半导体器件的制作方法

本公开涉及一种半导体器件，并且更具体地涉及一种抗挠曲的包封的半导体裸片和引线框封装体。

背景技术：

半导体封装体经常包括半导体裸片和引线框，该引线框提供在触点与该半导体裸片之间的接口。该半导体封装体可以包括封料，以将该封装体的多个元件固定到单个离散单元中。该半导体裸片通常放置在引线框上，并且在涂敷腔中用封料覆盖该组合。通常是在高压或高温下涂敷封料，然后将其冷却并固化在封装体元件周围。

遗憾的是，随着裸片和引线框大小不断缩小，封装体变得更易产生翘曲、褶皱和断裂。封装体的易碎性大大地增加了制造工艺过程中封装体的处理难度，并且大大地降低了每个制造批次中可用封装体的总百分比。

技术实现要素：

本公开的目的是提供一种半导体器件，以至少部分地解决现有技术中存在的上述问题。

根据本公开的一个方面，提供了一种半导体器件，包括：引线框封装体，所述引线框封装体包括：半导体裸片；引线框，所述引线框具有第一侧以及与所述第一侧相反的第二侧，所述引线框在所述第一侧具有多个凹陷，所述半导体裸片耦合到所述引线框的所述第二侧；多个电触点，所述多个电触点位于所述多个凹陷中的第一组凹陷中，所述多个电触点具有延伸到所述多个凹陷的对应凹陷中的第一部分以及从所述多个凹陷的所述对应凹陷延伸出去的第二部分；以及封料，所述封料位于所述引线框的所述第一侧上和所述引线框的所述第二侧上，所述封料围绕所述电触点的所述第二部分的对应侧。

在一个实施例中，所述多个电触点各自具有与所述封料的第一侧表面共面的表面。

在一个实施例中，所述封料具有与所述第一侧相反的第二侧，所述封料的所述第一侧和所述第二侧位于与所述引线框的所述第一侧平行的平面中。

在一个实施例中，所述封料的所述第二侧与所述引线框的所述第二侧之间的所述封料的厚度不大于所述封料的所述第一侧与所述引线框的所述第一侧之间的所述封料的厚度的五倍。

在一个实施例中，所述多个凹陷中的第二组凹陷的横截面面积从所述引线框的所述第一侧表面进入所述引线框逐渐减小。

在一个实施例中，所述多个凹陷中的所述第二组凹陷中的每一个凹陷是半球形凹口。

在一个实施例中，所述电触点是焊球。

在一个实施例中，所述引线框具有多个开口，所述多个开口中的每一个包括所述引线框的所述第二侧中的所述多个凹陷中的对应凹陷，以及所述引线框的所述第一侧中的所述多个凹陷中的第二组凹陷中的对应凹陷，所述封料位于所述引线框的所述多个开口中。

在一个实施例中，所述引线框封装体还包括在第一端处耦合到所述裸片且在第二端处耦合到所述引线框的引线的键合接线，所述引线通过所述多个开口之一与所述引线框分隔开。

根据本公开的另一方面，提供了一种半导体器件，包括：引线框，所述引线框具有第一侧以及与所述第一侧相反的第二侧，所述引线框包括：从所述第一侧延伸到所述第二侧的多个开口，所述多个开口中的每一个包括从所述第一侧起的第一曲面凹口以及从所述第二侧起的第二曲面凹口；以及通过所述多个开口与所述引线框的中央部分分隔开的多根引线。

在一个实施例中，在所述第一曲面凹口与所述第二曲面凹口的相交处形成一个点。

在一个实施例中，所述器件还包括：位于所述引线框的所述第一侧的多个凹口；以及位于所述多个凹口中的多个触点。

在一个实施例中，所述器件还包括：围绕所述引线框和所述多个触点的树脂模塑品，所述多个触点的第一个表面穿过所述树脂模塑品被暴露。

本公开涉及一种半导体封装体，该半导体封装体包括薄引线框，该薄引线框具有蚀刻到该引线框的相反侧中的凹陷。该引线框的第一侧上的第一凹陷子集包含电触点，该第一侧上的第二凹陷子集与该引线框的第二侧上的第三凹陷子集组合形成该引线框中的开口。这些开口将该引线框与从该引线框中形成的引线隔开。这些开口的侧壁之间的距离从引线框的第一侧到第二侧有所不同，作为通过蚀刻凹陷形成开口的产物。将半导体裸片附着于引线框的第二侧，并且使用连接器将裸片电连接到从该引线框中形成的引线上。利用封料包封这些封装体元件，然后部分地去除封料，以穿过封料露出电触点。

根据本公开的实施例的器件能够将不同冷却速率和引线框易碎性的影响降到最小。

附图说明

图1是具有蚀刻在第一侧中的凹陷的引线框的截面图。

图2是图1的引线框的凹陷中的电触点的截面图，其中，这些电触点被封料覆盖。

图3是图2中翻转后使其凹陷蚀刻在引线框的第二侧中的引线框的截面图。

图4是附着于图3的引线框的裸片的截面图。

图5是图4的引线框和裸片的俯视平面图，其中，图4是沿着图 5的截面线AA截取的。

图6是图4中使封料在引线框的第二侧上的裸片和引线框的截面图。

图7是图6中被包封的引线框封装体在去除引线框的第一侧上的部分封料以露出电触点之后的截面图。

图8是引线未延伸到封料边缘的引线框封装体的备选实施例的截面图。

图9是堆叠中两个半导体裸片附着于引线框的引线框封装体的备选实施例的截面图。

具体实施方式

在以下描述中，阐明了某些具体细节以便提供对本公开的各个实施例的透彻了解。然而，本领域技术人员将理解的是，可以在没有这些特定细节的情况下实践本公开。在其他实例中，与电子部件和制造技术相关联的公知结构尚未被详细描述从而避免不必要地使本公开的实施例的描述变得模糊。

除非上下文另有要求，否则贯穿说明书和所附权利要求书，“包括(comprise)”一词及其多种变体(如，“包括(comprises)”和“包括(comprising)”)将以一种开放式的和包含性的意义来进行解释，也就是作为“包括，但不限于(including,but not limited to)”。

贯穿本说明书对“一个实施例”或“实施例”的引用意味着结合该实施例所描述的具体特征、结构、或特性包括在至少一个实施例中。因而，贯穿本说明书，短语“在一个实施例中”或“在实施例中”在不同场合中的出现并不一定都是指相同的实施例。此外，在一个或多个实施例中，可以以任何适当的方式来组合特定特征、结构或特性。

如在本说明书和所附的权利要求书中所使用的，单数形式的“一种”、“一个”以及“该”包括复数对象，除非内容另外明确指明。还应注意，术语“或者”总体上所使用的意义包括“和/或”，除非内容另外明确指明。

如在说明书和所附的权利要求书中所使用的，“对应 (correspond)”、“对应(corresponds)”和“对应(corresponding)”的使用意在描述参考对象之间的比率或相似性。“对应(correspond)”或其形式之一的使用不应被解释为意指确切的形状或大小。

贯穿本说明书，以最广泛的意义使用术语“层”以包括薄膜、罩盖等，并且一个层可以由多个子层组成。

本文描述了引线框封装体的具体实施例；然而，本公开以及对某些材料、尺寸的引用、以及处理步骤的细节和顺序是示例性的并且不应局限于所示出的那些。

本公开总体上涉及引线框裸片封装体，如图7至图9中在引线框的两侧都包含封料的封装体。这些封装体包括附着于被蚀刻的引线框的一个或多个裸片，所述引线框在两个相反侧上被蚀刻以形成凹陷和开口。这些凹陷填充有电触点，并且这些开口将引线框与引线框裸片封装体中的引线分隔开。这些电触点形成在凹陷中并且具有与封料表面共面的表面。这些凹陷可以展现类似于球体一部分的形状，其中，这些电触点展现类似于半径相似的球体的不同部分的形状。该封装体包括封料，该封料中具有用于电触点或该封装体的其他元件的开口。该封装体在引线框的两侧包含封料，以帮助防止翘曲、褶皱和断裂。

图1至图7是封装体100在形成该封装体的工艺的不同阶段中的视图。图7表示成品引线框裸片封装体100的一个实施例。该引线框封装体100包括支撑半导体裸片402的引线框102。将该半导体裸片 402电耦合到从该引线框102中形成的引线304。使用从引线框102 两侧执行的蚀刻工艺来将引线304与引线框的中央部分隔开。此蚀刻工艺在引线304与引线框102之间形成开口，形成不均匀的侧壁表面 303。半导体裸片402和引线框102被封料包围，以保护引线框封装体100并且给予该引线框封装体100附加的结构支撑，其中，封料的特定涂敷保护了引线框不发生翘曲、褶皱和断裂。

封装体100包括多个电触点202，这些电触点的表面305与封料 602的第一部分204的表面307共面。参见图1，这些电触点可以是曾回流填充凹陷110的焊球。

图1至图4、图6和图7是制造图7中所描绘的引线框封装体100 的工艺的各个步骤的视图。图5是裸片和引线框封装体的俯视图，用于示出该封装体的各部件之间的关系。图1是引线框封装体100在第一侧111上蚀刻出凹陷108和110之后的截面图。图2是包括形成在凹陷中的第一组凹陷110中的电触点202的引线框102的截面图。在电触点202上以及在凹陷的第二组凹陷108中形成封料204的第一部分。然后，在图3中，引线框102在第二侧113上进行蚀刻。图4是与图5中的截面线A-A对应的引线框的截面图。图4包括耦合到引线框102的半导体裸片402，以及引线304。图6是覆盖裸片和引线框 102的第二侧的封料的第二部分602的截面图。然后，在图7中，部分地去除第一封料204，以露出电触点202的表面305。下文更详细地描述这些步骤和该器件的各实施例。

正如图1的截面图所示，引线框封装体100的组装从引线框102 开始。引线框102为裸片提供结构和支撑。引线框可以将一个或多个信号从半导体裸片携带到外部，如引线框封装体100的引线304。在一些实施例中，在封装工艺过程中，引线框102在结构上支撑半导体裸片。引线框102可以由用于提供结构或信号通信的任何合适的材料制成，如铜或合金等各种金属。在一些实施例中，引线框102可以是无胶带引线框，在制造过程中，该引线框在该引线框的下表面上不使用胶带来将整个引线框部分一起固定在位。

在一些实施例中，引线框102的厚度小于或等于100μm。当厚度小于或等于100μm时，引线框变得脆弱且在制造和使用过程中易发生翘曲、褶皱或断裂。所观察到的问题之一是褶皱性翘曲，其中，引线框封装体100内具有不同热膨胀系数(CTE)的各元件的不同冷却速率导致引线框封装体100发生翘曲。这种翘曲使得引线框封装体 100的中央从穿过引线框102的两个相反端的平面延伸出去，这是因为引线框102由于CTE较高所以收缩得比封料更快且收缩总量更大。此外，引线框102在这些小厚度处可能非常脆弱，并且在组装和制造工艺过程中可能从附加的支撑结构中受益。根据下文的描述来制造引线框封装体100，从而将不同冷却速率和引线框易碎性的影响降到最小。

引线框102具有第一侧111以及与该第一侧相反的第二侧113。在引线框102的第二侧上沉积或以其他方式形成保护层104。保护层 104是电镀材料薄层，该薄层用于氧化保护并且可以用作引线框102 的掩模。保护层104由合适的保护性材料制成，如金或银。在其他实施例中，保护层104包括不止一层，如分别由镍、钯和金制成的三层堆叠。保护层104包括露出引线框102的第二侧的开口106。

蚀刻引线框102的第一侧以产生第一组凹陷108。这些第一凹陷 108与引线框102的第二侧上的开口106对准，使得第一凹陷108正对开口106。引线框102的第一侧上的第一凹陷108产生凹口，这些凹口可延伸进入引线框102的一半以上。该第一凹陷108在平行于引线框102的第一侧的平面上测得第一侧与凹陷底部之间具有减小的横截面面积。在一些实施例中，该横截面面积沿着凹陷的深度而减小。在一些实施例中，当从图1中所示的侧面观看时，第一凹陷108中的每一个凹陷都具有带椭圆曲线的侧壁。在其他实施例中，第一凹陷108 中的每一个凹陷的横截面形状都是圆形的一部分。并且在又另一个实施例中，如图1所示，第一凹陷108中的每一个凹陷的横截面形状都呈半圆形。换言之，凹陷108和110的壁都是曲面的。

引线框102的第一侧还被蚀刻以产生第二组凹陷110。第二凹陷 110与引线框102的第二侧上的开口106不对准。相反，第二凹陷110 正对保护层104。在引线框102的第一侧上的第二凹陷110产生可延伸进入引线框102的一半以上的凹口。这些凹陷是曲面的，但也可能是其他的轮廓。

在一些实施例中，第一凹陷108的横截面形状或尺寸与第二凹陷 110的横截面形状或尺寸相似。第一凹陷108和第二凹陷110可以同时或通过相同的工艺来形成。在一些实施例中，在蚀刻引线框102的第一侧以在引线框102的第一侧上形成第一凹陷108和第二凹陷110 之前，将保护层104添加到引线框102的第二侧。

图2是形成在图1的引线框102的凹陷中的第二组凹陷110中的电触点202的截面图。凹陷中的第一组凹陷108不被电触点202填充。第一组凹陷108被形成在引线框102的第一侧111上的封料204填充。电触点202由导电材料制成，如金属和金属合金，比如，焊料。在一些实施例中，这些电触点202中每一个都可以具有相同的形状或大小。在其他实施例中，电触点202可以包括不同形状或大小的电触点。在一个实施例中，每一个电触点202都是球形的，且在制造工艺中在这个时刻，该球形电触点类似于球栅阵列。电触点202的厚度大于第二凹陷110的深度，从而在将电触点202沉积在第二凹陷110中之后，电触点202从引线框102的第一侧的表面凸出。在一个实施例中，每一个电触点202的一半以上的体积从引线框102的第一侧凸出。换言之，每个电触点的一部分在引线框内，并且每个电触点的一部分在引线框的第一侧111之上。

在将电触点202沉积在第二凹陷110中之后，引线框102的第一侧被覆盖在封料204的第一部分(即，第一封料)中。用第一封料204 填充第一凹陷108。在一个实施例中，第一封料204完全覆盖电触点 202。在另一个实施例中，第一封料204仅部分地包围电触点202，其中，每一个电触点202的一部分从第一封料204的表面凸出。在一些实施例中，第一封料204是树脂模塑品。

在余下的制造步骤过程中以及在使用过程中，第一封料204为引线框102提供附加的结构支撑。第一封料204可能需要在涂敷之前对封料进行预热，然后作为固化工艺的一部分进行冷却。在一些实施例中，在进行任何余下制造步骤之前，将第一封料204固化。在其他实施例中，在进行后续制造步骤之前，不将第一封料204固化。在此步骤中，将第一封料204固化通常会导致翘曲；但是，由于引线框102 仍然暴露在外，所以可以在固化过程中加固引线框102以防止翘曲。

图3是图2中翻转后使其第三组凹陷蚀刻在该引线框102的第二侧113上的引线框102的截面图。在引线框102的第二侧中蚀刻第三凹陷302。第三凹陷302与引线框102的第二侧上的保护层104中的开口106对准，从而使得第三凹陷302正对现在填充有封料204的第一凹陷108。该保护层可以用作此蚀刻过程中的掩模。引线框102的第二侧中的第三凹陷302在引线框102中产生延伸到封料204的凹口。当被蚀刻时，每个第三凹陷302中具有朝着引线框102的第二侧凸进到凹陷中的封料。第三凹陷302的曲率可以与上文描述的凹陷相似。在一些实施例中，第三凹陷302的横截面形状或尺寸与第一凹陷108 的横截面形状或尺寸相似，除了由于封料204的突起而去除的部分之外。

第三凹陷302与第一凹陷108相组合，以将引线框102的侧边部分与引线框102的中央分隔开。引线框102的侧边部分一旦与引线框 102分开就成为引线304。引线304耦合到电触点202的第一子集203，其中，电触点202中的至少一个与引线304中的对应引线相关联。

图4是附着于图3的引线框102的裸片402的截面图。在引线框 102的中央处，将半导体裸片402附着于第二侧。使用标准裸片附着工艺将半导体裸片附着于引线框。例如，在一个实施例中，裸片附着层404通过保护层104将半导体裸片402固定于引线框102的中央的第二侧。在一些实施例中，半导体裸片402覆盖引线框102中央或保护层104的全部或大部分。

在一个实施例中，半导体裸片402通过连接器或接线406电耦合到引线304。在一些实施例中，连接器406的第一端耦合到半导体裸片402的上表面上与裸片附着层404相反的对应焊盘。在一些实施例中，与电触点202相比，连接器406的第二端各自耦合到位于相反侧的引线304之一。在一个实施例中，连接器406是键合接线。

图5是图4的引线框102和半导体裸片402的俯视平面图，其中，图4是在图5的截面线AA处截取的。从图5可以看出，半导体裸片 402可以具有从多个侧边发出并朝向引线框封装体100的多个侧边上的引线304延伸的连接器406。如还可从图5看出的，开口204可以延伸远远超出图4所示的尺寸，这取决于引线框封装体100的具体布局。虽然图5将引线框封装体100描绘为在第一轴与第二轴上不对称，但是其他实施例在第一轴与第二轴上是对称的。此外，如图5所示，引线框封装体100可以包括未耦合到半导体裸片402上的一根或多根引线。这些未耦合的引线可以或者可以不具有在所示侧的相反侧上的对应电触点202。

图6是图4的半导体裸片402和引线框102的截面图，其中，第二封料602位于引线框102的第二侧。在半导体裸片402已经被固定到引线框102的中央并且已经电耦合到引线304之后，用第二封料602 覆盖该引线框的第二侧。第二封料602可能需要在涂敷之前对封料进行预热，然后作为固化工艺的一部分进行冷却。用第二封料602填充第三凹陷302。在一个实施例中，第二封料602覆盖引线框102的第二侧、半导体裸片402、裸片附着层404和连接器406的全部。在一些实施例中，第二封料602是树脂模塑品，并且在一个实施例中，第二封料602是与第一封料204相同的材料。

在一些实施例中，第二封料602通过第一凹陷108和第三凹陷302 与第一封料204组合。在一个实施例中，将第二封料602与第一封料 204组合以形成统一的封料块。在其他实施例中，第一封料204和第二封料602保持为固定在一起的不同件。

第一封料204和第二封料602一起完全地填充引线框102中的开口，从而将引线与引线框102的中央分隔开。在一些实施例中，引线框102中的开口具有不均匀的间隙距离(从引线框的第一侧到第二侧的不均匀形状)。开口的第一侧壁和开口的第二侧壁具有两个曲面部分207、209，这两个曲面部分在点211处交汇。第二侧壁与第一侧壁相反。在一些实施例中，当第一凹陷108和第三凹陷302从相反侧拼接在一起时，这些开口的横截面形状将类似于沙漏。在这些实施例中，间隙距离在侧壁的大约中点处达到最小，形成侧壁线的不连续，其中该侧壁线在中点的任一侧都是不同的。

在一些实施例中，第二封料602的厚度大于第一封料204的厚度。在一个实施例中，第二封料602的厚度约为第一封料204的厚度的五倍(在暴露表面305的背磨之前)。

在一些实施例中，在进行任何余下的制造步骤之前，将第二封料 602固化。在其他实施例中，在进行后续制造步骤之前，不将第二封料固化。由于第一封料204提供对引线框102的结构支撑，所以封料 602的固化通常不会导致翘曲。

在制造工艺中的这个时刻，引线框102的中央没有除了第一封料 204和第二封料602以外的结构支撑件与引线框102接触。为了实现这样的配置，同时对引线框102的第一侧和第二侧涂敷完全覆盖引线框102的中央的封料是不可能的。引线304的边缘213穿过封料204 和602而露出。

图7是图6中被包封的引线框封装体100在去除引线框102的第一侧上的第一封料204的一部分以露出电触点202之后的截面图。对第一封料204远离引线框102的一侧执行去除过程，以去除第一封料 204的一部分。在一个实施例中，该去除工艺包括对引线框封装体100 进行背磨。在其他实施例中，该去除工艺包括平坦化。一旦去除完成，就产生了第一封料204的新平整表面307，该新平整表面包括在第一封料204中使电触点202的表面305露出的开口。还部分地去除电触点202，从而使得这些电触点具有与第一封料204的新平整表面共面的接触表面702。在这种配置下，电触点202是与平面栅格阵列功能相似的嵌入式球栅阵列。平面栅格阵列中的每一个电触点202可以提供从引线框封装体100外部到半导体裸片402的电连接或热连接。电触点202的第二子集耦合到引线框102的中央并由此耦合到半导体裸片402。电触点202的第一子集通过引线304和连接器406连接到半导体裸片402。在一个实施例中，引线304的侧边穿过第一封料204 和第二封料602而露出。

图8是引线未延伸到封料808的边缘801的引线框封装体的备选实施例的截面图。引线框封装体800与引线框封装体100共享很多相似之处。例如，引线框封装体800也包括引线框802、保护层804、电触点806、封料808、引线810、半导体裸片812、裸片附接层814、连接器816和接触表面818。这些部分与上文参考引线框封装体100 所描述的那些部件相似，除了以下讨论的之外。

从图8可以看出，引线810不延伸到封料808的边缘。相反，引线810的端部被蚀刻掉，从而使得仅电触点806延伸到封料808的任一表面。电触点806的接触表面818与封料808的表面共面。在一个实施例中，通过用于形成将引线810与引线框802分隔开的开口的相同蚀刻方法来对引线的端部进行蚀刻。在其他实施例中，通过不同的工艺或在不同时间处对引线的端部进行蚀刻。在这些实施例中，除了接触表面818处的电触点806之外，封料808完全包围引线框封装体 800的所有元件。

图9是堆叠中两个半导体裸片附着于引线框的引线框封装体的备选实施例的截面图。引线框封装体900与引线框封装体100共享很多相似之处。例如，引线框封装体900也包括引线框902、保护层904、电触点906、封料908、引线910、第一半导体裸片912、裸片附接层 914、第一连接器916和接触表面924。这些部件与上文参考引线框封装体100所描述的那些部件相似，除了以下讨论的之外。

图9突出了包括堆叠在第一半导体裸片912上的第二半导体裸片 918的实施例。在一个实施例中，第二半导体裸片918的长度或宽度小于第一半导体裸片912。这允许接入位于第一半导体裸片912的顶部上的触点。如所示，第一连接器916与图4中所示的连接器406相似。此外，第二半导体裸片918可以使用第二连接器920电耦合到引线910或使用第三连接器922电耦合到第一半导体裸片912。第一连接器916、第二连接器920或第三连接器922端部处的连接可以与任何其他连接器共享，但是这些连接也可以少见地将第一半导体裸片 912和第二半导体裸片918中的一个与彼此电耦合或电耦合到引线而不电耦合到另一个连接器。第二连接器920和第三连接器922可以由与第一连接器916相同的材料制成，例如键合接线。

在一些实施例中，引线框封装体900的尺寸与引线框封装体100 的尺寸相似。在一个实施例中，封料908相比半导体封装体100可以具有更大的引线框902的与保护层904相邻的第一侧上方的封料厚度相对引线框902的第二侧上方的封料厚度之比，第二侧与第一侧相反。

可以组合以上所描述的各实施例以提供进一步实施例。如果有必要，可以对实施例的各方面进行修改以采用各专利、申请和出版物的概念来提供更进一步的实施例。

鉴于以上详细描述，可以对实施例做出这些和其他改变。一般而言，在以下权利要求书中，所使用的术语不应当被解释为将权利要求书局限于本说明书和权利要求书中所公开的特定实施例，而是应当被解释为包括所有可能的实施例、连同这些权利要求有权获得的等效物的整个范围。因此，权利要求不受本公开的限制。