TW202023000A

TW202023000A - 半導體封裝結構

Info

Publication number: TW202023000A
Application number: TW107144415A
Authority: TW
Inventors: 周世文
Original assignee: 南茂科技股份有限公司
Priority date: 2018-12-11
Filing date: 2018-12-11
Publication date: 2020-06-16
Also published as: CN111312666B; TWI688057B; CN111312666A

Abstract

一種半導體封裝結構包括導線架、晶片、膠層以及封裝膠體。導線架包括承載座與多個引腳。承載座具有上表面、相對於上表面的下表面、連接上表面的側表面以及位於上表面與側表面之間的第一轉角。晶片設置於承載座的上表面且電性連接多個引腳。晶片透過膠層連接承載座。膠層覆蓋承載座的上表面及部分側表面，且包覆承載座的第一轉角。封裝膠體覆蓋導線架、晶片及膠層。

Description

半導體封裝結構

本發明是有關於一種封裝結構，且特別是有關於一種半導體封裝結構。

半導體封裝技術包含有許多封裝形態，其中屬於扁平封裝系列的四方/二方扁平無外引腳(QFN/DFN)封裝具有較短的訊號傳遞路徑及相對較快的訊號傳遞速度，因此四方/二方扁平無外引腳封裝適用於高頻傳輸之晶片封裝，且為低腳位(low pin count)封裝型態的主流之一。一般而言，QFN/DFN封裝所採用的導線架的製做是將金屬薄板以蝕刻的方式形成晶片承載座與多個引腳。蝕刻液由金屬薄板底面流入使得最終形成的承載座或引腳具有略呈弧狀的側壁，且承載座或引腳的頂面與側壁之間形成較銳利的夾角，導致應力易集中於該處。在後續的溫度循環測試(Temperature Cycle Test, TCT)或實際產品的應用中，包覆導線架的封裝膠體(molding compound)易因熱脹冷縮從承載座或引腳較銳利的夾角處開始破裂(crack)，甚至還會破裂至半導體封裝外，進而降低封裝體的可靠度。因此，如何克服上述半導體封裝受熱後產生破裂的技術問題，便成為當前亟待解決的問題之一。

本發明提供一種半導體封裝結構，具有良好的可靠度。

本發明的半導體封裝結構包括導線架、晶片、膠層以及封裝膠體。導線架包括承載座與多個引腳。承載座具有上表面、相對於上表面的下表面、連接上表面的側表面以及位於上表面與側表面之間的第一轉角。晶片設置於承載座的上表面，且電性連接多個引腳。晶片透過膠層連接承載座。膠層覆蓋承載座的上表面及部分側表面，且包覆承載座的所述第一轉角。封裝膠體覆蓋導線架、晶片及膠層。

在本發明的一實施例中，上述的膠層的彈性模數小於封裝膠體的彈性模數。

在本發明的一實施例中，上述的晶片延伸超出承載座的第一轉角。

在本發明的一實施例中，上述的各引腳具有頂面、連接頂面的側壁以及位於頂面與側壁之間的第二轉角，且晶片與膠層延伸至部分多個引腳的頂面，膠層包覆部分多個引腳的第二轉角。

在本發明的一實施例中，上述的承載座還具有第一凹陷。第一凹陷使側表面包括第一側表面與第二側表面，且下表面包括第一下表面與第二下表面，其中第一側表面較第二側表面遠離承載座的中心，第二下表面較第一下表面遠離上表面。

在本發明的一實施例中，上述的膠層包覆承載座的所述第一側表面。

在本發明的一實施例中，上述的膠層進一步包覆第一下表面。

在本發明的一實施例中，上述的各引腳具有頂面、相對於頂面的底面、連接頂面的側壁、位於頂面與側壁之間的第二轉角以及第二凹陷。第二凹陷使側壁包括第一側壁與第二側壁，且底面包括第一底面與第二底面，其中第二側壁較第一側壁遠離承載座，第二底面較第一底面遠離頂面，晶片與膠層延伸至部分多個引腳的頂面，膠層包覆部分多個引腳的第二轉角。

在本發明的一實施例中，上述的膠層包覆承載座的第一側表面與部分多個引腳的第一側壁。

在本發明的一實施例中，上述的膠層進一步包覆承載座的第一下表面部分多個與引腳的第一底面。

基於上述，本發明的半導體封裝結構利用彈性較佳的膠層包覆承載座的第一轉角，幫助消散易集中於第一轉角的應力，以降低封裝膠體於溫度循環測試或後續之產品運作時因熱脹冷縮而自第一轉角處破裂的現象，進而提升半導體封裝結構的可靠度。

為讓本發明的上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。

參照本實施例之圖式以更全面地闡述本發明。然而，本發明亦可以各種不同的形式體現，而不應限於本文中所述之實施例。圖式中的層或區域的厚度、尺寸或大小會為了清楚起見而放大。相同或相似之參考號碼表示相同或相似之元件，以下段落將不再一一贅述。

圖1至圖8是本發明一些實施例的半導體封裝結構的剖面示意圖。請先參考圖1，半導體封裝結構100包括導線架110，其中導線架110包括承載座120與多個引腳130。承載座120具有上表面121、相對於上表面121的下表面122、連接上表面121的側表面123以及位於上表面121與側表面123之間的第一轉角R1。另一方面，引腳130具有頂面131、相對於頂面131的底面132、連接頂面131的側壁133以及位於頂面131與側壁133之間的第二轉角R2。此外，多個引腳130以一間隙G設置於承載座120的周圍。多個引腳130可以是設置於承載座120的相對兩邊，也可包圍承載座120的四邊，本發明對此不作限制。

在本實施例中，半導體封裝結構100還包括晶片140。晶片140設置於承載座120的上表面121。另一方面，如圖1所示，晶片140可延伸超出承載座120的第一轉角R1，但不與引腳130的頂面131接觸。換句話說，晶片140可以僅延伸至間隙G的上方。特別說明的是，本發明不限制晶片140的種類，可視實際設計需求而定。此外，如圖1所示，晶片140可採用打線接合(wire bonding)的方式電性連接至引腳130。舉例來說，導線170可以連接位於晶片140的主動表面141的接墊(未繪示)與引腳130的頂面131，其中晶片140的主動表面141遠離承載座120的上表面121。特別說明的是，上述導線的連接方式可視實際製程需求而調整。

在本實施例中，半導體封裝結構100還包括膠層150。晶片140透過膠層150連接承載座120。膠層150覆蓋承載座120的上表面121及部分側表面123，且包覆承載座120的第一轉角R1。在本實施例中，膠層150可以是高彈性的膠膜，且膠層150可以先形成於晶片140的背表面(相對於主動表面141的面)，並且可在晶片接合製程中藉由熱壓方式使膠層150包覆住承載座120的上表面121及部分側表面123。換言之，承載座120的第一轉角R1會埋入膠層150中。另一方面，在本實施例中，膠層150的寬度是等於晶片140的寬度，但本發明不限於此。

在本實施例中，半導體封裝結構100還包括封裝膠體160。封裝膠體160覆蓋導線架110、晶片140及膠層150。較佳地，膠層150的彈性模數(modulus of elasticity)可以是小於封裝膠體160的彈性模數。舉例而言，在25℃的溫度條件下，封裝膠體160的彈性模數例如是大於15GPa，膠層150的彈性模數例如是小於5GPa。換言之，膠層150較封裝膠體160具有較佳的彈性，藉由膠層150包覆承載座120的第一轉角R1，可幫助消散易集中於第一轉角R1的應力，降低封裝膠體160於溫度循環測試或後續之產品運作時因熱脹冷縮而自第一轉角R1處破裂的現象，進而提升半導體封裝結構100的可靠度。

請參考圖2，本實施例的半導體封裝結構100A與上述實施例的半導體封裝結構100略有不同，進一步而言，本實施例的半導體封裝結構100A的晶片140A與膠層150A可延伸至部分引腳130的頂面131，且膠層150A進一步包覆部分引腳130的第二轉角R2。由於膠層150A亦包覆引腳130的第二轉角R2，集中於第二轉角R2處的應力可藉由膠層150A消散，因此可以進一步降低封裝膠體160於溫度循環測試或後續之產品運作時因熱脹冷縮而自第二轉角R2處破裂的現象，進而更提升半導體封裝結構100A的可靠度。

請參考圖3，本實施例的半導體封裝結構100B與上述實施例的半導體封裝結構100略有不同，進一步而言，半導體封裝結構100B的承載座120還具有第一凹陷124。第一凹陷124使側表面123包括第一側表面123a與第二側表面123b，且下表面122包括第一下表面122a與第二下表面122b。第一側表面123a較第二側表面123b遠離承載座120的中心。第二下表面122b較第一下表面122a遠離上表面121。在本實施例中，膠層150B包覆承載座120的第一側表面123a。進一步來說，膠層150B部分覆蓋承載座120的第一側表面123a。

請繼續參考圖3，引腳130的頂面131與側壁133之間還具有第二凹陷134。第二凹陷134使側壁133包括第一側壁133a與第二側壁133b，且底面132包括第一底面132a與第二底面132b。第二側壁133b較第一側壁133a遠離承載座120。第二底面132b較第一底面132a遠離頂面131。由於封裝膠體160可填入第一凹陷124與第二凹陷134中，因此可降低承載座120與引腳130從封裝膠體160中脫落的機率。

請參考圖4，本實施例的半導體封裝結構100C與上述實施例的半導體封裝結構100B略有不同，進一步而言，半導體封裝結構100C的膠層150C進一步延伸包覆承載座120的第一側表面123a。更進一步而言，承載座120通常為四方形，故具有四個第一側表面123a，圖4為半導體封裝結構100C的剖面示意圖，僅示意地繪示出其中兩個第一側表面123a。在本實施例中，膠層150C完全覆蓋承載座120的四個第一側表面123a。在其他實施例中，膠層150C所覆蓋的第一側表面123a的數量或覆蓋第一側表面123a的面積可視需求調整，本發明對此不作限制。

請參考圖5，本實施例的半導體封裝結構100D與上述實施例的半導體封裝結構100C略有不同，進一步而言，半導體封裝結構100D的膠層150D進一步包覆承載座120的第一下表面122a。進一步來說，膠層150D可以是完全覆蓋承載座120的第一下表面122a，且部分覆蓋承載座120的第二側表面123b。更進一步而言，承載座120通常為四方形，故具有四個第一側表面123a以及四個第二側表面123b，圖5為半導體封裝結構100D的剖面示意圖，僅示意地繪示出其中兩個第一側表面123a以及兩個第二側表面123b。在本實施例中，膠層150D完全覆蓋承載座120的四個第一側表面123a，且部分覆蓋承載座120的四個第二側表面123b。在其他實施例中，膠層150D所覆蓋的第一側表面123a以及第二側表面123b的數量或覆蓋第一側表面123a以及第二側表面123b的面積可視需求調整。

請參考圖6，本實施例的半導體封裝結構100E與上述實施例的半導體封裝結構100B略有不同，進一步而言，本實施例的半導體封裝結構100E的晶片140A與膠層150E可延伸至部分引腳130的頂面131，且膠層150E包覆部分引腳130的第二轉角R2。另一方面，膠層150E包覆承載座120的第一側表面123a與部分引腳130的第一側壁133a。應說明的是，膠層150E所覆蓋的第一側表面123a的數量或覆蓋第一側表面123a的面積可視需求調整，類似於圖4所述，於此不再贅述。

請參考圖7，本實施例的半導體封裝結構100F與上述實施例的半導體封裝結構100E略有不同，進一步而言，本實施例的半導體封裝結構100F的膠層150F進一步完全包覆承載座120的第一側表面123a與引腳130的第一側壁133a。應說明的是，膠層150F所覆蓋的第一側表面123a的數量或覆蓋第一側表面123a的面積可視需求調整，類似於圖4所述，於此不再贅述。

請參考圖8，本實施例的半導體封裝結構100G與上述實施例的半導體封裝結構100F略有不同，進一步而言，本實施例的半導體封裝結構100G的膠層150G進一步包覆承載座120的第一下表面122a與部分引腳130的第一底面132a。進一步來說，膠層150G可以是部分覆蓋引腳130的第一底面132a。在本實施例中，膠層150G完全覆蓋承載座120的第一下表面122a與部分覆蓋引腳130的第一底面132a。應說明的是，膠層150G所覆蓋的第一側表面123a以及第二側表面123b的數量或覆蓋第一側表面123a以及第二側表面123b的面積可視需求調整，類似於圖5所述，於此不再贅述。

特別說明的是，本發明不限制膠層延伸的覆蓋程度，上述所有實施例可以搭配組合，只要膠層有包覆到承載座的第一轉角，皆屬本發明所欲保護的範圍。

綜上所述，本發明的半導體封裝結構利用彈性較佳的膠層包覆承載座的第一轉角，幫助消散易集中於第一轉角的應力，以降低封裝膠體於溫度循環測試或後續之產品運作時因熱脹冷縮而自第一轉角處破裂的現象，進而提升半導體封裝結構的可靠度。

雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明的精神和範圍內，當可作些許的更動與潤飾，故本發明的保護範圍當視後附的申請專利範圍所界定者為準。

100、100A~100G:半導體封裝結構110:導線架120:承載座121:上表面122:下表面122a:第一下表面122b:第二下表面123:側表面123a:第一側表面123b:第二側表面124:第一凹陷130:引腳131:頂面132:底面132a:第一底面132b:第二底面133:側壁133a:第一側壁133b:第二側壁134:第二凹陷140、140A:晶片141:主動表面150、150A~150G:膠層160:封裝膠體170:導線R1:第一轉角R2:第二轉角G:間隙

圖1至圖8是本發明一些實施例的半導體封裝結構的剖面示意圖。

100:半導體封裝結構

110:導線架

120:承載座

121:上表面

122:下表面

123:側表面

130:引腳

131:頂面

132:底面

133:側壁

140:晶片

141:主動表面

150:膠層

160:封裝膠體

170:導線

R1:第一轉角

R2:第二轉角

G:間隙

Claims

一種半導體封裝結構，包括：導線架，包括承載座與多個引腳，其中所述承載座具有上表面、相對於所述上表面的下表面、連接所述上表面的側表面以及位於所述上表面與所述側表面之間的第一轉角；晶片，設置於所述承載座的所述上表面，且電性連接所述多個引腳；膠層，所述晶片透過所述膠層連接所述承載座，其中所述膠層覆蓋所述承載座的所述上表面及部分所述側表面，且包覆所述承載座的所述第一轉角；以及封裝膠體，覆蓋所述導線架、所述晶片及所述膠層。
如申請專利範圍第1項所述的半導體封裝結構，其中所述膠層的彈性模數小於所述封裝膠體的彈性模數。
如申請專利範圍第1項所述的半導體封裝結構，其中所述晶片延伸超出所述承載座的所述第一轉角。
如申請專利範圍第3項所述的半導體封裝結構，其中各所述引腳具有頂面、連接所述頂面的側壁以及位於所述頂面與所述側壁之間的第二轉角，且所述晶片與所述膠層延伸至部分所述多個引腳的所述頂面，所述膠層包覆部分所述多個引腳的所述第二轉角。
如申請專利範圍第1項所述的半導體封裝結構，其中所述承載座還具有第一凹陷，所述第一凹陷使所述側表面包括第一側表面與第二側表面，且所述下表面包括第一下表面與第二下表面，其中所述第一側表面較所述第二側表面遠離所述承載座的中心，所述第二下表面較所述第一下表面遠離所述上表面。
如申請專利範圍第5項所述的半導體封裝結構，其中所述膠層包覆所述承載座的所述第一側表面。
如申請專利範圍第6項所述的半導體封裝結構，其中所述膠層進一步包覆所述第一下表面。
如申請專利範圍第5項所述的半導體封裝結構，其中各所述引腳具有頂面、相對於所述頂面的底面、連接所述頂面的側壁、位於所述頂面與所述側壁之間的第二轉角以及第二凹陷，所述第二凹陷使所述側壁包括第一側壁與第二側壁，且所述底面包括第一底面與第二底面，其中所述第二側壁較所述第一側壁遠離所述承載座，所述第二底面較所述第一底面遠離所述頂面，所述晶片與所述膠層延伸至部分所述多個引腳的所述頂面，所述膠層包覆部分所述多個引腳的所述第二轉角。
如申請專利範圍第8項所述的半導體封裝結構，其中所述膠層包覆所述承載座的所述第一側表面與部分所述多個引腳的所述第一側壁。
如申請專利範圍第9項所述的半導體封裝結構，其中所述膠層進一步包覆所述承載座的所述第一下表面與部分所述多個引腳的所述第一底面。