[發明專利]一種多圈引腳排列四邊扁平無引腳封裝及制造方法

無效

• 申請號: 201110344630.7
• 申請日: 2011-11-04
• 公開（公告）號: CN102339809A
• 公開（公告）日: 2012-02-01
• 發明（設計）人: 秦飛;夏國峰;安彤;武偉;劉程艷;朱文輝
• 申請（專利權）人: 北京工業大學
• 主分類號: H01L23/495
• 分類號: H01L23/495;H01L23/31;H01L21/56
• 代理公司: 北京思海天達知識產權代理有限公司 11203
• 代理人: 劉萍

技術領域

本發明涉及半導體元器件制造技術領域，尤其涉及到具有多圈引腳排列四邊扁平無引腳封裝，本發明還包括該封裝件的制造方法。

背景技術

隨著電子產品如手機、筆記本電腦等朝著小型化，便攜式，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-lead?Package)封裝，由于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。

圖1A和圖1B分別為傳統QFN封裝結構的背面示意圖和沿剖面的剖面示意圖，該QFN封裝結構包括引線框架11，塑封材料12，粘片材料13，IC芯片14，金屬導線15，其中引線框架11包括芯片載體111和圍繞芯片載體111四周排列的引腳112，IC芯片14通過粘片材料13固定在芯片載體111上，IC芯片13與四周排列的引腳112通過金屬導線15實現電氣連接，塑封材料12對IC芯片14、金屬導線15和引線框架11進行包封以達到保護和支撐的作用，引腳112裸露在塑封材料12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。底面裸露的芯片載體111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芯片14產生的熱量。與傳統的TSOP和SOIC封裝相比，QFN封裝不具有鷗翼狀引線，導電路徑短，自感系數及阻抗低，從而可提供良好的電性能，可滿足高速或者微波的應用。裸露的芯片載體提供了卓越的散熱性能。

隨著IC集成度的提高和功能的不斷增強，IC的I/O數隨之增加，相應的電子封裝的I/O引腳數也相應增加，但是傳統的四邊扁平無引腳封裝件，單圈的引腳圍繞芯片載體呈周邊排列，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。傳統的引線框架無臺階式結構設計，無法有效的鎖住塑料材料，導致引線框架與塑封材料結合強度低，易于引起引線框架與塑封材料的分層甚至引腳或芯片載體的脫落，而且無法有效的阻止濕氣沿著引線框架與塑封材料結合界面擴散到電子封裝內部，從而嚴重影響了封裝體的可靠性。傳統QFN產品在塑封工藝時需要預先在引線框架背面粘貼膠帶以防止溢料現象，待塑封后還需進行去除膠帶、塑封料飛邊等清洗工藝，增加了封裝成本增高。使用切割刀切割分離傳統的四邊扁平無引腳封裝件，切割刀在切割塑封材料的同時也會切割到引線框架金屬，不僅會造成切割效率的降低和切割刀片壽命的縮短，而且會產生金屬毛刺，影響了封裝體的可靠性。因此，為了突破傳統QFN的低I/O數量的瓶頸，提高封裝體的可靠性和降低封裝成本，急需研發一種高可靠性、低成本、高I/O密度的QFN封裝及其制造方法。

發明內容

本發明提供了一種高密度、多圈引腳排列的QFN封裝及其制造方法，以達到突破傳統QFN的低I/O數量的瓶頸和提高封裝體的可靠性的目的。

為了實現上述目的，本發明采用下述技術方案：

本發明提出一種多圈引腳排列四邊扁平無引腳封裝件結構，包括引線框架，金屬材料層，IC芯片，絕緣填充材料，粘貼材料，金屬導線和塑封材料。引線框架沿厚度方向具有臺階式結構，具有上表面、下表面和臺階表面。引線框架包括芯片載體和多個圍繞芯片載體呈多圈排列的引腳。芯片載體配置于引線框架中央部位，橫截面形狀呈矩形狀，芯片載體四邊邊緣部位沿厚度方向具有臺階式結構。圍繞芯片載體呈多圈排列的引腳的橫截面形狀呈圓形或者矩形狀，其中每個引腳包括配置于該上表面的內引腳和配置于該下表面的外引腳。金屬材料層配置于引線框架的上表面位置和下表面位置。IC芯片配置于引線框架上表面的金屬材料層位置，且配置于芯片載體的中央部位。絕緣填充材料配置于引線框架的臺階式結構下，支撐、保護引線框架。粘貼材料配置于IC芯片與引線框架上表面的金屬材料層中間，固定IC芯片于芯片載體上。IC芯片上的多個鍵合焊盤通過金屬導線連接至多個配置有金屬材料層的內引腳和配置有金屬材料層的芯片載體的上表面，以實現電氣互聯。塑封材料包覆密封IC芯片、粘貼材料、金屬導線、引線框架部分區域和部分金屬材料層，暴露出配置于引線框架下表面的金屬材料層。

根據本發明的實施例，引腳框架具有多個圍繞芯片載體呈三圈排列的引腳。

根據本發明的實施例，包括芯片載體和圍繞芯片載體呈三圈排列的引腳的引線框架具有臺階式結構。

根據本發明的實施例，圍繞芯片載體呈三圈排列的引腳的橫截面形狀呈圓形形狀。