具有空气腔体的半导体封装件制造技术

本公开涉及具有空气腔体的半导体封装件，提供了芯片封装及其对应制造方法的实施例。在芯片封装件的实施例中，该芯片封装件包括：具有第一侧和与第一侧相对的第二侧的载体；耦合至载体的第一侧的第一芯片；耦合至载体的第二侧的第二芯片；包封剂，具有至少部分地包围位于载体的第一侧上的第一芯片的第一部分，以及至少部分地包围位于载体的第二侧上的第二芯片的第二部分；延伸穿过包封剂的第一部分、载体和包封剂的第二部分的过孔；以及导电材料，至少部分地覆盖在包封剂的第一部分或第二部分中过孔的侧壁，以在任一侧处电接触载体。

Semiconductor Package with Air Cavity

【技术实现步骤摘要】
具有空气腔体的半导体封装件
本公开总体上涉及半导体领域，更具体地，涉及具有空气腔体的半导体封装件。
技术介绍
两个或更多个半导体芯片(管芯)通常集成在相同封装中，例如在功率晶体管管芯和驱动器管芯、传感器管芯和控制器管芯等的情形中。一些传统的多芯片封装方案使用多个PCB(印刷电路板)以堆叠芯片，这增大了整体封装成本。芯片堆叠还具有提高的制造复杂性。例如，可以需要昂贵的高精度引线接合技术。此外，由于复杂制造工艺引起芯片损伤的可能性增大。其他传统的方案使用芯片嵌入。芯片嵌入也是复杂的，并且涉及串行制造工艺。一旦芯片被固定在合适位置，芯片嵌入就无法提供芯片变化的灵活性。芯片嵌入会遭受人工高产量损失，因为如果无法再加工故障封装将丢失良好芯片。一些封装方案要求一种腔体，例如在MEMS(微电机系统)传感器方案的情形中。MEMS传感器的隔膜不应由用于封装的密封材料接触。金属盖板可以用于覆盖并保护MEMS传感器，但是增大了封装高度。可以替代地由硅树脂将Si盖板附接以覆盖并保护MEMS传感器，但是这样提高了封装成本。可以替代地使用硅树脂胶以覆盖并保护MEMS传感器，但是可能会发生泄漏，这是难以控制的。因此，需要改进的芯片封装。
技术实现思路
根据芯片封装的实施例，芯片封装件包括：载体，具有第一侧和与第一侧相对的第二侧；第一芯片，耦合至载体的第一侧；第二芯片，耦合至载体的第二侧；包封剂，具有至少部分地包围载体的第一侧上的第一芯片的第一部分，以及至少部分地包围载体的第二侧上的第二芯片的第二部分；过孔，延伸穿过包封剂的第一部分、载体和包封剂的第二部分；以及导电材料，至少部分地覆盖包封剂的第一部分或第二部分中的过孔的侧壁，以在第一侧或第二侧处电接触载体。过孔的上半部或下半部可以由导电材料电镀，并且过孔的另一半可以没有导电材料。分立地或组合地，过孔的上半部和下半部的每一个均可以由导电材料电镀，过孔的被电镀的半边可以在载体的一侧处电接触载体，以及过孔的被电镀的另一半边可以向载体的另一侧提供导热路径。分立地或组合地，第一芯片和第二芯片可以被竖直对准。分立地或组合地，芯片封装可以进一步包括位于包封剂的第一部分或第二部分上的金属化层，金属化层包括金属焊盘以及在过孔的第一端处将金属焊盘连接至导电材料的金属迹线，以及其中导电材料在过孔的与第一端相对的第二端处电接触载体。分立地或组合地，过孔的深度与过孔的宽度的比率可以大于1:1。分立地或组合地，导电材料可以在包封剂的第一部分或第二部分中填充过孔。分立地或组合地，芯片封装件可以进一步包括在过孔的第一端处电接触导电材料的焊料凸块，其中导电材料在过孔的与第一端相对的第二端处电接触载体。分立地或组合地，芯片封装件可以进一步包括腔体，位于第一芯片和载体之间，或者位于第二芯片和载体之间。分立地或组合地，芯片封装件可以进一步包括在凹陷的外周周围密封腔体的材料，该凹陷形成在包封剂中并且其中布置有第一芯片或第二芯片。分立地或组合地，材料可以是聚合物粘土、绝缘刚性泡沫或凝胶。分立地或组合地，第一芯片或第二芯片可以是MEMS芯片，且腔体可以邻接MEMS芯片。分立地或组合地，芯片封装件可以进一步包括密封腔体的基于胶体的密封结构。分立地或组合地，基于胶体的密封结构可以包括横向围绕第一芯片或第二芯片的第一胶体，以及覆盖由第一胶体横向围绕的芯片的第二胶体。分立地或组合地，基于胶体的密封结构可以包括横向围绕第一芯片或第二芯片的第一胶体，以及填充在第一胶体与由第一胶体横向围绕的芯片之间的间隙的第二胶体。分立地或组合地，芯片封装件可以进一步包括至少部分地填充一个或多个通风孔以封闭通道的材料。分立地或组合地，至少部分地填充一个或多个通风孔的材料可以包括焊料、Cu柱、SnAg凸块、胶体和/或环氧树脂。根据芯片封装的实施例，芯片封装件包括：载体，具有第一侧和与第一侧相对的第二侧；第一芯片，耦合至载体的第一侧；包封剂，至少部分地包围在载体的第一侧上的第一芯片；腔体，在第一芯片和载体之间；胶体，横向围绕第一芯片并部分地限定腔体；以及一个或多个通风孔，形成在载体中并提供至腔体的通道。芯片封装可以进一步包括至少部分地填充一个或多个通风孔以封闭通道的材料。分立地或组合地，至少部分地填充一个或多个通风孔的材料可以包括焊料、Cu柱、SnAg凸块、胶体和/或环氧树脂。根据芯片封装的实施例，芯片封装件包括：载体，具有第一侧；第一芯片，由耦合结构耦合至载体的第一侧，其中耦合结构在第一芯片和载体之间提供一距离；以及密封件，位于载体的第一侧上，其中包封剂至少部分地与第一芯片横向间隔开，以便在第一芯片和密封件之间形成间隙，其中间隙延伸至载体的第一侧。间隙可以包括空气间隙。分立地或组合地，芯片封装可以进一步包括在第一芯片和包封剂之间的间隙中的材料，其中由间隙中的材料、载体和芯片形成腔体。本领域技术人员一旦阅读了以下详细说明书以及一旦查看了附图将认识到额外的特征和优点。附图说明附图的元件无需按照相对于相互的比例绘制。相同的参考数字标注对应的类似部件。各个所示实施例的特征可以组合，除非它们相互排斥。在附图中描绘并且在以下说明书中详述实施例。图1示出了具有堆叠芯片布置的芯片封装的实施例的侧面透视图。图2A和图2B示出了在制造的不同阶段处的芯片封装100。图3示出了图1的芯片封装的剖视图，具有提供在芯片和密封件之间的横向间隙中的材料。图4示出了根据另一实施例的图1的芯片封装的剖视图，具有提供在芯片和包封剂之间的横向间隙中的材料。图5A至图5G示出了具有堆叠芯片布置的芯片封装的另一实施例的不同视图。图6A和图6B示出了密封了芯片封装的腔体的实施例。图6C示出了具有由图6A和图6B中所示方法所形成的密封腔体的真实示例性封装的图像。图7A和图7B示出了密封了芯片封装的腔体的另一实施例。图8示出了具有一个或多个通风孔的芯片封装载体的实施例的剖视图。图9A至图9C示出了在芯片封装载体中形成通风孔的实施例。图10A示出了在芯片封装载体中不具有通风孔的基于PCB的载体的自顶向下平视图，以及图10B示出了在载体中具有通风孔的基于PCB载体的自顶向下平视图。图11A至图11D示出了具有堆叠芯片布置的芯片封装的另一实施例的不同视图。图12示出了具有堆叠芯片布置的芯片封装的另一实施例的侧面透视图。具体实施方式本文所述的实施例提供了芯片封装以及对应的制造方法。在一些实施例中，芯片封装具有延伸穿过封装的整个厚度的一个或多个过孔。过孔的一半可以用于电连接至包括在封装中的芯片。过孔的另一半可以在封装的相对侧处提供导热路径。该过孔的一半可以提供也可以不提供例如至封装中所包括的相同或不同芯片的电连接。在一些实施例中，芯片封装可以具有腔体，例如在MEMS传感器或SAW(表面声波)滤波器应用的情形中。腔体可以部分地由已固化固体材料、已固化胶体等限定。在胶体用于部分地限定腔体的情形中，可以在用于MEMS传感器的载体中形成一个或多个通风孔以减轻在胶体固化期间在腔体中构建的压力。在一些实施例中，包括在芯片封装中的芯片载体可以替代于PCB(印刷电路板)而是引线框架，并且封装的包封剂可以至少部分地与芯片横向间隔开，以便在芯片和包封剂之间形成间隙。描述了另外其他实施例。应该理解，本文所述的各个实施例的特征可以本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种芯片封装件，包括：载体，具有第一侧以及与所述第一侧相对的第二侧；第一芯片，耦合至所述载体的第一侧；第二芯片，耦合至所述载体的第二侧；包封剂，具有至少部分地包围所述载体的第一侧上的所述第一芯片的第一部分，以及至少部分地包围所述载体的第二侧上的所述第二芯片的第二部分；过孔，延伸穿过所述包封剂的第一部分、所述载体以及所述包封剂的第二部分；以及导电材料，至少部分地覆盖所述包封剂的第一部分或第二部分中的过孔的侧壁，以在所述第一侧或所述第二侧处电接触所述载体。

【技术特征摘要】
2017.12.08 US 62/596,1771.一种芯片封装件，包括：载体，具有第一侧以及与所述第一侧相对的第二侧；第一芯片，耦合至所述载体的第一侧；第二芯片，耦合至所述载体的第二侧；包封剂，具有至少部分地包围所述载体的第一侧上的所述第一芯片的第一部分，以及至少部分地包围所述载体的第二侧上的所述第二芯片的第二部分；过孔，延伸穿过所述包封剂的第一部分、所述载体以及所述包封剂的第二部分；以及导电材料，至少部分地覆盖所述包封剂的第一部分或第二部分中的过孔的侧壁，以在所述第一侧或所述第二侧处电接触所述载体。2.根据权利要求1所述的芯片封装件，其中由所述导电材料电镀所述过孔的上半部或下半部，以及其中所述过孔的另一半没有所述导电材料。3.根据权利要求1所述的芯片封装件，其中由所述导电材料电镀所述过孔的上半部和下半部的每一个，其中所述过孔的经电镀的上半部和下半部中的一个在所述载体的一侧处电接触所述载体，以及其中所述过孔的经电镀的上半部和下半部中的另一个向所述载体的另一侧提供导热路径。4.根据权利要求1所述的芯片封装件，其中所述第一芯片和所述第二芯片被竖直对准。5.根据权利要求1所述的芯片封装件，进一步包括，位于所述包封剂的所述第一部分或所述第二部分上的金属化层，其中所述金属化层包括金属焊盘以及在所述过孔的第一端处将所述金属焊盘连接至所述导电材料的金属迹线，以及其中所述导电材料在所述过孔的与所述第一端相对的第二端处电接触所述载体。6.根据权利要求1所述的芯片封装件，其中所述过孔的深度与所述过孔的宽度的比率大于1:1。7.根据权利要求1所述的芯片封装件，其中所述导电材料在所述包封剂的第一部分或第二部分中填充所述过孔。8.根据权利要求7所述的芯片封装件，进一步包括，在所述过孔的第一端处电接触所述导电材料的焊料凸块，其中所述导电材料在所述过孔的与所述第一端相对的第二端处电接触所述载体。9.根据权利要求1所述的芯片封装件，进一步包括腔体，位于所述第一芯片与所述载体之间，或者位于所述第二芯片与所述载体之间。10.根据权利要求9所述的芯片封装件，进一步包括，在凹陷的外周周围密封所述腔体的材料，所述凹陷形成在所述包封剂中并且其中布置有所述第一芯片或所述第二芯片。11.根据权利要求10所述的芯片封装件，其中所述材料是聚合物粘土、绝缘硬质泡沫或凝胶。12.根据权...

【专利技术属性】
技术研发人员：张超发，J·阿卜杜尔瓦希德，R·S·B·巴卡，陈冠豪，钟福兴，蔡国耀，郭雪婷，吕志鸿，刘顺利，N·奥斯曼，卜佩銮，W·莱斯，S·施玛兹尔，A·C·图赞·伯纳德斯，
申请(专利权)人：英飞凌科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：德国,DE