專利名稱：樹脂密封半導(dǎo)體器件和引線框架、及其制造方法
背景技術(shù)：
1、發(fā)明領(lǐng)域本發(fā)明涉及一種樹脂密封半導(dǎo)體器件，其中，將半導(dǎo)體元件鍵合在引線框架的內(nèi)引線上，且其周圍由樹脂密封，且該樹脂密封半導(dǎo)體器件允許在垂直方向上疊置其它半導(dǎo)體器件或諸如電阻器的功能部件。
2、現(xiàn)有技術(shù)近些年來，為了應(yīng)對小型化和高密度的電子設(shè)備，需要諸如樹脂密封半導(dǎo)體器件的半導(dǎo)體部件的高密度封裝，并且因此已經(jīng)開發(fā)出更小更薄的半導(dǎo)體部件。例如，封裝類型從其中將外部端子設(shè)置在半導(dǎo)體器件的外圍上的外圍封裝轉(zhuǎn)變?yōu)槠渲邪凑崭駯艌D形將外部端子設(shè)置在半導(dǎo)體器件的安裝表面上的分區(qū)陣列封裝。而且，已經(jīng)開發(fā)出小而薄且還具有大量管腳的半導(dǎo)體器件。
下文中，將說明一種常規(guī)樹脂密封半導(dǎo)體器件。近些年來，實際上已經(jīng)開發(fā)出一種其中一側(cè)是用模子制成的被稱之為“QFN”(四方形平坦無引線封裝)的樹脂密封半導(dǎo)體器件作為小而薄的樹脂密封半導(dǎo)體器件(例如，參見JP2001-77277A)。
最初，作為常規(guī)樹脂密封半導(dǎo)體器件說明一種其中將管芯焊盤暴露在封裝體底表面上的QFN型樹脂密封半導(dǎo)體器件。

圖18A至18D舉例說明常規(guī)的QFN型樹脂密封半導(dǎo)體器件；圖18B是平面圖，而圖18A是沿圖18B中的線I-I的橫截面圖。此外，圖18C和18D舉例說明最常用的QFP(四方形平坦封裝)型樹脂密封半導(dǎo)體器件，其中外部端子從封裝樹脂內(nèi)朝向其外圍突出，圖18C是橫截面圖，而圖18D是平面圖。
如圖18A和18B中所示，常規(guī)QFN型樹脂密封半導(dǎo)體器件具有一種結(jié)構(gòu)，在該結(jié)構(gòu)中，將半導(dǎo)體元件52鍵合在引線框架的管芯焊盤51上，并且這樣布置多個內(nèi)部引線部分53以至于其端部與管芯焊盤51相對。半導(dǎo)體元件52的電極經(jīng)由細金屬布線54與內(nèi)部引線部分53的表面電連接。半導(dǎo)體元件52、管芯焊盤51、內(nèi)部引線部分53和細金屬布線54的周圍由密封樹脂55密封。內(nèi)部引線部分53的底表面和外部側(cè)表面分別暴露在來自密封樹脂55的封裝體的底表面和側(cè)表面上，以便于被布置為外部端子56。
此外，如圖18C和18D所示，常規(guī)QFP型樹脂密封半導(dǎo)體器件也具有一種結(jié)構(gòu)，在該結(jié)構(gòu)中，將半導(dǎo)體元件52鍵合在引線框架的管芯焊盤57上，并且這樣布置多個內(nèi)部引線部分58以至于其端部與管芯焊盤57相對。半導(dǎo)體元件52的電極經(jīng)由細金屬布線59與內(nèi)部引線部分58的表面電連接。半導(dǎo)體元件52、管芯焊盤57、內(nèi)部引線部分58和細金屬布線59的周圍由密封樹脂60密封。內(nèi)部引線部分58的尾端從密封樹脂60的側(cè)表面中突出，以便于被布置為封裝體的外部側(cè)表面上的外部端子61。
圖中未示出的在常規(guī)樹脂密封半導(dǎo)體器件中使用的引線框架包括基本上布置在框架的開口區(qū)域(opening region)中央的管芯焊盤51、用于支撐管芯焊盤51的懸掛引線部分62，它們中的每一個的一端連接到管芯焊盤51的各拐角，而另一端連接到引線框架，以及多個布置成以便于其端部與管芯焊盤51的相應(yīng)邊緣相對的內(nèi)部引線部分53。
在嘗試使具有這些結(jié)構(gòu)的常規(guī)樹脂密封半導(dǎo)體器件變得更小并且具有更高的密度時，諸如QFN的其中在半導(dǎo)體器件的外圍上布置外部端子的外圍型半導(dǎo)體器件已經(jīng)由諸如BGA(球柵陣列)的其中按照柵格圖形在半導(dǎo)體器件的底表面上布置外部端子的具有較高密度的分區(qū)陣列型半導(dǎo)體器件所替代。然而，由于要被安裝的基板的線和間隔的工藝(布線圖形設(shè)計)的限制和由通過利用焊錫膏的軟熔工藝的安裝方法所施加的限制，允許將這些半導(dǎo)體器件安裝在基板上的外部端子的最小可允許間距在諸如QFN的外圍型半導(dǎo)體器件的情況下為0.4mm，而在諸如BGA的分區(qū)陣列型半導(dǎo)體器件的情況下為0.65mm。因此，樹脂密封半導(dǎo)體器件的進一步小型化和高密度封裝變得很難。
此外，需要半導(dǎo)體器件與由移動電話等所代表的設(shè)備的較高功能性相匹配。例如，在移動電話的情況下，已經(jīng)使用在應(yīng)用中不小于1GHz的頻帶來實現(xiàn)穩(wěn)定的通信或當(dāng)前的移動通信(移動電話、PDA等)的工業(yè)領(lǐng)域中的大容量數(shù)據(jù)通信。將來，會日益增加對高頻帶信號通信的需求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種樹脂密封半導(dǎo)體器件及其制造方法，在該半導(dǎo)體器件中，可以將多個半導(dǎo)體元件或線圈與用于支持半導(dǎo)體元件功能的電阻器結(jié)合，且允許疊置其它的半導(dǎo)體器件。
根據(jù)本發(fā)明的樹脂密封半導(dǎo)體器件包括引線框架，包括多個設(shè)置在平面上的第一外部端子部分、由各個第一外部端子部分的背表面形成的且按照固定間隔布置以便于包圍內(nèi)部引線部分內(nèi)側(cè)的區(qū)域的內(nèi)部引線部分、以及由位于各個內(nèi)部引線部分外部的凸面部分的最高表面形成的第二外部端子部分；半導(dǎo)體元件，其連接焊盤經(jīng)由凸點被倒裝鍵合到內(nèi)部引線部分；以及密封樹脂，其至少密封包括內(nèi)部引線部分和經(jīng)由凸點的連接部分的半導(dǎo)體元件的周圍的一部分。在密封樹脂的下表面區(qū)域中沿著該區(qū)域外圍布置第一外部端子部分，而第二外部端子部分暴露在密封樹脂的上表面上。此外，將多個用于電連接的端子按照柵格圖形設(shè)置在第一外部端子部分內(nèi)部的區(qū)域中并暴露在密封樹脂的下表面上。
根據(jù)本發(fā)明的引線框架，包括設(shè)置在平面上的多個第一外部端子部分；內(nèi)部引線部分，由各自第一外部端子部分的背表面形成且按照固定間隔布置以便于包圍內(nèi)部引線部分內(nèi)部的區(qū)域；和第二外部端子部分，由位于各自內(nèi)部引線部分外部的凸面部分的最高表面形成。按照柵格圖形在內(nèi)部引線部分內(nèi)部的區(qū)域中設(shè)置多個用于電連接的端子。
根據(jù)本發(fā)明的制造樹脂密封半導(dǎo)體器件的方法，包括準(zhǔn)備具有上述結(jié)構(gòu)的引線框架；在第一半導(dǎo)體元件的電極上形成導(dǎo)電凸點；將第一半導(dǎo)體元件的電極經(jīng)由導(dǎo)電凸點分別與內(nèi)部引線部分的預(yù)定位置以及用于電連接的端子連接；使用樹脂密封內(nèi)部引線部分、第一半導(dǎo)體元件和導(dǎo)電凸點；將密封結(jié)構(gòu)與框架分離。
根據(jù)本發(fā)明的制造引線框架的方法是一種制造具有上述結(jié)構(gòu)的引線框架的方法。該方法包括準(zhǔn)備一個引線框架，在該引線框架中將要彼此獨立的端子是被連接起來的；在所述引線框架上形成電鍍層；給所述引線框架的一側(cè)上的表面提供保護片，在該引線框架中將要彼此獨立的端子是被連接起來的；分離將要彼此獨立的端子之間的連接部分；在所布置的內(nèi)部引線部分內(nèi)部的區(qū)域中提供多個用于電連接的端子。
附圖的簡要描述圖1A是圖解說明根據(jù)實施例1的樹脂密封半導(dǎo)體器件的平面圖，圖1B是其后視圖，而圖1C是其沿圖1A中的線A-A的橫截面圖；圖2A是用于圖解說明樹脂密封半導(dǎo)體器件的部分制造工藝的引線框架的平面圖，圖2B是由該工藝制造的樹脂密封半導(dǎo)體器件的后視圖，而圖2C至2F是該工藝的各步驟中的橫截面圖；圖3是圖解說明用于樹脂密封半導(dǎo)體器件的引線框架的一部分的平面圖；圖4A至4E是示出在內(nèi)部引線部分附近的引線框架形狀的實例的橫截面圖；圖5A是圖解說明其中疊置半導(dǎo)體元件的示例性樹脂密封半導(dǎo)體器件的平面圖，圖5B是其后視圖，而圖5C是其沿圖5A中的線C-C的橫截面圖；圖6A至6D圖解說明樹脂密封半導(dǎo)體器件的部分制造工藝；圖6A和6B為圖解說明該工藝各個步驟的透視圖，圖6C是圖6A的一部分的放大透視圖，而圖6D是圖6C的一部分的放大側(cè)視圖；圖7A是圖解說明根據(jù)實施例2的樹脂密封半導(dǎo)體器件的平面圖，圖7B是其后視圖，而圖7C是其沿圖7A中的線D-D的橫截面圖；圖8A是用于圖解說明樹脂密封半導(dǎo)體器件的部分制造工藝的引線框架的平面圖，圖8B是由該工藝制造的樹脂密封半導(dǎo)體器件的后視圖，而圖8C至8G是該工藝的各步驟中的橫截面圖；圖9A和9B是分別詳細圖解說明圖8F的步驟的橫截面圖和平面圖；圖10A和10B是分別示出圖7A至7C中示出的樹脂密封半導(dǎo)體器件的封裝體實例的橫截面圖和后視圖；圖11A是圖解說明根據(jù)實施例3的樹脂密封半導(dǎo)體器件的平面圖，圖11B是其后視圖，而圖11C是其沿圖11A中的線F-F的橫截面圖；圖12A是用于圖解說明樹脂密封半導(dǎo)體器件的部分制造工藝的引線框架的平面圖，圖12B是由該工藝制造的樹脂密封半導(dǎo)體器件的后視圖，而圖12C至12F是該工藝的各步驟中的橫截面圖；圖13A是圖解說明根據(jù)實施例4的樹脂密封半導(dǎo)體器件的平面圖，圖13B是其后視圖，而圖13C是其沿圖13A中的線G-G的橫截面圖；
圖14是示出頻率(GHz)與感應(yīng)器Q值之間的關(guān)系的實例的圖；圖15是圖解說明用來制造根據(jù)實施例4的樹脂密封半導(dǎo)體器件的引線框架的平面圖；圖16A至16F是圖解說明樹脂密封半導(dǎo)體器件的部分制造工藝的橫截面圖；圖17A和17B是分別圖解說明根據(jù)實施例5的樹脂密封半導(dǎo)體器件的橫截面圖和平面圖；圖18A和18D圖解說明常規(guī)的樹脂密封半導(dǎo)體器件；圖18A和18C是橫截面圖而圖18B和18D是后視圖。
發(fā)明的詳細說明根據(jù)本發(fā)明的樹脂密封半導(dǎo)體器件，能夠在其中在半導(dǎo)體器件的外圍上布置外部端子的外圍型樹脂密封半導(dǎo)體器件的上、下表面上形成外部端子，在該半導(dǎo)體器件中提供線圈或電阻器，以及自由地疊置具有不同數(shù)量管腳的半導(dǎo)體器件等。
在根據(jù)本發(fā)明的樹脂密封半導(dǎo)體器件中，每一個用于電連接的端子可以用于電源GND且具有比其它端子更大的面積。選擇地，可以提供兩個用于電連接的端子，它們分別形成螺旋線圈的起點和終點。選擇地，可以提供兩個用于電連接的端子，且將具有高介電常數(shù)的樹脂夾在其間。
半導(dǎo)體元件在倒裝鍵合區(qū)域之內(nèi)的區(qū)域中可以具有多個電極焊盤，且還可以將比內(nèi)部引線部分的內(nèi)側(cè)端之內(nèi)的區(qū)域更小且比引線框架的內(nèi)部引線部分更薄(thinner)的第二半導(dǎo)體元件倒裝鍵合到該電極焊盤。
可以將第三半導(dǎo)體元件的背表面通過粘合劑粘合到第二外部端子部分，且可以在內(nèi)部引線部分外部的區(qū)域中設(shè)置多個內(nèi)部引線柱，該內(nèi)部引線柱經(jīng)由細金屬布線與第三半導(dǎo)體元件的電極焊盤電連接，并具有它們的暴露于密封樹脂的下表面區(qū)域中的相對表面。
在根據(jù)本發(fā)明的引線框架中，例如，可以在內(nèi)部引線部分內(nèi)部的區(qū)域中提供螺旋布線，且用于電連接的端子可以分別形成螺旋布線的起點和終點。選擇地，可以提供兩個用于電連接的端子，且在其間夾有具有高介電常數(shù)的樹脂。此外，具有上述結(jié)構(gòu)的引線框架還可以包括用于支撐其它元件的絕緣保護片。
根據(jù)本發(fā)明的樹脂密封半導(dǎo)體器件的制造方法還可以包括準(zhǔn)備第二半導(dǎo)體元件，該第二半導(dǎo)體元件比內(nèi)部引線部分的內(nèi)側(cè)端之內(nèi)的區(qū)域更小且比該引線框架的內(nèi)部引線部分更?。辉谟糜诮?jīng)由第一半導(dǎo)體元件中的導(dǎo)電凸點來進行倒裝鍵合的區(qū)域之內(nèi)的區(qū)域中形成多個電極焊盤；當(dāng)?shù)谝话雽?dǎo)體元件處于晶圓狀態(tài)時，將第二半導(dǎo)體元件連接到在內(nèi)側(cè)區(qū)域中形成的電極焊盤；并將晶圓分成第一半導(dǎo)體元件的單元。在將第一半導(dǎo)體元件的電極與內(nèi)部引線部分的預(yù)定位置以及用于電連接的端子連接的步驟中，提供第一半導(dǎo)體元件，將第二半導(dǎo)體元件連接到該第一半導(dǎo)體元件。
根據(jù)本發(fā)明的引線框架的制造方法可以包括提供用于電連接的兩個端子；在兩個端子之間注入具有高介電常數(shù)的樹脂；和固化樹脂。選擇地，可以在其中要安裝半導(dǎo)體器件的區(qū)域的外圍上按照固定間隔設(shè)置內(nèi)部引線部分，可以在內(nèi)部引線之內(nèi)的區(qū)域中設(shè)置具有兩個端子的電阻器，電阻器的兩個端子中的每一個都具有將成為上表面的區(qū)域，該上表面足夠大以便于允許凸點鍵合。
下面，將參考附圖來詳細說明根據(jù)本發(fā)明各實施例的樹脂密封半導(dǎo)體器件和其中所使用的引線框架。
(實施例1)圖1A是圖解說明根據(jù)實施例1的樹脂密封半導(dǎo)體器件的平面圖，圖1B是其后視圖，而圖1C是其沿圖1A中的線A-A的橫截面圖。
如圖1C中所示，樹脂密封半導(dǎo)體器件具有一種結(jié)構(gòu)，在該結(jié)構(gòu)中，通過倒裝鍵合經(jīng)由金屬凸點3在引線框架1的上表面上安裝第一半導(dǎo)體元件2，并且采用密封樹脂4密封位于引線框架1與第一半導(dǎo)體元件2之間的連接部分。
引線框架1包括在圖1B中示出的平面上設(shè)置的多個第一外部端子部分5和由于第一外部端子部分5相對的表面形成的內(nèi)部引線部分6。此外，如圖1A和1C中所示，第二外部端子部分7由位于各自內(nèi)部引線部分6的一部分中的凸面部分的最高表面形成。按照固定間隔設(shè)置內(nèi)部引線部分6以便于包圍內(nèi)部引線部分之內(nèi)的區(qū)域。引線框架1還包括設(shè)置在內(nèi)部引線部分6之內(nèi)的區(qū)域中的多個用于電連接的端子8。從密封樹脂4中暴露第一外部端子部分5、第二外部端子部分7和端子8。
這里，在半導(dǎo)體器件中，最好傳送高頻電信號的距離較短。當(dāng)半導(dǎo)體元件2的設(shè)計版圖允許端子8設(shè)置在允許更直接地把信號傳輸?shù)狡涞奈恢锰帟r，可以獲得優(yōu)選的電氣特性。還根據(jù)半導(dǎo)體元件2的設(shè)計版圖，確定電源地。
圖2A至2F是圖解說明圖1A至1C中示出的樹脂密封半導(dǎo)體器件的部分制造工藝的視圖。圖2A是引線框架1的平面圖。圖2B是由該工藝制造的樹脂密封半導(dǎo)體器件的后視圖。圖2C至2F是沿圖2B中的線B-B的橫截面圖，圖2B圖解說明該工藝的各個步驟。
首先，如圖2C中所示，準(zhǔn)備引線框架1。由引線框架支撐片1a支撐引線框架1的下表面。然后，如圖2D中所示，在引線框架1上安裝半導(dǎo)體元件2。換句話說，將半導(dǎo)體元件2的電極焊盤2a經(jīng)由凸點3與內(nèi)部引線部分6連接。
然后，如圖2E中所示，采用樹脂密封來密封半導(dǎo)體元件2和引線框架1的內(nèi)部引線部分6。更為具體地，將把半導(dǎo)體元件2鍵合到其的引線框架1放置在樹脂密封模具9a和9b之間，然后用密封樹脂填充該樹脂密封模具。雖然在附圖中僅示出一個半導(dǎo)體器件，實際上，可以使用樹脂來成批地密封按照柵格圖形被設(shè)置成彼此相鄰的樹脂密封半導(dǎo)體器件。此時，可以密封片10在引線框架與密封模具9b之間設(shè)置密封片10。將引線框架的第一外部端子部分5、第二外部端子部分7和端子8暴露在樹脂的表面上。這里，例如，使用熱固性環(huán)氧樹脂作為密封樹脂，并且將樹脂模制溫度設(shè)置在150至250℃的范圍內(nèi)。
在密封之后，如圖2F所示，沿著分割線來分割相鄰的樹脂密封半導(dǎo)體器件。在該步驟中，當(dāng)密封樹脂半導(dǎo)體器件具有不大于0.2mm的總厚度時，可以采用激光切割方法來分割它們。另一方面，當(dāng)密封樹脂半導(dǎo)體器件具有大于0.2mm的總厚度時，可以用鋸來分割它們，因為當(dāng)使用激光切割方法時，依據(jù)分割時間(指標(biāo))和質(zhì)量激光分割表面上的熔融金屬的渣滓的處理成為一個問題。
在密封中，如圖2E所示，當(dāng)為引線框架1的一側(cè)上的表面提供密封片10時，該密封片10與在執(zhí)行密封時將成為第二外部端子部分7的部分接觸。此外，由于引線框架1略微突入到密封片10內(nèi)，所以可以形成支座(standoff)。例如，當(dāng)密封片10具有30μm的厚度時，形成2μm至10μm的支座。然而，即使當(dāng)不使用密封片10時，引線框架1的材料的厚度等于樹脂密封半導(dǎo)體器件的總厚度，并且因此可以穩(wěn)定地提供樹脂密封模具9a和9b的壓力。因此，通過利用常規(guī)化學(xué)的工藝可以充分地消除樹脂毛刺。
圖3是圖解說明在該實施例中使用的示例性引線框架的一部分的平面圖。引線框架11包括在其較短方向上的兩端上的多個定位孔(圓形孔)12和定位孔(橢圓形孔)13。要由樹脂密封的區(qū)域14表示在定位孔12和13的內(nèi)部，而在要由樹脂密封的區(qū)域14內(nèi)按照柵格圖形布置多個用于安裝元件的區(qū)域15。所要布置的用于安裝元件的區(qū)域15的數(shù)量取決于半導(dǎo)體器件的尺寸。此外，外部端子的數(shù)量(管腳的數(shù)量)和用于安裝元件的區(qū)域15內(nèi)的設(shè)計根據(jù)要被安裝的半導(dǎo)體元件的輸出和輸入端子等的尺寸、數(shù)量來變化。
這里，例如，該實施例的引線框架11在較短方向上具有30至80mm的長度而在縱向方向上具有50至260mm的長度，并具有0.1至0.4mm的厚度。此外，引線框架11是由Fe-Ni材料、Cu合金或其它材料制成的。要被布置的樹脂密封半導(dǎo)體器件的尺寸通常為3.0×3.0mm至20.0×20.0mm。
作為該實施例的引線框架11的材料的Fe-Ni材料、Cu合金或其它材料具有電鍍金屬，需要該電鍍金屬用于半導(dǎo)體元件的鍵合或安裝?？梢允褂肁g、Au、Ni-Pd等作為電鍍材料。然而，特別地，在Ag電鍍的情況下，僅在內(nèi)部引線部分上提供Ag電鍍，并在制造半導(dǎo)體器件的隨后步驟中，需要在要成為由與內(nèi)部引線部分相對的表面形成的外部端子部分的部分上提供Sn-Pb電鍍或Sn-Bi電鍍。在Au電鍍和Pd電鍍的情況下，在引線框架11上提供的電鍍厚度不大于1μm，而在Ag電鍍的情況下不大于幾個μm。雖然在圖3中未示出，但是為了堅固地組裝半導(dǎo)體器件，可以將諸如聚酰亞胺或鋁箔的熱電阻基材料暫時地涂敷在與一個表面相對的引線框架11的表面上，把半導(dǎo)體元件鍵合到該表面上。
圖4A至4E是在區(qū)域15中的內(nèi)部引線部分的附近的橫截面圖，該區(qū)域15用于安裝與具有凸點3的半導(dǎo)體元件2結(jié)合的引線框架11的元件。
圖4A圖解說明作為第一實例的內(nèi)部引線部分16a。在遠離內(nèi)部引線部分16a端部的區(qū)域中設(shè)置凸面第二外部端子部分17，該第二外部端子部分具有矩形、橢圓形或圓柱形形狀且寬度等于或小于內(nèi)部引線16a的寬度。內(nèi)部引線部分16a的端部具有比要成為第一外部端子部分18的引線更寬闊的區(qū)域。在處于內(nèi)部引線部分16a的端部處的寬闊區(qū)域的平面上形成顯著突出的圓臺形凸面部分19a。將凸面部分19a定位以便于與設(shè)置在半導(dǎo)體元件2的電極焊盤上的凸點3的位置相對應(yīng)。圖4B示出其中將具有凸點3的半導(dǎo)體元件2鍵合到凸面部分19a的狀態(tài)。
圖4C圖解說明作為第二實例的內(nèi)部引線部分16b。該內(nèi)部引線部分16b具有凸面部分19b，其形狀與第一實例中所示出的形狀不同。除了這一點之外，以與第一實施例相同的方式形成內(nèi)部引線部分16b。凸面部分19b具有其在凸面形狀中形成的上表面。圖4D示出其中將具有凸點3的半導(dǎo)體元件2鍵合到該凸面部分19b的狀態(tài)。
圖4E圖解說明作為第三實例的內(nèi)部引線部分16c。除了圓形凹面部分19c具有低于內(nèi)部引線部分16c的上表面的尖銳突出之外，內(nèi)部引線部分16c的結(jié)構(gòu)與第一實例的相同。當(dāng)將圓形凹面部分19c鍵合到凸點3時，處于其中央的尖銳突出以楔形形狀伸入凸點3中。
在該實施例中的第一外部端子部分18具有例如0.2至0.6mm的長度。內(nèi)部引線部分16a至16c具有例如0.5至2.0mm的長度以及例如0.1至0.40mm的寬度。內(nèi)部引線部分16a至16c具有例如0.1至0.20mm的厚度。包括形成為第二外部端子部分17的凸面部分的內(nèi)部引線部分16a至16c中的每一個的厚度等于0.1至0.4mm。該厚度大約在樹脂密封半導(dǎo)體器件的樹脂厚度范圍內(nèi)。內(nèi)部引線部分16a和16b端部處的凹面/凸面突出19a和19b分別具有大約0.02至0.1mm的高度和φ0.03至0.1mm的大小。半導(dǎo)體元件2通常具有在1.0×1.0mm至12.0×12.0mm范圍內(nèi)的尺寸和大約0.05至0.15mm的厚度。由圖4E中的內(nèi)部引線部分16c中的圓形凹面部分19c所產(chǎn)生的水平差大約為0.02至0.10mm。
圖5A至5C圖解說明其中疊置半導(dǎo)體元件的示例性樹脂密封半導(dǎo)體器件；圖5A是平面圖，圖5B是后視圖，而圖5C是沿圖5A中的線C-C截取的橫截面圖。
該樹脂密封半導(dǎo)體器件具有一種結(jié)構(gòu)，在該結(jié)構(gòu)中，在引線框架20的上表面上安裝第一半導(dǎo)體元件2，而在第一半導(dǎo)體元件2的下表面上安裝第二半導(dǎo)體元件21。采用密封樹脂4密封位于引線框架20與第一半導(dǎo)體元件2之間的連接部分和位于第一與第二半導(dǎo)體元件2與21之間的連接部分。引線框架20包括布置在如圖5B中所示的密封樹脂4的背表面上的多個第一外部端子部分5、由第一外部端子部分5的背表面形成的內(nèi)部引線部分6和由位于各自內(nèi)部引線部分6的一部分中的凸面部分的最高表面形成的第二外部端子部分7。按照固定間隔設(shè)置內(nèi)部引線部分6以便于包圍內(nèi)部引線部分之內(nèi)的區(qū)域。
如圖5C中所示，將第一半導(dǎo)體元件2經(jīng)由金屬凸點3倒裝鍵合到內(nèi)部引線部分6的端部。預(yù)先，將小于第一半導(dǎo)體元件2的第二半導(dǎo)體元件2 1倒裝鍵合到第一半導(dǎo)體元件2的倒裝鍵合部分之內(nèi)的區(qū)域。設(shè)定第一與第二半導(dǎo)體元件2與21形成的疊層厚度不大于引線框架20的總厚度。
從密封樹脂4中暴露出的引線框架20的底表面、上表面和外部側(cè)表面形成第一外部端子部分5和第二外部端子部分7。如圖5A和5B中所示，第一外部端子部分5和第二外部端子部分7暴露在密封樹脂4的表面上，這允許疊置多個在相應(yīng)位置處具有外部端子的半導(dǎo)體器件。
圖6A至6D示出圖5A至5C中示出的樹脂密封半導(dǎo)體器件的部分制造工藝，即，在第一與第二半導(dǎo)體元件之間的倒裝鍵合的步驟。圖6A和6B是示出該步驟的透視圖，圖6C是圖6A的一部分的放大透視圖，而圖6D是圖6C的一部分的放大側(cè)視圖。
首先，如圖6A和6C中所示，在預(yù)先被檢測的半導(dǎo)體晶圓22上的第一半導(dǎo)體元件2中的每一個的電極焊盤2a上形成Au螺栓凸點，并將第二半導(dǎo)體元件21倒裝鍵合到其上。然后，如圖6B中所示，沿著圖6D中示出的分割線24使用刀片23來切割將每一第二半導(dǎo)體元件21鍵合到其上的半導(dǎo)體晶圓22，從而將半導(dǎo)體晶圓22分割成每一個第一半導(dǎo)體元件2。此時，由支撐環(huán)25和切割片26支撐半導(dǎo)體晶圓22。
在第一半導(dǎo)體元件2的電極焊盤2a上形成的凸點3具有例如大約φ0.05至0.1mm的平面形的直徑和大約0.02至0.1mm的高度。按照下述方式來準(zhǔn)備第一與第二半導(dǎo)體元件2與21中的每一個在由單晶硅基材料制成的半導(dǎo)體基板的表面上形成電路，然后形成具有例如30nm至1000nm厚度的Cu布線圖形，并且將電路與各電極焊盤連接。
為了保持鍵合可靠性不受諸如在將電極焊盤2a鍵合到內(nèi)部引線部分的端部時所施加的超聲波、負載和熱的影響以及在組裝半導(dǎo)體器件之后的鍵合可靠性，電極焊盤2a設(shè)置有多層(3至4)AlCu層，通過W、Ti、TiN或類似材料來使其導(dǎo)電，通過CVD方法或類似方法使用Al或Pd、Au或類似材料來覆蓋其最上層表面。凸點3例如通過電鍍方法由SnPb制成，且Au的純度不低于99.99％，這是用于在機械方法中形成被稱之為螺栓凸點的凸點的材料。當(dāng)Au用于凸點3時，可以在將凸點3鍵合到內(nèi)部引線部分6的端部時可以使用諸如AgPd的導(dǎo)電膠，從而確保鍵合特性。
(實施例2)圖7A是圖解說明根據(jù)實施例2的樹脂密封半導(dǎo)體器件的平面圖，圖7B是其后視圖，而圖7C是其沿圖7A中的線D-D截取的橫截面圖。圖8A-8G圖解說明圖7A至7C中示出的樹脂密封半導(dǎo)體器件的制造工藝。
在該實施例中，如圖7C中所示，引線框架27的第二外部端子部分28的形狀與上述實施例中所示出的略微不同，即，具有較大的面積，其中提供焊錫球29。此外，雖然在圖2E中所示出的情況下進行注入模制，但是在該實施例中，通過如圖8E中所示的鑄封來提供密封樹脂30。而且，如圖9A和9B中所示，采取研磨樹脂的步驟。
圖8A是引線框架27的平面圖。圖8B是通過該工藝制造的樹脂密封半導(dǎo)體器件的平面圖。圖8C至8G是沿圖8B中的線E-E截取的橫截面圖，它們圖解說明該工藝的各步驟。
首先，如圖8C中所示，準(zhǔn)備引線框架27和設(shè)置有凸點3的半導(dǎo)體元件2。然后如圖8D中所示，在引線框架27上安裝半導(dǎo)體元件2。換句話說，將半導(dǎo)體元件2的電極焊盤2a經(jīng)由凸點3與引線框架27的內(nèi)部引線部分6連接。
然后，如圖8E中所示，通過鑄封步驟使用樹脂30來密封半導(dǎo)體元件2和引線框架27的內(nèi)部引線部分6。這里，將引線框架27的第一外部端子部分5、第二外部端子部分28和端子8暴露在樹脂30的表面上。鑄封不需要使用昂貴的密封模具。在工件上設(shè)置將半導(dǎo)體元件鍵合到其上的引線框架并通過鑄封方法使用樹脂30來填充該引線框架。其后，例如，通過在150℃的溫度下加熱2小時來固化樹脂30。
然后，如圖8F中所示，在研磨步驟中除去不想要的樹脂。此后，如圖8G中所示，可以提供焊錫球29。
圖9A和9B更加具體地示出如圖8F中所示的用于除去不想要的樹脂的研磨步驟。圖9A是橫截面圖，而圖9B是圖解說明在研磨后獲得的半導(dǎo)體器件的平面圖。如圖9A中所示，采用利用研磨帶31的帶研磨方法。在7000rpm至30000rpm的高速下旋轉(zhuǎn)表面滲入有研磨劑的研磨帶31。在研磨板32上放置半導(dǎo)體器件2，且研磨板32被往返驅(qū)動。雖然通常使用切割油來研磨金屬材料，但是使用洗滌水來研磨半導(dǎo)體器件。研磨帶31下降幾個μm的距離以便研磨密封樹脂30。與通常用來研磨半導(dǎo)體晶圓的使用研磨石輪的背研磨方法相比較，帶研磨方法在研磨諸如以成批方式被樹脂密封的引線框架的條狀工件中非常有效。
雖然在附圖中未示出，但是在樹脂密封步驟中還可以使用通常使用的利用橡膠滾軸的印刷密封系統(tǒng)。在印刷密封系統(tǒng)中，在固化之前通過橡膠滾軸來除去不想要的樹脂。這消除了對研磨步驟的需要。通常，與在注入模制中使用的含有硅烷的熱固性環(huán)氧樹脂相比，在鑄封或印刷方法中使用的樹脂具有較弱的防濕性和較低物理強度。然而，由于半導(dǎo)體器件變得比常規(guī)的半導(dǎo)體器件薄很多并且因此需要較小量的密封樹脂，增加了使用這種在鑄封或印刷方法中采用的樹脂的可能性。
圖10A和10B圖解說明封裝圖7A和7C中示出的樹脂密封半導(dǎo)體器件的實例；圖10A是橫截面圖而圖10B是后視圖。結(jié)合在半導(dǎo)體器件33上設(shè)置的具有小管腳的SON(小輪廓封裝)半導(dǎo)體器件34和QFP半導(dǎo)體器件35來封裝該實施例的半導(dǎo)體器件33。以這種方式，該實施例的半導(dǎo)體器件允許在其上容易地疊置商用的半導(dǎo)體器件。因此，可以以低于其中包括多個半導(dǎo)體元件的半導(dǎo)體器件的成本獲得這種半導(dǎo)體器件。
(實施例3)圖11A是圖解說明根據(jù)實施例3的樹脂密封半導(dǎo)體器件的平面圖，圖11B是其后視圖，而圖11C是其沿圖11A中的線F-F截取的橫截面圖。該樹脂密封半導(dǎo)體器件的結(jié)構(gòu)基本上與圖1A至1C中示出的相同。在本實施例的樹脂密封半導(dǎo)體器件中，將具有高介電常數(shù)的樹脂37夾在設(shè)置于內(nèi)部引線部分6之內(nèi)區(qū)域中的兩個端子36之間。
該結(jié)構(gòu)允許電阻器的形成。通常，通過在鋁陶瓷基板上印刷和烘焙厚膜膠來形成電阻器(正方形形狀)。由于厚膜膠要成為電阻器，所以使用氧化銣(RuO2)基膠。這種氧化銣(RuO2)基膠還可以用作本實施例的具有高介電常數(shù)的樹脂37，并通過配送器系統(tǒng)將其注入在兩個端子之間，然后將其固化。在圖12A至12F中示出樹脂密封半導(dǎo)體器件的制造工藝。
圖12A是引線框架38的平面圖。圖12B是由該工藝制造的樹脂密封半導(dǎo)體器件的后視圖。圖12C至12F是該工藝的各步驟中的橫截面圖。首先，如圖12C中所示，準(zhǔn)備引線框架38。由引線框架支撐片39來支撐引線框架38的下表面。例如，通過配送器41在引線框架38的兩個端子36之間注入氧化銣(RuO2)基膠40，然后將其固化。結(jié)果，形成具有高介電常數(shù)的樹脂37。圖12D至12F中示出的隨后步驟與圖2D至2F中示出的步驟相同。
取代在兩個端子36之間設(shè)置具有高介電常數(shù)的樹脂37，而是設(shè)置具有兩個端子的電阻器。在這種情況下，這樣設(shè)置電阻器的兩個端子以至于要成為電阻器上表面的區(qū)域如此之大以便于允許凸點鍵合。此外，還能夠提供電容器來取代電阻器。在芯片電容器的情況下，使用具有高介電常數(shù)的電介質(zhì)材料?？梢允褂弥T如氧化鈦或鈦酸鋇的各種材料作為電介質(zhì)材料。在陶瓷電容器的情況下，需要使電介質(zhì)材料很薄以便于增加電容量，以及交替地疊置電介質(zhì)材料和電極材料。結(jié)果，與其中在兩個端子之間注入具有高介電常數(shù)的樹脂的結(jié)構(gòu)相比較，采用商用電容器成本較低。
(實施例4)圖13A是圖解說明根據(jù)實施例4的樹脂密封半導(dǎo)體器件的平面圖，圖13B是其后視圖，而圖13C是其沿圖13A中的線G-G截取的橫截面圖。該樹脂密封半導(dǎo)體器件的結(jié)構(gòu)基本上與圖1A至1C中示出的相同。在本實施例的樹脂密封半導(dǎo)體器件中，設(shè)置在內(nèi)部引線部分6之內(nèi)區(qū)域中的兩個端子42分別用作線圈43的起點和終點。
線圈43的形成允許表示高頻特性的電感器的Q值增加，從而改善信號輸出特性。此外，由于分別作為起點和終點的兩個端子42被直接地凸點鍵合到半導(dǎo)體器件2的電極焊盤，所以，與使用細金屬布線的常規(guī)鍵合的情況相比較，在使用具有2GHz的高頻的電信號的驅(qū)動器的情況下輸出提高5dB。然而，線圈43也許會影響其它電信號，并且因此需要適當(dāng)?shù)卮_定半導(dǎo)體元件2的設(shè)計圖形版圖或線圈的位置。圖14示出頻率(GHz)與電感器的Q值之間的關(guān)系的實例。該曲線上的Q值隨著線圈的匝數(shù)量和厚度的增加而增加。
圖15是圖解說明用來制造本實施例的樹脂密封半導(dǎo)體器件的引線框架的平面圖。由內(nèi)部引線部分6、第二外部端子部分7等形成的其外圍形狀與圖2A中示出的相同。與圖2A中示出的結(jié)構(gòu)的不同之處在于在內(nèi)部引線部分6之內(nèi)的區(qū)域中設(shè)置端子42和線圈43。可以利用該引線框架通過圖16A至16F示出的各步驟來制造本實施例的樹脂密封半導(dǎo)體器件。圖16A至16F是沿圖13A中的線G-G截取的橫截面圖，圖13A圖解說明用于制造圖13A至13C示出的樹脂密封半導(dǎo)體器件的工藝。
首先，如圖16A中所示，準(zhǔn)備具有設(shè)置在端子42之間的線圈43的引線框架44。引線支撐片45支撐引線框架44的下表面。然后，如圖16B中所示，在引線框架44上安裝半導(dǎo)體元件2。換句話說，每一半導(dǎo)體元件2的電極焊盤2a經(jīng)由凸點3與引線框架44的內(nèi)部引線部分6連接。
然后使用密封樹脂4來密封半導(dǎo)體元件2和引線框架44的內(nèi)部引線部分6。更為具體地，如圖16C中所示，在樹脂密封模具46a和46b之間放置引線框架44，把半導(dǎo)體元件2鍵合到該引線框架44，然后用密封樹脂4填充。此時，可以在引線框架44與密封模具46b之間設(shè)置密封片47。通過刀片23沿著如圖16E中所示的分割線24切割如圖16D中所示的從密封模具46a和46b中拿出的模制體，從而獲得如圖16F中所示的單獨的樹脂密封半導(dǎo)體器件。
(實施例5)圖17A是圖解說明根據(jù)實施例5的樹脂密封半導(dǎo)體器件的橫截面圖，而圖17B是其平面圖。圖17A示出沿著圖17B中的線H-H截取的橫截面。在本實施例的樹脂密封半導(dǎo)體器件中，使用粘合劑49將第三半導(dǎo)體元件48粘合到設(shè)置在如圖5A至5C中所示的半導(dǎo)體器件的外圍上的第二外部端子部分7的上表面，并且在第二外部端子部分7之外設(shè)置端子(內(nèi)部引線柱)50。第三半導(dǎo)體元件48經(jīng)由細金屬布線54與端子50電連接。
此外，通過根據(jù)基于由IEC(國際電工技術(shù)委員會)或JEITA(日本電子與信息技術(shù)工業(yè)協(xié)會)制定的半導(dǎo)體器件的外部標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)計來布置外部端子部分，還能夠在本發(fā)明的樹脂密封半導(dǎo)體器件上安裝商用的電子部件或半導(dǎo)體。
權(quán)利要求
1.一種樹脂密封半導(dǎo)體器件，包括引線框架，包括設(shè)置在一個平面上的多個第一外部端子部分、由各自第一外部端子部分的背表面形成的內(nèi)部引線部分、以及由位于各自內(nèi)部引線部分外部的凸面部分的最高表面形成的第二外部端子部分，且按照固定間隔設(shè)置所述內(nèi)部引線部分以環(huán)繞該內(nèi)部引線部分之內(nèi)的區(qū)域；半導(dǎo)體元件，經(jīng)由凸點把該半導(dǎo)體元件的連接焊盤倒裝鍵合到內(nèi)部引線部分；以及密封樹脂，其至少密封該半導(dǎo)體元件的周圍的包括內(nèi)部引線部分和經(jīng)由凸點的連接部分的部分，所述第一外部端子部分布置在該密封樹脂的下表面區(qū)域中沿著該區(qū)域的外圍，而第二外部端子部分暴露在所述密封樹脂的上表面，其中，多個用于電連接的端子按照柵格圖形設(shè)置在第一外部端子部分內(nèi)部的區(qū)域中，并暴露在密封樹脂的下表面。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的樹脂密封半導(dǎo)體器件，其中每一個所述用于電連接的端子用于電源GND且其面積大于其它端子。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的樹脂密封半導(dǎo)體器件，其中用于電連接的包含兩個的所述多個端子，分別形成螺旋線圈的起點和終點。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的樹脂密封半導(dǎo)體器件，其中用于電連接的所述多個端子包括這樣兩個端子，在所述兩個端子之間夾有具有高介電常數(shù)的樹脂。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的樹脂密封半導(dǎo)體器件，其中該半導(dǎo)體元件在倒裝鍵合區(qū)域的內(nèi)部的區(qū)域中具有多個電極焊盤，并且還將第二半導(dǎo)體元件倒裝鍵合到所述電極焊盤，該第二半導(dǎo)體元件小于所述內(nèi)部引線部分的內(nèi)側(cè)端之內(nèi)的區(qū)域，并且比所述引線框架的內(nèi)部引線部分薄。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的樹脂密封半導(dǎo)體器件，其中將第三半導(dǎo)體元件的背表面通過粘合劑粘合到所述第二外部端子部分上，并且在所述內(nèi)部引線部分之外的區(qū)域中設(shè)置多個內(nèi)部引線柱，該內(nèi)部引線柱經(jīng)由細金屬布線與所述第三半導(dǎo)體元件的電極焊盤電連接，并且使其相反方向上的表面暴露在所述密封樹脂的下表面區(qū)域中。
7.一種引線框架，包括設(shè)置在一個平面上的多個第一外部端子部分；內(nèi)部引線部分，分別由第一外部端子部分的背表面形成，且按照固定間隔設(shè)置以環(huán)繞所述內(nèi)部引線部分之內(nèi)的區(qū)域；以及第二外部端子部分，由位于各自所述內(nèi)部引線部分之外的凸面部分的最高表面形成，其中按照柵格圖形在所述內(nèi)部引線部分之內(nèi)的所述區(qū)域中設(shè)置多個用于電連接的端子。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的引線框架，其中在所述內(nèi)部引線部分之內(nèi)的所述區(qū)域中設(shè)置螺旋布線，并且所述用于電連接的端子分別形成該螺旋布線的起點和終點。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的引線框架，其中用于電連接的所述多個端子包括這樣兩個端子，在所述兩個端子之間夾有具有高介電常數(shù)的樹脂。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的引線框架，還包括用于支撐其它元件的絕緣保護片。
11.一種用于制造樹脂密封半導(dǎo)體器件的方法，包括準(zhǔn)備一個引線框架，該引線框架具有多個設(shè)置在一個平面上的第一外部端子部分，由各自所述第一外部端子部分的背表面形成的內(nèi)部引線部分，且按照固定間隔設(shè)置該內(nèi)部引線部分以環(huán)繞所述內(nèi)部引線部分之內(nèi)的區(qū)域，該引線框架還具有由位于各自所述內(nèi)部引線部分之外的凸面部分的最高表面形成的第二外部端子部分，以及按照柵格圖形在所述內(nèi)部引線部分之內(nèi)的所述區(qū)域中設(shè)置的多個用于電連接的端子；在所述第一半導(dǎo)體元件的電極上形成導(dǎo)電凸點；將所述第一半導(dǎo)體元件的電極經(jīng)由導(dǎo)電凸點分別與所述內(nèi)部引線部分的預(yù)定位置以及所述用于電連接的端子連接；使用樹脂密封所述內(nèi)部引線部分、所述第一半導(dǎo)體元件和所述導(dǎo)電凸點；以及將密所述封結(jié)構(gòu)與框架分離。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的制造樹脂密封半導(dǎo)體器件的方法，還包括準(zhǔn)備第二半導(dǎo)體元件，該第二半導(dǎo)體元件小于所述內(nèi)部引線部分的內(nèi)側(cè)端之內(nèi)的區(qū)域，并且比所述引線框架的所述內(nèi)部引線部分??；在所述第一半導(dǎo)體元件中用于經(jīng)由導(dǎo)電凸點來倒裝鍵合的區(qū)域之內(nèi)的區(qū)域中形成多個電極焊盤；在所述第一半導(dǎo)體元件處于晶圓狀態(tài)時，將所述第二半導(dǎo)體元件連接到在所述內(nèi)部區(qū)域中形成的所述電極焊盤；將所述晶圓分割成所述第一半導(dǎo)體元件的單元，其中在將所述第一半導(dǎo)體元件的電極與所述內(nèi)部引線部分的預(yù)定位置以及用于電連接的所述端子連接的步驟中，提供第二半導(dǎo)體元件連接到其上的所述第一半導(dǎo)體元件。
13.一種制造引線框架的方法，該引線框架包括多個設(shè)置在一個平面上的第一外部端子部分、由各自所述第一外部端子部分的背表面形成的內(nèi)部引線部分，且該內(nèi)部引線部分按照固定間隔設(shè)置以環(huán)繞該內(nèi)部引線部分之內(nèi)的區(qū)域、由位于各自內(nèi)部引線部分之外的凸面部分的最高表面形成的第二外部端子部分、設(shè)置在內(nèi)部引線部分之內(nèi)的所述區(qū)域中的兩個端子，并且夾在所述兩個端子之間具有高介電常數(shù)的樹脂，該方法包括準(zhǔn)備引線框架，在該引線框架中將要彼此獨立的端子是被連接起來的；在該引線框架上形成電鍍層；在所述引線框架的一側(cè)的表面上提供保護片，在該引線框架中將要彼此獨立的端子是被連接起來的；分離所述相互連接的端子使它們彼此獨立；以及在所設(shè)置的所述內(nèi)部引線部分之內(nèi)的所述區(qū)域中設(shè)置多個用于電連接的端子。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的制造引線框架的方法，包括提供兩個用于電連接的端子，在所述兩個端子之間注入具有高介電常數(shù)的樹脂，并固化樹脂。
15.根據(jù)權(quán)利要求13所述的制造引線框架的方法，其中在要安裝半導(dǎo)體器件的區(qū)域的外圍按照固定間隔設(shè)置所述內(nèi)部引線部分，并且在所述內(nèi)部引線部分之內(nèi)的區(qū)域中設(shè)置具有兩個端子的電阻器，該電阻器的兩個端子中的每一個都具有要成為上表面的區(qū)域，該區(qū)域足夠大以允許凸點鍵合。
全文摘要
提供一種引線框架，該引線框架包括設(shè)置在平面上的多個第一外部端子部分5；由各自第一外部端子部分的背表面形成的并被設(shè)置成以便于包圍在內(nèi)部引線部分之內(nèi)的區(qū)域的內(nèi)部引線部分6；和由位于各自內(nèi)部引線部分之外的凸面部分的最高表面形成的第二外部端子部分7；經(jīng)由凸點3倒裝鍵合到所述內(nèi)部引線部分的半導(dǎo)體元件2；以及密封半導(dǎo)體元件和所述內(nèi)部引線部分周圍的密封樹脂4。在密封樹脂的下表面區(qū)域中，沿著該區(qū)域的外圍設(shè)置第一外部端子部分，而將第二外部端子部分暴露在密封樹脂的上表面上。按照柵格圖形在第一外部端子部分之內(nèi)的區(qū)域中設(shè)置多個用于電連接的端子8，并將其暴露在密封樹脂的下表面上。可以合并多個半導(dǎo)體元件或線圈與電阻器，并且可以疊置另外的半導(dǎo)體器件。
文檔編號H01L23/04GK1665023SQ200510052999
公開日2005年9月7日 申請日期2005年3月4日 優(yōu)先權(quán)日2004年3月4日
發(fā)明者福田敏行, 南尾匡紀, 藤本博昭, 佐原隆一, 伊東健一 申請人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會社