專利名稱：塑料封裝的半導體器件及其制造方法
技術領域：
本發明涉及一種半導體器件，特別是涉及一種具有優良的散熱性能和防潮性能的塑料封裝的半導體器件及其制造方法。
塑料封裝的半導體器件廣泛用于各種電子設備上。在這種半導體器件中，集成電路(IC)或大規模集成電路(LSI)芯片或片狀器件被封裝于塑料外殼中，導電引線頭或信號端子從該外殼中伸出來。這些引線頭電連接到外殼內LSI芯片的接合片上。如果該半導體器件被安裝到電路板上，且其引線頭或信號端子與電路板上的金屬線路相連接，則各種輸入信號也可以傳到該LSI芯片或片狀器件中，各種輸出信號也可以從中引出。
這種半導體器件已被實際應用于各種領域。其中對被設計用于移動電話中輸出電波的半導體器件來說，其在操作中產生大量熱量，因此就要求它有較高的散熱效率。
圖1和圖2中展示了一種傳統的能有效散熱的塑料封裝半導體器件。這種器件公布于1986年出版的《日本未審定特許公報》第61-149834號中。
如圖1和圖2所示，該塑料封裝的半導體器件501中有一片在上表面帶有接合片502的方形LSI芯片或片狀器件503。該芯片503安裝在島狀物504上。該島狀物504由一塊矩形金屬片形成，且芯片503固定于島狀物504的上側中央部位。引線(或端子)505等間距地分布于島狀物504的長邊端上。端子505通過接合線506與芯片503上的對應接合片502電連接。
集成電路芯片(或片狀器件)503、島狀物504、引線505及接合線506被封裝或模制于長方體形狀的塑料外殼507內，而引線505的外線部分和島狀物504的短邊端從外殼507中伸出來。該引線505的伸出的外線部分位于外殼507的長邊。島狀物504的伸出的端上各有一個貫穿的圓孔508。
圖1和圖2所示的傳統半導體器件被穿過島狀物504上圓孔的螺釘安裝在線路板(未示出)的上表面上。引線(或端子)505與線路板上表面上的線路電連接。各種電信號通過端子505在芯片503與線路板上的線路之間傳輸。在芯片503中產生的熱量從島狀物504的自外殼507伸出端散發出去。
對于圖1和圖2所示的半導體器件，在芯片503中產生的熱量通過島狀物504散發。但是，從外殼伸出的島狀物504的突出部分與外殼507的底部不在一個平面上。因此，一般來說為提高散熱性能(或能力)可以在島狀物504的突出端與電路板之間夾上一塊適合的導熱墊片，或把適合的散熱片固定到外殼507的頂部。這些附加的零件會增加元件的數目及制造工序，從而降低了生產率并增大了半導體器件501的尺寸。
還有，由于芯片(或片狀器件)503位于延長的島狀物504的中部，所以島狀物504的突出的短邊端與芯片503之間的距離相對較大。因此，該傳統的半導體器件501不具有理想的散熱性能。
另外，盡管這種設計用于移動電話的半導體器件從減小尺寸的觀點來看要求其盡可能平地安裝在線路板上，而該傳統的半導體器件501不符合這一要求。
圖3和圖4中展示了一種可解決上述傳統塑料封裝半導體器件501的問題的另一種傳統塑料封裝半導體器件，這種器件在1990年出版的《日本未審查特許公報》第2-63142號中公開。
為了簡單起見，關于與第一種器件相同結構部分的說明在此省略，而在圖3和圖4中對與圖1和圖2相同或相對應的元件加上相同的標號。
如圖3和圖4所示，該塑料封裝的半導體器件521中配有圓環形的散熱片523，其從沒有引線(或端子)505伸出的塑料外殼522-邊伸出來。該散熱片523制成與島狀物524相一致。
該散熱片523與安裝IC芯片503的島狀物524中央部分525位于同一平面。如圖4所示，島狀物524的中央部分525從外殼522的底部暴露出來。該分布于島狀物524各側的引線(或端子)505的內線部分也從外殼522的底部暴露出來。
因此，該傳統半導體器件521的平坦程度能符合移動電話的要求。
該散熱片523上有一個貫穿的圓孔526。該傳統半導體器件521可用插入圓孔526的螺釘安裝到線路板(未示出)上。
對于如圖3和圖4所示的傳統半導體器件，由于引線(或端子)521從外殼522的底部暴露出來，所以該引線521可被直接用焊錫接合到線路板的線路上。該半導體器件521是通過用螺釘把從外殼522中突出的散熱片523固定到線路板上并把島狀物524固定到線路板的接地線上，而被安裝到線路板上。
如果島狀物524的中央部分525位于線路板的導電圖形上時，那么該中央部分525可以用有良好導熱性的粘合劑(或膠水)連接到該圖形上。這樣，在芯片503的片狀器件中產生的熱量可以通過散熱片523及島狀物524的中央部分525有效地傳送到線路板的導電圖形上。因此，發熱芯片503可以被有效地冷卻。
但是，圖3和圖4中所示的傳統半導體器件521具有如下問題。
特別地，在該傳統半導體器件521中，盡管引線505及島狀物524的中央部分525從外殼527中暴露出來以提高散熱能力，但是除非用有良好導熱性能的粘合劑把島狀物524的中央部分525接到線路板，否則其散熱能力沒有實際提高。在此，導熱粘合劑在凝固之前易于流到引線(或端子)525上，這樣就可能造成端子525的接觸不良。
為防止端子525的接觸不良，可以在端子525的焊接工藝中用焊錫把端子525接到線路板的線路上，而不使用導熱粘合劑。但是，這樣焊錫難于流到外殼522的底面與線路板的上表面之間的狹縫中。因此，即使島狀物524的中央部分525從外殼522中暴露出來。從島狀物524中央部件525的散熱達不到實際期望的結果。
島狀物524中央部分525的暴露增加了空氣中的濕氣從該暴露的中央部分525侵入芯片503的可能性。該濕氣會造成以下問題(a)接合線506斷路或脫落；(b)由于遷移現象而導致引線(或端子)505之間的短路；(c)芯片503隨著時間的推移而老化，從而降低了半導體器件521的使用壽命。
從這一方面來看，在圖1和圖2所示的傳統半導體器件501中空氣中的濕氣侵入芯片503的可能性比較小，因為只有島狀物504的短邊端從外殼507中暴露出來。但是，如上文所述，這樣就存在需要適合的墊片或散熱片，以及難于直接把線路板連接到島狀物504上的問題。
另外，對于傳統的半導體器件501和521，由于島狀物504和524的端部分別從塑料外殼507和522中伸出來，這樣就增大了器件的尺寸。從應用于移動電話的角度來看，器件501和521尺寸的增大是一個重要的問題。
另外，當使用高頻電信號時，該高頻電信號通過部分引線(或端子)505傳輸。這樣，就會在用于傳輸高頻電信號的引線505與用此鄰的其余引線505之間出現干擾。為了防止干擾，最好在用于傳輸高頻電信號的引線505的每一側另增加接地的引線或端子。但是，在上述的傳統半導體器件501和521中沒有考慮到這一點。
本發明目的之一是提供一種能夠有效散熱，而且能防止濕氣到達集成電路芯片，而且不用增大其尺寸的塑料封裝半導體器件及其制造方法。
本發明的另一目的是提供一種能夠防止由于使用高頻電信號而導致引線(或端子)之間的電隔離下降的半導體器件及其制造方法。
對于專業人士來說上述目的及其他未特別提到的目的將在下文說明中變得更加清楚。
根據本發明的第一方面，提供一種塑料封裝的半導體器件，其中包括一個具有芯片安裝區的導電島狀物，一塊固定于該島狀物的芯片安裝區域上的一集成電路芯片，通過接合線與芯片的接合片電連接的引線，用于封裝該島狀物、芯片、接合線、及引線的內線部分的塑料外殼。
該外殼具有一個大致上平坦的下表面。
引線的外線部分從外殼中突出并位于與該外殼下表面大致相同的平面上。
該島狀物有一個從外殼上除芯片安裝區域的某部位暴露出來的暴露部分。該島狀物暴露部分的下表面與外殼的下表面大致位于同一平面上。
該芯片和島狀物的芯片安裝區域整個地被外殼包住。
島狀物的不包括芯片安裝區域的一部分向外殼的底面彎折并從那里暴露出來。
對于這種本發明第一方面的塑料封裝的半導體器件，其島狀物有一個從塑料外殼中暴露出來的暴露部分，且其暴露部分的下表面大約與外殼底面任于同一平面。因此，如果半導體器件安裝在如線路板的襯底上，致使島狀物的暴露部分通過導熱接合劑(如焊錫)與襯底的導電圖案相連接，那么在IC芯片中產生的熱量可以通過襯底上的導電圖案有效地散發出去。
另一方面，該安裝于島狀物的芯片安裝區域的IC芯片完全被外殼包住。因此，空氣中的濕氣難于到達芯片。
另外，因為島狀物的端子不必從外殼中伸出來，所以防止了半導體器件尺寸的增大。
在對應于本發明第一方面的半導體器件的第一個最佳實施例中，另外提供一個用于接地的引線。該另外增加的引線與島狀物合為一體。
在這一例子中，如果該另外增加的引線設置為相鄰于某一用于傳輸高頻電信號的引線，那么其優點是能夠防止該另外增加的引線與設計用于傳輸高電頻信號的引線之間電隔離的下降。
另外，由于另外增加的引線與島狀物合為一體，其優點是結構簡單且確保該另外增加的引線與島狀物的接地。
在對應于本發明第一方面的半導體器件的第二個最佳實施例中，島狀物的暴露部分的上表面從外殼中暴露出來。
在這一例子中，其優點是提高了散熱能力，因為在芯片中產生的熱量可以從該暴露的上表面中輻射出去。
如果該島狀物暴露部分的上表面通過焊錫與襯底上的導電圖形電連接，則其優點是焊接工藝易于實現并且從芯片中產生的熱量可以通過焊錫有效地傳輸到該導電圖形上。
在對應于本發明和一方面的半導體的第三個最佳實施例中，該外殼上有一個形成以暴露島狀物暴露部分的上表面的下凹部。
在這一例子中，可以使島狀物的上表面從外殼中暴露出來，而不必延長島狀物的端子。從而其優點是可以獲得良好的散熱性能而不必增加器件的尺寸。
在對應于本發明第一方面的半導體器件的第四個最佳實施例中，島狀物暴露部分的下表面比島狀物暴露部分的上表面寬。
在這一例子中，其優點是可以防止空氣中的濕氣從島狀物與外殼之間的狹縫侵入外殼內，而且同時保持良好的散熱能力。這是因為，在芯片中產生的熱量能有效地通過較寬的下表面傳送到襯底的導電圖形上。
在對應于本發明第一方面的半導體器件的第五個最佳實施例中，島狀物的暴露部分從外殼中伸出來。
在這一例子中，其優點是島狀物上暴露部分的上表面從外殼中暴露出來且結構簡單。
根據本發明的第二方面，提供一種制造對應于本發明第一方面中半導體器件的制造方法，其中包括如下(a)至(h)的幾個步驟(a)用導電金屬片制備一個帶有一組包括一個島狀物和復數個引線的引線框架。該島狀物通過第一連接部件機械連接到引線框架本體上。通過第二連接部件把引線機械連接到引線框架本體上。該島狀物具有一個芯片安裝區域及位于除該芯片安裝區域外的其他部位上的一個暴露區域。
(b)準備一個帶有接合片的集成電路芯片。
(c)將該芯片安裝于島狀物的芯片安裝區域上。
(d)用接合線將芯片上的接合片電連接到框架上引線的內線部分。
(e)將引線框架置于一個注模模具腔內，且固定引線框架上引線的外線部分。
(f)向注模模具腔注入熔化的封裝材料。
(g)固化注入到注模模具腔內的熔化的封裝材料以形成塑料外殼。
該島狀物、芯片、接合線、及引線的內線部分都被包在外殼內。該外殼具有其本上平整的底面。引線的外線部分從外殼中伸出來，并與外殼底面約位于同一平面。
島狀物的暴露部分從外殼上除芯片安裝區域的其他部位暴露出來。島狀物上暴露部分的下表面約與外殼底面位于同一平面。
(h)通過切割引線框架的第一和第二連接部件使該塑料外殼從引線框架上分離開，從而形成塑料封裝半導體器件。
對于這一對應于本發明第二方面的半導體器件的制造方法，在步驟(a)中制備的引線框架具有一組機械連接引線框架本體上的島狀物和引線。其中的暴露區域位于除芯片安裝區域外的其他部位。
然后經步驟(e)、(f)和(g)通過把熔化的封裝材料注入注模模具腔內并固化形成塑料外殼。該模具腔的形成致使島狀物、芯片、接合線、及引線的內線部分被包在外殼內，同時引線的外線部分從外殼中伸出來。還有，該模具腔是以下述方法形成的。
特別地，該外殼具有大約平整的底部，且引線的外線部分大約與外殼的底面位于同一平面。島狀物的暴露部分從除芯片安裝區域外的其他部分暴露出來。該島狀物上暴露部分的下表面大約與外殼的底面位于同一平面。
這樣，對應于本發明第一方面的半導體器件可以在不另增加其他工藝的情況下制造出來。
在對應于本發明第二方面的方法的一最佳實施例中，注模模具腔內有一個使得島狀物上暴露部分將從外殼中暴露出來的空間。
在這一例子中，其增加的優點是從外殼中暴露出來的該島狀物的暴露部分易于制造而不必另外增加特別的工藝。
在對應于本發明第二方面的方法的另一個最佳實施例中，在步驟(a)中引線框架是以這樣一種方式制備的，即使得島狀物的暴露部分及引線的內線部分相對于引線的外線部分下凹或突出。
在這一例子中，其增加的優點是島狀物的芯片安裝區域及引線的內線部分都位于同一平面上，而不需要專門用于彎折島狀物的芯片安裝區域和/或引線的內線部分的工藝。
在本發明第二方面的方法的另一個最佳實施例中，在步驟(a)中該引線框架的構成使得島狀物包括用于接地的另外增加的引線。該另外增加的引線與島狀物合為一體。
在這一例子中，其增加的優點是這種包括接地線的半導體器件易于制造且不需要增加用于該接地導線的線接合工藝。
在對應于本發明第二方面的另一個最佳實施例中，該注模模具腔內有一個為注入并固化的封裝材料提供以形成預定厚度的模縫的空間。
在這一例子中，其附加的優點是該模縫易于從該外殼上除去。
為了使本發明易于實施，下面參照附圖進行說明。
圖1為傳統塑料封裝半導體器件的透視圖。
圖2為表示圖1中傳統半導體器件的內部結構的示意圖。
圖3為另一種傳統塑料封裝的半導體器件的透視圖。
圖4為圖3中傳統半導體器件沿IV-IV線的截面圖。
圖5為表示對應于本發明第一實施例的塑料封裝半導體器件的內部結構的平面圖。
圖6為對應于該第一實施例的塑料封裝的半導體器件沿圖5中VI-VI線的截面圖。
圖7為對應于該第一實施例的塑料封裝半導體器件沿圖5中VII-VII線的截面圖。
圖8為表示對應于圖5所示的第一實施例的塑料封裝半導體器件外觀的透視圖。
圖9為圖5中所示的對應于第一實施例的塑料封裝半導體器件的俯視圖。
圖10為圖5中所示的對應于第一實施例的塑料封裝半導體器件的側視圖。
圖11為圖5中所示的對應于第一實施例的塑料封裝半導體器件的底視圖。
圖12為圖5中所示的對應于第一實施例的塑料封裝半導體器件的前視圖。
圖13為用于制造圖5所示的對應于第一實施例的塑料封裝半導體器件的引線框架的部分俯視圖。
圖14為表示圖13中XIV位置的用于制造圖5中所示對應于第一實施例的塑料封裝半導體器件的引線框架的放大的部分俯視圖。
圖15為圖14中沿XV-XV線的接合壓模的部分截面圖，其中引線框架被夾在接合壓模之間。
圖16為圖14中沿XVI-XVI線的接合壓模的部分截面圖，其中引線框架被夾在接合壓模之間。
圖17為用于制造圖5中所示對應于第一實施例的塑料封裝半導體器件的引線框架的部分俯視圖，其中IC芯片被安裝在引線框架的島狀物上。
圖18為圖17中沿XVIII-XVIII線的截面圖。
圖19為用于制造圖5中所示對應于第一實施例的塑料封裝半導體器件的引線框架的部分俯視圖，其中該引線框架被夾在接合壓模之間。
圖20為圖19中沿XX-XX線的截面圖。
圖21為圖19中沿XXI-XXI線的截面圖。
圖22表示圖5所示的對應于第一實施例的塑料封裝半導體器件被模制狀態的部分俯視圖。
圖23為表示圖5中所示的對應于第一實施例的塑料封裝半導體器件被模制狀態的部分側視圖。
圖24為表示圖5中所示的對應于第一實施例的塑料封裝半導體器件被模制狀態的部分底視圖。
圖25為表示在制造圖5中所示的對應于第一實施例的半導體器件中除去遺留在注模模具的注入口上的封裝材料的狀態的部分俯視圖。
圖26為表示在制造圖5中所示的對應于第一實施例的半導體器件中，除去遺留在注模模具的注入口上的封裝材料的狀態的部分側視圖。
圖27為表示在制造圖5中所示的對應于第一實施例的半導體器件中，除去引線框架連接條的狀態的部分俯視圖。
圖28為表示在制造圖5中所示的對應于第一實施例的半導體器件中，除去引線框架連接條的狀態的部分側視圖。
圖29為表示在制造圖5中所示的對應于第一實施例的半導體器件中，在引線的外線部分及引線框架上島狀物的暴露區域上形成焊錫層狀態的部分俯視圖。
圖30為表示在制造圖5中所示的對應于第一實施例的半導體器件中，在引線的外線部分及引線框架上島狀物的暴露區域上形成焊錫層狀態的部分側視圖。
圖31為表示在制造圖5中所示的對應于第一實施例的半導體器件中，引線框架的島狀物支桿被切去狀態的部分俯視圖。
圖32為表示在制造圖5中所示的對應于第一實施例的半導體器件中，引線框架的島狀物支桿被切去狀態的部分側視圖。
圖33為表示對應于本發明第二實施例的塑料封裝半導體器件內部結構的俯視圖。
圖34為表示對應于本發明第三實施例的具有接地線或端線的塑料封裝半導體器件內部結構的俯視圖。
圖35為圖34中沿XXXV-XXXV線的對應于第三實施例的塑料封裝半導體器件的截面圖。
圖36為圖34中沿XXXVI-XXXVI線的對應于第三實施例的塑料封裝半導體器件的截面圖。
圖37為表示圖34中所示第三實施例的塑料封裝半導體器件外觀的透視圖。
圖38為圖34中所示第三實施例的塑料封裝半導體器件外觀的俯視圖。
圖39為圖34中所示的第三實施例的塑料封裝半導體器件外觀的側視圖。
圖40為圖34中所示第三實施例的塑料封裝半導體器件外觀的底視圖。
圖41為圖34中所示第三實施例的塑料封裝半導體器件外觀的前視圖。
圖42為表示本發明第四實施例的帶有接地引線或接地端的塑料封裝半導體器件的內部結構的俯視圖。
圖43為圖42中第四實施例沿XXXXIII-XXXXIII線的塑料封裝半導體器件的截面圖。
圖44為圖42中第四實施例沿XXXXVI-XXXXVI線的塑料封裝半導體器件的截面圖。
圖45為表示圖42中所示的本發明第四實施例的塑料封裝半導體器件的外觀透視圖。
圖46為圖42中所示第四實施例的塑料封裝半導體器件的俯視圖。
圖47為圖42中所示第四實施例的塑料封裝半導體器件的側視圖。
圖48為圖42中所示第四實施例的塑料封裝半導體器件的底視圖。
圖49為圖42中所示第四實施例的塑料封裝半導體器件的前視圖。
圖50為表示本發明第五實施例的帶有接地引線或接地端的塑料封裝半導體器件的內部結構的俯視圖。
圖51為圖50中沿XXXXXI-XXXXXI線的對應于第五實施例的塑料封裝半導體器件的截面圖。
圖52為圖50中沿XXXXXII-XXXXXII線的對應第五實施例的塑料封裝半導體器件的截面圖。
圖53為表示圖50中第五實施例的塑料封裝半導體器件外觀透視圖。
圖54為圖50中所示的第五實施例的塑料封裝半導體器件的俯視圖。
圖55為圖50中所示的第五實施例的塑料封裝半導體器件的側視圖。
圖56為圖50中所示的第五實施例的塑料封裝半導體器件的底視圖。
圖57為圖50中所示的第五實施例的塑料封裝半導體器件的前視圖。
圖58為表示本發明第六實施例的帶有接地引線的塑料封裝半導體器件內部結構的俯視圖。
圖59是圖58中第六實施例塑料封裝半導體器件沿XXXXXXI-XXXXXXI的截面圖。
圖60是圖58中第六實施例塑料封裝半導體器件沿XXXXXXII-XXXXXXII的截面圖。
圖61是圖58中第六實施例塑料封裝半導體器件外觀的透視圖。
圖62為圖58中所示的第六實施例的塑料封裝半導體器件的俯視圖。
圖63為圖58中所示的第六實施例的塑料封裝半導體器件的側視圖。
圖64為圖58中所示的第六實施例的塑料封裝半導體器件的底視圖。
圖65為圖58中所示的第六實施例的塑料封裝半導體器件的前視圖。
下面將參照附圖詳細說明本發明最佳實施例。第一實施例圖5至12表示第一實施例的塑料封裝的半導體器件。
如圖5至12所示，該對應于第一實施例的塑料封裝的半導體器件31上備有近似矩形的島狀物35，一個長方體形狀的IC芯片3，平行分布的引線33，以及一個近似長方體形狀的塑料外殼32。
該島狀物35由導電金屬制成。島狀物35包括一個的位于中央矩形的芯片安裝部分37，位于其相對端的兩端部36，兩個位于芯片安裝部分37與兩端部36之間的兩個連接部分67。
如圖5、6和7所示，連接部67與芯片安裝部分37和端部36成一個斜角，而芯片安裝部分37平行于端部36。換句話來說，芯片安裝部分37相對于連接部分67有一個彎折，端部36相對于連接部分67也有一個彎折。因此，也可以說島狀物35具有拱形的縱向及橫向截面。
IC芯片3被固定在島狀物的芯片安裝部分37上。接合片2等間距地分布于芯片3的上表面。接合片2通過接合線6與對應引線33的內線端子電連接。
引線33等間距地分布于長形的島狀物35和塑料外殼32的長邊上。每個引線33包括一個位于其內線端子的接合片38、一個位于其外線端子的端部39、一個位于接合部分38和端部39之間的連接部分39。
如圖5、6和7所示，連接部分68與接合部分38及端部39成一個斜角，而接合部分38平行于端部39。換句話來說，接合部分38相對于連接部分68有一個彎折，而端部39相對于連接部分68有一彎折。因此，也可以說每根引線33有一個曲柄形狀的縱截面。
引線33的接合部分38與島狀物35的芯片安裝部分37位于同一平面。引線33的端部39與島狀物35的端部36位于同一平面。
如圖8所示，塑料外殼32的兩個相對端上有兩個使島狀物35的端部36的上表面部分暴露出來的下凹部34。每個下凹部34近似于長方體形狀。
島狀物35的芯片安裝部分37、IC芯片3和接合線6完全封裝或包在塑料外殼32中。島狀物35的端部36沒有從外殼32中伸出來，但部分地從外殼32上的下凹部分34中暴露出。引線33的接合部分38和連接部分68完全包在外殼32內。引線33的端子39部分包在外殼32內，且從外殼32內兩條相對的長邊橫向伸出來。
如圖9、10、11和12所示，島狀物35的端部36的下表面與外殼32的下表面位于同一平面上，并從外殼32中暴露出來。類似地，引線33的端部39與外殼32的底部也位于同一平面上，并從外殼32中暴露出來。
如圖9和11所示，島狀物35端部36下表面的暴露面積比端部36上表面的面積寬。
第一實施例的塑料封裝的半導體器件31具有如下優點。
對應于第一實施例的塑料封裝的半導體器件31一般安裝在印刷線路板上(未展示)。在本例中，從塑料外殼32中伸出來的引線33中端部39通過焊錫電連接到線路板的對應線路上。同時，從外殼32中暴露出來的島狀物35端部36通過焊錫連接到地線或線路板上的導電圖形上。
在操作時，各種電信號在半導體器件31的IC芯片3與線路板之間傳輸，同時芯片3產生熱量。由于島狀物35的暴露部分36直接連接到線路板的導電圖形上，所以熱量能夠有效地散發出去。換句話說，島狀物35具有更好的散熱性能。
對于圖3和4中所示的傳統塑料封裝的半導體器件521，安裝IC芯片503的島狀物524中央部分525從塑料外殼522的底部暴露出來。但是島狀物524不能通過焊錫與線路板上的導電圖形相連接。因此，該中央部分525與導電圖形相分離，結果難以提高其散熱性能。
而且，由于引線505與島狀物524的中央部分525都從外殼522中暴露出來，則空氣中的濕氣易于侵入到芯片503。
另一方面，對于第一實施例的塑料封裝的半導體器件31，空氣中的濕氣極難于從島狀物35和外殼32之間的狹縫間侵入到芯片3，這是因為島狀物35上的芯片安裝部分37沒有從外殼32中暴露出來。
因此，與圖3和圖4所示的傳統半導體器件521不同的是，第一實施例的塑料封裝的半導體器件31具有與該傳統半導體器件相同的良好散熱性能，而且能防止空氣中的濕氣侵入到IC芯片3。
尤其是，位于長方形外殼32縱軸上兩相對端的島狀物35的端部36從外殼32中暴露出來。而且，島狀物35在位于外殼32內的連接部分67彎成曲柄狀。因此，空氣中的濕氣難以侵入到IC芯片3。
由于島狀物35端部36的上表面從外殼32的下凹部34外暴露出來，端部36不必從外殼32伸出，這樣就避免了增大器件的尺寸。
還有，由于島狀物35的端部36的上表面是從外殼32暴露出的，所以島狀物35可以通過焊錫在外殼32的下凹部處焊接到線路板的導電圖形上。在本例中，其散熱性能得到進一步提高。
島狀物35端部36的上表面比下表面窄，其沒有被線路板蓋住。這樣就能在保持散熱性能不變的條件下提高防潮能力。
接下來參照圖13至32說明第一實施例的塑料封裝的半導體器件的制造方法。
第一，如圖13和14所示，通過在金屬薄片上進行蝕刻形成一個包括多個由島狀物35和引線33組成的組101的引線框架102。在每組101中，島狀物35通過島狀物支桿104機械連接到引線框架102的本體105上，引線33通過連桿103機械連接到本體105上。引線33之間也通過連桿103連接。
標號128表示用于傳遞引線框架102的引線框架102的導孔。
第二，如圖15和16所示，島狀物35及引線33組成的組101經過使用下壓裝置106的上下壓模107和108的沖壓成形工藝，從而使島狀物35和引線33在連接部分67和68處彎折。在這一過程中，引線框架102由壓模107和108固定在本體105上。
這樣，島狀物35端部36相對于芯片安裝部分37向上彎折，同時引線33的接合部分38相對于端子39向上彎折。因為彎折，所以島狀物35端部36與引線33的接合部分38位于同一平面上，且島狀物35的芯片安裝部分37與引線33的端子位于同一平面上。
第三，如圖17和18所示，IC芯片3通過焊接點109固定到島狀物35的芯片安裝部分37上。芯片3的接合片2通過接合線6電連接到引線33的接合部分38上。
第四，如圖19和21所示，引線框架102的組101經過一個模制工藝。具體地說，島狀物35、芯片3、接合線2、和引線33被夾在上下兩個注模模具111和112之間。島狀物35、芯片3、和接合線完全位于注模模具111和112的空腔113內。引線33內線部分位于空腔113之內，而引線的其余部分及連接條103由注模模具111和112所支承且位于空腔113的外面。
空腔113中對應于外殼32的下凹部34的部分被注模模具111和112所填滿(或占據)，在下面的模制工藝中將形成下凹34。
標號114表示注模模具111和112的入口，通過該入口把熔化的封裝材料注入空腔113中。標號129表示注模模具111和112的固定和接觸區，在該區引線框架102由注模模具111和112固定。
第五，如圖22至24所示，熔化的注模或封裝材料(如環氧樹脂)通過入口114注入模模具107和108的空腔113內直到充滿該空腔113。然后固化注入的注模材料，形成包含島狀物35，IC芯片3、接合線6、及引線內線部分33的塑料外殼。在本例中，被注模模具111和112所固定的島狀物35的端部36及引線33的端子39從外殼32中暴露出來。
在第一實施例的塑料封裝的半導體器件31中，外殼32的底部是平整的，且島狀物35的端部36和引線33的端部與外殼32的底部位于同一平面上。因此，下面的注模模具112的內表面可以簡單地為平坦表面。上面的注模模具111的內表面可簡單地塑形以形成外殼32的下凹部34。結果，其優點是該注模模具111和112易于制造，而且在模具111和112的接合工藝中不需要很高的精度。
在模制工藝中，在對應于接合的注模模具111和112的接觸面的位置形成片狀的模縫115，在對應于島狀物35和下半注模模具112之間接觸面的位置形成薄模縫116。該薄模縫116可以用現有的工藝(如水磨和干吹工藝)除去。該片狀模縫115可以在除去遺留在注入口114的注模材料或樹脂117及支承條104的步驟中加以去除。
如果注模模具111和112如此設計使得產生的片狀模縫115具有比外殼32和模縫115之間插進部分厚的特定的厚度，那么模縫115可以通過切除較薄的插入部分更容易可靠地除去。
第六，如圖25和26所示，塑料外殼32被置于沖孔機122的臺子121上，以除去遺留在注入口114內的注模材料117。接著，遺留在注入口114的注模材料117被沖孔機122的刀具122切去。
第七，如圖27和28所示，連接條103依次被切割臺124及刀具123所切除，以使從外殼32中伸出來并由連桿103相互機械連接的引線33端子39相互分離。
雖然，在這里連接條103是依次由單個刀具123切除的，但是可以采用多個刀具123同時進行切除。
第八，如圖29和30所示，使引線33上暴露的端子39和島狀物35上暴露的端部36經過一個鍍焊錫工藝，使得在它們表面上形成一層焊錫膜125。這層焊錫膜125可以防止引線33的端子39和島狀物38的端子部分發生氧化，同時可以提高引線33和島狀物35對焊錫的親合性。(或“更容易上錫”)。
最后，如圖31和32所示，通過使用切割臺126，把島狀物35的端部36從島狀物支桿104上分離，引線33的端部39從引線框架102的本體105上分離。
這樣，圖5至12所示的對應于第一實施例的塑料封裝的半導體器件31就制造完成了。
按照第一實施例的的制造方法，很容易實現這樣一種結構，即，使島狀物35端部36的下表面從外殼32底部中暴露出來，以及使其上表面從外殼32的兩個下凹部34處暴露出來。
具體地說，由于在圖19至21所示的注模工藝中島狀物35的端部36被注模模具111和112所示固定，則很容易實現上述構造而不需要增加任何特別的工藝。而且片狀模縫115的量也比較少并易于去除。
另一方面，例如，在圖3和圖4所示的傳統的塑料封裝的半導體器件21中，既使島狀物524的散熱片523被注模模具所夾住，也容易產生一些難于除去的模縫。
由于在引線框架102的形成工藝中已把引線32和島狀物35進行彎折，則不需要專門彎折引線33和島狀物35的工具。由于引線33在從引線框架102的本體105中分離的分離工藝之前已被彎折，這就保證了引線33端部39的形狀一致性。
因為引線33的端部39不是在注模工藝后彎折的，所以外殼32沒因多余的應力而產生破壞的危險。
由于引線33和島狀物35是彎折的，所以引線33的端子39可以與外殼32底部位于同一平面，同時引線33的接合部分38可以與島狀物35的芯片安裝部分37位于同一平面。
第二實施例圖33示出了本發明第二實施例的一個塑料封裝半導體器件31a。
第二實施例的半導體器件31a是有與第一實施例器件31相同的結構，只是提供了接地線40以代替相應的引線33。因此在這里，通過將相同的標號加到相同或相對應的元件上，從而省略掉對相同結構的描述。
因此，顯然器件每個接地線40是由接合部分38a、一端部39a和部件38a和39a之間的一個連接部分68a構成。與島狀物35-體結合的接地線40在連接部分68a以與引線33相同的方式彎折。
接地線40與島狀物35的一體結合起到結構簡單并確保了接地連接。
在使用中，接地線端40和島狀物35的端部37是與地線或線路板的一導電圖形電連接。接地線40最好是設在靠近為高頻信號設計的引線33，因為增加的優點是引線33和40之間的電隔離得到改善提高。
在制作本發明第二實施例的半導體器件31a時，預先將接地線40和引線33一體制成在引線框架102上。在此，由于不需要接地線40的線接合工藝，所以提高了生產率。
第三實施例圖34-41表示本發明第三實施例的一個塑料封裝半導體器件31b。
第三實施例的半導體器件31b具有與第二實施例的半導體器件31a相同的結構，只是島狀物35的端部36是從外殼32伸出并且去除了塑料外殼32的兩個下凹部34。因此，對于在圖34-41中與前一實施例相同或相對應的部分通過加上相同的標號而省略對他們的描述。
由于去掉了塑料外殼32的下凹部34，所以散熱能力與第一和第二實施例的半導體器件31和31a相比有所降低。然而，島狀物35的兩端部36從外殼32突出，因此散熱能力基本上與第一和第二實施例的半導體器件31和31相等。
其缺點是因島狀物35的突出部36而使器件31b的尺寸與第一和第二實施例的半導體器件31和31a相比有所增加。
第四實施例圖42-49示出了本發明第四實施例的塑料封裝半導體器件31c。
第四實施例的半導體器件31c具有與第一實施例的半導體器件31相同的結構，只是島狀物35不只是端部36而且還有兩邊部分236從外殼32向外伸出，并且增加了塑料外殼32的兩個下凹部234，并且兩個下凹是加在塑料外殼32上。因此，在這里通過將對圖42-49中的相同或相對應的元件加上相同的標號而省略掉對他們的描述。
島狀物35基本上為+字交叉形。塑料外殼32的兩個增加的下凹234被形成為以暴露島狀物35的兩邊部分236。
在具有第一實施例的優點的同時，與第一實施例的器件31相比散熱能力得到提高。
其缺點是由于與第一至第三實施例的器件31、31a和31b相比增加了塑料外殼32的下凹234，從而減少了引線33的最大數目。
第五實施例圖50-57示出了第五實施例的塑料封裝半導體器件31d。
第五實施例中半導體器件31d具有與第一實施例的半導體器件31相同的結構，只是去掉了島狀物35的兩端部36中的一個和塑料外殼32的兩個下凹部的一個。因此，在此通過將相同的標號加到圖50-57中的相同或相對應的部件上，而將相同結構的描述省略。
代替島狀物35的端部36，提供了一細長的端部104，將與島狀物35的芯片安裝部37連接。
其具有與第一實施例大致相同的優點。然而，由于去掉了島狀物35的端部36和塑料外殼32的下凹34，所以散熱能力稍有下降。
第六實施例圖58-65示出了本發明第六實施例的塑料封裝半導體器件31e。
第六實施例的半導體器件31e具有與第一實施例半導體器件31相同的結構，只是去掉了塑料外殼32的兩個下凹部34。因此，在此通過將相同的標號加到圖58-65中的相同或相對應的元件，而省略掉對相同結構的描述。
因為塑料外殼32結構很簡單，所帶來的優點是模具111和112簡單并易于制作。
然而，由于去掉了塑料外殼32的兩個下凹34，所以散熱能力略有下降。
在描述了本發明最佳形式的同時，應認識到對于本領域的熟練技術人員來說，可能會在沒有脫離本發明內容的情況下做出某些改動。因此，本發明的范圍是由所附的權利要求所確定的。
權利要求
1.一種塑料封裝半導體器件，其特征在于，包括一個具有芯片安裝區的導電島狀物；固定在所述島狀物的所述芯片安裝區上的一集成電路芯片；通過接合線與所述芯片的接合片電連接的引線；用于封裝所述島狀物、所述芯片、所述接合線和所述引線的內線部分的一塑料外殼；所述外殼具有大致平坦的底面；所述引線的外線部分是從所述外殼突出，并且位于與所述外殼的所述底面大致相同的平面上；所述島狀物在所述芯片安裝區之外的一部位上具有從所述外殼暴露出的一暴露部分；所述島狀物的所述暴露部分的下表面位于與所述外殼的所述底面基本相同的平面上；所述芯片和所述島狀物的芯片安裝區是整個地包在所述的外殼中；所述島狀物的不包括所述芯片安裝區的一部分是朝向所述外殼的所述底面彎折并從那里露出。
2.根據權利要求1所述的器件，其特征在于還包括用于接地的一附加引線；所述附加的引線是與所述島狀物一體結合的。
3.根據權利要求1所述的器件，其特征在于所述島狀物的所述暴露部分的上表面從所述外殼暴露出。
4.根據權利要求1所述的器件，其特征在于所述外殼具有一下凹，形成的該下凹將所述島狀物的所述暴露部分的上表面由所述外殼中暴露出。
5.根據權利要求1所述的器件，其特征在于所述島狀物的所述暴露部分的所述下表面比所述島狀物的所述暴露部分的上表面寬。
6.根據權利要求1所述的器件，其特征在于所述島狀物的所述暴露部分是自所述外殼突出的。
7.一種塑料封裝半導體器件的制造方法，其特征在于包括步驟(a)用導電金屬板制備具有一島狀物和復數個引線的引線框架；所述島狀物通過一第一連接部件與所述引線框架的本體機械連接；所述復數個引線通過一第二連接部件與所述引線框架的所述本體機械連接；所述島狀物具有一芯片安裝區和位于所述芯片安裝區之外的一部位上的暴露區；(b)準備一具有接合片的集成電路芯片；(c)將所述芯片安裝在所述島狀物的所述芯片安裝區上；(d)用接合線將所述芯片的所述接合片電連接到所述引線框架的所述引線的內線部分；(e)將所述引線框架放置在注模模具的腔內，同時固定住所述引線框架的所述引線的外線部分；(f)向所述注模模具的所述腔注入熔化的封裝材料；(g)固化注入到所述注模模具的所述腔內的所述熔化的封裝材料以形成一塑料外殼；所述島狀物、所述芯片、所述焊接線和所述引線的所述內線部分是包在所述外殼中；所述外殼具有大致平坦的底面；所述引線的所述外線部分是從所述外殼突出，并且位于與所述外殼的所述底面大致相同的一平面上；所述島狀物的所述暴露部分是暴露在所述芯片安裝區之外的所述外殼的一部位上；所述島狀物的所述暴露部分的下表面位于與所述外殼的所述底表面大致相同的一平面上；(h)通過切割所述引線框架的所述第一和第二連接部件，使所述塑料外殼從所述引線框架分離開，從而形成一塑料封裝半導體器件。
8.根據權利要求7所述的方法，其特征在于所述注模模具的所述腔具有使所述島狀物的所述暴露部分將從所述外殼暴露出來的一空間。
9.根據權利要求7所述的方法，其特征在于所述引線框架是按步驟(a)制備的，在此方法中，所述島狀物在所述暴露部分和所述引線的所述內線部分是對應于所述引線的所述外線部分下壓或突出的。
10.根據權利要求7所述的方法，其特征在于在步驟(a)中形成所述的引線框架致使所述島狀物包括用于接地的一附加引線；且其中所述的附加引線是與所述島狀物一體結合的。
11.根據權利要求7所述的方法，其特征在于所述注模模具的所述腔具有一個為所述注入和固化的封裝材料提供的以形成具有預定厚度的一模縫的空間。
全文摘要
一種塑料封裝半導體器件,在不增加尺寸情況下能有效散熱并防止潮氣到達芯片。本器件由具有芯片安裝區的導電島狀物、IC芯片安裝在該芯片安裝區,經接線與芯片的接片電連接的引線、用于封裝島狀物、芯片、接線和引線內線部分的塑料外殼構成。外殼底面大致為平面。引線外線部分從外殼突出且與外殼底面大致位于同一平面上。島狀物具有在芯片安裝區外一部位自外殼伸出的一露出部。露出部底面與外殼底面大致為同平面。
文檔編號H01L23/50GK1196576SQ9810155
公開日1998年10月21日 申請日期1998年4月17日 優先權日1997年4月17日
發明者市川清治, 梅本毅, 西部俊明, 佐藤一成, 坪田邦彥, 清雅人, 西村善一, 岡平慶太, 宮龍也, 北古賀亨, 田原和宏 申請人:日本電氣株式會社