专利名称：半导体封装结构和制造方法
技术领域：
本发明通常涉及电子器件，且更具体地说，涉及半导体封装和组 装方法。
背景技术：
在便携式电子产品的小型化方面，手持消费类产品市场蓬勃发展。主要由手机、MP3和数字相机市场推动，这些器件的制造商因日 益缩小的数据储存格式而受到挑战。这种挑战对半导体部件制造商设 计他们的产品以控制最可能小的面积和最薄的高度施加了压力。在某些半导体封装设计中，引脚框架的一部分相对于其他部分偏 离。例如，管芯接合标记(die bond flag)部分可以与引脚框架的引 脚部分偏离。引脚框架结构的物理弯曲是一种用于提供偏离结构的已 知技术。此方法的一个问题是当引脚框架材料减小厚度以满足最小封 装高度的要求时，弯曲过程在引脚框架的弯曲处或弯颈处会造成明显 的弱化。在组装过程中，这些部分经常会变脆弱，或在极端情况下完 全断裂。这直接影响了最终部件的可靠性以及制造成本和周期。掩膜蚀刻技术或选择蚀刻技术用于引脚框架的薄的部分以形成 需要的偏离部分或嵌入部分。然而，由于更薄的封装要求需要更薄的 起始引脚框架来开始，因而用于形成偏离或嵌入结构的附加的蚀刻步 骤导致了一些部分太薄和太脆弱而不能支撑诸如半导体管芯和连接 结构的部件。这还影响了最终部件的可靠性以及制造成本和周期。因此，需要一种封装结构和组装方法，其提供更薄的、更可靠的 和有成本效益的封装。
图1阐述了封装结构第一实施方案的截面图；图2阐述了封装结构第二实施方案的截面图；图3阐述了封装结构第三实施方案的截面图；图4和5阐述了制造过程中，支撑结构的部分截面图；图6阐述了制造过程的可替代步骤中，支撑结构的部分截面图；图7阐述了制造封装结构的流程图。为了便于理解，附图中的元件并不必须按比例绘制，且同样的元 件编号适合于所有不同附图中以指示相同的或相似的元件。另外，为 了描述的简化，省略了众所周知的步骤和元件的描述和细节。虽然封 装结构在这里被解释为各种SOD — 923实施方案，但是本领域的技术 人员将会理解根据本发明，其他封装结构也是可能的。
具体实施方式
图1根据第一实施方案显示了封装结构10的截面图。封装结构 IO显示为SOD-923封装，其具有特别源自于引脚框架结构12的特 征的薄的外形或降低的高度ll。在一个实施方案中，高度ll小于约 0.4mm。引脚框架或支撑结构12显示为具有引脚或引脚部分14以及焊 盘、焊盘部分或接合(bonding)部分17。在一个实施方案中，引脚框 架12的厚度16是约0.10mm到0.12mm。引脚14的一个或更多个包 括形成在一个或更多个表面上的成形的、精压的(coined)或深度精 压的步骤、痕迹、形貌(feature)、印痕或印迹19。在所示的一个实施 方案中，精压的印迹19形成在引脚14的暴露或接合表面21的附近 或邻近处。正如这里使用的，术语"精压，，指一种方法，其中引脚框架 12设置在具有预定形状的管芯的密闭组之间或包含在其内，以及引脚 框架12在受压条件下被冷加工或物理挤压以形成根据管芯预定形状 的特征19。在一个实施方案中，精压的印迹19形成约0.025mm数量 级的深度22。虽然印迹19显示在图1中具有锋利的角或直的边缘， 但是应理解印迹19可以包括如渐薄的边缘和内圆的角等等。在可替 代的实施方案中，要么单独采用掩模技术，要么与精压技术一起形成成形的印迹19。引脚框架19进一步包括上弯的、弯颈部分或连接部分23，其在 引脚14和焊盘部分17之间延伸，或连接引脚14和焊盘部分17。在 此实施方案中，印迹19形成在引脚14的第一主要表面上，以及弯颈 部分形成在引脚14的与第一主要表面相对的第二主要表面上。而且， 焊盘部分17相对于引脚14偏离(即焊盘部分17处于相对于引脚14 的不同的水平平面上)。在印迹19在引脚框架12内形成后，采用常 规的弯曲接合技术形成上弯部分23。此方法顺序导致上弯部分23与 现有技术中只采用弯曲技术的薄的引脚框架、或釆用蚀刻技术形成偏 离部分的结构相比，具有增大的强度。也就是说，形成印迹19和形 成上弯部分23的结合提供了允许更薄封装的薄而牢固的引脚框架12。作为例子，引脚框架12包括诸如铜、铜合金、铝、或铁/镍的导 电材料。在另一个实施方案中，用额外的材料如铜、银、镍-钯、金 等电镀引脚框架12。封装结构还包括耦合或连接到其中一个焊盘17的电子部件或半 导体器件26。作为例子，器件26包括功率MOSFET器件、双极晶 体管、绝缘栅双极型晶体管、可控硅整流器、二极管、模拟或数字集 成电路、传感器、无源元件或其组合或别的电子器件。采用常规的焊 料管芯附着或环氧树脂管芯附着层29将器件26的一面连接到焊盘 17。器件26进一步包括形成在另一表面上的金属化层或接触层31。 接触层31包括如铝、铝/珪、钬/镍/银、钬/镍/金、铬/镍/金等。如图1所示，导电连接结构或线接合(bond)33连接到接触层32 且进一步连接到另 一个焊盘17。通过实施例，线接合33具有约0.10mm 数量级的回路高度36且采用常规的线接合技术形成。封装结构10进一步包括模制封装层或保护层39，其覆盖器件26、 线接合33以及引脚框架12的至少部分。作为例子，封装层39包括 环氧树脂。在所示的实施方案中，封装层39从引脚14的端面18后 置或嵌入，使得引脚14的多个表面被暴露。在一个实施方案中，封
装层39在线接合33之上延伸约0.04mm数量级的距离41。即使用激 光掩模技术来确认封装10，此距离提供了对封装部件足够的保护。在 此实施方案中，封装层39的一部分在引脚14之间延伸且进一步覆盖 或钝化印迹19。印迹19提供或界定了锋利和一致的接合表面21，当 封装10连接到组件的下一级时，表面21提供更好的对准和接合。图2根据第二实施方案显示了封装结构20的截面图。结构20 类似于结构10，只是结构20引入了不同的导电连接结构。在此实施 方案中，导电连接结构233包括导电芯片或导电带接合(ribbon bond)。 导电连接结构233利用连接层290连接到焊盘17，其包括焊料或环氧 树脂附着层。此外，结构20包括延伸出引脚14末端18或在其附近 延伸的封装层239。在一个实施方案中，釆用MAP过成型法形成结 构20，以及通过单独穿过封装层239和引脚14来形成单独的结构20。图3根据第三实施方案显示了封装结构30的截面图。结构30 类似于结构10和20，只是结构30引入了具有末端334的导电连接结 构333，所述末端包括对准到引脚框架12的焊盘117的装置。在所示 的实施方案中，用于对准或对准结构的装置包括匹配或对准到焊盘 117的类似杯形的凹陷，焊盘也是类似形状的。可替代地，末端334 包括具有一个或更多个从其延伸的定位体、齿或突出物的扁平形，其 匹配或有助于将末端334与焊盘17或117对准。图4显示了制造初期阶段引脚框架12的部分截面图。引脚框架 显示为闭合在第一管芯板44和第二管芯板46之间，这用于深度精压 的印迹和痕迹19。第二管芯板46包括为精压的印迹19提供期望形状 的冲孔部分或隆起部分48。当引脚框架12进一步被冲压以形成其他 特征或去除不需要的材料时，印迹19被适宜地深度精压。在一个实 施方案中，在精压后焊盘17具有约0.075mm的厚度53，这提供了供 进一步组装的稳定的平台。在印迹19被精压在引脚框架12上后，引 脚框架12任选地用选定的材料如铜、银等电镀。图5显示了在制造的后续步骤后，引脚框架12的部分截面图。 在此后续步骤中，部分引脚框架12向上弯曲到期望的高度以形成弯 颈部分23，以及提供焊盘17的期望位置。图6根据可替代的实施方案显示了在制造的初期阶段，引脚框架 12的部分截面图。结合图4，描述了引脚框架12显示为闭合在第一 管芯板44和第二管芯板46之间。在此实施方案中，第一管芯板44 进一步包括突起461，其用于提供焊盘17内精压的对准印迹或结构 61。精压的对准结构61是先前描述的图3的封装结构30中的对准装 置或结构的另一个实施例。精压的对准结构61可以具有各种形状以 便与导电连接结构333或其一部分的末端334的相应形状匹配。图7显示了采用具有成形的印迹19和弯颈部分23的引脚框架 12来形成封装结构的通常的方法流程图。在步骤1001，在或者通过 封装部件制造商、或者通过供应商引脚框架零件来实现先前在图4和 5中描述的步骤后，设置引脚框架12。在步骤1002，利用焊料附着或环氧树脂附着层将电子部件26连 接到引脚框架的期望焊盘17。在步骤2003，导电连接部分33、 233 和/或333连接到电子部件26和焊盘17和/或117以形成子组件。在 步骤1004，接着将子组件设置在模制装置中以在部分子组件上形成封 装层39,或在所有子组件上形成封装层339。此步骤形成了封装组件。 在步骤1005，封装组件单独地或分开地进入单独的封装部件10、 20 和/或30。总之，封装结构包括具有偏离的引脚部分和焊盘部分的引脚框 架。引脚部分包括深陷形成的印迹。上弯部分将引脚部分连接到焊盘 部分。深陷形成的形貌和上弯部分的结合提供了薄的但牢固的引脚框 架结构以允许要求偏离部分的更薄的封装结构。虽然参考其具体的实施方案已经描述和阐述了本发明，但是并不意味本发明仅限适用这些所阐述的实施方案。
权利要求
1.一种半导体封装，包括引脚框架结构，其包括第一引脚部分、第一焊盘部分以及第一弯颈部分，所述第一弯颈部分将所述第一引脚部分连接到所述第一焊盘部分，其中所述第一引脚部分具有形成在一个主要表面上的精压形貌；电子部件，其耦合到所述焊盘部分；以及封装层，其覆盖于所述电子部件和所述引脚框架结构的至少一部分而形成。
2. 如权利要求1所述的结构，进一步包括第二引脚部分，所述 第二引脚部分具有形成在一个主要表面上的另一个精压形貌，其中所述电子部件靠导电连接结构耦合到所述第二引脚部分。
3. 如权利要求2所述的结构，其中所述导电连接结构包括线接合。
4. 如权利要求2所述的结构，其中所述导电连接结构包括导电芯片。
5. 如权利要求4所述的结构，其中所述笫二引脚部分或所述导 电芯片包括对准结构。
6. 如权利要求2所述的结构，其中所述导电连接结构包括带接合。
7. 如权利要求1所述的结构，其中所述半导体封装结构包括 SOD-923构型。
8. —种封装结构，包括第一引脚部分，其具有主要表面和形成在所述笫一引脚部分的所 述主要表面附近的笫一印迹；第二引脚部分，其具有主要表面和形成在所述第二引脚部分的所 述主要表面附近的第二印迹；第一焊盘部分，其与所述第一引脚部分偏离，其中第一弯颈部分将所述第 一 引脚部分连接到所述第 一焊盘部分；第二焊盘部分，其与所述第二引脚部分偏离，其中第二弯颈部分 将所述第二引脚部分连接到所述第二焊盘部分；电子部件，其耦合到所述第一焊盘部分；导电连接结构，其耦合到所述电子部件和所述第二焊盘部分；以及封装层，其覆盖所述电子部件、所述导电连接结构以及部分所述 第一引脚部分和部分所述第二引脚部分。
9. 一种形成半导体封装结构的方法，包括步骤 提供引脚框架结构，所述引脚框架结构包括第一引脚部分、第一焊盘部分、以及第一弯颈部分，所述第一弯颈部分将所述第一引脚部 分连接到所述第一焊盘部分，其中所述第一引脚部分具有形成在一个 主要表面上的精压形貌；将电子部件连接到所述引脚框架；将导电连接部分连接到所述电子部件和所述引脚框架；以及 封装所述电子部件和部分所述引脚框架。
10. 如权利要求9所述的方法，其中提供所述引脚框架结构的所 述步骤包括提供还包括第二引脚部分的所述引脚框架结构，所述第二 引脚部分具有形成在一个主要表面上的精压形貌，以及其中连接所述 导电连接部分的所述步骤包括将所述导电连接部分连接到所述电子 部件和所述第二引脚部分。
全文摘要
在一个实施方案中，半导体封装包括具有引脚部分和焊盘部分的引脚框架，引脚部分和焊盘部分彼此偏离。引脚部分包括向下延伸形成的印迹。上弯部分将引脚部分连接到焊盘部分。
文档编号H01L23/31GK101131985SQ20071014169
公开日2008年2月27日 申请日期2007年8月21日 优先权日2006年8月23日
发明者全关庆, 潘强华, 谭侯宾 申请人:半导体元件工业有限责任公司