三维结构的半导体器件制造技术

一种具有至少一个装在印制电路板下表面上的半导体芯片、丝焊到印制电路板端子上的半导体芯片电极端子、以及用密封树脂密封的半导体芯片和焊丝的连接部分的半导体器件，包括三维结构的半导体器件，它具有反向安装的印制电路板、经通孔连到外部端子的印制电路板端子以及至少一个层叠在印制电路板上表面的半层体器件，因而，当通过作为外部端子的引线把待安装的焊球加放入其它印制电路板中时使各个半导体器件互连。（*该技术在2014年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种球形网格阵列(此后称之为“BGA”)封装，特别是涉及提供一种通过在半导体衬底上部形成通孔而在半导体衬底下部形成焊球，以便用于高密度组装存储器组件的半导体器件及制造该半导体器件的方法。考虑到电子设备的高性能化与多功能化将随着不断趋于小型化与减薄尺寸而提高，就要求各种半导体器件组装的方法能在有限的内部空间之中有效地组装大容量存储器件。作为解决上述问题一个方法，莫托罗拉公司的“Over Molded Pad Array Carrier(OMPAC)”封装方法(已公开在ASIC & EDA，第9-15页，1993年3月号中)可以作为一个例子。附图说明图1是表示一种常规半导体器件实施例的垂直剖面图。参照图1，该半导体器件包括有由预定间隔隔开的通孔15的辅衬底11，以及在辅衬底11的一定区域形成的导电接触焊盘13。另外，借助于绝缘粘合剂将半导体芯片12固定在辅衬底11上，以金属丝14把半导体芯片12的压焊盘电连接到导电接触焊盘13上，再用环氧树脂模塑混合物(此后称之为“EMC”)灌注金属丝14和半导体芯片12，形成封装体10。在辅衬底11的通孔15下部有焊料块电极，亦即焊球16，而多个电极焊盘18则对应于焊块电极16而配置在主衬底17上。将半导体芯片12安装在辅衬底11上，用诸如金(Au)丝14完成电连接之后，借助于EMC进行传递模塑，而焊球16则固定在具有通孔15的辅衬底11下的相应通孔15上，从而经回流焊获得具有焊块电极16的半导体器件，它被称之为BGA封装。将上述结构的BGA封装安装在主衬底17上，并使由焊球16构成的焊块电极通过回流焊电连接到在主衬底17上表面形成的电极焊盘18上，于是就完成了半导体器件的组装。这样的BGA封装与同样脚针数的方形平面封装(QFP)相比较，在主衬底上的安装面积大约节省30%，然而迄今的BGA封装都脱离不了二维结构平面安装的范畴，其中所有的在主衬底与封装之间的连接点都位于同一平面上。此外，在BGA封装之中，用以保护半导体芯片12免受周围环境影响的树脂密封部分只形成于封装体10与辅衬底的界面的一侧。也就是说，在辅衬底11下形成的焊球16被通过回流焊而固定到结构脆弱的主衬底17的电极焊盘18上，于是会暴露于外界环境之中，因此，这种BGA封装在内部和外部环境特性方面要比常用的那些封装差，从而会使其性能降低。本专利技术在于解决上述问题。因而，本专利技术的目的在于提供一种制造半导体器件的方法，使器件的整个外形完全符合小型输出线J-引线(SOJ)封装的标准，以便确保与常用的安装至主表面的工艺方法相容，而又能改进可靠性。本专利技术的另一个目的在于利用可被层叠在SOJ封装内部的BGA封装，通过采取实现层间互连的三维安装结构，从而提供可改进组装效率的半导体器件。为了实现本专利技术的上述目的，提供了一种半导体器件的制造方法，其中包括在主衬底的上表面和下表面的两端中部形成通孔，围绕通孔中心依次镀铜(Cu)、镍(Ni)、和金(Au)以形成金属镀覆层。然后，通过刻成图形，在主衬底上和下表面上形成的金属镀覆层周围制作预定图形结构的岛状图形、电极连接端子、和球形网格阵列。借助加放入粘合剂将半导体芯片固定在主衬底中部，以及通过金属丝焊而与电极连接端子相连，从而形成封装体。最后，将预定形状的各焊球安装在球形网格阵列之上。为实现本专利技术的另一个目的，半导体器件包括多个岛状图形，该图形包括在主衬底下表面两端形成的通孔和电极连接端子、以及多个在主衬底上表面两端形成的球形网格阵列。此外，把多个焊球安装在主衬底的球形网格阵列上，而通过加放入粘合剂将一个半导体芯片安装到主衬底下表面的中部，以及通过金属丝焊而与电极连接端子相连，再经过用环氧树脂模塑混合物灌制半导体芯片与金属丝，从而制成封装体。这实现本专利技术的再一个目的，所提供的一种半导体器件包括被装在印制电路板的下表面上的至少一个半导体芯片、金属丝焊到印制电路板端子上的多个半导体芯片电极端子、以及用密封树脂密封起来的该半导体芯片和金属丝的连接部。该半导体器件具有三维结构，其中印制电路板被反装，印制电路板的各端子则经各通孔被连到外部端子，而且将至少一个半导体器件层叠在印制电路板的上表面上，以便通过加放入焊球使各个半导体器件互连，以便通过作为外部端子的引线将其安装在其他印制电路板上。通过详细地描述各优选的实施例并参照附图，本专利技术的上述目的和其他优点将变得更加清楚，其中图1是表示一个常规半导体器件实施例的垂直剖面图;图2是表示一个按照本专利技术的半导体器件实施例的垂直剖面图;图3是表示在主衬底上形成的岛状图形、通孔的及电极连接端子的图2局部平面剖视图;图4是表示另一个按照本专利技术的半导体器件实施例的垂直剖面图;图5是表示在主衬底上形成岛状图形、通孔及电极连接端子的图4局部平面剖视图;图6是图4一个区域的局部放大剖视图;图7是表示将依据本专利技术的半导体器件组装到半导体衬底上部的平面图;图8是表示将依据本专利技术的半导体器件组装到半导体衬底下部的平面图;图9是表示另一个依据本专利技术的半导体器件实施例的垂直剖面图。参照图2，下面将详细地描述依据本专利技术的半导体器件(SOJ封装)的优选实施例。在图2中，多个岛状图形(未示出)包括通孔(未示出)和电极连接端子23，并形成于主衬底21的下表面两端上。多个球形网格阵列25形成于主衬底21的上表面的两端上，而多个焊球26则形成于主衬底21的球形网格阵列25之上。在加放入粘合剂29的同时，半导体芯片22被固定在主衬底21的下表面中部，再将半导体芯片22的压焊盘(未示出)用金属丝24焊接到电极连接端子23上，并且用EMC模塑成封装件20。这里，电极连接端子23通过孔与岛状图形电连接，再电连接到金属丝24。参照作为图2局部剖面图的图3可以更清楚地理解上述结构。参照图3，由电极连接端子23共同电连接沿主衬底21的长度方向一起形成的岛状图形27和通孔28，而后沿长度方向在电极连接端子23的末端设置封装体20。图4是表示另一个依本专利技术半导体器件的实施例垂直剖面图。参照图4，该半导体器件至少有一个通过加放入粘合剂39而固定在印制电路板(此后称为“PCB”)31的下表面上的半导体芯片32，半导体芯片32的压焊盘(未示出)和PCB31的电极连接端子33则采用金属丝34来焊接。该半导体芯片32的连接部与金属丝34都采用树脂密封，从而形成封装体30。如上形成的上述半导体器件在其最后的安装工艺过程中，将PCB31上边朝下颠倒安装，而PCB31的各端子则经各通孔连接到各个外部端子。此外，该PCB31的上表面上至少层叠一个半导体器件。然后，各个半导体器件都通过加放入焊球36而连接起来，而且借助于作为外部端子的引线38固定到其他PCB上，结果，所说的半导体器件就具有一种三维结构。当从反方向来观察时，如图6所示，处在PCB31上表面的半导体芯片32的块状焊盘部、用来将半导体芯片32连接到封装端子的金属丝压焊焊盘部、以及由焊球36构成的焊块焊盘部都采用铜箔为基底并镀以镍(Ni)和金(Au)(其厚度各为5μm和0.5μm)，从而改善器件的金属丝焊接可靠性。参照作为图4局部剖面图的图5就能更清楚地理解上述结构。参照图5，沿PCB31的长度方向形成岛状图形本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种制造半导体器件的方法，包括下列步骤：在主衬底上表面和下表面两端中部形成通孔；以所述通孔为中心在其周围依次镀铜（Ｃｕ）、镍（Ｎｉ）和金（Ａｕ），以形成金属镀覆层；围绕所述主衬底上表面和下表面形成的所述金属镀覆层，按预定的图形结 构制成岛状图形、电极连接端子和球形网格阵列；通过加放入粘合剂，将半导体芯片安装在所述主衬底中部，再用金属丝使所述半导体芯片焊接到电极连接端子上，以及形成封装件；以及把预定形状的焊球安装在所述球形网格阵列上。

【技术特征摘要】
KR 1993-11-18 24581/931.一种制造半导体器件的方法，包括下列步骤在主衬底上表面和下表面两端中部形成通孔；以所述通孔为中心在其周围依次镀铜(Cu)、镍(Ni)和金(Au)，以形成金属镀覆层；围绕所述主衬底上表面和下表面形成的所述金属镀覆层，按预定的图形结构制成岛状图形、电极连接端子和球形网格阵列；通过加放入粘合剂，将半导体芯片安装在所述主衬底中部，再用金属丝使所述半导体芯片焊接到电极连接端子上，以及形成封装件；以及把预定形状的焊球安装在所述球形网格阵列上。2.一种半导体器件，其特征在于包括多个岛状图形，包括通孔和电极连接端子，形成在一主衬底下表面的两端上;多个球形网格阵列，形成在所述主衬底上表面的两端上;多个焊球，安装于所述主衬底的所述球形网格阵列上;以及通过加放入粘合剂和金属丝焊到所述电极连接端子而安装在所述主衬底下表面中部的半导体芯片，和通过用环氧树脂模塑材料来模塑所述半导体芯片和金属丝而形成的封装体。3.一种三维结构半导体器件，包括至少一个装在印制电路板下表面上的半导体芯片、金属丝焊到所述印制电路板的端子上的所述半导体芯片电极端子、和处在所述半导体芯片和金属焊丝之间并被密封树脂所密封的连接部分，其特征在于，所述印制电路板被反向安装，所述印制电路板的所述端子经过通孔连接到外部端子，以及在所述印制电路板的上表面层叠有至少一个半导体器件，从而通过加放入焊球使各个半导体器件互连，以便通过作为所述外部端子的引线将其安装在其它印制电路板上。4.按照权利要求3的三维结构半导体器件，其特征在于，其中，所述印制电路板是由热稳定衬底，诸如双马来酰亚胺三嗪(BT)树脂和热稳定环氧树脂形成，且镀金(Au)至厚度大约0.5μm。5.按照权利要求3的三维结构半导体器件，其特征在于，其中，采用所述焊球作为媒介体而...

【专利技术属性】
技术研发人员：权宁信，安皓，
申请(专利权)人：三星电子株式会社，
类型：发明
国别省市：KR[韩国]