悬浮的半导体管芯制造技术

本申请题为“悬浮的半导体管芯”。在示例中，电子器件包括印刷电路板(PCB)(100)、延伸穿过PCB的孔(132)和通过铝键合线(140)悬浮在孔上方的半导体管芯(138)。半导体管芯与孔竖直对齐，并且键合线耦合到PCB。并且键合线耦合到PCB。并且键合线耦合到PCB。

【技术实现步骤摘要】
悬浮的半导体管芯

技术介绍

[0001]在制造过程中，半导体管芯通常安装在引线框架的管芯焊盘上，并且线键合、夹或其他方式耦合到引线框架的引线。其他器件可以类似地安装在管芯焊盘或另一个引线框架焊盘上。该组件随后被例如环氧树脂的模具化合物覆盖，以保护该组件免受潜在的破坏性物理损伤、潮湿和其他有害因素的影响。从其引线框架条上分离后，完成的组件被称为半导体封装件，或更简单地称为封装件。导电端子(例如，引线)暴露于封装件的外部，并且用于将经封装的半导体管芯电耦合到封装件外面的器件。

技术实现思路

[0002]在示例中，一种电子器件，其包括印刷电路板(PCB)、延伸穿过PCB的孔以及通过铝键合线悬浮在孔上方的半导体管芯。半导体管芯与孔竖直对齐，并且键合线耦合到PCB。
[0003]在示例中，一种方法，其包括：使用半导体管芯覆盖印刷电路板(PCB)中的孔的第一端，该孔延伸穿过PCB；向与第一端相对的孔的第二端施加吸力，以将半导体管芯保持在适当位置；将铝键合线耦合到半导体管芯和PCB；以及通过停止施加吸力使半导体管芯提升在PCB上方。
附图说明
[0004]对于各种示例的详细描述，现在将参考附图，其中：
[0005]图1A1至图1G3描绘根据各种示例的用于将半导体管芯悬浮在印刷电路板(PCB)上方的工艺流程。
[0006]图2是根据各种示例的用于将半导体管芯悬浮在PCB上方的方法的流程图。
[0007]图3A1至图3I3描绘根据各种示例的用于将半导体管芯悬浮在半导体封装件内的另一管芯上的工艺流程。
[0008]图4是根据各种示例的用于将半导体管芯悬浮在半导体封装件内的另一管芯上方的方法的流程图。
[0009]图5是根据各种示例的电子器件的示意性框图，该电子器件包括悬浮的半导体管芯。
具体实施方式
[0010]某些类型的高精度半导体管芯对机械和热影响特别敏感，例如振动和温度波动。这种管芯的代表性示例包括生成参考电压信号的那些管芯以及具有传感器和运算放大器电路的管芯。半导体封装对于这种高精度管芯的操作是不利的。例如，半导体管芯、半导体封装模具化合物和引线框架部件(例如，管芯焊盘)之间的热膨胀系数(CTE)的失配可将应力引入半导体管芯。在一些情况下，半导体封装件与半导体管芯之间的热接触可允许环境温度变化传递到半导体管芯并影响半导体管芯。然而，消除半导体封装是没有帮助的，因为其可能将管芯暴露于其它有害的环境影响，例如潮湿和物理损伤。
[0011]本公开描述悬浮的半导体管芯的各种示例。具体来说，本公开描述使用耦合到PCB的键合线悬浮在PCB上方的半导体管芯的各种示例。在一些示例中，键合线由铝构成，并且因此具有弹性、类似弹簧的性质，这意味着键合线在被外部机械力扭曲后释放时具有返回到其原始形状的能力。例如，机械振动可能暂时扭曲键合线和悬浮的半导体管芯的位置，但是键合线的弹性使悬浮的半导体管芯返回到其原始位置。此外，键合线具有热绝缘性质(例如，相对大的线长度与线直径的比率)，其减轻从PCB到悬浮的半导体管芯的热传递。这样，在不使用封装的情况下，保护半导体管芯免受机械和热损伤。因此，悬浮的半导体管芯被暴露，意味着半导体管芯未被包括在半导体封装件内部(例如，未被模具化合物覆盖)。在一些示例中，悬浮的半导体管芯悬浮在半导体封装件内部，并且半导体封装件可以使用例如焊料凸点安装在PCB上。具体地，在这样的示例中，半导体封装件可以包括在管芯焊盘上的第一半导体管芯和通过耦合到第一半导体管芯的键合线悬浮在第一半导体管芯上方的第二悬浮的半导体管芯。第一半导体管芯和第二半导体管芯使用键合线彼此耦合并通信，并且第一半导体管芯经由将第一半导体管芯耦合到半导体封装件的导电端子(例如，引线)的附加键合线耦合到其它电路并与其它电路通信。现在参考附图来描述这样的悬浮的半导体管芯的示例以及制造这样的悬浮的半导体管芯的方法的示例。
[0012]图1A1至图1G3描绘了根据各种示例的用于将半导体管芯悬浮在PCB上方的工艺流程。图2是根据各种示例的用于将半导体管芯悬浮在PCB上方的方法200的流程图。因此，现在结合图2的示例方法200来描述图1A1至图1G3。
[0013]方法200开始于使用半导体管芯覆盖印刷电路板(PCB)中的孔的第一端，其中孔延伸穿过PCB(202)。图1A1示出了示例PCB 100。PCB 100可以包括延伸穿过PCB 100的厚度(在一些示例中，其可以在0.05英寸
‑
0.15英寸的范围内)的孔132。在示例中，孔132具有圆柱形形状，具有圆形或卵形水平横截面，但也考虑其它横截面形状(例如，矩形)。在示例中，孔132的直径(例如，0.05英寸
‑
0.15英寸)不大于将如本文所描述的被悬浮的半导体管芯(例如，下文所描述的半导体管芯138)的最小尺寸。
[0014]在示例中，PCB 100包括PCB 100的表面上和PCB 100内的多个金属层(例如，铜层、镀金铜层)。例如，如图所示，PCB 100可以包括表面101和表面103，其中表面101具有定位在其上的金属层102、104、106、108、110和112，并且其中表面103具有定位在其上的金属层130。另外，PCB 100可包括在PCB 100内(例如，在表面101、103之间)的金属层。例如，PCB 100可以包括金属层122、124、126和128。此外，PCB 100可以包括一个或多个金属导通孔，例如，导通孔114、116、118和120。导通孔114、116、118和120可以将PCB 100的不同金属层相互连接。例如，如图所示，导通孔114将金属层104和124耦合在一起。PCB 100的金属层和导通孔的具体形状、图案和/或位置可以根据目标设计或应用而变化。然而，在至少一些示例中，表面101上的金属层中的至少一些是以对称图案布置的。例如，如图1A2的俯视图所示，金属层102、104和106是以圆形图案布置的。当通过耦合到金属层的键合线将半导体管芯以对称图案悬浮在表面101上方时，因为对称图案致使机械力(例如，重力)在支持半导体管芯的键合线之间大致均匀分布，所以这样的对称(例如，圆形)图案是有用的。如下文更详细描述的，在一些示例中，金属层的源可以以有助于使悬浮的半导体管芯与有害的外部影响绝缘的图案布置。
[0015]图1B是定位在平台134上的PCB 100的剖面横截面图。该平台134包括与孔132竖直
对齐的孔136。例如，竖直轴线可以延伸穿过孔136和孔132两者。在示例中，孔136延伸穿过平台134的厚度。在示例中，孔136具有圆柱形形状，具有圆形或卵形横截面，但也可考虑其他横截面形状(例如，矩形)。在示例中，孔136的长度等于平台134的厚度。在示例中，孔136的直径约为0.5英寸。在示例中，孔136的直径相对于PCB 100的尺寸来说足够大，使得当对孔136的底端施加真空时，PCB 100被保持在适当位置中。在其他示例中，PCB 100被附接到平台134上(例如通过使用粘本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种电子器件，其包括：印刷电路板即PCB；孔，其延伸穿过所述PCB；以及半导体管芯，其通过铝键合线悬浮在所述孔的上方，所述半导体管芯与所述孔竖直对齐，并且所述键合线耦合到所述PCB。2.根据权利要求1所述的电子器件，其进一步包括耦合到所述PCB并覆盖所述半导体管芯的帽。3.根据权利要求1所述的电子器件，其进一步包括耦合到所述PCB的第一表面的帽，所述第一表面与所述铝键合线耦合到的所述PCB的第二表面相对，所述帽覆盖所述孔。4.根据权利要求1所述的电子器件，其中所述铝键合线的直径小于大约1密耳。5.根据权利要求1所述的电子器件，其中所述铝键合线的长度范围在大约100密耳和大约300密耳之间。6.根据权利要求1所述的电子器件，其中所述半导体管芯悬浮在所述PCB上方至少50密耳处。7.根据权利要求1所述的电子器件，其进一步包括位于所述铝键合线耦合到的所述PCB的表面上的第一金属层和定位在所述PCB内部的第二金属层。8.根据权利要求1所述的电子器件，其中所述铝键合线以圆形图案耦合到所述PCB。9.根据权利要求1所述的电子器件，其中所述孔是密封的。10.根据权利要求1所述的电子器件，其中所述孔至少部分地填充与构成所述PCB的材料不同的材料。11.一种电子器件，其包括：印刷电路板即PCB，其具有第一表面和与所述第一表面相对的第二表面；所述PCB中的孔，所述孔从所述第一表面延伸至所述第二表面；半导体管芯，其悬浮在所述第一表面上方并与所述孔竖直对齐；第一帽，其耦合到所述第一表面并覆盖所述半导体管芯；以及第二帽，其耦合到所述第二表面并覆盖所述孔。12.根据权利要求11所述的电子器件，其中所述第一帽和所述第二帽是金属帽或陶瓷帽。13.根据权利要求11所述的电子器件，其进一步包括：键合线，其耦合到所述半导体管芯；在所述PCB的所述第一表面上的第一金属层，所述第一金属层耦合到所述键合线；在所述PCB中的第一金属导通孔，所述第一金属导通孔耦合到所述第一金属层；在所述PCB内部的第二金属层，所述第二金属层耦合到所述第一金属导通孔；在所述PCB中的第二金属导通孔，所述第二金属导通孔耦合到所述第二金属层；以及在所述PCB的所述第一表面上的第三金属层，所述第三金属层耦合到所述第二金属导通孔。14.根据权利要求13所述的电子器件，其中所述键合线包括铝。15.根据权利要求13所述的电子器件，其中所述第一帽在所述第一金属层和所述第三金属层之间接触所述PCB的所述表面。
16.根据权利要求13所述的电子器件，其中所述键合线具有大约1密耳的直径。17.根据权利要求13所述的电子器件，其中所述键合线具有在69GPa与70GPa之间的杨氏模量。18.根据权利要求13所述的电子器件，其中所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：B，
申请(专利权)人：德克萨斯仪器股份有限公司，
类型：发明
国别省市：