專利名稱：沖壓式引線框及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及裝配和封裝過程中其上裝配有半導體集成電路("IC")的引線框，尤其是涉及通過沖壓(stamping)所形成的引線 框。
背景技術(shù)：
半導體IC通常以晶圓形式被大規(guī)模生產(chǎn)，其中每個晶圓包含有 大量的被制造的IC。當具有工作確認后的IC的晶圓被收集進行裝配 和封裝時，首先使用切割片(dicing saw)或激光將晶圓切割(或分 離)成單個的晶?；蛐酒?。然后，通過晶粒鍵合工序每個晶粒被拾取 并各自被貼附到引線框或其他載體上。該引線框提供了位于IC上的 電路和封裝的半導體器件將與之通訊的外部系統(tǒng)之間的接口。通常，通過沖壓或蝕刻圖案穿過銅或鎳鐵合金的條體來生產(chǎn)引線 框。通過使用金屬線的導線鍵合或直接倒裝芯片(flip-chip )連接在 導電盤(conductive pads)上形成晶粒到引線框的電氣連接，通過它 器件能夠和引線框，同時也和外部的主系統(tǒng)通訊。用于芯片尺寸封裝件(CSP: chip scale packages )的引線框能夠 形成幾種配置形式，包括四角扁平無引線(QFN: quad flat pack no-lead)封裝件，其是目前流行的基于引線框的半導體封裝件的形式。 存在小封裝(small form factors)的無引線封裝件，其尺寸不會比晶 粒大小大很多，在其中僅僅在引線框的一側(cè)使用灌封材料完成模塑。 其它的沒有模塑的表面被用來安裝棵露的導電指(conductive fingers ) 以和外部系統(tǒng)通訊。例如，專利號為6,143,981、發(fā)明名稱為"塑性 集成電路封裝件和制造該封裝件的方法及引線框"的美國專利公開了 這樣一種QFN封裝件。由于引線框僅僅在一側(cè)被模塑，所以和傳統(tǒng)的半導體封裝件相 比，基于更多的引線暴露出封裝件的表面而使灌封材料的錯位(dislodgement)風險更大。這將導致封裝件的故障。因此，在引線 框中有必要形成互鎖機構(gòu)以加強一方面是灌封材料，另一方面是引線 框之間的連接，如同用于QFN封裝件的上述專利所述。為了產(chǎn)生機 械互鎖，在晶粒座(diepad:晶粒盤)中和在內(nèi)引線上形成有凹部和 /或不平整(asperities),以用于貼附晶粒。這種機械互鎖同時也作為 濕氣的屏障，以阻止?jié)駳膺M入封裝件，與封裝件的內(nèi)部組件相接觸， 而引起封裝件故障。本質(zhì)上，前述的專利啟示了一種濕法的化學蝕刻方法以形成凹部 和不平整。化學蝕刻包括使用照相平版和化學制品來在引線框上打磨 出圖案。引線框的局部被蝕刻掉以展示出期望的蝕刻圖案。為了高精 確度和快速回轉(zhuǎn)的目的，使用所述的蝕刻工藝生產(chǎn)引線框，并為市場 爭取更短的時間。使用化學蝕刻的其他優(yōu)點是具有良好的引線輪廓 控制，并且該方法適合于矩陣類型和陣列類型的引線框布置形式。蝕 刻方法的缺點是其是一個昂貴的工藝，即意味著出現(xiàn)更高的引線框 成本。對較少需要的特定的應(yīng)用而言，由于蝕刻成本較高，所以不期望 使用蝕刻方法。因此， 一種選擇是采用沖壓，其使用打孔的晶粒以形 成互鎖機構(gòu)。通常沖壓后的引線框被用于成熟設(shè)計上的很高產(chǎn)能，以 形成高密度的矩陣沖壓框架。雖然前述的專利同樣也提出了使用冷沖模(progressive dies)的 機械沖壓，但是該建議方法使用了成套的冷沖模，以當條狀體移動通 過站點以從51線框條上去除金屬時機械地從條狀體上移除確定的小 面積的金屬。由于這種工藝包括多次從引線框上沖出材料以漸漸累計 地移除小面積的金屬，所以這種工藝浪費時間。5，172，214、發(fā)明名稱為"無引線半導體器件和制造該器件的方法"的 美國專利中。該引線框的引線被沖壓和以機械的方式變形成不規(guī)則四 邊形，以在封裝件本體中將引線鎖固或鎖定定位。結(jié)果，每個引線具 有一抬高的第一局部、第二局部和位于第一局部、第二局部之間的中
間部，該第二局部暴露設(shè)置在封裝件本體的底面上。引線的第二局部 的露出表面使得封裝件無引線。這些具有沖壓式引線框的封裝件能夠 以較低的成本制成。然而，這種方法同時也存在很多缺點，如保持抬高的引線共面性 的難度、防止引線傾斜和引線纏繞的難度。另外，將引線向上彎曲的 中間部不適用于在引線和晶粒之間形成導線連接，以致于有效使用的 引線長度被進一步減少。由于引線的第一局部、中間部和第二局部的過渡是相對漸進的，所以引線的過渡(rollover)更進一步減小了可 用于導線鍵合的引線扁平末端的面積，并影響了暴露的引線端緣的銳 利。發(fā)明內(nèi)容因此，本發(fā)明的目的在于提供一種包含有互鎖特征的沖壓式引線 框，和傳統(tǒng)的化學蝕刻的引線框相比，其生產(chǎn)起來更為廉價，同時避 免了傳統(tǒng)的沖壓式引線框的部分前述缺點。因此，第一方面，本發(fā)明提供一種生產(chǎn)無引線封裝件的沖壓式引 線框的方法，該封裝件至少具有晶粒座、框架、連接晶粒座和框架的 拉桿、大量的引線，該方法包括以下步驟夾持引線的第一局部和第 二局部，并使得第二局部相對于第一局部彎曲一段距離，該距離小于 第 一局部的厚度，以便于第二局部大體平行地連接到第 一局部并相對 于第一局部移位。第二方面，本發(fā)明提供一種引線框，該引線框包含有晶粒座、 框架、連接晶粒座和框架的拉桿，以及大量的引線，每根引線包含有 第 一局部和第二局部，引線的第二局部大體平行地連接到第 一局部并 相對于第 一局部移位一段距離，該距離小于第 一局部的厚度。第三方面，本發(fā)明提供一種用于集成電路晶粒的封裝件，該封裝 件包含有集成電路晶粒；封裝件主體，其由灌封材料形成，該灌封 材料覆蓋所述的晶粒；大量的引線，其中，每根引線具有第一局部和 第二局部，引線的第二局部大體平行地連接到第 一局部并相對于第一 局部移位一段距離，該距離小于第一局部的厚度；以及導電體，其連 接于晶粒和引線的第二局部之間；其中，晶粒座的表面和引線的第一
局部的表面暴露在同一平面上。第四方面，本發(fā)明提供一種用于制造大量的灌封集成電路晶粒封裝件的引線框結(jié)構(gòu)，其包含有大量的相互連接的金屬框架，其以矩 陣形式布置；位于每個框架內(nèi)并通過拉桿和每個框架的內(nèi)緣相連的晶 粒座；大量的引線，其和每個框架的內(nèi)緣相連，其中該引線包含有第 一局部和第二局部，引線的第二局部大體平行地連^f妄到第 一局部并相 對于第一局部移位一段距離，該距離小于第一局部的厚度。參閱后附的描述本發(fā)明實施例的附圖，隨后來詳細描述本發(fā)明是 很方便的。附圖和相關(guān)的描述不能理解成是對本發(fā)明的限制，本發(fā)明 的特點限定在權(quán)利要求書中。


根據(jù)本發(fā)明所述的沖壓式引線框和制造該引線框的方法的范例 現(xiàn)結(jié)合附圖進行描述，其中圖l是根據(jù)發(fā)明較佳實施例所述的用于沖壓引線框的工藝的示意 總圖。圖2是根據(jù)本發(fā)明所述的包含于沖壓式引線框的引線末端的側(cè)視 剖面示意圖。圖3是該沖壓式引線框底面的平面示意圖。 圖4是該沖壓式引線框底面的立體示意圖。圖5是^f艮據(jù)本發(fā)明第 一較佳實施例所述的無引線封裝件的剖面示 意圖。圖6是根據(jù)本發(fā)明第二較佳實施例所述的無引線封裝件的剖面示 意圖。圖7是根據(jù)本發(fā)明較佳實施例所述的從模塑沖壓式引線框中形成 的封裝件的底面的平面示意圖。
具體實施方式
圖l是根據(jù)發(fā)明較佳實施例所述的用于生產(chǎn)無引線封裝件的沖壓 式引線框的工藝的示意總圖，以用于沖壓引線框IO。圖l(a)所示為
具有將被沖壓的引線12的引線框10，其被引入包含有上晶粒14和下晶 粒16的沖壓裝置。上沖模(upperdie) 14具有凹部18，而下沖模具有 相應(yīng)的凸部20。凸部20的垂直端緣最好和凹部18的垂直端緣相對齊， 而凸部20最好形成的尺寸適于在凹部18中容置。在圖l (b)中，上沖模14已向下移動，引線框10被夾持在上沖模 14和下沖模16之間。引線12的第二移位局部由沖模14、 16的凹部18 和凸部20所夾持，此時，包含引線12其它部位的第一局部由沖模14、 16的其余部位所夾持。引線12和其末端端部相應(yīng)的第二局部由凸部20 在凹部18的方向上強行移位。其相對于第 一局部被部分彎曲 (sheared),但仍然平行于引線12的第一局部。沖壓是不徹底的(因 為凸部20沒有徹底地剪切穿過引線12 )，并如此控制以便于下沖模16 剪切彎曲第二局部的距離小于第一局部的厚度。較合適地講，第二局部被剪切彎曲的距離位于第 一局部的厚度的 1/4到3/4之間，但更合適地大約為第一局部厚度的1/2。因此，引線12 的第二局部在保持牢固地連接到引線12的同時，其可能偏移的距離大 約為引線12厚度的一半。較佳地，沖壓被如此控制，以便于第一局部 和第二局部的厚度^皮基本得以維持(maintain)。在圖l(c)中，上沖模14向上移動以分離沖模14、 16,并釋放引線 框IO。最終的引線12具有凹部22,其和下沖模16沖壓通過引線12的程 度、和引線12的端部被偏置的程度是相適應(yīng)的。圖2是根據(jù)本發(fā)明所述的包含于沖壓式引線框的引線12末端的側(cè) 視剖面示意圖。其表明了在引線框10的引線12中形成的凹部22。當引 線框10被模塑時，該凹部22能夠作為灌封材料的互鎖機構(gòu)。該凹部22 相鄰于引線12的第一局部和第二局部，并具有大體垂直于該第一局部 和第二局部表面的側(cè)壁23 。圖3是該沖壓式引線框10底面的平面示意圖。引線框10包含有其 上將會貼附晶粒(未示)的晶粒座24、環(huán)繞該晶粒座24的大量的引線 12。引線12的末端部分已經(jīng)通過沖壓被抬高。該晶粒座24通過拉桿28 (tie-bars)連接到引線框10的框架29上。通常，在晶粒座24的每個角 落處設(shè)置有一個拉桿28。
圖3同樣也表明了 一些線條，沿著這些線條將會進行引線框10的 沖壓。沖壓線30表明了引線12和拉桿28應(yīng)該被沖壓時所沿著的線條， 沖壓線32表明了晶粒座24應(yīng)該被沖壓時所沿著的線條。因此，如上圖 1中所解釋的沖壓工藝最好是施加在拉桿28和引線12的中部。在每種 情形下，拉桿的第一局部和第二局部被夾持，第二局部相對于第一局 部被剪切彎曲一段距離，該距離小于第一局部的厚度，以便于第二局 部大體平行連接于拉桿的第一局部，并相對于拉桿的第一局部偏置移 位。至于晶粒座24，其中的端緣可能或者為被"深造"(deep-coined), 或者正如引線12那樣偏置移位。"深造，，意指使用機械式凹部 (mechanical depression)擠壓晶粒座24的端緣，以在端緣處實現(xiàn)減小 了的厚度。因此，該端緣不是被移位而是它們的厚度被減小，最合適 地為大約一半。在本發(fā)明的第一實施例中，晶粒座24的端緣被"深造"。圖4是該沖壓式引線框10底面的立體示意圖，從該視圖中可以觀 察到通過沖壓的方式在引線12中形成有凹部22a，以抬高和錯位引 線12的末端。在拉桿28的中部處通過抬高它們的中部同樣也形成有凹 部22b。較合適地，被錯位的拉桿28中部設(shè)置在拉桿28沒有錯位的分 開的區(qū)段之間。這些中部和引線12的末端一起已經(jīng)被錯位。而且，晶 粒座24的端緣具有通過"深造"形成的創(chuàng)造部25。這些凹部22a、 22b和創(chuàng)造部25形成互鎖結(jié)構(gòu)，以加強灌封材料的 粘著，并用作為濕氣的屏障。應(yīng)該注意的是，由于引線12的錯位的局 部被用作為導線鍵合，因此，合適的支撐，如頂板，應(yīng)該設(shè)置在引線 12的下方，以支撐引線并在導線鍵合期間當在其上施加力和能量的時 候防止引線錯位的局部彎曲。圖5是才艮據(jù)本發(fā)明第 一較佳實施例所述的無？ 1線封裝件的剖面示 意圖，其中晶粒座24的端緣已經(jīng)被"深造"。集成電路晶粒44使用黏 合劑貼附在晶粒座24上。導電體，如導線46用來通過已經(jīng)錯位的引線 12的第二局部將晶粒44電性連接到引線12上。灌封材料42覆蓋在？ 1線 框包含有晶粒44的一側(cè)。凹部22a設(shè)置在引線12的第二局部的下方， 而創(chuàng)造部25設(shè)置在晶粒座24下表面上，以分別形成互鎖而固定灌封材
料42。典型的引線框包含有大量的矩陣布置的相互連接的金屬框29。 因此，模塑后的引線框會包含有大量的這種封裝件40，該封裝件在引 線框上以矩陣形式布置。圖6是根據(jù)本發(fā)明第二較佳實施例所述的無引線封裝件40的剖面 示意圖，其中晶粒座24的端緣已經(jīng)被偏置。使用粘合劑將集成電路晶 粒44貼附在晶粒座24上，并且導線46通過已被偏置的引線12的第二局 部將晶粒44電氣連接到引線12上。灌封材料42覆蓋在？I線框包含有晶 粒44的一側(cè)。凹部22ai殳置在引線12的第二局部的下方，另外，凹部 22c同樣也設(shè)置在晶粒座24的第二局部的下方，以形成互鎖而將灌封 材料42鎖固。在本實施例中，按照圖l所解釋的工藝流程，晶粒座24 的端緣已經(jīng)被偏置，也就是說，晶粒座24端緣的第一局部和第二局部 被夾持，第二局部相對于第一局部被剪切彎曲一段距離，該距離小于 第一局部的厚度，以便于第二局部大體平行地連接到晶粒座24的第一 局部，并相對于它偏置。圖7是根據(jù)本發(fā)明較佳實施例所述的從模塑沖壓式引線框10中形 成的封裝件40的底面的平面示意圖。灌封材料42已經(jīng)覆蓋了大部分的 封裝件40,并且引線框10的一側(cè)被余下露出。引線框10的暴露局部基 本上包括引線12第一局部的表面、拉桿28第一局部的表面和晶粒座24 第一局部的表面。引線12作為電性導電指，以允許灌封后的晶粒和外 部器件通訊。如前所述，在沖壓期間引線12、拉桿28和晶粒座24的第 二局部已經(jīng)被抬高，并且在模塑之后它們藏在灌封材料42內(nèi)，以形成 互鎖。值得注意的是，這種嶄新的制造工藝被使用來為無引線封裝件的 引線框形成互鎖機構(gòu)，同時避免了濕法化學蝕刻工藝的更高成本問 題。而且，和其他的沖壓工藝相比，抬高引線的外形輪廓能夠更好地 被控制，其是因為引線的末端不會被擠壓而導致引線的細小化，而是 僅僅被部分偏置。偏置錯位的程度是最小的，并且金屬-金屬之間的 空間控制和高度控制能夠得以加強。因此，根據(jù)本發(fā)明較佳實施例所 述的引線框更加容易制造。而且，由于避開了在引線的導線鍵合局部 后面的沒有使用的中部，所以引線上的空間浪費同樣也得以最小化。 此處描述的本發(fā)明在所具體描述的內(nèi)容基礎(chǔ)上很容易產(chǎn)生變化、 修正和/或補充，可以理解的是所有這些變化、修正和/或補充都包括 在本發(fā)明的上述描述的精神和范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1、一種生產(chǎn)無引線封裝件的沖壓式引線框的方法，該封裝件至少具有晶粒座、框架、連接晶粒座和框架的拉桿、大量的引線，該方法包括以下步驟夾持引線的第一局部和第二局部，并使得第二局部相對于第一局部彎曲一段距離，該距離小于第一局部的厚度，以便于第二局部大體平行地連接到第一局部并相對于第一局部移位。
2、 如權(quán)利要求l所述的方法，該方法包含有以下步驟 控制引線的第一局部的移位，以便于第一局部和第二局部的厚度大體被維持。
3、 如權(quán)利要求l所述的方法，其中，引線的第二局部被彎曲一段 距離，該距離是在第 一局部的厚度的1 /4到3/4之間。
4、 如權(quán)利要求l所述的方法，其中，引線的第二局部的彎曲產(chǎn)生了相鄰于第一局部和第二局部的凹部，該凹部具有大體垂直于第一局 部和第二局部的表面的側(cè)壁。
5、 如權(quán)利要求l所述的方法，該方法還包含有以下步驟 夾持拉桿的第 一局部和第二局部，并使得拉桿的第二局部相對于其第一局部彎曲一段距離，該距離小于拉桿的第一局部的厚度，以致 于第二局部大體平行地連接到第 一局部并相對于第 一局部移位。
6、 如權(quán)利要求5所述的方法，其中，拉桿的第一局部包含有分離 的區(qū)段，拉桿的第二局部設(shè)置在它們之間被彎曲的中間區(qū)段處。
7、 如權(quán)利要求5所述的方法，該方法還包含有以下步驟 模塑引線框，以便于模塑之后拉桿的第一局部的表面被露出。
8、 如權(quán)利要求l所述的方法，該方法還包含有以下步驟夾持晶粒座的第 一局部和第二局部，并使得晶粒座的第二局部相 對于其第一局部彎曲一段距離，該距離小于晶粒座的第一局部的厚 度，以致于第二局部大體平行地連接到第 一局部并相對于第 一局部移 位。
9、 如權(quán)利要求l所述的方法，該方法還包含有以下步驟 模塑引線框，以便于模塑之后晶粒的表面和引線的第一局部的表面凈皮露出。
10、 一種^1線框，該引線框包含有晶粒座、框架、連接晶粒座和框架的拉桿，以及大量的引線，每根引線包含有第一局部和第二局部，引線的第二 局部大體平行地連接到第一局部并相對于第一局部移位一段距離，該 距離小于第一局部的厚度。
11、 如權(quán)利要求10所述的引線框，其中，引線的第一局部和第二局部大體具有相同的厚度。
12、 如權(quán)利要求10所述的引線框，其中，引線的第二局部從第一 局部處被彎曲一段距離，該距離是在第一局部的厚度的1/4到3/4之間。
13、 如權(quán)利要求10所述的引線框，該引線框包含有凹部，其相 鄰于第一局部和第二局部，該凹部具有大體垂直于第一局部和第二局 部的表面的側(cè)壁。
14、 如權(quán)利要求10所述的引線框，其中，每個拉桿包含有第一局 部和第二局部，拉桿的第二局部連接到第一局部，并相對于其第一局 部移位一段距離，該距離小于拉桿的第 一局部的厚度。
15、 如權(quán)利要求14所述的引線框，其中，拉桿的第一局部包含有 分離的區(qū)段，拉桿的第二局部設(shè)置在它們之間的中間區(qū)段處，該中間 區(qū)段相對于拉桿的第一局部的分離區(qū)段移位。
16、 如權(quán)利要求14所述的引線框，其中在模塑之后拉桿的第一 局部的表面設(shè)置為露出。
17、 如權(quán)利要求10所述的引線框，其中，晶粒座包含有第一局部 和第二局部，該晶粒座的第二局部大體平行地連接到第一局部，并相 對于第 一局部移位一段距離，該距離小于晶粒座的第 一局部的厚度。
18、 如權(quán)利要求10所述的引線框，其中在模塑之后晶粒座的表 面和引線第一局部的表面設(shè)置為露出。
19、 一種用于集成電路晶粒的封裝件，該封裝件包含有 集成電路晶粒；封裝件主體，其由灌封材料形成，該灌封材料覆蓋所述的晶粒； 大量的引線，其中，每根引線具有第一局部和第二局部，引線的第二局部大體平行地連接到第 一局部并相對于第 一局部移位一段距離，該距離小于第一局部的厚度；以及導電體，其連接于晶粒和引線的第二局部之間；其中，晶粒座的表面和引線的第一局部的表面暴露在同一平面上。
20、 一種用于制造大量的灌封集成電路晶粒封裝件的引線框結(jié)構(gòu)，其包含有大量的相互連接的金屬框架，其以矩陣形式布置； 位于每個框架內(nèi)并通過拉桿和每個框架的內(nèi)緣相連的晶粒座； 大量的引線，其和每個框架的內(nèi)緣相連，其中該引線包含有第一 局部和第二局部，引線的第二局部大體平行地連接到第 一局部并相對 于第 一局部移位 一段距離，該距離小于第 一局部的厚度。
全文摘要
本發(fā)明提供一種用于無引線封裝件的沖壓式引線框及其制造方法，其中，該引線框至少包含有晶粒座、框架、連接晶粒座和框架的拉桿，以及大量的引線，每根引線包含有第一局部和第二局部，引線的第二局部大體平行地連接到第一局部并相對于第一局部移位一段距離，該距離小于第一局部的厚度。拉桿和/或晶粒座的局部可以作類似的移位。
文檔編號H01L23/488GK101131938SQ200710147509
公開日2008年2月27日 申請日期2007年8月23日 優(yōu)先權(quán)日2006年8月25日
發(fā)明者鄭敏誠, 陳達志 申請人:先進半導體物料科技有限公司