一種引線框架及應用其的晶片倒裝封裝裝置的製作方法

2024-01-24 13:57:15

專利名稱：一種引線框架及應用其的晶片倒裝封裝裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及半導體晶片封裝領域，更具體的說，涉及一種引線框架及應用其的晶片倒裝封裝裝置。
背景技術：
隨著市場對電子終端產品的成本和尺寸越來越高的要求，電子產品的晶片封裝技術也必然面臨更高要求的挑戰，目前，倒裝晶片封裝技術由於其互連線短、電性性能好以及集成晶片佔用體積小而受到廣泛的應用。下面結合圖1 圖4對目前典型的倒裝晶片封裝技術作進一步闡述，參考圖1， 所示為待封裝的半導體晶片和晶片上焊料凸點的立體圖，焊料凸點102的主要用作於晶片101和引線框架間的機械連接、電連接以及熱連接的作用，一般常採用錫焊球，這些錫焊球可以在晶片上完全分布或部分對稱分布，圖1所示為其焊料凸點為焊錫球的一種分布方式。圖2所示為現有技術中一種引線框架的示意圖，其主要作用為承擔晶片的載體，所述引線框架103與圖1的焊料凸點的分布相對應，其包括一組指狀引腳103-1，用於實現將晶片內部電路引出端與外部引線進行電性連接，所述指狀引腳上設置有與焊料凸點對應的焊盤，且焊盤的直徑稍大於與錫焊球的直徑。倒裝封裝過程中將晶片翻轉並加熱，利用熔融的錫焊球與引線框架焊盤相接合完成晶片和引線框架的接合，以形成一個整體的半導體器件。圖3所示為半導體晶片和引線框架接合後的半導體晶片封裝裝置的俯視圖，根據現有技術的倒裝封裝方法，所述的焊料凸點均直接接合在引線框架的承接表面上，圖4A和圖4B 分別為現有技術中半導體晶片和引線框架接合後的半導體晶片封裝裝置的第一剖面圖和第二剖面圖，其主要不同點在於所述指狀引腳根據焊料凸點的分布其大小有所改變。在上述晶片與引線框架的接合過程中，熔融後的錫焊球和引線框架上的焊盤能否精確對準連接是影響半導體晶片性能的關鍵步驟，而在實際工藝過程中，晶片上的錫焊球並不能與引線框架上的焊盤一一完美對接，錫焊球與焊盤總是會存在左右位置偏差或前後位置偏置，不能保證錫焊球始終都在焊盤上，這樣將會影響半導體晶片和引線框架的對位， 影響晶片的穩定性，從而對半導體晶片的封裝帶來一定的影響，甚至直接導致晶片封裝失效。另外，在錫焊球熔融過程中，由於熔融狀的錫焊球坍塌過程中其尺寸和形狀都有可能發生較大變化，這種變化也可能對錫焊球的機械連接和電連接作用帶來一定的影響。此外，為了最大程度的將晶片上的錫焊球均連接到引線框架上，一般將引線框架設計的較大較寬以滿足連接所有錫焊球的需求，這樣也勢必造成了成本的增加。

發明內容
有鑑於此，本發明的目的在於提供一種能夠精確固定晶片的引線框架，所述引線框架上設置有與焊料凸點相耦合的突出區域，使晶片在倒裝到引線框架的過程中，晶片上的焊料凸點和引線框架的突出區域能夠一一對應接合，從而既能保證晶片和引線框架能夠精準對位，也能保證焊料凸點在熔融接合過程中形狀和位置不會發生太大變形。
本發明所述的一種引線框架，用於將晶片與外部引線進行電性連接，所述引線框架包括一組指狀引腳，在所述指狀引腳的邊緣側具有多個突出區域。優選的，所述多個突出區域沿著所述指狀引腳的長度方向排列。優選的，與所述晶片進行電性連接的所述突出區域的上表面與所述指狀引腳的剩餘部分的上表面在同一平面上。優選的，與所述晶片進行電性連接的所述突出區域的上表面低於所述指狀引腳的剩餘部分的上表面。優選的，所述突出區域呈圓形或者方形。本發明所述的一種晶片倒裝封裝裝置，包括一晶片、多個焊料凸點和上述的引線框架，其中，與所述引線框架進行電性連接的所述晶片的一表面與多個焊料凸點的第一表面連接；所述焊料凸點的第二表面分別與對應的所述引線框架的突出區域連接，以將所述晶片通過所述焊料凸點連接到所述引線框架。優選的，所述焊料凸點的第二表面的尺寸、形狀和數量與所述突出區域一致。進一步的，向所述焊料凸點和所述突出區域的接合處注射塑封材料以包覆所述焊料凸點。依照以上技術方案實現的一種晶片倒裝封裝裝置，通過在引線框架上設置與焊料凸點相對應的突出區域，能夠使晶片和引線框架對準的更好，能更穩定的固定好晶片，大幅提高了晶片倒裝封裝過程中的精度和穩定度。


圖1所示為待封裝的半導體晶片和晶片上焊料凸點的立體圖；圖2所示為現有技術中一種引線框架的示意圖；圖3所示為現有技術中半導體晶片和引線框架接合後的半導體晶片封裝裝置的俯視圖；圖4A為現有技術中半導體晶片和引線框架接合後的半導體晶片封裝裝置的第一剖面圖；圖4B為現有技術中半導體晶片和引線框架接合後的半導體晶片封裝裝置的第二剖面圖；圖5所示為依據本發明的一種引線框架的一優選實施例的示意圖；圖6所示為依據本發明的一種晶片倒裝封裝裝置的俯視圖；圖7A所示為依據本發明的一種晶片倒裝封裝裝置的第一剖面圖；圖7B所示為依據本發明的一種晶片倒裝封裝裝置的第二剖面圖；主要元件的符號說明，且在下文中，相同的標號表示相同的組件。601 半導體晶片；602:焊料凸點；603:引線框架；603-1 引線框架中的指狀引腳；603-11 指狀引腳的突出區域。
具體實施例方式以下結合附圖對本發明的優選實施例進行詳細描述，但本發明並不僅僅限於這些實施例。本發明涵蓋任何在本發明的精髓和範圍上做的替代、修改、等效方法以及方案。為了使公眾對本發明有徹底的了解，在以下本發明優選實施例中詳細說明了具體的細節，而對本領域技術人員來說沒有這些細節的描述也可以完全理解本發明。參考圖5，所示為本發明的一種引線框架的一優選實施例的示意圖，所述的引線框架主要用於晶片倒裝封裝工藝，其用作於將晶片和外部引線進行電性連接。如圖5所示，所述引線框架包含有一組指狀引腳603-1，在所述指狀引腳的邊緣側具有多個突出區域 603-11，所述多個突出區域沿著所述指狀引腳的長度方向排列，同樣，也可以有其他排列方式，在該實施例中，所述多個突出區域優選地沿著所述指狀引腳的長度方向排列在所述指狀引腳的一側，如圖5中的左側或右側，以使所有指狀引腳排列整齊，便於封裝。與所述晶片進行電性連接的所述突出區域的上表面與所述指狀引腳的剩餘部分的上表面在同一平面上，以和所述晶片上的焊料凸點直接接合；或者是與所述晶片進行電性連接的所述突出區域的上表面低於所述指狀引腳的剩餘部分的上表面，以和所述晶片上的焊料凸點耦接，例如所述突出區域的上表面為一凹入結構，這種帶有凹入結構的指狀引腳的引線框架，能夠將晶片穩定地固定在引線框架上。所述突出區域的形狀可以為任何合適的形狀，例如為圓形或者方形等，如圖5所示為突出區域為圓形形狀。本領域技術人員可知，上述的引線框架可由金屬或金屬合金形成，例如導電金屬銅形成，並且通過由本領域技術人員已知的切割、衝壓或蝕刻而形成。參考圖6，所示為依據本發明的一種晶片倒裝封裝裝置的俯視圖。所述晶片倒裝封裝裝置包括一半導體晶片601，多個焊料凸點602和由一組指狀引腳組成的引線框架603， 其中，所述晶片601由集成電路形成，其可以通過引線框架連接到其他外部電路或裝置上， 例如印刷電路板上；所述焊料凸點602由易於導電的金屬或金屬合金形成，引線框架603為上述的帶有突出區域的指狀引腳的引線框架。與所述引線框架進行電性連接的所述晶片601的一表面與多個焊料凸點602的第一表面(即下表面，以下同)連接，其中，焊料凸點的形狀可以為凸塊狀或凸球形狀，優選地，本實施例中以焊料凸點為錫焊球602，所述焊錫球602按照均勻對稱分布在晶片601的一表面上，同樣，也可以有其他分布方式。進一步的，所述所述焊料凸點的上表面的尺寸、形狀和數量與所述引線框架的指狀引腳的突出區域一致，因而，如本實施例中引線框架的突出區域603-11為圓形的話，那麼優選的，所述焊料凸點602為球形，如錫焊球，且所述錫焊球的球直徑為等於或稍小於所述突出區域，以使所述錫焊球602能夠合適地接合到突出區域603-11上，此外，所述錫焊球603的數量與所述突出區域603-11的數量相等，以使所有錫焊球602與所有突出區域 603-11 一一對接。本領域技術人員已知，所述焊錫球可以經過蒸發、電鍍、絲網印刷而附接到晶片上。所述焊料凸點602的第二表面(即上表面，以下同)分別與對應的所述引線框架的突出區域603-11連接，以將所述晶片通過所述焊料凸點連接到所述引線框架。具體為， 所述晶片上的焊料凸點602與所述引線框架上的突出區域一一對準接合。在現有的接合技術中，晶片上的焊料凸點都是直接接合到引線框架的指狀引腳的焊盤上，因而可能會出現左右或上下偏差，而在本發明中採用引線框架上的指狀引腳的突出區域來和晶片上的焊料凸點一一對接，從而能夠幫助晶片601和引線框架603精確對準，能更好地固定住晶片的位置。優選地，本實施例中的與所述晶片601進行電性連接的所述突出區域603-11的上表面低於所述指狀引腳603-1的剩餘部分的上表面，如上述的凹入結構，其凹入結構的表面與錫焊球的表面相耦合，此時，晶片上的錫焊球恰好嵌入到突出區域的凹入部位裡面，可使錫焊球和突出區域緊密接合，這種帶有凹入結構的突出區域的引線框架，不但能夠將晶片穩定地固定在引線框架上，並且，在將錫焊球熔融的過程中，所述凹入結構能夠保證錫焊球的形狀和位置不能發生較大的偏移或畸變，從而也能使晶片和引線框架能夠更好地進行機械連接和電連接。此外，為防止晶片上的錫焊球受潮，可向所述錫焊球和引線框架的突出區域接合處注射塑封材料以包覆所述焊料凸點，可保護其不受潮，塑封材料在圖7中未標出。相對於現有技術的指狀引腳的面積需要足夠大以能接收所有的焊料凸點，本實施例中所述的引線框架上設置了與焊料凸點大小相對應的突出區域，因此其指狀引腳的剩餘部分的面積相對於現有技術則可以優化減小，因此也可進一步減小成本。除上述優選實施例外，本發明的晶片倒裝封裝裝置範圍應包含有其他相似封裝方案，如所述突出區域的承接晶片的上表面與所述指狀引腳603-1的剩餘部分的上表面在同一平面上，其在封裝中可與錫焊球直接對接，也可達到穩定地固定晶片的目的；其突出區域的形狀也不限於上述的圓形，如可以為方形，則相應的焊料凸點也為方形的塊狀結構，在不脫離本發明的精神或範圍的情況下，其它實施例中均可實現本發明方案，在此不一一概述。參考圖7A和7B，分別為依據本發明的一種晶片倒裝封裝裝置的第一剖面圖和第二剖面圖，均為圖6沿著A-A』方向的剖面圖，其不同之處在於圖7A中所述突出區域的厚度可與所述指狀引腳的剩餘部分的厚度不同，圖7B中所述突出區域的厚度可與所述指狀引腳的剩餘部分的厚度相同，在實際應用中，可根據需要優選厚度，以使達到最佳技術效果。本領域技術人員可知，上述的引線框架的設計方案可延伸到晶片倒裝封裝應用中的其他的晶片載體，如基板、電路板等，採用本發明的設計方案均可達到同樣的技術效果。綜上所述，本發明的引線框架設計了專門和焊料凸點相對應的突出區域，在晶片倒裝封裝的過程中，晶片上的焊料凸點與引線框架上的突出區域相接合，避免了焊料凸點與引線框架直接接合的位置偏移問題，可使晶片和引線框架精確對立，以更好的固定晶片， 同時，也能夠使焊料凸點本身不致坍塌變形，以保證晶片和引線框架之間有更好的電性連接。本說明書選取並具體描述這些實施例，是為了最好地解釋本發明的原理和實際應用，從而使所屬技術領域技術人員能最好地實現或使用本發明。修改的實施例同樣也適用於預期的特定應用。本發明的範圍為權利要求書全部範圍以及其等效物。
權利要求
1.一種引線框架，用於將晶片與外部引線進行電性連接，其特徵在於，所述引線框架包括一組指狀引腳，在所述指狀引腳的邊緣側具有多個突出區域。
2.根據權利要求1所述的引線框架，其特徵在於，所述多個突出區域沿著所述指狀引腳的長度方向排列。
3.根據權利要求1所述的引線框架，其特徵在於，與所述晶片進行電性連接的所述突出區域的上表面與所述指狀引腳的剩餘部分的上表面在同一平面上。
4.根據權利要求1所述的引線框架，其特徵在於，與所述晶片進行電性連接的所述突出區域的上表面低於所述指狀引腳的剩餘部分的上表面。
5.根據權利要求1所述的引線框架，其特徵在於，所述突出區域呈圓形或者方形。
6.一種晶片倒裝封裝裝置，其特徵在於，包括一晶片、多個焊料凸點和權利要求1-5所述的任一項的引線框架，其中，與所述引線框架進行電性連接的所述晶片的一表面與多個焊料凸點的第一表面連接；所述焊料凸點的第二表面分別與對應的所述引線框架的突出區域連接，以將所述晶片通過所述焊料凸點連接到所述引線框架。
7.根據權利要求6所述的晶片倒裝封裝結構，其特徵在於，所述焊料凸點的第二表面的尺寸、形狀和數量與所述突出區域一致。
8.根據權利要求6所述的晶片倒裝封裝裝置，其特徵在於，向所述焊料凸點和所述突出區域的接合處注射塑封材料以包覆所述焊料凸點。
全文摘要
本發明提供了一種引線框架及應用其的一種晶片倒裝封裝裝置，所述引線框架包括一組指狀引腳，所述指狀引腳上設置了用於固定晶片位置的突出區域，且突出區域的尺寸、形狀和數量與晶片上的焊料凸點的尺寸、形狀和數量相一致，使晶片在與引線框架倒裝封裝的過程中，其晶片上的焊料凸點和引線框架的突出區域能夠一一對應接合，從而既能保證晶片和引線框架能夠精準對位，穩定性增強；同時也能保證焊料凸點在熔融接合過程中形狀和位置不致發生太大變形，從而使晶片和引線框架之間形成良好的電性連接。
文檔編號H01L23/495GK102394232SQ20111038594
公開日2012年3月28日 申請日期2011年11月29日 優先權日2011年11月29日
發明者譚小春 申請人:杭州矽力傑半導體技術有限公司