專利名稱：芯片尺寸封裝及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及芯片尺寸封裝及其制造方法，特別是涉及具有陣列狀排列的多個焊球的芯片尺寸封裝及其制造方法。
半導(dǎo)體封裝的例子有常用的SOJ(Small Outline J-lead，小輪廓J引線)型、特殊使用的ZIP(Zigzag Inline Package，交錯直插式封裝)型、和適用于標(biāo)準(zhǔn)化存儲卡(memory card)的TSOP(Thin Small Outline Package，薄小輪廓封裝)型等。
如下概略說明所述封裝的制造方法。
首先，在由沿劃片線將晶片切斷的切割(sawing)工序?qū)⒕蛛x為一個個半導(dǎo)體芯片后，進(jìn)行將引線框安裝于各半導(dǎo)體芯片的小片連接工序。
然后，在一定溫度下一定時間內(nèi)使半導(dǎo)體芯片硬化(curing)后，進(jìn)行由金屬絲電連接半導(dǎo)體芯片的焊盤和引線框的內(nèi)部引線的金屬絲接合工序。
金屬絲接合工序結(jié)束后，進(jìn)行用密封劑模制半導(dǎo)體芯片的模制工序。若不將半導(dǎo)體芯片模制則不能保護(hù)半導(dǎo)體芯片不受外部熱量和機(jī)械性沖擊。
在所述模制工序結(jié)束后，依次進(jìn)行電鍍引線框的外部引線的電鍍工序，切斷支承外部引線的遮斷襯片的修整工序，為使外部引線容易安裝于電路板上而將其彎曲為規(guī)定形態(tài)的成形工序。
與利用上述工序制作的普通封裝相對，為了使封裝輕薄化，最近正在開發(fā)大小和半導(dǎo)體芯片幾乎相同的芯片尺寸封裝。這種芯片尺寸封裝使用TAB帶取代前述普通封裝所用的引線框，且使用為安裝于電路板而陣列狀排列的多個焊球。
現(xiàn)有芯片尺寸封裝如

圖1所示，在半導(dǎo)體芯片1的焊盤上形成凸起2。通過熱壓將形成有銅材質(zhì)的金屬圖案的TAB帶(TAB tape)3安裝在凸起2上進(jìn)行電連接。用密封劑4模制整體，將焊球5置于TAB帶3下面形成的球座上。
但是，由于所述現(xiàn)有封裝的厚度為半導(dǎo)體芯片1的厚度加上TAB帶3及密封劑4的厚度所得的厚度，所以，與不斷輕薄化的最近的封裝相比仍應(yīng)改進(jìn)。
而且，存在在凸起2和TAB帶3熱壓接時，會因機(jī)械性沖擊而使凸起2或TAB帶3產(chǎn)生裂紋的問題。
還存在球座的金屬面和焊球5反應(yīng)而在其接觸面形成金屬化合物的問題。
尤其是可殘留于TAB帶3自身的離子或水分有可能使封裝產(chǎn)生誤動作。使TAB帶3內(nèi)的金屬圖案絕緣的絕緣薄膜的損傷會產(chǎn)生散粒。而且，每當(dāng)變更焊盤和焊球的位置及間距就必須重新設(shè)計TAB帶3。
為了解決上述問題，本發(fā)明的目的在于，提供一種具有劃時期結(jié)構(gòu)的芯片尺寸封裝及其制造方法，可以使半導(dǎo)體電路板的厚度形成封裝的厚度，實現(xiàn)封裝的輕薄化。
本發(fā)明的另一目的在于使用金屬絲代替凸起以防止機(jī)械性沖擊所引起的對焊盤的破壞。
本發(fā)明還有一個目的在于變更焊球的安裝方式，使焊球和球座間不發(fā)生金屬反應(yīng)。
本發(fā)明的再一個目的在于不使用TAB帶，從而解決因TAB帶所引起的各問題。
為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的芯片尺寸封裝采用下述結(jié)構(gòu)。
在實施例1中，在半導(dǎo)體芯片的上面形成凹部，在凹部的底面中央形成焊盤。金屬絲的下端連接在焊盤上。將密封劑埋入凹部，金屬絲的上端露出于密封劑之外。在露出的金屬絲的上端形成凸起。將焊球置于凸起上。
以所述結(jié)構(gòu)構(gòu)成的芯片尺寸封裝的制造方法如下所述。
第一，在初期(initial)晶片的表面上形成凹部。在各凹部的底面上形成集成電路，構(gòu)成半導(dǎo)體芯片后，在凹部的底面上蒸鍍保護(hù)層(passivation layer)。然后在各凹部的底面上形成一對焊盤和絕緣盤。用金屬絲將焊盤和絕緣盤電連接，同時使金屬絲的中間部自晶片表面突出。以使金屬絲的中間部露出的方式將密封劑埋入所述凹部內(nèi)。將晶片切斷，分離成一個個半導(dǎo)體芯片。在自密封劑露出的金屬絲的中間部形成凸起，將焊球置于該凸起上。
第二，在初期晶片的表面上形成凹部。在各凹部的底面上形成集成電路，構(gòu)成半導(dǎo)體芯片后，在凹部的底面上蒸鍍保護(hù)層。然后在各凹部的底面上形成焊盤，在晶片的表面上形成虛設(shè)焊盤。用金屬絲將焊盤和虛設(shè)焊盤電連接。用密封劑埋入凹部內(nèi)后，研磨密封劑的表面，除去虛設(shè)焊盤，同時使金屬絲從密封劑露出。在自密封劑露出的金屬絲上形成凸起，然后將晶片切斷，分離成一個個半導(dǎo)體芯片。將焊球置于該凸起上。
第三，在初期晶片的表面上形成凹部。在各凹部的底面上形成集成電路，構(gòu)成半導(dǎo)體芯片后，在凹部的底面上蒸鍍保護(hù)層。然后在各凹部的底面上形成焊盤。用金屬絲將一凹部的焊盤和與所述凹部鄰接的另一凹部的焊盤電連接。用密封劑埋入各凹部。將晶片切斷，分離成一個個半導(dǎo)體芯片。同時將所述金屬絲的中間部切斷。研磨密封劑的表面，使所述金屬絲的切斷部分從密封劑露出。在自密封劑露出的金屬絲部形成凸起，然后將焊球置于該凸起上。
與實施例1方案不同的實施例2，在半導(dǎo)體芯片的表面上配置焊盤和絕緣盤。用金屬絲將焊盤和絕緣盤電連接。在半導(dǎo)體芯片的表面上設(shè)置形成有引出槽的陶瓷材質(zhì)的罩。使金屬絲的中間部通過引出槽露出。在通過引出槽露出的金屬絲部分形成凸起，將焊球置于該凸起上。
根據(jù)上述本發(fā)明的結(jié)構(gòu)，由于在半導(dǎo)體芯片上形成的凹部內(nèi)進(jìn)行金屬絲連接，故密封劑也只需模制在凹部內(nèi)。因此，半導(dǎo)體芯片的厚度可幾乎是封裝的厚度，可實現(xiàn)封裝的輕薄化。
附圖的簡要說明如下圖1為現(xiàn)有芯片尺寸封裝的斷面圖；圖2至圖10為依次顯示本發(fā)明實施例1的封裝的制造過程的斷面圖；圖11及圖12為顯示本發(fā)明實施例2的封裝的制造過程的斷面圖；圖13及圖14為顯示本發(fā)明實施例3的封裝的制造過程的斷面圖；圖15至圖19為依次顯示本發(fā)明實施例4的封裝的制造過程的斷面圖。
下面參照附圖詳細(xì)說明本發(fā)明。
實施例1參照圖10說明本實施例1最終完成的芯片尺寸封裝的結(jié)構(gòu)。
如圖10所示，在半導(dǎo)體芯片10的表面上形成U字形的凹部11。在凹部11的底面中央形成一對焊盤20，兩側(cè)形成一對絕緣盤30。各盤20、30由金屬絲40連接。特別是金屬絲40的中間部構(gòu)成向上突出的彎曲形狀。
密封劑50只埋入凹部11內(nèi)。此時，密封劑50以使其表面和半導(dǎo)體芯片10的表面形成同一平面的方式埋入，同時，使金屬絲40的中間部自密封劑50稍稍露出。金材質(zhì)的凸起60形成于自密封劑50露出的金屬絲40的中間部，將焊球70置于該凸起60上。
在這樣的封裝中，由于密封劑50不從半導(dǎo)體芯片10突出，故可將封裝的厚度作為半導(dǎo)體芯片10的厚度而構(gòu)成。
另一方面，在本實施例1中，雖然舉出了將焊盤20配置于凹部11之中央的例子，但不限于此。作為其它例子，也可以將焊盤20配置于凹部11的兩側(cè)，將絕緣盤30配置于凹部11的中央。
下面參照附圖依次說明制造所述結(jié)構(gòu)的封裝的過程。
首先，如圖2所示，蝕刻初期晶片的表面，形成U字形的凹部11。此時，凹部11的寬度最好為200至400μm，深度最好為250至400μm。接著，進(jìn)行用于在凹部11的底面上形成半導(dǎo)體集成電路的通常的各種工序，在每個凹部11的底面上構(gòu)成半導(dǎo)體芯片10。然后，為了保護(hù)半導(dǎo)體10的電路在各凹部11的底面上蒸鍍保護(hù)層(無圖示)。接著，如圖3所示，在凹部11的中央形成一對焊盤20，兩側(cè)形成絕緣盤30。
絕緣盤30如圖4所示，在粘接層31的上部形成U字形的槽部，在該槽部內(nèi)以和槽部的深度相同的厚度電鍍金屬層32，金屬層32的上部構(gòu)成涂敷金屬薄膜33的結(jié)構(gòu)以容易進(jìn)行金屬絲連接。在此，粘接層31的材質(zhì)為聚合物類的聚酰亞胺，金屬層32的材質(zhì)為鋁(Al)、銅(Cu)、鎳(Ni)、金(Au)、銀(Ag)、鉻(Cr)、鈷(Co)、或錫(Sn)之一或由其中多個構(gòu)成的合金，金屬薄膜33的材質(zhì)最好為在以后進(jìn)行的和金屬絲的熱壓接時粘接力強(qiáng)的金(Au)、銀(Ag)或鉻(Gr)。另一方面，粘接層31的厚度最好為10至100μm，絕緣盤30的厚度最好為1至4mil。
接著，如圖5所示，由金屬絲40通過熱壓接將焊盤20和絕緣盤30的金屬薄膜33連接。此時，使金屬絲40的中間部高于半導(dǎo)體芯片10的表面。
然后，用調(diào)和器80如圖6所示將密封劑50埋入凹部11內(nèi)。特別是要使密封劑50的高度與半導(dǎo)體芯片10的表面同一。
此時，金屬絲40的中間部即使比半導(dǎo)體芯片10的表面突出，也會由埋入的密封劑50使其沉入凹部內(nèi)，從而金屬絲40有可能不從密封劑50露出。為了預(yù)防這一點，如圖7所示，通過噴嘴9向密封劑50表面噴射研磨劑，使金屬絲40自密封劑50露出。也可以用研磨紙取代研磨劑進(jìn)行研磨。
接著，如圖8所示，在從密封劑50露出的金屬絲40部形成如金材質(zhì)的導(dǎo)電性凸起60，如圖9所示，將晶片切斷，分離成一個個半導(dǎo)體芯片10。
最后，如圖10所示，將焊球70置于凸起60上，則完成本實施例1的芯片尺寸封裝。即，將如圖10所示的封裝翻轉(zhuǎn)180°，則焊球70就會位于下部，所以可以將焊球70安裝于電路板上。
實施例2本實施例2為不用實施例1使用的絕緣盤的方式。
如圖11所示，在半導(dǎo)體芯片10的表面形成虛設(shè)焊盤34。用金屬絲44連接虛設(shè)焊盤34和焊盤20。因此，虛設(shè)焊盤34側(cè)的金屬絲44部分就自然突出而高于半導(dǎo)體芯片10的表面。
接著，將密封劑50埋入凹部11內(nèi)，然后，以半導(dǎo)體芯片10的表面為基準(zhǔn)研磨密封劑50的表面，則虛設(shè)焊盤34和與其相連的金屬絲44的上端被切斷除去。因此，切斷的金屬絲44的上端自密封劑50露出，在該露出的金屬絲44上形成凸起60。將焊球70置于凸起60上，則如圖12所示，完成本實施例2的封裝。
實施例3本實施例3為完全不用所述實施例1及2所用的絕緣盤和虛設(shè)焊盤的方式。
即，如圖13所示，在晶片表面形成凹部11。在各凹部11的底面中央形成焊盤20。金屬絲45的兩端越過相互鄰接的半導(dǎo)體芯片10的側(cè)壁而連接在各凹部11的焊盤20上。
用密封劑50埋入凹部11，以晶片的表面為基準(zhǔn)研磨密封劑50的表面。此時，金屬絲45被切斷，同時從密封劑50露出。接著，利用切斷工序?qū)⒕蛛x為一個個半導(dǎo)體芯片10。然后，如圖14所示，在露出的各金屬絲45部分形成凸起60，將焊球70安裝于凸起60，則完成本實施例3的封裝。
另一方面，在實施例1至3中，雖然例示了在初期晶片的表面形成凹部，在凹部的底面上構(gòu)成半導(dǎo)體芯片，在該狀態(tài)下進(jìn)行封裝工序的情況，但并不限于此。
相反，也可以在下述狀態(tài)下進(jìn)行封裝工序，即，在初期晶片的表面首先構(gòu)成半導(dǎo)體芯片和保護(hù)層，然后在保護(hù)層形成凹部的狀態(tài)。只是，為了實現(xiàn)這樣的方法保護(hù)層的厚度應(yīng)該足夠厚。即，金屬絲連接時，應(yīng)使凹部形成規(guī)定深度以上，以使金屬絲不從晶片表面突出。但是由于凹部應(yīng)該僅形成于保護(hù)層，且如果保護(hù)層的殘留厚度達(dá)不到一定厚度以上，就會損傷半導(dǎo)體芯片的集成電路，所以為了實現(xiàn)后者的方法，保護(hù)層應(yīng)以足夠的厚度蒸鍍。
實施例4在本實施例4中，和實施例1采用同樣的金屬絲連接方式，但使用陶瓷罩取代密封劑。
如圖15所示，由于不用密封劑，所以半導(dǎo)體芯片10的表面沒有形成凹部。在半導(dǎo)體芯片10的表面上形成焊盤20和絕緣盤30。用金屬絲40連接焊盤20和絕緣盤30。在半導(dǎo)體芯片10的表面上沿外框覆蓋陶瓷罩100。陶瓷罩100由粘接劑110粘接在半導(dǎo)體芯片10上。在陶瓷罩100上如圖16所示，形成引出槽101，通過該引出槽101將金屬絲40的中間部引出。將引出的金屬絲40用沖頭壓接，固定在引出槽101的兩側(cè)壁上臺階狀形成的底面上，使其不落入引出槽101。
其后，如圖17所示，在金屬絲40上形成凸起60，將焊球70置于凸起60上，則如圖18所示，完成本實施例4的封裝。
另一方面，在將由如圖18所示的結(jié)構(gòu)構(gòu)成的多個封裝安裝在電路板220上后，用粘接劑210將陶瓷盒200覆蓋在整體的上部，則完成最終的封裝。
如上所述，由于密封劑僅埋入半導(dǎo)體芯片上形成的凹部內(nèi)，故半導(dǎo)體芯片的厚度就等于封裝的厚度，因此可實現(xiàn)封裝的輕薄化。
特別是，在本發(fā)明中，使用金屬絲取代了以往使用的TAB帶。因此以往TAB帶的金屬配線形狀使用焦點板(reticle)預(yù)先決定，故難于變更球座的位置。但是，在本發(fā)明中，不使用焦點板只需變更金屬絲的露出位置就可以簡單地變更球座的位置。所以，可以快速對應(yīng)焊盤及焊球的位置變更。即設(shè)計變更非常簡單。
另外，雖然圖示說明了用于實施本發(fā)明的封裝的最佳實施例，但本發(fā)明并不限于所述實施例，本領(lǐng)域技術(shù)人員可在本發(fā)明權(quán)利要求范圍內(nèi)進(jìn)行多種實施及變更。
權(quán)利要求
1.一種芯片尺寸封裝，其特征在于，包括上面形成凹部，在所述凹部的底面配置多個焊盤的半導(dǎo)體芯片；一端連接在所述焊盤上的金屬絲；使所述金屬絲的一部分露出地埋入凹部、表面與所述半導(dǎo)體芯片的表面形成同一平面的密封劑；在自所述密封劑露出的金屬絲上形成的凸起；及置于所述凸起上的焊球。
2.如權(quán)利要求1所述的芯片尺寸封裝，其特征在于，在所述凹部的底面安裝絕緣盤，將金屬絲的另一側(cè)連接在所述絕緣盤上，所述金屬絲的中間部自所述密封劑露出。
3.如權(quán)利要求2所述的芯片尺寸封裝，其特征在于，所述絕緣盤包括粘接在所述半導(dǎo)體芯片的凹部底面、上面形成槽部的粘接層，及電鍍在所述粘接層的槽部內(nèi)、連接所述金屬絲的金屬層。
4.如權(quán)利要求3所述的芯片尺寸封裝，其特征在于，在所述金屬層的表面上蒸鍍金屬薄膜。
5.如權(quán)利要求4所述的芯片尺寸封裝，其特征在于，所述粘接層的材質(zhì)為聚合物類的聚酰亞胺。
6.如權(quán)利要求4所述的芯片尺寸封裝，其特征在于，所述金屬層的材質(zhì)為鋁、銅、鎳、金、銀、鈷或錫之一或由其中多個構(gòu)成的合金。
7.如權(quán)利要求4所述的芯片尺寸封裝，其特征在于，所述金屬薄膜的材質(zhì)為銀、金或鉻之一。
8.一種芯片尺寸封裝，其特征在于，包括表面上配置多個焊盤和絕緣盤的半導(dǎo)體芯片；連接所述絕緣盤和焊盤的金屬絲；安裝在所述半導(dǎo)體芯片的表面上、形成所述金屬絲自中間部引出的引出槽的罩；在通過所述罩的引出槽露出的金屬絲上形成的凸起；及置于所述凸起上的焊球。
9.一種芯片尺寸封裝的制造方法，其特征在于，包括在初期晶片的表面上形成凹部的步驟；在所述凹部的底面上形成集成電路，構(gòu)成半導(dǎo)體芯片的步驟；在所述各凹部的底面上形成多個焊盤和絕緣盤的步驟；用金屬絲將所述焊盤和絕緣盤電連接，同時使所述金屬絲的中間部自晶片表面突出的步驟；以使所述金屬絲的中間部露出的方式用密封劑埋入所述凹部內(nèi)的步驟；在自所述密封劑露出的金屬絲的中間部形成凸起的步驟；將所述晶片切斷，分離成一個個半導(dǎo)體芯片的步驟；及將焊球置于所述凸起上的步驟。
10.一種芯片尺寸封裝的制造方法，其特征在于，包括在初期晶片的表面上形成集成電路，構(gòu)成半導(dǎo)體芯片，在所述晶片整體的表面上蒸鍍保護(hù)層的步驟；在所述保護(hù)層形成凹部的步驟；在所述各凹部的底面上形成多個焊盤和絕緣盤的步驟；用金屬絲將所述焊盤和絕緣盤電連接，同時使所述金屬絲的中間部自晶片表面突出的步驟；以使所述金屬絲的中間部露出的方式用密封劑埋入所述凹部內(nèi)的步驟；在自所述密封劑露出的金屬絲的中間部形成凸起的步驟；將所述晶片切斷，分離成一個個半導(dǎo)體芯片的步驟；及將焊球置于所述凸起上的步驟。
11.一種芯片尺寸封裝的制造方法，其特征在于，包括在初期晶片的表面上形成集成電路，構(gòu)成半導(dǎo)體芯片，在所述晶片整體的表面上蒸鍍保護(hù)層的步驟；在所述保護(hù)層形成凹部的步驟；在所述各凹部的底面上形成多個焊盤的步驟；在所述晶片的表面上形成虛設(shè)焊盤的步驟；用金屬絲將所述虛設(shè)焊盤和焊盤電連接的步驟；用密封劑埋入所述凹部內(nèi)的步驟；研磨所述密封劑的表面，除去所述虛設(shè)焊盤，使所述密封劑的表面與晶片的表面形成同一平面，同時使所述金屬絲從密封劑露出的步驟；在自所述密封劑露出的金屬絲上形成凸起的步驟；將所述晶片切斷，分離成一個個半導(dǎo)體芯片的步驟；及將焊球置于所述凸起上的步驟。
12.一種芯片尺寸封裝的制造方法，其特征在于，包括在初期晶片的表面上形成凹部的步驟；在所述凹部的底面上形成集成電路，構(gòu)成半導(dǎo)體芯片的步驟；在所述各凹部的底面上形成多個焊盤的步驟；在所述晶片的表面上形成虛設(shè)焊盤的步驟；用金屬絲將所述虛設(shè)焊盤和焊盤電連接的步驟；用密封劑埋入所述凹部內(nèi)的步驟；研磨所述密封劑的表面，除去所述虛設(shè)焊盤，使所述密封劑的表面與晶片的表面形成同一平面，同時使所述金屬絲從密封劑露出的步驟；在自所述密封劑露出的金屬絲上形成凸起的步驟；將所述晶片切斷，分離成一個個半導(dǎo)體芯片的步驟；及將焊球置于所述凸起上的步驟。
13.一種芯片尺寸封裝的制造方法，其特征在于，包括在初期晶片的表面上形成凹部的步驟；在所述凹部的底面上形成集成電路，構(gòu)成半導(dǎo)體芯片的步驟；在所述各凹部的底面上形成多個焊盤的步驟；用金屬絲將一個凹部的焊盤和與所述凹部相鄰接的另一凹部的焊盤電連接的步驟；用密封劑埋入所述各半導(dǎo)體芯片的凹部的步驟；研磨所述密封劑的表面，使所述密封劑的表面與晶片的表面形成同一平面，同時使所述金屬絲的中間部從密封劑露出的步驟；將所述晶片切斷，分離成一個個半導(dǎo)體芯片的步驟；在自所述密封劑露出的金屬絲部分上形成凸起的步驟；及將焊球置于所述凸起上的步驟。
14.一種芯片尺寸封裝的制造方法，其特征在于，包括在初期晶片的表面上形成集成電路，構(gòu)成半導(dǎo)體芯片，在所述晶片整體的表面上蒸鍍保護(hù)層的步驟；在所述保護(hù)層形成凹部的步驟；在所述各凹部的底面上形成多個焊盤的步驟；用金屬絲將一個凹部的焊盤和與所述凹部相鄰接的另一凹部的焊盤電連接的步驟；用密封劑埋入所述各半導(dǎo)體芯片的凹部的步驟；研磨所述密封劑的表面，使所述密封劑的表面與晶片的表面形成同一平面，同時使所述金屬絲的中間部從密封劑露出的步驟；將所述晶片切斷，分離成一個個半導(dǎo)體芯片的步驟；在自所述密封劑露出的金屬絲部分上形成凸起的步驟；及將焊球置于所述凸起上的步驟。
全文摘要
一種芯片尺寸封裝及其制造方法。在半導(dǎo)體芯片10的上面形成凹部11,在凹部11的底面中央及兩側(cè)形成焊盤20和絕緣盤30。各盤20、30由金屬絲40連接,將密封劑50埋入凹部11內(nèi)。此時,使金屬絲40的中間部自密封劑50露出,在該露出的金屬絲40的部分形成凸起60,將焊球70置于凸起60上。這樣,由于密封劑50不從半導(dǎo)體芯片10突出,故半導(dǎo)體芯片10的厚度等于封裝的厚度,可實現(xiàn)封裝的輕薄化。
文檔編號H01L23/24GK1241815SQ9910886
公開日2000年1月19日 申請日期1999年6月28日 優(yōu)先權(quán)日1998年6月29日
發(fā)明者樸相昱, 金芝連 申請人:現(xiàn)代電子產(chǎn)業(yè)株式會社