JP2014518455A - 熱的に溶融されるパッケージ構成要素を伴うリードキャリア - Google Patents

熱的に溶融されるパッケージ構成要素を伴うリードキャリア Download PDF

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pads
package
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ログレン、フィリップ、イー．
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    • H01L2224/48817—Principal constituent of the connecting portion of the wire connector being Copper (Cu) with a principal constituent of the bonding area being a metal or a metalloid, e.g. boron (B), silicon (Si), germanium (Ge), arsenic (As), antimony (Sb), tellurium (Te) and polonium (Po), and alloys thereof the principal constituent melting at a temperature of greater than or equal to 400°C and less than 950 °C
    • H01L2224/48824—Aluminium (Al) as principal constituent
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    • H01L2224/48838—Principal constituent of the connecting portion of the wire connector being Copper (Cu) with a principal constituent of the bonding area being a metal or a metalloid, e.g. boron (B), silicon (Si), germanium (Ge), arsenic (As), antimony (Sb), tellurium (Te) and polonium (Po), and alloys thereof the principal constituent melting at a temperature of greater than or equal to 950°C and less than 1550°C
    • H01L2224/48839—Silver (Ag) as principal constituent
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    • H01L2224/48847—Copper (Cu) as principal constituent
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    • H01L2224/488—Principal constituent of the connecting portion of the wire connector being Copper (Cu) with a principal constituent of the bonding area being a metal or a metalloid, e.g. boron (B), silicon (Si), germanium (Ge), arsenic (As), antimony (Sb), tellurium (Te) and polonium (Po), and alloys thereof
    • H01L2224/48838—Principal constituent of the connecting portion of the wire connector being Copper (Cu) with a principal constituent of the bonding area being a metal or a metalloid, e.g. boron (B), silicon (Si), germanium (Ge), arsenic (As), antimony (Sb), tellurium (Te) and polonium (Po), and alloys thereof the principal constituent melting at a temperature of greater than or equal to 950°C and less than 1550°C
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    • H01L2224/48838—Principal constituent of the connecting portion of the wire connector being Copper (Cu) with a principal constituent of the bonding area being a metal or a metalloid, e.g. boron (B), silicon (Si), germanium (Ge), arsenic (As), antimony (Sb), tellurium (Te) and polonium (Po), and alloys thereof the principal constituent melting at a temperature of greater than or equal to 950°C and less than 1550°C
    • H01L2224/4886—Iron (Fe) as principal constituent
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    • H01L2224/73—Means for bonding being of different types provided for in two or more of groups H01L2224/10, H01L2224/18, H01L2224/26, H01L2224/34, H01L2224/42, H01L2224/50, H01L2224/63, H01L2224/71
    • H01L2224/732—Location after the connecting process
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    • H01L2224/80—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected
    • H01L2224/85—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected using a wire connector
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Abstract

【解決手段】 リードキャリアは、製造中、半導体装置の支持を提供する。前記リードキャリアは、複数のパッケージサイトを伴う一時支持部材を含む。各パッケージサイトは、複数の端子パッドに囲まれたダイ取り付けパッドを含む。前記パッドは、下部において可融性固定材料で形成される。前記ダイ取り付けパッド上にはチップが実装され、ワイヤーボンドが前記チップから前記端子パッドへ延長する。前記パッド、チップ、およびワイヤーボンドは、すべてモールド化合物内に封入される。前記一時支持部材は、前記可融性固定材料の融点を超えて加熱し剥離することができ、次いで前記個々のパッケージサイトを互いから単離して、電子機器システム基板内に実装するための複数の表面実装接合部を含む完成されたパッケージを提供することができる。
【選択図】 なし

Description

以下の発明は、電気システム内の集積回路チップの効果的な相互接続のため前記集積回路チップに使用するリードキャリアパッケージに関する。より具体的にいうと、本発明は、前記集積回路との組み合わせ、ワイヤーボンドの取り付け、および非導電材料内への封入の前およびその間、電子システム基板、例えばプリント基板上で使用する個別パッケージへの単離前に、共通のアセンブリ内で複数のパッケージサイトのアレイとして製造されるリードフレームおよび他のリードキャリアに関する。
より小さく高性能の携帯型電子システムを今日の半導体のより高い集積レベルと組み合わせる需要は、入出力端子をより多く備えたより小さい半導体パッケージへのニーズに拍車をかけている。それと同時に、家庭用電気機械器具（家庭用電化製品）システムの全構成要素にもコスト削減の容赦ない圧力がかかっている。クワッド・フラット・ノー・リード（ｑｕａｄ ｆｌａｔ ｎｏ ｌｅａｄ：ＱＦＮ）半導体パッケージ群は、最も小さく最も費用効果の高い半導体パッケージタイプの１つであるが、従来の技術および材料で製作する場合には著しい限界がある。例えば、ＱＦＮ技術では、サポートできるＩ／Ｏ端子数および電気性能が限られてしまう。
ＱＦＮパッケージＰ（図５〜７）は、銅シートからエッチングされたエリアアレイ・リードフレーム１（図１および２）上に従来どおり組み立てられる。リードフレーム１には、数十から数千のパッケージサイトを含めることができ、その各々は、ダイ取り付けパッド２（図１、２、および５〜７）が１若しくはそれ以上の列のワイヤーボンドパッド４（図２および５〜７）に囲まれたものから成る。これらのパッケージＰ構成要素は、すべて銅片により共通のフレーム１に取り付けられて、残りの前記リードフレーム１に対する当該パッケージＰ構成要素の位置を保ち、全構成要素との電気接続をもたらして、ボンディングおよびはんだ付け表面のめっきを容易にする。
これらの接続された構造は、一般にタイバー３（図１、２、および５〜７）として知られており、前記リードフレーム１の全構成要素をまとめて短絡させる。そのため、これらすべてのタイバー３は、前記リードフレーム１から個別パッケージＰをシンギュレーション（ダイシング）する間、各パッケージＰサイトを取り囲む共通の短絡構造６（図１および２）から切り離すことで、各ダイ取り付けパッド２およびワイヤーボンドパッド４を電気的に絶縁できるよう設計しなければならない。通常、前記タイバー３の前記リードフレーム１との電気接続を切断しやすくする設計では、最終パッケージＰのフットプリントすぐ外側で各パッケージＰサイトを取り囲む前記銅短絡構造６に前記タイバー３を接続する（図１および２）。この短絡構造６は、前記シンギュレーション工程中、（図２の線Ｘに沿って）切り離され、前記タイバー３が前記パッケージＰの縁部で露出した状態にする。
前記ＱＦＮリードフレーム１では、半導体ダイの固定を容易にする前記パッケージＰの一部、例えば当該パッケージＰ内の集積回路チップ７（図５〜７）と、ワイヤーボンド８（図５および６）を通じて前記集積回路７に接続可能な端子とが提供される。前記端子は、前記ワイヤーボンドパッド４の形態であり、前記ワイヤーボンド８面の反対側にある面のはんだ接合部５（図５〜７）を通じて、前記電子システム基板（例えば、プリント基板）に接続する手段も提供する。
前記パッケージＰの構成要素が、すべて金属構造により前記リードフレーム１に接続されなければならないという要件は、いかなる所与のパッケージＰについても外形に実装できるリードの数を著しく制限する。例えば、ワイヤーボンドパッド４は、前記ダイ取り付けパッド２を取り囲む複数の列で設けることができ、その場合、各列は、前記ダイ取り付けパッド２から異なる距離だけ離れて位置する。最外列のワイヤーボンドパッド４より内側のどのワイヤーボンドパッド４についても、構造を接続する前記タイバー３は、（線Ｘに沿った）前記パッケージＰ絶縁部より外側の共通の短絡構造６まで延長できるよう、外側の列の前記パッド４間で配線処理しなければならない。これらタイバー３の最小スケールでは、隣接しあう２つのパッド４間に１本だけタイバー３を配線できるようになっている。そのため、標準的なＱＦＮリードフレーム１では、パッド４は２列しか実装できない。ダイサイズとリード数のこの現関係により、標準的なＱＦＮパッケージにおける端子数は約１００までと制限されており、パッケージＰの大半では端子数が約６０を超えない。この限界のため、ＱＦＮパッケージングは、より小型でコストが低いＱＦＮ技術の有益性を享受するであろう多種のダイで使用不可能となっている。
従来のＱＦＮ技術は非常に費用効果が高いが、さらにコストを削減する機会はまだ残されている。前記集積回路チップ７を、ワイヤーボンド８で外側のリード線ボンドパッド４に取り付けて接続した後、複数のパッケージＰの集まりである前記リードフレーム１は、エポキシモールド化合物９（図６および７）により、例えばトランスファー成形工程で完全に封入される。前記リードフレーム１はおおむね正面から裏面へ開いた構造であるため、組み立て工程前に耐高温性テープ（ｈｉｇｈ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｔａｐｅ）Ｔの層が前記リードフレーム１の裏面に適用され、成形中に各パッケージＰの裏平面が画成される。このテープＴは、高温のボンディングおよび成形工程にも悪影響を受けない耐性を必要とするため、比較的高価である。前記テープＴを適用する工程、当該テープＴを除去する工程、および接着剤残留物を除去する工程により、各リードフレーム１を処理するコストは大幅にかさむ。
前記リードフレーム１から個別パッケージＰをシンギュレートする最も一般的な方法は、（図２の線Ｘに沿った）ソーイング（ｓａｗｉｎｇ）である。そのソーで前記エポキシモールド化合物９を切断するだけでなく、前記パッケージＰ外郭のすぐ外側にある前記短絡構造６もすべて除去しなければならないため、この工程は、モールド化合物９だけを切断する場合より著しく時間がかかり、ブレードの耐用期間も著しく短い。前記短絡構造６は、このシンギュレーション工程まで除去されないことから、ダイもシンギュレーション後まで試験できない。何千もの小型パッケージＰを扱い、その各々が正しい向きでテスターに提示されるようにするのは、各パッセージＰが既知の位置にあるストリップ全体を試験できる場合よりはるかにコスト高である。
リードフレーム１ベースの工程は、パンチシンギュレーションとして知られており、ソーシンギュレーションに伴う問題にある程度対処し、リードフレーム１ストリップとしての試験を可能にするが、ソーシンギュレーションするリードフレーム１と比べるとリードフレーム１の利用を５０パーセント未満に減らすため、コストを大幅に増大させてしまう。また、パンチシンギュレーションでは、基本的なリードフレーム設計ごとに専用のモールドを設ける必要が生じてしまう。ソーシンギュレーション用に設計された標準的なリードフレーム１では、同じ寸法の全リードフレーム１に単一のモールドキャップを使用する。
ソーシンギュレートするパッケージＰでもパンチシンギュレートするパッケージＰでも、前記タイバー３は完成したパッケージＰに残され、除去できない静電容量性および誘導性双方の寄生成分となってしまう。これら不要な金属片は、完成した前記パッケージＰの性能に著しく影響を及ぼし、多くの高性能集積回路チップ７および用途におけるＱＦＮパッケージＰの使用を妨げている。さらに、潜在的にかなり価値のあるこの不要金属のコストは無視できない場合があり、ＱＦＮ工程では無駄なものとなっている。
ＱＦＮタイプの基板については、エッチングしたリードフレームの限界を取り払うためいくつかの概念が考案されている。その１つが、犠牲キャリア上に電気めっきでパッケージ構成要素のアレイを積層する工程である。前記キャリアは、まずめっきレジストでパターン化され、また通常ステンレス鋼であり、付着度を高めるため、わずかにエッチングされる。次いでストリップが金およびパラジウムでめっきされて、付着・障害層（ａｄｈｅｓｉｏｎ／ｂａｒｒｉｅｒ ｌａｙｅｒ）が生成されたのち、約６０ミクロンの厚さでＮｉがめっきされる。Ｎｉバンプの頂部は、ワイヤーボンディングを容易にするため電気めっきされるＡｇの層で仕上げられる。前記ストリップが組み立てられ、成形されると、そのキャリアストリップが剥離されて、パッケージ化されたダイのシートを残し、これはシートのまま試験可能で、従来のリードフレームより高い率および収率でシンギュレートすることができる。この電気めっきアプローチでは、パッケージ内の接続用金属構造に伴うすべての問題が排除され、非常に微細な形状を実現できる。ただし、このめっき工程では、標準的なエッチングしたリードフレームと比べ、ストリップが非常に高価になってしまう。このアプローチは、Ｆｕｋｕｔｏｍｉらによる米国特許第７，１８７，０７２号に説明されている。
もう１つのアプローチは、リードフレームをエッチングする工程の変更形態で、正面側のパターンがリードフレームの厚さの約半分までエッチングされ、リードフレームストリップの裏面は、成形工程が完了するまで元の状態で残される。成形が完了すると、前記裏面パターンが印刷され、前記リードフレームがエッチングされて、ワイヤーボンドパッドおよびダイパドルの裏面部分を除き、すべての金属が除去される。この二重エッチング工程では、パッケージ内の接続用金属構造に伴うすべての問題が排除される。二重エッチングしたリードフレームにかかるコストは、電気めっきバージョンより少ないが、標準的なエッチングしたリードフレームよりはまだ高価であり、そのエッチングおよびめっき工程は環境上望ましくない。
リードフレームをパッケージ化した集積回路の故障モードの１つは、特にパッケージが衝撃荷重を受けると（例えば、そのパッケージを内部に実装した電子装置が落下して硬い表面に当たった場合）、ワイヤーボンドパッド４が結合先のワイヤーボンド８から切り離されてしまうことである。前記ワイヤーボンドパッド４は、プリント基板または他の電子システム基板に実装された状態で維持可能であるが、周囲のエポキシモールド化合物からはわずかに分離されているため、当該ワイヤーボンドパッド４から前記ワイヤーボンド８が切断されるのを許してしまう。そのため、特に衝撃荷重が生じる場合、パッケージ全体において前記ワイヤーボンドパッド４をより適切に保持するリードキャリアパッケージがさらに必要とされている。
当該技術分野で知られ、Ｅｏｐｌｅｘ，Ｉｎｃ．（米国カリフォルニア州Ｒｅｄｗｏｏｄ Ｃｉｔｙ）により開発されている別のリードキャリアは、印刷成形されたパッケージ構成要素を伴うリードキャリアとして知られ、米国特許出願第１３／１３５，２１０号の対象であり、この参照によりその全体が本明細書に組み込まれる。印刷成形された構成要素を伴うこのリードキャリアには、マルチパッケージ・リードキャリアの形態でパッケージサイトのアレイが別個に設けられている（例えば、このリードキャリアの一形態を一般的に図示した図３および４を参照）。焼結材料は、通常、銀粉末として開始し、耐高温性材料、例えばステンレス鋼で形成した一時層上に配置される。前記一時層を形成するステンレス鋼または他の材料は、焼結温度まで加熱される間、前記焼結材料を支持する。
前記焼結材料は、別個の構造で、好ましくは（前記一時層を経由する以外は）互いに電気的に絶縁され、ダイ取り付けパッドおよび端子パッドの形態で、前記一時層上に設置される。各ダイ取り付けパッドは、１若しくはそれ以上の端子パッドに取り囲まれる。各ダイ取り付けパッドは、その上に支持された集積回路または他の半導体装置を有するよう構成される。ワイヤーボンドは、前記ダイ取り付けパッド上の前記集積回路から、各ダイ取り付けパッドを取り囲む前記別個の端子パッドへと配線処理される（例えば、図８を参照）。次に、モールド化合物が適用されて前記ダイ取り付けパッド、集積回路、端子パッド、およびワイヤーボンドを封入する（例えば、図９および１０を参照）。前記ダイ取り付けパッドおよび端子パッドの底面部分を画成する表面実装接合部のみ、前記一時層に隣接するため、封入されずに残る（図１０）。
前記リードキャリアの前記モールド化合物が硬化すると、前記一時層を前記リードキャリアの残りの部分から剥離でき、個々のダイ取り付けパッドとそれに伴う集積回路、端子パッド、およびワイヤーボンドがすべて共通のモールド化合物内に埋め込まれた複数のパッケージサイトが残される。次いで前記個々のパッケージサイトは、当該パッケージサイト間の境界を切断して互いから切断し、電子システム基板または他の支持体への表面実装接合部で表面実装できる。
前記リードキャリアのパッケージサイトと、そのパッケージサイト内の個別パッドとは、前記一時層経由を除き、それぞれ互いから電気的に絶縁されるため、それらの個別パッドは、前記一時層上にある間、電気的連続性について試験できる。前記一時層の除去後は、個別パッケージへのシンギュレーション前に、種々の電気的性能特性を試験することができる。さらに、そのようなパッケージは、隣接したパッケージから分離した後、ＱＦＮパッケージまたは他の試験機器で利用される公知の試験機器を利用して前記リードキャリア上で試験できる。
また、前記リードキャリアの各パッドは、前記ダイ取り付けパッドおよび前記端子パッドを含め、その外周に沿って、前記モールド化合物と若干機械的に係合するよう構成された縁部を有することが好ましい。特に、これらの端部は、張り出した態様でテーパーをかけ、または張り出した態様で段差を設け、あるいは底部から離間された各端部の少なくとも一部が各端部の底部に近い部分より横方向へ延出するよう構成できる。それにより、前記モールド化合物は、硬化すると前記パッドを強固に固定する。このように、前記パッドは、特に前記一時層が剥離されたとき、前記ワイヤーボンドからの分離に抗し、あるいは前記モールド化合物から分離されることに抗し、当該パッケージ全体を単一体パッケージとして保つ。
本発明では、リードキャリアが、マルチパッケージ・リードキャリアの形態で別個のパッケージサイトのアレイを備えている。各パッケージサイトは、少なくとも１つのダイ取り付けパッドおよび少なくとも１つの端子パッドを含むが、通常は、各ダイ取り付けパッドを取り囲む複数列の複数の端子パッドを含む。前記パッドは、前記半導体組み立て工程の要件に適合した材料、例えば鋼または鋼合金またはステンレス鋼で形成された一時支持層に固定される。前記ダイ取り付けパッドおよび前記ワイヤーボンドパッドを前記一時層に固定する手段は、可融性固定材料である。この可融性固定材料は、半導体組み立て操作に一般的な温度を超える融点を有するが、半導体装置、または前記組み立て工程に使用される材料のいずれかに損傷が生じるおそれのある温度より低い温度で溶融する（または少なくとも部分的に溶融し始める）よう選択される。
前記可融性固定材料は、その取り付け先の表面を酸化および腐食から保護し、表面に対するはんだ濡れを長時間促進する。この可融性固定材料は、スズ、スズおよび他の金属の合金、金の合金、鉛の合金、ならびに融点が１５０℃〜４００℃である他の金属および金属合金から成る群から選択できる。前記可融性固定材料の別の選択肢は、隣接する表面を酸化および腐食から保護する上で適し、かつ、通常、同様な範囲の融点を有するポリマー組成物または他の組成物（例えば、パラフィン）である。
各ダイ取り付けパッドは、その上に少なくとも１つの半導体（例えば、集積回路チップ）を支持して有するよう構成される。ワイヤーボンドは、前記ダイ取り付けパッド上の前記半導体から、各ダイ取り付けパッドに近接して配列された前記別個の端子パッドへと配線処理される。次に、モールド化合物が適用されて前記ダイ取り付けパッド、半導体、端子パッド、およびワイヤーボンドパッドを封入する。前記ダイ取り付けパッドおよび端子パッドの底面部分を画成する表面実装接合部のみ、前記一時支持層に隣接するため、封入されずに残る。
前記モールド化合物が硬化すると、結果として、完全にパッケージ化されているがまだ完全に分離されていない半導体装置のシート形態のアレイが、可融性固定材料により前記一時支持層に合着したものとなる。前記一時層は、前記可融性固定材料の融点まで当該一時層を加熱し、前記パッケージ化済み半導体装置のアレイから当該一時層を剥離（または除去）することにより、前記パッケージ化済み半導体装置のアレイから分離される。前記可融性固定材料のコーティングは、前記表面実装接合部上に残るため、酸化または腐食から前記表面実装接合部を保護し、当該表面実装組み立て工程中に良好なはんだ濡れを促進する。
前記一時層の除去後、前記パッケージ化済み半導体装置のアレイの別個のパッケージ化済み半導体装置は、連続したシート内で互いに物理的につながった状態で保たれるが、各パッケージ化済み半導体装置（および各パッケージ化済み半導体装置内の個々のパッド）は、前記半導体（例えば、前記集積回路チップ）自体を経由する以外は電気的に絶縁され、前記パッケージの端子が露出する。この構成により、前記アレイの連続したシート内にある状態で、インサーキットテスター・タイプのプローバーまたはステップアンドリピート・タイプのプローバーのどちらかを使って、別個の半導体装置が試験可能になる。前記パッケージ化済み半導体装置のアレイの別個のパッケージ化済み半導体装置間をソーイングしてシンギュレーションすると、完全にパッケージ化および試験されて表面実装組み立て工程に使用する準備が整った複数の半導体装置が得られる。
前記可融性固定材料上の前記ダイパッドおよび前記端子パッドの部分は、半導体ダイ取り付け、金または銅の熱音波ボンディング、およびＳＭＴはんだ付けの従来工程に適合した導電性の高い金属から成る。好適な金属の１つは、銅または銅合金であるが、ニッケル、鉄、タングステン、パラジウム、プラチナ、白金、金、銀、およびアルミニウムなどの金属および金属合金も可能である。
また、各パッドは、前記ダイ取り付けパッドおよび前記端子パッドを含め、その外周に沿って、前記モールド化合物と若干機械的に係合するよう構成された縁部を有することが好ましい。特に、これらの端部は、張り出した態様でテーパーをかけ、または突出したフィンを有することができ、あるいは底部から離間された各端部の少なくとも一部が各端部の底部に近い部分より横方向へ延出するよう構成できる。それにより、前記モールド化合物は、硬化すると前記パッドを強固に固定する。このように、前記パッドは、前記ワイヤーボンドからの分離に抗し、あるいは前記モールド化合物から分離されることに抗し、当該パッケージ全体を単一体パッケージとして保つ。
また、本発明は、複数の半導体パッケージサイトのリードキャリアを形成する方法を定義する。この方法は、ドナーシートを供給する工程から始まり、当該ドナーシートの材料を元に、前記可融性固定材料の上で前記ダイ取り付けパッドおよび前記端子パッドの部分が形成される。このシートをドナーシートという。このドナーシートの下面実装側には、除去可能なモールドが適用される。一実施形態において、このモールド層は、まず前記ドナーシートの下面に光画像形成性材料を適用して形成される。次いで、前記光画像形成性材料の部分上にフォトマスクが配置される。次に、フォトエッチング工程を利用して前記光画像形成性材料に凹部が形成される。
このモールドが定位置に設けられると、前記モールド層の前記凹部内に、前記可融性固定材料が配置される。このような可融性固定材料を配置する選択肢の１つは、電気めっきまたは無電解析出を使用することである。前記フォトマスクのパターンは、一般に、各パッケージサイトのダイ取り付けパッドおよび端子パッドの望ましい位置に対応する。そのため、前記可融性固定材料は、前記ドナーシート上に各ダイ取り付けパッドおよび端子パッドの下面を画成する上で望ましい位置に適用される。
次に、前記ドナーシートの下面が、例えば化学エッチング工程でエッチングされる。このエッチング工程では、前記モールド材料の残りの部分をエッチングして除去し、前記ドナーシートも少なくとも部分的にエッチングする。このエッチング深さは、前記ドナーシートの厚さの約半分であることが好ましく、実際には半分をわずかに超え、任意選択的に前記ドナーシートを貫通して完全にエッチングする場合もある。前記エッチングの化学反応または他の方法論は、前記可融性固定材料を形成する材料が前記エッチング材料または工程により実質的にエッチングされないよう選択でき、または何らかの形態のエッチングレジストをまず前記可融性固定材料に印刷または適用して、このドナーシート・エッチング工程中、除去に耐えるようにできる。
前記エッチングされたドナーシートは、その下面に含まれた可融性固定材料とともに、一時支持部材に合着される。この合着は、前記可融性固定材料が少なくとも溶融し始めて前記一時支持部材に強固に合着する温度まで前記ドナーシートおよび可融性固定材料を加熱することにより、起こることが好ましい。
続けて、前記ドナーシートの上面で選択的なエッチング工程が行われる。このエッチング工程は、一実施形態において、まず前記ドナーシートの上面に上側の光画像形成性材料層を適用する工程を伴う。次に、上側のフォトマスクをフォトエッチング工程とともに利用して、前記光画像形成性材料の部分を選択的に除去することができる。次いで何らかの形態のドナー材料エッチングレジスト材料が適用されて、フォトエッチングで除去された前記上側の光画像形成性材料の部分を充填する。このエッチングレジストを適用する他の方法論も利用でき、例えば前記エッチングレジストを直接前記ドナーシートの上面に印刷して適用することもできる。それに続いてエッチング工程で前記ドナーシートの上面に隣接した部分がエッチングで除去される。一実施形態において、これらのエッチング領域は、前記ドナーシート下面のエッチング凹部に位置合わせされる。このようにして、ダイ取り付けパッドおよび端子パッドは、この第２のエッチング工程により、互いから完全に単離される。
前記エッチングレジスト材料は、導電性でない場合、または前記ドナーシートにより形成された前記パッドの上面の望ましい特性と不適合でない場合、前記上面から除去できる。次に、半導体、例えば集積回路を前記ダイ取り付けパッド上に実装し、前記半導体装置および前記端子パッドの上面にワイヤーボンドを接続できる。最後に、前記ワイヤーボンド、半導体装置、およびパッドが実質的に非導電性の材料で封入され、前記一時支持層が、例えば剥離により除去される。この前記一時支持層の除去は、前記可融性固定材料をわずかに溶融する上で十分な熱を加え、前記一時支持部材と前記リードキャリアの他の部分との間に剥離運動を加え若しくは加えずに、前記一時支持部材から除去しやすくして促進される。この時点で、前記一時支持部材を除去した前記リードキャリアは、試験され、また実装用に別個のパッケージへと切断される準備が整い、前記実装は、通常、表面実装技術により、前記半導体パッケージが利用される電子装置全体の中の電子回路の他の部分へと行われる。
図１は、単純化された変形形態のＱＦＮリードフレームの斜視図であり、先行技術のリードフレーム技術を例示している。 図２は、図１に示したものの細部の斜視図であり、破線は、前記リードフレームから個々のパッケージサイトを分離するための切断線を示している。 図３は、本発明に係るリードキャリアの斜視図であり、このリードキャリアは、その上に複数の別個のパッケージサイトを伴い、一時支持部材上に実装される。 図４は、図３に示したものの細部の斜視図であり、さらに集積回路チップ実装、ワイヤーボンド取り付け、およびモールド化合物内への封入を行う前の各パッケージサイトの細部を示している。 図５は、先行技術ＱＦＮパッケージの斜視図であり、集積回路チップおよびワイヤーボンドの配置を示し、破線は、当該パッケージ内の他の導電構造に対し、封入材料がいかに配置されるかを例示している。 図６は、図５と同様なものの斜視図であるが、封入用モールド化合物が配置され、この封入用モールド化合物の一部が取り除かれて、当該パッケージの内部構造が見えるようになっている。 図７は、図６と同様であるが、下から見た斜視図であり、電子システム基板上または電気システム内の他のインターフェースに当該パッケージを表面実装する上で利用できるはんだ接合部を例示している。 図８は、本発明のリードキャリア上の個々のパッケージサイトの斜視図であり、集積回路チップおよびワイヤーボンドの配置後の状態で、破線はモールド化合物の位置を例示している。 図９は、図８と同様な斜視図であるが、前記モールド化合物が配置されて、当該パッケージ内の導電構造を封入しており、前記モールド化合物の一部が取り除かれて、当該パッケージ内の細部が見えるようになっている。 図１０は、前記パッケージの下から見た斜視図であり、本発明に係るパッケージの表面実装接合部を例示している。 図１１〜２５は、本発明に係る半導体支持パッケージを形成する工程段階における全断面図であり、各パッケージの種々の層および例示的な幾何学的構造を例示している。 図１１〜２５は、本発明に係る半導体支持パッケージを形成する工程段階における全断面図であり、各パッケージの種々の層および例示的な幾何学的構造を例示している。 図１１〜２５は、本発明に係る半導体支持パッケージを形成する工程段階における全断面図であり、各パッケージの種々の層および例示的な幾何学的構造を例示している。 図１１〜２５は、本発明に係る半導体支持パッケージを形成する工程段階における全断面図であり、各パッケージの種々の層および例示的な幾何学的構造を例示している。 図１１〜２５は、本発明に係る半導体支持パッケージを形成する工程段階における全断面図であり、各パッケージの種々の層および例示的な幾何学的構造を例示している。 図１１〜２５は、本発明に係る半導体支持パッケージを形成する工程段階における全断面図であり、各パッケージの種々の層および例示的な幾何学的構造を例示している。 図１１〜２５は、本発明に係る半導体支持パッケージを形成する工程段階における全断面図であり、各パッケージの種々の層および例示的な幾何学的構造を例示している。 図１１〜２５は、本発明に係る半導体支持パッケージを形成する工程段階における全断面図であり、各パッケージの種々の層および例示的な幾何学的構造を例示している。 図１１〜２５は、本発明に係る半導体支持パッケージを形成する工程段階における全断面図であり、各パッケージの種々の層および例示的な幾何学的構造を例示している。 図１１〜２５は、本発明に係る半導体支持パッケージを形成する工程段階における全断面図であり、各パッケージの種々の層および例示的な幾何学的構造を例示している。 図１１〜２５は、本発明に係る半導体支持パッケージを形成する工程段階における全断面図であり、各パッケージの種々の層および例示的な幾何学的構造を例示している。 図１１〜２５は、本発明に係る半導体支持パッケージを形成する工程段階における全断面図であり、各パッケージの種々の層および例示的な幾何学的構造を例示している。 図１１〜２５は、本発明に係る半導体支持パッケージを形成する工程段階における全断面図であり、各パッケージの種々の層および例示的な幾何学的構造を例示している。 図１１〜２５は、本発明に係る半導体支持パッケージを形成する工程段階における全断面図であり、各パッケージの種々の層および例示的な幾何学的構造を例示している。 図１１〜２５は、本発明に係る半導体支持パッケージを形成する工程段階における全断面図であり、各パッケージの種々の層および例示的な幾何学的構造を例示している。 図２６は、代替パッドを伴う代替リードキャリアの斜視図であり、前記代替パッドは種々の縁部外形を有し、周囲の封入用モールド化合物との種々の係合特性を呈するよう例示され、本発明に係る個々のパッド構成を斜視図で示している。 図２７は、さらに別の例示的な代替パッド幾何学的構造の変形形態を示した全断面図である。
図面を参照すると、種々の図面全体にわたり同様な参照番号は同様な部品を表しており、参照番号１１０（図２１）は、好適な一実施形態の完成したリードキャリアを示している。このリードキャリア（ｌｅａｄ ｃａｒｒｉｅｒ）１１０は、その上に一時支持部材１２０を含み、またこの一時支持部材１２０の除去後には最終的なパッケージアセンブリ１１０′内に実装される。
前記リードキャリア１１０は、いくつかの点で本明細書で上記説明したリードキャリア１０（図３、４、および８〜１０）と同様で、米国特許出願第１３／１３５，２１０号の対象であり、この参照によりその全体が本明細書に組み込まれる。この関連性の高いリードキャリア１０（図３および４）は、集積回路チップ６０を含む複数のパッケージ１００（図９および１０）を一時支持部材２０上に製造し、かつ前記集積回路チップ６０に多数の入出力を提供するため、複数のパッケージサイト１２を当該リードキャリア１０上で支持するよう構成されている。
本質的に、また図３、４、８、および９を特に参照すると、本発明の前記リードキャリア１１０に関係する前記リードキャリア１０およびパッケージ１００について、基本的な細部が説明されている。前記リードキャリア１０は、薄い平面状の耐高温性材料、例えばステンレス鋼でできた一時支持部材２０を含む。その一時支持部材２０上のパッケージサイト１２には、複数のダイ取り付けパッド３０および端子パッド４０が配列され、複数の端子パッド４０が各ダイ取り付けパッド３０を取り囲む。
集積回路チップ６０は、前記ダイ取り付けパッド３０上に実装される（図８および９）。ワイヤーボンド５０は、前記チップ６０と前記端子パッド４０上の入出力端子間で接合される。このパッケージ１００全体は、前記ダイ取り付けパッド３０、端子パッド４０、ワイヤーボンド５０、およびチップ６０を含め、当該パッケージ１００の底面を画成する表面実装接合部９０部分（図１０）を除き、モールド化合物７０内に封入される。前記モールド化合物７０は、通常、前記リードキャリア１０に適用されて各前記パッケージサイト１２を取り囲む。その後、前記モールド化合物７０を切断して元のリードキャリア１０から各パッケージ１００が分離され、複数のパッケージ１００が提供される。
特に図１および２を参照すると、「クワッド・フラット・ノー・リード」（ｑｕａｄ ｆｌａｔ ｎｏ ｌｅａｄ：ＱＦＮ）の変形形態である先行技術リードフレーム１の細部が、前記リードキャリア１０の細部との比較対照のため説明されている。示した実施形態において、前記ＱＦＮリードフレーム１は、エッチングされた導電材料でできた平面構造である。このエッチングされた導電材料は、明確に区別できるダイ取り付けパッド２およびワイヤーボンドパッド４へとエッチングされ、その各々は、タイバー（ｔｉｅ ｂａｒ）３を通じて共通の短絡構造６に接合される。このエッチングされたＱＦＮリードフレーム１は、その全体がエポキシモールド化合物９を前記リードフレーム１に適用して前記パッド２、４を封入できるよう（図５〜７）、成形テープＴ上に実装される。
そのような封入前には、前記集積チップ７が前記ダイ取り付けパッド２上に実装される。ワイヤーボンド８は、前記ワイヤーボンドパッド４と前記チップ７の入出力端子間に配置される。次いで前記モールド化合物９により、前記パッド２、４だけでなく、前記チップ７およびワイヤーボンド８も完全に封入することができる。前記テープＴにより、前記モールド化合物の前記パッド２、４の底面への封入が阻止される。前記モールド化合物の硬化後に前記テープＴを剥離すると、はんだ接合部５（図７）が前記リードフレーム１の底面に現れる。最後に、（図２の線Ｘに沿って）切断を行い、前記リードフレーム１全体から各パッケージＰを単離することにより、別個の前記ＱＦＮパッケージＰが単離される。
重要な点として、前記ダイ取り付けパッド２および前記ワイヤーボンドパッド４から延出した前記タイバー３の部分は、前記パッケージＰ内に残ることに注意すべきである。実際、タイバー３のこれらの部分は、前記パッケージＰの縁部へと延出する（図６および７）。さらに、前記共通の短絡構造６（図１および２）は、いかなるパッケージＰの一部でもない。そのため、前記共通の短絡構造６は、通常、無駄になる。さらに、各パッケージＰ内の前記タイバー３の残りの部分は、何の有益な目的ももたらさないため、やはりパッケージＰ内で無駄なものとなる。また、そのようなタイバー３の残部は、前記パッケージＰとその内部の前記チップ７の性能に悪影響を及ぼす。例えば、前記パッケージＰの前記モールド化合物９の縁部から延出した前記タイバー３の一部は、望ましくない短絡、または電磁干渉および「雑音」の原因となるため、一定の電子用途は、先行技術ＱＦＮパッケージＰでは適切に機能しない。そのような先行技術ＱＦＮパッケージＰが適切な場合でさえ、前記共通の短絡構造６と前記パッケージＰ内に埋め込まれたタイバー３とに伴う無駄は望ましくない。さらに、前記テープＴは再使用できないため、既知の先行技術ＱＦＮリードフレーム１およびパッケージＰ技術を利用する場合にもう１つ無駄な費用を生んでいる（特に、リサイクルできず潜在的に有害な前記テープＴの性質を考慮すると）。
図３および４を参照すると、例示的な一実施形態に基づいて、前記リードキャリア１０のほか、前記一時支持部材２０およびパッド３０、４０の具体的な細部が説明されている。この例示的な実施形態は、各ダイ取り付けパッド３０周囲の端子パッド４０が４つだけ各パッケージサイト１２に示されている点で、通常の好適な一実施形態と比べ著しく単純化されている。通常、そのような端子パッド４０は、各ダイ取り付けパッド３０の周囲に、数十、または可能性として場合により数百という数で示される。また、各ダイ取り付けパッド３０に隣接して、端子パッド４０が１つだけ設けられるということも考えられる。そのような端子パッド４０は、通常、複数の列で示され、それには前記ダイ取り付けパッド３０に最も近い最内列と、前記ダイ取り付けパッド３０から最も遠い端子パッド４０の最外列と、可能性として最内列と最外列間の端子パッド４０の複数の中間列とが含まれる。
前記リードキャリア１０は、複数のパッケージサイト１２を含み、それらのパッケージサイト１２を、その製造中および試験、ならびに集積回路チップ６０（または他の半導体装置、例えばダイオードまたはトランジスタ）およびワイヤーボンド５０（図８および９）との一体化を通じ、支持して複数のパッケージ１００（図９および１０）の究極の生産を容易にするよう製造される平面構造である。前記リードキャリア１０は、一時支持部材２０を含む。この一時支持体２０は、耐高温性材料、最も好ましくはステンレス鋼の薄い平面シートである。この部材２０は上面２２を含み、その上に前記リードキャリア１０の他の部分が製造される。前記一時支持部材２０の縁部２４は、当該一時支持部材２０の外周を画成する。この例示的な実施形態において、この縁部２４は、全体として長方形である。
前記一時支持部材２０は、前記パッケージサイト１２およびリードキャリア１０においてパッケージ１００を完全に製造した後（図８〜１０）、若干屈曲できるようにして、前記リードキャリア１０から剥離（またはその逆を）しやすいよう十分薄いことが好ましい。
前記一時支持部材２０の上面２２は、その上で複数のパッケージサイト１２を支持し、各パッケージサイト１２は、少なくとも１つのダイ取り付けパッド３０と、各ダイ取り付けパッド３０に隣接した少なくとも１つの端子パッド４０とを含む。切断線Ｙは、一般に、各パッケージサイト１２の境界を画成する（図４）。
前記ダイ取り付けパッド３０および端子パッド４０は、異なる幾何学的構造を有し、異なる位置にあるが、同様な材料で形成されることが好ましい。特に、これらのパッド３０、４０は、焼結材料で形成されることが好ましい。好適な一実施形態によれば、これらのパッド３０、４０は、導電材料、好ましくは銀の粉末を懸濁成分と混合したものとして開始する。この懸濁成分は、一般に、ペーストの粘稠度または他の流動特性を前記銀粉末に与えるよう作用し、これにより、前記パッド３０、４０に望ましい幾何学的構造を前記銀粉末が呈するよう、当該銀粉末を最適に扱い、操作できるようにする。
この懸濁成分および前記銀粉末または他の導電金属粉末の混合物は、当該金属粉末の焼結温度まで加熱される。前記懸濁成分は沸騰して気体になり、前記リードフレーム１０から除去される。前記金属粉末は、焼結され、前記ダイ取り付けパッド３０および端子パッド４０に望ましい形状を有した単一塊になる。
前記一時支持部材２０は、前記パッド３０、４０を形成する前記導電材料のこの焼結温度まで、柔軟性および望ましい強度その他の特性を保つ熱的特性を有するよう構成される。通常、この焼結温度は、焼結されて前記パッド３０、４０になる前記金属粉末の融点に近づく。
特に図８〜１０を参照すると、例示的な一実施形態に基づいて、前記リードキャリア１０上の前記種々のパッケージサイト１２でさらに製造が行われた後の各パッケージ１００の細部が説明されている。集積回路チップ６０は、前記ダイ取り付けパッド３０上に実装され、通常、前記集積回路チップ６０の下側が前記ダイ取り付けパッド３０に電気的に結合される。このような電気的結合は、前記チップ６０を「接地」し、または前記チップ６０の他の何らかの基準点に接続され、あるいは前記パッケージ１００が利用される全体的な電気システム内で他の何らかの電気的状態を有することができる。前記チップ６０は、前記ダイ取り付けパッド３０の上部側３２に接触する当該チップ６０下部を画成する基部６２を含む。前記チップ６０の上面６４は、前記基部６２の反対側に設けられる。この上面６４は、ワイヤーボンド５０の一端で終端可能な複数の入出力接合部を有する（図８および９）。
ワイヤーボンド５０の１つは、前記チップ６０上の各入出力接合部と周囲の端子パッド４０との間で終端処理されることが好ましい。これにより、各ワイヤーボンド５０は、端子端部の反対側にチップ端部を有する。これらのワイヤーボンド５０は、既知のワイヤーボンド５０終端処理技術、例えばＱＦＮリードフレームに使用されているものを使って、前記チップ６０と前記端子パッド４０間で結合される。
前記パッケージ１００成形工程を完了するため、モールド化合物７０が前記リードキャリア１０の上から流し込まれ、前記ダイ取り付けパッド３０、端子パッド４０、ワイヤーボンド５０、および集積回路チップ６０の各々を完全に封入する態様で硬化する。このモールド化合物７０は、前記一時支持部材２０の上面２２に抗して成形できる。これにより、各パッド３０、４０の前記表面実装接合部９０は、前記一時支持部材２０を取り外した後、露出した状態で保たれる（図１０）。前記モールド化合物７０は、通常、第１の温度において流体形態で、第２の温度に調整されると硬化可能なタイプのものである。
前記モールド化合物７０は実質的に非導電性の材料で形成され、前記パッド３０、４０は互いから電気的に絶縁される。このモールド化合物７０は、前記パッド３０、４０間を流れ、傾向として前記パッケージ１００全体の中で前記モールド化合物７０と前記パッド３０、４０が保持されるかみ合わせをもたらす。このようなかみ合わせにより、前記端子パッド４０は前記ワイヤーボンド５０から分離せず保たれる。このような分離傾向は、まず前記一時支持部材２０が前記リードキャリア１０から取り外されるとき回避され、また前記パッケージ１００が使用時、衝撃荷重を受けたときも当該パッケージ１００から前記端子パッド４０が分離されないよう再び有利に作用する。これらのかみ合わせは、前記パッド３０、４０の縁部に関連して上記で定義したように多種多様な形状を有することができる。
前記モールド化合物の硬化後、前記パッケージ１００は、前記リードキャリア１０上でアレイ状に設けられ、前記各パッケージ１００は、底部１０４の反対側にある頂部１０２と、外周側部１０６とを含む。有利なことに、前記外周側部１０６は、そこから延長する導電材料を有する必要がなく、これは前記導電材料が必ず必要である先行技術のＱＦＮパッケージＰと対照的である（図６および７）。
特に図１１〜２５を参照すると、本発明の前記好適な実施形態に基づき、前記リードキャリア１１０の製造方法と、その後の各パッケージ化済み半導体とに関する詳細が説明されている。前記リードキャリア１１０は、単なるドナーシート１１２として開始する。このドナーシート１１２は、アセンブリ表面１１４を有し、その上に半導体装置、例えば集積回路チップ１６０（図２２）を実装でき、それに相互連結構造、例えば前記ワイヤーボンド１５０を取り付けることができる（図２３）。ＳＭＴ実装表面１１６は、前記ドナーシート１１２の前記アセンブリ表面１１４と反対側に設けられる。この実装表面１１６とは、一般に下面をいい、前記アセンブリ表面１１４とは、一般に上面をいう。
前記ドナーシート１１２は、前記リードキャリア１１０の前記ダイ取り付けパッド１３０および端子パッド１４０を形成する前記導電材料の少なくとも一部、通常はその大半、最も好ましくはその実質的にすべてを提供する。前記ドナーシート１１２を形成できる材料としては、銅、銅合金、ならびにニッケル、鉄、タングステン、パラジウム、プラチナ、白金、金、銀、およびアルミニウムを含む金属および金属合金などがある。前記材料は、導電性が高く、半導体ダイ取り付け、金または銅の熱音波ボンディング、およびＳＭＴはんだ付けの従来工程に適合したものが選択される。
可融性固定材料１１９は、前記ドナーシート１１２上で前記ダイ取り付けパッド１３０および端子パッド１４０が設置される部分に選択的に適用される。前記可融性固定材料１１２を提供できる材料としては、スズ、スズおよび他の金属の合金、金の合金、鉛および他の金属の合金、ならびに融点が１５０℃〜４００℃である他の金属合金などがある。別の選択肢として、前記可融性固定材料は、前記ドナーシート１１２の隣接部分を酸化または腐食から保護し、同様な範囲の温度を有するポリマー組成物または他の材料（すなわちパラフィン）としてもよい。
前記可融性固定材料１１９は、多種多様な方法で前記ドナーシート１１２の前記実装表面１１６に適用できる。例えば、前記可融性固定材料は、何らかの形態の少なくとも若干揮発性のバインダー（結合剤）液とともに粉末として提供して、流動性の材料を成すことができる。そのような流動性材料は、例えば印刷操作、例えばシルクスクリーン印刷操作、またはスプレー印刷操作で適用できる。あるいは、まず何らかの形態のモールドを適用し、次いで流動性形態の前記可融性固定材料を前記モールドに流し込んで適用することができる。別の代替態様として、前記可融性固定材料は、融けて液体になる温度まで加熱して流動可能にすることができる。必要に応じ、流動特性を必要とする何らかの印刷技術を利用して、前記ドナーシート１１２の前記実装表面１１６上の望ましい位置に前記可融性固定材料を適用可能にすることもできる。
この例示的な実施形態において、前記可融性固定材料１１９は、次のように実装表面１１６に適用される。まず、前記ドナーシート１１２の前記実装表面１１６に、光画像形成性材料１１８の層が適用される（図１２）。次に、前記光画像形成性材料１１８に隣接して、フォトマスク１１５が設置される（図１３）。この実施形態において、前記フォトマスク１１５は、前記光画像形成性材料１１８にフォトエッチング照射源が適用されると、前記フォトマスク１１５がある位置に隣接した光画像形成性材料１１８の除去が生じるタイプのものである。代替態様として、前記フォトマスク１１５は、前記光照射源が適用されたとき材料が除去されないようにする位置を画成でき、その場合、当該フォトマスク１１５は、図１３に示したものと比べて「ネガティブ」な幾何学的構造を有する。前記光画像形成性材料１１８は、この実施形態では前記フォトマスク１１５で覆われていない場合、光照射により硬化するタイプのものである。代替態様として、前記光画像形成性材料１１８は、前記光照射を経るとその除去が起こるタイプのものである。
この実施形態において、現像済み光画像形成性材料１１７は、前記光照射を経た後、前記ドナーシート１１２の前記実装表面１１６上にとどまる。この現像済み光画像形成性材料１１８は、十分硬化するため、前記実装表面１１６上のモールドとして作用可能になり、このモールド内の望ましい位置に前記可融性固定材料１１９が配置できるようになる。図１４は、前記可融性固定材料１１９を配置する前の前記現像済み光画像形成性材料１１７を示したものである。
図１５は、前記ドナーシート１１２の前記実装表面１１６に隣接して前記可融性固定材料１１９を配置するため、前記現像済み光画像形成性材料１１９の開口部内または他の形態の構造内に前記可融性固定材料１１９を配置した後の、前記ドナーシート１１２を示したものである。このような配置は、前記ドナーシート１１２の前記実装表面１１６上に前記可融性固定材料１１９を電気めっきして行うことが最も好ましい。他の形態の積層、例えば無電解析出を使ってもよい。あるいは、および上述のように、前記可融性固定材料１１９は、当該可融性固定材料１１９に流動特性が生じるよう、例えば融点を超えて加熱し、当該可融性固定材料１１９が液体になり前記モールドに流れ込むようにすることにより、または粉末形態の当該可融性固定材料１１９を適切な溶剤と合わせて、例えばペーストの形態にし、当該可融性固定材料１１９がこのモールドの開口部に流れ込むようにすることにより、前記現像済み光画像形成性材料１１７の前記開口部内に配置できる。次に、前記可融性固定材料１１９を、例えば冷却して固体に戻すことにより硬化させ、または流動担体または溶剤成分を揮発させ若しくは除去することにより、前記可融性固定材料１１９が、前記ドナーシート１１２の前記実装表面１１６に隣接した固体として残るようにする。
前記リードキャリア１１０を形成する工程における次の工程は、前記リードキャリア１１０上の各パッケージサイトに伴う前記各種端子パッド１４０とダイ取り付けパッド１３０との間にある前記ドナーシート１１２の部分をエッチングして除去する工程を伴う。この実施形態において、このような中間材料除去は、エッチング工程、最も好ましくは化学エッチング工程により行われる。前記エッチング工程には、端子パッド１４０とダイ取り付けパッド１３０間に下側エッチング凹部１２２を形成する工程が伴う。
この下側エッチング凹部１２２を実質的にこれらの中間空間だけに限定するには、前記可融性固定材料１１９自体が耐エッチング性の材料として作用するよう、当該可融性固定材料１１９をエッチングしないエッチング材料を選択する。代替態様として、前記エッチング工程前に、他の何らかの形態の耐エッチング性材料を前記可融性固定材料１１９の最下表面に適用することもできる。前記エッチング材料としては、前記ドナーシート１１２を形成する材料をエッチングできるものが選択される。これにより、前記下側エッチング凹部１２２は、前記ドナーシート１１２内に、最も好ましくは前記ドナーシート１１２の厚さの半分を超えて延長する（図１６）。前記ドナーシート１１２を完全にエッチングしないようにすることで、このドナーシート１１２は、前記リードキャリア１１０の全パッケージサイトについて連続したシートとして保たれる。可能性として、前記下側エッチング凹部１２２が前記ドナーシート１１２を貫通し、かつ、前記ドナーシート１１２の前記アセンブリ表面１１４に一時的に支持シートを接着することも考えられる。
隣接しあうパッド１３０、１４０間で前記下側エッチング凹部１２２を形成した後、可融性固定材料１１９を含む前記ドナーシート１１２は、一時支持部材１２０上に装着される（図１７）。好適な一実施形態において、この装着工程は、前記可融性固定材料１１９を少なくともその溶融温度まで加熱して前記一時支持部材１２０に接着させることにより実施される。この溶融温度は、前記可融性固定材料１１９が焼結可能になる温度、例えば当該材料の個々の粒子の表面が溶融し始めて隣接構造への接着が促進可能になる温度であってよい。代替態様として、前記可融性固定材料１１９を完全または部分的に溶融させたのち、冷却して硬化させ、前記一時支持部材１２０に接着させることもできる。
前記ドナーシート１１２とそれに伴う可融性固定材料１１９が前記一時支持部材１２０に強固に合着されると、前記ダイ取り付けパッド１３０および端子パッド１４０をさらに形成していくことができる。特に、また図１８〜２０に示すように、前記図１３〜１６を参照して上述したものと同様な工程を続けて、ダイ取り付けパッド１３０と端子パッド１４０間にある前記ドナーシート１１２の残りの部分をエッチングし、除去できる。少なくとも１つの点で、上側エッチング凹部１２６を形成するこの工程は、上述した工程と明確に異なる。特に、通常、前記アセンブリ表面１１４には可融性固定材料１１９が必要とされない。そのため、フォトマスク１２５を利用する結果として上側の光画像形成性材料１２８に形成される開口部内に可融性固定材料１１９を配置するのではなく、代わりにエッチングレジスト１２９がそのような凹部に配置される。
これにより、前記上側エッチング凹部１２６は、前記ドナーシート１１２の前記アセンブリ表面１１４がエッチング材料と接触して、前記エッチングレジスト１２９が提供されていないところに前記上側エッチング凹部１２６を形成することにより、形成可能になる。最終的な結果として（図２０）、端子パッド１４０およびダイ取り付けパッド１３０は分離され、互いに電気接続されていない状態で一時支持部材１２０上に実装される。
前記エッチングレジスト１２９は、融点が比較的低く前記エッチング材料と化学的に反応しない何らかのポリマー化合物の形態とすることができる。次いで前記エッチングレジスト１２９の材料は、例えば前記エッチングレジスト１２９を溶融し若しくは揮発させて除去できるよう十分加熱することにより除去できる（図２１）。導電性で、かつワイヤーボンド１５０または集積回路チップ１６０との接着部を形成する上で適している前記エッチングレジスト１２９は、除去されずに残留するおそれがある。
前記上側エッチング凹部１２６形成後における前記パッド１３０、１４０の重要な特質の１つは、側部フィン１２４を形成することであり、この側部フィン１２４は、全体として１平面内にあり、前記下側エッチング凹部１２２および前記上側エッチング凹部１２６の最深部を画成するこれらのフィン１２４は、前記モールド化合物１７０と前記パッド１３０、１４０との間に機械的なかみ合わせ接合部をもたらすため、前記モールド化合物１７０内において前記パッド１３０、１４０を強固に保持する上で役立つ（図２４および２５）。そのため、テーパー形状の若しくは前記側部フィン１２４を作製するよう形成されたモールド表面、または他の機械的なロック形状を特に設けなくとも、前記フィン１２４は、前記２つのエッチング凹部１２２、１２６から自然に生じ、前記エッチング工程およびその全体構成の結果として、最深部で丸みを帯びた外形を有する。
この段階で、図２１は、実質的に完成された形態の前記リードキャリア１１０を示しており、この前記リードキャリア１１０は、他のリードキャリア、例えば前記リードキャリア１０（図３および４）と同様、半導体パッケージ１１０′のアセンブリ（図２５）を形成する準備が整っており、その後には別個の半導体パッケージへと分離される。前記リードキャリア１１０は、複数のパッケージサイトを有し、その各々は、前記一時支持層１２０にすべて実装された少なくとも１つのダイ取り付けパッド１３０および少なくとも１つの端子パッド１４０を伴う。前記可融性固定材料１１９は、前記一時支持層１２０と、前記パッド１３０、１４０を形成する前記ドナーシート１１２部分との間に配置される。この可融性固定材料は、前記一時支持層１２０に前記パッド１３０、１４０を保持し、かつ、前記パッド１３０、１４０が（個別パッケージに分離されて）他の電子機器への表面実装に使用される準備が整うまで、当該パッド１３０、１４０の下側の実装表面１１６を酸化または腐食から守る。この可融性固定材料は、前記パッド１３０、１４０を保護するだけでなく、加熱して（少なくとも一部）溶融させることで前記一時支持層１２０のリリースを容易にする。
図２２〜２４に示したように、集積回路チップ１６０または他の半導体装置は、前記ダイ取り付けパッド１３０上に実装され、ワイヤーボンド１５０を利用して前記集積回路チップ１６０が前記端子パッド１４０に接合される。次に、実質的に非導電特性のモールド化合物１７０が提供されて、前記可融性固定材料１１９により画成される各前記パッド１３０、１４０の最下部分を除き、前記パッド１３０、１４０、ワイヤーボンド１５０、および集積回路チップ１６０の全部分が封入される。
最後に、前記一時支持部材１２０が除去される。このような除去は、前記一時支持部材１２０ではなく、前記最終パッケージアセンブリ１１０′の部分に剥離力をかけて行われるが、当該最終パッケージアセンブリ１１０′は、前記一時支持部材１２０より柔軟で、前記側部フィン１２４などにより一体的にロックされているため、この剥離力をかけると前記一時支持部材１２０から除去される。このような除去は、前記可融性固定材料１１９の融点までアセンブリ全体を加熱することで容易にできる。このような加熱を利用すると、前記一時支持部材１２０は、可能性として剥離運動以外の態様で除去でき、または加熱および剥離の双方を利用すると、一時支持部材１２０の分離を最も効果的に実施できる。前記一時支持部材１２０を伴わない残りのリードキャリア１１０′は、前記複数のパッケージサイトを含み、試験し、および／または別個の半導体装置パッケージへと分離する準備が整っている。前記最終パッケージアセンブリ１１０′は、前記パッド１３０、１４０を覆って酸化または腐食から保護する前記可融性固定材料１１９を含むため、この組み立て済み状態で、各パッケージサイトを実質的に完全に試験することができる。また、前記アセンブリ１１０′は、この状態で酸化または腐食の懸念なく保管でき、付加的な処理の準備も整っている。同様に、このアセンブリ１１０′を個々のパッケージに分離した後、各パッケージの前記パッド１３０、１４０は、酸化および腐食から保護され、個別に試験でき、当該パッケージを表面実装し若しくは電子回路に取り付ける準備が整うまで保管できる。
特に図２６を参照すると、一時支持部材１２０上の前記パッド１３０、１４０が、各々の幾何学的構造をさらに詳しく見られるよう斜視図で示されている。図２６では、一般に「マッシュルーム」取り付けパッド２１０と呼ばれる代替取り付けパッドも示している。このマッシュルーム取り付けパッド２１０により、前記上側エッチング凹部１２６は、前記下側エッチング凹部１２２に位置合わせされるが、より狭い形態を有する。これにより、前記ドナーシート１１２は、前記実装表面１１６に隣接して残る部分より、前記アセンブリ表面１１４に隣接して残る部分の方が多くなり、上方でより大きく張り出した部分が設けられる。このような構成では、前記モールド化合物１７０との機械的ロックの度合いが向上するため、例えば半導体装置をその上で支持し、またはワイヤーボンド１５０が取り付け可能な表面を提供するアセンブリ表面１１４の面積が増える。
特に図２７を参照すると、代替態様の下側エッチング凹部２３２および上側エッチング凹部２３６の位置決めおよび幅に関するさらに別の変形形態が記述されており、側部フィン２３４の変形形態も提供されている。図示した一実施形態において、第２の代替取り付けパッドは、張り出し取り付けパッド２２０の形態で設けられる。この張り出し取り付けパッド２２０では、片側に張り出し部が提供されるが、反対側には標準的な側部フィン２３４が提供される。
オフセット取り付けパッド２３０の形態をした第３の代替取り付けパッドも、図２７に示している。この第３の代替オフセット取り付けパッド２３０では、前記アセンブリ表面が前記実装表面に対して片側へシフトされている。また、図２７では、マッシュルーム取り付けパッド２１０の全断面も示している。
最後に、図２７は、第４の代替態様であるテーパー取り付けパッド２４０を示しており、この場合、上側エッチング凹部２３６が下側エッチング凹部２３２より幅広いため、アセンブリ表面が実装表面より小さく、やはり側部フィン２３４を備えている。異なる取り付けパッド２１０、２２０、２３０、２４０の種々の組み合わせのほか、他の変形形態も設けると、前記リードキャリア１１０上に製造される半導体パッケージ内のパッド、例えば前記パッド１３０、１４０に望ましい特定の幾何学的構造をもたらすことができる。例えば、より大きなサイズの集積回路チップ１６０を受容するため前記アセンブリ表面１１４上および前記実装表面１１６上でより大きなダイ取り付けパッド１３０を有するとともに、当該半導体パッケージ装置が他の電子機器に表面実装される実装表面上では必要な空間を最小限に抑えることにより、例えば前記他の電子機器のプラットフォーム上での空間を節約することが望ましい場合もある。オフセット取り付けパッドは、前記端子パッド１４０の上部が１つの特定の位置に配置され、その端子パッド１４０に伴う実装表面がわずかに異なる位置に配置されることが重要な場合に有利である。そのようなオフセット取り付けパッド２３０では、そのような精確な位置決めに対応することができる。
本開示は、本発明を実施するための好適な実施形態および最良の形態を示す目的で提供するものである。以上、本発明について説明したが、前記好適な実施形態には、本発明の開示の要旨を逸脱しない範囲で種々の異なる変更（修正）形態が可能であることを明確に理解すべきである。機能を実施する手段として何らかの構造を特定した場合、その特定内容は、指定された機能を実行できるすべての構造を含むよう意図されている。一体的に結合されたものとして本発明の構造を特定する場合、そのような表現は、直接一体的に結合され若しくは介設された構造により一体的に結合された構造を含むものとして広義に解釈されるべきである。そのような結合は、別段の制約がない限り、永続的なものであっても一時的なものであってもよく、また固定された態様であっても、あるいは何らかの取り付け形態を保ちながら枢動、スライド、またはその他の相対運動を可能にする態様であってもよい。
本発明は、半導体パッケージの電気的相互接続構成要素を製作するシステムであって、単純化されたＱＦＮ工程の実施を可能にしてＱＦＮパッケージ化した半導体ダイを生産しやすくするシステムを提供する点で、産業上の利用可能性を呈する。
本発明の別の目的は、より実施コストの低いＱＦＮ製作工程を提供することである。
本発明の別の目的は、いかなる２つのパッド間でも電気接続されていないパッドを伴う複数の半導体パッケージの連続的なストリップをもたらして種々の異なる製造段階における試験および材料の無駄の回避を容易にするため、成形後に剥離または分離が可能な犠牲キャリア上に配列された半導体パッケージの電気的相互接続構成要素を形成するシステムおよび方法を提供することである。
本発明の別の目的は、より高い電気的性能を可能にしながら最低限の量の金属を内部で利用することにより電子システムのシステム基板に対する半導体ダイの電気接続を容易にする態様で、半導体パッケージの電気的相互接続構成要素を提供することである。
本発明の別の目的は、２列より多くの入出力端子、ならびにリードフレームベースのＱＦＮで現実的な入出力端子数の多数倍の包含を可能にする、半導体パッケージの電気的相互接続構成要素を提供することである。
本発明の別の目的は、先行技術のリードフレームベースＱＦＮパッケージと比べ、特徴、例えば複数の電源および接地構造と、複数のダイ取り付けパッドとを導入する設計上の柔軟性を向上可能にする、半導体パッケージの電気的相互接続構成要素を提供することである。
本発明の別の目的は、複数の集積回路実装パッケージサイトを上部に伴い、低コスト・高品質な態様で製造可能なリードキャリアを提供することである。
本発明の別の目的は、隣接する構成要素に電気的に相互接続し、衝撃荷重に伴う損傷を非常に受けにくい半導体パッケージを提供することである。
本発明の別の目的は、複数の集積回路実装パッケージサイトを上部に伴い、内部の余分な導電部分を最小限に抑えて電気的に高い性能を呈するリードキャリアを提供することである。
本発明の別の目的は、パッケージサイトを上部に有し、製造工程における複数の段階において単純で自動的な態様で試験可能なリードキャリアを提供することである。
本発明の別の目的は、高品質で低コストの大量生産に適した半導体パッケージ製造方法を提供することである。
産業上の利用可能性を実証する本発明のその他の目的は、本明細書に含まれる詳細な説明を注意深く読み、添付の図面を参照し、また添付の請求項を検討することにより明確に理解されるであろう。

Claims (29)

  1. 複数の集積回路パッケージサイトを上部に有するリードキャリアを形成する方法であって、当該パッケージサイトの各々は、集積回路用の少なくとも１つのダイ取り付けパッドと、当該ダイ取り付けパッドから離間された少なくとも１つの端子パッドとを含むものであり、この方法は、
    導電材料のドナーシートを選択する工程と、
    前記ドナーシートの第１の表面に可融性固定材料を結合させる工程であって、当該可融性固定材料は前記少なくとも１つのダイ取り付けパッドの部分および前記少なくとも１つの端子パッドの部分を含むパターンを呈するように結合されるものである、前記結合させる工程と、
    前記ダイ取り付けパッドの前記可融性固定材料の部分を前記少なくとも１つの端子パッドの前記可融性固定材料の部分から離間する工程と、
    前記第１の表面から、前記ドナーシートの前記第１の表面において前記可融性固定材料で覆われていない部分のドナーシートの表面に向かって前記ドナーシートをエッチングし、少なくとも部分的に前記ドナーシートを除去する工程と、
    前記可融性固定材料の前記ドナーシートと結合している側と反対の側において、当該可融性固定材料を一時支持部材に合着させる工程と
    を含む方法。
  2. 請求項１記載の方法において、さらに、
    前記リードキャリアの他の部分から前記一時支持部材を分離する工程を含むものである方法。
  3. 請求項２記載の方法において、前記分離する工程は、前記リードキャリアの他の部分から前記一時支持部材を剥離する工程を含むものである方法。
  4. 請求項２記載の方法において、さらに、
    前記ダイ取り付けパッドの前記可融性固定材料と反対側の別個の表面上に、集積回路を実装する工程と、
    前記少なくとも１つの端子パッドに前記集積回路をワイヤーボンディングする工程と、
    前記集積回路、前記ワイヤーボンド、および前記少なくとも１つの端子パッドと前記少なくとも１つのダイ取り付けパッドとの間の空間を実質的に非導電性のモールド化合物で少なくとも部分的に封入する工程と、
    前記リードキャリアを別個のパッケージへと切断する工程であって、各前記パッケージは少なくとも１つの端子パッドおよび少なくとも１つのダイ取り付けパッドを含む、工程と
    を含むものである方法。
  5. 請求項２記載の方法において、さらに、
    前記リードキャリアの前記可融性固定材料の部分を通じ、当該リードキャリアを電気的に試験する工程を含むものである方法。
  6. 請求項１記載の方法において、前記結合させる工程は、
    前記ドナーシートの前記第１の表面に光画像形成性材料を適用する工程と、
    前記光画像形成性材料の部分を選択的にフォトエッチングすることにより除去し、望ましい可融性固定材料のパターンを形成する工程と、
    エッチングで除去された前記光画像形成性材料の部分に可融性固定材料を充填する工程と
    を含むものである方法。
  7. 請求項６記載の方法において、前記充填する工程は、
    エッチングで除去された前記光画像形成性材料の部分に可融性固定材料粒子を流し込む工程と、
    前記可融性固定材料粒子を実質的に剛性の固体塊へと一体的に融合させる工程とを含むものである方法。
  8. 請求項７記載の方法において、前記融合する工程は、前記可融性固定材料を十分加熱して、前記可融性固定材料パターンの連続部分ごとに固体単一塊に焼結する工程を含むものである方法。
  9. 請求項１記載の方法において、前記結合させる工程は、電気めっきおよび無電解析出を含む積層工程群から採用される工程による、前記ドナーシートの前記第１の表面上への前記可融性固定材料の積層を含むものである方法。
  10. 請求項１記載の方法において、前記合着させる工程は、前記可融性固定材料の溶融温度より高い融点を有する材料で形成された前記一時支持部材とともに、前記可融性固定材料を溶融温度まで加熱する工程を含むものである方法。
  11. 請求項１記載の方法において、さらに、
    前記ドナーシートの前記第１の表面と反対側の第２の表面から、当該ドナーシートの当該第２の表面内に当該ドナーシートを追加エッチングして少なくとも部分的に除去する工程を含むものである方法。
  12. 請求項１１記載の方法において、前記追加エッチングする工程は、
    前記ドナーシートの前記第１の表面に光画像形成性材料の層を適用する工程と、
    前記光画像形成性材料の部分を選択的にフォトエッチングすることにより除去し、望ましいエッチングレジストパターンを形成する工程と、
    エッチングで除去された前記光画像形成性材料の層の部分にエッチングレジスト材料を充填する工程と
    を含むものである方法。
  13. 請求項１２記載の方法において、前記追加エッチングする工程は、前記可融性固定材料パターンと同様なパターンに従うものであり、それにより、前記追加エッチングする工程後、実質的に電気的に絶縁された端子パッドおよびダイ取り付けパッドが維持されるものである方法。
  14. 請求項１記載の方法において、前記エッチングする工程および前記追加エッチングする工程は、互いに少なくとも部分的に位置合わせされた上側および下側エッチング凹部を提供し、前記上側および下側エッチング凹部に隣接した端子パッドおよびダイ取り付けパッドの側面は、前記上側エッチング凹部および前記下側エッチング凹部の合流点において側方へ延出したフィンを備えているものである方法。
  15. 電気システム内で半導体装置の電気的相互接続を提供するリードキャリアであって、
    耐高温性材料で形成され、上面を有する一時層と、
    導電材料で形成され、前記一時層の前記上面上にある少なくとも２つのパッドと
    を組み合わせて有し、
    前記少なくとも２つのパッドの各々は、可融性固定材料で形成された下部と、前記可融性固定材料とは異なる導電材料で形成された上部とを含むものである
    リードキャリア。
  16. 請求項１５記載のリードキャリアにおいて、前記一時層はステンレス鋼で形成され、当該一時層は、前記パッドおよび実質的に非導電性の封入材料から剥離するよう屈曲する上で十分薄いものであるリードキャリア。
  17. 請求項１５記載のリードキャリアにおいて、前記一時層は、前記可融性固定材料の溶融温度より高い融点を有するものであるリードキャリア。
  18. 請求項１７記載のリードキャリアにおいて、前記少なくとも２つのパッドの前記上部は、前記可融性固定材料の前記溶融温度より高い融点を有する材料で形成されるものであるリードキャリア。
  19. 請求項１８記載のリードキャリアにおいて、前記少なくとも２つのパッドの前記可融性固定材料は、懸濁成分および金属粉末成分の混合物から生じる形態を有し、それらの懸濁成分および金属粉末成分が焼結されると前記懸濁成分が除去され、前記金属粉末成分が焼結されて単一固体になるものであるリードキャリア。
  20. 請求項１８記載のリードキャリアにおいて、可融性固定材料は、前記少なくとも２つのパッドの前記上部に電気めっきされた層であるリードキャリア。
  21. 請求項１５記載のリードキャリアにおいて、前記少なくとも２つのパッドは、半導体を上部に支持するようなっている少なくとも１つのダイ取り付けパッドと、複数の入出力端子パッドとを含み、前記ダイ取り付けパッドは前記端子パッドから離間され、前記ダイ取り付けパッドは前記端子パッドより大きいものであるリードキャリア。
  22. 請求項１５記載のリードキャリアにおいて、前記一時層はその上に複数のパッケージサイトを含み、各前記パッケージサイトは、前記少なくとも２つのパッドと、前記半導体装置と、前記ワイヤーボンドと、実質的に非導電性の封入材料とを含むものであるリードキャリア。
  23. 請求項２２記載のリードキャリアにおいて、前記少なくとも２つのパッドのうち少なくとも１つは、前記パッドの前記下部より大きい部分を前記下部より上に有するものであり、前記実質的に非導電性の封入材料が傾向としてその内部に前記少なくとも１つのパッドを収容するものであるリードキャリア。
  24. 請求項２３記載のリードキャリアにおいて、前記少なくとも１つのパッドは、前記少なくとも１つのパッドの上部側と底部側との間で前記一時層の前記上面に対して側方へ延出したフィンを呈するものであるリードキャリア。
  25. 複数の入力および／または出力を有する電子装置を支持するリードキャリアであって、
    互いから離間された複数の導電パッド
    を組み合わせて有し、
    前記パッドは、可融性固定材料を含む下部、および前記可融性固定材料の溶融温度より高い融点を伴う導電材料で形成された上部によって形成される
    リードキャリア。
  26. 請求項２５記載のリードキャリアにおいて、前記複数の導電パッドは、当該パッドの前記下部を形成する前記可融性固定材料の前記溶融温度より高い融点を伴う共通の一時層上に設置されるものであるリードキャリア。
  27. 請求項２６記載のリードキャリアにおいて、前記一時層は、前記複数の導電パッドおよび実質的に非導電性の封入材料を当該一時層から剥離可能にする上で十分可撓性のあるリードキャリア。
  28. 請求項２５記載のリードキャリアにおいて、前記複数の導電パッドのうち少なくとも１つは縁部を有し、この縁部は、側方のパッド幅を画定する前記下部から離間された第１の部分を有し、当該側方のパッド幅は、前記下部に隣接した当該縁部の第２の部分より大きいため、前記第１の部分は、前記第２の部分から張り出すものであるリードキャリア。
  29. 請求項２５記載のリードキャリアにおいて、半導体は、前記複数の導電パッドのうち少なくとも１つの上部側の上に設置され、ワイヤーボンドは、前記半導体から、当該半導体から離間された導電パッドへと延長し、前記パッド、前記ワイヤーボンド、および前記半導体は、実質的に非導電性の材料内に少なくとも部分的に封入されるものであるリードキャリア。
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