專(zhuān)利名稱：半導(dǎo)體裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種封裝式半導(dǎo)體裝置。
本申請(qǐng)是以日本專(zhuān)利申請(qǐng)平成09-292941為基礎(chǔ)的，本申請(qǐng)對(duì)其內(nèi)容進(jìn)行了參考與綜合。
以往，為消除由包括有一個(gè)突起式電極諸如倒焊晶片的封裝式半導(dǎo)體裝置所吸收的潮氣，人們提出了在頂蓋上開(kāi)口的封裝式半導(dǎo)體裝置，以及在絕緣襯底上開(kāi)口的封裝式半導(dǎo)體裝置。
圖6展示的了一個(gè)封裝式半導(dǎo)體裝置的例子，該器件在其絕緣襯底上與半導(dǎo)體芯片的厚度平行的方向上開(kāi)了一個(gè)小孔。
在圖6中，標(biāo)號(hào)1至9分別表示一個(gè)頂蓋，一個(gè)增強(qiáng)環(huán)，一個(gè)絕緣襯底，一個(gè)半導(dǎo)體芯片，填充樹(shù)脂，一個(gè)BAG焊料突起，粘合劑，一個(gè)焊料突起，和一個(gè)開(kāi)孔。
如圖6所示，普通的封裝式半導(dǎo)體裝置中的潮氣是經(jīng)由開(kāi)孔9釋放的，開(kāi)孔9形成于在絕緣襯底3上未設(shè)置，半導(dǎo)體芯片4的位置。
此外，如圖7中所示，潮氣也可以通過(guò)開(kāi)孔10來(lái)釋放，開(kāi)孔10是在封裝式半導(dǎo)體裝置的頂蓋上與半導(dǎo)體芯片的厚度平行的方向形成的。如圖7所示，沒(méi)有必要再在絕緣襯底3上開(kāi)出開(kāi)孔9，因此，就有可能增大絕緣襯底3上電氣布線的密度，以響應(yīng)管腳數(shù)量增長(zhǎng)的趨勢(shì)。
當(dāng)封裝式半導(dǎo)體裝置由連接材料，如普通焊料安裝到印刷底板上時(shí)，封裝式半導(dǎo)體裝置與印刷底板之間的連接是通過(guò)用軟熔爐將連接材料加熱至高于其熔點(diǎn)的溫度使之熔化，冷卻，再固化而完成的。封裝式半導(dǎo)體裝置在這種情況下被加熱，因此，吸入封裝式半導(dǎo)體裝置內(nèi)部的潮氣蒸發(fā)，或者說(shuō)在封裝式半導(dǎo)體裝置內(nèi)部形成的腔中的空氣膨脹。結(jié)果，封裝式半導(dǎo)體裝置內(nèi)部的壓力突然增大。這樣，封裝式半導(dǎo)體裝置內(nèi)部的壓力就高，而半導(dǎo)體封裝爆烈。因而，封裝半導(dǎo)體裝置的可靠性降低。為維護(hù)常規(guī)的封裝半導(dǎo)體裝置的可靠性，通過(guò)經(jīng)由圖6或圖7中所示的開(kāi)口9和10消除潮氣的方法來(lái)降低對(duì)封裝式半導(dǎo)體裝置造成影響的壓力。
在常規(guī)封裝式半導(dǎo)體裝置中，用于連接半導(dǎo)體芯片4和絕緣襯底3的電極，以及電氣布線緊挨著分布在絕緣底座的上面和周?chē)?。因此，?dāng)在絕緣襯底3上方未設(shè)置半導(dǎo)體芯片4之處形成開(kāi)孔9時(shí)，問(wèn)題就出現(xiàn)了，即，管腳的數(shù)量越大，為開(kāi)孔定位的困難就越大。而且，開(kāi)孔9的直徑要很小，以保證為開(kāi)孔9找到位置，這樣，又出現(xiàn)了成本增加的問(wèn)題。此外，用于安裝封裝式半導(dǎo)體裝置的BGA焊料球6被布置在絕緣襯底3的下面，因此，開(kāi)孔9應(yīng)形成在這些BGA焊料球之間。相應(yīng)地，當(dāng)封裝式半導(dǎo)體裝置被安裝在印刷電路板如電腦母板上時(shí)，焊劑和用于清除焊劑的溶劑進(jìn)入開(kāi)孔9中，導(dǎo)致封裝式半導(dǎo)體裝置的透氣性變差了。
由于這些原因，在絕緣底座3上開(kāi)出開(kāi)孔9就逐漸變得困難了。
另外，有人曾提議如圖7所示在頂蓋1上形成開(kāi)孔10。當(dāng)在頂蓋1上安放散熱片以改善散熱性能時(shí)，開(kāi)孔10被散熱片覆蓋的問(wèn)題也就出現(xiàn)了，以致封裝式半導(dǎo)體裝置的透氣性無(wú)法保障。而且，在封裝式半導(dǎo)體裝置中產(chǎn)生的熱是通過(guò)使半導(dǎo)體芯片的表面與倒焊晶片中的頂蓋1接觸的方式排散的。因此，如圖8所示，將開(kāi)孔10開(kāi)在頂蓋1上時(shí)，散熱面積就變小了。結(jié)果，封裝式半導(dǎo)體裝置散熱性變壞的問(wèn)題也出現(xiàn)了。
因此，本發(fā)明的目的之一是提供一個(gè)高可靠的封裝式半導(dǎo)體裝置，該器件能夠解決管腳數(shù)量大帶來(lái)的問(wèn)題，即電氣布線密度高而其散熱性能下降的問(wèn)題，并且能夠?qū)鈶B(tài)高壓潮氣從其內(nèi)部釋放到外面來(lái)。
本發(fā)明第一方面提供了一種封裝式半導(dǎo)體裝置，包括一個(gè)分布在半導(dǎo)體芯片周?chē)脑鰪?qiáng)環(huán)，在其絕緣襯底上有一個(gè)突起式電極；用于填充半導(dǎo)體芯片與絕緣襯底之間空隙的樹(shù)脂；和設(shè)置在半導(dǎo)體芯片和增強(qiáng)環(huán)上面的頂蓋，其上在與半導(dǎo)體芯片厚度垂直的方向至少有一個(gè)開(kāi)孔。
基于本發(fā)明的封裝式半導(dǎo)體裝置，開(kāi)孔的透氣性能夠保障。因此，將氣態(tài)的高壓潮氣從其內(nèi)部排除到外面去，并防止其爆裂的發(fā)生是可能的。結(jié)果，封裝式半導(dǎo)體裝置的可靠性得以改善。
而且，可以在不同的絕緣襯底和頂蓋上形成開(kāi)孔。
加之，在絕緣襯底和頂蓋上開(kāi)孔并非必要，因此，本發(fā)明的封裝式半導(dǎo)體裝置能夠迎合管腳數(shù)量漸增的趨勢(shì)。
尤其是，當(dāng)開(kāi)孔被開(kāi)在頂蓋與增強(qiáng)環(huán)之間的邊界上，或者增強(qiáng)環(huán)與絕緣襯底之間的邊界上時(shí)，就更容易得到高可靠性、低成本的封裝式半導(dǎo)體裝置。
再者，當(dāng)增強(qiáng)環(huán)是由增強(qiáng)環(huán)子段組成時(shí)，增強(qiáng)環(huán)子段間的空隙即形成開(kāi)孔，這樣就可以通過(guò)設(shè)置增強(qiáng)環(huán)子段的方式來(lái)形成開(kāi)孔。這樣的封裝式半導(dǎo)體裝置比上述的本發(fā)明的封裝式半導(dǎo)體裝置更易獲得，而且成本能夠更低。
本發(fā)明的另一方面為封裝式半導(dǎo)體裝置提供了一個(gè)頂蓋，其中在與半導(dǎo)體芯片厚度方向垂直的方向上開(kāi)有開(kāi)孔。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，本發(fā)明為封裝式半導(dǎo)體裝置提供了一個(gè)增強(qiáng)環(huán)，其中在與半導(dǎo)體芯片厚度方向垂直的方向上開(kāi)有開(kāi)孔。


圖1為本發(fā)明第一實(shí)施例中的封裝式半導(dǎo)體裝置的橫截面圖。
圖2A是圖1所示的封裝式半導(dǎo)體裝置使用的帶有開(kāi)孔的頂蓋的平面圖。
圖2B是圖1所示的封裝式半導(dǎo)體裝置使用的帶有開(kāi)孔的頂蓋的側(cè)面圖。
圖3是本發(fā)明第二個(gè)實(shí)施例中的封裝式半導(dǎo)體裝置使用的增強(qiáng)環(huán)的橫截面圖。
圖4A是圖3所示的封裝式半導(dǎo)體裝置使用的帶有開(kāi)孔的增強(qiáng)環(huán)的平面圖。
圖4B是圖3所示的增強(qiáng)環(huán)的側(cè)面圖。
圖5A是本發(fā)明的第三實(shí)施例的封裝式半導(dǎo)體裝置的增強(qiáng)環(huán)子段的平面圖。
圖5B是構(gòu)成本項(xiàng)發(fā)明的第三實(shí)施例的封裝式半導(dǎo)體裝置的增強(qiáng)環(huán)子段的側(cè)面圖。
圖6是在絕緣襯底上與半導(dǎo)體芯片厚度的方向平行的方向上開(kāi)有開(kāi)孔的常規(guī)封裝式半導(dǎo)體裝置的橫截面圖。
圖7是在頂蓋上與半導(dǎo)體厚度的方向平行的方向上開(kāi)有開(kāi)孔的常規(guī)封裝式半導(dǎo)體裝置的橫截面圖。
圖8是圖7所示封裝式半導(dǎo)體裝置所用的頂蓋的平面圖。
現(xiàn)在，參照?qǐng)D1至圖5對(duì)本發(fā)明的封裝式半導(dǎo)體裝置進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。而且，為簡(jiǎn)化對(duì)圖1至圖5中所示的結(jié)構(gòu)的說(shuō)明，與圖6至圖8中所示相同的結(jié)構(gòu)采用了與圖6至圖8中相同的符號(hào)。
圖1所示的封裝式半導(dǎo)體裝置是這樣形成的將半導(dǎo)體芯片4安裝到絕緣襯底3上，半導(dǎo)體芯片4帶有一個(gè)突起式電極，如直徑為150μm的焊料突起8；用填充樹(shù)脂5如環(huán)氧樹(shù)脂來(lái)填充焊料突起8與絕緣襯底3之間的縫隙；使樹(shù)脂固化；粘附銅制的增強(qiáng)環(huán)2；將直徑為0.6mm的焊球粘附在絕緣襯底3上；在半導(dǎo)體芯片4的表面和增強(qiáng)環(huán)2的表面涂上粘合劑7如環(huán)氧樹(shù)脂；用粘合劑7將圖2A和圖2B中所示的具有寬為2mm的溝槽的頂蓋粘合到半導(dǎo)體芯片4和增強(qiáng)環(huán)2上面。
圖2A和圖2B展示了本實(shí)施例中使用的頂蓋。而且，在圖2A中，符號(hào)4a表示定位于半導(dǎo)體芯片4中心部位的半導(dǎo)體電路。多個(gè)溝槽12設(shè)置在頂蓋1的邊緣上。
如圖1所示，頂蓋用粘合劑7與增強(qiáng)環(huán)2和半導(dǎo)體芯片4粘合。頂蓋1必須用粘合劑7粘到半導(dǎo)體芯片4和增強(qiáng)環(huán)2的表面，以便不覆蓋將作為開(kāi)孔12的溝槽12。
包括本實(shí)施例的頂蓋1的半導(dǎo)體封裝具有良好的透氣性。而且，可通過(guò)溝槽12，即在本實(shí)施例的頂蓋1上開(kāi)出的開(kāi)孔12來(lái)充分消除封裝式半導(dǎo)體裝置吸入的潮氣。
圖3是本發(fā)明第二實(shí)施例的封裝式半導(dǎo)體裝置的橫截面圖。除了將形成開(kāi)孔11的即開(kāi)有溝槽11增強(qiáng)環(huán)2與頂蓋1粘合，而不是將形成開(kāi)孔12即開(kāi)有溝槽12的頂蓋1與半導(dǎo)體芯片4和增強(qiáng)環(huán)2粘合外，該封裝式半導(dǎo)體裝置是按照與在第一實(shí)施例的方式相同的方式產(chǎn)生的。而且，增強(qiáng)環(huán)2也用粘合劑7與頂蓋1粘合以便不覆蓋形成開(kāi)孔11的溝槽11。
本實(shí)施例的帶有增強(qiáng)環(huán)2的半導(dǎo)體封裝具有很好的透氣性。而且，通過(guò)溝槽11即在本實(shí)施例的增強(qiáng)環(huán)2上形成的開(kāi)孔11來(lái)充分排除由該封裝式半導(dǎo)體裝置吸收的潮氣是可行的。
圖5是本發(fā)明的第三實(shí)施例中使用的增強(qiáng)環(huán)20的平面圖。增強(qiáng)環(huán)20包括銅制的增強(qiáng)環(huán)子段20a。這些增強(qiáng)環(huán)子段20a定位在絕緣襯底3上以便圍繞在半導(dǎo)體芯片4的周?chē)?。用這些增強(qiáng)環(huán)子段20a形成的封裝式半導(dǎo)體裝置的結(jié)構(gòu)在實(shí)際上與圖1所示的封裝式半導(dǎo)體裝置的結(jié)構(gòu)是相同的。
該實(shí)施例中的帶有增強(qiáng)環(huán)子段20a的半導(dǎo)體封裝具有良好的透氣性。而且，通過(guò)形成于本實(shí)施例的增強(qiáng)環(huán)子段20a之間開(kāi)孔13處的縫隙13來(lái)充分排除該封裝式半導(dǎo)體裝置吸收的潮氣是可行的。另外，這些縫隙13的寬度易于控制。
在這些實(shí)施例中，這些開(kāi)孔11、12、13是在不接觸散熱片的頂蓋1的表面或者是在增強(qiáng)環(huán)2上形成的，因此，這些開(kāi)孔11、12和13的透氣性可以得到保障，即使是在把散熱片加到封裝式半導(dǎo)體裝置上以保障其散熱性能的時(shí)候也是如此。
而且，開(kāi)孔11、12和13不在與散熱片和絕緣襯底3接觸以從半導(dǎo)體芯片4散熱的頂蓋1的表面形成，因此可以保障有足夠的散熱面積。因而，該封裝式半導(dǎo)體裝置就具有了極好的散熱性。
另外，圖6所示的在絕緣襯底3上開(kāi)有開(kāi)孔9的常規(guī)封裝式半導(dǎo)體裝置的和圖7所示的在頂蓋1上開(kāi)有開(kāi)孔10的常規(guī)封裝式半導(dǎo)體裝置出現(xiàn)爆裂的比率大約為40％。相反，本發(fā)明的這些實(shí)施例中的封裝式半導(dǎo)體裝置卻無(wú)爆裂出現(xiàn)。另外，這些實(shí)施例的開(kāi)孔可以在不分半導(dǎo)體芯片4和絕緣襯底3的種類(lèi)的精況下，分別開(kāi)在頂蓋1和增強(qiáng)環(huán)2上。因而，本發(fā)明的這些封裝式半導(dǎo)體裝置能夠迎合管腳數(shù)量漸增的趨勢(shì)。
權(quán)利要求
1.一種半導(dǎo)體封裝，其特征在于，它包括一個(gè)圍繞在半導(dǎo)體芯片周?chē)脑鰪?qiáng)環(huán)，絕緣襯底上帶有一個(gè)突起式電極；用于填充半導(dǎo)體芯片和絕緣襯底之間空隙的樹(shù)脂；和一個(gè)半導(dǎo)體芯片和增強(qiáng)環(huán)上的頂蓋，其中在與半導(dǎo)體芯片的厚度方向垂直的方向上至少開(kāi)有一個(gè)開(kāi)孔。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體封裝，其特征在于，其中在頂蓋上至少開(kāi)有一個(gè)開(kāi)孔。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的半導(dǎo)體封裝，其特征在于，其中在頂蓋的與增強(qiáng)環(huán)接觸的表面上至少開(kāi)有一個(gè)開(kāi)孔。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體封裝，其特征在于，其中在增強(qiáng)環(huán)上至少開(kāi)有一個(gè)開(kāi)孔。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的半導(dǎo)體封裝，其特征在于，其中在增強(qiáng)環(huán)的與絕緣襯底接觸的表面上至少開(kāi)有一個(gè)開(kāi)孔。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體封裝，其特征在于，其中的增強(qiáng)環(huán)由增強(qiáng)環(huán)子段構(gòu)成，且在增強(qiáng)環(huán)子段之間的縫隙處形成有至少一個(gè)開(kāi)孔。
7.一種封裝式半導(dǎo)體裝置，其特征在于，它還有與權(quán)利要求1相對(duì)應(yīng)的半導(dǎo)體封裝。
8.一種半導(dǎo)體裝置的頂蓋，其特征在于，其中在與其厚度方向相垂直的方向上至少開(kāi)有一個(gè)開(kāi)孔。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的半導(dǎo)體裝置的頂蓋，其特征在于，其中在頂蓋的與增強(qiáng)環(huán)接觸的表面上至少開(kāi)有一個(gè)開(kāi)孔。
10.一種用于半導(dǎo)體裝置的增強(qiáng)環(huán)，其特征在于，其中在與其厚度的方向垂直的方向上至少開(kāi)有一個(gè)開(kāi)孔。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的增強(qiáng)環(huán)，其特征在于，其中在增強(qiáng)環(huán)的與頂蓋接觸的表面上至少開(kāi)有一個(gè)開(kāi)孔。
全文摘要
一個(gè)具高可靠性的封裝式半導(dǎo)體裝置,能夠解決裝有眾多管腳引發(fā)的問(wèn)題,且還能將其內(nèi)部的氣態(tài)高壓潮氣釋放到外面來(lái),它包括一個(gè)圍繞在半導(dǎo)體芯片周?chē)脑鰪?qiáng)環(huán),該芯片在其絕緣襯底上有一個(gè)突起式電極;填充半導(dǎo)體芯片和絕緣襯底之間空隙的樹(shù)脂;安放在半導(dǎo)體芯片和增強(qiáng)環(huán)上面的頂蓋,其中與半導(dǎo)體芯片厚度的方向垂直的方向上至少開(kāi)有一個(gè)開(kāi)孔。
文檔編號(hào)H01L23/10GK1215919SQ9812018
公開(kāi)日1999年5月5日 申請(qǐng)日期1998年10月23日 優(yōu)先權(quán)日1997年10月24日
發(fā)明者田尾哲也 申請(qǐng)人:日本電氣株式會(huì)社