本發(fā)明大體上涉及制造半導體封裝的方法。更確切地說，本發(fā)明涉及制造具有降低了的封裝應力的半導體封裝。

背景技術：

半導體封裝并入到大多數(shù)常規(guī)的電子裝置(例如，膝上型計算機、移動電話、游戲、醫(yī)療裝置、車輛等)中。這些半導體封裝通常由金屬引線框架形成，所述引線框架常常包括外部連接引線和安裝有半導體管芯的基島(還被稱作管芯墊)的布置。半導體管芯的電連接墊利用電線電連接到引線框架的引線。接著，通常通過模制化合物包封半導體管芯和電線以形成最終半導體封裝。

由于在半導體封裝內(nèi)部使用的各種材料的不匹配的熱膨脹系數(shù)(cte)，以及由于半導體封裝到系統(tǒng)印刷電路板(pcb)的耦合，所以多種半導體封裝對溫度應力敏感。cte描述物體的大小如何隨著溫度的改變而改變。半導體封裝內(nèi)材料的cte的不匹配，以及對pcb襯底的不匹配可在熱沖擊或熱循環(huán)的條件下產(chǎn)生對半導體封裝的損害(諸如開裂、分層、焊料疲勞、封裝和管芯彎曲等等)。這些問題可在將半導體封裝接合到pcb襯底時或隨后在半導體封裝的操作壽命內(nèi)出現(xiàn)。因此，仍存在對改進半導體管芯的封裝以減少或最小化半導體封裝中cte不匹配的不良影響的需要。

技術實現(xiàn)要素：

本文所述的實施例牽涉半導體封裝和它們的制造方法。用于制造半導體封裝的方法的實施例包括提供引線框架，所述引線框架由具有從引線框架邊界向引線框架的中心區(qū)延伸的多個引線的導電片形成，以及利用第一包封物包封所述引線框架，以使得每一個引線的頂部表面從第一包封物中暴露。方法另外包括將半導體管芯安裝在位于引線框架的中心區(qū)中的第一包封物上、在半導體管芯上的管芯墊和多個引線的相應者的頂部表面之間形成導電互連件，以及利用第二包封物包封半導體管芯、導電互連件和引線的頂部表面。

用于制造多個半導體封裝的方法的實施例包括提供無基島的引線框架的導電片，所述無基島的引線框架中的每一個具有從引線框架邊界向引線框架的中心區(qū)延伸的多個引線，以及利用第一包封物包封無基島的引線框架的導電片，以使得每一個引線的頂部表面從第一包封物中暴露。方法另外包括通過直接耦合半導體管芯所述第一包封物將半導體管芯安裝在位于每一個無基島的引線框架的每一個中心區(qū)中的第一包封物上、在半導體管芯上的管芯墊和多個引線的相應者的頂部表面之間形成導電互連件、利用第二包封物包封半導體管芯、導電互連件和引線的頂部表面以形成組合式結構，以及在所述兩個包封操作之后將組合式結構分離成多個半導體封裝，半導體管芯中的每一個夾在第一包封物的部分和第二包封物的部分之間。

半導體封裝的實施例包括嵌入在第一包封物中的引線框架，所述引線框架由具有從引線框架邊界向引線框架的中心區(qū)延伸的多個引線的導電片形成，其中每一個引線的頂部表面從第一包封物中暴露。半導體封裝另外包括與位于引線框架的中心區(qū)中的第一包封物直接接觸的半導體管芯、在半導體管芯上的管芯墊和多個引線的相應者的頂部表面之間電連接的導電互連件，以及覆蓋半導體管芯、導電互連件和引線的頂部表面的第二包封物。

本文所述的半導體封裝各自包括至少一個半導體管芯，所述半導體管芯由包封物，即，模制化合物完全圍繞。無基島的引線框架嵌入在包封物中，半導體管芯與包封物耦合，導電互連件形成于半導體管芯上的管芯墊與引線框架的引線之間，以及半導體管芯、互連件和引線位于第二包封物中。因此，半導體管芯夾在包封物之間，并被包封物完全圍繞，以提供半導體管芯與封裝應力的隔離。體現(xiàn)在方法和半導體封裝中的本發(fā)明的各種概念和原理可減少或最小化半導體封裝中的cte不匹配的不利影響，從而提高制造良率、提高可靠性和節(jié)省成本。

附圖說明

附圖用來另外示出各種實施例并解釋根據(jù)本發(fā)明的所有各種原理和優(yōu)點，在附圖中類似附圖標記貫穿不同的視圖指代相同的或功能類似的元件，各圖不必按比例繪制，附圖與下文的詳細描述一起并入本說明書并且形成本說明書的部分。

圖1示出了根據(jù)示例實施例的半導體封裝的橫截面?zhèn)纫晥D；

圖2示出了由導電片形成的引線框架的平面視圖；

圖3示出了包括多個引線框架的導電片的平面視圖；

圖4示出了根據(jù)另一示例實施例的半導體封裝制造工藝的流程圖；

圖5示出了根據(jù)圖4的半導體封裝制造工藝形成的模制結構的部分的平面視圖；

圖6示出了沿著圖5的線6-6截取的模制結構的橫截面?zhèn)纫晥D；

圖7示出了根據(jù)圖4的半導體封裝制造工藝的安裝有半導體管芯的圖5的模制結構的平面視圖；

圖8示出了根據(jù)圖4的半導體封裝制造工藝形成的組合式結構的橫截面?zhèn)纫晥D；

圖9示出了根據(jù)另一示例實施例的半導體封裝制造工藝的流程圖；

圖10示出了根據(jù)圖9的半導體制造工藝形成的結構的橫截面?zhèn)纫晥D；

圖11示出了根據(jù)圖9的半導體制造工藝的包封之后的圖10的結構的橫截面?zhèn)纫晥D；以及；

圖12示出了根據(jù)圖9的半導體制造工藝的底部側(cè)面蝕刻之后的圖11的結構的橫截面?zhèn)纫晥D。

具體實施方式

在概述中，本發(fā)明關于半導體封裝和它們的制造方法。本文所述的半導體封裝各自包括至少一個半導體管芯，所述半導體管芯由包封物，即，模制化合物完全圍繞。方法牽涉到在第一包封物中包封無基島引線框架以形成模制結構、直接安裝半導體管芯或管芯到第一包封物、在半導體管芯上的管芯墊和引線框架的引線之間形成導電互連件，接著在第二包封物中包封半導體管芯、互連件和引線。體現(xiàn)在方法和半導體封裝中的本發(fā)明的各種概念和原理可減少或最小化半導體封裝中的cte不匹配的不利影響，從而提高制造良率、提高可靠性和節(jié)省成本。

提供本發(fā)明以另外通過能夠?qū)崿F(xiàn)的方式對在應用時制造和使用根據(jù)本發(fā)明的各種實施例的最佳模式進行解釋。另外提供本發(fā)明以加強對本發(fā)明的創(chuàng)造性原理及優(yōu)點的理解和了解，而不是以任何方式限制本發(fā)明。本發(fā)明僅通過所附權利要求書限定，所述所附權利要求書包括在本申請和所發(fā)布的那些權利要求的所有等效物的未決期間所作出的任何修正。

參看圖1，圖1示出了根據(jù)示例實施例的半導體封裝20的橫截面?zhèn)纫晥D。半導體封裝通常包括安裝到模制結構24的半導體管芯22。為圖示的簡單起見，半導體管芯22由單個矩形方框表示。然而，應理解，半導體封裝20可包括彼此側(cè)向移位或位于堆棧配置中的多個半導體管芯。

在具體實施例中，模制結構24包括嵌入在第一包封物28中的引線框架26。引線框架26包括向引線框架26的中心區(qū)32延伸的多個外部連接引線30(圖1中示出兩個外部連接引線30)。引線28的頂部表面34和底部表面36從第一包封物28中暴露。應理解，諸如第一和第二、頂部和底部等等關系術語(如果存在的話)的使用僅用于區(qū)分實體或動作，而不必要求或意指在此類實體或動作之間的任何實際此種關系或次序。

半導體管芯22包括在本文中被稱作連接墊表面38的第一表面和在本文中被稱作安裝表面40的第二表面。半導體管芯22的安裝表面40安裝到在引線框架26的中心區(qū)32中的包封物28。常規(guī)引線框架的中心區(qū)通常包括基島(也被稱為管芯墊)，所述基島上安裝有半導體管芯、多個管芯或管芯堆棧。在實施例中，引線框架26在中心區(qū)32處并不包括基島。因此，引線框架26是“無基島的”，以使得半導體管芯22的安裝表面40可直接耦合到第一包封物28。

連接墊表面38具有在其上形成的管芯墊42。諸如鍵合線的導電互連件44在管芯墊42和引線框架26的引線30的相應者的頂部表面34之間連接。引線30從半導體管芯22側(cè)向移位，并且可圍繞半導體管芯22的一個或多個側(cè)面。半導體管芯22、導電互連件36和引線30的頂部表面34被第二包封物46覆蓋，即，包封。

引線框架26呈現(xiàn)第一高度48，并且模制結構24具有大致等于第一高度48的第二高度50。因此，應該容易觀察到，當半導體管芯22安裝到中心區(qū)32中的第一包封物28時，半導體管芯22的安裝表面40與引線28的頂部表面34大致共平面。也就是說，半導體管芯22的安裝表面40垂直移位遠離半導體封裝20的外部表面，以使得半導體管芯22夾在第一包封物28和第二包封物46之間。

在圖1中，第一包封物28由密點圖案表示，并且第二包封物46由疏點圖案表示，以彼此區(qū)分。然而，第一包封物28和第二包封物46可各自由相同材料(例如，模制化合物或保護性樹脂)形成。然而，如下文將詳細地論述，提供不同的包封操作以首先利用第一包封物28包封引線框架26，隨后利用第二包封物46包封半導體管芯22、導電互連件36和引線30的頂部表面34。

第一包封物28和第二包封物46保護半導體管芯22不暴露于外部成分，例如，空氣、濕氣、液體和/或所關注的物質(zhì)。因此，第一包封物28和第二包封物46提供穩(wěn)固的機械和環(huán)境保護。此外，第一包封物28和第二包封物46完全圍繞半導體管芯22，由此隔離半導體管芯22以有效地減少半導體管芯22上封裝所誘發(fā)的應力。第一包封物28和第二包封物46可以任何合適的方式形成，如下文將更詳細地論述，并且可使用任何合適的模制材料(例如，環(huán)氧樹脂類或硅酮類化合物)。

圖2示出了由導電片52(通常，銅片)一體地形成的引線框架26的平面視圖。如圖所示，引線框架26的引線30從引線框架邊界朝內(nèi)向中心區(qū)32延伸，所述邊界由系桿54形成。由于引線框架26無基島，所以中心區(qū)32大體上由以虛線勾勒的矩形區(qū)域指示。如先前所提及，引線框架26由導電片52一體地形成。另外，存在也由導電片52形成的其它相同的引線框架26。因此，如所示，另一個相同的引線框架26共享引線框架26的系桿54。

圖3示出了導電片52的平面視圖，所述導電片52包括一體地形成于片52中的多個引線框架26。如圖所示，引線框架26通過系桿54互連。另外，引線框架26中的每一個包括其朝內(nèi)延伸到其相應中心區(qū)32的相應引線30。

圖4示出了根據(jù)另一示例實施例的半導體封裝制造工藝60的流程圖。半導體封裝制造工藝60可實施在高容積制造環(huán)境中，以有成本效益地產(chǎn)生由包封物完全圍繞的機械穩(wěn)固的半導體封裝，從而有效地減少半導體管芯22上封裝所誘發(fā)的應力。在這個例子中，工藝60結合利用導電片52制造多個半導體封裝20加以描述。因此，以下描述應同時參看圖1到4作出。

在半導體封裝制造工藝60的框62處，提供引線框架26的導電片52。導電片52可通過制造執(zhí)行工藝60的機構來制造?？商鎿Q的是，導電片52可通過外部制造機構制造，并因此由該外部制造機構提供。

在框64處，利用第一包封物28包封包括多個無基島的引線框架26的導電片52，所述第一包封物28可為(例如)模制化合物或保護性樹脂。包封框64可牽涉膠封導電片52的底部，并接著包封導電片52。當利用第一包封物28包封導電片52時，膠帶將防止第一包封物28滲出到引線30的底部表面36上。另外，導電片52將被模制成與引線框架26相同的高度，以使得引線30的頂部表面不被第一包封物28覆蓋。如此，在包封之后，引線30的頂部表面34和底部表面36從第一包封物28中暴露。因此，形成模制結構24。

在框68處，將半導體管芯22安裝在位于形成于導電片52中的每一個引線框架26的每一個中心區(qū)32中的第一包封物28上。使用(例如)管芯附著膜、晶片背側(cè)涂層、配制環(huán)氧樹脂管芯附著等可將半導體管芯22粘附、膠合或以另外方式固定到位于每一個中心區(qū)32的第一包封物28。

在框70處，在半導體管芯22的管芯墊42與引線30的相應者的頂部表面34之間形成導電互連件44(例如，鍵合線)。在框72處，在第二包封物46中包封半導體管芯22、導電互連件44和引線30的頂部表面34以形成組合式結構，所述第二包封物46可為(例如)模制化合物或保護性樹脂。此后，在框74處，將組合式結構分離成單個半導體封裝20，并且工藝60結束。

現(xiàn)參看圖5和6，圖5示出了根據(jù)半導體封裝制造工藝60(圖4)形成的模制結構24的部分的平面視圖，并且圖6示出了沿著圖5的線6-6截取的模制結構24的橫截面?zhèn)纫晥D。為圖示的簡單起見，圖5和6只示出了嵌入在第一包封物28中的引線框架26中的一個。然而，應理解，圖4的方法使得導電片52的多個一體式引線框架26將全部嵌入在第一包封物28中，并因此組成模制結構24。

如在圖5和6中所揭示，第一包封物28填滿不存在基島或管芯墊的中心區(qū)32的整個容積。另外，第一包封物28填滿鄰接引線24之間的容積。另外，引線30的頂部表面34和底部表面36從第一包封物28中暴露。因此，第一包封物28的第二高度50大體上等于引線30的第一高度48。

圖7示出了根據(jù)半導體封裝制造工藝60(圖4)的安裝有半導體管芯22的圖5的模制結構24的部分的平面視圖。如圖7中所示，半導體管芯22粘附、膠合或以另外方式直接耦合到中心區(qū)32中的第一包封物28，其中在圖示中，連接墊表面38面朝上。因此，在連接墊表面38處的管芯墊42暴露。另外，導電互連件44已形成于管芯墊42與引線30的頂部表面34之間。

圖8示出了根據(jù)半導體封裝制造工藝60(圖4)形成的組合式結構78的橫截面?zhèn)纫晥D。組合式結構78包括具有嵌入在第一包封物28中的引線框架26的導電片52的模制結構24。組合式結構78另外包括如上文所論述的安裝到第一包封物28的半導體管芯22，以及互連件44，它們?nèi)勘坏诙馕?6包封或覆蓋。如圖所示，組合式結構78放置在臨時載體80上，其中引線30的暴露的底部表面36面對臨時載體80。此后，組合式結構78沿著分割線82進行單切過程以將組合式結構78分離成多個半導體封裝20。

現(xiàn)參看圖9，圖9示出了根據(jù)另一示例實施例的半導體封裝制造工藝90的流程圖。半導體封裝制造工藝90可實施在高容積制造環(huán)境中，以有成本效益地產(chǎn)生由包封物完全圍繞的機械穩(wěn)固的半導體封裝，從而有效地減少半導體管芯22上封裝所誘發(fā)的應力。在這個替代的例子中，工藝90也結合制造多個半導體封裝20加以描述。

在半導體封裝制造工藝90的框92處，提供導電片。然而，不同于上文所述的導電片52，在框92處的導電片可僅為尚未經(jīng)圖案化或塑形以包括引線的片(例如，銅)。在框94處，將導電片的底部側(cè)面圖案化為具有最終引線圖案。也就是說，導電片適當?shù)匮谀Ｔ诤罄m(xù)加工操作中引線將形成的那些位置處，所述引線將用于外部連接。導電片的其余部分不被掩模材料覆蓋。

在框96處，將半導體管芯22安裝在處于適當位置的導電片上。使用(例如)管芯附著膜、晶片背側(cè)涂層、配制環(huán)氧樹脂管芯附著等可將半導體管芯22粘附、膠合或以另外方式固定到基島。在框98處，在半導體管芯22的管芯墊42與引線的相應者的頂部表面之間形成導電互連件44(例如，鍵合線)，所述導電互連件44(例如，鍵合線)將最終形成于導電片中。

在框100處，在第一包封物中包封半導體管芯22、導電互連件44和導電片的頂部表面，所述第一包封物可為(例如)模制化合物或保護性樹脂。然后，在框102處，蝕刻導電片而留下在框94處適當掩模的引線的最終圖案。

在框104處，在底部模制過程中利用第二包封物模制結構以內(nèi)嵌或以另外方式包封剩余引線。因此，在執(zhí)行框104之后，半導體管芯22夾在第一和第二包封物之間。在框106處，剩余引線的底部表面可從第二包封物(如果需要的話)中和從掩模材料中暴露。此后，在框108處，將組合式結構分離成單個半導體封裝20，并且工藝90結束。

現(xiàn)參看圖10，圖10示出了根據(jù)半導體制造工藝90(圖9)形成的結構的橫截面?zhèn)纫晥D。為簡單起見，后續(xù)描述和說明結合制造單個半導體封裝20加以描述。然而，應理解，類似于上文所述的方法，以下描述可易于適用于同時產(chǎn)生多個半導體封裝。

如圖10中所示，半導體管芯22粘附、膠合或以另外方式安裝到導電片110，其中在圖示中，連接墊表面38面朝上。因此，在連接墊表面38處的管芯墊42暴露。將半導體管芯22安裝到在由周圍的最終引線圖案114限定的中心區(qū)112處的片110，其中最終引線圖案114通過在導電片110的底部側(cè)面118上的掩模材料116的區(qū)區(qū)分。另外，導電互連件44已形成于管芯墊42與將最終形成引線30的導電片110的頂部側(cè)面120之間。

圖11示出了根據(jù)半導體制造工藝90(圖9)的包封之后的圖10的結構的橫截面?zhèn)纫晥D。也就是說，半導體管芯22、導電互連件44和導電片110的頂部側(cè)面120被包封物46包封或覆蓋，根據(jù)結合半導體制造工藝90所描述的操作次序，所述包封物46變?yōu)椤暗谝话馕铩薄?/p>

圖12示出了根據(jù)半導體制造工藝90(圖9)的底部側(cè)面蝕刻和包封之后的圖11的結構的橫截面?zhèn)纫晥D。在蝕刻導電片110之后，引線30的最終引線圖案114如圖12中所示。此后，可利用第二包封物執(zhí)行底部模制操作以形成組合式結構。因此，根據(jù)結合半導體制造工藝90所描述的操作次序，包封物28變?yōu)椤暗诙馕铩薄Ｔ诘诙Ｖ七^程之后，可從引線30中去除掩模材料116，并且組合式結構可被單切成多個半導體封裝20。因此，執(zhí)行半導體制造工藝60(圖4)或90(圖9)中的任一者產(chǎn)生相同結構，例如，半導體封裝20(圖1)。

本公開意圖解釋如何設計和使用根據(jù)本發(fā)明的各種實施例，而非限制本發(fā)明的真實、既定和公平的范疇和其精神。前述描述并不意圖是窮盡性的或?qū)⒈景l(fā)明限制在所公開的精確形式。鑒于以上教示，修改或變化是可能的。選擇和描述實施例是為了提供對本發(fā)明的原理和它的實際應用的最佳說明，并使本領域的技術人員能夠在各種實施例中并用適合于所預期的特定用途的各種修改來利用本發(fā)明。當根據(jù)清楚地、合法地并且公正地賦予的權利的寬度來解釋時，所有這樣的修改和變化及其所有等效物均處于如由所附權利要求書所確定的本發(fā)明的范疇內(nèi)，并且在本專利申請未決期間可以修正。