高密度封装引线框架结构及具有其的高密度封装结构的制作方法

本实用新型涉及半导体封装技术领域，特别涉及一种高密度封装引线框架结构及具有其的高密度封装结构。

背景技术：

引线框架是半导体封装的基础材料，其作为集成电路的芯片载体，借助于键合材料(金丝、铝丝、铜丝)实现芯片内部电路引出端与外引线的电气连接，形成电气回路的关键结构件，起到和外部导线连接的桥梁作用。其主要功能就是为电路连接、散热、机械支撑等作用。

半导体封装发展的历史证明，封装材料在封装技术的更新换代过程中具有决定性的作用，基本形成了一代封装、一代材料的发展定式。不同的半导体封装方式需要采用不同的引线框架，因此半导体封装方式的发展趋势决定了引线框架的发展趋势。

总体上半导体封装方式受表面安装技术的影响，近年来不断在向薄型化、小型化方向发展，因而封装具有高密度、多功能、优性能、小体积、低功耗、快速度、更小延迟、成本不断降低等优势。但是始终缺乏一种简单的产品形式和工艺，可以集成qfn、qfp、bga、fc(flipchip)、col(chiponlead)、csp等封装的优势，同时满足封装设计的灵活性，高i/o，高芯片与封装体积比，良好的散热性和导电性，优秀的可靠性品质；现在一种全新的基于框架基材的全新封装金属陶瓷基板，并已具备规模生产的能力。

然而，传统emc预塑封容易与金属框架分层；不论是传统的蚀刻引线框架，还是mis引线框架，其密度都有限，极限做到75um线宽间距，都必须芯片pad做rdl设计；对于系统级封装，因金属cte值比硅基cte值大很多，封装时温度的变化或极端工作环境容易导致芯片因应力拉扯而产生裂纹、漏电、短路等缺陷，特别是陶瓷电容电阻因金属的胀缩需分层，若采用bt基板，散热及成本等问题比较大；陶瓷基板的成本远高于金属基板，另外陶瓷基板受限于尺寸，本身也比较脆；金属陶瓷框架是一种革命性的创新技术，打破了传统封装形式的束缚，集合了多种的优势特性，对传统的qfn，qfp和bga产品形成强烈的冲击，并能与col，fc和铜线球焊等多种行业趋势紧密结合；mis材料本身相对较薄。但是该类基板在封装过程中容易出现翘曲及均匀性问题。

因此亟待出现一种能够保证芯片键合密度高，同时克服翘曲和均匀性问题的新型的封装引线框架。

技术实现要素：

为了解决现有技术的问题，一方面，本实用新型实施例提供了一种高密度封装引线框架结构，包括依次层叠设置的底部框架、至少一个引线框架和多个用于安装芯片且具有导电性的焊盘或凸起；每个引线框架包括自所述底部框架的顶面依次层叠设置的缓冲层和rdl线路层，所述焊盘或凸起设置于最远离所述底部框架的引线框架的rdl线路层上表面；所述缓冲层为低cte值绝缘材料层，所述rdl线路层通过导通结构连接于所述底部框架的表面。

作为本实用新型实施方式的进一步改进，所述缓冲层的材质为低cte值陶瓷类环氧树脂或二氧化硅类树脂。

作为本实用新型实施方式的进一步改进，所述导通结构包括填充铜浆导通孔、填充导热绝缘材料的导通孔或铜柱。

作为本实用新型实施方式的进一步改进，与所述底部框架距离最近的缓冲层为非连续结构，所述底部框架在框架内部形成台阶。

作为本实用新型实施方式的进一步改进，所述底部框架远离所述缓冲层的表面设置有焊盘层，用于连接所述底部框架和基板。

作为本实用新型实施方式的进一步改进，所述焊盘层的表面涂覆有镍金层、镍钯金层、osp层、银层、镍银金层、镍铅锡合金或锡银合金。

作为本实用新型实施方式的进一步改进，所述至少一个引线框架还包括导气槽，所述导气槽形成的气流通道连通所述底部框架和安装的芯片。

作为本实用新型实施方式的进一步改进，所述底部框架为金属铜框架、fr4材质线路板或bt类基板。

另一方面，本实用新型还公开了一种高密度封装结构，包括依次设置的基板、高密度封装引线框架结构、芯片；所述芯片通过所述高密度封装引线框架结构连接于所述基板上，且通过所述焊盘或凸起实现电性连接。

作为本实用新型实施方式的进一步改进，所述基板为陶瓷类环氧树脂或二氧化硅类树脂，或二氧化硅类pi。

本实用新型具有以下有益效果：

1、本实用新型采用金属陶瓷混合型框架，通过在金属载板上经过多层的掩膜、曝光、预填充、压合，钻孔、电镀、二次曝光、二次蚀刻和表面处理形成的类似bga结构的陶瓷基板，可以实现i/o的数量和密度相对传统基板更高的优势；

2、本实用新型可以实现线宽间距达到15um；如果使用激光成型和直接电镀铜，陶瓷类或二氧化硅类材料可以做到线宽线距达12/12μm的多层基板，这样可以实现二层、三层及四层的多层封装。

3、本实用新型采用金属陶瓷混合型框架，极大地解决了硅基与金属基板膨胀系数差值过大的问题，便利于芯片倒装；采用加法长铜柱，再覆盖低cte绝缘类材料，制成多层超细线路，确保基板的cte值趋近芯片的硅基cte值，保证芯片和陶瓷类被动元器件的可靠性；

4、本实用新型与芯片结合时芯片不需要rdl设计，也不需要常规的封装基板，简化芯片制作环节，降低生产成本；

5、本实用新型使用的陶瓷类树脂或二氧化硅类树脂的绝缘层、基板解决了翘曲问题、平整度问题、胀缩系数过大问题；

6、本实用新型所涉及的芯片i/o数高达1000在同一封装形式上实现，进一步解决了传统引线框架i/o管脚数不高的问题；

7、本实用新型不仅通过各个芯片管脚把热导出来，而且可以通过绝缘层直接散热，散热的一致性大幅提高，有利于解决大功率芯片的散热及大电流的问题；该结构不仅铜柱与引线框架的热容量大，散热效果好，并且陶瓷类材料散热系数也较高，高频性能好；emc类材料散热效果，高频性能，可靠性同陶瓷类材料相差甚远；

8、本实用新型的封装结构采用pnl型扇出结构，内层扇入设计显著缩短焊线长度，封装效率高，而且比其它类型的扇出型封装结构强度高，稳定性好，同时成本低；

9、本实用新型的引线框封装首次获得bga植球能力，支持wb、fc和col装片及芯片堆叠、封装堆叠设计；

10、本实用新型涉及的结构也可以实现在其它材质上，例如fr4材质线路板上，bt类基板上，应用范围广；工序简单，加工时间短。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图；

图1是本实用新型实施例提供的高密度封装引线框架结构示意图；

图中示例表示为：

1-底部框架；2-引线框架；3-缓冲层；4-rdl线路层；5-凸起；6-导通结构；7-台阶；8-焊盘层；9-基板；10-芯片；11-陶瓷器件；12-导气槽。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

本实用新型实施例提供了一种高密度封装引线框架，如图1所示，包括依次层叠设置的底部框架1、一个引线框架2和多个用于安装芯片且具有导电性的焊盘或凸起5；每个引线框架2包括自底部框架1的顶面依次层叠设置的缓冲层3和rdl线路层4，焊盘或凸起5设置于最远离底部框架1的引线框架2的rdl线路层4上表面。

底部框架1为金属铜框架；在其他可选的实施方式中，底部框架也可以为fr4材质线路板或bt类基板。

需要说明的是，在其他可选的实施方式中，引线框架2的数量可以为两个或两个以上，对应地，高密度封装引线框架包括依次层叠设置的底部框架、第一引线框架、第二引线框架和多个用于安装芯片且具有导电性的凸起；第一引线框架包括设置于底部框架的顶面的第一缓冲层和第一rdl线路层，第二引线框架包括设置于底部框架的顶面的第二缓冲层和第二rdl线路层，即高密度封装引线框架包括依次层叠设置的底部框架、第一缓冲层、第一rdl线路层、第二缓冲层、第二rdl线路层和多个用于安装芯片且具有导电性的凸起。

其中，缓冲层3为低cte值绝缘材料层，rdl线路层4通过导通结构6连接于底部框架1的表面。

缓冲层3的材质为低cte值陶瓷类环氧树脂或二氧化硅类树脂。

具体地，导通结构6为铜柱，在其他可选的实施例中，也可以选自填充铜浆导通孔，填充导热绝缘材料的导通孔。

特别地，在底部框架1的框架内部在延伸至缓冲层3的方向上形成如图1所示的台阶7，在底部框架1上表面的缓冲层3为非连续性结构，其目的降低金属铜与缓冲层cte值不一致所导致的翘曲与分层。

在其他可实施的方式中，当引线框架的数量为两个及两个以上，高密度封装引线框架为多层结构时，底部框架与距离其最近的引线框架的缓冲层之间形成台阶。

在高密度封装引线框架结构的底部框架1远离缓冲层3的表面设置有焊盘层8，用于连接底部框架1和基板9。

进一步地，焊盘层8的表面涂覆有镍金层、镍钯金层、osp层、银层、镍银金层、镍铅锡合金或锡银合金。

优选地，引线框架2还包括导气槽12，导气槽12形成的气流通道连通底部框架1和安装的芯片10。

另一方面，本实用新型还公开了一种高密度封装结构，包括依次设置的基板9、上述的高密度封装引线框架结构、芯片10；芯片10通过上述的高密度封装引线框架结构连接于基板9上，且通过焊盘或凸起5实现电性连接。

在可选的实施例中，芯片10可以为逻辑芯片、模拟芯片、存贮芯片；通过上述引线框架结构也可以连接基板9和陶瓷器件11。

在本实用新型实施例中，基板为emc或陶瓷类环氧树脂或二氧化硅类树脂，或二氧化硅类pi。

本实用新型具有以下有益效果：

1、本实用新型采用金属陶瓷混合型框架，通过在金属载板上经过多层的掩膜、曝光、预填充、压合，钻孔、电镀、二次曝光、二次蚀刻和表面处理形成的类似bga结构的陶瓷基板，可以实现i/o的数量和密度相对传统基板更高的优势；

2、本实用新型可以实现线宽间距达到15um；如果使用激光成型和直接电镀铜，陶瓷类或二氧化硅类材料可以做到线宽线距达12/12μm的多层基板，这样可以实现二层、三层及四层的多层封装。

3、本实用新型采用金属陶瓷混合型框架，极大地解决了硅基与金属基板膨胀系数差值过大的问题，便利于芯片倒装；采用加法长铜柱，再覆盖低cte绝缘类材料，制成多层超细线路，确保基板的cte值趋近芯片的硅基cte值，保证芯片和陶瓷类被动元器件的可靠性；

4、本实用新型与芯片结合时芯片不需要rdl设计，也不需要常规的封装基板，简化芯片制作环节，降低生产成本；

5、本实用新型使用的陶瓷类树脂或二氧化硅类树脂的绝缘层、基板解决了翘曲问题、平整度问题、胀缩系数过大问题；

6、本实用新型所涉及的芯片i/o数高达1000在同一封装形式上实现，进一步解决了传统引线框架i/o管脚数不高的问题；

7、本实用新型不仅通过各个芯片管脚把热导出来，而且可以通过绝缘层直接散热，散热的一致性大幅提高，有利于解决大功率芯片的散热及大电流的问题；该结构不仅铜柱与引线框架的热容量大，散热效果好，并且陶瓷类材料散热系数也较高，高频性能好；emc类材料散热效果，高频性能，可靠性同陶瓷类材料相差甚远；

8、本实用新型的封装结构采用pnl型扇出结构，内层扇入设计显著缩短焊线长度，封装效率高，而且比其它类型的扇出型封装结构强度高，稳定性好，同时成本低；

9、本实用新型的引线框封装首次获得bga植球能力，支持wb、fc和col装片及芯片堆叠、封装堆叠设计；

10、本实用新型涉及的结构也可以实现在其它材质上，例如fr4材质线路板上，bt类基板上，应用范围广；工序简单，加工时间短。

上述所有可选技术方案，可以采用任意结合形成本实用新型的可选实施例，在此不再一一赘述。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。