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半導體器件及其制造方法_5

文檔序號:9434484閱讀:來源:國知局
片焊盤10的上表面1a的距離的角度出發(fā),減少下表面3b與上表面1a之間的模片鍵合材料2 (鍵合漿料2a)的配置量是優(yōu)選的。在本實施方式中,半導體芯片3的下表面3b與模片焊盤10的上表面1a的距離比溝部13的溝深短。例如像上述那樣,針對溝部13的溝深約75 μm,使半導體芯片3的下表面3b與模片焊盤10的上表面1a的距離為約10 μπι?20 μπι。這樣,通過減少下表面3b與上表面1a之間的模片鍵合材料2 (鍵合漿料2a)的配置量,可以提高散熱性。
[0132]另外,如果僅僅減少模片鍵合材料2(鍵合漿料2a)的配置量,則有時模片鍵合材料2(鍵合漿料2a)鋪展不到芯片搭載區(qū)1d的一部分上,成為粘接不良的原因。S卩,有時芯片搭載區(qū)1d內(nèi)的模片鍵合材料2 (鍵合漿料2a)的配置量不均勻。
[0133]于是,在本實施方式的模片焊盤10的上表面1a上,在芯片搭載區(qū)1d的周圍形成溝部(溝,第五溝)14,該溝部14形成沿芯片搭載區(qū)1d的各邊的環(huán)狀的平面形狀。溝部14以包圍芯片搭載區(qū)1d的周圍的方式形成環(huán)狀(框狀)。由此,可以使模片鍵合材料2擴展到芯片搭載區(qū)1d的周圍,防止在溝部13內(nèi)的一部分上產(chǎn)生未埋入模片鍵合材料2的區(qū)域。另外,可以使模片鍵合材料2可靠地擴展到整個芯片搭載區(qū)1d上。這是因為,溝部14用作抑制模片焊盤10的上表面1a上的模片鍵合材料2的擴散的堤壩部。
[0134]另外,在溝部13和溝部14是形成為貫通模片焊盤10的縫隙時,如果被半導體芯片3按壓,則鍵合漿料2a的一部分會從縫隙漏到模片焊盤10的下表面1b側。因此,有時鍵合漿料2a的量會不足而發(fā)生粘接不良。
[0135]于是,在本實施方式中,像圖15所示的那樣,溝部13和溝部14不貫通下表面10b,形成到模片焊盤10的上表面1a與下表面1b之間(中間)。換言之,第一溝13a、第二溝13b、第三溝13c(參照圖14)和第四溝13d(參照圖14)各自的溝深比上述模片焊盤的厚度淺。例如在本實施方式中,針對模片焊盤10的厚度150 μ m形成溝深約75 μ m的溝部13。這樣,通過把各溝部13形成為不貫通模片焊盤10,可以防止在模片鍵合工序中模片鍵合材料2從模片焊盤10的下表面?zhèn)刃孤?。因此,即使被半導體芯片3按壓,鍵合漿料2a也不會漏到模片焊盤10的下表面1b側,可以擴展到整個芯片搭載區(qū)1d上。
[0136]然后,像圖14和圖15所示的那樣,使鍵合漿料2a硬化而成為模片鍵合材料2。在本實施方式中,由于鍵合漿料2a包含熱硬化性樹脂,所以對引線框30進行加熱處理(例如100°(:?150°(:左右),使鍵合漿料2a硬化。
[0137]3、絲線鍵合工序:
[0138]圖16是示出通過絲線把圖14所示的半導體芯片與多個引線電氣連接了的狀態(tài)的平面圖;圖17是沿圖16的G-G線的放大剖面圖。
[0139]然后,作為絲線鍵合工序,像圖16和圖17所示的那樣,通過多個絲線(導電性部件)5把半導體芯片3的多個電極焊盤3c和多個引線4分別電氣連接起來。
[0140]在本工序中,例如,準備形成有凹部的加熱工作臺(圖中省略),以使模片焊盤10位于凹部的方式把搭載了半導體芯片3的引線框30配置在加熱工作臺上。然后,通過絲線5把半導體芯片3的電極焊盤3c和引線4電氣連接起來。在此,在本實施方式中,利用通過毛細管(圖中省略)供給絲線5,并用超聲波和熱壓接來使絲線5接合起來的所謂釘頭鍵合(nail head bonding)方式連接絲線 5。
[0141]另外,在本實施方式中使用的溫度為例如170?230°C。另外,像上述那樣,在引線4的一部分(鍵合區(qū))形成鍍膜,絲線5的一部分通過該鍍膜與引線4電氣連接。
[0142]另外,絲線5由金屬構成,在本實施方式中,由例如金(Au)構成。因此,通過像上述那樣在半導體芯片3的電極焊盤3c的表面形成金(Au),可以提高絲線5與電極焊盤3c的緊密結合性。
[0143]另外,在本實施方式中,利用在使絲線的一部分與半導體芯片3的電極焊盤3c連接后,使絲線5的另一部分與引線中4的鍵合連接區(qū)(引線4的上表面中的形成了鍍膜的部分)連接的所謂正鍵合方式連接絲線。
[0144]4、模制工序:
[0145]圖18是示出用成形模具夾住圖17所示的引線框形成了密封樹脂的狀態(tài)的放大剖面圖。另外,圖19是示出在各器件區(qū)域形成了密封樹脂的引線框的整體結構的平面圖。
[0146]然后,作為模制工序,像圖18所示的那樣,形成密封樹脂(密封體)6,密封半導體芯片3、多個絲線5和模片焊盤10。在本實施方式中,以從密封樹脂6露出模片焊盤10的下表面1b的方式形成密封樹脂6,密封模片焊盤10的上表面1a側。
[0147]在本工序中,首先像圖18所示的那樣,準備具有上模(第一模具)36和下模(第二模具)37的成形模具35,上模36具有模具面(第一模具面)36a和在該模具面36a形成的空腔(凹部)36b,下模37具有與上模36的模具面36a相對置的模具面(第二模具面)37a和在該模具面37a形成的空腔(凹部)37b。然后,以使半導體芯片3位于上模36的空腔36b內(nèi)且模片焊盤10位于下模37的空腔37b內(nèi)的方式,把已實施了絲線鍵合工序的引線框30配置在成形模具35的內(nèi)部(上模36與下模37之間)。在此,在本實施方式中,由于從密封樹脂6露出模片焊盤10的下表面10b,所以下表面1b與下模37的空腔37b的底面抵接。
[0148]然后,用上模36和下模37夾住引線框30。這時,在夾住引線框30時在引線框30形成的多個引線4的一部分被夾住。然后,把引線4的一部分(內(nèi)部引線4a)配置在空腔36b,37b內(nèi),而引線4的另一部分(外部引線4b)在空腔36b、37b的外側被成形模具35夾住。
[0149]然后,在用上模36和下模37夾住引線框30的狀態(tài)下,向由上模36的空腔36b和下模37的空腔37b重合而形成的空間內(nèi)供給密封用樹脂,用該密封用樹脂密封半導體芯片3、多個絲線5、多個引線4的一部分(內(nèi)部引線4a)和模片焊盤10的上表面10a。
[0150]然后,通過使被供給的密封用樹脂熱硬化而形成密封樹脂6。在此,本實施方式中的密封用樹脂是熱硬化性的環(huán)氧類樹脂,含有多種填料(石英)。另外,本實施方式中的成形模具35的溫度為例如約180°C。
[0151]然后,通過在實施熱硬化工序后從成形模具內(nèi)取出引線框30,獲得像圖19所示的那樣在各器件區(qū)域30a形成了密封樹脂6的引線框30。
[0152]然后,把從成形模具35取出的引線框30搬送到烘烤爐(圖中省略)中,再次對引線框30熱處理。其原因是,雖然在上述密封工序中的熱硬化工序中,被供給到空腔36b、37b內(nèi)的樹脂會硬化,但是樹脂是未完全硬化的狀態(tài)。這是因為,要對接下來被搬送到成形模具35中的下一個引線框30盡早進行密封工序。因此,在本實施方式中,密封用樹脂的硬化工序分成兩次,通過使用烘烤爐的熱處理使密封樹脂6完全硬化。另外,在烘烤爐中,把形成了密封樹脂6的引線框30配置在例如150°C的熱氣氛中,加熱3個小時左右。
[0153]5、連接條切除工序:
[0154]圖20是示出把圖19所示的引線框的連接條切斷了的狀態(tài)的放大平面圖。
[0155]然后,作為圖7所示的連接條切除工序,像圖20所示的那樣,把連接多個引線4中的相鄰引線4之間的連接條8切斷。另外,在本實施方式中,用未圖示的切刀(模具、沖頭)切斷除去連接條8的一部分。
[0156]6、去毛刺工序:
[0157]然后,作為去毛刺工序,除去在上述的模制工序中形成的樹脂毛刺(圖中省略)。作為樹脂毛刺的除去方法,可以用例如,用激光照射除去、用高壓清洗液噴射除去、或它們的組合等。
[0158]7、鍍敷工序:
[0159]圖21是示出在從密封樹脂導出的多個引線的表面形成了外部鍍膜的狀態(tài)的放大剖面圖。
[0160]然后,作為鍍敷工序,在從密封樹脂6導出的多個引線4(外部引線4b)的表面形成外部鍍膜4c。在本實施方式中,模片焊盤10的下表面1b從密封樹脂6的下表面6b露出,在模片焊盤10的下表面1b側也形成外部鍍膜10c。
[0161]在本工序中,把作為被鍍敷加工物的引線框30配置在已放入鍍液(圖中省略)的鍍槽(圖中省略)內(nèi),用例如電解鍍法一并形成外部鍍膜4c、10c。
[0162]本實施方式的外部鍍膜4c、1c由基本上不含Pb (鉛)的所謂無鉛焊錫構成,是例如:純Sn(錫)、Sn(錫)-Bi (鉍)、或Sn(錫)-Ag(銀)-Cu(銅)等。在此,無鉛焊錫指Pb (鉛)含量為0.lwt%以下的焊錫,該含量是基于RoHs (有毒物質(zhì)禁用)規(guī)定來確定的。
[0163]因此,本鍍敷工序中使用的鍍液含有例如Sn'Bi3+等的金屬鹽。另外,在本實施方式中,作為無鉛焊錫的例子使用Sn-Bi合金化金屬鍍,但也可以把Bi替換成Cu、Ag等的金屬。
[0164]8、標記工序:
[0165]然后,作為標記工序,形成識別半導體器件I的識別記號等的標記。在本實施方式中,例如通過向圖21所示的密封樹脂6的上表面6a上照射激光來標記識別記號。
[0166]9、引線成形工序:
[0167]圖22是示出從引線框的框部切斷形成了外部鍍膜的多個引線,成形了的狀態(tài)的放大平面圖。
[0168]然后,作為引線成形工序,把與引線框30的框部30b連結的多個引線4的連結部分切斷后,對引線4進行彎曲加工而成形。
[0169]在本工序中,首先,在連結部分處切斷分別與框部30b連結并一體化的多個引線4,作為分別獨立的部件(引線切斷工序)。在本引線切斷工序中,通過分別在引線框30的下表面?zhèn)扰渲媚>?支撐部件,圖中省略),在引線框30的上表面?zhèn)扰渲脹_頭(切刀,圖中省略),進行壓力加工而切斷引線4。這樣地通過壓力加工而切斷的引線4的端部,像圖3所示的那樣,具有大致平坦的切斷面,在切斷面處引線4的基材從外部鍍膜4c露出。通過本工序多個引線4成為分別分離開來的獨立部件。
[0170]然后,對被切斷的多個引線4進行彎曲加工而成形(彎曲加工工序)。在本實施方式中,例如像圖3所示的那樣,外部引線4b形成為鷗翼狀。
[0171]然后,像圖3所示的那樣,切斷引線4(外部引線4b)的尖端,使多個引線4的長度縮短(引線尖端切斷工序)。該引線前端切斷工序與引線切斷工序同樣地,通過分別在引線框30的下表面?zhèn)扰渲媚>?支撐部件,圖中省略),在引線框30的上表面?zhèn)扰渲脹_頭(切刀,圖中省略),進行壓力加工而切斷引線4。
[0172]10、單片化工序:
[0173]圖23是示出在引線框的多個器件區(qū)域上分別切斷多個懸吊引線,使半導體器件成為單片的狀態(tài)的平面圖。
[0174]然后,作為單片化工序,像圖22所示的那樣,切斷與框部30b連結的懸吊引線7,像圖23所示的那樣,針對每個器件區(qū)域30a形成單片,獲得多個半導體器件I。切斷懸吊引線7的方法,與上述引線切斷工序同樣地,通過分別在引線框30的下表面?zhèn)扰渲媚>?支撐部件,圖中省略),在引線框30的上表面?zhèn)扰渲脹_頭(切刀,圖中省略),進行壓力加工而切斷懸吊引線7。
[0175]通過以上各工序完成圖1?圖3所示的半導體器件I。
[0176]然后,進行外觀檢查、電氣試驗等必要的檢查和試驗,出廠或者安裝到圖4所示的安裝襯底20上。
[0177](實施方式2)
[0178]在上述實施方式I中,作為半導體器件的一例說明了在模片焊盤上搭載一個半導體芯片的半導體器件。在本實施方式中,說明在一個模片焊盤上搭載大小不同的多個半導體芯片的半導體器件中使用時的實施方式。另外,在本實施方式中,以與上述實施方式不同之處為中心進行說明,重復說明省略。
[0179]圖24是示出作為針對圖5所示的半導體器件變形例的本實施方式的半導體器件的平面圖;圖25是沿圖24的H-H線的剖面圖。另外,圖26是示出作為針對圖7所示的半導體器件變形例的本實施方式的半導體器件的放大平面圖。
[0180]圖
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