專利名稱：引腳架封裝體的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型是關(guān)于焊線接合式引腳架封裝體(wire-bonding type-leadframe package)。特別是關(guān)于一種可改善焊線接合式引腳架封裝體電氣特性的引腳接墊接合結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
現(xiàn)代電子產(chǎn)品基本上都含有一半導(dǎo)體晶片(chip)以及一作為電性連接至該晶片的載板(carrier)。在目前將晶片與載板電性連接的技術(shù)中，主要是利用以下三種技術(shù)焊線接合制程(wire-bonding process)、覆晶制程(flip chip process)及膠帶自動接合制程(tape-automated-bonding，TAB)。在基板為引腳架(lead-frame)的應(yīng)用中，焊線接合技術(shù)是最被廣泛采用的技術(shù)。然而，此封裝體的焊線(bonding wire)會引起一寄生電感，對于射頻(radio frequency)產(chǎn)品需應(yīng)用在數(shù)GHz的操作頻率下，此寄生電感的影響變得越顯著。寄生電感對電路電氣特性會有不利的影響，因此有必要發(fā)展出一種可以降低寄生電感及改善在高頻率之下的頻率響應(yīng)的解決方式。
圖1A說明在射頻電路應(yīng)用上的一傳統(tǒng)平面型無引腳接腳封裝體(quadflat non-lead package，QFN package)的剖面示意圖。圖1B與圖1C分別為圖1A中一單一信號源的接合結(jié)構(gòu)的立體圖與俯視圖。如圖1A、圖1B及圖1C所示，該晶片封裝體100包含有一晶片110、一引腳架(lead-frame)120、復(fù)數(shù)個焊線(bonding wire)130、以及一絕緣材料(insulation material)140。引腳架120具有一晶片載墊(diepad)121、復(fù)數(shù)個接地引腳(ground lead)122及復(fù)數(shù)信號引腳(signal lead)123。接地引腳122及信號引腳123平均分布在晶片載墊121的周圍。晶片110由一粘膠(adhesive glue)固定在晶片載墊121上。焊線130在一焊線接合制程中將晶片110分別電性連接至引腳122及123。晶片載墊121與接地引腳122經(jīng)由一接地接墊(ground pad)181、一晶片載墊承載平臺(die padlanding)及一接地孔(ground via)160電性連接至接地平面170。絕緣材料140包覆晶片110、引腳架120及焊線130。晶片載墊121、封裝體100上的接地引腳122及信號引腳123以焊接方式固定在電路板190上。
圖1D說明在圖1A所示封裝體之中一單一信號源(single ended mode)的接合結(jié)構(gòu)的俯視圖。在傳統(tǒng)接墊設(shè)計中，信號接墊(signal pad)182位于信號引腳123的下方，且信號引腳的形狀對應(yīng)于信號接墊182。類似地，接地接墊181位于接地引腳122的下方，且接地引腳的形狀對應(yīng)于接地接墊181。接地引腳181電性連接至一位于晶片載墊121下方的承載平臺，再經(jīng)由接地孔160電性連接至接地平面170。
圖2A是在封裝體中一差動信號源(differential mode)的接合結(jié)構(gòu)的立體示意圖。圖2B是在封裝體中一差動信號源的接合結(jié)構(gòu)的俯視圖。一差動信號源包含有一傳輸正信號的傳輸線231及一傳輸負(fù)信號的傳輸線231。此傳輸信號具有相同的振幅但相反的相位。此二差動信號源傳輸線231的端點阻抗相差約有100歐姆(Ohms)。在一具有差動信號源的封裝體中，此二信號引腳223彼此相鄰。對于一信號引腳223而言，其一側(cè)為另一信號引腳223，而其相對側(cè)為一相鄰的接地引腳222。在信號引腳223的下方有一信號接墊282；類似地，在接地引腳222的下方有一接地接墊281。接地接墊281與信號接墊282的大小及形狀分別對應(yīng)于接地引腳222與信號引腳223。接地接墊281電性連接至一位于晶片載墊221的下方的承載平臺，再經(jīng)由接地孔160電性連接至接地平面170。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本實用新型提出一接墊接合結(jié)構(gòu)，可提高焊線接合式封裝體的電氣特性。
依據(jù)本實用新型的目的，本實用新型揭露一較佳實施例，一種引腳架封裝體，其至少包括一晶片載墊；一晶片，承載于該晶片載墊上；復(fù)數(shù)個信號引腳及復(fù)數(shù)個非信號引腳；復(fù)數(shù)個焊線，分別連接該晶片至該復(fù)數(shù)個引腳；一基板，具有復(fù)數(shù)個接墊配置于該基板的一上表面，其中該接墊包括有復(fù)數(shù)個信號接墊，分別位于該信號引腳的下方；及復(fù)數(shù)個非信號接墊，分別位于該非信號引腳的下方；其中至少一個信號接墊具有一結(jié)構(gòu)向至少一相鄰的非信號接墊延伸，且該結(jié)構(gòu)重疊于部分該相鄰的非信號引腳但不接觸該相鄰的非信號接墊與非信號引腳；而該相鄰的非信號接墊經(jīng)由一孔洞連接至該基板上的一非信號平面；以及一絕緣材料，包覆該引腳、該晶片、以及該焊線。
以上的概述及隨后的實施例說明，為使本實用新型的特征及目的更能清楚揭示，而非如申請專利范圍般將本實用新型限制于其所揭露的范圍。可以理解的是以上的概述及隨后的實施例說明是提供申請專利范圍更具體的解釋與了解。


經(jīng)由以下各圖示相互對照比較，可以進(jìn)一步明了本實用新型的優(yōu)點與特征。圖式中所揭露的具體實施例以及在實施方式中所對應(yīng)的說明，可以明了本實用新型的精神與范圍。
圖1A說明在射頻電路應(yīng)用上的一傳統(tǒng)平面型無引腳接腳封裝體(quadflat non-lead package，QFN package)的剖面示意圖。
圖1B說明在圖1A中一共平面的單一信號源的焊線接合結(jié)構(gòu)的立體圖。
圖1C說明在圖1A中一共平面的單一信號源的焊線接合結(jié)構(gòu)的俯視圖。
圖1D說明在圖1A中一單一信號源的引腳接墊接合結(jié)構(gòu)的俯視圖。
圖2A說明在一封裝體中一差動信號源的接合結(jié)構(gòu)的立體示意圖。
圖2B說明在一封裝體中一差動信號源的接合結(jié)構(gòu)的俯視圖。
圖3A說明依據(jù)本實用新型的第一具體實施例的俯視圖，具有一延伸T型接墊。
圖3B說明依據(jù)本實用新型的第一具體實施例的立體圖，具有一延伸T型接墊。
圖4A說明第一具體實施例與先前技術(shù)的基頻(S11)頻率響應(yīng)。
圖4B說明第一具體實施例與先前技術(shù)在史密斯圖上的頻率響應(yīng)。
圖5A說明依據(jù)本實用新型的第二具體實施例的立體圖，具有一延伸L型接墊。
圖5B說明依據(jù)本實用新型的第二具體實施例的俯視圖，具有一延伸L型接墊。
圖6A說明依據(jù)本實用新型的第三具體實施例的立體圖，具有一延伸L型接墊及數(shù)層階梯狀傳輸線。
圖6B說明依據(jù)本實用新型的第三具體實施例的俯視圖，具有一延伸L型接墊及數(shù)層階梯狀傳輸線。
圖7A說明第二具體實施例、第三具體實施例與先前技術(shù)的基頻(S11)頻率響應(yīng)。
圖7B說明第二具體實施例、第三具體實施例與先前技術(shù)在史密斯圖上的頻率響應(yīng)。
100封裝體110晶片120引腳架(lead-frame)121晶片載墊(die pad)122信號引腳(signal lead)123接地引腳(ground lead)130焊線(bonding wire)140絕緣材料(insulation material)160接地孔(ground via)170接地平面(ground plane)181接地接墊(ground pad)182信號接墊(signal pad)190電路板210晶片
221晶片載墊(die pad)222接地引腳(ground lead)223信號引腳(signal lead)230焊線231一組差動傳輸線(a pair of differential transmission line)281接地接墊(ground pad)282信號接墊(signal pad)322接地引腳323信號引腳360接地孔370接地平面381接地接墊382信號接墊401習(xí)知的單一信號源封裝結(jié)構(gòu)的頻率響應(yīng)402依據(jù)本實用新型的第一實施例的頻率響應(yīng)403習(xí)知的單一信號源封裝結(jié)構(gòu)在史密斯圖的特征響應(yīng)404依據(jù)本實用新型的第一實施例在史密斯圖的特征響應(yīng)522非信號引腳523信號引腳531一組差動信號傳輸線560接地孔570接地平面581非信號接墊582信號接墊622非信號引腳623信號引腳631一組差動信號傳輸線632多階阻抗傳輸線670接地平面681非信號接墊682信號接墊701習(xí)知的差動信號源封裝結(jié)構(gòu)的頻率響應(yīng)702依據(jù)本實用新型的第二實施例的頻率響應(yīng)703依據(jù)本實用新型的第三實施例的頻率響應(yīng)704習(xí)知的差動信號源封裝結(jié)構(gòu)在史密斯圖的特征響應(yīng)705依據(jù)本實用新型的第二實施例在史密斯圖的特征響應(yīng)
706依據(jù)本實用新型的第三實施例在史密斯圖的特征響應(yīng)具體實施方式
在依據(jù)本實用新型的各具體實施例及其對照的圖示中，各主要元件均有標(biāo)號協(xié)助說明。在盡可能清楚辨別下，各圖示及說明當(dāng)中若使用相同的標(biāo)號代表該元件為相同或其均等物品。
請參閱圖3A和圖3B所示，圖3A是依據(jù)本實用新型的第一具體實施例的俯視圖，具有一延伸T型接墊。圖3B是依據(jù)本實用新型的第一具體實施例的立體圖。先前技術(shù)利用一接地接墊181連接至一位于晶片載墊121下方的承載平臺，再以接地孔160電性連接至接地平面170。請參閱圖3A與圖3B所示，為取代此先前的接地連接線路，本實用新型的第一實施例將此接地接墊381經(jīng)由各自的接地孔360電性連接至接地平面370。接地接墊381向與晶片110位置相反方向延伸，再各自以接地孔360接地。藉由此創(chuàng)新的接地接墊381設(shè)計，會產(chǎn)生多余空間供信號接墊382向其相鄰的接地接墊381延伸。信號接墊382延伸至相鄰的接地接墊381且重疊在部分相鄰的接地引腳322的下方，但不會接觸相鄰的接地接墊381及接地引腳322。此外，信號接墊382可能只重疊在部分相鄰的接地引腳322的下方或是延伸超過此接地引腳322。在本實施例中，一信號引腳323兩側(cè)分別相鄰的接地引腳322，一信號接墊382分別向兩相鄰接地引腳322方向延伸，形成一突出的T型信號引腳382。相較于先前技術(shù)，此突出的T型信號引腳382具有較大的尺寸，因此增加信號引腳382與接地平面370之間的電容效應(yīng)。增加的電容效應(yīng)可以用來補(bǔ)償焊線130所產(chǎn)生的電感效應(yīng)，改善線路間的阻抗匹配及提升封裝體在高頻下的電氣特性。本實用新型的另一優(yōu)點是信號接墊382的尺寸可以彈性調(diào)整，藉以達(dá)到最佳電氣特性。
圖4A說明本實用新型第一實施例與如圖1D所示的先前技術(shù)的電氣特性比較。圖4A顯示上述的單一信號源封裝結(jié)構(gòu)的頻率響應(yīng)(S11)，其中曲線401代表習(xí)知的單一信號源封裝結(jié)構(gòu)的頻率響應(yīng)，而曲線402代表依據(jù)本實用新型的第一實施例的頻率響應(yīng)。從圖中所顯示的響應(yīng)在操作頻率范圍1～6GHz內(nèi)，可清楚發(fā)現(xiàn)依據(jù)本實用新型的第一實施例的響應(yīng)優(yōu)于習(xí)知的結(jié)構(gòu)，特別是在操作頻率較低時。
圖4B以史密斯圖來說明上述兩個結(jié)構(gòu)的特征響應(yīng)。曲線403代表習(xí)知的單一信號源封裝結(jié)構(gòu)在史密斯圖的響應(yīng)，而曲線404代表依據(jù)本實用新型的第一實施例在史密斯圖的特征響應(yīng)。特征響應(yīng)位于史密斯圖的上半部代表一電感性響應(yīng)而響應(yīng)位于史密斯圖的下半部代表一電容性響應(yīng)，因此當(dāng)其特征響應(yīng)位于史密斯圖的中心點(如圖中的1，00所示)代表此時為其特征阻抗匹配最佳的條件。在圖4B中，曲線404較曲線403接近史密斯圖的中心點，這也代表習(xí)知結(jié)構(gòu)的電感性響應(yīng)被本實用新型所揭示的T型信號接墊所補(bǔ)償。這也同時說明依據(jù)本實用新型的第一實施例可得到較佳的特征阻抗匹配。
圖5A說明依據(jù)本實用新型的第二實施例的立體圖，其具有L型信號接墊。圖5B則為依據(jù)本實用新型的第二實施例的俯視圖。此L型信號接墊可以應(yīng)用在差動信號源的封裝結(jié)構(gòu)上。請參閱圖5A及圖5B所示，接地接墊581經(jīng)由各自孔洞560電性連接至接地平面570。二個信號引腳523是位于一焊線接合封裝體中相互臨近的差動信號源，其各自接觸于信號接墊582，而信號接墊582連接至一100Ohm差動信號傳輸線531，藉以傳遞信號。在二相鄰的信號引腳523的外側(cè)為一相鄰的接地引腳522。信號引腳523之下具有信號接墊582。類似地，接地引腳522之下具有接地接墊581。與習(xí)知的接墊設(shè)計(如圖2A與圖2B所示)不同的是，此信號接墊582向其相鄰的接地接墊581方向延伸且重疊于部分的接地引腳522。然而，需特別注意到此信號接墊582并不接觸到接地接墊581或接地引腳522。在此差動信號源線路中產(chǎn)生兩個延長的L型信號接墊582。如同在上述說明中所揭露，當(dāng)信號接墊582尺寸增大時，信號接墊582與接地平面570之間的電容效應(yīng)會因而增加。此增加的電容效應(yīng)可補(bǔ)償焊線130所產(chǎn)生的電感效應(yīng)。因此，此焊線接合封裝體在高頻下的電氣特性可藉由增大信號接墊582的尺寸獲得顯著地提升。此外，經(jīng)由改變信號接墊582的尺寸，可以得到此焊線接合封裝體的最佳電氣特性。
為了進(jìn)一步改善此焊線接合封裝體的頻率響應(yīng)，一多階阻抗傳輸線632可代替一習(xí)知的傳輸線連接至信號接墊682，如圖6A與圖6B所示的第三實施例。此多階阻抗傳輸線632可提供一電感效應(yīng)，藉以補(bǔ)償因大尺寸延長L型信號接墊682所產(chǎn)生的過度電容。為了了解此多階阻抗傳輸線632對此封裝體響應(yīng)的影響，可參照圖7A及圖7B。圖7A說明不同信號接墊及傳輸線下的差動信號源封裝體的頻率響應(yīng)，包含三個曲線701、702、及703。曲線701表示如圖2A與圖2B所示的習(xí)知的差動信號源結(jié)構(gòu)的響應(yīng)。曲線702為如圖5A與圖5B所示的第二實施例的響應(yīng)。曲線703為如圖6A與圖6B所示的第三實施例的響應(yīng)。從圖中可以發(fā)現(xiàn)，曲線702的響應(yīng)優(yōu)于曲線701所代表的習(xí)知的差動信號源接合結(jié)構(gòu)的響應(yīng)。然而，當(dāng)頻率增加后，其改善越不明顯。藉由此多階阻抗傳輸線可進(jìn)一步改善其響應(yīng)。曲線703顯示其具有良好響應(yīng)不會因操作頻率不同而有顯著改變。其中，最佳響應(yīng)特性發(fā)生在操作頻率為5.5GHz時。針對各種所需的操作頻率下，可變化L型信號接墊的尺寸及多階阻抗傳輸線的尺寸達(dá)成其最佳匹配條件。
圖7B顯示上述三個差動信號源結(jié)構(gòu)在史密斯圖上的特征響應(yīng)。特征響應(yīng)位于史密斯圖的上半部代表一電感性響應(yīng)而響應(yīng)位于史密斯圖的下半部代表一電容性響應(yīng)，因此當(dāng)其特征響應(yīng)位于史密斯圖的中心點(如圖中的1，00所示)代表此時為其特征阻抗匹配最佳的條件。曲線705較曲線704接近于史密斯圖中心點，因為具有延長的L型信號接墊設(shè)計可補(bǔ)償焊線的寄生電感。再配合多階阻抗傳輸線設(shè)計，使得曲線706幾乎僅位于史密斯圖的中心附近，這也代表此第三實施例具有極優(yōu)異的響應(yīng)。
本實用新型具有的良好響應(yīng)對于射頻應(yīng)用是極完美的，特別是在高頻下的響應(yīng)特性。本實用新型僅利用增加信號接墊面積，不但容易實施，更不需要額外的制造成本。
以上的說明及實施例中藉由接地接墊、接地引腳及接地平面為實例使本實用新型的特征及目的能清楚揭示，然而電源接墊、電源引腳及電源平面亦可取代接地接墊、接地引腳及接地平面而達(dá)到相同的效果。有鑒于此，以一詞“非信號”代表其為一電源或一接地點，是可以為熟悉此技藝者所明了與接受的。
綜合以上所述，在一焊線接合封裝體中，其接地接墊各自經(jīng)由其接地孔電性連接至線路板中的接地平面。因此，可節(jié)省一部分空間作為相鄰的信號接墊向此空間延伸，藉以提供較多的電容效應(yīng)補(bǔ)償焊線所產(chǎn)生的寄生電感。在操作頻率1～6GHz范圍內(nèi)，其特征阻抗匹配及頻率響應(yīng)可獲得明顯的改善。此外，藉以在信號接墊及一100Ohm傳輸線之間加入一多階阻抗傳輸線，可進(jìn)一步改善其特征阻抗的匹配狀況。總之，本實用新型所提出的接墊設(shè)計使一焊線接合封裝體具有良好的響應(yīng)特性，可適用在射頻應(yīng)用產(chǎn)品中。
盡管本實用新型已以數(shù)個實施例揭露如上，然其并非用以限定本實用新型，任何熟習(xí)此技藝者，在不脫離本實用新型的精神及范圍內(nèi)，當(dāng)可作各種的變化與潤飾，因此本實用新型的保護(hù)范圍當(dāng)視后附的申請專利范圍為依據(jù)。
權(quán)利要求1.一種引腳架封裝體，其特征在于其至少包括一晶片載墊；一晶片，承載于該晶片載墊上；復(fù)數(shù)個信號引腳及復(fù)數(shù)個非信號引腳；復(fù)數(shù)個焊線，分別連接該晶片至該復(fù)數(shù)個引腳；一基板，具有復(fù)數(shù)個接墊配置于該基板的一上表面，其中該接墊包括有復(fù)數(shù)個信號接墊，分別位于該信號引腳的下方；及復(fù)數(shù)個非信號接墊，分別位于該非信號引腳的下方；其中至少一個信號接墊具有一結(jié)構(gòu)向至少一相鄰的非信號接墊延伸，且該結(jié)構(gòu)重疊于部分該相鄰的非信號引腳但不接觸該相鄰的非信號接墊與非信號引腳；而該相鄰的非信號接墊經(jīng)由一孔洞連接至該基板上的一非信號平面；以及一絕緣材料，包覆該引腳、該晶片、以及該焊線。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的引腳架封裝體，其特征在于其中對于一單一信號源的焊線接合式封裝體而言，該信號接墊是一T型結(jié)構(gòu)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的引腳架封裝體，其特征在于其中對于一差動信號源的焊線接合式封裝體而言，該信號接墊是一L型結(jié)構(gòu)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的引腳架封裝體，其特征在于其中所述的信號接墊延伸并越過該相鄰非信號接墊。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的引腳架封裝體，其特征在于其中所述的非信號接墊是一接地接墊或一電源接墊，且該非信號引腳是一接地引腳或一電源引腳。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的引腳架封裝體，其特征在于其中所述的非信號平面是一接地平面或一電源平面。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的引腳架封裝體，其特征在于其中信號傳遞是經(jīng)由一多階阻抗傳輸線電性連接至該信號接墊。
專利摘要本實用新型是有關(guān)于一種引腳架封裝體，其包括有一晶片、一引腳架、復(fù)數(shù)個焊線、及一絕緣材料。其中引腳架包括有一晶片載墊、復(fù)數(shù)個引腳、復(fù)數(shù)個信號接墊及復(fù)數(shù)個非信號接墊。信號接墊及非信號接墊分別位于信號引腳及非信號引腳的下方。而非信號接墊具有其各別孔洞連接至電路板的非信號平面。信號接墊具有一向其相鄰的非信號接墊延伸結(jié)構(gòu)。藉由增加信號接墊的尺寸，信號接墊與電路板中非信號平面之間的電容效應(yīng)因而增加。此增加的電容效應(yīng)可補(bǔ)償焊線所產(chǎn)生的電感效應(yīng)，在射頻應(yīng)用上可改善信號傳遞路徑的響應(yīng)行為。
文檔編號H01L23/48GK2831428SQ200520016059
公開日2006年10月25日 申請日期2005年4月15日 優(yōu)先權(quán)日2005年1月6日
發(fā)明者江信興, 李勝源 申請人:威盛電子股份有限公司