一种半导体封装(100)包含：半导体裸片(112)，其具有有源表面(113)及非有源表面(114)，所述有源表面包含提供到所述半导体裸片的功能电路系统的电连接的金属柱(116)；及背侧金属层(118)，其在所述非有源表面上。所述背侧金属层附接到所述非有源表面。所述半导体封装进一步包含多个引线(122)，其中所述引线中的每一者包含内部引线指部分(125)及包含接合部分(127)的暴露部分。所述金属柱的远端与所述内部引线指部分接触且电耦合到所述内部引线指部分。所述背侧金属层暴露于所述半导体封装的外表面上。所述接合部分及所述背侧金属层彼此大致成平面。层彼此大致成平面。层彼此大致成平面。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】包含具有暴露背侧金属的下安装式裸片的半导体封装
[0001]本公开涉及半导体封装。
技术介绍
[0002]电子封装技术继续小型化、集成及速度的趋势。针对其中包含至少一个半导体裸片的半导体封装，尤其针对集成电路(IC)，散热是一重要问题。
[0003]半导体封装对集成电路芯片或半导体裸片及相关联接合线或其它互连件提供支撑，提供免受环境的保护，且实现裸片表面安装到印刷电路板(PCB)及与PCB互连。引线框半导体封装是众所周知的且在电子工业中广泛用于收容、安装及互连各种IC。
[0004]常规引线框通常由扁材金属片模压，且包含在封装制造期间通过矩形框一起临时保持呈围绕中心区的平面布置的多个金属引线。半导体裸片的安装垫通过附接到框的“系杆”支撑于中心区中。引线从与框成整体的第一端延伸到邻近于裸片垫但与裸片垫间隔开的相对第二端。
[0005]一种常规封装配置包含具有裸片垫及线接合垫的引线框。线接合电连接裸片接合垫与引线框的线接合垫。
[0006]线接合的替代是引线框封装上的覆晶。在放置步骤中，将在其输入/输出(IO)或接合垫上具有焊料凸块的裸片倒装到包含裸片垫及/或多个引线(包含有时称为接合指的内部引线指)的引线框上。焊料凸块回流工艺接着导致裸片接合到裸片垫且接合垫上的凸块电耦合到引线指。针对覆晶小外形晶体管(SOT)封装，覆晶裸片无需裸片垫而直接安装于引线指上，接着进行焊料凸块回流。
技术实现思路
[0007]本文中公开的封装包含半导体裸片，其下安装于内部引线指上，内部引线指具有促成从半导体裸片到工件(例如印刷店路板(PCB))的直接热路径的暴露背侧表面。所公开封装进一步包含下安装式半导体裸片的有源表面与引线框之间的铜柱连接。铜柱连接在半导体裸片与内部引线指之间提供改进导热性，从而进一步支持封装散热。
[0008]通过下安装半导体裸片，整体封装厚度可比常规安装式覆晶裸片减小。替代地，额外组件(例如无源或有源组件)可安装到内部引线指的顶部，借此促进标准SOT封装大小内的进一步集成。
[0009]在一个实例中，一种半导体封装包含：半导体裸片，其具有有源表面及非有源表面，所述有源表面包含提供到所述半导体裸片的功能电路系统的电连接的金属柱；及背侧金属层，其在所述非有源表面上。所述背侧金属层附接到所述非有源表面。所述半导体封装进一步包含多个引线，其中所述引线中的每一者包含内部引线指部分及包含接合部分的暴露部分。所述金属柱的远端与所述内部引线指部分接触且电耦合到所述内部引线指部分。所述背侧金属层暴露于所述半导体封装的外表面上。所述接合部分及所述背侧金属层彼此大致成平面。
[0010]在另一实例中，一种形成封装的方法包含：定位抵靠多个引线的内部引线指部分从半导体裸片的有源表面延伸的金属柱，所述金属柱提供到所述半导体裸片的功能电路系统的电连接；使所述金属柱回流，使得所述金属柱的远端变成电耦合到所述多个引线的所述内部引线指部分；模制塑封料以覆盖所述引线的所述内部引线指部分且部分覆盖所述半导体裸片；及将所述多个引线中的每一者的暴露部分的接合部分定位成与所述半导体裸片的非有源表面之上的背侧金属层大致成平面。
附图说明
[0011]图1A到1D说明具有含暴露背侧金属的下安装式半导体裸片的薄SOT封装。
[0012]图2A到2H说明用于制造图1A到1D的封装的概念工艺步骤。
[0013]图3是制造具有含暴露背侧金属的下安装式半导体裸片的薄SOT封装(例如图1A到1D的封装)的方法的流程图。
[0014]图4A及4B说明在标准SOT封装大小内具有顶侧覆晶安装式半导体裸片及下安装式半导体裸片的封装。
[0015]图5说明在标准SOT封装大小内具有顶侧线接合式半导体裸片及具有暴露背侧金属的下安装式半导体裸片的封装。
[0016]图6说明在标准SOT封装大小内具有包含促进传导冷却的暴露背侧金属的顶侧半导体裸片及具有暴露背侧金属的下安装式半导体裸片的封装。
[0017]图7说明具有顶侧无源组件及下安装式半导体裸片的封装，下安装式半导体裸片具有下模但无上模以促进改进对流冷却。
具体实施方式
[0018]图1A到1D说明封装100。明确来说，图1A及1B说明封装100的透视图，图1C说明其中隐藏塑封料132的封装100的俯视图，且图1D说明封装100的横截面图。
[0019]封装100包含引线122；引线122可统称为封装100的引线框。引线122中的每一者包含将引线分离成以下三个区段的两个弯曲：内部引线指125，其为常规安装式覆晶裸片及下安装式覆晶裸片或其它电路组件提供安装表面；外部脚126；及锥形区段124，其在内部引线指125与外部脚126之间。外部脚包含暴露部分，其包含用于固定到衬底的接合部分127。内部引线指125与外部脚126大致平行，而锥形区段124相对于内部引线指125及外部脚126成小于90度角以促进通过冲压来使引线框塑形。引线122的下侧形成空腔130用于下安装半导体裸片或其它电路组件。
[0020]虽然内部引线指125包含用于常规安装式覆晶裸片的上安装表面及用于下安装式覆晶裸片的下安装表面两者，但封装100仅包含下安装式半导体裸片，半导体裸片110。在此下安装式配置中，半导体裸片110的背侧金属层118沿着封装100的底面暴露于相同于接合部分127的平面中以用于直接表面安装。
[0021]半导体裸片110包括：衬底112(例如硅或硅/锗)，其具有包含功能电路系统的有源表面113及非有源表面114；及至少一个背侧金属层118，其在衬底112的非有源表面114上。半导体裸片110的功能电路系统在单切半导体裸片110之前形成于半导体晶片上且包含电路元件(例如晶体管、二极管、电容器及电阻器)以及使各种电路元件互连的信号线及其它
电导体。作为非限制性实例，此功能电路系统可包含专用集成电路(ASIC)、数字信号处理器、射频芯片、存储器、微控制器及单芯片系统或其组合。功能电路系统通常为实现及实施封装的期望功能性(例如数字IC(例如数字信号处理器)或模拟IC(例如放大器或功率转换器)(例如BiMOS IC)的功能性)的集成电路系统。功能电路系统的能力可在从简单装置到复杂装置的范围内变化。
[0022]铜柱116从半导体裸片110的功能电路系统延伸。明确来说，铜柱116延伸穿过半导体裸片110的电介质层中的接合垫开口且接合到包含半导体衬底112中的功能电路系统(未展示)的金属化层。铜柱116包含焊料接头117，其将铜柱116电连接到覆晶配置中的内部引线指部分125的下安装表面。焊料接头117在铜柱116的顶部上。在一些实例中，焊料接头117可包含无引线焊料，例如锡或锡
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银合金，例如具有0到2.5重量％的银的锡。铜柱116包括铜或铜合金；然而，在其它实例中，可使用不同金属柱或其它导电柱。另外，铜柱116或其它金属柱可使用热压型接合而非焊料接头117来直接接合到内引线指125。
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【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种半导体封装，其包括：半导体裸片，其具有有源表面及非有源表面，所述有源表面包含提供到所述半导体裸片的功能电路系统的电连接的金属柱；背侧金属层，其在所述非有源表面上，其中所述背侧金属层附接到所述非有源表面；及多个引线，其中所述引线中的每一者包含内部引线指部分及包含接合部分的暴露部分，其中所述金属柱的远端与所述内部引线指部分接触且电耦合到所述内部引线指部分，其中所述背侧金属层暴露于所述半导体封装的外表面上，且其中所述接合部分及所述背侧金属层彼此大致成平面。2.根据权利要求1所述的半导体封装，其中所述多个引线包含共同形成引线框锻粗的弯曲，其中所述半导体裸片在由所述引线框锻粗形成的空腔内。3.根据权利要求1所述的半导体封装，其进一步包括覆盖所述引线的所述内部引线指部分且部分覆盖所述半导体裸片的塑封料。4.根据权利要求3所述的半导体封装，其中包围所述背侧金属层的所述塑封料与所述背侧金属层及所述接合部分大致成平面。5.根据权利要求3所述的半导体封装，其中所述背侧金属层暴露于所述半导体封装的X
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Y表面上，其中所述多个引线形成在所述X
‑
Y表面的Y维度上延伸的两行引线，其中所述塑封料在所述Y维度上的长度在约1毫米(mm)到约6.5mm之间，其中所述塑封料在所述X
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Y表面的X维度上的宽度在约0.6mm到约3.5mm之间，且其中所述塑封料在大体上垂直于所述X
‑
Y表面的Z维度上的高度在约0.2mm到约1.8mm之间。6.根据权利要求5所述的半导体封装，其中所述塑封料在所述Y维度上的所述长度在约2.8mm到约3mm之间，且其中所述塑封料在所述Z维度上的所述宽度在约1.2mm到约1.4mm之间。7.根据权利要求6所述的半导体封装，其中所述塑封料在所述Z维度上的所述高度在约0.3mm到约0.4mm之间。8.根据权利要求6所述的半导体封装，其进一步包括相对于所述半导体裸片安装到所述内部引线指部分的无源组件，其中所述无源组件与所述内部引线指部分接触且电耦合到所述内部引线指部分，其中所述无源组件至少部分由所述塑封料覆盖，且其中所述塑封料在所述Z维度上的所述高度在约0.5mm到约1.3mm之间。9.根据权利要求3所述的半导体封装，其中所述多个引线的部分由所述塑封料覆盖且包含弯曲，所述弯曲形成包含所述接合部分的远端脚。10.根据权利要求1所述的半导体封装，其进一步包括相对于所述半导体裸片安装到所述内部引线指部分的无源组件。11.根据权利要求10所述的半导体封装，其中所述半导体裸片经由所述内部引线指部分电耦合到所述无源组件。
12.根据权利要求10所述的半导体封装，其进一步包括覆盖所述引线的所述...
【专利技术属性】
技术研发人员：P，
申请(专利权)人：德州仪器公司，
类型：发明
国别省市：
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