半导体器件及其装配方法
半导体器件及其装配方法
【专利摘要】一种装配半导体器件的方法，包括引线指具有连接到框架部件的远端和靠近管芯衬垫的近端。管芯连附到管芯衬垫，管芯连接衬垫利用接合线电气地连接到引线指的近端。利用密封剂包封管芯，接合线和引线指的一部分。包封处理包括将引线指分隔为第一和第二组引线指。此外，第一组引线指的近端位于第一平面中，第二组引线指的近端位于第二平面中，仅仅通过所述封装材料隔开和保持第二平面和第一平面。
【专利说明】半导体器件及其装配方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及半导体封装，以及更具体地涉及具有相对较高引线数目的半导体封装。
[0002]半导体管芯是形成在半导体晶片(例如硅晶片)上的小型装置。上述管芯通常是从晶片切下并且利用引线框封装在半导体封装中。引线框是通常为铜或者镍合金的金属框，其支撑管芯并且提供用于封装管芯的外部电连接。引线框通常包括标记(管芯衬垫)和关联的近端引线指(引线)。半导体管芯连附到标记，并且管芯上的接合衬垫利用接合线电气地连接到引线框的引线指。利用保护性封装材料包封管芯和接合线，以形成半导体器件或者封装。引线指从包封向外凸出或者至少与包封齐平，从而它们可以被用作端子，允许半导体器件被直接电气地连接到其他装置或者印刷电路板(PCB )。
[0003]正在装配的半导体器件具有到封装引脚数的增加的功能性(外部端子或者I/O数目)。这部分地是由于允许管芯尺寸减小或每管芯上更多电路的改进的硅管芯制造技术。然而，封装的尺寸和引线指之间的间隔或间距限制了引线或者外部连接的数目。关于这一点，减小的引线指间距通常增加了短路故障的可能性，其降低了成品率并且增加了生产成本。
[0004]一个可以克服或减轻与减小的引线指间距相关联的问题的解决方案是，通过利用绝缘隔离物在不同平面中间隔相邻的引线指。该间隔物尽管是有益的，但是需要在利用接合线将接合衬垫电气地连接到引线之前在所选择的引线之间相对细致和精确的布置。因此，如果可以在不同平面中间隔相邻的引线指而不需要上述绝缘隔离物，那么将会是有益的。
【专利附图】
【附图说明】
[0005]参考以下优选实施例和附图的说明可以更好地理解本发明及其目的和优点，其中:
[0006]图1示出了根据本发明的优选实施例的导电引线框片的平面图；
[0007]图2示出了根据本发明的优选实施例的形成在图1的导电引线框片上的部分装配的封装的平面图，其每一个包括连接的半导体管芯；
[0008]图3示出了根据本发明的优选实施例的形成在图1的导电引线框片上的部分装配的电气耦合封装的平面图，每一个半导体管芯的接触衬垫电气地耦合到引线框片的引线指;
[0009]图4示出了紧接在使用封装材料包封半导体管芯之前的其中一个图3的封装通过
3-3’的横截面图；
[0010]图5示出了根据本发明的优选实施例的紧接在使用封装材料包封半导体管芯之后的其中一个图3的封装通过3-3’的横截面图；
[0011]图6示出了根据本发明的优选实施例的在封装之后的图1的导电引线框片上的包封的半导体封装的平面图；
[0012]图7示出了根据本发明的优选实施例的在从图1的导电引线框片移除之后的半导体封装的平面图；
[0013]图8示出了根据本发明的优选实施例的图7的半导体封装通过7-7’的横截面图；
[0014]图9示出了根据本发明的优选实施例的在弯曲引线指之后的图7的通过7-7’的半导体封装的横截面图；
[0015]图10示出了根据本发明的优选实施例的图9的半导体封装的侧视图；
[0016]图11示出了根据本发明的优选实施例的图9的半导体封装的一部分的放大图；
[0017]图12示出了根据本发明的另一优选实施例的导电引线框片的平面图；
[0018]图13示出了根据本发明的另一优选实施例的半导体封装的侧视图；
[0019]图14示出了根据本发明的优选实施例的紧接在利用封装材料包封之前的微距引线封装的一部分的横截面图；
[0020]图15示出了根据本发明的优选实施例的紧接在利用封装材料包封之后的图14的微距引线封装；以及
[0021]图16示出了根据本发明的优选实施例的封装半导体管芯的方法的流程图。
【具体实施方式】
[0022]以下参考附图阐述的【具体实施方式】意在描述当前本发明的优选实施例，而并非意图表示本发明仅仅可以以这种形式实施。将要理解，可以通过意图被包括在本发明精神和保护范围内的不同的实施例来完成相同的或等效的功能。在所有图中，相同的数字被用于表明相同的部件。如此外"术语“包括”、“包含”或其任何变型意指非排他性的包括，由此包括一系列组成部分的流程、方法、物品、组分或装置不仅包括所述的这些组成部分〃而且还包括没有明确列出的其他组成部分或上述流程、方法、物品或装置所固有的组成部分。在没有更多约束的情况下，用"包括"进行的部件或者步骤排除了包括该部件或者步骤的附加的相同部件或者步骤的存在。
[0023]附图中的某些特征已经被放大以便于说明，附图和其中的部件不一定是成比例的。进一步，以四侧引脚扁平封装(QFP)类型封装的实现示出了本发明。然而，本领域普通技术人员将容易地理解本发明的细节并且理解本发明适用于所有的引线封装类型和它们的变型。
[0024]在一个实施例中，本发明提供了一种装配半导体器件的方法。该方法包括
[0025]提供导电引线框片，所述导电引线框片具有至少一个管芯衬垫、围绕管芯衬垫的框架部件和多个引线指。引线指从框架部件向管芯衬垫延伸，并且其中每一个引线指具有连接到所述框架部件的远端和靠近管芯衬垫的近端。该方法包括将半导体管芯连附到所述管芯衬垫，并且将所述半导体管芯上的接触衬垫电气地耦合到引线指的相应的近端。该方法进一步包括利用封装材料包封至少管芯、管芯衬垫和所述引线指的近端。包封处理包括将引线指分隔为第一组引线指和第二组引线指，以及其中第一组引线指的近端位于第一平面中，第二组引线指的近端位于第二平面中，第二平面仅仅通过所述封装材料与第一平面隔开并保持。
[0026]在另一个实施例中，本发明提供了一种半导体器件，包括管芯衬垫和第一组引线指，与所述管芯衬垫间隔开并且从所述管芯衬垫向外凸出，其中所述引线指具有接近于所述管芯衬垫的近端和更远离所述管芯衬垫的远端，以及其中第一组引线指的近端位于第一平面中。第二组引线指与所述管芯衬垫间隔开并且从所述管芯衬垫向外凸出。第二组引线指具有接近于所述管芯衬垫的近端和更远离所述管芯衬垫的远端。第二组引线指的近端位于与第一平面间隔开的第二平面中。半导体管芯连附到管芯衬垫的表面，并且半导体管芯的接合衬垫利用接合线电气地耦合到第一和第二组引线指的相应的所述近端。封装材料覆盖接合线、管芯和第一和第二组引线指的近端。封装材料被配置在第一和第二组引线指的近端之间的空间中并且将第一组引线指保持在第一平面中以及将第二组引线指保持在第二平面中。第一和第二组引线指的远端从封装材料向外凸出并且允许与半导体管芯的外部电连接。
[0027]现在参考图1，示出了根据本发明的优选实施例的导电引线框片100的平面图。引线框片100具有多个引线框101，其每一个包括管芯衬垫102、围绕管芯衬垫102的框架部件103和多个引线指104。引线指104从框架部件103朝向管芯衬垫102延伸，并且引线指具有连接到框架部件的远端105和靠近管芯衬垫102的近端106。
[0028]图2示出了根据本发明的优选实施例的形成在导电引线框片100上的部分装配的装置200的平面图，其每一个包括连接的半导体管芯201。通常，利用本领域技术人员已知的接合中介(未示出)将半导体管芯201连附到管芯衬垫102。此外，由于已知各种尺寸的半导体管芯，因此应当理解，管芯衬垫102的尺寸和形状将取决于被封装的具体的半导体管芯201。半导体管芯201具有作为输入、输出或者电源节点的接触衬垫202 (其可以是电路电极)。接触衬垫202被配置在半导体管芯201的上表面或者有源表面上。
[0029]参考图3，示出了根据本发明的优选实施例的形成在导电引线框片100上的部分装配的电气耦合的装置300的平面图，每一个半导体管芯201的接触衬垫202电气地耦合到引线框片100的引线指104。接触衬垫202通过接合线301与引线指104的相应的近端106电气地耦合(连接)。
[0030]图4示出了紧接在使用封装材料包封半导体管芯210之前的其中一个部分装配的电气耦合的装置300通过3-3’的横截面图。如图所示，存在两部分塑模，包括与上塑模402对准的下塑模401。下塑模401具有下塑模腔403，下塑模引线指槽404和下塑模引线指座405。上塑模402具有上塑模腔406，上塑模引线指槽407和上塑模引线指座408。上塑模引线指槽407与相应的下塑模弓I线指座405对准，并且下塑模弓I线指槽404中的每一个与相应的一个上塑模引线指座408对准。
[0031]参考图5，示出了根据本发明的优选实施例的紧接在利用封装材料501包封半导体管芯201之后的部分装配的电气耦合的装置300的通过3-3’的横截面视图。封装材料501是耐水性的电绝缘模塑化合物，其被注入塑制成上下塑模腔403、406。在封装处理期间封装材料501被注入塑模(注入模制)，其包括将引线指104分隔成第一组引线指502和第二组引线指503。
[0032]通过如下内容的共同作用关系来实现该分隔:(a)下塑模引线指槽404和上塑模引线指座408，其在第一平面Pl中捕捉和保持第一组引线指502 ;以及(b)下塑模引线指座405和上塑模引线指槽407，其在捕捉和弯曲第二组引线指503，以使得它们的近端106位于第二平面P2中。更具体地，第一组引线指502的近端106位于第一平面Pl中，而第二组引线指503的近端106位于第二平面P2中。一旦设置了封装材料501，则去除塑模401，402，并且第一和第二组引线指502、503的近端106仅仅通过封装材料501被间隔和保持在它们相应的平面PU P2中。
[0033]参考图6，示出了根据本发明的优选实施例的在封装之后的导电引线框片100上的包封的半导体器件600的平面图。如图所示，封装材料501已经被模制到导电引线框片100，由此包封每一个半导体管芯201、每一个管芯衬垫102、引线指104的近端106和接合线301。通过沿着切单线601切割或者冲压处理，从引线框片100移除每一个包封的半导体器件600 (切单)。
[0034]在图7中，示出了根据本发明的优选实施例的在从图1的导电引线框片移除之后的半导体器件700的平面图。如图所示，第一组引线指502与第二组引线指503交错。更具体地，第一组引线指502的成员与第二组引线指503的成员交替排列。
[0035]参考图8，示出了根据本发明的优选实施例的半导体器件700的通过7-7’的横截面视图。第一组引线指502的近端106与第二组引线指503的近端106间隔开，并且位于与第二组引线指503的近端106的平面不同的平面中。第一组引线指502位于与管芯衬垫102相同的平面中，第二组引线指503的每一个成员具有在塑模处理期间由座405和槽407的交互作用所引起的中间弯曲801。
[0036]图9示出了根据本发明的优选实施例的在弯曲半导体器件700的引线指104之后的半导体器件700的通过7-7’的横截面图。更具体地，如图所示，第一组引线指502被弯曲，以使得它们具有安装脚902，并且第二组引线指503也被弯曲，以使得它们也具有安装脚 903。
[0037]参考图10，示出了根据本发明的优选实施例的装配和形成的半导体器件1000的侧视图。半导体器件1000是如图9所示的封装，并且在使用中其通过安装脚902、903安装到电路板等。本领域技术人员将明白，凸出的第一和第二组引线指502、503已经经历了修整和成形操作，以使得形成四侧引脚扁平类型的封装。安装脚902、903 (远端105)位于第三平面P3中，该第三平面与第一和第二平面PU P2间隔开。通常并且如所示的，第一和第二平面PU P2彼此平行并且第三平面P3也平行于第一和第二平面21、22 二者。
[0038]第一组引线指502与管芯衬垫102间隔并且从管芯衬垫102向外凸出，并且引线指的近端106接近于管芯衬垫102并且其远端105远离管芯衬垫102。此外，第一组引线502的近端位于第一平面Pl中，第二组引线指503与管芯衬垫102间隔并且从管芯衬垫102向外凸出。第二组引线指503的近端106接近于管芯衬垫102并且远端105远离管芯衬垫102。第二组引线指503的近端106位于与第一平面Pl间隔开的第二平面P2中。
[0039]图11示出了图9的半导体器件的一部分的放大图。如图所示，在平面Pl和P2之间存在空间SI。空间SI仅仅通过封装材料501保持，封装材料501作为用于封装的间隔物、电绝缘体和耐水性密封。
[0040]参考图12，示出了根据本发明的另一优选实施例的导电引线框片1200的平面图。该实施例中，引线框片1200具有多个引线框1201，其每一个包括管芯衬垫1202、围绕管芯衬垫1202的框架部件1203和多个引线指1204。引线指1204从框架部件1203朝向管芯衬垫1202延伸，并且引线指具有连接到框架部件的远端1205和靠近管芯衬垫1202的近端106。引线框片1200可用于形成半导体封装1000，在半导体封装1000中，第二组引线指1220的每一个成员比第一组引线指1210的每一个成员更长。该长度差可以是有益的，因为第二组引线指1220在被弯曲位于第二平面P2中之前几乎可以接触到管芯衬垫1202，因此该长度差允许提供平面P1、P2之间的更大的空间SI。
[0041]图13示出了根据本发明的另一优选实施例的装配和形成的半导体器件1300的侧视图。半导体器件1300类似于半导体封装1000并且以与封装1000相似的方式制造和封装。相应地，为了避免重复，将仅仅描述不同之处。
[0042]如图所示的，半导体器件1300具有第一组引线指1302和第二组引线指1303。可以例如从导电引线框片100或者导电引线框片1200形成半导体器件1300。在该实施例中，第二组引线指1303比第一组引线指1302更长，因此与引线指1302相比，引线指1303显著地延伸出封装材料501更远。更具体地，与第一组引线指1302的远端相比，第二组引线指1303的远端与封装材料501间隔得更远。关于这一点，第二组引线指1303的远端与封装材料501间隔距离D1，第一组引线指1302的远端与封装材料501间隔距离D2。本领域技术人员将会理解，Dl和D2的不同距离或者长度是修整和成形的结果。
[0043]如图所示，第一组引线指1302的竖直部分1312位于与第二组引线指1303的竖直部分1313不同的平面中。有益地，该优选实施例可以允许更细微的引线间距，尤其是当由于相邻引线指远端的相互邻近而导致焊料使电路板短路可能成为一个问题时，更是如此。
[0044]图14示出了紧接在利用封装材料包封之前的微距引线装置1400的一部分的横截面图。微距引线装置1400基本上与其中一个装置300相同，不同之处在于封装1400中的弓丨线指的引线间距1440更细。即，引线之间的间隔更小。如图所示，存在两部分塑模，包括与上塑模1402对准的下塑模1401。下塑模1401具有下塑模腔(未示出)和下塑模引线指槽1404和下塑模引线指座1405。上塑模1402具有上塑模腔(未示出)，上塑模引线指槽1407和上塑模引线指座1408。上塑模引线指槽1407与相应的下塑模引线指座1405对准，并且下塑模引线指槽1404中的每一个与相应的一个上塑模引线指座1408对准。
[0045]参考图15，示出了根据本发明的优选实施例的紧接在利用封装材料(未示出)包封之后的微距引线装置1400。封装材料是耐水性的电绝缘模塑化合物，其被注入模制成上下塑模腔。在封装处理期间封装材料被注入塑模(注入模制)，其包括将引线指1440分隔成第一组引线指1542和第二组引线指1543。
[0046]如上所述，通过如下内容的共同作用的相互关系来实现该分隔:(a)下塑模引线指槽1404和上塑模引线指座1408，其在第一平面Pl中捕捉和保持第一组引线指1542 ;以及(b)下塑模引线指座1405和上塑模引线指槽1407，其捕捉和弯曲第二组引线指1543以使得它们的近端位于第二平面P2中。
[0047]现在参考图16，示出了根据本发明的优选实施例的封装半导体管芯的方法1600的流程图。本领域技术人员将理解，将在必要时参考图1到11来描述方法1600，然而，所述方法不局限于图1到11的具体实施例。方法1600包括:在步骤1610，提供导电引线框片100，然而，还可以提供片材1600作为一种替换。在步骤1620，将每一个半导体管芯201连附到相应的管芯衬垫102。在步骤1630，执行如下处理，将每一个半导体管芯201上的接触衬垫202电气地耦合到引线指104的相应的近端106。通常通过现有的线接合处理来执行该电气耦合。接下来，在步骤1640，方法1600执行使用封装材料501包封至少管芯201、管芯衬垫102和引线指104的近端106。包封处理包括将引线指分隔为第一和第二组引线指502、503。此外，在分隔之后，第一组引线指502的近端106位于第一平面Pl中，第二组引线指503的近端106位于第二平面P2中，第二平面P2仅仅通过封装材料501与第一平面Pl隔开和保持。
[0048]通过使用包括下塑模401和上塑模402的两部分塑模的注入模制来执行该包封。关于这一点，引线指的近端106位于该两部分塑模中，塑模的槽和座捕捉和弯曲第二组引线指503的近端106，以使得其位于第二平面P2中。
[0049]在步骤1650，从框架部件103分隔引线指104以提供半导体器件700。在修整和成形期间执行分隔，在修整和形成期间，第一和第二组引线指502、503的远端105被弯曲以具有安装脚902、903，以使得它们具有位于第三平面P3中的安装脚902、903。由此，如本领域技术人员将理解的，在完成方法1600之后将形成多个半导体封装1000，半导体封装1000具有位于与第一和第二平面P1、P2间隔开的第三平面P3中的安装脚902、903。如本领域技术人员将理解的，方法1600还可以被有益地用于提供半导体封装1300或者类似的封装。
[0050]在图中所示的实施例中，第二平面P2位于第一平面Pl之上或者上方。然而，这不是必要条件，因为在可选实施例中第二平面P2可以位于第一平面Pl之下或下方。此外，本领域技术人员还应该理解，可以修整和/或形成引线指104以使得例如第一和第二组引线指502、503不必被弯曲(例如如所示的翼形)，而是可以具有其他的形状。
[0051]尽管说明显示了管芯衬垫102被封装材料501完全地包封，然而管芯衬垫102可以具有暴露的底表面，在这种情况下，封装材料501将仅仅覆盖半导体管芯201没有覆盖的管芯衬垫102的侧面和部分顶表面。
[0052]有益地，引线指104的近端106被配置在由空间SI间隔开的隔开的平面P1、P2中。由封装材料501将近端106保持在它们相关的间隔平面中。相应地，因为引线指之间的间隙(间距)相对较窄，因此本发明可以减小或者降低相邻引线指之间发生短路故障的可能性。此外，本发明提供了在平面P1、P2中间隔引线指104的近端106，而不需要位于选择的引线指104之间的附加间隔物部件的精确布置。
[0053]已经出于示例和说明的目的给出了本发明的【具体实施方式】，但是其不是穷举的或者局限于所公开的形式的公开内容。本领域技术人员将理解，在不背离本发明宽广的创造性构思的情况下，可以对上述实施例做出改变。因此，应当理解本发明不局限于所公开的具体实施例，而是覆盖正如所附的权利要求书所定义的本发明的精神和保护范围内的各种改型。
【权利要求】
1.一种封装半导体管芯的方法，所述方法包括: 提供导电引线框片，所述导电引线框片具有至少一个管芯衬垫、围绕管芯衬垫的框架部件和多个引线指，其中所述引线指从所述框架部件向所述管芯衬垫延伸，并且其中每一个引线指具有连接到所述框架部件的远端和靠近所述管芯衬垫的近端； 将半导体管芯连附到所述管芯衬垫； 将所述半导体管芯上的接触衬垫电气地连接到所述引线指的相应的近端；以及利用封装材料包封至少管芯、管芯衬垫和所述引线指的近端，其中所述包封包括将引线指分隔为第一组引线指和第二组引线指，以及 其中第一组引线指的近端位于第一平面中，第二组引线指的近端位于第二平面中，第二平面仅仅通过所述封装材料与第一平面隔开并保持。
2.如权利要求1的封装半导体管芯的方法，其中第一和第二组引线指交错。
3.如权利要求2的封装半导体管芯的方法，其中第一组引线指的成员与第二组引线指的成员交替排列。
4.如权利要求1的封装半导体管芯的方法，其中通过模制执行所述包封。
5.如权利要求4的封装半导体管芯的方法，其中通过引线指的近端位于其内的塑模执行所述模制，并且其中所述塑模具有捕捉和弯曲第二组引线指的近端以使第二组引线指的近端位于第二平面中的槽和座。
6.如权利要求1的封装半导体管芯的方法，进一步包括分隔所述引线指和所述框架部件。`
7.如权利要求6的封装半导体管芯的方法，进一步包括弯曲所述引线指以使得所述引线指的远端位于与第一和第二平面间隔开的第三平面中。
8.如权利要求7的封装半导体管芯的方法，其中所述第一和第二平面彼此平行。
9.如权利要求8的封装半导体管芯的方法，其中所述第三平面平行于第一平面。
10.如权利要求1的封装半导体管芯的方法，其中与第一组引线指的各成员相比，第二组引线指的各成员更长。
11.如权利要求1的封装半导体管芯的方法，其中与第一组引线指的远端相比，所述第二组引线指的远端与所述封装材料间隔得更远。
12.—种半导体器件，包括: 管芯衬垫； 第一组引线指，与所述管芯衬垫间隔开并且从所述管芯衬垫向外凸出，其中所述引线指具有接近于所述管芯衬垫的近端和更远离所述管芯衬垫的远端，以及其中第一组引线指的近端位于第一平面中； 第二组引线指，与所述管芯衬垫间隔开并且从所述管芯衬垫向外凸出，其中第二组引线指具有接近于所述管芯衬垫的近端和更远离所述管芯衬垫的远端，以及其中第二组引线指的近端位于与第一平面间隔开的第二平面中； 半导体管芯，连附到所述管芯衬垫，其中所述半导体管芯上的接合衬垫利用接合线电气地耦合到第一和第二组引线指的相应的所述近端；以及 封装材料，覆盖所述接合线、半导体管芯和第一和第二组引线指的近端，其中所述封装材料被配置在第一和第二组引线指的近端之间的空间中，以使得所述封装材料将第一组引线指保持在第一平面中以及将第二组引线指保持在第二平面中，其中第一和第二组引线指的远端从所述封装材料向外凸出并且允许与所述半导体管芯的外部电连接。
13.如权利要求12的半导体器件，其中第一和第二组引线指交错。
14.如权利要求13的半导体器件，其中第一组引线指的成员与第二组引线指的成员交替排列。
15.如权利要求12的半导体器件，其中所述封装材料是模塑化合物，并且其中当所述引线指被所述封装材料覆盖时，第二组引线指的近端被安置位于第二平面中。
16.如权利要求12的半导体器件，其中所述第一和第二平面彼此平行。
17.如权利要求12的半导体器件，其中所述引线指的远端位于与第一和第二平面间隔开的第三平面中。
18.如权利要求17的半导体器件，其中所述第三平面平行于第一平面。
19.如权利要求18的半导体器件，其中所述第三平面平行于第一和第二平面。
20.如权利要求12的半导体器件，其中与第一组引线指的远端相比，所述第二组引线指的远端从所述封装材料延伸得更远。
【文档编号】H01L23/31GK103681383SQ201210333682
【公开日】2014年3月26日 申请日期:2012年9月11日 优先权日:2012年9月11日
【发明者】姚晋钟, 白志刚, 臧园 申请人:飞思卡尔半导体公司
【专利摘要】一种装配半导体器件的方法，包括引线指具有连接到框架部件的远端和靠近管芯衬垫的近端。管芯连附到管芯衬垫，管芯连接衬垫利用接合线电气地连接到引线指的近端。利用密封剂包封管芯，接合线和引线指的一部分。包封处理包括将引线指分隔为第一和第二组引线指。此外，第一组引线指的近端位于第一平面中，第二组引线指的近端位于第二平面中，仅仅通过所述封装材料隔开和保持第二平面和第一平面。
【专利说明】半导体器件及其装配方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及半导体封装，以及更具体地涉及具有相对较高引线数目的半导体封装。
[0002]半导体管芯是形成在半导体晶片(例如硅晶片)上的小型装置。上述管芯通常是从晶片切下并且利用引线框封装在半导体封装中。引线框是通常为铜或者镍合金的金属框，其支撑管芯并且提供用于封装管芯的外部电连接。引线框通常包括标记(管芯衬垫)和关联的近端引线指(引线)。半导体管芯连附到标记，并且管芯上的接合衬垫利用接合线电气地连接到引线框的引线指。利用保护性封装材料包封管芯和接合线，以形成半导体器件或者封装。引线指从包封向外凸出或者至少与包封齐平，从而它们可以被用作端子，允许半导体器件被直接电气地连接到其他装置或者印刷电路板(PCB )。
[0003]正在装配的半导体器件具有到封装引脚数的增加的功能性(外部端子或者I/O数目)。这部分地是由于允许管芯尺寸减小或每管芯上更多电路的改进的硅管芯制造技术。然而，封装的尺寸和引线指之间的间隔或间距限制了引线或者外部连接的数目。关于这一点，减小的引线指间距通常增加了短路故障的可能性，其降低了成品率并且增加了生产成本。
[0004]一个可以克服或减轻与减小的引线指间距相关联的问题的解决方案是，通过利用绝缘隔离物在不同平面中间隔相邻的引线指。该间隔物尽管是有益的，但是需要在利用接合线将接合衬垫电气地连接到引线之前在所选择的引线之间相对细致和精确的布置。因此，如果可以在不同平面中间隔相邻的引线指而不需要上述绝缘隔离物，那么将会是有益的。
【专利附图】
【附图说明】
[0005]参考以下优选实施例和附图的说明可以更好地理解本发明及其目的和优点，其中:
[0006]图1示出了根据本发明的优选实施例的导电引线框片的平面图；
[0007]图2示出了根据本发明的优选实施例的形成在图1的导电引线框片上的部分装配的封装的平面图，其每一个包括连接的半导体管芯；
[0008]图3示出了根据本发明的优选实施例的形成在图1的导电引线框片上的部分装配的电气耦合封装的平面图，每一个半导体管芯的接触衬垫电气地耦合到引线框片的引线指;
[0009]图4示出了紧接在使用封装材料包封半导体管芯之前的其中一个图3的封装通过
3-3’的横截面图；
[0010]图5示出了根据本发明的优选实施例的紧接在使用封装材料包封半导体管芯之后的其中一个图3的封装通过3-3’的横截面图；
[0011]图6示出了根据本发明的优选实施例的在封装之后的图1的导电引线框片上的包封的半导体封装的平面图；
[0012]图7示出了根据本发明的优选实施例的在从图1的导电引线框片移除之后的半导体封装的平面图；
[0013]图8示出了根据本发明的优选实施例的图7的半导体封装通过7-7’的横截面图；
[0014]图9示出了根据本发明的优选实施例的在弯曲引线指之后的图7的通过7-7’的半导体封装的横截面图；
[0015]图10示出了根据本发明的优选实施例的图9的半导体封装的侧视图；
[0016]图11示出了根据本发明的优选实施例的图9的半导体封装的一部分的放大图；
[0017]图12示出了根据本发明的另一优选实施例的导电引线框片的平面图；
[0018]图13示出了根据本发明的另一优选实施例的半导体封装的侧视图；
[0019]图14示出了根据本发明的优选实施例的紧接在利用封装材料包封之前的微距引线封装的一部分的横截面图；
[0020]图15示出了根据本发明的优选实施例的紧接在利用封装材料包封之后的图14的微距引线封装；以及
[0021]图16示出了根据本发明的优选实施例的封装半导体管芯的方法的流程图。
【具体实施方式】
[0022]以下参考附图阐述的【具体实施方式】意在描述当前本发明的优选实施例，而并非意图表示本发明仅仅可以以这种形式实施。将要理解，可以通过意图被包括在本发明精神和保护范围内的不同的实施例来完成相同的或等效的功能。在所有图中，相同的数字被用于表明相同的部件。如此外"术语“包括”、“包含”或其任何变型意指非排他性的包括，由此包括一系列组成部分的流程、方法、物品、组分或装置不仅包括所述的这些组成部分〃而且还包括没有明确列出的其他组成部分或上述流程、方法、物品或装置所固有的组成部分。在没有更多约束的情况下，用"包括"进行的部件或者步骤排除了包括该部件或者步骤的附加的相同部件或者步骤的存在。
[0023]附图中的某些特征已经被放大以便于说明，附图和其中的部件不一定是成比例的。进一步，以四侧引脚扁平封装(QFP)类型封装的实现示出了本发明。然而，本领域普通技术人员将容易地理解本发明的细节并且理解本发明适用于所有的引线封装类型和它们的变型。
[0024]在一个实施例中，本发明提供了一种装配半导体器件的方法。该方法包括
[0025]提供导电引线框片，所述导电引线框片具有至少一个管芯衬垫、围绕管芯衬垫的框架部件和多个引线指。引线指从框架部件向管芯衬垫延伸，并且其中每一个引线指具有连接到所述框架部件的远端和靠近管芯衬垫的近端。该方法包括将半导体管芯连附到所述管芯衬垫，并且将所述半导体管芯上的接触衬垫电气地耦合到引线指的相应的近端。该方法进一步包括利用封装材料包封至少管芯、管芯衬垫和所述引线指的近端。包封处理包括将引线指分隔为第一组引线指和第二组引线指，以及其中第一组引线指的近端位于第一平面中，第二组引线指的近端位于第二平面中，第二平面仅仅通过所述封装材料与第一平面隔开并保持。
[0026]在另一个实施例中，本发明提供了一种半导体器件，包括管芯衬垫和第一组引线指，与所述管芯衬垫间隔开并且从所述管芯衬垫向外凸出，其中所述引线指具有接近于所述管芯衬垫的近端和更远离所述管芯衬垫的远端，以及其中第一组引线指的近端位于第一平面中。第二组引线指与所述管芯衬垫间隔开并且从所述管芯衬垫向外凸出。第二组引线指具有接近于所述管芯衬垫的近端和更远离所述管芯衬垫的远端。第二组引线指的近端位于与第一平面间隔开的第二平面中。半导体管芯连附到管芯衬垫的表面，并且半导体管芯的接合衬垫利用接合线电气地耦合到第一和第二组引线指的相应的所述近端。封装材料覆盖接合线、管芯和第一和第二组引线指的近端。封装材料被配置在第一和第二组引线指的近端之间的空间中并且将第一组引线指保持在第一平面中以及将第二组引线指保持在第二平面中。第一和第二组引线指的远端从封装材料向外凸出并且允许与半导体管芯的外部电连接。
[0027]现在参考图1，示出了根据本发明的优选实施例的导电引线框片100的平面图。引线框片100具有多个引线框101，其每一个包括管芯衬垫102、围绕管芯衬垫102的框架部件103和多个引线指104。引线指104从框架部件103朝向管芯衬垫102延伸，并且引线指具有连接到框架部件的远端105和靠近管芯衬垫102的近端106。
[0028]图2示出了根据本发明的优选实施例的形成在导电引线框片100上的部分装配的装置200的平面图，其每一个包括连接的半导体管芯201。通常，利用本领域技术人员已知的接合中介(未示出)将半导体管芯201连附到管芯衬垫102。此外，由于已知各种尺寸的半导体管芯，因此应当理解，管芯衬垫102的尺寸和形状将取决于被封装的具体的半导体管芯201。半导体管芯201具有作为输入、输出或者电源节点的接触衬垫202 (其可以是电路电极)。接触衬垫202被配置在半导体管芯201的上表面或者有源表面上。
[0029]参考图3，示出了根据本发明的优选实施例的形成在导电引线框片100上的部分装配的电气耦合的装置300的平面图，每一个半导体管芯201的接触衬垫202电气地耦合到引线框片100的引线指104。接触衬垫202通过接合线301与引线指104的相应的近端106电气地耦合(连接)。
[0030]图4示出了紧接在使用封装材料包封半导体管芯210之前的其中一个部分装配的电气耦合的装置300通过3-3’的横截面图。如图所示，存在两部分塑模，包括与上塑模402对准的下塑模401。下塑模401具有下塑模腔403，下塑模引线指槽404和下塑模引线指座405。上塑模402具有上塑模腔406，上塑模引线指槽407和上塑模引线指座408。上塑模引线指槽407与相应的下塑模弓I线指座405对准，并且下塑模弓I线指槽404中的每一个与相应的一个上塑模引线指座408对准。
[0031]参考图5，示出了根据本发明的优选实施例的紧接在利用封装材料501包封半导体管芯201之后的部分装配的电气耦合的装置300的通过3-3’的横截面视图。封装材料501是耐水性的电绝缘模塑化合物，其被注入塑制成上下塑模腔403、406。在封装处理期间封装材料501被注入塑模(注入模制)，其包括将引线指104分隔成第一组引线指502和第二组引线指503。
[0032]通过如下内容的共同作用关系来实现该分隔:(a)下塑模引线指槽404和上塑模引线指座408，其在第一平面Pl中捕捉和保持第一组引线指502 ;以及(b)下塑模引线指座405和上塑模引线指槽407，其在捕捉和弯曲第二组引线指503，以使得它们的近端106位于第二平面P2中。更具体地，第一组引线指502的近端106位于第一平面Pl中，而第二组引线指503的近端106位于第二平面P2中。一旦设置了封装材料501，则去除塑模401，402，并且第一和第二组引线指502、503的近端106仅仅通过封装材料501被间隔和保持在它们相应的平面PU P2中。
[0033]参考图6，示出了根据本发明的优选实施例的在封装之后的导电引线框片100上的包封的半导体器件600的平面图。如图所示，封装材料501已经被模制到导电引线框片100，由此包封每一个半导体管芯201、每一个管芯衬垫102、引线指104的近端106和接合线301。通过沿着切单线601切割或者冲压处理，从引线框片100移除每一个包封的半导体器件600 (切单)。
[0034]在图7中，示出了根据本发明的优选实施例的在从图1的导电引线框片移除之后的半导体器件700的平面图。如图所示，第一组引线指502与第二组引线指503交错。更具体地，第一组引线指502的成员与第二组引线指503的成员交替排列。
[0035]参考图8，示出了根据本发明的优选实施例的半导体器件700的通过7-7’的横截面视图。第一组引线指502的近端106与第二组引线指503的近端106间隔开，并且位于与第二组引线指503的近端106的平面不同的平面中。第一组引线指502位于与管芯衬垫102相同的平面中，第二组引线指503的每一个成员具有在塑模处理期间由座405和槽407的交互作用所引起的中间弯曲801。
[0036]图9示出了根据本发明的优选实施例的在弯曲半导体器件700的引线指104之后的半导体器件700的通过7-7’的横截面图。更具体地，如图所示，第一组引线指502被弯曲，以使得它们具有安装脚902，并且第二组引线指503也被弯曲，以使得它们也具有安装脚 903。
[0037]参考图10，示出了根据本发明的优选实施例的装配和形成的半导体器件1000的侧视图。半导体器件1000是如图9所示的封装，并且在使用中其通过安装脚902、903安装到电路板等。本领域技术人员将明白，凸出的第一和第二组引线指502、503已经经历了修整和成形操作，以使得形成四侧引脚扁平类型的封装。安装脚902、903 (远端105)位于第三平面P3中，该第三平面与第一和第二平面PU P2间隔开。通常并且如所示的，第一和第二平面PU P2彼此平行并且第三平面P3也平行于第一和第二平面21、22 二者。
[0038]第一组引线指502与管芯衬垫102间隔并且从管芯衬垫102向外凸出，并且引线指的近端106接近于管芯衬垫102并且其远端105远离管芯衬垫102。此外，第一组引线502的近端位于第一平面Pl中，第二组引线指503与管芯衬垫102间隔并且从管芯衬垫102向外凸出。第二组引线指503的近端106接近于管芯衬垫102并且远端105远离管芯衬垫102。第二组引线指503的近端106位于与第一平面Pl间隔开的第二平面P2中。
[0039]图11示出了图9的半导体器件的一部分的放大图。如图所示，在平面Pl和P2之间存在空间SI。空间SI仅仅通过封装材料501保持，封装材料501作为用于封装的间隔物、电绝缘体和耐水性密封。
[0040]参考图12，示出了根据本发明的另一优选实施例的导电引线框片1200的平面图。该实施例中，引线框片1200具有多个引线框1201，其每一个包括管芯衬垫1202、围绕管芯衬垫1202的框架部件1203和多个引线指1204。引线指1204从框架部件1203朝向管芯衬垫1202延伸，并且引线指具有连接到框架部件的远端1205和靠近管芯衬垫1202的近端106。引线框片1200可用于形成半导体封装1000，在半导体封装1000中，第二组引线指1220的每一个成员比第一组引线指1210的每一个成员更长。该长度差可以是有益的，因为第二组引线指1220在被弯曲位于第二平面P2中之前几乎可以接触到管芯衬垫1202，因此该长度差允许提供平面P1、P2之间的更大的空间SI。
[0041]图13示出了根据本发明的另一优选实施例的装配和形成的半导体器件1300的侧视图。半导体器件1300类似于半导体封装1000并且以与封装1000相似的方式制造和封装。相应地，为了避免重复，将仅仅描述不同之处。
[0042]如图所示的，半导体器件1300具有第一组引线指1302和第二组引线指1303。可以例如从导电引线框片100或者导电引线框片1200形成半导体器件1300。在该实施例中，第二组引线指1303比第一组引线指1302更长，因此与引线指1302相比，引线指1303显著地延伸出封装材料501更远。更具体地，与第一组引线指1302的远端相比，第二组引线指1303的远端与封装材料501间隔得更远。关于这一点，第二组引线指1303的远端与封装材料501间隔距离D1，第一组引线指1302的远端与封装材料501间隔距离D2。本领域技术人员将会理解，Dl和D2的不同距离或者长度是修整和成形的结果。
[0043]如图所示，第一组引线指1302的竖直部分1312位于与第二组引线指1303的竖直部分1313不同的平面中。有益地，该优选实施例可以允许更细微的引线间距，尤其是当由于相邻引线指远端的相互邻近而导致焊料使电路板短路可能成为一个问题时，更是如此。
[0044]图14示出了紧接在利用封装材料包封之前的微距引线装置1400的一部分的横截面图。微距引线装置1400基本上与其中一个装置300相同，不同之处在于封装1400中的弓丨线指的引线间距1440更细。即，引线之间的间隔更小。如图所示，存在两部分塑模，包括与上塑模1402对准的下塑模1401。下塑模1401具有下塑模腔(未示出)和下塑模引线指槽1404和下塑模引线指座1405。上塑模1402具有上塑模腔(未示出)，上塑模引线指槽1407和上塑模引线指座1408。上塑模引线指槽1407与相应的下塑模引线指座1405对准，并且下塑模引线指槽1404中的每一个与相应的一个上塑模引线指座1408对准。
[0045]参考图15，示出了根据本发明的优选实施例的紧接在利用封装材料(未示出)包封之后的微距引线装置1400。封装材料是耐水性的电绝缘模塑化合物，其被注入模制成上下塑模腔。在封装处理期间封装材料被注入塑模(注入模制)，其包括将引线指1440分隔成第一组引线指1542和第二组引线指1543。
[0046]如上所述，通过如下内容的共同作用的相互关系来实现该分隔:(a)下塑模引线指槽1404和上塑模引线指座1408，其在第一平面Pl中捕捉和保持第一组引线指1542 ;以及(b)下塑模引线指座1405和上塑模引线指槽1407，其捕捉和弯曲第二组引线指1543以使得它们的近端位于第二平面P2中。
[0047]现在参考图16，示出了根据本发明的优选实施例的封装半导体管芯的方法1600的流程图。本领域技术人员将理解，将在必要时参考图1到11来描述方法1600，然而，所述方法不局限于图1到11的具体实施例。方法1600包括:在步骤1610，提供导电引线框片100，然而，还可以提供片材1600作为一种替换。在步骤1620，将每一个半导体管芯201连附到相应的管芯衬垫102。在步骤1630，执行如下处理，将每一个半导体管芯201上的接触衬垫202电气地耦合到引线指104的相应的近端106。通常通过现有的线接合处理来执行该电气耦合。接下来，在步骤1640，方法1600执行使用封装材料501包封至少管芯201、管芯衬垫102和引线指104的近端106。包封处理包括将引线指分隔为第一和第二组引线指502、503。此外，在分隔之后，第一组引线指502的近端106位于第一平面Pl中，第二组引线指503的近端106位于第二平面P2中，第二平面P2仅仅通过封装材料501与第一平面Pl隔开和保持。
[0048]通过使用包括下塑模401和上塑模402的两部分塑模的注入模制来执行该包封。关于这一点，引线指的近端106位于该两部分塑模中，塑模的槽和座捕捉和弯曲第二组引线指503的近端106，以使得其位于第二平面P2中。
[0049]在步骤1650，从框架部件103分隔引线指104以提供半导体器件700。在修整和成形期间执行分隔，在修整和形成期间，第一和第二组引线指502、503的远端105被弯曲以具有安装脚902、903，以使得它们具有位于第三平面P3中的安装脚902、903。由此，如本领域技术人员将理解的，在完成方法1600之后将形成多个半导体封装1000，半导体封装1000具有位于与第一和第二平面P1、P2间隔开的第三平面P3中的安装脚902、903。如本领域技术人员将理解的，方法1600还可以被有益地用于提供半导体封装1300或者类似的封装。
[0050]在图中所示的实施例中，第二平面P2位于第一平面Pl之上或者上方。然而，这不是必要条件，因为在可选实施例中第二平面P2可以位于第一平面Pl之下或下方。此外，本领域技术人员还应该理解，可以修整和/或形成引线指104以使得例如第一和第二组引线指502、503不必被弯曲(例如如所示的翼形)，而是可以具有其他的形状。
[0051]尽管说明显示了管芯衬垫102被封装材料501完全地包封，然而管芯衬垫102可以具有暴露的底表面，在这种情况下，封装材料501将仅仅覆盖半导体管芯201没有覆盖的管芯衬垫102的侧面和部分顶表面。
[0052]有益地，引线指104的近端106被配置在由空间SI间隔开的隔开的平面P1、P2中。由封装材料501将近端106保持在它们相关的间隔平面中。相应地，因为引线指之间的间隙(间距)相对较窄，因此本发明可以减小或者降低相邻引线指之间发生短路故障的可能性。此外，本发明提供了在平面P1、P2中间隔引线指104的近端106，而不需要位于选择的引线指104之间的附加间隔物部件的精确布置。
[0053]已经出于示例和说明的目的给出了本发明的【具体实施方式】，但是其不是穷举的或者局限于所公开的形式的公开内容。本领域技术人员将理解，在不背离本发明宽广的创造性构思的情况下，可以对上述实施例做出改变。因此，应当理解本发明不局限于所公开的具体实施例，而是覆盖正如所附的权利要求书所定义的本发明的精神和保护范围内的各种改型。
【权利要求】
1.一种封装半导体管芯的方法，所述方法包括: 提供导电引线框片，所述导电引线框片具有至少一个管芯衬垫、围绕管芯衬垫的框架部件和多个引线指，其中所述引线指从所述框架部件向所述管芯衬垫延伸，并且其中每一个引线指具有连接到所述框架部件的远端和靠近所述管芯衬垫的近端； 将半导体管芯连附到所述管芯衬垫； 将所述半导体管芯上的接触衬垫电气地连接到所述引线指的相应的近端；以及利用封装材料包封至少管芯、管芯衬垫和所述引线指的近端，其中所述包封包括将引线指分隔为第一组引线指和第二组引线指，以及 其中第一组引线指的近端位于第一平面中，第二组引线指的近端位于第二平面中，第二平面仅仅通过所述封装材料与第一平面隔开并保持。
2.如权利要求1的封装半导体管芯的方法，其中第一和第二组引线指交错。
3.如权利要求2的封装半导体管芯的方法，其中第一组引线指的成员与第二组引线指的成员交替排列。
4.如权利要求1的封装半导体管芯的方法，其中通过模制执行所述包封。
5.如权利要求4的封装半导体管芯的方法，其中通过引线指的近端位于其内的塑模执行所述模制，并且其中所述塑模具有捕捉和弯曲第二组引线指的近端以使第二组引线指的近端位于第二平面中的槽和座。
6.如权利要求1的封装半导体管芯的方法，进一步包括分隔所述引线指和所述框架部件。`
7.如权利要求6的封装半导体管芯的方法，进一步包括弯曲所述引线指以使得所述引线指的远端位于与第一和第二平面间隔开的第三平面中。
8.如权利要求7的封装半导体管芯的方法，其中所述第一和第二平面彼此平行。
9.如权利要求8的封装半导体管芯的方法，其中所述第三平面平行于第一平面。
10.如权利要求1的封装半导体管芯的方法，其中与第一组引线指的各成员相比，第二组引线指的各成员更长。
11.如权利要求1的封装半导体管芯的方法，其中与第一组引线指的远端相比，所述第二组引线指的远端与所述封装材料间隔得更远。
12.—种半导体器件，包括: 管芯衬垫； 第一组引线指，与所述管芯衬垫间隔开并且从所述管芯衬垫向外凸出，其中所述引线指具有接近于所述管芯衬垫的近端和更远离所述管芯衬垫的远端，以及其中第一组引线指的近端位于第一平面中； 第二组引线指，与所述管芯衬垫间隔开并且从所述管芯衬垫向外凸出，其中第二组引线指具有接近于所述管芯衬垫的近端和更远离所述管芯衬垫的远端，以及其中第二组引线指的近端位于与第一平面间隔开的第二平面中； 半导体管芯，连附到所述管芯衬垫，其中所述半导体管芯上的接合衬垫利用接合线电气地耦合到第一和第二组引线指的相应的所述近端；以及 封装材料，覆盖所述接合线、半导体管芯和第一和第二组引线指的近端，其中所述封装材料被配置在第一和第二组引线指的近端之间的空间中，以使得所述封装材料将第一组引线指保持在第一平面中以及将第二组引线指保持在第二平面中，其中第一和第二组引线指的远端从所述封装材料向外凸出并且允许与所述半导体管芯的外部电连接。
13.如权利要求12的半导体器件，其中第一和第二组引线指交错。
14.如权利要求13的半导体器件，其中第一组引线指的成员与第二组引线指的成员交替排列。
15.如权利要求12的半导体器件，其中所述封装材料是模塑化合物，并且其中当所述引线指被所述封装材料覆盖时，第二组引线指的近端被安置位于第二平面中。
16.如权利要求12的半导体器件，其中所述第一和第二平面彼此平行。
17.如权利要求12的半导体器件，其中所述引线指的远端位于与第一和第二平面间隔开的第三平面中。
18.如权利要求17的半导体器件，其中所述第三平面平行于第一平面。
19.如权利要求18的半导体器件，其中所述第三平面平行于第一和第二平面。
20.如权利要求12的半导体器件，其中与第一组引线指的远端相比，所述第二组引线指的远端从所述封装材料延伸得更远。
【文档编号】H01L23/31GK103681383SQ201210333682
【公开日】2014年3月26日 申请日期:2012年9月11日 优先权日:2012年9月11日
【发明者】姚晋钟, 白志刚, 臧园 申请人:飞思卡尔半导体公司
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