專利名稱:半導(dǎo)體器件及其生產(chǎn)方法，以及上述工藝所用的引線框架的制作方法
本發(fā)明是關(guān)于能有效應(yīng)用于樹脂封裝式半導(dǎo)體器件芯片的電連接技術(shù)。
圖8為普通引線框架的平面圖，該引線框架在普通樹脂封裝式半導(dǎo)體器件，特別是樹脂封裝型64KSRAM大規(guī)模集成電路的生產(chǎn)中使用。圖中，數(shù)碼100表示框架，101為外引線，102為內(nèi)引線，103為連接桿，104為臺(tái)面，105為臺(tái)面的引線。
在樹脂封裝式半導(dǎo)體器件中有這樣一種趨勢，即管殼邊緣與固定芯片的臺(tái)面之間的距離隨著芯片尺寸增大的趨勢而越來越窄。其原因是由于對于芯片來說，管殼的尺寸是標(biāo)準(zhǔn)化了的，盡管芯片的尺寸在增大，管殼的尺寸卻不能變大。
因此，可以預(yù)料這必然會(huì)大大降低所謂短引線的粘著性，因?yàn)樵诮Y(jié)構(gòu)上，作為外電極的這些導(dǎo)線埋在構(gòu)成管殼的樹脂中的那部分長度較短，所以引線很易脫落，而且在引線彎曲過程中，引線與樹脂之間很易產(chǎn)生剝離。
本發(fā)明的發(fā)明人發(fā)現(xiàn)這可能導(dǎo)致低劣的電接觸、降低抗?jié)裥缘龋瑥亩档桶雽?dǎo)體器件的可靠性。
1980年1月15日，株式會(huì)社工業(yè)調(diào)查會(huì)發(fā)行、日本微電子學(xué)協(xié)會(huì)編寫的《集成電路安裝技術(shù)》一書的149-150頁上對樹脂封裝式半導(dǎo)體器件作了描述。
本發(fā)明的目的是提供顯著改進(jìn)樹脂封裝半導(dǎo)體器件，特別是安裝大芯片的半導(dǎo)體器件中封裝樹脂與引線的粘結(jié)力的技術(shù)。
本發(fā)明的上述及其它目的，以及新穎特征將由下面的說明及附圖表達(dá)清楚。
這里簡單闡述一下本申請要公開的發(fā)明中一個(gè)有代表性的發(fā)明的概要。
準(zhǔn)確地說，內(nèi)引線與構(gòu)成管殼的樹脂間的粘結(jié)力是這樣來加以改善的，即在樹脂封裝的半導(dǎo)體器件中使引線延伸到待安裝芯片的電路形成面上或其附近，或者延伸到此芯片主要的非電路形成面上或其附近，這樣就能使內(nèi)引線延長。
本發(fā)明的上述及其它目的，以及新穎特征將由下列關(guān)于附圖所作的說明部分表達(dá)清楚，其中圖1為沿圖2中Ⅰ-Ⅰ線的剖面圖，它表示本發(fā)明的實(shí)施例Ⅰ的半導(dǎo)體器件;
圖2為表示實(shí)施例1的半導(dǎo)體器件的芯片與引線關(guān)系的平面圖;
圖3為實(shí)施例1的半導(dǎo)體器件中所用引線框架的部分平面圖，它表示了電鍍過程中框架的狀態(tài);
圖4為表示本發(fā)明的實(shí)施例2的半導(dǎo)體器件的芯片與引線關(guān)系的平面圖;
圖5為沿圖4中Ⅴ-Ⅴ線的部分剖面圖，它表示出實(shí)施例2的半導(dǎo)體器件的內(nèi)部結(jié)構(gòu);
圖6為沿圖7Ⅵ-Ⅵ線的剖面圖，圖7表示本發(fā)明的實(shí)施例3的半導(dǎo)體器件;
圖7為表示實(shí)施例3的半導(dǎo)體器件的芯片與引線間關(guān)系的平面圖;
圖8為普通樹脂封裝的半導(dǎo)體器件生產(chǎn)中所用的引線框架的平面圖。
〔實(shí)施例1〕圖1為沿圖2中Ⅰ-Ⅰ線的剖面圖，它為本發(fā)明實(shí)施例1的半導(dǎo)體器件。圖2為表示實(shí)施例1的芯片與引線關(guān)系的平面圖。
實(shí)施例1的半導(dǎo)體器件是一個(gè)所謂的樹脂封裝式半導(dǎo)體器件。即，半導(dǎo)體芯片1與起外引線作用的引線2的內(nèi)引線部分一起埋在構(gòu)成管殼3的樹脂4當(dāng)中，如環(huán)氧樹脂(以下稱為“封裝樹脂”)，引線2在管殼外面的外部引線在靠近管殼3的邊上向下彎曲。
在普通的樹脂封裝式半導(dǎo)體器件中，芯片與一個(gè)起安裝板作用的臺(tái)面相接觸，臺(tái)面的尺寸實(shí)質(zhì)上與芯片相同，而起芯片電極作用的壓焊塊則通過起壓焊線作用的細(xì)金屬線與布置在臺(tái)面外圍的引線的內(nèi)端部分形成電連接。
相反，在實(shí)施例1的半導(dǎo)體器件中，引線延伸到芯片1的背面(即不形成半導(dǎo)體集成電路的主要非電路形成面)。芯片靠粘結(jié)劑6與聚酰亞胺樹脂的絕緣薄片5相連，該薄片與這些引線粘連在一起。在這種情況下，引線框架上沒有安裝芯片用的臺(tái)面。絕緣薄片使引線之間達(dá)到電絕緣。在本實(shí)施例中，如果沒有絕緣薄片5，引線之間就會(huì)通過導(dǎo)電的芯片1產(chǎn)生短路。為了避免短路，在芯片1和引線之間放置了該絕緣薄片5。
如圖2所示，上述芯片1與引線2的位置關(guān)系是這樣的，引線2a的外引線沿芯片1上不準(zhǔn)備形成壓焊塊7的兩邊(以下，稱“無壓焊塊形成邊”)排列，引線2a的內(nèi)引線在該芯片1的背面(主要的非電路形成面)延伸，而其尖端部分2b則一直從該芯片打算形成壓焊塊7的邊上延伸出來。絕緣薄片5粘接到引線2a上，芯片1用其為主要非電路形成面的下表面與絕緣薄片5的上表面相接。
在普通的樹脂封裝式半導(dǎo)體器件中，具有在芯片1下面延伸的內(nèi)引線的引線2a被封裝樹脂埋置的地方是這樣的封裝樹脂區(qū)，在那里內(nèi)引線(引線中被封裝樹脂埋置的部分)只能獲得從管芯邊緣到臺(tái)面附近的非常有限的長度，也就是說，只能提供很短的引線。
普通的短引線通常有一個(gè)問題，即由于與封裝樹脂只有很小的粘接面積，其抗拉強(qiáng)度較低，所以引線容易從管殼上脫落。由于短引線和封裝樹脂間的粘接面積隨著芯片尺寸的增大而減少，因此，這個(gè)問題隨著芯片尺寸的增大變得嚴(yán)重起來。
相反，在實(shí)施例1的半導(dǎo)體器件中與上述短引線相應(yīng)位置上提供的引線2a的內(nèi)引線很長，因此與封裝樹脂的粘接面積很大。這樣，引線和封裝樹脂間的粘接強(qiáng)度能得到大的改進(jìn)。因此，即使在用大芯片的半導(dǎo)體器件中，也能有效地防止引線和封裝樹脂之間交界面處的剝離(這種剝離可能在進(jìn)行彎折外引線或類似的工作時(shí)發(fā)生)，這樣，可以避免水從外面通過剝離部分侵入封裝樹脂中的芯片。因此能改善半導(dǎo)體器件的抗?jié)裥?。而且，由于絕緣薄片5與引線2a粘得很牢，引線2a就有很高的抗拉強(qiáng)度。
此外，因?yàn)闊釋?dǎo)率與散熱能力比封裝樹脂高的金屬材料引線2a在芯片1表面很大范圍上與之接觸，盡管接觸是通過絕緣薄片5進(jìn)行的，芯片在工作狀態(tài)時(shí)產(chǎn)生的熱能夠通過引線直接向外散發(fā)。因此，本發(fā)明的半導(dǎo)體器件具有散熱能力很好的結(jié)構(gòu)。
除此之外，由于芯片1與引線2a的電連接是靠把芯片上的壓焊塊7a與分布在壓焊塊附近并靠近芯片邊緣的導(dǎo)線2a的尖端部分2b用導(dǎo)線焊接在一起而達(dá)到的，所以壓焊線8可以弄得很短。因此，可以防止互相貼近的壓焊線之間，壓焊線與鄰近的引線之間或壓焊線與芯片之間的偶然接觸。換句話說，可以防止短路故障。再則，由于壓焊線短而減少了導(dǎo)線8的總量，因此降低了成本。
實(shí)施例1中的半導(dǎo)體器件是易于制備的，其方法是對預(yù)先確定好形狀的引線做一個(gè)引線框架，把絕緣薄片5粘接在引線的內(nèi)引線預(yù)定部位，用粘合劑把芯片1粘在絕緣薄片5上，把芯片1的壓焊塊與引線的鍵合部分用導(dǎo)線連結(jié)起來，再用與普通樹脂封裝式半導(dǎo)體器件生產(chǎn)中相同的裝配步驟。在這種情況下，絕緣薄片5不僅起到防止引線間偶然短路的絕緣體的作用，而且起到在機(jī)械強(qiáng)度上加強(qiáng)引線框架的作用。
上述引線的導(dǎo)線鍵合部分可以用，例如，局部電鍍方法淀積金來形成。
圖3是帶有絕緣薄片5的引線框架的局部平面圖，薄片5事實(shí)上粘結(jié)在連接桿9以內(nèi)的部分。圖中沒有畫出的引線框架部分，如，框架部分和外引線部分，其形狀與圖8所示的那些部分相似。在實(shí)施例1的半導(dǎo)體器件中，由于絕緣薄片本身起著局部電鍍掩模的作用，所以只使用一塊帶有一個(gè)窗口(如圖3中帶點(diǎn)部分所示)的局部電鍍掩模，就能夠用有良好導(dǎo)線鍵合能力的材料(如金)只在引線2的尖端部分2b處進(jìn)行選擇性局部電鍍。所以，在進(jìn)行局部鍍敷時(shí)，簡化了掩模制備方法，從而使鍵合部分的形成容易實(shí)現(xiàn)。
圖3中，只示出沿芯片短邊提供間隙的掩模。但是，使用具有沿平行于連接桿9的芯片長邊提供間隙的窗口的掩模就能夠容易地在所有圍繞絕緣薄片5的引線上進(jìn)行局部電鍍。用這種方法，能夠容易地制備芯片周圍都具有壓焊塊的半導(dǎo)體器件。
〔實(shí)施例2〕圖4是表明本發(fā)明另一個(gè)實(shí)施例的半導(dǎo)體器件中芯片與引線關(guān)系的平面圖。
實(shí)施例2中的半導(dǎo)體器件與實(shí)施例1中的不同，它沒有絕緣薄片5，但采用了一個(gè)比芯片1小的臺(tái)面。
準(zhǔn)確地說，在實(shí)施例2的半導(dǎo)體器件中，芯片1用絕緣材料制成的粘合劑11粘在臺(tái)面和引線2a的內(nèi)引線上，引線2a的外引線沿著芯片的無壓焊塊的邊排列?？捎玫慕^緣材料粘合劑包括聚酰亞胺樹脂、硅橡膠以及陶瓷。
在實(shí)施例2中，由于沒有絕緣薄片5，熱能夠從芯片1直接散發(fā)出去。因此與實(shí)施例1相比，熱阻又有所降低，因而可靠性相應(yīng)地更高。
此外，由于加上了臺(tái)面10，芯片的連接強(qiáng)度也有了保障。
圖5為沿圖4Ⅴ-Ⅴ面的局部剖面圖，它表示出芯片1與引線2的尖端部分的電連接狀態(tài)。在引線2a的尖端部分2b上做出一個(gè)凹槽2c。在用粘合劑粘連芯片1時(shí)，由于粘合劑11可能流出來弄臟鍵合部分12的表面，有時(shí)用導(dǎo)線8不能完成芯片1的壓焊塊7和鍵合部分12之間的連接。上述凹槽2c用作阻斷粘合劑11流動(dòng)的屏障，以避免發(fā)生鍵合失效。
〔實(shí)施例3〕圖6為本發(fā)明又一個(gè)實(shí)施例的半導(dǎo)體器件的剖面圖。圖7為表示上述半導(dǎo)體器件中芯片與引線關(guān)系的平面圖。
實(shí)施例3的半導(dǎo)體器件與實(shí)施例1與2中的器件不同在于，內(nèi)引線是在芯片的電路形成面上面延伸的。
特別是，如圖6所示，芯片1借助于電路形成面上的粘合劑6連接到聚酰亞胺樹脂絕緣薄片5上，該薄片5粘接在內(nèi)引線的背面。在這種情況下，絕緣薄片5起到防止引線間發(fā)生偶然短路的絕緣體作用。除此之外，絕緣薄片5還起到增強(qiáng)引線在那里的機(jī)械強(qiáng)度的作用。
如圖7所示，絕緣薄片5的大小不能蓋過與之粘接的芯片1上的壓焊塊。引線2a的外引線沿芯片無壓焊塊的邊分布，其內(nèi)引線在絕緣薄片的上表面延伸。引線2a的內(nèi)引線粘連在上述絕緣薄片5上，其尖端部分置于鍵合片的附近。
由于實(shí)施例3中的半導(dǎo)體器件具有焊接在芯片1的電路形成面一側(cè)的內(nèi)引線，所以它的散熱能力比實(shí)施例1中的器件要優(yōu)越。
聚酰亞胺絕緣薄片5用于防止半導(dǎo)體元件在受到外來α射線照射時(shí)失靈。也就是說，絕緣薄片5起到阻止α射線從外面侵入該器件的作用，不讓半導(dǎo)體元件受到α射線的幅射。由于絕緣薄片覆蓋在電路形成面上，也就使在α射線條件下工作的可靠性得到了改善。
在具有保護(hù)芯片1之電路形成面上的電氣布線和電路部分的鈍化絕緣薄膜的半導(dǎo)體器件中，可能不太需要防止引線間短路的絕緣薄片，或者不僅可以用絕緣材料也可以用導(dǎo)電材料作為粘接芯片與引線，必要時(shí)，作為粘接芯片與臺(tái)面的粘接劑。
在實(shí)施例3中，引線2a的尖端部分放置在靠近壓焊塊7的內(nèi)部位置上，它們之間的位置關(guān)系和實(shí)施例1中的情況相反。因此，焊接方向也相反。不過，焊接距離基本上與實(shí)施例1相同。
本發(fā)明的功效如下。
(1)、在樹脂封裝式半導(dǎo)體器件中，在安放于器件內(nèi)的芯片的電路形成面上或在其附近，或者在該芯片的主要非電路形成面上或在其附近延伸內(nèi)引線能夠大大改善內(nèi)引線與封裝樹脂的粘接力。因此，即使安放大的芯片，也能防止引線從封裝樹脂中脫落。
在本發(fā)明中，至少有一根引線在芯片上面或下面延伸。結(jié)果，大大改善了內(nèi)引線與封裝樹脂的粘接力。因此，即使安放大的芯片，也能防止引線從封裝樹脂中脫落。
(2)、由于上述(1)中所述的同樣原因，能防止在進(jìn)行外引線彎折時(shí)發(fā)生引線與封裝樹脂間粘接面的剝離。
(3)、由于上述(1)與(2)中所述的原因，即使半導(dǎo)體器件的管殼很小，其中安放的芯片很大，也能提供抗?jié)裥院芎玫母呖煽啃园雽?dǎo)體器件。
(4)、當(dāng)內(nèi)引線固定在芯片的主要非電路形成面上時(shí)，工作狀態(tài)下產(chǎn)生的熱量能通過這些引線有效地向外散發(fā)。
(5)、當(dāng)在上述(4)所述的器件中在芯片與內(nèi)引線間安放一絕緣薄片時(shí)，能夠改善芯片的連接強(qiáng)度。
(6)、制備一個(gè)在預(yù)定部位粘有絕緣薄片的引線框架并把芯片固定在絕緣薄片上，就能容易地形成(5)中所述結(jié)構(gòu)。
(7)、由于通過把絕緣薄片粘接在引線框架的預(yù)定部位能加固引線，所以即使框架含有大量的細(xì)引線，引線框架也很容易加工。
(8)、由于引線框架具有粘連在預(yù)定部位上的絕緣薄片，而且局部電鍍掩模具有一個(gè)其大小可為絕緣薄片四周或局部提供空隙的窗口，由于絕緣薄片也起到局部電鍍掩模的作用，故這些技術(shù)的組合使相應(yīng)于上述空隙的導(dǎo)線部位能容易地受到局部電鍍。
(9)、內(nèi)引線固定在芯片的電路形成面上，使電路在工作狀態(tài)時(shí)產(chǎn)生的熱量能更直接地通過引線散發(fā)出去。
(10)、在內(nèi)引線和芯片之間提供用于阻止α射線對半導(dǎo)體元件輻射的絕緣薄片能保護(hù)半導(dǎo)體元件和包含這一元件的電路免受α射線的輻射。因此能改善半導(dǎo)體器件抗α射線的可靠性。
(11)、在固定于芯片電路形成面或非電路形成面上的引線的靠近芯片安放部分的地方提供凹槽或凸起，能防止用來把引線粘在芯片或與芯片連接的絕緣薄片上的粘合劑流出來沾污鍵合部分的表面。因此，能防止發(fā)生低劣的導(dǎo)線鍵合。
上面已用實(shí)施例對本發(fā)明者完成的發(fā)明作了具體說明。不過，本發(fā)明并不只局限于上述實(shí)施例，無需多說，本發(fā)明能夠在不偏離本發(fā)明主要方法的范圍內(nèi)產(chǎn)生各種各樣的變換型式。
例如，所有實(shí)施例談到的情況都是內(nèi)引線直接或間接固定在芯片的主要面上。不過，本發(fā)明并不只限于這種情況、全部或部分內(nèi)引線可以在電路形成面或主要非電路形成面附近延伸。
所有實(shí)施例涉及的情況中引線只在與所謂短引線位置相應(yīng)的芯片一側(cè)延伸。然而，本發(fā)明不只限于這種情況，它還包括具有長的內(nèi)引線的引線在普通半導(dǎo)體器件中延伸的情況。絕緣薄片不只限于聚酰亞胺一種，還可以是一種硅橡膠。當(dāng)然，還可以把象碳化硅(Sic)粉這樣的填料加進(jìn)粘合劑和/或絕緣薄片，以便改進(jìn)散熱能力。
在實(shí)施例1和3中，可以不一定使用絕緣薄片。相反，實(shí)施例2可以用絕緣薄片。
防止引線粘合劑象實(shí)施例2中所說的那樣外流的屏障也不只限于凹槽，還可以用突起部分達(dá)到屏障的作用。這種屏障當(dāng)然也可以在實(shí)施例1和3中使用。
以上的說明主要涉及到本發(fā)明應(yīng)用于所謂DIP(雙列直插塑料)式半導(dǎo)體器件，這種器件與作為本發(fā)明背景的應(yīng)用領(lǐng)域有關(guān)。不過，本發(fā)明不只限于這種器件。本發(fā)明的技術(shù)能有效地應(yīng)用于具有各種形式的管殼結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體器件，例如扁平管殼結(jié)構(gòu)，只要管殼是用樹脂封裝的。
權(quán)利要求
1.一種樹脂封裝的半導(dǎo)體器件，它包括在芯片的背面或主要非電路面上伸展出的導(dǎo)線。
2.如權(quán)利要求
1所述的半導(dǎo)體器件，其中提供了一個(gè)比上述芯片小的臺(tái)面。
3.如權(quán)利要求
1所述的半導(dǎo)體器件，其中沒有臺(tái)面。
4.如權(quán)利要求
1所述的半導(dǎo)體器件，其中上述芯片通過由絕緣材料構(gòu)成的粘接劑，與一根或多根引線和一個(gè)臺(tái)面相連接。
5.如權(quán)利要求
1所述的半導(dǎo)體器件，其中上述芯片與一絕緣薄片粘連，該絕緣薄片與上述引線和臺(tái)面粘連。
6.如權(quán)利要求
1所述的半導(dǎo)體器件，其中上述芯片借助于由絕緣材料構(gòu)成的粘接劑與上述引線粘連。
7.如權(quán)利要求
1所述的半導(dǎo)體器件，其中，上述芯片與絕緣薄片粘連，該薄片與一根或多根引線相連接。
8.如權(quán)利要求
1所述的半導(dǎo)體器件，其中，在上述導(dǎo)線靠近壓焊線的連接區(qū)的地方具有凹槽或突起。
9.一種樹脂封裝的半導(dǎo)體器件，它包括在或靠近芯片正面或電路形成面上延伸的引線。
10.如權(quán)利要求
9所述的半導(dǎo)體器件，其中，有一個(gè)比上述芯片小的臺(tái)面。
11.如權(quán)利要求
9所述的半導(dǎo)體器件，其中沒有臺(tái)面。
12.如權(quán)利要求
9所述的半導(dǎo)體器件，其中借助于一種粘接劑把上述芯片粘到上述引線和薄片上。
13.如權(quán)利要求
9所述的半導(dǎo)體器件，其中上述芯片被粘在一個(gè)絕緣薄片上，該薄片與一根或多根引線以及一個(gè)臺(tái)面粘連。
14.如權(quán)利要求
9所述的半導(dǎo)體器件，其中上述芯片用粘結(jié)劑粘到上述引線上。
15.如權(quán)利要求
9所述的半導(dǎo)體器件，其中上述芯片被粘在一個(gè)絕緣薄片上，該薄片與一根或多根引線粘連。
16.如權(quán)利要求
9所述的半導(dǎo)體器件，其中，在上述導(dǎo)線靠近壓焊線的連接區(qū)的地方具有凹槽或突起。
17.生產(chǎn)半導(dǎo)體器件的一種方法，其中包括制備引線框架的步驟，用粘結(jié)劑把上述引線框架的一根或多根引線固定在絕緣片上的步驟，用粘結(jié)劑把芯片粘在上述絕緣片上的步驟，用導(dǎo)線把上述芯片上的壓焊塊和上述一根或多根引線相連以實(shí)現(xiàn)它們之間的電連接的步驟，以及用樹脂封裝上述芯片及上述導(dǎo)線的步驟。
18.生產(chǎn)如權(quán)利要求
17所述的半導(dǎo)體器件的方法，其中上述絕緣片與上述芯片的背面或主要非電路形成面用粘結(jié)劑粘在一起。
19.生產(chǎn)半導(dǎo)體器件的一種方法，其中包括制備引線框架的步驟，用絕緣材料粘結(jié)劑把芯片與上述引線框架的一根或多根引線固定在一起的步驟，將上述芯片上的壓焊塊用導(dǎo)線與上述一根或多根引線連接起來，以實(shí)現(xiàn)它們之間的電連接的步驟，以及用樹脂封裝上述芯片和上述導(dǎo)線的步驟。
20.生產(chǎn)如權(quán)利要求
19所述的半導(dǎo)體器件的方法，其中，用上述用于芯片背面或主要非電路形成面上的粘結(jié)劑固定上述芯片。
21.樹脂封裝半導(dǎo)體器件生產(chǎn)中用的引線框架，此框架包括大量引線，其中有一根或多根引線在芯片安放區(qū)之上或以下延伸。
22.如權(quán)利要求
21所述的引線框架，其中具有安裝上述芯片用的臺(tái)面。
23.如權(quán)利要求
21所述的引線框架，其中沒有安裝上述芯片用的臺(tái)面。
24.如權(quán)利要求
21所述的引線框架，其中，在上述芯片安放部分上或在該部分下面伸展出的一根或多根引線在導(dǎo)線鍵合區(qū)與上述芯片安放區(qū)之間的引線部分有凹槽或突起。
專利摘要
本發(fā)明通過在芯片的電路形成面或在該面附近、或者在芯片的主要非電路形成面或在其附近延伸引線，從而在該芯片之上或其附近延長內(nèi)引線的長度來改進(jìn)樹脂封裝半導(dǎo)體器件中內(nèi)引線與封裝樹脂的粘合力。
文檔編號(hào)H01L23/50GK86101795SQ86101795
公開日1986年9月24日 申請日期1986年3月19日
發(fā)明者沖永隆章, 館宏, 尾崎弘, 大冢寬治, 古川道明, 山崎康行 申請人:株式會(huì)社日立制作所, 日立弗爾希工程株式會(huì)社導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan