、負電極的焊錫凸塊，於其背面則蝕刻穿透矽晶片 的U形腔室，以供容納LED晶片，利用蝕刻時的自然屏蔽在腔室內蒸鍍正、負電極及反射面； 一發光二極體LED晶片，於其背面設有一透明基板，而其正面則分別設有一正、負電極；一 PC板，具有一陽極氧化層、印刷電路及散熱裝置；將該LED晶片以倒置晶片方式焊接該矽晶 輔助框架內，LED晶片的正、負電極形成迭置封裝模塊；將該迭置封裝模塊以倒置晶片表面 封裝於該PC板上，在LED晶片表面上形成一微凸透鏡。然而，上述專利案所揭示倒置晶片(FLIP-CHIP)排列的晶片封裝結構其雖可改善 熱傳導效率，獲致較佳的散熱效果，但其光線需穿過透明基板方得以向外發散，會影響其發 光效率，形成一應用上之缺失，因此其與傳統的打線(WIRE-BOND)排列型式晶片封裝結構 相較，二者各有其優劣，而無法完全互相取代；再者，由於該案所揭示的加工方式僅是針對 倒置晶片(FLIP-CHIP)排列的晶片封裝結構，並無法應用於傳統打線(WIRE-BOND)排列型 式的晶片封裝結構，故而，就目前的晶片封裝方式而言，傳統的打線(WIRE-BOND)排列型式 與倒置晶片(FLIP-CHIP)排列型式之晶片封裝方法完全不同，其整體之製程規劃與設備的 設置亦不相同而無法共享，如此一來，不但造成生產上的不便，亦難以有效降低其生產成 本。有鑑於已知晶片封裝方法及其結構有上述缺點，發明人乃針對該些缺點研究改進 之道，終於有本發明產生。
發明內容
本發明所要解決的技術問題是針對上述現有技術的不足，提供一種功率半導體 晶片的無打線封裝方法，其以單一加工方法可同時適用於不同排列型式的封裝需求，可有 效簡化加工程序、降低生產成本；同時還提供一種功率半導體晶片的無打線封裝成品，其可 提供良好的熱傳導效果、進而增進散熱效率。
為了解決上述技術問題，本發明所採用的技術方案是一種功率半導體晶片的無 打線封裝方法，其特點是該方法包括如下順序步驟形成第一傳導層的步驟是於一載體上形成各自具有正、負極接合部的數個第一 傳導層；晶片焊接的步驟將數個半導體晶片的正、負電極各經由一傳導件分別焊合於該 正、負極接合部；封裝塑型的步驟以封裝材料填充於各半導體晶片周側；切割的步驟於移除載體後，將各封裝後的半導體晶片分別切割為個別單一顆粒。所述封裝塑型步驟實施前，先經結合反射層步驟，該結合反射層步驟是將一導線 框架結合於該第一傳導層上，該導線框架並於半導體晶片周側形成一腔室。所述腔室內周 側形成一光線的反射面。所述封裝塑型步驟完成後，再經由形成第二傳導層步驟，該第二傳導層步驟是至 少於對應各半導體晶片的部位形成相吻合的第二傳導層。所述結合反射層步驟完成後，再經由形成第二傳導層步驟，該第二傳導層步驟是 於對應各半導體晶片與導線框架的部位形成相吻合的第二傳導層。所述第一傳導層為導電層。所述第一傳導層利用鍍層、蝕刻、機械加工或雷射加工 方式中的至少一種形成於該載體上。本發明以上述方法形成的功率半導體晶片的無打線封裝製成品，其至少包括半導 體晶片及固封體，該半導體晶片至少具有正、負二電極；該固封體以封裝材料成型於該半導 體晶片周側；其特點是該製成品還包括第一傳導層，該第一傳導層至少具有正、負極接合 部，該正、負極接合部分別與該半導體晶片的正、負電極形成電連接。所述半導體晶片的正、負二電極與第一傳導層的正、負極接合部之間分別設有傳 導件。所述半導體晶片周側設有一導線框架，且該導線框架於半導體晶片周側形成一腔 室。所述腔室內表側設有反射面。所述反射面由臨第一傳導層的一側向另一側逐漸擴張或 縮小延伸。所述半導體晶片臨第一傳導層的反側另設有一第二傳導層。所述第一傳導層為導 電層。所述封裝材料為透光材質。所述第二傳導層為導熱層。與現有技術相比，本發明的單一加工方法可同時適用於不同排列型式的封裝需 求，可有效簡化加工程序、降低生產成本；而製成品可提供良好的熱傳導效果、進而增進散 熱效率。為使本發明的上述目的、功效及特徵可獲致更具體的暸解，茲依下列
如 下
圖1是本發明的封裝方法第一實施例流程圖。圖2是依圖1所示流程的應用實施例圖。圖3是本發明的封裝方法的第二實施例流程圖。圖4是依圖3所示流程的應用實施例圖。
圖5是本發明封裝方法的第三實施例流程圖。圖6是依圖5所示流程的應用實施例圖。圖7是本發明封裝方法的第四實施例流程圖。圖8是依圖7所示流程的應用實施例圖。標號說明Sll...形成第一傳導層S12..晶片焊接
S13...結合反射層S14..封裝塑型
S15...形成第二傳導層S16..切割
1.....第一傳導層11...正極接合部
12.…負極接合部13...投射道
2.....半導體晶片21,22 · ·傳導件
3,31,32....封裝材料4,40...導線框架
41,401...腔室42,402..反射面
5、50.. ·第二傳導層6載體
具體實施例方式請參見圖1所示，明顯可看出，本發明的第一實施例主要包括一「形成第一傳導 層」Sll步驟、一「晶片焊接」S12步驟、一「封裝塑型」S14步驟及一「切割」S16步驟；以下 僅參照圖2作一實際說明，首先該「形成第一傳導層」Sll步驟是於一載體6上(可利用形 成鍍層、蝕刻、機械加工或雷射加工等方式)形成各自具有正、負極接合部11、12的數個第 一傳導層1，該「晶片焊接」S12步驟則是將數個半導體晶片2的正、負電極各經由一傳導件 21、22分別焊合於該第一傳導層1的正、負極接合部11、12上，而「封裝塑型」S14步驟是以 封裝材料30 (可為具透光性的材料)填充於各半導體晶片2周側以形成一固封體，最後「切 割」S16步驟是於移除載體6之後，將各封裝後的半導體晶片2分別切割為個別的單一顆粒。依上述第一實施例方法所成型的結構，是為一般打線(WIRE-BOND)的基本排列型 式的晶片封裝結構，若該半導體晶片2為一發光二極體LED晶片，則其電流是由正極接合部 11通過傳導件21至半導體晶片2，再由半導體晶片2經傳導件22至負極接合部12，其光線 則可由半導體晶片2向第一傳導層1的反側直接對外發散，而該半導體晶片2所產生的熱 量則可由傳導件21、22分別導引至第一傳導層1，再由第一傳導層1向外發散。請參見圖3所示，可知本發明的第二實施例包括一「形成第一傳導層」Sll步驟、 一「晶片焊接」S12步驟、一「結合反射層」S13步驟、一「封裝塑型」S14步驟及一「切割」 S16步驟；與該第一實施例的方法相比較，其僅是在「封裝塑型」S14步驟之前增加了一「結 合反射層」S13步驟，以下僅參照圖4作一實際說明，首先該「形成第一傳導層」Sll步驟是 於一載體6上形成各自具有正、負極接合部11、12的數個第一傳導層1，該「晶片焊接」S12 步驟則是將數個半導體晶片2的正、負電極各經由一傳導件21、22分別焊合於該第一傳導 層1的正、負極接合部11、12上，該「結合反射層」S13步驟是將一導線框架4結合於該第一 傳導層1上，該導線框架4並可於半導體晶片2周側形成一具反射面42的腔室41，且該反 射面42由臨第一傳導層1的一側向另一側逐漸擴張延伸，而「封裝塑型」S14步驟是以具透 光性的封裝材料31填充於各半導體晶片2周側以形成固封體，最後「切割」S16步驟是於移除載體6之後，將各封裝後的半導體晶片2分別切割為個別的單一顆粒。依上述第二實施例方法所成型的結構，是為一具有光線反射裝置的打線 (WIRE-BOND)排列型式晶片封裝結構，若該半導體晶片2為一發光二極體LED晶片，則其電 流是由正極接合部11通過傳導件21至半導體晶片2，再由半導體晶片2經傳導件22至負 極接合部12，其光線除可由半導體晶片2向第一傳導層1的反側直接對外發散外，亦有部份 光線是由二側經由反射面42向外反射，而該半導體晶片2所產生的熱量則由傳導件21、22 分別導引至第一傳導層1，再由該第一傳導層1直接向外發散，或導引至導線框架4向外發 散。請參見圖5所示，可知本發明的第三實施例包括一「形成第一傳導層」Sll步驟、 一「晶片焊接」S12步驟、一「結合反射層」S13步驟、一「封裝塑型」S14步驟、一「形成第二 傳導層」S15步驟及一「切割」S16步驟；以下僅參照圖6作實際說明，首先該「形成第一傳 導層」Sll步驟是於一載體6上(可以蒸鍍與蝕刻方式)形成各自具有正、負極接合部11、 12的數個第一傳導層1，且該第一傳導層1於其正、負極接合部11、12之間並留有一鏤空的 投射道13，該「晶片焊接」S12步驟是將數個半導體晶片2的正、負電極各經由一傳導件21、 22分別焊合於該第一傳導層1的正、負極接合部11、12上，該「結合反射層」S13步驟是將 一導線框架40結合於該第一傳導層1上，該導線框架40可於半導體晶片2周側形成一腔 室401，且於該腔室401內周側形成一光線的反射面402，而該反射面402則由臨第一傳導 層的一側向另一側逐漸縮小延伸，而該「封裝塑型」S14步驟是以具透光性的封裝材料32填 充於各半導體晶片2周側以形成固封體，「形成第二傳導層」S15步驟是於對應各半導體芯 片2 (亦可依需要同時對應於各導線框架40部位)的部位形成相吻合的第二傳導層5，最後 「切割」S16步驟是於移除載體6之後，將各封裝後的半導體晶片2分別切割為個別的單一 顆粒。依上述第三實施例方法所成型的結構，是為一倒置晶片(FLIP-CHIP)排列型式的 晶片封裝結構，若該半導體晶片2為一發光二極體LED晶片，則其電流由正極接合部11通 過傳導件21至半導體晶片2，再由半導體晶片2經傳導件22至負極接合部12，其光線除可 由半導體晶片2向第一傳導層1的投射道13通過封裝材料32直接對外發散外，亦有部份 光線由二側經由反射面402通過封裝材料32向外反射，而其半導體晶片2所產生的大部份 熱量則可由第二傳導層5向外發散。請參見圖7所示，可知本發明的第四實施例包括一「形成第一傳導層」Sll步驟、 一「晶片焊接」S12步驟、一「結合反射層」S13步驟、一「形成第二傳導層」S15步驟、一「封 裝塑型」S14步驟及一「切割」S16步驟；與該第三實施例的方法相比較，其僅是將該「形成 第二傳導層」S15步驟移至「封裝塑型」S14步驟之前，並可依需要將該「結合反射層」S13 步驟與該「形成第二傳導層」S15步驟相結合，以下僅參照圖8作實際說明，首先該「形成第 一傳導層」Sll步驟是於一載體6上(可以蒸鍍與蝕刻方式)形成各自具有正、負極接合部 11、12的數個第一傳導層1，且該第一傳導層1於其正、負極接合部11、12之間並留有一鏤 空的投射道13，該「晶片焊接」S12步驟是將數個半導體晶片2的正、負電極各經由一傳導 件21、22分別焊合於該第一傳導層1的正、負極接合部11、12上，該「結合反射層」S13步驟 是將一導線框架40結合於該第一傳導層1上，該導線框架40可於半導體晶片2周側形成 一腔室401，且於該腔室401內周側形成一光線的反射面402，而該反射面402則由臨第一傳導層的一側向另一側逐漸縮小延伸，「形成第二傳導層」S15步驟是於對應各半導體晶片 2、導線框架40的部位形成一相吻合的第二傳導層50 (於本實施例中，該第二傳導層50亦 可依需要而直接成型於該半導體晶片2、導線框架40上)，而該「封裝塑型」S14步驟是以具 透光性的封裝材料32填充於各半導體晶片2周側以形成固封體，最後「切割」S16步驟是於 移除載體6之後，將各封裝後的半導體晶片2分別切割為個別的單一顆粒。依上述第四實施例方法所成型的結構，是為一與第三實施例相同的倒置晶片 (FLIP-CHIP)排列型式的晶片封裝結構，若該半導體晶片2為一發光二極體LED晶片，則其 電流由正極接合部11通過傳導件21至半導體晶片2，再由半導體晶片2經傳導件22至負 極接合部12，其光線除可由半導體晶片2向第一傳導層1的投射道13，並通過封裝材料32 直接向外發散外，亦有部份光線由二側經由反射面402通過封裝材料32向外反射，而該半 導體晶片2所產生的大部份熱量則可由第二傳導層50向外發散。綜合以上所述，本發明功率半導體晶片的無打線封裝方法及其製成品確可達成適 用範圍廣泛、降低加工成本的功效，實為具新穎性及進步性的發明，依法提出申請發明專 利；惟上述說明的內容，僅為本發明的較佳實施例說明，舉凡依本發明的技術手段與範疇所 延伸的變化、修飾、改變或等效置換，亦皆應落入本發明的專利申請範圍內。
權利要求
1.一種功率半導體晶片的無打線封裝方法，其特徵在於該方法包括如下順序步驟形成第一傳導層的步驟是於一載體上形成各自具有正、負極接合部的數個第一傳導層；晶片焊接的步驟將數個半導體晶片的正、負電極各經由一傳導件分別焊合於該正、負 極接合部；封裝塑型的步驟以封裝材料填充於各半導體晶片周側；切割的步驟於移除載體後，將各封裝後的半導體晶片分別切割為個別單一顆粒。
2.如權利要求1所述的功率半導體晶片的無打線封裝方法，其特徵在於所述封裝塑 型步驟實施前，先經結合反射層步驟，該結合反射層步驟是將一導線框架結合於該第一傳 導層上，該導線框架並於半導體晶片周側形成一腔室。
3.如權利要求2所述的功率半導體晶片的無打線封裝方法，其特徵在於所述腔室內 周側形成一光線的反射面。
4.如權利要求2所述的功率半導體晶片的無打線封裝方法，其特徵在於所述封裝塑 型步驟完成後，再經由形成第二傳導層步驟，該第二傳導層步驟是至少於對應各半導體芯 片的部位形成相吻合的第二傳導層。
5.如權利要求3所述的功率半導體晶片的無打線封裝方法，其特徵在於所述封裝塑 型步驟完成後，再經由形成第二傳導層步驟，該第二傳導層步驟是至少於對應各半導體芯 片的部位形成相吻合的第二傳導層。
6.如權利要求2所述的功率半導體晶片的無打線封裝方法，其特徵在於所述結合反 射層步驟完成後，再經由形成第二傳導層步驟，該第二傳導層步驟是於對應各半導體晶片 與導線框架的部位形成相吻合的第二傳導層。
7.如權利要求3所述的功率半導體晶片的無打線封裝方法，其特徵在於所述結合反 射層步驟完成後，再經由形成第二傳導層步驟，該第二傳導層步驟是於對應各半導體晶片 與導線框架的部位形成相吻合的第二傳導層。
8.如權利要求1或2或3或4或5或6或7所述的功率半導體晶片的無打線封裝方 法，其特徵在於所述第一傳導層為導電層。
9.如權利要求1或2或3或4或5或6或7所述的功率半導體晶片的無打線封裝方 法，其特徵在於所述第一傳導層利用鍍層、蝕刻、機械加工或雷射加工方式中的至少一種 形成於該載體上。
10.一種功率半導體晶片的無打線封裝製成品，其至少包括半導體晶片及固封體，該半 導體晶片至少具有正、負二電極；該固封體以封裝材料成型於該半導體晶片周側；其特徵 在於該製成品還包括第一傳導層，該第一傳導層至少具有正、負極接合部，該正、負極接合 部分別與該半導體晶片的正、負電極形成電連接。
11.如權利要求10所述的功率半導體晶片的無打線封裝製成品，其特徵在於所述半 導體晶片的正、負二電極與第一傳導層的正、負極接合部之間分別設有傳導件。
12.如權利要求10或11所述的功率半導體晶片的無打線封裝製成品，其特徵在於所 述半導體晶片周側設有一導線框架，且該導線框架於半導體晶片周側形成一腔室。
13.如權利要求12所述的功率半導體晶片的無打線封裝製成品，其特徵在於所述腔 室內表側設有反射面。
14.如權利要求13所述的功率半導體晶片的無打線封裝製成品，其特徵在於所述反 射面由臨第一傳導層的一側向另一側逐漸擴張延伸。
15.如權利要求13所述的功率半導體晶片的無打線封裝製成品，其特徵在於所述反 射面由臨第一傳導層的一側向另一側逐漸縮小延伸。
16.如權利要求10或11所述的功率半導體晶片的無打線封裝製成品，其特徵在於所 述半導體晶片臨第一傳導層的反側另設有一第二傳導層。
17.如權利要求10或11所述的功率半導體晶片的無打線封裝製成品，其特徵在於所 述第一傳導層為導電層。
18.如權利要求10或11所述的功率半導體晶片的無打線封裝製成品，其特徵在於所 述封裝材料為透光材質。
19.如權利要求18所述的功率半導體晶片的無打線封裝製成品，其特徵在於所述第 二傳導層為導熱層。
全文摘要
一種功率半導體晶片的無打線封裝方法及其製成品，其是先以形成第一傳導層的步驟，於一載體上形成具有正、負極接合部的第一傳導層，再經晶片焊接的步驟，將半導體晶片的正、負電極各經由傳導件分別焊合於該正、負極接合部，並視需要以結合反射層的步驟，將一導線框架結合於該第一傳導層上，該導線框架並於半導體晶片周側形成一內周側具反射面的腔室，再由封裝塑型的步驟，以透光的封裝材料填充於半導體各晶片周側；經形成第二傳導層的步驟，至少於對應各半導體晶片的部位形成一相吻合的第二傳導層。從而可適用於不同排列型式的封裝需求，有效簡化加工程序、降低生產成本。
文檔編號H01L23/48GK102064113SQ20091030984
公開日2011年5月18日 申請日期2009年11月17日 優先權日2009年11月17日
發明者董林洲 申請人:董林洲