專利名稱：半導(dǎo)體器件、引線框架及電子設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種適用于，例如，光通信設(shè)備的半導(dǎo)體器件、所述半導(dǎo)體器件中使用的引線框架以及采用所述半導(dǎo)體器件的電子設(shè)備。
背景技術(shù)：
JP S59-61950 A、JP H07-245420 A和JP H07-311172 A公開了具有樹脂密封封裝結(jié)構(gòu)的常規(guī)半導(dǎo)體器件。圖11示出了這些具有樹脂密封封裝結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體器件的概觀。圖11是由頂部觀察的透視圖，其中，半導(dǎo)體芯片3安裝在平面引線框架中的引線1a的島部分(管芯焊盤)2上，設(shè)置于半導(dǎo)體芯片3的表面上的絲焊(wire-bonding)電極4a到4d分別通過絲焊利用金絲5a到5d連接至引線1a到1d。此外，通過樹脂6密封半導(dǎo)體芯片3、金絲5a到5d和引線1a到1d，以構(gòu)成封裝7。引線1a到1d分別具有孔8a到8d，形成其的作用在于防止從封裝7中滑落出來。
在設(shè)置于半導(dǎo)體芯片3的表面上的絲焊電極4a到4d中的電極4a為接地焊接(ground-bonding)電極的情況下，通過金絲5a將接地焊接電極4a絲焊(接地焊接)到設(shè)置于引線1a中并延伸至島部分2的接地焊接引線部分9上。
圖12是沿圖11中沿接地焊接(grounded-bonded)金絲5a的箭頭線A-A′得到的橫截面圖。如圖12所示，引線1a沿接地焊接金絲5a具有連續(xù)的橫截面結(jié)構(gòu)。
將用于接地焊接的金絲5a絲焊到延伸至島部分2的接地焊接引線部分9。由于接地焊接引線部分9形成得比延伸至接地焊接引線部分9的引線端子部分寬，因此，在絲焊過程中能夠可靠地實(shí)現(xiàn)框架夾持(frame clamping)，使得金絲5a與其他金絲5b到5d相比取得了良好的接合狀態(tài)。
但是，常規(guī)半導(dǎo)體器件具有下述問題。也就是說，如上所述，雖然與其他金絲5b到5d相比用于接地焊接的金絲5a能夠獲得良好的焊接狀態(tài)，但是，作為可靠性試驗(yàn)的熱循環(huán)試驗(yàn)表明，用于接地焊接的金絲5a(下文也稱為接地線)的焊接部分比其他金絲5b到5d的焊接部分更易于產(chǎn)生斷開故障(open failure)。在下文中，將參考圖13說明作為接地線的金絲5a的焊接部分更易產(chǎn)生斷開故障的原因，圖13是沿圖11中的箭頭線A-A′得到的橫截面圖。
封裝7包括引線1a、半導(dǎo)體芯片3、金絲5a和樹脂6，它們中的每一個(gè)均具有不同的線膨脹系數(shù)，因而隨著溫度的變化在彼此之間的界面處產(chǎn)生了對(duì)應(yīng)于線膨脹系數(shù)差異量的應(yīng)力。
在沿接地焊接金絲5a的橫截面中，引線1a在通過樹脂6密封的封裝7中具有最長的連續(xù)結(jié)構(gòu)。因此，引線1a在沿接地焊接金絲5a的方向，即平行于引線1a的箭頭10的方向上的橫截面內(nèi)，在溫度變化的作用下，具有最大的膨脹和收縮。構(gòu)成封裝7的樹脂6也沿平行于引線1a的箭頭11的方向具有最大的膨脹和收縮。
結(jié)果，在樹脂6和引線1a之間響應(yīng)于溫度變化而由于線膨脹系數(shù)差異產(chǎn)生的應(yīng)力成為在封裝7中產(chǎn)生的最大的應(yīng)力。這一應(yīng)力施加于半導(dǎo)體芯片3和樹脂6之間的接觸面上，以及位于接地焊接引線部分9的外側(cè)上的引線1a的部分和樹脂6之間的接觸面上。在這些兩個(gè)物體相互接觸的面的部分內(nèi)缺乏粘附力，產(chǎn)生了側(cè)滑移(side slip)，也就是說，這些兩兩物體沿這些面相對(duì)錯(cuò)位，從而緩和了應(yīng)力。在這種情況下，由熱循環(huán)試驗(yàn)產(chǎn)生的側(cè)滑移導(dǎo)致了往復(fù)運(yùn)動(dòng)，當(dāng)在金絲5a的焊接部分內(nèi)產(chǎn)生側(cè)滑移時(shí)，金絲5a在嵌入到樹脂6內(nèi)的狀態(tài)下與樹脂6一起移動(dòng)。因此，即使微小的側(cè)滑移也將導(dǎo)致金絲5a的焊接部分破裂。
需要注意，在其材料以銅為基礎(chǔ)的情況下，引線1a到1d的線膨脹系數(shù)為1.7×10-5。樹脂6的線膨脹系數(shù)取決于所含有的填充物(filler)的量，但是通常為4.0×10-5～6.0×10-5。因此，樹脂6的線膨脹系數(shù)大于引線1a到1d。就采用熱固性樹脂和熱塑性樹脂的情況而言，在150℃到300℃的高溫下實(shí)施采用樹脂6的密封。因此，鑒于在樹脂6的固化溫度下，樹脂6和引線1a之間產(chǎn)生的應(yīng)力為零這一事實(shí)，發(fā)現(xiàn)在“大約-40℃到120℃”的熱循環(huán)試驗(yàn)溫度范圍內(nèi)在樹脂6相對(duì)于引線1a收縮時(shí)產(chǎn)生了應(yīng)力。
需要注意，金絲5a的線膨脹系數(shù)為1.4×10-5，其小于樹脂6的線膨脹系數(shù)。因此，構(gòu)成處于由樹脂6密封的狀態(tài)下的封裝7的金絲5a受到周圍環(huán)境基本恒定的、基本相等的壓縮，并且受到應(yīng)力作用。因此，除非在金絲5a的焊接部分內(nèi)產(chǎn)生側(cè)滑移，否則金絲5a不會(huì)容易斷裂。
此外，圖13示出了，鑒于引線1a和樹脂6之間的線膨脹系數(shù)差異，可以理解，在“大約-40℃到120℃”的熱循環(huán)試驗(yàn)溫度范圍內(nèi)，應(yīng)力沿相對(duì)于引線1a收縮的方向被施加到樹脂6上，并且應(yīng)力隨著熱循環(huán)試驗(yàn)的溫度變化而改變。
假設(shè)引線1a的材料為基于銅的合金(線膨脹系數(shù)＝1.7×10-5)，樹脂6的材料為含有填充物的熱固性環(huán)氧樹脂(線膨脹系數(shù)＝4.0×10-5)，引線1a沿直線與封裝7內(nèi)的樹脂6連續(xù)接觸的長度為10mm，在160℃的熱循環(huán)試驗(yàn)溫度范圍內(nèi)，由線膨脹系數(shù)差異導(dǎo)致的引線1a和樹脂6之間的相對(duì)位移為36.8μm，在熱循環(huán)試驗(yàn)過程中，導(dǎo)致相對(duì)位移的應(yīng)力周期性地作用在引線1a和樹脂6之間。因此，當(dāng)所述應(yīng)力變?yōu)橐€1a和樹脂6之間產(chǎn)生的側(cè)滑移的往復(fù)驅(qū)動(dòng)力時(shí)，那么所述側(cè)滑移，即使是微小的，也會(huì)以導(dǎo)致處于到引線1a的焊接部分中的，或者處于半導(dǎo)體芯片3的電極4的焊接部分中的金絲5a的斷裂而告終。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種高度可靠的半導(dǎo)體器件、在所述半導(dǎo)體器件中采用的引線框架和采用所述半導(dǎo)體器件的電子設(shè)備，所述半導(dǎo)體器件具有樹脂密封封裝結(jié)構(gòu)，并且能夠消除到引線的絲焊故障(wire-bonding failures toa lead)，所述引線具有在其上安裝半導(dǎo)體芯片的島部分。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，提供了一種半導(dǎo)體器件，包括引線，其包括其上安裝了半導(dǎo)體芯片的島部分、延續(xù)至所述島部分的焊接引線部分和延續(xù)至所述焊接引線部分的引線端子部分；絲線(wire)，其用于電連接設(shè)置于所述半導(dǎo)體芯片上的電極和所述焊接引線部分；以及樹脂，其密封所述半導(dǎo)體芯片、所述引線和所述絲線，并且含有大于等于20個(gè)重量百分比(weight％)小于等于90個(gè)重量百分比的填充物，其中，在沿所述絲線且垂直于所述島部分內(nèi)的所述半導(dǎo)體芯片的安裝表面的橫截面內(nèi)，延續(xù)至所述焊接引線部分的橫截面的所述樹脂的橫截面出現(xiàn)在所述焊接引線部分的與所述島部分相反的一側(cè)。
根據(jù)所述結(jié)構(gòu)，在沿電連接半導(dǎo)體芯片的電極和焊接引線部分的絲線的縱向截面內(nèi)，延續(xù)至焊接引線部分的引線不存在于焊接引線部分的與島部分相反的一側(cè)。因此，縮短了沿絲線的方向上引線和密封樹脂之間的界面的部分、即由其間的線膨脹系數(shù)差異產(chǎn)生應(yīng)力的部分的長度，從而減少了施加到引線中的絲線的焊接部分上的應(yīng)力。因此，變得有可能防止引線中的或半導(dǎo)體芯片中的絲線的焊接部分內(nèi)發(fā)生由周圍溫度的改變而導(dǎo)致的斷裂。
密封半導(dǎo)體芯片、引線和絲線的樹脂含有大于等于20個(gè)重量百分比的填充物。因此，能夠較沒有填充物的情況降低樹脂的線膨脹系數(shù)，并且能夠更加接近引線的線膨脹系數(shù)。因此，能夠更為可靠地防止絲線的焊接部分內(nèi)發(fā)生破裂。此外，樹脂中的填充物的含量為小于等于90個(gè)重量百分比。這能夠?yàn)楣獍雽?dǎo)體器件提供足以使其充分發(fā)揮功能的半透明度。
在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，填充物具有帶有光滑表面的大體為球體的形狀。
根據(jù)本實(shí)施例，填充物具有帶有光滑表面的大體為球體的形狀。因此，變得有可能抑制填充物表面的漫反射，降低由填充物的形狀導(dǎo)致的樹脂的半透明度的劣化。
在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，在沿所述絲線，垂直于所述島部分內(nèi)的所述半導(dǎo)體芯片的安裝表面的橫截面內(nèi)，延續(xù)至所述焊接引線部分的橫截面的所述樹脂的橫截面出現(xiàn)在位于所述島部分一側(cè)的焊接引線部分處。
根據(jù)本實(shí)施例，在沿電連接半導(dǎo)體芯片的電極和焊接引線部分的絲線的縱向截面內(nèi)，延續(xù)至焊接引線部分的引線不僅不存在于焊接引線部分的與島部分相反的一側(cè)，也不存在于位于島部分一側(cè)的焊接引線部分處。與延續(xù)至焊接引線部分的引線只是不存在于焊接引線部分的與島部分相反的一側(cè)的情況相比，其進(jìn)一步縮短了沿絲線的方向上引線中的絲線的焊接部分和密封樹脂之間的界面的部分、即由其間的線膨脹系數(shù)差異產(chǎn)生應(yīng)力的部分的長度，從而進(jìn)一步減少了所產(chǎn)生的應(yīng)力。因此，變得有可能進(jìn)一步抑制在引線中的或半導(dǎo)體芯片中的絲線的焊接部分內(nèi)發(fā)生破裂。
在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，焊接引線部分包括第一直線部分，其形成為直線形狀，并且一個(gè)端部連接至島部分；以及第二直線部分，其形成為直線形狀，并且一個(gè)端部連接至所述第一直線部分的另一端部部分，從而沿所述島部分延伸，其中，所述第二直線部分的一個(gè)端部側(cè)連接至所述引線端子部分，而所述第二直線部分的頂端部分則具有用于連接所述絲線的絲焊區(qū)域。
根據(jù)本實(shí)施例，設(shè)置于所述第二直線部分的頂端部分的絲焊區(qū)域在沿與引線端子部分的延伸方向相交的方向上比引線端子部分突出得更多。因此，在沿絲線的縱向截面內(nèi)，延續(xù)至絲焊區(qū)域的引線不存在于絲焊區(qū)域的與島部分相反的一側(cè)。此外，在沿絲線的縱向截面內(nèi)，延續(xù)至絲焊區(qū)域的引線也不存在于位于島部分一側(cè)的絲焊區(qū)域處。因此，可以使沿絲線的方向上引線中的絲線的焊接部分和密封樹脂之間的界面的部分、即由其間的線膨脹系數(shù)差異產(chǎn)生應(yīng)力的部分的長度與第二直線部分的寬度一樣短，因而能夠減少所產(chǎn)生的應(yīng)力。
在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，焊接引線部分包括第一直線部分，其形成為直線形狀，并且一個(gè)端部連接至所述島部分；第二直線部分，其形成為直線形狀，并且一個(gè)端部連接至所述第一直線部分的另一端部部分，從而沿所述島部分延伸；以及第三直線部分，其形成為直線形狀，并且一個(gè)端部連接至所述第二直線部分的另一端部部分，從而朝所述島部分延伸，其中，所述第二直線部分的所述一個(gè)端部側(cè)連接至所述引線端子部分，并且其中，所述第三直線部分的頂端部分具有為連接所述絲線而設(shè)置的絲焊區(qū)域。
根據(jù)本實(shí)施例，設(shè)置于所述第三直線部分的頂端部分的絲焊區(qū)域在沿與引線端子部分的延伸方向相交的方向上比引線端子部分突出得更多。因此，在沿絲線的縱向截面內(nèi)，延續(xù)至絲焊區(qū)域的引線不存在于絲焊區(qū)域的與島部分相反的一側(cè)。此外，在沿絲線的縱向截面內(nèi)，延續(xù)至絲焊區(qū)域的引線也不存在于位于島部分一側(cè)的絲焊區(qū)域處。因此，可以使沿絲線的方向上引線中的絲線的焊接部分和密封樹脂之間的界面的部分、即由其間的線膨脹系數(shù)差異產(chǎn)生應(yīng)力的部分的長度與第三直線部分的寬度一樣短，因而能夠減少所產(chǎn)生的應(yīng)力。
在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，構(gòu)造所述焊接引線部分，從而將形成為直線形狀的四個(gè)或更多直線部分連接為螺旋狀，在連接成螺旋狀的多個(gè)直線部分中位于最前部的最外側(cè)直線部分的頂端連接至所述島部分，在連接成螺旋狀的多個(gè)直線部分中離所述島部分最遠(yuǎn)的直線部分連接至所述引線端子部分，并且其中，在連接成螺旋狀的多個(gè)直線部分中，位于后部的最內(nèi)部直線部分的頂端部分具有為連接所述絲線而設(shè)置的絲焊區(qū)域。
根據(jù)本實(shí)施例，設(shè)置于連接成螺旋狀的多個(gè)直線部分當(dāng)中的位于后部的最內(nèi)部的直線部分(the innermost linear section positioned at the rear)的頂端部分中的絲焊區(qū)域沿與引線端子部分的延伸方向相交的方向上比引線端子部分突出得更多。因此，在沿絲線的縱向截面內(nèi)，延續(xù)至絲焊區(qū)域的引線不存在于絲焊區(qū)域的與島部分相反的一側(cè)。此外，在沿絲線的縱向截面內(nèi)，延續(xù)至絲焊區(qū)域的引線也不存在于絲焊區(qū)域的接近島部分的一側(cè)。因此，可以使沿絲線的方向上引線中的絲線的焊接部分和密封樹脂之間的界面的部分，即由其間的線膨脹系數(shù)差異產(chǎn)生應(yīng)力的部分的長度與位于后部的最內(nèi)部的直線部分的寬度一樣短，因而能夠減少所產(chǎn)生的應(yīng)力。
在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，構(gòu)造所述焊接引線部分，從而將比所述引線端子部分的一側(cè)寬的矩形主體的一側(cè)連接至所述引線端子部分，而與該側(cè)相反的一側(cè)連接至所述島部分，所述矩形主體具有沿所述島部分設(shè)置的矩形通孔，并且其中，在隔著所述通孔面對(duì)所述島部分的所述矩形主體的、除了到所述引線端子部分的連接部分和到所述島部分的連接部分以外的區(qū)域內(nèi)設(shè)置用于連接所述絲線的絲焊區(qū)域。
根據(jù)本實(shí)施例，設(shè)置于隔著矩形通孔面對(duì)島部分的部分內(nèi)的絲焊區(qū)域在沿與引線端子部分的延伸方向相交的方向上比引線端子部分突出得更多。因此，在沿絲線的縱向截面內(nèi)，延續(xù)至絲焊區(qū)域的引線不存在于絲焊區(qū)域的與島部分相反的一側(cè)。此外，在沿絲線的縱向截面內(nèi)，延續(xù)至絲焊區(qū)域的引線也不存在于位于島部分一側(cè)的絲焊區(qū)域處。因此，可以使沿絲線的方向上引線中的絲線的焊接部分和密封樹脂之間的界面的部分、即由其間的線膨脹系數(shù)差異產(chǎn)生應(yīng)力的部分的長度與隔著通孔面對(duì)島部分的部分的寬度一樣短，因而能夠減少所產(chǎn)生的應(yīng)力。
在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，構(gòu)造所述焊接引線部分，從而將比所述引線端子部分的一側(cè)寬的矩形主體的一側(cè)連接至所述引線端子部分，而與該側(cè)相反的一側(cè)連接至所述島部分，所述矩形主體具有沿所述島部分設(shè)置的兩個(gè)矩形通孔，并且其中，在除了到所述島部分的連接部分以外的、所述矩形主體中的所述兩個(gè)通孔之間的區(qū)域內(nèi)設(shè)置用于連接所述絲線的絲焊區(qū)域。
根據(jù)本實(shí)施例，設(shè)置于矩形主體內(nèi)的兩個(gè)通孔之間的部分內(nèi)的絲焊區(qū)域在沿與引線端子部分的延伸方向相交的方向上比引線端子部分突出得更多。因此，在沿絲線的縱向截面內(nèi)，延續(xù)至絲焊區(qū)域的引線不存在于絲焊區(qū)域的與島部分相反的一側(cè)。此外，在沿絲線的縱向截面內(nèi)，延續(xù)至絲焊區(qū)域的引線也不存在于位于島部分一側(cè)的絲焊區(qū)域處。因此，可以使沿絲線的方向上引線中的絲線的焊接部分和密封樹脂之間的界面的部分、即由其間的線膨脹系數(shù)差異產(chǎn)生應(yīng)力的部分的長度與這兩個(gè)通孔之間的部分的寬度一樣短，因而能夠減少所產(chǎn)生的應(yīng)力。
在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，焊接引線部分具有用于連接絲線的絲焊區(qū)域，并且其中，所述絲焊區(qū)域的寬度為大于等于0.3mm且小于等于0.6mm。
根據(jù)本實(shí)施例，將絲焊區(qū)域的寬度設(shè)置為大于等于0.3mm小于等于0.6mm能夠確保該區(qū)域允許通過絲線焊接。同時(shí)，通過沿絲線方向上的絲焊區(qū)域的形變釋放在絲焊區(qū)域和樹脂之間的界面處產(chǎn)生的微小(minor)應(yīng)力，所述形變小到足以防止絲線破裂。因此，變得有可能防止應(yīng)力施加到絲焊區(qū)域中的絲線的焊接部分上。
在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，所述半導(dǎo)體芯片的尺寸為邊長大于等于0.5mm且小于等于2.5mm，厚度大于等于0.1mm且小于等于0.4mm。
半導(dǎo)體芯片的表面與樹脂的粘附性差，因此，在半導(dǎo)體芯片和樹脂之間的界面內(nèi)傾向于發(fā)生由應(yīng)力導(dǎo)致的側(cè)滑移。此外，半導(dǎo)體芯片的尺寸越大，由應(yīng)力導(dǎo)致的側(cè)滑移的產(chǎn)生變得越顯著。根據(jù)本實(shí)施例，可以使具有安裝于其上的半導(dǎo)體芯片的引線部分沿絲線的長度與島部分的寬度一樣短。因此，變得有可能減少在具有安裝于其上的半導(dǎo)體芯片的引線的部分和樹脂之間產(chǎn)生的、由其間的線膨脹系數(shù)差異導(dǎo)致的應(yīng)力，進(jìn)而減少在半導(dǎo)體芯片和樹脂之間的界面內(nèi)產(chǎn)生的應(yīng)力。
因此，即使在安裝邊長大于等于0.5mm且小于等于2.5mm的半導(dǎo)體芯片的情況下，也能夠抑制在半導(dǎo)體芯片和樹脂之間的界面內(nèi)產(chǎn)生側(cè)滑移，并且能夠確保半導(dǎo)體芯片中的引線的焊接部分的可靠性。
而且，還提供了一種在上述半導(dǎo)體器件中采用的引線框架，其包括
島部分，將在其上安裝半導(dǎo)體芯片；焊接引線部分，其延續(xù)至所述島部分，并且將通過絲線被電連接到設(shè)置于所述半導(dǎo)體芯片上的電極上；以及引線端子部分，其延續(xù)至所述焊接引線部分，并且在所述島部分的相反側(cè)延伸，其中，在垂直于所述島部分內(nèi)的所述半導(dǎo)體芯片的安裝表面、并且貫穿所述焊接引線部分和所述島部分的橫截面內(nèi)，所述焊接引線部分具有未延續(xù)至所述島部分和所述引線端子部分的區(qū)域。
根據(jù)所述結(jié)構(gòu)，當(dāng)通過在島部分上安裝半導(dǎo)體芯片、通過絲線電連接半導(dǎo)體芯片的電極和絲焊區(qū)域以及通過樹脂密封半導(dǎo)體芯片、島部分和絲線的步驟形成半導(dǎo)體器件時(shí)，通過將未延續(xù)至島部分和引線端子部分的焊接引線部分的區(qū)域設(shè)置為用于連接絲線的絲焊區(qū)域，變得有可能通過構(gòu)造使得在沿絲線的縱向截面內(nèi)，在與島部分相反的以及接近島部分的絲焊區(qū)域側(cè)，絲焊區(qū)域未延續(xù)至島部分和引線端子部分。因此，能夠縮短沿絲線的方向上引線中的絲線的焊接部分和密封樹脂之間的界面的部分、即由其間的線膨脹系數(shù)差異產(chǎn)生應(yīng)力的部分的長度，因而能夠減少所產(chǎn)生的應(yīng)力。因此，變得有可能防止在引線內(nèi)的絲線的焊接部分內(nèi)發(fā)生由周圍溫度的改變而發(fā)生的斷裂。
在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，未延續(xù)至所述島部分和所述引線端子部分的所述焊接引線部分的區(qū)域由從所述島部分突出的、并且在與所述引線端子部分的延伸方向相交的方向上比所述引線端子部分突出得更多的突出部分構(gòu)成。
根據(jù)本實(shí)施例，能夠通過為焊接引線部分提供突出部分容易地形成未延續(xù)至島部分和引線端子部分的焊接引線部分的區(qū)域。
在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，焊接引線部分具有沿島部分延伸的通孔，并且其中，未延續(xù)至所述島部分和所述引線端子部分的所述焊接引線部分的區(qū)域由隔著所述通孔面對(duì)所述島部分的區(qū)域構(gòu)成。
根據(jù)本實(shí)施例，能夠通過為焊接引線部分提供通孔容易地形成未延續(xù)至島部分和引線端子部分的焊接引線部分的區(qū)域。
在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，包括所述島部分、所述焊接引線部分和所述引線端子部分的所述引線框架由基于銅或基于鐵的合金形成，并且其中，至少為向其連接所述絲線的所述焊接引線部分的區(qū)域提供適于絲焊的鍍覆。
根據(jù)本實(shí)施例，能夠更為可靠地實(shí)現(xiàn)將絲線焊接到引線焊接部分，并且能夠更為可靠地防止絲線的焊接部分發(fā)生破裂。
在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，提供了采用上述半導(dǎo)體器件的電子設(shè)備。
根據(jù)所述結(jié)構(gòu)，所述電子設(shè)備采用了一種高度可靠的半導(dǎo)體器件，所述半導(dǎo)體器件能夠消除由其上安裝了半導(dǎo)體芯片的引線和密封樹脂之間的線膨脹系數(shù)差異而導(dǎo)致的、在溫度變化的作用下產(chǎn)生的絲焊故障。因此，變得有可能提供可以在寬溫度范圍環(huán)境下使用的高度可靠的電子設(shè)備。
從上述說明可以清晰地看到在本發(fā)明的半導(dǎo)體器件中，在沿電連接半導(dǎo)體芯片的電極和焊接引線部分的絲線的縱向截面內(nèi)，延續(xù)至焊接引線部分的引線不存在于焊接引線部分的與島部分相反的一側(cè)，這能縮短沿絲線方向上引線和密封樹脂之間的界面的部分、即由其間的線膨脹系數(shù)差異產(chǎn)生應(yīng)力的部分的長度。因此，變得有可能減少施加到引線中的絲線的焊接部分上的應(yīng)力，并且防止在絲線的焊接部分內(nèi)發(fā)生由周圍溫度的改變而發(fā)生斷裂。
此外，密封半導(dǎo)體芯片、引線和絲線的樹脂含有大于等于20個(gè)重量百分比的填充物。因此，能夠使樹脂的線膨脹系數(shù)更加接近引線的線膨脹系數(shù)，從而更為可靠地防止在絲線的焊接部分內(nèi)發(fā)生破裂。此外，樹脂中的填充物的含量為小于等于90個(gè)重量百分比。這能夠?yàn)楣獍雽?dǎo)體器件提供足以使其充分發(fā)揮功能的半透明度。
因此，根據(jù)本發(fā)明，變得有可能消除在具有安裝于其上的半導(dǎo)體芯片的引線和密封樹脂之間響應(yīng)于溫度變化而產(chǎn)生的由其間的線膨脹系數(shù)差異導(dǎo)致的絲焊故障，從而能夠提供一種高度可靠的半導(dǎo)體器件。
此外，在沿電連接半導(dǎo)體芯片的電極和焊接引線部分的絲線的縱向截面內(nèi)，如果使延續(xù)至焊接引線部分的引線也不存在于焊接引線部分的接近島部分的一側(cè)，那么能夠進(jìn)一步縮短沿絲線的方向上引線中的絲線的焊接部分和密封樹脂之間的界面的部分、即由其間的線膨脹系數(shù)差異產(chǎn)生應(yīng)力的部分的長度。因此，變得有可能進(jìn)一步減少所產(chǎn)生的應(yīng)力，并進(jìn)一步抑制在絲線的焊接部分內(nèi)發(fā)生破裂。
此外，在本發(fā)明的引線框架內(nèi)，在貫穿焊接引線部分和島部分的橫截面內(nèi)，延續(xù)至將要在其上安裝半導(dǎo)體芯片的島部分的、并且將要通過絲線電連接到半導(dǎo)體芯片的電極的焊接引線部分設(shè)置有未延續(xù)至島部分和引線端子部分的區(qū)域。因此，通過將未延續(xù)至島部分和引線端子部分的焊接引線部分的區(qū)域設(shè)置為絲焊區(qū)域，變得有可能通過構(gòu)造使得在形成樹脂密封半導(dǎo)體器件時(shí)，在沿絲線的縱向截面內(nèi)，在與島部分相反的以及接近島部分的絲焊區(qū)域側(cè)上，絲焊區(qū)域都不延續(xù)至島部分和引線端子部分。
因此，能夠縮短沿絲線的方向上引線中的絲線的焊接部分和密封樹脂之間的界面的部分、即由其間的線膨脹系數(shù)差異產(chǎn)生應(yīng)力的部分的長度，因而能夠減少所產(chǎn)生的應(yīng)力。因此，變得有可能防止在引線內(nèi)的絲線的焊接部分內(nèi)發(fā)生由周圍溫度的改變而發(fā)生的斷裂。
此外，本發(fā)明的電子設(shè)備采用了本發(fā)明的半導(dǎo)體器件。因此，通過采用能夠消除在溫度變化的作用下由引線和密封樹脂之間的線膨脹系數(shù)差異導(dǎo)致的絲焊故障的高度可靠的半導(dǎo)體器件，變得有可能提供可以在寬溫度范圍環(huán)境下使用的高度可靠的電子設(shè)備。


通過下文給出的詳細(xì)說明和附圖，本發(fā)明將得到更為充分的理解，所述附圖僅以圖例的方式給出，因而并非意在限制本發(fā)明，其中圖1是從頂部觀察的角度示出了本發(fā)明的半導(dǎo)體器件的透視圖；圖2是沿圖1中的箭頭線B-B′得到的橫截面圖；圖3是從頂部觀察的角度示出了與圖1不同的半導(dǎo)體器件的透視圖；圖4是沿圖3中的箭頭線C-C′得到的橫截面圖；圖5是從頂部觀察的角度示出了與圖1和圖3不同的半導(dǎo)體器件的透視圖；圖6是沿圖5中的箭頭線D-D′得到的橫截面圖；圖7是從頂部觀察的角度示出了與圖1、圖3和圖5不同的半導(dǎo)體器件的透視圖；圖8是沿圖7中的箭頭線E-E′得到的橫截面圖；圖9是從頂部觀察的角度示出了與圖1、圖3、圖5和圖7不同的半導(dǎo)體器件的透視圖；圖10是沿圖9中的箭頭線F-F′得到的橫截面圖；圖11是從頂部觀察的角度示出了具有樹脂密封封裝的常規(guī)半導(dǎo)體器件的透視圖；圖12是沿圖11中的箭頭線A-A′得到的橫截面圖；圖13是解釋在接地線的焊接部分中傾向于發(fā)生斷裂故障的原因的說明圖。
具體實(shí)施例方式
在下文中將參考附圖詳細(xì)描述本發(fā)明。
第一實(shí)施例圖1是從頂部觀察的角度示出了本發(fā)明的半導(dǎo)體器件的透視圖。在圖1中，在平面引線框架的引線21a的島部分(管芯焊盤)22上安裝半導(dǎo)體芯片23，將設(shè)置于半導(dǎo)體芯片23的表面上的絲焊電極24a到24d分別通過絲焊利用金絲25a到25d連接到引線21a到21d。此外，通過含有重量百分比大于等于20且小于等于90的填充物的樹脂26密封半導(dǎo)體芯片23、金絲25a到25d以及引線21a到21d，以構(gòu)成封裝27。
在設(shè)置于半導(dǎo)體芯片23的表面上的絲焊電極24a到24d當(dāng)中的電極24a為接地焊接電極的情況下，通過金絲25a將接地焊接電極24a絲焊(接地焊接)到接地焊接引線部分28，接地焊接引線部分28設(shè)置于引線21a中，并延伸至島部分22。
圖2是沿圖1中沿接地焊接金絲25a的箭頭線B-B′得到的橫截面圖。如圖2所示，在沿接地焊接金絲25a的縱向截面內(nèi)，引線21a在通過樹脂26密封的封裝27內(nèi)具有不連續(xù)結(jié)構(gòu)。
更具體地說，延伸到引線21a的島部分22的接地焊接引線部分28由形成了L形的兩個(gè)直線部分構(gòu)成。兩個(gè)直線部分之一(下文稱為第一直線部分)的頂端連接至島部分22，而另一個(gè)(下文稱為第二直線部分)的側(cè)邊連接至引線端子部分，比引線端子部分伸出得更多的第二直線部分的頂部起著絲焊區(qū)域28a的作用。因此，在沿金絲25a的縱向截面內(nèi)，延伸至絲焊區(qū)域28a的橫截面的樹脂26的橫截面出現(xiàn)在絲焊區(qū)域28a與島部分22相反的一側(cè)。也就是說，在沿金絲25a的縱向截面內(nèi)，引線21a的結(jié)構(gòu)在絲焊區(qū)28a與島部分22相反的一側(cè)上處于不連續(xù)狀態(tài)。
因此，在本實(shí)施例中，構(gòu)造在其上安裝了半導(dǎo)體芯片23的引線21a，使得延伸至絲焊區(qū)域28a的引線端子部分在沿接地焊接金絲25a的縱向截面內(nèi)不存在于絲焊區(qū)域28a的與島部分相反的一側(cè)。因此，縮短了引線21a內(nèi)的金絲25a的焊接部分與樹脂26之間的界面部分、即沿金絲25a的方向由于其間的線膨脹系數(shù)差異而產(chǎn)生應(yīng)力的部分的長度，從而減少了施加到金絲25a的焊接部分上的應(yīng)力。因此，變得有可能防止在金絲25a的焊接部分內(nèi)發(fā)生由周圍溫度的改變而發(fā)生的斷裂。
此外，構(gòu)造在其上安裝了半導(dǎo)體芯片23的引線21a，使得延伸至絲焊區(qū)域28a的島部分22在沿接地焊接金絲25a的縱向截面內(nèi)不存在于絲焊區(qū)域28a的接近島部分22的一側(cè)。因此，能夠使處于金絲25a的縱向截面內(nèi)的引線21a內(nèi)的金絲25a的焊接部分的長度與接地焊接引線部分28的第二直線部分(絲焊區(qū)域28a)的寬度一樣短，因而能夠進(jìn)一步降低由其間的線膨脹系數(shù)差異導(dǎo)致的在金絲25a的焊接部分和樹脂26之間的界面內(nèi)產(chǎn)生的應(yīng)力。
更具體地說，根據(jù)本實(shí)施例，在接地焊接引線部分28的絲焊區(qū)域28a和樹脂26之間產(chǎn)生的應(yīng)力小，因此，將不會(huì)在絲焊區(qū)域28a和樹脂26之間產(chǎn)生相對(duì)的側(cè)滑移。因此，變得有可能防止在金絲25a的焊接部分內(nèi)發(fā)生由周圍溫度的改變而發(fā)生的斷裂。
此外，所形成的其上安裝了半導(dǎo)體芯片23的引線21a內(nèi)的接地焊接引線部分28的寬度W，即形成L形的兩個(gè)直線部分中的第二直線部分的長度，大于引線端子部分的寬度W0。因此，能夠在絲焊過程中可靠地實(shí)現(xiàn)框架夾持，從而獲得金絲25a的良好的焊接狀態(tài)。
第二實(shí)施例圖3是從頂部觀察的角度示出了本實(shí)施例中的半導(dǎo)體器件的透視圖。在圖3中，在平面引線框架的引線31a的島部分(管芯焊盤)32上安裝半導(dǎo)體芯片33，將設(shè)置于半導(dǎo)體芯片33的表面上的絲焊電極34a到34d分別通過絲焊利用金絲35a到35d連接到引線31a到31d。此外，通過含有重量百分比大于等于20且小于等于90的填充物的樹脂36密封半導(dǎo)體芯片33、金絲35a到35d以及引線31a到31d，以構(gòu)成封裝37。
在設(shè)置于半導(dǎo)體芯片33的表面上的絲焊電極34a到34d當(dāng)中的電極34a為接地焊接電極的情況下，通過金絲35a將接地焊接電極34a絲焊(接地焊接)到接地焊接引線部分38，接地焊接引線部分38設(shè)置于引線31a中，并延伸至島部分32。
圖4是沿圖3中沿接地焊接金絲35a的箭頭線C-C′得到的橫截面圖。如圖4所示，在沿接地焊接金絲35a的縱向截面內(nèi)，引線31a在通過樹脂36密封的封裝37內(nèi)具有不連續(xù)結(jié)構(gòu)。
更具體地說，引線31a中延續(xù)至島部分32的接地焊接引線部分38具有這樣的結(jié)構(gòu)將圖1所示的第一實(shí)施例中的接地焊接引線部分28中形成L形的兩個(gè)直線部分的第二直線部分的頂端部分連接至與第一直線部分平行的朝向島部分32延伸的直線部分(下文稱為第三直線部分)。第三直線部分起著絲焊區(qū)域38a的作用。這樣，構(gòu)造引線31a，使得在沿金絲35a的縱向截面內(nèi)，延續(xù)到絲焊區(qū)域38a的橫截面的樹脂36的橫截面出現(xiàn)在絲焊區(qū)域38a的接近島部分32的一側(cè)。更具體地說，在沿金絲35a的縱向截面內(nèi)，在位于島部分32一側(cè)的絲焊區(qū)域38a處，引線31a的形成方式是不連續(xù)的。
此外，構(gòu)造接地焊接引線部分38中的絲焊區(qū)域38a，使得平行于第一直線部分并朝向島部分32延伸的第三直線部分連接至形成L形的兩個(gè)直線部分中的第二直線部分的頂端部分。因此，在沿接地焊接金絲35a的封裝37的縱向截面內(nèi)，延續(xù)到絲焊區(qū)域38a的橫截面的樹脂36的橫截面出現(xiàn)在絲焊區(qū)域38a的與島部分32相反的一側(cè)。也就是說，構(gòu)造引線31a，使得延續(xù)至絲焊區(qū)域38a的引線31a在沿金絲35a的縱向截面內(nèi)不存在于絲焊區(qū)域38a的與島部分相反的一側(cè)。
因此，在本實(shí)施例中，構(gòu)造在其上安裝了半導(dǎo)體芯片33的引線31a，使得延伸至絲焊區(qū)域38a的引線端子部分在沿接地焊接金絲35a的縱向截面內(nèi)不存在于絲焊區(qū)域38a的與島部分相反的一側(cè)。此外，構(gòu)造在其上安裝了半導(dǎo)體芯片33的引線31a，使得延伸至絲焊區(qū)域38a的島部分32在沿接地焊接金絲25a的縱向截面內(nèi)不存在于位于島部分32一側(cè)的絲焊區(qū)域38a處。
因此，能夠使處于金絲35a的縱向截面內(nèi)的引線31a內(nèi)的金絲35a的焊接部分的長度與接地焊接引線部分28的第三直線部分(絲焊區(qū)域38a)的寬度一樣短，因而能夠降低由其間的線膨脹系數(shù)差異導(dǎo)致的在金絲35a的焊接部分和樹脂36之間的界面內(nèi)產(chǎn)生的應(yīng)力。
更具體地說，根據(jù)本實(shí)施例，在絲焊區(qū)域38a和樹脂36之間將不會(huì)發(fā)生相對(duì)側(cè)滑移。因此，變得有可能防止在金絲35a的焊接部分內(nèi)發(fā)生由周圍溫度的改變而發(fā)生的斷裂。
此外，所形成的其上安裝了半導(dǎo)體芯片33的引線31a中的接地焊接引線部分38的寬度W，即第二直線部分的長度，比引線端子部分的寬度W0寬。因此，能夠在絲焊過程中可靠地實(shí)現(xiàn)框架夾持，從而獲得金絲35a的良好的焊接狀態(tài)。
第三實(shí)施例圖5是從頂部觀察的角度示出了本實(shí)施例中的半導(dǎo)體器件的透視圖。在圖5中，在平面引線框架的引線41a的島部分(管芯焊盤)42上安裝半導(dǎo)體芯片43，將設(shè)置于半導(dǎo)體芯片43的表面上的絲焊電極44a到44d分別通過絲焊利用金絲45a到45d連接到引線41a到41d。此外，通過含有重量百分比大于等于20且小于等于90的填充物的樹脂46密封半導(dǎo)體芯片43、金絲45a到45d以及引線41a到41d，以構(gòu)成封裝47。
在設(shè)置于半導(dǎo)體芯片43的表面上的絲焊電極44a到44d中的電極44a為接地焊接電極的情況下，通過金絲45a將接地焊接電極44a絲焊(接地焊接)到設(shè)置于引線41a中并延伸至島部分42的接地焊接引線部分48上。
圖6是沿圖5中沿接地焊接金絲45a的箭頭線D-D′得到的橫截面圖。如圖6所示，在沿接地焊接金絲45a的縱向截面內(nèi)，引線41a在通過樹脂46密封的封裝47內(nèi)具有不連續(xù)結(jié)構(gòu)。
更具體地說，引線41a中延續(xù)至島部分42的接地焊接引線部分48具有這樣的形狀將圖4所示的第二實(shí)施例中的接地焊接引線部分38中的第三直線部分的頂端部分連接至平行于島部分42朝第一直線部分延伸的直線部分(下文稱為第四直線部分)，此外，將第四直線部分的頂端部分連接至平行于第一直線部分朝向第二直線部分延伸的直線部分(下文稱為第五直線部分)。第五直線部分起著絲焊區(qū)域48a的作用。這樣，構(gòu)造引線41a，使得在沿金絲45a的縱向截面內(nèi)，延續(xù)到絲焊區(qū)域48a的橫截面的樹脂46的橫截面出現(xiàn)在島部分42一側(cè)的絲焊區(qū)域48a處。更具體地說，在沿金絲45a的縱向截面內(nèi)，在位于島部分42一側(cè)的絲焊區(qū)域48a處，引線41a的形成方式是不連續(xù)的。
此外，通過這樣的方式采用第一直線部分到第五直線部分五個(gè)直線部分構(gòu)造引線41a中的接地焊接引線部分(ground-bonding lead section)48第一直線部分的頂端部分連接至沿垂直于第一直線部分的方向的第二直線部分，第二直線部分的頂端部分連接至沿垂直于第二直線部分的方向的第三直線部分，第三直線部分的頂端部分連接至沿垂直于第三直線部分的方向的第四直線部分，第四直線部分的頂端部分連接至沿垂直于第四直線部分的方向的第五直線部分，按螺旋狀連接這五個(gè)直線部分。連接成螺旋狀的五個(gè)直線部分中最內(nèi)部的第五直線部分構(gòu)成了絲焊區(qū)域48a。
因此，在沿接地焊接金絲45a的封裝47的縱向截面內(nèi)，延續(xù)到絲焊區(qū)域48a的橫截面的樹脂46的橫截面出現(xiàn)在絲焊區(qū)域48a的與島部分42相反的一側(cè)。也就是說，構(gòu)造引線41a，使得在沿金絲45a的縱向截面內(nèi)，延續(xù)到絲焊區(qū)域48a的引線41a不存在于島部分一側(cè)的絲焊區(qū)域48a處。
因此，在本實(shí)施例中，構(gòu)造在其上安裝了半導(dǎo)體芯片43的引線41a，使得延伸至絲焊區(qū)域48a的引線端子部分在沿接地焊接金絲45a的縱向截面內(nèi)不存在于絲焊區(qū)域48a的與島部分相反的一側(cè)。此外，構(gòu)造在其上安裝了半導(dǎo)體芯片43的引線41a，使得延伸至絲焊區(qū)域48a的島部分42在沿接地焊接金絲45a的縱向截面內(nèi)不存在于位于島部分42一側(cè)的絲焊區(qū)域48a處。
因此，能夠使處于金絲45a的縱向截面內(nèi)的引線41a內(nèi)的金絲45a的焊接部分的長度與接地焊接引線部分48的第五直線部分(絲焊區(qū)域48a)的寬度一樣短，因而降低了由其間的線膨脹系數(shù)差異導(dǎo)致的在金絲45a的焊接部分和樹脂46之間的界面內(nèi)產(chǎn)生的應(yīng)力。
更具體地說，根據(jù)本實(shí)施例，在絲焊區(qū)域48a和樹脂46之間將不會(huì)發(fā)生相對(duì)側(cè)滑移。因此，變得有可能防止在金絲45a的焊接部分內(nèi)發(fā)生由周圍溫度的改變而發(fā)生的斷裂。
此外，所形成的其上安裝了半導(dǎo)體芯片43的引線41a中的接地焊接引線部分48的寬度W，即第二直線部分的長度，比引線端子部分的寬度W0寬。因此，能夠在絲焊過程中可靠地實(shí)現(xiàn)框架夾持，從而獲得金絲45a的良好的焊接狀態(tài)。
第四實(shí)施例圖7是從頂部觀察的角度示出了本實(shí)施例中的半導(dǎo)體器件的透視圖。在圖7中，在平面引線框架的引線51a的島部分(管芯焊盤)52上安裝半導(dǎo)體芯片53，將設(shè)置于半導(dǎo)體芯片53的表面上的絲焊電極54a到54d分別通過絲焊利用金絲55a到55d連接到引線51a到51d。此外，通過含有重量百分比大于等于20且小于等于90的填充物的樹脂56密封半導(dǎo)體芯片53、金絲55a到55d以及引線51a到51d，以構(gòu)成封裝57。
在設(shè)置于半導(dǎo)體芯片53的表面上的絲焊電極54a到54d中的電極54a為接地焊接電極的情況下，通過金絲55a將接地焊接電極54a絲焊(接地焊接，ground-bonded)到設(shè)置于引線51a中并延續(xù)至島部分52的接地焊接引線部分58上。
圖8是沿圖7中沿接地焊接金絲55a的箭頭線E-E′得到的橫截面圖。如圖8所示，在沿接地焊接金絲55a的縱向截面內(nèi)，引線51a在通過樹脂56密封的封裝57內(nèi)具有不連續(xù)結(jié)構(gòu)。
更具體地說，構(gòu)造引線51a中延續(xù)至島部分52的接地焊接引線部分58，從而在矩形板主體中沿島部分52設(shè)置矩形通孔，所述矩形板主體的具有長度“W”的邊連接至島部分52。引線51a的引線端子部分從隔著矩形通孔面對(duì)島部分52的直線部分的側(cè)面向外延伸。在具有這一結(jié)構(gòu)的接地焊接引線部分58內(nèi)，除了到引線端子部分的連接部分和到島部分52的連接部分以外的直線部分的區(qū)域構(gòu)成了絲焊區(qū)域58a。憑借這一結(jié)構(gòu)，構(gòu)造引線51a，使得在沿金絲55a的縱向截面內(nèi)，延續(xù)到絲焊區(qū)域58a的橫截面的樹脂56的橫截面出現(xiàn)在位于島部分52一側(cè)的絲焊區(qū)域58a處。也就是說，在沿金絲55a的縱向截面內(nèi)，在位于島部分52一側(cè)的絲焊區(qū)域58a處，所形成的引線51a處于不連續(xù)狀態(tài)。
此外，在引線51a中的接地焊接引線部分58內(nèi)沿島部分52設(shè)置矩形通孔，隔著矩形通孔面對(duì)島部分52的直線部分的區(qū)域中除了到引線端子部分的連接部分和到島部分52的連接部分以外的區(qū)域構(gòu)成了絲焊區(qū)域58a。因此，在沿接地焊接金絲55a的封裝57的縱向截面內(nèi)，延續(xù)到絲焊區(qū)域58a的橫截面的樹脂56的橫截面出現(xiàn)在絲焊區(qū)域58a的與島部分52相反的一側(cè)。也就是說，構(gòu)造引線51a，使得延續(xù)至絲焊區(qū)域58a的引線51a在沿金絲55a的縱向截面內(nèi)不存在于絲焊區(qū)域58a的與島部分相反的一側(cè)。
因此，在本實(shí)施例中，構(gòu)造在其上安裝了半導(dǎo)體芯片53的引線51a，使得延伸至絲焊區(qū)域58a的引線端子部分在沿接地焊接金絲55a的縱向截面內(nèi)不存在于絲焊區(qū)域58a的與島部分相反的一側(cè)。此外，構(gòu)造在其上安裝了半導(dǎo)體芯片53的引線51a，使得延伸至絲焊區(qū)域58a的島部分52在沿接地焊接金絲55a的縱向截面內(nèi)不存在于位于島部分52一側(cè)的絲焊區(qū)域58a處。
因此，能夠使處于金絲55a的縱向截面內(nèi)的引線51a內(nèi)的金絲55a的焊接部分的長度與接地焊接引線部分58中隔著通孔面對(duì)島部分52的直線部分(絲焊區(qū)域58a)的寬度(圖7中的水平長度)一樣短，因而降低了由其間的線膨脹系數(shù)差異導(dǎo)致的在金絲55a的焊接部分和樹脂56之間的界面內(nèi)產(chǎn)生的應(yīng)力。
更具體地說，根據(jù)本實(shí)施例，在絲焊區(qū)域58a和樹脂56之間將不會(huì)發(fā)生相對(duì)側(cè)滑移。因此，變得有可能防止在金絲55a的焊接部分內(nèi)發(fā)生由周圍溫度的改變而發(fā)生的斷裂。
此外，所形成的其上安裝了半導(dǎo)體芯片53的引線51a中的接地焊接引線部分58的寬度W，即接地焊接引線部分58的邊的長度，比引線端子部分的寬度W0寬。因此，能夠在絲焊過程中可靠地實(shí)現(xiàn)框架夾持，從而獲得金絲55a的良好的焊接狀態(tài)。
第五實(shí)施例圖9是從頂部觀察的角度示出了本實(shí)施例中的半導(dǎo)體器件的透視圖。在圖9中，在平面引線框架的引線61a的島部分(管芯焊盤)62上安裝半導(dǎo)體芯片63，將設(shè)置于半導(dǎo)體芯片63的表面上的絲焊電極64a到64d分別通過絲焊利用金絲65a到65d連接到引線61a到61d。此外，通過含有重量百分比大于等于20且小于等于90的填充物的樹脂66密封半導(dǎo)體芯片63、金絲65a到65d以及引線61a到61d，以構(gòu)成封裝67。
在設(shè)置于半導(dǎo)體芯片63的表面上的絲焊電極64a到64d中的電極64a為接地焊接電極的情況下，通過金絲65a將接地焊接電極64a絲焊(接地焊接)到設(shè)置于引線61a中并延伸至島部分62的接地焊接引線部分68上。
圖10是沿圖9中沿接地焊接金絲65a的箭頭線F-F′得到的橫截面圖。如圖10所示，在沿接地焊接金絲65a的縱向截面內(nèi)，引線61a在通過樹脂66密封的封裝67內(nèi)具有不連續(xù)結(jié)構(gòu)。
更具體地說，構(gòu)造引線61a中延續(xù)至島部分62的接地焊接引線部分68，從而在矩形板主體中沿島部分52平行設(shè)置兩個(gè)矩形通孔，所述矩形板主體的具有長度“W”的邊連接至島部分62。兩個(gè)矩形通孔之間的直線部分的、除了到島部分62的連接部分以外的區(qū)域構(gòu)成了絲焊區(qū)域68a。憑借這一結(jié)構(gòu)，構(gòu)造引線61a，使得在沿金絲65a的縱向截面內(nèi)，延續(xù)到絲焊區(qū)域68a的橫截面的樹脂66的橫截面出現(xiàn)在位于島部分62一側(cè)的絲焊區(qū)域68a處。也就是說，在沿金絲65a的縱向截面內(nèi)，在位于島部分62一側(cè)的絲焊區(qū)域68a處，所形成的引線61a處于不連續(xù)狀態(tài)。
此外，在引線61a的接地焊接引線部分68內(nèi)沿島部分62設(shè)置兩個(gè)矩形通孔，兩個(gè)通孔之間的除了到島部分62的連接部分以外的區(qū)域構(gòu)成了絲焊區(qū)域68a。因此，在沿接地焊接金絲65a的封裝67的縱向截面內(nèi)，延續(xù)到絲焊區(qū)域68a的橫截面的樹脂66的橫截面出現(xiàn)在絲焊區(qū)域68a的與島部分62相反的一側(cè)。也就是說，構(gòu)造引線61a，使得延續(xù)至絲焊區(qū)域68a的引線61a在沿金絲65a的縱向截面內(nèi)不存在于絲焊區(qū)域68a的與島部分相反的一側(cè)。
因此，在本實(shí)施例中，構(gòu)造在其上安裝了半導(dǎo)體芯片63的引線61a，使得延伸至絲焊區(qū)域68a的引線端子部分在沿接地焊接金絲65a的縱向截面內(nèi)不存在于絲焊區(qū)域68a的與島部分相反的一側(cè)。此外，構(gòu)造在其上安裝了半導(dǎo)體芯片63的引線61a，使得延伸至絲焊區(qū)域68a的島部分62在沿接地焊接金絲65a的縱向截面內(nèi)不存在于位于島部分62一側(cè)的絲焊區(qū)域68a處。
因此，能夠使處于金絲65a的縱向截面內(nèi)的引線61a內(nèi)的金絲65a的焊接部分的長度與接地焊接引線部分68中兩個(gè)通孔之間的直線部分(絲焊區(qū)域68a)的寬度(圖9中的水平長度)一樣短，因而降低了由其間的線膨脹系數(shù)差異導(dǎo)致的在金絲65a的焊接部分和樹脂66之間的界面內(nèi)產(chǎn)生的應(yīng)力。
更具體地說，根據(jù)本實(shí)施例，在絲焊區(qū)域68a和樹脂66之間將不會(huì)發(fā)生相對(duì)側(cè)滑移。因此，變得有可能防止在金絲65a的焊接部分內(nèi)發(fā)生因周圍溫度的改變而發(fā)生的斷裂。
此外，所形成的其上安裝了半導(dǎo)體芯片63的引線61a中的接地焊接引線部分68的寬度W，即接地焊接引線部分68的邊的長度，比引線端子部分的寬度W0寬。因此，能夠在絲焊過程中可靠地實(shí)現(xiàn)框架夾持，從而獲得金絲65a的良好的焊接狀態(tài)。
如上所述，根據(jù)每一實(shí)施例，變得有可能防止在其上安裝了半導(dǎo)體芯片23到63的引線21a到61a中的絲焊區(qū)域28a到68a和樹脂26到66之間的界面內(nèi)，因?yàn)槠溟g的線膨脹系數(shù)差異而產(chǎn)生相對(duì)側(cè)滑移。因此，變得有可能消除引線21a到61a上的接地絲焊故障，并提供高度可靠的半導(dǎo)體器件，引線21a到61a具有用于在其上安裝半導(dǎo)體芯片23到63的島部分22到62。
此外，在每一實(shí)施例中，將絲焊區(qū)域28a到68a的寬度，即絲焊區(qū)域28a到68a在垂直于絲焊區(qū)域28a到68a的延伸方向的方向上的長度，設(shè)置為大于等于0.3mm且小于等于0.6mm。這可以確保該區(qū)域允許通過絲線25a到65a焊接。同時(shí)，通過絲焊區(qū)域28a到68a沿接地焊接金絲25a到65a的方向的形變釋放了在絲焊區(qū)域和樹脂26到66之間的界面內(nèi)產(chǎn)生的微小應(yīng)力，所述形變小到足以防止金絲25a到65a的破裂，因此，不會(huì)向絲焊區(qū)域28a到68a內(nèi)的金絲25a到65a的焊接部分施加應(yīng)力。
半導(dǎo)體芯片23到63的側(cè)邊尺寸達(dá)0.5mm到2.5mm，厚度達(dá)0.1mm到0.4mm，所述尺寸是半導(dǎo)體芯片的典型尺寸。在這種情況下，半導(dǎo)體芯片23到63的表面與樹脂26到66的粘附性差，因此，在它們的界面內(nèi)傾向于發(fā)生由應(yīng)力導(dǎo)致的側(cè)滑移。此外，半導(dǎo)體芯片23到63的尺寸越大，由應(yīng)力導(dǎo)致的側(cè)滑移的發(fā)生就會(huì)變得越顯著。但是，在每一實(shí)施例中，可以沿金絲25a到65a使其上安裝了半導(dǎo)體芯片23到63的引線21a到61a的部分的長度與島部分22到62的寬度一樣短，這使得減少在其上安裝了半導(dǎo)體芯片23到63的引線21a到61a的部分和樹脂26到66之間產(chǎn)生的由其間的線膨脹系數(shù)差異導(dǎo)致的應(yīng)力，以及進(jìn)而減少在半導(dǎo)體芯片23到63和樹脂26到66之間的界面內(nèi)產(chǎn)生的應(yīng)力成為了可能。
因此，能夠抑制在半導(dǎo)體芯片23到63和樹脂26到66之間的界面內(nèi)產(chǎn)生的側(cè)滑移，并且能夠確保半導(dǎo)體芯片23到63內(nèi)金絲25a到65a的焊接部分的可靠性。
在每一實(shí)施例中，用于密封半導(dǎo)體芯片23到63、金絲25a到25d、35a到35d、45a到45d、55a到55d、65a到65d以及引線21a到21d、31a到31d、41a到41d、51a到51d、61a到61d的樹脂26到66含有重量百分比大于等于20且小于等于90的填充物。
在用于光通信設(shè)備等的半導(dǎo)體器件中，由于需要傳輸光，因此采用半透明(透明)樹脂進(jìn)行樹脂密封。在那種情況下，向樹脂中添加填充物損害了半透明度，因此，一般說來，半透明樹脂幾乎不含有填充物。
但是，每一實(shí)施例的目的在于提供一種半導(dǎo)體器件，所述半導(dǎo)體器件即使在500次或更多次處于-40℃到120℃之間的范圍內(nèi)的溫度變化周期的嚴(yán)峻條件下也能免于絲線斷裂，使得所述半導(dǎo)體器件適用于車內(nèi)設(shè)備，因此，為了獲得就絲線斷裂而言的高可靠性，密封樹脂(在每一實(shí)施例中采用的是熱固性環(huán)氧樹脂)26到66含有填充物，以降低樹脂26到66的線膨脹系數(shù)。
采用透明二氧化硅(SiO2)作為每一實(shí)施例中的樹脂26到66中包含的填充物，所述的透明二氧化硅具有大體上為球體的形狀(直徑大約為70μm)，并帶有光滑表面，從而使對(duì)樹脂26到66的半透明度的損害最小化。在這些條件下，將樹脂26到66中的填充物含量設(shè)定為大于等于20個(gè)重量百分比，從而能夠?qū)峁绦原h(huán)氧樹脂26到66的線膨脹系數(shù)從沒有填充物的6.2×10-5的線膨脹系數(shù)降低，并在沒有大幅度破壞半透明度的情況下更加接近引線21a到61a的線膨脹系數(shù)(就基于銅的合金而言為1.7×10-5)。因而，能夠在金絲25a到65a的焊接部分中進(jìn)一步減少破裂的發(fā)生。
需要注意的是，二氧化硅(SiO2)為透明材料，其形狀排布為具有光滑表面的大體為球體的形狀。因此，即使熱固性環(huán)氧樹脂26到66中的填充物含量大于等于90個(gè)重量百分比，熱固性環(huán)氧樹脂26到56也能起到半透明樹脂的作用。但是，考慮到使光敏半導(dǎo)體器件獲得使其充分發(fā)揮功能的足夠的半透明度、保持低制造成本等因素，填充物含量應(yīng)當(dāng)優(yōu)選小于等于90個(gè)重量百分比。
盡管在每一實(shí)施例中，采用填充物的重量百分比大于等于20且小于等于90的熱固性環(huán)氧樹脂作為密封樹脂26到66，以構(gòu)成封裝27到57，但是也可以采用其他熱固性樹脂、熱塑性樹脂和冷固化(cold setting)樹脂。
此外，包括島部分、接地焊接引線部分和引線端子部分的每一引線框架由基于銅或基于鐵的合金形成，至少為每一接地焊接引線部分的用于連接每一金絲的區(qū)域提供適于絲焊的鍍覆(plating)。因此，能夠更為可靠地實(shí)現(xiàn)將每一金絲焊接到每一焊接引線部分，并且能夠更為可靠地防止在每一金絲的焊接部分內(nèi)發(fā)生破裂。
此外，在每一實(shí)施例中，既完成了第一結(jié)構(gòu)又完成了第二結(jié)構(gòu)，在第一結(jié)構(gòu)中，在沿接地焊接金絲25a到65a的縱向截面內(nèi)，延續(xù)到絲焊區(qū)域28a到68a的引線端子部分不存在于絲焊區(qū)域28a到68a的與島部分相反的一側(cè)，在第二結(jié)構(gòu)中，在沿接地焊接金絲25a到65a的縱向截面內(nèi)，延續(xù)到絲焊區(qū)域28a到68a的島部分22到62不存在位于島部分22到62一側(cè)的絲焊區(qū)域28a到68a處。不過，僅憑借第一結(jié)構(gòu)就能充分解決問題。
此外，根據(jù)每一實(shí)施例，在接地焊接絲線的焊接部分內(nèi)，消除熱循環(huán)試驗(yàn)期間以及在環(huán)境溫度變化的作用下由線膨脹系數(shù)的差異導(dǎo)致的斷路故障成為了可能。
此外，在第三實(shí)施例中，引線41a中的接地焊接引線部分48由以螺旋狀按順序連接的五個(gè)直線部分構(gòu)成。但是，以螺旋狀連接的直線部分的數(shù)量不限于五個(gè)。
此外，在每一實(shí)施例中，已經(jīng)通過實(shí)例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了描述，在實(shí)例中將本發(fā)明用于接地焊接目的。但是，應(yīng)當(dāng)自然地理解，除了接地焊接以外，本發(fā)明適用于普遍的絲焊。
此外，每一實(shí)施例中的半導(dǎo)體器件所適用的電子設(shè)備包括數(shù)字TV(電視)、數(shù)字BS(廣播衛(wèi)星)調(diào)諧器、CS(通信衛(wèi)星)調(diào)諧器、DVD(數(shù)字通用光盤)播放機(jī)、CD(光盤)播放機(jī)、AV(音頻-視頻)放大器、音響(audios)、個(gè)人計(jì)算機(jī)、個(gè)人計(jì)算機(jī)外圍設(shè)備、便攜式電話以及PDA(個(gè)人數(shù)字助理)。此外，每一實(shí)施例中的半導(dǎo)體器件還適用于處于具有寬工作溫度范圍的環(huán)境內(nèi)的電子設(shè)備，例如包括汽車音響的車內(nèi)設(shè)備、汽車導(dǎo)航系統(tǒng)和傳感器以及工廠所采用的機(jī)器人傳感器和控制設(shè)備。
這樣描述了本發(fā)明的實(shí)施例，顯然，它們可以用許多方式改變。不應(yīng)將這樣的改變視為背離本發(fā)明的精神和范圍，對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言顯而易見的所有的這樣的改變都旨在被包含在權(quán)利要求的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種半導(dǎo)體器件，包括引線，其包括其上安裝了半導(dǎo)體芯片的島部分、延續(xù)至所述島部分的焊接引線部分和延續(xù)至所述焊接引線部分的引線端子部分；絲線，其用于電連接設(shè)置于所述半導(dǎo)體芯片上的電極和所述焊接引線部分；以及樹脂，其密封所述半導(dǎo)體芯片、所述引線和所述絲線，并且含有大于等于20個(gè)重量百分比且小于等于90個(gè)重量百分比的填充物，其中，在沿所述絲線，垂直于所述島部分內(nèi)的所述半導(dǎo)體芯片的安裝表面的橫截面內(nèi)，延續(xù)至所述焊接引線部分的橫截面的所述樹脂的橫截面出現(xiàn)在所述焊接引線部分的與所述島部分相反的一側(cè)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體器件，其中，所述填充物具有帶有光滑表面的大體為球體的形狀。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體器件，其中，在沿所述絲線、垂直于所述島部分內(nèi)的所述半導(dǎo)體芯片的安裝表面的橫截面內(nèi)，延續(xù)至所述焊接引線部分的橫截面的所述樹脂的橫截面出現(xiàn)在位于所述島部分一側(cè)的焊接引線部分處。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的半導(dǎo)體器件，其中，所述焊接引線部分包括第一直線部分，其形成為直線形狀，并且一個(gè)端部連接至所述島部分；以及第二直線部分，其形成為直線形狀，并且一個(gè)端部連接至所述第一直線部分的另一端部部分，從而沿所述島部分延伸，其中，所述第二直線部分的所述一個(gè)端部側(cè)連接至所述引線端子部分，而所述第二直線部分的頂端部分具有用于連接所述絲線的絲焊區(qū)域。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的半導(dǎo)體器件，其中，所述焊接引線部分包括第一直線部分，其形成為直線形狀，并且一個(gè)端部連接至所述島部分；第二直線部分，其形成為直線形狀，并且一個(gè)端部連接至所述第一直線部分的另一端部部分，從而沿所述島部分延伸；以及第三直線部分，其形成為直線形狀，并且一個(gè)端部連接至所述第二直線部分的另一端部部分，從而朝所述島部分延伸，其中，所述第二直線部分的所述一個(gè)端部側(cè)連接至所述引線端子部分，并且其中，所述第三直線部分的頂端部分具有為連接所述絲線而設(shè)置的絲焊區(qū)域。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的半導(dǎo)體器件，其中，構(gòu)造所述焊接引線部分，從而將形成為直線形狀的四個(gè)或更多直線部分連接為螺旋狀，在連接成螺旋狀的多個(gè)直線部分中位于最前部的最外側(cè)直線部分的頂端連接至所述島部分，在連接成螺旋狀的多個(gè)直線部分中離所述島部分最遠(yuǎn)的直線部分連接至所述引線端子部分，并且其中，在連接成螺旋狀的多個(gè)直線部分中，位于后部的最內(nèi)部直線部分的頂端部分具有為連接所述絲線而設(shè)置的絲焊區(qū)域。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的半導(dǎo)體器件，其中，構(gòu)造所述焊接引線部分，從而將比所述引線端子部分的一側(cè)寬的矩形主體的一側(cè)連接至所述引線端子部分，而與該側(cè)相反的一側(cè)連接至所述島部分，所述矩形主體具有沿所述島部分設(shè)置的矩形通孔，并且其中，在隔著所述通孔面對(duì)所述島部分的所述矩形主體的、除了到所述引線端子部分的連接部分和到所述島部分的連接部分以外的區(qū)域內(nèi)設(shè)置用于連接所述絲線的絲焊區(qū)域。
8.根據(jù)權(quán)利要求3所述的半導(dǎo)體器件，其中，構(gòu)造所述焊接引線部分，從而將比所述引線端子部分的一側(cè)寬的矩形主體的一側(cè)連接至所述引線端子部分，而與該側(cè)相反的一側(cè)連接至所述島部分，所述矩形主體具有沿所述島部分設(shè)置的兩個(gè)矩形通孔，并且其中，在除了到所述島部分的連接部分以外的、所述矩形主體中的所述兩個(gè)通孔之間的區(qū)域內(nèi)設(shè)置用于連接所述絲線的絲焊區(qū)域。
9.根據(jù)權(quán)利要求3所述的半導(dǎo)體器件，其中，所述焊接引線部分具有用于連接所述絲線的絲焊區(qū)域，并且其中，所述絲焊區(qū)域的寬度為大于等于0.3mm且小于等于0.6mm。
10.根據(jù)權(quán)利要求3所述的半導(dǎo)體器件，其中，所述半導(dǎo)體芯片的尺寸為邊長大于等于0.5mm且小于等于2.5mm，厚度大于等于0.1mm且小于等于0.4mm。
11.在根據(jù)權(quán)利要求1到10的任何一項(xiàng)的半導(dǎo)體器件中采用的引線框架，所述引線框架包括島部分，將在其上安裝半導(dǎo)體芯片；焊接引線部分，其延續(xù)至所述島部分，并且將通過絲線被電連接到設(shè)置于所述半導(dǎo)體芯片上的電極上；以及引線端子部分，其延續(xù)至所述焊接引線部分，并且在所述島部分的相反側(cè)延伸，其中，在垂直于所述島部分內(nèi)的所述半導(dǎo)體芯片的安裝表面、并且貫穿所述焊接引線部分和所述島部分的橫截面內(nèi)，所述焊接引線部分具有未延續(xù)至所述島部分和所述引線端子部分的區(qū)域。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的引線框架，未延續(xù)至所述島部分和所述引線端子部分的所述焊接引線部分的區(qū)域由遠(yuǎn)離所述島部分并且在與所述引線端子部分的延伸方向相交的方向上比所述引線端子部分突出得更多的突出部分構(gòu)成。
13.根據(jù)權(quán)利要求11所述的引線框架，其中，所述焊接引線部分具有沿所述島部分延伸的通孔，并且其中，未延續(xù)至所述島部分和所述引線端子部分的所述焊接引線部分的區(qū)域由隔著所述通孔面對(duì)所述島部分的區(qū)域構(gòu)成。
14.根據(jù)權(quán)利要求11所述的引線框架，其中，包括所述島部分、所述焊接引線部分和所述引線端子部分的所述引線框架由基于銅或基于鐵的合金形成，并且其中，至少為向其連接所述絲線的所述焊接引線部分的區(qū)域提供適于絲焊的鍍覆。
15.采用根據(jù)權(quán)利要求1到10中的任何一項(xiàng)的半導(dǎo)體器件的電子設(shè)備。
全文摘要
在引線框架中的島部分(22)上安裝半導(dǎo)體芯片(23)，所述引線框架由依次延續(xù)的具有島部分(22)的引線、接地焊接引線部分(28)和引線(21a)，以及其他引線端子部分(21b)到(21d)構(gòu)成，之后，在嵌入樹脂以形成封裝(27)之前，將半導(dǎo)體芯片的接地焊接電極(24a)和其他電極(24b)到(24d)分別通過金絲(25a)到(25d)絲焊到引線(21a)和其他引線端子(21b)到(21d)。構(gòu)造其上安裝了半導(dǎo)體芯片(23)的引線，使得延續(xù)至引線(21a)和島部分(22)的接地焊接引線部分(28)在沿金絲(25a)的縱向截面內(nèi)不存在于絲焊區(qū)域(28)相對(duì)于島部分(22)的兩側(cè)。
文檔編號(hào)H01L23/50GK1921092SQ20061012166
公開日2007年2月28日 申請(qǐng)日期2006年8月28日 優(yōu)先權(quán)日2005年8月26日
發(fā)明者孝橋生郎 申請(qǐng)人:夏普株式會(huì)社