CN101533819B - 半导体封装构造、应用于半导体封装构造的导线架及导电件 - Google Patents

半导体封装构造、应用于半导体封装构造的导线架及导电件 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种半导体封装构造、应用于半导体封装构造的导线架及导电件，其半导体封装构造包括有导电件、半导体芯片、及封装体。导电件包含有芯片承脚及打线支脚，其中芯片承脚具有一载面，打线支脚具有至少一环绕于载面的接线部，半导体芯片设置于载面上，并以导线电性连接半导体芯片及接线部，再以封装体包覆半导体芯片、导线、载面、及接线部，以形成半导体封装构造。

Description

半导体封装构造、应用于半导体封装构造的导线架及导电件
技术领域
本发明是有关于一种半导体封装构造，特别是一种半导体封装构造与应用于半导体封装构造的导线架及导电件。
背景技术
光电科技与技术不断地发展进步，使得发光二极管(Light Emitting Diode，LED)的技术日臻成熟，其所具备的使用寿命长、省电、体积小等优点，已逐渐取代传统的灯泡做为照明或警示的用途。
近年来，为了满足使用者对于发光二极管的效率，更发展出高效能的发光二极管，而最具代表性的就属食人鱼型发光二极管(Piranha type light emittingdiode)。食人鱼型发光二极管所发出的亮度及照射角度，都较传统的发光二极管更为宽广，且食人鱼型发光二极管具有四个电性插脚，以辅助散热并可稳固支撑发光二极管。
图1A及图1B所示为常用食人鱼型发光二极管的导电件及导线架的示意图。
请参阅图1A，常用食人鱼型发光二极管的导电件10包括有一芯片承脚11及一打线支脚12，芯片承脚具有一载面13，以供发光芯片14承载于其上，并且藉由一导线15令发光芯片14与打线支脚12相互电性连接，以构成以载面13为中心的固晶焊线区，并以一环氧树脂、硅胶、荧光粉组成的封装体16包覆住固晶焊线区，以形成完整的食人鱼型发光二极管构造。
请参阅图1B，以较常见的支架间距为12.7毫米(mm)的导线架20为例，自各个导电件半成品两侧延伸的电性接脚17分别由二作业条21连接，以串联各个导电件半成品，而作业条是用以于制造厂商制造生产导电件的过程中供运输机台夹持，以进行冲模及电镀工艺，达到自动化生产的目的。最后，在导电件封装成型后将作业条去除，以形成单颗食人鱼型发光二极管的成品。
常用食人鱼型发光二极管的封装构造，由于固晶焊线区仅局限于芯片承脚的载面周缘处，且发光芯片仅依赖导线与打线支脚电性连接所构成的单一焊线区域，使得导线在封装工艺时，封装体的应力变化与热涨冷缩效应大多集中在封装体与导电件的接合处，并因树脂材料的封装体与金属材质的导电件的材料热膨胀系数不同，容易导致导线因为封装构造内部的应力拉扯而产生断裂，造成食人鱼型发光二极管无法顺利发光。
由于近年来金属物料的价格不断地上涨，由于是食人鱼型发光二极管所使用的铜金属及铁金属，在这几年的涨幅更高达110％至200％。而最终被当成废料去除的作业条，以及过大尺寸的导线架于电镀工艺时，其电镀银的用量亦因此而增加，都将造成制造厂商于制造食人鱼型发光二极管时的材料成本大幅提高，如此将迫使厂商必须将商品价格提高以符合成本的需要。反之，厂商甚至必须降低利润来刺激销售。
因此，如何避免导线因封装工艺时的应力影响而造成断裂，以及有效地利用导线架的空间，以将欲去除的作业条的体积更为减少，让制造厂商在提升食人鱼型发光二极管的产品质量之外，亦能达到降低制造成本的需求，是目前相关领域的技术人员亟欲达到的目标。
发明内容
鉴于以上的问题，本发明提供一种半导体封装构造、应用于半导体封装构造的导线架及导电件，藉以改良常用食人鱼型发光二极管的导线容易因应力影响而断裂所导致的产品信赖度降低的问题。
本发明的半导体封装构造包括有一导电件、一半导体芯片、及一封装体。导电件更包含有一芯片承脚及一打线支脚，其中芯片承脚具有一载面及至少一自载面延伸的第一电性接片，打线支脚具有至少一环绕于载面并与载面叉合排列的接线部，以及至少一自接线部延伸的第二电性接片。半导体芯片设置于载面上，并以至少一导线电性连接半导体芯片及接线部。封装体包覆住半导体芯片、导线、载面、及接线部，以构成半导体封装构造。
另外，本发明的打线支脚亦具有一环绕并叉合于载面的延伸部，并以封装体包覆住，用以提供该导线架多个接线区域的选择。
本发明的功效在于，打线支脚延伸有至少一接线部，以减少半导体封装构造于封装时，因封装体与导电件的热膨胀系数不同而产生内应力的拉扯，导致导线容易断裂的问题，藉以提高半导体封装构造的信赖度。
以上关于本发明内容的说明及以下实施方式的说明用以示范与解释本发明的原理，并且提供本发明权利要求保护范围更进一步的解释。
附图说明
图1A为现有技术导电件的立体示意图；
图1B为现有技术导线架的平面示意图；
图2为本发明导线架的平面示意图；
图3A为本发明导电件的立体示意图；
图3B为本发明导电件的立体示意图；以及
图4为本发明半导体封装构造的立体示意图。
其中，附图标记为：
10           导电件
11           芯片承脚
12           打线支脚
13           载面
14           发光芯片
15           导线
16           封装体
17           电性接脚
20           导线架
21           作业条
100          半导体封装构造
110          导电件
111          芯片承脚
112          打线支脚
1121、1122   接线部
1123         中央接线部
113          载面
117          第一电性接片
1171、1172 第一端点
118        第二电性接片
1181、1182 第二端点
120        导线架
121        作业条
140        半导体芯片
150        第一导线
151        第二导线
160        封装体
B1         第一外边界
B1’       第一内边界
B2         第二外边界
B2’       第二内边界
具体实施方式
图2所示为应用于本发明半导体封装构造的导线架的示意图。本发明所揭露的导线架120包括有一芯片承脚111、一打线支脚112、及二作业条121。芯片承脚111具有一载面113，及自载面113分别往Y与-Y方向延伸的二第一电性接片117。打线支脚112包含一中央接线部1123，及分别自该中央接线部1123分别往Y与-Y方向延伸的二第二电性接片118。
其中，该导线架120设计包含二作业条121，该二作业条分别设置于导线架120的上下两侧，并且连接于二第一电性接片117与二第二电性接片118。进一步的说，该二作业条121作为一传输运送的定位控制单元(媒介)，也就是一种类似链条输送的方式，故可达到自动化生产的目的。以导线架120的其中一侧边(Y方向)为例来说，该第一电性接片117与该第二电性接片118分别具有一第一端点1171与一第二端点1181，该二端点位于作业条121该侧边的内部；更进一步的说，该二端点1171、1181位于该作业条121的一第一外边界B1、一第一内边界B1’之间。
因此，电性接片117、118的端点位置可用以决定作业条121的内外边界的位置。故，导线架120的另一侧边(-Y方向)的该第一电性接片117与该第二电性接片118亦具有一第一端点1172与一第二端点1182，且该二端点位于该侧作业条121的第二外边界B2与第二内边界B2’之间。
故如上所述，本发明的导线架架构在不影响作业条的输送定位的功能及自动冲压和电镀的生产流程下，不仅增加导线架120的结构强度，更将常用导线架120的宽度由25.4毫米(mm)缩减至20.4毫米(mm)，使得导线架120的整体体积大幅减少，藉以降低导线架120的用料及电镀工艺所产生的材料成本与制造成本。
此外，该打线支脚112更可包含环绕于载面113周缘的接线部1121、1122，用以提供该导线架120多个接(焊)线区域的选择。
图3A及图4所示为本发明半导体封装构造及应用于半导体封装构造的导电件的立体示意图。本发明所揭露的半导体封装构造100包括有一导电件110、一半导体芯片140、及一封装体160。其中，本发明所揭露的半导体封装构造100为一发光二极管封装构造。
本发明的导电件110包含有一芯片承脚111及一打线支脚112。芯片承脚111具有一载面113，及自载面113延伸的二第一电性接片117。打线支脚112包含有二环绕于载面113周缘的接线部1121、1122，及分别自二接线部1121、1122延伸的第二电性接片118，且第一导线150与第二导线151分别电性连接于半导体芯片140与接线部1121、1122。本发明的芯片承脚111与打线支脚112分别具有二电性接片117、118，其中芯片承脚111与打线支脚112的其中一电性接片117、118分别具有一第一端点1172与一第二端点1182，是用以电性连接电极(图中未示)，以提供一电能至导电件110中，而芯片承脚111与打线支脚112的另一电性接片117、118亦分别具有一第一端点1171与一第二端点1181，做为半导体封装构造100的散热，藉以增加半导体封装构造100的散热面积。
其中，该二接线部1121、1122与载面113形成一叉合架构(interdigitatedstructure)，除用以提供多重焊线区域的选择外，亦提供一不受支架弯角内应力影响的安全区域，避免后续工艺可能因该内应力影响所造成断线或支架变形的问题。
另外，除了如图3A所示的为环绕于载面113的二接线部1121、1122外，亦可如图3B所示，设计为单一个环绕于载面113的接线部1122，且自接线部1122延伸有一与电极相互电性连接的第二电性接片118，而第一导线150电性连接于半导体芯片140与接线部1122。
本发明的半导体芯片140为一发光芯片，设置于芯片承脚111的载面113上。藉由第一导线150或第二导线151电性连接于半导体芯片140与打线支脚112的其中一电性连接于电极的第二电性接片118，以电性导通半导体芯片140，并令半导体芯片140发光作动。值得注意的是，本发明的打线支脚112更可依据半导体芯片140的设计，而可选择性地将二第二电性接片118电性同时连接于电极，故该半导体芯片140则可以二导线150、151分别连接于打线支脚112的二接线部1121、1122，避免单一导线的断线问题，进而增加产品的可靠度。
然而，本发明所述导电件110的芯片承脚111与打线支脚112亦可设计为分别具有单一个电性接片117、118，并分别自电性接片117、118延伸有第一端点1172与第二端点1182，以做为电性连接于电极之用，并不以本发明所揭露的实施例为限。
请继续参阅图4，封装体160的主要材质为环氧树脂或聚硅氧(Silicone)，再搭配荧光粉覆盖或混合的工艺，再包覆住载面113、至少一接线部1121、1122、半导体芯片140、及第一导线150，以形成半导体封装构造100。打线支脚112的接线部1121、1122设置于该载面113周围，以构成封装体160的应力与变形影响最小的安全焊线区域，有效减少打线支脚112与封装体160之间因树脂材料与金属材料的热膨胀系数不同所产生的应力影响，避免第一导线150因封装体160固化所产生的内应力而造成断裂的问题。
换言之，半导体封装构造100的打线支脚112与芯片承脚111具有部分的叉合排列区域，该叉合区域由打线支脚112的任一横向延伸部(如X方向的接线部1121、1122)与载面113所构成；故其内应力非集中于封装体160两端的半圆缺口而集中于交错区域(中央区域)；也就是说，因封装体160固化工艺所产生位于封装体160和导电件110粘合处向外拉扯的内应力也随之减少。
更进一步的说，该第一导线150并非位于向外拉扯内应力较大的方向，而其较佳的位置是与该最大应力方向呈垂直。
此外，本发明的接线部1121、1122根据有限元素分析法(Finite ElementAnalysis，FEA)的分析结果而设计为环绕于芯片承脚111的载面113，其分析仿真数据为：常用食人鱼型发光二极管的固晶焊线区的变形量介于0.0172至0.0315毫米(mm)，而本发明导电件110的固晶焊线区的变形量介于0.0161至0.0295毫米(mm)，明显较常用食人鱼型发光二极管的变形量为少。因此，本发明的接线部1121的设计可有效改善因封装体160与导电件110所选用的材料差异，导致热膨胀系数的不同而造成半导体封装构造100内部产生应力拉扯，进而让第一导线150容易断裂的问题。
本发明的半导体封装构造、应用于半导体封装构造的导线架及导电件，其打线支脚延伸有至少一环绕于载面的接线部，以减少导线在封装时因应力拉扯而造成断裂的可能性，藉以提高半导体封装构造的信赖度。
虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (4)

1.一种半导体封装构造，其特征在于，包括有：
一导电件，其包含有一芯片承脚及一打线支脚，该芯片承脚具有一载面，该打线支脚包含一中央接线部与至少一环绕于该载面的接线部；
一半导体芯片，设置于该载面上，并以至少一导线电性连接该半导体芯片及该环绕于该载面的接线部；以及
一封装体，包覆住该半导体芯片、该导线、该载面、该中央接线部及该环绕于该载面的接线部，
其中，该芯片承脚还包含有至少一自该载面延伸的第一电性接片，该打线支脚还包含有至少一自该环绕于该载面的接线部延伸的第二电性接片，且该第一电性接片与该第二电性接片电性连接于该半导体芯片的电极。
2.如权利要求1所述的半导体封装构造，其特征在于，该打线支脚延伸有二环绕于该载面的该接线部。
3.如权利要求2所述的半导体封装构造，其特征在于，该半导体芯片以该导线选择性电性连接于其中一该环绕于该载面的接线部。
4.如权利要求2所述的半导体封装构造，其特征在于，该半导体芯片以二该导线分别电性连接于该二环绕于该载面的接线部。
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