QFN框架结构、QFN封装结构及制作方法

摘要

本发明涉及半导体器件封装技术领域，尤其涉及一种QFN框架结构、一种QFN封装结构以及它们的制作方法。QFN框架结构的制作方法包括：对基板背面焊盘以外的区域进行半蚀刻，形成凹陷的半蚀刻区；封装半蚀刻区形成第一封装体；对基板正面焊盘以外的区域进行全蚀刻，形成凹陷的全蚀刻区，制得QFN框架结构。QFN封装结构的制作方法包括：在QFN框架结构上进行半导体器件装配和打线；对QFN框架结构进行封装形成第二封装体，第二封装体包埋QFN框架结构的正面。采用“半蚀刻—封装—全蚀刻‑封装”的工艺方法可解决焊盘不可悬空的问题，无需将焊盘引出至框架结构四周即可以实现支撑，从而可降低QFN器件的面积及焊盘布局的难度。

说明书

技术领域

本发明涉及半导体器件封装技术领域，尤其涉及一种QFN框架结构的制作方法以及一种QFN封装结构的制作方法，还涉及通过这些方法制备得到的QFN框架结构和QFN封装结构。

背景技术

电子产品自始至终都是朝着更小的尺寸、更轻的质量、更快的速度、更高的频率、更低的成本、更高的可靠性方向演进。QFN器件凭借更薄的厚度、无引脚设计、优异的散热性能，非常低的阻抗和自感，在5G产品的高速或微波设计中大量应用。QFN是一种无引脚封装，呈正方形或矩形，封装底部中央位置有一个大面积裸露的散热焊盘，具有导热作用，这个散热焊盘是内部的厚铜框架结构的一部分，也是QFN具有优异散热性能的原因。围绕散热焊盘外围四周有实现电气结连的导电焊盘，亦称为电极触点焊盘。

采用QFN封装结构的器件，其散热途径主要为通过底部外露的引线框架上的散热焊盘连接到PCB进行散热。而由于QFN的无引脚结构，且为了实现部分焊盘的外露和与框架固定，QFN的框架结构制作一般采用半蚀刻或全蚀刻进行框架结构的制作。而这也就导致了蚀刻后的QFN框架结构上的散热焊盘必须引出至少一个连接段连接到框架四周上，以实现支撑焊盘的目的，这就导致了需留出足够的给焊盘引出连接段的空间，从而增加了QFN器件的面积。如果需制作复杂结构的QFN框架结构则更会增加焊盘布局的难度。

发明内容

为了解决上述技术问题，本申请提供了一种QFN框架结构的制作方法以及一种QFN封装结构的制作方法，以期获得一种无需将导热焊盘与框架结构四周直接连接即可实现焊盘的支撑的QFN器件结构。

为了实现上述目的，根据本申请实施例的第一方面，提供了一种QFN框架结构的制作方法。

根据本申请实施例提供的QFN框架结构的制作方法，其包括以下步骤：

对基板背面焊盘以外的区域进行半蚀刻，形成凹陷的半蚀刻区；

封装所述半蚀刻区形成第一封装体；

对所述基板正面焊盘以外的区域进行全蚀刻，形成凹陷的全蚀刻区，制得QFN框架结构。

进一步的，所述焊盘包括散热焊盘和设置在所述散热焊盘周围的电极触点焊盘。

进一步的，所述半蚀刻和全蚀刻采用的工艺为化学蚀刻或激光蚀刻。

进一步的，所述第一封装体的表面与所述基板背面平齐。

进一步的，所述第一封装体的材质为塑料或陶瓷。

为了实现上述目的，根据本申请实施例的第二方面，提供了一种QFN封装结构的制作方法。

根据本申请实施例提供的QFN封装结构的制作方法，其包括以下步骤：

通过本申请第一方面所述的制作方法制得QFN框架结构；

在所述QFN框架结构上进行半导体器件装配和打线；

对所述QFN框架结构进行封装形成第二封装体，所述第二封装体包埋所述QFN框架结构的正面。

进一步的，所述所述第二封装体的材质为塑料或陶瓷。

为了实现上述目的，根据本申请实施例的第三方面，提供了一种QFN框架结构，该QFN框架结构采用本申请第一方面提供的制作方法制备得到。

为了实现上述目的，根据本申请实施例的第四方面，提供了一种QFN封装结构，该QFN封装结构采用本申请第二方面提供的制作方法制备得到。

根据本申请实施例提供的QFN封装结构的制作方法，采用“半蚀刻—封装—全蚀刻-封装”的工艺方法可解决焊盘不可悬空的问题，无需将焊盘引出至框架结构四周即可以实现支撑，从而可降低QFN器件的面积及焊盘布局的难度。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本发明的实施例，并与说明书一起用于解释本发明的原理。

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为现有技术中一种QFN框架结构的结构示意图；

图2为基板背面经半蚀刻后获得的基板背面正投影视图；

图3为半蚀刻区经封装后获得基板背面的正投影视图；

图4为基板正面经全蚀刻后获得的基板正面正投影视图；

图5为基板正面经全蚀刻后获得的QFN框架结构的立体结构示意图；

图6为全蚀刻区经封装后获得基板正面的正投影视图；以及

图7为全蚀刻区经封装后获得的QFN封装结构的立体结构参考图。

图中：

1、散热焊盘；2、电极触点焊盘；3、连接段；4、半蚀刻区；5、第一封装体；6、全蚀刻区；7、第二封装体。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。

需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施例。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

在本申请中，术语“上”、“下”、“内”、“中”、“外”、“前”、“后”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系。这些术语主要是为了更好地描述本申请及其实施例，并非用于限定所指示的装置、元件或组成部分必须具有特定方位，或以特定方位进行构造和操作。

并且，上述部分术语除了可以用于表示方位或位置关系以外，还可能用于表示其他含义，例如术语“上”在某些情况下也可能用于表示某种依附关系或连接关系。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解这些术语在本申请中的具体含义。

此外，术语“设置”、“连接”、“固定”应做广义理解。例如，“连接”可以是固定连接，可拆卸连接，或整体式构造；可以是机械连接，或电连接；可以是直接相连，或者是通过中间媒介间接相连，又或者是两个装置、元件或组成部分之间内部的连通。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

QFN，其英文全称为Quad Flat No-leadPackage，是一种方形扁平无引脚封装，QFN器件厚度薄、无引脚设计、具有优异的散热性能，具有非常低的阻抗和自感，在5G产品的高速或微波设计中大量应用。

现有技术中QFN封装的结构如图1所示，总体呈正方形或矩形，QFN封装背面中央位置有一个大面积裸露的散热焊盘1，具有导热作用，这个散热焊盘1是内部的框架结构的一部分，也是QFN具有优异散热性能的原因。而由于QFN器件的无引脚结构，QFN的框架结构制作一般采用半蚀刻和全蚀刻进行框架的制作，导致了蚀刻后的QFN框架结构上的散热焊盘1必须引出一个如图1所示的连接段3连接到框架结构的四周上，以起到支撑散热焊盘1的作用，这就导致了需留出足够的供散热焊盘1引出连接段3的空间，从而增加了QFN器件的面积。

为了解决上述的问题，本申请一个实施例提供了一种QFN框架结构的制作方法，该方法包括以下的步骤1-3。

步骤1：对基板背面焊盘以外的区域进行半蚀刻，形成凹陷的半蚀刻区4，形成的结构参考图2所示。在本步骤中，基板的选择和设计应当根据设计电路的特点和产品性能的实现为出发点，定义基板的长度、宽度和厚度，并合理的设计处半导体器件的布局方式，确定出焊盘的位置区域，进而确定出需要蚀刻掉的半蚀刻区4。半蚀刻区4的蚀刻深度可以根据需要来具体设定，优选为基板厚度的四分之一至四分之三。

在步骤1中，基板的材质可以有多种选择，优选为纯金属或合金，例如紫铜。焊盘具体包括用于装配半导体器件的散热焊盘1和设置在散热焊盘1周围的电极触点焊盘2。电极触点焊盘2和散热焊盘1还可以根据需要进行表面处理，例如镀银或镀镍钯金。

其中形成凹陷的半蚀刻区4的半蚀刻工艺可以为化学蚀刻或激光蚀刻，其依据现有技术实现即可，本申请不做具体限定。例如可以在金属材质的基板背面贴上干膜层，将半蚀刻区部分的干膜层去除，然后在去除干膜层区域进行半蚀刻，形成该半蚀刻区。

步骤2：封装所述半蚀刻区4形成第一封装体5，具体结构参考图3。该步骤中通过封装的方式对背面半蚀刻后形成的半蚀刻区4进行填充，以实现对焊盘的固定和支撑，为后面的步骤3的进行做准备。其中，第一封装体5的材质包括但不限于塑料和陶瓷。举例来说，可以使用注塑压机、模具和塑封料，在背面半蚀刻后形成的凹陷内进行模塑，完成对半蚀刻区4的塑封，经固化成型后形成第一封装体5。

优选的，在步骤2的封装过程中，控制第一封装体5的表面与所述基板的背面平齐，如此可直接获得QFN封装件的背面结构，无需在后续过程中对第一封装体5进行磨削处理。

步骤3：对所述基板正面焊盘以外的区域进行全蚀刻，形成凹陷的全蚀刻区6，制得QFN框架结构，具体结构参考图4和图5。其中形成凹陷的全蚀刻区6的全蚀刻工艺可以为化学蚀刻或激光蚀刻，其依据现有技术实现即可，本申请不做具体限定。全蚀刻的目的在于形成最终的框架结构，凹陷的全蚀刻区6的底部即为第一封装体5，在全蚀刻完成后，框架结构由于受到第一封装体5的固定可以形成稳定的支撑结构。

上述的QFN框架结构的制作方法中采用“半蚀刻—封装—全蚀刻”的工艺方法可解决焊盘不可悬空的问题，无需将焊盘引出至框架结构四周即可以实现支撑，从而可降低QFN器件的面积及焊盘布局的难度。

本申请另一个实施例还提供了一种QFN封装结构的制作方法，该方法在上一个实施例中QFN框架结构的制作方法的基础上来实现，即其包括上一实施例中的步骤1-3，此外QFN封装结构的制作方法还包括以下的步骤4和步骤5。

步骤4：在步骤3获得的QFN框架结构上进行半导体器件装配和打线，具体的装配和打线方式根据现有技术来具体实现。其中，半导体器件与电极触点焊盘2通过连接线实现电气连接，其中连接线包括但不限于金线和铝线。半导体器件通过导热层与散热焊盘1连接，其中导热层的材质包括但不限于环氧树脂。其中半导体器件包括但不限于硅片。

步骤5：对完成装配和打线后的QFN框架结构进行封装形成第二封装体7，其中第二封装体7包埋所述QFN框架结构的正面，具体结构参考图6和图7。本步骤的目的在于通过封装形成最终的QFN封装结构，在封装结构中，第二封装体7的材质为塑料或陶瓷。第二封装体7将焊盘、半导体器件和连接线都封装在一起，封装外形一般是方形。

本实施例中的QFN封装结构的制作方法由于包含了QFN框架结构的制作方法的所有步骤，因此其必然具备QFN框架结构的制作方法的所有技术效果，此处不做过多赘述。

本申请的实施例还相应的保护上面的制作方法制备得到的QFN框架结构和QFN封装结构，除了上述方法所决定的必要结构外，QFN框架结构和QFN封装结构还可以包括其他必要组件或结构，并且对应的布置位置和连接关系均可参考现有技术中的QFN器件结构，各未述及结构的连接关系、操作及工作原理对于本领域的普通技术人员来说是可知的，在此不再详细描述。

本说明书中部分实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

以上仅是本发明的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所申请的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。