TWI571990B - 半導體封裝 - Google Patents

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TWI571990B TW103135150A TW103135150A TWI571990B TW I571990 B TWI571990 B TW I571990B TW 103135150 A TW103135150 A TW 103135150A TW 103135150 A TW103135150 A TW 103135150A TW I571990 B TWI571990 B TW I571990B
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Description

半導體封裝
本發明大體上是有關於一種封裝結構，且特別是有關於一種半導體封裝。
電子產業中，高的積集度以及具有高效能的多功能對於新產品而言變得不可或缺。同時，高的積集度可造成高製造成本，因為製造成本正比於產品的尺寸。因此，對於積體電路(Integrated Circuit,IC)之微小化的需求已變得越來越要緊。
系統級封裝(System-in-Package,SiP)係目前最快速成長的半導體封裝技術，因為對於單一封裝中的高密度系統積集度來說，系統級封裝係有成本效益的。系統級封裝結構中，整合各種的裝置元件於單一的半導體封裝內以減小尺寸。因此，有必要提供一種半導體封裝以克服或至少減少上述的問題。
於本發明之一實施例中，提供一種半導體封裝。半導體封裝包括：基板、第一接墊、第二接墊、第一導電元件、表面黏著裝置、第一接合線以及模封材料層。形成第一接墊、第二接墊以及第一導電元件於基板上。安裝表面黏著裝置於第一接墊 以及第二接墊上。第一接合線電性連接第一導電元件以及第一接墊。模封材料層(molding compound layer)封裝基板、第一接墊、第二接墊、第一導電元件、接合線以及表面黏著裝置。
再者，於本發明之另一實施例中，提供一種半導體封裝。半導體封裝包括：基板、第一接墊、第二接墊、通孔插塞、表面黏著裝置以及模封材料層。形成第一接墊以及第二接墊於基板上。形成通孔插塞於基板內，藉由一阻焊層覆蓋通孔插塞，且通孔插塞位於第一接墊與第二接墊之間的空間內。再者，通孔插塞電性連接至第二接墊。安裝表面黏著裝置於第一接墊與第二接墊上。模封材料層封裝基板、第一接墊、第二接墊、阻焊層以及表面黏著裝置。
為了對本發明之上述及其他方面有更佳的瞭解，下文特舉較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下：
12、112、212‧‧‧第一接墊
14、114、214‧‧‧第二接墊
16‧‧‧表面
18、118、218‧‧‧基板
20、120、220‧‧‧SMD裝置
22、28、128、146、246、256‧‧‧通孔插塞
24、26‧‧‧外緣線
25‧‧‧連接構件
30、130、230‧‧‧第一焊料
32、132、232‧‧‧第一電極
34、134、234‧‧‧第二焊料
36、136、236‧‧‧第二電極
50、150、250‧‧‧阻焊層
66、166、266‧‧‧模封材料層
140、240、264‧‧‧接合線
142、242‧‧‧第一導電元件
144、244‧‧‧第二導電元件
148、248‧‧‧第一接合區域
162、262‧‧‧第二接合區域
180、280、282‧‧‧區域
252‧‧‧第三導電元件
254‧‧‧第四導電元件
258‧‧‧第三接合區域
260‧‧‧第四接合區域
第1A圖繪示本發明之一實施例中半導體封裝的上視圖。
第1B圖繪示本發明之一實施例中半導體封裝的剖面圖。
第2A圖繪示本發明之一實施例中半導體封裝的上視圖。
第2B圖繪示本發明之一實施例中半導體封裝的剖面圖。
第3A圖繪示本發明之一實施例中半導體封裝的上視圖。
第3B圖繪示本發明之一實施例中半導體封裝的剖面圖。
第1A圖繪示本發明之一實施例中半導體封裝的上視圖。第1B圖繪示沿著第1A圖中AA’連線繪製之半導體封裝的剖面圖。
請參照第1A圖以及第1B圖，第一接墊12以及第二接墊14配置於基板18之表面16上。基板18可為印刷電路板(Printed Circuit Board,PCB)、半導體載板(semiconductor carrier board)或封裝基板，如球格陣列(ball grid arrays,BGA)基板或針腳格陣列(pin grid array,PGA)基板。
請參照第1A圖以及第1B圖，穿過基板18的通孔插塞(via-plug)22、28分別電性連接至第一接墊12以及第二接墊14，且可電性連接至基板18其他至少一個表面上的導電元件，如走線(traces)(未繪示)。於一實施例中，穿過整體基板18之通孔插塞22、28的形成方法包括藉由鑽孔、蝕刻或發射雷射來形成開口於基板內，接著於開口中填充導電材料，例如銅、鋁等等。
於一實施例中，通孔插塞28是形成於第一接墊12以及第二接墊14之間的空間內。且通孔插塞28電性連接至第二接墊14。因此，使用到第一接墊12以及第二接墊14之間的空間。這促進IC封裝的微小化，或增加用於額外元件或裝置的額外空間。因此，加強了半導體封裝的設計靈活性。
於一實施例中，通孔插塞28透過連接構件25電性連接至第二接墊14，如第1A圖中的放大圖所示。請參照第1A圖以及第1B圖，連接構件25可與第二接墊14一起形成。阻焊 層50(為求簡潔，其係繪示於第1B圖中，而未繪示於第1A圖)覆蓋通孔插塞28以及連接構件25。至少一部分的第一接墊12與第二接墊14並未被阻焊層50(第1B圖)所覆蓋，以顯露出開口。於實施例中，通孔插塞28以及第二接墊14分別形成於基板18之非重疊的區域內，如第1A圖所示。換句話說，通孔插塞28係分開自第二接墊14。通孔插塞28的外緣線(outline)24通常為圓形；第二接墊14的外緣線26通常為方形，但並不限於此。通孔插塞28的外緣線24係分開於第二接墊14的外緣線26。換句話說，外緣線24與外緣線26為非重疊。於一實施例中，通孔插塞28的外緣線24以及第二接墊14的外緣線26係藉由連接構件25分離。
請參照第1A圖以及第1B圖，表面黏著(Surface Mount Device,SMD)裝置20可安裝於基板18之表面16上的第一接墊12與第二接墊14上。SMD裝置20可為被動裝置(passive device)，例如電容、電阻、電感器或靜電放電(electrostatic discharge,ESD)元件。SMD裝置20包括第一電極32以及第二電極36，其分別透過第一焊料30電性連接至第一接墊12，並透過第二焊料34電性連接至第二接墊14。SMD裝置20與通孔插塞28重疊。換句話說，通孔插塞28配置於SMD裝置20下方。
舉例來說，SMD裝置20係藉由迴焊製程安裝於基板18之表面16上。迴焊製程一開始，係印刷焊膏層(solder paste layer)至由第一接墊12與第二接墊14上的阻焊層50所定義的開 口中。然後將SMD裝置20之第一電極32放置於印刷在第一接墊12上的焊膏層上，並放置SMD裝置20之第二電極36於印刷在第二接墊14上的焊膏層上，藉此安裝SMD裝置20於表面16上。此後，藉由迴焊爐(reflow oven)加熱基板18以及SMD裝置20。在加熱過程中，融化焊膏層以形成第一焊料30以及第二焊料34。冷卻之後，第一焊料30以及第二焊料34牢固地固定SMD裝置20至第一接墊12以及第二接墊14。
於一實施例中，第一接墊12以及第二接墊14中的一者係電源接墊(power pad)，另一者為接地接墊(ground pad)。舉例來說，第一接墊12係電源接墊，第二接墊14係接地接墊。
模封材料層66覆蓋基板18以及基板18之表面16上的結構，藉此封裝並保護各種元件(例如第一接墊12、第二接墊14、SMD裝置20等)免於機械和/或化學損害，例如水氣、氧化、外部衝擊以及震動。模封材料層66可包括環氧基樹脂或其他合適的材料。於實施例中，半導體封裝亦包括未繪示於第1A圖與第1B圖中的其他元件。
第2A圖繪示本發明另一實施例之半導體封裝的上視圖。第2B圖繪示沿著第2A圖中BB’連線繪製之半導體封裝的剖面圖。
如第2A圖中所示之半導體封裝包括基板118。基板118可為印刷電路板、半導體載板或封裝基板，如球格陣列基板或針腳格陣列基板。SMD裝置120可透過第一焊料130以及第二 焊料134安裝於基板118上的第一接墊112與第二接墊114上。第一焊料130與第二焊料134分別電性連接於SMD裝置120的第一電極132以及第一接墊112之間，以及SMD裝置120的第二電極136以及第二接墊114之間。SMD裝置120可為被動元件，例如電容、電阻、電感器或靜電放電元件。
如第2A圖所示，半導體封裝更包括形成於基板118上的第一導電元件142，且可包括第二導電元件144。第一導電元件142係形成物理上分開於第一接墊112。第二導電元件144可形成於第一接墊112以及第一導電元件142之間，並藉由例如絕緣層如阻焊層150(第2B圖)彼此分離。
第一導電元件142電性連接至穿過基板118的通孔插塞146，且透過跨越第二導電元件144的至少一接合線140電性連接至第一接墊112。於一實施例中，接合線140之兩相對的末端分別黏接於連接至第一接墊112的第一接合區域148以及第一導電元件142的第二接合區域162。第一接合區域148以及第二接合區域162係藉由阻焊層150(為求簡潔，其繪示於第2B圖中，而未繪示於第2A圖)定義出，其中阻焊層150覆蓋基板118的一部分且顯露出用於焊接或打線(wire bonding)的一些開口。通孔插塞146、128(第2A圖)係形成穿過基板118，且分別電性連接至第一導電元件142以及第二接墊114。
如上所揭露，SMD裝置120係藉由迴焊製程安裝於基板118上。可使用阻焊層(未繪示)覆蓋第一接合區域148與 第一接墊112之間的區域180，以防止焊膏材料流至第一接合區域148。
於一實施例中，第一導電元件142以及第二導電元件144可為走線、接墊、環狀或指狀。第一導電元件142以及第二接墊114中的一者係用來分佈電源訊號，而第一導電元件142以及第二接墊114中的另一者係用來連接至接地電位(ground potential)。舉例來說，第二接墊114係接地接墊。第一導電元件142係電源走線、電源環、電源平面或電源指，其電性連接至通孔插塞146或半導體上的接合接墊(為求簡潔，其並未繪示於第2A圖)。此外，第二導電元件144係用來分佈訊號的訊號走線(signal trace)。
模封材料層166封裝位於基板118上的結構，如第一接墊112、第二接墊114、SMD裝置120、第一導電元件142、第二導電元件144等等，以保護它們免於機械和/或化學損害，例如水氣、氧化、外部衝擊以及震動。
第3A圖繪示本發明一實施例之半導體封裝的上視圖。第3B圖繪示沿著第3A圖中CC’連線繪製之半導體封裝的剖面圖。
如第3A圖中所示之半導體封裝包括基板218。SMD裝置220可透過第一焊料230以及第二焊料234安裝於基板218上的第一接墊212與第二接墊214上。其中第一焊料230以及第二焊料234分別電性連接於SMD裝置220的第一電極232以及 第一接墊212之間，以及SMD裝置220的第二電極236以及第二接墊214之間。
如第3A圖所示，半導體封裝更包括形成於基板218上的第一導電元件242、第二導電元件244、第三導電元件252以及第四導電元件254。第二導電元件244形成於第一接墊212與第一導電元件242之間，且藉由例如絕緣層如阻焊層250(第3B圖)彼此分離。第四導電元件254形成於第二接墊214與第三導電元件252之間，且藉由例如絕緣層如阻焊層250(第3B圖)彼此分離。
此外，第一導電元件242電性連接至穿過基板218的通孔插塞246，並透過跨越第二導電元件244的至少一接合線240電性連接至第一接墊212。於一實施例中，接合線240之兩相對的末端分別黏接於連接至第一接墊212的第一接合區域248以及第一導電元件242的第二接合區域262上。第三導電元件252電性連接至穿過基板218的通孔插塞256，且第三導電元件252透過跨越第四導電元件254的至少一接合線264電性連接至第二接墊214。於一實施例中，接合線264之兩相對的末端分別黏接於連接至第二接墊214的第三接合區域258以及第三導電元件252的第四接合區域260。一實施例中，舉例來說，第一接合區域248、第二接合區域262、第三接合區域258以及第四接合區域260係藉由阻焊層250(為求簡潔，其繪示於第3B圖中，而未繪示於第3A圖)定義(或被阻焊層250的開口露出)。
如上所揭露，SMD裝置220係藉由迴焊製程安裝於基板218上。可使用阻焊層(未繪示)覆蓋第一接合區域248與第一接墊212之間的區域280，以及第三接合區域258與第二接墊21之間的區域282，以防止焊膏材料流至第一接合區域248以及第三接合區域258。
請參照第3A圖，第一導電元件242以及第三導電元件252中的一者係用來分佈電源訊號，第一導電元件242以及第三導電元件252中的另一者係用來連接至接地電位。舉例來說，第一導電元件242係電源走線、電源環、電源平面或電源指，且第一導電元件242電性連接至通孔插塞246。第三導電元件252係接地走線、接地環、接地接墊，其電性連接至通孔插塞256或半導體上的接合接墊(為求簡潔，其未繪示於第3A圖)。第二導電元件244以及第二導電元件254係用來分佈訊號的訊號走線。
模封材料層266封裝位於基板218上的結構，如第一接墊212、第二接墊214、SMD裝置220、第一導電元件242、第二導電元件244等等，以保護他們免於機械和/或化學損害，例如水氣、氧化、外部衝擊以及震動。
依照本揭露，半導體封裝至少具有下列優點。促進IC封裝的微小化。此外，增加用於額外元件、裝置或佈線密度的額外區域。因此，提高半導體封裝的設計靈活性。
綜上所述，雖然本發明已以較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明。本發明所屬技術領域中具有通常知識 者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾。因此，本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。
12‧‧‧第一接墊
14‧‧‧第二接墊
16‧‧‧表面
18‧‧‧基板
20‧‧‧SMD裝置
22、28‧‧‧通孔插塞
24、26‧‧‧外緣線
25‧‧‧連接構件
30‧‧‧第一焊料
32‧‧‧第一電極
34‧‧‧第二焊料
36‧‧‧第二電極
66‧‧‧模封材料層

Claims (15)

  1. 一種半導體封裝，包括：一基板；一第一接墊，形成於該基板上；一第二接墊，形成於該基板上；一第一導電元件，形成於該基板上；一表面黏著裝置，安裝於該第一接墊以及該第二接墊上；一第一接合線，電性連接該第一導電元件的第二接合區域以及該第一接墊的第一接合區域；一阻焊層，覆蓋該第一接墊的一部分與該第一導電元件的一部分，并顯露出該第一接合區域與該第二接合區域；以及一模封材料層，封裝該基板、該第一接墊、該第二接墊、該第一導電元件、該第一接合線以及該表面黏著裝置。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之半導體封裝，更包括一第二導電元件，形成於該基板上，且該第二導電元件形成於該第一接墊以及該第一導電元件之間；其中該第一接合線跨越該第二導電元件。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之半導體封裝，更包括：至少一通孔插塞，形成於該基板內且直接或電性連接至該第一接墊或該第二接墊。
  4. 如申請專利範圍第3項所述之半導體封裝，其中一阻焊層覆蓋該通孔插塞，且該通孔插塞位於該第一接墊以及該第二接墊 之間的一空間內，且連接該第二接墊。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之半導體封裝，更包括：一第三導電元件，形成於該基板上；以及一第二接合線，電性連接該第三導電元件以及該第二接墊。
  6. 如申請專利範圍第5項所述之半導體封裝，更包括：一第四導電元件，形成於該基板上，且該第四導電元件形成於該第二接墊以及該第三導電元件之間；其中該第二接合線跨越該第四導電元件。
  7. 如申請專利範圍第5項所述之半導體封裝，其中該第三導電元件係一電源走線、一電源環、一電源平面或一電源指。
  8. 如申請專利範圍第1項所述之半導體封裝，其中該第一導電元件係一電源走線、一電源環、一電源平面或一電源指。
  9. 一種半導體封裝，包括：一基板；一第一接墊，形成於該基板上；一第二接墊，形成於該基板上；一通孔插塞，形成於該基板內，一阻焊層覆蓋該通孔插塞，該通孔插塞位於該第一接墊以及該第二接墊之間的一空間內，且電性連接至該第二接墊；一表面黏著裝置，安裝於該第一接墊以及該第二接墊上；一模封材料層，封裝該基板、該第一接墊、該第二接墊、該阻焊層以及該表面黏著裝置。
  10. 如申請專利範圍第9項所述之半導體封裝，更包括一第一導電元件，形成於該基板上；以及一第一接合線，電性連接該第一導電元件以及該第一接墊。
  11. 如申請專利範圍第10項所述之半導體封裝，更包括一第二導電元件，形成於該基板上，且該第二導電元件形成於該第一接墊以及該第一導電元件之間；其中該第一接合線跨越該該第二導電元件。
  12. 如申請專利範圍第10項所述之半導體封裝，其中該第一導電元件係一電源走線、一電源環、一電源平面或一電源指。
  13. 如申請專利範圍第9項所述之半導體封裝，更包括：一第三導電元件，形成於該基板上；以及一第二接合線，電性連接該第三導電元件以及該第二接墊。
  14. 如申請專利範圍第13項所述之半導體封裝，更包括：一第四導電元件，形成於該基板上，且該第四導電元件形成於該第二接墊以及該第三導電元件之間。
  15. 如申請專利範圍第13項所述之半導體封裝，其中該第三導電元件係一電源走線、一電源環、一電源平面或一電源指。
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