半導體元件的封裝體及其封裝方法
2023-09-20 22:23:10 1
專利名稱：半導體元件的封裝體及其封裝方法
技術領域：
本發明涉及一種半導體元件的封裝體及其封裝方法，特別是涉及一種使半導體元件便於拆離替換的半導體元件封裝體及其封裝方法。
背景技術：
在眾多電子設備的應用中，例如個人計算機、通訊設備及各種消費性電子產品等，封裝在系統內部元件間相互電性連接中扮演著重要角色。以目前常被應用於各種電子設備中的存儲器模塊來說，大都採用球柵陣列(Ball Grid Array，BGA)封裝。
詳細來說，如圖1和圖2所示，存儲器模塊1的表面排列多個存儲器10。各存儲器10的下表面通過多個錫球12，以機械性與電性連接存儲器模塊1。
由此可知，存儲器10是固定安裝於存儲器模塊1上的。這樣，當存儲器模塊1中的一個存儲器10發生故障時，由於存儲器10難以拆離，往往是報廢整條存儲器模塊1，造成資源的浪費。再者，隨著半導體技術的進步，安裝存儲器10所需的錫球密度愈來愈高，且體積愈來愈小，造成封裝成本大幅增加。
發明內容
有鑑於此，本發明的一個目的在於提供一種便於拆卸和組裝，並能有效降低封裝成本的半導體元件封裝體及其封裝方法。
本發明的另一目的在於提供一種便於拆卸和組裝半導體元件，並能有效降低封裝成本的半導體元件模塊。
為了實現上述目的，本發明提供一種半導體元件的封裝體，用以可拆離地將半導體元件定位於電路板上，該半導體元件的一個表面設有多個導接墊，電路板上設有多個與半導體元件的導接墊對應的導接墊，封裝體包括一個框體、一個緩衝元件、一個軟板以及一個定位元件。框體適合定位於電路板上，並且具有一個使電路板的導接墊裸露的開口；緩衝元件設置於框體的開口緣的兩相對側；軟板覆蓋於框體和緩衝元件上，其一個下表面設有多個與電路板的導接墊導接的第一導接點，一個上表面設有多個與半導體元件的導接墊位置對應的第二導接點，並且軟板內含有多條導接第一導接點與第二導接點的導電路徑；定位元件適合壓接並將半導體元件定位於軟板上，使半導體元件的導接墊壓接於軟板的對應第二導接點上。
本發明所述的半導體元件的封裝體，所述框體是一個矩形框體，所述定位元件具有一個自所述框體的一側垂直向上一定距離後轉折朝所述框體中心垂直延伸的第一側壁，以及兩個自所述框體的另一相對側的兩端垂直向上延伸一定距離後轉折向所述框體中心垂直延伸的壓制臂。
本發明所述的半導體元件的封裝體，所述定位元件還具有兩個分別在所述第一側壁的兩端與兩壓制臂之間延伸的限位壁。
本發明所述的半導體元件的封裝體，所述框體具有一個設有所述開口的底板，以及一個由所述底板周側向上延伸的周壁，以形成一個容置槽，供容置所述緩衝元件與所述軟板於其中，所述定位元件是一個可拆離地覆蓋於所述框體上的蓋體，所述蓋體中一個鄰接所述框體的表面對應所述容置槽的位置還凸設一個壓制部，所述半導體元件定位於所述容置槽內時，所述蓋體的壓制部抵壓所述半導體元件的導接墊壓接所述軟板的對應導接點。
本發明所述的半導體元件的封裝體，所述緩衝元件具有兩個間隔相對的支撐部，各所述支撐部的上表面是由內而外逐漸向上延伸的斜面。
本發明所述的半導體元件的封裝體，所述緩衝元件由彈性材料製成。
本發明所述的半導體元件的封裝體，各所述第一導接點與第二導接點是金屬凸點。
本發明所述的半導體元件的封裝體，所述第一導接點的材料是錫。
本發明所述的半導體元件的封裝體，所述第二導接點的材料是金。
本發明所述的半導體元件的封裝體，所述第二導接點分置於所述軟板的上表面的兩端，且所述第一導接點分置於所述軟板的下表面的中央區域。
本發明所述的半導體元件的封裝體，所述軟板是柔性印刷電路板。
為了實現上述目的，本發明還提供一種半導體元件的封裝方法，所述半導體元件的一個表面形成多個導接墊，所述封裝方法包括以下步驟A)將一個承載座定位於一個電路板上，所述承載座包括一個第一框體、一個緩衝元件以及一個軟板，所述第一框體位於所述電路板上且具有一個開口，使所述電路板中多個與所述半導體元件導接墊對應的導接墊裸露，所述緩衝元件位於所述第一框體開口緣的兩相對側上，所述軟板覆蓋於所述第一框體與所述緩衝元件上，所述軟板的一個下表面設有多個與所述電路板的導接墊導接的第一導接點，所述軟板的一個上表面設有多個與所述半導體元件的導接墊位置對應的第二導接點，並且所述軟板內含有多條導接所述第一導接點與第二導接點的導電路徑；以及B)所述半導體元件以其設有所述導接墊的表面鄰接所述軟板的上表面，並且以一個定位元件壓置並將所述半導體元件定位於所述軟板上，使所述半導體元件的導接墊對應壓接所述軟板的第二導接點。
本發明所述的半導體元件的封裝方法，所述軟板的第一導接點與第二導接點是金屬凸點。
本發明所述的半導體元件的封裝方法，所述第一導接點與第二導接點以印刷方式形成於所述軟板上。
本發明所述的半導體元件的封裝方法，所述第一導接點的材料是錫，所述第二導接點的材料是金。
為了實現上述目的，本發明還提供一種半導體元件模塊，包括多個半導體元件，各所述半導體元件的一個表面設有多個導接墊；一個電路板，具有多個安裝區域，各所述安裝區域內具有多個導接墊，以對應於所述半導體元件中對應一個的導接墊；以及多個封裝體，分別設置於所述安裝區域上，用以可拆離地容置所述半導體元件，各所述封裝體包括一個框體，適合定位於所述電路板中對應安裝區域上，並具有一個使所述安裝區域的導接墊裸露的開口；一個緩衝元件，設置於所述框體的開口緣的兩相對側；一個軟板，覆蓋於所述框體及所述緩衝元件上，所述軟板的一個下表面設有多個與所述安裝區域的導接墊導接的第一導接點，所述軟板的一個上表面設有多個與所述半導體元件中對應一個的導接墊位置對應的第二導接點，所述軟板內含有多條導接所述第一導接點與第二導接點的導電路徑；以及一個定位元件，當所述對應半導體元件放置於所述軟板上時，壓接並將所述半導體元件定位於所述軟板上，使所述半導體元件的導接墊壓接於所述軟板的對應第二導接點上。
本發明所述的半導體元件模塊，各所述半導體元件是一個存儲器。
本發明所述的半導體元件模塊，各所述封裝體中，所述框體是一個矩形框體，所述定位元件具有一個自所述框體的一側垂直向上一定距離後轉折朝所述框體中心垂直延伸的第一側壁，以及兩個自所述框體的另一相對側的兩端垂直向上延伸一定距離後轉折向所述框體中心垂直延伸的壓制臂。
本發明所述的半導體元件模塊，各所述封裝體中所述定位元件還具有兩個分別在所述第一側壁的兩端與兩個壓制臂之間延伸的限位壁。
本發明所述的半導體元件模塊，所述封裝體的框體整合成一個板體，且所述板體對應所述安裝區域的位置設有多個容置槽，以形成多個分別用來容置所述對應緩衝元件、所述軟板與所述半導體元件於其中的容置槽，各所述容置槽的底壁面上設有使所述安裝區域的導接墊裸露的開口，所述封裝體的定位元件整合成一個可拆離地覆蓋於所述板體上的蓋體，且所述蓋板鄰接所述板體的表面對應各所述容置槽的位置上分別凸設一個壓制部，當所述半導體元件定位於所述容置槽內時，所述蓋體的壓制部抵壓所述半導體元件的導接墊壓接所述軟板的對應導接點。
本發明所述的半導體元件模塊，各所述緩衝元件具有兩個間隔相對的支撐部，各所述支撐部的上表面是由內而外逐漸向上延伸的斜面。
本發明所述的半導體元件模塊，各所述緩衝元件由彈性材料製成。
本發明所述的半導體元件模塊，各所述第一導接點與第二導接點是金屬凸點。
本發明所述的半導體元件模塊，所述第一導接點的材料是錫，所述第二導接點的材料是金。
本發明所述的半導體元件模塊，所述第二導接點分置於所述軟板的上表面的兩端，所述第一導接點分置於所述軟板的下表面的中央區域。
本發明所述的半導體元件模塊，所述軟板是柔性印刷電路板。
本發明提供的半導體元件的封裝體及其封裝方法，利用定位元件使半導體元件非固定的導接至軟板，從而實現便於拆卸和組裝的功能。此外，通過軟板來導接半導體元件至電路板，從而實現有效降低封裝成本的功能。
下面通過最佳實施例及附圖對本發明進行詳細說明，附圖中圖1是一種以往存儲器模塊的示意圖；圖2是圖1的局部剖視圖；圖3是本發明存儲器模塊第一較佳實施例的示意圖；圖4是圖3所示實施例的局部剖視圖；圖5是圖3所示實施例中封裝體的立體示意圖；圖6是本發明存儲器模塊第二較佳實施例的示意圖；圖7是圖6所示實施例的局部剖視圖；圖8是本發明存儲器模塊第三較佳實施例的示意圖。
具體實施例方式
需要注意的是，在以下實施例中，相似元件以相同標記表示。
首先說明的是，本發明封裝體和封裝方法用來把一個或多個半導體元件定位並導接至一個電路板上。在下文中，以存儲器模塊的封裝來說明本發明，但本領域技術人員應當知道，本發明也可用來封裝其他種類的半導體元件，並不受限於本實施例所公開的內容。
如圖3和圖4所示，本發明存儲器模塊2的第一較佳實施例包括多個存儲器(即半導體元件)3、一個電路板4以及多個封裝體5。
各存儲器3的一個表面的兩側分別設有多個導接墊31。本實施例的存儲器3可以是動態隨機存取存儲器(DRAM)、靜態隨機存取存儲器(SRAM)或快閃記憶體(Flash Memory)等。
電路板4是一個印刷電路板，其一個表面形成多個安裝區域41和多個在該表面的一側邊的導接指(conductive finger，也稱「金手指」)42。各安裝區域41用來安裝封裝體5與存儲器3，並於安裝區域41的中央區域布設有多個數量與存儲器3的導接墊31相符的導接墊411。此外，電路板4中還有導電路徑(圖未示)來導接導接墊411與導接指42。這樣，當存儲器模塊2完成組裝時，可以利用導接指42可拆離地插接於主板等電子產品上。
多個封裝體5分別位於對應安裝區域41上，用以可拆離地容置存儲器3。如圖5所示，本實施例中的各封裝體5具有一個框體51、一個緩衝元件52、一個軟板53以及一個定位元件54，其中，承載座包括框體51、緩衝元件52和軟板53。
框體51適合位於電路板4中對應的安裝區域41上，並且具有一個使安裝區域41的導接墊411裸露的開口511。本實施例中框體51是一個配合存儲器3尺寸的矩形框體，而定位元件54具有一個自框體51的一側垂直向上一定距離後轉折朝框體51中心垂直延伸的第一側壁541、兩個自框體51的另一相對側的兩端垂直向上延伸一定距離後轉折向框體51中心垂直延伸的壓制臂542，以及兩個分別於第一側壁541的兩端與兩壓制臂542之間延伸的限位壁543。此外，本實施例中的框體51與定位元件54是以金屬片衝壓一體成型的。
本實施例中的緩衝元件52具有兩個間隔相對且分別位於框體51的開口511的兩相對側上的支撐部521、522。各支撐部521、522的上表面是由內而外逐漸向上延伸的斜面。換句話說，支撐部521近似一個三角柱體。本實施例的支撐部521、522由彈性材料製成，例如橡膠、泡棉等等。
軟板53覆蓋於框體51及緩衝元件52上。軟板53的下表面的中央區域設有多個位置與安裝區域41的導接墊411對應的第一導接點531，其上表面的兩側設有多個位置與存儲器3的導接墊31對應的第二導接點532。軟板53內含有多條導接第一導接點531與第二導接點532的導電路徑533。本實施例的軟板53是一個柔性印刷電路板，而第一導接點531與第二導接點532是以印刷方式形成於軟板53表面的金屬凸塊，第一導接點531的材料為錫，第二導接點532的材料為金。
根據上述構件與相互間的關係，在組裝存儲器模塊2時，先形成封裝體5。各封裝體5的形成過程中，先把兩個支撐部521、522定位於框體51的開口511兩側上，再把軟板53以下表面朝下的方向鋪設於兩支撐部521、522上，利用軟板53的可撓性而可沿支撐部521、522的斜面鋪設，並使軟板53設有第二導接點532的中央區域位於開口511處，即可完成封裝體5的組裝。在完成各封裝體5的組裝後，可將各封裝體5安裝於電路板4的安裝區域41上，並使軟板53的第一導接點531以表面組裝技術(SMT)機械式連接並導接至對應導接墊411上。然後，可以施力把兩壓制臂542扳開以將存儲器3放置在封裝體5內，然後停止對壓制臂542施力而使其自動復位，完成組裝。
如圖4所示，通過定位元件54來限制存儲器3精準定位於封裝體5上。緩衝元件52的彈性作用會支撐軟板53與存儲器3向上，而利用第一側壁541與兩壓制臂542來抵消存儲器3因緩衝元件52而向上移動的力量，使存儲器3穩定地容置於封裝體5內。又由於緩衝元件52的彈性作用會有效支撐軟板53向上，使存儲器3的導接墊31可順利壓接至軟板53的對應第二導接點532。因此，存儲器3可經導接墊31、第二導接點532、導電路徑533與第一導接點531電性連接至電路板4的導接墊411上。
再者，由於本實施例軟板53中導接用的第一導接點531與第二導接點532採用成本遠低於高精密度球柵陣列封裝的印刷方式來形成，從而能夠有效降低封裝成本。當拆離存儲器3時，只需施力扳開兩壓制臂542，即可將存儲器3取出，從而實現便於拆離與替換存儲器3的功能。
此外，本發明中框體51與定位元件54也可以採用其他形狀來形成，只需能定位緩衝元件52、軟板53與存儲器3即可，而不應限制於本實施例所公開的內容。例如，如圖6和圖7所示，所有封裝體5的框體整合成一個板體55，且板體55對應安裝區域41的位置設有一個容置槽551，各容置槽551的底壁面設有使安裝區域41的導接墊411裸露的開口552。容置槽551依次容置緩衝元件52、軟板53與存儲器3於其中。所有封裝體5的定位元件也整合成一個可拆離地覆蓋並固定於板體55上的蓋體56，例如螺鎖，且蓋板56鄰接板體55的表面對應各容置槽551的位置分別凸設一個壓制部561。藉此，當存儲器3分別位於容置槽551內時，蓋合蓋體56後，即可利用蓋體56的壓制部561抵壓存儲器3來導接軟板53。
此外，緩衝元件52的目的只在於可彈性地支撐軟板53向上與存儲器3導接，因而也可以採用其他形式來形成，而不應限制於本實施例所公開的內容，如圖8所示，可以使用框體51的底壁面形成兩個彈性翼部521』來作為緩衝元件52』。
如前所述，本發明利用封裝體5將存儲器3等半導體元件定位於電路板4上，以實現便於拆卸和組裝半導體元件的功能。此外，利用軟板53來導接半導體元件至電路板4上，有效降低了封裝成本。
權利要求
1.一種半導體元件的封裝體，用以可拆離地將所述半導體元件定位在電路板上，所述半導體元件的一個表面設有多個導接墊，所述電路板上設有多個與所述半導體元件的導接墊對應的導接墊，其特徵在於所述封裝體包括一個適合定位於所述電路板上的框體，所述框體具有一個使所述電路板的導接墊裸露的開口；一個設置於所述框體的開口緣兩相對側的緩衝元件；一個覆蓋於所述框體及所述緩衝元件上的軟板，所述軟板的一個下表面設有多個與所述電路板的導接墊導接的第一導接點，所述軟板的一個上表面設有多個與所述半導體元件的導接墊位置對應的第二導接點，並且所述軟板內含有多條導接所述第一導接點與第二導接點的導電路徑；以及一個適合壓接並將所述半導體元件定位於所述軟板上的定位元件，使所述半導體元件的導接墊壓接於所述軟板的對應第二導接墊上。
2.根據權利要求1所述的半導體元件的封裝體，其特徵在於所述框體是一個矩形框體，所述定位元件具有一個自所述框體的一側垂直向上一定距離後轉折朝所述框體中心垂直延伸的第一側壁，以及兩個自所述框體的另一相對側的兩端垂直向上延伸一定距離後轉折向所述框體中心垂直延伸的壓制臂。
3.根據權利要求2所述的半導體元件的封裝體，其特徵在於所述定位元件還具有兩個分別在所述第一側壁的兩端與兩壓制臂之間延伸的限位壁。
4.根據權利要求1所述的半導體元件的封裝體，其特徵在於所述框體具有一個設有所述開口的底板，以及一個由所述底板周側向上延伸的周壁，以形成一個容置槽，供容置所述緩衝元件與所述軟板於其中，所述定位元件是一個可拆離地覆蓋於所述框體上的蓋體，所述蓋體中一個鄰接所述框體的表面對應所述容置槽的位置還凸設一個壓制部，所述半導體元件定位於所述容置槽內時，所述蓋體的壓制部抵壓所述半導體元件的導接墊壓接所述軟板的對應導接點。
5.根據權利要求1所述的半導體元件的封裝體，其特徵在於所述緩衝元件具有兩個間隔相對的支撐部，各所述支撐部的上表面是由內而外逐漸向上延伸的斜面。
6.根據權利要求5所述的半導體元件的封裝體，其特徵在於所述緩衝元件由彈性材料製成。
7.根據權利要求1所述的半導體元件的封裝體，其特徵在於各所述第一導接點與第二導接點是金屬凸點。
8.根據權利要求1或7所述的半導體元件的封裝體，其特徵在於所述第一導接點的材料是錫。
9.根據權利要求1或7所述的半導體元件的封裝體，其特徵在於所述第二導接點的材料是金。
10.根據權利要求1所述的半導體元件的封裝體，其特徵在於所述第二導接點分置於所述軟板的上表面的兩端，且所述第一導接點分置於所述軟板的下表面的中央區域。
11.根據權利要求1所述的半導體元件的封裝體，其特徵在於所述軟板是柔性印刷電路板。
12.一種半導體元件的封裝方法，所述半導體元件的一個表面形成多個導接墊，其特徵在於所述封裝方法包括以下步驟A)將一個承載座定位於一個電路板上，所述承載座包括一個第一框體、一個緩衝元件以及一個軟板，所述第一框體位於所述電路板上且具有一個開口，使所述電路板中多個與所述半導體元件導接墊對應的導接墊裸露，所述緩衝元件位於所述第一框體開口緣的兩相對側上，所述軟板覆蓋於所述第一框體與所述緩衝元件上，所述軟板的一個下表面設有多個與所述電路板的導接墊導接的第一導接點，所述軟板的一個上表面設有多個與所述半導體元件的導接墊位置對應的第二導接點，並且所述軟板內含有多條導接所述第一導接點與第二導接點的導電路徑；以及B)所述半導體元件以其設有所述導接墊的表面鄰接所述軟板的上表面，並且以一個定位元件壓置並將所述半導體元件定位於所述軟板上，使所述半導體元件的導接墊對應壓接所述軟板的第二導接點。
13.根據權利要求12所述的半導體元件的封裝方法，其特徵在於所述軟板的第一導接點與第二導接點是金屬凸點。
14.根據權利要求13所述的半導體元件的封裝方法，其特徵在於所述第一導接點與第二導接點以印刷方式形成於所述軟板上。
15.根據權利要求12、13或14所述的半導體元件的封裝方法，其特徵在於所述第一導接點的材料是錫，所述第二導接點的材料是金。
16.一種半導體元件模塊，包括多個半導體元件，各所述半導體元件的一個表面設有多個導接墊；一個電路板，具有多個安裝區域，各所述安裝區域內具有多個導接墊，以對應於所述半導體元件中對應一個的導接墊；以及多個封裝體，分別設置於所述安裝區域上，用以可拆離地容置所述半導體元件，其特徵在於各所述封裝體包括一個框體，適合定位於所述電路板中對應安裝區域上，並且具有一個使所述安裝區域的導接墊裸露的開口；一個緩衝元件，設置於所述框體的開口緣的兩相對側；一個軟板，覆蓋於所述框體及所述緩衝元件上，所述軟板的一個下表面設有多個與所述安裝區域的導接墊導接的第一導接點，所述軟板的一個上表面設有多個與所述半導體元件中對應一個的導接墊位置對應的第二導接點，所述軟板內含有多條導接所述第一導接點與第二導接點的導電路徑；以及一個定位元件，當所述對應半導體元件放置於所述軟板上時，壓接並將所述半導體元件定位於所述軟板上，使所述半導體元件的導接墊壓接於所述軟板的對應第二導接點上。
17.根據權利要求16所述的半導體元件模塊，其特徵在於各所述半導體元件是一個存儲器。
18.根據權利要求16所述的半導體元件模塊，其特徵在於各所述封裝體中，所述框體是一個矩形框體，所述定位元件具有一個自所述框體的一側垂直向上一定距離後轉折朝所述框體中心垂直延伸的第一側壁，以及兩個自所述框體的另一相對側的兩端垂直向上延伸一定距離後轉折向所述框體中心垂直延伸的壓制臂。
19.根據權利要求18所述的半導體元件模塊，其特徵在於各所述封裝體中所述定位元件還具有兩個分別在所述第一側壁的兩端與兩個壓制臂之間延伸的限位壁。
20.根據權利要求16所述的半導體元件模塊，其特徵在於所述封裝體的框體整合成一個板體，且所述板體對應所述安裝區域的位置設有多個容置槽，以形成多個分別用來容置所述對應緩衝元件、所述軟板與所述半導體元件於其中的容置槽，各所述容置槽的底壁面上設有使所述安裝區域的導接墊裸露的開口，所述封裝體的定位元件整合成一個可拆離地覆蓋於所述板體上的蓋體，且所述蓋板鄰接所述板體的表面對應各所述容置槽的位置上分別凸設一個壓制部，當所述半導體元件定位於所述容置槽內時，所述蓋體的壓制部抵壓所述半導體元件的導接墊壓接所述軟板的對應導接點。
21.根據權利要求16所述的半導體元件模塊，其特徵在於各所述緩衝元件具有兩個間隔相對的支撐部，各所述支撐部的上表面是由內而外逐漸向上延伸的斜面。
22.根據權利要求21所述的半導體元件模塊，其特徵在於各所述緩衝元件由彈性材料製成。
23.根據權利要求16所述的半導體元件模塊，其特徵在於各所述第一導接點與第二導接點是金屬凸點。
24.根據權利要求16或23所述的半導體元件模塊，其特徵在於所述第一導接點的材料是錫，所述第二導接點的材料是金。
25.根據權利要求16所述的半導體元件模塊，其特徵在於所述第二導接點分置於所述軟板的上表面的兩端，所述第一導接點分置於所述軟板的下表面的中央區域。
26.根據權利要求16所述的半導體元件模塊，其特徵在於所述軟板是柔性印刷電路板。
全文摘要
本發明提供一種半導體元件的封裝體及其封裝方法，用以可拆離地將半導體元件定位於電路板上。該封裝體包括一個位於電路板上且具有使電路板的導接墊裸露的開口的框體、一個設置於框體的開口緣兩相對側的緩衝元件、一個覆蓋於緩衝元件與框體上的軟板，以及一個壓接並將半導體元件定位於軟板上的定位元件。軟板的上、下表面分別設有與半導體元件和電路板的導接墊對應的導接點，且含有多條導接對應導接點的導電路徑，以導接半導體元件至電路板上。本發明提供的半導體元件的封裝體及其封裝方法，便於拆卸和組裝，並能有效降低封裝成本。
文檔編號H05K1/11GK1767723SQ200410086570
公開日2006年5月3日 申請日期2004年10月26日 優先權日2004年10月26日
發明者趙建銘 申請人:趙建銘