基于引线框的半导体管芯封装的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种基于引线框的半导体管芯封装，包括：具有支撑半导体管芯的管芯焊盘以及包围着管芯及管芯焊盘的引线指的引线框。管芯以键合丝线与引线指电连接。管芯及键合丝线以密封剂覆盖，引线指的末端从密封剂向外伸出。一组引线指被弯曲并向下伸出，而另一组引线指被弯曲并向内伸出，并且在密封剂的底表面之下。密封剂包括用于容纳第二组引线指的槽或沟槽。
【专利说明】基于引线框的半导体管芯封装
【技术领域】
[0001]本发明涉及集成电路封装，并且更特别地涉及封装基于引线框的半导体管芯封装。
【背景技术】
[0002]半导体管芯是形成于半导体晶片(例如，硅晶片)上的小型集成电路。这样的管芯通常由晶片切割成并且使用弓I线框来封装。弓I线框是支撑管芯并且为所封装的管芯提供外部电连接的金属框，通常为铜的或镍合金的。引线框通常包括基岛(flag)(管芯焊盘)以及相关的引线指(引线)。半导体管芯贴附于基岛，并且在管芯上的键合或接触焊盘以键合丝线与引线框的引线指电连接。管芯和键合丝线以密封剂覆盖，以形成半导体管芯封装。引线指从封装向外伸出或者至少与封装齐平，使得它们能够用作端子，从而允许半导体管芯封装直接电连接至其他器件或印制电路板(PCB )。
[0003]半导体管芯封装正被制造成具有所增加的封装引脚数(pin count)(外部端子或I/O数)功能。这部分由于允许管芯尺寸减小的所改进的硅管芯制造技术。但是，引线指的数量受限于封装的尺寸以及引线指的间距。在这点上，缩小的引线指间距一般会增大短路的可能性，尤其是在封装安装于电路板时。
[0004]可以克服或缓解由缩小的引线指间距所致的电路板短路的一种解决方案是将相邻的引线指隔开在不同的平面内。在相邻引线指的末端的安装脚(mounting foot)以不同的距离与封装外壳间隔开，并且这从而增大安装脚焊接于其上的电路板焊盘的间距。虽然有效，但是将相邻的引线指隔开在不同的平面内会增加制造过程的复杂性，并且需要准确的夹具(jig)对齐以及精确的引线弯曲。
【专利附图】
【附图说明】
[0005]通过参考下面连同附图一起进行的优选实施例的描述，可以最好地本发明及其目的和优点，在附图中:
[0006]图1是根据本发明的一种优选实施例的导电引线框的平面图；
[0007]图2是根据本发明的一种优选实施例的形成于图1的导电引线框上的部分组装的封装的平面图；
[0008]图3是根据本发明的一种优选实施例的自图2的部分组装的封装形成而来的部分组装的电耦接封装的平面图；
[0009]图4是根据本发明的一种优选实施例的所封装的半导体管芯封装的平面图；
[0010]图5是根据本发明的一种优选实施例的在使引线指与图1的引线框的框架部件分离之后产生的单体化的半导体管芯封装的平面图；
[0011]图6是根据本发明的一种优选实施例的在使图5的封装的引线指弯曲(成形)之后的半导体管芯封装的平面图；
[0012]图7是图6的半导体管芯封装的一部分的侧视图；
[0013]图8是图6的半导体管芯封装穿过6-6’的截面图；以及
[0014]图9是示出根据本发明的一种优选实施例的封装半导体管芯的方法的流程图。
【具体实施方式】
[0015]以下结合附图阐明的详细描述旨在作为对本发明当前优选的实施例的描述，而非旨在表示本发明可以用以实施的唯一形式。应当理解，相同的或等价的功能可以由意指包含于本发明的精神和范围之内的不同实施例来完成。在全部附图中，使用相同的数字来指示相同的元件。而且，词语“包括”、“包含”或其任何其他变体意指涵盖非排他性的包括，使得包括一系列元素的模块、电路、器件、构件、方法步骤及结构不仅包括那些元素，而且还包括其他没有明确列出的或者为此类模块、电路、步骤或器件构件所固有的元素。由“包括”所引入的元素或步骤在没有更多限制的情况下不排除存在包含该元素或步骤的别的相同元素或步骤。
[0016]在附图中的某些特征已经为了便于示出而夸大了，并且附图及其元件并不一定按照适当的比例。而且，本发明被示出为以方形扁平封装(QFP)型封装。但是，本领域技术人员应当容易理解本发明的细节以及本发明可应用于所有引线封装类型及它们的变体。
[0017]在一种实施例中，本发明提供了一种用于封装半导体管芯的方法。该方法包括提供具有至少一个管芯焊盘、包围着管芯焊盘的框架部件的导电引线框。存在贴附于框架部件的并且布置于框架部件和管芯焊盘之间的多个引线指，使得每个引线指都具有接近管芯焊盘的近端以及位于远离管芯焊盘之处的远端。该方法还包括将半导体管芯贴附于管芯焊盘并且使在半导体管芯上的接触焊盘与相应的引线指近端电耦接。还有执行以封装材料封装至少管芯、管芯焊盘及引线指的近端的过程。封装材料提供具有引线指从其延伸出的边缘的外壳，并且外壳具有其内具有至少一个槽(slot)的底面。该方法还包括使弓I线指与框架部件分离并且使弓I线指弯曲成第一组及第二组弓I线指。第一组弓I线指的远端位于远离外壳之处，并且第二组引线指的远端至少部分位于槽内。
[0018]在另一种实施例中，本发明提供了半导体管芯封装，包括管芯焊盘以及与管芯焊盘隔开且从其向外伸出的第一组引线指。引线指具有靠近管芯焊盘的近端以及与管芯焊盘隔开的远端。存在与管芯焊盘隔开且从其向外伸出的第二组引线指。第二组引线指同样具有靠近管芯焊盘的近端以及与管芯焊盘隔开的远端。半导体管芯贴附于管芯焊盘，并且在半导体管芯上的键合焊盘(bonding pad)以键合丝线选择性地电稱接至第一及第二组引线指的近端。存在覆盖键合丝线、半导体管芯以及第一及第二组引线指的近端的封装材料。封装材料提供具有第一组及第二组弓I线指从其延伸出的边缘的外壳。外壳具有其内具有至少一个槽的底面，并且其中第一组引线指的远端位于远离外壳之处，而第二组引线指的远端至少部分位于槽内。
[0019]现在参照图1，图中示出了根据本发明的一种优选实施例的导电引线框100的平面图。引线框100是引线框板的一部分，并且引线框100具有管芯焊盘102、包围着管芯焊盘102的框架部件104以及贴附于框架部件104的多个引线指106。在该特定的实施例中，引线框100具有两组可区别的引线指106，这两组引线指106是第一组引线指108和第二组引线指110。
[0020]弓I线指106被布置于框架部件104与管芯焊盘102之间，使得每个弓I线指106都具有接近管芯焊盘102的近端112、114，以及位于远离管芯焊盘102之处的远端116、118。如同该特定实施例所示，第二组引线指110的每个部件都短于第一组引线指108的每个部件，并且第一组引线指108具有在框架部件104处的远端116。相比之下，第二组引线指110具有与框架部件104间隔开的远端118。此外，在该实施例中，第一组引线指108的近端112和第二组引线指110的近端114与管芯焊盘间隔开近似恒定的距离。
[0021]支柱从框架部件104中延伸出，以使管芯焊盘102贴附于框架部件104并支撑着管芯焊盘102。支柱120结合坝体棒(dam bars) 122支撑着第一及第二组引线指108、110并使其贴附于框架部件104。而且，每个支柱120都具有用于使管芯焊盘102相对于引线指106下置(downset)的角部(angled sect1n) 124,这对本领域技术人员而言是显见的。
[0022]参照图2，图中示出了根据本发明的一种优选实施例的形成于导电引线框100上的部分组装的封装200。部分组装的封装200包括通常通过键合剂(未示出)贴附于管芯焊盘102的半导体管芯202。此外，由于各种尺寸的半导体管芯是已知的，因而应当理解，管芯焊盘102的尺寸及形状将取决于特定的半导体管芯202。半导体管芯202具有作为输入、输出或电源节点的接触焊盘204 (其可以是电路电极)。这些接触焊盘204被布置于半导体管芯202的上表面或有源表面204上，这对本领域技术人员而言是显见的。
[0023]图3是根据本发明的一种优选实施例的由部分组装的封装200形成而来的部分组装的电耦接封装300的平面图。如图所示，部分组装的电耦接封装300具有通过键合丝线302选择性地电耦接(连接)至第一组引线指108的近端112及第二组引线指110的近端114的接触焊盘204。
[0024]图4是根据本发明的一种优选实施例的已包封的半导体管芯封装400的平面图。已包封的半导体管芯封装400包括在已经对全部所需的接触焊盘204都完成了丝线键合之后的封装300。已包封的半导体管芯封装400包括封装材料，该封装材料提供模制于导电引线指100的外壳402，使得外壳402封装半导体管芯202、管芯焊盘102、键合丝线302以及引线指106的近端112、114。
[0025]外壳402具有第一组引线指108及第二组引线指110从其延伸出的边缘404。此夕卜，外壳的底面具有槽406 (隐去了细节后示出，其中每个槽406都邻接于相应的一个边缘404)。而且，在外壳402的各个边缘404内存在凹部408，并且每个凹部408与相应的槽406对其，由此为第二组引线指110提供沟道410。如同放大区域内所示出的，凹部被逐渐变细，这使得在下文将要描述的成形(弯曲)期间容易通向第二组引线指110。
[0026]图5是根据本发明的一种优选实施例的在使引线指106与图1的框架部件104分离之后产生的单体化的半导体管芯封装500的平面图。如图所示，引线指106通过在坝体棒122内的位置于相邻的引线指106之间的切口 502而彼此分离。在该特定的实施例中，坝体棒122的某些部分保留作为引线指106内的横向突出部504，但是，横向突出部504能够在使引线指106与框架部件104分离期间通过适合的修整(冲压)来全部去除。
[0027]图6是根据本发明的一种优选实施例的在使引线指106弯曲(成形)之后的半导体管芯封装600的平面图。如图所示，第一组引线指108与第二组引线指110交织。更具体地，第一组引线指108的部件与第二组引线指110的部件成交替布置。在该特定实施例中，横向突出部504已经通过适合的修整去除，但是由于相邻引线指106的弯曲结构，因而如果保留突出部，也不会有使相邻的横向突出部504短路的问题。
[0028]图7是半导体管芯封装600的一部分的侧视图。如图所示，在引线指106弯曲(成形)之后，第一组引线指106的远端116位于远离外壳402之处，而第二组引线指108的远端118至少部分位于相应的槽406内。第一组引线指108被弯曲，使得它们具有在其远端116处的安装脚702，而第二组引线指110同样被弯曲，使得它们同样具有在其远端116处的安装脚704。安装脚702、704排列于座落面(seating plane>406内，并且由于安装脚704位于外壳402的底面内的槽406中，因而封装的高度可以稍微减小。
[0029]参照图8，图中示出了半导体管芯封装600的一部分的穿过6-6’的截面图。在该实施例中，第一组引线指108中的每一个引线指与管芯焊盘102间隔开并从其向外伸出，并且近端112靠近于管芯焊盘102，并且远端116 (安装脚702)与管芯焊盘102间隔开。第二组引线指110中的每一个引线指与管芯焊盘102间隔开并从其向外伸出，并且近端114靠近于管芯焊盘102，并且远端(安装脚704)与管芯焊盘102间隔开。更具体地，第一组引线指108中的每一个引线指被弯曲以具有从外壳402向外延伸至相应的凹部408内的第一区域802、在相应凹部408内的直立的中间区域804以及位于相应的槽406内的远端118 (安装脚704)。
[0030]参照图9，图中示出了根据本发明的一种优选实施例的用于说明封装半导体管芯的方法900的流程图。在必要时，方法900将参照图1至8来描述，但是本领域技术人员应当清楚该方法并不限制于图1至8的具体实施例。方法900包括:在块910处，提供导电引线框100。在块920处，执行将半导体管芯202贴附于管芯焊盘102，由此形成部分组装的封装200。在块930处，执行使半导体管芯202的接触焊盘204与引线指106的各自近端112、114电耦接的过程。该电耦接通常通过常规的丝线键合工艺来执行，并且导致形成部分组装的电耦接封装300。
[0031]在块940处，方法900执行以封装材料来封装管芯202、管芯焊盘102以及引线指106的近端112、114，从而提供外壳402。外壳402包括引线指106从其延伸出的边缘404，并且在底面706内可以存在个体槽(槽406)，用于第二组引线指的每一个体引线指。作为选择，在底面706上可以存在连续的单个槽，或者在底面的每个边缘上可以存在单个槽。
[0032]在块950处，执行使引线指与框架部件104分离的过程以提供单体化的半导体管芯封装500。然后，在块960处，方法900执行使引线指弯曲成第一组引线指108和第二组引线指110，以提供典型为方形扁平型封装的半导体管芯封装600。
[0033]有利地，本发明潜在地降低或缓解在相邻引线指106之间的短路故障的可能性，因为用于形成沟道410的槽406和凹部408使相邻的引线指106分离并且在相邻的引线指106之间提供绝缘屏障。槽406还具有另一优点:增大安装脚焊接于其处的电路板焊盘的间距，并且槽还可以潜在地减小半导体管芯封装600的高度或占用面积(footprint)。
[0034]本发明提供了一种封装半导体管芯的方法，包括以下步骤:
[0035]提供导电的引线框，其具有:至少一个管芯焊盘、围绕所述管芯焊盘的框架部件以及附接于所述框架部件的多个引线指，所述多个引线指被布置于所述框架部件与管芯焊盘之间，使得所述引线指各自具有接近所述管芯焊盘的近端以及位于远离所述管芯焊盘的位置的远端；
[0036]将半导体管芯附接于所述管芯焊盘；
[0037]将所述半导体管芯上的接触焊盘与所述引线指的各自近端电耦接；
[0038]以封装材料至少封装所述管芯、所述管芯焊盘以及所述引线指的近端，所述封装材料形成外壳，外壳具有所述引线指从其延伸的边缘，所述外壳具有底面，所述底面内含有至少一个槽；
[0039]将所述引线指与所述框架部件分离；以及
[0040]将所述引线指弯曲成第一及第二组引线指，其中所述第一组引线指的远端位于远离所述外壳的位置，而所述第二组引线指的远端至少部分位于所述槽内。
[0041]根据本发明上述半导体管芯封装方法的一个实施例，其中所述分离步骤包括将所述引线指彼此分离。
[0042]根据本发明上述半导体管芯封装方法的一个实施例，其中所述第一及第二组引线指交织成交替布置。
[0043]根据本发明上述半导体管芯封装方法的一个实施例，其中所述第二组引线指的每个引线指的远端都位于所述槽内。
[0044]根据本发明上述半导体管芯封装方法的一个实施例，其中所述引线指中的至少一个的远端位于所述槽内。
[0045]根据本发明上述半导体管芯封装方法的一个实施例，其中存在着多个所述槽，并且每个槽中放置有一个引线指的远端。
[0046]根据本发明上述半导体管芯封装方法的一个实施例，其中在所述外壳的各个边缘内存在多个凹部，并且所述第二组引线指的每个引线的直立的中间区域位于各自的一个凹部内。
[0047]根据本发明上述半导体管芯封装方法的一个实施例，其中所述凹部各自与相应的所述槽对齐，由此为所述第二组引线指提供沟道。
[0048]根据本发明上述半导体管芯封装方法的一个实施例，其中所述第二组引线指中的每一个引线指都具有从所述外壳延伸出的且延伸到各自的一个凹部内的第一区域、位于所述各自的一个凹部内的直立的中间区域以及位于所述槽内的远端。
[0049]根据本发明上述半导体管芯封装方法的一个实施例，其中所述第二组引线指的每个部件都短于所述第一组引线指的每个部件。
[0050]根据本发明上述半导体管芯封装方法的一个实施例，其中所述第二组引线指的远端与所述框架部件隔开。
[0051]关于本发明的优选实施例的描述已经出于说明及描述的目的而给出，但并非意指是穷尽性的或者将本发明限制于所公开的形式。本领域技术人员应当理解，在不脱离本发明的广泛发明概念的情况下能够对以上所描述的实施例进行修改。因此，应当理解，本发明并不限制于所公开的特定实施例，而是涵盖在由所附权利要求书所限定的本发明的精神和范围之内的修改。
【权利要求】
1.一种半导体管芯封装，包括: 管芯焊盘； 与所述管芯焊盘隔开并从其向外伸出的第一组引线指，其中所述引线指具有靠近所述管芯焊盘的近端以及与所述管芯隔开的远端； 与所述管芯焊盘隔开并从其向外伸出的第二组引线指，其中所述第二组引线指具有靠近所述管芯焊盘的近端以及与所述管芯隔开的远端； 附接于所述管芯焊盘的半导体管芯，其中在所述半导体管芯上的键合焊盘以键合丝线选择性地电耦接至所述第一及第二组引线指的所述近端；以及 覆盖所述键合丝线、所述半导体芯片以及所述第一及第二组引线指的所述近端的封装材料，其中所述封装材料形成具有边缘的外壳，所述第一及第二组引线指自所述外壳延伸，所述外壳具有底面，所述底面具有形成于其中的至少一个槽，并且其中所述第一组引线指的所述远端位于远离所述外壳的位置，而所述第二组引线指的所述远端至少部分地位于所述槽内。
2.根据权利要求1所述的半导体管芯封装，其中所述第一及第二组引线指是交织的。
3.根据权利要求2所述的半导体管芯封装，其中所述第一组引线指的部件与所述第二组引线指的部件成交替布置。
4.根据权利要求1所述的半导体管芯封装，其中所述第二组引线指的每个引线位于所述槽内。
5.根据权利要求4所述的半导体管芯封装，其中所述引线指中的至少一个的远端位于所述槽内。
6.根据权利要求4所述的半导体管芯封装，其中存在多于一个的所述槽，并且每个槽中放置有一个弓I线指的所述远端。
7.根据权利要求6所述的半导体管芯封装，其中所述外壳的各个边缘包括凹部，并且所述第二组引线指的每个引线的中间区域位于各自的一个凹部内。
8.根据权利要求6所述的半导体管芯封装，其中所述凹部各自与相应的所述槽对齐，由此为所述第二组引线指提供沟道。
9.根据权利要求1所述的半导体管芯封装，其中所述第二组引线指中的每一个被弯曲以具有从所述外壳延伸出的第一区域、直立的中间区域以及位于所述槽内的所述远端。
【文档编号】H01L23/495GK104241238SQ201310230768
【公开日】2014年12月24日 申请日期:2013年6月9日 优先权日:2013年6月9日
【发明者】白志刚, 姚晋钟, 臧园 申请人:飞思卡尔半导体公司