專利名稱：雙密封半導體封裝及其制造方法
技術領域：
本發明涉及一種半導體封裝，并且更具體地說涉及在布線襯底兩側形成具有樹脂密封部分的半導體封裝及其制造方法。
背景技術：
在目前的電子產品市場中，對移動電子產品的需求迅速增加，并且在電子產品中所使用的部件的小型化對于滿足該需求很重要。減少安裝為部件的單個半導體封裝的尺寸的技術，使多個半導體芯片形成到一個芯片中的芯片上系統(System on Chip，SOC)技術，或將多個單個半導體芯片集成封裝的封裝中系統(System in Package，SIP)技術，對于實現該小型化是必須的。
在SOC的情形中，芯片焊盤布置可以包括隨機布置類型，其中在有源表面的隨機區域中形成芯片焊盤，并且可以包括芯片焊盤的通常布置類型，例如是邊緣焊盤類型或中心焊盤類型。另外，包括隨機布置類型的半導體芯片可以存在于使用SIP技術的半導體芯片中。
此后，在通常焊盤布置類型中的芯片焊盤稱為“常規焊盤”，在隨機布置類型中的芯片焊盤稱為“隨機焊盤”，僅具有常規焊盤的半導體芯片稱為“常規芯片”，并且包括隨機焊盤的半導體芯片稱為“復合芯片”。
圖1是示出了安裝復合芯片的常規半導體封裝的一個示例的截面圖。參考圖1，具有復合芯片10的半導體封裝100以面朝下的形式附在布線襯底30上。即，復合芯片10的有源表面12附在布線襯底30的第一表面31上。復合芯片10的常規焊盤14和隨機焊盤16分別通過形成在布線襯底30上的第一窗口35和第二窗口37暴露。常規焊盤14和隨機焊盤16由鍵合引線40通過第一窗口35和第二窗口37電連接到布線襯底30。復合芯片10和安裝在第一窗口35和第二窗口37中的鍵合引線40通過樹脂密封部分51和53保護而不受外部環境的影響。而且，焊料球60形成在布線襯底30的第二表面33上。該半導體封裝100稱為芯片上板(Board on Chip，BOC)封裝。
另外，利用使用模制模具的轉移模制方法在布線襯底30的兩側31和33上形成樹脂密封部分51和53。樹脂密封部分被分成第一樹脂密封部分51和第二樹脂密封部分53。第一樹脂密封部分51密封第一表面31和第二表面33的第一窗口35。第一樹脂密封部分51用液態的模制樹脂通過第一窗口35或第一表面31注入而形成。另外，與第一樹脂密封部分51分開形成的第二樹脂密封部分53密封布線襯底30的第二窗口37，通過該第二窗口37復合芯片10的隨機焊盤16被暴露。
為了在單個模制步驟中形成第一樹脂密封部分51和第二樹脂密封部分53，必須分別進行液態模制樹脂的注入。即，需要具有能夠分別將液態模制樹脂注入到第一窗口35和第二窗口37中的流道的新模制模具。
與第一窗口35相比，根據其中形成隨機焊盤16的區域，第二窗口37以各種形式和位置布置。因此在制造具有對應于第二窗口37位置的流道的模制模具產生了額外的成本。
發明內容
本發明的目的是在不制造新的模制模具的情況下形成第一和第二樹脂密封部分。
為了實現上述目的，本發明的一個實施例提供一種雙密封半導體封裝，其中復合芯片的有源表面附在布線襯底的第一表面上。復合芯片包括形成在有源表面上的多個常規焊盤和隨機焊盤。布線襯底包括第一表面和第二表面以及第一窗口和第二窗口，該第一窗口和第二窗口形成來以便分別暴露復合芯片的常規焊盤和隨機焊盤。常規焊盤和隨機焊盤穿過第一窗口和第二窗口通過鍵合引線電連接到布線襯底。通過模制方法形成的第一樹脂密封部分覆蓋裝在第一表面上的復合芯片并且還覆蓋第二表面的第一窗口。通過灌注(potting)方法形成的第二樹脂封裝部分覆蓋第二表面的第二窗口。
圖1是示出了裝有復合芯片的常規半導體封裝示例的截面圖。
圖2是根據本發明第一實施例的雙密封半導體封裝的布線襯底的平面圖。
圖3是根據本發明第一實施例的雙密封半導體封裝的布線襯底的平面圖。
圖4是沿著圖3的線IV-IV的截面圖。
圖5到7是示出了圖3所示半導體封裝制造方法的圖。
圖8是根據本發明第二實施例的雙密封半導體封裝的截面圖。
圖9是根據本發明第三實施例的雙密封半導體封裝的截面圖。
具體實施例方式
下面，本發明的實施例將參考附圖詳細說明。在圖中相同的參考數字表示相同的元件。另外，圖可能不成比例繪制，并且為了清楚可能放大了一些層。
示例1圖2是根據本發明第一實施例的雙密封半導體芯片的布線襯底130的平面圖。圖3是示出了根據本發明第一實施例的雙密封半導體封裝200的平面圖。圖4是沿著圖3的線IV-IV的截面圖。
參考圖2到4，根據本發明的第一實施例的半導體封裝200是BOC封裝，其中復合芯片110以面朝下的形式附在布線襯底130上。
復合芯片110包括可以在有源表面112的兩側形成的常規焊盤114和在有源表面112的內部區域形成的隨機焊盤116。常規焊盤114相互平行形成在兩側，并且隨機焊盤116以相互之間保持預定的距離的兩組形成。
布線襯底130具有第一表面131和與第一表面131相對的第二表面133。復合芯片110的有源表面112附在第一表面131上，并且第一窗口135和第二窗口137形成以便分別暴露常規焊盤114和隨機焊盤116。第一窗口135可以形成為使該第一窗口覆蓋形成有常規焊盤114的復合芯片110的邊緣。
特別是，第一窗口135的長度形成得比形成有常規焊盤114的復合芯片110的長度更長，以便液態的環氧樹脂可以通過第一窗口135向第一表面131或第二表面133移動。因此，第一窗口135的兩端可以暴露在其中附上復合芯片110的區域的外面。形成第二窗口137以便暴露形成為兩組的隨機焊盤116。
印刷電路板、帶布線襯底、陶瓷布線襯底或硅布線襯底可以作為布線襯底130使用。
常規焊盤114和隨機焊盤116可以穿過布線襯底130的第一窗口135和第二窗口137通過鍵合引線140連接到布線襯底130。
復合芯片110和安裝在第一窗口135和第二窗口137中的鍵合引線140可以分別通過第一樹脂密封部分151和第二樹脂密封部分153保護而不受外部環境影響。第一樹脂密封部分151可以密封安裝在布線襯底130的第一表面131上的復合芯片110，并且可以密封第一窗口135和第二表面133的一部分。第二樹脂密封部分153可以密封布線襯底130的第二窗口137。
此外，用于外部連接的焊料球160形成在沒有被第一樹脂密封部分151和第二樹脂密封部分153覆蓋的布線襯底130的球焊盤139上。形成焊料球160相對比形成在第二表面133上的第一樹脂密封部分151和第二樹脂密封部分153要高。
特別地，通過模制方法形成第一樹脂密封部分151，并且通過灌注(potting)方法形成第二樹脂密封部分153。第一樹脂密封部分151可以包括環氧樹脂材料。第二樹脂密封部分153可以包括硅樹脂材料。
根據本發明第一實施例的半導體封裝200中，不需要制造新模制模具，而使用現有的模制模具，就可以通過常規模制方法形成第一樹脂密封部分151，并且通過常規灌注方法形成第二樹脂密封部分153。
在下文，參考圖4到7詳細說明根據本發明的第一實施例的半導體封裝200的制造方法。
如圖5所示，半導體封裝200的制造方法從準備復合芯片110的步驟開始。復合芯片110的有源表面112附在布線襯底130的第一表面131上。復合芯片110的常規焊盤114通過第一窗口135向布線襯底130的第二表面133暴露，并且復合芯片110的隨機焊盤116通過第二窗口137向布線襯底130的第二表面133暴露。另外，常規焊盤114和隨機焊盤116通過第一窗口135和第二窗口137電連接布線襯底130的襯底焊盤138。襯底焊盤138可以單獨連接球焊盤139。
雖然示出了具有布線襯底130的單個半導體封裝的制造方法，但是也可以同時提供條(strip)形式的多個半導體封裝的制造方法。
如圖6A、6B和7所示，通過兩步驟的密封工藝形成第一樹脂密封部分151和第二樹脂密封部分153。
首先，如圖6A和6B所示，通過在使用模制模具170的轉移模制方法中密封安裝在布線襯底130的第一表面131上的復合芯片110、第一窗口135和布線襯底130的第二表面133的一部分，進行形成第一樹脂密封部分151的步驟。布線襯底130轉移到上模171和下模175之間的間隔中。當上模171和下模175相互接合以固定布線襯底130時，通過將液態環氧樹脂注入到空腔173和177中形成第一樹脂密封部分151，從而密封附在布線襯底130的第一表面131上的復合芯片110和第一窗口135。
特別地，通過將液態環氧樹脂注入到上模171的空腔173中，經過未被復合芯片110覆蓋的第一窗口135兩端將環氧樹脂傳送到下模175的空腔177，并填充模制模具170的空腔173和177，可以形成第一樹脂密封部分151。可選地，通過將液態環氧樹脂注入到下模175的空腔177中，經過第一窗口135傳送環氧樹脂到上模171的空腔173中，并填充模制模具170的空腔173和177，可以形成第一樹脂密封部分151。
在形成第一樹脂密封部分151的步驟中，可以在對應于第二窗口137的下模175的一部分形成偽(dummy)空腔，以保護在第二窗口137中形成的鍵合引線140，避免其被下模175損害。優選地，以充分覆蓋第二窗口137和鍵合引線140的尺寸形成偽空腔179。
接著，如圖7所示，通過使用灌注方法密封布線襯底130的第二窗口137，以進行形成第二樹脂密封部分153的步驟。通過使用注射器180以灌注方法用硅基樹脂(即，硅族樹脂)密封向布線襯底130的第二表面133暴露的第二窗口137，可以形成第二樹脂密封部分153。在布線襯底130的第二表面133上形成島狀的第二樹脂密封部分153。
特別地，通過灌注方法形成第二樹脂密封部分153，不管在布線襯底130上形成第二窗口137的位置如何，都可以進行形成第二樹脂密封部分153的工藝，因為進行封裝工藝的注射器180可以容易地移到布線襯底130的第二窗口137的位置。
最后，通過進行在布線襯底130的球焊盤139(如圖7所示)上形成焊料球160的步驟獲得半導體封裝200(如圖4所示)。通過將助熔劑施加到球焊盤139，布置焊料球到球焊盤上并回流形成焊料球160。也可以使用鎳或金凸點代替焊料球160。
在提供條形式的布線襯底130的情況下，使用切割器可以進一步進行分離單個半導體封裝200的步驟。
在根據本發明第一實施例的半導體封裝200中，無需制造新的模制模具，而使用現有模制模具，就可通過常規模制方法形成第一樹脂密封部分151，并且通過常規灌注方法形成第二樹脂密封部分153。
示例2
雖然在本發明的第一實施例中，示出了以邊緣焊盤類型形成復合芯片的常規焊盤的示例，但是常規焊盤也可以如圖8所示的中心焊盤類型來形成。就復合芯片210以面朝下的方式附在布線襯底230的第一表面231的觀點來看，根據本發明的第二實施例的半導體封裝300具有與第一實施例的結構相同的結構。
復合芯片210的常規焊盤214形成在有源表面212的中心區域，并且復合芯片210的隨機焊盤216形成在有源表面212的中心區域之外。形成第一窗口235和第二窗口237以便第一窗口235和第二窗口237分別對應于在布線襯底230中的復合芯片210的常規焊盤214和隨機焊盤216。而且，通過模制方法形成第一樹脂密封部分251和通過灌注方法形成第二樹脂密封部分253。
雖然在本發明的第二實施例中，示出了在中心形成常規焊盤214和在兩側形成隨機焊盤216的示例，但是該實施例不限于此。作為另一種復合芯片，也可以使用在有源表面的中心區域和兩側形成具有常規焊盤的半導體芯片。在形成常規焊盤區域之外的有源表面的區域形成隨機焊盤。
示例3雖然在本發明的第一和第二實施例中已經示出了裝有單個復合芯片的半導體封裝的示例，但是如圖9所示，可以提供一種以多芯片形式的裝有常規芯片321和325和復合芯片310的半導體封裝400。
根據本發明的第三實施例的半導體封裝400是一種多芯片封裝，其具有水平地安裝在布線襯底330的第一表面331上的第一常規芯片321和復合芯片310，并且具有在第一常規芯片321和復合芯片310上垂直層疊的常規芯片325。
復合芯片310和第一常規芯片321相互之間保持預定距離地附在布線襯底330的第一表面331上。第一常規芯片321可以是在有源表面322的兩側形成常規焊盤323的邊緣焊盤類型的半導體芯片。復合芯片310可以包括在有源表面312兩側形成的常規焊盤314和在形成常規焊盤314的兩側之間的內部區域中形成的隨機焊盤316。基本上相互平行地形成第一常規芯片321的常規焊盤323和復合芯片310的常規焊盤314。
第一窗口335形成在布線襯底330上以便暴露復合芯片310和第一常規芯片321的常規焊盤314和323，并且第二窗口337形成在布線襯底330上，以便暴露復合芯片310的隨機焊盤316。第一窗口335包括中心窗口335a和外部窗口，通過中心窗口335a分別同時暴露復合芯片310和第一常規芯片321的相鄰的常規焊盤314和323，通過外部窗口分別暴露復合芯片310和第一常規芯片321的其余的常規焊盤314和323。基本上形成彼此平行的中心窗口335a和外部窗口335b。
第二常規芯片325層疊在復合芯片310和第一常規芯片321上。即，第二常規芯片325的有源表面326附在復合芯片310和第一常規芯片321的后表面。第二常規芯片325可以是在其有源表面326中心形成具有常規焊盤327的中心焊盤類型的半導體芯片，其中常規焊盤327可以通過在復合芯片310和第一常規芯片321之間的空間暴露。即，第二常規芯片325的常規焊盤327可以通過中心窗口335a暴露。
復合芯片310和第一常規芯片321優選形成為大致相同的厚度，以便第二常規芯片325可以穩定地附在復合芯片310和第一常規芯片321的后表面。
分別通過布線襯底330的第一窗口335和第二窗口337暴露的常規焊盤314、323和327和隨機焊盤316通過鍵合引線340電連接到布線襯底330。
通過模制方法形成第一樹脂密封部分351，并且保護裝在布線襯底330的第一表面331上的半導體芯片310、321和325、第一窗口335和第二表面333部分不受外部環境影響。第二樹脂密封部分353通過灌注方法形成，并且保護布線襯底330的第二窗口337不受外部環境的影響。
另外，焊料球360可以形成在未被第一樹脂密封部分351和第二樹脂密封部分353覆蓋的布線襯底330的第二表面333上。焊料球360可以形成得比在第二表面333上形成的第一樹脂密封部分351和第二樹脂密封部分353要高。
雖然已經在第三實施例中示出了在水平和垂直方向在布線襯底上安裝復合芯片310和常規芯片321和325的示例，但是本發明不限制于此。例如，復合芯片和常規芯片可以僅在水平方向安裝在布線襯底的第一表面上。可選地，可以僅在垂直方向層疊復合芯片和常規芯片。
另外，雖然已經示出了在布線襯底330上安裝復合芯片310的示例，但是本發明不限制在此，并且可以將不止一個復合芯片以水平方向安裝在布線襯底上。
因此，根據本發明，可不制造新模制模具來形成樹脂密封部分，因為包括安裝在布線襯底的第一表面上的復合芯片的半導體芯片的通過布線襯底中的第一窗口暴露的常規焊盤被通過模制方法形成的第一樹脂密封部分所保護，并且通過布線襯底的第二窗口暴露的隨機焊盤被通過灌注方法形成的第二樹脂密封部分保護。
因此，不管布線襯底第二窗口的位置如何也可以進行密封工藝，因為通過灌注方法形成第二樹脂密封部分。
雖然上面詳細說明了本發明的實施例，但是應當理解，在此描述的基本發明概念的許多變化和/或修改仍然落入權利要求定義的本發明實施例的精神和范圍內，對于本領域技術人員是顯而易見的。
權利要求
1.一種半導體封裝，包括具有有源表面的復合芯片，所述復合芯片包括在所述復合芯片的有源表面上形成的多個常規焊盤和隨機焊盤；具有第一表面和第二表面的布線襯底，其中所述復合芯片的有源表面附在所述第一表面上，并且第一窗口和第二窗口形成為使所述常規焊盤和隨機焊盤分別通過所述第一窗口和第二窗口暴露；多條鍵合引線分別通過所述第一窗口和第二窗口將所述常規焊盤和隨機焊盤電連接到所述布線襯底；通過模制方法形成的第一樹脂密封部分，覆蓋安裝在所述第一表面上的復合芯片并覆蓋所述第一窗口；以及通過灌注方法形成第二樹脂密封部分，覆蓋所述第二窗口。
2.根據權利要求1的封裝，其中所述第一樹脂密封部分包括環氧樹脂，并且所述第二樹脂密封部分包括硅基樹脂。
3.根據權利要求1的封裝，其中所述常規焊盤相鄰于所述有源表面的兩側形成，并且所述隨機焊盤在所述有源表面的內部區域形成。
4.根據權利要求1的封裝，其中所述常規焊盤在所述有源表面的中心區域形成，并且所述隨機焊盤在所述有源表面的中心區域之外形成。
5.根據權利要求1的封裝，進一步包括在所述布線襯底的第二表面上形成的多個焊料球。
6.根據權利要求5的封裝，其中所述焊料球形成得比所述第一和第二密封部分進一步從所述布線襯底的第二表面突出。
7.根據權利要求5的封裝，其中所述第二樹脂密封部分形成為覆蓋一個或多個所述第二窗口的組的島狀。
8.一種制造半導體芯片封裝的方法，包括(a)提供具有有源表面的復合芯片，所述復合芯片包括形成在所述復合芯片的有源表面上的常規焊盤和隨機焊盤；(b)將所述復合芯片的有源表面附在布線襯底的第一表面，以便所述常規焊盤通過所述布線襯底的第一窗口暴露，并且所述隨機焊盤通過所述布線襯底的第二窗口暴露；(c)通過所述第一窗口和第二窗口用鍵合引線分別將所述常規焊盤和隨機焊盤電連接到所述布線襯底；(d)用模制方法通過基本上同時地密封安裝在所述布線襯底第一表面上的半導體芯片并且基本上填充穿過所述布線襯底形成的第一窗口，形成第一樹脂密封部分；(e)用灌注方法通過基本上填充穿過所述布線襯底形成的第二窗口，形成第二樹脂密封部分；以及(f)在所述第二表面上形成焊料球。
9.根據權利要求8的方法，其中使用環氧樹脂利用轉移模制方法進行步驟(d)。
10.根據權利要求9的方法，其中使用硅基樹脂利用灌注方法進行步驟(e)。
11.一種半導體芯片封裝，包括半導體芯片，包括在其有源表面上形成有常規焊盤的常規芯片和在其有源表面上形成有常規焊盤和隨機焊盤的復合芯片；具有第一表面和第二表面的布線襯底，其中至少一個所述半導體芯片的有源表面附在所述第一表面上，以便穿過所述布線襯底形成的第一窗口對應于附著的半導體芯片的常規焊盤，并且穿過所述布線襯底形成的第二窗口對應于所述復合芯片的隨機焊盤；多條鍵合引線，通過所述第一窗口和第二窗口分別將所述常規焊盤和隨機焊盤電連接到所述布線襯底；通過模制方法形成的第一樹脂密封部分，覆蓋安裝在所述第一表面上的半導體芯片和所述第一窗口；通過灌注方法形成的第二樹脂密封部分，覆蓋所述第二窗口；以及多個焊料球，形成在所述布線襯底的第二表面上。
12.根據權利要求11的封裝，其中所述半導體芯片以水平方向安裝在所述布線襯底的第一表面上。
13.根據權利要求11的封裝，其中所述半導體芯片以垂直方向層疊在所述布線襯底的第一表面上。
14.根據權利要求13的封裝，其中所述復合芯片附在所述布線襯底的第一表面上。
15.根據權利要求11的封裝，其中所述第一樹脂密封部分包括環氧樹脂，并且所述第二樹脂密封部分包括硅基樹脂。
16.根據權利要求11的封裝，其中所述復合芯片的常規焊盤形成在所述有源表面的兩側，并且所述復合芯片的隨機焊盤形成在所述有源表面的內部區域。
17.根據權利要求11的封裝，其中所述第二樹脂密封部分形成為覆蓋一個或多個第二窗口的組的島狀。
18.一種制造半導體芯片封裝的方法，包括(a)提供包括在其有源表面上形成有常規焊盤的常規芯片和在其有源表面上形成有常規焊盤和隨機焊盤的復合芯片的半導體芯片；(b)將至少一個所述半導體芯片的有源表面附在布線襯底的第一表面上，以便所述常規焊盤通過所述布線襯底的第一窗口暴露，并且所述隨機焊盤通過所述布線襯底的第二窗口暴露；(c)通過所述第一窗口和第二窗口用鍵合引線分別將所述常規焊盤和隨機焊盤電連接到所述布線襯底；(d)通過模制方法形成第一樹脂密封部分，以基本上同時覆蓋安裝在所述第一表面上的半導體芯片和所述第一窗口；(e)利用灌注方法形成第二樹脂密封部分以覆蓋所述第二窗口；以及(f)在所述第二表面上形成焊料球。
19.根據權利要求18的方法，其中使用環氧樹脂利用轉移模制方法進行步驟(d)。
20.根據權利要求19的方法，其中使用硅基樹脂利用灌注方法進行步驟(e)。
21.一種半導體芯片封裝的制造方法，包括將具有有源表面并包括在所述有源表面上形成的常規焊盤和隨機焊盤的復合半導體芯片附在包括第一和第二窗口的布線襯底的第一表面，其中所述常規焊盤和隨機焊盤分別通過所述布線襯底的第一窗口和第二窗口暴露；通過所述第一窗口和第二窗口分別將所述復合半導體芯片的常規焊盤和隨機焊盤電連接到所述布線襯底的第二表面；進行模制密封工藝以形成在所述復合半導體芯片上并且基本上填充所述第一窗口的第一樹脂密封部分；進行灌注密封工藝以形成基本上填充所述第二窗口的第二樹脂密封部分；以及在所述布線襯底的第二表面上形成焊料球。
22.根據權利要求21的方法，其中所述模制密封工藝包括將具有附著的復合半導體芯片的布線襯底轉移到包括上模和下模的模制模具，其中所述上模和下模包括空腔；接合所述上模和下模；以及將樹脂注入到所述上模和下模的空腔中以形成在所述復合半導體芯片上并基本上填充所述第一窗口的第一樹脂密封部分。
23.根據權利要求22的方法，其中通過所述布線襯底形成的第一窗口延伸通過所述復合半導體芯片的至少一個邊緣，以便當樹脂注入到在所述上模中形成的空腔中時，樹脂將移動到在所述下模中形成的空腔中，或當樹脂注入到在所述下模中形成的空腔中時，樹脂將移動到在所述上模中形成的空腔中。
24.根據權利要求21的方法，其中所述灌注密封工藝包括在所述布線襯底第二表面上通過注射器提供樹脂以形成基本上填充所述第二窗口的島狀的樹脂。
全文摘要
本發明提供了一種雙密封半導體封裝及其制造方法。該半導體封裝的實施例包括具有在其有源表面上形成常規焊盤和隨機焊盤的復合芯片；該復合芯片附在布線襯底第一表面。在布線襯底中形成第一窗口和第二窗口以分別暴露常規焊盤和隨機焊盤，并且允許鍵合布線將常規焊盤和隨機焊盤與布線襯底連接。第一樹脂密封部分通過模制方法形成在第一窗口中，并且第二樹脂密封部分通過灌注方法形成在第二窗口中。
文檔編號H01L21/60GK101034689SQ200710092350
公開日2007年9月12日 申請日期2007年1月16日 優先權日2006年1月16日
發明者全柄碩, 金吉百, 李龍鎮 申請人:三星電子株式會社