特許 7569365 半導体パッケージとその製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-10-08

(45)【発行日】2024-10-17

(54)【発明の名称】半導体パッケージとその製造方法

(51)【国際特許分類】

   H01L 23/00 20060101AFI20241009BHJP

   H01L 23/28 20060101ALI20241009BHJP

   H01L 25/04 20230101ALI20241009BHJP

   H01L 25/18 20230101ALI20241009BHJP

【ＦＩ】

H01L23/00 C

H01L23/28 F

H01L25/04 Z

【請求項の数】 7

(21)【出願番号】P 2022184615

(22)【出願日】2022-11-18

(65)【公開番号】P2023088277

(43)【公開日】2023-06-26

【審査請求日】2022-11-21

(31)【優先権主張番号】110146832

(32)【優先日】2021-12-14

(33)【優先権主張国・地域又は機関】TW

(73)【特許権者】

【識別番号】311005208

【氏名又は名称】▲き▼邦科技股▲分▼有限公司

(74)【代理人】

【識別番号】110003214

【氏名又は名称】弁理士法人服部国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】鄭 湘寧

(72)【発明者】

【氏名】王 晨聿

(72)【発明者】

【氏名】謝 慶堂

(72)【発明者】

【氏名】張 書▲ヨウ▼

(72)【発明者】

【氏名】何 榮華

【審査官】庄司 一隆

(56)【参考文献】

【文献】米国特許出願公開第２０１８／０３７４７９８（ＵＳ，Ａ１）

【文献】特開２０１０－０１０４４１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００７－１２３５９５（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１８／１６４１５８（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２０１４－１０３２５２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０００－２００８５９（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２００８／０９３４１４（ＷＯ，Ａ１）

【文献】米国特許出願公開第２００９／０２３６７００（ＵＳ，Ａ１）

【文献】特開２０１７－０３８０７４（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｌ ２３／００

Ｈ０１Ｌ ２３／２８

Ｈ０１Ｌ ２５／０４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

少なくとも１つのグランドパッドを有しているキャリアボードと、
前記キャリアボードに設置されていると共に前記キャリアボードに電気的に接続されている半導体素子と、
ワイヤーボンディング工程により前記キャリアボードに形成され、線体と、リード端子と、ボールボンディング端子と、を有し、前記リード端子及び前記ボールボンディング端子は前記線体の両端にそれぞれ位置し、前記ボールボンディング端子の外径は前記線体の外径より大きく、前記リード端子は前記グランドパッドに接合され、前記線体は前記キャリアボードの側方に向けて延伸され、前記ボールボンディング端子は前記キャリアボードの上方に位置し、前記ボールボンディング端子は露出面を有し、前記露出面の面積は前記線体の断面積より大きい少なくとも１本のリード線と、
前記キャリアボードに設置され、前記半導体素子、前記線体及び前記リード端子を被覆し、前記ボールボンディング端子の前記露出面を側面に露出させているパッケージ本体と、
前記パッケージ本体に形成されていると共に前記ボールボンディング端子の前記露出面に接続されている電磁シールド層と、を備えていることを特徴とする半導体パッケージ。

【請求項2】

前記露出面と前記側面とは共面であることを特徴とする請求項１に記載の半導体パッケージ。

【請求項3】

前記ボールボンディング端子の前記外径は、前記線体の前記外径の１．１倍以上、且つ前記線体の前記外径の３倍以下であることを特徴とする請求項１に記載の半導体パッケージ。

【請求項4】

キャリアは相互に接続されている複数のキャリアボードを有し、各前記キャリアボードは少なくとも１つのグランドパッドを有している前記キャリアを提供する工程と、
各半導体素子は各キャリアボードにそれぞれ設置され、各前記半導体素子は各前記キャリアボードに電気的に接続されている複数の前記半導体素子を提供する工程と、
各前記キャリアボード上に線体と、リード端子と、ボールボンディング端子と、を有する少なくとも１本のリード線を形成し、前記リード端子及び前記ボールボンディング端子は前記線体の両端にそれぞれ位置し、前記ボールボンディング端子の外径は前記線体の外径より大きく、前記リード端子は前記グランドパッドに接合され、前記線体は前記キャリアボードの側方に向けて延伸され、前記ボールボンディング端子は各前記キャリアボードの上方に位置し、前記ボールボンディング端子は露出面を有し、前記露出面の面積は前記線体の断面積より大きいワイヤーボンディング工程と、
前記キャリア上に各前記半導体素子、前記線体及び前記リード端子をそれぞれ被覆する複数のパッケージ本体を形成し、各前記パッケージ本体の側面には前記ボールボンディング端子の前記露出面が露出されているパッケージ工程と、
各前記パッケージ本体上に前記ボールボンディング端子の前記露出面に接続されている電磁シールド層を形成する前記電磁シールド層を形成する工程と、を含むことを特徴とする半導体パッケージの製造方法。

【請求項5】

前記パッケージ工程の後に除去工程を実行し、各前記パッケージ本体の前記側面に前記ボールボンディング端子の前記露出面を露出させることを特徴とする請求項４に記載の半導体パッケージの製造方法。

【請求項6】

前記露出面と前記側面とは共面であることを特徴とする請求項５に記載の半導体パッケージの製造方法。

【請求項7】

前記ボールボンディング端子の前記外径は、前記線体の前記外径の１．１倍以上、且つ前記線体の前記外径の３倍以下であることを特徴とする請求項４に記載の半導体パッケージの製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、半導体パッケージ構造とその製造方法に関し、更に詳しくは、電磁シールド層とリード線との接合強度及び信頼性を高める半導体パッケージとその製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

半導体パッケージ構造の体積の小型化が進む昨今、半導体パッケージが電磁干渉を受けやすくなっており、装置、設備、またはシステムの性能が低下したり、損壊することがある。

【0003】

半導体パッケージ構造が電磁干渉を受けないようにするため、キャリアにフレームを設置し、且つフレームに防護カバーを設置している。キャリアの面積を縮小する際に、フレームをキャリアに合わせて縮小する必要があるため、フレームの製造難度及びフレームとキャリアとを対置する難度が高まり、同時にフレームと防護カバーとの接合強度及び信頼性が低下する。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

本発明は、上述に鑑みてなされたものであり、その目的は、電磁シールド層とリード線との接合面積を増加することで、電磁シールド層とリード線との接合強度及び信頼性を高める半導体パッケージとその製造方法を提供することにある。本発明は、且つ先行技術のフレームとキャリアとを対置しにくいという問題を解決する。

【課題を解決するための手段】

【0005】

本発明の一態様の半導体パッケージは、キャリアボードと、半導体素子と、リード線と、パッケージ本体と、電磁シールド層と、を含んで構成されている。前記キャリアボードはグランドパッドを有し、前記半導体素子は前記キャリアボードに設置されていると共に前記キャリアボードに電気的に接続されている。前記リード線はワイヤーボンディング工程により前記キャリアボードに形成されている。前記リード線は線体と、リード端子と、ボールボンディング端子と、を有し、前記リード端子及び前記ボールボンディング端子は前記線体の両端にそれぞれ位置している。前記ボールボンディング端子の外径は前記線体の外径より大きい。前記リード端子は前記グランドパッドに接合されている。前記線体は前記キャリアボードの側方に向けて延伸されている。前記ボールボンディング端子は前記キャリアボードの上方に位置している。前記ボールボンディング端子は露出面を有し、前記露出面の面積は前記線体の断面積より大きい。前記パッケージ本体は前記キャリアボードに設置され、前記半導体素子、前記線体及び前記リード端子を被覆し、前記ボールボンディング端子の前記露出面を側面に露出させている。前記電磁シールド層は前記パッケージ本体上に形成されていると共に前記ボールボンディング端子の前記露出面に接続されている。

【0006】

また、本発明に係る半導体パッケージの製造方法は、キャリアは相互に接続されている複数のキャリアボードを有し、各キャリアボードは少なくとも１つのグランドパッドを有している前記キャリアを提供する工程と、各半導体素子は各前記キャリアボードにそれぞれ設置され、各前記半導体素子は各前記キャリアボードに電気的に接続されている複数の半導体素子を提供する工程と、各前記キャリアボード上に線体と、リード端子と、ボールボンディング端子と、を有する少なくとも１本のリード線を形成し、前記リード端子及び前記ボールボンディング端子は前記線体の両端にそれぞれ位置し、前記ボールボンディング端子の外径は前記線体の外径より大きく、前記リード端子は前記グランドパッドに接合され、前記線体は前記キャリアボードの側方に向けて延伸され、前記ボールボンディング端子は各前記キャリアボードの上方に位置し、前記ボールボンディング端子は露出面を有し、前記露出面の面積は前記線体の断面積より大きいワイヤーボンディング工程と、前記キャリア上に各前記半導体素子、前記線体及び前記リード端子をそれぞれ被覆する複数のパッケージ本体を形成し、各前記パッケージ本体の側面には前記ボールボンディング端子の前記露出面が露出されているパッケージ工程と、各前記パッケージ本体上に前記ボールボンディング端子の前記露出面に接続されている電磁シールド層を形成する前記電磁シールド層を形成する工程と、を含む。

【発明の効果】

【0007】

本発明によると、ボールボンディング端子の外径を線体の外径より大きく、或いは、ボールボンディング端子の露出面を線体の断面積より大きくすることで、電磁シールド層とリード線との接合面積を増加させ、電磁シールド層とリード線との接合強度及び信頼性を高めている。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】本発明の一実施例に係る半導体パッケージの製造方法を示すフローチャートである。

【図2】本発明の一実施例に係るキャリアを示す平面図である。

【図3】本発明の一実施例に係る半導体パッケージの製造方法を模式的に示した断面図である。

【図4】本発明の一実施例に係る半導体パッケージの製造方法を模式的に示した断面図である。

【図5】本発明の一実施例に係る半導体パッケージの製造方法を模式的に示した断面図である。

【図6A】本発明の一実施例に係る半導体パッケージの製造方法を模式的に示した断面図である。

【図6B】本発明の一実施例に係る半導体パッケージの製造方法を模式的に示した断面図である。

【図7】本発明の一実施例に係る半導体パッケージの製造方法を模式的に示した断面図である。

【図8】本発明の一実施例に係る半導体パッケージの製造方法を模式的に示した断面図である。

【図9】本発明の一実施例に係る半導体パッケージの製造方法を模式的に示した断面図である。

【図10】本発明の一実施例に係るキャリアボード上にリード線を形成する外観斜視図である。

【図11】本発明の他の実施例に係るキャリアボード上にリード線を形成する外観斜視図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明する。

【0010】

まず、図１から図９を参照しながら、本発明に係る半導体パッケージ１００の製造方法について説明する。

【0011】

本発明の半導体パッケージの製造方法は半導体パッケージ１００を形成するために用いられる。この製造方法は、キャリアを提供する工程Ｓ１と、複数の半導体素子を提供する工程Ｓ２と、ワイヤーボンディング工程Ｓ３と、パッケージ工程Ｓ４と、電磁シールド層を形成する工程Ｓ６と、を含んで構成される。本実施例では、半導体パッケージ構造１００の製造方法は、工程Ｓ６の前に実行する除去工程Ｓ５を更に含む。

【0012】

図１から図３を参照すると、工程Ｓ１において、キャリア１０を提供する。キャリア１０は相互に接続されている複数のキャリアボード１１０を有する。各キャリアボード１１０は少なくとも１つのグランドパッド１１１を有する。キャリア１０はウェハーまたは回路基板であるが、但しこれらに限られない。本実施例では、キャリア１０はウェハーである、各キャリアボード１１０は少なくとも１つの回路（図示省略）を有する、且つ回路は再配線層（ＲＤＬ， Ｒｅｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ Ｌａｙｅｒ）である。

【0013】

図１、図２及び図４に示すように、工程Ｓ２において複数の半導体素子１２０を提供する。各半導体素子１２０は各キャリアボード１１０にそれぞれ設置されている。各半導体素子１２０は、各キャリアボード１１０にそれぞれ電気的に接続されているチップである。本実施例では、工程Ｓ２において、複数の電子素子１６０を更に提供する。各電子素子１６０は各キャリアボード１１０にそれぞれ設置され、各キャリアボード１１０に電気的に接続されている。各電子素子１６０は他のチップまたは他の能動的／受動的電子素子でもよい。

【0014】

図１及び図５に示すように、工程Ｓ３において、ワイヤーボンディング工程を実行する。各キャリアボード１１０上に少なくとも１本のリード線１３０を形成する。リード線１３０の材質は金（Ａｕ）または銅（Ｃｕ）から選択可能であるが、但しこれらに限られない。

【0015】

図５及び図１０を参照すると、リード線１３０は、線体１３１と、リード端子１３２と、ボールボンディング端子１３３と、を有して構成される。リード端子１３２及びボールボンディング端子１３３は線体１３１の両端にそれぞれ位置する。ボールボンディング端子１３３の外径は線体１３１の外径より大きい。リード端子１３２はグランドパッド１１１に接合されている。線体１３１はキャリアボード１１０の上方または側方に向けて延伸され、ボールボンディング端子１３３がキャリアボード１１０の上方に位置している。本実施例では、接合ツール（図示省略、キャピラリー（ｃａｐｉｌｌａｒｙ）等）によりリード端子１３２をグランドパッド１１１に接合し、且つ電気トーチプロセス（ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ ｆｌａｍｅ ｏｆｆ）により線体１３１の自由端にボールボンディング端子１３３を形成している。好ましくは、ボールボンディング端子１３３の外径は線体１３１の外径の１．１倍以上、且つボールボンディング端子１３３の外径は線体１３１の外径の３倍以下である。

【0016】

図５及び図１０に示すように、工程Ｓ３において、各キャリアボード１１０上に複数のリード線１３０を形成し、これらリード線１３０により電磁遮蔽フェンス１７０を構成することが好ましい。本実施例では、電磁遮蔽フェンス１７０を構成するこれらリード線１３０は各キャリアボード１１０の上方に向けて延伸される。電磁遮蔽フェンス１７０は半導体素子１２０と電子素子１６０との間に設置され、半導体素子１２０と電子素子１６０とを間隔を空けて遮蔽し、半導体素子１２０と電子素子１６０とが相互に干渉しないようにしている。他の実施例では、電磁遮蔽フェンス１７０は半導体素子１２０を包囲している（図１１参照）。

【0017】

図１及び図６Ａを参照すると、工程Ｓ４において、キャリア１０上に複数のパッケージ本体１４０を形成する。各パッケージ本体１４０は各キャリアボード１１０にある半導体素子１２０、電子素子１６０、線体１３１及びリード端子１３２を被覆し、且つボールボンディング端子１３３を露出させている。

【0018】

図６Ａに示すように、工程Ｓ４の後にも各パッケージ本体１４０に各リード線１３０のボールボンディング端子１３３が露出している場合、続けて工程Ｓ６を実行する。

【0019】

図６Ｂに示すように、工程Ｓ４の後に各パッケージ本体１４０に各リード線１３０のボールボンディング端子１３３が被覆されている場合、先に工程Ｓ５を実行し、各パッケージ本体１４０に各リード線１３０のボールボンディング端子１３３を露出させた後、工程Ｓ６を実行する。

【0020】

図１及び図７に示すように、各リード線１３０の線体１３１が各キャリアボード１１０の上方に向けて延伸されている場合、レーザーまたは研磨プロセスにより、工程Ｓ５中に各パッケージ本体１４０を薄型化し、各パッケージ本体１４０に各リード線１３０のボールボンディング端子１３３を露出させ、或いはレーザーまたは研磨プロセスにより、各パッケージ本体１４０に凹部１４１を形成し、且つ凹部１４１に各リード線１３０のボールボンディング端子１３３を露出させる。

【0021】

図２及び図７に示すように、工程Ｓ５において、各リード線１３０の線体１３１が各キャリアボード１１０の側方に向けて延伸されている場合、切断経路Ａに沿って各パッケージ本体１４０を切断し、各パッケージ本体１４０にボールボンディング端子１３３を露出させる。

【0022】

図７に示すように、工程Ｓ５において、各パッケージ本体１４０を薄型化することで、凹部１４１を形成するか、各パッケージ本体１４０を切断する等の方式により、各パッケージ本体１４０に各リード線１３０のボールボンディング端子１３３を露出させる。ボールボンディング端子１３３は露出面１３４を有し、各パッケージ本体１４０の表面１４２には露出面１３４が露出されている。露出面１３４と表面１４２とは共面であり、且つ露出面１３４の面積は線体１３１の断面積より大きい。

【0023】

図７を参照すると、各パッケージ本体１４０に凹部１４１が形成されると、各パッケージ本体１４０の表面１４２は凹部１４１の内面となり、且つボールボンディング端子１３３の露出面１３４と凹部１４１の内面とは共面となる。各パッケージ本体１４０が切断されると、各パッケージ本体１４０の表面１４２が各パッケージ本体１４０の側面となり、ボールボンディング端子１３３の露出面１３４と側面とが共面となる。

【0024】

図１及び図８を参照すると、工程Ｓ６において、各パッケージ本体１４０上に電磁シールド層１５０を形成する。電磁シールド層１５０の材質は銅（Ｃｕ）、鉄（Ｆｅ）、コバルト（Ｃｏ）、ニッケル（Ｎｉ）、ステンレス（ｓｔａｉｎｌｅｓｓ ｓｔｅｅｌ）等の導電性材料から選択し、且つ金属フィルム貼付、電気めっき、スパッタリング、または塗布等のプロセスを経て電磁シールド層１５０が形成される。好ましくは、電磁シールド層１５０はパッケージ本体１４０を被覆すると共にボールボンディング端子１３３に接続されている。本実施例では、電磁シールド層１５０はボールボンディング端子１３３の露出面１３４に接合されている。

【0025】

図９に示すように、工程Ｓ６の後に、キャリア１０を切断してこれらキャリアボード１１０を分離し、複数の半導体パッケージ１００を形成する。

【0026】

本発明はボールボンディング端子１３３の外径が線体１３１の外径より大きいため、或いは、ボールボンディング端子１３３の露出面１３４が線体１３１の断面積より大きいため、電磁シールド層１５０とリード線１３０との接合面積が増加し、電磁シールド層１５０とリード線１３０との接合強度及び信頼性が高まっている。

【0027】

以上、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の形態で実施可能である。

【符号の説明】

【0028】

１０ キャリア
１００ 半導体パッケージ
１１０ キャリアボード
１１１ グランドパッド
１２０ 半導体素子
１３０ リード線
１３１ 線体
１３２ リード端子
１３３ ボールボンディング端子
１３４ 露出面
１４０ パッケージ本体
１４１ 凹部
１４２ 表面
１５０ 電磁シールド層
１６０ 電子素子
１７０ 電磁遮蔽フェンス
Ａ 切断経路
Ｓ１ キャリアを提供する工程
Ｓ２ 複数の半導体素子を提供する工程
Ｓ３ ワイヤーボンディング工程
Ｓ４ パッケージ工程
Ｓ５ 除去工程
Ｓ６ 電磁シールド層を形成する工程

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6A】

【図6B】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】