[发明专利]具有改进的尺寸控制的塑料半导体封装

说明书

技术领域

本发明大体上涉及半导体装置和工艺的领域，且更特定来说涉及用于集成电路芯片的密封方法，从而产生具有改进的尺寸控制和板装配特性的较薄且大致平整的封装。

背景技术

近些年来，半导体行业中的主要趋势是努力缩小半导体封装，以使得在将封装安装到用户电路板上时封装轮廓消耗较少的面积和较小的重量，以及以最小的成本(材料与制造成本两者)实现这些目标。最成功的方法之一是开发出所谓的“芯片级封装”。这些封装具有超过芯片面积少于20％的轮廓。仅具有芯片本身轮廓的芯片级封装常常被称为“芯片尺寸封装”。

密封芯片级封装的工艺已采用两种不同的例行程序。在一种方法中，从注射器开口将半粘性材料分配到待覆盖的装置表面的预选定区域上，接着借助于毛细作用力将材料分配到整个区域上并分配到开口内。此技术存在若干缺点。首先，该工艺难以均匀控制并容易出现统计上的变化，例如不平坦的填充物、明显的弯月面形成或例如空洞的瑕疵。材料的选择限于半液态材料，其通常需要延长的“固化”时间用于聚合和硬化，从而导致产品中较高的机械应力。其次，现有的技术工艺并不经济。为了将分配器数目保持在实际界限以内，在一个制造步骤中可密封合适数目的封装，该工艺并不有助于大量生产。

已经付出相当多的努力来应用常规的传递模制技术以生产较薄的半导体产品。然而，已证实实在难以制造总厚度薄于0.8mm的装置。主要的难题是模制化合物对钢模具的腔壁的粘附，已证实其为在模制层缩减到厚度低于0.2mm时(取决于化合物的化学性质)模制化合物对装置零件的粘附变得明显。

发明内容

申请人认识到需要一种低成本、稳健且操作上可靠的模具设计和用于制造薄的机械上稳定的半导体装置的方法。通过借助于用薄的连续塑料膜覆盖模具腔壁来防止模制化合物对模具腔壁的不利粘附，实现了部分解决方案。为此目的，从许多开口“分配的”真空的拉力压按所述柔性膜使其抵靠壁，从而保持模制化合物远离壁。

对于芯片级封装且尤其对于薄装置，可通过压缩模具技术实现这些特征。模具本身必须经设计以使得完成的产品的轮廓不展现与所需几何形状的不希望的偏离；尤其要确保一致的装置厚度和高度。此外，模具设计必须提供一种模制过程，其使任何过程建立的压力保持最小，使得完成的产品在涉及升高温度的应用中将仅展现最小的翘曲。

本发明的一个实施例是一种装置，其具有半导体芯片，其装配在平面衬底上。密封化合物围绕所述装配的芯片以及所述衬底在所述芯片附近的一部分，所述化合物具有平面顶部区域。密封化合物进一步具有从所述衬底到达所述顶部区域的多个侧部区域，这些侧部区域与所述顶部区域形成边缘线，其中所述顶部区域平面与每一侧部区域的各别平面相交。所述密封化合物沿着所述边缘线凹入，使得所述材料沿着所述线下陷；此特征促使所述凹处防止来自所述侧部区域平面的任何化合物到达所述顶部区域平面，借此保持了所述顶部区域的平面性。

本发明的另一实施例是一种用于封装半导体装置的设备，其中所述封装具有平面顶部区域和侧部区域。模具具有顶部和底部以形成用于固持预先装配在平面衬底上的半导体芯片的腔。底部模具部分经构造以容纳所述衬底。顶部模具部分具有用以界定所述封装的所述平面顶部区域的中心模以及搁置在所述衬底上且用以界定所述封装的所述平面侧部区域的侧模。具有宽度的间隙使所述中心模与所述侧模分离。突出部件沿着所述中心模的周边，所述部件朝向所述腔延伸且具有近似等于所述间隙的宽度的高度。

其它实施例增加了所述侧模的突出部，用以放大抵靠所述衬底的所述搁置区域。所述突出部在多个选定的模位置处，使得在封装过程期间模可抵靠所述底部模具部分更有力地夹持所述衬底。