專利名稱：片式半導(dǎo)體封裝及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種片式半導(dǎo)體封裝及其制造方法，特別涉及一種改進的片式半導(dǎo)體封裝及其制造方法，通過在芯片焊盤與外部之間形成最短的電信號傳輸通道，能將半導(dǎo)體封裝的尺寸減小到幾乎為半導(dǎo)體芯片的尺寸，且容易制備多管腳封裝，因而可以增強封裝的電特性。
常規(guī)半導(dǎo)體封裝結(jié)構(gòu)中，半導(dǎo)體芯片固定接合于引線框的墊片上，導(dǎo)電連線電連接半導(dǎo)體芯片的焊盤和內(nèi)引線，然后由模制樹脂密封整個結(jié)構(gòu)。最后按需要將外引線成形為一定形狀。
圖1是展示其外引線成形為字母“J”形的SOJ(J形引線小外形)半導(dǎo)體封裝結(jié)構(gòu)的剖面圖。如該圖所示，利用膠帶2的粘結(jié)力將引線框的內(nèi)引線3粘結(jié)在半導(dǎo)體芯片上，利用超聲熱壓焊接導(dǎo)電連線4，以使形成于半導(dǎo)體芯片1上表面中心的芯片焊盤6與內(nèi)引線3電連接。然后，用模制樹脂6包圍并模制除外引線7外的半導(dǎo)體芯片1和內(nèi)引線3，再按用戶的要求將外引線7成形。圖1中外引線成形為“J”形引線。
然而，常規(guī)半導(dǎo)體封裝的結(jié)構(gòu)是利用引線框把電信號從形成于半導(dǎo)體芯片上的芯片焊盤6傳輸?shù)桨雽?dǎo)體封裝外的。由于封裝尺寸比半導(dǎo)體芯片的尺寸要大，因而從芯片焊盤到外引線的電通道變長，電特性退化，很難制備多管腳半導(dǎo)體封裝。
因此，為了克服上述利用引線框的常規(guī)半導(dǎo)體封裝的缺點，已研制出了各種半導(dǎo)體封裝，片式半導(dǎo)體封裝就是其中的一種。
圖2是展示作了局部剖切的PMEB(模塑延伸凸點)型片式半導(dǎo)體封裝的透視圖。如該圖所示，形成金屬布線圖形13以使形成于半導(dǎo)體芯片11上的多個芯片焊盤12與內(nèi)凸點鍵合焊盤17相連接，把其上表面粘接了膠帶(未示出)的鍵合導(dǎo)電內(nèi)凸點16鍵合到內(nèi)凸點鍵合焊盤17上。然后，用模制樹脂14包圍并模制半導(dǎo)體芯片11，除去膠帶，暴露內(nèi)凸點16的上表面。把焊膏施加到內(nèi)凸點16上，并把導(dǎo)電外焊料球15放于其上，然后通過紅外再流焊工藝焊接外焊料球15和內(nèi)凸點16，于是獲得完成了的PMEB型片式半導(dǎo)體封裝，對其的說明公布于日本MITSUBSHI公司所有的“SEMICON JAPAN 94’SYMPOSIUM”。
圖3是圖2中的凸點電極的剖面圖。下面將詳細(xì)說明常規(guī)PMEB型片式半導(dǎo)體封裝。
如圖3所示，在半導(dǎo)體芯片11的上表面上形成芯片焊盤12，并在除芯片焊盤12上表面外的半導(dǎo)體芯片11上形成保護芯片的鈍化膜18，在芯片鈍化膜18上形成金屬布線圖形13，金屬布線圖形13的一端與芯片焊盤12相連，其另一端與內(nèi)凸點鍵合焊盤17相連。在除內(nèi)凸點連接焊盤17外的上述結(jié)構(gòu)上形成聚酰胺膜10，借助由Pb或Sn構(gòu)成的焊料粘結(jié)劑20把內(nèi)部凸點16焊接到這樣暴露的內(nèi)凸點連接焊盤17上。然后，用模制樹脂14包圍除內(nèi)凸點16上表面外的整個表面，從而密封半導(dǎo)體芯片11，并把外部焊球15鍵合到內(nèi)凸點16上，完成全部工藝。
如上所述，日本MITSUBSHI公司在“SEMICON JAPAN 94’SYMPOSIUM”上公布的PMEB型片式半導(dǎo)體封裝的結(jié)構(gòu)中，傳輸芯片12的電信號的小球連接圖形通過分開的金屬布線圖形形成工藝形成(公布資料中的預(yù)組裝工藝)。即，形成從半導(dǎo)體芯片11的芯片焊盤12到內(nèi)凸點連接焊盤17的金屬布線圖形13，分別進行電連接，并把內(nèi)凸點16鍵合到內(nèi)凸點連接焊盤17上。用模制樹脂14包圍并密封上述整個結(jié)構(gòu)，把用作外引線的外部焊球15鍵合到內(nèi)凸點16上，從而最后獲得完成的片式半導(dǎo)體封裝。
在PMEB型片式半導(dǎo)體封裝結(jié)構(gòu)中，與常規(guī)半導(dǎo)體封裝相比，整個半導(dǎo)體封裝的尺寸相對于芯片尺寸來說較小，并具有較短的電通道，所以可以改善其電特性。但需要分開的形成金屬布線圖形工藝(公布資料中的預(yù)組裝工藝)，就改善電特性來說，由于從半導(dǎo)體封裝的芯片焊盤到外部焊球的電通道較長，所以可以說電特性不會有顯著改善。
因此，本發(fā)明的目的在于使半導(dǎo)體封裝的尺寸最小化，并使把電信號傳輸?shù)酵獠康碾娡ǖ雷疃?，因而容易制備多管腳封裝并增強電特性。
為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種片式半導(dǎo)體封裝，該封裝中，鈍化膜形成于除芯片焊盤外的半導(dǎo)體芯片上，PIQ膜(PolyimideIsoindoro Quinazorindion)形成于鈍化膜上，導(dǎo)電連線的內(nèi)端分別與芯片焊盤垂直相連，模制樹脂密封除導(dǎo)電連線外端外的整個半導(dǎo)體芯片，導(dǎo)電連線外端突出于模制樹脂外，并成形為圓形外部焊球。
利用超聲熱壓焊連接半導(dǎo)體芯片的芯片焊盤和導(dǎo)電連線內(nèi)端。并且，在外部焊球形成工藝中，利用電弧放電(但并不限于該方法)，可把導(dǎo)電連線外端形成所要求的圓形小球，也可以用焊頭壓導(dǎo)電連線外端，形成直型外引線。另外，可以保留導(dǎo)電連線的其它端，不對進行任何再處理，使它們突出于模制樹脂外。
通過以下給出的具體說明和只是說明性的各附圖，可以更充分地理解本發(fā)明，但本發(fā)明并不局限于此，其中圖1是展示現(xiàn)有技術(shù)的SOJ半導(dǎo)體封裝結(jié)構(gòu)的剖面圖；圖2是展示作了部分剖切的現(xiàn)有技術(shù)的PMEB(塑模延伸凸點)型片式半導(dǎo)體封裝的透視圖；圖3是展示圖2中的現(xiàn)有技術(shù)的部分凸點電極的剖面圖；圖4是展示根據(jù)本發(fā)明一個實施例的作了局部剖切的片式半導(dǎo)體封裝的透視圖；圖5是沿圖4中的線A-A所取的剖面圖；圖6是展示根據(jù)本發(fā)明另一個實施例的作了局部剖切的片式半導(dǎo)體封裝的透視圖；圖7是沿圖6中的線B-B所取的剖面圖；圖8是展示根據(jù)本發(fā)明又一個實施例的作了局部剖切的片式半導(dǎo)體封裝的透視圖；圖9是展示根據(jù)本發(fā)明再一個實施例的作了局部剖切的片式半導(dǎo)體封裝的透視圖；圖10是沿圖8和9中的線C-C所取的剖面圖；及圖11A-11C是根據(jù)本發(fā)明的制造片式半導(dǎo)體封裝的方法的示圖。
下面將結(jié)合各


根據(jù)本發(fā)明的片式半導(dǎo)體封裝。
圖4是展示根據(jù)本發(fā)明一個實施例的作了局部剖切的片式半導(dǎo)體封裝的透視圖。如該圖所示，半導(dǎo)體芯片21的多個芯片焊盤22與垂直立于其上的導(dǎo)電連線26的內(nèi)端連接，用模制樹脂23密封除導(dǎo)電連線26的外端之外的整個半導(dǎo)體芯片21。這里，由于芯片焊盤22縱向排列于半導(dǎo)體芯片21的邊緣，每根導(dǎo)電連線26的內(nèi)端與芯片焊盤22連接，所以突出于模制樹脂23之外的所述外端也縱向排列于完成的封裝的邊緣。
圖4是芯片焊盤22與導(dǎo)電連線26的連接結(jié)構(gòu)示意圖。參見圖4所示的本發(fā)明的片式半導(dǎo)體封裝，下面詳細(xì)說明芯片焊盤22和導(dǎo)電連線26的連接結(jié)構(gòu)和連接方法。
圖5是沿圖4中的線A-A所取的剖面圖。如該圖所示，芯片焊盤22形成于芯片21中，在除芯片焊盤22外的半導(dǎo)體芯片21上形成鈍化膜27。在鈍化膜27上形成由聚亞酰胺樹脂構(gòu)成的PIQ膜28。另外，每根導(dǎo)電連線26的內(nèi)端與相應(yīng)的一個芯片焊盤22連接，26與22通過超聲熱壓焊接。這里，導(dǎo)電連線26的焊接于芯片焊盤22上的端部通過熱壓形成無規(guī)則的橢圓形的焊接球25。用模制樹脂23包圍并密封除導(dǎo)電連線26的外端外的整個半導(dǎo)體芯片21，用以保護半導(dǎo)體芯片21和導(dǎo)電連線26。這里，導(dǎo)電連線26的外端突出于模制樹脂23之外，用作把電信號傳輸?shù)叫酒副P22和傳輸來自芯片焊盤22的電信號的外引線。
圖6是根據(jù)本發(fā)明另一個實施例的作了局部剖切的片式半導(dǎo)體封裝的透視圖。如該圖所示，導(dǎo)電連線26的內(nèi)端與形成于半導(dǎo)體芯片21中的多個芯片焊盤中的相應(yīng)一個焊盤分別連接，用模制樹脂23密封除導(dǎo)電連線26外端之外的整個半導(dǎo)體芯片21。另外，導(dǎo)電連線26的外端突出于模制樹脂23之外，由于受壓而向半導(dǎo)體芯片21的中心部分彎曲，因而構(gòu)成形外引線24。圖7是沿圖6中的線B-B所取的剖面圖，更具體地示出了圖6所示的本發(fā)明片式半導(dǎo)體封裝的結(jié)構(gòu)。
如該圖所示，芯片焊盤22形成于半導(dǎo)體芯片21中，鈍化膜27形成于除芯片焊盤22之外的半導(dǎo)體芯片21上，鈍化膜27上形成有由聚亞酰胺樹脂構(gòu)成的PIQ膜28。導(dǎo)電連線26的內(nèi)端與芯片焊盤22連接，導(dǎo)電連線26的內(nèi)端與芯片焊盤22通過超聲熱壓焊接。這里，焊接于芯片焊盤22上的導(dǎo)電連線26的內(nèi)端通過熱壓形成不規(guī)則的橢圓形焊球25。然后，用模制樹脂23包圍除導(dǎo)電連線26的外端外的整個半導(dǎo)體芯片21，從而保護半導(dǎo)體芯片21、導(dǎo)電連線26的內(nèi)端和芯片焊盤22的連接部分。
導(dǎo)電連線26的外端突出于模制樹脂23之外，由于焊頭29的熱壓而向下彎曲，指向半導(dǎo)體芯片21的中心部分，從而用作形外引線(未示出)或構(gòu)成其上部與模制樹脂23表面平行的“T”形外引線24。
圖8是根據(jù)本發(fā)明又一個實施例的作了局部切除的片式半導(dǎo)體封裝的透視圖。如該圖所示，用作外引線的外部小球24’與多個芯片焊盤22連接，用模制樹脂23模制除圓形外部小球24’之外的整個半導(dǎo)體芯片21。這里，芯片焊盤22縱向排列于芯片21的邊緣，因此與芯片焊盤22連接的外部小球24’也縱向排列于完成的封裝的邊緣。
圖9是根據(jù)本發(fā)明再一個實施例的作了局部剖切的片式半導(dǎo)體封裝的透視圖。在示于圖8的封裝中，外部小球24’沿封裝上表面的兩邊緣形成，但在圖9中，外部小球24’沿封裝的上表面的全部四個邊緣形成，這是圖8和9所示實施例的唯一不同點。
由于圖8和9只是示意性地展示了芯片焊盤22和外部小球的連接結(jié)構(gòu)，所以，下面將參照圖10具體說明本發(fā)明的片式半導(dǎo)體封裝的芯片焊盤22與外部小球24’的連接結(jié)構(gòu)和連接方法。
圖10是沿圖8和9中的線C-C所取的剖面圖。如該圖所示，在半導(dǎo)體芯片21上形成芯片焊盤，在除芯片焊盤22外的半導(dǎo)體芯片21上形成鈍化膜27，在鈍化膜27上形成由聚亞酰胺樹脂構(gòu)成的PIQ膜28。另外，每根導(dǎo)電連線26的內(nèi)端與相應(yīng)的一個芯片焊盤22垂直連接，并通過超聲熱壓焊接于其上。這里，導(dǎo)電連線26的焊接于芯片焊盤22上的內(nèi)端通過熱壓成形為不規(guī)則的橢圓形焊球25。用模制樹脂23包圍除導(dǎo)電連線26的外端外的整個半導(dǎo)體芯片21，從而保護半導(dǎo)體芯片21、導(dǎo)電連線26的內(nèi)端和芯片焊盤22的連接部分。然后，利用電弧放電把突出于模制樹脂23之外的導(dǎo)電連線26的外端成形為圓形外部小球24’。這里，這樣成形的外部小球24’用作把電信號傳輸?shù)叫酒副P和從芯片焊盤傳輸電信號的外引線。
如上所述，圖4中所示的本發(fā)明片式半導(dǎo)體封裝的實施例和圖6中所示對圖4中實例的改型之間僅僅構(gòu)形不同，所述不同在于用作外引線的突出于模制樹脂23之外的導(dǎo)電連線26外端的形狀不同。作為參考，可以根據(jù)用途改變外引線的形狀，而不僅限于本發(fā)明實施例中示例性的垂直狀、
形或圓球形。
另外，圖4中的用作外引線的垂直凸點型導(dǎo)電連線26、圖6所示
形外引線24和圖8所示的圓球形外引線24’的位置也可以根據(jù)形成于半導(dǎo)體芯片21上的多個芯片焊盤22的位置而改變，不限于上述實施例的位置。
此后，將結(jié)合圖11A-11說明制造圖1-10所示本發(fā)明的片式半導(dǎo)體封裝的方法。
首先，制備模具30，如圖11A所示。模具30具多個于其中放置半導(dǎo)體芯片21的凹槽31，和形成于凹槽31之間的模具30上表面上的金屬板32。多根導(dǎo)電連線26的內(nèi)端連接在金屬板32的上表面上。
半導(dǎo)體芯片21放置于模具30的每個凹槽31中，連接于金屬板32上的導(dǎo)電連線26的外端通過超聲熱壓焊與形成于半導(dǎo)體芯片21上表面上的芯片焊盤(未示出)連接。經(jīng)過上述工藝，導(dǎo)電連線26的外端焊接到芯片焊盤上，以便通過熱壓焊形成不規(guī)則的橢圓形焊球25。
然后，用模制樹脂23填充凹槽31，模制半導(dǎo)體芯片21，以預(yù)定的速度旋轉(zhuǎn)模具30，使模制樹脂23的上表面平面化，然后使之固化。
如圖11B所示，使電極40與導(dǎo)電連線26的預(yù)定部分(大約在26長度的中部)接觸，產(chǎn)生火花，這時電極40觸及的導(dǎo)電連線26的部分?jǐn)嚅_，由于導(dǎo)電連線26的彈性，分離的部分垂直于芯片焊盤而立。
在上述工藝后，從模具30中分離出半導(dǎo)體芯片21，并最后制成根據(jù)本發(fā)明的片式半導(dǎo)體封裝，如圖11C所示。這里，圖11C所示結(jié)構(gòu)與圖4和5所示封裝相同。
作為參考，可以根據(jù)用途來形成不同的突出于模制樹脂23之外的導(dǎo)電連線26的外端。即，突出于模制樹脂23之外的導(dǎo)電連線26的那端可以成形為圓球。如圖7所示，利用焊頭29壓導(dǎo)電連線26，可以形成“L”或“T”形導(dǎo)電連線。
如上所述，根據(jù)本發(fā)明的制造片式半導(dǎo)體封裝的方法包括以下步驟通過超聲熱壓焊使形成于半導(dǎo)體芯片上的芯片焊盤與導(dǎo)電連線相連接；切掉部分導(dǎo)電連線，使之保留預(yù)定長度；用模制樹脂密封除導(dǎo)電連線外端外的整個半導(dǎo)體芯片，以此保護半導(dǎo)體芯片和導(dǎo)電連線；及根據(jù)用途成形突出于模制樹脂之外的導(dǎo)電連線的外端。
如上所述，在片式半導(dǎo)體封裝及其制造方法中，導(dǎo)電連線的內(nèi)端與形成于半導(dǎo)體芯片中的芯片焊盤連接，除導(dǎo)電連線外端之外，整個半導(dǎo)體芯片被模制，并根據(jù)用途成形該導(dǎo)電連線的突出端。因此，由于無需形成布線的分開工藝，所以可以制造小尺寸封裝，由于傳輸電信號的外引線直接設(shè)置于芯片焊盤處，所以電通道縮短，因而可以改善電特性。另外，無論芯片焊盤形成的位置如何，都可以簡化對半導(dǎo)體芯片的封裝。
盡管為了說明的目的公開了本發(fā)明的優(yōu)選實施例，但顯然，在不脫離本發(fā)明附加權(quán)利要求限定的發(fā)明范圍和精神實質(zhì)的情況下，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可以作出各種改型、附加和替換。
權(quán)利要求
1.一種片式半導(dǎo)體封裝，包括具有在其上形成有多個芯片焊盤的半導(dǎo)體芯片；導(dǎo)電連線，其內(nèi)端與相應(yīng)的一個半導(dǎo)體芯片的芯片焊盤垂直連接；以及包圍整個半導(dǎo)體芯片僅使導(dǎo)電連線的外端突出于外的模制樹脂。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的半導(dǎo)體封裝，其特征在于，鍵合于芯片焊盤上的導(dǎo)電連線的所述內(nèi)端成形為不規(guī)則的橢圓形焊球。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的半導(dǎo)體封裝，其特征在于，突出于模制樹脂之外的導(dǎo)電連接線的所述外端彎曲，指向半導(dǎo)體芯片的中心部分，用作“L”形的外引線。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的半導(dǎo)體封裝，其特征在于，突出于模制樹脂之外的導(dǎo)電連接線的所述外端成形為圓球。
5.一種制造片式半導(dǎo)體封裝的方法，包括以下步驟使至少導(dǎo)電連線的內(nèi)端與形成于半導(dǎo)體芯片上的芯片焊盤相連接；切掉部分導(dǎo)電連線，使之有預(yù)定長度；密封除導(dǎo)電連線外端外的整個半導(dǎo)體芯片；及成形突出于模制樹脂之外的導(dǎo)電連線外端。
6.根據(jù)權(quán)利要求5的方法，其特征在于，導(dǎo)電連線外端的成形是利用電弧放電進行的。
7.根據(jù)權(quán)利要求5的方法，其特征在于，導(dǎo)電連線外端的成形是通過壓制導(dǎo)電連線的突出外端進行的。
8.根據(jù)權(quán)利要求7的方法，其特征在于，使用焊頭來進行所述壓制。
9.根據(jù)權(quán)利要求5的方法，其特征在于，導(dǎo)電連線外端的成形是利用超聲熱壓焊進行的。
10.根據(jù)權(quán)利要求9的方法，其特征在于，超聲熱壓焊工藝中使用焊頭。
全文摘要
一種片式半導(dǎo)體封裝,鈍化膜形成于除芯片焊盤之外的半導(dǎo)體芯片上,PIQ膜形成于鈍化膜上,導(dǎo)電連線內(nèi)端分別與芯片焊盤垂直連接,用模制樹脂密封除導(dǎo)電連線外端之外的整個半導(dǎo)體芯片,導(dǎo)電連線外端突出于模制樹脂外,并成型為圓形外部小球。這種片式半導(dǎo)體封裝使制造工藝變得更容易,封裝尺寸變得更小,并可以縮短從芯片焊盤到外引線的電通道,因而可以改善電特性。
文檔編號H01L23/28GK1174403SQ97103780
公開日1998年2月25日 申請日期1997年4月10日 優(yōu)先權(quán)日1996年6月20日
發(fā)明者柳仲夏, 車基本 申請人:Lg半導(dǎo)體株式會社