專利名稱：引線框架、半導體制造裝置以及半導體裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明的實施例涉及封裝半導體芯片時使用的引線框架。使用該引線框架的半導體制造裝置以及半導體裝置。
背景技術：
傳統(tǒng)的引線框架通過將具有以沖切等方式形成的裸片焊盤(die pad)的厚板框架 和具有多個引線端子的薄板框架連接而構成。厚板的引線框架和薄板的引線框架之間，通過在將設于一個框架的引腳插入設于另一個框架的通孔后將引腳鉚接而連接起來(例如，參照日本公開專利2006-191144號公報)。

發(fā)明內容
(發(fā)明要解決的課題)然而，在通過在將設于一個框架的引腳插入設于另一個框架的通孔后將引腳鉚接而將框架彼此連接的情況下，需要在通孔和引腳之間設置間隙(clearance)。因此，傳統(tǒng)的引線框架存在尺寸精度降低與間隙相應的量的問題。本發(fā)明的實施例旨在提供能夠提高尺寸精度的引線框架、使用該引線框架的半導體制造裝置以及半導體裝置。(解決課題的手段)與本發(fā)明的實施例有關的引線框架包括具有放置半導體芯片的載置面的裸片焊盤；具有內引線和外引線的多個引線；以及從裸片焊盤延伸到多個引線的兩個端側并以使內引線的端部位于載置面的上部的方式將裸片焊盤與多個引線連接起來的連接構件。


圖1是實施例的引線框架的構成圖。圖2是實施例的引線框架的局部平面圖和側視圖。圖3是裸片鍵合(die bonding)裝置的構成圖。圖4是引線鍵合(wire bonding)裝置的構成圖。圖5是樹脂成型裝置的構成圖。圖6是與實施例的變形例有關的引線框架的構成圖。
具體實施例方式(實施例)
圖1是實施例的引線框架I的構成圖(俯視圖)。圖2 (a)是引線框架I的虛線所圍區(qū)域的平面圖。圖2 (b)是從圖1的箭頭a的方向看引線框架I的側視圖。再者，圖2(a)及圖2 (b)中虛線表示成型樹脂封裝的邊界線。此外，點劃線和粗實線表示成型樹脂封裝后的引線框架I的切斷位置。以下，參照圖1和圖2說明實施例的引線框架I。引線框架I利用由厚板和薄板構成的異型材框架一體形成，設有多個元件部(圖1和圖2中示出橫向連接的2個元件)，所述元件部由在框體40和框體40內形成的裸片焊盤10、將各裸片焊盤10夾于其中而對置的2個引線群20以及將裸片焊盤10和引線群20連接于框體40的連接構件30作為一個單元構成。再者，作為實際的引線框架，例如，總體上以10個左右的元件橫向連接為宜。這里所說的“元件”指半導體芯片。裸片焊盤10具有由矩形厚板形成的、放置半導體芯片(未圖示)的載置面11。再者，裸片焊盤10兼作散熱板使用，裸片焊盤10的背面12以露出于封裝表面的狀態(tài)被成型樹脂密封。弓丨線群20分別配置在由薄板形成的、各裸片焊盤10的端面(側面)IOA側和與端 面IOA相對的端面(側面)IOB側。弓丨線群20分別由多個引線21以及在與多個引線21的長度方向垂直的方向上的延伸的、連接并保持該等多個引線21的系桿22構成。各引腳21具有由通過鍵合線B與半導體芯片的電極連接的內引線21a和由外部連接端子構成的外引線21b。再者，系桿22在半導體芯片用成型樹脂密封后被切斷。連接構件30由薄板形成，從裸片焊盤10延伸到引線群20的兩個端側，將裸片焊盤10和引線群20連接于框體40。連接構件30包括將裸片焊盤10的4個角IOa IOd連接于框體40的吊掛引腳31 ；以及在一端側與引線群20的系桿22連接、將該引線群20連接于框體40的連接引腳32。連接引腳32與引線群20的多個引線21的長度方向平行地延伸，其途中設有使引線群20的內引線21a的端部T位于裸片焊盤10的載置面11的上部的折曲部32a。裸片焊盤10和引線群20通過連接構件30保持在框體40內的預定位置上。框體40由薄板形成，其上形成有用于將裸片焊盤10和引線群20相對于后述的裸片鍵合裝置、鍵合裝置、樹脂成型裝置等的半導體制造裝置定位的對準(定位)孔41。通過使框體40的孔41被這些半導體制造裝置所具備的對準(定位)銷插入，將引線框架I的裸片焊盤10和引線群20相對于半導體制造裝置定位。接著，就使用實施例的引線框架I制造半導體封裝的半導體制造裝置，具體而言就裸片鍵合裝置、弓I線鍵合裝置和樹脂成型裝置進行說明。(裸片鍵合裝置100)圖3是裸片鍵合裝置100的構成圖。裸片鍵合裝置100設有固定夾具110、上推機構120、X-Y工作臺130、液壓缸140、夾頭150、驅動機構160、液壓缸170和控制機構180，在實施例的引線框架I (參照圖1，圖2)的裸片焊盤10上放置半導體芯片C。再者，上推機構120和夾頭150上連接有真空泵(未圖示)。固定夾具110保持將通過切割工序切出的大量半導體芯片C粘接的粘接板S的外周部保持住的金屬框R。上推機構120將切出的各個半導體芯片C從背面?zhèn)?下側)上推。X-Y工作臺130相對于粘接板S上的半導體芯片C在水平方向上驅動上推機構120，執(zhí)行水平方向的定位動作。液壓缸140相對于粘接板S上的半導體芯片C在垂直方向上驅動上推機構120。
夾頭150吸附并拾取由上推機構120上推的半導體芯片C。驅動機構160相對于粘接板S上的半導體芯片C在水平方向上驅動夾頭150，執(zhí)行水平方向的定位動作。液壓缸170相對于粘接板S上的半導體芯片C在垂直方向上驅動夾頭150?？刂茩C構180控制整個裸片鍵合裝置100。(引線鍵合裝置200)圖4是引線鍵合裝置200的構成圖。引線鍵合裝置200包括X_Y工作臺201、鍵合頭202、鍵合臂203、毛細管204、焊接臺205、線軸206、超聲波振蕩器207、打火桿208、線夾209、攝像裝置210以及控制機構211。鍵合頭202設置在X-Y工作臺201上，鍵合頭202上安裝有鍵合臂203。鍵合臂203由Z向馬達圍繞旋轉中心驅動，其尖端被構成為可相對于作為焊接面的半導體芯片C的焊盤面弧狀地進行接離動作?！ゆI合臂203的尖端上安裝有毛細管204。X-Y工作臺201和鍵合頭202構成移動機構，通過該移動機構，鍵合頭202可沿著焊接面在面內(XY面內)自由移動。而且，通過用Z向馬達驅動鍵合臂203可以使鍵合臂203尖端和安裝在鍵合臂203尖端上的毛細管204在XYZ方向上自由移動。再者，在X-Y工作臺201的鍵合臂203的頂端側，設有可吸著并固定引線框架I的焊接臺205。毛細管204是具有圓錐狀的尖端部的開孔圓柱，可在設于中心的孔內插通鍵合線B。鍵合線B由安裝在鍵合頭202上的線軸206供給。鍵合臂203通過超聲波振蕩器207將超聲波能量傳送給毛細管204。此外，在毛細管204的尖端位置附近設有可加熱從毛細管204的尖端延伸出的鍵合線而使之成為球狀的打火桿208。鍵合頭202上設有線夾209，可將插通于毛細管204的鍵合線B夾持、放開。線夾209上設有開閉機構209a。線夾209由開閉機構209a開閉驅動。此外，鍵合頭202上安裝有獲取半導體芯片C、引線框架I等的圖像的攝像裝置210 (例如，CMOS圖像傳感器或CXD圖像傳感器)，基于由攝像裝置210拍攝的圖像執(zhí)行毛細管204的XY方向的定位?？刂茩C構211控制整個引線鍵合裝置200。再者，如上以使用直徑為數十Pm的鍵合線的焊接裝置為例說明了引線鍵合裝置，但注重于散熱的半導體裝置中也有使用直徑為數百U m的鋁(Al)線作為鍵合線的裝置。在這種情況下，可以不使用參照圖4說明的毛細管，而構成為使用稱為鍵合工具的器具來將半導體芯片C的焊盤與引線框架I的內引線21a接合起來。此外，也可構成為用銅等的金屬板將半導體芯片C的焊盤和引線框架I的內引線21a接合起來。(樹脂成型裝置300)圖5是樹脂成型裝置300的構成圖。樹脂成型裝置300包括將安裝有半導體芯片C的引線框架I用樹脂成型的成型機構310 ;將安裝有半導體芯片C的引線框架I送進/移出成型機構310的預定位置的傳送機構320 ;以及將成型機構310加熱到預定溫度(例如，160°C 180°C)的加熱機構330。加熱機構330例如是電熱線(電阻加熱器)。成型機構310包括金屬模311、驅動機構312、擠出熔融樹脂的柱塞313。金屬模311由上金屬模311a和下金屬模311b構成。上金屬模311a和下金屬模311b中各自形成有與樹脂封裝的形狀相適合的模腔(空間)G。驅動機構312上下驅動上金屬模311a。柱塞313將熔融的樹脂片擠出到金屬模311的模腔G內。
(半導體封裝的制造)接著，參照圖1至圖5說明使用實施例的引線框架I的半導體封裝的制造。(裸片鍵合工序)開始時，用夾頭150從形成了多個半導體芯片的晶圓拾取所要的半導體芯片C，并放置在引線框架I的裸片焊盤10的載置面11上。裸片焊盤10的載置面11上涂敷有例如熱固性樹脂或金屬漿料(銀膏等)。在將半導體芯片C放置在裸片焊盤10的載置面11上后進行加熱，將半導體芯片C固定在裸片焊盤10的載置面11上。再者，在此實施例中，半導體芯片C面朝上地安裝在裸片焊盤10的載置面11上。(引線鍵合工序)首先，插入于毛細管204的鍵合線B的尖端被打火桿208打火，鍵合線B的尖端被 加工成球狀。接著，毛細管204下降至半導體芯片C的電極上。在鍵合線B的尖端上形成的球被按壓于半導體芯片C的電極的狀態(tài)下，通過超聲波振蕩器207施加超聲波，將鍵合線B的尖端接合到半導體芯片C的電極上。接著，毛細管204循著合適的軌跡移動到引線框架I的內引線21a端部T上。之后，毛細管204下降至內引線21a的端部T。在鍵合線B的尖端被按壓于內引線21a的端部T的狀態(tài)下，通過超聲波振蕩器207施加超聲波，將鍵合線B的尖端楔接于內引線21a的端部T。在將鍵合線B焊接于內引線21a的端部T后，線夾209夾持鍵合線B并向上提升，從而鍵合線B被切斷。以同樣的方式，用鍵合線B將剩余的內引線21a與半導體芯片C的電極接合起來。如上所述，也可以用稱為鍵合工具的器具通過直徑數百Pm的鋁(Al)線將半導體芯片C的焊盤與引線框架I的內引線21a接合起來。此外，也可用銅等的金屬板將半導體芯片C的焊盤與引線框架I的內引線21a焊接。(樹脂成型工序)加熱機構330將成型機構310的金屬模311加熱到預定溫度(例如，160°C 180°C)o傳送機構320將安裝有半導體芯片C的引線框架I設置到成型機構310的預定位置，成型機構310就隨即通過驅動機構312將上金屬模311a降下，用上金屬模311a和下金屬模311b夾持引線框架I。接著，由料片供給機構(未圖示)供給樹脂片(例如，熱固性環(huán)氧樹脂)，在樹脂片熔融后，通過柱塞313將熔融的樹脂擠出到金屬模311的模腔G內。而且，在樹脂固化后，通過驅動機構312將上金屬模311a提升，并通過傳送機構320送出被樹脂成型的引線框架I。(切開工序)在樹脂成型后，將連接各引腳21系桿22切斷。之后，一邊將引線的尖端(外引線21b側)折彎到所要的形狀，一邊在圖2 (a)的點劃線的位置將引線框架I切斷。接著，在圖2 (a)的實線的位置即吊掛引腳31的位置將引線框架I切斷，將制成的半導體封裝從框體40分離。再者，最好在樹脂成型后將半導體封裝的毛刺除去。此外，最好在從半導體封裝樹脂伸出的部分即外引線21b上通過鍍覆形成焊料(例如焊錫)和錫等的金屬膜。如上所述，實施例的引線框架I構成為由厚板構成的裸片焊盤10、薄板構成的框體40、將裸片焊盤10夾于中間而相互對置的引線群20、將裸片焊盤10和引線群20連接于框體40的連接構件30—體形成的異型材框架。因此，形成了裸片焊盤的厚板框架和形成了引線的薄板框架之間不需要通過鉚接來連接。因此，不需要在用于鉚接的孔和引腳之間設置間隙，能夠提高引線框架I的尺寸精度。此外，實施例的引線框架I不僅具有將裸片焊盤10連接到框體40的吊掛引腳31，還具有將引線群20連接到框體40的連接引腳32以及使引線群20的內引線21a的端部T位于裸片焊盤10的載置面11的上部的折曲部32a。通過將折曲部32a折彎而使引線群20的內引線21a的端部T位于裸片焊盤10的載置面11的上部，可消除裸片焊盤10的載置面11與內引線21a的端部T在水平方向上的死區(qū)(dead space,間隙)，因此能夠使半導體封裝小型化。并且，引線框架I中，引線群20的系桿22與具有折曲部32a的連接引腳32連接，從而引線群20被固定在框體40上。因此，能夠將夾持裸片焊盤10而相互對置的引線群20的位置相對于裸片焊盤10獨立地定位。再者，在圖1和圖2所示的引線框架I中，被設置在夾持裸片焊盤10而相對的位置 的引線群20中，一方的引線群20的引腳21具有的內引線的端部T成為相互連接的形狀，另一方的引線群20的引腳21的端部T成為獨立的形狀，即不相互連接的形狀。然而，圖1和圖2所示的引腳21的端部T的形狀僅是一例，引腳21的端部T的形狀因放置在裸片焊盤10的載置面11上的半導體芯片的類別而異。例如，可以是配置成夾持裸片焊盤10而相對的位置的兩方的引線群20的引腳21的端部T均為獨立的形狀，即不相互連接的形狀；也可以是引腳21的端部T的部分被連接的形狀(例如，將相鄰的2根連接起來的形狀和只是將兩側的4根連接起來的形狀)。(實施例的變形例)圖6是與實施例的變形例有關的引線框架2的構成圖(俯視圖)。實施例中，就構成為I個框體40內形成2個元件的引線框架I (參照圖1和圖2)作了說明。然而，I個框體40內的構成并不限于2個元件。例如，如圖6所示，也可以是在I個框體40內設4個元件的構成。通過擴大設于I個框體40的構成，能夠增加可一次形成的半導體封裝數。結果，半導體封裝的批量生產率得以提高。其他效果與實施例的引線框架I相同。再者，作為實際的引線框架，例如總體上橫向連接10個左右的元件是適當的。此外，這里所說的“元件”是半導體芯片。(其他實施例)如上，對本發(fā)明的幾個實施例作了說明，然而，上述實施例僅作為例子提出，并無意用來限定本發(fā)明的范圍。上述實施例也能夠以其他各種形態(tài)實施，在不改變發(fā)明的要旨的范圍內可作出各種省略、置換、變更。這些實施例和變形例為發(fā)明的范圍和要旨所包含，同樣地，也為與權利要求書中記載的發(fā)明和與其均等的范圍所包含。例如，圖1、圖2和圖6中示出了，將引線框架1、2的折曲部32a實際上折曲，使引線群20的內引線21a的端部T位于裸片焊盤10的載置面11的上部的情況。然而，本發(fā)明的范圍也包括引線框架1、2的折曲部32a不被折曲，即引線框架1、2的折曲部32a為直伸狀態(tài)的情況。通過預先將引線框架1、2的折曲部32a做成伸直的狀態(tài)，引線框架1、2成為平坦形狀，因此，在引線框架1、2的運輸時(例如，在交貨時等)，可減小引線框架1、2所占空間，因此，可以用相同容積的容器運送更多的引線框架1、2。此外，還可防止引腳部的變形。
(附圖標記說明)I…引線框架、10…裸片焊盤、IOa IOd…角、10A，IOB…端面(側面)、11…載置面、12…背面、20…引線群、21…引腳、Ia…內引線、21b…外引線、22…系桿、30…連接構件、31…吊掛引腳、32…連接引腳、32a…折曲部、40…框體、41…孔、100…裸片鍵合裝置、110…固定夾具、120…上推機構、130…X-Y工作臺、140…液壓缸、150…夾頭、160…驅動機構、170…液壓缸、180…控制機構、200…引線鍵合裝置、201…工作臺、202…鍵合頭、203…鍵合臂、204…毛細管、205…焊接臺、206…線軸、207…超聲波振蕩器、208…打火桿、209…線夾、209a…開閉機構、210…攝像裝置、211…控制機構、300…樹脂成型裝置、310…成型機構、 311…金屬模、312…驅動機構、313…柱塞、320…傳送機構、330…加熱機構、B…鍵合線、C…半導體芯片、G…模腔、R…金屬框、S…粘接板、T…端部、a…箭頭。
權利要求
1.一種引線框架，其中，包括裸片焊盤，具有放置半導體芯片的載置面；多個引線，具有內引線和外引線，通過在與所述內引線和外引線的長度方向垂直的方向上延伸的系桿連接；框體，保持所述裸片焊盤和所述多個引線；以及連接構件，從所述裸片焊盤延伸到所述多個引線的兩個端側，具有將所述裸片焊盤連接到所述框體的吊掛引腳和形成有使所述內引線的端部位于所述載置面的上部的折曲部、 并將所述系桿連接到所述框體的連接引腳，所述裸片焊盤由厚板構成，所述多個引線和所述連接構件由薄板構成。
2.一種引線框架，其中，包括裸片焊盤，具有放置半導體芯片的載置面；多個引線，具有內引線和外引線；以及連接構件，從所述裸片焊盤延伸到所述多個引線的兩個端側，以使所述內引線的端部位于所述載置面的上部的方式將所述裸片焊盤與所述多個引線連接。
3.如權利要求2所述的引線框架，其中所述連接構件上形成有使所述內引線的端部位于所述載置面的上部的折曲部。
4.如權利要求2所述的引線框架，其中還包括框體，保持所述裸片焊盤和所述多個引線，所述連接構件具有將所述裸片焊盤連接到所述框體的吊掛引腳和將所述多個引線連接到所述框體的連接引腳。
5.如權利要求2所述的引線框架，其中所述多個引線由在與所述多個引線的長度方向垂直的方向上延伸的系桿連接。
6.如權利要求5所述的引線框架，其中所述連接引腳將所述系桿與所述框體連接。
7.如權利要求2所述的引線框架，其中所述裸片焊盤由厚板構成，所述多個引線和所述連接構件由薄板構成。
8.一種半導體制造裝置，用鍵合線將放置在引線框架的裸片焊盤上的半導體芯片的電極與所述引線框架所具有的多個引線連接，其中該半導體制造裝置具有毛細管，用所述鍵合線將權利要求2至權利要求7中任一項所述的引線框架所具有的所述裸片焊盤的載置面上放置的所述半導體芯片的電極與所述多個引線所具有的內引線連接。
9.一種半導體制造裝置，用成型樹脂將引線框架與安裝在該引線框架上的半導體芯片密封，其中該半導體制造裝置具有成型金屬模，用樹脂將權利要求2至權利要求7中任一項所述的引線框架的至少一部分和放置在所述引線框架所具有的所述裸片焊盤的載置面上的所述半導體芯片模塑成型。
10.一種半導體裝置，其中，包括權利要求2至權利要求7中任一項所述的引線框架；放置在所述裸片焊盤的載置面上的半導體芯片；以及將所述引線框架的至少一部分和放置在所述載置面上的所述半導體芯片密封的密封樹脂。
11.如權利要求10所述的半導體裝置，其中所述裸片焊盤的背面從所述密封樹脂露出。
12.—種引線框架，其中，包括裸片焊盤，具有放置半導體芯片的載置面；多個引線，具有內引線和外引線；以及連接構件，用于將所述裸片焊盤與所述多個引線連接，并使所述內引線的端部位于所述載置面的上部。
全文摘要
本發(fā)明提供一種引線框架、半導體制造裝置以及半導體裝置，尺寸精度得到提高，該引線框架包括裸片焊盤，具有放置半導體芯片的載置面；多個引線，具有內引線和外引線；以及連接構件，從裸片焊盤延伸到多個引線的兩個端側，以使內引線的端部位于載置面的上部的方式將裸片焊盤與多個引線連接。
文檔編號H01L21/67GK103021992SQ201210315128
公開日2013年4月3日 申請日期2012年8月30日 優(yōu)先權日2011年9月21日
發(fā)明者三宅英太郎 申請人:株式會社東芝