專利名稱：薄型感光式半導體裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種感光式半導體封裝件，尤指一種晶片得感測到照射入裝置內(nèi)的外部光線的感光式半導體封裝件。
一般的半導體裝置(Semiconductor Device)是將晶片包覆于不透光的封裝樹脂內(nèi)，以防止外界的空氣或濕氣與積密的晶片產(chǎn)生化學變化，并提供晶片結(jié)構(gòu)上的保護以避免其受外力沖擊而受損。但對使用感光式晶片的影像感測或紫外線可抹除式EP-ROM等半導體裝置而言，則有必要令晶片得接受到外界光線。因而，感光式半導體裝置在結(jié)構(gòu)上，便須設(shè)計為外界光線得以照射入裝置內(nèi)部，以供裝置內(nèi)部的感光式晶片感測的。已有的感光式半導體裝置有多種型式，其中一種為第4圖所示，該種已有的半導體裝置3後在一基板30上黏接一晶片32，并以金線34與基板30電性連接，再使該晶片32收納于一黏置于基板30上的框體36中，接而，以一透明蓋片38蓋接至框體36上，使晶片32與金線34與外界氣密隔離，但外界光線仍得照射至框體36中的晶片32。
此種結(jié)構(gòu)的缺點在于整體高度須包括焊球39、基板30、晶片32、金線34高出晶片32的部分、金線34至蓋片38間的距離及蓋片38，使其難予薄化，而不符現(xiàn)今產(chǎn)品對薄型化上的需求。再而，該基板30是在其頂面上接設(shè)晶片32及框體36，而底面植接有焊球39，在溫度循環(huán)及可靠性驗證等的大幅溫差變化下，往往會因材質(zhì)的熱膨脹系數(shù)的不同而對基板30產(chǎn)生熱應(yīng)力，致基板30會發(fā)生翹曲的現(xiàn)象；當基板30翹曲時，除會使其與晶片32間的黏接部位發(fā)生脫層外，并會導致焊球39的平面度喪失，使焊球39在與如印刷電路板等外界裝置電性連接的回焊作業(yè)時，無法使焊球39與外界裝置上的連接點完全或有效接連，而顯著影響至加工的品質(zhì)與可靠性。
本發(fā)明的一目的在于提供一種能有效降低高度以符合薄型化要求，并能增強機械強度及有效避免翹曲現(xiàn)象發(fā)生的薄型感光式半導體裝置。
本發(fā)明的薄型感光式半導體裝置，包括一具一開孔的基板，該基板具有一第一表面，一相對的第二表面，多個布設(shè)于第二表面上的導電跡線，及多個貫穿該基板并與該導電跡線電性連接的導電通孔；一封蓋住該基板的開孔位于第一表面的孔端的蓋片；一收納于該基板的開孔中以黏設(shè)至該蓋片的晶片；多根用以將該晶片與基板上的導電跡線電性連接的第一導電元件；一形成于該基板第二表面上用以包覆該導電跡線的第一膠體；一與該第一膠體相接以將該晶片及第一導電元件與外界氣密隔離的封緘件；多個接設(shè)于該基板第一表面上以與該導電通孔電性連接的第二導電元件；以及一形成于該基板第一表面上的第二膠體，該第二膠體形成後使該蓋片的外表面及第二導電元件的端部外露，并令該蓋片的外露表面及第二導電元件的外露端部與該第二膠體的外表面形成一共平面(Co-plane)。
該蓋片是使用如矽膠膠片、環(huán)氧樹脂膠片聚亞醯胺膠片(Polyimide Tape)等或類似材料制成的片狀體，或以散熱性金屬如銅、鋁、銅合金或鋁合金等制成的散熱片。為進一步提升散熱效率，得使用導熱性膠黏劑供該晶片黏著至蓋片上。
該封緘件則得為透明的由玻璃、塑膠或金屬材料等所制成的片體，用以蓋接于第一膠體上所形成的與該基板開孔通連的通孔上，而將該開孔內(nèi)的晶片及第一導電元件與外界氣密地隔離；該封緘件亦得為充填于該基板的開孔及第一膠體的通孔中的透明膠體所構(gòu)成者，由于形成膠體的樹脂材料為透明體，故包覆于該透明膠體內(nèi)的晶片仍得有效地感應(yīng)至外界照射至的光束。
該第一導電元件較宜者為金線。而該第二導電元件則得為焊球(Solder Ball)，以已有的植球技術(shù)植接至該基板的導電通孔位于第一表面上的端部，而使焊球與該導電通孔形成電性連接；其亦得為以如銅、錫、其合金或其它導電性金屬所制成連結(jié)凸塊(ConnectingBump)，以已有的印刷方式布設(shè)至該基板的導電通孔位于第一表面上的端部。當該第二導電元件布設(shè)至基板的第一表面上的適當位置後，系將該第二膠體形成于該基板的第一表面上，以包覆該第二導電元件及該蓋片，為將該第二導電元件及蓋片外露出該第二膠體，得以已有的研磨方式或其它適用的方式薄化該第二膠體，或第二膠體及第二導電元件，亦或第二膠體、第二導電元件及蓋片，如此，除能有效降低封裝完成的制成品的整體高度，并能使該第二膠體與該第二導電元件的外露端部及蓋片的外露表面共平面。
本發(fā)明具有下述優(yōu)點(1)裝置的整體高度較低，突現(xiàn)了產(chǎn)品的薄型化；(2)裝置的機械強度高，并有效地避免了基板翹曲現(xiàn)象的產(chǎn)生；(3)散熱性能良好；(4)具有良好的加工平面，提高了與外界裝置的電連接性；(5)基板厚度薄化而不影響產(chǎn)品的制造性，并可降低基板的成本。
以下以較佳具體實例配合所附圖式進一步詳細說明本發(fā)明的特點及功效。


圖1本發(fā)明第一實施例的半導體裝置的剖視圖；圖2本發(fā)明第一實施例的半導體裝置的另一實施狀態(tài)的剖視圖；圖3本發(fā)明第二實施例的半導體裝置的另一實施狀態(tài)的剖視圖；以及圖4已有的感光式半導體裝置的剖視圖。
第一實施例如第1圖所示，本發(fā)明第一實施例的半導體裝置1是使用一中間部位開設(shè)有一開孔100的基板10，該基板10并具有一第一表面101，一相對的第二表面102，布設(shè)于該第二表面102上的多個導電跡線103，以及多個貫穿該基板10的導電通孔104。該導電跡線103及導電通孔104的形成均與已有的基板相同，故在此不另贅述。該多個導電通孔104并與對應(yīng)的導電跡線103電性連接。在該開孔100位于基板10的第一表面101上的孔端是以一蓋片11封蓋住，以供一感光式晶片12藉如銀膠的膠黏劑13黏接至該蓋片11上，而使該晶片12收納于基板10的開孔100中。
如前所述，該蓋片11得為一由如聚亞醯胺等樹脂材料制成的膠片或以如銅等的導熱性金屬所制成的散熱片。當該蓋片11為散熱片時，晶片12所產(chǎn)生的熱量即能直接傳遞至該蓋片11，使半導體裝置1的散熱效率得以提高。
當該晶片12黏設(shè)至蓋片11的適當位置上後，即得以多根的金線14導電連接該晶片12至基板10上的對應(yīng)導電跡線103，然該晶片12與基板10的電性連接亦得以如TAB(Tape Automated Bond)技術(shù)等已有的方式為的。
金線14的焊線作業(yè)完成後，系以印刷或其它適用的方式于基板10的第二表面102上涂覆一由封裝化合物(Molding Compound)形成的第一膠體15，以將該基板10的第二表面102上除開孔100及金線14端接至基板10上的部位外的區(qū)域包覆，而使該導電跡線103與外界隔離而不致氧化。該第一膠體15形成後，即在相對于開孔100及金線14向外輻射伸展的處形成一通孔150，而與該開孔100通連。該第一膠體15由于是以印刷方式形成于該基板10的第二表面102上，故其厚度H得有效地控制在略大于金線14的線弧頂點140超出第二表面102的高度h，而令第一膠體15的厚度H得予薄化，而較已有的球柵陣列(Ball Grid Array，BGA)半導體裝置位于基板底部的焊球的高度為低，使本發(fā)明的半導體裝置1的整體高度得以降低，并能避免金線14外露出第一膠體15。
為使位于開孔100中的晶片12及金線14不致接觸空氣及濕氣，在該第一膠體15的通孔150周邊上黏接有一透明封緘片16，以封緘住該通孔150而將該晶片12與金線14與外界氣密隔離，但仍能令外界的光束照射至該晶片12而使晶片12產(chǎn)生感應(yīng)。
在該基板10的第一表面101上，并以印刷方式涂設(shè)多個的連結(jié)凸塊17于該導電通孔104外露出該第一表面101的端部上，使各連結(jié)凸塊17與該導電通孔104電性連接，而令該晶片12得藉連結(jié)凸塊17與外界裝置(未圖示)導電地連接。
連結(jié)凸塊17布設(shè)至該基板10上後，以如環(huán)氧樹脂等封裝化合物于基板10的第一表面101上形成一第二膠體18，以將該連結(jié)凸塊17及蓋片11包覆；其包覆方式得使該第二膠體18固化形成後，連結(jié)凸塊17的端部170及蓋片11的外表面110是外露出該第二膠體18，或先將該連結(jié)凸塊17及蓋片11完全包覆，再以研磨方式將該第二膠體18磨薄至該連結(jié)凸塊17的端部170及蓋片11的外表面110外露出，而使該第二膠體18的頂面180、連結(jié)凸塊17的端部170及蓋片11的外表面110位于同一平面上。然為進一步降低半導體裝置1的整體高度，得在該連結(jié)凸塊17及蓋片11外露出該第二膠體18後，繼續(xù)朝基板10的方向研磨該第二膠體18、連結(jié)凸塊17及蓋片11，直至該第二膠體18的厚度薄至一適當?shù)暮穸葹橹埂．斣摰诙z體18的頂面180、連結(jié)凸塊17的端部170及蓋片11的外表面110均位于同一平面時，會使該半導體裝置1具有良好的加工平面，使連結(jié)凸塊17的端部170與外界裝置，如印刷電路板上的連接焊墊(未圖示)以表面黏著技術(shù)(Surface Mounting Technology，SMT)等方式導電地連接時，各連結(jié)凸塊17均能完全地與外界裝置上的連接點連接，而不致產(chǎn)生已有的BGA半導體裝置往往因焊球的端部所構(gòu)成的平面不夠平整而有連接不完全的問題，故本發(fā)明的半導體裝置1具有較佳的加工性。
同時，基板10的第一表面101及第二表面102上均形成有膠體，即第一膠體15與第二膠體18，此種結(jié)構(gòu)除能增加裝置本體的機械強度外，并在溫度循環(huán)及實際運作中的高溫環(huán)境下，第一膠體15與第二膠體18對基板10產(chǎn)生的熱應(yīng)力效應(yīng)得以大致抵消，而有效避免裝置本體發(fā)生翹曲(Warpage)現(xiàn)象，進而使晶片12與蓋片11間不致產(chǎn)生脫層，故可提高制成品的優(yōu)良率及可靠性。
再而，該晶片12是大致收納于基板10的開孔100中，且第一膠體15及第二膠體18的厚度均較常用的晶片厚度與焊球高度為小，故與一般的晶片黏設(shè)于基板頂面而焊球植接于基板底面的BGA半導體裝置的高度相較，本發(fā)明的半導體裝置1的高度較低，故可達到薄型化的需求。
此外，由于該基板10的第一表面101及第二表面102上分別形成有第二膠體18及第一膠體15，使裝置本體的機械強度增加，因而，該基板10的厚度也可予以薄化，除能降低制造成本，且無機械強度不足而過于脆弱的虞，尚可進一步降低裝置本體的高度。
此外，本第一實施例的半導體裝置1所使用的封緘片16也可為將第一膠體15及其通孔150完全覆蓋，如第2圖所示，如此的設(shè)計，將可提高封緘片16與第一膠體15黏接的牢固性。
第二實施例圖3所示為本發(fā)明第二實施例的半導體裝置的剖視圖。該第二實施例的半導體裝置2的結(jié)構(gòu)大致同于前述的第一實施例，不同處在于該半導體裝置2的用以使晶片22及金線24與外界氣密隔離者是一填充膠體26，該填充膠體26乃以透明的樹脂材料充填至基板20的開孔200及第一膠體25的通孔250中所固化形成，其形成後，即可完全包覆該晶片22及金線24而與外界氣密隔離。同時，該基板20的第一表面201上是以已有的的植球方法植接由錫或錫鉛合金制成的焊球27，使焊球27也與該基板20的導電通孔204電性連接；于該基板20的第一表面201上形成用以包覆蓋片21及焊球27的第二膠體28後，以研磨方式將該第二膠體28及焊球27薄化至于蓋片21等高的厚度為止，而使該第二膠體28的頂面280、焊球27的端面270及蓋片21的外表面210位于同一平面，使提供半導體裝置2具有良好的加工平面。
以上所述，僅為本發(fā)明的具體實施例而已，其它任何未背離本創(chuàng)作的精神與技術(shù)下所作的等效改變或修飾，均應(yīng)仍包含在本專利的保護范圍之內(nèi)。
元件符號說明1，3半導體裝置10，30基板11蓋片12，32晶片14，34金線15第一膠體17連結(jié)凸塊18第二膠體100開孔101第一表面102第二表面103導電跡線104導電通孔140線弧頂點150通孔170端部180頂面32晶片36框體38蓋片39焊球h高度H厚度
權(quán)利要求
1.一種薄型感光式半導體裝置，包括基板(10)，晶片(12)，蓋片(11)，其特征在于該裝置包括一基板(10)，其具有一開孔(100)，一第一表面(101)，一相對的第二表面(102)，多個的形成于該第二表面(102)上的導電跡線(103)及多個貫穿該基板(10)的導電通孔(104)，且各該導電通孔(104)是與相對的該導電跡線(103)電性連接；一蓋片(11)，用以封蓋住該基板(10)的開孔(100)位于第一表面(101)的孔端；一晶片(12)，其收納于該基板(10)的開孔(100)中，以黏設(shè)至該蓋片(11)上；多根第一導電元件(14)，用以電性連接該晶片(12)及基板(10)上的導電跡線(103)；一第一膠體(15)，其形成于該基板(10)的第二表面(102)上，用以覆蓋該第二表面(102)上的導電跡線(103)；一封緘件(16)，其與該第一膠體(15)黏接，用以將該晶片(12)和第一導電元件(14)與外界氣密隔離；多個第二導電元件(17)，其接設(shè)至該基板(10)的第一表面(101)上，并與基板(10)的導電通孔(104)電性連接；以及一第二膠體(18)，其形成于該基板(10)的第一表面(101)上，以包覆該蓋片(11)及第二導電元件(17)，但使該蓋片(11)的外表面及第二導電元件(17)的端部外露出該第二膠體(18)，而使該蓋片(11)的外表面，第二導電元件(17)的端部與該第二膠體(18)的頂面(180)共平面。
2.如權(quán)利要求1所述的半導體裝置，其特征在于該蓋片(11)是一由樹脂材料制成的膠片。
3.如權(quán)利要求1所述的半導體裝置，其特征在于蓋片(11)是一由導熱性金屬制成的散熱片。
4.如權(quán)利要求1所述的半導體裝置，其特征在于封緘件(16)是一透明片件，用以黏接至該第一膠體(15)上所形成的一對應(yīng)于該基板(10)的開孔(100)的通孔(150)上，而將該通孔(150)封緘住。
5.如權(quán)利要求1所述的半導體裝置，其特征在于封緘件(16)是一透明片件，用以黏接至該第一膠體(15)上，以將該第一膠體(15)及一形成于該第一膠體(15)上對應(yīng)于該基板(10)的開孔(100)的通孔(150)覆蓋住。
6.如權(quán)利要求1所述的半導體裝置，其特征在于封緘件(16)是一由透明樹脂形成的填充膠體，用以充填于該基板(10)的開孔(100)中以將該晶片(12)及第一導電元件(14)完全包覆住。
7.如權(quán)利要求1所述的半導體裝置，其特征在于第一導電元件(14)是金線。
8.如權(quán)利要求1所述的半導體裝置，其特征在于第二導電元件(17)是焊球。
9.如權(quán)利要求1所述的半導體裝置，其特征在于第二導電元件(17)是連結(jié)凸塊。
10.如權(quán)利要求9所述的半導體裝置，其特征在于連結(jié)凸塊是由導電性金屬制成者。
11.如權(quán)利要求1所述的半導體裝置，其特征在于第一膠體(15)的厚度亦略大于該第一導電元件(14)超出基板(10)的第二表面(102)的高度，使防止該第一導電元件(14)外露出該第一膠體(15)。
全文摘要
一種薄型感光式半導體裝置,于基板開孔的一端上黏接一蓋片至第一表面上,感光式晶片貼至蓋片上;晶片與基板形成電性連接,在基板的第二表面形成與該基板的開孔相連通的具有通孔的第一膠體,再以一封緘件將該通孔封緘住,于基板的第一表面布設(shè)導電元件使該導電元件與形成電性連接關(guān)系,使該導電元件及蓋片均外露出表面上形成的第二膠體,且導電元件的端部、蓋片的外表面及第二膠體的頂面均共一平面,該半導體裝置具有良好的加工平面,薄化的整體高度。
文檔編號H01L31/00GK1353463SQ0013226
公開日2002年6月12日 申請日期2000年11月14日 優(yōu)先權(quán)日2000年11月14日
發(fā)明者白金泉 申請人:聯(lián)測科技股份有限公司