無引線型半導體封裝及其組裝方法
【專利摘要】本發明公開了一種無引線型半導體封裝及其組裝方法,無引線型半導體封裝具有用于形成模體的模蓋。模體的角部以模柱來增強使得角部具有圓形突起而非形成90°角。模柱防止角部焊盤剝落。
【專利說明】無引線型半導體封裝及其組裝方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及集成電路封裝,并且更特別地涉及無引線型半導體封裝以及無引線型封裝的組裝方法。
【背景技術】
[0002]響應于對尺寸和成本減小的且功能和性能增加的信息及通信產品的不斷增加的需求,半導體封裝已發展為適應具有更多I/o和更小占用面積的增大的構件密度。一種這樣的封裝是無引線型半導體封裝,例如方形扁平無引線封裝(QFN)。無引線半導體封裝是使用弓I線框組裝的樹脂密封型器件,并且通過模塑于引線框的一側上來形成。引線平齊于模體(mold body),而不是從模體延伸出。
[0003]但是,由集成增加的功能與小型化而引起不同的挑戰。例如,對于QFN封裝,在多次插入測試以及通過托盤或載帶和卷軸的裝運過程中,封裝的沖裁(punch)角部焊盤(pad)可能會剝落,這會嚴重地影響封裝的質量并且能夠導致客戶質量事故(CQI)。
[0004]因此,所希望的是改進封裝以解決上述問題。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0005]本發明以示例的方式來說明但并不受在附圖中示出的本發明的實施例所限制,在附圖中相同的附圖標記指示相似的元件。元件在附圖中出于簡單和清晰起見而示出,并不一定按比例繪制。
[0006]圖1是常規的無引線半導體封裝的透視圖;
[0007]圖2是圖1所示的常規封裝的一部分的局部放大圖;
[0008]圖3是根據本發明的一種實施例的無引線半導體封裝的透視圖;
[0009]圖4是圖3所示的半導體封裝的一部分的局部放大圖;
[0010]圖5A是根據本發明的一種實施例的在部分組裝的狀態下的圖3的封裝的一部分的透視圖;
[0011]圖5B是在經過模塑處理之后的組裝期間的圖3的封裝的一部分的透視圖;
[0012]圖5C是在經過沖裁操作之后的組裝期間的圖3的封裝的一部分的透視圖;以及
[0013]圖6是以示例的方式來示出根據本發明的一種實施例的用于制造圖3所示的封裝的方法的流程圖。
【具體實施方式】
[0014]關于附圖的詳細描述旨在作為關于本發明的當前優選的實施例的描述,而并非旨在表示可以用以實現本發明的唯一形式。應當理解,相同的或相當的功能可以通過意欲包含于本發明的精神和范圍之內的不同實施例來實現。
[0015]圖1是常規的無引線型半導體封裝10的透視圖。封裝10是包括以模塑料包封的管芯(未示出)的QFN封裝,該模塑料形成模蓋(moldCap)12。圖2是半導體封裝10的角部14的局部放大圖。模蓋12具有模體16以及沿著模體16的底面及側面暴露出來的多個引線18。引線18在封裝10的側面上的暴露部分可以具有沿著其側翼(flank)的凹槽或溝槽,稱為可潤濕側翼。引線18為在管芯與外部器件(例如,電路板(未示出))之間的功率及信號傳輸提供通路。
[0016]一般地,常規的半導體封裝10以下列步驟或過程來組裝:提供包括管芯基島(flag)以及圍繞管芯基島的引線的引線框;用于將管芯貼附于管芯基島的管芯鍵合;用于以鍵合絲線將管芯電連接至引線的絲線鍵合;用于以模蓋12來覆蓋管芯、引線及鍵合絲線的包封;以及用于將所組裝的器件從同時形成的相鄰器件中分離出的修整和成形。在修整和成形步驟中,引線框連結桿以及引線的延伸超出模體16之外的部分通過例如沖裁來切除。如果通過沖裁,則引線18和連結桿在單個步驟中沖裁。
[0017]半導體封裝10可以通過將引線18的底面匹配并焊接于電路板上的匹配圖形來安裝。但是,本發明人已經發現,在經受到多次插入測試時,引線18在角部14處易于從模體16剝落下來。而且,與角部14相鄰的引線18在電測試和托盤處理期間具有開裂的傾向。具體地,當對封裝10執行電測試時,封裝10利用在角部14與插口之間的摩擦力來定位于測試儀(未示出)的插口內。因而,與角部14相鄰的引線18受到機械剝離應力,這使得引線18在角部14處存在高剝落風險。同時,在封裝10處于托盤內時的處理期間,封裝10的角部14能夠碰撞托盤(未示出),這同樣能夠導致角部引線18被破壞。
[0018]本發明提供了可克服上述角部引線剝落問題的一種半導體封裝及組裝方法。在一種實施例中,本發明提供了一種半導體封裝,包括:具有上表面和下表面的管芯基島;貼附于管芯基島的上表面的半導體管芯;圍繞著管芯基島的多個引線,其中每個引線都具有頂面以及與頂面相反的底面,并且頂面以鍵合絲線來與半導體管芯電連接;以及用于覆蓋半導體管芯、鍵合絲線以及每個引線的至少一部分的模蓋。模蓋包括總體上為矩形的模體。模體已經增強了角部,所述角部包括從每個所述角部突出的模柱(mold column)ο
[0019]在另一種實施例中,本發明提供了一種組裝半導體封裝的方法,包括以下步驟:提供包括管芯基島以及圍繞管芯基島的多個引線的引線框,其中每個引線都具有頂面以及與頂面相反的底面;將半導體管芯鍵合于管芯基島的頂面上;以鍵合絲線使在半導體管芯的頂面上的焊盤與引線的頂面電連接;通過以模塑料包封管芯基島、半導體管芯、鍵合絲線以及每個引線的至少一部分來形成模蓋,其中模蓋包括總體上為矩形的模體,所述模體具有包括從每個所述角部突出的模柱的增強的角部;并且執行用于去除引線框的延伸超出所述模蓋之外的若干部分的修整和成形操作。
[0020]在一種實施例中,修整和成形操作包括:用于去除引線的延伸超出模體之外的若干部分以及引線從其中延伸出的引線框的導軌的第一沖裁處理,以及用于去除位于與導軌相接的引線框的外角部處的連結桿焊盤的第二沖裁處理。
[0021]以上相當寬泛地概述了本發明的特征及技術優點,以便下面關于本發明的詳細描述可以被更好地理解。以下將描述本發明另外的特征及優點,這些特點及優點構成了本發明的權利要求書的主題。本領域技術人員應當意識到,所公開的概念和具體的實施例可以被容易地用作用于修改或設計用于實現本發明的相同目標的其他結構或過程的基礎。本領域技術人員還應當意識到,此類等價的構造并不脫離在所附的權利要求書中闡明的本發明的精神和范圍。
[0022]現在參照圖3,圖中示出了根據本發明的一種實施例的無引線型半導體封裝20的透視圖。封裝20是具有包括模體24的模蓋22的QFN型封裝。模體24的形狀總體上為矩形,具有四個角部26以及分別形成于這四個角部26中的每個角部處的模柱28。模柱28形成于模體24的角部26處,使得在所示的實施例中,模體24的角部26被圓形化。在常規的封裝中,角部成90°角,然而在本發明中,由于模柱28從模體24突出,角部26不成90°角。模蓋22可以通過模塑處理用環氧樹脂材料或塑料來形成,如在本【技術領域】內所知的。
[0023]圖4是封裝20的角部26之一的放大透視圖。在圖4中,能夠看出,模柱28具有與模體24的高度相等的高度。但是,在其他實施例中,模柱28的高度能夠小于模體24的高度。模柱28增強了角部26,這將在下文更詳細地討論。
[0024]再次參照圖3,封裝20還具有在模體24的底部邊緣附近暴露出來的多個引線30。引線30還可以在封裝20的外圍邊緣附近的封裝20的底面上暴露出來。在封裝10的側面附近暴露出來的引線30可以包含凹槽或溝道,使得它們為可潤濕側翼。可潤濕側翼意指引線30的暴露邊緣包含電鍍的(而非裸銅)溝道或凹槽,這允許焊料流入溝道內并且粘附于引線的側面。可潤濕側翼允許對焊點的視覺檢測。
[0025]圖5A是處于局部組裝狀態的封裝20的透視圖,特別地示出了封裝20的引線框32的一部分。引線框32包括用于支持半導體管芯36的管芯基島34。如本【技術領域】所已知的,管芯36以管芯貼附粘合劑(未示出)貼附于管芯基島34的表面。管芯基島34被調整大小并被成形為接納管芯36,因而在所示的實施例中,管芯基島34如同管芯36 —樣總體上為矩形,并且略微大于管芯36。但是,本發明也可以使用其他尺寸及形狀的管芯基島,例如,X形基島或尺寸更小的基島。
[0026]引線框32具有與管芯基島34間隔開且圍繞管芯基島34的多個導軌38。因而,由于基島34為矩形,因而存在四個圍繞基島34的導軌38 (在圖5A中示出了兩個導軌的一些部分)。引線30從導軌38向管芯基島34延伸。還存在從導軌38延伸出以遠離管芯基島34的與引線30相反的其他引線40。其他引線40實際上向另一管芯基島(未示出)延伸,如本【技術領域】所知的,因為引線框32是形成為允許同時組裝多個封裝的陣列的多個引線框之一。導軌38在角部連結桿焊盤42處相接。根據本發明,優選的是角部連結桿焊盤42具有比導軌38的寬度大的寬度,因為連結桿焊盤42被用來支持模柱28。連結桿44通過從基島34的角部延伸到連結桿焊盤42來使管芯基島34與連結桿焊盤42互連。引線框32可以由導電材料(例如銅)形成,并且通常由可以用或者可以不用另一種金屬(例如鈀)來電鍍的裸金屬(Cu)板形成。
[0027]圖5B是圖5A的無引線半導體封裝20在經過模塑處理之后的一部分的透視圖,在該模塑處理中,管芯36、用于將管芯36連接至引線30 (未示出)的鍵合絲線以及引線30的若干部分以模塑料來覆蓋。也就是,模塑處理形成模蓋22。模塑處理使用允許形成模柱28的改進的模腔(mold cavity),而不是使用總體上為矩形的標準模腔。能夠看出,模蓋22部分地覆蓋著引線30 (通至導軌38的部分),并且此外,在角部處,模柱28形成于角部連結桿焊盤42的一部分之上。因而,連結桿44的端部以及連結桿焊盤42的一部分支持著模柱28。
[0028]圖5C是圖5B的部分組裝的封裝20在經過了作為修整和成形處理的第一步驟之后的透視圖。更特別地,在模塑或包封處理之后,第一沖裁操作被執行用于去除導軌38以及引線30的延伸超出模體24之外的部分。圖5B示出了被去除之前的導軌38和引線30,而圖5C示出了去除了導軌38以及引線30的若干部分之后的封裝20。雖然沖裁處理是優選的,但是也能夠使用其他分離處理,例如,以鋸或激光來切割。在第一沖裁處理之后,第二沖裁處理被執行用于去除角部連結桿焊盤42的延伸超出模體24之外的若干部分。
[0029]圖6是示出用于組裝封裝20的步驟的流程圖。在第一步驟50中,提供包括管芯基島以及圍繞管芯基島的多個引線的引線框。引線框可以包括形成于允許同時組裝多個封裝的矩陣內的多個引線框之一。每個引線都具有頂面以及與頂面相反的底面。引線框可以包括裸銅的或者電鍍或局部電鍍的銅框,如本【技術領域】所知的。
[0030]在第二步驟52中,使用粘合劑將半導體管芯貼附或鍵合于管芯基島的頂面上,并且然后將半導體管芯的頂面上的焊盤使用已知的絲線鍵合工藝以鍵合絲線來與引線的頂面電連接。
[0031]在第三步驟54中,包封或模塑處理被執行用于形成用于覆蓋管芯、鍵合絲線以及引線框的若干部分的模蓋22。模塑處理包括形成圖3所示的角部模柱28。在一種實施例中,模蓋包括總體上為矩形的模體,模體具有包括從每個所述角部突出的模柱的增強的角部。
[0032]最后,在步驟56中,修整和成形操作被執行用于去除引線框的延伸超出模蓋之外的若干部分。在一種優選的實施例中,修整和成形處理包括用以去除引線框導軌以及引線30的若干部分的第一沖裁操作,隨后是用以去除連結桿焊盤42的若干部分的第二沖裁操作。
[0033]上述實施例是關于單個半導體封裝20來提供的。實際上,能夠每次在包括多個引線框的矩陣配置中制造根據本發明的多個半導體封裝20,該多個半導體封裝20稍后在模塑處理之后被分離或“被切單”。結果,根據本發明能夠快速且低成本地生產封裝的電子器件。本領域技術人員應當了解如何應用本發明示出的單個半導體封裝的制造方法來同時制造多個半導體封裝。
[0034]雖然已經示出并描述了本發明的各種實施例,但是應當清楚,本發明并不限制于這些實施例。本領域技術人員應當清楚不脫離權利要求書所描述的本發明的精神和范圍的眾多的修改、變更、變化、替代及等價物。
【權利要求】
1.一種半導體封裝,包括: 具有上表面和下表面的管芯基島; 貼附于所述管芯基島的所述上表面上的半導體管芯; 圍繞所述管芯基島的多個引線,其中所述引線的每一個具有頂面和與所述頂面相反的底面,并且所述頂面以鍵合絲線與所述半導體管芯電連接;以及 覆蓋所述半導體管芯、鍵合絲線以及所述引線的每一個的至少一部分的模蓋,其中所述模蓋包括總體上為矩形的模體,并且其中所述模體已經增強了包括模柱的角部,所述模柱從每個所述角部突出。
2.根據權利要求1所述的半導體封裝,其中所述模蓋由環氧樹脂材料形成。
3.根據權利要求1所述的半導體封裝,其中多個模柱中的每一個具有與所述模體的高度相等或比其小的高度。
4.根據權利要求1所述的半導體封裝,其中所述引線的每一個的底面被暴露。
5.根據權利要求4所述的半導體封裝,其中所述管芯基島的所述下表面被暴露。
6.根據權利要求4所述的半導體封裝,其中所述引線的遠端被沿所述模體的側邊緣暴露。
7.根據權利要求1所述的半導體封裝,其中所述模柱形成于所述模體的角部,使得所述模體的角部被圓形化。
8.根據權利要求7所述的半導體封裝,其中所述模柱防止所述角部形成90°角。
9.一種組裝半導體封裝的方法,包括: 提供包括管芯基島以及圍繞所述管芯基島的多個引線的引線框,其中所述引線的每一個具有頂面以及與所述頂面相反的底面; 將半導體管芯鍵合于所述管芯基島的頂面; 以鍵合絲線將在所述半導體管芯的頂面上的焊盤與所述引線的頂面電連接; 通過以模塑料包封所述管芯基島、所述半導體管芯、所述鍵合絲線以及所述引線的每一個的至少一部分來形成模蓋,其中所述模蓋包括總體上為矩形的模體,所述模體具有包括模柱的增強的角部,所述模柱從每個所述角部突出;以及 執行用于去除所述引線框的延伸超出所述模蓋之外的若干部分的修整和成形操作。
10.根據權利要求9所述的組裝半導體封裝的方法,其中所述引線框還包括多個導軌,所述多個導軌圍繞所述管芯基島并且所述引線從所述導軌向所述管芯基島延伸,其中所述導軌的每一個平行于所述管芯基島的側面、從所述管芯基島的角部延伸到所述導軌的多個連結桿、以及用于將所述連結桿中的相應連結桿與所述導軌在所述引線框的角部處接合的多個連結桿焊盤中的相應一個,并且其中所述修整和成形操作包括去除所述導軌和連結桿焊盤。
11.根據權利要求10所述的組裝半導體封裝的方法,其中所述導軌和連結桿焊盤通過沖裁來去除。
12.根據權利要求11所述的組裝半導體封裝的方法,其中第一沖裁操作被執行用于去除所述導軌,并且第二沖裁操作被執行用于去除所述連結桿焊盤。
13.根據權利要求11所述的組裝半導體封裝的方法,其中所述半導體封裝是沖裁QFN封裝。
14.根據權利要求9所述的組裝半導體封裝的方法,其中所述多個模柱中的每一個具有與所述模體的高度相等或比其小的高度。
【文檔編號】H01L21/50GK104347570SQ201310317710
【公開日】2015年2月11日 申請日期:2013年7月26日 優先權日:2013年7月26日
【發明者】白志剛, 姚晉鐘, 王志杰 申請人:飛思卡爾半導體公司