具有用于在囊封体中形成开口的延伸结构的封装装置的制作方法

本发明涉及在囊封体中具有开口的装置封装。

背景技术：

封装装置包括诸如半导体管芯或独立电子装置等囊封在囊封体中的装置，所述囊封体使得装置能够在系统(例如，诸如计算机、电话、膝上型计算机等电子系统或使用诸如机动车、电器、机器人设备等装置的其它系统)中使用。封装装置可包括用于向装置提供通信信号线和电源的外端(例如引线、垫片、凸块)。

对于一些封装装置，期望在囊封体中具有开口以暴露装置的部分以供在系统中使用。举例来说，一些类型的传感器包括需要经暴露以精确地感应所期望的状况的表面。作为例子，辐射传感器包括用以感应α粒子辐射的表面。在另一例子中，光通信装置(例如光电二极管)需不含囊封体以便进行恰当操作。在又另一例子中，离子传感器(诸如离子选择性场效应晶体管或离子感应性场效应晶体管(isfet))需要在装置上具有传感器区域以不含囊封体，以便确定具体离子是否存在于感应环境中。

可通过薄膜辅助模制技术形成此类开口，其中将结构、薄膜或其它物质放入囊封体开口的所期望的位置中，使得囊封体在囊封期间不占据所期望的开口的区域。在囊封过程完成之后，从囊封装置移除所述结构、薄膜或物质。在另一例子中，压模机壁可包括非平面表面，所述非平面表面具有在囊封过程期间延伸到装置的部分。所述压模机壁的延伸部分在囊封期间与装置(或装置上的薄膜)接触以在装置上形成开口。

在其它实施例中，可将装置插入到包括凹穴和引线框的预制结构中。预制凹穴可由具有物理地耦合到引线框的侧壁的预模制聚合物或陶瓷结构限定。对于一些预制结构，可使用具有开口的盖以在置放装置之后关闭凹穴，在置放装置处在所述盖暴露所述预制结构内部的装置的所期望的区域。

技术实现要素：

一种制造封装装置的方法，包括：

形成具有引线框的总成，其中所述形成所述总成包括：

将装置附接到到所述引线框，其中所述装置包括位于所述装置的第一侧处的第一区域；

将所述装置的外端电耦合到所述引线框的引线；

其中在所述形成之后，所述总成包括延伸结构，所述延伸结构包围包围区域，所述包围区域包括所述装置的所述第一区域；

将所述总成囊封在囊封体中，其中所述囊封包括：

在模制结构中将囊封体应用于所述总成，其中所述模制结构包括具有第一表面的壁，所述第一表面在所述应用囊封体期间面向所述引线框的第一侧，所述壁的所述第一表面包括平坦表面部分，其中在所述应用所述囊封体期间，所述延伸结构与所述平坦表面部分接触，使得防止囊封体到达由所述延伸结构限定的所述平坦表面部分的内部部分，且囊封体接触位于所述延伸结构外部的所述平坦表面部分的外部部分，其中作为所述应用囊封体的结果，囊封体不位于第一区域且囊封体位于所述引线框的所述第一侧上的所述引线框的至少一部分与所述平坦表面部分的所述外部部分之间；

其中所述封装装置包括所述延伸结构、所述引线框的至少一部分、所述装置和所述囊封体的至少一部分。

在一个实施例中，所述延伸结构与所述引线框成一体。

在一个实施例中，所述延伸结构是通过蚀刻所述引线框的部分而形成以从所述延伸结构的厚度减小所述引线框的厚度，其中所述引线框的被蚀刻的所述部分包括位于所述延伸结构外部的所述引线框的所述引线的部分。

在一个实施例中，所述延伸结构的至少一部分为独立于所述引线框形成且附接到所述引线框的结构。

在一个实施例中，所述延伸结构独立于所述引线框而形成，其中形成所述总成包括将所述延伸结构附接到所述装置的所述第一侧。

在一个实施例中，所述装置的所述外端位于所述装置的所述第一侧上，其中将所述装置电耦合到所述引线框和所述将所述装置附接到所述引线框包括将所述装置的所述外端电接合到与所述引线框的所述第一侧相对的所述引线框的第二侧上的所述引线框的所述引线。

在一个实施例中，在所述电附接之后，将底部填充粘着剂涂覆到装置的所述第一侧，其中所述底部填充粘着剂防止囊封体在所述应用囊封体期间到达所述第一区域。

在一个实施例中，所述在模制结构中将囊封体应用于所述总成被表征为转移模制过程。

在一个实施例中，所述引线框包括从所述第一侧到与所述第一侧相对的所述引线框的第二侧的开口，所述装置附接到所述引线框的所述第二侧，使得所述第一区域位于所述开口的区域中。

在一个实施例中，所述第一区域被表征为感应通过所述包围区域的状况的传感器区域。

一种封装装置，包括：

装置，其包括多个外端和第一表面；

引线框，其包括多个引线，其中所述多个外端中的每一个耦合到所述多个引线中的引线；

囊封体，所述囊封体的表面部分位于所述封装装置的第一主侧面处；

延伸结构，其材料不同于所述囊封体的材料，所述延伸结构具有环形表面，所述环形表面具有与所述封装装置的所述第一主侧面处的所述囊封体的表面部分齐平的环配置，其中囊封体不位于所述环形表面内部的所述封装装置的所述第一主侧面处。

在一个实施例中，所述装置的所述第一表面从所述囊封体穿过具有所述环形表面的所述内部暴露。

在一个实施例中，所述延伸结构与所述引线框成一体。

在一个实施例中，所述延伸结构在垂直于所述第一主侧面的方向上具有第一厚度，其中所述第一厚度大于在所述方向上的所述多个引线中的每一个的至少一部分的厚度。

在一个实施例中，所述延伸结构从所述环形表面延伸到所述装置的表面且附接到所述装置的所述表面，其中所述延伸结构为独立于所述引线框而形成的结构。

在一个实施例中，其中所述延伸结构的至少一部分为附接到所述引线框的单独形成的件。

在一个实施例中，所述封装装置另外包括位于所述装置上的包围所述第一表面的粘着剂底部填充材料。

在一个实施例中，所述装置位于作为所述第一主侧面的所述引线框的相对侧上，其中所述第一表面位于所述引线框的开口的区域中，其中所述开口从所述引线框的第一主表面侧延伸到所述引线框的所述相对侧。

在一个实施例中，所述引线框的引线至少暴露于与所述第一主侧面相对的所述封装装置的第二主侧面处。

在一个实施例中，所述装置包括传感器电路且所述第一表面为所述装置的传感器区域的一部分。

附图说明

通过参考附图，可以更好地理解本发明，并且使得本发明的许多目标、特征和优点对本领域的技术人员而言为显而易见的。

图1为根据本发明的一个实施例的待囊封的装置的俯视图。

图2为根据本发明的一个实施例的引线框阵列的俯视图。

图3为根据本发明的一个实施例的引线框阵列的仰视图。

图4示出了根据本发明的一个实施例的引线框阵列的剖穿图(cutthroughslice)。

图5为根据本发明的一个实施例的总成的俯视图。

图6为根据本发明的一个实施例的总成的仰视图。

图7示出了根据本发明的一个实施例的具有囊封总成的压模机的剖穿图。

图8示出了根据本发明的一个实施例的具有封装装置的压模机的部分剖穿图。

图9为根据本发明的一个实施例的囊封后的总成的俯视图。

图10示出了根据本发明的另一实施例的封装装置的剖穿图。

图11示出了根据本发明的另一实施例的封装装置的剖穿图。

图12示出根据本发明的另一实施例的工作总成的剖穿图。

除非另外指出，否则在不同图式中使用相同参考符号指示相同的物件。图式不一定按比例绘制。

具体实施方式

以下阐述用于实现本发明的模式的详细描述。描述旨在说明本发明且不应被视为限制性的。

在一些实施例中，封装装置包括位于封装装置的主侧面处的延伸结构。所述延伸结构限定包括主侧面上的囊封材料的外部区域，以及其中在主侧面处的装置的一部分上无囊封体的内部区域。延伸结构防止囊封体在囊封过程期间进入内部区域中。在一些实施例中，延伸结构可为引线框的一部分，或其可在制造期间被添加到总成。使用延伸结构使得能够通过使用压模机或具有平坦表面的其它模制设备来在囊封体中形成开口。因此，在一些实施例中，囊封过程与用于在囊封体中形成开口的其它技术(诸如使用薄膜辅助模制过程或使用预制凹穴)相比较可能更简单和/或更便宜。在一个例子中，封装装置包括具有暴露的传感器区域的传感器。

图1为根据本发明的一个实施例的装置的俯视图。在示出的实施例中，装置101被实施为半导体管芯，所述半导体管芯通过使用半导体制造过程处理半导体晶片(未示出)而形成。在制造之后，将晶片单分成类似于装置101的多个管芯。

在示出的实施例中，装置101包括具有传感器区域105的表面103，传感器区域105在封装装置101时将不含囊封体。在一个实施例中，装置101为其中区域105用以感应α辐射的辐射传感器。然而，在其它实施例中，装置可用以感应其它状况，诸如在感应环境中特定离子的存在。装置101可包括用于处理通过传感器区域105测量的刺激的传感器电路，并且还可包括其它电路。在再其它实施例中，装置包括光通信电路，诸如需要不含囊封体以进行恰当操作的光电二极管。在另一形式中，装置101可用以通过传感器区域105感应压力。同样在其它实施例中，装置可通过除半导体晶片之外的其它技术形成。

装置101还包括位于表面103上的多个接合垫(例如107)。接合垫为一种电耦合到装置101中的导电结构的外端。接合垫107用于在装置与系统中的其它电子装置之间传达信号，且还用以向装置提供电源。在其它实施例中，装置101可具有其它类型的外端(例如柱、凸块)。

图2为根据本发明的一个实施例的引线框阵列201的俯视图。图3为引线框阵列201的仰视图。图4示出了引线框阵列201的剖穿图。

在示出的实施例中，引线框阵列201包括四个位点(例如位点203)。每一位点包括用于待形成的每一封装装置的引线框。每一引线框包括引线和随后管芯将附接的管芯附接位置。位点203包括延伸部分205和引线207。引线框阵列201还包括将位点203连接到引线框阵列201中的其它位点的紧结结构210、211、213和215。紧结结构将被切断或移除以分离不同的封装装置。

引线框阵列201的每一位点(例如203)包括在引线框阵列201的其它部分的顶侧上方延伸的延伸部分205。参见图4的视图，其中延伸部分205与引线(例如209)相比延伸得更高(相对于图4的视图)。如从背侧查看(例如图3)，引线和延伸部分为共平面的。在一个实施例中，引线209和紧结结构(210、215)具有0.1mm的厚度且延伸部分205具有0.2mm的厚度，使得延伸部分205延伸到高于(相对于图4中示出的视图)引线0.1mm。然而，这些值在其它实施例中可不同。

在一个实施例中，引线框阵列201由诸如主要为铜合金的导电材料(例如金属)或其它引线框材料制成。在一个实施例中，引线框阵列201是从金属薄片冲压形成。接着在除延伸部分205之外的位置，选择性地蚀刻引线框阵列，使得引线框阵列在那些位置处的大约一半厚度被移除。在一个例子中，延伸部分上形成掩模，其中在特定时间段内蚀刻引线框的其余部分(通过对于引线框材料具有选择性的化学蚀刻方法)以减小引线和紧结结构的厚度。然后，可通过电镀材料(例如焊料、锡)涂布引线框阵列201。在一些实施例中，可在通过冲压形成引线之前蚀刻材料薄片。在其它实施例中，可使用蚀刻方法处理材料薄片以形成引线框阵列201的所有特征而无需使用冲压操作来形成图2和图3中所示的特征。在这些情况下，冲压可用以在薄片上(例如在两个边缘上)形成机械对准孔(未示出)。

在示出的实施例中，延伸部分205连接到引线框阵列201的引线(207)。在一些实施例中，引线(诸如207)将连接到其中将实施封装装置的系统的系统接地。然而，在其它实施例中，延伸部分205可通过紧结结构而连接到引线框阵列。

在其它实施例中，引线框可通过其它方法形成和/或具有其它结构。在一个实施例中，引线框可由引线框阵列形成，所述引线框阵列由镀有第二材料的一种材料的薄片形成，所述第二材料相对于第一材料具有蚀刻选择性。接着从除在延伸部分的位置处之外的薄片的每一部分移除第二材料(例如通过蚀刻)。在一个实施例中，延伸部分的顶部(相对于图4的视图)可通过将额外结构添加到引线框(参见图12)来形成。在一些实施例中，一次形成单个引线框，而非从引线框阵列形成。

图5和图6分别为在已将传感器装置(101)添加到引线框阵列201以形成工作总成501之后的俯视图和仰视图。在一个实施例中，通过将引线框阵列201反转并使用凸块(例如805)将装置(101)的接合垫(107)倒装芯片地接合到引线(207、209)的表面来附接装置(101)以将装置(101)通过物理方式电耦合到引线框阵列201。在附接位置中，传感器区域105位于由环形延伸部分205的内部限定的开口的区域中。然而，在其它实施例中，可通过其它方法(例如使用粘着剂、将垫片接合到引线的导线、铜柱的附接)将装置附接和/或将其电耦合到引线框，和/或当附接时具有其它配置(例如，使用垫片将装置向上附接到引线框阵列的顶侧或使用垫片将装置向下附接到引线框阵列的底侧)。

在示出的实施例中，在装置(101)已经附接到引线框阵列201之后，分配粘着剂底部填充材料807以填充延伸部分205与装置(101)之间的间隙并包围和囊封倒装晶片接合(例如凸块805)。向前参见图8。在一个实施例中，底部填充粘着材料807为电介质材料，例如加载有球形熔融硅石粒子填充剂的液体环氧体系，所述电介质材料通过使用分配机从较小孔分配来涂覆。材料807防止囊封体(706)在延伸部分205底层流动以保持传感器区域105在囊封过程期间不含囊封体。

在涂覆过底部填充之后，引线框阵列201的引线(207、209)与垂直紧结结构(例如211)分离(例如使用冲头工装)并形成为使得其延伸到比延伸部分(205)的底部更低的平面(相对于图4中示出的视图)。参见图8的部分剖穿图。

图7示出了位于压模机701中的总成501在使用囊封体囊封之后的剖穿图。在示出的实施例中，引线框总成501已被加载到转移压模机701中，其中囊封体(706、708)分别应用于封装装置710和712的每一位点。在示出的实施例中，总成501被放置在压模机701的底部结构702上。底部结构包括侧面突出部726和724，所述突出部726和724分别与顶部结构703的突出部725和723相接以形成每一封装管芯的模制凹穴。

当使压模机701的顶部结构703下降在模制总成上时，在每一突出部(725和723)内的顶部结构703的底侧与阵列201的引线框的延伸部分(205)的顶部表面接触。顶部结构703、底部结构702和突出部723、724、725与726用以形成限定每一囊封装置的囊封体表面的凹穴。

将囊封体注入到顶部结构703或底部结构702中的孔(未示出)中。在一个实施例中，囊封体为热固性环氧化合物，但在其它实施例中可为另一类型的囊封体。在示出的实施例中，未囊封紧结结构210和211。在一个实施例中，结构210和211包括工装孔(未示出)以对准模制工具中的引线框总成且允许进出模制工具的精确索引。在其它实施例中，其它囊封技术和系统可用于递送囊封体且用于控制所得封装装置的形状。

图8为压模机701中的封装装置710的图7的视图的部分剖穿图。在示出的实施例中，在突出部725内的上部结构703的底部表面(806)抵靠引线框阵列201的延伸部分205进行按压，使得表面806的部分811位于由延伸部分205形成的环的内部，且底部表面806的外部部分813位于延伸部分205的环外部。抵靠延伸部分205按压的表面806防止(连同底部填充材料807)囊封体706在囊封过程期间流入部分811下方和传感器区域105上方的空间816中。

在示出的实施例中，底部结构702包括用于在囊封过程期间支撑装置101的支撑部分815。支撑部分815使得囊封体的受控厚度位于装置101和囊封体706的拐角之间。然而，在其它实施例中，下部结构不包括支撑部分。

在囊封之后，从压模机701移除囊封的引线框总成501。图9为总成501在从压模机移除之后的俯视图。从图9的视图注意到，每一封装装置的传感器区域105可从封装的顶部进入。

在图8的阶段之后，封装装置(710、712)被冲压以从囊封的总成移除。应注意，在示出的实施例中，在囊封之前切离并形成引线，以囊封所形成的引线，仅留下引线的外部部分的底部且可能留下引线末端处的边缘被暴露以用于焊接到印刷电路板。然后，对封装装置进行测试、标记，并随后进行运送以供系统中使用。

在其它实施例中可以使用其它类型的囊封过程。举例来说，可使用注塑模制过程。此外，对于一些实施例，整个引线框总成501可被囊封(例如使用模制阵列过程球形触点阵列(moldedarrayprocessballgridarray)过程)，其中囊封的引线框总成(包括囊封体)随后被分离(例如锯切)成单独的封装管芯。

图10示出了根据本发明的另一实施例的封装装置的剖穿图。封装装置1001为鸥翼式引线封装，其包括从封装装置1001的侧面延伸出去的引线1007。管芯1003包括不含囊封体1009的传感器区域1006。封装装置1001的引线框1002包括在囊封期间与压模机壁(例如结构703(未示出))接触以防止囊封体1009覆盖传感器区域1006的延伸部分1011。

封装装置1001以类似于封装装置710的方式形成，但引线1007在囊封之后从封装装置的侧面延伸出去。此外，在囊封之后修整并形成引线。另外，如图8中所示出，使用具有不包括支撑部分(815)的下部结构(702)的压模机囊封装置1001。因此，图10中的管芯1003的整个背面暴露。然而，在其它实施例中，装置1001可如图8中的压模机701一样被囊封，其中底部结构702包括支撑部分815。

提供具有延伸结构的装置引线框总成可有利地提供经济的和/或有效的技术，以供使用平坦模制结构表面在囊封体中形成开口以便暴露囊封装置的一部分。因此，可在囊封体中形成空隙而无需在囊封凹穴内使用特定的非平面模制结构或那些薄膜辅助模制技术中使用的特定过程。实现使用平面表面压模机壁表面在囊封凹穴内形成空隙可使得能够使用压模机形成封装装置，所述压模机可用以形成多个不同封装装置。相反，如果使用非平面压模机壁表面，那么每一压模机壁表面可能必须被专门设计成用于所制造的具体封装装置。

在其它实施例中，延伸结构可附接到工作总成的其它部分。图11示出了封装装置1100的剖穿图。封装装置1100包括装置1103(例如半导体管芯)，其具有不含囊封体1109的表面1104。在示出的实施例中，通过凸块1105将装置1103倒装芯片地接合到引线框1107。

封装装置1100包括附接到装置1103的延伸结构1101。在一个实施例中，结构1101具有“圆形拐角”环形状(从图11的视图的顶部，未示出)，其具有包围区域1104的开口。在其它实施例中，结构1101可具有其它形状。在一个实施例中，结构1101由诸如环氧系统、液晶聚合物系统、聚醚砜系统或另一适当预制聚合物系统的电介质材料制成，但在其它实施例中可由其它材料制成。在一个实施例中，相对于图11中示出的视图，延伸结构1101具有0.4mm的高度，但在其它实施例中可具有其它高度。结构1101的顶部表面高于引线1102的顶部表面，且与囊封体1109的顶部表面齐平。

在一个实施例中，在装置在囊封之前附接到引线框阵列(未示出)之后，(例如使用粘着材料)将结构1101附接到装置(1103)。可使用抓放装置附接结构1101。然而，可在管芯附接到引线框阵列之前附接结构1101。

在囊封期间，压模机顶部结构(例如类似于顶部结构703)抵靠结构1101进行按压，从而防止囊封体覆盖区域1104。在囊封之后，囊封总成被从压模机移除，并被单分成类似于封装装置1100的封装装置。

将延伸结构附接到装置而非使其成为引线框的一部分可能出现的一个优点是可以不必处理(例如蚀刻)引线框以产生厚度差分。此外，在一些实施例中，将延伸结构附接到装置可不必将底部填充粘着材料(807)涂覆到管芯和引线框。

在一个实施例中，延伸结构1101具有笔直的垂直壁(相对于图11中示出的视图)。然而，在其它实施例中，壁可处于其它角度和/或可为非笔直的。

尽管图1到图9的实施例和图10的实施例示出了与引线框成一体的延伸结构(205、1011)，但在其它实施例中，延伸结构的至少一部分可单独地形成且附接到引线框。

图12示出了装置总成1201在囊封之前的剖穿图。总成1201包括电耦合到且附接到引线框1202的管芯1209和1211。相对于图12的视图，引线框1202包括引线1203和位于管芯1209上方的部分1206。

在一个实施例中，如从相对于图12的视图的顶部查看，引线框1202的部分1206具有“圆形拐角”形状。将具有与部分1206类似的形状的延伸结构(1207)附接到部分1206。在一个实施例中，延伸结构1205和1207由与部分1206相同的材料制成。在其它实施例中，结构1205和1207由可导电(例如不锈钢)或不导电(例如聚醚砜系统)的不同材料制成。在一个实施例中，结构1205和1207在管芯附接之前附接到引线框总成的部分(1206)。在一些实施例中，结构1205和1207在管芯附接之后进行附接。在一个实施例中，结构1205和1207具有0.2mm的厚度，但在其它实施例中可具有其它厚度。在其它实施例中，延伸结构1205和1207可附接到引线框的其它部分(例如引线)。在一个实施例中，使用抓放装置将结构1205和1207附接到引线框。此外，在其它实施例中，总成的延伸结构1207和1205可与紧结结构连接，使得其作为一个件而进行附接。在囊封之后可将紧结结构移除。

在图12中示出的阶段之后，将底部填充粘着剂(未示出，但类似于粘着材料(807))涂覆到装置、引线框架和凸块1213。随后，将装置囊封。在囊封期间，压模机停止抵靠延伸结构1207、1205的顶部表面按压结构，其中延伸结构(包括引线框部分1206)和底部填充粘着材料防止囊封体(未示出)覆盖管芯的传感器区域(例如1213)。然后，修整并形成引线1203，并将封装装置分离。在其它实施例中，封装装置可以其它方式形成和/或具有其它结构。

在一些实施例中，具有包括用以在囊封过程期间在囊封体中形成开口的延伸结构(例如部分205、结构1207和部分1206、部分1011和结构1101)的封装装置可有利地实现更有效和经济的囊封过程，因为在囊封过程之后不必从封装装置移除此类结构。

在一个实施例中，一种制造封装装置的方法包括形成具有引线框的总成。形成总成包括将装置附接到引线框。装置包括位于装置的第一侧面处的第一区域。形成总成包括将装置的外端电耦合到引线框的引线。在形成之后，总成包括延伸结构。延伸结构包围包括装置的第一区域的包围区域。所述方法包括将总成囊封在囊封体中。囊封包括在模制结构中将囊封体应用于总成。模制结构包括具有在应用囊封体期间面向引线框的第一侧的第一表面的壁。壁的第一表面包括平坦表面部分。在应用囊封体期间，延伸结构与平坦表面部分接触，使得防止囊封体到达由延伸结构限定的平坦表面部分的内部部分，且囊封体与位于延伸结构外部的平坦表面部分的外部部分接触。作为应用囊封体的结果，囊封体不位于第一区域且囊封体位于引线框的第一侧上的引线框的至少一部分与平坦表面部分的外部部分之间。封装装置包括延伸结构、引线框的至少一部分、装置和囊封体的至少一部分。

在另一实施例中，封装装置包括一装置，所述装置包括多个外端和第一表面以及包括多个引线的引线框。多个外端中的每一个耦合到多个引线中的引线。封装装置包括囊封体。囊封体的表面部分位于封装装置的第一主侧面处。封装装置包括延伸结构，其材料不同于囊封体的材料。延伸结构具有环形表面，其具有与封装装置的第一主侧面处的囊封体的表面部分齐平的环配置。囊封体不位于环形表面内部的封装装置的第一主侧面处。

尽管已经示出和描述本发明的特定实施例，但本领域的技术人员将认识到，基于本文中的教示，可在不脱离本发明和其更广泛方面的情况下做出进一步改变和修改，且因此，所附权利要求书意图将所有此类改变和修改涵盖在其范畴内，如在本发明的真实精神和范畴内。