專利名稱：一種芯片封裝結(jié)構(gòu)及其封裝方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種芯片封裝結(jié)構(gòu)及其封裝方法，屬于半導(dǎo)體元件及其制造方法。
背景技術(shù)：
在半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)中，集成電路的生產(chǎn)主要可分為三個階段集成電路的設(shè)計、集成電 路的制作以及集成電路的封裝。在集成電路的制作中，芯片由晶圓制作、形成集成電路以及 切割晶圓等步驟完成。當(dāng)晶圓內(nèi)部的集成電路完成之后，再在晶圓上配置有多個焊墊，以使 最終由晶圓切割所形成的芯片可經(jīng)由這些焊墊而向外電連接于一承載器。承載器例如為一 引線框架或者一封裝基板。芯片可以打線接合或者覆晶接合的方式連接至承載器上，使得 芯片的這些焊墊可電連接于承載器的接點，以構(gòu)成一芯片封裝結(jié)構(gòu)。以引線框架為芯片承載件的半導(dǎo)體封裝件，例如四方扁平式半導(dǎo)體封裝件或者四 方扁平無管腳式半導(dǎo)體封裝件等，其制作方式均是在一具有載片臺及多個引腳的引線框架 上粘置該半導(dǎo)體芯片，并且通過多條接合引線電連接所述芯片表面上的接觸焊墊和與其對 應(yīng)的多個引腳，然后以封裝膠體包覆所述芯片以及接合引線而形成一半導(dǎo)體封裝件。由于封裝件上芯片集成度的提高，為了保證電性品質(zhì)和減少噪聲，在進行封裝件 的結(jié)構(gòu)設(shè)計時，通常必須使芯片具有接地(GND)和電源(IN)功能以及開關(guān)信號功能(LX)， 使其符合電性要求?，F(xiàn)有技術(shù)中，通常是利用多條引線分別將引線框架的接地引腳、電源引腳、開關(guān)引 腳對應(yīng)的連接到芯片上的的接地焊墊、電源焊墊和開關(guān)信號焊墊。以單片芯片的封裝結(jié)構(gòu)為例，圖IA所示為現(xiàn)有一種芯片封裝結(jié)構(gòu)的俯視示意圖， 其包括一芯片101、一引線框架103以及多條引線。芯片101配置于所述引線框架的載片 臺104上，多條引線106跨越所述載片臺104將芯片101上的接觸焊墊102電連接至所述 引線框架103的相應(yīng)的外接引腳105上。以圖IA所示的芯片封裝結(jié)構(gòu)為例，芯片101上的 具有相同電位的一組接地焊墊和一組電源焊墊，以及開關(guān)信號焊墊均通過接合引線106直 接連接至引線框架103上的對應(yīng)引腳105。顯然，采用這種芯片封裝結(jié)構(gòu)，增加了接地引線 的長度，即增加了引線電阻，使得芯片101的功率損耗增加。對于某些應(yīng)用場合，由于芯片 101上的接觸焊墊102以及引線框架103上的引腳105排列，使得接合引線106不可避免的 會有相互交叉的情況，進一步增加了引線連接的復(fù)雜性，并且各引線相互之間的干擾增加， 使得芯片工作可靠性和穩(wěn)定性下降，并且芯片制程需要的硅片面積也較大。如圖IB所示，如果需要對芯片101的功能進行擴展，則需要在原有芯片的基礎(chǔ)上 重新進行電路設(shè)計以及布局，接觸焊墊102和接合引線106的排布會更加復(fù)雜，也需要增加 較大面積的硅片。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，而提出一種新的芯片封裝結(jié)構(gòu)及其 封裝方法，它根據(jù)芯片接觸焊墊的類型采用不同的連接方式，以解決芯片損耗大、散熱難，接合引線過多以及封裝芯片功能擴展的局限問題。本發(fā)明的目的是通過如下技術(shù)方案來完成的，一種芯片封裝結(jié)構(gòu)，包括芯片，所述芯片上具有多個第一接觸焊墊和第二接觸焊墊；一引線框架，包括具有用于向外部連接的多個引腳，并且所述芯片配置于所述引線框架上；一組第一接合引線，用以將所述第一接觸焊墊直接電連接至所述引線框架；一組第二接合引線，用以將第二接觸焊墊電連接至所述引線框架的多個引腳。所述第一接觸焊墊為具有相同電位的接地焊墊，所述一組第一接合引線為接地接 合引線，所述第二接觸焊墊包括一組電位變化的開關(guān)信號焊墊和具有相同電位的電源焊 墊，與開關(guān)信號焊墊連接的第一部分第二接合引線為開關(guān)信號接合引線，與電源焊墊連接 的第二部分第二接合引線為電源接合引線。所述開關(guān)信號接合引線和接地接合弓I線設(shè)置在所述弓丨線框架的同一側(cè)，并將電源 接合引線設(shè)置在所述引線框架的相對的另一側(cè)。所述信號接合弓I線和接地接合弓I線呈交錯排列布置。本發(fā)明還包括有一用以包覆所述芯片以及焊墊的封裝體，所述引線框架暴露于所 述封裝體外。一種芯片封裝方法，包括以下步驟步驟(1)提供至少一個需進行封裝的芯片，所述芯片上具有第一接觸焊墊和第
二接觸焊墊；步驟(2)提供一引線框架，其上具有提供向外部連接的多個引腳；步驟(3)將所述芯片相應(yīng)地安裝在所述引線框架上；步驟(4)提供一組第一接合引線，以將第一接觸焊墊直接電連接至所述引線框 架；步驟(5)提供一組第二接合引線，以將第二接觸焊墊直接電連接至所述引線框 的多個引腳。所述步驟(4)中，第一接觸焊墊為具有相同電位的接地焊墊，所述第一接合引線 為接地接合引線；所述步驟(5)中，與所述一組第二接合引線連接的第二接觸焊墊，包括一 組電位變化的開關(guān)信號焊墊和具有相同電位的電源焊墊，與開關(guān)信號焊墊連接的部分第二 接合引線為信號接合引線，與電源焊墊連接的部分第二接合引線為電源接合引線。本發(fā)明進一步包括將所述開關(guān)信號接合弓I線和接地接合弓I線設(shè)置在所述弓I線框 架的同一側(cè)，并將電源接合引線設(shè)置在所述引線框架的相對的另一側(cè)。本發(fā)明進一步包括，將所述信號接合弓I線和接地接合弓丨線呈交錯排列布置。本發(fā)明進一步包括設(shè)置一封裝體，用以包覆所述芯片以及焊墊，并將所述引線框 架暴露于所述封裝體外。采用本發(fā)明優(yōu)選實施例的芯片封裝結(jié)構(gòu)以及封裝方法，可以方便的實現(xiàn)(1)對具有相同電位的接地接觸焊墊采用直接連接至引線框架的連接方式，減小 了接地引線的長度，即減小了引線電阻，從而降低了功率損耗；芯片的接地引線直接連接至 引線框架，減小了接地引線和引線框架上的載片臺之間的間隙，使得散熱效果較好；另外， 采用這種方式，熱量可以直接經(jīng)由接地引線直接傳遞到引線框架上，因此熱阻較小，散熱好；對于電源管理類芯片，通常采用外接電容、電阻的方式來設(shè)置芯片的工作頻率，采 用本發(fā)明實施例所述的封裝結(jié)構(gòu)，則外接電容可以直接連接在電源引腳和引線框架的接地 回路，保證了電容回路最小，連線最短，因此由連線引起的走線電感最小，增加了芯片的工 作穩(wěn)定性和可靠性，減小了芯片承受的應(yīng)力，也使得芯片的尺寸最小。
(2)接地引線和開關(guān)信號引線交錯并列排列布置使得芯片的制程所使用的硅片面 積較小。(3)不用復(fù)雜的引線連接，焊墊的布置即可以在已有芯片基礎(chǔ)上實現(xiàn)其功能的擴 展，其實現(xiàn)方式更加方便和靈活。


圖IA所示為采用現(xiàn)有技術(shù)的一種單片芯片封裝結(jié)構(gòu)的示意圖；圖IB所示為采用圖IA所示的芯片封裝結(jié)構(gòu)功能擴展的示意圖；圖2所示為依據(jù)本發(fā)明實施例的芯片封裝結(jié)構(gòu)的示意圖；圖3所示為圖2所示的一種芯片的電路原理框圖；圖4所示為依據(jù)本發(fā)明實施例的芯片功能擴展的封裝結(jié)構(gòu)示意圖；圖5所示為依據(jù)本發(fā)明的第一示例芯片封裝方法的流程圖；圖6所示為依據(jù)本發(fā)明的第二示例芯片封裝方法的流程圖。
具體實施例方式以下結(jié)合附圖對本發(fā)明的優(yōu)選實施例進行詳細描述，但本發(fā)明并不僅僅限于這些 實施例。本發(fā)明涵蓋任何在本發(fā)明的精髓和范圍上做的替代、修改、等效方法以及方案。為 了使公眾對本發(fā)明有徹底的了解，在以下本發(fā)明優(yōu)選實施例中詳細說明了具體的細節(jié)，而 對本領(lǐng)域技術(shù)人員來說沒有這些細節(jié)的描述也可以完全理解本發(fā)明。圖2所示的是本發(fā)明一實施例的芯片封裝結(jié)構(gòu)的示意圖，該實施例的芯片封裝結(jié) 構(gòu)包括芯片201、引線框架203、第一接合引線206-1和第二接合引線206-2。芯片201上具 有第一接觸焊墊202-1和第二接觸焊墊202-2，其中第一接觸焊墊202-1和第二接觸焊墊 202-2配置于芯片201的邊緣處，以方便于進行打線制程。引線框架203包括多個向外部連接的引腳205，第一接合引線206-1將第一接觸焊 墊202-1直接電連接至引線框架203，第二接合引線206-2將第二接觸焊墊202-2電連接至 所述引線框架203的多個引腳205。由于封裝件上芯片集成度的提高，為了保證電性品質(zhì)和減少噪聲，在進行封裝件 的結(jié)構(gòu)設(shè)計時，通常必須使該芯片201具有接地(GND)和電源(IN)功能以及信號開關(guān)功能 (LX)，使其符合電性要求。這里，以第一接觸焊墊202-1為接地焊墊、第二接觸焊墊202-2 為電源焊墊和開關(guān)信號焊墊為例，將接地焊墊直接連接至引線框架203的第一接合引線 206-1為接地引線，將電源焊墊連接至引線框架的電源引腳的第二接合引線206-2為電源 引線，將開關(guān)信號焊墊連接至引線框架的開關(guān)引腳的第二接合引線206-2為開關(guān)信號引 線。所述接地引線和開關(guān)信號引線分布在所述引線框架203的同一側(cè)，并且兩者呈并列交 錯排列布置，所述電源引線分布在所述引線框架203的相對的另一側(cè)。對應(yīng)的，芯片201上的接地焊墊和開關(guān)信號焊墊位于所述芯片的同一側(cè)，并且兩者成并列交錯排列布置，電源 焊墊位于所述芯片的相對的另一側(cè)。以電源管理類芯片為例，圖3所示為該芯片的電路原理圖，包括上開關(guān)管Q1，下開 關(guān)管Q2，電源以及地。則對該芯片的封裝則要求其具有電源引腳IN、接地引腳GND以及開 關(guān)引腳LX，因此可以采用圖2所示的本發(fā)明實施例所述的封裝結(jié)構(gòu)。即芯片的電源焊墊通 過一組第二接合引線即電源引線跨過所述引線框架直接連接至引線框架的電源引腳，開關(guān) 信號焊墊通過一組第二結(jié)合引線即開關(guān)引線擴過所述引線框架直接連接至引線框架的開 關(guān)引腳，接地焊墊通過一組第一接合引線即接地引線直接連接至所述引線框架。采用圖2所示的芯片封裝結(jié)構(gòu)，其需要的接地引線的長度較小，因此由引線產(chǎn)生 的引線電阻較小，使得芯片的功率損耗較?。恍酒慕拥匾€直接連接至引線框架，減小了 接地引線和引線框架上的載片臺之間的間隙，使得散熱效果較好；另外，采用這種方式，熱 量可以直接經(jīng)由接地引線直接傳遞到引線框架上，因此熱阻較小，散熱好。并且，開關(guān)引線和接地引線位于引線框架的同一側(cè)，電源引線位于 引線框架的相 對的另一側(cè)，其中所述開關(guān)引線和接地引線呈交錯并列排列布置。對電源管理類芯片，通常采用外接電阻、電容的方式來調(diào)節(jié)電源芯片的工作頻率， 在該實施例中，外接電容可以連接在引線框架的電源引腳和引線框架上載片臺的地電位， 因此電容回路最小，引線也最短，也使得整體尺寸較小。電壓應(yīng)力如公式(1)計算，V =(1)
dt因此可知，采用實施例所示的封裝結(jié)構(gòu)，所述接合引線的走線電感較小，因此，承 受的電壓應(yīng)力也較小。采用現(xiàn)有技術(shù)，如果需要對芯片的功能進行擴展，如圖IB所示則需要在原有芯片 的基礎(chǔ)上重新進行電路設(shè)計以及布局，接觸焊墊和接合引線的排布會更加復(fù)雜，也需要增 加較大面積的硅片。圖4所示為采用本發(fā)明在原有芯片基礎(chǔ)上需進行功能擴展的芯片封裝結(jié)構(gòu)的示 意圖。采用本發(fā)明實施例的芯片封裝結(jié)構(gòu)，如果需要對芯片201的功能進行擴展，則只需要 在原芯片結(jié)構(gòu)布局的基礎(chǔ)上，沿原布局方向增加一定面積的硅片，以及相應(yīng)的接合引線、接 觸焊墊，不影響原有引線以及焊墊的排列布置，其實現(xiàn)更加方便和靈活。如圖4所示的芯片 封裝結(jié)構(gòu)為例，所述芯片201包括接地、電源、開關(guān)功能以及相應(yīng)的控制電路部分207，其中 接地、電源、開關(guān)信號功能按照本發(fā)明實施例所示的芯片封裝結(jié)構(gòu)進行封裝。如果需要在原 有芯片基礎(chǔ)上進行新功能的擴展，則僅在原芯片布局沿線上增加較小面積的硅片、以及對 應(yīng)的引腳、焊墊，即可以在不影響原有引線以及焊墊的排列布置的基礎(chǔ)上實現(xiàn)芯片功能的 擴展。圖4中其它的內(nèi)容與圖2所示的相同。圖5所示為采用本發(fā)明的芯片封裝方法的流程圖，其包括以下步驟S501 提供一個需進行封裝的芯片，所述芯片上具有第一接觸焊墊和第二接觸焊 墊；S502 提供一引線框架，其上具有提供向外部連接的多個引腳；S503 提供一組第一接合引線，以將第一接觸焊墊直接電性連接至所述引線框架；S504 提供一組第二接合引線，以將第二接觸焊墊直接電性連接至所述引線框的 多個引腳。圖6是以具有接地、電源和開關(guān)信號功能的芯片為例，來具體說明采用本發(fā)明實施例的芯片封裝方法的流程圖，其包括以下步驟S601 提供一個需進行封裝的芯片，所述芯片上具有接地焊墊、電源焊墊和開關(guān)信 號焊墊；S602 提供一引線框架，其上具有提供向外部連接的多個引腳；S603 在芯片一側(cè)提供接地引線，以將接地焊墊直接電性連接至所述引線框架；S604 在與接地引線側(cè)的相對一側(cè)設(shè)置電源引線，以將電源焊墊直接電性連接至 所述引線框架的電源引腳；S605 與接地引線同側(cè)，并呈交錯并列設(shè)置開關(guān)信號引線，以將開關(guān)焊墊直接電性 連接至所述引線框架的開關(guān)引腳。采用本發(fā)明的芯片封裝方法，需要的接地引線的長度較小，因此由引線產(chǎn)生的引 線電阻較小，使得芯片的功率損耗較小；芯片的接地引線直接連接至引線框架，減小了接地 引線和引線框架上的載片臺之間的間隙，使得散熱效果較好；另外，采用這種方式，熱量可 以直接經(jīng)由接地引線直接傳遞到引線框架上，因此熱阻較小，散熱好。并且，可以很方便的 實現(xiàn)芯片數(shù)目的擴展，而不用復(fù)雜的引線連接，焊墊的布置，以及需要考慮從各個芯片的位 置布置等問題。以上特定實施例通過圖示和文字描述對本發(fā)明的芯片封裝結(jié)構(gòu)以及芯片封裝方 法進行了詳細描述。這些實施例并不是完全詳盡的，也不限制該發(fā)明僅為所述的具體實施 例。顯然，根據(jù)上述教導(dǎo)，可以做很多的修改和變化。例如，本發(fā)明以具有接地、電源和信號 弓丨腳的芯片為例，說明了不同類型的接合引線、以及引線之間的排列組合方式。但是依據(jù)本 發(fā)明的教導(dǎo)可以推知其他的芯片類型，以及其他的引線結(jié)合方式等。本說明書選取并具體 描述這些實施例，是為了最好地解釋本發(fā)明的原理和實際應(yīng)用，從而使所屬技術(shù)領(lǐng)域技術(shù) 人員能最好地利用這個發(fā)明。修改的實施例同樣也適用于預(yù)期的特定應(yīng)用。本發(fā)明的范圍 為權(quán)利要求書全部范圍以及其等效物。
權(quán)利要求
一種芯片封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于它包括芯片，所述芯片上具有多個第一接觸焊墊和第二接觸焊墊；一引線框架，包括具有用于向外部連接的多個引腳，并且所述芯片配置于所述引線框架上；一組第一接合引線，用以將所述第一接觸焊墊直接電連接至所述引線框架；一組第二接合引線，用以將第二接觸焊墊電連接至所述引線框架的多個引腳。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的芯片封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述第一接觸焊墊為具有相同 電位的接地焊墊，所述一組第一接合引線為接地接合引線，所述第二接觸焊墊包括一組電 位變化的開關(guān)信號焊墊和具有相同電位的電源焊墊，與開關(guān)信號焊墊連接的第一部分第二 接合引線為開關(guān)信號接合引線，與電源焊墊連接的第二部分第二接合引線為電源接合引 線。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的芯片封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述開關(guān)信號接合引線和接地 接合引線設(shè)置在所述引線框架的同一側(cè)，并將電源接合引線設(shè)置在所述引線框架的相對的另一側(cè)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的芯片封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述信號接合引線和接地接合 引線呈交錯排列布置。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4所述的任一芯片封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于，進一步包括一封裝體，用 以包覆所述芯片以及焊墊，其中所述引線框架暴露于所述封裝體外。
6.一種芯片封裝方法，包括以下步驟步驟(1)提供一個需進行封裝的芯片，所述芯片上具有第一接觸焊墊和第二接觸焊墊；步驟(2)提供一引線框架，其上具有提供向外部連接的多個引腳； 步驟(3)將所述芯片相應(yīng)地安裝在所述引線框架上；步驟(4)提供一組第一接合引線，以將第一接觸焊墊直接電連接至所述引線框架； 步驟(5)提供一組第二接合引線，以將第二接觸焊墊直接電連接至所述引線框的多 個引腳。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的芯片封裝方法，其特征在于所述步驟(4)中，第一接觸焊墊為 具有相同電位的接地焊墊，所述第一接合引線為接地接合引線，所述步驟(5)中，與所述一 組第二接合引線連接的第二接觸焊墊，包括一組電位變化的開關(guān)信號焊墊和具有相同電位 的電源焊墊，與開關(guān)信號焊墊連接的第一部分第二接合引線為信號接合引線，與電源焊墊 連接的第二部分第二接合引線為電源接合引線。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的芯片封裝方法，其特征在于，進一步包括將所述開關(guān)信號接 合引線和接地接合引線設(shè)置在所述引線框架的同一側(cè)，并將電源接合引線設(shè)置在所述引線 框架的相對的另一側(cè)。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的芯片封裝方法，其特征在于，進一步包括，將所述信號接合引 線和接地接合弓I線呈交錯排列布置。
10.根據(jù)權(quán)利要求6-9所述的任一芯片封裝方法，其特征在于，進一步包括設(shè)置一封 裝體，用以包覆所述芯片以及焊墊，并將所述弓I線框架暴露于所述封裝體外。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種芯片封裝結(jié)構(gòu)及其封裝方法，其包括至少一個芯片，其中每一芯片上均具有多個第一接觸焊墊和第二接觸焊墊；一引線框架，包括具有用于向外部連接的多個引腳，并且所述芯片配置與所述引線框架上；一組第一接合引線，用以將所述第一接觸焊墊直接電性連接至所述引線框架；一組第二接合引線，用以將第二接觸焊墊電性連接至所述引線框架的多個引腳；本發(fā)明可以方便的實現(xiàn)低損耗、易散熱的芯片，并且減小了芯片的封裝尺寸，利于芯片的功能擴展。
文檔編號H01L23/485GK101814480SQ20101015331
公開日2010年8月25日 申請日期2010年4月16日 優(yōu)先權(quán)日2010年4月16日
發(fā)明者譚小春, 陳偉 申請人:杭州矽力杰半導(dǎo)體技術(shù)有限公司