带有散热引线框的半导体器件的制作方法
【专利摘要】本发明涉及带有散热引线框的半导体器件。一种封装的半导体器件具有顶部和底部并且包括引线框、管芯、和包封管芯和大部分引线框的包封材料。引线框包括上面安装有管芯的管芯垫、例如用键合引线电连接到管芯的引线、以及从管芯垫呈扇状延伸出的管芯垫延伸部。每个管芯垫延伸部具有近端段和远端段。远端段与引线交错。管芯垫的底部和延伸部的近端段可从器件底部露出。器件的顶部可具有对应于延伸部的凹口并且远端段的部分可被露出并弯折进入器件的顶部的相应凹口中。
【专利说明】
带有散热引线框的半导体器件
技术领域
[0001]本发明涉及集成电路(IC)封装，并且更特别地，涉及带有散热引线框的半导体器件。
【背景技术】
[0002]引线框是金属引线和其他可能的元件(例如管芯座或标识(flag)和电源条)的集合体，集合体用于将一个或多个IC管芯装配到单个封装半导体器件中的半导体封装中。在装配到封装器件之前，引线框可以具有支撑结构(例如矩形引线框)，支撑结构将这些元件保持在原位。在装配过程中，支撑结构可以被整体或部分地移除。无论这些支撑结构存在与否，此处所用的词语“引线框”可用来指装配前或装配后的元件的集合体。
[0003]图1A是传统的引线框100的平面图。图1B是图1A的引线框100沿切线Y-Y的截面图。引线框100是图形化的片状金属切出件(cut-out)，其包括管芯垫或标识101和环绕在管芯垫101周围的引线指102(1)至102 (44)。引线框100可用在IC封装(如方形扁平封装(QFP))中。管芯垫101用于在装配过程中安装至少一个IC管芯(未示出)，其中管芯被例如通过粘合剂(未示出)附接到管芯垫101。在装配过程中，将被转变成相应引线的引线指102用于提供管芯的器件内部组件和器件外部组件之间的电连接。
[0004]引线框100在每一侧具有11个引线指102。引线指102 (11 X (i_l)+1)至102 (11 Xi)由相应的阻挡杆(dam bar) 103 (i)支撑，其中i是从I (包括)到4 (包括)的整数。例如，引线指102(1)至102(11)由阻挡杆103(1)支撑，以及引线指102 (12)至102(22)由阻挡杆103(2)支撑。更一般地，QFP的关系可用编号为i的阻挡杆支撑编号为NX (1-1) +1到NX i的引线指来描述，其中N是每一侧引线指的数目。阻挡杆103形成矩形，矩形在其角部由相应的连接条104(1)至104(4)支撑，连接条使阻挡杆103和引线指102相对于管芯垫101保持在原位。每个连接条104具有相应的连接条下设装置(down-set) 105，连接条下设装置包括两个弯折以允许管芯垫101位于第一平面上且引线指102位于第二平面上，第二平面平行于第一平面且第二平面与第一平面处于不同的高度，如图1B所示。
[0005]在装配过程中，管芯(未示出)安装在管芯垫101上并且然后利用例如现有技术已知的键合引线来电连接到引线指102。
[0006]在引线键合之后，包括管芯、引线框100、以及键合引线的装配体通常被包封进包封材料(如模制化合物)中，引线指102的远端被露出。在某些封装中，管芯垫101的底部也被保持露出，这允许从管芯更有效地散热。
[0007]在典型的装配过程中，引线框100仅仅是一维或二维引线框阵列中的一个引线框，其中在阵列中的两个相邻的引线框可共用附加的支撑结构(未示出)。在包封后，装配体通过锯切割或激光切割被切单成单个的IC器件，这还移除(如果有的话)附加的支撑结构，并且切断阻挡杆103的内部引线段以使得引线指102彼此之间电绝缘并且使得引线指102与连接条104电绝缘。每个IC器件的引线指102也可被切边(trim)并形成形状，如所谓的鸥翼或j引线，以形成封装半导体器件的引线，器件随后待被安装在印刷电路板(PCB)上。管芯垫101的底部可被保持露出，或被安装在热沉上或PCB上的导热元件上。
[0008]由于集成电路变得更复杂并且包括更多的晶体管，它们会产生更多的热。因此，有优势的是:半导体器件封装具有引线框，使其能较好地散热。
【附图说明】
[0009]根据以下具体描述、所附的权利要求、以及附图，本发明的其它方面、特点和优势将会变得更加明显，附图中的类似的参考标记指示相似或相同的元件。要注意的是图中的元件不是按照比例画的。
[0010]图1A是传统的引线框的平面图；
[0011]图1B是图1A的引线框的截面图；
[0012]图2A是根据本发明的一个实施例的引线框的平面图；
[0013]图2B是图2A的引线框的截面图；
[0014]图3是装配体的平面图，其包括将管芯安装在管芯垫上并且将管芯引线键合到引线指之后的图2A和2B的引线框；
[0015]图4是对应于图3的装配体在包封、切单，和引线切边和成形之后的封装器件的平面图；
[0016]图5是图4的封装器件的底部视图；以及
[0017]图6是在附加成形之后的，图4的封装器件沿切线z-z的侧面剖面图。
【具体实施方式】
[0018]本发明的详细的描述性实施例在此公开。然而，在这里公开特定的结构性和功能性细节仅仅是出于描述本发明的示例实施例的目的。本发明的实施例可以以许多替代形式来实现并且不应该被解释成仅限制于这里所列出的实施例。进一步地，此处使用的词语的目的仅是描述特定的实施例而不是意图限制本发明的示例实施例。
[0019]此处使用的，单数形式“一”、“一个”和“该”旨在同样包括复数形式，除非上下文清楚地指明其它用意。进一步可理解的是，词语“包含”、“包含有”、“有”、“具有”、“包括”、和/或“包括有”规定了所述的特征、步骤、或组件的存在，但是不排除一个或多个其他特征、步骤、或组件的存在或附加。也应当注意的是，在一些替代实施例中，所指出的功能/动作可不按附图中所指出的次序来发生。
[0020]在本发明的一个实施例中，引线框包括由管芯垫呈扇状延伸出(fan out)的管芯垫延伸部。延伸部既扩展了对应封装的底部的热导面积，也利用足够长的延伸部以及合适的装配体来允许热从封装的侧部和顶部耗散。
[0021]现在参考图2A，显示的是根据本发明的一个实施例的示例性引线框200的平面图。图2B是图2A的引线框200沿着切线z-z的截面图。引线框200的实质上与图1A-1B的引线框100的对应元件相似的元件，被相似地标注，但带有不同的前缀。
[0022]引线框200包括管芯垫201，围绕管芯垫201的多个引线指202(在本示例中，引线框具有44个引线指)，四个阻挡杆203，四个连接条204，和四个连接条下设装置205。这些元件实质上与引线框100的对应元件相同。引线框200进一步包括多个管芯垫延伸部206 (在本示例中有40个管芯垫延伸部206)，其从管芯垫201呈扇状延伸出且延伸至引线框200的外部边缘。
[0023]在所示的实施例中，引线框200在每一侧具有十个(10)管芯垫延伸部206。延伸部 206 aOX (1-l)+l)至 206 (1Xi)，以及引线指 202 (11 (i_l)+1)至 202 (11 X i)，由相应的阻挡杆203 (i)支撑，其中i是从I (包括)到4(包括)的整数。例如管芯垫延伸部206(1)至206 (10)和引线指202 (I)至202 (11)由阻挡杆203 (I)支撑，以及延伸部206 (11)至206(20)和引线指202(12)至202 (22)由阻挡杆203(2)支撑。更一般地，QFP的关系可以被描述为编号为i的阻挡杆支撑编号为NX (1-1) +1至NX I的管芯垫延伸部(其中N是每一侧的延伸部的数目)和编号为M(1-1)+1至MXl的引线指(其中M是每一侧的引线指的数目)。沿着每个阻挡杆203，引线指202与延伸部206交错，形成沿着阻挡杆203的交错图形。管芯延伸部206的远端从相应的阻挡杆延伸到与引线指202的远端同样的程度。
[0024]管芯垫延伸部206具有相应的近端段206p和连接的远端段206d。每个近段延伸部段206p从管芯垫201呈扇状延伸出并且可以随其从管芯垫201向外延伸而变宽。每个远端延伸部段206d在它们的支撑阻挡杆203上与邻近引线指202实质上平行。沿着每个管芯垫延伸部206的某个位置处是对应的延伸部下设装置207，在本实施例中，延伸部下设装置207处于连接到远端段206d的近端段206p的端部。需要注意的是，在其他的实施例中，延伸部下设装置207可处于近端延伸部段206p和/或远端延伸部段206d的其他位置。延伸部下设装置207，类似于连接条下设装置205，允许(i)近端延伸部段206p的至少一部分与管芯垫201处于第一平面上，和(ii)远端延伸部段206d的至少一部分与引线指202处于第二、不同的平面上。
[0025]图3是装配体300的平面图，其包括将管芯301安装在管芯垫201上并且利用键合引线302将管芯301电连接到引线指202之后的图2A和2B的引线框200。每个键合引线302将管芯301上的键合垫(未示出)连接到相应的引线指202。例如，键合引线302(1)将管芯301上的连接垫电连接至引线指202(1)。
[0026]图4是对应于图3的装配体300在封装、切单、和引线指202的切边以及成形之后的封装半导体器件400的平面图。装配体300被包封材料401包封，并且阻挡杆203被移除。
[0027]图6是图4的封装器件400沿着切线Z-Z的剖面侧视图。引线指202被弯折成鸥翼状以附接到相应的印刷电路板(PCB)(未示出)。正如所见到的，利用管芯附接胶601将管芯301附接到管芯垫201。
[0028]封装器件400的顶部具有对应于管芯垫延伸部206的处于包封材料401中的沟道状凹口 402。从包封后的封装器件400延伸出的管芯垫延伸部206的暴露部分被向上弯折并进入相应的凹口 402中。特别地，延伸部206的远端段206d (例如远端段206d(5))被向上弯折并进入凹口 402的相应的一个(如凹口 402(5))中。弯折的延伸部206允许由包封的管芯301产生的热量从封装器件400的侧部和顶部耗散，另外还从封装器件400的底部耗散。将延伸部206嵌入到凹口 402中的一个方法是(在模制过程中)首先形成凹口 402并且然后弯折延伸部206到凹口 402中。可替代的是，延伸部206可在模制前弯折至位置并且随后凹口 402围绕延伸部206形成，在此情况下一些附加的完成步骤(诸如研磨)是必要的，以暴露延伸部206从而提高其散热能力。
[0029]图5是图4的封装器件400的底部视图。管芯垫201的底部露出，管芯垫延伸部206的近端段206p的一部分也同样露出。与仅由管芯垫201散热相比，管芯垫延伸部206的露出部分有助于提高从管芯301通过器件400的底部的散热。
[0030]本发明的实施例在此被描述，其中封装器件的顶部具有对应于管芯垫延伸部的凹口。然而，本发明不限于此。在一些替代实施例中，封装器件的顶部没有任何凹口来容纳管芯垫延伸部。在一些实施例中，管芯垫延伸部被弯折到封装器件的无凹口的顶部上。在一些实施例中，管芯垫延伸部没有被弯折到封装器件的顶部。在一些实施例中，管芯垫延伸部没有从封装器件延伸出。
[0031]本发明的实施例在此被描述，其中引线框可用于四侧封装器件(如QFP器件)。然而，本发明并不限于在四侧上具有引线的封装器件。在一些替代实施例中，通过本领域普通技术人员可以理解的相应修改，引线框可用于在两侧上具有引线的封装器件(如小型集成电路(SOIC)器件)O
[0032]通过引线指和管芯垫延伸部的示例性的数目和形状，本发明的实施例在此被描述。然而，本发明不限于此。在替代实施例中，具有不同数目的引线指和/或管芯垫延伸部的引线框形成为相同或不同的形状。
[0033]本发明的实施例在此被描述，其中管芯通过引线键合电连接到引线指。然而，本发明不限于此。管芯可采用任意合适的技术电连接到引线指。
[0034]本发明的实施例在此被描述，其中，在切边后，管芯垫延伸部的远端从封装器件延伸出与相邻的引线相同的距离。然而，本发明不限于此。在一些替代实施例中，一个或多个管芯垫延伸部比相邻的引线从封装器件向外延伸得更远。在一些替代实施例中，一个或多个管芯垫延伸部比相邻的引线离封装器件更近地终止。在一些替代实施例中，管芯垫延伸部没有达到阻挡杆并且在达到阻挡杆前即终止。因此，在这些实施例中，管芯垫延伸部的远端段未露出并且未从封装器件延伸。在一些实施例中，管芯垫延伸部不包括延伸部下设装置。
[0035]本发明的实施例在此被描述，其中管芯垫延伸部与引线框的每个阻挡杆的引线指交错，其中，在管芯的每一侧，没有两个管芯垫延伸部彼此相邻，并且没有两个引线指被此相邻。然而，本发明不限于此。在替代实施例中，呈扇状延伸出管芯垫延伸部的数目和图形与附近的引线指有不同的关系。在一些替代实施例中，管芯垫延伸部和引线指两者间的关系可以是不规则的。
[0036]进一步可理解的是，为了解释本发明的实质而描述和图示的部件的细节、材料和布局的各种改变可在不脱离如下面权利要求所表述的本发明的范围的情况下，由本领域技术人员作出。
[0037]此处对于“一个实施例”或“一实施例”的引用的意图是:结合实施例所描述的特定的特征、结构或特性可包括在本发明的至少一个实施例中。在说明书的各处出现的短语“在一个实施例中”并非都指在同一实施例，也不意味着分离的或替代的实施例与其他的实施例必须是相互排斥的。对于词语“实施方式”的使用也同样如此。
[0038]除非另外明确说明，每个数值和范围应解释为大约，如同词语“大约”或“近似”用在数值或范围之前。如在本申请中所使用的，除非另外明确说明，词语“连接”旨在覆盖两个元件间的直接和间接连接。
[0039]在权利要求中使用的图号和/或参考标记意图确定所要求保护的发明主题的一个或多个可能的实施例，以便于理解权利要求。这类使用不应被解释为:将这些权利要求的范围限制到相应的附图中所示的实施例。
[0040]本申请中权利要求覆盖的实施例不限于以下实施例:(I)通过本说明书实现的实施例，和(2)对应于法定主题的实施例。不能实现的实施例和对应于非法定主题的实施例即使也落入本权利要求的范围，也明确不主张其权利。
[0041]在包括任意权利要求的本说明书中，词语“每个”可用来指多个前述的元件或步骤的一个或多个特定特征。当与开放式词语“包括” 一起使用时，词语“每个”的记载并不排除额外的、未引述的元件或步骤。因此，可以理解的是，装置可以具有附加的、未引述的元件且方法可以具有附加的、未引述的步骤，其中，附加的、未引述的元件或步骤没有一个或多个特定特征。
[0042]尽管以下方法权利要求的步骤以特定的顺序表述并带有相应的标记，除非对于权利要求的记载以其他方式暗示了实施这些步骤中的某些或全部的特定的顺序，这些步骤不必旨在被限定以这些特定顺序来实施。在理解摘要不是用于权利要求解释的情况下，来提供本申请中所包括的摘要。
【主权项】
1.一种包括用于封装的半导体器件的引线框的装置，所述引线框包括: 管芯垫； 多个引线指；和 多个管芯垫延伸部，其从所述管芯垫的一个或多个侧部呈扇状延伸出，其中: 每个管芯垫延伸部包括近端延伸部段和相连接的远端延伸部段； 所述近端延伸部段从所述管芯垫呈扇状延伸出；并且 所述远端延伸部段实质上平行于相邻的引线指。2.根据权利要求1所述的装置，进一步包括: 一个或多个阻挡杆，其相连以将所述引线指相对于所述管芯垫保持在原位，其中每个阻挡杆支撑所述多个引线指的相应子集， 其中: 相连的阻挡杆的集合包括被设置成形成矩形框架的四个阻挡杆；并且所述装置还包括四个连接杆，每个连接杆将所述管芯垫的角部连接到所述矩形框架的对应角部。3.根据权利要求2所述的装置，其中: 所述多个管芯垫延伸部的子集的每个管芯垫延伸部在所述矩形框架的内部终止而不接触阻挡杆；并且 每个阻挡杆支撑所述多个管芯垫延伸部的相应子集。4.根据权利要求1所述的装置，其中: 所述管芯垫位于第一平面上； 所述引线指位于第二平面上，所述第二平面与所述第一平面平行并和所述第一平面处于不同的高度；并且 每个管芯垫延伸部包括沿着所述管芯垫延伸部定位的延伸部下设装置，使得所述管芯垫延伸部的第一段位于所述第一平面上且所述管芯垫延伸部的第二段位于所述第二平面上。5.根据权利要求1所述的装置，其中所述近端延伸部段随着其从所述管芯垫向外延伸而变宽。6.根据权利要求1所述的装置，还包括: 管芯，其附接到所述管芯垫并且电连接到所述引线指；和 包封材料，其包封所述管芯以及所述引线框的至少一部分，从而: 所述管芯垫的底部和所述管芯垫延伸部的至少一部分从所述包封材料的底平面露出；并且 每个管芯垫延伸部的所述远端延伸部段的至少一部分被露出并从所述包封材料延伸出。7.根据权利要求6所述的装置，其中所述包封材料的顶表面包括凹口，所述凹口容纳所述远端延伸部段的露出部分。8.根据权利要求1所述的装置，其中所述管芯垫延伸部与所述引线指交错。9.一种集成电路器件，包括: 引线框，其包括管芯垫、围绕所述管芯垫并与所述管芯垫电绝缘的多个引线、以及从所述管芯垫的一个或多个侧部呈扇状延伸出的多个管芯垫延伸部； 半导体管芯，其附接到所述管芯垫并电连接到所述引线；和 包封材料，其包封所述管芯以及所述多个引线和管芯垫延伸部的每个的至少被包封段， 其中: 所述引线的每个包括露出的段； 所述管芯垫延伸部的每个包括露出的段； 所述管芯垫从所述包封材料的底平面露出；并且 所述管芯垫延伸部的每个的露出段被向上弯折并且处于所述包封材料的顶表面上。10.根据权利要求9所述的器件，其中: 所述包封材料包括顶表面中的凹口 ；并且 所述管芯垫延伸部的每个的每个露出的段被弯折并进入所述包封材料的顶表面中的对应凹口中。
【文档编号】H01L23/495GK105895612SQ201510097811
【公开日】2016年8月24日
【申请日】2015年1月15日
【发明人】葛友, 赖明光, 王志杰
【申请人】飞思卡尔半导体公司