用于半导体器件的铝合金引线框以及相对应的制造方法
【技术领域】
[0001]本公开内容涉及一种用于特别是功率半导体器件的半导体器件的铝合金引线框；本公开内容进一步涉及一种相对应的制造工艺。
【背景技术】
[0002]本领域内已知半导体器件，尤其是功率类型的半导体器件，例如功率M0SFET，其包括塑料封装件，该塑料封装件被设计为密封包括半导体材料并且集成相对应的集成电子组件的裸片，其中塑料封装件通常通过模塑(molding)来获得。
[0003]例如，图1示出了密封在例如环氧树脂的塑料材料的封装件2中的半导体器件
1(特别地，功率器件)。
[0004]半导体器件1包括裸片3以及引线框4，裸片3包括半导体材料，特别地为硅，引线框架4布置为至少部分地位于封装件2之内并且设计为在封装件2之内支撑裸片3且提供朝向裸片3中出现的集成组件的外部的电连接。
[0005]引线框4包括:金属材料的支撑板(通常称为“裸片焊垫”或“裸片焊盘”)5，布置在封装件2之内并且具有顶部表面5a，裸片3例如经由粘合材料层6的插入耦合到该顶部表面5a ;以及多个引线7，例如数目上为三个，其从封装件2出来。
[0006]按照这里未图示的方式，裸片焊盘5可以由采用引线7中的一个引线的单一件制成(特别地采用布置在中间位置的引线)，由此构成了半导体器件1的电极(例如，功率M0SFET的漏极电极)。进一步，裸片3由电键合接线8电连接到剩余的引线7，所述电键合接线8从各自的接触焊垫开始延伸，由裸片3的顶部表面相承载且不与裸片焊盘5相接触，朝向各自的引线7 (剩余的引线被设计为例如限定功率M0SFET的源极电极和栅极电极)。
[0007]弓丨线框4的引线7接着例如通过焊接而电耦合到由印刷电路板(PCB)10的顶部表面所承载的相对应的电焊垫9，该电焊垫9具有已知的类型并且在此不再详细描述。
[0008]与图1中所图示的不同，裸片焊盘5可以用作封装件2的基础，在这种情况下布置为在与裸片3耦合到的顶部表面5a相对的其底部表面5b处与外部环境相接触，或者如相同的图1中所图示的，裸片焊盘5还可以在下方由封装件2的密封材料的部分进行涂敷。
[0009]在任何情况下，裸片焊盘5还可以用作热传送元件，用于将在集成在裸片3中的组件的使用中生成的热朝向外部散热器(未示出)传送。
[0010]半导体器件1以及相对应的引线框4和例如朝向印刷电路板10的朝向外部的电连接的制造于是利用了关于引线框4而提供的多个分立的电连接接口，即为:
[0011 ]用于封装件2内部的引线7的第一端7a和电键合接线8之间的连接的接口，其例如提供在铜(作为构成引线7的材料)和铝、铜或金(作为构成电键合接线8的材料)之间的耦合；
[0012]用于封装件2外部的引线7的第二端7b和在印刷电路板10上的各自的电焊垫9之间的连接的接口，其例如可以提供在铜(作为构成引线7的材料)和金(作为构成电焊垫9的材料)之间的耦合；以及
[0013]用于通过粘合材料层6的在裸片焊盘5和裸片3之间的连接的接口，其可以例如提供在铜(作为构成裸片焊盘5的材料)和例如SAC或SnPb的锡合金之间的耦合。
[0014]如果前述的材料组合中的一些彼此不相容，或者在任何情况下可能不能实现达到电耦合的期望质量，则使用一个或多个中间层，例如金属耦合层，其通常通过在待耦合的材料中的一个或多个上并且特别地是在引线框4上进行电沉积来形成。这个中间耦合金属层可以例如包括锌、镍、铜、银、锡、或者这些或其他材料的适当组合。
[0015]例如，US 2013/0221507 A1公开了铝合金引线框的制造，其在相对应的封装件和相对应的半导体器件的制造工艺期间利用了通过电沉积在构成引线框的金属层上方形成多个金属层。
[0016]然而，前述中间耦合金属层的存在引起了制造工艺和相对应半导体器件的复杂度的增加，以及相应的成本的增加；进一步，很显然地，在所生成的半导体器件中发生故障或本征缺陷的可能性也增加。
【发明内容】
[0017]本公开内容的一个或多个实施例提供一种用于半导体器件的铝合金引线框，其使得前述的与现有解决方案相关联的问题和劣势得以全部或者部分克服。
[0018]根据本公开内容，接下来提供半导体器件和相对应的制造工艺。
[0019]一个实施例涉及一种半导体器件，该半导体器件包括具有半导体材料的裸片和引线框。所述引线框包括支撑板，该支撑板支撑裸片。所述引线框进一步包括电耦合到裸片的引线。所述引线框为包括百分比在1%和1.5%之间的硅的铝合金。包括密封材料的封装件对裸片进行密封。部分的引线从封装件中伸出。
【附图说明】
[0020]为了更好地理解本公开内容，现在纯粹通过非限定的例子并且参照附图描述其优选实施例，其中:
[0021]图1示出了耦合到印刷电路板的半导体器件和相对应的封装体的示意性横截面图；
[0022]图2A-图2C示出根据本发明一个实施例的半导体器件和相对应的封装体的制造工艺的连续步骤的示意性平面视图；以及
[0023]图2D示出了在制造工艺的结束时半导体器件和相对应的封装体的透视图。
【具体实施方式】
[0024]通过广泛的测试和实验性的评估，本申请人已经意识到，将特定的铝合金用作用于提供集成半导体器件的封装体的引线框的基础构成材料提供了通常使用的材料所无法获得的特定的优势。
[0025]特别地，这种招合金包含了在1%到1.5%的范围中的娃含量。
[0026]本申请人进一步意识到，可以具有优势地用于提供引线框的铝合金公开在W02013/037918 A1中，将该申请在此通过参考整体并入，然而该申请描述了将这种材料用于与集成半导体器件的制造领域毫无关联或联系的领域，特别地是在用于形成构成汽车的面板的汽车行业。那里所公开的使用针对宏观应用，即，完全与集成的解决方案不同的应用，例如生产车辆的主体的面板(例如，用于阀盖或门)。
[0027]在这篇文献中描述的招合金，由制造商Hydro Aluminium Rolled Products GmbH的编码AA6016来标识，其为铝和硅的合金并且进一步包括百分比在0.25%和0.6%之间的镁。
[0028]本解决方案的一个方面接着构思了利用具有在1%和1.5%之间的娃含量的招合金，例如在前述文献W0 2013/037918 A1中所描述的合金，用于制造半导体器件特别是功率半导体器件的引线框(即，用于在微观尺度上的应用)。半导体器件例如如参照图1所描述地那样制造。
[0029]根据特定的应用，可以向上述合金中添加较低百分比(例如，0.1% -0.2% )的其他金属，例如铁、锰、铬、锡或锌，或其他掺杂元素，例如磷或铍；同样，有可能存在残余杂质。
[0030]本申请人已经发现这种类型的引线框具有优化的机械特性，例如在强度和硬度方面，以及电特性，例如避免了使用用于与不同材料电耦合的中间金属层，不同材料例如为封装体中的电接线、由外部印刷电路板承载的电焊垫以及/或者在封装体内的硅裸片。
[0031]本解决方案的又一个方面构思了用于制造半导体器件的封装体的合适的制造工
Ο
[0032]通过最初参照图2Α，制造工艺构思了利用已知类型并且在此没有详细描述的技术对前述包含了在1%到1.5%的范围内的硅含量的铝合金的板20进行模塑，用于限定在板20本身的耦合区域20’处耦合在一起的多个引线框24 (例如，各种引线框24可以布置为行或条)。
[0033]正如之前所提及的，每个引线框24包括:支撑板(以下为裸片焊盘)25，具有限定设计用来接收半导体材料的裸片的区域的顶部表面25a ;以及多个引线27，在例子中其数目为三，其中中间引线27a整体地连接到裸片焊盘25，并且两个侧引线27b、27c布置为横向地沿着中间引线27a，通过相应的耦合区域20’连接到中间引线27a。
[0034]在图2A中所图示的例子中，引线框24进一步包括带孔的外部部分24’，该带孔的外部分别24’整体地连接到裸片焊盘25并且以已知且不在此进行详细描述的方式被设计为耦合到散热器。
[0035]特别地，每个引线27在裸片焊盘25附近、在被设计用于由相对应的封装件所闭合的区域处具有电连接区域27’，该电连接区域27’被设计用于与相对应的电键合接线的电连接。
[0036]制造工艺接着进行到(图2B)将裸片23耦合到裸片焊盘25的顶表面25a上。裸片23包括半导体材料例如硅，并且集成一个或多个电子组件，例如一个或多个功率M0SFET元件。
[0037]特别地，前述的耦合可以通过利用布置在裸片焊盘25的顶表面25a和裸片23的底表面之间的粘合材料层的键合来获得(以类似于在图1中所图示的方式)。在这种情况下，没有构思对裸片焊盘25的预备表面处理。
[0038]可代替地，可以通过焊接(所谓的“软焊”)，优选地为无铅焊接，来获得该耦合。
[0039]在这种情况下，本解决方案的一个方面构思了局部化清洁的预备步骤(