專利名稱：加強(qiáng)散熱效果的導(dǎo)線架及其封裝件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型是關(guān)于一種導(dǎo)線架及其封裝件，特別是關(guān)于一種加強(qiáng)散熱效果的散熱型小尺寸半導(dǎo)體封裝件(Heat-sink Small OutlinePackage，HSOP)與其應(yīng)用導(dǎo)線架。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)半導(dǎo)體芯片是以導(dǎo)線架(Lead Frame)作為芯片載體形成半導(dǎo)體封裝件。該導(dǎo)線架包括芯片座及形成于該芯片座周圍的多條管腳，待半導(dǎo)體芯片粘接至芯片座上并用焊線電性連接該芯片與管腳后，再利用封裝樹脂包覆該芯片、芯片座、焊線以及管腳的內(nèi)段，形成該具導(dǎo)線架的半導(dǎo)體封裝件。
用導(dǎo)線架作為芯片載體的半導(dǎo)體封件的種類繁多，如QFP半導(dǎo)體封裝件(Quad Flat Package)、QFN(Quad-Flat Non-leaded)半導(dǎo)體封裝件、SOP半導(dǎo)體封裝件(Small Outline Package)、HSOP半導(dǎo)體封裝件(Heat-sink Small Outline Package)或DIP半導(dǎo)體封裝件(Dual in-linePackage)等，其中HSOP半導(dǎo)體封裝件，如美國專利第5,877,937號及日本專利JP01217386所揭示的，它是通過增設(shè)散熱翼(Wing Tab)提高封裝件的散熱效率，所以常應(yīng)用高功率、高電流的電子產(chǎn)品上。
此外，傳統(tǒng)導(dǎo)線架類型的半導(dǎo)體封裝件為了進(jìn)一步提高半導(dǎo)體封裝件的電性品質(zhì)，該半導(dǎo)體芯片上除了可利用信號線(Signal Wire)電性連接各管腳外，也能通過向下打線(Down Bond)的方式，用接地線(Ground Wire)電性連接芯片接地墊及該導(dǎo)線架的芯片座，也就是該導(dǎo)線架用焊線作電性連接的打線分布區(qū)可包括該管腳部分及該芯片座周圍。
HSOP半導(dǎo)體封裝件的熱傳導(dǎo)方式主要是經(jīng)由與導(dǎo)線架芯片座(Die Pad)相連接的散熱翼(Wing Tab)，將芯片上的熱量快速傳導(dǎo)到印刷電路板(Printed Circuit Board)，從而通過印刷電路板的接地金屬板(Ground Plane)迅速將熱量釋放。
圖1是現(xiàn)有的HSOP半導(dǎo)體封裝件。該HSOP半導(dǎo)體封裝件1的導(dǎo)線架10主要包括用于放置芯片的芯片座11、布設(shè)在該芯片座11兩側(cè)與芯片電性連接的多條管腳12、將芯片上的熱量傳導(dǎo)到印刷電路板上的散熱翼13以及連接該芯片座11與散熱翼13的連接部14。其中該連接部14有多個(gè)孔洞140，用以降低該導(dǎo)線架低置(Down Set)工序中因模具機(jī)械應(yīng)力造成芯片座11不平整的問題，并可加強(qiáng)散熱翼13與封裝膠體的結(jié)合力。
但是，由于該孔洞140位于連接該芯片座11與散熱翼13的連接部14上，過大的孔洞面積將會降低散熱翼13的散熱效率，使該封裝件用于高功率、高電流的電子產(chǎn)品時(shí)，可能因封裝件無法有效的將芯片熱量散出而毀壞；再者，當(dāng)印刷電路板的接地裝置面積不足或芯片座11面積不足時(shí)，會導(dǎo)致封裝件無法有效的將芯片熱量散出，進(jìn)而導(dǎo)致產(chǎn)品電性失效。
因此，如何設(shè)計(jì)一種加強(qiáng)散熱效果的導(dǎo)線架及其封裝件，徹底解決現(xiàn)有因封裝件無法有效將芯片熱量散出導(dǎo)致產(chǎn)品電性失效的問題，進(jìn)而提高該導(dǎo)線架及其封裝件的品質(zhì)與優(yōu)良率，已成為此相關(guān)領(lǐng)域需迫切解決的課題。
實(shí)用新型內(nèi)容為克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，本實(shí)用新型的主要目的在于提供一種加強(qiáng)散熱效果的導(dǎo)線架及其半導(dǎo)體封裝件結(jié)構(gòu)，它通過增加導(dǎo)線架芯片座及芯片座與散熱翼連接處的連接部的金屬面積，在該芯片座上異于管腳的兩側(cè)閑置區(qū)形成延伸部，增加該封裝件本體金屬部分的面積，所以可增加其散熱面積而提高該導(dǎo)線架的散熱效率。
為達(dá)上述及其它目的，本實(shí)用新型的加強(qiáng)散熱效果的導(dǎo)線架包括芯片座，用于承載至少一個(gè)半導(dǎo)體芯片；多條管腳，布設(shè)在該芯片座的兩側(cè)；散熱翼，連接到芯片座的連接部，將芯片的熱量傳導(dǎo)到外界；以及延伸部，形成在該芯片座異于該管腳的兩側(cè)閑置區(qū)，增加了該封裝件本體金屬部分的面積。此外，在該芯片座的四周設(shè)計(jì)開孔，解決因芯片座面積加大產(chǎn)生的例如封裝模流不均勻或熱應(yīng)力太大導(dǎo)致的脫層等產(chǎn)品可靠性問題。
此外本實(shí)用新型也提供一種加強(qiáng)散熱效果的導(dǎo)線架的封裝件，該封裝件包括導(dǎo)線架，具有芯片座、分布在該芯片座兩側(cè)的多條管腳、通過連接到芯片座的連接部將芯片的熱量傳導(dǎo)到外界的散熱翼以及形成在該芯片座異于管腳的兩側(cè)閑置區(qū)的延伸部；至少一個(gè)半導(dǎo)體芯片，接置在該芯片座上；多條焊線，電性連接該半導(dǎo)體芯片與該導(dǎo)線架；以及封裝膠體，包覆該半導(dǎo)體芯片、焊線與部分的導(dǎo)線架。
綜上所述，本實(shí)用新型的加強(qiáng)散熱效果的導(dǎo)線架及其封裝件是在該芯片座異于管腳的兩側(cè)閑置區(qū)形成延伸部，增加該封裝件本體金屬部分的面積，增加了散熱面積、提高該導(dǎo)線架的散熱效率。另一方面，與現(xiàn)有導(dǎo)線架在散熱翼與芯片座的連接部設(shè)計(jì)開孔相比，本實(shí)用新型通過擴(kuò)大該芯片座的面積及連接部的金屬面積，在散熱翼上與芯片座連接端形成開孔，減少該連接部開孔面積，解決了現(xiàn)有連接部孔洞面積過大降低了散熱翼散熱效率的問題，避免了現(xiàn)有導(dǎo)線架降低導(dǎo)線架低置(Down Set)工序中因模具機(jī)械應(yīng)力造成的芯片座不平整的問題，加強(qiáng)散熱翼與封裝膠體的結(jié)合力。


圖1是現(xiàn)有的HSOP半導(dǎo)體封裝件的導(dǎo)線架俯視圖；圖2是本實(shí)用新型的加強(qiáng)散熱效果的導(dǎo)線架俯視圖；圖3A及圖3B是本實(shí)用新型的加強(qiáng)散熱效果的導(dǎo)線架的管腳局部放大圖及剖面圖；以及圖4是本實(shí)用新型的加強(qiáng)散熱效果的HSOP半導(dǎo)體封裝件示意圖。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例以下通過特定的具體實(shí)例說明本實(shí)用新型的實(shí)施方式。
下面以適用于加強(qiáng)散熱效果的散熱型小尺寸半導(dǎo)體封裝件(Heat-sink Small Outline Package，HSOP)的導(dǎo)線架為例，詳細(xì)說明本實(shí)用新型的具體實(shí)施例，但是本實(shí)用新型的導(dǎo)線架并非局限于此，也可以是其它類型的導(dǎo)線架結(jié)構(gòu)。
請參閱圖2，它是本實(shí)用新型的加強(qiáng)散熱效果的導(dǎo)線架示意圖，該圖以示意方式顯示與本實(shí)用新型有關(guān)的結(jié)構(gòu)單元，且該結(jié)構(gòu)單元并非按照實(shí)際數(shù)量及尺寸比例繪制，實(shí)際的導(dǎo)線架及半導(dǎo)體封裝件的結(jié)構(gòu)布局應(yīng)更加復(fù)雜。
本實(shí)用新型的加強(qiáng)散熱效果的導(dǎo)線架20主要包括供放置半導(dǎo)體芯片的芯片座21、多條布設(shè)在該芯片座21兩側(cè)的管腳22、連接到芯片座21連接部24的散熱翼23以及由該芯片座21異于管腳22兩側(cè)閑置區(qū)所延伸形成的延伸部25。
該導(dǎo)線架20擴(kuò)大了芯片座21的面積，增加了該封裝件本體金屬部分的面積，所以可增加散熱面積，從而提高該導(dǎo)線架20的散熱效率，同時(shí)，為避免加大芯片座21面積而產(chǎn)生的例如封裝模流不均勻或熱應(yīng)力(thermal stress)過大等導(dǎo)致的脫層等產(chǎn)品可靠性問題，在本實(shí)用新型的芯片座21四周設(shè)計(jì)形成開孔210，解決了模流不均或脫層等問題。
該管腳22包括有內(nèi)管腳(Inner Lead)221與外管腳(Outer Lead)222。其中該內(nèi)管腳形成于封裝膠體(未標(biāo)出)內(nèi)，供后續(xù)芯片與導(dǎo)線架電性連接使用；該外管腳222形成于封裝膠體外，供完成封裝作業(yè)的半導(dǎo)體封裝件電性連接到外部裝置?？紤]到導(dǎo)線架內(nèi)管腳效應(yīng)，且順應(yīng)放大芯片座21面積的需要，所以縮短了內(nèi)管腳222與芯片座21的間距。
該連接部24連接該芯片座21與該散熱翼23。本實(shí)用新型通過擴(kuò)大該連接部24的金屬面積，在散熱翼23上與芯片座21連接端形成開孔230，這樣，即可避免現(xiàn)有導(dǎo)線架降低導(dǎo)線架低置(Down Set)工序中因模具機(jī)械應(yīng)力造成的芯片座不平整的問題，并且加強(qiáng)散熱翼23與封裝膠體結(jié)合力的目的，同時(shí)因減少該連接部24的開孔面積，增強(qiáng)了該散熱翼23的散熱效率。
該延伸部25形成于該芯片座21異于該管腳22的兩側(cè)閑置區(qū)，并延伸到該導(dǎo)線架用于連接管腳的導(dǎo)軌30，這樣即可通過該延伸部25增加該封裝件本體金屬部分的面積，進(jìn)而提高了散熱面積，增加該導(dǎo)線架20的散熱效率。
再請參閱圖3A及圖3B，在導(dǎo)線架20的管腳22靠近封裝膠體邊緣的部分設(shè)計(jì)有凹槽(Notch)223，用于阻止外界水氣經(jīng)由導(dǎo)線架20的外管腳221滲透到該封裝件的內(nèi)部。
請參閱圖4，它是本實(shí)用新型的加強(qiáng)散熱效果的導(dǎo)線架半導(dǎo)體封裝件示意圖，同時(shí)請配合圖2的導(dǎo)線架示意圖，該封裝件包括導(dǎo)線架20，該導(dǎo)線架20具有芯片座21、布設(shè)在該芯片座21兩側(cè)的多條管腳22將熱量傳導(dǎo)到外界的散熱翼23、連接芯片座21與散熱翼23的連接部24以及由該芯片座21異于管腳的兩側(cè)閑置區(qū)延伸至導(dǎo)軌30的延伸部25。其中，該導(dǎo)線架20增加了芯片座21及連接部24的金屬部分面積；至少一個(gè)半導(dǎo)體芯片28，接置在該芯片座21上；多條焊線29，用于電性連接該半導(dǎo)體芯片28與導(dǎo)線架20；以及封裝膠體31，用于包覆該半導(dǎo)體芯片28、焊線29與部分導(dǎo)線架20，外露出導(dǎo)電架20的外管腳222及散熱翼23外端，供該封裝件借由該外管腳222及散熱翼23外端電性連接到例如印刷電路板26等外部裝置。
該焊線29包括信號焊線292及接地焊線291，該導(dǎo)線架20的打線分布區(qū)可包括該管腳22的內(nèi)管腳221部分及該芯片座21周圍，將芯片28接置在該芯片座21后，除了可利用信號焊線292電性連接芯片與各管腳22的內(nèi)管腳221外，也能利用接地焊線291電性連接芯片28接地墊(未標(biāo)出)及該導(dǎo)線架20的芯片座21，再通過該散熱翼23，借由導(dǎo)電材料32電性導(dǎo)接到例如印刷電路板26中的接地層260。為了使芯片有效利用焊線與導(dǎo)線架進(jìn)行電性連接，一般會在該導(dǎo)線架上供焊線接著部分(芯片座及內(nèi)管腳)形成焊接層，該導(dǎo)線架20的材質(zhì)主要是銅金屬，焊接層的材質(zhì)是銀、鎳/鈀等金屬層，在半導(dǎo)體芯片28與導(dǎo)線架20間利用焊線(金線)29進(jìn)行電性連接時(shí)，借由焊線(金材質(zhì))29與該導(dǎo)線架20的打線分布區(qū)的焊接層(銀材質(zhì))形成共晶結(jié)構(gòu)，使焊線29接合并電性連接到導(dǎo)線架20上。
因此，本實(shí)用新型的加強(qiáng)散熱效果的導(dǎo)線架及其封裝件主要是擴(kuò)大該芯片座的面積，并在該芯片座異于管腳的兩側(cè)閑置區(qū)形成延伸部，增加了該封裝件本體金屬部分的面積，從而增加該導(dǎo)線架的散熱面積、提高了散熱效率。同時(shí)，本實(shí)用新型也通過減少該連接部孔洞的面積，增加了該連接部的金屬面積，解決了現(xiàn)有連接部孔洞面積過大降低了散熱翼散熱效率的問題，避免了現(xiàn)有導(dǎo)線架降低導(dǎo)線架低置(Down Set)工序中因模具機(jī)械應(yīng)力造成的芯片座不平整的問題，加強(qiáng)散熱翼與封裝膠體的結(jié)合力。
權(quán)利要求1.一種加強(qiáng)散熱效果的導(dǎo)線架，其特征在于，該導(dǎo)線架包括芯片座，用于承載至少一個(gè)半導(dǎo)體芯片；多條管腳，布設(shè)在該芯片座的兩側(cè)；散熱翼，連接到芯片座的連接部，將芯片的熱量傳導(dǎo)到外界；以及延伸部，形成在該芯片座異于該管腳的兩側(cè)閑置區(qū)，增加了該封裝件本體金屬部分的面積。
2.如權(quán)利要求1所述的導(dǎo)線架，其特征在于，該導(dǎo)線架是加強(qiáng)散熱效果的散熱型小尺寸半導(dǎo)體封裝件的導(dǎo)線架。
3.如權(quán)利要求1所述的導(dǎo)線架，其特征在于，該導(dǎo)線架擴(kuò)大了該芯片座的面積，增加了該封裝件本體金屬部分的面積。
4.如權(quán)利要求3所述的導(dǎo)線架，其特征在于，該導(dǎo)線架在該擴(kuò)大面積的芯片座四周形成有開孔。
5.如權(quán)利要求3所述的導(dǎo)線架，其特征在于，該導(dǎo)線架對應(yīng)該擴(kuò)大面積的芯片座以及考慮到導(dǎo)線架內(nèi)管腳效應(yīng)，縮短了管腳與芯片座的間距。
6.如權(quán)利要求1所述的導(dǎo)線架，其特征在于，該延伸部延伸到該導(dǎo)線架用于連接管腳的導(dǎo)軌。
7.如權(quán)利要求1所述的導(dǎo)線架，其特征在于，該導(dǎo)線架增加了該連接部金屬面積，增強(qiáng)該散熱翼的散熱效率。
8.如權(quán)利要求1所述的導(dǎo)線架，其特征在于，該導(dǎo)線架在散熱翼上與芯片座連接端形成開孔，同時(shí)減少在該連接部上形成開孔。
9.如權(quán)利要求1所述的導(dǎo)線架，其特征在于，該管腳包括內(nèi)管腳及外管腳。
10.如權(quán)利要求1所述的導(dǎo)線架，其特征在于，該導(dǎo)線架的管腳靠近封裝膠體邊緣的部分設(shè)計(jì)有凹槽。
11.一種加強(qiáng)散熱效果的導(dǎo)線架式半導(dǎo)體封裝件，其特征在于，該封裝件包括導(dǎo)線架，具有芯片座、分布在該芯片座兩側(cè)的多條管腳、通過連接到芯片座的連接部將芯片的熱量傳導(dǎo)到外界的散熱翼以及形成在該芯片座異于管腳的兩側(cè)閑置區(qū)的延伸部；至少一個(gè)半導(dǎo)體芯片，接置在該芯片座上；多條焊線，電性連接該半導(dǎo)體芯片與該導(dǎo)線架；以及封裝膠體，包覆該半導(dǎo)體芯片、焊線與部分的導(dǎo)線架。
12.如權(quán)利要求11所述的半導(dǎo)體封裝件，其特征在于，該封裝件為加強(qiáng)散熱效果的散熱型小尺寸半導(dǎo)體封裝件。
13.如權(quán)利要求11所述的半導(dǎo)體封裝件，其特征在于，該封裝件擴(kuò)大該芯片座的面積，增加了該封裝件本體金屬部分的面積。
14.如權(quán)利要求13所述的半導(dǎo)體封裝件，其特征在于，該封裝件在該擴(kuò)大面積的芯片座四周形成有開孔。
15.如權(quán)利要求13所述的半導(dǎo)體封裝件，其特征在于，該封裝件對應(yīng)該擴(kuò)大面積的芯片座以及考慮到導(dǎo)線架內(nèi)管腳效應(yīng)，縮短了管腳與芯片座的間距。
16.如權(quán)利要求11所述的半導(dǎo)體封裝件，其特征在于，該延伸部延伸到該導(dǎo)線架用于連接管腳的導(dǎo)軌。
17.如權(quán)利要求11所述的半導(dǎo)體封裝件，其特征在于，該封裝件增加該連接部金屬面積，提高了該散熱翼的散熱效率。
18.如權(quán)利要求11所述的半導(dǎo)體封裝件，其特征在于，該封裝件在散熱翼上與芯片座連接端形成開孔，同時(shí)減少在該連接部形成的開孔。
19.如權(quán)利要求11所述的半導(dǎo)體封裝件，其特征在于，該管腳包括內(nèi)管腳及外管腳。
20.如權(quán)利要求11所述的半導(dǎo)體封裝件，其特征在于，該封裝件在該管腳靠近封裝膠體邊緣設(shè)計(jì)有凹槽。
21.如權(quán)利要求11所述的半導(dǎo)體封裝件，其特征在于，該封裝件還包括在該導(dǎo)線架的打線分布區(qū)中布設(shè)有焊接層。
22.如權(quán)利要求21所述的半導(dǎo)體封裝件，其特征在于，該導(dǎo)線架的打線分布區(qū)是該管腳內(nèi)側(cè)部分。
23.如權(quán)利要求21所述的半導(dǎo)體封裝件，其特征在于，該導(dǎo)線架的打線分布區(qū)是該芯片座周圍。
24.如權(quán)利要求21所述的半導(dǎo)體封裝件，其特征在于，該導(dǎo)線架的材質(zhì)主要是銅金屬，該焊接層的材質(zhì)是銀或鎳/鈀金屬中的一種。
25.如權(quán)利要求11所述的半導(dǎo)體封裝件，其特征在于，該焊線包括信號焊線及接地焊線。
26.如權(quán)利要求25所述的半導(dǎo)體封裝件，其特征在于，該信號焊線用于電性連接半導(dǎo)體芯片及導(dǎo)線架的管腳。
27.如權(quán)利要求25所述的半導(dǎo)體封裝件，其特征在于，該接地焊線用于電性連接該半導(dǎo)體芯片及該芯片座。
專利摘要一種加強(qiáng)散熱效果的導(dǎo)線架及其封裝件，該導(dǎo)線架包括承載至少一個(gè)半導(dǎo)體芯片的芯片座、布設(shè)在該芯片座兩側(cè)的多條管腳、通過連接到芯片座的連接部將芯片的熱量傳導(dǎo)到外界的散熱翼以及形成在該芯片座異于該管腳兩側(cè)閑置區(qū)的延伸部，增加該封裝件本體金屬部分的面積；本實(shí)用新型通過擴(kuò)大該芯片座的面積及連接部的金屬面積，在散熱翼上與芯片座連接端形成開孔，減少該連接部開孔面積，解決了現(xiàn)有連接部孔洞面積過大降低了散熱翼散熱效率的問題，避免了現(xiàn)有導(dǎo)線架降低導(dǎo)線架低置工序中因模具機(jī)械應(yīng)力造成的芯片座不平整的問題，加強(qiáng)散熱翼與封裝膠體的結(jié)合力。
文檔編號H01L23/495GK2777757SQ20052001699
公開日2006年5月3日 申請日期2005年4月21日 優(yōu)先權(quán)日2005年4月21日
發(fā)明者田姿儀, 王文娟, 曾祥偉 申請人:晶致半導(dǎo)體股份有限公司