TW201717345A

TW201717345A - 半導體封裝及其製造方法

Info

Publication number: TW201717345A
Application number: TW105129202A
Authority: TW
Inventors: 蔡憲聰; 王學德; 張晉強
Original assignee: 聯發科技股份有限公司
Priority date: 2015-11-02
Filing date: 2016-09-09
Publication date: 2017-05-16
Also published as: EP3163610A1; US10037936B2; CN106941098A; US20170125327A1

Abstract

本發明提供了一種半導體封裝及其製造方法。其中該半導體封裝包括：一載體基底，具有一表面；一半導體晶粒，安裝於該表面上；複數條接合線，將該半導體晶粒連接至該載體基底；一絕緣材料，塗覆在該接合線上；以及一模塑料，覆蓋該表面並且封裝該半導體晶粒、該等接合線以及該絕緣材料。

Description

半導體封裝及其製造方法

本發明涉及半導體封裝領域，特別係涉及一種半導體封裝及其製造方法，其中該半導體封裝例如為半導體積體電路（Integrated Circuit；IC）封裝，並且該半導體封裝包括：具有塗層的接合線（coated bonding wire）。

積體電路封裝產業持續地追求具有更多數量的I/O端子墊的半導體晶粒，以提供密度越來越高的IC封裝。當使用習知的打線接合封裝技術時，對於給定尺寸的晶粒，隨著其I/O（input/output；輸入/輸出）端子墊的數量的增加，相鄰的接合線之間的間距或者空間會變得越來越小。

在塑料IC封裝的模塑（molding）或者封裝（encapsulation）期間，塑性模塑料熔化進入模腔，該塑性模塑料的流動對接合線施加足夠高的力，使得接合線移動或者變形，從而導致接合線移動（sweep）或者模塑線移動。變形的線引起相鄰的接合線彼此接觸，從而導致相鄰線之間的短路。

儘管已建議了各種各樣的方案來減少IC封裝的封裝製程期間的接合線移動，但是，許多的這類方案會要求額外的製程步驟或者要求特定設備。這些關於額外的製程步驟或者特定設備的要求增加了封裝的生產成本，因此不受歡迎。

因此，本發明之主要目的即在於提供一種半導體封裝及其製造方法，可以解決封裝製程期間鄰近接合線之間的短路問題。

根據本發明至少一個實施例的一種半導體封裝，包括：一載體基底，具有一表面；一半導體晶粒，設置於該表面上；複數條接合線，將該半導體晶粒連接至該載體基底；一絕緣材料，覆蓋在該等接合線上；以及一模塑料，覆蓋該表面並且封裝該半導體晶粒、該等接合線以及該絕緣材料。

根據本發明至少一個實施例的一種半導體封裝的製造方法，包括：提供具有一表面的一載體基底；將一半導體晶粒安裝於該表面上；形成將該半導體晶粒連接至該載體基底的複數條接合線；在該等接合線上塗覆一絕緣材料；以及形成覆蓋該表面並且封裝該半導體晶粒、該等接合線以及該絕緣材料的一模塑料。

本發明實施例，將絕緣材料覆蓋在接合線上，因此可以解決封裝製程期間相鄰的接合線之間的短路問題。

以下本發明實施例的詳細描述中係參照了所附圖式，其構成本發明的一部分，並且於圖式中繪示出本發明可據以實施的特定優選實施例。

這些實施例係提供了詳細的描述足以使得本發明所屬技術領域具有通常知識者能夠據以實施。閱者應可理解的是，在不脫離本發明的精神與範疇的前提下，也可以使用其他的實施例來對發明做出機械地、化學地、電性地或者程序上的改變。因此，下文的詳細描述不應視為是一種限制，本發明的範圍僅會由所附的申請專利範圍來加以界定。

首先請參考第1圖與第2圖。第1圖為橫截面示意圖，其繪示出了根據本發明一實施例的半導體封裝，該半導體封裝包括：具有塗層的接合線。為了清楚起見，第2圖為第1圖（沒有模塑料時）中兩相鄰的接合線的示意性透視圖。

如第1圖與第2圖所示，該半導體封裝1包括：一載體基底10，其具有一上表面10a。一半導體晶粒20安裝於該上表面10a上。該半導體晶粒20具有一主動面20a，複數個I/O墊210分佈於該主動面20a上。根據所示意的實施例，該半導體晶粒20通過複數條接合線30電連接至載體基底10的上表面10a的接合指（bond finger）110。根據所示的實施例，該等接合線30可以包括：銅、金、銀、或者任意適合的導電材料。根據所示的實施例，載體基底110可以包括：一封裝基底，一插入層基底或者一引線框基底，但不限於此。

根據所示的實施例，絕緣材料40可以塗覆接合線30的部分。根據所示的實施例，該絕緣材料40可以包括：聚合物、環氧樹脂或者樹脂，但不限於此。絕緣材料40係可固化塗覆在接合線30上，以提供具有額外機械支撐的接合線30。該絕緣材料40也可以在半導體封裝1的封裝製程期間保護接合線30並遏止接合線30的移動。根據所示的實施例，該絕緣材料40具有低的介電常數（低k值），該具有低介電常數的絕緣材料40可以避免相鄰導線間的短路以及串擾。在其他實施例中，絕緣材料40可以塗覆接合線30的全部，以提供更加滿意的隔離效果。

根據所示的實施例，該半導體封裝1進一步包括：一模塑料50，位於該載體基底10的上表面10a上。該模塑料50封裝接合線30、絕緣材料40以及半導體晶粒20。根據所示的實施例，模塑料50可以包括：環氧樹脂，除此之外，該模塑料50還可以包括填充材料，但不限於此。根據所示的實施例，絕緣材料40與模塑料50可以具有相同的環氧樹脂組合物（epoxy composition），但是絕緣材料40不包含填充材料或者具有低於預定含量的填充材料，其中該預定含量使得絕緣材料40含有很低含量的填充材料。根據所示的實施例，絕緣材料40含有濃度小於50ppm（Parts Per Million；百萬分之一）的鹵素，以避免對接合線30造成腐蝕。根據另一實施例，絕緣材料40與模塑料50具有不同的成分。

如第2圖所示，為了簡單起見，其中僅示意出兩條相鄰的接合線30a與30b。絕緣材料40部分地塗覆在兩條相鄰的接合線30a與30b的部分上，該接合線30a與30b係為線體晃動期間最容易短路的兩相鄰導線，該線移動發生在半導體封裝1的封裝製程期間。根據所示的實施例，絕緣材料40也可以形成在載體基底10的上表面10a上或者半導體封裝1中的其他位置。形成於載體基底10的上表面10a上的絕緣材料40可以增強模塑料50與載體基底10之間的界面黏合強度。

兩條相鄰的接合線30a與30b可以具有不同的弧線高度（loop height）。接合線30a與30b上所塗覆的絕緣材料40可在封裝製程期間遏止異常的線晃動並提供顯著的隔離效果，是本發明的優點所在。另外，也可以降低兩條相鄰的接合線30a與30b的弧線高度來使相同的空間內可以設置更多的線。

第3圖為橫截面示意圖，其繪示出了兩相鄰的接合線及所塗覆的絕緣材料。如第3圖所示，根據示意的實施例，當從接合線30的橫截面觀察時，絕緣材料40可以僅覆蓋每條接合線30的至少一部分，例如上半部分。根據示意的實施例，每條接合線30的下半部分都未被絕緣材料40覆蓋。但是可以理解的是，在一些實施例中絕緣材料40是可以環繞每條接合線30。

第4圖至第7圖為橫截面示意圖，其繪示出了根據本發明一實施例的半導體封裝的製造方法，其所製造出的半導體封裝會包括具有塗層的接合線。其中，相同的數字標號表示相同的層、區域或者元件等結構。如第4圖所示，半導體晶粒20安裝於載體基底10的上表面10a上。根據所示的實施例，載體基底10可包括封裝基底、插入層基底或者引線框基底，但不限於此。通過使用黏合劑（未示出）可將半導體晶粒20附著至上表面10a，但不限於此。根據所示實施例，半導體晶粒20通過複數條接合線30電連接至位於載體基底10的上表面10a的接合指110。

在線接合製程之後，將絕緣材料40噴射在位於預定區域內的接合線30上。例如，參考第8圖，在半導體晶粒20周圍示範的區域140。可以將絕緣材料40噴射至位於區域140中的接合線30上，該區域140中的接合線30在封裝製程期間，最有可能與相鄰的接合線短路。根據所示的實施例，可以將絕緣材料40噴射至載體基底10的上表面10a上或者噴射至半導體晶粒20的主動面20a上，以增強模塑料與基底表面/晶粒表面之間的界面黏合強度。可以理解的是，第8圖所示的區域140僅係出於說明目的。

根據所示的實施例，通過使用一噴射式噴霧器（jet sprayer）400或類似物來將絕緣材料40噴射至接合線30上，如第5圖所示。但是，在一些實施例中，可以通過使用浸漬製程（dipping process）來將絕緣材料40塗覆至接合線30上。例如，請參考第9圖，容器500中含有處於液態的絕緣材料40。將封裝1翻轉並將接合線30部分地浸入絕緣材料40中，以塗覆接合線30。接著，執行乾燥製程或者烘烤製程來移除溶劑。此處需要說明的是，在將絕緣材料40塗覆（如噴灑或浸漬）至接合線30上之前，可以預先加熱該絕緣材料40以軟化材料而增加其流動性。另外，也可以採用預先加熱噴霧器的噴頭的方式，從而使噴出的絕緣材料40受熱。此外，也可以不對絕緣材料40加熱，而係在常溫下執行上述的塗覆（如噴灑或浸漬）操作。

如第6圖所示，在絕緣材料40噴出後，可以選擇執行一固化製程600來固化絕緣材料40。根據所示實施例，固化製程600可以在爐內或者在光化輻射（actinic radiation）條件下執行，但不限制於此。例如，該固化製程600可為透過UV（ultraviolet；紫外）光或者IR（infrared；紅外）光照射的快速固化製程。可以理解的是，在某些實施例中可以跳過固化製程600，且其絕緣材料40可以在後續的製程階段與模塑料一起固化。

如第7圖所示，載體基底10的上表面10a會形成模塑料50以封裝接合線30、絕緣材料40以及半導體晶粒20等。根據所示的實施例，模塑料50可以包括環氧樹脂和填充材料，但不限於此。根據所示的實施例，絕緣材料40與模塑料50可以具有相同的環氧樹脂組合物，但是絕緣材料40不包含填充材料或者具有很低含量的填充材料。根據所示的實施例，絕緣材料40含有濃度小於50ppm的鹵素，以避免對接合線30造成腐蝕。以上所述僅為本發明之較佳實施例，凡依本發明申請專利範圍所做之均等變化與修飾，皆應屬本發明之涵蓋範圍。

1‧‧‧半導體封裝
10‧‧‧載體基底
10a‧‧‧上表面
20‧‧‧半導體晶粒
20a‧‧‧主動面
30、30a、30b‧‧‧接合線
40‧‧‧絕緣材料
50‧‧‧模塑料
110‧‧‧接合指
140‧‧‧區域
210‧‧‧I/O墊
400‧‧‧噴射式噴霧器
500‧‧‧容器
600‧‧‧固化製程

說明書所附的圖示可提供閱者對本發明的進一步的理解，其係納入並構成說明書的一部分。該等圖示連同下文描述說明了本發明的實施例並且配合用來解釋本發明的原理。在圖示中：第1圖為根據本發明一實施例的半導體封裝的橫截面示意圖，該半導體封裝包括具有塗層的接合線；第2圖為第1圖（出於清楚起見，第1圖沒有模塑料）中的兩相鄰的接合線的透視圖；第3圖為兩相鄰的接合線及塗覆的絕緣材料的橫截面示意圖；第4至第7圖為根據本發明一實施例的橫截面示意圖，其繪示出了半導體封裝的製造方法，其中該半導體封裝包括具有塗層的接合線；第8圖為一半導體晶粒周圍區域的示意圖；以及第9圖繪示出根據本發明一實施例中使用浸漬方式在接合線上塗覆絕緣材料的示意圖。

1‧‧‧半導體封裝

10‧‧‧載體基底

10a‧‧‧上表面

20‧‧‧半導體晶粒

20a‧‧‧主動面

30‧‧‧接合線

40‧‧‧絕緣材料

50‧‧‧模塑料

110‧‧‧接合指

210‧‧‧I/O墊

Claims

一種半導體封裝，包括：一載體基底，具有一表面；一半導體晶粒，設置於該表面上；複數條接合線，將該半導體晶粒連接至該載體基底；一絕緣材料，覆蓋在該等接合線上；以及一模塑料，覆蓋該表面並且封裝該半導體晶粒、該等接合線以及該絕緣材料。
根據申請專利範圍第1項所述的半導體封裝，其中該絕緣材料覆蓋每條接合線的一部分。
根據申請專利範圍第1項所述的半導體封裝，其中該絕緣材料更覆蓋該載體基底的該表面。
根據申請專利範圍第1項所述的半導體封裝，其中該模塑料與該絕緣材料均包含環氧樹脂，且該絕緣材料不含有或含有低於預定含量的填充材料。
根據申請專利範圍第1項所述的半導體封裝，其中該絕緣材料含有濃度小於50ppm的鹵素。
一種半導體封裝的製造方法，包括：提供具有一表面的一載體基底；將一半導體晶粒安裝於該表面上；形成複數條接合線，以將該半導體晶粒連接至該載體基底；在該等接合線上塗覆一絕緣材料；以及形成覆蓋該表面並封住該半導體晶粒、該等接合線以及該絕緣材料的一模塑料。
根據申請專利範圍第6項所述的製造方法，其中在該等接合線上塗覆該絕緣材料之後，該製造方法進一步包括：執行一固化製程，以固化該絕緣材料。
根據申請專利範圍第7項所述的製造方法，其中執行該固化製程包括：於一爐內或者光化輻射條件下執行該固化製程。
根據申請專利範圍第6項所述的製造方法，其中在該等接合線上塗覆該絕緣材料包括：使用一噴射式噴霧器來將該絕緣材料塗覆在該等接合線上，或者是使用一浸漬製程來將該絕緣材料塗覆在該等接合線上。
根據申請專利範圍第6項所述的製造方法，其中該絕緣材料僅覆蓋每條接合線的一部分，或者該絕緣材料覆蓋每條接合線的一部分以及該載體基底的該表面。
根據申請專利範圍第6項所述的製造方法，其中該模塑料與該絕緣材料均包含環氧樹脂，且該絕緣材料不含有或含有低於預定含量的填充材料。
根據申請專利範圍第6項所述的製造方法，其中該絕緣材料含有濃度小於50ppm的鹵素。
根據申請專利範圍第6項所述的製造方法，其中在塗覆該絕緣材料之前預先加熱該絕緣材料，或者預先加熱用已將該絕緣材料噴酒在該等接合線上的噴霧器的噴嘴。