專利名稱：一種空腔無(wú)引線塑料扁平封裝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種半導(dǎo)體的扁平封裝，屬于半導(dǎo)體封裝技術(shù)領(lǐng)域，尤其是一種空腔無(wú)引線塑料扁平封裝。
背景技術(shù)：
半導(dǎo)體封裝是半導(dǎo)體芯片和外圍電子電氣系統(tǒng)之間的橋梁，它不僅是半導(dǎo)體芯片的機(jī)械支撐和保護(hù)結(jié)構(gòu)，而且也為半導(dǎo)體芯片和外圍電子電路的連接提供了電源和信號(hào)通路，同時(shí)也是半導(dǎo)體芯片的熱量耗散通道。在半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈中，半導(dǎo)體封裝和測(cè)試是同設(shè)計(jì)、制造并列的三大支柱之一。半導(dǎo)體封裝主要包括金屬封裝、陶瓷封裝、金屬陶瓷封裝和塑料封裝。金屬封裝是一種氣密性封裝，通常采用傳統(tǒng)金屬工藝加工方法將材料加工成腔體形狀。這種封裝工藝要求較高，主要適用于小批量產(chǎn)品，封裝價(jià)格較高昂。陶瓷封裝具有良好的電、熱、機(jī)械特性和尺寸穩(wěn)定性，可以實(shí)現(xiàn)氣密封裝，也可以實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)，但是其造價(jià)相對(duì)于塑料封裝還是較高，相當(dāng)于塑料封裝造價(jià)的10倍甚至更高。塑料封裝是目前半導(dǎo)體封裝領(lǐng)域應(yīng)用最廣的一種封裝形式，占據(jù)了世界商業(yè)封裝市場(chǎng)上97%以上的份額。該封裝具有電氣傳輸特性好、工藝成熟、可批量生產(chǎn)、成本低的優(yōu)勢(shì)，而且對(duì)比陶瓷和金屬封裝，封裝外形更小、重量更輕。因此對(duì)于不要求氣密性的半導(dǎo)體芯片，塑料封裝是最具有競(jìng)爭(zhēng)力的一種封裝形式。傳統(tǒng)的塑料封裝采用的是實(shí)體注塑封裝，其生產(chǎn)過(guò)程描述如下1、將芯片粘接到引線框架上，2、利用引線鍵合工藝將芯片的電氣端口和引線框架的引腳進(jìn)行連接，3、將粘接有芯片的引線框架放入專門(mén)的模具腔體中，4、往腔體中注入熔融的塑封料，熔融的塑封料在一定溫度和壓力下，將半導(dǎo)體芯片和引線框架包覆，5、經(jīng)固化后，即形成了封裝體。傳統(tǒng)的實(shí)體注塑封裝，具有工藝較簡(jiǎn)單、生產(chǎn)批量大、封裝成本低的優(yōu)點(diǎn)，但是仍然存在一些問(wèn)題1、注塑封裝的塑封料是把芯片整體包覆住了，因此，不適用MEMS芯片的封裝，如具有可動(dòng)結(jié)構(gòu)的MEMS器件或者光電半導(dǎo)體芯片等；2、注塑封裝的塑封料具有較大的熱膨脹系數(shù)，同半導(dǎo)體芯片的材料不匹配，容易產(chǎn)生熱應(yīng)力問(wèn)題，對(duì)于應(yīng)力敏感的MEMS器件具有不利的影響。經(jīng)檢索，申請(qǐng)?zhí)枮?00910117517. 8的專利涉及一種雙扁平無(wú)引腳封裝件及其生產(chǎn)方法，該封裝件通過(guò)上塑封體和下塑封體相接處，在下塑封體的下表面設(shè)置凹坑，來(lái)避免雙面封裝的翹曲和離層問(wèn)題。但是該結(jié)構(gòu)中的芯片被固封，只能適用于不可動(dòng)結(jié)構(gòu)的MEMS器件。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種空腔無(wú)引線塑料扁平封裝，該封裝解決了具有外露可動(dòng)結(jié)構(gòu)的MEMS芯片以及光電半導(dǎo)體芯片無(wú)法塑封的問(wèn)題，而且降低了封裝的應(yīng) 力，保證了芯片使用的可靠度和安全性。
為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明所采取的技術(shù)方案是一種空腔無(wú)引線塑料扁平封裝，包括載體，所述載體上固定芯片，所述載體的周?chē)加幸_，所述引腳之間以及引腳與載體之間填充有塑封體，所述引腳與芯片之間通過(guò)鍵合線連接，其特征在于所述芯片的上方設(shè)置有蓋板，所述蓋板的周邊通過(guò)塑封體支撐，所述蓋板、塑封體與芯片之間形成腔體。對(duì)上述結(jié)構(gòu)作進(jìn)一步限制，所述引腳主要由內(nèi)引腳和外引腳組成的階梯形結(jié)構(gòu)，其中內(nèi)引腳的位置高于外引腳，內(nèi)引腳的上表面與芯片上表面齊平，內(nèi)引腳與芯片上的鍵合點(diǎn)之間通過(guò)鍵合線連接。本發(fā)明中外引腳與支撐框固定，內(nèi)引腳的位置高于外引腳，且兩者形成階梯形，使內(nèi)引腳與芯片齊平，從而縮短了兩者之間的鍵合線長(zhǎng)度，也降低了引線弧度，提高了信號(hào)的高頻傳輸特性。對(duì)上述結(jié)構(gòu)作進(jìn)一步限制，所述載體和芯片之間通過(guò)粘片膠粘接，所述蓋板的周邊與塑封體之間通過(guò)粘接料密封粘接。本發(fā)明的生產(chǎn)工藝為引線框架制作一塑封一半導(dǎo)體芯片處理(減薄、劃片)一上 芯一鍵合引線一封蓋一打印一切割，即可完成本發(fā)明的生產(chǎn)制作。采用上述技術(shù)方案所產(chǎn)生的有益效果在于
1)本發(fā)明通過(guò)塑封體填充在載體、內(nèi)引腳和外引腳之間的間隙中，并和蓋板一起構(gòu)成了封裝內(nèi)部的腔體，由于芯片和封裝體的材料不同，膨脹系數(shù)也不同，從而解決了溫度變化下現(xiàn)有注塑封裝的應(yīng)力大的問(wèn)題，同時(shí)也解決了具有裸露可動(dòng)結(jié)構(gòu)的MEMS器件或者光電半導(dǎo)體芯片無(wú)法塑封的問(wèn)題；
2)本發(fā)明改進(jìn)引線框架的結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)內(nèi)引腳是由引線框架外引腳向載體方向延伸，并經(jīng)機(jī)械沖壓工藝制作出的一個(gè)懸空的臺(tái)階結(jié)構(gòu)，其中內(nèi)引腳高度高于引線框架和載體表面，因此縮短了鍵合引線長(zhǎng)度，也降低了引線弧度，提高了信號(hào)的高頻傳輸特性；
3)本發(fā)明中各元件結(jié)構(gòu)的生產(chǎn)工藝均可與注塑封裝方法兼容，可以實(shí)現(xiàn)大批量生產(chǎn)，具有較低的成本。


下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明。圖I是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意 圖2是本發(fā)明中平行側(cè)表面的剖面示意 圖3是圖I中刪除蓋板后的結(jié)構(gòu)示意 圖4是帶有支撐結(jié)構(gòu)的單個(gè)引線框架結(jié)構(gòu)示意 圖中I-載體，2-塑封體，3-外引腳，4-內(nèi)引腳，5-粘接料，6-鍵合線，7-鍵合點(diǎn)，8-蓋板，9-腔體，10-芯片，11-粘片膠，12-引線框架，13-支撐條，14-支撐框。
具體實(shí)施例方式根據(jù)附圖I可知，本發(fā)明具體涉及一種空腔無(wú)引線塑料扁平封裝，包括載體1，所述載體I上固定芯片10，載體I的周?chē)加幸_，引腳之間以及引腳與載體之間通過(guò)塑封體2填充，塑封體2把引腳和載體I粘合為一體,塑封體2為絕緣材質(zhì)，可通過(guò)注塑實(shí)現(xiàn)填充。
根據(jù)附圖2可知，引腳與芯片10之間通過(guò)鍵合線6連接，芯片10的上方設(shè)置有蓋板8，所述蓋板8的周邊通過(guò)塑封體2支撐，蓋板8、載體I與塑封體2之間形成腔體9，該腔體9內(nèi)安放外露可動(dòng)結(jié)構(gòu)的MEMS芯片，是本發(fā)明的主要?jiǎng)?chuàng)新之處。圖2中，蓋板8是一個(gè)平板結(jié)構(gòu)，材料可以是金屬、陶瓷、玻璃或者塑料，蓋板8的周邊通過(guò)填充于引線框架12間隙內(nèi)的塑封體2支撐。根據(jù)附圖4可知，引線框架12包括方形支撐框14，以及支撐框14上均勻固定的引腳，支撐框14的四角通過(guò)支撐條13與載體I固定連接。從附圖2和附圖3中可以看出，引腳主要由內(nèi)引腳4和外引腳3組成的階梯形結(jié)構(gòu)，其中內(nèi)引腳4的位置高于外引腳3，內(nèi)引腳4的上表面與芯片10上表面齊平，內(nèi)引腳4與芯片10上的鍵合點(diǎn)7之間通過(guò)鍵合線6連接，電氣信號(hào)可通過(guò)內(nèi)引腳4傳遞至外引腳3， 并提供給封裝外部。載體I和芯片10之間通過(guò)粘片膠11粘接，其中粘片膠11可以是導(dǎo)電膠、絕緣膠或者焊料。蓋板8的周邊與塑封體2之間通過(guò)粘接料5密封粘接，該粘接料5可以是粘接膠，也可以是塑料熔融物，若蓋板8是和塑封體2相同的熱塑性材料，則二者可采用超聲焊接進(jìn)行密封連接。引線框架12的內(nèi)引腳4是由外引腳3向載體I內(nèi)部延伸，并經(jīng)機(jī)械沖壓工藝制作出的一個(gè)懸空的階梯形臺(tái)階結(jié)構(gòu)。塑封體2結(jié)構(gòu)是一個(gè)具有臺(tái)階結(jié)構(gòu)的塑料墻，臺(tái)階結(jié)構(gòu)用于支撐內(nèi)引腳4的懸空的臺(tái)階部分，并和外圍的塑料墻一起形成了封裝體的腔體9。本發(fā)明的生產(chǎn)工藝過(guò)程如下
a.引線框架12陣列制作
制作的引線框架12陣列是由一定數(shù)量的單體引線陣列排布而成。其中引線框架12上外引腳3和載體I處于同一高度，并通過(guò)載體I四角的金屬支撐條13連接至框架陣列的支撐框14。內(nèi)引腳4是由外引腳3向載體I方向延伸約0. 5mm 1mm，然后經(jīng)過(guò)沖壓工藝形成，使得內(nèi)引腳4高于外引腳3和載體I約0. 2mm 0. 6mm,形成一個(gè)懸空的臺(tái)階結(jié)構(gòu)。b.塑封
塑封設(shè)備采用通用注塑封裝設(shè)備，使得塑封體2形成兩部分填充結(jié)構(gòu)。其中一部分是填充在載體I、內(nèi)引腳4和外引腳3之間的塑料結(jié)構(gòu)，起到支撐內(nèi)引腳4、形成鍵合臺(tái)階的作用；另一部分位于外引腳3上部，形成了一個(gè)塑料墻結(jié)構(gòu)，起到形成腔體9、支撐蓋板8的作用。C、半導(dǎo)體芯片處理
主要包括半導(dǎo)體芯片的減薄、劃片等工藝。d.上芯
采用自動(dòng)上芯機(jī)，粘接膠11可使用絕緣膠或者導(dǎo)電膠，將半導(dǎo)體芯片10粘接至引線框架載體I上。e.鍵合引線
采用引線鍵合機(jī)，使用鍵合線6將半導(dǎo)體芯片10上的鍵合點(diǎn)7同引線框架12的內(nèi)引腳4連接到一起，實(shí)現(xiàn)半導(dǎo)體芯片10的電氣信號(hào)通路。f.封蓋
將蓋板8和塑封體2通過(guò)粘接料5粘接在一起。該蓋板8材料可以是金屬、陶瓷、玻璃或者塑料。該工藝可以采用粘接膠粘接工藝完成，也可以采用超聲焊工藝實(shí)現(xiàn)(僅限于蓋板8和塑封體2是同樣的熱塑性塑料材料)。g.打印
同普通塑封工藝，采用激光標(biāo)記或者絲印的方法在封裝腔體蓋板8上制作印章標(biāo)記。h.切割
將陣列式引線框架上的封裝體按照設(shè)計(jì)規(guī)格切割成單個(gè)單元，并經(jīng)檢驗(yàn)后放入料盤(pán)。
該封裝的生產(chǎn)工藝均可與傳統(tǒng)注塑封裝方法兼容，可以實(shí)現(xiàn)大批量生產(chǎn)， 并且具有較低的成本。
權(quán)利要求
1.ー種空腔無(wú)引線塑料扁平封裝，包括載體(1)，所述載體(I)上固定芯片(10)，所述載體(I)的周?chē)加幸_，所述引腳之間以及引腳與載體(I)之間填充有塑封體(2)，所述引腳與芯片(10)之間通過(guò)鍵合線(6)連接，其特征在于所述芯片(10)的上方設(shè)置有蓋板(8)，所述蓋板(8)的周邊通過(guò)塑封體(2)支撐，所述蓋板(8)、塑封體(2)與芯片(10)之間形成腔體(9)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的ー種空腔無(wú)引線塑料扁平封裝，其特征在于所述引腳主要由內(nèi)引腳(4)和外引腳(3)組成的階梯形結(jié)構(gòu)，其中內(nèi)引腳(4)的位置高于外引腳(3)，內(nèi)引腳(4)的上表面與芯片(10)上表面齊平，內(nèi)引腳(4)與芯片(10)上的鍵合點(diǎn)(7)之間通過(guò)鍵合線(6)連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的ー種空腔無(wú)引線塑料扁平封裝，其特征在于所述載體(I)和芯片(10)之間通過(guò)粘片膠(11)粘接，所述蓋板(8)的周邊與塑封體(2)之間通過(guò)粘接料(5)密封粘接。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種空腔無(wú)引線塑料扁平封裝，屬于半導(dǎo)體封裝技術(shù)領(lǐng)域。該封裝包括載體，載體上固定芯片，載體的周?chē)加幸_，引腳之間以及引腳與載體之間填充有塑封體，引腳與芯片之間通過(guò)鍵合線連接，芯片的上方設(shè)置有蓋板，蓋板的周邊通過(guò)塑封體支撐，蓋板、載體與塑封體之間形成腔體。本發(fā)明解決了具有外露可動(dòng)結(jié)構(gòu)的MEMS芯片以及光電半導(dǎo)體芯片無(wú)法塑封的問(wèn)題，而且降低了封裝的應(yīng)力。
文檔編號(hào)H01L23/02GK102709256SQ201210202948
公開(kāi)日2012年10月3日 申請(qǐng)日期2012年6月19日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月19日
發(fā)明者徐愛(ài)東, 楊擁軍, 許 鵬 申請(qǐng)人:中國(guó)電子科技集團(tuán)公司第十三研究所