制作電子部件引線架的方法、相應(yīng)部件和計算機程序產(chǎn)品的制作方法
【專利摘要】一種諸如集成電路的電子部件(10)，包含至少一個電路(12)，所述至少一個電路具有與其耦合的電連接(20，22)，所述電連接(20，22)包含導電材料的引線架(20)。所述引線架(20)借助導電材料增材工藝，例如借助3D打印，通過形成具有重疊表面的三維引線結(jié)構(gòu)來制作，所述重疊表面其間具有間隙。
【專利說明】
制作電子部件引線架的方法、相應(yīng)部件和計算機程序產(chǎn)品
技術(shù)領(lǐng)域
[0001 ]本公開涉及電子部件。
[0002]一個或多個實施方式可以被用于制作諸如集成電路(IC)等電子部件中的所謂的引線架(lead frame) ο
【背景技術(shù)】
[0003]諸如集成電路(IC)的電子部件可以包含一個或多個電子電路(例如，芯片或“管芯”)。這些電路可以被包圍在封裝中，并且可以被布置在管芯襯墊上。這些封裝可以包括塑料封裝或陶瓷封裝(例如，模制化合物或MC)，管芯焊盤被連接至封裝的引腳，并使管芯被密封在封裝之內(nèi)，并且包括將各個焊盤連接至各個引腳(pin)的電導線(例如，金)。
[0004]這些導線通過手工一次附接。在現(xiàn)有技術(shù)中，這個任務(wù)由機器完成，其被牽引至引線架(LF)，該引線架是一組金屬引線，它們延伸到封裝/殼體的外部，以形成部件的電連接引腳。
[0005]可以使用不同的工藝來制作引線架。
[0006]例如，可以通過光刻工藝等來蝕刻引線架，所述光刻工藝通過使用光將幾何圖案從光掩模傳遞到光敏化學“光致抗蝕劑”層上，所述光敏化學“光致抗蝕劑”層被沉積在金屬條(strip)上。一旦被顯影，就能夠采用化學方法將所述抗蝕層劑從所有不受曝光圖案影響的那些區(qū)域上去除，并且將光掩模保留在金屬表面上以局部地保護金屬條免受蝕刻(例如，酸性流體)的影響。
[0007]還可以通過利用多次沖壓(punch)的漸進動作在條上創(chuàng)建架設(shè)計來對引線架進行壓印(stamp)，所述多次沖壓通過機械動作從金屬條去除材料。
[0008]使用這些工藝中的任何一種工藝來制作布線(routing)，以允許來自現(xiàn)有設(shè)備的專用引腳輸出都不是一件輕松任務(wù)。
[0009]這些標準技術(shù)不能很容易地允許使引線交叉(cross)且保持電絕緣。那么，任何的“信號交叉”可能都得通過導線鍵合(wire bonding)來進行處理(其可能導致導線長度增加、導線偏移(wire sweeping)、和/或?qū)Ь€距離減小)。
[0010]同樣，半導體(例如，硅)管芯焊盤的布局可能與引線架的設(shè)計有關(guān)，并且創(chuàng)建底部部件(downset)可能涉及到使用專用工具來獲取塑性形變。
[0011]因此，基于材料去除(化學/機械)的制作技術(shù)在引線架設(shè)計上產(chǎn)生了限制。
[0012]基于化學/機械的材料去除來制作引線架的傳統(tǒng)工藝的可能缺陷因而可能包含下列中的一項或多項:
[0013]-引線架設(shè)計靈活性降低可能不允許使引線結(jié)構(gòu)(configurat1n)適合于具有受限的焊盤布局的管芯；
[0014]-設(shè)備焊盤布局可能通過最終產(chǎn)品的期望焊盤輸出限定(dictate)，并且因而需要基于此進行定制；
[0015]-現(xiàn)有設(shè)備可能難以與不同的封裝形式兼容;例如，雙列直插封裝的管芯可能不與單列直插封裝兼容；
[0016]-在用于引線架的每個底部部件(導流條(tiebar)、接地環(huán)、電源匯流條)的塑性形變中可能會涉及到專用工具；
[0017]-對不同引線架區(qū)域中的厚度變化的管理可能涉及利用受限的設(shè)計結(jié)構(gòu)來對線圈進行碾磨(mi I ling)；
[0018]-受控的且增加引線架精加工工作(表面粗糙度)幾乎都不可避免地涉及電鍍或蝕亥IJ、通過掩膜進行管理的選擇性電鍍/蝕刻。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0019]—個或多個實施方式的目標在于，對電子部件的引線架的制作提供進一步的改進，從而能夠克服在上面所列出的各種缺陷。
[0020]—個或多個實施方式實現(xiàn)了所述目標，這主要歸功于具有在隨附權(quán)利要求中所闡述的特性的方法。
[0021]一個或多個實施方式可以是相應(yīng)的部件(例如，諸如集成電路等的微電子部件)。
[0022]同樣，一個或多個實施方式可以是可以加載到至少一個計算機的存儲器的計算機程序產(chǎn)品，其適于驅(qū)動3D打印裝置，并且包含當所述產(chǎn)品在至少一個計算機上運行時用于執(zhí)行一個或多個實施方式的方法的3D打印步驟的軟件代碼部分。如在本文所使用的，對這種計算機程序產(chǎn)品的引用應(yīng)該被理解成，與引用包含指令的計算機可讀裝置等價，所述指令用于控制3D打印裝置，從而協(xié)調(diào)根據(jù)各個實施方式的方法的實現(xiàn)。對“至少一個計算機”的引用旨在強調(diào)以模塊形式和/或分布式形式實現(xiàn)各個實施方式的可能性。
[0023]權(quán)利要求是本文所提供的一個或多個示例性實施方式的公開內(nèi)容的一個組成部分。
[0024]與涉及材料去除的傳統(tǒng)工藝相反，一個或多個實施方式可能涉及借助于增材工藝(例如，通過添加導電材料)而不是借助于去除，通過形成重疊表面的三維引線結(jié)構(gòu)，來制作引線架，所述重疊表面其間具有間隙(gap)。
[0025]—個或多個實施方式可能基于以下認識:3D打印(增材制造或AM)正在變成普通技術(shù)，其可用尺寸、分辨率、節(jié)距(pitch)變得日益精確，且具有更小的尺寸。
[0026]在一個或多個實施方式中，可以制作三維引線結(jié)構(gòu)，其具有重疊表面，所述重疊表面在其間具有間隙，所述間隙可以在對殼體(housing)進行模制之后提供電絕緣，而無需添加任何絕緣間隔物(spacer)。
[0027]在一個或多個實施方式中，可以產(chǎn)生具有底部部件的最終引線架而沒有塑性形變(例如，無需專用工具)。
[0028]在一個或多個實施方式中，三維布線可以增強現(xiàn)有設(shè)備的兼容性，所述現(xiàn)有設(shè)備具有由不同客戶所指定的定制引腳輸出。
[0029]一個或多個實施方式可以提供下列優(yōu)點中的一個或多個優(yōu)點:
[°03°]-引線架的設(shè)計可以相對于系統(tǒng)底板(organic substrate)(多層布線)以一定的靈活性適合于復雜焊盤布局，這是因為通過增材工藝獲得了 3D布線。
[0031]-可以“根本上(natively)”創(chuàng)建具有在密度、粗糙度和/或多孔性方面的局部化表面修改的引線架，從而提高樹脂粘附力(resin adhes1n)；
[0032]-可以根本上創(chuàng)建具有局部化底部切口(undercut)的引線架，例如，以增強封裝模制料和引線架之間的錨定/粘附；
[0033]-可以打印具有不同厚度來且不受限制的區(qū)域的引線架；同樣，可以將厚電源塊(power thick slug)打印成引線架的整體部分，從而可以執(zhí)行鉚接或激光焊接；
[0034]-引線架的厚度可以不同，從而改善導線之間的距離(導線回路形成(wirelooping))ο
【附圖說明】
[0035]現(xiàn)在將參考附圖，僅以非限制性示例的方式來描述一個或多個實施方式，在附圖中:
[0036]圖1是一個或多個實施方式的示意表示；
[0037]圖2基本上對應(yīng)于圖1沿線I1-1I的橫截面視圖；
[0038]圖3是一個或多個實施方式的不意表不；
[0039]圖4基本上對應(yīng)于圖3沿線IV-1V的橫截面視圖；
[0040]圖5和圖6是示出了根據(jù)圖3和圖4的實施方式的特定細節(jié)的兩個幾乎相對的透視圖；
[0041]圖7是一個或多個實施方式的不意表不；
[0042]圖8實質(zhì)上對應(yīng)于圖7沿線VII1-VIII的橫截面視圖；以及
[0043]圖9是一個或多個實施方式的特定部件的示意表示。
[0044]需要了解的是，為了幫助理解所述實施方式，各個附圖可能并未以相同的比例繪制。
【具體實施方式】
[0045]在之后的描述中，對一個或多個具體細節(jié)進行了說明，其目的在于提供對各個實施方式的示例的深入理解?？梢垣@取不具有這些特定細節(jié)中的一個或多個特定細節(jié)的各個實施方式，或者可以獲取使用了其它方法、部件、材料等的各個實施方式。在其它情況下，未對已知的結(jié)構(gòu)、材料、或操作進行詳細說明或描述，從而不模糊各個實施方式的各個特定方面。
[0046]在本文描述的框架下，對“實施方式”或“一個實施方式”的引用旨在表示在至少一個實施方式中所包含的結(jié)合實施方式所描述的具體的配置、結(jié)構(gòu)、或特性。因此，在本文的描述中可能出現(xiàn)的諸如“在實施方式中”或“在一個實施方式中”的短語，不一定指代同一個實施方式。而且，具體的配置、結(jié)構(gòu)、或特性能夠在一個或多個實施方式中以任何適當?shù)姆绞絹磉M行組合。也就是說，結(jié)合特定附圖所示例示出一個或多個特性可以被應(yīng)用于在任何其它附圖中所示例示出的任何實施方式。
[0047]本文所使用的參考標記的提供僅僅是出于方便的目的，并且因此并不限定所要保護的范圍或限定實施方式的范圍。
[0048]在各個附圖中，電子部件的各個實施方式總體上用10來指示。
[0049]這些實施方式可以包含電子電路12，諸如被布置在封裝14中的芯片(或“管芯”)。這種封裝的輪廓在圖1、圖3、圖8、以及圖9中用點劃線進行了示意性表示。
[0050]在一個或多個實施方式中，管芯12可以被布置在管芯襯墊16上，該管芯襯墊可以被布置在封裝之內(nèi)或位于該封裝的(例如，底部)表面上。在一個或多個實施方式中，可以不配備管芯襯墊16。
[0051]在一個或多個實施方式中，例如，封裝14可以包括塑料封裝或陶瓷封裝(例如，模制化合物或MC)。
[0052]同樣，雖然在附圖中以示例方式示出了一個芯片/管芯12，但是在部件10中可以包含多個芯片/管芯12。
[0053]為一個或多個芯片12提供電接觸可能涉及將管芯焊盤18連接至封裝的引腳20，并且將管芯12密封在封裝14內(nèi)，并使電導線22(例如，金導線)將焊盤18連接至引腳20。
[0054]導線22通過手工一次附接(onceattached)。在現(xiàn)有技術(shù)中，這個任務(wù)由機器完成，其被牽引至引線架(LF)，該引線架是一組金屬引線(例如，匯流條)，它們可延伸到封裝/殼體14的外部以形成引腳20。
[0055]指明3D打印(或增材制造、AM)覆蓋各種過程，這些過程可以用于借助增材工藝(additive process)來制作三維物體。在這種工藝中，可以通過“3D打印機”的方式來先后覆蓋多個材料層，所述“3D打印機”可以被看作是一種工業(yè)機器人。3D打印過程可以由計算機控制，使得具有特定形狀/幾何結(jié)構(gòu)的物體可以根據(jù)數(shù)據(jù)源等開始來制作，即，借助于驅(qū)動3D打印裝置的計算機程序產(chǎn)品進行制作，所述計算機程序產(chǎn)品包含當所述產(chǎn)品在該計算機上運行時用于執(zhí)行3D打印方法的各個步驟的軟件代碼部分。
[0056]術(shù)語3D打印最初用于指定(僅僅)借助于基本上在噴墨打印機中所組裝的打印機頭，諸如在粉末床(powder bed)上進行材料的順序沉積相關(guān)的那些過程。術(shù)語3D打印目前被用于指定各種過程，例如，其中包括擠壓過程或燒結(jié)過程。雖然術(shù)語增材制造(AM)可能實際上適合于在這種更寬泛的意義下使用，但是這兩種定義，即3D打印和增材制造(AM)，在本文中基本上被用作同義詞。
[0057]因此，如在本文中所使用的、諸如“3D打印”和“3D打印的”等詞語將指代增材制造過程和由增材制造制作的物品。
[0058]—個或多個實施方式可能依賴于下列認識，S卩，盡管基本上被認為是“緩慢的”過程，但是3D打印/AM的最新進展可以體現(xiàn)為與諸如銅、招、鋼、各種金屬合金相關(guān)制作諸如IC的電子部件的引線架兼容的參數(shù)。
[0059]一個或多個實施方式因此可能涉及例如借助于3D打印(增材制造)來制作一組導電(例如，金屬)引線，所述導電引線包含用于電子部件10的引線架20。
[0060]附圖是通過對用于電子部件的引線架的3D打印所獲得的可能的結(jié)果的示意性示例表示，其可以使用本領(lǐng)域已知的任何3D打印/增量制造工藝。
[0061]在如圖1或圖2中所示例示出的一個或多個實施方式中，由3D打印所制作的引線架20可以包含與電源匯流條(例如，在202處)交叉的引線，和/或與其它電源匯流條支撐件(support)交叉的引線(例如，在204處)。
[0062]如在圖2中的橫截面視圖中所示意性地示出的，使用3D打印所制作的交叉引線可以被分隔開(即，可以具有重疊表面，例如相互面對的表面，且其間具有間隙)，并且因此彼此電絕緣，無需任何介質(zhì)插入件，而使封裝14的電絕緣材料(例如，模制樹脂)可以充當重疊表面或相對表面之間的絕緣體。
[0063]通過該方式，可以使用3D打印在無需底部部件加工(tooling)的情況下制作引線的3D結(jié)構(gòu)。
[0064]在一個或多個實施方式中，可以以不同的第二鍵合高度來促進導線回路形成(looping); S卩(如通過圖9等中的示例方式示意性示出的)，由3D打印制作的引線架20可以針對鍵合在管芯12和引線架20之間的導線22包含不同的鍵合高度。
[0065]如在圖1和圖2中所示例示出的一個或多個實施方式，因此可以表現(xiàn)出由3D打印所提供的下列的一個或多個特征:
[0066]-導線22的長度減小，使引線架設(shè)計方便地適合于焊盤布局(例如，在202處)；
[0067]-導線22和電源匯流條之間短路風險降低，例如，在導線接入?yún)^(qū)域中(例如，同樣參見202);
[0068]-可以將交叉電源匯流條連接到交替引線(例如，參見204);
[0069]-通過修改第二鍵合高度(例如，參見圖9中206)，使導線回路形成優(yōu)化成為可能。
[0070]上述內(nèi)容也可以應(yīng)用于如在圖3至圖6中所示例示出的一個或多個實施方式。
[0071]圖3至圖6示例示出了通過一個或多個實施方式中所提供的3D打印，而獲得諸如與多個引線交叉的一條電源匯流條的可能性(例如，如在208處所表示的并在圖5和圖6中所強調(diào)的)。
[0072]這同樣有助于導線長度減小，其歸功于使引線架設(shè)計適應(yīng)于焊盤布局的可能性。
[0073]導線和導線接入?yún)^(qū)域中的電源匯流條之間短路的風險可以被在再次降低，并且可以通過修改第二鍵合高度而再次促進對導線回路形成的優(yōu)化。
[0074]上面的描述出了可以被應(yīng)用于在圖1至6中的任意一個中示例示出的實施方式之夕卜，同樣還可以被應(yīng)用于在圖7和圖8中所示例示出的一個或多個實施方式。
[0075]圖7和圖8(在其中同樣可以應(yīng)用結(jié)合圖1至圖6所公開的內(nèi)容)示例示出了通過一個或多個實施方式中所提供的3D打印，來使引線在管芯12下方(例如，在管芯襯墊16的下方)進行布線，所述管芯12將與管芯12的相對側(cè)的焊盤進行鍵合，如在201處示意性地表示。
[0076]同樣，這也可以促進導線長度減小，其歸功于使引線架設(shè)計適應(yīng)于焊盤布局12的可能性。
[0077]而且，在管芯(襯墊)下方的3D布線能夠允許將雙列直插封裝安裝為單列直插封裝。
[0078]需要了解的是，為了便于進行表示，管芯12在圖8的橫截面視圖中未被示出。
[0079]因此需要理解的是，一個或多個實施方式可能涉及電子部件10的制作，其中所述電子部件包含至少一個電路12，所述至少一個電路12具有與其耦合的電連接20、22，所述電連接20、22包含導電材料的引線架20。
[0080]在一個或多個實施方式中，引線架20可以通過(理論上是一個步驟)增材工藝進行制作，其中涉及添加導電材料(例如，進行3D打印)，用于形成具有重疊表面(例如，其間具有間隙的相互面對表面)的三維引線結(jié)構(gòu)。
[0081]在圖1、圖3、圖5、圖6或圖7等特定附圖中，參考數(shù)字209表示以虛線示出的所謂的“現(xiàn)”條(dam bar)。
[0082]在一個或多個實施方式中，借助于導電材料的增材工藝，例如通過3D打印，可以將所述壩條209與引線架的其余部分一體成型(例如，形成為整體)為三維結(jié)構(gòu)的一部分。
[0083]在不同實施方式中，例如，壩條209可以與引線架中的其它引線共面。
[0084]在一個或多個實施方式中，壩條209旨在通過在所述封裝被模制至電路10之上以提供電路封裝時，對熔融狀態(tài)下的封裝14的材料施加限制動作，以實際充當壩。
[0085]在一個或多個實施方式中，通過導電材料的普通增材工藝(例如，3D打印)，可以將壩條209與引線架20的其余部分一體成型(例如，形成為整體)，并且因此避免了引線架20中的相鄰引線之間的“短路”。在一個或多個實施方式中，壩條209隨后可以被去除，例如，至少部分地通過去除在引線架中的相鄰引線之間延伸的“橋”來去除。
[0086]壩條209的去除(可能是部分去除)可以采用本領(lǐng)域已知的任何方式進行，例如，通過沖壓來去除。
[0087]圖9在前面已經(jīng)給出了其標題，其進一步強調(diào)了通過諸如3D打印的增材工藝來提供使引線具有鍵合高度不同的鍵合區(qū)域的可能性，這樣可以優(yōu)化導線環(huán)路形成。
[0088]在一個或多個實施方式中，可以為引線表面(例如，3D打印表面)中的任何一個引線表面提供經(jīng)過修改的結(jié)構(gòu)，例如，粗糙度、多孔性、浮雕花紋(例如，蜂巢形格式等)等，從而改善封裝14(例如，模制化合物)和引線架20之間的粘合。
[0089]例如，通過對被暴露的引線的表面分析和/或?qū)?nèi)部引線的3D結(jié)構(gòu)的X射線分析，可以對所采用的制作電子部件的一個或多個實施方式進行檢測。
[0090]在并未背離基本原理的情況下，相對于本文僅僅以非限制性示例的方式所說明的內(nèi)容，這些細節(jié)和實施方式可以變化，甚至可以進行明顯的變化，而沒有脫離所保護的范圍。所保護的范圍由隨附權(quán)利要求確定。
【主權(quán)項】
1.一種制作電子部件(10)的方法，所述電子部件(10)包括至少一個電路(12)，所述至少一個電路(12)具有與其耦合的電連接(20，22)，所述電連接(20，22)包含導電材料的引線架(20)，所述方法包括，借助于所述導電材料的增材工藝，通過形成包含具有重疊表面的引線的三維結(jié)構(gòu)，來制作所述引線架(20)，所述重疊表面其間具有間隙。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，包括使用下列各項中的至少一項來制作所述引線架(20): -與所述引線架(20)中的電源匯流條(202)交叉的引線，其間具有間隙； -與所述引線架(20)中另一個電源匯流條(204)的至少一個支撐件交叉的電源匯流條，其間具有間隙； -與所述引線架(20)中的多個引線(208)交叉的電源匯流條。3.根據(jù)權(quán)利要求1或權(quán)利要求2所述的方法，包括制作所述引線架(20)，以使所述引線架(20)中的至少一個引線(210)在所述至少一個電路(12)的下方布線。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其中，所述至少一個電路包括在管芯襯墊(16)上安裝的管芯(12)，所述方法包括制作所述引線架(20)，以使所述引線架(20)中的至少一個引線(210)在所述管芯襯墊(16)的下方布線。5.根據(jù)任一前述權(quán)利要求所述的方法，其中，所述電連接(20，22)包含鍵合在所述至少一個電路(12)和所述引線架(20)之間的導線(22)，所述方法包括制作所述引線架(20)，以使針對所述導線(22)具有不同鍵合高度。6.根據(jù)任一前述權(quán)利要求所述的方法，包括為所述至少一個電路(12)提供電絕緣材料的封裝(14)，由此所述電絕緣材料在其間具有間隙的所述引線的所述重疊表面之間延伸，以在所述引線之間提供電絕緣。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，包括: -通過將所述電絕緣材料模制在所述至少一個電路(12)上來提供所述電絕緣材料的封裝(14); -在將所述電絕緣材料模制在所述至少一個電路(12)上期間，制作所述引線架(20)以包括用于包含所述電絕緣材料的壩條(209);以及 -在提供所述封裝(14)之后，從所述引線架(20)至少部分地去除所述壩條(209)。8.根據(jù)任一前述權(quán)利要求所述的方法，包括，通過3D打印制作所述引線架(20)。9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，包括，通過對選自銅、鋁、鋼和金屬合金中的至少一種材料進行3D打印來制作所述引線架(20)。10.—種電子部件(10)，優(yōu)選為集成電路，包括至少一個電路(12)，所述至少一個電路(12)具有與其耦合的電連接(20，22)，所述電連接(20，22)包含使用根據(jù)權(quán)利要求1至8中的任一項所述的方法制作的引線架(20)。11.一種計算機程序產(chǎn)品，所述計算機程序產(chǎn)品可加載到計算機的存儲器中，以用于驅(qū)動3D打印裝置，并且包含當所述產(chǎn)品在該計算機上運行時用于執(zhí)行根據(jù)權(quán)利要求8或權(quán)利要求9所述的方法的3D打印步驟的軟件代碼部分。
【文檔編號】H01L21/48GK106067423SQ201510850097
【公開日】2016年11月2日
【申請日】2015年11月27日 公開號201510850097.X, CN 106067423 A, CN 106067423A, CN 201510850097, CN-A-106067423, CN106067423 A, CN106067423A, CN201510850097, CN201510850097.X
【發(fā)明人】F·馬奇希
【申請人】意法半導體股份有限公司