低剖面電子封裝及其制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及封裝電子組件的領(lǐng)域，且更確切地說涉及低剖面電子封裝及相關(guān)方法。
【背景技術(shù)】
[0002]封裝電子組件的基本目的是為了保護組件且同時通過封裝從組件中提供電互連?？芍圃煨院捅Ｗo是關(guān)鍵問題。由于持續(xù)增長的市場需求，電子封裝不斷地朝向較小尺寸和縮小的占用面積以及同時仍具有環(huán)境穩(wěn)固性發(fā)展。盡管這些電子封裝是小型化的，但是它們?nèi)匀皇歉吖δ艿摹?br>[0003]有源組件的小型化可以通過具有盡可能小的封裝的半導(dǎo)體裸片的使用實現(xiàn)。小型化的一個方法是基于包含防護式結(jié)構(gòu)的封裝的表面安裝裝置。當使用這一防護式結(jié)構(gòu)方法時避免濕氣和粉塵的環(huán)境保護是一個潛在的益處，盡管包圍半導(dǎo)體裸片的防護式結(jié)構(gòu)可能具有高于印刷線路板(PWB)的相對較高的厚度(高達1-2_)。封裝的表面安裝裝置還允許空氣間隙或空氣橋存在于半導(dǎo)體裸片與封裝之間，當半導(dǎo)體裸片是射頻(RF)集成電路時這可以是有幫助的。用于封裝的表面安裝裝置的防護式結(jié)構(gòu)的寬度可以是例如實際半導(dǎo)體裸片的占用面積的兩倍以上。
[0004]對于用于封裝的表面安裝裝置中的相同的半導(dǎo)體裸片，小型化可以使用封裝芯片機載方法來進一步實現(xiàn)。封裝芯片機載方法中的半導(dǎo)體裸片是通過粘合劑直接機械地緊固到PWB且經(jīng)由導(dǎo)線接合連接電互連的。替代于防護式結(jié)構(gòu)，環(huán)境保護是通過將環(huán)氧樹脂團放置在半導(dǎo)體裸片上實現(xiàn)的。封裝芯片機載設(shè)置的寬度可以是例如實際半導(dǎo)體裸片的占用面積的1.5倍以上。然而當半導(dǎo)體裸片經(jīng)由倒裝芯片連接安裝到PWB時可以實現(xiàn)進一步的減小。此處，取決于底部填充焊縫尺寸，倒裝芯片方法的寬度可以在裸露的裸片的占用面積的I倍到1.25倍之間。
[0005]因此，在提供環(huán)境穩(wěn)固性與半導(dǎo)體裸片的可用性之間存在權(quán)衡，確切地說例如當放置在移動電子裝置中時。組件蓋技術(shù)可用于為半導(dǎo)體裸片提供環(huán)境穩(wěn)固性。然而，由于當前可供使用的模制技術(shù)，所得的蓋可能相對較厚，并且所述密封方法是中度地不方便的，因為它們使用相對較長的環(huán)氧樹脂固化時間。注射模制的替代方案將使用包括液晶聚合物(LCP)材料的蓋。LCP材料具有非常低的透濕性并且可以提供近氣密密封同時維持較薄剖面。
[0006]在Thompson等人的文章標題為“多層LCP襯底中的麗IC的封裝”中揭示了用于保護半導(dǎo)體裸片的LCP蓋。如圖1中所說明，電子封裝10包含放置在嵌入在腔室15內(nèi)的有源半導(dǎo)體裸片14上的多層LCP蓋12。所說明的LCP蓋12是大約10密耳厚的并且具有與注射模制蓋相比的顯著較低的剖面。LCP蓋12是與也是LCP材料的下面的層16、17、18、19層合的。如文章中所論述，低熔化溫度LCP層(285°C)用于粘合總體上較厚的較高熔化溫度核心層(315°C)以形成均質(zhì)的LCP電子封裝。然而，仍然需要改進用于保護半導(dǎo)體裸片的組件蓋技術(shù)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]鑒于前述【背景技術(shù)】，因此本發(fā)明的一個目標是提供一種低剖面電子封裝，所述低剖面電子封裝具有用于與電子封裝集成的相對簡單明了的蓋。
[0008]根據(jù)本發(fā)明的這些和其它目標、特征和優(yōu)勢是通過電子封裝提供的，所述電子封裝提供包括:印刷線路板(PWB)，在所述印刷線路板中具有裸片接收腔室;半導(dǎo)體裸片，所述半導(dǎo)體裸片在所述裸片接收腔室中并且耦接到PWB;以及蓋配對環(huán)，所述蓋配對環(huán)位于圍繞裸片接收腔室的PWB的上表面處。蓋配對環(huán)可以具有在其中的多個間隔開的支柱接收開口。蓋可以耦接到蓋配對環(huán)并且覆蓋裸片接收腔室內(nèi)的半導(dǎo)體裸片。蓋可以包括液晶聚合物(LCP)層，并且多個間隔開的支柱可以從LCP層的下表面向下延伸并且接收在多個間隔開的支柱接收開口中的對應(yīng)者中C=LCP層允許蓋具有低剖面同時還提供與蓋配對環(huán)的近氣密密封。
[0009]所述蓋可以使用常規(guī)的焊接回流過程耦接到PWB，而支柱防止蓋在所述過程期間來回移動。因此支柱促進組裝并且向蓋添加了機械穩(wěn)固性。半導(dǎo)體裸片可以經(jīng)由倒裝芯片和導(dǎo)線接合連接中的一個耦接到PWB。因為單個回流過程可用于在于在最終PWB組裝期間與其它無源表面安裝組件同時將蓋耦接到PWB，所以可以減少電子封裝的制造時間和成本。另夕卜，因為蓋不是超模制或粘合劑附接的，所以如果需要另外的測試和返工的話，那么可以稍后移除蓋以曝露半導(dǎo)體裸片。
[0010]所述蓋可進一步包括PWB配對環(huán)，PWB配對環(huán)由LCP層承載并且與蓋配對環(huán)對齊。蓋配對環(huán)和PWB配對環(huán)中的每一個可例如界定連續(xù)環(huán)。
[0011]蓋配對環(huán)、PWB配對環(huán)和間隔開的支柱可各自包括具有相對較高熔化溫度的第一金屬。電子封裝可進一步包括蓋配對環(huán)和PWB配對環(huán)的相對部分與間隔開的支柱之間的接合層。接合層可以包括具有相對較低的熔化溫度的第二金屬。舉例來說，第一金屬可以包括銅并且第二金屬層可以包括錫/鉛合金。
[0012]半導(dǎo)體裸片可以包括射頻(RF)集成電路，并且蓋可界定與RF集成電路的鄰近部分的預(yù)先確定的空氣間隙。支柱和LCP蓋的組合有利地允許空氣間隙受到緊密地控制。
[0013]另一方面涉及一種用于制造電子封裝的方法，所述方法包括:提供PWB，在所述PWB中具有裸片接收腔室；以及在圍繞裸片接收腔室的PWB的上表面處形成蓋配對環(huán)。蓋配對環(huán)具有在其中的多個間隔開的支柱接收開口。所述方法可進一步包括在裸片接收腔室中定位半導(dǎo)體裸片并且將其耦接到PWB，以及將蓋耦接到蓋配對環(huán)。所述蓋可以包括LCP層，并且多個間隔開的支柱可以從LCP層的下表面向下延伸并且接收在多個間隔開的支柱接收開口中的對應(yīng)者中。
【附圖說明】
[0014]圖1是根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的電子封裝的截面圖。
[0015]圖2是根據(jù)本發(fā)明具有在倒裝芯片配置中的半導(dǎo)體裸片的電子封裝的截面圖。
[0016]圖3是具有在導(dǎo)線接合配置中的半導(dǎo)體裸片的圖2中說明的電子封裝的另一實施例的截面圖。
[0017]圖4是其中具有如圖2中所說明的裸片接收腔室的印刷線路板(PWB)的截面圖。
[0018]圖5是圖4中所說明的PWB的俯視圖。
[0019]圖6是圖4中所說明的PWB的截面?zhèn)纫晥D，其中半導(dǎo)體裸片在裸片接收腔室中。
[0020]圖7是圖6中所說明的PWB的截面圖，其中在焊接回流過程之前對應(yīng)的蓋定位在半導(dǎo)體裸片上方。
[0021]圖8是圖7中所說明的蓋的下側(cè)的透視圖。
[0022]圖9是說明用于制造圖2中說明的電子封裝的方法的流程圖。
【具體實施方式】
[0023]現(xiàn)在將參考附圖在下文中更加全面地描述本發(fā)明，在這些附圖中示出了本發(fā)明的優(yōu)選實施例。然而，本發(fā)明可以按許多不同形式實施，并且不應(yīng)被解釋為限于本文所闡述的實施例。更準確地說，提供這些實施例是為了使得本揭示將是透徹并且完整的，并且這些實施例將把本發(fā)明的范圍完整地傳達給所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員。貫穿附圖相同數(shù)字指相同元件，且在替代實施例中加撇標號用于指示類似元件。
[0024]首先參考圖2，電子封裝20包括印刷線路板(PWB)22，所述印刷線路板具有在其中的裸片接收腔室24WWB 22包含第一介電層22a、第二介電層22c和其間的互連層22b。半導(dǎo)體裸片30在裸片接收腔室中并且經(jīng)由接合墊25耦接到互連層22b。蓋配對環(huán)26在PWB 22的上表面處圍繞裸片接收腔室24。蓋配對環(huán)26具有在其中的多個間隔開的支柱接收開口 28。
[0025]蓋40耦接到蓋配對環(huán)26并且覆蓋裸片接收腔室24內(nèi)的半導(dǎo)體裸片30。蓋40包括液晶聚合物(LCP)層42以及從LCP層的下表面向下延伸的多個間隔開的支柱48。支柱48接收在間隔開的支柱接收開口28的對應(yīng)者中。蓋40還包含PWB配對環(huán)46，PWB配對環(huán)46由LCP層42承載并且與蓋配對環(huán)26對齊。如所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員將了解，LCP層42允許蓋具有低剖面同時還提供與蓋配對環(huán)26的近氣密密封。
[0026]如下文將更詳細地論述，可使用常規(guī)焊接回流過程將蓋40耦接到PWB22，同時在所述過程期間支柱48防止蓋來回移動。因此支柱48促進組裝并且向蓋40添加了機械穩(wěn)固性。另外，因為蓋40不是超模制或粘合劑附接的，所以如果需要另外的測試和返工的話，那么可以稍后移除蓋以曝露半導(dǎo)體裸片30。
[0027]半導(dǎo)體裸片30經(jīng)由倒裝芯片配置耦接到PWB 22。因為單個回流過程可用于在于在最終PWB組裝期間與其它無源表面安裝組件同時將蓋40耦接到PWB 22，所以可以減少電子封裝的制造時間和成本。
[0028]在另一實施例中，半導(dǎo)體裸片30’經(jīng)由導(dǎo)線接合配置耦接到PWB22’，如圖3中所說明。半導(dǎo)體裸片30’經(jīng)由導(dǎo)線21’連接到接合墊25’IWB 22’包含第一介電層22a’、第二介電層22d’、耦接到接合墊25 ’的互連層22c ’，以及耦接到半導(dǎo)體裸片30 ’下方的散熱器23 ’的導(dǎo)電層22b’。
[0029]參考其余的圖，現(xiàn)在將論述制造所說明的電子封裝20的步驟。如上文所述提供PWB
22,PffB 22可以是任何常規(guī)的印刷線路板。在圖4中說明了PWB 22的截面圖，在PWB 22中具有裸片接收腔室24，并且在圖5中說明了對應(yīng)的俯視圖。
[0030]腔室24形成于PWB22中以曝露夾在第一電介質(zhì)層22a與第二電介質(zhì)層22c之間的互連層22b。接合墊25形成于腔室24中以用于接觸互連層22b。所說明的接合墊25