JP2024078453A - 接地された成型相互接続を用いる電子デバイスパッケージemiシールディング - Google Patents
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Abstract
【課題】EMIシールディングを備える電子デバイスを提供する。【解決手段】電子デバイス300は、マルチレベルパッケージ基板120と、フリップチップの半導体ダイ110と、成型パッケージ構造108と、第1の基板側部136に沿って互いから離間されている第1、第2の導電性パッド121と、第2の基板側部138に沿って露出され、第2の導電性パッドに電気的に結合される底部側金属パッド又は導電性基板端子131と、を含む。半導体ダイは、第1の基板側部に取り付けられ、対向する第1、第2のダイ側部と、第1のダイ側部に沿ったダイ端子111と、を有し、ダイ端子は、第1の導電性パッドに電気的に結合される。成型パッケージ構造は、パッケージ側部114と、パッケージ側部に沿った金属シールド109と、成型パッケージ構造を介して延在し、金属シールドを第2の導電性パッドに電気的に結合する導電性パッケージビア107と、を有する。【選択図】図3B
Description
ボールグリッドアレイ(BGA)及びチップスケールパッケージ(CSP又はWCSP)電子デバイスは、小さなパッケージサイズを小さな設置面積及び多数のI/Oと組み合わせる。このようなパッケージにおけるスイッチング速度及び電力密度が増加するにつれて、電磁干渉(EMI)の問題が大きくなる。EMI問題に対する一つの手法は、接地された蓋又はスパッタシールド金属をパッケージの頂部及び側部周辺に用いることだが、これらの手法は高価であり、複数のプロセス工程及び材料コストが追加される。
一態様において、電子デバイスが、マルチレベルパッケージ基板と、半導体ダイと、成型パッケージ構造とを含み、マルチレベルパッケージ基板は、対向する第1及び第2の基板側部と、第1の基板側部に沿って互いから離間されている第1及び第2の導電性パッドと、第2の基板側部に沿って露出され、第2の導電性パッドに電気的に結合される導電性基板端子とを含む。半導体ダイは、第1の基板側部に取り付けられ、対向する第1及び第2のダイ側部と、第1のダイ側部に沿ったダイ端子とを有し、ダイ端子は、第1の導電性パッドに電気的に結合される。成型パッケージ構造は、パッケージ側部と、パッケージ側部に沿った金属シールドと、成型パッケージ構造を介して延在し、金属シールドを第2の導電性パッドに電気的に結合する導電性パッケージビアとを有する。
別の態様において、電子デバイスを製作する或る方法が、半導体ダイのダイ端子がマルチレベルパッケージ基板の第1の導電性パッドに電気的に結合される状態で、半導体ダイをマルチレベルパッケージ基板の第1の基板側部に取り付けることと、半導体ダイと第1の基板側部の一部との上に成型パッケージ構造を形成することと、マルチレベルパッケージ基板の第2の導電性パッド又はマルチレベルパッケージ基板の第2の導電性パッドの上の導電性材料を露出させるため、成型パッケージ構造を介して穴を形成することと、成形パッケージ構造を介して延在し、第2の導電性パッド又は第2の導電性パッドの上の導電性材料に接する導電性パッケージビアを形成するため、当該穴を導電性材料で充填することと、成型パッケージ構造のパッケージ側部に沿って金属シールドを形成することとを含み、金属シールドは導電性パッケージビアと接する。
図面において、同様の参照数字は一貫して同様の要素を指し、様々な特徴は必ずしも一定の縮尺で描かれているとは限らない。また、「結合する」という用語は、間接的又は直接的な電気又は機械接続或いはその組合せを含む。例えば、第1のデバイスが第2のデバイスに結合するか又は第2のデバイスと結合される場合、その接続は、直接電気接続、又は一つ又は複数の介在するデバイス及び接続を介した間接電気接続によるものとし得る。様々な回路、システム、及び/又は構成要素の一つ又は複数の動作特性を、回路要素が給電され動作しているときに様々な構造の構成及び/又は相互接続から生じる機能の文脈で下記に説明する。特に明記されていない限り、或る値の前の「約」、「ほぼ」、又は「実質的に」は、記載されている値の±10パーセントを意味する。
記載されている例には、既存の製作装置を用いて費用対効果の高いEMI性能を向上させるために、マルチレベルパッケージ基板の接地又はその他の基準にシールドを接続する貫通成型ビア(through mold via:TMV)を備えるシールドを提供する、電子デバイス及びデバイス製造方法が含まれる。例示の実装は、接地されたシールドを用いて3~5倍のEMIによるEMI放射を是認し得、記載されているシールドの例は、接地された蓋や、デバイスの頂部及び側部に沿うスパッタリングされたEMIシールド材よりも、生成コストが低い。特定の例において、フリップチップボールグリッドアレイ(FCBGA)、フリップチップCSP(FCCSP)、又はフリップチップウェハレベルCSP(FCWCSP)製造ラインの標準装置を用いてビアホールがアブレーションされ得る。貫通成型ビアのためのマルチレベルパッケージ基板パッド接続は、頂部側BGAによって、又は既存の装置を用いて頂部基板層上に金属ペーストをスクリーニング印刷又は他の堆積を施すことによって、強化され得る。特定の実施例における統合されたシールドは、標準的な蓋のない解決策と比較して熱性能も向上し、パッケージの蓋を形成する付加的なコストなしにシールドを提供する例を示している。一例において、金属シールドは、EMI性能を改善するための電界低減に加えて、磁界低減を強化するための鉄金属材料を含み得る。
図1~図1Bは、電子デバイス100の一例を示し、電子デバイス100は、成型パッケージ構造108の頂部側114に沿って延在する頂部側シールド109と、成型パッケージ構造108を介して延在する一つ又は複数の貫通成型ビア107とを備える。一例において、ビア107は、銅又はその他の熱伝導性及び電気伝導性の金属材料であるか、又は銅又はその他の熱伝導性及び電気伝導性の金属材料を含む。一例において、ビア107は、直径が約35~48μmのほぼ円形である。他の例において、ビア107は、細長い楕円形又は矩形などの、異なる形状又はプロフィールを有し得る(例えば、下記の図16及び図16A)。図1は上面斜視図を示し、図1Aは上面図を示し、図1Bは、電子デバイス100の部分断面側面図を示す。一例における成形パッケージ構造108は、プラスチック又はその他の成形化合物であるか、又はプラスチック又はその他の成形化合物を含む。電子デバイス100は、それぞれ、対向する第1及び第2の(例えば、底部及び頂部の)側101及び102を含み、それぞれ、横方向の第3、第4、第5、及び第6の側103、104、105、及び106を含む、概して矩形の形状を有する。一例において、電子デバイス100はWCSPパッケージ構造を有する。一例において、電子デバイスは、ホスト印刷回路基板(PCB、図示せず)への接続のための底部側はんだボール134(図1B)を備える、BGA構造を有する。3次元空間における例示の位置又は方位の電子デバイス100を図1~図1Bに示す。3次元空間は、第1の方向X、垂直な(直交する)第2の方向Y、並びに第1の方向X及び第2の方向Yのそれぞれに垂直な(直交する)第3の方向Zを有する。これらのそれぞれの方向の任意の二つに沿った構造又は特徴は、互いに直交する。図示の方位において、それぞれの第1の側101及び第2の側102は、第3の方向Zに沿って互いに離間されており、それぞれの第3の側103及び第4の側104は、第1方向Xに沿って互いに離間されており、それぞれの第5の側105及び第6の側106は、第2の方向Yに沿って互いに離間される。
電子デバイス100は、マルチレベルパッケージ基板120の第1の基板側部136にフリップチップ取り付けされる半導体ダイ110を含む。半導体ダイ110は、対向する(例えば底部と頂部の)第1及び第2のダイ側部と、第1のダイ側部に沿ったダイ端子111(図1B)とを有する。ダイ端子111は、例えば、導電性はんだによってマルチレベルパッケージ基板120の第1の導電性パッド112(図1B)に電気的に結合され、少なくとも一つの電子構成要素(例えば、トランジスタ、ダイオード、コンデンサ、抵抗器、インダクタなど)、又は一つ又は複数の回路(図示せず)に配される複数の構成要素を含む。他の例において、電子デバイス100は、第2のダイ、受動構成要素、変圧器など(図示せず)などの、マルチレベルパッケージ基板120の頂部側導電性パッドにはんだ付けされる、一つ又は複数の付加的な電子構成要素を含む。
図1Bに最も良く示されているように、マルチレベルパッケージ基板120は、対向する(例えば、頂部及び底部の)第1の基板側部136及び第2の基板側部138を有し、それぞれの第1の導電性パッド112及び第2の導電性パッド121は、第1の基板側部136に沿って互いから離間される。マルチレベルパッケージ基板120は、任意の数のレベルを含み得、これらのレベルは、導電性特徴(例えば、アルミニウム、銅、SAC305などであるか、又はアルミニウム、銅、SAC305などを含む金属、又は、その他の導電性金属、或いはこれらの組み合わせ)と、積層された誘電体層、又は有機材料などの絶縁体層とを備える。マルチレベルパッケージ基板120のパターン化された導電性トレース及びビアは、信号及び電力の引き回しと、一つ又は複数の電気回路を形成する電気的相互接続とを提供し、半導体ダイ110の一つ又は複数の構成要素構成要素を含み得る。
図示したマルチレベルパッケージ基板120は、第1の又は頂部レベルのパターン化されたはんだマスク層122を含む。はんだマスク層122は、第1の導電性パッド112及び第2の導電性パッド121の周りの開口を含む、特定の構造の周りの開口を有する。頂部又は第1のレベルは、積層誘電体又は絶縁体層123を含み、導電性パッド112及び121並びにはんだマスク層122は、絶縁体層123の頂部側に形成される。
マルチレベルパッケージ基板120の第2の(例えば、中間)レベルが、絶縁体層126の頂部側のパターン化された導電性トレース層125を備えるコア誘電体又は絶縁体層126を含み、第1のレベルは、トレース層125の導電性トレースと、第1のレベルの導電性特徴(例えば、導電性基板パッド112及び121)との間を延在する導電性金属ビア124を含む。導電性金属ビア127は、コア層126を介して延在して、パターン化された導電性トレース層125の選択部分を、コア層126の底部側のトレース層128のパターン化された導電性金属特徴に相互接続する。
この例における第3のレベルが、パターン化された導電性トレース層125とコア層126の底部側との上を延在する、別の誘電体又は絶縁体層129を含む。導電性金属ビア130が、誘電体又は絶縁体層129を介して延在して、トレース層128のパターン化された導電性金属特徴の選択部分と、ビア130の底部側の選択部分、及び誘電体又は絶縁体層129上に形成される底部側金属パッド又は導電性基板端子131とを相互接続する。マルチレベルパッケージ基板120の底部又は第2の側138は、例えば、導電性基板端子131のそれぞれに対するはんだボール134の取付けを容易にするために、導電性基板端子131の特定のもののための開口を備える、パターン化されたはんだマスク層132を有する。導電性基板端子131及び関連する底部側はんだボール134は、第2の基板側部138に沿って露出され、マルチレベルパッケージ基板120の導電性引き回しトレースのセット及びビアによって第2の導電性パッド121に電気的に結合される。
成型パッケージ構造108は、半導体ダイ110と、第1の基板側部136の一部とを囲む。金属シールド109は、頂部パッケージ側部114の全部又は一部に沿って延在する。一例において、金属シールドは、銅又はその他の熱伝導性及び電気伝導性の金属であるか、又は銅又はその他の熱伝導性及び電気伝導性の金属を含む。一例において、金属シールド109は、第3の方向Zに沿って約15μmの厚みを有する。導電性パッケージビア107は、成形パッケージ構造108を介して第3の方向Zに沿って延在し、金属シールド109を第2の導電性パッド121に電気的に結合する。一例において、第2の導電性パッド121は、マルチレベルパッケージ基板120のパターン化された導電性トレース及びビアを介して、一つ又は複数の底部側端子131及び関連するはんだボール134に電気的に結合される。これにより、金属シールド109を、ホストPCB(図示せず)の回路接地又はその他の電気基準ノードに電気的に接続し得る。シールド109、貫通成型ビア107、及びマルチレベルパッケージ基板120を介する接続は、電子デバイス100からの電界放射を低減する電気シールドを提供する。また、シールド109、貫通成型ビア107、及びマルチレベルパッケージ基板120を介する接続は、半導体ダイ110及びその他の含まれる電子構成要素からの熱除去を促進することによって熱性能を高め、ホストPCBへの熱経路を提供する。一実装において、熱伝達をさらに助けるために、金属シールド109の露出した頂部側に外部ヒートシンクを取り付けてもよい。一例において、金属シールド(109)は銅であるか銅を含む。さらなる例において、金属シールド(109)は、電子デバイス100からの磁界放射を低減するのに役立つフェライト又は鉄金属材料であるか又は鉄金属材料を含む。
図示した例におけるマルチレベルパッケージ基板120は、第2の導電性パッド121の複数のインスタンスを含み、第2の導電性パッド121の各インスタンスは、マルチレベルパッケージ基板120のパターン化された導電性トレース及びビアを介して、導電性基板端子131、134に電気的に結合される。成形パッケージ構造108は、導電性パッケージビア107の複数のインスタンスを有し、導電性パッケージビア107の各インスタンスは、成形パッケージ構造108を介して延在し、金属シールド109を第2の導電性パッド121に電気的に結合する。複数の貫通成型ビア107、及びシールド109への関連する接続を設けることにより、熱除去の利点が強化されるだけでなく、EMI低減に関してシールド性能がさらに強化される。
図1~図1Bの例において、半導体ダイ110は、電子デバイス100の内部領域に位置し、半導体ダイ110は、四つの横方向側部103~106から離間される。この例において、導電性パッケージビア107の第1のインスタンスが、半導体ダイ110と第1の横方向側部103から離間され、これらの間にあり、導電性パッケージビア107の第2のインスタンスが、半導体ダイ110と第2の横方向側部104から離間され、これらの間にあり、導電性パッケージビア107の第3のインスタンスが、半導体ダイ110と第3の横方向側部105から離間され、これらの間にあり、導電性パッケージビア107の第4のインスタンスが、半導体ダイ110と第4の横方向側部106から離間され、これらの間にある。これにより、半導体ダイ110の横方向シールド構造囲いがつくられ、EMI放射の低減及び抑制に役立ち、電子デバイス100の四つの横方向側部103~106すべてに沿った横方向の熱除去が提供される。他の実装において、横方向シールド構成要素は、細長く、例えば、図16及び図16Aに関連して下記にさらに図示及び説明するように、半導体ダイ110を用いて内部をより完全に囲むようにさらなる横方向シールド構造が設けられる。
図2~図2Bはそれぞれ、頂部側シールド109と、シールド接地接続のための一つ又は複数の貫通成型ビア107と、図1~図1Bに関連して上述した他の同様に番号付けされた構造及び特徴を備える、別の電子デバイス200の斜視図、上面図、及び側断面図を示す。また、図2~図2Bの電子デバイス200における成型パッケージ構造108は、金属シールド109に接し、半導体ダイ110の第2のダイ側部に向かって成形パッケージ構造108内に延在する、一つ又は複数の第2の導電性ビア214を有する。一例において、第2の導電性ビア214は、第2のダイ側部から離間される。図2~図2Bにおける成型パッケージ構造108は、第2の導電性ビア214の複数のインスタンスを有し、第2の導電性ビア214の各インスタンスは、金属シールド109に接し、第2のダイ側部に向かって成形パッケージ構造108内に延在し、第2の導電性ビア214の各インスタンスは、第2のダイ側部から離間される。第2の導電性ビア214は、半導体ダイ110の裏面から熱を取り出すのに役立つ熱伝導性構造を提供することによって、熱性能を強化する。
図3~図3Bはそれぞれ、頂部側シールド109と、シールド接地接続のための貫通成型ビア107と、図1~図2Bに関連して上述した他の同様に番号付けされた構造及び特徴を備える、さらに別の例示の電子デバイス300の斜視図、上面図、及び側断面図を示す。この例において、半導体ダイ110は、第2のダイ側部に沿って第2の金属シールド312(例えば、銅又はアルミニウムのダイシールド)を有し、第2の導電性ビア214は、成型パッケージ構造108を介して延在し、頂部金属シールド109を第2の金属シールド312に電気的に結合する。図示の例において、成形パッケージ構造108は、第2の導電性ビア214の複数のインスタンスを有し、第2の導電性ビア214の各インスタンスは、成形パッケージ構造108を介して延在し、金属シールド109を第2の金属シールド312に電気的に結合する。
ここで図4~図15Bを参照すると、図4は、電子デバイスを製造する方法400を示し、図5~図15Bは、例示の電子デバイス100、200、及び300の製作の間の方法400の様々な実装を示す。一実装において、方法400は、図4の401において半導体ダイ上に導電性金属シールドを形成することを含む。図5は、堆積プロセス500を実施することを含む一例を示し、このプロセスでは、銅又はその他の適切な導電性金属を半導体ダイ110の第2のダイ側部上に堆積させて、図3~図3Bの電子デバイス300に関連して上述した第2の金属シールド312を形成する。一実装において、堆積プロセス500は、ダイ個片化前のウェハ処理中に実施される。他の実装において、(例えば、上述の電子デバイス100又は200を製作するために)401におけるダイシールド形成は省かれる。
図4の402~414の処理は、一例において、個々の完成した電子デバイスが416においてパネルアレイ構造から分離される前に、同時に処理される単位領域の複数の行及び列を備えるパネルアレイにおいて実施される。図4の方法400は、402においてマルチレベルパッケージ基板の第1の基板側部に半導体ダイを取り付けることを含む。図6は、上述の図1~図2Bの電子デバイス100及び200の製作の間の一例を示す。この例は、半導体ダイ110のダイ端子111が、例えばはんだ接続によって、マルチレベルパッケージ基板120の第1の導電性パッド112に電気的に結合された状態で、半導体ダイ110をマルチレベルパッケージ基板120の第1の基板側部136に取り付けるフリップチップダイ取付けプロセス600を実施することを含む。
図7は、上述の図3~図3Bの電子デバイス300の製造の間の図4の402におけるダイ取付け処理の別の例を示す。この例は、半導体ダイ110のダイ端子111が、例えばはんだ接続によって、マルチレベルパッケージ基板120の第1の導電性パッド112に電気的に結合された状態で、裏面シールドされた半導体ダイ110をマルチレベルパッケージ基板120の第1の基板側部136に取り付けるフリップチップダイ取付けプロセス700を実施することを含む。
一例における方法400は、408において成形パッケージ構造108を形成する前に、図4の405又は406において、マルチレベルパッケージ基板の第1の基板側部の導電性パッド上に、はんだボール、又は金属ペースト、或いはその他の導電性金属材料を形成することを含む。他の実装において、405又は406におけるはんだボール又は金属ペースト或いはその他の導電性金属材料の付加が省かれ、方法400は408における成形に進む。405において取り付けられたはんだボール、又は406において堆積された金属材料は、マルチレベルパッケージ基板の導電性パッドと、後に形成される貫通成型ビアの導電性金属との間の金属相互接続を提供する。405及び406における処理が省かれる実装において、後に形成される金属ビア材料は、マルチレベルパッケージ基板の第1の基板側部上の導電性パッドと直接機械的及び電気的に接する。
一例における405において、この方法は、第2の導電性パッド121にはんだボールを取り付けることを含む。図8及び図8Aは、図4の405における、はんだボール取付け処理の二つの例を示す。図8の例は、上述の図1~図2Bの電子デバイス100及び200の製造の間の一例を示し、マルチレベルパッケージ基板120の第1の基板側部136上の第2の導電性パッド121にはんだボール802を取り付ける取付けプロセス800を実施することを含む。図8Aは、裏面シールドされた半導体ダイ110を備える上述の図3~図3Bの電子デバイス300の製造の間の図4の405におけるボール取付け処理の別の例を示す。この例は、マルチレベルパッケージ基板120の第1の基板側部136上の第2の導電性パッド121にはんだボール802を取り付けるボール取付けプロセス800を実施することを含む。
図4の406における別の実装において、この方法は、成形パッケージ構造108を形成する前に、マルチレベルパッケージ基板120の第2の導電性パッド121上に導電性ペーストを堆積させることを含む。図9及び9Aは、図4の406における導電性ペースト堆積処理の二つの例を示す。図9の例は、上述の図1~図2Bの電子デバイス100及び200の製作の間の一例を示し、この例は、マルチレベルパッケージ基板120の第1の基板側部136上の第2の導電性パッド121上に導電性金属ペースト902を堆積させる堆積プロセス900を実施することを含む。図9Aは、裏側シールドされた半導体ダイ110を備える上述の図3~図3Bの電子デバイス300の製作の間の、図4の406における導電性ペースト堆積処理の別の例を示す。この例は、マルチレベルパッケージ基板120の第1の基板側部136上の第2の導電性パッド121上に導電性金属ペースト902を堆積させる堆積プロセス900を実施することを含む。
図4の方法400は、工程408において、半導体ダイと第1の基板側部136の一部との上に成形パッケージ構造を形成することで継続する。図10及び図10Aは、第2の導電性基板パッド121上にはんだボール802を有する上述の電子デバイス100、200、及び300の製作の間の408における成型処理の例示の実装を示す。図10は、電子デバイス100及び200の製作の間の一例を示し、この例は、半導体ダイ110と、図8のマルチレベルパッケージ基板120の第1の基板側部136の一部との上に成型パッケージ構造108を形成する成型プロセス1000を実施することを含む。図10Aは、電子デバイス300の製作の間の別の例を示し、この例は、半導体ダイ110と、図8Aのマルチレベルパッケージ基板120の第1の基板側部136の一部との上に成型パッケージ構造108を形成する成型プロセス1000を実施することを含む。
図10B及び図10Cは、第2の導電性基板パッド121上に導電性はんだ902を有する電子デバイス100、200、及び300の製作の間の408における成型処理のさらなる例示の実装を示す。図10Bは、図9の半導体ダイ110とマルチレベルパッケージ基板120の第1の基板側部136の一部との上に成型パッケージ構造108を形成する成型プロセス1000を実施することを含む一例を示す。図10Cは、図9Aの半導体ダイ110とマルチレベルパッケージ基板120の第1の基板側部136の一部との上に成型パッケージ構造108を形成する成型プロセス1000を実施することを含む別の例を示す。
方法400は、図4の410において、成形パッケージ構造108を介して第1のビアホールを形成して、それぞれの第2の導電性パッド121又は導電性材料(例えば、はんだボール802、導電性ペースト902など)を露出させることで継続する。図11及び図11Aは、第2の導電性基板パッド121上にはんだボール802を有する上述の電子デバイス100、200、及び300の製作の間の、410におけるビアホール形成処理の例示の実装を示す。図11B及び図11Cは、第2の導電性基板パッド121上に導電性金属ペースト902を有する上述の電子デバイス100、200、及び300の製作の間の、410におけるビアホール形成処理の例示の実装を示す。別の例において、410におけるビアホールの形成により、マルチレベルパッケージ基板120の第1の基板側部136に沿ってそれぞれの第2の導電性パッド121が露出される。レーザアブレーション、化学的エッチング、又はこれらの組み合わせの一つ又は複数を含む、任意の適切な材料除去プロセス技術及び工程を用いて、410においてビアホールを形成し得る。
図11は、電子デバイス100及び200の製作の間の一例を示し、この例は、成型パッケージ構造108を介して穴1102を形成して、図10のマルチレベルパッケージ基板120のそれぞれの第2の導電性パッド121の上の導電性材料(例えば、はんだボール)802を露出させるレーザアブレーションプロセス1100を実施することを含む。図11Aは、電子デバイス300の製作の間の別の例を示し、この例は、成型パッケージ構造108を介して穴1102を形成して、図10Aのマルチレベルパッケージ基板120のそれぞれの第2の導電性パッド121の上の導電性材料(例えば、はんだボール)802を露出させるレーザアブレーションプロセス1100を実施することを含む。図11Bは、電子デバイス100及び200の製作の間の別の例を示し、この例は、成型パッケージ構造108を介して穴1102を形成して、図10Bのマルチレベルパッケージ基板120のそれぞれの第2の導電性パッド121の上の導電性材料(例えば、堆積された導電性ペースト)902を露出させるレーザアブレーションプロセス1100を実施することを含む。図11Cは、電子デバイス300の製作の間の別の例を示し、この例は、成型パッケージ構造108を介して穴1102を形成して、図10Cのマルチレベルパッケージ基板120のそれぞれの第2の導電パッド121の上の導電性材料(例えば、堆積された導電性ペースト)902を露出させるレーザアブレーションプロセス1100を実施することを含む。
幾つかの例において(例えば、上述の電子デバイス200及び300の形成において)、方法400は、半導体ダイ110の上に第2のビアホールを形成するための411における処理を含む。一例において、第2のビアホールは、第1のビアホール1102を形成するために用いられるプロセス1100によって形成され得る。他の実装において、図4の411における第2のビアホールを形成するために、別個の材料除去プロセス(例えば、レーザアブレーション、エッチングなど)を用いることができる。
図12及び図12Aは、第2の導電性基板パッド121上にはんだボール802を有する上述の電子デバイス200及び300の製作の間の、411における第2のビアホール形成処理の例示の実装を示す。図12B及び図12Cは、第2の導電性基板パッド121上に導電性金属ペースト902を有する上述の電子デバイス200及び300の製作の間の、411における第2のビアホール形成処理の例示の実装を示す。図12は、電子デバイス200の製作の間の一例を示し、この例は、シールドされていない半導体ダイ110の上の成形パッケージ構造108を介して第2のビアホール1202を形成する第2のレーザアブレーションプロセス1200を(又は上述の図11Aの第1のレーザアブレーションプロセス1100を継続して)実施することを含む。この例において、第2のビアホール1202の底部は、半導体ダイ110の第2のダイ側部から離間されている。図12Aは、電子デバイス300の製作の間の別の例を示し、この例は、第2のビアホール1202を形成するレーザアブレーションプロセス1200を(又は第1のレーザアブレーションプロセス1100を継続して)実施することを含み、第2のビアホール1202は、成形パッケージ構造108を介して延在し、ダイシールド312の頂部側のそれぞれの部分を露出させる。
図12Bは、電子デバイス200の製作の間の別の例を示し、この例は、第2のビアホール1202が、シールドされていない半導体ダイ110の第2のダイ側部から離間された状態で、半導体ダイ110の上の成形パッケージ構造108を介して第2のビアホール1202を形成する第2のレーザアブレーションプロセス1200を(又は第1のレーザアブレーションプロセス1100を継続して)実施することを含む。図12Cは、電子デバイス300の製作の間の別の例を示し、この例は、第2のビアホール1202を形成するレーザアブレーションプロセス1200を(又は第1のレーザアブレーションプロセス1100を継続して)実施することを含み、第2のビアホール1202は、成形パッケージ構造108を介して延在し、ダイシールド312の頂部側のそれぞれの部分を露出させる。
方法400は、図4の412において、ビアホール1102を導電性金属(例えば、銅、アルミニウム、又はその他の導電性金属であるか、或いは銅、アルミニウム、又はその他の導電性金属を含む)で充填して導電性ビア107を形成することで継続し、導電性ビア107は、成形パッケージ構造108を介して延在し、第2の導電性パッド121のそれぞれ、又はマルチレベルパッケージ基板120の第2の導電性パッド121の上の導電性材料802、902に接する。特定の実装において(例えば、電子デバイス200及び300の製作の間)、412におけるビアホール充填は、第2のビアホール1202も充填して、第2の導電性ビア214を形成する。図13は、上述の図1~図1Bの電子デバイス100の製作の間の412におけるビアホール充填の一例を示す。この例は、第1のビアホール1102を導電性材料で充填して導電性パッケージビア107を形成する堆積プロセス1300を実施することを含み、導電性パッケージビア107は、成形パッケージ構造108を介して延在し、はんだボール802のそれぞれ、導電性ペースト902に接するか、又はマルチレベルパッケージ基板120のそれぞれの第2の導電性パッド121に直接接する。
図13Aは、電子デバイス200の製作の間の別の例を示し、この例は、第1のビアホール1102を導電性材料で充填して、導電性パッケージビア107を形成する堆積プロセス1300を実施することを含み、導電性パッケージビア107は、成型パッケージ構造108を介して延在し、はんだボール802のそれぞれ、導電性ペースト902に接するか、又はマルチレベルパッケージ基板120の第2の導電性パッド121に直接接する。この例における堆積プロセス1300はまた、第2のビアホール1202を充填して、半導体ダイ110の第2のダイ側部に向かって延在するがそこから離間される第2の導電性ビア214を形成する。
図13Bは、図3~図3Bの電子デバイス300の製作の間の別の例を示す。この例は、第1のビアホール1102を導電性材料で充填して、導電性パッケージビア107を形成する堆積プロセス1300を実施することを含み、第1のビアホール1102は、成形パッケージ構造108を介して延在し、はんだボール802のそれぞれ、導電性ペースト902に接するか、又はマルチレベルパッケージ基板120の第2の導電性パッド121に直接接する。この例における堆積プロセス1300はまた、第2のビアホール1202を充填して、半導体ダイ110のダイシールド312まで在する第2の導電性ビア214を形成する。
方法400は、図4の414において金属シールド109を形成することで継続する。一例において、414における処理は、412において用いられた堆積プロセスを継続する。別の実装において、414において別個の堆積プロセスを用いて金属シールド109を形成する。一実装において、414におけるシールド形成は、銅、アルミニウム、又はその他の導電性金属であるか、或いは銅、アルミニウム、又はその他の導電性金属を含む金属材料を堆積することを含む。これらの又は別の例において、414におけるシールド形成は、例えば、磁界(例えば、H磁界)放射に対するEMI性能を高めるために、鉄金属であるか又は鉄金属を含む金属材料を堆積することを含む。
図14は、上述の図1~図1Bの電子デバイス100の製作の間の414におけるシールド形成の一例を示す。この例は、金属シールド109が導電性パッケージビア107の頂部に接する状態で、成型パッケージ構造108の頂部パッケージ側部114に沿って金属シールド109を形成する堆積プロセス1400を実施すること(又は前の堆積プロセス1300を継続すること)を含む。図14Aは、電子デバイス200の製作の間の別の例を示し、この例は、金属シールド109が導電性パッケージビア107の頂部及び第2のビア214の頂部に接する状態で、成型パッケージ構造108の頂部パッケージ側部114に沿って金属シールド109を形成する堆積プロセス1400を実施すること(又はビアホール充填堆積プロセス1300を継続すること)を含む。図14Bは、電子デバイス300の製作の間のさらなる例を示し、この例は、ダイシールド312への接続を形成するため、金属シールド109が導電性パッケージビア107の頂部及び第2のビア214の頂部に接する状態で、成型パッケージ構造108の頂部パッケージ側部114に沿って金属シールド109を形成する堆積プロセス1400を実施すること(又はビアホール充填堆積プロセス1300を継続すること)を含む。
方法400は、図4の415において、マルチレベルパッケージ基板の底部側にはんだボールを取り付けることで継続する。図15は、上述の図1~図1Bの電子デバイス100の製造の間の一例を示し、この例は、図14のマルチレベルパッケージ基板120の第2の基板側部138にはんだボール134を取り付けるボール取付けプロセス1500を実施することを含む。図15Aは、上述の図2~図2Bの電子デバイス200の製作の間の、図4の415におけるボール取付け処理の別の例を示す。この例は、図14Aのマルチレベルパッケージ基板120の第2の基板側部138にはんだボール134を取り付けるボール取付けプロセス1500を実施することを含む。図15Bは、上述の図3~図3Bの電子デバイス300の製造の間の、図4の415におけるボール取付け処理の別の例を示す。この例は、図14Bのマルチレベルパッケージ基板120の第2の基板側部138にはんだボール134を取り付けるボール取付けプロセス1500を実施することを含む。
一例において、方法400は、図4の416において、402~414における前の処理がパネルアレイにおいて実施される場合におけるパッケージ分離で継続する。この場合、レーザ切断、エッチング、鋸切断、又はその他の分離プロセスが、個々の完成した電子デバイス(例えば、100、200、又は300)をパネルアレイ構造から分離する416として実施される。完成し分離された電子デバイスは、次いで、出荷されるか、又は最終デバイステストプロセス(図示せず)に提供され得る。
図16及び図16Aは、熱除去を強化し、EMI性能上の利点のためのシールドの向上を促進するため、マルチレベルパッケージ基板が細長い矩形の基板パッドを有する、代替の例の上面図を示す。図16は、半導体ダイ1610(例えば、任意選択で導電性裏側シールド1612を有する)がマルチレベルパッケージ基板1620の頂部側にフリップチップ取付けされた後の、パネルアレイ構造の単位領域における予想される電子デバイスの別の例示のマルチレベルパッケージ基板1620の上面図を示す。この例におけるマルチレベルパッケージ基板1620は、導電性金属ペースト902でシルクスクリーン印刷された細長い矩形の導電性基板パッドを有し、はんだマスク層1622が、導電性金属ペースト902でシルクスクリーン印刷された導電性基板パッドの端から離間された開口を有する。図16Aは、導電性の第1のビア1607及び導電性の第2のビア1614を形成するため、成形パッケージ構造1608を形成する(例えば、上述の図4の408における)成形、レーザアブレーションによるビアホール形成(例えば、410及び411)、及び成形化合物内の矩形及び楕円形の穴への導電性金属の堆積(例えば、412)後の単位面積を示す。
特許請求の範囲内で、記載された例における改変が可能であり、他の実装が可能である。
Claims (20)
- 電子デバイスであって、
対向する第1及び第2の基板側部と、前記第1の基板側部に沿って互いから離間されている第1及び第2の導電性パッドと、前記第2の基板側部に沿って露出され、前記第2の導電性パッドに電気的に結合される導電性基板端子とを含むマルチレベルパッケージ基板と、
前記第1の基板側部に取り付けられ、対向する第1及び第2のダイ側部と、前記第1のダイ側部に沿ったダイ端子とを有する半導体ダイであって、前記ダイ端子が前記第1の導電性パッドに電気的に結合される、前記半導体ダイと、
前記半導体ダイと前記第1の基板側部の一部とを囲む成型パッケージ構造と、
を含み、
前記成型パッケージ構造が、パッケージ側部と、前記パッケージ側部に沿った金属シールドと、前記成型パッケージ構造を介して延在し、前記金属シールドを前記第2の導電性パッドに電気的に結合する導電性パッケージビアとを有する、
電子デバイス。 - 請求項1に記載の電子デバイスであって、前記成型パッケージ構造が第2の導電性ビアを有し、前記第2の導電性ビアが、前記金属シールドに接し、前記第2のダイ側部に向かって前記成型パッケージ構造内に延在する、電子デバイス。
- 請求項2に記載の電子デバイスであって、
前記半導体ダイが、前記第2のダイ側部に沿った第2の金属シールドを有し、
前記第2の導電性ビアが、前記成形パッケージ構造を介して延在し、前記金属シールドを前記第2の金属シールドに電気的に結合する、
電子デバイス。 - 請求項3に記載の電子デバイスであって、前記成形パッケージ構造が、前記第2の導電ビアの複数のインスタンスを有し、前記第2の導電ビアの各インスタンスが、前記成形パッケージ構造を介して延在し、前記金属シールドを前記第2の金属シールドに電気的に結合する、電子デバイス。
- 請求項4に記載の電子デバイスであって、
前記マルチレベルパッケージ基板が、前記第2の導電性パッドの複数のインスタンスを有し、
前記第2の導電性パッドの各インスタンスが、前記導電性基板端子に電気的に結合され、
前記成型パッケージ構造が、前記導電性パッケージビアの複数のインスタンスを有し、
前記導電性パッケージビアの各インスタンスが、前記成形パッケージ構造を介して延在し、前記金属シールドを前記第2の導電性パッドに電気的に結合する、
電子デバイス。 - 請求項2に記載の電子デバイスであって、前記第2の導電性ビアが、前記第2のダイ側部から離間されている、電子デバイス。
- 請求項6に記載の電子デバイスであって、
前記成型パッケージ構造が、前記第2の導電性ビアの複数のインスタンスを有し、
前記第2の導電性ビアの各インスタンスが、前記金属シールドに接し、前記第2のダイ側部に向かって前記成形パッケージ構造内に延在し、
前記第2の導電性ビアの各インスタンスが、第2のダイ側部から離間されている、
電子デバイス。 - 請求項7に記載の電子デバイスであって、
前記マルチレベルパッケージ基板が、前記第2の導電性パッドの複数のインスタンスを有し、
前記第2の導電性パッドの各インスタンスが、前記導電性基板端子に電気的に結合され、
前記成型パッケージ構造が、前記導電性パッケージビアの複数のインスタンスを有し、
前記導電性パッケージビアの各インスタンスが、前記成形パッケージ構造を介して延在し、前記金属シールドを前記第2の導電性パッドに電気的に結合する、
電子デバイス。 - 請求項2に記載の電子デバイスであって、
前記マルチレベルパッケージ基板が、前記第2の導電性パッドの複数のインスタンスを有し、
前記第2の導電性パッドの各インスタンスが、前記導電性基板端子に電気的に結合され、
前記成型パッケージ構造が、前記導電性パッケージビアの複数のインスタンスを有し、
前記導電性パッケージビアの各インスタンスが、前記成形パッケージ構造を介して延在し、前記金属シールドを前記第2の導電性パッドに電気的に結合する、
電子デバイス。 - 請求項1に記載の電子デバイスであって、
前記マルチレベルパッケージ基板が、前記第2の導電性パッドの複数のインスタンスを有し、
前記第2の導電性パッドの各インスタンスが、前記導電性基板端子に電気的に結合され、
前記成型パッケージ構造が、前記導電性パッケージビアの複数のインスタンスを有し、
前記導電性パッケージビアの各インスタンスが、前記成形パッケージ構造を介して延在し、前記金属シールドを前記第2の導電性パッドに電気的に結合する、
電子デバイス。 - 請求項10に記載の電子デバイスであって、
前記電子デバイスが、対向する底部側及び頂部側と、四つの側部とを有し、
前記半導体ダイが、前記四つの側部から離間されており、
前記導電性パッケージビアの第1のインスタンスが、前記半導体ダイ及び前記第1の側部から離間され、前記半導体ダイと前記第1の側部との間にあり、
前記導電性パッケージビアの第2のインスタンスが、前記半導体ダイ及び前記第2の側部から離間され、前記半導体ダイと前記第2の側部との間にあり、
前記導電性パッケージビアの第3のインスタンスが、前記半導体ダイ及び前記第3の側部から離間され、前記半導体ダイと前記第3の側部との間にあり、
前記導電性パッケージビアの第4のインスタンスが、前記半導体ダイ及び前記第4から離間され、前記半導体ダイと前記第4の側部との間にある、
電子デバイス。 - 請求項1に記載の電子デバイスであって、前記金属シールドが、フェライト金属材料を含む、電子デバイス。
- 電子デバイスを製作する方法であって、前記方法が、
半導体ダイのダイ端子がマルチレベルパッケージ基板の第1の導電性パッドに電気的に結合される状態で、前記半導体ダイを前記マルチレベルパッケージ基板の第1の基板側部に取り付けることと、
前記半導体ダイと前記第1の基板側部の一部との上に成型パッケージ構造を形成することと、
前記マルチレベルパッケージ基板の第2の導電性パッドを、又は前記マルチレベルパッケージ基板の前記第2の導電性パッドの上の導電性材料を露出させるため、前記成型パッケージ構造を介する穴を形成することと、
前記成形パッケージ構造を介して延在し前記第2の導電性パッドに又は前記第2の導電性パッドの上の前記導電性材料に接する導電性パッケージビアを形成するため、前記穴を導電性材料で充填することと、
前記導電性パッケージビアに接する金属シールドを前記成型パッケージ構造のパッケージ側部に沿って形成することと、
を含む、方法。 - 請求項13に記載の方法であって、さらに、
前記第2のダイ側部に向かって前記成形パッケージ構造内に第2の穴を形成することと、
前記第2のダイ側部に向かって前記成形パッケージ構造内に延在する第2の導電性ビアを形成するため、前記第2の穴を導電性材料で充填することと、
を含み、
前記金属シールドが前記第2の導電性ビアに接する、方法。 - 請求項14に記載の方法であって、前記第2のダイ側部に沿って第2の金属シールドを形成することをさらに含み、
前記第2の穴を形成することが、前記第2の金属シールドの一部を露出させ、
前記第2の穴を前記導電性材料で充填することが、前記成形パッケージ構造を介して延在し前記金属シールドを前記第2の金属シールドに電気的に結合する前記第2の導電性ビアを形成する、方法。 - 請求項14に記載の方法であって、
前記第2の穴を形成することが、前記第2のダイ側部を露出させず、
前記第2の穴を前記導電性材料で充填することが、前記第2のダイ側部から離間された前記第2の導電性ビアを形成する、方法。 - 請求項14に記載の方法であって、前記穴を形成することと前記第2の穴を形成することが、レーザアブレーションプロセスを実施することを含む、方法。
- 請求項13に記載の方法であって、前記穴を形成することが、レーザアブレーションプロセスを実施することを含む、方法。
- 請求項14に記載の方法であって、前記成型パッケージ構造を形成する前に、前記マルチレベルパッケージ基板の前記第2の導電性パッドにはんだボールを取り付ける取付けプロセスを実施することをさらに含み、
前記成型パッケージ構造を介して前記穴を形成することが、前記はんだボールの一部を露出させ、
前記穴を前記導電性材料で充填することが、前記成形パッケージ構造を介して延在し前記はんだボールに接する前記導電性パッケージビアを形成する、方法。 - 請求項14に記載の方法であって、前記成型パッケージ構造を形成する前に、前記マルチレベルパッケージ基板の前記第2の導電性パッド上に導電性ペーストを堆積させる堆積プロセスを実施することをさらに含み、
前記成型パッケージ構造を介して前記穴を形成することが、前記導電性ペーストの一部を露出させ、
前記穴を前記導電性材料で充填することが、前記成形パッケージ構造を介して延在し前記導電性ペーストに接する前記導電性パッケージビアを形成する、方法。
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US18/070,708 | 2022-11-29 |
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