专利名称：具有半导体芯片和天线的半导体器件的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种具有半导体芯片和天线的半导体器件。
背景技术：
日本特开专利申请JP-P2005-346412公开了一种提供有半导体芯 片的半导体器件，所述的半导体芯片例如CPU和与外部器件进行无线 电通信的RFID (射频识别)芯片。RFID芯片是非接触型，其通过天 线接收来自外部器件的电能和数据并将数据传输到外部器件。
以上提到的半导体芯片安装在引线框的岛状物上。该引线框具有 悬挂轴(suspension pin)，其为用于支撑岛状物的部件，并且在悬挂 轴的部分处形成有缝隙。该缝隙用作RFID芯片在无线电通信中使用的 "缝隙天线"。换句话说，缝隙天线形成在引线框上且RFID芯片与缝隙 天线电连接。
根据以上描述的技术，部分引线框用作为RFID芯片的天线。结 果，不需要准备特定天线区，其防止了封装尺寸增加。
本申请的发明人已认识到以下观点。当半导体器件除提供有半导 体芯片例如以上所述的CPU之外，还提供有RFID芯片时，由于下面 的问题，外部器件可能不能与RFID芯片建立通信。安装在引线框的岛 状物上的半导体芯片通过接合线被电连接至引线框的引线电极。接合 线会干扰电磁场，并因此由于传输损耗而使外部器件不能与RFID芯片 通信
发明内容
根据由本申请的发明人实施的实验，发现随着将连接至接合线的
半导体芯片设置得越远离于岛状物，则RFID芯片的电磁波可接收距离
就变得越长。换句话说，发现随着连接至接合线的半导体芯片和引线
框之间的距离变大，会降低来自RFID芯片电磁波的传输损耗。
因此，在本发明的一个实施例中，半导体器件具有下面的结构。
即，该半导体器件提供有引线框、形成在引线框上的预定位置的天
线、和经由间隔物安装在引线框岛状物上的半导体芯片。间隔物是不 同于粘合剂的部件。
如上所述，该间隔物提供在具有天线的引线框和半导体芯片之间。 由于提供了间隔物，所以使半导体芯片和引线框之间的距离变大。由 于以上的结构，降低了来自天线的电磁波的传输损耗。结果，能够建 立良好的无线电通信。
结合附图，由某些优选实施例的以下描述，本发明的以上和其它
目的、优势和特征将更加明显，其中
图1是示出根据本发明实施例的半导体器件结构实例的平面图。
图2A是示出沿图1中的线A-A'的结构的截面图2B是示出沿图1中的线B-B'的结构的截面图3是示出根据本实施例的第二半导体芯片的结构实例的结构图4是示出根据本实施例的第二半导体芯片和缝隙天线的平面图5是用于说明实验条件的示意图6是示出实验结果的表格；
图7是示出本实施例的改进实例的截面图；和
图8是示出本实施例的另一改进实例的截面图。
具体实施例方式
现在将在此参考示例性实施例描述本发明。本领域的技术人员将认识到，利用本发明的教导能够实现许多可选实施例并且本发明不限 制于用于说明目的而示例的实施例。
1.结构
图1是示意性地示出根据本发明实施例的半导体器件1的结构实 例的平面图。半导体器件1提供有引线框2、第一半导体芯片10、第
二半导体芯片20和天线50。引线框2包括岛状物3、悬挂轴4和引线 电极5。悬挂轴4是连接至岛状物3并支撑岛状物3的部件。在图1中， 悬挂轴4的纵向方向是Y方向，垂直于Y方向的方向是X方向。
第一半导体芯片10是IC芯片例如微处理器和存储器。提供第一 半导体芯片10使其与引线框2的岛状物3重叠。第一半导体芯片10 的电极焊盘分别经由接合线6与引线电极5电连接。通过接合线6将 电能从引线电极5供给到第一半导体芯片10。
图2A是示出沿着图1中的线A-A'的结构的截面图，并示例了包 括第一半导体芯片10的截面结构。图2A中所示的平面是垂直于图1 中所示的XY平面的XZ平面。如图2A所示，第一半导体芯片10经由 "间隔物30"安装在岛状物3 (第一位置)上。换句话说，间隔物30提 供在第一半导体芯片10和岛状物3之间，因此与典型的情况相比，第 一半导体芯片10和岛状物3之间的距离变大了。
用粘合剂31将间隔物30粘结到岛状物3并用粘合剂32将其粘结 到第一半导体芯片10。就是说，间隔物30是一种不同于通常使用的粘 合剂的部件。间隔物30由绝缘材料制成。例如，间隔物30的材料包 括玻璃、陶瓷和硅中任何一种。
此外，第一半导体芯片10连接到接合线6，如图2A所示。以上 描述的结构用模塑料40封装。再次参考图l，第二半导体芯片20安装在引线框2的悬挂轴4上。 此外，天线50形成在悬挂轴4上的预定位置。第二半导体芯片20是 一种RFID (射频识别)芯片，其电连接至天线50并通过使用天线50 执行与外部器件(半导体器件1的外部)的无线电通信。例如，第二 半导体芯片20是一种非接触式RFID芯片，其通过天线50接收来自外 部器件的电能和数据并将数据传输到外部器件。
图2B是示出沿着图1中的线B-B'的结构的截面图，并示例了包 括第一半导体芯片10和第二半导体芯片20的截面结构。图2B示出的 平面是垂直于图1示出的XY平面的YZ平面。如图2B所示，第二半 导体芯片20设置在被形成于悬挂轴4的预定位置(第二位置)处的天 线50上。例如，用粘合剂31将第二半导体芯片20粘合到天线50周 围的悬挂轴4。可选择地，可将第二半导体芯片20的两个I/O端26 (随 后描述的)焊接到天线50周围的悬挂轴4。
如图2B所示，引线框2的岛状物3和第一半导体芯片IO之间的 距离是L1。另一方面，在上面形成有天线50的、引线框2的悬挂轴4 与第二半导体芯片20之间的距离是L2。根据本实施例，由于如上所述 提供了间隔物30，所以满足关系"L1〉L2"。就是说，第一半导体芯片 10比第二半导体芯片20更远离引线框2设置。
图3是示出第二半导体芯片20的结构实例的结构图。第二半导体 芯片20提供有谐振电容器21、整流滤波电路22、通信控制电路23、 MPU (微处理单元)24、存储器25和连接至天线50的两个I/O端26。 谐振电容器21、整流滤波电路22和通信控制电路23连接到I/O端26。
整流滤波电路22通过天线50和谐振电容器21接收AC电能并将 AC电能转换为DC电能。MPU 24基于DC电能操作。通信控制电路 23解调通过天线50接收的数据并将解调的数据输出到MPU 24。存储 器25例如是EEPROM (电可擦除可编程ROM)，其中存储ID信息和MPU 24的操作程序。MPU 24处理解调的数据、从存储器25读取ID 信息等。通过通信控制电路23调制从MPU24输出的传输数据。然后， 使调制的数据通过天线50传输到外部器件。
图4是示出本实施例中的第二半导体芯片20和天线50的平面图。 天线50是通过切除部分悬挂轴4而形成的"缝隙天线"。更具体地讲， 缝隙天线50由沿X方向的第一缝隙51和由沿Y方向的第二缝隙52 组成。第二缝隙52连接到第一缝隙51并在远离第一半导体芯片10的 方向上延伸。被第一缝隙51和第二缝隙52围绕的悬挂轴4的一区域 限定缝隙天线50的电感分量。通过调整第二缝隙52的长度能够传输 和接收所希望频率的信号。就是说，通过调整第二缝隙52的长度能够 调整缝隙天线50。
通过利用缝隙天线50使第二半导体芯片20执行与外部器件的无 线电通信。在图4示出的实例中，第二半导体芯片20处于横跨第一缝 隙51的位置。第二半导体芯片20的两个I/O端26分别连接到第一缝 隙51两侧面上的部分。因此，第二半导体芯片20电连接至缝隙天线 50。应该注意，悬挂轴4与引线电极5连接，该引线电极5与接地GND 相连接(见图1)。
2.实验
本申请的发明人实施了实验以检査RFID通信与间隔物30厚度的 关系。图5是用于说明实验条件的示意图。
间隔物30的材料为玻璃，且间隔物30的厚度(高度)为"W"。 模塑料40为MPT (由Matsushita Electric Works, Ltd.制造的)。引线框 2的材料为铜。岛状物3的形状为8.0x6.0 mm的矩形。悬挂轴4的宽 度为2.0 mm。缝隙天线50的缝隙宽度为0.2 mm。第一缝隙51的长度 为1.5 mm且第二缝隙52的长度为7.0 mm。 RFID无线电波的频率为 2.45 GMz。通过利用接收器100在以上提到的实验条件下执行关于第二半导体芯片20的通信。对于不同的厚度W，测量接收器100的最大 的可接收距离"X"。
图6示出了实验的结果。间隔物30的厚度(高度)W在从0到 3.0mm的范围内变化。如图6所示，可接收距离X随着间隔物30的厚 度W的变大而变长。就是说，越远离引线框2设置第一半导体芯片10， 则第二半导体芯片20的电磁波可接收距离X就越长。考虑原因如下。
着第一半导体芯片10越远离引线框2，接合线6也就越远离引 线框2。这意味着接合线6越远离缝隙天线50。因此，会降低接合线6 对于RFID无线电波的影响并且会抑制接合线6的电磁场的干扰。结果， 降低了 RFID无线电波的传输损耗并因此增加了可接收距离X。
从实际使用的观点来看，较短的可接收距离X不是优选的。在手 持读取器的情况中，例如，可接收距离X优选等于或大于50 mm。从 图6中能够看出，为能实现不小于50mm的可接收距离X，厚度W需 要不小于1.0mm。就是说，优选间隔物30的厚度W不小于l.Omm。 应该注意，将间隔物30的厚度W设置到第一半导体芯片IO不会伸出 该封装的程度。
3.结果
根据本实施例，如上所述，间隔物30提供在具有天线50的引线 框2和第一半导体芯片IO之间。由于提供了间隔物30，第一半导体芯 片10和引线框2之间的会距离变大。由于这种结构，使天线50的电 磁波传输损耗降低。结果，能够建立良好的RFID通信。
此外，根据本实施例间隔物30由绝缘材料制成，其会造成以下影 响。让我们假定一种情况，如同典型的半导体器件一样，用导电粘合 剂例如银膏使第一半导体芯片10接合到岛状物3。在这种情况下，当 第一半导体芯片10通过接合连接至引线电极5时，悬挂轴4电连接至引线电极5。 g卩，在上面形成天线50的悬挂轴4电连接至电源，这会 改变天线50的特性。然而，在本实施例中，由绝缘材料制成的间隔物 30介于第一半导体芯片10和岛状物3之间。因此，悬挂轴4会与电源 电隔离，这会防止天线50特性的改变。
4.改进的实例
用于使第一半导体芯片10和岛状物3分离的结构不限制于图2A 和2B示出的结构。
例如，如图7所示，能够使用具有柱形结构的柱形间隔物30A。 在这种情况下，第一半导体芯片10设置在多个柱形间隔物30A上。每 个柱形间隔物30A分别通过粘合剂31和32接合到岛状物3和第一半 导体芯片10。优选每个柱形间隔物30A由绝缘材料制成。注意，模塑 料40塞进第一半导体芯片10和岛状物3之间的空间。通过图7中示 出的结构也能够得到以上提到的结果。
作为另一实例，模塑料40可用作间隔物30，如图8所示。就是说， 间隔物30由模塑料40制成。例如，通过将模塑料注入工艺分割成多 个阶段，能够实现这种结构。首先，将模塑料40仅注入到岛状物3上。 接着，将第一半导体芯片10安装在模塑料40上，并进行引线接合。 之后，再次注入模塑料40以便全部被封装。通过图8中示出的结构也 能够得到以上提到的结果。
如上所述，通过利用间隔物30、柱形间隔物30A或模塑料40,能 够实现满足以上提到关系"L1〉L2"的结构。从而能够得到以上提到的 结果。
显然，本发明不限于以上实施例，且在不偏离本发明的范围和精 神的前提下可以做修改和变更。
10
权利要求
1.一种半导体器件，包括引线框；在所述引线框上的预定位置形成的天线；和经由间隔物被安装在所述引线框的岛状物上的半导体芯片。
2. 根据权利要求1所述的半导体器件， 其中所述间隔物由绝缘材料制成。
3. 根据权利要求2所述的半导体器件，其中所述间隔物的材料包括玻璃、陶瓷和硅中的任意一种。
4. 根据权利要求3所述的半导体器件， 其中所述间隔物的材料是玻璃。
5. 根据权利要求1所述的半导体器件，其中利用粘合剂使所述间隔物接合于所述岛状物和所述半导体芯片。
6. 根据权利要求2所述的半导体器件， 其中所述间隔物的材料是模塑料。
7. 根据权利要求l所述的半导体器件， 其中所述间隔物的厚度不小于1 mm。
8. 根据权利要求1所述的半导体器件，其中所述半导体芯片经由接合线电连接至所述引线框的引线电极。
9. 根据权利要求1到8中的任一项的半导体器件， 其中所述半导体芯片是第一半导体芯片，所述半导体器件进一步包括电连接至所述天线的第二半导体芯片，其中所述第二半导体芯片通过利用所述天线与外部器件通信。
10. 根据权利要求9所述的半导体器件，其中所述天线是形成在所述引线框上的缝隙天线，并且所述第二 半导体芯片设置成横跨所述缝隙天线的缝隙。
11. 一种半导体器件，包括 引线框；第一半导体芯片，设置在所述引线框的第一位置上；和 第二半导体芯片，设置在形成于所述引线框的第二位置的天线上， 其中所述第一半导体芯片和所述引线框之间的距离大于所述第二 半导体芯片和所述引线框之间的距离。
全文摘要
一种半导体器件(1)，包括引线框(2)、形成在引线框(2)上预定位置的天线(50)、和半导体芯片(10)。半导体芯片(10)经由间隔物(30)安装在引线框(2)的岛状物(3)上。
文档编号G06K19/077GK101315677SQ20081010955
公开日2008年12月3日 申请日期2008年6月2日 优先权日2007年6月1日
发明者川村和也 申请人:恩益禧电子股份有限公司