一種晶片的封裝方法及其封裝結構的製作方法
2023-04-29 13:47:46
專利名稱：一種晶片的封裝方法及其封裝結構的製作方法
技術領域：
本發明屬電子元器件領域，涉及一種晶片的封裝方式，尤其涉及一種高可靠、高密度晶片的封裝方法及其封裝結構，該晶片封裝能夠應用於任何計算機、筆記本、工作站以及其他使用半導體器件的電子應用產品中，可以實現存儲器或其它半導體晶片的高密度封裝，即更小的引腳、更好的穩定性以及更優秀的熱性能。
背景技術：
現在的計算機系統使用單獨的晶片封裝，即單個半導體晶片封裝或所謂的多晶片封裝。如今的多晶片封裝都採用以下兩種方式其中的一種1)半導體晶片安裝在一個共享的基板上，而且它們在垂直的方向上並沒有重疊，這是相對於傳統PCB板(printed circuit board印刷電路板)的一種排布方式；2)半導體晶片相互層疊放置，相對於水平面積的整個封裝焊接或者安放在應用電路板上。這種情況下，通常在垂直方向上放置四個晶片。上述的這兩種方式存在很大的缺點任何類似1)共享相同基板的排布形式需要很大面積的引腳。基板的成本很高、信號的特性很差，因為信號需要從半導體晶片下面連接到封裝外部。這種封裝的穩定性也不是很高，因為晶片基板的面積很大，晶片和基板的溫度係數不匹配，容易使封裝變形扭曲(見圖1)。基於2)的布局也有類似的缺點。引腳面積雖然小但是封裝容易變形扭曲，而且因為多層的疊加和粘合穩定性更差。焊盤連接到單個晶片的外面被用於鍵合連接。因為中間的晶片被隔離，並用很小的引線連接，不能有很好的導熱性，因此它的溫度性能會很差(見圖2)。
發明內容
為了解決背景技術中存在的上述問題，本發明提供了一種可避免封裝變形、封裝穩定性高、電氣性能好以及應用範圍廣的晶片的封裝方法及其封裝結構。一種晶片的封裝方法，包括以下步驟1)將晶片安裝在單獨的晶片引線框或基板上；2)將步驟1)所得到的晶片引線框或基板的一邊連接到外部封裝基板。上述步驟2)的具體實現方式是晶片引線框或基板通過設置在晶片引線框或基板上的金屬引腳穿過設置在封裝基板引腳孔直接作為外部封裝引腳使用。 上述步驟2)的具體實現方式是晶片引線框或基板通過連線連接到外部封裝基板的焊球上。上述晶片弓I線框或基板是一個或多個。上述引線框或基板垂直連接在外部封裝基板的平面上。上述晶片引線框或基板是多個時，所述多個引線框或基板相互平行設置。上述引線框或基板之間進行化合物填充。
一種晶片的封裝結構，其特殊之處在於所述晶片的封裝結構包括晶片、晶片引線框或基板以及外部封裝基板；所述晶片安裝在晶片引線框或基板上；所述晶片引線框或基板的一邊連接到外部封裝基板。上述晶片引線框或基板與外部封裝基板是通過圓形末端或非圓形末端進行連接。上述晶片引線框或基板與外部封裝基板連接的部分是非圓形末端時，所述通過設置在晶片引線框或基板上的金屬引腳穿過設置在封裝基板引腳孔直接作為外部封裝引腳使用。上述晶片引線框或基板與外部封裝基板連接的部分是圓形末端時，所述圓形末端通過封裝基板上的連線連接到外部封裝基板的焊球上。上述晶片引線框或基板垂直連接在外部封裝基板上；所述晶片引線框或基板是一個或多個，所述晶片引線框或基板是多個時，所述多個晶片引線框或基板之間相互平行。本發明的優點是1、可避免封裝變形，封裝穩定性高。本發明所提供的晶片封裝方法，是將晶片垂直的連接底部基板上而且晶片本身並沒有垂直的重疊，每個晶片都是通過引線框或金屬引腳直接連接到外部封裝基板上，非常牢固的可以避免封裝變形，完全可靠，封裝穩定性高。2、電氣性能好。本發明所提及的這種晶片的封裝方法是將另外一個封裝基板可以放在這個封裝的頂部，這將會更好的對稱而沒有任何變形，散熱保護更好。同時，單個的晶片安裝在單獨的晶片引線框或基板上，這些引線框或基板直接的連接在底部基板上，並不需要連線連接到底部基板上，晶片引線框或基板是非常簡單的，連線也很短，其成本低廉， 電氣性能好。3、應用範圍廣。本發明所提及的晶片封裝方法能夠應用於任何計算機、筆記本、工作站以及其他使用半導體器件的電子應用產品中，能夠實現存儲器或其它半導體晶片的高可靠性、高密度封裝，應用範圍非常廣闊。
圖1是現有技術中晶片在共享基板上的布局示意圖；圖2是現有技術中晶片水平重疊布局示意圖；圖3是現有技術中晶片安放在引線框上的結構示意圖；圖4是基於本發明所提供封裝方法的晶片安放在具有非圓形末端單邊引線框第一實施例的結構示意圖；圖5是基於本發明所提供封裝方法的晶片安放在具有圓形末端的單邊引線框第二實施例的結構示意圖；圖6是現有技術中晶片安放在基板上的結構示意圖；圖7是基於本發明所提供封裝方法的晶片安放在具有非圓形末端單邊基板上第一實施例結構示意圖；圖8是基於本發明所提供封裝方法的晶片安放在具有圓形末端的單邊基板上第二實施例結構示意圖；圖9是基於圖4或圖7而實現晶片的高密度封裝的實施例結構示意圖；圖10是基於圖5或圖8而實現晶片的高密度封裝的實施例結構示意圖。
其中1-晶片；2-引線；3-引線框；4-基板；5-焊球；6_外部封裝基板；7_封裝焊球； 8_封裝基板上的連線；9-封裝殼；10-封裝基板的引腳孔。
具體實施例方式本發明提供了一種晶片的封裝方法，該方法包括以下步驟1)將晶片1安裝在單獨的晶片引線框或基板(引線框3或基板4)上；2)將步驟1)所得到的晶片引線框或基板的一邊連接到外部封裝基板6，晶片引線框或基板是一個或多個。晶片引線框或基板通過設置在晶片引線框或基板上的金屬引腳穿過設置在封裝基板引腳孔直接作為外部封裝弓I腳使用，或者晶片引線框或基板通過連線連接到外部封裝的焊球5上。3)對步驟2)中的晶片引線框或基板進行化合物填充。晶片引線框或基板是多個時，晶片引線框或基板垂直的安放在外部封裝的平面上；多個晶片引線框或基板之間相互平行設置。一種晶片的封裝結構，該晶片的封裝結構包括晶片1、晶片引線框3或基板4以及外部封裝基板6 ；晶片1設置於晶片引線框3或基板4上並通過引線2與晶片引線框3或基板4的金屬引腳連接；晶片引線框3或基板4的一邊連接到外部封裝基板6。晶片引線框3或基板4通過設置在晶片引線框3或基板4上的金屬引腳穿過設置在封裝基板引腳孔直接作為外部封裝引腳使用。晶片引線框3或基板4與外部封裝基板6的封裝焊球7連接時，晶片引線框3或基板4與外部封裝基板6連接的部分呈圓形末端。引線框3或基板4與外部封裝基板6連接的部分是圓形末端或非圓形末端，當引線框3或基板4與外部封裝基板6連接的部分是非圓形末端時，引線框3或基板4的引腳直接作為外部封裝的引腳使用；引線框3或基板4的引腳通過設置在外部封裝基板6上的封裝基板的引腳孔10直接作為外部封裝引腳使用。當引線框3或基板4金屬引腳與外部封裝基板6連接的部分是圓形末端時，圓形末端通過外部封裝基板上的連線8連接到封裝焊球7上。晶片引線框3或基板4是一個或多個，晶片引線框3或基板4垂直設置在外部封裝基板6上；晶片引線框3或基板4是多個時，多個晶片引線框3或基板4相互平行。為了實現上述的封裝形式，晶片1首先需要安裝在單獨的晶片引線框或基板上， 這類似於之前的技術。圖3和圖6顯示了之前技術的布局。一個晶片1安裝在引線框3上或者基板4上(晶片引線框或基板)。先前的技術不能實現所提出的高密度、高可靠性的封裝，這是顯而易見的。對於新的封裝形式，所有晶片1的引腳都連接到外部的封裝基板6 的一邊。通過使用圖4、圖5、圖7和圖8的晶片引線框或基板布局可以實現新的封裝形式。 如果引線框金屬和其它的引腳可以連接到外部封裝的引腳，兩種構造都是可能的引線框 3或基板4的金屬引腳穿過設置在封裝基板上的引腳孔直接作為外部封裝引腳使用。這種情況下，引線框3或基板4的金屬引腳直接作為外部封裝引腳使用，如圖10所示。另外一種構造如圖9所示。外部引腳位於外部封裝基板6上，即典型的封裝焊球7形式。
上述兩種情況，晶片引線框或基板的垂直布局的模具可以插入晶片封裝的模具中，這樣可以作為高密度晶片模組使用。例如，多個半導體存儲晶片可以放到高密度存儲構造中，最後經過封裝殼9進行封裝。相對於現有的技術，這種方法還有另外一個優點，因為晶片是安裝在單個的晶片引線框或基板上，在最終安裝在外部封裝基板和模具之前，它們能夠被單個的處理和測試。這樣有缺陷的晶片可以更早的發現和替換。圖9和圖10顯示了新的封裝的全部構造。晶片是垂直的放在底部封裝基板上但是晶片1本身並沒有垂直的重疊。這有很好的熱傳導性能，因為每個晶片都是通過引線框3 或基板4直接連接到底部封裝基板6上。另外，這種布局是非常牢固的可以避免封裝變形， 完全可靠的。為了更好的對稱和更好的散熱保護，另外一個封裝基板可以放在這個封裝的頂部，這將會更好的對稱而沒有任何變形。單個的晶片安裝在單獨的晶片引線框或基板上， 這些引線框或基板直接連接在底部封裝基板6上，並不需要基板上的連線連接到底部封裝基板上，晶片引線框或基板是非常簡單的，連線也很短。這樣的結果是，成本很低、電氣性能很好。
權利要求
1.一種晶片的封裝方法，其特徵在於所述方法包括以下步驟1)將晶片安裝在單獨的晶片引線框或基板上；2)將步驟1)所得到的晶片引線框或基板的一邊連接到外部封裝基板。
2.根據權利要求1所述的晶片的封裝方法，其特徵在於所述步驟2)的具體實現方式是晶片引線框或基板通過設置在晶片弓I線框或基板上的金屬引腳穿過設置在封裝基板引腳孔直接作為外部封裝引腳使用。
3.根據權利要求1所述的晶片的封裝方法，其特徵在於所述步驟2)的具體實現方式是所述晶片引線框或基板通過連線連接到外部封裝基板的焊球上。
4.根據權利要求2或3所述的晶片的封裝方法，其特徵在於所述晶片引線框或基板是一個或多個；所述晶片引線框或基板是多個時，所述多個引線框或基板相互平行設置； 所述引線框或基板垂直連接在外部封裝基板的平面上。
5.根據權利要求4所述的晶片的封裝方法，其特徵在於所述晶片的封裝方法還包括3)引線框或基板之間進行化合物填充。
6.一種晶片的封裝結構，其特徵在於所述晶片的封裝結構包括晶片、晶片引線框或基板以及外部封裝基板；所述晶片安裝在晶片引線框或基板上；所述晶片引線框或基板的一邊連接到外部封裝基板。
7.根據權利要求6所述的晶片的封裝結構，其特徵在於所述晶片引線框或基板與外部封裝基板是通過圓形末端或非圓形末端進行連接。
8.根據權利要求7所述的晶片的封裝結構，其特徵在於所述晶片引線框或基板與外部封裝基板連接的部分是非圓形末端時，所述通過設置在晶片引線框或基板上的金屬引腳穿過設置在封裝基板引腳孔直接作為外部封裝引腳使用。
9.根據權利要求7或8所述的晶片的封裝結構，其特徵在於所述晶片引線框或基板與外部封裝基板連接的部分是圓形末端時，所述圓形末端通過封裝基板上的連線連接到外部封裝基板的焊球上。
10.根據權利要求9所述的晶片的封裝結構，其特徵在於所述晶片引線框或基板垂直連接在外部封裝基板上；所述晶片引線框或基板是一個或多個，所述晶片引線框或基板是多個時，所述多個晶片引線框或基板之間相互平行。
全文摘要
本發明涉及一種晶片的封裝方法及其封裝結構，該晶片的封裝方法包括以下步驟1)將晶片安裝在單獨的晶片引線框或基板上；2)將步驟1)所得到的晶片引線框或基板的一邊連接到外部封裝基板。本發明提供了一種可避免封裝變形、封裝穩定性高、電氣性能好以及應用範圍廣的晶片的封裝方法及其封裝結構。
文檔編號H01L21/60GK102332410SQ20111029347
公開日2012年1月25日 申請日期2011年9月29日 優先權日2011年9月29日
發明者濮必得 申請人:山東華芯半導體有限公司