專(zhuān)利名稱(chēng)：硅芯片封裝用引線(xiàn)框架、封裝方法及其形成的電子元件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及硅芯片封裝技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及硅芯片封裝用的引線(xiàn)框架、封裝方法及封裝完畢所形成的電子元件。
背景技術(shù)：
在電子元件的制造過(guò)程中，例如T0-252、T0-92或者T0-126封裝的電子元件，通常是先制造出引線(xiàn)框架，再將硅芯片固定在引線(xiàn)框架的載芯板上，然后通過(guò)內(nèi)引線(xiàn)將硅芯片的引腳和引線(xiàn)框架的相應(yīng)引腳連接起來(lái)，再用塑封料將硅芯片、內(nèi)引線(xiàn)、引線(xiàn)框架的與內(nèi)引線(xiàn)連接的引腳端頭密封起來(lái)，最后從引線(xiàn)框架上切割分離出單個(gè)的電子元件，此過(guò)程即為硅芯片的封裝過(guò)程。采用上述封裝工藝制作的電子元件主要依靠粘結(jié)在載芯板上的塑封料將硅芯片與外界隔離，以防止空氣中的雜質(zhì)對(duì)芯片電路的腐蝕而造成電氣性能下降，并且為芯片提供機(jī)械防護(hù)，以便于電子元件的安裝和運(yùn)輸，因此，塑封料與載芯板的粘結(jié)牢固性對(duì)電子元件質(zhì)量的影響是至關(guān)重要的。然而，隨著電子元件表面組裝化和小型化的發(fā)展，電子元件在焊接組裝時(shí)所承受的高溫沖擊越來(lái)越大，以至于電子元件的塑封料與載芯板之間時(shí)常發(fā)生分層現(xiàn)象，例如 Τ0-252封裝的電子元件，其在使用時(shí)必須采用波峰焊方式進(jìn)行焊接組裝，而波峰焊使用的溫度一般高達(dá)260°C，在如此高的溫度沖擊下，加上接觸面積大，T0-252封裝的電子元件極容易發(fā)生包封用的塑封料和載芯板之間的分層，塑封料和載芯板的結(jié)合界面出現(xiàn)脫離和錯(cuò)位，這種分層輕則會(huì)造成整個(gè)產(chǎn)品密封性異常，最終導(dǎo)致外部水汽入侵，造成產(chǎn)品性能異常甚至失效，重則由于塑封料與載芯板分層而產(chǎn)生的拉升作用，造成電子元件內(nèi)部引線(xiàn)與芯片或者引腳脫離，造成虛焊和開(kāi)路。針對(duì)以上問(wèn)題，現(xiàn)有技術(shù)通常采用改選塑封料的方法，通過(guò)選用粘結(jié)能力更強(qiáng)的高檔塑封料，以期提高塑封料與載芯板之間的結(jié)合力。但選用高檔塑封料的方法一是不能徹底杜絕這種不良，二是大大增加了產(chǎn)品的成本，實(shí)際意義不大。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的之一是提供一種硅芯片封裝用引線(xiàn)框架，以提高引線(xiàn)框架與塑封料的結(jié)合牢固性。本發(fā)明的目的之二是提供一種硅芯片的封裝方法，以提高引線(xiàn)框架與塑封料的結(jié)合牢固性。本發(fā)明的目的之三是提供一種封裝有硅芯片的電子元件，以提高電子元件的載芯板與塑封料的結(jié)合牢固性。為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供的一種硅芯片封裝用引線(xiàn)框架，具有多個(gè)引腳， 所述引腳構(gòu)成硅芯片封裝完畢所形成的電子元件的管腳，在所述的多個(gè)引腳中，至少有一個(gè)引腳連接著一塊用于固定硅芯片的載芯板，在所述載芯板的固定硅芯片的板面上設(shè)有多個(gè)凹坑。作為進(jìn)一步改進(jìn)，上述的硅芯片封裝用引線(xiàn)框架還可具有如下附屬的技術(shù)方案
所述凹坑為楔形盲孔，其坑口面積大于坑底面積。所述凹坑的坑口和坑底的形狀都是矩形。所述凹坑的坑口矩形邊長(zhǎng)為O. 08 O. 12毫米，所述凹坑的坑底矩形邊長(zhǎng)為
O.04 O. 07毫米，所述凹坑的深度為O. 03 O. I毫米。在所述載芯板的固定硅芯片的板面上，所述凹坑均勻分布。本發(fā)明還提供了一種硅芯片的封裝方法，依序包括以下步驟步驟I :制作引線(xiàn)框架；步驟2 :粘片，將硅芯片固定在引線(xiàn)框架的載芯板上；步驟3 :壓焊，通過(guò)內(nèi)引線(xiàn)將硅芯片的引腳和引線(xiàn)框架的相應(yīng)引腳連接起來(lái)；步驟4:密封，將塑封料粘結(jié)在引線(xiàn)框架的載芯板上，由塑封料將硅芯片、內(nèi)引線(xiàn)、 引線(xiàn)框架的與內(nèi)引線(xiàn)連接的引腳端頭密封起來(lái)；步驟5 :對(duì)密封后的產(chǎn)品進(jìn)行熱處理，熱處理的溫度為200 250°C，持續(xù)時(shí)間為 2 3小時(shí)；步驟6 :分離成型，將在引線(xiàn)框架上封裝而成的電子元件切割分離出來(lái)，形成獨(dú)立的電子元件；所述步驟I制作的引線(xiàn)框架是前述任一引線(xiàn)框架，而且在所述步驟4中，使塑封料進(jìn)入到所述引線(xiàn)框架的載芯板上的凹坑內(nèi)。作為進(jìn)一步改進(jìn)，上述的硅芯片的封裝方法還可采取如下附屬的技術(shù)方案在所述步驟I之后，于所述步驟2之前，對(duì)所述引線(xiàn)框架進(jìn)行預(yù)熱處理，預(yù)熱處理的溫度在250 350°C之間，持續(xù)時(shí)間15 30秒，預(yù)熱處理后，保持引線(xiàn)框架的溫度至執(zhí)行所述步驟2。所述引線(xiàn)框架的材質(zhì)是銅或鍍銅金屬，所述塑封料是環(huán)氧樹(shù)脂，在所述步驟3之后，于所述步驟4之前，對(duì)所述引線(xiàn)框架進(jìn)行加熱，以促進(jìn)所述引線(xiàn)框架的表面所含銅材質(zhì)的氧化。為促進(jìn)所述引線(xiàn)框架的表面所含銅材質(zhì)的氧化，而對(duì)所述引線(xiàn)框架進(jìn)行加熱處理的溫度在100 180°C之間，持續(xù)時(shí)間8 12分鐘。在所述步驟6之后，對(duì)分離成型后的電子元件進(jìn)行熱處理，熱處理的溫度是150 200°C，持續(xù)時(shí)間3 12小時(shí)。在所述步驟I中，所述引線(xiàn)框架的載芯板上的凹坑采用機(jī)械沖壓方式成型。本發(fā)明還提供了一種封裝有硅芯片的電子元件，包括多個(gè)管腳，其中至少一個(gè)管腳連接著一塊載芯板，硅芯片固定在載芯板上，在所述載芯板的固定硅芯片的板面上粘結(jié)有塑封料，所述硅芯片包裹在所述塑封料中，在所述載芯板的固定硅芯片的板面上設(shè)有多個(gè)凹坑，所述塑封料嵌入并且粘結(jié)在所述凹坑中。作為進(jìn)一步改進(jìn)，上述的封裝有硅芯片的電子元件還可具有如下附屬的技術(shù)方案所述凹坑為楔形盲孔，其坑口面積大于坑底面積。所述凹坑的坑口和坑底的形狀都是矩形。
所述凹坑的坑口矩形邊長(zhǎng)為O. 08 O. 12毫米，所述凹坑的坑底矩形邊長(zhǎng)為
O.04 O. 07毫米，所述凹坑的深度為O. 03 O. I毫米。在所述載芯板的固定硅芯片的板面上，所述凹坑均勻分布。本發(fā)明的有益技術(shù)效果是由于塑封料注入到載芯板的凹坑內(nèi)，因此大大增加了塑封料與載芯板，也就是與引線(xiàn)框架的結(jié)合力，極大地減少了電子元件的塑封料與載芯板之間的分層現(xiàn)象，提高了電子元件的質(zhì)量和可靠性。下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案作詳細(xì)說(shuō)明。


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具體實(shí)施例方式根據(jù)本發(fā)明提供的一種引線(xiàn)框架如圖I所示，該引線(xiàn)框架I具有三個(gè)引腳2a、2b、 2c，該三個(gè)引腳構(gòu)成硅芯片封裝完畢所形成的電子元件的管腳。引腳的實(shí)際數(shù)量根據(jù)在引線(xiàn)框架I上所要形成的電子元件的數(shù)量，以及每個(gè)電子元件所需的管腳數(shù)量而定。在圖I 的示例中，僅畫(huà)出引線(xiàn)框架I的局部部位，在該局部部位中，用虛線(xiàn)圍成的部位可封裝出一個(gè)電子元件，該電子元件具有三個(gè)管腳，引線(xiàn)框架的其他未畫(huà)出的部位是該虛線(xiàn)所圍成部位的重復(fù)，每重復(fù)多一個(gè)，就能在引線(xiàn)框架上多封裝出一個(gè)電子元件。在三個(gè)引腳2a、2b、2c中，其中一個(gè)引腳2a連接著一塊用于固定娃芯片的載芯板
3。載芯板3與三個(gè)引腳2a、2b、2c是整體成型的。載芯板3的固定硅芯片的板面上均勻分布有多個(gè)凹坑4，凹坑4的數(shù)量越多，載芯板3與塑封料的結(jié)合力越好。凹坑4采用機(jī)械沖壓方式成型。實(shí)際上，所有引腳2a、2b、2c、載芯板3、凹坑4，包括將各引腳連成一體的連接條5都是在同一塊金屬板上沖壓形成的。引線(xiàn)框架I的材質(zhì)可以是銅、銅合金或者鐵、鐵鎳
坐寸ο同時(shí)參見(jiàn)圖I、圖2和圖3，凹坑4為楔形盲孔，其坑口面積大于坑底面積。凹坑的坑口和坑底的形狀都是矩形，坑口的矩形邊長(zhǎng)LI和L2為O. 08 O. 12毫米，坑底的矩形邊長(zhǎng)L3和L4為O. 04 O. 07毫米，凹坑的深度H為O. 03 O. I毫米。楔形盲孔具有較大的表面積，有利于與塑封料的充分接觸。利用圖I所示的引線(xiàn)框架封裝而成的電子元件如圖4和圖5所示。該電子元件包括三個(gè)管腳6a、6b、6c，其中一個(gè)管腳6a連接著一塊載芯板3。實(shí)際上，該電子元件的三個(gè)管腳6a、6b、6c就是從圖I中的引線(xiàn)框架的三個(gè)引腳2a、2b、2c切割而成，電子元件的載芯板3就是圖I中的引線(xiàn)框架的載芯板3。在電子元件的載芯板3上固定有硅芯片8，硅芯片 8包裹在塑封料9中。塑封料9直接與載芯板3粘結(jié)。塑封料9通常采用環(huán)氧樹(shù)脂。在載芯板3的固定硅芯片的板面上設(shè)有多個(gè)凹坑4，塑封料9嵌入并且直接粘結(jié)在凹坑4中。圖 5中的凹坑4實(shí)際上就是圖I中的凹坑4，此處不再贅述。
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下面詳細(xì)說(shuō)明將硅芯片封裝在圖I所示的引線(xiàn)框架I上，進(jìn)而形成圖4所示電子元件的方法。首先制作圖I所示結(jié)構(gòu)的引線(xiàn)框架1，引線(xiàn)框架I的材質(zhì)最好是銅或鍍銅金屬。接下來(lái)可進(jìn)行粘片，就是將硅芯片8固定在引線(xiàn)框架I的載芯板3上。但在粘片之前，最好對(duì)引線(xiàn)框架I進(jìn)行預(yù)熱處理，預(yù)熱處理的溫度在250 350°C之間，持續(xù)時(shí)間 15 30秒，預(yù)熱處理后，保持引線(xiàn)框架I的溫度至執(zhí)行粘片步驟。此步預(yù)熱處理的有益效果在于，一方面，粘片時(shí)的溫度一般在300 400°C，如果引線(xiàn)框架從室溫驟然升到400°C， 其里面會(huì)積蓄大量的應(yīng)力，這些應(yīng)力一旦釋放，就會(huì)將粘結(jié)在載芯板上的硅芯片撕裂，另一方面，引線(xiàn)框架與硅芯片的熱膨脹系數(shù)不一樣，如果引線(xiàn)框架溫升過(guò)快，也會(huì)造成硅芯片撕裂，因此，在粘片之前對(duì)引線(xiàn)框架進(jìn)行預(yù)熱處理，可以顯著提高封裝質(zhì)量。粘片的方法可以采用點(diǎn)焊料，或者通過(guò)融化硅芯片背面的金層來(lái)連接硅芯片與載芯板。完成粘片之后可進(jìn)行壓焊，就是通過(guò)內(nèi)引線(xiàn)將硅芯片8的引腳和引線(xiàn)框架I的相應(yīng)引腳2a、2b、2c連接起來(lái)，所連接的引腳2a、2b、2c就構(gòu)成電子元件的管腳6a、6b、6c。接下來(lái)可進(jìn)行密封，將引線(xiàn)框架放入模具中，用液壓機(jī)(通常采用250噸液壓機(jī)) 將塑封料壓入模具，使塑封料粘結(jié)到載芯板3上，以此將硅芯片8、內(nèi)引線(xiàn)、引線(xiàn)框架的三個(gè)引腳2a、2b、2c的端頭密封起來(lái)。在往模具中注入塑封料的時(shí)候，塑封料進(jìn)入到引線(xiàn)框架的載芯板上的凹坑4內(nèi)，從而大大增加塑封料與載芯板3，也就是與引線(xiàn)框架I的結(jié)合力。如果引線(xiàn)框架I的材質(zhì)是銅或鍍銅金屬，而且塑封料是環(huán)氧樹(shù)脂，那么在上述密封步驟之前，最好先對(duì)引線(xiàn)框架I進(jìn)行加熱，以促進(jìn)引線(xiàn)框架表面所含銅材質(zhì)的氧化，加熱處理的溫度在100 180°C之間，持續(xù)時(shí)間8 12分鐘。此步加熱處理的有益效果在于，銅氧化對(duì)銅和環(huán)氧樹(shù)脂的結(jié)合有很大程度的促進(jìn)作用，從而能進(jìn)一步提高環(huán)氧樹(shù)脂與載芯板 3的結(jié)合力。密封完畢后，對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行熱處理，熱處理的溫度為200 250°C，持續(xù)時(shí)間為2 3 小時(shí)。此步驟可以很好地釋放產(chǎn)品的內(nèi)部應(yīng)力。接下來(lái)可根據(jù)實(shí)際需要對(duì)引線(xiàn)框架的引腳2a、2b、2c進(jìn)行電鍍，使各引腳均勻鍍
上一層錫。接著進(jìn)行分離成型，將在引線(xiàn)框架I上封裝而成的電子元件切割分離出來(lái)，形成獨(dú)立的電子元件，就是將圖I中的虛線(xiàn)所圍成的部位切割出來(lái)，并且切斷三個(gè)引腳2a、2b、 2c之間的連接條5，將各引腳2a、2b、2c切成想要的尺寸，從而得到圖4所示的電子元件。由于切割引腳時(shí)會(huì)形成內(nèi)應(yīng)力，因此當(dāng)用戶(hù)對(duì)電子元件進(jìn)行高溫焊接時(shí)，管腳根部的塑封料容易產(chǎn)生分層現(xiàn)象，而且管腳越短，分層現(xiàn)象越容易發(fā)生。為克服此缺陷，可在上述的分離成型步驟之后，對(duì)電子元件進(jìn)行熱處理，熱處理的溫度是150 200°C，持續(xù)時(shí)間3 12小時(shí)。以此可釋放管腳的內(nèi)應(yīng)力。以上實(shí)施例僅用以說(shuō)明本發(fā)明，并非對(duì)本發(fā)明的限制，本領(lǐng)域的技術(shù)人員在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的前提下，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行的修改或者等同替換都涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求所限定的保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種硅芯片封裝用引線(xiàn)框架，具有多個(gè)引腳，所述引腳構(gòu)成硅芯片封裝完畢所形成的電子元件的管腳，在所述的多個(gè)引腳中，至少有一個(gè)引腳(2a)連接著一塊用于固定硅芯片的載芯板(3)，其特征是在所述載芯板(3)的固定硅芯片的板面上設(shè)有多個(gè)凹坑(4)。
2.如權(quán)利要求I所述的硅芯片封裝用引線(xiàn)框架，其特征是所述凹坑(4)為楔形盲孔， 其坑口面積大于坑底面積。
3.如權(quán)利要求2所述的硅芯片封裝用引線(xiàn)框架，其特征是所述凹坑(4)的坑口和坑底的形狀都是矩形。
4.如權(quán)利要求3所述的硅芯片封裝用引線(xiàn)框架，其特征是所述凹坑(4)的坑口邊長(zhǎng)為O. 08 O. 12毫米，所述凹坑(4)的坑底邊長(zhǎng)為O. 04 O. 07毫米，所述凹坑(4)的深度為O. 03 O. I毫米。
5.如權(quán)利要求I至4任一項(xiàng)所述的硅芯片封裝用引線(xiàn)框架，其特征是在所述載芯板(3)的固定硅芯片的板面上，所述凹坑(4)均勻分布。
6.一種硅芯片的封裝方法，依序包括以下步驟步驟1:制作引線(xiàn)框架(I);步驟2 :粘片，將硅芯片⑶固定在引線(xiàn)框架⑴的載芯板(3)上；步驟3:壓焊，通過(guò)內(nèi)引線(xiàn)將硅芯片⑶的引腳和引線(xiàn)框架⑴的相應(yīng)引腳連接起來(lái)；步驟4 :密封，將塑封料(9)粘結(jié)在引線(xiàn)框架的載芯板(3)上，用塑封料(9)將硅芯片(8)、內(nèi)引線(xiàn)、引線(xiàn)框架的與內(nèi)引線(xiàn)連接的引腳端頭密封起來(lái)；步驟5 :對(duì)密封后的產(chǎn)品進(jìn)行熱處理，熱處理的溫度為200 250°C，持續(xù)時(shí)間為2 3 小時(shí)；步驟6:分離成型，將在引線(xiàn)框架上封裝而成的電子元件切割分離出來(lái)，形成獨(dú)立的電子元件；其特征在于所述步驟I制作的引線(xiàn)框架(I)是權(quán)利要求I至5任一項(xiàng)所述的硅芯片封裝用引線(xiàn)框架；在所述步驟4中，使塑封料(9)進(jìn)入到所述引線(xiàn)框架的載芯板上的凹坑(4)內(nèi)。
7.如權(quán)利要求6所述的一種硅芯片的封裝方法，其特征是在所述步驟I之后，于所述步驟2之前，對(duì)所述引線(xiàn)框架(I)進(jìn)行預(yù)熱處理，預(yù)熱處理的溫度在.250 350°C之間，持續(xù)時(shí)間15 30秒，預(yù)熱處理后，保持引線(xiàn)框架(I)的溫度至執(zhí)行所述步驟2。
8.如權(quán)利要求6所述的一種硅芯片的封裝方法，其特征是所述引線(xiàn)框架(I)的材質(zhì)是銅或鍍銅金屬，所述塑封料(9)是環(huán)氧樹(shù)脂，在所述步驟3之后，于所述步驟4之前，對(duì)所述引線(xiàn)框架(I)進(jìn)行加熱，以促進(jìn)所述引線(xiàn)框架(I)的表面所含銅材質(zhì)的氧化。
9.如權(quán)利要求8所述的一種硅芯片的封裝方法，其特征是所述引線(xiàn)框架(I)進(jìn)行加熱處理的溫度在100 180°C之間，持續(xù)時(shí)間為8 12分鐘。
10.如權(quán)利要求6所述的一種硅芯片的封裝方法，其特征是在所述步驟6之后，對(duì)分離成型后的電子元件進(jìn)行熱處理，熱處理的溫度是150 200°C，持續(xù)時(shí)間為3 12小時(shí)。
11.一種封裝有硅芯片的電子元件，包括多個(gè)管腳，其中至少一個(gè)管腳連接著一塊載芯板(3)，硅芯片(8)固定在載芯板(3)上，在所述載芯板(3)的固定硅芯片的板面上粘結(jié)有塑封料(9)，所述硅芯片(8)包裹在所述塑封料(9)中，其特征是所述載芯板(3)采用權(quán)利要求1-5任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的硅芯片封裝用引線(xiàn)框架的載芯板(3)。
全文摘要
本發(fā)明提出了一種硅芯片封裝用引線(xiàn)框架，其具有多個(gè)引腳，所述引腳構(gòu)成硅芯片封裝完畢所形成的電子元件的管腳，在所述的多個(gè)引腳中，至少有一個(gè)引腳連接著一塊用于固定硅芯片的載芯板，在所述載芯板的固定硅芯片的板面上設(shè)有多個(gè)凹坑。本發(fā)明還提出了一種硅芯片的封裝方法，其主要步驟包括制作上述硅芯片封裝用引線(xiàn)框架；將硅芯片固定在引線(xiàn)框架的載芯板上；通過(guò)內(nèi)引線(xiàn)將硅芯片的引腳和引線(xiàn)框架的相應(yīng)引腳連接起來(lái)；將塑封料粘結(jié)在引線(xiàn)框架的載芯板上，用塑封料將硅芯片、內(nèi)引線(xiàn)、引線(xiàn)框架的與內(nèi)引線(xiàn)連接的引腳端頭密封起來(lái)；對(duì)密封后的產(chǎn)品進(jìn)行熱處理和分離成型。以上述方法為基礎(chǔ)，本發(fā)明進(jìn)一步提出了一種封裝有硅芯片的電子元件。
文檔編號(hào)H01L23/495GK102610585SQ20111042802
公開(kāi)日2012年7月25日 申請(qǐng)日期2011年12月19日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月19日
發(fā)明者嚴(yán)向陽(yáng), 代新鵬, 張國(guó)俊, 張國(guó)光, 楊全忠, 楊譜, 王光明, 董安意, 袁鳳江, 陳杰堯, 陳逸晞, 黃榮華 申請(qǐng)人:佛山市藍(lán)箭電子有限公司