專利名稱：形成引腳模塊陣列封裝的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般地涉及電子設(shè)備，更特別地涉及半導(dǎo)體封裝和裝配方法。
背景技術(shù)：
在便攜式電子的小型化中手持消費(fèi)產(chǎn)品市場迅速發(fā)展。目前在蜂窩式電話和數(shù)字助理市場的驅(qū)動下，這些設(shè)備的制造商受到不斷縮小的格式和對更像PC的功能性的要求的挑戰(zhàn)。這一挑戰(zhàn)斷定表面安裝元件制造商設(shè)計他們的產(chǎn)品以支配可能的最小區(qū)域的壓力。這樣，這允許便攜式電子設(shè)計者將另外的功能包含在設(shè)備中而不增加整體產(chǎn)品尺寸。
在芯片級封裝(CSP)技術(shù)中，制造商努力使封裝尺寸盡可能接近半導(dǎo)體芯片的尺寸。無引腳四方扁平封裝(QFN)是被廣泛接受和使用的低成本芯片級封裝的例子。QFN平臺是成本合算的，因為平臺使用高自動化裝配設(shè)備和模塊陣列封裝(MAP)灌封工藝。但是，因為QFN是無引腳的，在將QFN器件粘附到下一級裝配如印刷電路板之后，制造商不能執(zhí)行接線的可見檢查。這可能導(dǎo)致具有可靠性問題的最終產(chǎn)品。另外，現(xiàn)有的有引腳CSP技術(shù)如小型IC(SOIC)平臺的制造比QFN平臺更昂貴，并且它們與MAP裝配技術(shù)不兼容。
因此，需要制造成本合算并與MAP裝配技術(shù)兼容的有引腳封裝的結(jié)構(gòu)和方法。


圖1說明在制造的中間步驟的根據(jù)本發(fā)明的引腳框架裝配的局部頂視圖；圖2說明在后繼形成模塊陣列裝配的處理之后圖1的引腳框架裝配的局部頂視圖；圖3說明在進(jìn)一步處理之后圖2的模塊陣列裝配的一部分的局部頂視圖；圖4說明根據(jù)本發(fā)明的半導(dǎo)體封裝的頂視圖；圖5說明圖4的半導(dǎo)體封裝的橫截面?zhèn)纫晥D；圖6說明根據(jù)本發(fā)明的另一種半導(dǎo)體封裝的橫截面?zhèn)纫晥D；圖7說明用于形成有引腳模塊陣列封裝的根據(jù)本發(fā)明的制造裝置的局部橫截面視圖；圖8說明圖7的制造裝置的一部分的局部頂視圖；圖9說明沿著圖8中的參考線9-9獲取的圖7的制造裝置的一部分的局部橫截面端視圖；圖10說明在后繼步驟中圖9的制造裝置的一部分的局部橫截面端視圖；圖11說明具有根據(jù)本發(fā)明的可選引腳框架裝配的圖7的制造裝置的局部橫截面視圖；圖12說明根據(jù)本發(fā)明的用于形成模塊封裝的另一種制造裝置的局部橫截面視圖；圖13說明圖12的制造裝置的一部分的局部頂視圖；圖14說明圖12的制造裝置的一部分的局部底視圖；以及圖15說明圖12的制造裝置的另一部分的局部橫截面視圖。
具體實(shí)施例方式
為了容易理解，附圖中的元素不一定按比例畫出，并且貫穿各個圖在適當(dāng)?shù)牡胤绞褂孟嗨频脑鼐幪杹肀硎鞠嗤蛳嗨频脑亍?br> 圖1顯示在制造的中間階段的根據(jù)本發(fā)明的主引腳框架裝配10。引腳框架裝配10包括條或列引腳框架11。在一種實(shí)施方案中，條引腳框架11基本上是扁平結(jié)構(gòu)，并包括單規(guī)格化學(xué)研磨或沖壓的材料片如銅合金(例如，TOMAC 4，TAMAC 5，2ZFROFC或CDA194)，鍍鐵/鎳合金的銅(例如鍍合金42的銅)、鍍鋁的銅、鍍塑料的銅等。電鍍材料包括銅、銀或多層電鍍?nèi)珂団Z和金。配置條引腳框架11例如與標(biāo)準(zhǔn)QFN封裝裝配工具兼容。
條引腳框架11還包括細(xì)長的標(biāo)記板或芯片附著板12，它們與橫欄14構(gòu)成整體。在一種實(shí)施方案中，橫欄14與彼此隔開并彼此基本平行的標(biāo)記板12的端部垂直。長條16的引腳支撐結(jié)構(gòu)形成并置于伸長的標(biāo)記板12之間，并且包括布置在細(xì)長標(biāo)記板12附近的多個導(dǎo)電引腳17。在一種實(shí)施方案中，導(dǎo)電引腳17和引腳支撐長條16形成“梳狀”形狀或結(jié)構(gòu)，其中導(dǎo)電引腳17相對于細(xì)長標(biāo)記板12基本垂直。
在一種實(shí)施方案中(例如，在圖5中顯示)，導(dǎo)電引腳17和細(xì)長標(biāo)記板12相對于彼此不偏離，而是基本上共面，或盡可能平坦。在另一種實(shí)施方案中，它們相對于彼此偏離，例如在圖6和圖11中顯示。在另一種實(shí)施方案中，導(dǎo)電引腳17形狀上是矩形，但是它們可以具有跟選定印刷電路板或下一級裝配版圖兼容的其他形狀。在又一種實(shí)施方案中，導(dǎo)電引腳17包括為連接結(jié)構(gòu)提供增大的表面積的接合柱。
引腳框架裝配10還包括使用附著層25(如圖5中所示)如焊料或高導(dǎo)電率環(huán)氧材料附著到細(xì)長標(biāo)記板12的多個電子芯片18和19。作為例子，電子芯片18和19包括功率MOSFET、雙極功率晶體管、絕緣柵雙極晶體管、晶閘管、二極管、傳感器、被動器件、光學(xué)器件、集成電路、邏輯器件、存儲器件，或它們的組合。如圖1中所示，細(xì)長標(biāo)記板12提供具有不同尺寸的電子芯片，這提供增加的制造靈活性并且節(jié)省成本，因為相同的引腳框架可以用來制造不同類型的器件。在一種實(shí)施方案中，導(dǎo)電引腳17之間的間距是恒定的。
連接結(jié)構(gòu)21將電子芯片18和19電連接到導(dǎo)電引腳17。作為例子，連接結(jié)構(gòu)21包括連接線210(圖5中所示)、線焊、導(dǎo)電夾或帶211(圖5中所示)等。當(dāng)使用夾或帶時，焊料或?qū)щ姯h(huán)氧樹脂適合于將夾或帶粘附到引腳17以及電子芯片18和19上。
圖2顯示在用塑料灌封層23灌封結(jié)構(gòu)的一部分之后主引腳框架裝配10的頂視圖。在所示的例子中，在細(xì)長標(biāo)記板12、導(dǎo)電結(jié)構(gòu)21、電子芯片18和19，以及細(xì)長標(biāo)記板12附近的導(dǎo)電引腳17部分之上形成灌封層23的地方使用條模塊陣列工藝。作為例子，將裝配結(jié)構(gòu)10放置到成型裝置如轉(zhuǎn)移成型設(shè)備中。將固態(tài)樹脂球放置到鍋24中。當(dāng)加熱鍋24以熔化固態(tài)樹脂球時，促使液化樹脂材料從鍋24中通過流槽26進(jìn)入槽型腔中，以形成連續(xù)灌封層或灌封層23，同時保留引腳17的一部分和引腳支撐長條16暴露或不灌封，從而形成模塊陣列裝配28。
圖3顯示在制造的下一步驟期間模塊陣列裝配28的一部分的頂視圖。在該步驟中，使用鋸切割、激光切割或類似技術(shù)將各個部件從模塊陣列裝配28中分割或分離。作為例子，分割線31是第一或水平切割線，在那里分割裝置切割過灌封層23和細(xì)長標(biāo)記板12。分割線32是第二或垂直切割線，在那里分割裝置切割過導(dǎo)電引腳17和橫欄14。
圖4顯示根據(jù)本發(fā)明的具有暴露的或向外延伸的導(dǎo)電引腳17的半導(dǎo)體封裝34的頂視圖。在一種實(shí)施方案中，如圖5中封裝34的橫截面?zhèn)纫晥D中所示的，導(dǎo)電引腳17從灌封部分23從封裝34的底面36向外延伸。根據(jù)本發(fā)明，封裝36包括模塊側(cè)面38，它們對應(yīng)于向外延伸出導(dǎo)電引腳的側(cè)面，并且在灌封過程中用成型結(jié)構(gòu)形成。封裝34還包括在分割、切割或分離過程中形成的分割或切割側(cè)面39(圖4中所示)。如圖所示暴露導(dǎo)電引腳17和細(xì)長標(biāo)記板12的底面170和120，以便連結(jié)或連結(jié)到下一級裝配。
圖6顯示根據(jù)本發(fā)明的可選封裝44的橫截面?zhèn)纫晥D。封裝44跟封裝34類似，除了細(xì)長標(biāo)記板12相對于導(dǎo)電引腳17偏離，使得灌封層23覆蓋細(xì)長標(biāo)記板12的底面120。另外，在任意的引腳成形工藝之后顯示導(dǎo)電引腳17，該工藝將它們彎曲成期望形狀，例如所示的“鷗翼”形。如圖6中所示，暴露導(dǎo)電引腳17的底面170。
根據(jù)本發(fā)明，條引腳框架11不提供、沒有，或不依賴環(huán)氧塑封壩條以避免必須使用作為裝配工藝一部分的昂貴沖壓工具。但是，需要方法和成型結(jié)構(gòu)形成封裝34和44，而不在灌封工藝過程中在導(dǎo)電引腳17之間形成灌封材料或閃標(biāo)(flash)。圖7-11顯示根據(jù)本發(fā)明的用于制造具有無壩條引腳框架的有引腳封裝例如但不限于封裝34和44的工藝和結(jié)構(gòu)。
圖7顯示根據(jù)本發(fā)明的用于形成有引腳模塊陣列封裝的成型裝置71的橫截面和側(cè)視圖。在一種實(shí)施方案中，裝置71用來槽成型或灌封圖2中所示的引腳框架裝配10。裝置71包括頂成型模具72和具有空腔的底成型模具73。在該實(shí)施方案中，將引腳框架裝配10放置在底成型模具73中，使得引腳框架11的部分177在底成型模具73的上表面或平面75上方延伸。將在下面更詳細(xì)地說明，使用例如變細(xì)、成形或變窄的引腳腔來實(shí)現(xiàn)這點(diǎn)。另外，在該實(shí)施方案中，將電子芯片18放置成將電子芯片18和連接結(jié)構(gòu)21放置在空腔76內(nèi)的芯片向下配置。
底成形模具73還包括用于支撐導(dǎo)電引腳17的多個半嵌入引腳腔、溝道或部分77。根據(jù)本發(fā)明，溝道77收窄、成形或變細(xì)，使得導(dǎo)電引腳77的部分177最初在主表面75上方延伸。結(jié)果，當(dāng)使頂成型模具72接觸底成型模具73時，將引腳17的柔軟或易彎部分夾入引腳腔77中。這形成密封，防止在成型過程中導(dǎo)電引腳17之間的灌封材料23的流動。
圖8是底成型模具73的一部分的頂視圖，其顯示引腳腔77和放置在引腳腔77中的導(dǎo)電引腳17。根據(jù)本發(fā)明，使引腳腔77變細(xì)、收窄或具有與導(dǎo)電引腳17形成密封81的形狀，以防止灌封材料23在導(dǎo)電引腳17之間的流動。作為例子，引腳腔77顯示為具有變細(xì)或收窄的部分772，其具有比導(dǎo)電引腳17的寬度小的寬度。引腳腔77還包括例如比導(dǎo)電引腳17寬的變寬部分771。
圖9是沿著圖8的參考線9-9獲取的裝置71的局部橫截面端視圖，其顯示了具有在底成型模具73的主表面75上方的部分177的導(dǎo)電引腳17。圖9還顯示具有這樣形狀的引腳腔77，該形狀具有基本上形成跟導(dǎo)電引腳17的密封81的變細(xì)部分772。
圖10顯示在將頂成型模塊72放置成與底成型模塊73接觸之后的圖9看到的裝置71，它將導(dǎo)電引腳17的一部分夾入引腳腔77中以形成密封81。也就是，成型裝置71關(guān)閉，由此將導(dǎo)電引腳17推入到導(dǎo)電腔77中以在導(dǎo)電引腳17和引腳腔77之間形成密封81。例如通過選擇導(dǎo)電引腳17的柔軟材料實(shí)現(xiàn)這點(diǎn)。換句話說，導(dǎo)電引腳17由具有比頂成型模具72和底成型模具73小的硬度的材料制成。根據(jù)本發(fā)明，這用來防止灌封材料在導(dǎo)電引腳17之間的流動并消除對于引腳框架11上的環(huán)氧塑封壩條的需要。這節(jié)省材料成本并消除對于在成型之后使用昂貴的沖壓工具去除壩條的需要。
圖11是具有可選引腳框架111的裝置71的橫截面視圖。引腳框架111跟引腳框架11類似，除了標(biāo)記板12跟導(dǎo)電引腳17偏離距離110之外。偏離110提供例如圖6中所示的封裝結(jié)構(gòu)44，其中標(biāo)記板12被灌封或不暴露。
現(xiàn)在轉(zhuǎn)向圖12-15，描述了根據(jù)本發(fā)明的、不使用具有環(huán)氧塑封壩條的引腳框架的、在封裝的多于兩個側(cè)面上具有引腳的用于形成單腔模塊封裝的結(jié)構(gòu)和方法。圖12顯示成型裝置271的一部分的橫截面視圖，它包括頂成型模具272、底成型模具273，以及成型板274。在一種實(shí)施方案中，底成型模具273具有用于保持引腳框架陣列281的單腔276。引腳框架陣列281包括用于支撐電子芯片289的多個標(biāo)記板212以及在標(biāo)記板212附近的多個導(dǎo)電引腳217。使用導(dǎo)電結(jié)構(gòu)221如連接線、夾、帶等將電子芯片289電連接到導(dǎo)電引腳217。
頂成型模具272顯示為具有用于將樹脂成型復(fù)合物或成型材料注入裝置271中的開口或開孔372。成型板274包括根據(jù)最終產(chǎn)品的期望外形或形狀成形的腔376。模型板274還包括用于允許樹脂成型復(fù)合物流入腔376中的開口或開孔374。成型板274還包括多個引腳腔、切口或溝道377，它們在成型工藝過程中成形、收窄或變細(xì)以形成密封或夾緊導(dǎo)電引腳217的一部分。
圖13顯示結(jié)合圖12描述的、在底成型模塊273中形成的、用于保持具有多個標(biāo)記板212、多個導(dǎo)電引腳217和多個電子芯片289的引腳框架陣列281的腔276的局部頂視圖。虛線131表示對應(yīng)于成型板274的腔376的形狀的灌封層或成型鈍化層的外形的例子。
圖14是成型板274的局部底視圖，其顯示其中放置、密封或夾住導(dǎo)電引腳217的引腳腔377。引腳腔377具有例如變細(xì)部分872，當(dāng)成型板274和導(dǎo)電引腳217之間進(jìn)行接觸時其形成跟導(dǎo)電引腳217的密封881。導(dǎo)電引腳217包含柔軟材料如銅等或具有比成型板274包含的材料小的硬度的材料，并且被夾進(jìn)或推進(jìn)變細(xì)部分872，以便當(dāng)成型裝置271關(guān)閉時像所示那樣在導(dǎo)電引腳217和引腳腔377之間形成密封881。
圖15顯示加上了頂成型模具272和底成型模具273的沿著圖14中的參考線15-15的局部橫截面視圖，并顯示了夾進(jìn)引腳腔377中形成密封881的導(dǎo)電引腳217的例子。這防止樹脂成型復(fù)合物在導(dǎo)電引腳217之間流動，并消除對于環(huán)氧成型壩條的需要。
因此，顯然地，根據(jù)本發(fā)明已提供了使用不依賴于環(huán)氧成型壩條的引腳框架形成有引腳模塊陣列封裝的結(jié)構(gòu)和方法。該方法和結(jié)構(gòu)提供成本合算的有引腳模塊陣列封裝，并且為制造商提供當(dāng)把封裝附著到下一級裝配時檢查接合完整度的期望能力。
雖然已參考具體實(shí)施方案描述本發(fā)明，但并不打算將本發(fā)明局限于這些示例實(shí)施方案。
權(quán)利要求
1.一種用于形成有引腳模塊陣列封裝器件的方法，包括步驟提供引腳框架裝配，它具有多個標(biāo)記板部分、與該多個標(biāo)記板部分間隔開的多個引腳，以及附著到該多個標(biāo)記板部分并電連接到該多個導(dǎo)電引腳的多個電子芯片，其中該引腳框架裝配不依賴于壩條；將引腳框架裝配放置到包括用來形成跟該多個引腳的密封的引腳腔的成型裝置中；形成多個引腳跟引腳腔的密封；用灌封材料灌封該引腳框架裝配，其中所述密封防止了灌封材料在引腳之間流動，從而形成模塊陣列裝配；以及分割模塊陣列裝配以形成各個有引腳模塊陣列封裝，其中該有引腳模塊陣列封裝具有從有引腳模塊陣列封裝的側(cè)面向外延伸的引腳。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中將引腳框架裝配放置到成型裝置中的步驟包括將引腳框架裝配放置到具有包括腔和引腳腔的底成型模具的成型裝置中，其中放置步驟還包括將引腳框架裝配放置到底成型模具中，使得電子芯片處于底成型模具的腔中。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中將引腳框架裝配放置到成型裝置中的步驟包括將引腳框架裝配放置到具有包含單個底腔的底成型模具、包含成型腔和引腳腔的成型板的成型裝置中，并且其中放置步驟還包括放置引腳框架裝配使得電子芯片處于成型腔中。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中分割步驟包括通過該多個標(biāo)記板和該多個引腳的部分來分離模塊陣列裝配。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中將引腳框架裝配放置到成型裝置中的步驟包括將引腳框架裝配放置到成型裝置中，其中引腳腔包括具有比該多個引腳的寬度小的寬度的變細(xì)部分。
6.一種用于形成模塊封裝的工藝，包括步驟提供具有導(dǎo)電引腳的引腳框架裝配，其中該引腳框架裝配沒有成型壩條；將該引腳框架裝配放置到具有變細(xì)的引腳腔的成型裝置中，其中將導(dǎo)電引腳放置成跟變細(xì)的引腳腔有間距；在變細(xì)的引腳腔和導(dǎo)電引腳之間形成密封；灌封該引腳框架裝配，由此所述密封防止灌封材料在相鄰導(dǎo)電引腳之間流動，從而形成模塊引腳框架裝配；以及分離該模塊引腳框架裝配，由此形成各個單獨(dú)的有引腳模塊封裝。
7.根據(jù)權(quán)利要求6的工藝，其中提供引腳框架裝配的步驟包括提供具有跟導(dǎo)電引腳基本上共面的標(biāo)記板部分的引腳框架裝配。
8.根據(jù)權(quán)利要求6的工藝，其中提供引腳框架裝配的步驟包括提供具有跟導(dǎo)電引腳偏離一定距離的標(biāo)記板部分的引腳框架裝配。
9.一種用于形成有引腳模塊陣列封裝的方法，包括步驟將具有導(dǎo)電引腳、具有附著到其上并電連接到導(dǎo)電引腳的電子芯片的標(biāo)記板部分的引腳框架裝配放置到具有用來防止灌封材料在相鄰導(dǎo)電引腳之間流動的多個引腳溝道的成型裝置中，其中引腳框架裝配沒有壩條；將導(dǎo)電引腳夾進(jìn)引腳溝道中；成型引腳框架裝配的一部分，同時保留導(dǎo)電引腳的一部分暴露，以形成模塊引腳框架裝配；以及將模塊引腳框架裝配分割成各個單獨(dú)的有引腳模塊陣列封裝。
10.根據(jù)權(quán)利要求9的方法，其中夾進(jìn)步驟包括步驟將導(dǎo)電引腳放置到具有比導(dǎo)電引腳寬度小的寬度的變細(xì)部分的引腳溝道中；以及關(guān)閉成型裝置以將導(dǎo)電引腳推進(jìn)變細(xì)的部分中，由此在導(dǎo)電引腳和引腳溝道之間形成密封。
全文摘要
一種用于形成有引腳模塊陣列封裝的方法，在一種實(shí)施方案中，包括將引腳框架裝配放置到具有引腳腔的成型裝置中。該方法還包括在引腳框架裝配中的導(dǎo)電引腳和引腳腔之間形成密封，以及灌封引腳框架裝配以形成模塊陣列裝配。然后，將模塊陣列裝配分離成單獨(dú)的有引腳模塊封裝。
文檔編號H01L21/56GK1956157SQ20061014238
公開日2007年5月2日 申請日期2006年10月11日 優(yōu)先權(quán)日2005年10月28日
發(fā)明者威廉·F·博格奧特, 弗朗西斯·J·卡爾尼, 喬斯弗·K·弗蒂, 詹姆斯·P·萊特曼, 杰·A·尤德 申請人:半導(dǎo)體元件工業(yè)有限責(zé)任公司