具有預(yù)模制的基板的空腔封裝的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及具有預(yù)模制的基板的空腔封裝。提供了一種空腔封裝及其制造方法。該方法包括以暴露用于環(huán)、系桿、管芯附著焊盤和輸入/輸出線接合焊盤的部分的圖案向金屬基板施加選擇性抗鍍劑；利用選擇性抗鍍劑來選擇性地淀積金屬鍍層；去除選擇性金屬抗鍍劑；向基板施加選擇性抗蝕劑；選擇性地蝕刻基板的未被選擇性抗蝕劑覆蓋的部分；剝除掉選擇性抗蝕劑；將引線框預(yù)模制到基板以圍繞管芯附著焊盤部分；從基板的底表面蝕刻掉系桿；將半導(dǎo)體器件管芯附著到管芯附著焊盤；將半導(dǎo)體器件線接合到輸入/輸出線接合焊盤；并且將蓋帽附著到基板的環(huán)部分和管芯附著焊盤以保護線接合的半導(dǎo)體器件管芯并允許電氣接地。
【專利說明】具有預(yù)模制的基板的空腔封裝
[0001]相關(guān)申請
[0002]本申請要求2013年8月27日遞交的美國專利申請61/870352的優(yōu)先權(quán)。要求這個早前遞交的申請的優(yōu)先權(quán)并且通過引用將這個早前遞交的申請的內(nèi)容全部并入在此。

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0003]本發(fā)明概括而言涉及集成電路，更具體而言涉及具有預(yù)模制的基板的空腔封裝(cavity package)。

【背景技術(shù)】
[0004]諸如QFN(四方扁平無引腳)和DFN(雙扁平無引腳)之類的扁平無引腳封裝被用于從物理上和電氣上將集成電路連接到印刷電路板。兩種類型的扁平無引腳封裝是常見的:空腔(即，具有被設(shè)計到封裝中的包含空氣或氮氣的空腔)，以及塑料模制的(即，在封裝中具有最低限度的空氣)。
[0005]空腔封裝既小又輕，具有良好的熱性能和電氣性能，這使得它們適合于便攜式通信/消費類產(chǎn)品。應(yīng)用包括蜂窩電話、PDA、無線發(fā)射器、RF前端、HD器件、微控制器、前置放大器、服務(wù)器、智能電源、開關(guān)、DSP、ASIC、MEMS (微機電系統(tǒng))以及手表。
[0006]空腔封裝通常由三個部分構(gòu)成；銅引線框、塑料模制的主體(開放，且未密封)、以及附著到引線框的塑料部分的蓋帽或蓋子。集成電路被安裝到空腔內(nèi)的管芯附著焊盤(dieattach pad)，并且引線將IC連接到引線框。引線框終止于封裝的底部的觸點，用于提供與印刷電路板的電氣互連。
[0007]在傳統(tǒng)的空腔封裝中，使用雙金屬層有機層壓，其中有過孔將頂部金屬層連接到底部金屬層以便制作隔離環(huán)。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]與使用雙金屬層有機層壓基板和將頂部金屬層連接到底部金屬層的過孔的傳統(tǒng)空腔封裝不同，根據(jù)本發(fā)明的一方面，隔離環(huán)被制作到單金屬層基板上。創(chuàng)建諸如環(huán)、I/O接觸焊盤和管芯附著焊盤之類的所有必要的金屬特征,并通過臨時系桿(temporary tiebar)將它們連接在一起，然后通過在將引線框預(yù)模制之后蝕刻掉臨時系桿來對其進行電氣隔離。通過環(huán)和基板到引線框的底側(cè)上的I/O接觸焊盤周圍的另一個金屬環(huán)，為管芯附著焊盤和金屬蓋帽創(chuàng)建電氣接地路徑。這允許了金屬蓋帽經(jīng)由焊料回流來連接到預(yù)模制的引線框，以便保護I/O接觸焊盤、線和集成電路。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0009]通過以下結(jié)合附圖一起以示例方式說明本發(fā)明的特征的詳細(xì)描述，將清楚本發(fā)明的特征和優(yōu)點，附圖中:
[0010]圖1是根據(jù)示范性實施例示出用于構(gòu)造具有預(yù)模制的基板的空腔封裝的過程中的步驟的流程圖。
[0011]圖2A - 2C分別是圖1中記載的過程的第一步驟中的原始銅基板的頂視圖、底視圖和截面視圖。
[0012]圖3A - 3C分別是根據(jù)圖1中記載的過程的第二步驟，在施加選擇性抗鍍劑之后的圖2A - 2C的基板的頂視圖、底視圖和截面視圖。
[0013]圖4A - 4C分別是根據(jù)圖1中記載的過程的第三步驟，在使用選擇性抗鍍劑的選擇性金屬鍍之后的圖3A - 3C的基板的頂視圖、底視圖和截面視圖。
[0014]圖5A - 5C分別是根據(jù)圖1中記載的過程的第四步驟，在去除選擇性抗鍍劑之后的圖4A - 4C的基板的頂視圖、底視圖和截面視圖。
[0015]圖6A - 6C分別是根據(jù)圖1中記載的過程的第五步驟，在施加選擇性抗蝕劑之后的圖5A - 5C的基板的頂視圖、底視圖和截面視圖。
[0016]圖7A - 7C分別是根據(jù)圖1中記載的過程的第六步驟，在蝕刻掉圖6A - 6C的銅基板的未被選擇性抗蝕劑覆蓋的部分之后的頂視圖、底視圖和截面視圖。
[0017]圖8A - SC分別是根據(jù)圖1中記載的過程的第七步驟，在去除選擇性抗蝕劑之后的圖7A - 7C的基板的頂視圖、底視圖和截面視圖。
[0018]圖9A-9C分別是根據(jù)圖1中記載的過程的第八步驟，在將引線框預(yù)模制到其上之后的圖8A - 8C的基板的頂視圖、底視圖和截面視圖。
[0019]圖1OA -1OC分別是根據(jù)圖1中記載的過程的第九步驟，在蝕刻掉基板的底表面上的未電鍍臨時系桿之后的圖9A - 9C的基板的頂視圖、底視圖和截面視圖。
[0020]圖1lA -1lC分別是根據(jù)圖1中記載的過程的第十步驟，在集成電路的附著和線接合之后，圖1OA -1OC的基板的頂視圖、底視圖和截面視圖。
[0021]圖12A-12C分別是根據(jù)圖1中記載的過程的最后步驟，在附著蓋帽以保護線接合的器件之后的空腔封裝的頂視圖、底視圖和截面視圖。
[0022]圖12D和12E分別是圖12A-12C所示的空腔封裝的頂部透視圖和底部透視圖。
[0023]現(xiàn)在將參考所說明的示范性實施例，并且這里將使用具體語言來描述它們。然而，要理解，并不希望其限制本發(fā)明的范圍。

【具體實施方式】
[0024]在公開并描述本發(fā)明之前，要理解本發(fā)明不限于這里公開的特定結(jié)構(gòu)、過程步驟或材料，而是擴展到相關(guān)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員將會認(rèn)識到的其等同物。還應(yīng)當(dāng)理解，這里采用的術(shù)語只是用于描述特定實施例，而并不打算進行限定。
[0025]參考圖1A-1C至13A- 13B，根據(jù)示范性實施例示出了具有預(yù)模制的基板的空腔封裝的構(gòu)造。應(yīng)當(dāng)注意，雖然圖1A-1C至13A- 13B示出了具有預(yù)模制的基板的單個空腔封裝的構(gòu)造，但在實踐中，制作包括多個空腔封裝的矩陣(matrix),以便同時制作多個封裝并將其分割成個體封裝，這在下文更詳細(xì)論述。
[0026]空腔封裝的構(gòu)造開始于步驟100 (圖1)，制作金屬(例如Cu)基板200，如圖2A - 2C所示，其中圖2C是沿著圖2A和2B中的線A-A’的截面。
[0027]在步驟110，如圖3A - 3C中所示，向基板200施加選擇性抗鍍劑300 (例如，光可成像型)，以使基板為選擇性金屬鍍作好準(zhǔn)備。對于在步驟130 (下文論述)中淀積的頂表面環(huán)和底表面環(huán)310、頂表面系桿320以及頂部和底部輸入/輸出(I/O)接觸焊盤330，示出了暴露的部分。
[0028]在步驟120，如圖4A - 4C所示，利用選擇性圖案化抗鍍劑300來淀積選擇性金屬鍍層 400 (例如，Ag、Ni/Au、Ni/Pd/Au,等等)。
[0029]在步驟130，如圖5A-5C所示，去除選擇性金屬抗鍍劑300，顯露出頂表面環(huán)和底表面環(huán)310、頂表面系桿320、管芯附著焊盤910以及頂部和頂部輸入/輸出(I/O)接觸焊盤330。
[0030]在步驟140，如圖6A - 6C所示，向基板200施加選擇性抗蝕劑600 (例如，光可成像型)。
[0031]在步驟150，如圖7A - 7C所示，以相同的蝕刻率從頂表面和底表面蝕刻掉基板200的未被選擇性抗蝕劑300覆蓋的部分。
[0032]在步驟160，如圖8A-8C所示，剝除掉選擇性抗蝕劑600，顯露出底表面上的臨時系桿1000。
[0033]在步驟170，如圖9A-9C所示，圍繞管芯附著焊盤910，將引線框900預(yù)模制到基板200。要注意，引線框模制僅被淀積在沒有金屬特征(例如，接觸焊盤330、管芯附著焊盤910，等等)的部分上，并且其淀積的厚度受到底表面上的臨時系桿1000的限制。
[0034]在步驟180，如圖1OA-1OC所示，利用步驟120之后剩余的作為抗蝕劑的預(yù)電鍍金屬作為掩模，從基板的底表面蝕刻掉未被電鍍的臨時系桿1000。
[0035]在步驟190，如圖1lA-1lC所示，集成電路1100被附著到預(yù)模制的基板并且經(jīng)由線1105被線接合到輸入/輸出(I/O)接觸焊盤。
[0036]在步驟195，如圖12A - 12C所示，蓋帽1200被附著并且電氣連接到基板200的環(huán)310和管芯附著焊盤910(例如借助于導(dǎo)電環(huán)氧樹脂或者焊料回流)以保護線接合的器件并允許電氣接地。
[0037]如上所述，在實踐中，制作空腔封裝的矩陣。因此，在步驟195之后，矩陣被分割(例如，利用鋸切分割)以創(chuàng)建個體封裝，例如圖12D和12E所示的單個封裝。
[0038]如圖12E所示，為管芯附著焊盤910和金屬蓋帽1200創(chuàng)建通過頂部環(huán)和銅基板到底部金屬環(huán)的電氣接地路徑，以便保護I/o接觸焊盤320、線和集成電路。
[0039]雖然前述示范性實施例說明了本發(fā)明的原理，但本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將會清楚，在不運用創(chuàng)造力并且不脫離本發(fā)明的原理和構(gòu)思的情況下可以進行形式、用途和實現(xiàn)細(xì)節(jié)上的許多修改。因此，不希望本發(fā)明受到除了以下記載的權(quán)利要求以外的其他限制。
【權(quán)利要求】
1.一種空腔封裝，包括: 金屬鍍單層基板，其被圖案化以形成多個特征，包括頂部環(huán)和底部環(huán)、用于貼附集成電路的管芯附著焊盤、多個接觸焊盤以及用于將所述管芯附著焊盤連接到所述頂部環(huán)的至少一個系桿； 匕塑料主體，其被模制到所述基板并且圍繞所述多個特征；以及 0.金屬蓋帽，用于封閉并封裝所述多個特征，所述蓋帽經(jīng)由所述頂部環(huán)被附著到所述主體，用于為所述管芯附著焊盤和所述金屬蓋帽提供通過所述頂部環(huán)和基板到所述底部環(huán)的電氣接地路徑。
2.如權(quán)利要求1所述的空腔封裝，還包括用于將所述金屬蓋帽附著到所述主體的導(dǎo)電環(huán)氧樹脂。
3.如權(quán)利要求1所述的空腔封裝，還包括用于將所述金屬蓋帽附著到所述主體的焊料。
4.如權(quán)利要求1所述的空腔封裝，其中，所述金屬鍍單層基板是鍍有仏的銅。
5.如權(quán)利要求1所述的空腔封裝，其中，所述金屬鍍單層基板是鍍有附/八11的銅。
6.如權(quán)利要求1所述的空腔封裝，其中，所述金屬鍍單層基板是鍍有附的銅。
7.—種制造空腔封裝的方法，包括: I)向金屬基板施加選擇性抗鍍劑； II)利用所述選擇性抗鍍劑來選擇性地淀積金屬鍍層； III)去除所述選擇性金屬抗鍍劑以形成多個特征，包括頂部環(huán)和底部環(huán)、用于貼附集成電路的管芯附著焊盤、多個接觸焊盤以及用于將所述管芯附著焊盤連接到所述頂部環(huán)的至少一個系桿； 向所述基板施加選擇性抗蝕劑； V〉選擇性地蝕刻所述基板的未被所述選擇性抗蝕劑覆蓋的部分，以在所述底部環(huán)、管芯附著焊盤和接觸焊盤之間形成臨時系桿； VI〉剝除掉所述選擇性抗蝕劑； VII〉將引線框預(yù)模制到所述基板以圍繞所述多個特征； ^111)利用在去除所述選擇性金屬抗鍍劑之后剩余的預(yù)鍍金屬作為掩模，從所述基板的底表面蝕刻掉所述臨時系桿； 1^)將半導(dǎo)體器件附著到所述管芯附著焊盤； X〉將所述半導(dǎo)體器件線接合到所述頂表面上的輸入/輸出接觸焊盤； XI〉經(jīng)由所述頂部環(huán)將金屬蓋帽附著到所述引線框，用于為所述管芯附著焊盤和所述蓋帽提供通過所述頂部環(huán)和基板到所述底部環(huán)的電氣接地路徑。
8.如權(quán)利要求7所述的方法，其中，所述蓋帽借助環(huán)氧樹脂附著到環(huán)部分。
9.如權(quán)利要求7所述的方法，其中，所述蓋帽借助焊料回流附著到環(huán)部分。
10.如權(quán)利要求7所述的方法，其中，所述抗鍍劑是光可成像抗鍍劑。
11.如權(quán)利要求7所述的方法，其中，所述抗蝕劑是光可成像抗蝕劑。
12.如權(quán)利要求7所述的方法，其中，所述金屬鍍層是從包括八8、附/?1和附/9(1/八11的組中選擇的。
【文檔編號】H01L21/48GK104425392SQ201410429606
【公開日】2015年3月18日 申請日期:2014年8月27日 優(yōu)先權(quán)日:2013年8月27日
【發(fā)明者】樊俊豪 申請人:優(yōu)博創(chuàng)新科技有限公司