CN113200509A - 电子元件及半导体封装装置 - Google Patents

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Abstract

本公开涉及电子元件及半导体封装装置。该电子元件包括第一密封焊垫和溢流焊垫，第一密封焊垫和溢流焊垫位于电子元件的表面，第一密封焊垫用于形成密封结构，溢流焊垫用于在焊接制程中容纳从第一密封焊垫溢出的焊料；第一密封焊垫和溢流焊垫之间通过颈部连接，颈部的面积小于溢流焊垫的面积；或者第一密封焊垫和溢流焊垫相互分离，第一密封焊垫和溢流焊垫之间的距离小于预设距离。本公开的电子元件及半导体封装装置能够实现MEMS装置和基板之间密封结构的焊料量的自动调节，在降低制程复杂度的同时保证MEMS半导体封装装置的密封性能和电连接性能。

Description

电子元件及半导体封装装置
技术领域
本公开涉及半导体封装装置技术领域，具体涉及电子元件及半导体封装装置。
背景技术
MEMS(Micro-Electro-Mechanical System，微机电系统)可用于半导体装置中以检测信号(例如声音、动作或运动、压力、气体、湿度、温度等)以及将所检测的信号转换为电信号。
在MEMS半导体封装装置中，通常需要在MEMS装置和基板之间设置密封结构，以保证MEMS装置采集信号的质量。例如，在MEMS扬声器封装装置中，需要在MEMS扬声器和基板之间设置密封环，以避免声波经反射后干涉同相声波。在一种方式中，可以通过焊料同时在MEMS装置和基板之间形成密封结构和电连接结构，以降低制程的复杂度。然而，由于MEMS装置和基板之间的密封结构尺寸与电连接结构尺寸通常存在差异，在焊接制程中不容易使密封结构的焊料量与电连接结构的焊料量同时处于适宜状态，这会影响密封结构的或电连接结构的形成。此外，如果MEMS装置和基板存在相对弯曲，二者之间密封结构的密封性容易受到影响，进而影响MEMS半导体封装装置的性能。
因此，有必要提出一种新的对MEMS装置进行封装的技术方案。
发明内容
本公开提供了电子元件及半导体封装装置。
第一方面，本公开提供了一种电子元件，包括第一密封焊垫和溢流焊垫，所述第一密封焊垫和所述溢流焊垫位于所述电子元件的表面，所述第一密封焊垫用于形成密封结构，所述溢流焊垫用于在焊接制程中容纳从所述第一密封焊垫溢出的焊料；
所述第一密封焊垫和所述溢流焊垫之间通过颈部连接，所述颈部的面积小于所述溢流焊垫的面积；或者
所述第一密封焊垫和所述溢流焊垫相互分离，所述第一密封焊垫和所述溢流焊垫之间的距离小于预设距离。
在一些可选的实施方式中，所述第一密封焊垫为方形环，所述方形环的每条边的周围设置有至少一个相应的所述溢流焊垫。
在一些可选的实施方式中，所述方形环为闭合环。
在一些可选的实施方式中，所述方形环的相邻的边之间存在间隙。
在一些可选的实施方式中，所述第一密封焊垫和所述溢流焊垫之间的距离与所述第一密封焊垫的宽度的比值大于1/40并且小于1/10。
在一些可选的实施方式中，所述溢流焊垫位于所述方形环的外侧。
在一些可选的实施方式中，所述溢流焊垫位于相应的所述方形环的边的中心附近。
在一些可选的实施方式中，所述溢流焊垫位于相应的所述方形环的边的端部附近。
在一些可选的实施方式中，所述电子元件的表面还具有第一导电焊垫，所述第一导电焊垫用于传输电信号。
在一些可选的实施方式中，所述电子元件为基板。
在一些可选的实施方式中，所述溢流焊垫为方形。
第二方面，本公开提供了一种半导体封装装置，包括：
第一电子元件，所述第一电子元件为本公开第一方面任一实施方式描述的电子元件；
第二电子元件，所述第二电子元件的表面具有与所述第一密封焊垫对应的第二密封焊垫；
所述第一电子元件和所述第二电子元件共同形成一通道，其中，所述第一密封焊垫和所述第二密封焊垫通过焊料连接形成密封结构，所述密封结构构成所述通道的侧壁的一部分。
在一些可选的实施方式中，所述溢流焊垫位于所述第一密封焊垫的远离所述通道的一侧。
在一些可选的实施方式中，所述第一电子元件的表面还具有第一导电焊垫，所述第二电子元件的表面还具有与所述第一导电焊垫对应的第二导电焊垫，所述第一导电焊垫和所述第二导电焊垫通过焊料电连接。
在一些可选的实施方式中，所述第一导电焊垫位于所述第一密封焊垫的远离所述通道的一侧。
在一些可选的实施方式中，所述第一电子元件为方形，所述第一导电焊垫的数目为四个，四个所述第一导电焊垫的分布位置与所述第一电子元件的四个角点的位置对应。
在一些可选的实施方式中，所述第一密封焊垫和所述溢流焊垫之间通过颈部连接，所述颈部和所述溢流焊垫的表面均具有焊料。
在一些可选的实施方式中，所述第一电子元件为基板，所述第二电子元件为微机电扬声器，所述通道将所述微机电扬声器的声孔与外界连通。
在本公开的电子元件及半导体封装装置中，通过在第一密封焊垫附近设置溢流焊垫，并利用溢流焊垫在焊接制程中容纳从第一密封焊垫溢出的焊料，能够实现MEMS装置和基板之间密封结构的焊料量的自动调节，使得MEMS装置和基板之间密封结构的焊料量和电连接结构的焊料量均保持适宜状态，从而同时形成密封结构和电连接结构，有利于在降低制程复杂度的同时保证MEMS半导体封装装置的密封性能和电连接性能。
此外，即使MEMS装置和基板存在相对弯曲，本公开的电子元件及半导体封装装置也能通过自动调节密封结构的焊料量来保证密封结构的密封性，进而保证MEMS半导体封装装置的性能。
附图说明
通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本公开的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1A-图1D是现有技术中半导体封装装置的示意图；
图2-图11是根据本发明实施例的半导体封装装置的第一示意图至第十示意图。
符号说明：
11、基体；12、下方导电焊垫；13、下方密封焊垫；14、上方导电焊垫；15、上方密封焊垫；16、扬声器装置；17、焊锡；100、第一电子元件；110、第一密封焊垫；120、溢流焊垫；130、颈部；140、第一导电焊垫；200、第二电子元件；210、第二密封焊垫；230、声孔；240、第二导电焊垫；300、焊料；400、通道。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对说明本发明的具体实施方式，通过本说明书记载的内容本领域技术人员可以轻易了解本发明所解决的技术问题以及所产生的技术效果。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释相关发明，而非对该发明的限定。另外，为了便于描述，附图中仅示出了与有关发明相关的部分。
需要说明的是，说明书附图中所绘示的结构、比例、大小等，仅用于配合说明书所记载的内容，以供本领域技术人员的了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“第一”、“第二”及“一”等用语，也仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当也视为本发明可实施的范畴。
还需要说明的是，本公开的实施例对应的纵向截面可以为对应前视图方向截面，横向截面可以为对应右视图方向截面，而水平截面可以为对应上视图方向截面。
另外，在不冲突的情况下，本公开中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本公开。
图1A是现有技术中半导体封装装置的纵向截面的示意图。如图1A所示，在现有技术中半导体封装装置中，扬声器装置16位于基体11上方。扬声器装置16的上方导电焊垫14和基体11的下方导电焊垫12通过焊锡17连接，以形成电连接结构。扬声器装置16的上方密封焊垫15和基体11的下方密封焊垫13通过焊锡17连接，以形成密封结构。图1B是现有技术中基体11的俯视图。如图1B所示，四个下方导电焊垫12分布在基体11的四个角点附近。下方密封焊垫13为方形环。从图1B中可以看出，下方导电焊垫12和下方密封焊垫13的尺寸存在差异，因此在焊接制程中不容易使密封结构的焊料量与电连接结构的焊料量同时处于适宜状态，这会影响密封结构的或电连接结构的形成。在一种情形中，如图1C所示，下方密封焊垫13与上方密封焊垫15之间的焊锡17充足，形成了密封结构，但下方导电焊垫12和上方导电焊垫14之间的焊锡17不足，使得电连接结构没有形成，影响了半导体封装装置的电信号传递。在另一种情形中，如图1D所示，下方导电焊垫12和上方导电焊垫14之间的焊锡17充足，但下方密封焊垫13与上方密封焊垫15之间的焊锡17不足，使得密封结构没有形成，影响了半导体封装装置的密封性能。
图2-图9是根据本发明实施例的半导体封装装置的第一示意图至第八示意图。
如图2所示，半导体封装装置包括第一电子元件100和第二电子元件200。在一个例子中，第一电子元件100可以为基板，第二电子元件200可以为微机电扬声器。
在本实施例中，第一电子元件100的表面具有第一密封焊垫110和溢流焊垫120，第一密封焊垫110用于形成密封结构，溢流焊垫120用于在焊接制程中容纳从第一密封焊垫110溢出的焊料300。
在一个例子中，如图6中左侧图所示，第一密封焊垫110和溢流焊垫120之间通过颈部130连接，颈部130的面积小于溢流焊垫120的面积。颈部130可作为第一密封焊垫110和溢流焊垫120之间的通道，焊料300可以通过颈部130由第一密封焊垫110流向溢流焊垫120。溢流焊垫120可以是方形、圆形、半圆形或其他形状。
在另一个例子中，如图6中右侧图所示，第一密封焊垫110和溢流焊垫120相互分离，第一密封焊垫110和溢流焊垫120之间的距离d小于预设距离。通过控制第一密封焊垫110和溢流焊垫120之间的距离d，可以使第一密封焊垫110和溢流焊垫120之间距离足够近，从而使第一密封焊垫110上的焊料300在液体表面张力的作用下直接溢流到溢流焊垫120上。
在一个例子中，如图3、图7、图8和图9所示，第一密封焊垫110为方形环，方形环的每条边的周围设置有至少一个相应的溢流焊垫120。方形环的每条边和相应的溢流焊垫120可以通过颈部130连接。
在一个例子中，如图3和图8所示，方形环为闭合环，如此有利于提高密封结构的密封性。在另一个例子中，方形环可变更为圆形、半圆形或其他形状
在一个例子中，如图7和图9所示，方形环的相邻的边之间存在间隙。从而，每个边和与其相连的溢流焊垫120连通为一个容纳焊料300的存储单元，相对于方形环为闭合环的情形，可以减小每个存储单元中焊料300的量，使得每个边对应的焊料300更容易调节至适宜的状态。
在一个例子中，如图3和图7所示，溢流焊垫120位于相应的方形环的边的中心附近。其中，溢流焊垫120的中心靠近相应的方形环的边的中心。在另一个例子中，如图8和图9所示，溢流焊垫120位于相应的方形环的边的端部附近。其中，溢流焊垫120的端部靠近相应的方形环的边的端部。例如，对于图8中方形环的左侧的边，该边对应的溢流焊垫120的下端靠近该边的下端。
在本实施例中，第二电子元件200的表面具有与第一密封焊垫110对应的第二密封焊垫210。
在一个例子中，如图4所示，第一密封焊垫110和溢流焊垫120之间通过颈部130连接，第一密封焊垫110、颈部130和溢流焊垫120的表面均具有焊料300。第二密封焊垫210位于第一密封焊垫110的上方，二者通过焊料300连接。图4中三种情形对应的焊料300的量相同。在第一密封焊垫110和第二密封焊垫210间距发生变化时，二者之间的焊料300的量也发生变化。第一密封焊垫110和第二密封焊垫210之间多余的焊料300能够流向溢流焊垫120，或者，第一密封焊垫110和第二密封焊垫210之间缺少的焊料300能够从溢流焊垫120处得到补充。
在一个例子中，如图10所示，第一密封焊垫110和溢流焊垫120之间的距离d与第一密封焊垫110的宽度w的比值大于1/40并且小于1/10。如此，有利于保证焊料300顺利地在第一密封焊垫110和溢流焊垫120之间流动。
在由图4的中间情形变化至图4的右侧情形时，第一密封焊垫110和第二密封焊垫210间距增大，第一密封焊垫110和第二密封焊垫210焊料300的需求量增加，溢流焊垫120上的焊料300流向第一密封焊垫110，使得第一密封焊垫110和第二密封焊垫210之间的焊料300保持在适宜状态。又例如，在由图4的中间情形变化至图4的左侧情形时，第一密封焊垫110和第二密封焊垫210间距减小，第一密封焊垫110和第二密封焊垫210焊料300的需求量减小，多余的焊料300由第一密封焊垫110流向溢流焊垫120，使得第一密封焊垫110和第二密封焊垫210之间的焊料300同样保持在适宜状态。图5中的立体图同样示出了上述变化过程，其中左侧、中间和右侧的情形分别对应于图4中左侧、中间和右侧的情形。
在第一密封焊垫110和溢流焊垫120相互分离的例子中，焊料300的流动过程与图4所示的过程类似，区别在于第一密封焊垫110上的焊料300并非通过颈部130流向溢流焊垫120，而是在表面张力的作用下直接流向溢流焊垫120。
在一个例子中，如图11所示，第一密封焊垫110和溢流焊垫120之间的距离d与第一密封焊垫110的宽度w的比值大于1/40并且小于1/10。如此，有利于保证焊料300顺利地在第一密封焊垫110和溢流焊垫120之间流动。
在本实施例中，如图2所示，第一电子元件100和第二电子元件200共同形成一通道400，其中，第一密封焊垫110和第二密封焊垫210通过焊料300连接形成密封结构，密封结构构成通道400的侧壁的一部分。
在一个例子中，第二电子元件200为微机电扬声器，通道400将微机电扬声器的声孔230与外界连通。
在一个例子中，如图2和图3所示，第一电子元件100的表面还具有第一导电焊垫140，第一导电焊垫140可用于传输电信号。如图3所示，第一电子元件100为方形，第一电子元件100的表面具有四个第一导电焊垫140，四个第一导电焊垫140位于第一电子元件100的四个角点附近。其中，一个第一导电焊垫140的形状可以与其他第一导电焊垫140的形状相区别，以便于第一电子元件100和第二电子元件200进行对位。
相应地，如图2所示，第二电子元件200的表面还具有与第一导电焊垫140对应的第二导电焊垫240，第一导电焊垫140和第二导电焊垫240通过焊料300电连接。
在一个例子中，如图2所示，溢流焊垫120位于第一密封焊垫110的远离通道400的一侧，或者如图3所示，溢流焊垫120位于方形环的外侧。如此，可以使溢流焊垫120位于通道400外部，避免溢流焊垫120对通道400的内部空间产生影响，进而防止溢流焊垫120对半导体封装装置的性能造成影响(例如对微机电扬声器封装装置的声学性能造成影响)。
类似地，如图2或图3所示，第一导电焊垫140也位于第一密封焊垫110的远离通道400的一侧，从而避免对通道400的内部空间和半导体封装装置的性能造成影响。
在本实施例的电子元件及半导体封装装置中，通过在第一密封焊垫110附近设置溢流焊垫120，并利用溢流焊垫120在焊接制程中容纳从第一密封焊垫110溢出的焊料300，能够实现MEMS装置和基板之间密封结构的焊料300量的自动调节，使得MEMS装置和基板之间密封结构的焊料300量和电连接结构的焊料300量均保持适宜状态，从而同时形成密封结构和电连接结构，有利于在降低制程复杂度的同时保证MEMS半导体封装装置的密封性能和电连接性能。
此外，即使MEMS装置和基板存在相对弯曲，本实施例的电子元件及半导体封装装置也能通过自动调节密封结构的焊料300量来保证密封结构的密封性，进而保证MEMS半导体封装装置的性能。
尽管已参考本公开的特定实施例描述并说明本公开，但这些描述和说明并不限制本公开。所属领域的技术人员可清楚地理解，可进行各种改变，且可在实施例内替代等效元件而不脱离如由所附权利要求书限定的本公开的真实精神和范围。图示可能未必按比例绘制。归因于制造过程中的变量等等，本公开中的技术再现与实际设备之间可能存在区别。可存在未特定说明的本公开的其它实施例。应将说明书和图式视为说明性的，而非限制性的。可作出修改，以使特定情况、材料、物质组成、方法或过程适应于本公开的目标、精神以及范围。所有此些修改都落入在此所附权利要求书的范围内。虽然已参考按特定次序执行的特定操作描述本文中所公开的方法，但应理解，可在不脱离本公开的教示的情况下组合、细分或重新排序这些操作以形成等效方法。因此，除非本文中特别指示，否则操作的次序和分组并不限制本公开。

Claims (10)

1.一种电子元件，包括第一密封焊垫和溢流焊垫，所述第一密封焊垫和所述溢流焊垫位于所述电子元件的表面，所述第一密封焊垫用于形成密封结构，所述溢流焊垫用于在焊接制程中容纳从所述第一密封焊垫溢出的焊料；
所述第一密封焊垫和所述溢流焊垫之间通过颈部连接，所述颈部的面积小于所述溢流焊垫的面积；或者
所述第一密封焊垫和所述溢流焊垫相互分离，所述第一密封焊垫和所述溢流焊垫之间的距离小于预设距离。
2.根据权利要求1所述的电子元件，其中，所述第一密封焊垫为方形环，所述方形环的每条边的周围设置有至少一个相应的所述溢流焊垫。
3.根据权利要求2所述的电子元件，其中，所述方形环为闭合环；或者所述方形环的相邻的边之间存在间隙。
4.根据权利要求1所述的电子元件，其中，所述第一密封焊垫和所述溢流焊垫之间的距离与所述第一密封焊垫的宽度的比值大于1/40并且小于1/10。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的电子元件，其中，所述电子元件为基板，所述基板的表面还具有第一导电焊垫，所述第一导电焊垫用于传输电信号。
6.一种半导体封装装置，包括：
第一电子元件，所述第一电子元件为根据权利要求1-5中任一项所述的电子元件；
第二电子元件，所述第二电子元件的表面具有与所述第一密封焊垫对应的第二密封焊垫；
所述第一电子元件和所述第二电子元件共同形成一通道，其中，所述第一密封焊垫和所述第二密封焊垫通过焊料连接形成密封结构，所述密封结构构成所述通道的侧壁的一部分。
7.根据权利要求6所述的半导体封装装置，其中，所述溢流焊垫位于所述第一密封焊垫的远离所述通道的一侧。
8.根据权利要求6所述的半导体封装装置，其中，所述第一电子元件的表面还具有第一导电焊垫，所述第二电子元件的表面还具有与所述第一导电焊垫对应的第二导电焊垫，所述第一导电焊垫和所述第二导电焊垫通过焊料电连接。
9.根据权利要求8所述的半导体封装装置，其中，所述第一导电焊垫位于所述第一密封焊垫的远离所述通道的一侧，所述第一电子元件为方形，所述第一导电焊垫的数目为四个，四个所述第一导电焊垫的分布位置与所述第一电子元件的四个角点的位置对应。
10.根据权利要求6-9中任一项所述的半导体封装装置，其中，所述第一电子元件为基板，所述第二电子元件为微机电扬声器，所述通道将所述微机电扬声器的声孔与外界连通。
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