TW201739014A - 半導體裝置封裝 - Google Patents

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蔡豪益
黃子松
曾明鴻
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Abstract

本發明部分實施例提供一種半導體裝置封裝。半導體裝置封裝包括一半導體裝置。半導體裝置封裝也包括配置用於在磁流通過時產生電流的一線圈。半導體裝置封裝更包括環繞半導體裝置以及線圈的一成型材料。並且，半導體裝置封裝包括位於成型材料之上的一導電金屬件。一開口形成於導電金屬件之上。

Description

半導體裝置封裝
本發明實施例係關於一種半導體裝置封裝，特別係關於一種應用於以無線方式進行充電的半導體裝置封裝。
半導體裝置被用於多種電子應用，例如個人電腦、行動電話、數位相機以及其他電子設備。半導體裝置的製造通常是藉由在半導體基板上依序沉積絕緣或介電層材料、導電層材料以及半導體層材料，接著使用微影製程圖案化所形成的各種材料層，以形成電路組件和零件於此半導體基板之上。通常數十個或數百個積體電路示在一個半導體晶圓上進行製造。各個晶粒係藉由沿著劃線對積體電路進行切割而分離。接著，各個晶粒個別例如在多個晶片模組中進行封裝，或者在其他種類的封裝中進行封裝。
當半導體裝置應用至電子設備時，一個電源供應元件通常連結至晶粒以供應電力並且以無線充電系統進行充電。在無線充電系統中，能量在充電站進行轉換並產生電磁場至電子設備。在電子設備內的一感應線圈接收來自電磁場的能量並轉換回電流，以對電池進行充電。
然而，該方法的一個缺點是，電子設備和充電站之間的能量損失的可能性造成充電效能降低。因此，需要一種方法以增強無效充電的效能。
本發明部分實施例提供一種半導體裝置封裝。半導體裝置封裝包括一半導體裝置。半導體裝置封裝更包括配置用於在磁流通過該線圈時產生電流的一線圈。半導體裝置封裝也包括環繞半導體裝置以及線圈的一成型材料。另外，半導體裝置封裝包括位於成型材料之上的一導電金屬件，一開口形成於導電金屬件之上。
本發明部分實施例提供一種電子設備。電子設備包括一殼體。電子設備更包括放置於殼體內的一半導體裝置。電子設備也包括放置於殼體並配置相鄰半導體裝置的一線圈。線圈係配置用於在磁流通過線圈時產生一電流。另外，電子設備包括放置於殼體並與線圈沿一軸線配置的導電金屬件一開口形成於導電金屬件，並且至少一通道形成於導電金屬件之上，通道連結開口至導電金屬件的邊緣。
本發明部分實施例提供一種封裝一半導體裝置的方法。上述方法包括連接一半導體裝置至重佈層上方。上述方法更包括形成一成型材料在半導體裝置與線圈上方。上述方法也包括形成一導電金屬件在成型材料上方。重佈層以及導電金屬件係位於成型材料的兩側。一開口形成於導電金屬件之上以允許磁流通過。
10、10e、10f、10g‧‧‧電子設備
11、11e、11f‧‧‧殼體
111、111e、111f‧‧‧蓋板
113e、113f‧‧‧穿孔
114f‧‧‧通道
13‧‧‧半導體裝置封裝
131‧‧‧半導體裝置
133‧‧‧線圈
135、135a、135b、135c、135d、135g‧‧‧導電金屬件
1350、1350a、1350b、1350c、1350d‧‧‧邊緣
1351a、1351b、1351c、1351d‧‧‧子部件
136、136d‧‧‧開口
137、137d‧‧‧通道
137c1‧‧‧通道
137c2‧‧‧通道
1371‧‧‧內側緣
140‧‧‧重佈層
141‧‧‧絕緣材料
142‧‧‧第一群接點
143‧‧‧線結構
144‧‧‧第二群接點
146‧‧‧成型材料
147‧‧‧介電層
148‧‧‧介電層
149‧‧‧鐵氧磁體材料
15‧‧‧電源供應件
20‧‧‧充電站
211‧‧‧交流電
212‧‧‧傳導線圈
213‧‧‧主線圈
30‧‧‧方法
31、32、33、34、35‧‧‧程序
B1‧‧‧磁流
B2‧‧‧磁流
C1、C2‧‧‧中心
I1‧‧‧電流
I2‧‧‧電流
I3‧‧‧渦電流
S‧‧‧軸線
第1圖顯示根據部分實施例的一電子設備以及一充電站的示意圖。
第2圖顯示根據本揭露的部分實施例的導電金屬件的上視圖。
第3圖顯示根據本揭露的部分實施例的導電金屬件的上視圖。
第4圖顯示根據本揭露的部分實施例的導電金屬件的上視圖。
第5圖顯示根據本揭露的部分實施例的導電金屬件的上視圖。
第6圖顯示根據本揭露的部分實施例的導電金屬件的上視圖。
第7圖顯示根據本揭露的部分實施例的半導體裝置封裝的剖視圖。
第8圖為部分實施例製造半導體裝置封裝的方法的流程圖。
第9圖顯示根據本揭露的部分實施例的一電子設備的示意圖。
第10圖顯示根據本揭露的部分實施例的一電子設備的示意圖。
第11圖顯示根據本揭露的部分實施例的一電子設備的示意圖。
以下的揭露內容提供許多不同的實施例或範例，以實施本發明的不同特徵。而本說明書以下的揭露內容是敘述各個構件及其排列方式的特定範例，以求簡化發明的說明。當 然，這些特定的範例並非用以限定本發明。例如，若是本說明書以下的揭露內容敘述了將一第一特徵形成於一第二特徵之上或上方，即表示其包含了所形成的上述第一特徵與上述第二特徵是直接接觸的實施例，亦包含了尚可將附加的特徵形成於上述第一特徵與上述第二特徵之間，而使上述第一特徵與上述第二特徵可能未直接接觸的實施例。另外，本發明的說明中不同範例可能使用重複的參考符號及/或用字。這些重複符號或用字係為了簡化與清晰的目的，並非用以限定各個實施例及/或所述外觀結構之間的關係。
再者，為了方便描述圖式中一元件或特徵部件與另一(複數)元件或(複數)特徵部件的關係，可使用空間相關用語，例如“在...之下”、“下方”、“下部”、“上方”、“上部”及類似的用語等。可以理解的是，除了圖式所繪示的方位之外，空間相關用語涵蓋使用或操作中的裝置的不同方位。所述裝置也可被另外定位(例如，旋轉90度或者位於其他方位)，並對應地解讀所使用的空間相關用語的描述。可以理解的是，在所述方法之前、期間及之後，可提供額外的操作步驟，且在某些方法實施例中，所述的某些操作步驟可被替代或省略。
應注意的是，此處所討論的實施例可能未必敘述出可能存在於結構內的每一個部件或特徵。舉例來說，圖式中可能省略一個或多個部件，例如當部件的討論說明可能足以傳達實施例的各個樣態時可能將其從圖式中省略。再者，此處所討論的方法實施例可能以特定的進行順序來討論，然而在其他方法實施例中，可以以任何合理的順序進行。
第1圖顯示根據部分實施例的一電子設備10以及一充電站的示意圖。在部分實施例中，電子設備10舉例而言可為個人電腦、手機、數位相機、以及其他電子裝備。充電站20係配置用於對在電子設備10內部的一電源供應件15以無線(無接觸)的技術進行充電。
在部分實施例中，充電站20為一電磁感應形式(electromagnetic induction type)的一種無接觸充電設備，並且包括一傳導線圈212以及一主線圈213。傳導線圈212藉由接收交流電211而作動。主線圈213用於電磁感應。當電子設備10放置於一個既定位置並且交流電供應至主線圈213，電源供應件15藉由電磁感應而充電。
在部分實施例中，電子設備10包括一殼體11、一半導體裝置封裝13、以及一電源供應件15。電子設備10的元件可以增加或減少，並不以此實施例為限。
殼體11定義一空間以用於接收半導體裝置封裝13以及電源供應件15。殼體11可藉由模制(molded)或鑄造(cast)的塑膠材料所製成。半導體裝置封裝13透過線路電性連結於電源供應件15。在部分實施例中，半導體裝置封裝13以及電源供應件15設置於電路板(未圖示於第1圖)，並且半導體裝置封裝13透過在電路板內的線圈結構電性連結於電源供應件15。
在部分實施例中，半導體裝置封裝13為三維基體電路封裝(3D IC package)，上述三維基體電路封裝包括一或多個裝置或半導體裝置垂直堆疊。舉例而言，半導體裝置封裝13包括一半導體裝置131、一線圈133、以及一導電金屬件135。
半導體裝置131可為一晶粒或一封裝體。半導體裝置131可包括數位系統級封裝(digital SiP's)、射頻(RF)系統級封裝、感測器系統級封裝(sensor SiP's)、混合訊號系統級封裝(mixed signal SiP's)、積體電路、驅動器、靜電放電(ESD)以及/或者電磁干擾(EMI)保護電路、直流電/交流電轉換器、具有內嵌晶片技術的系統級封裝(SiP's with chip embedded technology)、分離被動元件(discrete passive devices)、BluetoothTM模組、電視模組、放大器以及/或者調頻(AM以及/或者FM)模組、全球定位系統(GPS)模組、基頻模組、相機模組、蜂巢式無線電模組、音訊模組、電源管理模組、中央處理單元(CPU)模組、無線區域網路(WLAN)模組、整合式被動元件(IPD)模組、IPD網絡模組、發光二極體(LED)閃光模組、圖形處理單元(GPU)模組、以及/或者視覺處理單元(VPU)模組。或者，半導體裝置131係根據半導體裝置封裝13的末端應用而可包括其他種類的功能、電路或封裝。
線圈133與充電站20的主線圈213產生電磁感應。在部分實施例中，線圈133相鄰半導體裝置131配置。線圈133與半導體裝置131位於二個不相互重疊的位置。線圈133可根據期望的圖案而被提供，舉例而言，迴路形式(loop-form)。線圈133可藉由導電材料，例如厚度介於約0.070mm至約0.105mm的銅。線圈133製造的一個示範例描述於關於第7、8圖的說明中。
導電金屬件135係配置於透過成型由充電站20產 生的磁流而強化充電效率。導電金屬件135可利用選自於銅、銅合金、鋁、鋁合金、銀、銀合金、金、金合金、以及上述混合物的導電材料所製成。
在部分實施例中，導電金屬件135相鄰殼體11的蓋板111配置。另外，導電金屬件135放置在線圈133與蓋板111之間，或者導電金屬件135放置在半導體裝置131與蓋板111之間。在部分實施例中，導電金屬件135在蓋板111的投影重疊於線圈133在蓋板11上的部分投影。或者，導電金屬件135在蓋板111的投影重疊於半導體裝置131在蓋板11上的投影。
第2圖顯示根據本發明的部分實施例的導電金屬件135的上視圖。在部分實施例中，導電金屬件135具有一矩形，且一開口136形成於導電金屬件135的中心。開口136具有一圓形。然而，應當理解多種改變及變化可應用至本發明的實施例中。導電金屬件135以及開口136的形狀可為圓形、矩形、方形、橢圓形或者梯形。
在部分實施例中，一通道137形成於導電金屬件135上。通道137連結開口136至導電金屬件135的邊緣1350。在部分實施例中，通道137沿著垂直於導電金屬件135的邊緣1350的一直線延伸，並且在開口136的徑向方向上等寬度分佈。亦即，通道137的內側緣1371垂直於導電金屬件135的邊緣1350。然而，應當理解多種改變及變化可應用至本發明的實施例中。
在部分實施例中，通道137沿著傾斜於導電金屬件135的邊緣1350的方向延伸。通道137的內側緣1371與導電金屬件135的邊緣1350間夾設一傾斜角。上述傾斜角可介於0度至 180度之間。如第2圖所示，邊緣1350的周長係大於開口136的邊緣的周長。邊緣1350的周長與開口136的邊緣的周長的比例係介於約1.27至約3.54之間。
在部分實施例中，如第1圖所示，導電金屬件135以及線圈133沿著軸線S配置。在部分實施例中，開口136的中心C2與線圈133的中心C1重合，藉此大部分通過開口136的磁流傳遞至線圈133的中心。然而，應當理解多種改變及變化可應用至本發明的實施例中。
在部分實施例中，開口136的中心C2與線圈133的中心C1係不重合的。在部分實施例中，開口136係部分重疊於線圈133的邊緣的最內部所定義的面積。在部分實施例中，開口136並未受線圈133的邊緣的最內部所定義的面積所重疊。開口136的面積可小於線圈133的邊緣的最內部所定義的面積。
如第1圖所示，在無線充電的程序中，電流I1由交流電111供應至充電站20以產生磁流B1。磁流B1通過開口136並受屏蔽效應影響而受導電金屬件135所阻擋。接著，磁流B1感應出電流I2，且電源供應件15以電流I2進行充電。
在此同時，導電金屬件135感應出渦流電流I3並沿如第2圖箭頭所示的電流路徑流動。由於邊緣1350的周長係大於開口136的邊緣的周長，因此由電流環繞邊緣1350流動所產生的磁流係大於電流環繞開口136流動所產生的磁流。於是，渦流電流I3產生另一軸向磁流B2，並且增加電流I2以增加充電效率。
導電金屬件135的形式並不受上述實施例所限 制。下方說明提出導電金屬件的一些示範性實施例。
參照第3圖，在部分實施例中，二個通道137形成於導電金屬件135a之上。二個通道137形成於導電金屬件135a的相對二側。每一二個通道137連結開口136至導電金屬件135a的邊緣1350a，並且在開口136的徑向方向上等寬度分佈。導電金屬件135a均等地被二個通道137分割為二個子部件1351a。導電金屬件135a的配置對稱於軸線S。
參照第4圖，在部分實施例中，四個通道137係形成於導電金屬件135b之上。四個通道137形成於導電金屬件135b的四邊並且每一通道137連結開口136至導電金屬件135b的邊緣1350b。導電金屬件135b均等地被四個通道137分割為四個子部件1351b。導電金屬件135b的配置對稱於軸線S而構成。
參照第5圖，在部分實施例中，四個通道137c1以及四個通道137c2形成於導電金屬件135c之上。四個通道137c1形成於導電金屬件135c的四邊，並且每一通道137c1連結開口136至導電金屬件135c的邊緣1350c。四個通道137c2形成於導電金屬件135c的四個角落，並且每一通道137c2連結開口136至導電金屬件135c的邊緣1350c。通道137c1以及通道137c2交替繞開口136排列，並且在開口136的徑向方向上等寬度分佈。導電金屬件135c均等地被通道137c1以及通道137c2分割為八個子部件1351a。導電金屬件135a的配置對稱於軸線S。
參照第6圖，在部分實施例中，一個鑽石形狀的開口136d形成於導電金屬件135d之上，並且四個通道137d形成於導電金屬件135d之上。四個通道137d形成於導電金屬件135d的 四邊，並且每一通道137d連結開口136d至導電金屬件135d的邊緣1350d。導電金屬件135d均等地被通道137d分割為四個子部件1351a。導電金屬件135d的配置對稱於軸線S。
在部分實施例中，形成於導電金屬件的開口為封閉，並且沒有通道形成於開口與導電金屬件的邊緣之間。磁流由開口塑型並傳導至線圈133。
第7圖顯示根據本發明的部分實施例的半導體裝置封裝13的剖視圖。第8圖為本發明的部分實施例的製造半導體裝置封裝的方法30的流程圖。為了舉例，該流程以第7圖的示意圖來說明。在不同的實施例中，部分階段可以替換或是消去。可加入額外的特性至半導體裝置結構中。在不同的實施例中，部分上述特性可以替換或是消去。
方法30起始於程序31，形成一重佈層140。在部分實施例中，重佈層140係由扇出型晶圓級(InFO wafer level)封裝技術製成。線結構143形成於絕緣材料141內，並且第一群接點(group of contacts)142以及第二群接點144分別形成於重佈層140的底側與頂側。
接著，方法30進行至程序32，設置半導體裝置131至重佈層140上方。在一些實施例中，多個電性連接器形成在半導體裝置131。電性連接器可包括金屬柱。半導體裝置131透過金屬柱連結至第二群接點144。
在部分實施例中，多個介電層形成於半導體裝置131的表面，其中至少下方部分或整體的金屬柱位於介電層內。介電層的頂表面可與金屬柱的頂端實質等高。介電層可包 括聚酰亞胺、化成聚苯噁唑(PBO)、氧化物層、氮化物層或多個上述層體。或者，介電層省略設置。
接著，方法30進行至程序33，形成線圈133於重佈層140的頂側。在部分實施例中，線圈133可藉由圖樣化形成於重佈層140頂側的一導電層而製成，線圈133係根據期望的形狀(迴路形式)而製成。或者，線圈133可形成於絕緣材料141當中，並且線結構143以及線圈133在同時間製成。
接著，方法30進行至程序34，形成成型材料(molding material)146在半導體裝置131上方並且形成線圈133在重佈層140暴露的部分上方。成型材料146可為壓縮成型並且可以包括環氧樹脂，橡膠或聚酰亞胺(PI)。在一些實施例中，成型材料146可以其他材料取代。成型材料146填充半導體裝置131與線圈133之間的空間。在成型材料146設置之後，固化成型材料146。在一些實施例中，執行一平坦化製程以減少成型材料146的厚度。
接著，方法30進行至程序35，形成導電金屬件135在成型材料146上方。在部分實施例中，重佈層140以及導電金屬件135位於成型材料146的相對二側。成型材料146分離重佈層140以及導電金屬件135。導電金屬件135的面積可介於約10*10mm2至約70*70mm2之間。
在部分實施例中，半導體裝置131的頂端以及線圈133與成型材料146的頂表面等高。在此狀況下，在形成導電金屬件135的製程之前，一介電層147形成於成型材料146的頂表面。接著，導電金屬件135形成於介電層147之上。然而，若 成型材料146覆蓋半導體裝置131以及線圈133的頂端，使半導體裝置131以及線圈133的頂端並未暴露，導電金屬件135可直接形成於成型材料146的頂表面之上。
導電金屬件135可藉由形成一導電層於成型材料146或介電層147的上方，並且上述導電層根據所需圖案進行圖案化。在部分實施例中，形成另一介電層148於導電金屬件135的上方以保護導電金屬件135。
在部分實施例中，方法30更包括形成一鐵氧磁體材料149在重佈層140連結半導體裝置的一側。鐵氧磁體材料對於磁場具有高穿透性(u’>50)並且可聚集磁場。藉由設置鐵氧磁體材料149以聚集磁場。在部分實施例中，LM性能(互感效應)增加5個百分比或者更多。
第9圖顯示根據本發明的部分實施例的一電子設備10e的示意圖。在第9圖的實施例中，與第1圖所示之實施例相同或相似之特徵將施予相同之標號，且其特徵將不再說明，以簡化說明內容。
在部分實施例中，電子設備10e包括以金屬材料所製成的一殼體11e。為協助無線充電，一穿孔113e形成於殼體11e的蓋板111e之上。導電金屬件135的開口136重合於穿孔113e的中心。磁流通過穿孔113e及開口136以對在殼體11e內的電池(未顯示於第9圖)進行充電。蓋板111e的寬度可介於約55mm至約250mm之間，並且蓋板111e的長度可介於約130mm至約300mm之間。導電金屬件135可與蓋板111e間隔約1mm至約3mm的距離。
在部分實施例中，一相機模組(未顯示於第9圖)相對於穿孔113e放置殼體內。相機模組接收通過穿孔的光線並產生影像。
第10圖顯示根據本發明的部分實施例的一電子設備的示意圖。在第10圖的實施例中，與第1圖所示之實施例相同或相似之特徵將施予相同之標號，且其特徵將不再說明，以簡化說明內容。
在部分實施例中，電子設備10f包括以金屬材料所製成的一殼體11f。為協助無線充電，一穿孔113f形成於殼體11f的蓋板111f之上。導電金屬件135的開口136重合於穿孔113f的中心。磁流通過穿孔113f及開口136以對在殼體11f內的電池(未顯示於第10圖)進行充電。
另一方面，一通道114f形成於蓋板111f之上並且在穿孔113f的徑向方向上等寬度分佈。通道114f連接穿孔113f至蓋板111f的邊緣。渦流電流在無線充電的過程當中因為磁流的射入而產生，此誘導而出的渦流電流產生另一輔助磁流以增強充電效能。蓋板111f的寬度可介於約55mm至約250mm之間，並且蓋板111f的長度可介於約130mm至約300mm之間。導電金屬件135可與蓋板111f間隔約1mm至約3mm的距離。
在部分實施例中，一相機模組(未顯示於第10圖)相對於穿孔113f放置殼體11f內。相機模組接收通過穿孔113f的光線並產生影像。
第11圖顯示根據本發明的部分實施例的一電子設備10g以及充電站20的示意圖。在第11圖的實施例中，與第1圖 所示之實施例相同或相似之特徵將施予相同之標號，且其特徵將不再說明，以簡化說明內容。電子設備10g與電子設備10的差異包括，電子設備10g包括設置於殼體11的蓋板111的導電金屬件135g。導電金屬件135g與半導體裝置封裝13g間隔設置。導電金屬件135g可為上述任一實施的導電金屬件的形式。導電金屬件135g可透過黏膠材料連結至蓋板111。
上述具有無線充電功能的電子設備的實施例係採用一導電金屬件以強化充電效能。來自充電站的磁流在形成在導電金屬件上的開口進行匯聚，藉此增加充電效能。在部分實施例中，LM效能增強百分之30或者更多。另外，導電效能也藉由在導電金屬件的邊緣流動的電流所誘發的輔助磁流而獲得強化。在導電效能提昇之際，也可減少不必要的電力消耗以及充電過程中所產生的熱輻射。
本發明部分實施例提供一種半導體裝置封裝。半導體裝置封裝包括一半導體裝置。半導體裝置封裝更包括配置用於在磁流通過線圈時產生電流的一線圈。半導體裝置封裝也包括環繞半導體裝置以及線圈的一成型材料。另外，半導體裝置封裝包括位於成型材料之上的一導電金屬件，一開口形成於導電金屬件之上。
本發明部分實施例提供一種電子設備。電子設備包括一殼體。電子設備更包括放置於殼體內的一半導體裝置。電子設備也包括放置於殼體並配置相鄰半導體裝置的一線圈。線圈係配置用於在磁流通過線圈時產生一電流。另外，電子設備包括放置於殼體並與線圈沿一軸線配置的導電金屬件 一開口形成於導電金屬件，並且至少一通道形成於導電金屬件之上，通道連結開口至導電金屬件的邊緣。
本發明部分實施例提供一種封裝一半導體裝置的方法。上述方法包括連接一半導體裝置至重佈層上方。上述方法更包括形成一成型材料在半導體裝置與線圈上方。上述方法也包括形成一導電金屬件在成型材料上方。重佈層以及導電金屬件係位於成型材料的兩側。一開口形成於導電金屬件之上以允許磁流通過。
以上概略說明了本發明數個實施例的特徵，使所屬技術領域中具有通常知識者對於後續本發明的詳細說明可更為容易理解。任何所屬技術領域中具有通常知識者應瞭解到本說明書可輕易作為其它結構或製程的變更或設計基礎，以進行相同於本發明實施例的目的及/或獲得相同的優點。任何所屬技術領域中具有通常知識者也可理解與上述等同的結構或製程並未脫離本發明之精神和保護範圍內，且可在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作更動、替代與潤飾。
10‧‧‧電子設備
11‧‧‧殼體
111‧‧‧蓋板
13‧‧‧半導體裝置封裝
131‧‧‧半導體裝置
133‧‧‧線圈
135‧‧‧導電金屬件
1350‧‧‧邊緣
136‧‧‧開口
15‧‧‧電源供應件
20‧‧‧充電站
211‧‧‧交流電
212‧‧‧傳導線圈
213‧‧‧主線圈
B1‧‧‧磁流
B2‧‧‧磁流
I1‧‧‧電流
I2‧‧‧電流
S‧‧‧軸線
C1、C2‧‧‧中心

Claims (1)

  1. 一種半導體裝置封裝，包括：一半導體裝置；一線圈，配置用於在磁流通過該線圈時產生電流；一成型材料，環繞該半導體裝置以及該線圈；以及一導電金屬件，位於該成型材料之上，其中一開口形成於該導電金屬件之上。
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