專利名稱：用于基板的交錯布置的引腳結構的制作方法
技術領域：
本發明屬于半導體封裝技術領域，具體地講，本發明涉及一種能夠實現高密度集成的用于半導體封裝件的基板的交錯布置的引腳結構。
背景技術：
隨著電子產品變得尺寸更小、密度更高且性能更好，半導體隨著其組件和連接關系變得更加致密而相應地變得更小。通常，為了實現電路連接，通過引線鍵合工藝利用鍵合引線來連接基板引腳和芯片端口。引線鍵合工藝是利用鍵合引線使集成電路(IC)芯片的端子(下文將稱作“焊盤”)與諸如基板或印刷電路板(PCB)中對應的引腳(有時亦被稱作 “引線鍵合焊盤”或“鍵合焊盤”)互連的公知方法。傳統的用于引線鍵合的焊盤規則地布置，基板的引腳呈矩形形狀。圖IA示出了根據傳統技術的鍵合引線與基板的引腳相連接的示意圖，圖IB示出了根據傳統技術的圖IA 中示出的引腳布置的示意圖。如圖IA所示，引腳101通過鍵合引線105與設置在基板(未示出)上的芯片104上的焊盤103相互連接，從而實現基板與芯片的電連接。如圖IB所示， 根據傳統技術的基板上的引腳101具有矩形形狀，引腳間距Pll通常為大約80 μ m，每個引腳101的寬度Wll通常為大約50μπι，彼此相鄰的兩個引腳101之間的間隔Ρ12通常為大約 30 μ m。這里，引腳間距的定義是本領域技術人員所熟知的，是指彼此相鄰的兩個引腳的相對應的邊之間的距離，如圖IB中的標號“P11”所指。因此，對于傳統技術的封裝件而言，鍵合區域的面積較大，不能很好地實現高密度集成。專利號為US5444303的美國專利公開了一種引線鍵合的焊盤布置。圖2A示出了根據現有技術(該美國專利)的鍵合引線與柔性基板的引腳的連接結構示意圖。圖2B示出了根據現有技術的圖2A中示出的引腳布置的示意圖。參照圖2A，與圖IA相似，圖2A中的引腳201通過鍵合引線205與設置在基板200上的芯片204上的焊盤203相互連接，從而實現芯片與外部電路的電連接。與圖IA和圖IB不同的是，圖2A和圖2B中的引腳呈梯形形狀。如圖2B所示，引腳201形成為具有彼此平行的長邊和短邊的梯形形狀，并且基本垂直于從引腳201的中心點到IC芯片204的對應的焊盤203的中心點的線，其中，梯形形狀的引腳201的布置方式是相鄰的引腳201的長邊分別按朝著和遠離IC芯片204的對應的焊盤203的方式交替地布置，引腳201通過電路線202連接到外部電路。參照圖2B，在一個優選實施例中，引腳間距P21可以為279. 4 μ m，彼此相鄰的兩個引腳201之間的間隔P22 可以為25 μ m，具有梯形形狀的引腳201可以具有長度W21為203. 2 μ m的長邊，每個引腳 201的長度W22可以為406. 4μπι。與圖IA和圖IB中的引腳相比，雖然圖2Α和圖2Β中的引腳之間的間隔相對較小，但圖2Α和圖2Β中的引腳間距仍然較大，使得鍵合區域的面積相對較大，不能很好地實現高密度集成。專利號為US5898213的美國專利公開了一種半導體封裝件的鍵合引腳的構造。圖 3示出了根據該美國專利的半導體封裝件中的輻射狀鍵合引腳的平面圖。參照圖3，引腳通過鍵合引線305電連接到設置在芯片304上的焊盤303，在這種半導體封裝件的引腳構造中，以三個引腳為一組，其中，兩個引腳301a彼此面對地布置，第三個引腳301b布置在這兩個引腳之間。如圖3所示，雖然這種引腳緊密地布置，但是鍵合區域的面積仍然較大，不能很好地實現高密度集成。因此，在現有技術中，通過交錯不同形狀的引腳以達到盡可能多地分布引腳，從而實現高密度封裝。然而，現有的技術仍然不能最大限度地利用引腳部分的空間。
發明內容
本發明的目的在于提供解決現有技術中存在的上述問題，提供一種能夠最大限度地利用引腳部分的空間的引腳結構。根據本發明的一方面，提供了一種用于基板的交錯布置的引腳結構，鍵合引線將設置在基板上的芯片的焊盤電連接到引腳，引腳通過電路線連接到外部電路，其中，每個引腳具有正六邊形形狀，并且多個引腳沿與芯片上的焊盤布置的方向交錯地排列。根據本發明的實施例，每個引腳可以被布置成該引腳的兩條相互平行的邊平行于電路線延伸的方向。根據本發明的實施例，每個引腳可以被布置成該引腳的兩條相互平行的邊垂直于電路線延伸的方向。根據本發明的實施例，在多條電路線中的至少一些電路線上可以設置兩個以上的引腳。根據本發明的實施例，每個引腳的布置方式可以是每個引腳中的兩條彼此平行的邊相對于水平方向具有預定的角度β，其中，0°彡β彡90°或-90°彡β彡0°。根據本發明的用于基板的引腳結構，能夠最大限度地利用引腳部分的空間以實現高密度封裝，并且能夠減小封裝件的尺寸。
包括附圖來提供進一步的理解，并且附圖并入在本說明書中并且構成本說明書的一部分。附圖示出了示例性實施例，并且與描述一起用來解釋發明構思的原理。在附圖中圖IA示出了根據傳統技術的鍵合引線與基板的引腳相連接的示意圖；圖IB示出了圖IA中示出的引腳布置的示意圖；圖2Α示出了根據現有技術的鍵合引線與柔性基板的引腳的連接結構示意圖；圖2Β示出了圖2Α中示出的引腳布置的示意圖；圖3示出了根據另一現有技術的半導體封裝件中的輻射狀鍵合引腳的平面圖；圖4Α示出了根據本發明第一示例性實施例的鍵合引線與基板的引腳相連接的示意圖；圖4Β示出了圖4Α中示出的引腳布置的示意圖；圖5Α示出了根據本發明第二示例性實施例的鍵合引線與基板的引腳相連接的示意圖；圖5Β示出了圖5Α中示出的引腳布置的示意圖；圖6示出了根據本發明第三示例性實施例的鍵合引線與基板的引腳相連接的示意圖7A示出了根據本發明第四示例性實施例的鍵合引線與基板的引腳相連接的示意圖；圖7B示出了圖7A中示出的各引腳的示意圖。
具體實施例方式下文中，將參照附圖來更充分地描述本發明，附圖中示出了本發明的示例性實施例。如本領域技術人員將認識到的，在全都不脫離用于本發明的原理的精神或范圍的情況下，可以以各種不同的方式修改描述的實施例。要認識到，為了更好地理解和便于描述，附圖中示出的組成構件的尺寸是任意給出的，本發明不受圖示的尺寸的限制。在附圖中，為了清晰起見，夸大了層、區域等的厚度。 在整個說明書中相同或相似的標號表示相同的元件。本發明提供了一種新型的用于基板的交錯布置的正六邊形引腳，用來實現高密度布線，同時減小鍵合區域面積以達到封裝件外形尺寸減小的效果。下面將結合附圖來詳細地描述根據本發明的用于半導體封裝件的基板的引腳結構。圖4A示出了根據本發明第一示例性實施例的鍵合引線與基板的引腳相連接的示意圖。圖4B示出了圖4A中示出的引腳布置的示意圖。參照圖4A，鍵合引線(在下文中將稱作“引線”)5連接引腳I和設置在基板(未示出)上的芯片4的焊盤3，并且每個引腳I通過電路線2與基板外部的電路電連接，以實現電路連通。根據本發明，所有的引腳I均呈六邊形，并且多個引腳I沿與芯片4上的焊盤 3布置的方向(在圖4A中，沿Y軸方向)交錯地排列，以最大限度且最有效地排布最多數量的引腳。在本發明的第一示例性實施例中，引腳I具有三對相互平行的邊，引腳I的布置方式是使得每個引腳I的其中一對彼此平行的邊平行于電路線2延伸的方向。參照圖4B，彼此相鄰的兩個引腳I緊密地布置在一起。通過圖IB和圖4B可以看出，在圖IB所示的傳統技術中，引腳間距Pll為引腳寬度Wll與引腳間隔P12之和，S卩，Pll =W11+P12 ;然而，在根據本發明的交錯布置的正六邊形引腳的結構中，引腳間距Pl < Wl < W1+P2，遠小于圖IB所示的引腳間距P1。因此，在根據本發明的當前示例性實施例的引腳結構中，由于兩個相鄰的引腳有著一定的重疊，使得引腳間距Pl小于引腳寬度W1，所以兩個相鄰的引腳所占的區域減小，因此引腳所占的面積明顯減小，從而可顯著增加打線可用的有效面積。因此，在本發明的當前示例性實施例中，根據基板制作的制程能力，通過使引腳I 的邊長W2配合引腳間距P1、布線間距P2(對應于引腳間隔)、引腳寬度Wl和電路線2的寬度W3 —起進行設計，可以使鍵合區域面積實現高密度設計要求，同時達到縮小封裝件尺寸的目的。本領域技術人員在本發明的教導下，可以選擇合適的引腳間距PU引腳尺寸Wl或 W2、引腳間距P2以及電路線2的寬度W3。優選地，如圖4B所示的引腳的各參數可以滿足公式P1 = 0. 5W1+P2+0. 5W3，其中， Wl2 = 3W22。根據本發明當前示例性實施例的優選實施例，根據基板制程能力，主要限制引腳間隔P2和電路線2的W3，可以控制弓丨腳間距P2最小在20um左右，電路線的寬度W3最小可到15um左右。按上面的公式計算,假設P2 = 20 μ m且W3 = 15 μ m,那么在Pl = 80 μ m的引腳設計間距要求下，通過計算可以得出根據本發明優化的引腳寬度Wl為105μπι。因此，相對于現有技術，可以在同樣的引腳間距的情況下，能夠更好地確保鍵合穩定性。圖5Α示出了根據本發明第二示例性實施例的鍵合引線與基板的引腳相連接的示意圖，圖5Β示出了圖5Α中示出的引腳布置的示意圖。與圖4Α和圖4Β的第一示例性實施例一樣，根據本發明的第二示例性實施例，引線 5將芯片4上的焊盤3電連接到引腳I'，引腳I'通過電路線2電連接到基板外部的電路， 從而實現基板與外部電路的電連接。與圖4Α和圖4Β所示的第一示例性實施例不同的是， 如圖5Α所示，引腳I'的布置方式是每個引腳Γ的一對彼此平行的邊垂直于電路線2延伸的方向。參照圖5Β，彼此相鄰的兩個引腳Γ緊密地布置在一起。通過圖IB和圖5Β可以看出，在圖IB所示的傳統技術中，引腳間距Pll為引腳寬度Wll與引腳間隔Ρ12之和，即， Pll = W11+P12 ;然而，在根據本發明的交錯布置的正六邊形引腳的結構中，引腳間距ΡΓ <W1' +P2'，遠小于圖IB所示的引腳間距P1。因此，與傳統技術的引腳結構相比，根據本發明的當前示例性實施例的引腳結構的引腳間距明顯較小，可以顯著減小兩個相鄰的引腳所占的區域，使得引腳所占的面積明顯減小，從而可顯著增加打線可用的有效面積。為了更好地說明本發明的優勢所在，以采用與傳統技術的引腳間距和引腳間隔 (如圖IB所示)相同的引腳間距和引腳間隔為例，即，在根據本發明的第二示例性實施例中，引腳間距PP大約為80μπι并且彼此相鄰的兩個引腳I'之間的間隔Ρ2'大約為 30μπι，在這種情況下，引線寬度Wl'可以為70μπι。因此，與現有技術相比，在根據本發明第二示例性實施例的交錯布置的正六邊形弓丨腳的結構中，兩個相鄰的引腳所占的區域減小，因此可顯著增加打線可用的有效面積。另外，如果將圖5Β中的引腳I'的寬度和引腳I'之間的間隔設定為與圖IB所示的傳統技術的矩形引腳的寬度和間隔一樣，即，將引腳P的寬度Wl'設定為50μπι，引腳間的間隔Ρ2'設定為30 μ m,則引腳間距Pl/可相應地變成60 μ m,比傳統技術的矩形引腳的引腳間距(為80μπι)明顯要小。因此，根據本發明，可以明顯地減小引腳所占據的面積， 從而可實現高度集成。圖6示出了根據本發明第三示例性實施例的鍵合引線與基板的引腳相連接的示意圖。與圖4Α和圖4Β —樣，引線5將芯片4上的焊盤3電連接到引腳1，引腳I通過電路線2電連接到基板外部的電路，從而實現基板與外部電路的電連接。與根據本發明的第一示例性實施例的引腳布置不同的是，在圖6所示的引腳布置中，對于同一電路線2設置了兩個引腳1，即，距離芯片4上的焊盤3相對較近的第一引腳和距離芯片4上的焊盤3相對較遠的第二引腳。也就是說，引腳I可以排布2圈及2圈以上方便實際執行引線鍵合時對線長和打線角度的選擇。為了簡便起見，在圖6中僅示出了排布2圈引腳的結構，下面將對其進行詳細描述；然而，本發明不限于此。在本發明的一個實施例中，可以在多條電路線的至少一些電路線上設置兩個以上的引腳，即，可以在多條電路線中的一些電路線或所有電路線上設置兩個以上的引腳，并且設置在相鄰的兩條電路線上的引腳交錯地布置。在根據本發明的當前示例性實施例中，通過引線5連接引腳I和芯片4上的焊盤 3，可以形成角度α和線長d，因此，設置在同一電路線2上的第一引腳和第二引腳相對于對應的芯片上的焊盤具有不同的角度。如圖6所示，具體地講，對于芯片4上的同一焊盤而言，從該焊盤的中心到與該焊盤連接的第一引腳的中心的連線具有長度dl，并且從該焊盤的中心到與該焊盤連接的第一引腳的中心的連線相對于水平方向(即，X軸方向)具有角度α I ;從該焊盤的中心到與該焊盤連接的第二引腳的中心的連線具有長度d2，并且從該焊盤的中心到與該焊盤連接的第二引腳的中心的連線相對于水平方向(即，X軸方向)具有角度α 2,第二引腳可以通過另一引線5a連接到焊盤3,其中，dl < d2和α I > α 2。根據本發明第三示例性實施例的優選實施例，可以將角度α I和α I限定為45° > α I > α 2。因此，如圖6所示，根據本發明的當前示例性實施例具有多圈交錯正六角形引腳I 的設計，通過引線5連接引腳I和芯片4上的焊盤3，形成一定的角度和線長。對于高密度窄間距的引線鍵合，打線角度和長度對注塑沖線良率影響很大；根據本發明，通過多圈交錯正六角形引腳進行可選的連線應用進行實際的生產，有利于提高產品的整體良率。在圖4Α、圖4Β和圖6中，示出了引腳I的其中兩條彼此平行的邊沿著與電路線2 的延伸方向(X軸方向)平行地布置的結構。然而，本發明不限于此。在本發明的一個變型實施例中，可以將圖5Α所示的引腳布置應用于圖6的示例性實施例中，在這種情況下，可以在多條電路線的至少一些電路線上交錯地布置兩個以上的引腳，其中，每個引腳的一對彼此平行的邊垂直于電路線2延伸的方向。在本發明的另一變型實施例中，可以將圖4Α和圖 5Α所示的引腳布置同時應用于圖6的示例性實施例中，具體地講，可以在多條電路線的至少一些電路線上交錯地布置兩個以上的引腳，其中，至少一個引腳的一對彼此平行的邊垂直于電路線2延伸的方向，而剩余的引腳的一對彼此平行的邊平行于電路線2延伸的方向。 在本發明的教導下，本領域技術人員可以根據實際情況來確定引腳的布置方式。因此，在本發明中，具有六邊形形狀的引腳I的兩條彼此平行的邊可以相對于電路線2的延伸方向具有一定角度，下面將對此進行詳細的描述。圖7Α示出了根據本發明第四示例性實施例的鍵合引線與基板的引腳相連接的示意圖，圖7Β示出了圖7Α中示出的各引腳的示意圖。與圖4Α和圖4Β 一樣，引線5將芯片4上的焊盤3電連接到引腳I "，引腳I "通過電路線2電連接到基板外部的電路，從而實現基板與外部電路的電連接。與根據本發明的前述示例性實施例的引腳布置不同的是，如圖7Α所示，根據不同的打線要求，具有正六形形狀的引腳I"可以旋轉不同的角度。如圖7Α所示，交錯布置的正六邊形引腳I"可以被設計成相對于電路線延伸的方向沿順時針或逆時針方向旋轉任意角度，并對旋轉成不同角度的引腳與芯片4上的焊盤3 進行引線鍵合。由于打線角度的存在，引線鍵合的第二點的最大寬度的位置隨之變化。根據將引腳I"旋轉成至第二點寬度的最大寬度的位置和引腳I"的最大寬度的位置對應的原則，或根據綜合其他因素，可對應地變化引腳I"的旋轉角度，以達到最佳工作效果。參照圖7Α，引腳I"可以包括旋轉了不同角度的引腳la、lb和lc，S卩，引腳la、lb 和Ic被布置成每個引腳的兩條彼此平行的邊相對于水平方向具有預定的角度β，其中， 0°≤β≤90°或-90°≤β彡0°。每個引腳I"具有管腳(stich) 6。圖7Β示出了將引腳I"旋轉不同角度后的結構。如圖7Α和圖7Β所示，第一引腳Ia與前述示例性實施例的引腳一樣，被布置成其彼此平行的兩條邊平行于水平方向(X軸方向)。第二引腳Ib和第三引腳Ic的布置方式不同于前述示例性實施例中的引腳。具體地講，第二引腳Ib被布置成相對于第一引腳Ia的中心沿順時針方向旋轉30° (與圖5A中所示的引腳I'的布置相同)；第三引腳Ic被布置成相對于第一引腳Ia的中心沿順時針方向旋轉70°。因此，根據本發明的當前示例性實施例，通過使引腳I"相應地旋轉預定的角度，能夠使引腳達到最佳的工作效果。在圖7A和圖7B示出的示例性實施例中，雖然示出的是第二引腳和第三引腳相對于第一引腳的中心沿順時針方向分別旋轉30°和70°，但是本發明不限于此。在本發明的教導下，本領域技術人員可以根據實際要求使引腳相對于沿順時針或逆時針方向旋轉不同的角度β (0°彡β彡90° )。根據本發明，可以對圖4Α至圖7Β所示的示例性實施例進行各種變型。在本發明的一個實施例中，可以在同一電路線上設置2圈以上的引腳，并且使其中一些引腳沿順時針方向或逆時針方向旋轉不同的角度β (0°)，從而利于提高產品的整體良率和達到引腳的最佳工作效果。根據本發明，正六邊形引腳的兩條相互平行的邊不與水平方向平行的技術方案， 是為了適應于鍵合引線。具體地講，鍵合引線在不同方向時會與引腳端形成不同外形的第二鍵合點，這種不完全相同的第二鍵合點的最寬寬度并不完全相同，如圖7Α所示。引腳la、 lb、lc為三種不同的旋轉角度示意，對應于不同的鍵合引線的方向(角度)，其根本的目的在于使第二鍵合點(即，管腳)的最寬處對應于本發明的正六邊形引腳的最寬處，以達到最有效地使用引腳面積。圖7A所示旋轉角度的正六邊形引腳為本發明的一個特殊應用，在使用這個應用時，相同的引腳間距內最大限度排布最多數量的引腳數并不是最佳實施例，這種旋轉會相應地浪費部分排布引腳的區域，但是在第二鍵合點和引腳的最寬寬度的位置需保持對應的應用中可以有效地改善第二點鍵合的品質。雖然已經結合本發明的附圖描述了本發明，但是應該理解的是，在不脫離本發明的精神和范圍的情況下，可以對本發明做出各種變型和修改。
權利要求
1.一種用于基板的交錯布置的引腳結構，其中，鍵合引線將設置在基板上的芯片的焊盤電連接到引腳，引腳通過電路線連接到外部電路，其特征在于每個引腳具有正六邊形形狀，并且多個引腳沿與芯片上的焊盤布置的方向交錯地排列。
2.根據權利要求I所述的用于基板的交錯布置的引腳結構，其特征在于每個引腳被布置成該引腳的兩條相互平行的邊平行于電路線延伸的方向。
3.根據權利要求I所述的用于基板的交錯布置的引腳結構，其特征在于每個引腳被布置成該引腳的兩條相互平行的邊垂直于電路線延伸的方向。
4.根據權利要求2或3所述的用于基板的交錯布置的引腳結構，其特征在于在多條電路線中的至少一些電路線上設置兩個以上的引腳。
5.根據權利要求I所述的用于基板的交錯布置的引腳結構，其特征在于在多條電路線中的至少一些電路線上設置兩個以上的引腳。
6.根據權利要求I或5所述的用于基板的交錯布置的引腳結構，其特征在于每個引腳的布置方式是每個引腳中的兩條彼此平行的邊相對于水平方向具有預定的角度β，其中，O。≤β≤90°或-90。≤β≤0。。
全文摘要
本發明公開了一種用于基板的交錯布置的引腳結構。在用于基板的交錯布置的引腳結構中，鍵合引線將設置在基板上的芯片的焊盤電連接到引腳，引腳通過電路線連接到外部電路，其中，每個引腳具有正六邊形形狀，并且多個引腳沿與芯片上的焊盤布置的方向交錯地排列。根據本發明的用于基板的引腳結構，能夠最大限度地利用引腳部分的空間以實現高密度封裝，并且能夠減小封裝件的尺寸。
文檔編號H01L23/49GK102610584SQ20121003902
公開日2012年7月25日 申請日期2012年2月21日 優先權日2012年2月21日
發明者夏一凡 申請人:三星半導體(中國)研究開發有限公司, 三星電子株式會社