特表2020-537340(P2020-537340A)IP Force 特許公報掲載プロジェクト 2022.1.31 β版

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特表2020-537340半導体デバイスにおけるリードフレーム
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公表特許公報(A)
(11)【公表番号】特表2020-537340(P2020-537340A)
(43)【公表日】2020年12月17日
(54)【発明の名称】半導体デバイスにおけるリードフレーム
(51)【国際特許分類】
   H01L 23/50 20060101AFI20201120BHJP
【FI】
   H01L23/50 L
   H01L23/50 R
【審査請求】未請求
【予備審査請求】未請求
【全頁数】24
(21)【出願番号】特願2020-519680(P2020-519680)
(86)(22)【出願日】2018年10月5日
(85)【翻訳文提出日】2020年5月22日
(86)【国際出願番号】US2018054517
(87)【国際公開番号】WO2019071072
(87)【国際公開日】20190411
(31)【優先権主張番号】62/568,333
(32)【優先日】2017年10月5日
(33)【優先権主張国】US
(31)【優先権主張番号】62/568,330
(32)【優先日】2017年10月5日
(33)【優先権主張国】US
(31)【優先権主張番号】62/568,331
(32)【優先日】2017年10月5日
(33)【優先権主張国】US
(31)【優先権主張番号】16/150,986
(32)【優先日】2018年10月3日
(33)【優先権主張国】US
(81)【指定国】 AP(BW,GH,GM,KE,LR,LS,MW,MZ,NA,RW,SD,SL,ST,SZ,TZ,UG,ZM,ZW),EA(AM,AZ,BY,KG,KZ,RU,TJ,TM),EP(AL,AT,BE,BG,CH,CY,CZ,DE,DK,EE,ES,FI,FR,GB,GR,HR,HU,IE,IS,IT,LT,LU,LV,MC,MK,MT,NL,NO,PL,PT,RO,RS,SE,SI,SK,SM,TR),OA(BF,BJ,CF,CG,CI,CM,GA,GN,GQ,GW,KM,ML,MR,NE,SN,TD,TG),AE,AG,AL,AM,AO,AT,AU,AZ,BA,BB,BG,BH,BN,BR,BW,BY,BZ,CA,CH,CL,CN,CO,CR,CU,CZ,DE,DJ,DK,DM,DO,DZ,EC,EE,EG,ES,FI,GB,GD,GE,GH,GM,GT,HN,HR,HU,ID,IL,IN,IR,IS,JO,JP,KE,KG,KH,KN,KP,KR,KW,KZ,LA,LC,LK,LR,LS,LU,LY,MA,MD,ME,MG,MK,MN,MW,MX,MY,MZ,NA,NG,NI,NO,NZ,OM,PA,PE,PG,PH,PL,PT,QA,RO,RS,RU,RW,SA,SC,SD,SE,SG,SK,SL,SM,ST,SV,SY,TH,TJ,TM,TN,TR,TT
(71)【出願人】
【識別番号】390020248
【氏名又は名称】日本テキサス・インスツルメンツ合同会社
(71)【出願人】
【識別番号】507107291
【氏名又は名称】テキサス インスツルメンツ インコーポレイテッド
(74)【上記1名の代理人】
【識別番号】100098497
【弁理士】
【氏名又は名称】片寄 恭三
(72)【発明者】
【氏名】スリーニーバサン ケイ コドゥリ
【テーマコード(参考)】
5F067
【Fターム(参考)】
5F067AA01
5F067AB04
5F067BE09
5F067CC03
5F067CC05
5F067CC07
5F067DA17
5F067DB07
5F067DE01
5F067DF20
5F067EA04
(57)【要約】
一例において、リードフレーム(102)を備える半導体パッケージを形成する方法が、曲線状であり得る第1の複数の開口(118)を形成するために、切断パターン(146)に従って第1の深さまで、レーザーを用いるなどして、金属ストリップ(138)の第1の側(128)を切断することを含む。この方法は更に、第2の複数の開口(120)を形成するために、フォトレジストパターンに従って第2の深さまで金属ストリップ(138)の第2の側(130)をエッチングすることを含む。第1の複数の開口(118)の少なくとも幾つかが、第2の複数の開口(120)の少なくとも幾つかと流体連通して、複数のリードフレームリード(116)を形成する。第1の深さは、金属ストリップ(138)の高さより浅く、第2の深さもこの高さより浅い。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
半導体パッケージを形成するための方法であって、
半導体パッケージのためのリードフレームを形成することを含み、
前記リードフレームを形成することが、
金属ストリップの第1の側に延在する第1の複数の開口を形成するため、切断パターンに従って前記第1の側を深さD1まで切断することであって、前記深さD1が前記金属ストリップの高さHより小さく、前記深さD1が、前記金属ストリップの前記第1の側から、前記第1の側とは反対の前記金属ストリップの第2の側に向かっている、前記第1の側を切断することと、
前記金属ストリップの前記第2の側に延在する第2の複数の開口を形成するため、フォトレジストパターンに従って前記金属ストリップの前記第2の側を深さD2までエッチングすることであって、前記深さD2が前記金属ストリップの高さHより浅い、前記第2の側をエッチングすることと、
半導体ダイと、前記リードフレームの前記複数のリード上の複数のバンプランディングサイトとの間の複数のバンプを結合することであって、前記複数のバンプの少なくとも幾つかが、前記複数のリードの最後の一つに沿った端部から見たときに重なり合うように見える、前記複数のバンプを結合することと、
半導体パッケージを形成するため、前記半導体ダイの少なくとも一部と前記リードフレームの少なくとも一部をモールディング化合物で覆うことと、
を含み、
前記第1の複数の開口の少なくとも幾つかが、前記第2の複数の開口の上にあり、前記第2の複数の開口の少なくとも幾つかと流体連通してリードフレーム上に複数のリードを形成し、
前記第1の側を切断するための前記切断パターンが非線形部分を含む、
方法。
【請求項2】
請求項1に記載の半導体パッケージを形成するための方法であって、前記金属ストリップの前記第1の側を切断することが、レーザー、精密ウォータージェット、又はプラズマカッターを用いることを含む、方法。
【請求項3】
請求項1に記載の半導体パッケージを形成するための方法であって、前記切断パターンが、前記第1の開口が前記第2の開口の上にあるように前記フォトレジストパターンと整合し、前記金属ストリップの前記第1の側を切断することが、前記高さHの少なくとも50パーセントが前記金属ストリップの前記第2の側からエッチングされている位置と整合する、方法。
【請求項4】
請求項1に記載の半導体パッケージを形成するための方法であって、前記第2の側からの前記エッチングが、前記金属ストリップの前記高さHの50〜80パーセントを取り除く、方法。
【請求項5】
請求項1に記載の半導体パッケージを形成するための方法であって、前記金属ストリップの前記第1の側を切断することが、50ミクロン未満である横方向幅W1を有する切断部を形成することを含む、方法。
【請求項6】
請求項1に記載の半導体パッケージを形成するための方法であって、前記金属ストリップの前記第1の側を切断することが、25ミクロン未満である横方向幅W1を有する切断を形成することを含む、方法。
【請求項7】
請求項1に記載の半導体パッケージを形成するための方法であって、前記切断が、前記エッチング後に行われる、方法。
【請求項8】
請求項1に記載の半導体パッケージを形成するための方法であって、前記フォトレジストパターンが実質的に線形である、方法。
【請求項9】
請求項1に記載の半導体パッケージを形成するための方法であって、前記フォトレジストパターンが実質的に線形であり、前記切断パターンが曲線状である、方法。
【請求項10】
方法であって、
半導体パッケージのためのリードフレームを形成することを含み、
前記リードフレームを形成することが、
金属ストリップの第1の側を前記第1の側へ延在する第1の複数の開口を形成するために切断パターンに従って切断することであって、前記金属ストリップが前記第1の側と前記第1の側とは反対の第2の側とを有し、前記金属ストリップが前記第1の側と前記第2の側との間に高さHを有し、対応するバンプのベースを受けるためのサイトである複数のバンプランディングサイトを有する複数のリードを形成することを含む、前記第1の側を切断することと、
前記金属ストリップの前記第2の側にフォトレジストを適用することと、
前記金属ストリップの前記第2の側へ延在する第2の複数の開口を形成するために前記金属ストリップの前記第2の側に化学エッチングを適用することであって、前記第2の複数の開口の少なくとも一部が前記第1の複数の開口と整合し、前記第2の側からの前記エッチングの深さD2が前記金属ストリップの前記高さH未満である、前記金属ストリップの前記第2の側に化学エッチングを適用することと、
前記金属ストリップの前記第2の側から前記フォトレジストを取り除くことと、
半導体ダイと、前記リードフレーム上の前記複数のバンプランディングサイトとの間の複数のバンプを結合することであって、前記複数のバンプの少なくとも幾つかが、前記複数のリードの少なくとも幾つかに沿った端部から見たときに重なり合うように見える、前記複数のバンプを結合することと、
半導体パッケージを形成するため、前記半導体ダイ及び前記リードフレームの少なくとも一部をモールディング化合物で覆うことと、
を含む、
方法。
【請求項11】
請求項10に記載の方法であって、前記金属ストリップの前記第1の側を切断することがレーザーを用いることを含む、方法。
【請求項12】
請求項10に記載の方法であって、前記金属ストリップの前記第1の側を切断することが、精密ウォータージェット又はプラズマカッターを用いることを含む、方法。
【請求項13】
請求項10に記載の方法であって、前記フォトレジストパターンに従って前記金属ストリップの前記高さHの50〜80パーセントが除去されるまで前記化学的エッチングが適用される、方法。
【請求項14】
請求項10に記載の方法であって、前記金属ストリップの前記第1の側を切断することが、50ミクロン未満である横方向幅W1を有する切断を形成することを含む、方法。
【請求項15】
請求項10に記載の方法であって、前記金属ストリップの前記第1の側を切断することが、25ミクロン未満である横方向幅W1を有する切断を形成することを含む、方法。
【請求項16】
請求項10に記載の方法であって、前記切断が、前記化学的エッチングを適用する工程の後に行われる、方法。
【請求項17】
請求項10に記載の方法であって、前記切断パターンが、非線形であり正弦波パターンに類似している、方法。
【請求項18】
半導体パッケージであって、
金属リードフレームを含み、前記金属リードフレームが、
第1の側と前記第1の側とは反対の第2の側とを有する金属ストリップ、
前記第1の側から前記金属ストリップ内へ部分的に延在し、前記第1の側に沿って延在する第1の複数の開口であって、前記第1の複数の開口の各々が、50ミクロン又はそれより短い横方向幅W1を有する、前記第1の複数の開口と、
前記第2の側から前記金属ストリップ内へ部分的に延在し、前記第2の側に沿って延在する第2の複数の開口であって、前記第2の複数の開口の各々が、前記横方向幅W1より大きい横方向幅W2を有し、前記第1の複数の開口が前記第2の複数の開口と交差して複数のリードを形成する、前記第2の複数の開口と、
前記複数のリード上の前記リードフレームの前記第1の側上の複数のバンプランディングサイトと、
幅W3を有し、前記リードフレーム上の前記複数のバンプランディングサイトの少なくとも幾つかから半導体ダイ上のサイトまで延在する、複数の電力バンプと、
幅W4を有し、前記リードフレーム上の前記複数のバンプランディングサイトの少なくとも幾つかから半導体ダイ上のサイトまで延在する複数の信号バンプであって、W3がW4より大きい、前記複数の信号バンプと、
前記リードフレームの少なくとも一部と前記半導体ダイの少なくとも一部と覆うモールディング化合物と、
を含み、
前記第1の複数の開口が、非線形であり、前記第2の複数の開口の上にあり、
前記複数の電力バンプの少なくとも幾つかと前記複数の信号バンプの少なくとも幾つかとが、前記リードフレームの少なくとも一つに沿った端部から見た場合に重なって見える、
半導体パッケージ。
【請求項19】
請求項18に記載の半導体パッケージであって、
前記複数の電力バンプのうちの少なくとも一つが、前記複数のリードの第2のリードに近接する前記複数のリードの第1のリード上にあり、
前記複数の信号バンプのうちの少なくとも一つが前記第2のリードに結合され、
前記第1のリード上の前記複数の信号バンプのうちの少なくとも一つの信号バンプの中心が、前記複数の電力バンプのうちの前記少なくとも一つの電力バンプの中心から距離Dだけ直角に分離されており、W3の半分にW4の半分に付加したものがDより大きい、
半導体パッケージ。
【請求項20】
請求項18に記載の半導体パッケージであって、前記複数の電力バンプの各々が、前記半導体ダイにおける端部から前記リードフレームにおけるより大きな端部まで長手方向軸に沿って先細りにされている、半導体パッケージ。
【請求項21】
請求項18に記載の半導体パッケージであって、前記第2の複数の開口の深さが、前記金属リードフレームの高さHの50〜80パーセントである、半導体パッケージ。
【請求項22】
請求項18に記載の半導体パッケージであって、前記第2の複数の開口が線形である、半導体パッケージ。
【請求項23】
半導体パッケージであって、
第1の側と前記第1の側とは反対の第2の側とを含むリードフレーム、
前記第1の側からの第1の複数の開口及び前記第2の側からの第2の複数の開口であって、前記第2の複数の開口の各々が前記第1の複数の開口の各々より広く、前記第1の複数の開口の各々が前記リードフレームの上面図から非線形である、前記第1の複数の開口及び前記第2の複数の開口、
複数の第1のバンプ及び複数の第2のバンプを介して前記リードフレームに電気的に接続される半導体ダイ、
を含み、
複数の第1のバンプの各々が、半導体ダイの所与の断面平面上の前記第2の複数のバンプの各々の横方向断面エリアより大きい横方向断面エリアを含み、
前記第1の複数のバンプのうちの少なくとも一つが、前記半導体パッケージの側面図からの前記第2の複数のバンプのうちの少なくとも一つと重なる、
半導体パッケージ。
【請求項24】
請求項23に記載の半導体パッケージであって、前記第2の複数の開口の各々が、前記リードフレームの平面図から線形である、半導体パッケージ。
【請求項25】
請求項23に記載の半導体パッケージであって、モールド化合物が、前記リードフレーム、前記半導体ダイ、前記第1の複数の開口、及び前記第2の複数の開口の一部を覆う、半導体パッケージ。
【請求項26】
請求項23に記載の半導体パッケージであって、前記複数の第1のバンプが前記半導体ダイへの電力伝送のためのものである、半導体パッケージ。
【請求項27】
請求項23に記載の半導体パッケージであって、前記複数の第2のバンプが前記半導体への信号伝送のためのものである、半導体パッケージ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本願は、概して半導体デバイスに関し、より詳細には半導体デバイスにおけるリードフレームに関する。
【背景技術】
【0002】
幾つかのタイプの半導体パッケージにおいて、半導体ダイは、複数の相互接続バンプ又はポストを介して、直接的に、リードフレームに取り付けられる。複数の相互接続バンプは、半導体ダイをリードフレームに電気的に接続する。半導体ダイにおける各相互接続バンプのコンタクト表面エリアは、大抵、リードフレームにおける相互接続バンプのコンタクト表面エリアと同じ寸法である。
【発明の概要】
【0003】
一例において、半導体パッケージを形成する方法が、半導体パッケージのためのリードフレームを形成することを含み、リードフレームを形成することは、切断パターンに従って金属ストリップの第1の側を深さD1まで切断して、第1の側に延在する第1の複数の開口を形成することを含む。深さD1は金属ストリップの高さHより浅い。深さD1は、金属ストリップの第1の側から、第1の側とは反対の第2の側に向かっている。リードフレームを形成する方法は、金属ストリップの第2の側に延在する第2の複数の開口を形成するため、金属ストリップの第2の側をフォトレジストパターンに従って深さD2までエッチングすることを更に含み、深さD2は金属ストリップの高さHより浅い。第1の複数の開口の少なくとも幾つかが、第2の複数の開口の上にあり、第2の複数の開口の少なくとも幾つかと流体連通して、リードフレーム上に複数のリードを形成する。第1の側を切断するための切断パターンは非線形部を含む。
【0004】
半導体パッケージを形成するための方法は更に、半導体ダイと、リードフレームの複数のリード上の複数のバンプランディングサイトとの間で複数のバンプを結合することを含む。複数のバンプの少なくとも幾つかが、複数のリードの少なくとも最後のリードに沿った端部から見ると重なり合うように見える。また、半導体パッケージを形成するための方法は、半導体パッケージを形成するため、半導体ダイの少なくとも一部と、リードフレームの少なくとも一部とをモールディング化合物で覆うことを含む。
【0005】
別の例によると、半導体パッケージを形成する方法が、半導体パッケージのためのリードフレームを形成することを含む。リードフレームを形成するこの工程は、金属ストリップの第1の側へ延在する第1の複数の開口を形成するため、切断パターンに従って金属ストリップの第1の側を切断することを含む。金属ストリップは、第1の側及び第2の側を有する。第2の側は第1の側とは反対側であり、金属ストリップは、第1の側と第2の側との間に高さHを有する。リードフレームを形成することは更に、金属ストリップの第2の側にフォトレジストを適用することと、フォトレジストパターンに従って金属ストリップの第2の側に化学的エッチングを適用して、金属ストリップの第2の側へ延在する第2の複数の開口を形成することとを含み、第2の複数の開口の少なくとも一部が第1の複数の開口と整合する。第2の側からのエッチングによって深さD2が形成され、深さD2は金属ストリップの高さHより小さい。
【0006】
リードフレームを形成することは、金属ストリップの第2の側からフォトレジストを取り除くことも含む。金属ストリップの第1の側を切断することは、複数のバンプランディングサイトを有する複数のリードを形成することに関与し、これらは、対応するバンプのベースを受けるためのサイトである。また、この方法は、半導体ダイとリードフレーム上の複数のバンプランディングサイトとの間で複数のバンプを結合することを含む。複数のバンプの少なくとも幾つかが、複数のリードの少なくとも幾つかに沿った端部から見ると重なり合うように見える。また、この方法は半導体パッケージを形成するために、半導体ダイとリードフレームの少なくとも一部をモールディング化合物で覆うことを含む。
【0007】
別の例によると、半導体パッケージが金属リードフレームを含み、金属リードフレームは、第1の側及び第1の側とは反対の第2の側を有する金属ストリップと、第1の側から金属ストリップ内へ部分的に延在し、第1の側に沿って延在する第1の複数の開口とを含む。第1の複数の開口の各々は、50ミクロン又はそれより小さい横方向幅W1を有する。金属リードフレームは更に、第2の側から金属ストリップ内へ部分的に延在し、第2の側に沿って延在する第2の複数の開口を含み、第2の複数の開口の各々は、横方向幅W1より大きい横方向幅W2を有する。第1の複数の開口は、第2の複数の開口と交差して複数のリードを形成する。第1の複数の開口は、非線形であり、第2の複数の開口の上にある。また、金属リードフレームは、複数のリード上のリードフレームの第1の側に複数のバンプランディングサイトを含む。
【0008】
半導体パッケージは更に、幅W3を有する複数の電力バンプであって、リードフレーム上の複数のバンプランディングサイトの少なくとも幾つかから半導体ダイ上のサイトまで延在する、複数の電力バンプと、幅W4を有する複数の信号バンプであって、リードフレーム上の複数のバンプランディングサイトの少なくとも幾つかから半導体ダイ上のサイトまで延在する、複数の信号バンプと、リードフレームの少なくとも一部及び半導体ダイの少なくとも一部を覆うモールディング化合物とを含む。W3はW4より大きく、複数の電力バンプの少なくとも幾つかと複数のバンプの少なくとも幾つかとは、複数のリードの少なくとも一つに沿った端部から見たときに重なり合うように見える。
【0009】
更に別の例に従って、半導体パッケージが、第1の側と、第1の側とは反対の第2の側とを含むリードフレーム、及び、第1の側からの第1の複数の開口と、第2の側からの第2の複数の開口とを含む。第2の複数の開口の各々は、第1の複数の開口の各々より広く、第1の複数の開口の各々は、リードフレームの上面図から見て非線形である。また、半導体パッケージは、複数の第1のバンプ及び複数の第2のバンプを介してリードフレームに電気的に接続される半導体ダイを含む。複数の第1のバンプの各々は、半導体パッケージの所与の平面上の第2の複数のバンプの各々のエリアよりも大きいエリアを含む。第1の複数バンプのうちの少なくとも一つが、半導体パッケージの側面図から見たとき第2の複数のバンプのうちの少なくとも一つと重なる。その他の例及び配置も本明細書に開示される。
【図面の簡単な説明】
【0010】
図1】例示の半導体パッケージの概略の部分的に切断された斜視図である。
【0011】
図2A図1の半導体パッケージの一部の立面概略正面図である。
【0012】
図2B図2Aの半導体パッケージの概略上面図である。
【0013】
図3A】断面立面図で示される、例示のリードフレームを形成するためのプロセス工程を示す概略図である。
図3B】断面立面図で示される、例示のリードフレームを形成するためのプロセス工程を示す概略図である。
図3C】断面立面図で示される、例示のリードフレームを形成するためのプロセス工程を示す概略図である。
図3D】断面立面図で示される、例示のリードフレームを形成するためのプロセス工程を示す概略図である。
図3E】断面立面図で示される、例示のリードフレームを形成するためのプロセス工程を示す概略図である。
【0014】
図4A】例示の半導体パッケージの一部の概略斜視図である。
【0015】
図4B図4Aの半導体パッケージの概略の立面正面図である。
【0016】
図4C図4Aの半導体パッケージの概略上面図である。
【0017】
図4D】隠れたリードを介して示された開口を有する図4Aの半導体パッケージの概略上面図である。
【0018】
図5】例示の半導体パッケージの一部の概略上面図である。
【0019】
図6】例示の半導体パッケージの一部の概略上面図である。
【0020】
図7】例示の半導体パッケージの一部の概略上面図である。
【0021】
図8】例示の半導体パッケージの一部の概略上面図である。
【0022】
図9】例示の半導体パッケージの一部の概略上面図である。
【0023】
図10】半導体パッケージを形成する例示の方法である。
【発明を実施するための形態】
【0024】
幾つかの半導体パッケージは、半導体ダイが、複数の相互接続バンプ、ピラー、又はポストを介して、リードフレームに直接的に取り付けられるように構成される。このタイプのパッケージングは、ワイヤボンディングを用いるその他のタイプのリード(leaded)パッケージよりも改善された電気的及び熱的性能を提供し得る。また、半導体ダイをリードフレームに接続するワイヤボンドをなくすことにより、パッケージ寄生を抑えることができる。
【0025】
しかしながら、半導体ダイは、概して、リードフレームと比較して、相互接続バンプに接続するために利用可能な表面エリアがより小さい。そして、電子機器の普及と機能性の増加に伴い、半導体ダイの寸法を更に低減することが望ましい。その結果、半導体ダイが縮小するにつれて、相互接続バンプ接続に利用可能な表面エリアの量も減る。相互接続バンプ接続のための半導体ダイ上で利用可能な表面エリアは、相互接続バンプの直径寸法と、半導体ダイをリードフレームに接続するために用いられ得る相互接続バンプの数とを決定する要因の1つである。
【0026】
相互接続バンプは均一な円筒形状を有しており、例えば、相互接続バンプの直径は、相互接続バンプのダイ側とリードフレーム側との間で均一である。そのため、そのダイ接続側における相互接続バンプコンタクト表面エリアは、そのリードフレーム接続側におけるそのコンタクト表面エリアと同じである。相互接続バンプの直径を小さくすると、半導体ダイだけでなくリードフレーム上の相互接続バンプのコンタクト表面エリアも減る。
【0027】
リードフレーム上の相互接続バンプのコンタクト表面エリアの低減は、電力及び電流密度を、相互接続バンプとリードフレームとの間の接合において増大させる傾向がある。電力及び電流密度を増加させることは、相互接続バンプとリードフレームとの間の接合におけるエレクトロマイグレーションに起因して、より高い温度及び早期の欠陥をもたらす可能性がある。相互接続バンプをリードフレームに取り付けるために用いられるはんだ材料は、相互接続バンプをリードフレームに取り付ける際に用いられるはんだ材料の特性により、エレクトロマイグレーションの問題に寄与し得る。
【0028】
しかしながら、リードフレーム上の相互接続バンプコンタクト表面エリアの低減は、唯一の起こり得る問題ではない。半導体ダイとリードフレームとの間の電力及び電流の伝送の増加に伴い、電力及び電流伝送の増加を扱うために、より実質的な、又はより厚いリードフレームが必要とされ得る。言い換えると、ダイ接続側とPCB接続側との間でリードフレームをより厚くする必要がある場合がある。製造制約により、より厚いリードフレームは、近隣のリードフレームリード間のより大きな空間(横方向幅)をもたらす傾向がある。リードフレームリード間のより大きな空間又は開口は、相互接続バンプコンタクトのためのリードフレーム上の利用可能な表面エリアを減少させ、これはまた、相互接続バンプとリードフレームとの間の接合における電力及び電流密度の増大に寄与する。リードフレームリード間の間隔を小さくするか又はパターン化されたリードをつくることで、バンプ接続のためのリードフレーム上の利用可能な表面エリアを増大させ得る。
【0029】
まず図1を参照すると、幾つかの態様に従った、半導体パッケージ100の概略の部分切断斜視図が提示されている。半導体パッケージ100は、リードフレーム102と、半導体ダイ104と、半導体ダイ104上のサイトをリードフレーム102に電気的に接続する複数のバンプ106とを含む。複数のバンプ106は、半導体ダイ104上のサイトに接続される第1の端部108と、リードフレーム102に接続される反対側の第2の端部110とを含む。第1の端部108は、COA(copper over anything)要素109を介して複数の銅に結合される。リードフレーム102は、複数のバンプ106の第2の端部110を受けるための複数のリードフレームリード116を含む。
【0030】
複数のリードフレームリード116又はリードストリップは、物理的に互いに分離され、第1の複数の開口118及び第2の複数の開口120を用いて分離される。第1の複数の開口118は、複数のバンプ106を受けるためのリードフレームリード116上の利用可能なエリアを増大させる寸法とされる。リードフレームリード116上の利用可能なエリアは、ランディングエリア又はストリップ又はランディングサイト136と呼ばれ、これはバンプの端部を受けるためのリードフレームリード上のエリアである。リードフレーム104の種々の態様が、これ以降により詳細に記載される。
【0031】
半導体パッケージ100は、複数のバンプ106の第2の端部110とリードフレーム102との間に配置されるはんだ材料112を含む。はんだ材料112は、複数のバンプ106の第2の端部110をリードフレーム102に取り付けるために用いられる。幾つかの態様において、はんだ材料112は、錫銀(SnAg)合金で形成される。例えば、SnPb、Sn、SnAgCu、或いは、Sn又はBiのその他の合金など、その他のタイプのはんだが用いられる場合もある。
【0032】
電力又は信号バンプ又はその他の接続バンプであり得る複数のバンプ106の第2の端部110と、はんだ材料116との間に、はんだバンプインタフェース126が形成される。はんだバンプインタフェース126は、ボイド伝搬を含むエレクトロマイグレーション問題を受け得る。電流密度の増大は、はんだバンプインタフェース126のブレークダウンに寄与し得、これは、信頼性の問題を起こし得、半導体ダイ104における幾つかのタイプの能動回路を複数のバンプ106の近隣に配置することを妨げ得る。幾つかの態様において、ランディングサイト136上の複数のバンプ106を受けるためのリードフレーム102上の利用可能な表面エリアを増大させることによって、はんだバンプインタフェース126を流れる電流密度が低減され得、それによって、はんだバンプインタフェース126及び半導体ダイ104の寿命が増加され得る。
【0033】
依然として主として図1を参照すると、幾つかの態様において、半導体パッケージ100は、半導体パッケージ100内の構成要素を保護するためのモールディング化合物114を更に含む。モールディング化合物114は、半導体パッケージ100に構造的支持を提供し、リードフレーム102、半導体ダイ104、複数のバンプ106、又はそれらの任意の組み合わせの少なくとも一部を覆う。幾つかの態様において、モールディング化合物114は更に、例えば、複数のバンプ106の間、又はリードフレームリード116の間など、半導体パッケージ100の構成要素間のギャップを充填する。幾つかの態様において、モールディング化合物114は、エポキシ、ポリマー、又はその他の絶縁材料である。モールディング化合物114は、概して、半導体ダイ104とリードフレーム102が共にアセンブルされた後に付加される。
【0034】
主として図2A図2Bを参照し、引き続き図1を参照して、半導体パッケージ100の一部が提示されている。図2Aは概略の立面正面図を表し、図2Bは、リードフレーム102上の複数のバンプ106の概略上面図を表す。リードフレーム102は、第1の側128及び反対側の第2の側130を含み、複数のバンプ106は第1の側128に接続される。リードフレーム102は、第1の側128と第2の側130との間に延在する高さH3を有する。幾つかの態様において、H3は、意図されるパッケージアウトラインに依存する。一例において、一つの機能を行う単一シリコンダイを有するディスクリート半導体パッケージは、およそ0.38〜0.64mmのリードフレーム厚みを有する傾向があり、多機能集積回路を有するパッケージは、0.127mm〜0.26mmの範囲であり得るが、当業者であれば、異なる応用例で様々な厚みが用いられ得、これらは幾つかの例に過ぎないことを理解するであろう。
【0035】
リードフレーム102は、第1の側128からリードフレーム102内へ部分的に延在する第1の複数の開口118を含み、第2の側130からリードフレーム102内へ部分的に延在する第2の複数の開口120を含む。第1の複数の開口118及び第2の複数の開口120はいずれも、例えばz軸121に平行に、示される方位に対して垂直方向に、リードフレーム102内へ延在する。幾つかの態様において、第1の複数の開口118及び第2の複数の開口120は、垂直軸、例えばz軸121、に沿って整合される。第2の複数の開口120は、第1の複数の開口118よりも幅広である。
【0036】
幾つかの態様において、第1の複数の開口118及び第2の複数の開口120は、例えば、複数のリードフレームリード116内へ、リードフレーム102の一部と交差し、リードフレーム102の一部を完全に分離又は隔離するように整合される。リードフレーム102の分離は、z軸121、y軸123、x軸125、又はそれらの組み合わせに沿って成され、リードフレーム102の部分間に空間が形成される。
【0037】
しかしながら、第1の複数の開口118の一部又は第2の複数の開口120の一部が完全に整合されないように、リードフレーム102の完全な分離が望まれない場合がある。同様に、第2の複数の開口120のうちの一つが、第1の複数の開口118のうちの一つと完全に整合していない、又はその逆の位置にあることが必要とされる場合もある。幾つかの態様において、第1の複数の開口118及び第2の複数の開口120は、線形に配置される。その他の態様において、第1の複数の開口118が、非線形であるか、又はそうでなければ、湾曲又は非線形パターンを有する(例えば、図4参照)。第1の複数の開口118は、切断パターン146に従って形成される(例えば、図3E及び図4参照)。開口118、120は、以下で更に説明するように、様々なパターンを可能にする。
【0038】
第1の複数の開口118は、横方向幅W1(切断の幅)を有し、以下で更に説明するように、レーザー、ジェット、又はその他の手法を用いて形成される。幾つかの態様において、第1の複数の開口118の幅W1は、約75マイクロメートル未満である。幾つかの態様において、第1の複数の開口118の幅W1は、約50マイクロメートルであり、別の例では25マイクロメートルである。対照的に、エッチングのみを用いる他の手法は、ほとんどの状況において125マイクロメートル以上の幅をつくることを理解されたい。上述したように、第1の複数の開口118は、第1の側128からリードフレーム102内へ部分的に延在する。そのため、第1の複数の開口118の幅W1は、複数のバンプ106との接続に利用可能な第1の側128のリードフレーム102上の表面エリアに影響を与える。より小さな幅W1をつくることにより、バンプ106に対してより多くの表面エリアを有する技術的利点が実現される。幾つかの態様において、第1の複数の開口118の各々の幅W1は寸法が異なる。一例において、第1の複数の開口118のうちの一つが約25マイクロメートルの幅を有し、第1の複数の開口118のうちの別のものが約35マイクロメートルの幅を有する。
【0039】
第2の複数の開口120は、W1より大きい横方向幅W2を有する。幾つかの態様において、第2の複数の開口120の幅W2は、約125マイクロメートルより大きい。幾つかの態様において、第2の複数の開口120の幅W2は、200マイクロメートル又はそれ以上である。第2の複数の開口120の各々の幅W2は、寸法が異なる場合もある。幾つかの態様において、第2の複数の開口120の各々の幅W2は、印刷回路基板(PCB)仕様に依存する場合もある。一例において、第2の複数の開口120のうちの一つが約125マイクロメートルの幅を有し、第2の複数の開口120のうちの別の一つが、約200マイクロメートルの幅を有する。この例では、第2の複数の開口120の幅W2は、第1の複数の開口118の幅W1より大きい。一態様において、第1の複数の開口118の平均横方向幅W1が、第2の複数の開口120の平均横方向幅W2より大きい。
【0040】
第1の複数の開口118は、第1の側128から測定された高さH1(図2A)又は深さD1を有し、第2の複数の開口120は、第2の側130から測定された高さH2又は深さD2を有する。第1の複数の開口118の高さH1及び第2の複数の開口120の高さH2は、リードフレーム102の高さHに等しくなり得る。幾つかの態様において、第2の複数の開口120の高さH2は、リードフレーム102の高さHの約50〜80パーセントである。一例において、リードフレーム102の高さHは約200マイクロメートルであり、第1の複数の開口118の高さH1は約50マイクロメートルであり、第2の複数の開口120の高さH2は約150マイクロメートルである。幾つかの態様において、第1の複数の開口118の高さH1は約75マイクロメートル又はそれ以下である。
【0041】
主に図1図2Bを参照し、特に図2Aを参照すると、リードフレーム102は複数のリードフレームリード116を含み、リードフレームリード116は、フルボディ部132と、フルボディ部132から横方向に延在するカンチレバー部134とを有する。z方向121に対して、フルボディ部132は、リードフレーム102の第1の側128と第2の側130との間に延在する。カンチレバー部134は、リードフレーム102の第1の側128上のフルボディ部132から横方向に延在し、これにより、複数のバンプ106を受けるためのリードフレーム102の第1の側128上のより大きな表面エリアがつくられる。
【0042】
カンチレバー部134は、第1の複数の開口118の高さH1と実質的に同じ厚み又は深さを有する。しかしながら、製造手法に起因して、時にはフルボディ部132に最も近いカンチレバー部134の断面が、第1の複数の開口118の高さH1より僅かに大きい高さ又は厚みを有することが理解されるべきである。カンチレバー部134の厚みは、複数のバンプ106を支持し、複数のバンプ106と複数のリード116との間の電力伝送の間、近隣のカンチレバー部の融着を防止するために充分な大きさであるべきである。
【0043】
複数のリードフレームリード116は、第1の複数の開口118の部材間で、リードフレーム102の第1の側128上に、ランディングエリア、サイト、又はストリップ136を含む。ランディングエリア136は、リードフレームリード116のカンチレバー部134の上に延在し、それによって表面エリアが増大する。ストリップ136上のランディングエリアは、それぞれのバンプ106の第2の端部110が(付随するはんだ112とともに)取り付けられるための場所を提供する。すなわち、ランディングエリアは、対応するバンプのベースのための場所を提供する。
【0044】
依然として主として図1図2Bを参照すると、複数の相互接続バンプ106は、z方向121の長手方向軸124に平行に半導体ダイ104とリードフレーム102との間に延在する。複数の相互接続バンプ106は、ピラー又はバンプとも呼ばれる。幾つかの態様において、複数の相互接続バンプ106の各々は、長手方向軸124に沿った非線形形状を有する。複数の相互接続バンプ106の第1の端部108は、第2の端部110の幅又は直径より小さい幅又は直径を有している。同様に、複数の相互接続バンプ106の第1の端部108は、複数の相互接続バンプ106の第2の端部110の横方向表面エリアより小さい横方向表面エリア(長手方向軸に直角)を有する。
【0045】
幾つかの態様において、複数の相互接続バンプ106の各々が第2の端部110(リード側)から第1の端部108(ダイ側)に向かって幅が減少するように、複数の相互接続バンプ106の各々が、第2の端部110から第1の端部108に先細りにされる。幾つかの態様において、複数の相互接続バンプ106の各々の第2の端部110の表面エリア(横方向端部)が、1〜3倍又はそれ以上、第1の端部108の表面エリア(横方向端部)の寸法より大きい。幾つかの態様において、第2の端部110の表面エリアは、第1の端部108の表面エリアの寸法の約2倍である。第2の端部110の表面エリアと第1の端部108の表面エリアとの間の比は、半導体ダイ104上の利用可能な表面エリア及び構成要素と、利用可能な表面エリア、例えば、相互接続バンプ接続のためのリードフレーム102上のバンプランディングサイトエリア136とに基づいて改変されることもある。
【0046】
幾つかの態様において、複数の相互接続バンプ106の各々が、正方形(図9参照)、三角形、多角形、楕円形(図4C参照)、又はその他など他の幾何学形状を備えてもよいが、長手方向軸124を横切る円形断面形状又は他の曲線形状を有する、長手方向軸124に沿った又はそれに平行な切頭円錐又は錐台形状を有する。幾つかの態様において、複数の相互接続バンプ106は、長手方向軸124を横切る長円形断面形状を有する長手方向軸124に沿った非線形形状を有する。複数の相互接続バンプ106は、長手方向軸124に沿って多数の非線形形状をとり得るが、典型的に、第2の端部110の表面エリアが第1の端部108の表面エリアと異なっているようにされる。
【0047】
幾つかの態様において、複数のバンプ106の第2の端部110が複数のバンプ106の第1の端部108より大きい(対向する横方向端部表面エリア)ことを可能にするように(ダイ側)(ダイ側)複数のバンプ106を成形することによって、第1の端部108を、半導体ダイ104上のランディングサイトに適合するために充分に小さくすることが可能になり、一方、第2の端部110が複数のリードフレームリード116上の利用可能なより大きな表面エリアを活用することが可能になる。ランディングエリア136は、場合によっては、リードフレームリード116間の間隔(例えば、第1の複数の開口118の幅W1)を減少させて、複数のバンプ106の更に大きな第2の端部110がリードフレームリード116に接続し得るようにすることによって、更に増大される。これは技術的利点である。また、複数のリード116上の利用可能な表面エリアを拡大することによって、複数のバンプ106の第2の端部110をより大きくすることができるだけでなく、場合によってはリードフレーム102に接続される複数のバンプ106の数が増大される。これらの態様の全ては、個々に又は共に、複数のバンプ106の第2の端部110とリードフレーム102との間に流れる電流及び電力密度を低減するのに役立ち得、熱的非効率性が低減され得る。同様に、複数のバンプ106の第2の端部110の寸法を増加させることは、電流交換の効率を増加させ得、はんだバンプインタフェース126における熱出力の低下をもたらし得る。
【0048】
図3A図3Eは、幾つかの態様に従った、例えば図1のリードフレーム102などのリードフレームを形成するためのプロセス工程を示す概略図である。図3Aを参照すると、第1の側128、反対の第2の側130、及びそれらの間の深さ又は高さHを有するリードフレーム102は、金属シート、ストリップ、又はフィルム138で形成される。リードフレーム102は、幾つかの態様において、これらの形成工程の間、その高さHを維持し、そのため、第1の側128、第2の側130、及びそれらの間の高さHは、金属ストリップ138にも適用され、金属ストリップ138の対応する側及び高さを示すために用いられ得る。幾つかの態様において、金属ストリップ138は、銅又は銅合金で形成される。他の適切な金属又は材料を用いることもできる。金属ストリップ138の第2の側130上にフォトレジスト140が堆積される。
【0049】
図3B図3Cを参照すると、フォトレジストパターン142に従って、マスク(明示されていない)がフォトレジスト140上に配置される。フォトレジスト140は、フォトレジストパターン142に従って、フォトレジスト140内に複数の開口144を形成するために光に曝される。フォトレジストパターン142に従って、深さD2(図3C)まで金属ストリップ138の第2の側130に化学的エッチングが適用される。化学的エッチングは、第2の側130からの深さ又は高さH2を有する、第2の複数の開口120又はチャネルを形成する。
【0050】
深さD2は、リードフレーム102の高さHより浅い。幾つかの態様において、リードフレーム102(又は金属ストリップ138)の高さHの50〜90パーセントが除去されるまで、金属ストリップ138の第2の側130にエッチングが適用される。幾つかの態様において、リードフレーム102(又は金属ストリップ138)の高さHの80パーセントが除去されるまで、金属ストリップ138の第2の側130にエッチングが適用される。このエッチング工程は、第1の複数の開口118の高さH1(図2A)が複数のバンプ106(図1に示される)を支持し、近隣のリードフレームリード116間の融着を防止するために充分な厚さであるように、金属ストリップ138を充分に残すべきである。
【0051】
第2の複数の開口120の各々は、横方向幅W2(図3C)を有する。幾つかの例において、第2の複数の開口120のうちの幾つかが、複数の開口120のうちの他のものとは異なる幅を有する。例えば、第2の複数の開口120のうちの一つ開口120の幅W2が200マイクロメートル又はそれ以上であり、第2の複数の開口120のうちの別のものの幅W2が一つの例において約150マイクロメートルである。第2の複数の開口120の各々の幅W2は、印刷回路基板(PCB)仕様に基づき得る。
【0052】
主に図3Dに関して、フォトレジスト140が除去される。幾つかの態様において、フォトレジスト140は、形成プロセスにおいて後に除去され得る。
【0053】
主に図3Eを参照すると、金属ストリップ138の第1の側128は、切断パターン146に従って、深さD1まで精密切断される。この切断は、深さD1又は高さH1を有する第1の複数の開口118を形成する。深さD1は、リードフレーム102の高さHより浅い。深さD1は、第1の複数の開口118を第2の複数の開口120と接続するために充分であり、これにより、共通の空間が提供され、リードを形成するための隔離が提供される。すなわち、第1の複数の開口118は、リードフレーム102を複数のリードフレームリード116に分離するように(図示の向きに対して)垂直方向に第2の複数の開口120とつながる。第1の複数の開口118の少なくとも一部が、第2の複数の開口120の少なくとも一部に流体的に接続されている。
【0054】
幾つかの態様において、金属ストリップ138は、第1の複数の開口118が、75マイクロメートル未満であり、他の態様において50マイクロメートル未満である、横方向幅W1を有するように切断される。幾つかの態様において、金属ストリップ138は、第1の複数の開口118が約25マイクロメートル又はそれ以下である横方向幅W1を有するように切断される。幾つかの態様において、金属ストリップ138を切断して、その中に第1の複数の開口118を形成するために、レーザー、精密ウォータージェット、プラズマカッター、電気放電加工、又は機械的切断が用いられる。幾つかの態様において、第1の開口118を形成するために化学アプローチが用いられる。幅50マイクロメートル未満の開口をつくることができる他の適切なデバイスを用いることもできる。これらのデバイスはより広い開口をつくることが可能であり得るが、幾つかの態様において、これらの切断デバイスが、切断パターン146に従って、精密な、非線形又は湾曲した開口をつくることが可能である。そのため、一例において、切断パターン146及び第1の複数の開口118は、水平方向の少なくとも一つ、例えばx軸又はy軸(図1図2Bに示す)、におけるカスタマイズされたパターン又は形状である。これは、こういったパターンがリードフレーム上のより大きなバンプを可能にするので、利点を提供する。
【0055】
第1の複数の開口118の間の横方向の幅W1と第1の複数の開口118の高さH1とは、オペレーションの間、近隣のカンチレバー部134間の融着を防止するのに充分である。例えば、化学的エッチングなどの第2の切断が、金属ストリップ138の第2の側130に適用される深さD2は、それに応じて制御される。
【0056】
一態様において、第1の複数の開口118を形成するために金属ストリップ138を切断する工程は、第2の複数の開口120を形成するために金属ストリップ138をエッチングする工程の後に行われる。幾つかの態様において、切断パターン146とフォトレジストパターン142とが整合又は調和される。幾つかの態様において、フォトレジストパターン142は、切断工程の後に除去される。幾つかの態様において、金属ストリップ138の第1の側128の切断は、高さH3の少なくとも50パーセントが金属ストリップ138の第2の側130からエッチングされた場所と整合される。
【0057】
幾つかの態様において、フォトレジストパターン142は、第2の複数の開口120が実質的に線形であるように、実質的に(例えば、大多数が)線形である。幾つかの態様において、第1の複数の開口118が実質的に線形になるように、切断パターン146もまた、実質的に線形である。他の態様において、第1の複数の開口118が実質的に非線形又は湾曲するように、切断パターン146は非線形、即ち、曲線である。幾つかの例において、非線形の切断パターンが、或る角度で接続される真っすぐなリード部を含む(例えば、図5を参照)。
【0058】
主に図4A図4Dを参照すると、そこから延在する複数の相互接続バンプ206を備えるリードフレーム202を含む半導体パッケージ200の一部が提示されている。図4Aは、半導体パッケージ200の概略斜視図を表す。図4Bは、半導体パッケージ200の概略の立面正面図を表す。図4Cは、ダイを図示しない半導体パッケージ200の概略上面図を表す。図4Dは、ダイがなく、隠れたリードを介して示される半導体パッケージ200の態様の、半導体パッケージ200の別の概略上面図を表す。
【0059】
リードフレーム202は、第1の側228と、反対の第2の側230とを有する。複数の相互接続バンプ206は、リードフレーム202の第1の側228からダイ(図1を参照)に向かって延在する。第1の複数の開口218が、第1の側228からリードフレーム202内へ延在し、第2の複数の開口220が、第2の側230からリードフレーム202内へ延在して、複数のリード216を形成する。第1の複数の開口218及び第2の複数の開口220は、リードフレーム202が、例えばz軸237である垂直軸に沿って(図示される向きに対して)分離されるように接続される。幾つかの態様において、第1の複数の開口218及び第2の複数の開口220は、リードフレーム202が、例えばz軸237及びy軸239である、(図示される向きに対して)垂直軸及び水平軸に沿って分離されるように接続されて、複数のリードを形成する。幾つかの態様において、第1の複数の開口218及び第2の複数の開口220は流体連通していると称され得る。
【0060】
リードフレーム202は、第1の複数の開口218が非線形であり、湾曲した、正弦曲線の、カスタマイズされた、又はその他の非線形パターンを有する点で、図1図2Bのリードフレーム102とは異なる。これに対し、図1図2Bに図示される第1の複数の開口118の各々は、(示される向きに対し)水平軸、例えばy軸、に沿って真っすぐ又は線形である。第1の複数の開口218は、リードフレーム202が少なくともz軸237に沿って完全にセグメント化又は分離されて、或る場合において隔離をつくるように、依然として第2の複数の開口220と(第2の複数の開口220の頂部の上で)整合されている。リードフレーム202は、複数のリードフレームリード216に分離されている。第1の複数の開口218及び第2の複数の開口220は、図3A図3Eに関して上述した手法を用いて形成される。上述の精密切断装置は、エッチング手法と比べてより小さくかつより精密な切断を形成するだけでなく、こういった精密切断装置は、カスタマイズされた非線形の幾何学形状の第1の複数の開口218を形成する。これは、端部から見てバンプ206が重なり合うように見えるものを可能にし(例えば、図4B参照)、これは、一つ又は複数のリードに沿った端部から見ると、組み合わせ(interdigitized)、かみ合い(intermeshed)、又は見かけのバンプ重なり合いと呼ばれる(側面図)。
【0061】
図4Bに明示されるように、複数の相互接続バンプ206の幾つかが、例えば、x軸241、y軸239、又はそれらの組み合わせなど、一つ又は複数の水平方向に沿って、複数の相互接続バンプ206の他のものと重なる(特定の図から重なるように見える)という点で、複数の相互接続バンプ206は、図1図2Bの複数の相互接続バンプ106とは異なる。複数の相互接続バンプ206は、リードフレーム202の第1の側228の、増大され、時には固有の表面エリア又はバンプランディングサイト236を活用するような寸法又は形状にされる。幾つかの態様において、複数の相互接続バンプ206の幾つかは、複数の相互接続バンプ206の他のものより大きい。幾つかの態様において、複数の相互接続バンプ206の各々の寸法は、複数のバンプ206が半導体ダイ(104、図1)上の利用可能な表面エリアと同様に、半導体ダイ内のどのデバイスに接続しているかに基づいてカスタマイズされる。
【0062】
主に図4Dを参照すると、第2の複数の開口220は、隠れた線を介して示されている。第1の複数の開口218は、z方向237に対して、第2の複数の開口220の少なくとも一部の頂部の上にある。言い換えると、第1の複数の開口218は、開口220を画定する(demarking)隠れた線で図示されるように、第2の複数の開口220の境界内にある。一つの特定の例として、第1の複数の開口218の第1の開口219が、第2の複数の開口220の第2の開口225の第1の壁221と第2の壁223との間にある。
【0063】
主に図5を参照すると、半導体パッケージ300の一部の概略上面図が提示されている。半導体パッケージ300は、切断パターン346の形状を除いて、図4A図4Dに図示される半導体パッケージ200に類似している。半導体パッケージ300は、第1の側328からの少なくとも第1の複数の開口318と、反対の第2の側からの(開口220に類似する)第2の複数の開口とを介して、複数のリードフレームリード316にセグメント化されたリードフレーム302を含む。第1の複数の開口318は、リードフレーム302の第1の側328から、反対の第2の側に向かって延在する。第2の複数の開口は、図示されていないが、図4A図4Dの第2の複数の開口220に類似して配置され得る。
【0064】
第1の複数の開口318は、切断パターン346に従って配置される。切断パターン346、及びそのため第1の複数の開口318は、全体的に非線形であり、例えば、所々にxとyの両方向にトレースを有する。幾つかの態様において、第1の複数の開口318及び切断パターン346は、共に接続されて、各セグメントにおいて例えば角度θなどの或る角度を形成する、複数の真っすぐなセグメント348を含む。幾つかの態様において、第1の複数の開口318及び切断パターン346は、概ねy軸の方向に延在する、改変されたジグザグパターンである。図5の切断パターン346は複数の真っ直ぐなセグメント348で形成されるが、幾つかの例において、切断パターン346は、平滑な又は円形のプロファイルを有する湾曲したセグメントも含む。
【0065】
主に図6を参照すると、例示の半導体パッケージ400の一部の概略上面図が提示されている。半導体パッケージ400は、切断パターン446の形状を除いて、図5に示されている半導体パッケージ300に類似している。半導体パッケージ400は、第1の側528からの少なくとも第1の複数の開口418と、反対の第2の側からの下にある第2の複数の開口(例えば、開口220を参照)とを介して、複数のリードフレームリード416にセグメント化されたリードフレーム402を含む。第1の複数の開口418は、リードフレーム402の第1の側428から、反対の第2の側に向かって延在する。第2の複数の開口は、図示されていないが、図4A図4Dの第2の複数の開口220に類似して配置され得る。
【0066】
第1の複数の開口418は、切断パターン446に従って配置される。切断パターン446、及びそのため第1の複数の開口418は、例えばy軸など、少なくとも一方向に沿って全体的に非線形である。幾つかの態様において、第1の複数の開口418及び切断パターン446は、例えば角度θなどの或る角度を形成するように共に接続された複数の真っすぐなセグメント448を含む。幾つかの態様において、第1の複数の開口418及び切断パターン446は、y軸などの第1の方向に沿って全体的に延在する、改変されたジグザグパターンを形成する。
【0067】
第1の複数の開口418及び切断パターン446は、空間又はギャップ450を含む。空間450は、複数のリードフレームリード417のうちの一つを、第1の部分452及び第2の部分454に分離する。リードは、複数のバンプを受けるためのバンプランディングサイトを含む。空間450は、第1の部分452と第2の部分454との間の完全な分離が達成されるように、リードフレーム402を介して(z方向)延在する。空間450は主に、リードフレームの2つの部分を電気的に分離(絶縁)するために用いられる。これを行うことによって、より多くのピン又はI/O(入力/出力)機能性を得ることができる。
【0068】
主に図7を参照すると、例示の半導体パッケージ500の一部の概略上面図が提示されている。半導体パッケージ500は、図5に示されている半導体パッケージ300及び図6に示されている半導体パッケージ400に類似している。半導体パッケージ500は、切断パターン546、第1の複数の開口518、及び複数の相互接続バンプ506が、幾つかの例において、どのようにして複数の形状にカスタマイズされるかの別の態様を図示する。半導体パッケージ500は、少なくとも第1の複数の開口518、及び下にある第2の複数の開口(開口220に類似)を介して、複数のリードフレームリード516にセグメント化されるリードフレーム502を含む。第2の複数の開口は、図示されていないが、図4A図4Dの第2の複数の開口220に類似して配置され得る。第1の複数の開口518は、上述の例に記載されるように、第2の複数の開口に接続し得ることが理解されるべきである。
【0069】
第1の複数の開口518及び切断パターン546は、空間又はギャップ550を含む。空間550は、複数のリードフレームリード517のうちの一つを、第1の部分552及び第2の部分554に分離する。空間550は、第1の部分552と第2の部分554との間の完全な分離が達成されるように、リードフレーム502を介して(z軸)延在する。第1の複数の開口518及び複数のバンプ506は、PCBや半導体ダイ構成に基づいて、寸法、形状、位置等でカスタマイズされることもある。幅及び形状が異なる様々なバンプ506が示されている。
【0070】
主として図8を参照すると、例示の半導体パッケージ600の一部の別の概略上面図が提示されている。半導体パッケージ600は、リードフレーム602と、そこから延在する複数の相互接続バンプ606とを含む。半導体パッケージ600は、幾つかの態様において、非線形の切断パターン646を用いることによって、非線形の第1の複数の開口618をつくることで、複数の相互接続バンプ606の断面表面エリアA1(外側リング)が増大されるように、リードフレーム602の第1の側628にバンプランディングサイトエリア636がどのように増大するかを図示する。参考のため、横方向断面表面エリアA2が、複数のバンプ606の表面エリアA1の上に重ね合わされて、図2A図2Bに示されるように、第1の複数の開口618が線形(A2)であるときと、曲線(A1)であるときとの間の表面エリアの変動を示す。このように、第1の複数の開口618を、非線形に又はその他の方式で湾曲を有するように改変することによって、複数のバンプ606の表面エリアA1は、表面エリアA1から表面エリアA2まで増大される。幾つかの例において、表面エリアA2は表面エリアA1の2倍である。
【0071】
主に図9を参照すると、例示の半導体パッケージ700の一部の概略上面図が提示されている。半導体パッケージ700は、図5に図示されている半導体パッケージ300及び図6に図示されている半導体パッケージ400に類似している。半導体パッケージ700は、少なくとも第1の複数の開口718、及び下にある第2の複数の開口(開口220に類似)を介して複数のリードフレームリード716にセグメント化されるリードフレーム702を含む。第2の複数の開口は、図示されていないが、図4A図4Dの第2の複数の開口220に類似して配置され得る。第1の複数の開口718は、複数のリード716を形成するために種々の例で上述したように、第2の複数の開口に接続、又は第2の複数の開口と交差、又は第2の複数の開口と流体連通し得ることが理解されるべきである。
【0072】
第1の複数の開口718及び切断パターン746並びに複数のバンプ506は、場合によっては、PCB及び半導体ダイ構成に基づいて、寸法、形状、位置等でカスタマイズされる。
【0073】
複数の電力バンプ707及び複数の信号バンプ709が、第1の側728に結合され、ダイ上のサイト(明示されていないが、図1の104に類似する)に、第1の側728(その端部にはんだも備える。図1の112参照)の間に延在する。バンプ707、709はそれらのグループ間で寸法が変化し得るが、バンプの密度がどのように増大され得るかの説明のために、複数の電力バンプ707の各々が幅W3を有すると仮定し、この場合、バンプ707は第1の端部で円形断面を有するので、これは直径である。任意の形状が、前述で示唆されたように用いられ得、この点に関して、(示された向きに対して)左側の2つの上に正方形の断面が示されていることを理解されたい。その他の例において、バンプの機能性に応じてその他の寸法のバンプが種々の幅で用いられる。
【0074】
複数の信号バンプ709は、幅W4を有すると仮定することができ、この例では、これは直径である。それらは電力を搬送していないので、信号バンプ709は、電力バンプ707より横方向幅が小さく、すなわち、W3>W4である。また、第1の開口718は、例えば、湾曲した、曲線状の、パターン化された、正弦曲線の、又はその他の形状などの非線形であるため、こういったパターンは、電力バンプ707と信号バンプ709とのかみ合いを可能にする。この手段は、中央のリード716などのリード、電力バンプ707、及び信号バンプ709に沿って、第1の側728の表面に沿ってみた場合に重なるように見え得る(類推によって、図4Bにおける見かけの重なり245を参照されたい)。
【0075】
一例において、複数の電力バンプ707のうちの少なくとも一つが、複数のリード716の第2のリード719に隣接する、複数のリード716の第1のリード717上にある。複数の信号バンプ709のうちの少なくとも一つが、第2のリード719上にある。第1のリード717上の複数の電力バンプ707のうちの少なくとも一つの電力バンプの中心721が、複数の信号バンプ709のうちの少なくとも一つの信号バンプの中心723から直交して、距離D、分離される。バンプを直交して分離する距離は、電力バンプ707の長手方向軸727(リードに概して沿って)と、信号バンプ709の長手方向軸729との間の距離を意味する。電力バンプ707の幅の半分と信号バンプ709の幅の半分は、中心を分離する距離Dより大きく、すなわち、((1/2×W3)+(1/2×W4))>Dである。これは、第1の開口718が電力バンプ707を周回し、次いで、次の電力バンプを周回する前に信号バンプ709を周回するように725で内側に(図示のように中心に向かって)移動するようにパターン化されるため、可能である。
【0076】
図10を主として参照すると、リードフレーム上により多くのランディング空間を提供する半導体パッケージを製造するための方法を含む別の例が提示されている。この方法は、上記に提示されるタイプのリードフレームを形成し、次いでパッケージを完了することを含む。従って、工程800において、上記例と一貫するリードフレーム(例えば、図1図3の102、図4の202、図5の302、図6の402、図7の502、図8の602)が形成される。リードフレームは、重複するバンプランディングサイトを有し、これは、端部(端部図)から見ると、適用された場合に重複するように見えるバンプランディングサイト又はバンプ(図4Bの245を参照)である。工程802において、複数のバンプが、半導体ダイ(図1の104)とリードフレーム上のバンプランディングサイトとの間で結合される。これは、はんだ112(図1)を含むことが理解され得る。この方法はまた、工程804で、モールディング化合物(例えば、図1の114)を適用して、リードフレーム及びバンプの少なくとも一部を覆うことを含む。
【0077】
一例において、リードフレーム上の接続インタフェースを増大させ、ダイ上の相互接続エリアを減少させながら、半導体ダイをリードフレームに相互接続する要望が達成される。相互接続は、リードフレーム上で相互接続する側に広い横方向ベースを有し、ダイ上の相互接続の地点でより小さな横方向端部ベースを有する、複数のバンプで成される。それらは、円形、長円形、正方形、三角形、多角形など、様々な断面(横方向断面)をとることができるが、全体的な長手方向プロファイルは、より大きなベースからより狭いベースに向かうように先細りにされている。リードフレーム側のより大きなベースに対応するために、バンプランディングサイトは、それを端部から見て重なっているようにすることによって、より大きくされる(側面図、図4Bの245)。リードフレームの頂部表面、表面に近接する眼、に沿った基準点から見ると、バンプは、かみ合う又は重なり合うように見える(図4Bの245を参照)。しかしながら、頂部から見ると、リードフレームを異なるリードに分離する頂部開口は、各バンプのベースが実際には互いに分離しているが縁からは重なり合うように見えるように、リードフレームのx−y平面上でジグザグに走るパターンを形成することが分かるであろう(端部図)。
【0078】
ジグザグ、正弦曲線、直交、又は角度付けられた曲がりなど、リードを成形する多くの異なったパターンが、第1の開口のために形成され得る。一例において、パターンをつくるために2つのことが行われる。リードフレーム厚みのその他の厚みの約50%から80%のいずれかの位置に底部開口又はチャネル又は空間が形成され、次いで、その頂部上に、頂部表面から、或るパターンで精密な切断がなされる。精密な切断は、レーザーやウォータージェットや精密な機械的切断など、精密機器で行われる。精密な切断は、当業者であれば理解し得るように、プログラムされたパターンで行うことができる。頂部からのこの精密な切断により、パターンは、複数のバンプのより大きいベースを収容することができる。一例において、パターンは、まず或る距離の間まっすぐ(リードと並行)に進み得、その後、非線形パターンが始まり得る。精密な切断は、底部表面上に形成されたより広い開口の上で頂部表面上に成されるので、リードは形成され、隔離される。
【0079】
本明細書で用いられる用語の意味は前述から明らかであるはずだが、更に、下記の拡張が提供される。ポスト又はピラーとしても知られている「バンプ」は、ダイとリードフレームとの間の或るタイプの相互接続である。例示のバンプは、106、206、506、606、707、及び709として上記に提示されている。リード上の「バンプランディングサイト」又は「ランディングサイト」は、接続を形成するため対応するバンプの端部又はベースを受けるような寸法にされたリードの表面上の部分である。例示のバンプランディングサイト136は、例えば、エリア又はストリップ又はランディングサイト136など、リードの少なくとも幾つかの上に示されている。バンプ106、206、506、606、707、及び709の全ての上面図は、リードフレーム上のバンプランディングサイト上にある。一例において、バンプランディングサイトは、相互接続を形成するためにバンプを受けることを意図したリード上の場所である。「化学的エッチ」は、選択された保護されていない場所の金属の全て又は一部を取り除くために、エッチング化学物質を用いる一手法である。「曲線状」とは、湾曲した境界又は線で少なくとも一部が形成されることを意味する。曲線状の一例が、図9に示される湾曲パターンである。「切断パターン」は、切断デバイスが切断を辿るためのパターンを意味する。切断パターンはメモリにストアされ得る。
【0080】
本明細書における「第1の複数の開口」とは、金属ストリップを介する組み合わされた開口を形成するため、金属ストリップの第1の表面から少なくとも部分的に第2の複数の開口の上に精密切断によってつくられた開口を指す。2つの部分間の「流体連通」は、それらの間の開口が、それらの間に流体(例えば、空気)が流れることを可能にすることを意味する。底部(示された向きに対して)上の空間が、それらが流体連通するように頂部上の空間と交差する場合、それは、頂部空間と底部空間との両方を含む一つの空間を形成することを意味する。「リードフレーム」は、パッケージされたチップ又は半導体デバイスへの外部電気接続を提供する金属フレームである。上記からの例には、101、202、402、502、602、及び702が含まれる。リードフレームの「リード」は、少なくとも幾つかの例ではバンプが取り付けられ得る、長手方向部材である。上記からの例には、116、216、416、516、517、及び716が含まれる。「金属ストリップ」は、それからリードフレームが形成される、例えば銅合金などの合金、又は金属を意味する。上述からの例は、金属ストリップ138である。
【0081】
「モールディング化合物」は、半導体パッケージの一部としてのエポキシ樹脂である。樹脂は、場合によっては、少量のその他の添加物と共にリードフレームのものとより良好マッチングするように熱膨張係数を低減するために、ある種のシリカ充填材で充填される。上述からの例はモールディング化合物114である。「上面図」又はリードフレームの金属ストリップにおける開口に対する平面図「からの非線形」は、金属ストリップを上方から見た場合に見える(例えば、図4Cにおけるような)表面が、開口が実質的に曲線であるか又は全体的に非線形であることを意味する。図4Cにおける上面図からの全ての開口は例である。
【0082】
「非線形の部分」は、線形以外の、例えば曲線状の部分を指す。
【0083】
「フォトレジストパターン」は、フォトレジスト層の一部を活性化するために用いられるパターン又はイメージである。「半導体ダイ」は、機能回路又はデバイスを備える半導体チップである。上述からの例は、図1のダイ104である。「半導体パッケージ」は、リードフレームと相互接続した後の、少なくとも部分的にモールディング化合物で覆われている半導体ダイである。上述からの例は、半導体パッケージ「100」である。「開口」は、ボイド、又は材料が除去されているか形成されていない場所を意味する。
【0084】
「半導体パッケージの所与の断面平面上の各第2の複数のバンプの横方向断面エリアより大きい横方向断面エリアを含む複数の第1のバンプの各々」という表現に関して、一例は図4Bから明らかである。半導体パッケージの所与の断面平面207の一例が、複数の第1バンプの第1バンプ209及び複数の第2バンプの第2バンプ211の一つに交差する際の破断線で示されている。平面207に沿って横方向に切断した場合の第1のバンプ209の断面エリアは、第2のバンプ211の平面207に沿って横方向に切断した場合の断面エリアより大きくなることは明らかである。断面エリアとは、例えば、長手方向の物体に横方向の切断など、断面で切断した場合に得られる形状のエリアを指す。そのため、円柱の横方向断面エリアは円になる。一例において、より大きい第1のバンプ209は電力バンプであり、より小さい第2のバンプ211は信号バンプである。
【0085】
「第1の複数のバンプのうちの少なくとも一つが重なっている」という表現に関して、縁又は側面図から見ると、図4Bの図のように、端部からリードに沿って見たとき重なっているように見えるバンプ(図4Bでは245)を見ることを意味する。投影シルエットをつくるために、その角度からのバンプを(リードに沿って及び金属ストリップの表面に沿って)点灯させた場合、少なくとも2つの隣り合ったバンプ(209、211)が部分的にマージされたようにシルエットに表示される。
【0086】
「金属ストリップの第1の側を深さD1に切断して第1の側に延在する第1の複数の開口を形成し、深さD1は金属ストリップの高さHより小さい」という表現に関して、これが意味するのは、一例において、金属ストリップの第1の側で始まり、第2の側に向かって移動する第1の開口をつくるための切断の深さは距離D1であるが、これは、H3の厚み又は幅又は高さを有する金属ストリップ全体にわたって離れているわけではない。H3は、第1の表面と第2の表面との間にある。第1の側からの切断は、第1の開口をつくるためのD1の深さまでである。第2の開口は第2の側からであり、第2の開口は、第1の側の方向の第2の側とD2の深さとの間で除去されるか又は形成されない材料を含む。予期されるように、D1+D2=H3である場合、完全な開口又は金属ストリップを介した空間が形成された。
【0087】
特許請求の範囲内で、記載された配置において変形が可能であり、その他の配置も可能である。
図1
図2A
図2B
図3A
図3B
図3C
図3D
図3E
図4A
図4B
図4C
図4D
図5
図6
図7
図8
【国際調査報告】