專利名稱：用于半導(dǎo)體器件的引線框架的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于半導(dǎo)體器件的引線框架，特別是涉及能防止因引線框架的外引線和印刷電路板的焊區(qū)之間熱膨脹系數(shù)的不同而引起的焊料連接點(diǎn)破裂的引線框架。
近年來，半導(dǎo)體器件的集成度愈來愈高，而且其存儲容量、信號處理速度和功率急速增加。這一趨勢加速了半導(dǎo)體器件封裝技術(shù)的發(fā)展，因此，半導(dǎo)體器件封裝的重要性已受到人們的關(guān)注。
半導(dǎo)體器件的高集成度以及存儲器的增加還使得輸入和輸出接觸端子的數(shù)量相應(yīng)增加，繼而也使引線的數(shù)目相應(yīng)增加。因此，這些引線必須精細(xì)地布置。
為了適應(yīng)精細(xì)設(shè)置間距的引線，封裝技術(shù)最近的趨勢是從使用雙列直插式封裝(DIP)的通孔(TH)型移向表面安裝技術(shù)(SMT)，后者使用小外形(small outline)封裝(SOP)和方板型封裝(QEP)的鷗翼狀引線，以及小外形J狀彎曲封裝和塑料有引線芯片載體(PLCC)的J狀彎曲引線(如

圖1所示)。
常規(guī)的半導(dǎo)體器件是用這種方式封裝的把與電路圖形集成在一起的管芯粘接到由鐵鎳合金制成的引線框架的管芯底座上，用鍵合線把管芯的鍵合焊接區(qū)與引線框架的內(nèi)引線連接起來，用諸如環(huán)氧樹脂模注化合物之類的絕緣模注化合物將內(nèi)引線和管芯埋封住。用這種方法，只有引線框架的外引線伸出到模注樹脂的外側(cè)。
然后，用焊料糊劑把如此封裝好的半導(dǎo)體器件經(jīng)外引線焊到由銀和鉑形成的混合集成電路的電極焊接區(qū)或由銅構(gòu)成的印刷線路板(PWB)的焊區(qū)上。
引線框架的引線通常都由鐵鎳合金制成，因?yàn)殍F鎳合金的機(jī)械強(qiáng)度、耐熱或酸的性能，以及在模注樹脂和鍵合線之間的粘接性能都比較好，盡管它們的導(dǎo)電性或?qū)嵝阅懿蝗玢~。
在多芯片組件或混合器件技術(shù)中，具有由鐵鎳合金制成的引線框架的半導(dǎo)體封裝被安裝在印刷線路板的表面上，并經(jīng)受諸如高溫或高溫循環(huán)試驗(yàn)之類的可靠性試驗(yàn)。
然而，如圖1所示，印刷線路板的焊區(qū)11和引線框架的外引線(12)之間的焊料連接點(diǎn)(14)受到了由銅與鐵鎳合金間熱膨脹系數(shù)的不同所引起的剪切應(yīng)力。通常，用于制造引線框架外引線的鐵鎳合金和PWB的焊區(qū)以及PWB的熱膨脹系數(shù)分別為4×10-6/℃、16×10-6/℃，以及15-17×10-6/℃。
特別是，在溫度循環(huán)試驗(yàn)的情況下，累積的應(yīng)力所造成的變形速率很高，因此，引線精細(xì)配置且焊接點(diǎn)面積被減小的這種半導(dǎo)體封裝的可靠性是個問題。而這個問題在焊接點(diǎn)面積大到足以能容許因累積的應(yīng)力所造成的變形的情況下是不存在的。
本發(fā)明的目的是提供一種由一種金屬制成的半導(dǎo)體引線框架，這種金屬的熱膨脹系數(shù)與印刷線路板的焊區(qū)的相似。
本發(fā)明的另一個目的是提供一種用于半導(dǎo)體器件的樹脂模注的引線框架，這種引線框架具有一其上安裝管芯的管芯底座、通過鍵合線與管芯的鍵合焊接區(qū)電連接的內(nèi)引線以及與印刷線路板電連接的外引線，所述管芯底座與內(nèi)引線由樹脂模注起來，其特征在于所述引線框架由一種熱膨脹系數(shù)與印刷線路板上的線路的熱膨脹系數(shù)相近的金屬制成，且管芯底座和引線框架的內(nèi)引線的表面覆蓋有一層金屬包覆層。
該形成在內(nèi)引線和管芯底座的表面上的金屬包覆層由鐵鎳或錫鉛合金制成，其厚度為引線框架厚度的10%-40%。引線框架本身由銅構(gòu)成。
因此，本發(fā)明的引線框架外引線的熱膨脹系數(shù)與印刷線路板的熱膨脹系數(shù)相近，故可防止引線框架的外引線和印刷線路板的焊區(qū)之間的焊接點(diǎn)區(qū)域內(nèi)發(fā)生焊料連接點(diǎn)龜裂，并可提高表面安裝封裝的可靠性。
為了更全面地理解本發(fā)明及其優(yōu)點(diǎn)，下面結(jié)合附圖作詳細(xì)說明。
圖1示出了鷗翼狀引線(左)和J狀彎曲引線(右)類型的器件中引線框架的外引線與印刷線路板的焊區(qū)間的焊料連接點(diǎn)。
圖2為使用本發(fā)明的引線框架的半導(dǎo)體封裝的截面圖。
參看圖2，這是使用本發(fā)明引線框架的半導(dǎo)體封裝的截面圖，其中，半導(dǎo)體管芯(22)、鍵合線(23)、管芯底座(24)和引線框架(30)的內(nèi)引線(26)被埋封于模注樹脂(20)中，而引線框架(30)的外引線(28)伸出在模注樹脂(20)之外。
引線框架(30)由管芯底座(24)、內(nèi)引線(26)和外引線(28)構(gòu)成。在本說明書中，內(nèi)引線(26)指的是引線框架(30)被埋置在模注樹脂(20)中的那部分引線，而外引線(28)指的是引線框架(30)伸出在模注樹脂(20)之外的那部分。在內(nèi)引線(26)和管芯底座(24)的表面上形成有由鐵鎳或錫鉛合金構(gòu)成的金屬包覆層。這些合金的熔點(diǎn)等于或低于180℃。
金屬包覆層(27)通過熱壓粘結(jié)到引線框架(30)埋置在模注樹脂(20)中的那些部分上，即內(nèi)引線(26)和管芯底座(24)。該包覆層的厚度范圍為由銅制成的引線框架(30)的厚度的10-40%。
模注樹脂(20)是任一種用于包封半導(dǎo)體器件的模注樹脂，而且能由本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員毫無困難地選用。
如上所述，本發(fā)明的引線框架具有熱膨脹系數(shù)與印刷線路板的焊區(qū)的熱膨脹系數(shù)一樣的外引線(28)，從而能夠消除因熱膨脹系數(shù)的不同而加在焊料連接點(diǎn)上的應(yīng)力，因此能防止焊料連接點(diǎn)中發(fā)生龜裂。
埋置于模注樹脂(20)之中的引線框架(30)的內(nèi)引線(26)和管芯底座(24)的表面上形成的包覆層解除因內(nèi)引線(或管芯底座)和模注樹脂間的熱膨脹系數(shù)不同而產(chǎn)生的應(yīng)力。通過在引線框架這些被埋置部分的表面上形成一層金屬包覆層，能夠改善引線框架與模注樹脂的粘結(jié)性能并防止水或雜質(zhì)通過引線框架和模注樹脂間的粘結(jié)界面侵入到封裝內(nèi)，這種現(xiàn)象在由銅制成的引線框架上因存在氧化層而未形成金屬包覆層時有可能發(fā)生。
由此可知，本發(fā)明的引線框架有以下優(yōu)點(diǎn)防止因外引線和印刷線路板的管芯焊接區(qū)間的熱膨脹系數(shù)的差異引起的焊料連接點(diǎn)龜裂，改善與模注樹脂的粘結(jié)性，減少引線框架和模注樹脂間的熱膨脹系數(shù)的不同，因此，可防止根部斷裂、封裝剝離、龜裂或類似情況，改善了表面安裝半導(dǎo)體器件的可靠性。
用在本領(lǐng)域中熟知的各種樹脂涂覆具有該引線框架的表面安裝型多芯片組件或混合器件，能夠避免暴露在模注樹脂之外的外引線的可能發(fā)生的腐蝕。
因此，本發(fā)明的引線框架適用于制造高安裝密度的器件，例如多芯片組件或混合器件等。
盡管本發(fā)明只參照用鐵鎳合金或錫鉛合金把被模注部分的上、下表面包覆住的引線框架進(jìn)行了說明，但應(yīng)該理解，只用這些合金包覆模注部分的上表面的引線框架也屬于本發(fā)明的范疇。
此外，雖然就一個具體的較佳實(shí)施例描述了本發(fā)明，但本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可以由此得出各種變化和改型，我們認(rèn)為本發(fā)明包括了所附權(quán)利要求書所包含的這些變化和改型。
權(quán)利要求
1.一種用于半導(dǎo)體器件的樹脂模注的引線框架，具有一個在其上安放管芯的管芯底座、由鍵合線與管芯的鍵合焊接區(qū)電連接的內(nèi)引線以及與印刷線路板電連接的外引線，所述管芯底座和內(nèi)引線由樹脂模注起來，其特征在于所述引線框架由熱膨脹系數(shù)與印刷線路板的線路的熱膨脹系數(shù)相近的金屬制成，且該引線框架的管芯底座和內(nèi)引線的表面用一金屬包覆層覆蓋。
2.如權(quán)利要求1所述的引線框架，其中，金屬包覆層由鐵鎳合金或錫鉛合金構(gòu)成。
3.如權(quán)利要求2所述的引線框架，其中，所述合金的熔點(diǎn)等于或低于180℃。
4.如權(quán)利要求1所述的引線框架，其中，所述金屬包覆層的厚度范圍為引線框架厚度的10%-40%。
5.如權(quán)利要求1所述的引線框架，其中，所述引線框架由銅制成。
全文摘要
一種用于半導(dǎo)體器件的樹脂模注引線框架，它具有一個其上安放管芯的管芯底座，由鍵合線與鍵合焊接區(qū)電連接的內(nèi)引線和與印刷線路板電連接的外引線，管芯底座和內(nèi)引線由樹脂模注，其特征是引線框架由熱膨脹系數(shù)與印刷線板上線路相近的金屬制成，且管芯底座和內(nèi)引線的表面用金屬包覆層覆蓋。該引線框架的外引線的熱膨脹系數(shù)與印刷線路板的熱膨脹系數(shù)相近，從而可防止外引線與印刷線路板焊區(qū)間的焊料連接點(diǎn)龜裂，提高了表面安裝的可靠性。
文檔編號H01L23/50GK1113608SQ9510119
公開日1995年12月20日 申請日期1995年1月13日 優(yōu)先權(quán)日1994年1月13日
發(fā)明者辛永議, 金京燮, 任旻彬 申請人:三星電子株式會社