相關(guān)專利申請案

本申請案主張于2014年11月20日提出申請的共同擁有的第62/082,357號美國臨時(shí)專利申請案的優(yōu)先權(quán)，所述美國臨時(shí)專利申請案特此出于所有目的以引用方式并入本文中。

本發(fā)明涉及集成電路封裝，特定來說涉及針對集成電路的所謂的扁平無引線封裝。

背景技術(shù)：

扁平無引線封裝是指具有集成引腳以用于表面安裝到印刷電路板(pcb)的一種類型的集成電路(ic)封裝。扁平無引線有時(shí)可被稱作微引線框架(mlf)。扁平無引線封裝(舉例來說，包含四方扁平無引線(qfn)及雙扁平無引線(dfn))提供經(jīng)囊封ic組件與外部電路之間的物理及電連接(例如，連接到印刷電路板(pcb))。

一般來說，用于扁平無引線封裝的接觸引腳不延伸超出封裝的邊緣。引腳通常由單引線框架形成，所述單引線框架包含用于ic的裸片的中心支撐結(jié)構(gòu)。引線框架及ic囊封于通常由塑料制成的外殼中。每一引線框架可是引線框架矩陣的一部分，所述矩陣經(jīng)模制以囊封數(shù)個(gè)個(gè)別ic裝置。通常，通過切割穿過引線框架的任何連結(jié)部件而將所述矩陣鋸切開以將個(gè)別ic裝置分離。鋸切或切割工藝還暴露沿著封裝的邊緣的接觸引腳。

一旦經(jīng)鋸切，裸露的接觸引腳可針對回流焊接提供不良連接或不提供連接。接觸引腳的經(jīng)暴露面可不提供用以提供可靠連接的充分可潤濕側(cè)面?；亓骱附邮怯糜趯⒈砻姘惭b組件附接到pcb的優(yōu)選方法，其打算熔融焊料且加熱鄰接表面而不使電組件過熱，且借此減小對所述組件的損壞的風(fēng)險(xiǎn)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

因此，改進(jìn)用于回流焊接工藝(其用以將所述扁平無引線封裝安裝到外部電路)的扁平無引線接觸引腳的可潤濕表面的工藝或方法可提供呈qfn或其它扁平無引線封裝的ic的經(jīng)改進(jìn)電性能及機(jī)械性能。

根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，一種用于集成電路(ic)裝置的引線框架可包括：中心支撐結(jié)構(gòu)，其用于安裝ic芯片；多個(gè)引腳，其從所述中心支撐結(jié)構(gòu)延伸；及棒條，其連接所述多個(gè)引腳、遠(yuǎn)離所述中心支撐結(jié)構(gòu)。所述多個(gè)引腳中的每一引腳可包含微坑。每一引腳的所述微坑可鄰近所述棒條安置。在一些實(shí)施例中，所述引線框架可用于四方扁平無引線ic封裝。在一些實(shí)施例中，所述引線框架可用于雙扁平無引線ic封裝。所述引線框架可包含用于制造多個(gè)ic裝置的排列成矩陣的大量中心支撐結(jié)構(gòu)。在一些實(shí)施例中，每一微坑可從所述棒條的第一側(cè)延伸到所述棒條的第二側(cè)。每一微坑可以方形形狀蝕刻到所述相應(yīng)引腳中。每一微坑可以各邊具有大約0.14mm的長度的方形形狀蝕刻到所述相應(yīng)引腳中。每一微坑可蝕刻到為所述相應(yīng)引腳的全高度的大約一半的深度。

根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，一種用于制造呈扁平無引線封裝的集成電路(ic)裝置的方法可包含：將ic芯片安裝到引線框架的中心支撐結(jié)構(gòu)上；將所述ic芯片接合到所述引線框架的至少一些引腳；囊封所述引線框架及經(jīng)接合ic芯片，從而形成ic封裝；及通過在與所述多個(gè)引腳的所述微坑相交的一組切割線處鋸切穿過所述經(jīng)囊封引線框架而切割所述ic封裝以使其擺脫棒條。所述引線框架可包含：中心支撐結(jié)構(gòu)；多個(gè)引腳，其從所述中心支撐結(jié)構(gòu)延伸；及棒條，其連接所述多個(gè)引腳、遠(yuǎn)離所述中心支撐結(jié)構(gòu)。所述多個(gè)引腳中的每一引腳可包含微坑。沿著所述組切割線鋸切可暴露所述多個(gè)引腳中的每一者的端面且留下所述微坑的一部分，所述部分從所述ic封裝的底部表面延伸到具有所述引腳的所述經(jīng)暴露端面的側(cè)表面。在一些實(shí)施例中，所述方法可包含：執(zhí)行隔離切割以在不將所述ic封裝與所述引線框架分離的情況下將所述ic封裝的個(gè)別引腳隔離，及在所述隔離切割之后執(zhí)行對所述經(jīng)隔離個(gè)別引腳的電路測試。一些實(shí)施例可包含使用線接合將所述ic芯片接合到所述多個(gè)引腳中的至少一些引腳。一些實(shí)施例可包含在切割所述ic封裝以使其擺脫所述棒條之前，對包含所述微坑的所述多個(gè)引腳在所述ic封裝的底部表面上的經(jīng)暴露部分進(jìn)行電鍍。

根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例，一種用于將呈扁平無引線封裝的集成電路(ic)裝置安裝到印刷電路板(pcb)上的方法可包含：將ic芯片安裝到引線框架的中心支撐結(jié)構(gòu)上；將所述ic芯片接合到多個(gè)引腳中的至少一些引腳；囊封所述引線框架及經(jīng)接合ic芯片，從而形成ic封裝；通過在與所述多個(gè)引腳的所述微坑相交的一組切割線處鋸切穿過所述經(jīng)囊封引線框架而切割所述ic封裝以使其擺脫棒條；及使用回流焊接方法將所述ic封裝的所述多個(gè)引腳連結(jié)到所述pcb上的相應(yīng)接觸點(diǎn)以將所述扁平無引線ic封裝附接到所述pcb。沿著所述組切割線鋸切可暴露所述多個(gè)引腳中的每一者的端面且留下所述微坑的一部分，所述部分從所述ic封裝的底部表面延伸到具有所述引腳的所述經(jīng)暴露端面的側(cè)表面。所述引線框架可包含：中心支撐結(jié)構(gòu)；多個(gè)引腳，其從所述中心支撐結(jié)構(gòu)延伸；及棒條，其連接所述多個(gè)引腳、遠(yuǎn)離所述中心支撐結(jié)構(gòu)。所述多個(gè)引腳中的每一引腳可包含微坑。所述方法的一些實(shí)施例可包含：執(zhí)行隔離切割以在不將所述ic封裝與所述棒條分離的情況下將所述ic封裝的個(gè)別引腳隔離，及在所述隔離切割之后執(zhí)行對所述經(jīng)隔離個(gè)別引腳的電路測試。所述方法的一些實(shí)施例可包含使用線接合將所述ic芯片接合到所述多個(gè)引腳中的至少一些引腳。所述方法的一些實(shí)施例可提供占所述引腳的所述經(jīng)暴露表面的大約60％的圓角高度。所述方法的一些實(shí)施例可包含在切割所述ic封裝以使其擺脫所述棒條之前，對包含所述微坑的所述多個(gè)引腳在所述ic封裝的底部表面上的經(jīng)暴露部分進(jìn)行電鍍。

根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例，一種呈扁平無引線封裝的集成電路(ic)裝置可包含：ic芯片，其安裝到引線框架的中心支撐結(jié)構(gòu)上且與所述引線框架囊封在一起以形成具有底部面及四個(gè)邊的ic封裝；一組引腳，其具有沿著所述ic封裝的所述四個(gè)邊的下部邊緣暴露的面；及微坑，其位于所述組引腳的每一者中，沿著所述ic封裝的所述底部面的周界安置且延伸到所述組引腳的所述經(jīng)暴露面中。至少面對包含所述微坑的所述多個(gè)引腳中的每一者的經(jīng)暴露部分的底部可為經(jīng)電鍍的。在一些實(shí)施例中，所述多個(gè)引腳可以大約60％的圓角高度附接到印刷電路板。

附圖說明

圖1是展示根據(jù)本發(fā)明的教示的穿過安裝于印刷電路板(pcb)上的扁平無引線封裝的實(shí)施例的橫截面?zhèn)纫晥D的示意圖。

圖2a是以側(cè)視圖與仰視圖展示典型qfn封裝的一部分的圖片。圖2b展示通過鋸切穿過經(jīng)囊封引線框架而暴露的沿著qfn封裝的邊緣的銅接觸引腳的面的放大視圖。

圖3是展示在回流焊接工藝未能提供到pcb的充分機(jī)械連接及電連接之后的典型qfn封裝的圖片。

圖4a及4b是展示在具有用于回流焊接的高可潤濕側(cè)面的扁平無引線封裝中并入有本發(fā)明的教示的經(jīng)封裝ic裝置的部分視圖的圖片。

圖5a及5b是展示在通過回流焊接工藝安裝到pcb之后的典型qfn封裝的等角視圖的圖式。

圖6a及6b是展示包含可用于實(shí)踐本發(fā)明的教示的多個(gè)引線框架的引線框架矩陣的圖式。

圖7a及7b是展示并入有本發(fā)明的教示的兩個(gè)鄰近引線框架的多個(gè)引腳的一部分的圖式。

圖8a到8d展示并入有本發(fā)明的教示的可用于實(shí)踐本發(fā)明的教示的微坑及引腳的各種實(shí)施例。

圖9a及9b是展示并入有本發(fā)明的教示的經(jīng)囊封ic裝置的等角視圖的圖式。

圖10a及10b是展示根據(jù)本發(fā)明的教示的通過回流焊接工藝附接到pcb且以塑料囊封的ic裝置的等角視圖的圖式。

圖11是圖解說明用于制造呈并入有本發(fā)明的教示的扁平無引線封裝的ic裝置的實(shí)例性方法的流程圖。

圖12圖解說明可用于實(shí)踐本發(fā)明的教示的實(shí)例性工藝。

具體實(shí)施方式

圖1是展示穿過安裝于印刷電路板(pcb)12上的扁平無引線封裝10的橫截面圖的側(cè)視圖。封裝10包含接觸引腳14a、14b，裸片16，引線框架18及囊封件20。裸片16可包含任何集成電路，無論其被稱為ic、芯片及/或微芯片。裸片16可包含安置于半導(dǎo)體材料(例如硅)的襯底上的一組電子電路。

如圖1中所展示，接觸引腳14a是其中焊料20a未保持附接到接觸引腳14a的經(jīng)暴露面的失敗的回流工藝的原因；通過鋸切封裝10以使其擺脫引線框架矩陣(圖6中更詳細(xì)地展示且在下文論述)而形成的接觸引腳14a的裸露的銅面可促成此類失敗。相比來說，接觸引腳14b展示通過成功的回流過程形成的經(jīng)改進(jìn)焊接連接20b。此經(jīng)改進(jìn)連接提供電連通及機(jī)械支撐兩者。接觸引腳14b的面可能在回流過程之前已被電鍍(例如，利用錫電鍍)。

圖2a是以側(cè)視圖與仰視圖展示典型qfn封裝10的一部分的圖片。圖2b展示通過鋸切穿過經(jīng)囊封引線框架18而暴露的沿著qfn封裝10的邊緣的銅接觸引腳14a的面24的放大視圖。如圖2a中所展示，接觸引腳14a的底部22被電鍍(例如，利用錫電鍍)但經(jīng)暴露面24是裸銅。

圖3是在回流焊接工藝未能提供到pcb12的充分機(jī)械連接及電連接之后的典型qfn封裝10的圖片。如圖3中所展示，接觸引腳14a的裸銅面24在回流焊接之后可提供不良連接或不提供連接。接觸引腳14a的經(jīng)暴露面24可不提供用以提供可靠連接的充分可潤濕側(cè)面。

圖4a及4b是展示在鋸切穿過經(jīng)囊封引線框架18之后的典型qfn封裝10的等角視圖的圖式。每一接觸引腳14a的底部22均被電鍍(例如，利用錫電鍍)，但每一接觸引腳的經(jīng)暴露面24由于鋸切工藝而未被電鍍。在許多qfn封裝10中，存在額外經(jīng)電鍍中心表面，例如熱墊26。

圖5a及5b是展示在通過回流焊接工藝安裝到pcb28之后的典型qfn封裝10的等角視圖的圖式。pcb包含通過焊珠32機(jī)械連接且電連接到接觸引腳14a的引線30。如圖5a及5b中所展示，焊珠32僅覆蓋經(jīng)暴露面24的一小部分。如上文所論述，此可是由于引腳14a的不充分的可潤濕側(cè)面。

圖6a及6b是展示包含可用于實(shí)踐本發(fā)明的教示的多個(gè)引線框架42a、42b、42c、42d的引線框架矩陣40的圖式。如所展示，每一引線框架42可包含中心支撐結(jié)構(gòu)44、從所述中心支撐結(jié)構(gòu)延伸的多個(gè)引腳46，及連接所述多個(gè)引腳、遠(yuǎn)離所述中心支撐結(jié)構(gòu)的一或多個(gè)棒條48。引線框架42可包含金屬結(jié)構(gòu)，所述金屬結(jié)構(gòu)提供通過引腳46與安裝到中心支撐結(jié)構(gòu)44的ic裝置(圖6a及6b中未展示)進(jìn)行的電連通并且為所述ic裝置提供機(jī)械支撐。在一些應(yīng)用中，ic裝置可膠合到中心支撐結(jié)構(gòu)44。在一些實(shí)施例中，ic裝置可被稱為裸片。在一些實(shí)施例中，裸片或ic裝置上的墊或接觸點(diǎn)可通過接合(例如，線接合、球接合、楔接合、柔性接合、熱超聲接合或任何其它適當(dāng)接合技術(shù))連接到相應(yīng)引腳。在一些實(shí)施例中，引線框架42可通過蝕刻或沖壓制造。

圖7a及7b是展示兩個(gè)鄰近引線框架42a、42b的多個(gè)引腳46的一部分的圖式。如圖7a及7b中所展示，引腳46可各自包含微坑50。在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，微坑50可被蝕刻到引腳46中。在圖7a及7b的實(shí)施例中，微坑50可是邊具有大約0.14mm的長度且安置于棒條48的相對側(cè)上的方形。在一些實(shí)施例中，兩個(gè)相對微坑50可經(jīng)安置使得中心距棒條48的邊緣間隔大約0.075mm。在一些實(shí)施例中，相對微坑50的中心可經(jīng)安置隔開大約0.3mm。圖8a到8d展示可用于實(shí)踐本發(fā)明的教示的微坑50及引腳44的各種實(shí)施例。

圖9a及9b是展示以塑料62封裝且并入有本發(fā)明的教示的經(jīng)囊封ic裝置60的等角視圖的圖式。引腳46的底部表面52及熱墊64已電鍍有錫以產(chǎn)生呈扁平無引線封裝的ic裝置60，所述封裝具有高可潤濕側(cè)面以供在回流焊接中使用，從而提供經(jīng)改進(jìn)焊料連接，例如圖1中接觸引腳14b處所展示的焊料連接。如所展示，ic裝置60可包括四方扁平無引線封裝。在其它實(shí)施例中，ic裝置60可包括雙扁平無引線封裝，或其中引線并不大大延伸超出封裝的邊緣且經(jīng)配置以將ic表面安裝到pcb的任何其它封裝(例如，任何微引線框架(mlt))。

如圖9a及9b中所展示，微坑50連同引腳46的底部表面52一起被電鍍。盡管引腳46的經(jīng)暴露面54可包含某種裸銅，但微坑50在ic裝置60的邊上提供經(jīng)電鍍表面。微坑50的經(jīng)電鍍表面提供增加的可潤濕側(cè)面，且因此可在ic裝置60與pcb之間提供經(jīng)改進(jìn)電連接及/或機(jī)械連接。在替代實(shí)施例中，可能根本不對微坑50及/或底部表面52進(jìn)行電鍍。在這些實(shí)施例中，微坑50的物理形狀可允許焊料流到微坑50中且甚至不存在電鍍的情況下改進(jìn)連接。

圖10a及10b是展示通過回流焊接工藝附接到pcb64且以塑料62囊封的ic裝置60的等角視圖的圖式。如圖10a及10b中所展示，ic裝置60的引腳46通過焊珠68連接到pcb64上的引線66。與圖5b中所展示的ic裝置10相比來說，焊珠68沿著引腳46的經(jīng)暴露面54向上延伸。焊珠68沿著經(jīng)暴露面54向上的較大物理程度可在ic裝置60與pcb64之間提供經(jīng)改進(jìn)機(jī)械連接及/或電連接。

圖11是圖解說明用于制造呈并入有本發(fā)明的教示的扁平無引線封裝的ic裝置的實(shí)例性方法100的流程圖。方法100可提供用于將ic裝置安裝到pcb的經(jīng)改進(jìn)連接。

步驟102可包含對在其上已產(chǎn)生ic裝置的半導(dǎo)體晶片進(jìn)行背面研磨。典型的半導(dǎo)體或ic制造可使用大約750μm厚的晶片。此厚度可在高溫處理期間提供抵抗翹曲的穩(wěn)定性。相比來說，一旦完成ic裝置，大約50μm到75μm的厚度可為優(yōu)選的。背面研磨(也稱作背面精磨(backlap)或晶片薄化)可從晶片的與ic裝置相對的側(cè)移除材料。

步驟104可包含鋸切及/或切割晶片以將ic芯片與形成于同一晶片上的其它組件分離。

步驟106可包含將ic芯片(或裸片)安裝于引線框架的中心支撐結(jié)構(gòu)上。所述ic裸片可通過膠合或任何其它適當(dāng)方法由中心支撐結(jié)構(gòu)附接。

在步驟108處，ic裸片可連接到從引線框架的中心支撐結(jié)構(gòu)延伸的個(gè)別引腳。在一些實(shí)施例中，裸片或ic裝置上的墊及/或接觸點(diǎn)可通過接合(例如，線接合、球接合、楔接合、柔性接合、熱超聲接合或任何其它適當(dāng)接合技術(shù))連接到相應(yīng)引腳。

在步驟110處，可囊封ic裝置及引線框架以形成組合件。在一些實(shí)施例中，此包含模制到塑料殼中。如果使用塑料模制，那么可后接后模制固化步驟以使外殼硬化及/或凝固。

步驟112可包含化學(xué)去毛邊及電鍍工藝以覆蓋連接引腳的經(jīng)暴露底部區(qū)域。如上文所論述，電鍍的步驟可以不并入于本發(fā)明的所有實(shí)施例中。在包含電鍍的實(shí)施例中，還可對引腳中的微坑進(jìn)行電鍍。

步驟114可包含執(zhí)行隔離切割。隔離切割可包含鋸切穿過每一封裝的引腳以將所述引腳彼此電隔離。

一旦完成隔離切割，步驟116可包含對ic裝置的測試及標(biāo)記?？赏ㄟ^更改各種步驟的次序、添加步驟及/或消除步驟來改變方法100。舉例來說，可在不執(zhí)行隔離切割及/或?qū)c裝置的測試的情況下根據(jù)本發(fā)明的教示產(chǎn)生扁平無引線ic封裝。所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員將能夠在不背離本發(fā)明的范圍或意圖的情況下使用這些教示開發(fā)替代方法。

步驟118可包含單個(gè)化切割以在其中引線框架42是引線框架42a、42b等的矩陣40的一部分的實(shí)施例中將ic裝置與棒條、引線框架及/或其它附近ic裝置分離。單個(gè)化切割可穿過引線框架42的引腳46的微坑50進(jìn)行。

圖12圖解說明可用于步驟118處的單個(gè)化切割的一個(gè)實(shí)施例的工藝。圖12是展示沿著以塑料模制件62囊封的棒條48切割穿過引腳46的鋸70的等角視圖的示意圖。在步驟116中的任何測試及/或標(biāo)記之后，穿過全封裝進(jìn)行寬度wf的單個(gè)化切割，如圖11中所展示。鋸切寬度ws足夠?qū)捯耘c微坑50相交，但并非如此寬以致完全消除微坑50。因此，在完成單個(gè)化切割之后，微坑50的剩余部分將從如圖9a及9b中所展示的引腳46的底部面52延伸到經(jīng)暴露面54。

步驟120可包含將經(jīng)分離ic裝置60(在其封裝中)附接到pcb64或其它安裝裝置。在一些實(shí)施例中，ic裝置可使用回流焊接工藝附接到pcb。圖10a及10b展示已安裝于印刷電路板上且通過回流焊接工藝附接的ic裝置的引腳區(qū)域的等角視圖。本發(fā)明提供的微坑50可將可潤濕側(cè)面或圓角高度增加到占60％且滿足(舉例來說)汽車消費(fèi)者要求。因此，根據(jù)本發(fā)明的各種教示，可改進(jìn)扁平無引線裝置的“可潤濕側(cè)面”且通過回流焊接工藝制作的每一焊接接點(diǎn)可在視覺及/或性能測試期間提供經(jīng)改進(jìn)性能及/或增加的接受率。

相比來說，用于扁平無引線集成電路封裝的常規(guī)制造工藝可使引腳連接不具有用于回流焊接工藝的充分可潤濕表面。即便在將封裝與引線框架或矩陣分離之前電鍍經(jīng)暴露引腳，典型工藝中所使用的最后鋸切步驟也僅留下引腳的經(jīng)暴露面上的裸銅。