本申请案主张2016年4月7日申请的共同拥有的第62/319,512号美国临时专利申请案的优先权，所述每一专利申请案特此出于全部目的以引用方式并入本文中。
本发明涉及集成电路封装，特定来说，涉及用于集成电路的所谓的扁平无引线封装。
背景技术：
扁平无引线封装指代具有集成引脚以用于表面安装到印刷电路板(pcb)的一种类型的集成电路(ic)封装。扁平无引线有时可被称为微引线框(mlf)。扁平无引线封装(包含例如四侧扁平无引线(qfn)及双侧扁平无引线(dfn))提供经囊封ic组件与外部电路(例如，到印刷电路板(pcb))之间的物理及电连接。
一般来说，扁平无引线封装的接触引脚并未延伸超出封装的边缘。引脚通常由包含用于ic的裸片的中心支撑结构的单个引线框形成。引线框及ic经囊封于通常由塑料制成的外壳中。每一引线框可为已经模制以囊封数个个别ic装置的引线框的矩阵的部分。通常，通过切割穿过引线框的任何接合部件而锯切开所述矩阵以将个别ic装置分离。锯切或切割过程也暴露沿封装的边缘的接触引脚。
一旦经锯切，裸露的接触引脚就可针对回流焊接提供不良连接或不提供连接。回流焊接是用于将表面安装组件附接到pcb的优选方法，其希望熔融焊料且加热邻接表面而未使电组件过热，且借此减小损害所述组件的风险。接触引脚的暴露面可未提供用以提供可靠连接的充分可湿润侧面。
技术实现要素：
因此，一种改进用于回流焊接过程(其用以将扁平无引线封装安装到外部电路)的扁平无引线接触引脚的可湿润表面的过程或方法可提供qfn或其它扁平无引线封装中的ic的改进电性能及机械性能。根据各种实施例，可通过在具有精确凹槽深度的经预刻凹槽引线框上使用锯切阶状切口过程而改进提供于qfn封装中的“可湿润侧面”。
单独使用锯切阶状切口过程可导致切割深度的大变化(例如，深度的低精度)且在引线框上留下铜毛边。使用经预刻凹槽引线框可改进切割深度及填角高度的精度及/或一致性。此外，使用激光来移除材料减少可能起因于常规锯切阶状切口的铜毛边的可能产生。2015年11月19日申请的美国专利申请案14/946,024“具有改进接触引脚的qfn封装(qfnpackagewithimprovedcontactpins)”揭示qfn半导体装置的可湿润侧面的改进，且所述案特此以全文引用方式并入。
一些实施例可包含一种用于制造扁平无引线封装中的集成电路ic装置的方法。举例来说，所述方法可包含将ic芯片安装到引线框的中心支撑结构上。所述引线框可包含：多个引脚，其从所述中心支撑结构延伸；凹槽，其垂直于所述多个引脚的所述个别引脚围绕所述中心支撑结构延行；及棒条，其连接所述多个引脚且远离所述中心支撑结构。所述方法可进一步包含：将所述ic芯片接合到所述多个引脚的至少一些引脚；囊封所述引线框及经接合ic芯片，包含用囊封化合物填充所述凹槽；从所述凹槽移除所述囊封化合物，借此暴露所述多个引脚的所述个别引脚的至少一部分；镀敷所述多个引脚的所述暴露部分；及通过使用小于所述凹槽的宽度的第一锯切宽度沿所述凹槽锯切穿过所述经囊封引线框而切割所述ic封装使其摆脱所述棒条。
一些实施例可包含：执行隔离切割以隔离所述ic封装的个别引脚而未使所述ic封装与所述引线框分离；及在所述隔离切割之后执行所述经隔离个别引脚的电路测试。
一些实施例可包含：执行隔离切割以隔离所述ic封装的个别引脚而未使所述ic封装与所述棒条分离，其中用小于所述凹槽的所述宽度的第二锯切宽度来执行所述隔离切割；及在所述隔离切割之后执行所述经隔离个别引脚的电路测试。
一些实施例可包含使用线接合将所述ic芯片接合到所述多个引脚的至少一些引脚。
在一些实施例中，所述凹槽的所述宽度是大约0.40mm。
在一些实施例中，所述第一锯切宽度是大约0.30mm。
在一些实施例中，所述第二锯切宽度在大约0.24mm与0.30mm之间。
在一些实施例中，所述凹槽是大约0.1mm到0.15mm深且所述引线框具有大约0.20mm的厚度。
一些实施例可包含一种用于将扁平无引线封装中的集成电路(ic)装置安装到印刷电路板(pcb)上的方法。所述方法可包含：将ic芯片安装到引线框的中心支撑结构上。所述引线框可包含：多个引脚，其从所述中心支撑结构延伸；凹槽，其垂直于所述多个引脚的所述个别引脚围绕所述中心支撑结构延行；及棒条，其连接所述多个引脚且远离所述中心支撑结构。所述方法还可包含：将所述ic芯片接合到所述多个引脚的至少一些引脚；囊封所述引线框及经接合ic芯片，包含用囊封化合物填充所述凹槽；从所述凹槽移除所述囊封化合物，借此暴露所述多个引脚的所述个别引脚的至少一部分；镀敷所述多个引脚的所述暴露部分；通过使用小于所述凹槽的宽度的第一锯切宽度在所述凹槽处锯切穿过所述经囊封引线框而切割所述ic封装使其摆脱所述棒条；及使用回流焊接方法将所述扁平无引线ic封装附接到所述pcb以将所述ic封装的所述多个引脚接合到所述pcb上的相应接触点。
一些实施例可包含：执行隔离切割以隔离所述ic封装的个别引脚而未使所述ic封装与所述引线框分离；及在所述隔离切割之后执行所述经隔离个别引脚的电路测试。
一些实施例可包含：执行隔离切割以隔离所述ic封装的个别引脚而未使所述ic封装与所述棒条分离，其中用小于所述凹槽的所述宽度的第二锯切宽度来执行所述隔离切割；及在所述隔离切割之后执行所述经隔离个别引脚的电路测试。
一些实施例可包含使用线接合将所述ic芯片接合到所述多个引脚的至少一些引脚。
在一些实施例中，所述凹槽的所述宽度是大约0.40mm。
在一些实施例中，所述第一锯切宽度是大约0.30mm。
在一些实施例中，所述第二锯切宽度在大约0.24mm与0.30mm之间。
在一些实施例中，所述凹槽是大约0.1mm到0.15mm深且所述引线框具有大约0.20mm的厚度。
在一些实施例中，所述回流焊接过程提供所述引脚的所述暴露表面的大约60％的填角高度。
一些实施例可包含一种在扁平无引线封装中的集成电路(ic)装置，其包括：ic芯片，其经安装到引线框的中心支撑结构上且与所述引线框一起经囊封以形成具有底面及四个侧的ic封装；所述引线框，其包含从所述中心支撑结构延伸的一组引脚、垂直于所述多个引脚的所述个别引脚围绕所述中心支撑结构延行的凹槽及连接所述多个引脚且远离所述中心支撑结构的棒条；所述组引脚，其具有沿所述ic封装的所述四个侧的下边缘暴露的面；及所述凹槽，其围绕所述ic封装的所述底面的周边、包含所述组引脚的所述暴露面延行；其中镀敷面向所述多个引脚的暴露部分的底部，包含所述凹槽。
在一些实施例中，阶状切口是大约0.10mm到0.15mm深。
在一些实施例中，所述多个引脚的个别引脚经附接到具有大约60％的填角高度的印刷电路板。
附图说明
图1是展示根据本发明的教示的穿过安装于印刷电路板(pcb)上的扁平无引线封装的实施例的横截面侧视图的示意图。
图2a是以侧视图及仰视图展示典型qfn封装的部分的图片。图2b展示通过锯切穿过经囊封引线框而暴露的沿qfn封装的边缘的铜接触引脚的面的放大图。
图3是展示在回流焊接过程未能提供到pcb的充分机械连接及电连接之后的典型qfn封装的图片。
图4a及4b是展示并有本发明的教示的在扁平无引线封装中的具有高可湿润侧面以于回流焊接中使用的经封装ic装置的部分视图的图片。
图5a是在回流焊接过程提供改进焊料连接之后的图4的经封装ic装置的图片；图5b是展示改进焊料连接的放大细节的示意图。
图6是可用以实践本发明的教示的引线框的俯视图的图式。
图7是说明并有本发明的教示的用于制造扁平无引线封装中的集成电路(ic)装置的实例方法的流程图。
图8a及8b是说明并有本发明的教示的用于制造扁平无引线封装中的集成电路(ic)装置的实例方法的部分的示意图。
图8c及8d是在已完成图8a到8d的过程步骤之后的ic装置封装的图片。
图9是说明并有本发明的教示的用于制造扁平无引线封装中的集成电路(ic)装置的实例方法的部分的示意图。
图10a及10b是说明并有本发明的教示的用于制造扁平无引线封装中的集成电路(ic)装置的实例方法的部分的示意图。
图11a及11b是说明并有本发明的教示的用于制造扁平无引线封装中的集成电路(ic)装置的实例方法的部分的示意图。
图11c是在已完成图11a及11b的过程步骤且已从芯片的顶部移除锡板之后的ic装置封装的图片。
具体实施方式
图1是展示穿过安装于印刷电路板(pcb)12上的扁平无引线封装10的横截面视图的侧视图的示意图。封装10包含接触引脚14a、14b、裸片16、引线框18及囊封件20。裸片16可包含任何集成电路，无论其被称为ic、芯片及/或微芯片。裸片16可包含安置于半导体材料(例如硅)的衬底上的一组电子电路。裸片16可使用任何适当安装过程由粘合剂17安装到引线框18。
如图1中展示，接触引脚14a是失败的回流过程的主体，其中焊料20a未保持附接到接触引脚14a的暴露垂直面(或“侧面”)15a。通过锯切封装10使其摆脱引线框矩阵(在图6中更详细展示且在下文论述)而产生的接触引脚14a的裸铜侧面15a可促成此类失败。相比之下，接触引脚14b展示沿侧面15b向上的改进焊接连接20b(其通过成功的回流过程产生)。此改进连接提供电连通及机械支撑两者。接触引脚14b的面可能在回流程序之前已经镀敷(例如，运用镀锡)。
图2a是以侧视图及仰视图展示典型qfn封装10的部分的图片。图2b展示通过锯切穿过经囊封引线框18而暴露的沿qfn封装10的边缘的铜接触引脚14a的面24的放大图。如图2a中展示，接触引脚14a的底部22经镀敷(例如，运用镀锡)但暴露面15a是裸铜。
图3是在回流焊接过程未能提供到pcb12的充分机械连接及电连接之后的典型qfn封装10的图片。如图3中展示，接触引脚14a的裸铜面15a在回流焊接之后可提供不良连接或不提供连接。接触引脚14a的暴露面15a可未提供用以提供可靠连接的充分可湿润侧面。
图4a及4b是展示并有本发明的教示的经封装ic装置30的部分视图的图片，其中引脚32的暴露面部分33及底表面34两者都已镀有锡以产生在扁平无引线封装中的具有高可湿润侧面以于回流焊接中使用的ic装置30，其提供如图1中的接触引脚14b处所展示且在图5的图片中所示范的改进焊料连接。如所展示，ic装置30可包括四侧扁平无引线封装。在其它实施例中，ic装置30可包括双侧扁平无引线封装，或任何其它封装(例如，任何微引线框(mlt))，其中引线未大幅延伸超出封装的边缘且经配置以将ic表面安装到印刷电路板(pcb)。
图5a是展示在引脚32的暴露面部分33及引脚32的底表面34两者上镀敷的情况下的经封装ic装置30的图片，其示范在回流焊接过程之后连接到pcb36的改进连接。图5b是展示在使用回流焊接过程附接到pcb36之后的ic装置30的放大横截面细节的图式。如在图5a及5b中可见，焊料38沿底表面34及面部分33两者连接到引脚32。
图6展示可用以实践本发明的教示的引线框40。如所展示，引线框40可包含中心支撑结构42、从中心支撑结构延伸的多个引脚44及连接多个引脚且远离中心支撑结构的一或多个棒条46。一或多个棒条46可包含垂直于个别棒条延行的凹槽48。关于图8a及8b更详细论述凹槽48。如图6中展示，凹槽48基本上可为方形且围绕中心支撑结构42延伸。
引线框40可包含金属结构，所述金属结构提供通过引脚44与安装到中心支撑结构42的ic装置(图6中未展示)的电连通以及对ic装置的机械支撑。在一些应用中，ic装置可经胶合到中心支撑结构42。在一些实施例中，ic装置可称为裸片。在一些实施例中，裸片或ic装置上的垫或接触点可通过接合(例如，线接合、球接合、楔形接合、柔性接合、热超声接合或任何其它适当接合技术)连接到相应引脚。在一些实施例中，引线框40可通过蚀刻或冲压而制造。引线框40可为引线框40a、40b的矩阵的部分以在分批处理中使用。
图7是说明并有本发明的教示的用于制造扁平无引线封装中的集成电路(ic)装置的实例方法50的流程图。方法50可提供用于将ic装置安装到pcb的改进连接。
步骤52可包含背面研磨其上已产生ic装置的半导体晶片。典型半导体或ic制造可使用大约750μm厚的晶片。此厚度可在高温处理期间提供抵抗翘曲的稳定性。相比之下，一旦完成ic装置，就可剩余仅50μm到75μm的厚度。背面研磨(也称为背面精磨(backlap)或晶片薄化)可从与ic装置相对的晶片的侧移除材料。
步骤54可包含锯切及/或切割晶片以将ic装置与形成于相同晶片上的其它组件分离。
步骤56可包含将ic裸片(或芯片)安装于经凹刻引线框的中心支撑结构上。ic裸片可通过胶合或任何其它适当方法(包含环氧树脂及/或另一粘合剂)由中心支撑结构附接。
在步骤58，ic裸片可经连接到从引线框的中心支撑结构延伸的个别引脚。在一些实施例中，裸片或ic装置上的垫及/或接触点可通过接合(例如，线接合、球接合、楔形接合、柔性接合、热超声接合或任何其它适当接合技术)连接到相应引脚。
在步骤60，ic装置及引线框(包含凹槽)可经囊封以形成组合件。在一些实施例中，此包含模制到塑料盒中。如果使用塑料模制，那么可接着进行模制后固化步骤以使外壳变硬及/或定型。
在步骤62，可通过激光移除过程清洁经囊封组合件的凹槽。可清除任何囊封化合物而留下如在引线框中制成的原始凹槽。在一些实施例中，凹槽宽度可为大约0.4mm。在一些实施例中，凹槽深度可为到引线框(其具有约0.2mm的厚度)中大约0.1到0.15mm深。因此，凹槽并未完全切割穿过引脚。
图8说明可在步骤62使用的激光凹刻过程的一个实施例，其中图8a及8b包含展示步骤62的侧视图的示意图。如图8a中展示，引脚44可经囊封于塑料模制件50中。引线框40中的引脚44及/或任何其它引线可具有厚度t。如图8a中展示，凹槽宽度wg及深度d并未使引脚44与相邻封装物理分离。在一些实施例中，凹槽宽度是大约0.4mm。图8b展示沿底表面44a及凹槽48暴露的引脚44。图8c及8d是展示在步骤62已完成之后的引脚44的等角视图。
步骤64可包含化学去毛边及镀敷过程以覆盖连接引脚44的暴露底部区域。引脚可镀有锡及/或经选定以针对焊接过程形成良好可润湿表面的任何适当导电材料。
图9说明可在步骤64使用的镀敷过程的一个实施例的结果。图9是以横截面展示在如关于步骤62论述那样清洁凹槽48之后的囊封于塑料模制件48中的引脚44的示意性侧视图。另外，镀层45已经沉积于引脚44的暴露表面上，包含底表面44a及阶状凹槽48。
步骤66可包含执行隔离切割。隔离切割可包含锯切穿过在两个封装之间延行的引脚以使裸片彼此电隔离。可使用小于凹槽宽度的锯切宽度wi来进行隔离切割。在一些实施例中，可使用具有大约0.24mm的厚度的刀片来进行隔离切割。
图10说明可在步骤66使用的隔离切割的一个实施例的过程。图10a及10b是展示经囊封于塑料模制件50中且在暴露表面的凹槽清洁及镀敷之后的引脚44的横截面侧视图的示意图。在步骤64中，在已沉积镀层45之后，进行超出引脚44的全厚度t的为宽度wi的隔离切割，如图10b中展示。wi比凹槽48的宽度更窄，使得在隔离切割之后剩余经镀敷阶状切口的至少一部分。与凹槽48的深度相比而言，隔离切割的深度大于引脚44的总厚度t，使得引线框40的个别引脚44及电路将不再通过引线框的矩阵及/或棒条46电连通。
一旦已完成隔离切割，步骤68就可包含ic装置的测试及标记。可通过更改各个步骤的顺序、添加步骤及/或消除步骤而改变方法50。举例来说，可在不执行ic装置的隔离切割及/或测试的情况下根据本发明的教示产生扁平无引线ic封装。所属领域的一般技术人员将能够在不脱离本发明的范围或意图的情况下使用这些教示来开发替代方法。
步骤70可包含单粒化切割以在其中引线框40是引线框40的矩阵的部分的实施例中将ic装置与棒条、引线框及/或其它附近ic装置分离。单粒化切割可包含以小于凹槽48的全宽度的锯切宽度锯切穿过与凹槽及/或隔离切割相同的切割线。在一些实施例中，单粒化锯切宽度可为大约0.3mm。单粒化切割仅暴露引线框的引脚的裸铜的一部分。引脚的另一部分保持经镀敷且不受最后锯切步骤影响。
图11说明可在步骤70使用的单粒化切割的一个实施例的过程。图11a及11b是展示囊封于塑料模制件48中且在阶状切割、对暴露表面的镀敷及隔离切割之后的引脚44的横截面侧视图的示意图。在步骤68中，在任何测试及/或标记之后，穿过全封装进行宽度wf的单粒化切割，如图11b中展示。wf比wg窄，使得在单粒化切割之后剩余经镀敷阶状切口的至少一部分。图11c是展示在步骤66完成之后的引脚44的图片。
在步骤70之后，方法50可包含将经分离ic装置(在其封装中)附接到pcb或其它安装装置。在一些实施例中，ic装置可使用回流焊接过程附接到pcb。图5b展示已安装于印刷电路板上且通过回流焊接过程附接的ic装置的引脚区域的视图。由本发明提供的凹槽可将可湿润侧面或填角高度增加到60％且满足例如汽车消费者需求。因此，根据本发明的各种教示，扁平无引线装置的“可湿润侧面”可得以改进，且通过回流焊接过程形成的每一焊接接头可在视觉及/或性能测试提供改进性能及/或增加的接受率。
方法50可提供凹槽48的尺寸的改进精度及/或准确度。举例来说，相较于在封装之后使用锯刀切割新的凹槽，预定义凹槽48中的宽度及/或深度可更可靠。锯切可具有相对较大的宽度及/或深度变化，此至少部分起因于刀片的磨损。在一些情况中，用锯刀切割凹槽可沿凹槽的部分产生铜毛边。如上文描述那样激光凹刻展示切割深度及填角高度两者的小变化。此外，没有证据显示通过激光凹刻产生铜毛边。
相比之下，用于扁平无引线集成电路封装的常规制造过程可针对回流焊接过程使引脚连接不具有充分可湿润表面。即使在将封装与引线框或矩阵分离之前镀敷经暴露引脚，在典型过程中使用的最后锯切步骤仍仅留下引脚的暴露面上的裸铜。