一種再布線熱增強型aaqfn封裝器件的製作方法
2023-06-09 12:54:56 2
專利名稱：一種再布線熱增強型aaqfn封裝器件的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及QFN封裝器件製造技術領域，尤其涉及到具有高I/O密度、熱增強型的QFN封裝器件。
背景技術：
隨著電子產品如手機、筆記本電腦等朝著小型化，可攜式，超薄化，多媒體化以及滿足大眾化所需要的低成本方向發展，高密度、高性能、高可靠性和低成本的封裝形式及其組裝技術得到了快速的發展。與價格昂貴的BGA等封裝形式相比，近年來快速發展的新型封裝技術，即四邊扁平無引腳QFN (Quad Flat Non一lead Package)封裝，由於具有良好的熱性能和電性能、尺寸小、成本低以及高生產率等眾多優點，引發了微電子封裝技術領域的一場新的革命。由於IC集成度的提高和功能的不斷增強，IC的I/O數隨之增加，相應的封裝器件的I/o引腳數也相應增加，但是傳統的QFN封裝件器件的引腳圍繞晶片載體周邊呈單圈排列，限制了 I/O數量的提高，滿足不了高密度、具有更多I/O數的IC的需要，因此出現了呈多圈引腳排列的QFN封裝器件，其中引腳圍繞晶片載體呈多圈排列，顯著提高了封裝器件的I/O引腳數。圖1A和圖1B分別為具有多圈引腳排列的QFN封裝器件的背面示意圖和沿Ι- 剖面的剖面示意圖。該多圈引腳排列的QFN封裝結構包括晶片載體11，圍繞晶片載體11呈三圈排列的引腳12，塑封材料13，粘貼材料14，IC晶片15，金屬導線16。IC晶片15通過粘貼材料14固定在晶片載體12上，IC晶片15與四周排列的引腳12通過金屬導線16實現電氣連接，塑封材料13對IC晶片15、金屬導線16、晶片載體11和引腳12進行包封以達到保護和支撐的作用，引腳12 裸露在塑封材料13的底面，通過焊料焊接在PCB等電路板上以實現與外界的電氣連接。底面裸露的晶片載體11通過焊料焊接在PCB等電路板上，具有直接散熱通道，可以有效釋放IC晶片15產生的熱量。與傳統的單圈引腳排列的QFN封裝器件相比，多圈引腳排列的QFN封裝器件具有更高的引腳數量，滿足了 IC集成度越來越高的要求。然而，為了提高QFN封裝器件的I/O數量，需要更多的區域放置多個引腳，因此需要增大QFN封裝器件的尺寸，這與封裝器件小型化的要求是相悖的，而且隨著封裝尺寸增大，晶片與引腳之間的距離會增加，導致金屬導線，如金(Au)線的使用量增加，增加了製造成本，過長的金屬導線在注塑工藝過程中極易引起金屬導線的塌陷、衝線以及交線等問題，影響了封裝器件的良率和可靠性的提升。而且，隨著IC晶片功率的增大，封裝器件的散熱引起的可靠性問題越來越普遍。因此，為了突破現有的多圈引腳排列QFN封裝器件的尺寸過大的瓶頸、解決上述良率和可靠性問題和降低製造成本，急需研發一種小尺寸、高可靠性、低成本、高I/O密度的QFN封裝器件及其製造方法
實用新型內容
[0006]本實用新型提供了一種再布線的熱增強型面陣排列的AAQFN (Area Array QuadFlat Non—lead Package)封裝器件，以達到突破傳統QFN封裝的低I/O數量、高封裝成本的瓶頸和提高封裝體的可靠性的目的。為了實現上述目的，本實用新型採用下述技術方案:本實用新型提出一種再布線熱增強型AAQFN封裝器件，包括以下三種方案之一:方案一:引腳在封裝器件中呈面陣排列，絕緣填充材料配置於引腳與引腳之間，引腳通過再布線層實現與第一金屬材料層的連接，第二金屬材料層配置於引腳的下表面，IC晶片通過焊接材料倒裝配置於第一金屬層，且IC晶片背面裸露在外部環境中，塑封材料包覆密封上述IC晶片、焊接材料、第一金屬材料層和再布線層，僅僅暴露出配置於引腳下表面的第二金屬材料層。方案二:引腳在封裝器件中呈面陣排列，絕緣填充材料配置於引腳與引腳之間，引腳通過再布線層實現與第一金屬材料層的連接，第二金屬材料層配置於引腳的下表面，IC晶片通過焊接材料倒裝配置於第一金屬層，散熱片通過高導熱的粘貼材料配置於IC晶片上方，且裸露在外部環境中，塑封材料包覆密封上述IC晶片、焊接材料、粘貼材料、散熱片、第一金屬材料層和再布線層，僅僅暴露出配置於引腳下表面的第二金屬材料層。需要特別說明的是:呈面陣排列的引腳的排列方式可為平行排列，也可以為交錯排列，引腳的橫截面形狀呈圓形或者矩形。根據本發明的實施例，面陣排列的弓丨腳呈平行排列。根據本發明的實施例，引腳的橫截面形狀呈矩形形狀。根據本發明的實施例，製造形成的多個引腳通過再布線層改變金屬導線的鍵合位置，實現與IC晶片的互聯。根據本發明的實施例，第一、二金屬材料層包括鎳(Ni)、鈀(Pd)、金(Au)、銀(Ag)金屬材料。根據本發明的實施例，採用絕緣填充材料和塑封材料進行二次包覆密封形成封裝器件。根據本發明的實施例，絕緣填充材料配置於弓I腳之間。根據本發明的實施例，絕緣填充材料種類是熱固性塑封材料，或者塞孔樹脂、油墨以及阻焊綠油等材料。根據本實用新型的實施例，散熱片可以為金屬材料，具有優越的導熱性能。根據本實用新型的實施例，粘貼材料為具有優越的導熱性能的非金屬材料。根據本實用新型的實施例，焊接材料可以是無鉛焊料或者金屬凸點。基於上述，本實用新型採用的再布線層可使封裝器件的尺寸大幅減小，縮短了 IC晶片與引腳之間的距離，可實現與IC晶片下方的引腳的連接，減少了金屬導線，如金(Au)線的使用量，降低了製造成本，解決了注塑工藝過程中金屬導線的塌陷、衝線以及交線等問題，提升了封裝器件的良率和可靠性，並顯著提升了封裝器件的I/O密度。本實用新型通過採用將IC晶片背面裸露在外部環境中或者在IC晶片上方配置散熱片以提升封裝器件的散熱性能。本實用新型採用絕緣填充材料和塑封材料進行二次包覆密封，其中絕緣填充材料配置於再布線層下，再布線層以上的區域採用塑封材料進行包覆密封，該填充、包覆結構特徵可實現封裝的無空洞包封，消除因包封不完全產生的氣泡、空洞等缺陷。本實用新型製造形成的小面積尺寸的引腳能夠有效防止表面貼裝時橋連現象的發生，引腳的下表面和再布線層上配置的金屬材料層分別能夠有效提高金屬引線鍵合質量和表面貼裝質量。下文特舉實施例，並配合附圖對本實用新型的上述特徵和優點做詳細說明。
圖1A為多圈引腳排列的QFN封裝器件的背面示意圖；圖1B為沿圖1A中的Ι- 剖面的剖面示意圖；圖2Α為本實用新型的再布線熱增強型AAQFN封裝器件的背面示意圖；圖2Β為本實用新型的再布線熱增強型AAQFN封裝器件的正面示意圖；圖3為沿圖2Β中的1-1剖面繪製的第一實施例；圖4為沿圖2Β中的1-1剖面繪製的第二實施例；圖中標號:100.多圈引腳排列的QFN封裝器件，11.晶片載體，12.引腳，13.塑封材料，14.粘貼材料，15.1C晶片，16.金屬導線，200.再布線熱增強型AAQFN封裝器件，
21.引腳，22.絕緣填充材料，23.第一金屬材料層，24.第二金屬材料層，25.再布線層，26.塑封材料，27.1C晶片，28.焊接材料，29.粘貼材料，30.散熱片。
具體實施方式
以下結合附圖對本實用新型進行詳細說明:圖2A為本實用新型的再布線熱增強型AAQFN封裝器件背面示意圖，第二金屬材料層24配置於再布線熱增強型AAQFN封裝器件200中呈面陣排列的引腳21表面，引腳21的排列方式為平行排列，引腳21的橫截面為矩形，在再布線熱增強型AAQFN封裝器件200中配置有絕緣填充材料22。引腳21的排列方式不限定為平行排列，可以為其他排列方式，弓丨腳21的橫截面形狀不限定為矩形，可以為圓形。圖2B為根據本實用新型的再布線熱增強型AAQFN封裝器件的正面示意圖，為了清楚的顯示再布線熱增強型AAQFN封裝器件200的內部結構，僅顯示絕緣填充材料22、再布線層25和第一金屬材料層23。可以看到，絕緣填充材料22配置於引腳21與引腳21之間，且配置於再布線層25的下方，第一金屬材料層23選擇性的配置於再布線層25上方。圖3為沿圖2B中的1-1剖面繪製的第一實施例。結合圖2A和2B，參照圖3，在本實施例中，再布線熱增強型AAQFN封裝器件200包括呈面陣排列的引腳21、絕緣填充材料
22、第一金屬材料層23、第二金屬材料層24、再布線層25、塑封材料26、IC晶片27和焊接材料28。引腳21在再布線熱增強型AAQFN封裝器件200中呈面陣排列，其橫截面形狀呈矩形。絕緣填充材料22配置於引腳21與引腳21之間，且配置於再布線層25的下方，再布線層25以上的區域採用塑封材料26進行包覆密封。IC晶片27通過焊接材料28倒裝配置於第一金屬層23，且IC晶片27的背面裸露在外部環境中。第二金屬材料層24配置於引腳21的下表面。引腳21通過再布線層25實現與第一金屬材料層23的連接。塑封材料26對再布線熱增強型AAQFN封裝器件200起到支 撐與保護的作用。[0038]圖4為沿圖2B中的1-1剖面繪製的第二實施例。結合圖2A和2B，參照圖4，在本實施例中，再布線熱增強型AAQFN封裝器件200包括呈面陣排列的引腳21、絕緣填充材料
22、第一金屬材料層23、第二金屬材料層24、再布線層25、塑封材料26、IC晶片27、焊接材料28、粘貼材料29和散熱片30。引腳21在再布線熱增強型AAQFN封裝器件200中呈面陣排列，其橫截面形狀呈矩形。絕緣填充材料22配置於引腳21與引腳21之間，且配置於再布線層25的下方，再布線層25以上的區域採用塑封材料26進行包覆密封。IC晶片27通過焊接材料28倒裝配置於第一金屬層23，散熱片30通過高導熱的粘貼材料29配置於IC晶片27的上方，且裸露在外部環境中。第二金屬材料層24配置於引腳21的下表面。引腳21通過再布線層25實現與第一金屬材料層23的連接。塑封材料26對再布線熱增強型AAQFN封裝器件200起到支撐與保護的作用。對本實用新型的實施例的描述是出於有效說明和描述本實用新型的目的，並非用以限定本實用新型，任何所屬本領域的技術人員應當理解:在不脫離本實用新型的實用新型構思和範圍的條件下，可對上述實施例進行變化。故本實用新型並不限定於所披露的具體實施例，而是覆蓋權利要求所定義的本實用新型的實質和範圍內的修改。
權利要求1.一種再布線熱增強型AAQFN封裝器件，其特徵在於: 引腳在封裝器件中呈面陣排列； 絕緣填充材料配置於引腳與引腳之間； 引腳通過再布線層實現與第一金屬材料層的連接； 第二金屬材料層配置於引腳的下表面； IC晶片通過焊接材料倒裝配置於第一金屬層，且IC晶片背面裸露在外部環境中； 塑封材料包覆密封上述IC晶片、焊接材料、第一金屬材料層和再布線層，僅僅暴露出配置於引腳下表面的第二金屬材料層。
2.一種再布線熱增強型AAQFN封裝器件，其特徵在於: 引腳在封裝器件中呈面陣排列； 絕緣填充材料配置於引腳與引腳之間； 引腳通過再布線層實現與第一金屬材料層的連接； 第二金屬材料層配置於引腳的下表面； IC晶片通過焊接材料倒裝配置於第一金屬層； 散熱片通過粘貼材料配置於IC晶片上方，且裸露在外部環境中； 塑封材料包覆密封上述IC晶片、焊接材料、粘貼材料、散熱片、第一金屬材料層和再布線層，僅僅暴露出配置於引腳下表面的第二金屬材料層。
專利摘要本實用新型公開了一種再布線熱增強型AAQFN封裝器件。在再布線熱增強型AAQFN封裝器件中，IC晶片通過焊接材料倒裝焊接在第一金屬材料層上，通過將IC晶片背面裸露在外部環境中或者在IC晶片上方配置散熱片以提升封裝器件的散熱性能，引腳通過再布線層實現與第一金屬材料層的連接，第二金屬材料層配置於引腳的下表面，引腳在封裝器件中呈面陣排列，絕緣填充材料配置於引腳與引腳之間，採用塑封材料進行包封。本實用新型達到突破傳統QFN封裝的低I/O數量、高封裝成本的瓶頸和提高封裝體的可靠性的目的。
文檔編號H01L23/31GK202996819SQ20122070018
公開日2013年6月12日 申請日期2012年12月17日 優先權日2012年12月17日
發明者秦飛, 夏國峰, 安彤, 劉程豔, 武偉, 朱文輝 申請人:北京工業大學