專利名稱：帶有電源環(huán)的暴露式管芯墊封裝的制作方法
技術領域：
本公開涉及半導體封裝且更特別地涉及包括電源環(huán)的暴露式管芯墊封裝。
背景技術：
此處所提供的背景描述是為了一般介紹本公開的情況的目的。當前的發(fā)明者的工 作，在所述工作在本背景部分所描述的范圍內，連同在申請的時間內可能沒有資格作為現(xiàn) 有技術的所述描述的多個方面，都既非明確地也非隱含地被承認作為與本申請相抵抗的現(xiàn) 有技術。半導體器件通常被制作在硅晶片上。每個硅晶片經(jīng)歷各種處理步驟以在晶片上制 造多個單個的器件。晶片上的每個器件被稱作管芯(die)。當晶片完成時，晶片被分成單個 的一些管芯(或晶粒(dice))。僅作為例子，這種分割可通過鋸割或通過劃刻或壓制來執(zhí) 行。晶粒通常易受到其環(huán)境的損壞。僅作為例子，晶粒物理上是脆弱的且在被處理時 易于碎裂或破碎。另外，晶粒易于通過物理接觸以及空中塵粒兩種方式受到污染。晶粒還 對靜電放電很敏感。由于這些以及其他原因，晶粒常被封裝起來。被封裝的晶粒或芯片更 易于處理且可更易于應用例如用于印刷電路板。封裝可包括一個管芯或包括多個晶粒。為了方便說明，以下描述將針對單個管芯， 但當前申請也適用于將多個晶粒封裝到單個封裝中。示例性的封裝包括第一封裝件，管芯被安裝在所述第一封裝件上。第一封裝件包 括第一面和第二面。第一面包括管芯附著區(qū)域，管芯被置于該區(qū)域。第二面可包括將封裝 電連接或機械連接到印刷電路板的特征。引線將電信號從管芯傳送到印刷電路板。引線的 一些部分可被置于第一封裝件的第一面上。當管芯被固定在第一封裝件的管芯附著區(qū)域時，線接合(wire bond)可形成在管 芯的接合墊和引線之間。引線可被彎曲以使得它們環(huán)繞第一面的邊并凸出超過第二面。引 線因此可被插入到電路板的通孔中。通常，引線被附到第一面的兩個相對的邊上。這就產 生了兩行凸出的引線，且封裝被稱為雙列直插引腳(DIP)封裝。通孔可能使得電路板布局更加困難，且可能妨礙部件被置于電路板的兩邊上。在 表面安裝技術中，引線不凸出穿過電路板，避免了這些問題。表面安裝封裝的引線通常被彎 曲成平行于第二面，且因此為電路板的相應的接收墊提供平的接觸表面。傳統(tǒng)地，引線圍繞于封裝的周邊。這是因為管芯占據(jù)封裝的中央且接合線從管芯 向外連接到封裝的周邊。表面安裝形式的DIP封裝是小塊集成電路(S0IC)，其中當引線到 達第二面時它們向外彎曲以形成鷗翼形狀。
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當封裝的全部四個邊都有引線時，封裝可被稱為四方扁平封裝(QFP)。當引線不延 伸到封裝的邊之外時，封裝可被稱為四方扁平無引線封裝(QFN)。一些QFN封裝包括第二面 上的中央墊，其將封裝中的熱能散到電路板上。為了允許有更大的連接密度，引線可在封裝的第二面的內部區(qū)域形成。封裝的內 部布線可將信號從連接在第一表面上的封裝的周邊的接合線選路(route)到封裝的第二 表面上的內部引線上。如以上所描述，傳統(tǒng)上管芯的面是暴露在外的，且接合線將管芯的暴露的接合墊 與封裝的引線連接。在倒裝芯片封裝中，管芯被倒轉到封裝上，使得管芯的接合墊與封裝的 第一面接觸。然后，管芯可被設計為包括管芯中央的接合墊，其可被置于封裝的中央之上。 這減少了對封裝中特殊導體的需要，該特殊導體將信號從第一面的周邊選路到第二面的中 央。在一個例子中，封裝引線以引腳的形式存在；這樣的封裝被稱為管腳陣列(PGA)。 管腳陣列封裝可安裝到插座上，該插座被表面安裝到電路板上。在另一個例子中，封裝包括 與電路板上的一組墊相連接的一組墊。焊料球可被置于每個封裝墊上；這樣的封裝被稱為 球柵陣列(BGA)。柵格陣列封裝(land grid array package)包括與電路板上的墊相接的墊。但是， 柵格陣列封裝不包括封裝墊上的焊料球。而是，電路板可在墊上有焊料層。應用焊料時可 使用掩模，將焊料限定在墊位置。一旦封裝被定位于電路板上，焊料可被回流，以將每個封 裝墊固定到電路板的每個接收墊上。或者，插座可被連接到電路板上。插座可對封裝施加夾緊力。這個夾緊力可迫使 封裝墊接觸電路板的墊，或使得封裝墊接觸插座的墊。插座可使得封裝易于更換。一旦管芯與封裝的第一工件機械連接連接和電連接，管芯就被覆蓋。這將管芯和 任何其他部件(例如接合線)與環(huán)境絕緣。管芯可通過將第二封裝件(例如蓋)附著到封 裝的第一工件上而被覆蓋。第一工件和第二工件可被密封，以防止任何污染物進入管芯所 被置于的位置。

發(fā)明內容
公開了被封裝的半導體。被封裝的半導體包括一體的導電框架、半導體管芯和外 殼，所述導電框架包括內部部分和圍繞內部部分的環(huán)部分，所述半導體管芯被安裝到導電 框架的內部部分的第一表面，所述外殼支撐導電框架且覆蓋半導體管芯。導電框架的將內 部部分連接到環(huán)部分的部分在外殼被應用到導電框架之后被移除。環(huán)部分包括圍繞內部部分的至少三個邊的連續(xù)的第一環(huán)部分。在一個實施方式 中，連續(xù)的第一環(huán)部分完全地圍繞內部部分。在一個實施方式中，環(huán)部分包括在半導體管芯的第四邊的第一桿部分。第一桿部 分與第一環(huán)部分相絕緣。在另一個實施方式中，環(huán)部分還包括在半導體管芯的第四邊上的 第二桿部分。第一桿部分、第二桿部分和第一環(huán)部分彼此相互絕緣。在一個實施方式中，內部部分的第一表面限定第一平面。環(huán)部分被形成為與第一 平面共面。在另一個實施方式中，內部部分包括被抬高的環(huán)，該環(huán)形成在第二平面中。第二 平面平行于第一平面且與第一平面間隔開。
根據(jù)詳細的描述、權利要求和圖示，本公開所進一步適用的領域變得明顯。詳細描 述和具體的例子意圖僅僅為了說明的目的，且并非意圖限制本公開的范圍。


根據(jù)詳細描述和隨附的圖示，本公開將被更加全面地理解，其中圖1-2為根據(jù)本公開的原理的示例性的被封裝的管芯的部分頂視圖；圖3A為圖1的被封裝的管芯在制造階段的后期的示例性部分頂視圖；圖3B為與圖3A的被封裝的管芯相對應的印刷電路板觸點圖案的示例性頂視圖；圖4A為圖3的被封裝的管芯的示例性實現(xiàn)方式的截面視圖；圖4B-4D為被封裝的管芯的另外的示例性實現(xiàn)方式的截面視圖；圖5-10為示例性的被封裝的管芯的部分頂視圖；圖11為圖10的被封裝的管芯的示例性實現(xiàn)方式的截面視圖；圖12-13為示例性被封裝的管芯的部分頂視圖；圖14為圖13的被封裝的管芯的示例性實現(xiàn)方式的截面視圖，其包括被抬高的環(huán)； 以及圖15-22為示例性的被封裝的管芯的部分頂視圖。
具體實施例方式以下描述實質上僅是示例性的，且并非意圖限制本公開及其應用或使用。為了清 楚的目的，圖示中使用相同的參考標號來識別相似的組件。如此處所使用的，短語A、B和C 中至少一個應被理解為意思是使用非排他式的邏輯OR的邏輯(A或B或C)。應理解，方法 中的步驟可以以不同的順序被執(zhí)行而不改變本公開的原理。現(xiàn)參考圖1，封裝的部分頂視圖被示出。封裝包括導電引線框架100。例如，框架 100可由金屬制成，且可通過沖壓金屬板而形成。一旦框架100形成，管芯104被安裝到框 架100。管芯104可被直接安裝到框架100或被安裝到中間層(未示出)。僅作為例子，中 間層可以是絕緣體以防止管芯104和框架100之間短路。在各種實現(xiàn)方式中，一種優(yōu)選方式可以是管芯104接觸框架100的面為電連續(xù) 的。僅作為例子，管芯104的該面可包括接地連接，且導電框架100可因此減少這些接地連 接之間的電阻。管芯104還可通過接合線116與框架100連接，例如接合線108和112。另外，接 合線116可將管芯104電連接到封裝的接合指(bond fingers) 120。為了方便說明，接合 指120中只有一些被示出。接合指120可出現(xiàn)在框架100的全部四邊上，或可限于一個或 多個邊上。一旦接合線被連接，管芯104被包圍在固定框架100的外殼(示于圖4A中)中。 外殼可包括密封材料例如環(huán)氧樹脂、塑料或樹脂，且可使用注塑成型工藝來施加。現(xiàn)參考圖2，可希望將框架100分成兩塊，例如，創(chuàng)建出接地面124和電源環(huán)128。 接地面124可通過接合線(例如接合線108)和/或通過與管芯104的直接連接來給管芯 104提供接地連接。電源環(huán)128可為管芯104提供工作電能，例如通過接合線112來提供。為了使電源環(huán)128與接地面124電分離，由圓形表示的連接部分132可被移除。對連接部分132的移除在框架100和管芯104被裝入殼后執(zhí)行。以這種方式，框架100的未 連接部分通過外殼被固定在其位置上。連接部分132的移除可使用多種恰當?shù)哪ハ骷夹g和 /或設備中任意的方式來實現(xiàn)，其包括，例如，激光、刨槽機、鋸片等。例如，在希望有更高的 切削精度的情況下(例如，局部的溝槽或切削的情況)，激光、刨槽機或小直徑的鋸片可被 用到；另一方面，在較低的切削精度就足夠的情況下(例如，框架100的一個邊被切削的情 況)，大直徑的鋸片可被用到。現(xiàn)參考圖3A，電源環(huán)128被示出與接地面124相分離。例如，腔140出現(xiàn)在框架 100的連接部分132之一先前所位于的地方。移除連接部分132意思是指連接部分132不 再在框架100的不同部分之間導電。僅作為例子，連接部分132可被完全移除?？蛇x地，連 接部分132的剩余片段可被留下，例如如圖3A中所示。應進一步注意到雖然圖3A中所示 的腔140的邊是直的，這樣的邊也可以是圓的或彎的，這依賴于被用于執(zhí)行所述移除操作 的技術和/或設備類型。框架100的材料可通過任何適當?shù)墓に噥硪瞥?。僅作為例子，機械移除、化學蝕刻 或激光移除可被執(zhí)行。僅作為例子，機械移除可使用刨、鋸、鉆或高壓流體來執(zhí)行。化學蝕 刻可包括使用光刻法來限定框架100的要被移除的部分?，F(xiàn)參考圖3B，觸點圖案150可在印刷電路板上形成以接收圖3A的被封裝的管芯。 觸點圖案150包括引線接觸區(qū)域154、環(huán)接觸區(qū)域158和平面接觸區(qū)域162。引線接觸區(qū)域 154中的每個允許與接合指120中的一個進行電連接。環(huán)接觸區(qū)域158允許與電源環(huán)128 進行電連接，且平面接觸區(qū)域162類似地允許與接地面124進行電連接。觸點圖案150可以基于被安裝到印刷電路板上的被封裝的管芯的排布來修改。在 各種實現(xiàn)方式中，觸點圖案150可容納多種類型的被封裝管芯。僅作為例子，一些被封裝管 芯可以不包括與引線接觸區(qū)域154對應的接合指。在另一個例子中，一些被封裝管芯的接 地面124可以小于平面接觸區(qū)域162。焊料可提供觸點圖案150和被封裝管芯之間的電連接和實體連接。觸點圖案150 的每個觸點區(qū)域可被連接到印刷電路板的跡線上。僅作為例子，多層印刷電路板可包括接 地面。該接地面可被連接到平面接觸區(qū)域162，例如通過一列導通孔來連接?，F(xiàn)參考圖4A，圖3A的被封裝管芯的截面?zhèn)纫晥D被示出。管芯104被示為由外殼 200環(huán)繞。如以上所描述，外殼200可包括一個或多個片，或可以是被應用到管芯104上的 涂層。在圖4A中，接合指120是引線204的部分。引線204可由連續(xù)材料片例如金屬形成， 或可由多個片連接形成。引線204可通過彎曲形成圖4A中所示的形狀，這可在將管芯104 安裝到框架100之前或之后執(zhí)行。在圖4A的例子中，引線204從外殼200的邊延伸。各種其他的引線結構也是可能 的。三個進一步的例子在圖4B、4C、4D中給出。在圖4B中，引線220被彎曲以使得引線220 的底部仍留在外殼200的范圍內，如從頂視圖中所看到的那樣。這可減少電路板上被封裝 芯片所需的空間大小。在圖4C中，引線230被外殼200包住。引線230的接合指120部分可使用通孔或 導通孔連接到引線230的底部。在圖4D中，引線240位于外殼200的底部。接合指120可 以不僅用作接合線的底座，還用作引線240與電路板進行接觸的部分。現(xiàn)返回圖4A，接地面124和電源環(huán)128暴露在外殼200的底部。接地面124和電
7源環(huán)128可與外殼200的底面齊平或凸出外殼200的底面之外。這可使得能夠更加可靠地 安裝在不是非常平的電路板上。盡管真實的截面可僅示出單一的接合線，但為了說明的目的，接合線108、接合線 112和接合線116被示于圖4A中。接地面124和電源環(huán)128之間的腔140被制成，以使電 源環(huán)128與接地面124相分離。這個腔可被填充進其他的包封(encapsulating)材料。僅 作為例子，腔140可填充進與制作外殼200所用的相同的混合物。進一步的封裝步驟可包括修剪引線204以減少它們在外殼200的邊之外的凸出。 另外，引線204可被電鍍，以防止腐蝕并有更加可靠的電連接。引線204可以是柔性的，以 增加與不是非常平的電路板之間的連接的可靠性。盡管為了便于說明被標記為接地和電源，但接地面124和電源環(huán)128也可承載管 芯104和電路板之間的其他信號。僅作為例子，它們的角色可以顛倒，電源通過接地面124 被提供給管芯104且由電源環(huán)128提供接地連接。在另一個例子中，負的和正的電源可分別由接地面124和電源環(huán)128提供，或反過 來。然后接地連接可由一個或多個引線204提供。在另一個例子中，接地面124和電源環(huán) 128中的一個可提供輸入功率到管芯104，同時另外一個承載輸出功率。例如，這樣的布置 可在管芯104是電壓調節(jié)器或轉換器時被使用?，F(xiàn)參考圖5，管芯304連接到框架308。當框架308的連接部分被移除時，所得到 的結構在圖6中被示出?？梢钥吹娇蚣?08被分為平面312、局部環(huán)316和桿320。為了清 晰地說明，連接管芯304與桿320的接合線未示出。另外，另有的接合線可將管芯304連接 到局部環(huán)316的另外的部分。僅作為例子，接合線可從304向所有的方向發(fā)射出。平面312、局部環(huán)316和桿320可被用于承載發(fā)送到管芯304或來自管芯304的任 何信號。在一個例子中，平面312為管芯304提供接地連接。局部環(huán)316為管芯304提供 模擬電源，且桿320為管芯304提供數(shù)字電源。這可減少從管芯304的數(shù)字部件引入到管 芯304的模擬部件以及從管芯304的模擬部件引入到管芯304的數(shù)字部件的電源噪聲的大現(xiàn)參考圖7，另一個框架350被示出。當連接部分被移除時，平面354、局部環(huán)358、 桿362、兩個子桿366和370被形成。盡管在圖7中被示出為分離地形成，子桿366和370 可在初始時被連接在一起。作為封裝過程的一部分，連接部分可被移除。僅作為例子，平面354可為管芯304提供接地連接。如在這個申請中所使用的，接 地意思是公共的電勢，可與地相同也可不同。共同電勢可連接到使用管芯304的系統(tǒng)的系 統(tǒng)接地。局部環(huán)358可為管芯304提供模擬電源，而桿362為管芯304提供數(shù)字電源。子桿366和370可為管芯304提供另外的電源。僅作為例子，子桿366和370可 提供與桿362或局部環(huán)358所提供的電壓不同的電源。僅作為例子，由子桿366和370提 供的電源可以是用于運行在兩個不同電壓水平上的輸入/輸出線路。這可允許管芯304與 分別運行在不同于管芯304的內部線路的電壓下的部件相接?，F(xiàn)參考圖9，框架400被示出。當框架400的連接部分被移除時，所得到的結構在 圖10中被示出。在圖10中，平面408和同心的內部和外部環(huán)412和416被創(chuàng)建。管芯304 可直接連接到平面408，也可通過接合線(未示出)連接?，F(xiàn)參考圖11，圖10的封裝的截面視圖被示出。缺口 420和422是因為要將內部環(huán)412與平面408和外部環(huán)416相分離而形成的?，F(xiàn)參考圖12，框架500被示出。在這個頂視圖中，框架500表現(xiàn)為與圖9的框架 400相似。如圖13中所示，只有一些互連部分從框架500中移除?？蚣?00所得到的部分 形成了平面/環(huán)508和環(huán)512。現(xiàn)參考圖14，可見到圖12的框架500與圖9的框架400之間的不同。平面/環(huán) 508包括被抬高的環(huán)，如520和522所示。接合線530將管芯504連接到平面/環(huán)508的被 抬高的環(huán)部分。將環(huán)抬高可使得線被結合得更快、更廉價或較不易出錯，且可得到更牢固的 線接合。現(xiàn)參考圖15，帶有管芯604的框架600被示出。在圖16中，框架600的一一些互 連部分被移除以創(chuàng)建平面/環(huán)608、局部環(huán)612和桿616。平面/環(huán)608的環(huán)部分可被抬高， 如圖14中所示。現(xiàn)參考圖17，帶有管芯704的框架700被示出。在圖18中，框架700的互連部分 被移除。與圖16相類似，平面/環(huán)708可包括被抬高的環(huán)。局部環(huán)712、桿716和子桿720 和724也從框架700形成?？梢詣?chuàng)建這樣的框架對于該框架，一個或多個桿中部分地或全部地缺少。僅作為 例子，現(xiàn)參考圖19，帶有管芯804的框架800被示出。在圖20中，框架800的互連部分被移 除。管芯804被安裝到平面808。局部環(huán)812圍繞平面808的兩個邊。桿816形成在平面 808的第三邊上。局部環(huán)812和桿816—起部分地圍繞平面808，使平面808的第四邊敞開。通過省 略平面808的第四邊上的材料，框架800所需的金屬的量可減少，這可減少框架800的單位 成本。一個或多個另外的環(huán)(未示出)可完全地或部分地圍繞平面808。另外的環(huán)可以是 同心的，且可部分地圍繞平面808的不同的邊。在另一個例子中，現(xiàn)參考圖21，帶有管芯904的框架900被示出。在圖22中，框架 900的互連部分被移除。管芯904被安裝到平面908。桿912被置于平面908的一個邊上。 在這個例子中，平面908的其余三個邊敞開，沒有相連接的桿或環(huán)。盡管前述圖中示出了各種例子，但也可包括另外的部分環(huán)和/或完整環(huán)。另外，任 何環(huán)都可被分成一些局部的環(huán)、桿或子桿。另外，任何環(huán)的部分或全部都可被形成在與任何 其他環(huán)相同的平面上，或可相對于任何其他的環(huán)而被抬高或降低。另外，盡管對于連接的用處的各種例子在以上被給出，框架的每個部分也可以有 另外的用處。在各種實現(xiàn)方式中，一個封裝可用于不同類型的管芯。根據(jù)特定的管芯，框架 的部分可執(zhí)行不同的功能。僅作為例子，如果一種類型的管芯被附連，框架的部分可被用于 模擬電源，而如果另一類型的管芯被附連，該部分可被用于數(shù)字電源。另外，根據(jù)被置于封 裝中的特定管芯，某些連接部分可被留在其位置上而不是被移除。這可使得單個框架結構 容納多種結構的環(huán)和桿。本公開的寬泛的教導可以各種形式來實現(xiàn)。因此，雖然本公開包括特定的例子，本 公開的真實范圍不應被限制，因為基于對圖示、說明書和以下的權利要求的研究，其他的修 改是明顯的。
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權利要求
一種被封裝的半導體，包括一體的導電框架，其包括內部部分和圍繞所述內部部分的環(huán)部分；半導體管芯，其被安裝到所述導電框架的所述內部部分的第一表面；以及外殼，其支撐所述導電框架并覆蓋所述半導體管芯，其中，在所述外殼被應用于所述導電框架之后，所述導電框架的將所述內部部分與所述環(huán)部分連接的部分被移除。
2.如權利要求1所述的被封裝的半導體，其中，所述環(huán)部分的面和所述內部部分的至 少一部分的面暴露在所述外殼的外表面上。
3.如權利要求2所述的被封裝的半導體，其中，與所述第一表面相對的所述內部部分 全部暴露在所述外殼的所述外表面上。
4.如權利要求2所述的被封裝的半導體，其中，所述環(huán)部分的所述面和所述內部部分 的至少一部分的所述面與所述外殼的底表面齊平。
5.如權利要求2所述的被封裝的半導體，其中，所述環(huán)部分的所述面和所述內部部分 的至少一部分的所述面凸出所述外殼的底表面之外。
6.如權利要求2所述的被封裝的半導體，還包括多個引線，其暴露于所述外殼的所述外表面上；以及多個接合線，其分別將所述多個弓I線與所述半導體管芯連接。
7.如權利要求1所述的被封裝的半導體，其中，所述環(huán)部分包括連續(xù)的第一環(huán)部分，所 述第一環(huán)部分圍繞所述內部部分的至少三個邊。
8.如權利要求7所述的被封裝的半導體，其中，所述連續(xù)的第一環(huán)部分完全圍繞所述 內部部分。
9.如權利要求7所述的被封裝的半導體，其中，所述環(huán)部分包括所述半導體管芯的第 四邊上的第一桿部分，且所述第一桿部分與所述第一環(huán)部分相絕緣。
10.如權利要求7所述的被封裝的半導體，其中，所述環(huán)部分包括所述半導體管芯的第 四邊上的第一桿部分和第二桿部分，且所述第一桿部分、所述第二桿部分和所述第一環(huán)部 分彼此相互絕緣。
11.如權利要求1所述的被封裝的半導體，其中，所述環(huán)部分包括多個彼此相互絕緣的 部分。
12.如權利要求1所述的被封裝的半導體，其中，所述內部部分的所述第一表面限定第 一平面，且所述環(huán)部分被形成為與所述第一平面共面。
13.如權利要求1所述的被封裝的半導體，其中所述內部部分的所述第一表面限定第一平面，所述環(huán)部分被形成為與所述第一平面共面，并且所述內部部分包括被抬高的環(huán)，該被抬高的環(huán)被形成在第二平面內，所述第二平面平 行于所述第一平面且與所述第一平面間隔開。
14.如權利要求13所述的被封裝的半導體，還包括將所述半導體管芯連接到所述被抬 高的環(huán)的多個接合線。
15.如權利要求1所述的被封裝的半導體，還包括將所述半導體管芯連接到所述環(huán)部 分的多個接合線。
16.如權利要求1所述的被封裝的半導體，還包括將所述半導體管芯連接到所述內部部分的多個接合線。
17.如權利要求16所述的被封裝的半導體，還包括在所述半導體管芯和所述內部部分 之間的絕緣材料。
18.如權利要求1所述的被封裝的半導體，其中，所述外殼包括包封材料。
19.如權利要求1所述的被封裝的半導體，其中，所述半導體管芯為片上系統(tǒng)。
20.一種印刷電路板，包括如權利要求1所述的被封裝的半導體。
全文摘要
本申請涉及帶有電源環(huán)的暴露式管芯墊封裝。公開了一種被封裝的半導體，包括包括內部部分和圍繞該內部部分的環(huán)部分的導電整體框架、安裝在導電框架的內部部分的第一表面的半導體管芯，和支撐導電框架并覆蓋半導體管芯的外殼。導電框架的將內部部分與環(huán)部分連接的部分在外殼被應用于導電框架之后被移除。
文檔編號H01L23/48GK101859744SQ20101014985
公開日2010年10月13日 申請日期2010年4月8日 優(yōu)先權日2009年4月8日
發(fā)明者塞哈特·蘇塔迪嘉 申請人:馬維爾國際貿易有限公司