TWI540698B - 半導體封裝件與其製造方法 - Google Patents
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Description
本發明是有關於一種半導體封裝件及其製造方法，且特別是有關於一種具有EMI防護功能的半導體封裝件及其製造方法。
受到提升製程速度及尺寸縮小化的需求，半導體元件變得甚複雜。當製程速度的提昇及小尺寸的效益明顯增加時，半導體元件的特性也出現問題。特別是指，較高的工作時脈(clock speed)在訊號位準(signal level)之間導致更頻繁的轉態(transition)，因而導致在高頻下或短波下的較高強度的電磁放射(electromagnetic emission)。電磁放射可以從半導體元件及鄰近的半導體元件開始輻射。假如鄰近半導體元件的電磁放射的強度較高，此電磁放射係負面地影響半導體元件的運作，請參考與電磁干擾(electromagnetic interference,EMI)有關的資料。若整個電子系統內具有高密度分佈的半導體元件，則半導體元件之間的電磁干擾更顯嚴重。
一種降低EMI的方法是，於製造半導體封裝件的過程中，放置一EMI防護框(frame)於半導體封裝件之基板上。EMI防護框係金屬框體，其包括數根框腳，該些框腳站立於基板上並環繞設於基板上的半導體元件。EMI防護框隔離該些半導體元件，以達到EMI防護作用。
然而，在傳統的半導體元件中，基板的面積大於EMI防護框的外圍尺寸，以使EMI防護框得以站立在基板上。如此一來，導致最終產品的尺寸較大。此外，在製造過程中，單個EMI防護框只適用在單個半導體封裝件上，即，若欲製造多個半導體封裝件，就需使用對應數量的EMI防護框。
本發明係有關於一種半導體封裝件及其製造方法，半導體封裝件可降低來自於外界之EMI或產生自內部的EMI對位於半導體封裝件內部之半導體元件的干擾程度。
根據本發明第一方面，提出一種半導體封裝件。半導體封裝件包括一基板單元、數個半導體元件、一連接框腳、封裝(package)單元及一電磁干擾(electromagnetic interference,EMI)防護膜。基板單元具有一接地(grounding)單元及一第二接地部。半導體元件設於基板單元上。連接框腳設於第二接地部上並分隔該些半導體元件。封裝單元包覆半導體元件及連接框腳並具有一狹縫，狹縫露出連接框腳之一部分。EMI防護膜覆蓋封裝單元、連接框腳之該部分及接地單元。
根據本發明第二方面，提出一種半導體封裝件之製造方法。製造方法包括以下步驟。提供一基板，基板具有一第一接地部及一第二接地部；提供數個半導體元件；設置半導體元件於基板上；設置一EMI防護框於基板上，EMI防護框包括一邊緣框腳及一連接框腳，連接框腳設於第二接地部上並分隔該些半導體元件；形成一封裝材料覆蓋半導體元件及EMI防護框；於封裝材料中對應連接框腳的位置形成一狹縫，以露出連接框腳之一部分；切割封裝材料、基板、第一接地部及EMI防護框，使封裝材料被切割成一封裝單元且使第一接地部係露出；形成一EMI防護膜覆蓋封裝單元、連接框腳之該部分及第一接地部之至少一部分。
根據本發明第三方面，提出一種半導體封裝件之製造方法。製造方法包括以下步驟。提供一基板，基板具有一接地單元及一第二接地部；提供數個半導體元件；設置半導體元件於基板上；設置一EMI防護框於基板上，EMI防護框包括一邊緣框腳及一連接框腳，連接框腳設於第二接地部上並分隔該些半導體元件；形成一封裝材料覆蓋半導體元件及EMI防護框；對應連接框腳的位置，形成一狹縫於封裝材料，以露出連接框腳之一部分；切割封裝材料及EMI防護框，使封裝材料被切割成一封裝單元且使接地單元係露出；形成一EMI防護膜覆蓋封裝單元、連接框腳之該部分及接地單元；以及，切割基板及EMI防護膜。
為了對本發明之上述及其他方面有更佳的瞭解，下文特舉較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下：
請參照第1圖及第2圖，第1圖繪示依照本發明第一實施例之半導體封裝件之剖視圖，第2圖繪示第1圖之底視圖。如第1圖所示，半導體封裝件100例如是用於通訊模組的半導體封裝件，其包括基板單元102、數個半導體元件104、數個被動元件(未繪示)、連接框腳122b、封裝(package)單元108及EMI防護膜114。基板單元102具有接地單元130及第二接地部112。
EMI防護膜114為一全覆蓋(conformal)防護體，其覆蓋封裝單元108之外側面108a及上表面108b，並接觸連接框腳122b及接地單元130，可降低來自於外界的EMI對半導體元件104的干擾程度。此外，連接框腳122b係導電材料製成，其之一端122c1抵壓於第二接地(grounding)部112上。連接框腳122b並分隔該些半導體元件104，以降低該些半導體元件104所產生的EMI彼此相互干擾的程度。
再者，EMI防護膜114的材料係鋁、銅、鉻、錫、金、銀、鎳、不銹鋼或上述材料之組合所製成，其可應用例如是化學蒸鍍(Chemical Vapor Deposition,CVD)、無電鍍(electroless plating)、電鍍、印刷(printing)、噴佈(spraying)、濺鍍或真空沉積(vacuum deposition)等技術製成，故其厚度甚薄，可縮小半導體封裝件100的尺寸。
以下介紹半導體封裝件100的細部構造。
半導體元件104例如是晶片(chip)，其以數個銲球電性連接於基板單元102；或者，在另一實施例中，半導體元件104可使用銲線(solder wire)電性連接於基板單元102。
接地單元130係導電柱，其延伸於基板單元102中相對之上表面102b與下表面102e之間，本實施例中，接地單元130貫穿基板單元102；或者，於其它實施態樣中，接地單元130可埋設於基板單元102內部而不貫穿基板單元102；或者，基板單元102係多層結構板，其多層結構具有圖案化導電層，接地單元130係圖案化導電層之一部分。
第二接地部112例如是接墊(pad)，其形成於基板單元102之上表面102b上並電性連接於基板單元102之一接地端(未繪示)或接地單元130。如第2圖所示，第二接地部112的外形例如是長條形，其長度大致等於連接框腳122b的延伸長度。此外，第二接地部112的寬度W係約300微米(μm)。
接地單元130具有接地側面130a，其從基板單元102的外側面102a露出。接地側面130a與基板單元102之外側面102a大致上切齊，即接地側面130a與外側面102a大致上共平面。
請回到第1圖，半導體元件104設於基板單元102之上表面102b上並電性連接於基板單元102。封裝單元108包覆該些半導體元件104及連接框腳122b，並具有狹縫116以露出連接框腳122b之一部分，例如是露出連接框腳122b之另一端122c2的側面122b1。
EMI防護膜114覆蓋連接框腳122b之側面122b1，且EMI防護膜114中對應於狹縫116的部位係形成一凹陷部118，然此非用以限制本發明。於一實施態樣中，若適當地控制製程參數，亦可避免凹陷部118之形成；或者，在另一實施態樣中，可利用導電膠填平狹縫116，使後續形成之EMI防護膜114不致形成凹陷部118，在此情況下，EMI防護膜114仍可透過導電膠電性連接於連接框腳122b；或者，在其它實施態樣中，使用導電膠填平凹陷部118，以從外觀上遮蔽凹陷部118。
雖然本實施例之連接框腳122b係以具有折彎部(即另一端122c2)為例說明，然於另一實施態樣中，連接框腳122b的外形亦可為平直片狀。詳細地說，請參照第3圖，其繪示依照本發明另一實施例之連接框腳的示意圖。在適當地設計防護框下，連接框腳422b之另一端422c2可呈平直狀，如此，EMI防護膜114接觸於連接框腳422b之另一端422c2的端面422b1，同樣可透過連接框腳422b電性連接於接地端。
以下係以第4圖之流程圖並搭配第5A至5F圖說明第1圖之半導體封裝件100之製造方法。第4圖繪示依照本發明第一實施例之半導體封裝件之製造方法流程圖，第5A至5F圖繪示第1圖之半導體封裝件之製造示意圖。
於步驟S102中，提供如第5A圖所示之基板120。基板120具有數個第一接地部110及數個第二接地部112。基板120定義數個封裝件單元區RP及數個基板單元區RB，每個基板單元區RB內包含多個封裝件單元區RP。該些第一接地部110及該些第二接地部112對應地位於該些封裝件單元區RP內。
然後，於步驟S104中，提供數個如第5A圖所示之半導體元件104。
然後，於步驟S106中，如第5A圖所示，設置該些半導體元件104於基板120上。每個半導體元件104位於對應之封裝件單元區RP內。
然後，於步驟S108中，如第5B圖及第5C圖(僅繪示單個封裝件單元區RP)所示，第5C圖係第5B圖中方向5C-5C’的剖視圖。如第5B圖所示，設置數個EMI防護框122於基板120上，每個EMI防護框122位於對應之基板單元區RB內。
EMI防護框122包括一邊緣框腳122a及數個連接框腳122b，EMI防護框122藉由邊緣框腳122a及連接框腳122b穩固地設於基板120上，如第5C圖所示。當EMI防護框122設於基板120上，邊緣框腳122a位於封裝件單元區RP的範圍外但位於基板單元區RB之範圍內，而連接框腳122b之至少一部分位於封裝件單元區RP的範圍內。
此外，如第5C圖所示，連接框腳122b之一端122c1抵壓在對應的第二接地部112上，該些連接框腳122b分隔該些半導體元件104。
EMI防護框122係由導電材質所製成，例如是金屬。EMI防護框122可使用單一板件應用例如是沖壓或折彎工法製成，藉此可形成邊緣框腳122a及連接框腳122b。
雖然本實施例之EMI防護框122的數量係以多個為例說明，然此非用以限制本發明。於另一實施例中，請參照第6圖，其繪示依照本發明另一實施例之EMI防護框的上視圖。EMI防護框322之邊緣框腳322a的數量係單個，其連接於全部之連接框腳322b，以形成單個EMI防護框322。如此一來，在EMI防護框的放置步驟中，僅需一次的放置或定位動作，就能使單個EMI防護框322橫跨基板120上數個或全部的基板單元區RB。
然後，於步驟S110中，如第5D圖所示，形成封裝材料124覆蓋半導體元件104及EMI防護框122之邊緣框腳122a及連接框腳122b，其中封裝材料124之上表面124a可高於EMI防護框122。由於EMI防護框122之連接框腳122b被封裝材料124包覆而受到保護，故其可由廉價導電材料甚至是低防腐性的導電材料製成。上述之廉價導電材料例如是銅或鋁。
然後，於步驟S112中，如第5E圖所示，以雷射、刀具或其它切割技術，於封裝材料124上對應連接框腳122b的位置形成狹縫116。其中，每個狹縫116露出對應之連接框腳122b之另一端122c2的側面122b1。在第3圖之實施態樣中，狹縫116則是露出對應之連接框腳422b之另一端422c2的端面422b1。
然後，於步驟S114中，如第5F圖所示，沿該些封裝件單元區RP的範圍，切割封裝材料124、基板120、第一接地部110(第一接地部110繪示於第5E圖)及EMI防護框122(EMI防護框122繪示於第5B圖)，以形成數個封裝單元108(第5F圖僅繪示出單個封裝單元108)、數個基板單元102(第5F圖僅繪示出單個基板單元102)及數個接地單元130。本實施例之切割方式係全穿切方式(full-cut)。
接地單元130係第一接地部110被切割後餘留在基板單元102上的餘留部。第一接地部110被切割後所餘留的接地單元130其接地側面130a係露出。
於切割步驟後，邊緣框腳122a係被切除，也就是說，EMI防護框122被切割後，其連接框腳122b係於餘留在基板單元102上。
於本步驟S114中，基板120可黏貼於載板126上再進行切割動作。切割路徑P可略為切割到載板126之黏貼層(未繪示)，以徹底分離該些基板單元102、該些封裝單元108及該些接地單元130。
於另一實施態樣中，基板120黏貼於載板126之步驟亦可於步驟S102後完成。
然後，於步驟S116中，形成如第1圖所示之EMI防護膜114並覆蓋對應之封裝單元108之外表面(即外側面108a及上表面108b)的至少一部分、對應之基板單元102之外側面102a(外側面102a繪示於第2圖)、對應之連接框腳122b之側面122b1及對應之接地單元130之接地側面130a上。
然後，於步驟S116之後，應用例如是撕除方式，分離基板單元102與載板126，以形成數個如第1圖所示之半導體封裝件100。
請參照第7圖，其繪示依照本發明第二實施例之半導體封裝件的剖視圖。第二實施例中與第一實施例相同之處沿用相同標號，在此不再贅述。第二實施例之半導體封裝件200與第一實施例之半導體封裝件100不同之處在於，半導體封裝件200之EMI防護膜214接觸於接地單元230之接地上表面230b。
半導體封裝件200包括基板單元202、數個半導體元件104、數個被動元件(未繪示)、連接框腳122b、封裝單元208及EMI防護膜214。
基板單元202具有接地單元230及第二接地部112。接地單元230設於基板單元202的內部，且接地單元230具有一接地上表面230b，其從基板單元202之上表面202b露出。其中，接地上表面230b與基板單元202之上表面202b大致上切齊。此外，基板單元202之外側面202a與EMI防護膜214之外側面214a大致上切齊。
EMI防護膜214為全覆蓋防護體，其覆蓋封裝單元208之外側面208a的至少一部分及上表面208b的至少一部分、連接框腳122b之側面122b1的至少一部分、接地單元230之上表面230b的至少一部分及基板單元202之上表面202b之至少一部分。EMI防護膜214及連接框腳122b圍繞半導體元件104且連接框腳122b及EMI防護膜214適當地分隔該些半導體元件104，藉以降低外界的EMI對該些半導體元件104的干擾程度，及內部的該些半導體元件104所產生的EMI彼此互相干擾的程度。
以下係以第8圖之流程圖並搭配第9A至9B圖說明第7圖之半導體封裝件200之製造方法。第8圖繪示依照本發明第二實施例之半導體封裝件之製造方法流程圖，第9A至9B圖繪示第7圖之半導體封裝件之製造示意圖。第8圖之步驟S202至S212相似於第4圖之步驟S102至S112，在此不再重複贅述，以下從步驟S214開始說明。
於步驟S214中，如第9A圖所示，切割封裝材料224及EMI防護框122(未繪示於第9A圖)，其中，封裝材料224被切割成數個封裝單元208，且封裝材料224被切割後，接地單元230之接地上表面230b係露出。本實施例之切割方式係半穿切方式(half-cut)。
本實施例中，切割路徑未切割基板220，而是止於基板220之上表面220b；於另一實施態樣中，切割路徑可切除接地單元230之一部分，但仍不切穿接地單元230。
然後，於步驟S216中，如第9B圖所示，形成EMI防護膜214覆蓋封裝單元208之外表面的至少一部分、基板220之上表面220b、連接框腳122b之側面122b1及接地單元230之接地上表面230b。
然後，於步驟S218中，往EMI防護膜214的方向，先後切割EMI防護膜214及基板220，以形成數個如第7圖所示之半導體封裝件200。其中，基板220被切割成數個基板單元202。
在另一實施態樣中，亦可往基板220的方向，先後切割基板220及EMI防護膜214，同樣可形成數個如第7圖所示之半導體封裝件200。
本實施例中，於切割步驟S218中，並未切割到接地單元230。如此，使接地單元230不致裸露出其接地側面，然此非用以限制本發明。於一實施態樣中，於切割步驟S218中亦可切割到接地單元230，使切割後之接地單元230露出其接地側面。
本發明上述實施例所揭露之半導體封裝件及其製造方法，具有多項特徵，列舉部份特徵說明如下：
(1). 半導體封裝件透過其之EMI防護膜及連接框腳達到EMI防護作用。由於EMI防護膜的厚度甚薄，可縮小半導體封裝件的尺寸。
(2). EMI防護膜為全覆蓋防護體，其覆蓋封裝單元之外側面及上表面、連接框腳及第一接地部，降低外界的EMI對被封裝單元包覆之半導體元件的干擾程度。
(3). 連接框腳及EM防護膜分隔該些半導體元件，可降低該些半導體元件所產生的EMI彼此相互干擾的程度。
(4). 由於EMI防護框之連接框腳被封裝材料包覆而受到保護，故其可由廉價導電材料甚至是低防腐性的導電材料製成。
(5). EMI防護框可使用單一板件採用例如是沖壓或折彎工法製成。該單一板件之折彎部形成邊緣框腳及連接框腳，使EMI防護框可穩固地設於基板上。
綜上所述，雖然本發明已以較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明。本發明所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾。因此，本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。
100、200．．．半導體封裝件
102、202．．．基板單元
102a、108a、202a、208a、214a．．．外側面
102e．．．下表面
104．．．半導體元件
108、208．．．封裝單元
102b、108b、124a、202b、208b、220b、230b．．．上表面
110．．．第一接地部
112．．．第二接地部
114、214．．．EMI防護膜
116．．．狹縫
118．．．凹陷部
120、220．．．基板
122、322．．．EMI防護框
122a、322a．．．邊緣框腳
122b、322b、422b．．．連接框腳
122b1．．．側面
122c1．．．一端
122c2、422c2．．．另一端
124、224．．．封裝材料
126．．．載板
130、230．．．接地單元
130a．．．接地側面
230b．．．接地上表面
422b1．．．端面
RP．．．封裝件單元區
RB．．．基板單元區
P．．．切割路徑
W．．．寬度
第1圖繪示依照本發明第一實施例之半導體封裝件之剖視圖。
第2圖繪示第1圖之底視圖。
第3圖繪示依照本發明另一實施例之連接框腳的示意圖。
第4圖繪示依照本發明第一實施例之半導體封裝件之製造方法流程圖。
第5A至5F圖繪示第1圖之半導體封裝件之製造示意圖。
第6圖繪示依照本發明另一實施例之EMI防護框的上視圖。
第7圖繪示依照本發明第二實施例之半導體封裝件的剖視圖。
第8圖繪示依照本發明第二實施例之半導體封裝件之製造方法流程圖。
第9A至9B圖繪示第7圖之半導體封裝件之製造示意圖。
100‧‧‧半導體封裝件
102‧‧‧基板單元
104‧‧‧半導體元件
108‧‧‧封裝單元
108a‧‧‧外側面
102b、108b‧‧‧上表面
102e‧‧‧下表面
112‧‧‧第二接地部
114‧‧‧EMI防護膜
116‧‧‧狹縫
118‧‧‧凹陷部
122b‧‧‧連接框腳
122b1‧‧‧側面
122c1．．．一端
122c2．．．另一端
130．．．接地單元
130a．．．接地側面
Claims (10)
- 一種半導體封裝件，包括：一基板單元，具有一接地(grounding)單元及一第二接地部；複數個半導體元件，設於該基板單元上；一連接板，該連接板包含一第一端及一第二端，該第二端連接該第二接地部，使該連接板分隔該些半導體元件；一封裝(package)單元，包覆該些半導體元件及該連接板並具有一狹縫，以露出該連接板之該第一端之一部分；以及一電磁干擾(electromagnetic interference,EMI)防護膜，覆蓋該封裝單元、該連接板之該第一端之該部分及該接地單元；其中，該連接板之該第一端的一側表面積大於該第二端之一側表面積。
- 如申請專利範圍第1項所述之半導體封裝件，其中該接地單元之至少一部分設於該基板的內部，該接地單元具有一接地側面，該EMI防護膜覆蓋該接地側面的至少一部分；其中，該接地側面與該基板單元之該外側面係切齊。
- 如申請專利範圍第1項所述之半導體封裝件，其中該接地單元之至少一部分設於該基板單元的內部，該接地單元具有一接地上表面，該EMI防護膜接觸於該接地上 表面。
- 如申請專利範圍第1項所述之半導體封裝件，其中該EMI防護膜具有一凹陷部，該凹陷部的位置對應於該狹縫。
- 一種半導體封裝件的製造方法，包括：提供一基板，該基板具有一第一接地部及一第二接地部；提供複數個半導體元件；設置該些半導體元件於該基板上；設置一防護框於該基板上，該防護框包括一邊緣框腳及一連接板，該連接板包含一第一端及一第二端，該第二端連接該第二接地部，使該連接板分隔該些半導體元件，其中該連接板之該第一端的一側表面積大於該第二端之一側表面積；形成一封裝材料覆蓋該些半導體元件及該防護框；於該封裝材料中對應該連接板的部分形成一狹縫，以露出對應之該連接板之該第一端之一部分；切割該封裝材料、該基板、該第一接地部及該防護框，使該封裝材料被切割成一封裝單元且使該第一接地部露出；以及形成一防護膜覆蓋該封裝單元、該連接板之該第一端之該部分及該第一接地部之至少一部分。
- 如申請專利範圍第5項所述之製造方法，其中形成該狹縫之該步驟係以雷射切割方法完成。
- 如申請專利範圍第5項所述之製造方法，其中於 切割該封裝材料、該基板、該些第一接地部及該防護框之該步驟中，該基板被切割成一基板單元，該基板單元並具有一外側面，切割後之該第一接地部具有一接地側面，該接地側面與該基板單元之該外側面係切齊；其中，於形成該防護膜之該步驟中，該防護膜覆蓋該接地側面的至少一部分。
- 一種半導體封裝件的製造方法，包括：提供一基板，該基板具有一接地單元及一第二接地部；提供複數個半導體元件；設置該些半導體元件於該基板上；設置一防護框於該基板上，該防護框包括一邊緣框腳及一連接板，該連接板包含一第一端及一第二端，該第二端連接該第二接地部，使該連接部分隔該些半導體元件，其中該連接板之該第一端的一側表面積大於該第二端之一側表面積；形成一封裝材料覆蓋該些半導體元件及該防護框；於該封裝材料中對應該連接板的位置形成一狹縫，以露出該連接板之該第一端之一部分；切割該封裝材料及該防護框，使該封裝材料被切割成一封裝單元且使該接地單元露出；形成一防護膜覆蓋該封裝單元、該連接板之該第一端之該部分及該接地單元；以及切割該基板及該防護膜。
- 如申請專利範圍第8項所述之製造方法，其中形 成該狹縫之該步驟係以雷射切割方法完成。
- 如申請專利範圍第8項所述之製造方法，其中於切割該封裝材料及該防護框之該步驟中，該接地單元具有一接地上表面；其中，於形成該防護膜之該步驟中，該防護膜覆蓋該接地上表面之至少一部分。
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