专利名称：具有支撑体的感光半导体封装件及其制法的制作方法
技术领域：
本发明是关于一种半导体封装件及其制法，特别是关于一种感光半导体封装件，其在基板上接置具有收纳空间的支撑体，使至少一个芯片容置在该收纳空间中，且粘接至基板上，以及该半导体封装件的制造方法。
背景技术：
半导体封装件用于承载主动组件如半导体芯片的电子装置，其结构特征主要是将芯片接置在基板上，使该芯片借导电组件(如焊线等)电性连接至基板，并在该基板上形成由树脂化合物(如环氧树脂等)制成的封装胶体，包覆芯片及焊线使其免受外界水气及污染物侵害。该封装胶体通常是不透明的，因此需要有光线才能工作的感光芯片，例如互补金属氧化物半导体(CMOS，Complementary Metal OxideSemiconductor)芯片则不适用于这种半导体封装件中。
为此，美国专利第6,262,479及6,590,269号案提供一种适用于感光芯片的半导体封装件，其工序如图5A及图5B所示。首先，如图5A所示，进行模压(molding)工序，在基板11上形成拦坝结构13(dam)，在模压中，使用具有上模15及下模16的封装模具，该上模15开设有上模穴150，且有凸出部151形成在该上模穴150中；这种具有凸出部151的封装模具在本文中被称为″插入式模具(insert mold)″。将基板11夹置在上模15与下模16之间，使凸出部151与基板11触接而覆盖住基板11上预定用于芯片焊接及焊线的区域。接着，将一树脂化合物(如环氧树脂等)注入上模穴150中，以在基板11上形成拦坝结构13。由于凸出部151的设置，基板11上用于芯片焊接及焊线的区域不会被拦坝结构13包覆，而能在从基板11上移除上下模15、16后露出，如图5B所示。然后，将至少一个感光芯片10接置在基板11上露出的区域，并形成多个焊线12，以焊接至基板11上的焊指110(bond finger)，借以使芯片10电性连接至基板11。最后，将透光盖件14粘置在拦坝结构13上，即完成该半导体封装件。
然而，上述半导体封装件仍具有许多缺点。上模的凸出部用于基板上预定区域，使该区域不为模压工序中的树脂化合物包覆；然而该凸出部与基板间的夹持力(clamping force)不容易控制，若凸出部无法稳固地夹置在基板上，树脂化合物则极易在凸出部与基板间产生溢胶，污染板上预定用于芯片焊接及焊线的区域；若凸出部过度地压置在基板上，则会造成基板结构受损。再者，与基板触接的凸出部极易污染基板上后续用于与焊线焊接的焊指，当焊指受污染时，焊线则无法良好稳固地焊设在该焊指上，因而影响半导体封装件的电性连接品质。此外，上述插入式模具的制造成本颇高，且需形成对应基板或其上预定区域尺寸的凸出部，即，若基板或其上预定区域的尺寸改变，则需制备新的模具使其具有对应尺寸的凸出部，所以会大幅增加生产成本且使封装件工序更加复杂。
因此，如何提供一种具有感光芯片的半导体封装件的制法，其可解决上述缺点，因而能避免基板被插入式模具压损、避免基板上的焊指被模具污染、且能降低生产成本，确实是一个重要课题。
发明内容
为克服上述现有技术的缺点，本发明的主要目的在于提供一种具支撑体的感光半导体封装件及其制法，在形成封装胶体的模压工序中不需使用插入式模具(insert mold)，因此可降低生产成本及简化工序。
本发明的另一目的在于提供一种具有支撑体的感光半导体封装件及其制法，在形成封装胶体的模压工序中不需使用插入式模具，因此可防止基板被该模具压损，且可避免基板上的焊指(bond finger)被该模具污染。
为达成上述及其它目的，本发明提供一种感光半导体封装件，其包括基板，具有上表面及相对的下表面；具有收纳空间的支撑体，设置在该基板的上表面上，以使该基板的上表面的预定部分外露于该收纳空间中；封装胶体，形成于该基板的上表面上，并与该支撑体的外壁结合；至少一个芯片，接置在该基板的上表面的外露部分上，并使该芯片借焊线电性连接至该基板；盖件，接设在该支撑体与封装胶体上，以封盖住该收纳空间；以及多个输入/输出端，形成于该基板的下表面上。
上述半导体封装件的制法包括下列步骤制备一个基板，其具有上表面及相对的下表面；在该基板的上表面上设置具有收纳空间的支撑体，以使该基板的上表面的预定部分外露于该收纳空间中；进行模压工序，使用具有模穴的上模及下模，使该基板夹置在该上模及下模之间，并使该支撑体收纳于该模穴中，且与该模穴的内壁触接，并将树脂化合物注入至该模穴中，以填充在该模穴内壁与支撑体外壁间的空间中，而在该基板的上表面上形成与该支撑体的外壁结合的封装胶体；从该基板上移除该上模及下模，以使该基板的上表面位于该收纳空间中的预定部分外露；在该基板的上表面的外露部分上接置至少一个芯片，并使该芯片借焊线电性连接至该基板；在该支撑体与封装胶体上接设盖件，以封盖住该收纳空间；以及在该基板的下表面上形成多个输入/输出端。
上述感光半导体封装件也可用分批(batch)方式的制法制成，包括下列步骤制备由多个基板构成的基板片，各该基板具有上表面及相对的下表面；制备由多个支撑体构成的支撑体片，各该支撑体具有一个收纳空间，且相邻支撑体之间以至少一连接杆相连，并在该基板片上设置该支撑体片，以使各该支撑体分别位于各该基板的上表面上，且使各该基板的上表面的预定部分外露于对应的支撑体的收纳空间中；进行模压工序，使用具有模穴的上模及下模，以使该基板片夹置在该上模及下模之间，并使各该支撑体收纳于该模穴中且与该模穴的内壁触接，并将树脂化合物注入至该模穴中，以填充在该模穴内壁与各该支撑体外壁间的空间中，而在该基板片上形成与各该支撑体的外壁结合的封装胶体；从该基板片上移除该上模及下模，以使各该基板的上表面位于对应支撑体的收纳空间中的预定部分外露；在各该基板的上表面的外露部分上接置至少一个芯片，并使各该芯片借焊线电性连接至对应的基板；在该支撑体片与封装胶体上接设至少一盖件，以封盖住该收纳空间；进行切单(singulation)作业以切割该封装胶体、支撑体片及基板片，从而分离各该支撑体及基板；以及在各该基板的下表面上形成多个输入/输出端。
另外，支撑体的外壁上也可形成有至少一个固接部(lock portion)，以与封装胶体固接，因而能增进支撑体与封装胶体间的结合力。
上述制成的感光半导体封装件使感光芯片及电性连接芯片至基板的焊线收纳于支撑体的收纳空间中，且借透光盖件与外界气密隔离，而光线能穿过透光材料制成的盖件到达感光芯片，以供其运作，并可借设置在基板下表面上的输入/输出端(如焊球或接触垫等)使该芯片与外界装置如印刷电路板等成电性连接关系。
本发明的感光半导体封装件及其制法，其设置在基板上的支撑体及其收纳空间的尺寸可配合不同尺寸的基板或界定有不同芯片焊接及焊线面积的基板而改变，所以在形成封装胶体的模压工序中，仅需使用常用具有模穴的上模及下模的封装模具，使各种基板都可利用该封装模具进行模压工序，以形成不同尺寸的封装件，因此不需使用具有凸出部的插入式模具(insert mold)。该支撑体的成本低，不会增加整体生产成本。由于无需制备具有不同尺寸的凸出部的插入式模具，以适应基板尺寸的改变，因而能大幅降低生产成本，且以单一模具适用于不同尺寸的封装件的制造还可有效简化工序。再者，由于不需使用插入式模具，基板不会因与插入式模具的凸出部触接而受不当压力以致损坏，且可避免基板上的焊指被该凸出部污染，因此电性连接芯片至基板的焊线能良好稳固地与不受污染的焊指焊接，确保半导体封装件的电性连接品质。
图1是本发明的半导体封装件的剖视图；图2A至图2F是图1的半导体封装件的一组工序步骤示意图；图3是本发明半导体封装件具有另一实例的支撑体的剖视图；图4A至图4I是图1的半导体封装件的另一组工序步骤示意图；以及图5A及图5B是现有半导体封装件的工序步骤示意图。
具体实施例方式
实施例以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式。
如图1所示，本发明的半导体封装件包括基板20，具有上表面200及相对的下表面201；具有收纳空间210的支撑体21，接置在该基板20的上表面200上，使该基板20的上表面200的预定部分外露于该收纳空间210中；封装胶体23，形成于该基板20的上表面200上，并与该支撑体21的外壁结合；至少一芯片22，接置于该基板20的上表面200的外露部分上，并使该芯片22电性连接至该基板20；盖件24，接设于该支撑体21与封装胶体23上，以封盖住该收纳空间210；以及多个输入/输出端(例如焊球25、接触垫25′等)，形成于该基板20的下表面201上。
上述半导体封装件可由图2A至图2F所示的工序步骤制得。
首先，如图2A(上视图及沿2A-2A线的剖视图)所示，制备一个基板20，其具有上表面200及相对的下表面201，其中基板20的上表面200上形成有多个焊指202(bond finger)。该基板20可由环氧树脂、聚酰亚胺树脂、BT(Bismaleimide Triazine)树脂或FR4树脂等的材料制成。同时，制备具有收纳空间210的支撑体21，该支撑体21最好呈框状而形成收纳空间210。支撑体21可用例如铜或铝等金属材料制成，也可用非金属材料制成，该非金属材料可以是上述的基板材料或耐高温的塑料材料。接着，将该支撑体21设置于基板20的上表面200上，以使该基板20的上表面200预定用于芯片焊接及焊线的部分(包括焊指202)外露于该收纳空间210中，其中支撑体21可借胶粘剂(图未标)粘接在基板20上，或者直接置放于基板20上。
然后，如图2B所示，进行模压(molding)工序，使用具有上模30及下模31的封装模具3，其中上模30开设有上模穴32(cavity)。将基板20置入封装模具3中，使其夹置于上模30及下模31之间，并使位于基板20上的支撑体21收纳于该上模穴32中，且与该上模穴32的内壁触接。接着，将树脂化合物(如环氧树脂等)注入该上模穴32中，以填充在上模穴32内壁与支撑体21外壁间的空间中，当该树脂化合物固化后，即在基板20的上表面200上形成与支撑体21的外壁结合的封装胶体23。
如图2C所示，当封装胶体23制成后，即从基板20上移除图2B中的上模30及下模31，而使基板20的上表面200位于支撑体21的收纳空间210中预定用于芯片焊接及焊线的部分外露。
如图2D所示，进行芯片焊接(die-bonding)作业，在基板20的上表面200的外露部分上接置至少一芯片22，其中该芯片22具有作用表面220及相对的非作用表面221，该作用表面220形成有多个焊垫222，而该非作用表面221与基板20的上表面200粘接。该芯片22可为感光芯片，例如互补金属氧化物半导体(CMOS，Complementary MetalOxide Semiconductor)芯片。接着，进行焊线(wire-bonding)作业以形成多条焊线26(例如金线等)，使其焊接至芯片22的焊垫222及基板20的焊指202，借以电性连接芯片22至基板20。该芯片焊接及焊线工序属现有技术，所以不再叙述。
最后，如图2E所示，在支撑体21与封装胶体23上接设以透光材料制成的盖件24，以封盖住支撑体21的收纳空间210，从而使芯片22及焊线26容置于该收纳空间210中，并借盖件24与外界气密隔离。接着，在基板20的下表面201上形成多个输入/输出端25、25′(input/output connection)。该输入/输出端可以是焊球25或图2F中的接触垫25′(contact land)，当输入/输出端为焊球25(图2E)时，制成的半导体封装件为球栅阵列(BGA，Ball Grid Array)封装件；当输入/输出端为接触垫25′(图2F)时，制成的半导体封装件为垫栅阵列(Land Grid Array)封装件。
如图3所示，本发明半导体封装件中的支撑体21的外壁上也可形成有至少一个固接部211(lock portion)，以与封装胶体23固接，因而能增进支撑体21与封装胶体23间的结合力。
此外，本发明的半导体封装件能通过图4A至图4I所示的分批(batch)方式工序步骤制成。
首先，如图4A(上视图)所示，制备由多个基板20构成的基板片2，各基板20具有上表面200及相对的下表面201(图4B)，且该基板20的结构与上述图2A所示的基板20相同。同时，制备由多个支撑体21构成的支撑体片27，各支撑体21具有收纳空间210，且该支撑体21的结构与上述图2A所示的支撑体21相同，其中，相邻支撑体21之间以一个或多个连接杆212相连，且该连接杆212的厚度可借半蚀刻(half-etching)等技术使其小于支撑体21的厚度。
然后，如图4B所示，将支撑体片27通过胶粘剂(图未标)或直接置放的方式设置在基板片2上，以使各支撑体21分别位于各基板20的上表面200上，且使各基板20的上表面200预定用于芯片焊接及焊线的部分外露于对应的支撑体21的收纳空间210中。设置在基板片2上的支撑体片27，其相邻支撑体21借连接杆212相连，从而使各支撑体21能定位于各对应的基板20上。
如图4C所示，进行模压工序，使用具有上模穴32的上模30及下模31，以使上述基板片2夹置在该上模30及下模31之间，并使各基板20上的支撑体21收纳于上模穴32中，且与该上模穴32的内壁触接。接着，将树脂化合物(如环氧树脂等)注入上模穴32中，以填充在该上模穴32内壁与各支撑体21外壁间的空间中，且用于连接相邻支撑体21的厚度较小连接杆212可被该树脂化合物包覆。当该树脂化合物固化后，即在该基板片2上形成与各支撑体21的外壁结合的封装胶体23。
如图4D所示，当封装胶体23制成后，即从基板片2上移除图4C中的上模30及下模31，而使各基板20的上表面200位于对应支撑体21的收纳空间210中预定用于芯片焊接及焊线的部分外露。
如图4E所示，进行现有芯片焊接及焊线作业，在各基板20的上表面200的外露部分上接置至少一个感光芯片22，并使各芯片22通过多条焊线26电性连接至各对应基板20。
如图4F所示，在支撑体片27与封装胶体23上接设透光盖件24，以封盖住所有支撑体21的收纳空间210。然后，如图4G所示，进行切单(singulation)作业，以沿图4F中虚线所示的切割线切割该盖件24、封装胶体23、支撑体片27及基板片2，从而分离各支撑体21及基板20。
或者，如图4F′所示，在支撑体片27与封装胶体23上接设多个透光盖件24，以使各该盖件24分别封盖住各支撑体21的收纳空间210。然后，如图4G′所示，进行切单作业，以沿图4F′中虚线所示的切割线切割该封装胶体23、支撑体片27及基板片2，从而分离各支撑体21及基板20。
最后，如图4H或图4I所示，分别在图4G或图4G′完成的半制成封装结构的各基板20下表面201上形成多个输入/输出端，例如焊球25或接触垫25′，即完成多个个别的半导体封装件。
上述制成的感光半导体封装件使感光芯片及电性连接芯片至基板的焊线收纳于支撑体的收纳空间中，且借透光盖件与外界气密隔离，而光线能穿过透光盖件到达感光芯片，以供其运作，并可通过设置于基板下表面上的输入/输出端(如焊球或接触垫等)，使该芯片与外界装置如印刷电路板等(图未标)成电性连接关系。
本发明的感光半导体封装件及其制法，利用设置于基板上的支撑体，该支撑体及其收纳空间的尺寸可配合不同尺寸的基板或界定有不同芯片焊接及焊线面积的基板而改变，所以在形成封装胶体的模压工序中仅需使用常用具有模穴的上模及下模的封装模具，而使各种基板都可利用该封装模具进行模压工序，以形成不同尺寸的封装件，因此不需使用具有凸出部的插入式模具(insert mold)。该支撑体的成本低，不会增加整体生产成本。由于不需使用插入式模具，所以无需制备具有不同尺寸的凸出部的插入式模具，以适应基板尺寸的改变，因而能大幅降低生产成本，且仅以单一模具适用于不同尺寸的封装件的制造还可有效简化工序。再者，也由于不需使用插入式模具，因此基板不会因与插入式模具的凸出部触接而受到不当压力导致损坏，且可避免基板上的焊指被该凸出部污染，因此用于电性连接芯片至基板的焊线能良好稳固地与不受污染的焊指焊接，能确保半导体封装件的电性连接品质。
权利要求
1.一种感光半导体封装件，其特征在于，该封装件包括基板，具有上表面及相对的下表面；具有收纳空间的支撑体，设置在该基板的上表面上，以使该基板的上表面的预定部分外露于该收纳空间中；封装胶体，形成于该基板的上表面上，并与该支撑体的外壁结合；至少一个芯片，接置于该基板的上表面的外露部分上，并使该芯片电性连接至该基板；以及盖件，接设于该支撑体与封装胶体上以封盖住该收纳空间。
2.如权利要求1所述的半导体封装件，其特征在于，该封装件还包括多个输入/输出端，形成于该基板的下表面上。
3.如权利要求2所述的半导体封装件，其特征在于，该输入/输出端是焊球或接触垫。
4.如权利要求1所述的半导体封装件，其特征在于，该芯片通过多条焊线电性连接至基板。
5.如权利要求1所述的半导体封装件，其特征在于，该支撑体用金属材料或非金属材料制成。
6.如权利要求5所述的半导体封装件，其特征在于，该金属材料是铜或铝。
7.如权利要求5所述的半导体封装件，其特征在于，该非金属材料是基板材料或耐高温的塑料材料。
8.如权利要求7所述的半导体封装件，其特征在于，该基板材料是环氧树脂、聚酰亚胺树脂、BT树脂或FR4树脂。
9.如权利要求1所述的半导体封装件，其特征在于，该支撑体的外壁上形成有至少一个固接部，以与该封装胶体固接。
10.如权利要求1所述的半导体封装件，其特征在于，该盖件用透光材料制成。
11.一种感光半导体封装件的制法，其特征在于，该制法包括下列步骤制备一基板，具有上表面及相对的下表面；设置具有收纳空间的支撑体于该基板的上表面上，以使该基板的上表面的预定部分外露于该收纳空间中；进行模压工序，使用具有模穴的上模及下模，以使该基板夹置在该上模及下模之间，并使该支撑体收纳于该模穴中，且与该模穴的内壁触接，并将树脂化合物注入至该模穴中，以填充在该模穴内壁与支撑体外壁间的空间中，而在该基板的上表面上形成与该支撑体的外壁结合的封装胶体；从该基板上移除该上模及下模，以使该基板的上表面位于该收纳空间中的预定部分外露；接置至少一个芯片在该基板的上表面的外露部分上，并使该芯片电性连接至该基板；以及接设一盖件在该支撑体与封装胶体上，以封盖住该收纳空间。
12.如权利要求11所述的制法，其特征在于，该制法还包括在该基板的下表面上形成多个输入/输出端。
13.如权利要求12所述的制法，其特征在于，该输入/输出端是焊球或接触垫。
14.如权利要求11所述的制法，其特征在于，该芯片通过多条焊线电性连接至基板。
15.如权利要求11所述的制法，其特征在于，该支撑体用金属材料或非金属材料制成。
16.如权利要求15所述的制法，其特征在于，该金属材料是铜或铝。
17.如权利要求15所述的制法，其特征在于，该非金属材料是基板材料或耐高温的塑料材料。
18.如权利要求17所述的制法，其特征在于，该基板材料是环氧树脂、聚酰亚胺树脂、BT树脂或FR4树脂。
19.如权利要求11所述的制法，其特征在于，该支撑体的外壁上形成有至少一个固接部，以与该封装胶体固接。
20.如权利要求11所述的制法，其特征在于，该盖件用透光材料制成。
21.一种感光半导体封装件的制法，其特征在于，该制法包括下列步骤制备由多个基板构成的基板片，各该基板具有上表面及相对的下表面；制备由多个支撑体构成的支撑体片，各该支撑体具有收纳空间，且相邻支撑体之间以至少一个连接杆相连，并在该基板片上设置该支撑体片，以使各该支撑体分别位于各该基板的上表面上，且使各该基板的上表面的预定部分外露于对应的支撑体的收纳空间中；进行模压工序，使用具有模穴的上模及下模，以使该基板片夹置于该上模及下模之间，并使各该支撑体收纳于该模穴中，且与该模穴的内壁触接，并将树脂化合物注入至该模穴中，以填充在该模穴内壁与各该支撑体外壁间的空间中，而在该基板片上形成与各该支撑体的外壁结合的封装胶体；从该基板片上移除该上模及下模，以使各该基板的上表面位于对应支撑体的收纳空间中的预定部分外露；接置至少一个芯片于各该基板的上表面的外露部分上，并使各该芯片电性连接至对应的基板；接设至少一盖件于该支撑体片与封装胶体上，以封盖住该收纳空间；以及进行切单作业以切割该封装胶体、支撑体片及基板片，从而分离各该支撑体及基板，形成多个个别的半导体封装件。
22.如权利要求21所述的制法，其特征在于，一盖件接设在该支撑体片与封装胶体上，以封盖住所有支撑体的收纳空间，而在该切单作业中切割该盖件。
23.如权利要求21所述的制法，其特征在于，多个盖件接设在该支撑体片与封装胶体上，以使各该盖件分别封盖住各支撑体的收纳空间。
24.如权利要求21所述的制法，还包括在各该基板的下表面上形成多个输入/输出端。
25.如权利要求24所述的制法，其特征在于，该输入/输出端是焊球或接触垫。
26.如权利要求21所述的制法，其特征在于，各该芯片通过多条焊线电性连接至基板。
27.如权利要求21所述的制法，其特征在于，该支撑体用金属材料或非金属材料制成。
28.如权利要求27所述的制法，其特征在于，该金属材料是铜或铝。
29.如权利要求27所述的制法，其特征在于，该非金属材料是基板材料或耐高温的塑料材料。
30.如权利要求29所述的制法，其特征在于，该基板材料是环氧树脂、聚酰亚胺树脂、BT树脂或FR4树脂。
31.如权利要求21所述的制法，其特征在于，各该支撑体的外壁上形成有至少一个固接部，以与该封装胶体固接。
32.如权利要求21所述的制法，其特征在于，该连接杆的厚度小于支撑体的厚度。
33.如权利要求32所述的制法，其特征在于，该连接杆被该封装胶体包覆。
34.如权利要求21所述的制法，其特征在于，该盖件用透光材料制成。
全文摘要
一种具有支撑体的感光半导体封装件及其制法，该封装件包括基板、具有收纳空间的支撑体、封装胶体、至少一个芯片以及盖件；该制法首先在基板的上表面上设置具有收纳空间的支撑体，再于该基板上形成与该支撑体的外壁结合的封装胶体，然后，在该基板外露于该支撑体的收纳空间中的预定部分上粘接至少一个芯片，并使该芯片与基板电性连接，接着，将透光盖片粘设至该支撑体及封装胶体上，再于该基板的底面上形成焊球或接触垫，即完成该感光半导体封装件；由于基板上预设有支撑体，所以封装胶体能以单一模具适用于不同尺寸的封装件的封装工序，因而能降低生产成本，并能避免基板被插入式模具压损以及避免基板上的焊指被该模具污染。
文档编号H01L31/0203GK1661814SQ20041000638
公开日2005年8月31日 申请日期2004年2月27日 优先权日2004年2月27日
发明者黄致明, 萧承旭, 黄建屏 申请人:矽品精密工业股份有限公司