專利名稱：引線框架及具有引線框架的半導體封裝和半導體封裝的制造方法
技術領域：
本發(fā)明涉及引線框架及具有引線框架的半導體封裝和半導體封裝的制造方法，特別涉及能夠防止在半導體封裝中模制樹脂時產生溢料現(xiàn)象的引線框架(lead frame)，及具有這種引線框架的半導體封裝和制造半導體封裝的方法。
近來，半導體封裝的尺寸的減少，而半導體封裝的容量增大。例如，形成了芯片級的封裝(CSP)。對于常規(guī)的半導體封裝，引線從半導體封殼的側表面伸出，而在芯片級封裝中，引線從半導體封殼的下表面伸出。如果引線從半導體封裝的下表面伸出，則封裝的尺寸大大地減少，并且進一步減少封殼占有的空間。為了露出連到封殼下表面的引線，需要向下安裝引線或進行不完全的腐蝕。露出的引線和印刷電路板的接線端接觸。在某些特殊情況，安裝半導體芯片的焊盤露出封殼的下表面。


圖1是按照現(xiàn)有技術半導體封裝的橫截面圖，它由日本專利公開NO.59-21047所公開。參看圖1，半導體芯片14安裝在焊盤11的上表面上，而引線12在下方安裝。引線12的下表面12a露出包封部分15的底面，使引線12能夠和印刷電路板的連接端(沒有表示)接觸。利用連接線13連接線12上端和半導體芯片14的電極(沒有表示)。焊盤11的位置低于引線12的上端。圖1所示的半導體封裝是引線12在下面安裝處理的典型例子。
圖2表示按照現(xiàn)有技術的半導體封裝的另一個例子，它由日本專利公開NO.59-227143披露。參看圖2，半導體芯片24安裝在焊盤21上。通過不完全腐蝕(half-etching)方法處理引線22使它的底面22a露出包封部分25的底面。利用連接線23連接線22一端和半導體芯片22a的電視圖2所示的半導體封裝是不完全腐蝕引線22的一個例子。
圖3表示按照現(xiàn)有技術的半導體封裝的又一個例子，它由美國專利NO.6143981披露。參看圖3，半導體芯片34安裝在焊盤31的上表面。焊盤31的底面和引線32的底面32a露出包封部分35的底面。也就是，在同等高度形成焊盤31和引線32。利用連接線33連接線32和半導體芯片34的電極。露出的引線32和印刷電路板上的連接端接觸。露出的焊盤31的底面輻射由半導體芯片34產生的熱量到外面。露出的焊盤31連接到印刷電路板上的熱焊盤(沒有表示)。圖3所示的半導體封裝是把焊盤31露出外面的例子。
當利用常規(guī)裝配方法制造圖3所示的半導體封裝時，能夠采用兩種類型方法。第1種方法，引線框架單元包括分離的引線框架41和從外部包封該引線框架41的圍條42，如圖4所示。引線框架單元經(jīng)過鋸片、連接模具(dieattach)、絲焊、模制/防止溢料、標記、修整/成型。單獨應用修整引線框架的益處是相對限制模制時產生溢料。但是，不可能完全防止產生溢料，所以實際上需要增加除掉溢料的步驟。
第2種方法，不能使引線框架單獨地進行修整，但是一起模制以矩陣形式設置的多個引線框架的引線框架單元。矩陣形式的引線框架單元如圖5所示。標號51表示單個的引線框架，標號52表示從外部包封各引線框架的圍條。通過鋸片、連接模具、絲焊、模制/防止溢料、標記、鋸成單個各步驟來封裝矩陣形式引線框架單元。
在所述的兩種半導體封裝裝配方法中，單獨修整的引線框架具有每單位面積小的單元密度，因為，引線框架條上的單位面積大于矩陣型的單位面積。于是，每單位面積的單元價格增加。為了改進不利條件，大多采用矩陣型引線框架。但是，當以矩陣形式模制半導體封裝使焊盤露出封殼底面時，在模制步驟中大多產生模制溢料，結果不能采用矩陣型引線框架。
圖6表示相應利用矩陣型引線框架模制步驟的半導體封裝的模制步驟。參看圖6，在包括上板61和下板62的模制板中形成模制半導體封裝。利用引線接合焊(wire bonding)法連接線框架和芯片所占有的空間位于上板61和下板62之間。該空間用模制樹脂64填充。模制樹脂64通過入口63注入該空間。引線框架裝有焊盤65和引線67，半導體芯片66安裝在焊盤65的頂面。利用連接線(bonding wire)68連接半導體芯片66的電極和引線67。引線框架是如圖5所示的矩陣型，它不切成單個的引線框架。
實際上當利用如圖所示6所示模制板進行包封時，在焊盤65底面和引線67和底板62內部表面之間產生模制溢料。這是因為，在模制板內容納引線框架單元的狀態(tài)下，當溫度增加時產生熱膨脹引線框架扭曲引起的。還因為上板61僅僅夾在引線框架單元的邊緣，除了邊緣部分外不夾住中心部分，所以升高引線框架單元時模制樹脂就強擠在引線或焊盤下面，產生溢料。
為了防止模制時的溢料現(xiàn)象，提出利用背面帶的方法。即，把諸如聚酰亞胺或聚四氟乙烯的耐熱帶疊層在引線框架的背面。因為在聚酰亞胺帶上有粘接層，把聚酰亞胺帶貼在下板的內表面，所以防止產生溢料。但是，因為利用背面帶的方法，利用了特定公司的特殊帶，成本高，并且需要附加步驟，則增加投資成本。在除掉背面帶后，粘接劑保留在引線框架的表面，所以降低了焊接程度。為了除掉粘接劑，需更化學處理。
本發(fā)明的另一個目的是提供一種防止溢料現(xiàn)象和界面分離現(xiàn)象的改進的半導體封裝。
本發(fā)明的又一個目的是提供一種防止溢料現(xiàn)象和界面分離現(xiàn)象的改進的半導體封裝的制造方法。
本發(fā)明的再一個目的是提供利用和常規(guī)半導體封裝的裝配步驟相同或相似的裝配步驟來裝配的半導體封裝，和由此所需的引線框架，以及改進的制造方法。
為了達到所述的目的，為半導體封裝提供引線框架，該半導體封裝包括焊盤，形成多個引線的支撐部分，支撐焊盤的連桿，連桿的一端連到支撐部分，另一端連到焊盤，在連桿下面裝配時的從支撐部分到焊盤的高度大于形成包封時的從支撐部分到焊盤的高度。
本發(fā)明最好使焊盤相對于各引線位于不同的平面。
本發(fā)明最好至少利用不完全腐蝕形成每個引線的至少一部分，把每個引線的不完全腐蝕部分電連接到半導體芯片。
本發(fā)明最好是焊盤所在的平面和引線所在的平面不同，把焊盤容納在模制板內的空間。
為了達到所述的目的，提供一個半導體封裝，其包括焊盤，多個引線，粘貼到焊盤的一個表面上的半導體芯片，從焊盤延伸的和向下裝配(down-sepprocess)的連桿，這使焊盤和引線位于不同的平面，連接半導體芯片電極和引線的連接線，使焊盤的其他表面露出在包封部分的一個表面和使引線露出在包封部分的其他表面的包封部分。
本發(fā)明最好是當形成包封部分時從引線到焊盤的高度小于向下裝配連桿時從引線到焊盤的高度。
本發(fā)明最好是焊盤所在的平面和引線所在的平面不同，并且把焊盤容納在模制板內的空間。
本發(fā)明最好是粘接半導體芯片的焊盤表面是焊盤的底面，露出在包封部分的一個表面的焊盤表面是焊盤的頂面，并且焊盤露出包封部分的上表面，露出引線的包封部分其它表面是包封部分的底面。
本發(fā)明最好是粘接半導體芯片的焊盤表面是焊盤的頂面，露出在包封部分一個表面的焊盤另一表面是焊盤的底面，露出焊盤的包封部分表面是包封部分的底面，露出引線的包封部分的其它表面是包封部分的底面。
本發(fā)明最好是利用不完全腐蝕方法至少形成每個引線的一部分。把每個引線的不完全腐蝕部分電連接到半導體芯片。
為了達到所述的目的，提供一種制造半導體封裝的方法，其包括制備引線框架的各步驟，包含焊盤，多個引線，從焊盤延伸和支撐焊盤的連桿，向下裝配連桿，這樣使焊盤和各引線位于不同平面，其中，當向下裝配連桿時，則從引線到焊盤的高度大于在模制板中用于形成包封部分的空間的厚度。
本發(fā)明最好是在制造引線框架的步驟中，每個引線的至少一部分進行不完全腐蝕，每個引線的不完全腐蝕部分電連接到半導體芯片上。
本發(fā)明最好是在下設工藝/向下裝配步驟后，制造半導體封裝的方法包括下列步驟，粘接半導體芯片到焊盤的一個表面上，利用連接線連接半導體芯片的電極和引線，在利用包含模制板中粘接半導體芯片的引線框架對焊盤進行加壓的狀態(tài)，把模制樹脂注入到包括各模制板的模具中，這樣形成包封部分，然后切斷連接線的一部分。
本發(fā)明最好是把半導體芯片粘接到焊盤的底面或頂面。
本發(fā)明最好是使放置焊盤的平面和放置引線的平面不同，并且把焊盤放置在模制板內的空間內。
本發(fā)明最好是在制造引線框架的步驟中，以引線框架單元的形式提供引線框架，在那里多個引線框架以矩陣的形式相互連接。
本發(fā)明最好是在制造引線框架的步驟中，引線框架是單獨模制的和修整的引線框架。
圖1是表示常規(guī)半導體封裝的橫截面圖。
圖2是表示另一個常規(guī)半導體封裝的橫截面圖。
圖3是表示又一個常規(guī)半導體封裝的橫截面圖。
圖4是表示模制樹脂后經(jīng)過單獨修整的一條引線框架單元的平面圖。
圖5是表示一條矩陣型引線框架單元的平面圖。
圖6是表示按照現(xiàn)有技術利用矩陣型引線框架的半導體封裝的模制方法的橫截面圖。
圖7是表示按照本發(fā)明實施例的半導體封裝的橫截面圖。
圖8是表示形成如圖7所示半導體封裝利用的引線框架的透視圖。
圖9是如圖8所示引線框架的平面圖。
圖10A-圖10E是表示按照本發(fā)明制造半導體封裝方法的簡圖。
圖11是表示制完半導體封裝的仰視圖。
圖12A和圖12B是說明利用模制板壓制引線框架情況的橫截面圖。
圖13是說明包含在模制板中的裝有半導體芯片的引線框架單元的模制步驟的橫截面圖。
圖14A和圖14B是說明按照本發(fā)明另一個實施例的這些半導體封裝方法的橫截面圖。
圖15是表示制造如圖14A和圖14B所示的半導體封裝制造方法的分解透視圖。
本發(fā)明的詳細說明參看圖7，在按照本發(fā)明的優(yōu)選實施例的半導體封裝中，半導體芯片74粘接到焊盤71的底面。引線72的高度不同于焊盤71的高度。焊盤71和引線72可能利用不完全腐蝕進行預定的處理，然后用諸如銀或鈀等貴金屬電鍍。利用連接線75連接線72和半導體芯片74。利用包封部分76包封焊盤71、引線72和半導體芯片74。在附圖7沒有表示的連桿的一端和焊盤71的邊緣相連，并且從此處延伸，連桿的另一端延伸到和引線72相同的高度。向下裝配的連桿以后再詳細敘述。
在圖7所示的半導體封裝中，焊盤71的頂面露出包封部分76的頂面，引線72的底面露出包封部分76的底面。露出的引線72的底面和印刷電路板的連接端相互接觸形成電路。露出的焊盤71的頂面有助于把從半導體芯片74產生的熱量耗散到外面。
圖8表示如圖7所示的半導體封裝利用的引線框架。圖9是圖8所示的引線框架的平面圖。參看附圖8，連桿81從焊盤71的邊緣延伸，多個引線72設置在焊盤71的周圍。如上所述，焊盤71和引線72位于不同的高度。這是因為連桿81在比引線72平面高的位置支撐焊盤71。也就是，把連桿81的特定長度向下裝配，使焊盤71能夠相對于引線72保持在不同的平面。標號81a表示向下裝配的連桿81部分。標號81b表示在不同平面連接線72和支撐焊盤71的連桿81的連接部分。連接部分81b和引線72位于相同平面。利用支撐部分83連接連桿81和引線72。
如圖8和圖9所示的所述多個引線框架以矩陣形式相互連接，形成如圖5所示的引線框架單元。實際上，在向下裝配之前，利用沖孔、腐蝕或沖壓形成焊盤71、引線72和連桿81。通過模制向下裝配處理，則連桿81支撐焊盤71，如圖8所示。在模制后，通常除掉連接線72的支撐部分83。
下面將敘述本發(fā)明的制造半導體封裝的方法。
用通常的方法能夠制造本發(fā)明的半導體封裝利用的引線框架。也就是，通過腐蝕或沖壓形成焊盤、引線、和連桿，至少要用連接線連接的內引線部分或焊盤部分要用銀或鈀進行電鍍。根據(jù)產品的用途來采用不同的電鍍厚度和電鍍類型。近來，主要使用鎳/鈀/金屬的PPF電鍍。在制造引線框架后，利用機械方法進行向下裝配處理。也就是，如圖8所示，使連桿81塑性變形，則連桿81在不同平面支撐引線部分和焊盤71。
圖10A-10E表示本發(fā)明按照芯片標準封裝的制造方法。如圖10A所示，對引線框架材料進行不完全腐蝕，使其保留預定部分。通過不完全腐蝕在引線72形成臺階73。臺階73是露出封裝包封部分76下表面的部分。沿其邊緣71a不完全腐蝕焊盤71，則改善以后要模制的包封樹脂和焊盤71之間的粘接效果。如圖9所示，焊盤71在進行不完全腐蝕處理狀態(tài)利用連桿81和支撐部分83連到引線72。
參看圖10B，在焊盤71和引線72表面分別形成電鍍層101和104。利用鎳、鈀或銀進行電鍍。
參看圖10C，向下裝配引線72。如果向上裝配焊盤71能夠獲得相同的結果。也就是，利用模具彎曲連桿81的向下裝配的部分81a。這樣，通過向下裝配或向上裝配處理，使焊盤71和引線72位于不同的平面。
參看圖10D，粘接半導體芯片74和焊盤71的底面，利用連接線進行連接半導體芯片74電極和引線72的引線接合步驟。如上所述，直接把地線105連到焊盤71，從而通過連桿電連接到作為接地端的連接部分81b。
參看圖10E，通過模制半導體芯片74、焊盤71、連接線75形成包封部分76。如上所述，模制引線72的臺階73，露出包封部分76的底面?？赡苄纬珊副P71的頂面，接近或露出包封部分76的外面。雖然在附圖沒有表示，可以將散熱片連接到焊盤71頂面的熱沉，能夠有效的耗散從半導體芯片74產生的熱。
圖11表示如上所述的制造半導體封裝的底面。參看附圖11，在矩形封裝的底面周圍，設置多個引線72。作為接地端的連桿的連接部分81b設置在四角。如上所述，通過沒有修整的連桿81把連接部分81b連接到焊盤71，能夠執(zhí)行預定的接地功能。
在進行模制時關于連桿81的向下裝配方法具有重要的含義，這是本發(fā)明的特征之一。如上參照圖6所述那樣，容納裝有半導體芯片的引線框架的空間，形成在模制板內。當模制板中空間的厚度是t1時，進行向下裝配后引線框架單元的整個高度是t2，則這樣向下裝配使t1＜t2。也就是，在向下裝配工藝步驟后引線框架單元的高度必須大于模制板中空間的高度。這樣，在模制板的上下板相互夾緊的狀態(tài)進行模制時，把圖8所示的焊盤71的上表面壓到上板的內表面，把連桿81連接部分81b底面壓到下板的內表面。把通過支撐部分83連接到連桿81連接部分81b的引線72的底面壓到下板的內表面。
圖12A和圖12B表示利用模制板加壓引線框架的狀態(tài)。在上述的附圖中引線框架具有沿圖9A-A線剖開的橫截界面圖。在圖12A中，當沒有用夾具(沒有表示)加壓上板111和下板112時，向下裝配的引線框架的整體高度是t2。
引線框架位于在上板111和下板112之間，并且受到夾壓P，如圖12B所示。上板111和下板112之間的空間高度變成t1，如圖12B所示，因為引線框架彈性形變。這樣，由分別加壓的上板111的內表面和下板112的內表面支撐焊盤71的頂面和連桿81的連接部分81b。利用下板112的內表面通過加壓支撐借助于支撐部分83連接到連桿81的引線72的底面。在模制樹脂的狀態(tài)，樹脂流入引線72和下板112之間以及焊盤71和上板111之間，則防止溢料現(xiàn)象。
圖13表示裝有半導體芯片的矩陣型引線框架單元的模制工藝，該引線框架單元容納在模制板中。參看附圖13，裝有半導體芯片74的引線框架容納在包括上下板111和112的模制板內部的空間中。引線框架的焊盤71和用于加壓的下板112的內表面接觸。通過模制板的入口115注入模制樹脂，然后進行模制。在模制后，除掉溢料，打上標記，利用通常的方法除掉隔離條。最后，分離模制樹脂得到單個的半導體封裝。
圖14A和圖14B表示本發(fā)明另一個優(yōu)選實施例制造半導體封裝的方法。在該半導體封裝中，引線和焊盤露出半導體封裝的底面。因此，半導體封裝具有和圖3所示的半導體封裝相同的橫截面。
參看圖14A，在沒有加壓在模制板121a和121b的狀態(tài)，把裝有半導體芯片127的焊盤122在低于引線123的位置向下裝配也就是，當引線框架向下裝配時，設置焊盤122的高度低于引線123的高度。標號125表示連接線。
圖14B表示夾緊模制板121a和121b時注入模制樹脂126的狀態(tài)。容納在模制板121a和121b之間的引線框架受到用P表示的夾壓。當夾壓模制板時，焊盤122和加壓的下板121a內表面接觸，所以防止了溢料現(xiàn)象。
實際上，制造如圖14A和圖14B所示的半導體封裝的方法，最好應用于單獨模制引線框架的情況。也就是，最好進行帶有圖4所示引線框架單元的如圖14A和圖14B所示的制造方法而不是圖5所示的矩陣形式引線框架單元的向下裝配的制造方法。但是圖5所示引線框架單元從成本和工藝觀點來看是比圖4所示的引線框架單元更好。
圖15表示圖14A和圖14B所示半導體封裝的制造方法。參看圖15，連桿137從半導體芯片127的焊盤138延伸。利用支撐部分139連接連桿137和引線123。支撐部分139和引線123位于相同的平面，焊盤138向下裝配在與支撐部分139和引線123平面不同的高度。這里為了說明方便，沒有表示連接線。當模制板的上板121b蓋住下板121a時，上板121b的外部132形成夾住引線123和支撐部分139的內部空間。這里由于焊盤138向下裝配在低于引線123和支撐部分139的平面的一個位置，當夾住引線123和支撐部分139時，則焊盤138由于壓力和下板121a的上表面接觸。于是，當把模制樹脂注入在模制板內部形成的空間時，防止了在焊盤138和下板121a的上表面之間產生溢料的可能性。
如上所述，按照本發(fā)明的引線框架由于焊盤和從焊盤延伸的連桿向下裝配或向上裝配而位于不同的平面，所以防止在包封步驟時在模板中產生的溢料現(xiàn)象。這樣，能夠利用矩陣型引線框架單元的半導體封裝的制造方法，而不產生溢料現(xiàn)象。制造半導體封裝的可靠性提高，并且，能夠以低成本獲得高產量。
雖然參考優(yōu)選實施例特別敘述了本發(fā)明，但是本領域技術人員應該了解，在不脫離附帶權利要求書所限定的本發(fā)明精神和范圍，可以在形式和細節(jié)上進行各種改變。
權利要求
1.一種半導體封裝的引線框架，其包括焊盤；形成多個引線的支撐部分；支撐焊盤的連桿，其中連桿的一端連到支撐部分，它的另一端連到焊盤；其中當向下裝配連桿時從支撐部分到焊盤的高度大于當形成包封時從支撐部分到焊盤的高度。
2.按照權利要求1的引線框架，焊盤相對于各引線處于不同平面。
3.按照權利要求1的引線框架，其中至少利用不完全腐蝕形成各引線的一部分，各引線的不完全腐蝕部分電連接半導體芯片。
4.按照權利要求2的引線框架，其中，位于不同于引線所在平面的焊盤容納在模制板內側的空間中。
5.一種半導體封裝，其包括焊盤；許多引線；連接到焊盤的一個表面的半導體芯片；從焊盤延伸和向下裝配的連桿，使焊盤和各引線位于不同的平面；連接半導體芯片的電極和各引線的連接線；包封部分，在它的一個表面露出焊盤的另一表面，在它的另一個表面露出各引線。
6.按照權利要求5的半導體封裝，其中形成包封時從引線到焊盤的高度小于向下裝配連桿時從引線到焊盤的高度。
7.按照權利更求5的半導體封裝，其中，位于不同于引線所在平面的平面中的焊盤容納在模制板內側的空間中。
8.按照權利要求5的半導體封裝，其中，連接半導體芯片的焊盤表面是焊盤的底面，露出到包封部分一個表面的焊盤另一個表面是焊盤的頂面，露出焊盤的包封部分的表面是包封部分的頂面，露出引線的包封部分的另一個表面是包封部分的底面。
9.按照權利要求5的半導體封裝，其中，裝有半導體芯片的焊盤表面是焊盤的頂面，露出包封部分的一個表面的焊盤的另一個表面是焊盤的底面，露出焊盤的包封部分的表面是包封部分的底面，露出引線的包封部分的另一個表面是包封部分的底面。
10.按照權利要求5的半導體封裝，其中，至少每個引線的一部分利用不完全腐蝕方法形成，每個不完全腐蝕部分電連接到半導體芯片。
11.一種制造半導體封裝的方法，其包括下列步驟制備引線框架，該引線框架包括焊盤、多個引線、從焊盤延伸和支撐焊盤的連桿；向下裝配連桿，使焊盤和引線位于不同的平面；其中，當向下裝配連桿時，為了形成包封部分，從引線到焊盤的高度大于模制板內部空間的厚度。
12.按照權利要求11的方法，其中在制備引線框架的步驟中，至少不完全腐蝕每個引線的一部分，每個引線的不完全腐蝕部分電連接到半導體芯片。
13.按照權利要求11的方法，在向下裝配步驟后還包括下列步驟連接半導體芯片到焊盤的一個表面；利用連接線連接半導體芯片的電極和各引線；通過在模制板中容納裝有半導體芯片的引線框架而使焊盤處于加壓狀態(tài)，把模制樹脂注入到包括各模制板的模具中，于是形成包封部分；切掉連接線的部分。
14.按照權利要求13的方法，其中把半導體芯片連接到焊盤的底面。
15.按照權利要求13的方法，其中把半導體芯片連接到焊盤的頂面。
16.按照權利要求11的方法，其中，焊盤位于不同于引線所在平面的平面中，并且容納在模制板內部的空間中。
17.按照權利要求16的方法，其中在制備引線框架的步驟中，以引線框架單元的形式提供引線框架，在該單元中以矩陣形式連接多個引線框架。
18.按照權利要求16的方法，其中，在制備引線框架的步驟中，引線框架是單個模制和修整的引線框架。
全文摘要
半導體封裝的引線框架包括焊盤,形成多個引線的支撐部分,支撐焊盤的連桿,其中連桿的一端連到支撐部分,連桿的另一端連到焊盤,其中當向下裝配時從支撐部分到焊盤的高度大于形成包封時從支撐部分到焊盤的高度。
文檔編號H01L23/50GK1344024SQ0113846
公開日2002年4月10日 申請日期2001年9月14日 優(yōu)先權日2000年9月15日
發(fā)明者李相均, 李鳳熙 申請人:三星Techwin株式會社