專利名稱：具有外露的集成電路設備的封裝的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及用來包裹一個集成電路設備(模片)的一個封裝。更確切的，本發(fā)明涉及具有一個外露集成電路設備的一個封裝，以及用來制造這樣一個封裝的方法。
背景技術：
模制塑料電子封裝對集成電路設備提供了環(huán)境保護。諸如PQFP(塑料四方平整包裝)以及PLCC(塑料含鉛芯片承載)的封裝保護一個被包裹的設備不受到諸如水汽這樣的污染以及機械沖擊的影響。
模制塑料封裝的一個缺點是不良散熱。在工作中，所述集成電路設備產生熱量，所述熱量必須被移除以維持所述設備的操作完整性。一些熱量通過接合線和引線框架被消散，剩下的被吸收到模制樹脂中。所述模制樹脂是一種不良熱導體，所以所述設備溫度就會升高。為了防止所述設備過熱，提供給所述設備的功率就必須被限制。
提高散熱的一種方法是將所述集成電路設備的背面裝配到一個金屬散熱器上。如美國專利號5,608,267所公開的，該散熱器可以僅僅部分被包裹進所述模制樹脂來提供增強的散熱。然而，讓模制樹脂界面具有一個散熱器提供了水汽進入的一個源。水汽沿著所述界面移動，并且導致內部金屬部件腐化。同樣，在被加熱時，所述水汽可以膨脹，這破壞了所述模制塑料封裝的完整性。如美國專利號6,188,130所公開的，一個解決方法就是在所述散熱器中包含特征來增加水汽要達到被包裹部件所需經過的距離。專利5,608,267以及專利6,188,130整個都在這里被包含作為參考。
盡管一個外露背面散熱器提高了散熱，但所述模制塑料封裝的厚度必須足以部分包裹所述散熱器。此外，封裝有一個趨勢來具有增強的傳感能力，例如光、熱和機械傳感。一個大金屬散熱器的存在干擾了所述傳感能力。
需要這樣的一個模制塑料封裝，其具有有效散熱與良好傳感能力組合，所述封裝比現(xiàn)有的電子封裝更薄。還需要一種方法來很容易的裝配這樣的模制塑料封裝。

發(fā)明內容
根據本發(fā)明一個第一實施例，本發(fā)明提供了包裹一個集成電路設備的一個封裝。所述集成電路設備具有一個電活性表面和一個相反的背面表面。所述電活性表面具有終止在金屬化突出的多個電活性電路軌線。所述封裝還包括多個導電引線，每條導電引線都具有各自的第一表面和相反的第二表面，其中多個電接觸從所述第一表面向外延伸。焊料在電學上和機械上將金屬化突出接合到所述第二表面上。一個電介質模制樹脂被形成在一個封裝中，并且至少部分包裹了所述集成電路模片和多個導電引線，所述背面表面和所述多個電接觸外露在所述封裝的相反面上。
根據本發(fā)明一個第二實施例，提供了用來單片化(singulate)一個集成電路模片元件的一種方法。該方法包括步驟(a)提供一個晶片，所述晶片包含集成電路設備元件的一個矩陣，所述集成電路設備元件中的每一個都具有各自的一個電活性面以及一個相反的背面，以及限制每個所述集成電路元件的一個鋸街；(b)與所述鋸街對齊，部分通過所述晶片的所述背面形成一個槽溝，所述槽溝具有一個第一寬度；以及(c)形成從所述槽溝延伸到所述電活性面的一個通道，從而分離所述集成電路設備元件，所述通道具有小于所述第一寬度的一個第二寬度。
本發(fā)明一個或多個實施例的細節(jié)在附圖和下文的描述中得到闡述。本發(fā)明的其它特征、目標和優(yōu)點將從描述和附圖以及從權利要求中變得清楚。


圖1用截面圖表示了一個現(xiàn)有技術中公知的帶有外露散熱器的模制塑料封裝。
圖2用截面圖表示了根據本發(fā)明一個實施例的具有外露集成電路模片背面的模制塑料封裝。
圖3用頂視平面圖表示了在分離前包含多個集成電路設備的一個晶片。
圖4是圖3中一部分的放大部分，它表示了鋸街。
圖5A-5C表示了根據本發(fā)明一個實施例來制造圖2所示模制塑料封裝的一系列處理步驟。
圖6A-6C表示了根據本發(fā)明另一個實施例來制造圖2所示模制塑料封裝的一系列處理步驟。
多幅圖中類似的附圖標記代表類似的元件。
具體實施例方式
圖1在一個截面表示中示出了帶有外露散熱器的一個模制塑料封裝100，其在現(xiàn)有技術中，尤其在美國專利No.6,188,130中是熟知的。所述封裝100包括一個半導體設備102，例如一個背部接合104到一個模片片106上的硅基集成電路。為了增強熱的消散，所述模片片106被接合，或熱接觸到一個散熱器200。所述半導體設備102的電活性表面通過線接合103與外部引線105相互電連接。當電信號經過形成在所述半導體設備上的電路時，內部電阻就以熱的形式被表現(xiàn)。不能去除該熱量將減少所述半導體設備的工作壽命。
諸如一個環(huán)氧的聚合模制樹脂101包裹了所述半導體設備102、模片片106、引線框架105的內部引線以及所述散熱器200的一部分。所述散熱器的一個表面201被暴露于外部環(huán)境，并且希望被接合到一個外部熱沉或者一個印刷線路板。所述聚合模制樹脂101一般是一個不良散熱體，所以暴露所述散熱器200的表面201增強了從所述集成電路設備102對熱量的移除。
圖2在一個截面表示中示出了一個模制塑料封裝10，其根據本發(fā)明具有一個帶有外露背面14的集成電路設備12?！氨趁妗币馕吨黾呻娐吩O備12的不含有導電電路軌線的主平面表面，它與包含了所述電路軌線的電活性表面16相區(qū)別。延伸于這兩個主表面之間的是側面17。所述電路軌線一般都終止于金屬化的突出18。典型的，所述金屬化突出被涂以焊料(例如用鉛和錫的合金)，但也可以涂以單種金屬，例如錫。此外，不使用涂層，所述金屬化突出可以終止于一個金屬帽，其例如從銅或一種銅合金來形成。所述金屬化突出通過焊料22被接合且電相互連接到電路20。電路20是本領域中熟知的導電電路軌線的任何形式，例如帶自動接合(TAB)帶，或一個引線框架。所述金屬化突出18與電路20之間的接合是通過倒裝芯片接合或其它方法來實現(xiàn)的。諸如導電柱24這樣的電接觸從所述電路20延伸，以提供到諸如一個印刷線路板的外部電路的電相互連接。
然后，一個電介質模制樹脂26，最好是一個諸如環(huán)氧的聚合物，包裹了除了所述背面14和所述導電柱24以外的所述裝置?？蛇x擇的，如圖2所示，所述電路20的一部分也可以是外露的。所述背面14與模制樹脂26之間的界面28是水分有可能進入所述封裝10的一個地方。臺階特征30封住了沿著界面28的水分通道，提高了封裝的可靠性。所述臺階特征包括至少兩個非平行的元件，例如側壁58和基底60。優(yōu)選的，所述兩個元件以大約90°的角度相交。
所述封裝10與現(xiàn)有技術的封裝相比還具有其它優(yōu)點。在所述聚合模制樹脂26與所述集成電路設備12之間一般存在熱膨脹系數的不匹配。在操作中，所述封裝10可能處于溫度波動中，其可以是外部導致的，例如當所述封裝處于不同的溫度中時，或者是由于所述集成電路設備在服務的過程中電阻發(fā)熱而內部導致的。所述臺階特征30在機械上將所述集成電路設備鎖在所述模制樹脂上，防止滑動。
此外，非平衡應力被減小，以將沿著所述模片-模制樹脂界面的撓曲最小化。被外露的背面尤其適于傳感應用市場，其中的集成電路設備對諸如壓強或溫度差別這樣的環(huán)境變化做出反應。
此外，通過去掉對一個散熱器的需要，所述封裝的厚度被減小?？梢灾圃斐鲂∮谒黾呻娐吩O備厚度三倍的一個封裝厚度。這支持了所述工業(yè)向剃須刀或紙張-薄封裝的方向發(fā)展，其具有的總封裝厚度“t”在0.25毫米(0.01英寸)的量級。所述封裝尤其適用于一個傳感器，以檢測光、熱和機械的外部刺激。示例的機械刺激是觸摸。
通過參考圖3到6可以最好的來理解封裝10的制造。首先參考圖3，從硅或其它半導體材料(諸如砷化鎵)形成的一個晶片40具有在26-30mils(0.026-0.030英寸)量級的初始厚度，并且一般會經過背面研磨來減小所述厚度以實現(xiàn)更好的熱特性。所述晶片40的一個前表面42被形成為多個半導體模片44，它們都具有終止于焊料涂層突出46的導電電路軌線(未示出)的一個樣式。如圖4最佳示出的，所述半導體模片44被稱為“鋸街”或“切割街”的電非活性部分48所隔開。典型的，所述電非活性部分具有一個大約為4mils(0.004英寸)的寬度“w”。
圖5A到圖5C表示了用來制造對本發(fā)明所述半導體封裝有用的一個集成電路設備的第一方法。如圖5A所示，所述晶片40被安裝為電活性面42與一個非導電襯底50相接觸。優(yōu)選的，所述電活性面例如通過聚合物粘合來非永久性的接合到所述非導電襯底。所述非導電襯底50最好是一個粘性帶，例如藍帶(被稱為BlueTape SPV 224，由日本大阪的Nitto Denko制造)。所述非導電襯底50被一個外部框架52所支撐和對齊。
參考圖5B，一個平整鑲齒的鋸子或者其它能夠形成“U形”槽溝54的切割設備從背面56穿過晶片切割出深度為30％到70％的一個部分。更優(yōu)選的，所述槽溝54的深度為所述晶片厚度的40％到60％，以及最優(yōu)選的，大約為所述晶片厚度的50％。所述槽溝的寬度在3mils到6mils(0.003英寸-0.006英寸)的量級，并且最好與相反的電活性面42上的鋸街的寬度相同。鋸片的寬度可以小于所述槽溝的理想寬度，在這種情況下，可以使用帶有鋸片的若干平行通道。所述槽溝54與所述鋸街對齊，并且基本位于所述鋸街下面。優(yōu)選的，所述槽溝的基底58與側壁60以大約90°的角度相交。
在形成U形槽溝54之后，如圖5C所示，晶片40被從所述非導電襯底50移除，翻過來，然后被重新裝配，讓所述背面56與非導電襯底50相接合。然后，通道62沿著所述鋸街被形成，其深度能夠穿過U形槽溝54基底58，從而將晶片40分離成多個單個的集成電路設備12。所述通道54具有小于所述U形槽溝寬度的寬度，從而在每個集成電路設備12中形成臺階特征30。然后，所述被分離的集成電路設備被從非導電襯底50移除，然后被處理以裝配到圖2所示類型的一個封裝中。
盡管所述槽溝54最好是U形的，但所述槽溝和通道的形狀可以被改變來實現(xiàn)許多特征，例如切口、凹處、柵格、肋條以及對角通道。所述特征設計被選擇來引入或保留所述晶片的結構強度，同時減輕應力并且提高對被包裹半導體設備的鎖定。所得到的最終結果就是一個具有提高的熱性能和更好的傳感能力的半導體封裝。
圖6A到6C所示的一個替換過程不需要在形成U形槽溝后將所述晶片從非導電襯底移除、然后翻轉。參考圖6A，所述晶片40被裝配到非導電襯底50，其中電活性面42與所述非導電襯底相接觸。如前面的實施例所述，如圖6B所示，槽溝54從背面56穿過所述晶片40被部分切割。如前述實施例，所述槽溝54基本位于所述鋸街48下面。
參考圖6C，接著，通道62從槽溝基底60延伸形成，以穿過在鋸街48的所述電活性面42。為了確保所述通道62與所述鋸街48之間的對齊，由于在本過程實施例中所述鋸街是不可見的，所以圖6A的晶片裝配過程可以包括了一個視覺攝像頭，它在“空閑中”為所述鋸街和晶片識別特征拍攝多幅快照，并將這些快照在形成所述槽溝和臺階特征之前送到一個設備對齊算法。這就不需要在背面研磨后移除所述薄晶片、重新裝配使電活性表面向上、以及在形成所述通道前與翻轉所述晶片相關的附加調用和處理。其結果就是，所述晶片可以被背面研磨到25微米或更小的一個厚度。
將所述模片按圖6C所示的形式分離，讓焊料涂層突出18接觸所述非導電襯底50，并且讓背面56外露，就不需要在電路和所述焊料涂層突出之間進行倒裝芯片接合之前翻轉所述半導體設備。其結果就是，傳統(tǒng)的模片固定“拾取然后放置”的設備能夠被用于倒裝芯片接合。這就不需要下一代倒裝芯片設備技術和資金費用。
本發(fā)明的一個或多個實施例已經被描述。然而需要理解，可以做多種修改而不偏離本發(fā)明的精神和范圍。所以，其它實施例屬于下列權利要求的范圍之內。
權利要求
1.一種集成電路設備封裝(10)，包括一個集成電路設備(12)，它包括一個電活性表面(16)以及一個相反的背面表面(14)，以及位于它們之間延伸的多個側面(17)，所述電活性表面(16)具有形成在其上的多個電活性電路軌線，以及在所述電路軌線上從選定位置延伸的多個金屬化突出(18)；多個導電引線(20)，每個所述導電引線都具有各自的第一表面和相反的第二表面；多個電接觸(24)，其從所述各個第一表面向外延伸；一個焊料(22)，所述焊料將所述多個金屬化突出(18)電氣地和機械地接合到所述多個第二表面；以及一個電介質模制樹脂(26)被形成在一個封裝中，其至少部分包裹了所述集成電路設備(12)和所述多個導電引線(20)，所述背面表面(14)和所述多個電接觸(24)被外露在所述封裝的諸個相反面上。
2.權利要求1所述的封裝(10)，其中所述多個側面(17)包括至少一個特征，其有效的限制了沿著所述集成電路設備(12)和所述電介質模制樹脂(26)之間的界面的水汽進入。
3.權利要求2所述的封裝(10)，其中所述至少一個特征包括以大約90°相交的兩個元件(58、60)。
4.權利要求2所述的封裝(10)，其中所述封裝(10)的厚度小于所述集成電路設備(12)厚度的三倍。
5.權利要求4所述的封裝(10)，其中所述封裝(10)的所述厚度為大約0.01英寸。
6.權利要求2所述的封裝(10)，其中所述集成電路設備(12)是對外部刺激作出反應的一個傳感器。
7.權利要求6所述的封裝(10)，其中所述外部刺激是一個觸摸。
8.用來單片化一個集成電路設備元件的一種方法，所述方法包括a)提供一個晶片(40)，所述晶片(40)包含多個集成電路設備元件(44)的一個矩陣，所述多個集成電路設備元件(44)中的每一個都具有各自的一個電活性面(42)以及一個相反的背面(56)，以及限制每個所述集成電路元件(44)的一個鋸街(48)；b)與所述鋸街(48)對齊，部分穿過所述晶片(40)的所述背面(56)形成一個槽溝(54)，所述槽溝(54)具有一個第一寬度；以及c)形成從所述槽溝(54)延伸到所述電活性面(54)的一個通道(62)，從而單片化所述集成電路設備元件(44)，所述通道(62)具有小于所述第一寬度的第二寬度。
9.權利要求8所述的方法，其中在步驟(b)之前，所述電活性面(54)被非永久性的接合到一個第一非導電襯底(50)。
10.權利要求9所述的方法，其中所述非永久性接合是用粘合劑來實現(xiàn)的。
11.權利要求10所述的方法，其中所述第一非導電襯底(50)被選為一個聚合物底的帶子。
12.權利要求9所述的方法，其中所述槽溝(54)被形成為具有側壁(58)和一個基底(60)，其深度為所述集成電路設備元件(44)厚度的30％到70％。
13.權利要求12所述的方法，其中所述側壁(58)和所述基底(60)被形成為以大約90°的一個角度相交。
14.權利要求13所述的方法，其中所述通道(62)在所述基底(60)開始被形成。
15.權利要求12所述的方法，其中在步驟(c)之前，所述晶片(40)被從所述第一非導電襯底(50)移除，被翻轉并附著到一個第二非導電襯底，其所述背面(56)與所述非導電襯底(50)相接觸。
16.權利要求15所述的方法，其中所述通道(62)在所述鋸街(48)開始被形成。
17.權利要求14所述的方法，其中在單片化之后，所述集成電路設備(44)通過一個模片/芯片接合拾取和放置機器被從所述非導電襯底(50)移除。
18.權利要求17所述的方法，其中所述薄晶片(40)已經被背面研磨到25微米或更小的厚度。
全文摘要
一個封裝(10)包括具有一個電活性表面(16)和一個相反背面表面(14)的一個集成電路設備(12)。一個電介質模制樹脂(26)至少部分包裹了所述集成電路模片和多個導電引線(20)，其中所述背面表面(14)和所述多個電接觸(24)外露在所述封裝(10)的諸個相反面上。特征(30)被形成在所述集成電路模片(12)的非電活性部分中，以封住水汽通路和減輕封裝應力。所述特征(30)的形成是通過對齊一個鋸街(48)部分并且穿過所述晶片(40)的背面(56)形成一個槽溝(54)，所述槽溝(54)具有第一寬度；以及形成一個從所述槽溝(54)延伸到所述電活性表面(42)的通道(62)，從而單片化所述集成電路設備元件，所述通道(62)具有小于所述第一寬度的第二寬度。
文檔編號H01L23/28GK1723567SQ200380105463
公開日2006年1月18日 申請日期2003年12月2日 優(yōu)先權日2002年12月9日
發(fā)明者邁克爾·H·麥克雷甘, 謝菲杜爾·伊斯拉姆, 里柯·森南托尼歐 申請人:先進互連技術有限公司