专利名称：一种引线框架及应用其的芯片倒装封装装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及半导体芯片封装领域，更具体的说，涉及一种引线框架及应用其的芯片倒装封装装置。
背景技术：
随着市场对电子终端产品的成本和尺寸越来越高的要求，电子产品的芯片封装技术也必然面临更高要求的挑战，目前，倒装芯片封装技术由于其互连线短、电性性能好以及集成芯片占用体积小而受到广泛的应用。下面结合图1 图4对目前典型的倒装芯片封装技术作进一步阐述，参考图1， 所示为待封装的半导体芯片和芯片上焊料凸点的立体图，焊料凸点102的主要用作于芯片101和引线框架间的机械连接、电连接以及热连接的作用，一般常采用锡焊球，这些锡焊球可以在芯片上完全分布或部分对称分布，图1所示为其焊料凸点为焊锡球的一种分布方式。图2所示为现有技术中一种引线框架的示意图，其主要作用为承担芯片的载体，所述引线框架103与图1的焊料凸点的分布相对应，其包括一组指状引脚103-1，用于实现将芯片内部电路引出端与外部引线进行电性连接，所述指状引脚上设置有与焊料凸点对应的焊盘，且焊盘的直径稍大于与锡焊球的直径。倒装封装过程中将芯片翻转并加热，利用熔融的锡焊球与引线框架焊盘相接合完成芯片和引线框架的接合，以形成一个整体的半导体器件。图3所示为半导体芯片和引线框架接合后的半导体芯片封装装置的俯视图，根据现有技术的倒装封装方法，所述的焊料凸点均直接接合在引线框架的承接表面上，图4A和图4B 分别为现有技术中半导体芯片和引线框架接合后的半导体芯片封装装置的第一剖面图和第二剖面图，其主要不同点在于所述指状引脚根据焊料凸点的分布其大小有所改变。在上述芯片与引线框架的接合过程中，熔融后的锡焊球和引线框架上的焊盘能否精确对准连接是影响半导体芯片性能的关键步骤，而在实际工艺过程中，芯片上的锡焊球并不能与引线框架上的焊盘一一完美对接，锡焊球与焊盘总是会存在左右位置偏差或前后位置偏置，不能保证锡焊球始终都在焊盘上，这样将会影响半导体芯片和引线框架的对位， 影响芯片的稳定性，从而对半导体芯片的封装带来一定的影响，甚至直接导致芯片封装失效。另外，在锡焊球熔融过程中，由于熔融状的锡焊球坍塌过程中其尺寸和形状都有可能发生较大变化，这种变化也可能对锡焊球的机械连接和电连接作用带来一定的影响。此外，为了最大程度的将芯片上的锡焊球均连接到引线框架上，一般将引线框架设计的较大较宽以满足连接所有锡焊球的需求，这样也势必造成了成本的增加。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种能够精确固定芯片的引线框架，所述引线框架上设置有与焊料凸点相耦合的突出区域，使芯片在倒装到引线框架的过程中，芯片上的焊料凸点和引线框架的突出区域能够一一对应接合，从而既能保证芯片和引线框架能够精准对位，也能保证焊料凸点在熔融接合过程中形状和位置不会发生太大变形。
本发明所述的一种引线框架，用于将芯片与外部引线进行电性连接，所述引线框架包括一组指状引脚，在所述指状引脚的边缘侧具有多个突出区域。优选的，所述多个突出区域沿着所述指状引脚的长度方向排列。优选的，与所述芯片进行电性连接的所述突出区域的上表面与所述指状引脚的剩余部分的上表面在同一平面上。优选的，与所述芯片进行电性连接的所述突出区域的上表面低于所述指状引脚的剩余部分的上表面。优选的，所述突出区域呈圆形或者方形。本发明所述的一种芯片倒装封装装置，包括一芯片、多个焊料凸点和上述的引线框架，其中，与所述引线框架进行电性连接的所述芯片的一表面与多个焊料凸点的第一表面连接；所述焊料凸点的第二表面分别与对应的所述引线框架的突出区域连接，以将所述芯片通过所述焊料凸点连接到所述引线框架。优选的，所述焊料凸点的第二表面的尺寸、形状和数量与所述突出区域一致。进一步的，向所述焊料凸点和所述突出区域的接合处注射塑封材料以包覆所述焊料凸点。依照以上技术方案实现的一种芯片倒装封装装置，通过在引线框架上设置与焊料凸点相对应的突出区域，能够使芯片和引线框架对准的更好，能更稳定的固定好芯片，大幅提高了芯片倒装封装过程中的精度和稳定度。
图1所示为待封装的半导体芯片和芯片上焊料凸点的立体图；图2所示为现有技术中一种引线框架的示意图；图3所示为现有技术中半导体芯片和引线框架接合后的半导体芯片封装装置的俯视图；图4A为现有技术中半导体芯片和引线框架接合后的半导体芯片封装装置的第一剖面图；图4B为现有技术中半导体芯片和引线框架接合后的半导体芯片封装装置的第二剖面图；图5所示为依据本发明的一种引线框架的一优选实施例的示意图；图6所示为依据本发明的一种芯片倒装封装装置的俯视图；图7A所示为依据本发明的一种芯片倒装封装装置的第一剖面图；图7B所示为依据本发明的一种芯片倒装封装装置的第二剖面图；主要元件的符号说明，且在下文中，相同的标号表示相同的组件。601 半导体芯片；602:焊料凸点；603:引线框架；603-1 引线框架中的指状引脚；603-11 指状引脚的突出区域。
具体实施例方式以下结合附图对本发明的优选实施例进行详细描述，但本发明并不仅仅限于这些实施例。本发明涵盖任何在本发明的精髓和范围上做的替代、修改、等效方法以及方案。为了使公众对本发明有彻底的了解，在以下本发明优选实施例中详细说明了具体的细节，而对本领域技术人员来说没有这些细节的描述也可以完全理解本发明。参考图5，所示为本发明的一种引线框架的一优选实施例的示意图，所述的引线框架主要用于芯片倒装封装工艺，其用作于将芯片和外部引线进行电性连接。如图5所示，所述引线框架包含有一组指状引脚603-1，在所述指状引脚的边缘侧具有多个突出区域 603-11，所述多个突出区域沿着所述指状引脚的长度方向排列，同样，也可以有其他排列方式，在该实施例中，所述多个突出区域优选地沿着所述指状引脚的长度方向排列在所述指状引脚的一侧，如图5中的左侧或右侧，以使所有指状引脚排列整齐，便于封装。与所述芯片进行电性连接的所述突出区域的上表面与所述指状引脚的剩余部分的上表面在同一平面上，以和所述芯片上的焊料凸点直接接合；或者是与所述芯片进行电性连接的所述突出区域的上表面低于所述指状引脚的剩余部分的上表面，以和所述芯片上的焊料凸点耦接，例如所述突出区域的上表面为一凹入结构，这种带有凹入结构的指状引脚的引线框架，能够将芯片稳定地固定在引线框架上。所述突出区域的形状可以为任何合适的形状，例如为圆形或者方形等，如图5所示为突出区域为圆形形状。本领域技术人员可知，上述的引线框架可由金属或金属合金形成，例如导电金属铜形成，并且通过由本领域技术人员已知的切割、冲压或蚀刻而形成。参考图6，所示为依据本发明的一种芯片倒装封装装置的俯视图。所述芯片倒装封装装置包括一半导体芯片601，多个焊料凸点602和由一组指状引脚组成的引线框架603， 其中，所述芯片601由集成电路形成，其可以通过引线框架连接到其他外部电路或装置上， 例如印刷电路板上；所述焊料凸点602由易于导电的金属或金属合金形成，引线框架603为上述的带有突出区域的指状引脚的引线框架。与所述引线框架进行电性连接的所述芯片601的一表面与多个焊料凸点602的第一表面(即下表面，以下同)连接，其中，焊料凸点的形状可以为凸块状或凸球形状，优选地，本实施例中以焊料凸点为锡焊球602，所述焊锡球602按照均勻对称分布在芯片601的一表面上，同样，也可以有其他分布方式。进一步的，所述所述焊料凸点的上表面的尺寸、形状和数量与所述引线框架的指状引脚的突出区域一致，因而，如本实施例中引线框架的突出区域603-11为圆形的话，那么优选的，所述焊料凸点602为球形，如锡焊球，且所述锡焊球的球直径为等于或稍小于所述突出区域，以使所述锡焊球602能够合适地接合到突出区域603-11上，此外，所述锡焊球603的数量与所述突出区域603-11的数量相等，以使所有锡焊球602与所有突出区域 603-11 一一对接。本领域技术人员已知，所述焊锡球可以经过蒸发、电镀、丝网印刷而附接到芯片上。所述焊料凸点602的第二表面(即上表面，以下同)分别与对应的所述引线框架的突出区域603-11连接，以将所述芯片通过所述焊料凸点连接到所述引线框架。具体为， 所述芯片上的焊料凸点602与所述引线框架上的突出区域一一对准接合。在现有的接合技术中，芯片上的焊料凸点都是直接接合到引线框架的指状引脚的焊盘上，因而可能会出现左右或上下偏差，而在本发明中采用引线框架上的指状引脚的突出区域来和芯片上的焊料凸点一一对接，从而能够帮助芯片601和引线框架603精确对准，能更好地固定住芯片的位置。优选地，本实施例中的与所述芯片601进行电性连接的所述突出区域603-11的上表面低于所述指状引脚603-1的剩余部分的上表面，如上述的凹入结构，其凹入结构的表面与锡焊球的表面相耦合，此时，芯片上的锡焊球恰好嵌入到突出区域的凹入部位里面，可使锡焊球和突出区域紧密接合，这种带有凹入结构的突出区域的引线框架，不但能够将芯片稳定地固定在引线框架上，并且，在将锡焊球熔融的过程中，所述凹入结构能够保证锡焊球的形状和位置不能发生较大的偏移或畸变，从而也能使芯片和引线框架能够更好地进行机械连接和电连接。此外，为防止芯片上的锡焊球受潮，可向所述锡焊球和引线框架的突出区域接合处注射塑封材料以包覆所述焊料凸点，可保护其不受潮，塑封材料在图7中未标出。相对于现有技术的指状引脚的面积需要足够大以能接收所有的焊料凸点，本实施例中所述的引线框架上设置了与焊料凸点大小相对应的突出区域，因此其指状引脚的剩余部分的面积相对于现有技术则可以优化减小，因此也可进一步减小成本。除上述优选实施例外，本发明的芯片倒装封装装置范围应包含有其他相似封装方案，如所述突出区域的承接芯片的上表面与所述指状引脚603-1的剩余部分的上表面在同一平面上，其在封装中可与锡焊球直接对接，也可达到稳定地固定芯片的目的；其突出区域的形状也不限于上述的圆形，如可以为方形，则相应的焊料凸点也为方形的块状结构，在不脱离本发明的精神或范围的情况下，其它实施例中均可实现本发明方案，在此不一一概述。参考图7A和7B，分别为依据本发明的一种芯片倒装封装装置的第一剖面图和第二剖面图，均为图6沿着A-A’方向的剖面图，其不同之处在于图7A中所述突出区域的厚度可与所述指状引脚的剩余部分的厚度不同，图7B中所述突出区域的厚度可与所述指状引脚的剩余部分的厚度相同，在实际应用中，可根据需要优选厚度，以使达到最佳技术效果。本领域技术人员可知，上述的引线框架的设计方案可延伸到芯片倒装封装应用中的其他的芯片载体，如基板、电路板等，采用本发明的设计方案均可达到同样的技术效果。综上所述，本发明的引线框架设计了专门和焊料凸点相对应的突出区域，在芯片倒装封装的过程中，芯片上的焊料凸点与引线框架上的突出区域相接合，避免了焊料凸点与引线框架直接接合的位置偏移问题，可使芯片和引线框架精确对立，以更好的固定芯片， 同时，也能够使焊料凸点本身不致坍塌变形，以保证芯片和引线框架之间有更好的电性连接。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了最好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能最好地实现或使用本发明。修改的实施例同样也适用于预期的特定应用。本发明的范围为权利要求书全部范围以及其等效物。
权利要求
1.一种引线框架，用于将芯片与外部引线进行电性连接，其特征在于，所述引线框架包括一组指状引脚，在所述指状引脚的边缘侧具有多个突出区域。
2.根据权利要求1所述的引线框架，其特征在于，所述多个突出区域沿着所述指状引脚的长度方向排列。
3.根据权利要求1所述的引线框架，其特征在于，与所述芯片进行电性连接的所述突出区域的上表面与所述指状引脚的剩余部分的上表面在同一平面上。
4.根据权利要求1所述的引线框架，其特征在于，与所述芯片进行电性连接的所述突出区域的上表面低于所述指状引脚的剩余部分的上表面。
5.根据权利要求1所述的引线框架，其特征在于，所述突出区域呈圆形或者方形。
6.一种芯片倒装封装装置，其特征在于，包括一芯片、多个焊料凸点和权利要求1-5所述的任一项的引线框架，其中，与所述引线框架进行电性连接的所述芯片的一表面与多个焊料凸点的第一表面连接；所述焊料凸点的第二表面分别与对应的所述引线框架的突出区域连接，以将所述芯片通过所述焊料凸点连接到所述引线框架。
7.根据权利要求6所述的芯片倒装封装结构，其特征在于，所述焊料凸点的第二表面的尺寸、形状和数量与所述突出区域一致。
8.根据权利要求6所述的芯片倒装封装装置，其特征在于，向所述焊料凸点和所述突出区域的接合处注射塑封材料以包覆所述焊料凸点。
全文摘要
本发明提供了一种引线框架及应用其的一种芯片倒装封装装置，所述引线框架包括一组指状引脚，所述指状引脚上设置了用于固定芯片位置的突出区域，且突出区域的尺寸、形状和数量与芯片上的焊料凸点的尺寸、形状和数量相一致，使芯片在与引线框架倒装封装的过程中，其芯片上的焊料凸点和引线框架的突出区域能够一一对应接合，从而既能保证芯片和引线框架能够精准对位，稳定性增强；同时也能保证焊料凸点在熔融接合过程中形状和位置不致发生太大变形，从而使芯片和引线框架之间形成良好的电性连接。
文档编号H01L23/495GK102394232SQ20111038594
公开日2012年3月28日 申请日期2011年11月29日 优先权日2011年11月29日
发明者谭小春 申请人:杭州矽力杰半导体技术有限公司