专利名称：具有暴露金属管芯座的薄塑料无引线封装的制作方法
技术领域：
本申请涉及一种具有暴露金属管芯座的薄塑料无引线封装。
背景技术：
由于电子设备变得更小，包装电子设备的电子封装也变得更小。 同样地，制造商一直在寻找制造更薄封装的方法。他们通常试着减小 封装元件的尺寸或厚度。为了该目的，制造商也尝试通过更有效地修 改和利用其他元件而去除封装元件。现在，制造商已经开发了封装设
计和相应的制造方法，其中封装厚度达到0.3mm。
但是，生产更小且更薄的封装是有挑战性的，因为有些元件被认 为对于封装是必须的而不能去除。另外，为制造更小封装，封装技术 和工艺需要很大改变，这样增加了制造成本。同样，存在对更小更薄 的封装设计及其制造方法的需求，特别是实现0.2mm或更小封装厚度 的方法的需求。
发明内容
本发明的实施例提供了使用引线框作为封装主要结构以使引线框 厚度作为封装厚度的系统和方法。本发明实施例也提供获得具有暴露 金属管芯座(暴露散热器)的0.2mm薄塑料无引线封装的方法。
在本发明的一个实施例中， 一种制造电子封装的方法包括提供 包括多个引线框的引线框条，其中引线框包括多个引线；蚀刻每个引 线框的表面以形成开口 ，其中每个引线具有连接到开口中管芯座的引 线端；将每个引线与管芯座隔离；将胶带粘接到引线框条、引线和管 芯座的底侧；将管芯附装到管芯座；将球形凸块设置在每个引线端上； 以及将管芯连接到球形凸块。在本发明另一实施例中，模制肋形成在引线框条上。
在本发明另 一 实施例中，所述方法包括在开口上方产生模制罩，
由此封装管芯。
在本发明另一实施例中，所述方法包括分割引线框条。
在本发明另 一 实施例中，所述方法包括将环氧树脂层施加到管芯
反面，并且将管芯反面设置在管芯座的顶部上。
在本发明另一实施例中，连接方法通过导线接合完成。
在本发明另一实施例中，该方法还包括用NiPdAu涂覆引线框条。 在本发明另一实施例中， 一种电子封装包括具有多个引线的引 线框，其中每个引线具有引线端；形成在引线框中的开口；设置在开
口中并与每个引线端隔离的管芯座；粘接到引线框、引线和管芯座的
反面的胶带(tape);和管芯，其中管芯附装到管芯座上并且通过导线
连接到设置在每个引线端上的凸块。
在本发明另一实施例中，电子封装还包括封闭开口的模制罩。 在本发明另一实施例中，电子封装的模制罩从由平齐模制罩、凸
出平面模制罩和圆顶形模制罩组成的组中选取。
在本发明另一实施例中，电子封装的开口具有预定深度。 在本发明另 一实施例中，电子封装的管芯座具有比开口预定深度
小的厚度，并且设置为配合装入开口中。
在本发明另 一实施例中，电子封装的管芯具有比开口预定深度小
的厚度，并且设置为在附装到管芯座后配合装入开口中。
在本发明另 一实施例中，电子封装的引线端包括金属并且厚度小
于0.025mm。
在本发明另一实施例中，引线框包括涂覆NiPdAu的引线框条。 在本发明另一实施例中， 一种制造封装的方法包括提供包括多 个引线框的引线框条，其中引线框包括多个引线；蚀刻每个引线框的 表面以形成开口 ，其中每个引线具有连接到开口中管芯座的引线端； 将每个引线与管芯座隔离；移除管芯座；将胶带粘接在引线框条和引 线的底侧；并且将倒装芯片附装到每个引线端。所述方法还包括用
NiPdAu涂覆引线框条。
在本发明另 一实施例中，所述方法包括将倒装芯片的多个金属凸
块连接到每个引线端。
在本发明另 一实施例中，所述方法还包括为引线框条提供模制肋。 在本发明另 一实施例中，所述方法包括在开口上方设置模制罩，
由此封装管芯。
在本发明另一实施例中， 一种电子封装包括具有多个引线的引 线框，其中每个引线框具有引线端；形成在引线框中的开口；粘接到 引线框和引线反面的胶带；和倒装芯片，其中倒装芯片包括多个金属 凸块，并且通过每个金属凸块与每个引线端连接。电子封装的引线框 还可以包括用NiPdAu涂覆的引线框条。
在本发明另 一实施例中，电子封装还包括封闭开口的模制罩。 在本发明另一实施例中，电子封装的模制罩从由平齐模制罩、凸 起平面模制罩和圆顶形模制罩组成的组中选取。
在本发明另一实施例中，电子封装的开口具有预定深度。 在本发明另 一实施例中，与电子封装连接的倒装芯片具有比开口 的预定深度小的厚度，并且设置为配合装入开口中。
参考下面示出本发明示例的描述和附图，本发明的这些和其他特 性、方面和优势将变得更好了解。
图l是未加工引线框铜制毛坯条的视图。 图2是引线框条的视图。
图3是对获得薄无引线封装的所需结果很关键的单引线框模式设 计的平面图。
图4是薄无引线封装的三维视图。
图5是按照本发明一实施例的蚀刻后的图4示出的单引线框剖视图。
图6是按照本发明一实施例的隔离前的图5示出的单引线框平面
图。
图7是按照本发明一实施例的引线隔离后的图6示出的单引线框 平面图。
图8是按照本发明一实施例的引线隔离后的图7示出的单引线框 三维视图。
图9是按照本发明一实施例的管芯座移除后的图8示出的单引线 框三维视图。
图10是按照本发明一实施例的粘有聚酰胺胶带或等同物的引线 框条仰视图。
图11是按照本发明一实施例的引线隔离且粘上胶带后的单引线 框剖视图。
图12是按照本发明 一 实施例的已移除管芯座、引线隔离且粘有胶
带的单引线框剖视图。
图13是按照本发明 一 实施例的具有模制肋的引线框条的平面图。 图14是按照本发明 一 实施例的附装有芯片的单引线框剖视图。 图15是按照本发明一实施例的在引线端上具有球形凸块的单引
线框的剖视图。
图16是按照本发明一实施例的在引线端上具有球形凸块的单引 线框的平面图。
图17是按照本发明一实施例的具有导线连接到引线端的芯片的 单引线框平面图。
图18是按照本发明一实施例的具有导线连接到引线端的芯片的 单引线框剖视图。
图19是按照本发明一实施例的将芯片导线连接到引线端的单引 线框平面图。
图2 0是按照本发明 一 实施例的倒装芯片后的单引线框剖视图。 图21是按照本发明 一实施例的封闭后的单引线框剖视图。 图22是按照本发明 一 实施例的封闭后的单引线框三维视图。 图23是按照本发明一实施例的具有凸出平面模制罩的单引线框
剖视图。
图24是按照本发明一实施例的具有凸出平面模制罩的单引线框 三维视图。
图25是按照本发明 一 实施例的，具有圆顶形模制罩的单引线框剖 视图。
图26是按照本发明 一 实施例的，具有圆顶形模制罩的单引线框的 三维视图。
图27是按照本发明一实施例的，引线切割的单引线框的三维视图。
图28是按照本发明一实施例的，所分割的单引线框三维视图。 图29是按照本发明一实施例的，所分割单元的三维俯视图。 图30是按照本发明一实施例的，所分割单元的三维仰视图。
具体实施例方式
一般地，本发明提供一种封装设计及其制造方法，以提供无引线 封装并降低封装厚度。本发明实施例通过利用更有效地完成制造的现 有引线框基本技术的方式实现，还提供一种穿过暴露金属管芯座(die paddle)的暴露散热器。本发明实施例对于使用引线接合管芯和倒装 芯片是充分柔性的。如本领域技术人员意识到的，这里描述的实施例 是示例性的，并且其他实施例是可能的。不同附图中类似的附图标记 代表相同的对象。
图l是具有给定长度12、宽度14和厚度16的未加工引线框铜制 毛坯条IO的视图。铜制毛坯条IO是引线框制造的起点(这里未示出)。 引线框铜制毛坯条的长度12和宽度14是可变的并且可由生产要求决 定。引线框铜制毛坯条的厚度16可是任何需要尺寸，因为这将决定封 装成品的最小厚度。在优选实施例中，厚度16是0.2mm。但是，应 该意识到如果需要小于0.2mm的更薄的封装，能使用更薄的引线框铜 制毛坯条。
图2是引线框条20的视图。引线框条20包括多个引线框22。每 个引线框22具有特定模式，其中单个引线框模式在单蚀刻步骤中从未 加工引线框铜制毛坯条10蚀刻出。另外，引线框22可以用以下模式 设置，该模式使装入引线框条20中的引线框22的数量最大化并且能 用现有设备处理。在这样的一种配置中，引线框设置成矩阵阵列。在 优选实施例中，引线框铜制毛坯条10在处理中将为巻状，并且在完成 时毛坯10将被切割成需要的长度12。在其他实施例中，引线框可以 在巻处理期间从铜制毛坯中切割出。
图3是图2描述的单引线框22的平面图。使用单引线框模式设计 以获得薄无引线封装的所需结果。引线框22由多个单引线32制成。 单引线32的数量根据应用变化。
图4是已蚀刻为具有用于设置管芯的凹槽区域的薄无引线封装的 三维视图。通过蚀刻引线框22，所得到的模式将提供金属管芯座42， 其中管芯座42作为用于附装芯片或管芯(未示出)的平台使用。凹槽 区域或管芯座可通过各种措施如干蚀刻或湿蚀刻形成。在这实施例中， 金属管芯座42与单引线32连接。因为其是暴露的，金属管芯座42 可提供散热，并且利于从芯片到引线32之间的导线连接(例如，金或 铜)，这些引线也是暴露的金属垫。对于倒装芯片连接，芯片(管芯) 通过金属凸块(未示出)直接与引线32连接。
图5是与本发明实施例一致的，蚀刻后的图4示出的单引线框22 的剖视图。在优选实施例中，单引线框22中构成金属管芯座42和单 引线32的区域被蚀刻以便在蚀刻后保持小于25微米的金属厚度。在 该阶段，引线框条20还镀有NiPdAu或等同材料使构成金属管芯座 42和单引线32的区域准备好进行最终芯片连接。在一个实施例中， 单引线框22被蚀刻以便在管芯座42和单引线32之间形成圆角，如图 所示。在另一实施例中，在管芯座和单引线32之间形成锋利内缘(未 示出)。沿A-A，的视图在图6中示出。
图6至13示出装配前的引线框准备。
图6是按照本发明一实施例，隔离前的图5示出的单引线框22 的平面图。这里，引线框22已如上述蚀刻并电镀。该平面图的剖面在
图5中示出并且沿线A-A，的视图被示出。
图7是按照本发明一实施例，引线隔离后的图6示出的单引线框 22的平面图。 一种工具用于从管芯座42隔离引线32或用于为倒装芯 片附装完全移除管芯座42。该工具机械地冲压引线32和管芯座42之 间的金属。该工具也用于确定封装的暴露引线长度和暴露管芯座42。
虽然图1至7示出的操作可以作为引线框封装过程的一部分执行， 但这些操作也可以由引线框供应商执行以便将具有所述形状的引线框 发送至为后续芯片装配准备的封装操作。
图8是按照本发明一实施例，引线隔离后的图7示出的单引线框 三维视图。
图9是按照本发明一实施例，移除管芯座后的图8示出的单引线 框三维视图。
图10是引线隔离后引线框条20的仰视图。在本发明的该实施例 中，引线框条20的底部粘有聚酰胺胶带102或等同类型材料，其中有 暴露引线32(金属垫)和暴露管芯座42。图11至12进一步示出附装 到引线框条20上的聚酰胺胶带102的细节。
图11是与本发明实施例一致的，引线隔离和粘接后的单引线框 22的剖视图。在本发明的一实施例中，胶带102在管芯座42移除前 附装到引线框22底部。胶带102能用于支撑引线不在后续程序中被损 坏。用胶带102支撑引线在以下应用中是有利的，在这些应用中引线 在引线隔离过程中被隔离后容易损坏。
图12是与本发明实施例一致的，引线隔离、粘接并移除管芯座后 的单引线框22剖视图。在该实施例中，管芯座42首先从引线框22 移除，然后将胶带102粘到引线框22的底部。如同图ll示出的实施 例，胶带102能用于支撑引线在后续程序中不被损坏。如上述参考图 11，用胶带102支撑引线在以下应用中是有利的，在这些应用中引线 在引线隔离过程中被隔离后容易损坏。
图13是与本发明另一实施例一致的，引线框条20的平面图。引 线框条20沿侧面具有模制肋132以对其整个结构增加刚度。根据引线
框条刚性需要，增加模制肋的步骤是可选的。该步骤包括在引线框条 上关键位置上模制塑料肋。
图14至29示出引线框的装配。
图14是与本发明实施例一致的，附装有芯片142的单引线框22 的剖视图。导电环氧树脂层144 (或类似粘合材料)施加到芯片(或 管芯)142的反面以将该芯片142固定在管芯座42上。环氧树脂144 可以具有薄膜形式或可以丝网印制在管芯座42上，以便可以更好地控 制环氧树脂接合线厚度，由此控制封装的整体高度。然后芯片(管芯) 142被拾取并利用管芯接合设备设置在单引线框的管芯座上。该配置 用于在芯片142和单引线的引线端146之间设立电连接，并且该配置 进一步根据图18进行描述。
在一个实施例中，本发明可以用于制造具有0.2mm或更小厚度的 封装。为满足该要求，芯片(管芯)需要处理为0.050mm的最大厚度。
图15是与本发明另一实施例一致的，在引线端146上具有球形凸 块152的单引线框22的剖面图。将球形凸块152附加到引线端146 取决于用于导线接合的引线端面的平坦度。换句话说，附加球形凸块 152是可选的。球形凸块152利用导线接合机设置在引线端146上来 为芯片142和引线32之间的后续导线连接提供平坦表面。球形凸块 152可用例如金或铜的不同材料制成。
图16是按照本发明一实施例，在位于单引线32上的引线端146 上具有球形凸块152的单引线框22的平面图。
图17是与本发明另一实施例一致的，具有与引线端146导线连接 的芯片142的单引线框22的平面图。导线172用于方便芯片142与引 线端146之间的电连接。导线172通过导线接合工序连接。根据应用， 导线优选为金并且也可是铝。球或针脚(stitch)在导线接合工序中根 据接合方式设置在球形凸块上来获得最小环路高度(loop height)。在 该实施例中，导线172的一端通过球形凸块与芯片142连接，而导线 的另 一端通过在导线接合工序中设置在每个球形凸块152上的针脚接 合部182与引线端146连接。
图18是与本发明实施例一致的，具有通过球形凸块152与引线端 146导线连接的芯片142的单引线框22的剖面图。如同图17所示实 施例，导线172用于方便芯片142与引线端146之间的电连接，并且 该导线172经导线接合工序连接。根据应用，导线优选为金或铜并且 也可为铝。球或针脚在导线接合工序中根据接合模式设置在球形凸块 上以获得最小环路高度。图18示出一实施例，其中附加球形凸块152A 设置在芯片上并且球174被使用并设置在每个球形凸块152上，而导 线另一端通过在导线接合中设置在每个球形凸块152A上的针脚接合 部182而连接到芯片。图18、 21、 23和25示出包括球形凸块152A 和针脚接合部182的另外的实施例。
图19是按照本发明一实施例，具有将芯片142连接到引线端146 的导线172的单引线框22的平面图。如上面参考图17和18所述的， 导线172经导线接合连接到单引线32的引线端146上的球形凸块152。
图20是与本发明另 一实施例一致的，倒装芯片附装后的单引线框 22的剖视图。当附装倒装芯片192时，优选地使用结合图9和12所 述的已移除管芯座42的引线框22。倒装芯片192使用倒装芯片接合 器通过其金属凸块194接合到引线端146。可为金或铜的金属凸块可 通过热超声波接合或利用焊骨(solder paste )回流来应用。
图21是与本发明另一实施例一致的，封装后的单引线框22的剖 面图。通过用液体模制封料封装芯片142和导线172以保护芯片(管 芯)142和导线172免受环境影响。(在可替换实施例中，倒装芯片192 和其金属凸块194可用相同类型液体模制封料密封以保护免受环境影 响。)可以根据应用使用黑色或透明的液体模制封料。例如，透明液体 模制封料用于光学应用。在液体模制封料干燥和固化后，其成为模制 罩202。图21示出与引线框22的顶部204平齐的模制罩202。该实施 例最适于制造最薄可能的封装，例如具有0.2mm或更小厚度的封装。 应该意识到模制罩202可具有不同厚度和结构，如将在图23至26示 出的。
图22是与本发明实施例一致的，封装后的单引线框22的三维视
图。
图23是按照本发明 一 实施例，具有凸出平面模制罩222的单引线 框22的剖视图。凸出平面模制罩222在引线框22的顶部上方凸出。 凸出平面模制罩222适合制造更厚的封装，例如厚度大于0.2mm的封 装。例如，当芯片(管芯)142较厚时，该实施例是有用的。该实施 例在芯片(管芯)142厚度大于0.050mm但小于O.lOOmm的应用中提 供某种灵活性。在这些应用中，模制罩可凸出0.050mm。
图24是与本发明实施例一致的，具有凸出平面模制罩222的单引 线框22三维视图。
图25是与本发明另一实施例一致的，具有圆顶形模制罩242的单 引线框22的剖视图。圆顶形模制罩242也在引线框22的顶部上方凸 出。圆顶形模制罩242适于制造更厚的，例如厚度大于0.2mm的封装。 圆顶形模制罩242也更适于光学应用的封装。
图26是与本发明实施例 一致的，具有圆顶形模制罩242的单引线 框22的三维视图。
图27是按照本发明一实施例，引线切割的单引线框22的三维视 图。在封装后，引线框条20被分割，使得单引线框22彼此物理分离。 本领域技术人员将认识到使用适当的特殊工具来分割引线框条20。图 27具体示出沿引线框22的每侧使用引线切割冲头(lead cut punch ) 262。
图28是与本发明另一实施例一致的，分割的单引线框22的三维 视图。在该实施例中，图28具体示出沿引线框22的每侧使用分割冲 头272。
单个模制封装的分割包括2个步骤。首先，沿引线框22的每侧使 用分割冲头262 (图27)以从引线框分离引线。接下来，沿引线框每 个角使用分割冲头272 (图28)以从引线框分离连接杆(tie bars )。
图29是按照本发明一实施例，所分割引线框单元282的三维俯视图。
图30是按照本发明一实施例，所分割引线框单元292的三维仰视图。
虽然未示出，但电子封装可设置为电子封装的顶侧安装到印刷电
路板(PCB)上，而封装的底侧向上，暴露金属管芯座背离PCB表面。 附加散热器也可以附装到金属管芯座上用于提高散热。另外，电子封 装可根据应用需要一个在另一个顶部层叠。在本实施例中，代替在一 个封装中层叠两个或更多芯片以用于附加功能，两个或更多封装在彼 此顶部层叠，其中每个封装可以包括具备专门功能的芯片。
本领域技术人员也将意识到，虽然本发明根据优选实施例在上面 进行了描述，但其不限于此。上述本发明的各种特性和方面可单独或 共同使用。另外，虽然本发明根据其在特别环境和特别应用中的实施 描述，但本领域技术人员意识到其有效性不限于此并且本发明可在任 何环境和实施中使用。
权利要求
1.一种制造封装的方法，包括提供包括多个引线框的引线框条，其中引线框包括多个引线；蚀刻每个引线框的表面以形成开口，其中每个引线具有引线端，所述引线端在蚀刻过程中连接到所述开口内的管芯座；将每个引线与管芯座隔离；将胶带粘接到引线框条、引线和管芯座的底侧；将管芯附装到管芯座上；将球形凸块设置在每个引线端上；以及将管芯连接到球形凸块。
2. 如权利要求l的方法，还包括为引线框条提供模制肋。
3. 如权利要求l的方法，还包括在开口上方产生模制罩，从而封 装管芯。
4. 如权利要求l的方法，还包括分割引线框条。
5. 如权利要求l的方法，其中附装的步骤还包括 将环氧树脂层施加到管芯的反面；和 将管芯的反面设置在管芯座的顶部上。
6. 如权利要求l的方法，其中连接的步骤通过导线接合完成。
7. 如权利要求l的方法，还包括用NiPdAu涂覆引线框条。
8. —种电子封装，包括具有多个引线的引线框，其中每个引线具有引线端； 形成在引线框中的开口；设置在开口中并与每个引线端隔离的管芯座，其中所述管芯座包括从蚀刻引线留下的引线的薄金属条；粘接到引线框、引线和管芯座的反面的胶带；和管芯，其中所述管芯附装到管芯座上并且通过导线连接到设置在每个引线端上的凸块。
9. 如权利要求8的电子封装，还包括封闭开口的模制罩。
10. 如权利要求9的电子封装，其中所述模制罩从由平齐模制罩、 凸起平面模制罩和圆顶形模制罩组成的组中选取。
11. 如权利要求8的电子封装，其中开口具有预定深度。
12. 如权利要求8的电子封装，其中管芯座 具有比开口的预定深度小的厚度；并且， 设置为配合装入开口中。
13，如权利要求8的电子封装，其中管芯 具有比开口的预定深度小的厚度；并且 设置为在附装到管芯座后配合装入开口中。
14. 如权利要求8的封装，其中引线端由厚度小于0.025mm的金 属构成。
15. 如权利要求8的电子封装，其中引线框包括用NiPdAu涂覆 的引线框条。
16. 如权利要求8的电子封装，设置为安装到印刷电路板上，其 中所述电子封装的底侧朝上。
17. —种制造封装的方法包括提供包括多个引线框的引线框条，其中所述引线框包括多个引线； 蚀刻每个引线框的表面以形成开口，其中每个引线具有引线端， 所述引线端在蚀刻过程中连接到开口中的管芯座； 将每个引线与管芯座隔离； 移除管芯座；将胶带粘接到引线框条和引线的底侧；以及 将倒装芯片附装到每个引线端。
18. 如权利要求17的方法，还包括用NiPdAu涂覆引线框条。
19. 如权利要求17的方法，其中附装的步骤包括将倒装芯片的多 个金属凸块连接到每个引线端。
20. 如权利要求17的方法，还包括为引线框条提供模制肋。
21. 如权利要求17的方法，包括在开口上方产生模制罩，由此封 装管芯。
22. —种电子封装，包括具有多个引线的引线框，其中每个引线具有引线端； 形成在引线框中的开口； 粘接到引线框和引线的反面的胶带；和倒装芯片，其中所述倒装芯片包括多个金属凸块并且通过每个金 属凸块连接到每个引线端。
23. 如权利要求22的电子封装，还包括封闭开口的模制罩。
24. 如权利要求22的电子封装，其中模制罩从平齐模制罩、凸起 平面模制罩和圆顶形模制罩组成的组中选取。
25. 如权利要求22的电子封装，其中开口具有预定深度。
26. 如权利要求22的电子封装，其中倒装芯片 具有比开口的预定深度小的厚度；并且 设置为配合装入开口中。
27. 如权利要求22的电子封装，其中引线框包括用NiPdAu涂覆 的引线框条。
全文摘要
一种制造电子封装的方法包括提供包括多个引线框的引线框条，其中引线框包括多个引线；蚀刻每个引线框的表面以形成开口，其中每个引线具有连接到开口中管芯座的引线端；将每个引线与管芯座隔离；将胶带粘接到引线框条、引线和管芯座的底侧；将管芯附装到管芯座；将球形凸块设置在每个引线端上；以及将管芯连接到球形凸块。电子封装包括具有多个引线的引线框，其中每个引线具有引线端；形成在引线框中的开口；设置在开口中并与每个引线端隔离的管芯座；粘接到引线框、引线和管芯座反面的胶带；和管芯，其中管芯附装到管芯座并通过导线连接到设置在每个引线端上的凸块。
文档编号H01L23/488GK101355042SQ20081009071
公开日2009年1月28日 申请日期2008年3月31日 优先权日2007年7月25日
发明者余茂林, 刘文隽, 刘锦铨, 叶志生, 吴国祥, 钟尚彦 申请人:嘉盛马来西亚公司