CN103367288B - 电子装置及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种电子装置及其制造方法。该电子装置包括一半导体元件封装、一基板、多个第一焊料连接件及多个第二焊料连接件。半导体元件封装包含一芯片座、设置于芯片座旁的多个引脚及多个强化元件、电连接引脚的一芯片，及包覆芯片、部分引脚及强化元件且暴露各强化元件的至少一侧表面的一封装本体。强化元件与封装本体的侧表面共平面。基板包含对应引脚的多个第一焊垫及对应强化元件的多个第二焊垫。第一焊料连接件设置于第一焊垫与引脚间。第二焊料连接件设置于第二焊垫与强化元件间。第二焊料连接件接触强化元件的侧表面。第二接垫的一表面积大于对应的强化元件的一表面积。本发明的强化元件增加了焊接触区域及焊料容量以增加连接强度。

Description

电子装置及其制造方法
技术领域
本发明涉及一种半导体元件封装，且特别是涉及具有一导线架的半导体元件封装及其制造方法。
背景技术
四方扁平无引脚封装（QFN）是一种半导体封装技术，因具有较短的信号传递路径及相对较快的信号传递速度，故四方扁平无引脚封装适用于高频传输（例如射频频带）的芯片封装，且已在无线领域封装应用上逐渐普遍。
在四方扁平无引脚封装的一制造方法中，提供了具有多个芯片座及多个引脚的一导线架。多个芯片经由接合引线电连接至导线架的这些引脚。这些引脚、接合引线与芯片被模制化合物（molding compound）或包覆材料（encapsulant）封装与保护，并且这些引脚的底部暴露于封装材料之外，用以电连接至例如印刷电路板的一外接装置。此结构可被分割出个别的四方扁平无引脚封装。
四方扁平无引脚封装在配置于印刷电路板的表面之后，利用一落摔测试来评估在四方扁平无引脚封装与印刷电路板之间焊料连接件的可靠度。经落摔测试后，位于四方扁平无引脚封装角落的焊料连接件通常会破裂。因此，需要增加位于角落的焊料连接件的强度。
发明内容
为解决上述问题，本发明的一实施例包括一种电子装置，电子装置包括一半导体元件封装。半导体元件封装包含一芯片座、设置于芯片座旁的多个引脚及设置于芯片座旁的多个强化元件。各强化元件具有一实质上为三角形的外表面及三个侧表面。半导体元件封装还包含设置于芯片座且电连接于这些引脚的一芯片，以及包覆芯片、这些引脚的至少一部分及这些强化元件的至少一部分且暴露各强化元件的至少两个侧表面的一封装本体。被暴露的这些强化元件的这些侧表面与封装本体的侧表面共平面。电子装置还包括一基板，基板包含对应于这些引脚的多个第一接垫及对应于这些强化元件的多个第二接垫。电子装置还包括多个第一焊料连接件，设置于这些第一接垫与这些引脚之间。电子装置还包括多个第二焊料连接件，设置于这些第二接垫与这些强化元件之间。各第二接垫的一表面积大于所对应的强化元件的一表面积。这些第二焊料连接件接触这些强化元件的这些侧表面。
本发明的另一实施例包括一种电子装置，电子装置包括一半导体元件封装。半导体元件封装包含一芯片座及设置于芯片座旁的多个引脚。半导体元件封装还包含对称地设置于芯片座旁的多个强化元件。各强化元件包含实质上为矩形的多个内表面及多个外表面。半导体元件封装还包含设置于芯片座且电连接于这些引脚的一芯片，以及包覆芯片、这些引脚的至少一部分及这些强化元件的至少一部分且暴露各强化元件的至少一侧表面的一封装本体。被暴露的这些强化元件的这些侧表面与封装本体的侧表面共平面。电子装置还包括一基板，包含对应于这些引脚的多个第一接垫及对应于这些强化元件的多个第二接垫。电子装置还包括设置于这些第一接垫与这些引脚之间的多个第一焊料连接件。电子装置还包括设置于这些第二接垫与这些强化元件之间的多个第二焊料连接件。这些强化元件包含设置于封装本体的多个角落的多个第一强化元件部分以及设置于封装本体的各边的中央的多个第二强化元件部分。这些第二焊料连接件接触这些强化元件的这些侧表面。
本发明的另一实施例包括一种电子装置的制造方法，包括提供一半导体元件封装。半导体元件封装包含一芯片座、环绕芯片座的多个引脚、环绕芯片座的多个强化元件。半导体元件封装还包含设置于芯片座且电连接至这些引脚的一芯片以及包覆芯片、部分这些引脚及部分这些强化元件且暴露各强化元件的至少一侧表面的一封装本体。这些强化元件的侧表面与封装本体的侧表面共平面。电子装置的制造方法还包括提供一基板。基板包含对应于这些引脚的多个第一接垫及对应于这些强化元件的多个第二接垫。电子装置的制造方法还包括通过多个第一焊料连接件及多个第二焊料连接件将半导体元件封装配置于基板。这些第一焊料连接件设置于这些第一接垫及这些引脚之间。这些第二焊料连接件设置于这些第二接垫与这些强化元件之间。各第二接垫的区域大于其对应的强化元件的区域。
为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合所附附图作详细说明如下。
附图说明
图1A是依照本发明的一实施例的一种半导体元件封装的底面示意图；
图1B是图1A的半导体元件封装沿1B-1B线段的剖面示意图；
图1C是图1A的半导体元件封装沿1C-1C线段的剖面示意图；
图1D是图1A的半导体元件封装设置于印刷电路板表面后的剖面示意图；
图2是依照本发明的另一实施例的一种半导体元件封装的底面示意图；
图3是依照本发明的另一实施例的一种半导体元件封装的底面示意图；
图4是依照本发明的另一实施例的一种半导体元件封装的底面示意图；
图5是依照本发明的另一实施例的一种半导体元件封装的底面示意图；
图6是依照本发明的另一实施例的一种半导体元件封装的底面示意图；
图7A是依照本发明的一实施例的一种电子装置的底面示意图；
图7B是图7A的电子装置沿7B-7B线段的剖面示意图；
图8是依照本发明的另一实施例的一种电子装置的底面示意图。
主要元件符号说明
C：角落
Wd：宽度
Wb：宽度
10、20a、20b：印刷电路板
30a：接合接垫
32a：被暴露出的表面
40a、40b：强化接垫
42a：被暴露出的表面
44a：强化接垫部分
45a：第一强化接垫部分
46b：第二强化接垫部分
50：焊料掩模层
100a、100b、100c、100d、100e、100f、100h：半导体元件封装
200a、200b、200c、200d、200e、200f、200h：载具
210：芯片座
210a：凹穴
220：引脚
222：第一内表面
223、225：金属电镀层
224：第一外表面
230a、230b、236c、230d、236e、230f、230h：强化元件
232a、239d’、239f’：第二内表面
234a、239d、239f：第二外表面
236b、236c：强化元件部分
236d、236e、236f、236h：第一强化元件部分
237b、237c、237d、237e、237h：外表面
237b’、237c’、237d’、237e’、237h’：内表面
237b”：侧表面
237f：第一外表面
237f’：第一内表面
238d、238f、238h：第二强化部分
239h：外表面
239h’：内表面
300：芯片
400：接合引线
500：模制化合物
600：焊料
700a、700b：电子装置
具体实施方式
请参阅图1A至图1C，图1A是依照本发明的一实施例的一种四方扁平无引脚的半导体元件封装100a的底面示意图。图1B是图1A的半导体元件封装沿1B-1B线段的剖面示意图。图1C是图1A的半导体元件封装沿1C-1C线段的剖面示意图。
请参阅图1A，半导体元件封装100a包含一载具200a、一芯片300及一模制化合物500。载具200a包含一芯片座210、多个引脚220及一强化元件230a。芯片座210具有用以容纳芯片300的一凹穴210a。这些引脚220环置于芯片座210的四周，每一引脚220具有相对的一第一内表面222及一第一外表面224（如图1B所示）。强化元件230a设置于芯片座210四周且连续地外接于半导体元件封装100a的外缘，强化元件230a具有相对的一第二内表面232a及一第二外表面234a。强化元件230a的第二外表面234a的一表面积大于各引脚220的第一外表面224的一表面积。此外，第二内表面232a的一表面积小于第二外表面234a的一表面积。强化元件230a的第二内表面232a与第二外表面234a的形状由上视图或是下视图来看均可为环状。
请参阅图1B，多个金属电镀层223、225可被设置于第一内表面222及第一外表面224。这些金属电镀层223、225可由钛/铜（Ti/Cu）、镍/金（Ni/Au）、其他适合的金属、合金、或是如同族的金属或合金所形成，并不局限于铬/铬-铜/铜（Cr/Cr—Cu/Cu）、钛/镍-钒（Ti/Ni—V）、钛/镍-钒/铜（Ti/Ni—V/Cu）、钛/钨（Ti/W）及钛/钨/金（Ti/W/Au）。
请继续参阅图1B，芯片300被设置在载具200a的芯片座210上。半导体元件封装100a还包含多条接合引线400，使芯片300电连接至这些引脚220的这些第一内表面222。这些接合引线400也可使芯片300电连接至芯片座210。模制化合物500包覆芯片300、这些接合引线400及这些引脚220的这些第一内表面222，且暴露这些引脚220的这些第一外表面24与芯片座210的下表面。
请参阅图1C，如上所述，强化元件230a具有相对的第二内表面232a及第二外表面234a。这些接合引线400将芯片300电连接至强化元件230a的第二内表面232a。模制化合物500还包覆了强化元件230a的第二内表面232a且暴露了强化元件230a的第二外表面234a。
请参阅图1D，图1D是图1A的半导体元件封装100a设置于印刷电路板表面后的剖面示意图。这些引脚220的这些第一外表面224与强化元件230a的第二外表面234a通过焊料600被配置于一印刷电路板10上。由于强化元件230a增加了焊接触区域及焊料容量以增加连接强度，使得半导体元件封装100a与印刷电路板10之间焊料连接件的可靠度增加。焊料600可通过例如是浸焊、焊锡印刷、无电电镀或是任何将其配置在印刷电路板表面的方式形成于半导体元件封装100a上。焊料600也可通过点胶过程（dispensingprocess）、网版印刷、刻板印花或是任何配置在印刷电路板表面的方式形成于印刷电路板10上。
请参阅图2，图2是依照本发明的另一实施例的一种半导体元件封装100b的底面示意图。半导体元件封装100b类似于图1A的半导体元件封装100a，主要差异在于半导体元件封装100b的一强化元件230b包含多个强化元件部分236b。这些强化元件部分236b位于载具200b的多个角落C，且以芯片座210为中心对称地设置。各强化元件部分236b具有相对的一外表面237b及一内表面237b’。各外表面237b及各内表面237b’的形状实质上为三角形，且这些外表面237b的边缘实质上对齐于模制化合物500的侧边缘。由于各外表面237b的表面积大于对应的内表面237b’的表面积，故这些内表面237b’的边缘自模制化合物500的侧边缘凹入，而非实质上对齐于模制化合物500的侧边缘。此外，强化元件部分236b的外表面237b的表面积大于引脚220的第一外表面224的表面积。
请参阅图3，图3是依照本发明的另一实施例的一种半导体元件封装100c的底面示意图。半导体元件封装100c类似于图1B的半导体元件封装100b，主要差异在于强化元件部分236c的一外表面237c与一内表面237c’实质上是圆形。外表面237c的一表面积大于内表面237c’的一表面积。强化元件部分236c的外表面237c的表面积大于引脚220的第一外表面224的表面积。
请参阅图4，图4是依照本发明的另一实施例的一种半导体元件封装的底面示意图。半导体元件封装100d类似于图3的半导体元件封装100c，主要差异在于半导体元件封装100d的一强化元件230d包含多个第一强化元件部分236d及多个第二强化部分238d。第一强化元件部分236d类似于图3的第一强化元件部分236c。这些第二强化部分238d对称地连接至芯片座210的各边缘的中央且延伸至载具200d的边缘。各第二强化元件部分238d具有相对的一第二外表面239d及一第二内表面239d’。第二外表面239d与第二内表面239d’的形状实质上为矩形，且各第二强化元件部分238d的第二外表面239d的表面积大于各引脚220的第一外表面224的表面积。
请参阅图5，图5是依照本发明的另一实施例的一种半导体元件封装100e的底面示意图。半导体元件封装100e类似于图4的半导体元件封装100d，主要差异在于这些第一强化元件部分236d被省略。
请参阅图6，图6是依照本发明的另一实施例的一种半导体元件封装100f的底面示意图。半导体元件封装100f类似于图1A的半导体元件封装100a，主要差异在于半导体元件封装100f的一强化元件230f包含多个第一强化元件部分236f及多个第二强化元件部分238f。这些第一强化元件部分236f位于载具200f的多个角落C，且以芯片座210为中心对称地设置。这些第二强化元件部分238f以芯片座210为中心，对称地设置在载具200f的各边缘的中央。各第一强化元件部分236f具有相对的一第一外表面237f及一第一内表面237f’。这些第一外表面237f与这些第一内表面237f’的形状实质上为矩形，且这些第一外表面237f的边缘实质上对齐于模制化合物500的侧边缘。然而，各第一外表面237f的一表面积大于对应的第一内表面237f’的一表面积，故这些第一内表面237f’的边缘自模制化合物500的侧边缘凹入，而非实质上对齐于模制化合物500的侧边缘。各第二强化元件部分238f具有相对的一第二外表面239f及一第二内表面239f’。这些第二外表面239f及这些第二内表面239f’实质上矩形。这些第二强化元件部分238f的第二外表面239f的边缘实质上对齐于模制化合物500的侧边缘。然而，各第二外表面239f的一表面积大于对应的第二内表面239f’的一表面积，故这些第二内表面239f’的边缘自模制化合物500的侧边缘凹入，而非实质上对齐于模制化合物500的侧边缘。第一强化元件部分236f的第一外表面237f的表面积与第二强化元件部分238f的第二外表面239f的表面积大于引脚220的第一外表面224的表面积。
在其他的实施例中，强化元件230a、230b及强化元件部分236c、236d、236e、236f可能为其他的形状或形式。然而，强化元件230a、230b及强化元件部分236c、236d、236e、236f的外表面234a、237b、237c、237d、237e、237f、239d、239f的表面积大于各引脚220的第一外表面224的表面积。这些强化元件的外表面的表面积与各引脚的外表面的表面积的比例大于等于4。此结构可增强半导体元件封装与印刷电路板之间的连接强度以及焊料接合的可靠度。
请参阅图7A，图7A是依照本发明的一实施例的一种电子装置700a的底面示意图。电子装置700a包含图2的半导体元件封装100b及一印刷电路板20a。然而，在其他实施例中，半导体元件封装100b可被替换为例如是上述提及的其他半导体元件封装100a、100c、100d、100e、100f、100g，半导体元件封装的种类并不以此为限。
印刷电路板20a包含多个强化接垫40a，位于载具200b的多个角落C，且以芯片座210为中心对称地设置。印刷电路板20a的这些强化接垫40a的位置对应于半导体元件封装100b的这些强化元件部分236b的位置。各强化接垫40a的表面积大于各强化元件部分236b的外表面237b的表面积。
请参阅图7B，图7B是图7A的电子装置700a沿7B-7B线段的剖面示意图。印刷电路板20a包含多个接合接垫30a、这些强化接垫40a及一焊料掩模层50。焊料掩模层50覆盖印刷电路板20a的上表面且暴露出这些接合接垫30a的一部分32a与这些强化接垫40a的一部分42a。半导体元件封装100b通过焊料600设置于印刷电路板20a。
强化接垫40a的被暴露出的表面42a的表面积大于接合接垫30a的被暴露出的表面32a的表面积。接合接垫30a的位置对应于引脚220的位置。强化接垫40a的位置对应于强化元件230b的位置。这些强化接垫40a以远离芯片300的方向延伸于半导体元件封装100b的载具200b之外。强化接垫40a的被暴露出的表面42a在沿着远离芯片300的方向具有一宽度Wd。半导体元件封装100b的强化元件部分236b的外表面237b在相同方向具有一宽度Wb，且强化接垫40a的被暴露出的表面42a的宽度Wd与强化元件部分236b的外表面237b的宽度Wb的比例（Wd/Wb）以大于等于1.3为佳。
焊料600设置于半导体元件封装100b的引脚220与印刷电路板20a的接合接垫30a之间。虽图7B未绘示出，但焊料600可覆盖在暴露于模制化合物500外的各引脚220的整个表面。焊料600也可设置于强化元件部分236b与强化接垫部分44a之间。由于强化接垫40a延伸至强化元件部分236b之外，当宽度Wd与宽度Wb的比例（Wd/Wb）大于等于1.3，焊料600可溢出且接触于强化元件部分236b的侧表面237b”。溢出的焊料600增加了与半导体封装100b之间的接触面积，可提供额外的连接强度且增进半导体元件封装100b与印刷电路板20a之间焊料接合的可靠度。
请参阅图8，图8是依照本发明的另一实施例的一种电子装置700b的底面示意图。电子装置700b类似于图7A的电子装置700a，主要差异在于印刷电路板20b的强化接垫40b包含多个第一强化接垫部分45a及第二强化接垫部分46b。半导体元件封装100h的载具200h的一强化元件230h包含多个第一强化元件部分236h及多个第二强化元件部分238h。
这些第一强化元件部分236h位于载具200h的多个角落，且以芯片座210为中心对称地设置。这些第二强化元件部分238h以芯片座210为中心，对称地设置于载具200h的边缘。第一强化元件部分236h的外表面237h与内表面237h’的形状实质上为三角形。第二强化元件部分238h的外表面239h与内表面239h’的形状实质上为半圆形。
第二强化接垫部分46b的位置对应于第二强化元件部分238h的位置。第二强化接垫部分46b被暴露的表面的表面积大于第二强化元件部分238h的外表面239h的表面积。此外，第二强化元件部分238h的外表面239h的边缘实质上对齐于模制化合物500的侧边缘。第一强化接垫部分45a及第二强化接垫部分46b的位置对应于第一强化元件部分236h及第二强化元件部分238h的位置。第一强化接垫部分45a及第二强化接垫部分46b沿远离芯片300的方向延伸于半导体元件封装100h的载具200h之外。第一强化接垫部分45a及第二强化接垫部分46b被暴露出的表面的表面积分别大于第一强化元件部分236h及第二强化元件部分238h的外表面的表面积。此结构可使焊料600溢出至第一强化元件部分236h及第二强化元件部分238h的侧表面。溢出的焊料600增加了与半导体封装100h之间的接触面积，可提供额外的连接强度且增进半导体元件封装100h与印刷电路板20b之间焊料接合的可靠度。
虽然结合以上实施例揭露了本发明，然而其并非用以限定本发明，任何所属技术领域中熟悉此技术者，在不脱离本发明的精神和范围内，可作些许的更动与润饰，故本发明的保护范围应以附上的权利要求所界定的为准。

Claims (19)

1.一种电子装置，包括：
半导体元件封装，包含：
芯片座；
多个引脚，设置于该芯片座旁；
多个强化元件，设置于该芯片座旁，其中各该强化元件具有一实质上为三角形的外表面及三个侧表面；
芯片，设置于该芯片座且电连接于该些引脚；以及
封装本体，包覆该芯片、该些引脚的至少一部分及该些强化元件的至少一部分，且暴露各该强化元件的至少两个该侧表面，其中被暴露的该些强化元件的该些侧表面与该封装本体的侧表面共平面；
基板，包含对应于该些引脚的多个第一接垫及对应于该些强化元件的多个第二接垫；
多个第一焊料连接件，设置于该些第一接垫与该些引脚之间；以及
多个第二焊料连接件，设置于该些第二接垫与该些强化元件之间；
其中各该第二接垫的一表面积大于所对应的该强化元件的一表面积；以及
其中该些第二焊料连接件接触该些强化元件的该些侧表面。
2.如权利要求1所述的电子装置，其中各该第二接垫的宽度与各该强化元件的宽度的比例大于等于1.3。
3.如权利要求1所述的电子装置，其中该些引脚具有暴露于该封装本体的多个外表面，且该些强化元件的各该实质上为三角形的外表面的一表面积大于该些引脚的各该外表面的一表面积。
4.如权利要求1所述的电子装置，还包括焊料掩模层，覆盖部分该基板且暴露该些第一接垫及该些第二接垫。
5.如权利要求1所述的电子装置，其中该些强化元件设置于该半导体元件封装的多个角落。
6.如权利要求1所述的电子装置，其中该些强化元件以该芯片座为中心对称地设置。
7.如权利要求1所述的电子装置，其中各该强化元件还包含一实质上为三角形的内表面且各该内表面的一表面积小于其对应的该外表面的一表面积。
8.如权利要求7所述的电子装置，还包括多个金属电镀层，位于该些强化元件的该些内表面及该些外表面上。
9.如权利要求8所述的电子装置，其中该些金属电镀层包含选自钛/铜(Ti/Cu)、镍/金(Ni/Au)、铬/铬-铜/铜(Cr/Cr—Cu/Cu)、钛/镍-钒(Ti/Ni—V)、钛/镍-钒/铜(Ti/Ni—V/Cu)、钛/钨(Ti/W)及钛/钨/金(Ti/W/Au)的至少一材料。
10.一种电子装置，包括：
半导体元件封装，包含：
芯片座；
多个引脚，设置于该芯片座旁；
多个强化元件，对称地设置于该芯片座旁，其中各该强化元件包含实质上为矩形的多个内表面及多个外表面；
芯片，设置于该芯片座且电连接于该些引脚；以及
封装本体，包覆该芯片、该些引脚的至少一部分及该些强化元件的至少一部分，且暴露各该强化元件的至少一侧表面，其中被暴露的该些强化元件的该些侧表面与该封装本体的侧表面共平面；
基板，包含对应于该些引脚的多个第一接垫及对应于该些强化元件的多个第二接垫；
多个第一焊料连接件，设置于该些第一接垫与该些引脚之间；以及
多个第二焊料连接件，设置于该些第二接垫与该些强化元件之间；
其中该些强化元件包含设置于该封装本体的多个角落的多个第一强化元件部分以及设置于该封装本体的各边的中央的多个第二强化元件部分；以及
其中该些第二焊料连接件接触该些强化元件的该些侧表面，及其中各该强化元件的该些内表面的表面积小于其对应的该外表面的表面积。
11.如权利要求10所述的电子装置，其中各该第二接垫的宽度与各该强化元件的宽度的比例大于等于1.3。
12.如权利要求10所述的电子装置，其中该些引脚具有暴露于该封装本体的多个外表面，且该些强化元件的各该实质上为矩形的外表面的一表面积大于该些引脚的各该外表面的一表面积。
13.如权利要求10所述的电子装置，还包括焊料掩模层，覆盖部分该基板且暴露该些第一接垫及该些第二接垫。
14.如权利要求10所述的电子装置，还包括多个金属电镀层，位于该些强化元件的该些内表面及该些外表面上。
15.如权利要求14所述的电子装置，其中该些金属电镀层包含选自钛/铜(Ti/Cu)、镍/金(Ni/Au)、铬/铬-铜/铜(Cr/Cr—Cu/Cu)、钛/镍-钒(Ti/Ni—V)、钛/镍-钒/铜(Ti/Ni—V/Cu)、钛/钨(Ti/W)及钛/钨/金(Ti/W/Au)的至少一材料。
16.一种电子装置的制造方法，包括：
提供一半导体元件封装，该半导体元件封装包含一芯片座、环绕该芯片座的多个引脚、环绕该芯片座的多个强化元件、设置于该芯片座且电连接至该些引脚的一芯片以及包覆该芯片、部分该些引脚及部分该些强化元件且暴露各该强化元件的至少一侧表面的一封装本体，其中各该强化组件包含内表面及对应该内表面的外表面，各该强化元件的该侧表面与该封装本体的侧表面共平面，及其中各该强化元件的该内表面的表面积小于其对应的该外表面的表面积；
提供一基板，该基板包含对应于该些引脚的多个第一接垫及对应于该些强化元件的多个第二接垫；以及
通过多个第一焊料连接件及多个第二焊料连接件将该半导体元件封装配置于该基板；
其中该些第一焊料连接件设置于该些第一接垫及该些引脚之间，该些第二焊料连接件设置于该些第二接垫与该些强化元件之间，且各该第二接垫的区域大于其对应的该强化元件的区域。
17.如权利要求16所述的电子装置的制造方法，其中该些第二焊料连接件接触每一强化元件的该侧表面。
18.如权利要求16所述的电子装置的制造方法，其中各该第二接垫的宽度与各该强化元件的宽度的比例大于等于1.3。
19.如权利要求16所述的电子装置的制造方法，其中该些强化元件以该芯片座为中心对称地设置。
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