半导体封装的制作方法

1.本发明半导体技术领域，尤其涉及一种半导体封装。


背景技术：

2.具有高连接能力的vlsi(超大规模集成电路，very large scale integration)集成电路封装有引脚网格阵列(pin grid array，pga)和球栅阵列(ball grid array，bga)。一种这样的封装类型是塑料球栅阵列(pbga)。与传统封装相比，pbga具有许多优势，例如焊球i/o和高速度。由于信号转换路径较短，pbga封装具有较高的速度。焊球以矩阵阵列的形式设置在封装表面，可以提供更多的信号触点或信号接触。
3.当pbga产品工作时，集成电路芯片中会产生相当多的热量。通常，安装散热器以有效地将热量散发到外部。此外，散热器表现出电磁(electromagnetic，em)屏蔽的接地效应。然而，传统上难以检测的散热器浮动可能会降低pbga产品的散热效率和em屏蔽性能。因此，业界需要提供一种改进的具有散热器的半导体封装，能够在最终测试期间检测散热器浮动。


技术实现要素：

4.有鉴于此，本发明提供一种具有散热器的改进的半导体封装，以解决上述问题。
5.根据本发明的第一方面，公开一种半导体封装，包括：
6.基板；
7.半导体晶粒，安装在该基板上；以及
8.散热器，在该半导体晶粒上方，其中该散热器包括顶部和在该顶部与该基板之间延伸的至少一个连接部分，其中该至少一个连接部分包括安装在该基板的连接焊盘上的连接引线，其中该连接焊盘包括彼此间隔开的第一部分和第二部分，该第一部分和该第二部分配置为分别电耦合到不同的电压信号。
9.本发明的半导体封装由于包括：基板；半导体晶粒，安装在该基板上；以及散热器，在该半导体晶粒上方，其中该散热器包括顶部和在该顶部与该基板之间延伸的至少一个连接部分，其中该至少一个连接部分包括安装在该基板的连接焊盘上的连接引线，其中该连接焊盘包括彼此间隔开的第一部分和第二部分，该第一部分和该第二部分配置为分别电耦合到不同的电压信号。通过测试第一部分和第二部分是否浮动，可以确定散热器是否与基板连接良好。
附图说明
10.图1为本发明一实施例的半导体封装的剖面示意图；
11.图2是图1中半导体封装的示意性透视图。
具体实施方式
12.在下面对本发明的实施例的详细描述中，参考了附图，这些附图构成了本发明的一部分，并且在附图中通过图示的方式示出了可以实践本发明的特定的优选实施例。对这些实施例进行了足够详细的描述，以使本领域技术人员能够实践它们，并且应当理解，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可以利用其他实施例，并且可以进行机械，结构和程序上的改变。本发明。因此，以下详细描述不应被理解为限制性的，并且本发明的实施例的范围仅由所附权利要求限定。
13.将理解的是，尽管术语“第一”、“第二”、“第三”、“主要”、“次要”等在本文中可用于描述各种元件、组件、区域、层和/或部分，但是这些元件、组件、区域、这些层和/或部分不应受到这些术语的限制。这些术语仅用于区分一个元素，组件，区域，层或部分与另一区域，层或部分。因此，在不脱离本发明构思的教导的情况下，下面讨论的第一或主要元件、组件、区域、层或部分可以称为第二或次要元件、组件、区域、层或部分。
14.此外，为了便于描述，本文中可以使用诸如“在...下方”、“在...之下”、“在...下”、“在...上方”、“在...之上”之类的空间相对术语，以便于描述一个元件或特征与之的关系。如图所示的另一元件或特征。除了在图中描述的方位之外，空间相对术语还意图涵盖设备在使用或操作中的不同方位。该装置可以以其他方式定向(旋转90度或以其他定向)，并且在此使用的空间相对描述语可以同样地被相应地解释。另外，还将理解的是，当层被称为在两层“之间”时，它可以是两层之间的唯一层，或者也可以存在一个或多个中间层。
15.本文所使用的术语仅出于描述特定实施例的目的，并不旨在限制本发明构思。如本文所使用的，单数形式“一个”、“一种”和“该”也旨在包括复数形式，除非上下文另外明确指出。还将理解，术语“包括”和/或“包含”在本说明书中使用时，指定存在该特征，整数，步骤，操作，元件和/或组件，但是不排除存在或添加一个或多个其他特征，整数，步骤，操作，元素，组件和/或其组。如本文所使用的，术语“和/或”包括一个或多个相关联的所列项目的任何和所有组合，并且可以缩写为“/”。
16.将理解的是，当将元件或层称为在另一元件或层“上”，“连接至”，“耦接至”或“邻近”时，它可以直接在其他元素或层上，与其连接，耦接或相邻，或者可以存在中间元素或层。相反，当元件称为“直接在”另一元件或层“上”，“直接连接至”，“直接耦接至”或“紧邻”另一元件或层时，则不存在中间元件或层。
17.注意：(i)在整个附图中相同的特征将由相同的附图标记表示，并且不一定在它们出现的每个附图中都进行详细描述，并且(ii)一系列附图可能显示单个项目的不同方面，每个方面都与各种参考标签相关联，这些参考标签可能会出现在整个序列中，或者可能只出现在序列的选定图中。
18.本发明涉及具有散热器的改进的半导体芯片封装，例如塑料球栅阵列(plastic ball grid array，pbga)封装。散热器的连接引线安装在基板的连接焊盘上。连接焊盘分成两个部分，包括第一部分和第二部分，第一部分和第二部分彼此间隔开并且彼此紧邻布置。第一部分和第二部分被配置为分别电耦合到不同的电压信号，使得可以在最终测试(final testing)期间检测到散热器浮动(heatsink floating)。
19.请参考图1及图2，图1为本发明一实施例的半导体封装1的剖面示意图。图2为图1中半导体封装1的立体示意图。如图1及图2所示，半导体封装1包括基板100，例如封装基板
或印刷电路基板，但不限于此。根据实施例，基板100包括芯片侧100a和球栅阵列(bga)侧100b。根据实施例，半导体晶粒10安装在基板100的芯片侧100a上。
20.根据一些实施例，半导体晶粒10可以通过引线接合(wire bonding)安装在基板100上。根据另一实施例，半导体晶粒10可以通过具有导电凸块或导电柱结构的倒装芯片接合方式安装在基板100上。
21.根据实施例，焊球焊盘120的阵列设置在基板100的bga侧100b上。根据实施例，焊球sb分别安装在焊球焊盘120上。
22.如图1和图2所示，根据实施例，散热器20设置在半导体晶粒10上方。诸如模塑料的密封剂30可以设置在散热器20周围，并且可以密封散热器20和基板100之间的空间，以保护半导体晶粒10。
23.散热器20包括顶部201和在顶部201与基板100之间延伸的至少一个连接部分203。根据一个实施例，顶部201可以是矩形顶部。根据实施例，顶部201具有平坦的顶面201a，其可以从密封剂30暴露(也即密封剂30未覆盖顶面201a)，这样可以增加散热面积，以及减少覆盖，以更快的散热。
24.根据实施例，四个示例性连接部分203分别从矩形屋顶部分或顶部201的四个角延伸。根据实施例，四个连接部分203中的每一个包括安装在芯片侧100a上的基板100的连接焊盘110上的连接引线(connection lead)205。连接焊盘110包括彼此间隔开的第一部分110a和第二部分110b。
25.根据一个实施例，第一部分110a和第二部分110b布置成彼此紧邻(相邻)。根据实施例，第一部分110a和第二部分110b配置为分别电耦合到不同的电压信号。根据实施例，连接焊盘100的第一部分110a可以电耦合到预留的(reserved)vdd电压并且连接焊盘110的第二部分110b可以电耦合到vss电压或地。
26.根据实施例，连接引线205附接到连接焊盘100的第一部分110a和第二部分110b。根据实施例，连接引线205通过第一导电粘附层301a附接到第一部分110a并通过第二导电粘附层301b附接到第二部分110b。根据实施例，第一导电粘附层301a和第二导电粘附层301b可以包括导电环氧树脂层。
27.根据实施例，半导体封装1还包括位于连接引线202和连接焊盘110之间的阻焊层160。根据实施例，第一阻焊层开口160a设置在阻焊层160中以部分暴露连接焊盘110的第一部分110a的顶面。第一导电粘附层301a设置在第一阻焊开口160a中。
28.根据实施例，第二阻焊层开口160b设置在阻焊层160中以部分地暴露连接焊盘110的第二部分110b的顶面。第二导电粘附层301b设置在第二阻焊层开口160b。根据一个实施例，第一导电粘附层301a与第二导电粘附层301b不直接接触，并且通过阻焊层160隔开。
29.根据实施例，连接焊盘110的第一部分110a通过基板100中的至少一个金属互连结构130电连接到焊球焊盘120a。根据一个实施例，至少一个金属互连结构130可以包括导电通孔。根据实施例，焊球焊盘120a直接设置在连接焊盘110下方。
30.根据实施例，基板100包括接地平面140。根据实施例，连接焊盘110的第二部分110b电耦合到接地平面140。在最终测试过程中，如上所述，连接焊盘100的第一部分110a可以电耦合到预留的vdd(reserved vdd，rsvd)电压并且连接焊盘110的第二部分110b可以电耦合到vss电压或地。如果发生任何散热器浮动，则可以在最终测试期间检测到显著的电阻
值。通过本发明的上述结构，通过测试第一部分110a和第二部分110b是否浮动，可以确定散热器20是否与基板100连接良好。
31.使用本发明是有利的，因为可以在芯片制造过程的最终测试阶段期间检测到散热器浮动或脱离。当散热器发生浮动时，可以通过焊球焊盘120a检测到高阻抗信号。若散热器发生浮动，则连接引线205与一部分110a和第二部分110b脱离接触，这样测到的阻抗就特别高(例如几千奥姆或更大)或无穷大，因此判断散热器发生浮动。若测到的阻抗值在一定范围内(例如几十奥姆，几百奥姆等等)，则说明连接引线205与一部分110a和第二部分110b保持接触，没有发生浮动。并且本发明通过提供这样的配置，散热器20可以通过最短路径良好地连接到地并且可以保持良好的emi屏蔽。
32.本领域的技术人员将容易地观察到，在保持本发明教导的同时，可以做出许多该装置和方法的修改和改变。因此，上述公开内容应被解释为仅由所附权利要求书的界限和范围所限制。