预塑封引线框架、半导体封装结构及其单元的制作方法

本实用新型涉及半导体封装技术领域，尤其涉及一种预塑封引线框架、半导体封装结构及其单元。

背景技术：

本部分的描述仅提供与本实用新型公开相关的背景信息，而不构成现有技术。

预塑封引线框架是一种新型的半导体封装用基板，其设计形式灵活多样，可兼容各种封装样式，如倒装焊(Flip Chip,FC)、引线键合焊(Wire Bonding)、三维堆叠封装等。尤其适合高密度多I/O封装，可满足不同集成电路芯片的封装需要，其典型的结构为若干导电柱和线路层彼此独立排布于模塑材料中。根据产品需要，导电柱和线路层可设为一层，两层或更多层。如中国专利公开号CN105655303A提供了一种典型的2层预塑封引线框架(基板)。

图1A至图1D为现有的使用预塑封引线框架的封装工艺，大体步骤如下：

图1A：提供一预塑封引线框架基板100，该预塑封引线框架基板100具有第一表面106和第二表面108，金属导电柱102埋嵌在绝缘层104中，金属导电柱102在第二表面108裸露的区域上形成有一金属保护层112。110为相邻两个预塑封引线框架基板单元之间的一条虚拟的中心线，也作为后续切割分离时切割道的中心线。

图1B：以倒装焊接为例，将芯片114倒装焊接于预塑封引线框架基板100上，芯片114上的引脚与预塑封引线框架基板100上的金属导电柱102一一连接。

图1C：模制塑封工艺，用绝缘材料116(环氧树脂聚合物)将芯片114及预塑封引线框架基板100的第一表面106全面包覆。

图1D：沿切割道的中心线110执行切割分离工艺，成为若干彼此分离的封装单元。

如图1D所示，封装后芯片单元的外引脚侧边118处为裸露的铜基材。由于其表面没有保护层，从而在后续使用过程中容易氧化。在与其他电子元器件连接时，可焊性也相对较低，存在质量隐患。

公告号为CN204834611U提供了一种引线框架及其单元、半导体封装结构及其单元的已知实施例，该已知实施例能够对封装后芯片单元的外引脚进行防氧化保护。具体的，该已知实施例通过在连接中央焊盘和外部引脚的连接条中设置凹槽，并在该凹槽的壁上设置附加金属层的方式来防止外部引脚氧化。

然而，该凹槽需要对连接条额外实施切割工艺得到，与整个引线框架的制备工艺难以实现紧密衔接，导致制造成本升高。且实际上由于连接条的尺寸较小，凹槽的加工难度较大。

此外，连接条与中央焊盘和外部引脚为同种材质即金属。这样，在后续切割分离半导体封装结构时，金属材质的连接条硬度较大，对切割刀片的磨损较为严重。且切割金属材质的连接条还会存在金属残留的问题，影响最终得到的封装产品质量。

应该注意，上面对技术背景的介绍只是为了方便对本实用新型的技术方案进行清楚、完整的说明，并方便本领域技术人员的理解而阐述的。不能仅仅因为这些方案在本实用新型的背景技术部分进行了阐述而认为上述技术方案为本领域技术人员所公知。

技术实现要素：

基于前述的现有技术缺陷，本实用新型实施例提供了一种预塑封引线框架、半导体封装结构及其单元，其能够较佳的解决上述问题之一。

为了实现上述目的，本实用新型提供了如下的技术方案。

一种预塑封引线框架，包括：多个引线框架单元，所述引线框架单元至少具有位于最外侧的导电元件，相邻所述引线框架单元的导电元件之间通过预塑封工艺埋嵌有绝缘层，所述绝缘层包覆所述导电元件的至少部分外侧壁。

优选地，所述绝缘层的厚度小于所述导电元件的厚度，所述绝缘层的上表面与所述导电元件的上表面平齐，所述导电元件位于所述绝缘层下方的外侧壁上形成有保护层。

优选地，所述绝缘层的下表面与所述导电元件位于所述绝缘层下方的外侧壁之间形成凹槽，所述凹槽为对相邻所述引线框架单元所包含的导电元件进行化学蚀刻得到的。

优选地，限定出所述凹槽的导电元件的外侧壁为倾斜坡面结构，所述保护层形成在所述倾斜坡面结构上。

优选地，所述导电元件的下表面接通至所述引线框架单元的背面，所述导电元件的下表面形成有保护层。

优选地，所述绝缘层作为连接件连接相邻所述引线框架单元。

优选地，相邻所述引线框架单元的导电元件的外侧壁向内凹陷形成卡槽，所述绝缘层的下端向外延伸形成凸起，所述凸起嵌入所述卡槽。

优选地，所述引线框架单元还包括绝缘填充层，以及，通过预塑封工艺埋嵌于所述绝缘填充层中且彼此独立的多个金属导电柱；其中，位于最外侧的所述金属导电柱形成所述导电元件。

一种半导体封装结构，包括：

如上述任意一个实施例所述的预塑封引线框架；

与多个所述引线框架单元相对应的半导体芯片，所述半导体芯片与对应的所述预塑封引线框架中的导电元件电连接；

塑封层，其包覆所述预塑封引线框架的正面、所述绝缘层的上表面及所述半导体芯片。

一种半导体封装单元，包括：

引线框架单元，其包括：位于最外侧的导电元件，所述导电元件的外侧壁通过预塑封工艺形成有绝缘层，所述绝缘层包覆所述导电元件的至少部分外侧壁；

半导体芯片，其与所述引线框架单元中的导电元件电连接；

塑封层，其包覆所述引线框架单元的正面、所述绝缘层的上表面及所述半导体芯片。

本实用新型实施例的预塑封引线框架，以及利用该预塑封引线框架制成的半导体封装结构及其单元，通过在相邻引线框架单元的导电元件之间通过预塑封工艺埋嵌绝缘层，绝缘层包覆导电元件的至少部分外侧壁，从而绝缘层可以对导电元件的外侧壁形成保护，并在导电元件位于绝缘层下方的外侧壁上形成保护层，从而可以对导电元件的外侧壁形成全面的保护，避免其因发生氧化而导致可焊性降低的问题。避免其因发生氧化而导致可焊性降低的问题。

此外，预塑封引线框架自身也是通过预塑封工艺制成的，因此绝缘层通过预塑封工艺埋嵌在相邻引线框架单元的导电元件之间，可以使得绝缘层的成形工艺与预塑封引线框架的制备工艺紧密衔接为一体，从而使得预塑封引线框架的制备工艺得以简化和紧密衔接，降低制造成本。

并且，通过预塑封工艺埋嵌在导电元件之间的绝缘层的硬度较小(远小于现有技术中的用于连接相邻引线框架单元的金属材质连接条)，这样可以减少后续切割分离时刀片的损耗，大大降低切割难度和生产成本。且相较于通过切割金属材质的连接条来实现封装产品分离的现有技术而言，本实用新型实施例不存在金属残留的问题，极大的提高封装产品的质量和良率。

参照后文的说明和附图，详细公开了本实用新型的特定实施例，指明了本实用新型的原理可以被采用的方式。应该理解，本实用新型的实施例在范围上并不因而受到限制。在所附权利要求的精神和条款的范围内，本实用新型的实施例包括许多改变、修改和等同。

针对一种实施例描述和/或示出的特征可以以相同或类似的方式在一个或更多个其它实施例中使用，与其它实施例中的特征相组合，或替代其它实施例中的特征。

应该强调，术语“包括/包含”在本文使用时指特征、整件、步骤或组件的存在，但并不排除一个或更多个其它特征、整件、步骤或组件的存在或附加。

附图说明

在此描述的附图仅用于解释目的，而不意图以任何方式来限制本实用新型公开的范围。另外，图中的各部件的形状和比例尺寸等仅为示意性的，用于帮助对本实用新型的理解，并不是具体限定本实用新型各部件的形状和比例尺寸。本领域的技术人员在本实用新型的教导下，可以根据具体情况选择各种可能的形状和比例尺寸来实施本实用新型。在附图中：

图1A至图1D为现有的使用预塑封引线框架的封装工艺流程及结构图；其中，

图1A为提供的预塑封引线框架基板的结构示意图；

图1B为芯片倒装焊接于预塑封引线框架基板后两者的装配结构示意图；

图1C为执行塑封工艺后得到的封装结构的示意图；

图1D为执行切割分离工艺后得到的封装单元的结构示意图；

图2A至图2F为采用本实用新型实施例的预塑封引线框架进行的封装工艺流程及结构图；其中，

图2A为提供的本实用新型实施例的预塑封引线框架在蚀刻之前的结构示意图；

图2B为对图2A中的预塑封引线框架实施蚀刻工艺后的结构示意图；

图2C为在图2B中的凹槽的侧壁及导电元件的下表面形成保护层后的结构示意图；

图2D为半导体芯片倒装焊接于图2C的预塑封引线框架后两者的装配结构示意图；

图2E为执行塑封工序后得到的半导体封装结构的示意图；

图2F为对图2E的半导体封装结构执行切割分离工艺后得到的半导体封装单元的结构示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本实用新型中的技术方案，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本实用新型保护的范围。

需要说明的是，当元件被称为“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施例。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本实用新型。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

本实用新型实施例提供了一种预塑封引线框架200、利用该预塑封引线框架200得到的半导体封装结构及其单元，以及，利用该预塑封引线框架200进行半导体封装的方法。

如图2A至2C所示，本实用新型实施例的预塑封引线框架200具有第一表面201(上表面或正面)和第二表面202(下表面或背面)，其包括多个引线框架单元203，该多个引线框架单元203可以以矩形阵列的形式排布，204为相邻两个引线框架单元203之间的一条虚拟的中心线，以示区分各引线框架单元203，并作为后续切割分离各引线框架单元203时切割道的中心线。

引线框架单元203至少具有位于最外侧的导电元件205，相邻引线框架单元203的导电元件205之间通过预塑封工艺埋嵌有绝缘层206，绝缘层206包覆导电元件205的至少部分外侧壁。

在本实施例中，绝缘层206可以对导电元件205的外侧壁形成保护，避免其因发生氧化而导致可焊性降低的问题。

此外，预塑封引线框架200自身也是通过预塑封工艺制成的，因此绝缘层206通过预塑封工艺埋嵌在相邻引线框架单元203的导电元件205之间，可以使得绝缘层206的成形工艺与预塑封引线框架200的制备工艺紧密衔接为一体，从而使得预塑封引线框架200的制备工艺得以简化和紧密衔接，降低制造成本。

并且，通过切割绝缘层206，即可获得单个的引线框架单元203以及利用该预塑封引线框架200封装得到的封装产品。相较于通过切割金属材质的连接条来实现封装产品分离的现有技术而言，本实用新型实施例不存在金属残留的问题，极大的提高了封装产品的质量和良率。

预塑封引线框架200可以包括绝缘填充层207，以及，通过预塑封工艺埋嵌于绝缘填充层207中且彼此隔离或独立的多个金属导电柱208。其中，位于最外侧的金属导电柱208即为上文提及的需要被保护的导电元件205。预塑封工艺可参照公告号为CN105655303A所提供的已知实施例，本实用新型在此不作赘述。

当然，导电元件205可以不限于上述实施例。在其他可行的实施例中，其还可以为其他形式。例如，当本实用新型实施例的技术方案运用在类似于公告号为CN204834611U所提供的通过引线键合方式实现半导体芯片与引线框架电互连的实施例中时，导电元件205可以为用于连接相邻引线框架单元的金属质连接条。

此外，绝缘层206还可以作为连接件连接相邻的引线框架单元203，从而将多个引线框架单元203连接为一体，形成预塑封引线框架200。

为了提高绝缘层206与作为导电元件205之间的连接和结合强度，绝缘层206与导电元件205之间形成紧密配合的卡锁结构。具体的，导电元件205的外侧壁可以向内凹陷形成卡槽205a，绝缘层206的下端可以向外延伸形成凸起206a，由此得到的绝缘层206的纵截面形状大致呈倒置的“T”形，凸起206a嵌入卡槽205a中。而为了提高导电元件205与绝缘填充层207之间的连接和结合强度，导电元件205的外侧壁形成的卡槽205a可以为周向连续的，从而导电元件205的纵截面形状大致可呈“工”字形。

如CN105655303A所提供的已知实施例所阐述的那样，采用预塑封工艺可以使得金属导电柱208的端面形状为各式几何图形。因此，采用预塑封工艺来制作预塑封引线框架200，使获得上述纵截面形状的导电元件205和绝缘层206成为可能。

在本实施例中，绝缘层206包覆导电元件205的至少部分外侧壁可以为，绝缘层206对导电元件205的外侧壁形成全包覆，或者，绝缘层206包覆导电元件205的部分外侧壁。绝缘层206对导电元件205的外侧壁形成全包覆，可以通过将绝缘层206的厚度配置等于或大于导电元件205的厚度来实现。

而绝缘层206包覆导电元件205的部分外侧壁，可以通过将绝缘层206的厚度配置的小于导电元件205的厚度相等来实现。

由于绝缘层206的厚度小于导电元件205的厚度，则导电元件205的外侧壁存在未被包覆的部分。因此，需对导电元件205未被绝缘层206包覆的外侧壁进行防氧化保护。

具体的，当绝缘层206的厚度小于导电元件205的厚度，绝缘层206的上表面与导电元件205的上表面平齐，绝缘层206的下表面高于导电元件205的下表面，导电元件205位于绝缘层206下方的外侧壁上形成有保护层209。该保护层209可以为通过电镀工艺形成的具有较佳导电性和可焊性的镍钯金层。这样，导电元件205的外侧壁一部分被绝缘层206包覆，另一部分被保护层209包覆，实现了全面保护，增加了封装产品的可焊性和可靠性。

此外，导电元件205的上表面接通至引线框架单元203的背面形成引脚213，导电元件205的下表面接通至引线框架单元203的背面，导电元件205的下表面也形成有保护层209。这样，除去导电元件205接通至引线框架单元203正面的引脚213(即上表面)由于需要与半导体芯片211的焊垫214相连接而无需进行防氧化保护以外，导电元件205所有的暴露表面均得到保护。

进一步地，绝缘层206的下表面与导电元件205位于绝缘层206下方的外侧壁之间形成凹槽210，该凹槽210为对相邻引线框架单元203所包含的导电元件205进行化学蚀刻得到的。

如图2A所示，在一个实施例中，通过预塑封工艺制备的预塑封引线框架200中，相邻引线框架单元203所包含导电元件205可以为一体构造。即如图2A所示，相邻引线框架单元203所包含导电元件205绕过绝缘层206的下方连为一体。此时可以对绕过绝缘层206的下方的导电元件205进行化学蚀刻，从而将绕过绝缘层206的下方的导电元件205消融掉，并使绝缘层206的下表面暴露。

或者，在另一个实施例中，通过预塑封工艺制备的预塑封引线框架200中，相邻引线框架单元203所包含的导电元件205彼此分离或隔离。即相邻引线框架单元203所包含的导电元件205未绕过绝缘层206的下方连为一体。此时可以直接对导电元件205的侧壁进行化学蚀刻。

通过化学蚀刻这一特殊的工艺，使得限定出凹槽210的导电元件205的外侧壁呈倾斜坡面结构，保护层209可以形成在倾斜坡面结构上。

通常，形成在导电元件205下表面的保护层209在后续作为与其他电子元器件通过焊接实现导电连接的主要部位，而形成在导电元件205外侧壁上的保护层209作为辅助的导电连接部位。通过化学蚀刻形成凹槽210，可以增大需要形成保护层209的导电元件205外侧壁的面积，也就增大了保护层209的面积，从而保证最终得到的半导体封装单元与其他电子元器件焊接和连接的可靠性。

此外，通过化学蚀刻形成凹槽210，可以消除一体构造的导电元件205位于绝缘层206下方的部分，减小后续需要切割的厚度。并且，通过预塑封工艺埋嵌在导电元件205之间的绝缘层206的硬度小于导电元件205即金属的硬度，这样可以减少切割刀片的损耗，大大降低切割难度和生产成本。

下面介绍本实用新型实施例的预塑封引线框架200的制备流程，以及，利用本实用新型实施例的预塑封引线框架200进行半导体封装的方法流程：

如图2A所示，提供预塑封引线框架200。

该预塑封引线框架200中所包含的相邻两个引线框架单元203之间埋嵌有一呈倒置“T”形的绝缘层206，绝缘层206的上表面与引线框架单元203的上表面平齐，其总厚度小于导电元件205的厚度，相邻两个引线框架单元203的导电元件205一体构造。

并且，该预塑封引线框架200所包含的引线框架单元203还包括绝缘填充层207以及通过预塑封工艺埋嵌于绝缘填充层207中且彼此独立的多个金属导电柱208，位于最外侧的金属导电柱形成或作为需要进行防氧化保护的导电元件205。并且，金属导电柱208的上表面接通至引线框架单元203的正面形成引脚213，下表面接通至引线框架单元203的背面。

如图2B所示，化学蚀刻。

对导电元件205的下表面沿切割道的中心线204进行化学蚀刻，使绝缘层206的下表面裸露，导电元件205的外侧壁形成倾斜坡面结构，从而绝缘层206的下表面与导电元件205的倾斜坡面结构形成凹槽210。

如图2C所示，形成保护层209。

在倾斜坡面结构以及金属导电柱208(包含作为导电元件205的金属导电柱208)的下表面通过电镀工艺形成保护层209。

如图2D所示，半导体芯片211粘贴及引线互连。

将半导体芯片211倒装至预塑封引线框架200的正面，半导体芯片211与预塑封引线框架200粘合，使得半导体芯片211上的焊垫214与预塑封引线框架200上的引脚213互相电连接，实现导电互连。

本实用新型附图中以倒装焊作为实施例，但并不限于此，还可以包括其他粘贴方法，如也可为引线键合方式的连接。

如图2E所示，塑封。

用绝缘材料(例如环氧树脂聚合物)将半导体芯片211及预塑封引线框架200的第一表面201即上表面全面包覆，形成塑封层212，得到半导体封装结构。

如图2F所示，切割分离。

沿相邻引线框架单元203之间的切割道的中心线204切割绝缘层206和塑封层212，使得半导体封装结构分离，得到最终的半导体封装单元。

如图2E所示，本实用新型实施例还提供了一种半导体封装结构，其包括：如上述任意一个实施例所述的预塑封引线框架200；与多个引线框架单元203相对应的半导体芯片211，半导体芯片211与对应的预塑封引线框架200中的导电元件205电连接；塑封层212，其包覆预塑封引线框架200的正面、绝缘层206的上表面及半导体芯片211。

如图2F所示，本实用新型实施例还提供了一种半导体封装单元，其包括：引线框架单元203，其包括：位于最外侧的导电元件205，导电元件205的外侧壁通过预塑封工艺形成有绝缘层206，绝缘层206包覆导电元件205的至少部分外侧壁；半导体芯片211，其与引线框架单元203中的导电元件205电连接；塑封层212，其包覆引线框架单元203的正面、绝缘层206的上表面及半导体芯片211。

综上所述，本实用新型实施例的预塑封引线框架200、利用该预塑封引线框架200制成的半导体封装结构及其单元，以及，利用该预塑封引线框架200进行半导体封装的方法，通过在相邻引线框架单元203的导电元件205之间通过预塑封工艺埋嵌绝缘层206，绝缘层206包覆导电元件205的至少部分外侧壁，从而绝缘层206可以对导电元件205的外侧壁形成保护，并在导电元件205位于绝缘层206下方的外侧壁上形成保护层209，从而可以对导电元件205的外侧壁形成全面的保护，避免其因发生氧化而导致可焊性降低的问题。

此外，预塑封引线框架200自身也可以通过预塑封工艺制成的，因此绝缘层206通过预塑封工艺埋嵌在相邻引线框架单元203的导电元件205之间，可以使得预塑封引线框架200的制备工艺得以简化和紧密衔接，降低制造成本。

并且，通过预塑封工艺埋嵌在导电元件205之间的绝缘层206的硬度较小(远小于现有技术中的用于连接相邻引线框架单元的金属材质连接条)，这样可以减少后续切割分离时刀片的损耗，大大降低切割难度和生产成本。且相较于通过切割金属材质的连接条来实现封装产品分离的现有技术而言，本实用新型实施例不存在金属残留的问题，极大的提高封装产品的质量和良率。

需要说明的是，在本实用新型的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的和区别类似的对象，两者之间并不存在先后顺序，也不能理解为指示或暗示相对重要性。此外，在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

应该理解，以上描述是为了进行图示说明而不是为了进行限制。通过阅读上述描述，在所提供的示例之外的许多实施例和许多应用对本领域技术人员来说都将是显而易见的。因此，本教导的范围不应该参照上述描述来确定，而是应该参照前述权利要求以及这些权利要求所拥有的等价物的全部范围来确定。出于全面之目的，所有文章和参考包括专利申请和公告的公开都通过参考结合在本文中。在前述权利要求中省略这里公开的主题的任何方面并不是为了放弃该主体内容，也不应该认为申请人没有将该主题考虑为所公开的实用新型主题的一部分。