倒装晶片半导体封装件制造技术

一种具有控制焊锡凸块回焊溃缩程度的导线架的覆晶型半导体封装件，其中该导线架是由一芯片座以及多条管脚所构成，且该芯片座高度须大于该管脚厚度而形成一高度差，该高度差不得超过覆晶焊结的若干个焊锡凸块的铅垂高度；由于回焊实施时导线架优良的湿润特性（Ｗｅｔａｂｉｌｉｔｙ）会引导低熔点合金的焊锡凸块持续溃缩，使得原本仰赖该焊锡凸块架接于芯片座上方的半导体芯片受到本身重量牵引而逐渐下移，此时具有较大高度的芯片座会阻挡芯片移动，迫使焊锡凸块停止溃缩并维持在固定高度，遂能防止焊锡凸块因过度溃缩产生脆性（Ｂｒｉｔｔｌｅｎｅｓｓ）而影响其焊接品质。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术是关于一种半导体封装件，特别是关于一种在导线架上覆晶接置半导体芯片的管脚连接型半导体封装件。
技术介绍
为适应电子产品轻薄短小的开发趋势，现今半导体装置多朝向低成本、高性能以及高度集成化的方向发展，在半导体装置的制造成本、性能及记忆容量上力求改良之余，半导体装置的体积以及整体厚度亦要求尽量精巧，四方形平面无管脚式(Quad-Flat Non-leadedQFN)封装件因其成品整体尺寸仅略大于其内所封装的半导体芯片，且可以使用低成本的导线架形式(Leadframe Based)成批制作，现已成为传统封装制品的主流。制作四方形平面无管脚式半导体封装件一般是先在一具有芯片座及多条管脚的导线架上接设有至少一片半导体芯片，而后逐一打线，并以多条金线提供半导体芯片以及与该管脚之间电性导接，最后用一封装胶体包覆该芯片。然而在实施金线打线作业时，常因管脚分布过于密集或芯片布局(Layout)复杂等因素，导致打线后线弧彼此交错穿插，使得金线靠的太近而发生电性干扰(Electric Interference)；另外，进行胶体封装时，较长的线弧往往无法承受模流冲击而产生金线偏移(Wire Sweep)，有时甚至相互触碰引发短路(Short)等问题。再者，随着覆晶型(Flip Chip)半导体封装件的制作过程发展愈臻成熟，应用焊锡凸块(Solder Bumps)回焊至焊垫上作为电性藕接方法已日趋普遍。与传统焊接作业逐一打线的导电方式相比较，焊锡凸块采用自动对位(Self-Alignment)一次植接完成将更为省时省工；有鉴于此，美国专利第5,677,567号案″Leads Between Chips Assembly″专利技术一种导线架覆晶技术(Flip Chip On Leadframe)。如附图5所示，这种覆晶到导线架上的封装装置4包括一如铜等金属材质制成的导线架(未图标)，主要由多条长短不一的管脚42所构成；若干个半导体芯片43，其具有一作用表面430及一非作用表面431，且该作用表面430上接置有多条焊接焊垫432；多个焊锡凸块44，是植设于该焊接焊垫432上，使芯片43作用表面430采用面朝管脚42的方式，在该管脚42正反两面上各回焊固接一芯片43；以及一形成于管脚42上用来包覆该半导体芯片43的封装胶体45。此项技术的特征在于以覆晶方式将该半导体芯片43导电焊接至该管脚42上。回焊作业中当该锡铅合金(一般为锡63％/铅37％合金所构成的软质金属)材质的焊锡凸块44加热达到一定温度后，会发生溃缩(Collapse)，并与该管脚42焊接接触部421间产生瞬间的金属共熔(Eutectic)，进而导引焊锡凸块44及管脚42焊接接触部421间形成一层牢固焊接的″界面合金共化物″(Intermetallic Compound)薄层(未图标)，也就是湿润步骤(Wetting)。因该导线架(未图标)是由铜等可焊性金属制成，具备优良的湿润特性(Wetability)，使得焊锡凸块44焊妥至导线架(未图标)上管脚42预设位置(即焊接接触部421)后，仍然持续发生溃缩，熔融焊锡凸块44无限制地向外扩张，堆滞于管脚42表面上，如附图6所示。焊锡凸块过度溃缩的结果不仅令焊接接合部位产生脆性(Brittleness)，极易导致焊接结构破裂甚至电性失效；同时半导体芯片与管脚间的高度差亦会因焊锡凸块过度形变(Deformation)而锐减，严重妨碍后续工序的实施。基于上述问题，如附图7所示，美国专利第6,060,769号案″Flip Chipon Leads Device″另专利技术了一种于管脚42预设位置上施加一焊料幕罩47(Solder Mask)，其上并开设有至少一预设口径的开口470，供该焊锡凸块44对应植接。该项技术特点是利用焊料幕罩47上的开口尺寸S来限制焊锡凸块44的溃缩量。当焊料幕罩47上的开口470口径愈大时，愈能允许焊锡凸块44往外扩张(即溃缩量愈大)，相对地该焊锡凸块44的铅垂高度h就愈小；可由焊料幕罩47的开口口径控制焊锡凸块44溃缩量，即可预先定义半导体芯片43与管脚42间的高度差，避免焊锡凸块出现过度溃缩的情形。但在导线架金属表面上施以一焊料幕罩，需要经过极为繁琐的处理过程(如网点印刷(Screen Printing)或光微影图案化(Photo-lithographic Patterning)等)，且成本昂贵，因此在实际生产上相当困难。如若以改变焊锡凸块本身材质组成，例如调高锡铅合金中铅的比例(锡5％/铅95％)来提高焊锡凸块熔点，虽能避免焊锡凸块过度溃缩，但焊锡凸块成本往往增加两倍以上。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种芯片座与管脚间产生适当高度差的导线架，使一半导体芯片以多个焊锡凸块回焊至该管脚上时，由于受到芯片座的阻挡，进而抑制焊锡凸块过度溃缩，确保封装结构内的芯片与管脚间维持预设高度，并可提升焊锡凸块焊接可靠性的半导体封装件。本专利技术的另一目的是提供一种具有优良散热功能的芯片座的导线架，使一半导体芯片借多个焊锡凸块回焊至该导线架上后，芯片与芯片座间相互接合而令芯片表面热量得以借助芯片座快速释放，进而增进封装件整体散热效能的半导体封装件。为达到前述及其它目的，本专利技术抑制过度溃缩的半导体封装件是包括一金属材质的导线架，如由铜等材质组成，其具有一芯片座及多条管脚，其中该芯片座高度须大于该管脚厚度，且芯片座与管脚间的高度差不得超过提供覆晶的焊锡凸块的铅垂高度，再于该管脚上预先定义出若干个提供焊锡凸块对应接置的焊接接触部；一绝缘性导热胶黏剂，是涂布于该芯片座顶面，以供回焊后芯片与芯片座间的粘接；至少一片半导体芯片，借以该焊锡凸块将芯片覆晶回焊至管脚的焊接接触部上，以及一形成于该导线架上用以包覆该半导体芯片的封装胶体。上述封装装置施以回焊加热达一定温度后，低熔点的软质焊锡凸块开始熔融、溃缩，由于铜质材料导线架具备优良的湿润特性(Wetability)，会持续引导焊锡凸块溃缩，使得半导体芯片受本身重量牵引而逐渐下移；当半导体芯片压接至绝缘性导电胶黏层后，芯片移动会受到较大高度的芯片座阻挡而停滞，迫使焊锡凸块停止继续溃缩而维持一固定高度。借由芯片座与周围管脚平面的高度差来决定焊锡凸块的溃缩量，能让芯片与管脚间保有适当距离以利后续制作过程的进行；并且，借由芯片座阻挡以抑制焊锡凸块持续溃缩，亦能避免焊接接合部位因过度溃缩导致脆性产生，确保焊接结合部位的结构强度以及电性品质。附图说明以下以具体实施例配合附图详细说明本专利技术的特点及功效附图1是为本专利技术第一实施例的四方形平面无管脚式半导体封装件的剖面示意图；附图2A是为本专利技术第一实施例的半导体封装件中该导线架的上视图；附图2B是为附图2A剖面线2B-2B所示的封装结构剖面示意图；附图2C至附图2D是为本专利技术第一实施例的半导体封装件的制作流程图；附图3A是为本专利技术第二实施例的四方形平面无管脚式半导体封装件的剖面示意图；附图3B是为本专利技术第二实施例的半导体封装件局部剖面放大图；附图4是为本专利技术第三实施例的半导体封装件的剖面示意图；附图5是为美国专利第5,677,567号专利技术的半导体封装件的剖面示意图；附图6是为现有导线架结构上进行焊锡凸块回焊的状态示意简图；以及，附图7是为美本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种覆晶型半导体封装件，其特征在于，该半导体封装件包括：一导线架，是具有一芯片座及邻接该芯片座配置的多条管脚，其中该芯片座高度是大于该管脚厚度，且该芯片座与该管脚间的高度差不超过提供半导体芯片与该管脚电性连接用的多个导电组件的高度； 至少一半导体芯片，借以多个导电组件将该半导体芯片电性连接至该管脚上；以及一封装胶体，用以包覆该半导体芯片及多个导电组件于该导线架上。

【技术特征摘要】
1.一种覆晶型半导体封装件，其特征在于，该半导体封装件包括一导线架，是具有一芯片座及邻接该芯片座配置的多条管脚，其中该芯片座高度是大于该管脚厚度，且该芯片座与该管脚间的高度差不超过提供半导体芯片与该管脚电性连接用的多个导电组件的高度；至少一半导体芯片，借以多个导电组件将该半导体芯片电性连接至该管脚上；以及一封装胶体，用以包覆该半导体芯片及多个导电组件于该导线架上。2.如权利要求权利要求1所述的覆晶型半导体封装件，其特征在于，该导线架是借由具有可焊性的金属材料所制成。3.如权利要求1所述的覆晶型半导体封装件，其特征在于，该芯片座具有一芯片承接面，其上涂布有一绝缘性导热胶黏剂。4.如权利要求1所述的覆晶型半导体封装件，其特征在于，该芯片座中央部是形成有一隆起部。5.如权利要求1所述的覆晶型半导体封装件，其特征在于，该管脚上提供多个导电组件接置的管脚表面是半蚀形成有若干个焊结接触部。6.如权利要求1所述的覆晶型半导体封装件，其特征在于，该导电组件是由低熔点的软质金属所构成。7.如权利要求1所述的覆晶型半导体封装件，其特征在于，...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴集铨，
申请(专利权)人：矽品精密工业股份有限公司，
类型：发明
国别省市：71[中国|台湾]