[发明专利]具有可移动外接端子的半导体封装堆叠组合构造

说明书

技术领域

本发明涉及一种半导体封装堆叠组合结构(POP device)，特别是涉及一种具有可移动外接端子的半导体封装堆叠组合结构。

背景技术

近年来高科技电子产品不断推出更人性化、功能更佳的电子产品，造成产品有愈加轻、薄、短、小的趋势。因此，一种半导体元件的组合型式是将多个半导体封装件作纵向3D堆叠以符合小型表面接合面积与高密度元件设置的要求，称之为半导体封装堆叠组合结构(POP device)。其中，可堆叠的半导体封装元件以导线架作为晶片载体，成本最低，其是以延伸出元件(封胶体)的外引脚焊接并堆叠连接在一起，借以达到电路的串接，但外引脚之间焊点易有断裂现象。

请参阅图1及2所示，习知的半导体封装堆叠组合结构100主要包含一第一半导体封装件110以及至少一堆叠在该第一半导体封装件110上的第二半导体封装件120。该第一半导体封装件110与该第二半导体封装件120皆为导线架基底，其内封装的晶片可为快闪记忆体或双倍资料速度(DDR)的动态随机存取记忆体，以增加记忆体容量或增加应用功能。该第一半导体封装件110是包含有一第一封胶体111、一第一晶片112以及一导线架的多个第一外引脚113。其中，这些第一外引脚113是可利用焊料150表面接合至一电路板140。通常使用导线架的半导体产品可为TSOP(薄小外形封装)、QFP(四方扁平封装)、QFN(四方扁平无接脚封装)、TQFP(薄型四方扁平封装)等。

该第二半导体封装件120是包含有一第二封胶体121、一第二晶片122以及一导线架的多个第二外引脚123。其中，第二半导体封装件120的第二外引脚123是外露于该第二封胶体121，以焊接物质130连接至第一半导体封装件110的第一外引脚113的一区段。在封装堆叠时，该第一封胶体121与该第二封胶体121会不可避免地接触，特别是在温度循环测试时，由于封装件受温度变化产生形变，再加上封装件内材料之间热膨胀系数不匹配，形成第一封胶体121与第二封胶体122彼此可能互相接触，甚至相互推挤而产生应力，此应力将影响焊点的可靠度，若应力过大或温度循环周期升高，将造成焊点断裂。由于这些第一外引脚113与这些第二外引脚123之间焊点(即焊接物质130的形成位置)为独立形成，在温度循环试验(temperature cycling test)中容易断裂。经试验分析与研究，外引脚之间焊点的断裂成因是由元件材料的热膨胀系数不匹配(CTE mismatch)所造成。虽然不同的材料供应商与不同的型号会有不同的材料性质，但仍举例而言，该第一半导体封装件110与该第二半导体封装件120的封胶体111与121的热膨胀系数约为10ppm/℃当低于玻璃转化温度(Tg)，约为36ppm/℃当高于玻璃转化温度(Tg)，其中封胶体的玻璃转化温度一般约为120℃；而一般导线架(即外引脚113与123)的材质为金属或合金材料，以铁镍合金Alloy 42为例，其热膨胀系数约为4.3ppm/℃。因此，当半导体封装堆叠组合结构100的温度越高，封胶体111与121的体积热膨胀量越大，与外引脚113与123膨胀拉伸量差异越大，封胶体111与121之间的接触界面产生了拉扯这些第二引脚123的应力(如图1所示)。故这些第二引脚123的部分焊点承受过大集中的应力，特别是这些第二引脚123的侧边缘引脚，会有焊点断裂的问题。

有鉴于上述现有的半导体封装堆叠组合结构存在的缺陷，本发明人基于从事此类产品设计制造多年丰富的实务经验及专业知识，并配合学理的运用，积极加以研究创新，以期创设一种新型结构的半导体封装堆叠组合结构，能够改进一般现有的半导体封装堆叠组合结构，使其更具有实用性。经过不断的研究、设计，并经过反复试作样品及改进后，终于创设出确具实用价值的本发明。

发明内容

本发明的主要目的在于，提供一种具有可移动外接端子的半导体封装堆叠组合结构，所要解决的技术问题是能使一上封装件的封胶体相对于外接端子为可移动，以分散外接端子之间焊点的应力，进而避免受到封胶体与导线架的热膨胀系数的差异导致焊点断裂的发生。

本发明的次一目的在于，提供一种具有可移动外接端子的半导体封装堆叠组合结构，所要解决的技术问题是使其能吸收封胶体与导线架的热膨胀系数的差异作用于外接端子的应力。

本发明的再一目的在于，提供一种具有可移动外接端子的半导体封装堆叠组合结构，所要解决的技术问题是使其在上下封装件之间增进热量传导，能在高温下维持上下封装件之间的温度均匀化，减少热应力。