專利名稱：引線框和半導體器件的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及在1個封裝件并排裝載形成包含半導體元件的半導體集成電路的2塊半導體芯片的多芯片封裝件(下文稱為MCP)用的引線框和使用該引線框的半導體器件。
背景技術：
半導體集成電路的高密度化、高功能化不斷進展，從裝載1塊半導體芯片的封裝件變成裝載多塊半導體芯片的MCP已付諸實用。MCP除能實現高密度安裝外，還能組合不同類型擴散工序的半導體芯片的性能，具有縮短開發(fā)時間和降低成本的優(yōu)點。
下面，用圖8、圖9說明已有的引線框。
圖8是示出已有引線框的平面圖；圖9A和圖9B是示出已有引線框的剖視圖，是示出使用圖8的引線框的半導體器件的芯片座上下變動的A-B剖視圖。
圖中的Za、Zb是對芯片座2的裝載面垂直的Z軸方向的上下變動量。圖中的Za’、Zb’是反作用造成的芯片座2在Z軸方向的上下變動量。
如圖8所示，所取的配置具有2塊分別裝載半導體芯片的大小不同的芯片座1和2、將芯片座的外周包圍成方形的邊框3、從邊框3的內側四角支撐芯片座的懸吊引線4a、4b、5a和5b、使芯片座之間連接的芯片座連接部6、以包圍芯片座外周的方式配置成輻射狀的多條內引線7、分別連接多條內引線7并且末端連接到引線框3的內側的外引線8、以及在邊框3的內側將芯片座1、2和芯片座連接部6、以及內引線7包圍成方形的系條(タイバ-)9，并且至少1塊芯片座和芯片座連接部形成對密封成型區(qū)10的主面中心線L0偏置。
芯片座形成對密封成型區(qū)10的主面中心線L0偏置是為了盡量確保能用金屬線將裝載的半導體芯片上形成的多個接線盤與各內引線相連的區(qū)域，并盡量縮短連接線的長度。
然而，已有的方形扁平封裝件(下文稱為QFP)的MPC(下文稱為QFP-MPC)用引線框中，各懸吊引線的形狀和長度不同，不能均衡支撐芯片座。即使做成對密封成型區(qū)的主面中心線偏置的芯片座和芯片座連接部的主面中心線一致的配置，也不能均衡支撐芯片座。
如圖9A和圖9B所示，已有QFP-MCP用引線框那樣的不均衡芯片座配置中，產生芯片座支撐力偏移，各組裝工序中的Z軸方向的芯片座上下變動量Za(反作用的變動量Za’)和Zb(反作用的Zb’)大。
在這種由前工序累積的Z軸方向的芯片座上下變動量的影響下，進行密封工序時存在封裝件的翹曲、空隙、未填充、連接線折斷、半導體芯片暴露、芯片座暴露等密封成型欠佳的問題。
作為半導體器件產品技術的動向，1990年代前半期前，以QFP的樹脂厚度2.0mm～3.0mm左右為主流的器件進行小型、薄型化，從1990年代后半期開始，將1.0mm(TQPF，安裝高度小于或等于1.2mm)～1.4mm(LQPF，安裝高度小于或等于1.7mm)產品化，當時成為主流。進入2000年代，對樹脂厚度0.7mm～0.8mm(WQFP，安裝高度小于或等于1.0mm)的QFP進行開發(fā)并加以產品化。這樣，若QFP的樹脂厚度變薄，則Z軸方向芯片座上下變動量引起的密封成型欠佳顯著的問題越發(fā)明顯存在。
本發(fā)明為了解決這種不均衡芯片座配置造成的QPF-MCP的問題，其目的在于提供一種防止密封成型欠佳的組裝性良好的引線框。
發(fā)明內容
為了達到上述目的，本發(fā)明的引線框，用于裝載2塊半導體芯片的多芯片封裝件，其中，具有邊框、裝載所述各半導體芯片的大小不同的2塊芯片座、將所述各芯片座支撐在所述邊框上的懸吊引線、使所述芯片座之間連接的芯片座連接部、以及支撐在所述邊框上并通過金屬線連接所述各半導體芯片上形成的端子的引線，所述芯片座中的一芯片座和所述芯片座連接部的配置為所述一芯片座的主面中心線對通過2塊所述芯片座的密封成型區(qū)的主面中心線偏移一定距離，而且所述芯片座連接部的主面中心線與所述密封成型區(qū)的主面中心線一致，或以所述成型區(qū)的主面中心線為基準，位于所述一芯片座的主面中心線的相反側。
又，其中所述芯片座中的另一芯片座的主面中心線與所述密封成型區(qū)的主面中心線一致，并且所述另一芯片座的面積大于所述一芯片座的面積。
又，其中，所述芯片座連接部的寬度和長度小于2塊所述芯片座的寬度和長度并形成兩側都內縮的形狀，而且所述密封成型區(qū)的主面中心線、所述芯片座中另一芯片座的中心線、以及所述芯片座連接部的主面中心線一致。
又，其中，支撐對所述密封成型區(qū)的主面中心線偏置的芯片座的懸吊引線在芯片座附近具有彎曲部，支撐配置成主面中心線與所述密封成型區(qū)的主面中心線一致的芯片座的懸吊引線是直線。
又，其中，支撐對所述密封成型區(qū)的主面中心線偏置的芯片座的懸吊引線在芯片座附近具有彎曲部，在所述彎曲部與芯片座支撐部之間而且在芯片座附近設置比懸吊引線寬的展寬部；所述芯片座偏移的相反方向的懸吊引線的展寬部的長度大于另一懸吊引線的展寬部的長度。
本發(fā)明的半導體器件，使用上述引線框；所述引線框的所述大小不同的2塊芯片座中靠近樹脂注入口側的芯片座相對于所述密封成型區(qū)的主面中心線偏向樹脂注入口。
又，其中，最長的金屬線，比對所述密封成型區(qū)的主面中心線偏置的芯片座的配置更處在密封樹脂流動的下行區(qū)。
又，其中，半導體器件的樹脂厚度為1.4mm至0.7mm。
又，其中，所述大小不同的2塊芯片座中靠近樹脂注入口側的芯片座在Z軸方向上下變動的傾斜從靠近樹脂注入口側向遠方傾斜，其變動量在0.10mm以內。
圖1是實施例1的引線框的平面圖。
圖2是使用實施例1的引線框的半導體器件的剖視圖。
圖3是實施例2的引線框的平面圖。
圖4是實施例3的引線框的平面圖。
圖5是實施例4的引線框的平面圖。
圖6是實施例5的引線框的平面圖。
圖7A是使用實施例6的引線框的半導體器件的主面內部結構圖。
圖7B是說明靠近樹脂注入口的芯片座的Z軸方向上下變動量的圖。
圖8是示出已有引線框的平面圖。
圖9A是示出已有引線框的剖視圖。
圖9B是示出已有引線框的剖視圖。
具體實施例方式
下面，參照附圖具體說明本發(fā)明實施例的半導體電路器件。
實施例1下面，參照
使用本發(fā)明的引線框的半導體器件的實施例。
(引線框)圖1示出實施例1的引線框的平面圖。
圖中的L0是密封成型區(qū)的主面中心線，L1是芯片座1的寬度方向的中心線，L2是芯片座2的寬度方向的中心線，并且L1與L0一致。圖2是使用實施例1的引線框的半導體器件的剖視圖，示出使用圖1的引線框的半導體器件的A-B截面。
圖中的Z是芯片座2的Z軸方向的上下變動量。
如圖1所示，構成的配置具有2塊分別裝載半導體芯片的大小不同的芯片座1和2、將芯片座1、2的外周包圍成方形的邊框3、從邊框3的內側四角支撐芯片座1的懸吊引線4a和4b、支撐芯片座2所懸吊引線5a和5b、使芯片座1與芯片座2之間相連的芯片座連接部6、以包圍芯片座外周的方式配置成輻射狀的多條內引線7、分別連接多條內引線7并且末端連接到引線框3的內側的外引線8、以及柵狀連接外引線8并且在邊框3的內側將芯片座1、芯片座2、芯片座連接部6、以及內引線7包圍成方形的系條9，其中芯片座2對密封成型區(qū)10的主面中心線L0偏置，而且芯片座連接部6相對于芯片座2的主面中心線L2偏向與芯片座2的偏移對稱的方向。即，芯片座2的主面中心線L2相對于密封成型區(qū)10的主面中心線L0向箭頭號的方向偏移，芯片座連接部6的主面中心線L3相對于芯片座2的主面中心線L2向其相反方向偏移。
如圖2所示，由于芯片鍵合(ダイスボンド)工序、連接線鍵合(ワイヤボンド)工序和密封工序中機械沖擊、振動、壓力、荷重等，芯片座2在Z軸方向產生上下變動作用。其中，密封工序的樹脂注入影響大，因為芯片座2和半導體芯片的上下樹脂流動不均衡，偏離芯片座2的支點的A-B剖視圖的A側直接受到芯片座上下變動量Z和Z’的應力。然而，通過在與芯片座2的偏移對稱的方向形成芯片座連接部6，使應力均衡，用芯片座連接部使B側充分固定，把芯片座2和半導體芯片的反作用的變動量Za’和Zb’(參考圖9A、圖9B)有效地抑制為Z’(這里，Z’＜Za’，Z＜Zb’)，從而也能將A側的芯片座上下變動量抑制為Z。
因此，即使存在對密封成型區(qū)的主面中心線偏置的芯片座，通過將芯片座連接部配置成偏向與偏置的芯片座的偏移相反的方向，也能用芯片座連接部使偏置的芯片座充分固定，在各工序中減小Z軸方向的芯片座上下變動量，從而能防止封裝件的翹曲、空隙、未填充、連接線折斷、半導體芯片暴露、芯片座暴露等密封成型欠佳。
實施例2圖3示出實施例2的引線框的平面圖。
圖中的X1是芯片座1的寬度(圖紙上的橫向尺寸)，Y1是芯片座1的長度(圖紙上的縱向尺寸)，圖中的X2是芯片座2的寬度(圖紙上的橫向尺寸)，Y2是芯片座2的長度(圖紙上的縱向尺寸)，圖中的L0是密封成型區(qū)的主面中心線，圖中的L1是芯片座1的主面中心線，圖中的L2是芯片座2的主面中心線，并且L1與L0一致。
如圖3所示，芯片座2對密封成型10的主面中心線L0偏置，并配置成偏向與芯片座2的偏移相反的方向，而且構成芯片座1的面積(X1與Y1的積)大于芯片座2的面積(X2與Y2的積)。各工序中，Z軸方向的芯片座上下變動量對面積大的芯片座而言，具有支配性的趨勢。通過構成芯片座1的面積大于芯片座2的面積，各組裝工序中的Z軸方向芯片座上下變動量受對密封成型區(qū)的主面中心線無偏移的芯片座1支配，能使組裝工序中的Z軸方向的芯片座上下變動量穩(wěn)定且減小。
因此，即使存在對密封成型區(qū)的主面中心線偏置的芯片座，通過相對于偏置的芯片座加大無偏移的芯片座的面積，在各工序中減小Z軸方向的芯片座上下變動量，從而能防止封裝件的翹曲、空隙、未填充、連接線折斷、半導體芯片暴露、芯片座暴露等密封成型欠佳。
實施例3圖4示出實施例3的引線框的平面圖。
圖中的X1是芯片座1的寬度(圖紙上的橫向尺寸)，Y1是芯片座1的長度(圖紙上的縱向尺寸)，圖中的X2是芯片座2的寬度(圖紙上的橫向尺寸)，Y2是芯片座2的長度(圖紙上的縱向尺寸)，圖中的X3是芯片座矩形波6的寬度(圖紙上的橫向尺寸)，Y3是芯片座連接部6的長度，(圖紙上的縱向尺寸)，圖中的L0是密封成型區(qū)的主面中心線，圖中的L1是芯片座1的主面中心線，圖中的L2是芯片座2的主面中心線，圖中的L3是芯片座連接部6的主面中心線，并且L3和L1和L0一致。
如圖4所示，芯片座2對密封成型10的主面中心線L0偏置，并配置成偏向與芯片座2的偏移相反的方向，而且構成芯片座連接部6的寬度X3小于芯片座1的寬度X1和芯片座2的寬度X2，形成兩側內縮的形狀，又使芯片座1的主面中心線L1與芯片座連接部6的主面中心線L3一致。
通過形成芯片座連接部6的兩側內縮的形狀，在芯片鍵合時芯片座1和芯片座2裝載的各半導體芯片容易對位，能減小X、Y軸方向的位置偏差。而且，密封工序時，阻礙樹脂上下流動的部位減少，能防止樹脂填充不足。又能在電路板上安裝半導體器件時的回熔焊接中，分散熱造成的內部應力，防止界面剝離。由于芯片座1的主面中心線L1和芯片座連接部6的主面中心線L3和密封成型區(qū)的主面中心線L0一致，芯片座1能穩(wěn)定且均衡地支撐芯片座連接部6，能使組裝工序中的Z軸方向的芯片座上下變動量穩(wěn)定且減小。
因此，通過使芯片座連接部的寬度小于各芯片座的寬度，并且無偏移的芯片座的主面中心線和芯片座連接部的主面中心線和密封成型區(qū)的主面中心線一致，無偏移的芯片座能穩(wěn)定且均衡地支撐芯片座連接部，在各工序中減小Z軸方向的芯片座上下變動量，從而能防止封裝件的翹曲、空隙、未填充、連接線折斷、半導體芯片暴露、芯片座暴露等密封成型欠佳，同時還能改善電路板的安裝性。
實施例4圖5示出實施例4的引線框的平面圖。
如圖5所示，芯片座2對密封成型10的主面中心線L0偏置，并配置成偏向與芯片座2的偏移相反的方向，而且構成支撐芯片座2的2條懸吊引線5a、5b在芯片座2附近具有彎曲部11a、11b，支撐芯片座1的2條懸吊引線4a、4b是直線。
由于懸吊引線5a、5b在芯片座2附近具有彎曲部11a、11b，懸吊引線5a、5b近似于長度相同，而且包含彎曲部11a、11b的芯片座2的重心靠近密封成型區(qū)的主面中心線，支撐成對主面中心均衡，支撐力穩(wěn)定。因此，在注入密封樹脂時，能將芯片座2和半導體芯片的上下樹脂流動不均衡造成的應力穩(wěn)定地抑制成均衡。另一方面，通過使懸吊引線4a、4b為直線，提高懸吊引線的剛性，能穩(wěn)定地保持芯片座1的Z軸方向的位置。而且，通過穩(wěn)定地支撐芯片座1，能以聯動的方式穩(wěn)定保持芯片座2。
因此，通過將非偏置的芯片座的懸吊引線取為直線，不設彎曲部，在各工序中減小Z軸方向的芯片座上下變動量，從而能防止封裝件的翹曲、空隙、未填充、連接線折斷、半導體芯片暴露、芯片座暴露等密封成型欠。
實施例5圖6示出實施例5的引線框的平面圖。
圖中的Wa是懸吊引線展寬部12a的長度(圖紙上的橫向尺寸)，圖中的Wb是懸吊引線展寬部12b的長度尺寸(圖紙上的橫向尺寸)。
如圖6所示，芯片座2對密封成型10的主面中心線L0偏置，并配置成偏向與芯片座2的偏移相反的方向。而且，其結構為支撐芯片座2的2條懸吊引線5a、5b在芯片座附近具有彎曲部11a、11b，在彎曲部與芯片座支撐部之間且在芯片座附近具有比懸吊引線5a、5b寬的展寬部12a、12b，并且與芯片座2的偏移對稱的方向的懸吊引線展寬部12b的長度Wb大于另一懸吊引線展寬部12a的長度Wa。
懸吊引線展寬部強化芯片座2的支撐力，同時還利用懸吊引線展寬部的長度調整芯片座2的偏移，使支撐力能均衡。因此，通過具有偏置芯片座調整芯片座偏移的懸吊引線展寬部，在各工序中減小Z軸方向的芯片座上下變動量，從而能防止封裝件的翹曲、空隙、未填充、連接線折斷、半導體芯片暴露、芯片座暴露等密封成型欠佳。
(半導體器件)實施例6圖7A是使用實施例6的引線框的半導體器件的主面內部結構圖，圖7B是說明靠近樹脂注入口的芯片座的Z軸方向上下變動量的圖。
如圖7A所示，構成芯片座2對密封成型10的主面中心線L0偏置，并配置成偏向與芯片座2的偏移相反的方向，而且芯片座2偏靠樹脂注入口15，最長的金屬線16配置成比芯片座2的配置更處在樹脂流動的下行區(qū)。
連接線的流量依賴于連接線長度，同時也因樹脂流動性而依賴于密封成型區(qū)內的配置。通過將最長金屬線16配置成比芯片座2的配置更處在樹脂流動的下行區(qū)，配置在上行側的芯片座2和芯片座2上裝載的半導體芯片14成為屏障，緩解作用在最長金屬線16的樹脂流動造成的應力，能對最長金屬線16減小因密封工序中樹脂流動的影響而產生的連接線流量。
在進行半導體器件的絲焊時，用金屬線將半導體芯片14的電極座(未示出)與引線框的內引線7電連接(絲焊)。這里，金屬線16以金(Au)純度為大于或等于99.99％、直徑處在15μm～30μm范圍為主，用絲焊機超聲波、熱壓接方法進行鍵合。連接線長度因情況而尺寸多種，但一般將長度超過4mm～5mm的稱為長線。金屬線16的直徑細，則成本低，但對連接線流不利。
因此，芯片座偏靠樹脂注入口，并將最長的金屬線配置成比偏置的芯片座更處在密封樹脂流動的下行區(qū)，從而能緩解對最長金屬線作用的樹脂流動造成的應力，可防止脫線、連接線短路、斷線等密封成型欠佳。
發(fā)明要解決的課題的部分中已闡述，QFP的樹脂厚度越小，Z軸方向的芯片座上下變動量引起的密封成型欠佳越顯著。例如，在LQPF的情況下，將樹脂厚度設計成1.4mm。這時，將半導體芯片14的厚度設計成0.1mm～0.2mm，芯片座1、2的厚度取為0.15mm。而且，金屬線16離開半導體芯片的高度(環(huán)路高度)為0.05mm～0.2mm。在懸吊引線形成級差(下文稱為降差)，使它們的總高0.55mm(半導體芯片厚度0.2mm+芯片座厚度0.15mm+環(huán)路高度0.2mm)納入LQFP的樹脂厚度1.4mm。按芯片座1、2和半導體芯片14的大小等設計降差值，但以半導體芯片成為大致厚度方向的中心為基準進行設計。相對于LQFP的樹脂厚度1.4mm未取得半導體芯片厚度0.2mm+芯片座厚度0.15mm+環(huán)路高度0.2mm的總高0.55mm時，Z軸方向的芯片座上下變動量大于或等于0.85mm之半(即0.425mm)，完全欠佳。實際上，大于或等于其25％(即0.1mm)的變動就在密封成型時的樹脂流中產生變化，產生金屬線16因樹脂的流動而局部變形的連接線流，相鄰的金屬線16相碰而短路，或芯片座1、2下面的樹脂流局部流動不暢，發(fā)生空隙(在樹脂內部形成氣泡、氣孔)和外觀欠佳。
這里，半導體器件的樹脂密封方法將半導體器件14裝載在芯片座2，將用金屬線16電連接半導體芯片14和內引線7的前端部的狀態(tài)的引線框裝載到密封金屬模(未示出)。在半導體器件的樹脂成型區(qū)10利用密封金屬膜的熱將熱硬化性密封樹脂(環(huán)氧樹脂)加熱到150℃～200℃，熔化成液狀后，從樹脂注入口15(澆口)注入到樹脂成型區(qū)10。
圖7B示出測量靠近樹脂注入口的芯片座的Z軸方向上下變動量的結果。
測量部位將圖7A的偏靠樹脂注入口15的芯片座2的樹脂注入口15側作為“A”，將芯片座2的遠離樹脂注入口15側作為“B”，測量A-B截面的芯片座2的Z軸方向上下變動量。半導體器件的樹脂厚度取為1.4mm，LQFP、半導體器件的樹脂模外形尺寸為14mm×14mm，并將測量常數取為n＝16。本實施例中，芯片座2的樹脂注入口15側“A”從設計值變動+0.01mm～0.03mm，遠離樹脂注入口15側“B”變動-0.02mm～0.04mm。然而，處在芯片座上下變動量引起的密封成型欠佳顯著的±0.1mm以內。
本實施例中，以半導體器件的樹脂厚度為1.4mm、LQFP和半導體器件的樹脂模外形尺寸為14mm×14mm進行實施，但即使QFP的樹脂厚度為1.0mm(TQFP，安裝高度小于或等于1.2mm)～1.4mm(LQFP，安裝高度小于或等于1.7mm)，進而為0.7mm～0.8mm(WQFP，安裝高度小于或等于1.0mm)，也能實施。
本實施例中，說明了使用實施例1說明的引線框的半導體器件，但也能用實施例2、實施例3、實施例4或實施例5中任一個說明的引線框。
權利要求
1.一種引線框，用于裝載2塊半導體芯片的多芯片封裝件，其特征在于，具有邊框、裝載所述各半導體芯片的大小不同的2塊芯片座、將所述各芯片座支撐在所述邊框上的懸吊引線、使所述芯片座之間連接的芯片座連接部、以及支撐在所述邊框上并通過金屬線連接所述各半導體芯片上形成的端子的引線，所述芯片座中的一芯片座和所述芯片座連接部的配置為所述一芯片座的主面中心線對通過2塊所述芯片座的密封成型區(qū)的主面中心線偏移一定距離，而且所述芯片座連接部的主面中心線與所述密封成型區(qū)的主面中心線一致，或者以所述成型區(qū)的主面中心線為基準，位于所述一芯片座的主面中心線的相反側。
2.如權利要求1中所述的引線框，其特征在于，所述芯片座中的另一芯片座的主面中心線與所述密封成型區(qū)的主面中心線一致，并且所述另一芯片座的面積大于所述一芯片座的面積。
3.如權利要求1中所述的引線框，其特征在于，所述芯片座連接部的寬度和長度小于2塊所述芯片座的寬度和長度并形成兩側都內縮的形狀，而且所述密封成型區(qū)的主面中心線、所述芯片座中另一芯片座的中心線、以及所述芯片座連接部的主面中心線一致。
4.如權利要求1中所述的引線框，其特征在于，支撐對所述密封成型區(qū)的主面中心線偏置的芯片座的懸吊引線在芯片座附近具有彎曲部，支撐配置成主面中心線與所述密封成型區(qū)的主面中心線一致的芯片座的懸吊引線是直線。
5.如權利要求4中所述的引線框，其特征在于，支撐對所述密封成型區(qū)的主面中心線偏置的芯片座的懸吊引線在芯片座附近具有彎曲部，在所述彎曲部與芯片座支撐部之間而且在芯片座附近具有比懸吊引線寬的展寬部；所述芯片座偏移的相反方向的懸吊引線的展寬部的長度大于另一懸吊引線的展寬部的長度。
6.一種半導體器件，其特征在于，使用權利要求1中所述的引線框；所述引線框的所述大小不同的2塊芯片座中靠近樹脂注入口側的芯片座，相對于所述密封成型區(qū)的主面中心線偏向樹脂注入口。
7.如權利要求6中所述的半導體器件，其特征在于，最長的金屬線，比對所述密封成型區(qū)的主面中心線偏置的芯片座的配置更處在密封樹脂流動的下行區(qū)。
8.如權利要求6中所述的半導體器件，其特征在于，半導體器件的樹脂厚度為1.4mm至0.7mm。
9.如權利要求6中所述的半導體器件，其特征在于，所述大小不同的2塊芯片座中靠近樹脂注入口側的芯片座在Z軸方向上下變動的傾斜，從靠近樹脂注入口側向遠方傾斜，其變動量在0.10mm以內。
全文摘要
本發(fā)明揭示一種引線框和半導體器件，即使存在對密封成型區(qū)(10)的主面中心線(L0)偏置的芯片座(2)，也能通過將芯片座連接部(6)配置成偏向與偏置的芯片座(2)的偏移對稱的方向，在各工序中減小Z軸方向的芯片座上下變動量，從而防止封裝件的翹曲、空隙、未填充、連線折斷、半導體芯片暴露、芯片座暴露等密封成型欠佳。
文檔編號H01L23/50GK1848421SQ200610073320
公開日2006年10月18日 申請日期2006年4月4日 優(yōu)先權日2005年4月4日
發(fā)明者乾忠久, 佐藤元昭, 福田敏行 申請人:松下電器產業(yè)株式會社