專利名稱：帶有x形管芯支托的半導(dǎo)體器件及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體器件，更確切地說(shuō)，涉及在封裝中使用X形管芯支托的半導(dǎo)體器件及其制造方法。
在塑封半導(dǎo)體器件中，管殼破裂是一個(gè)常見的問(wèn)題。此問(wèn)題的起因很多。其中之一是塑封材料與引線框片板之間的內(nèi)部剝離。片板是常規(guī)引線框的一個(gè)片狀元件，用它來(lái)支托管芯。與引線框其余部分一樣，片板通常用銅、銅合金或鐵鎳合金制成，因而其熱膨脹系數(shù)多半都不同于周圍注塑物(即塑料)的熱膨脹系統(tǒng)。當(dāng)半導(dǎo)體器件經(jīng)受溫度變化時(shí)，由于熱膨脹系數(shù)的失配，就在塑料和片板的交界面處產(chǎn)生應(yīng)力。此應(yīng)力達(dá)到某一最大閾值時(shí)，就通過(guò)塑料和片板交界面的分離而釋放。管殼破裂的另一原因是潮氣的吸收。在塑料和片板交界面剝離而分層之后，環(huán)境中的潮氣通過(guò)注塑物擴(kuò)散到分層區(qū)域。一旦潮氣在管殼中積累，溫度的迅速升高將引起潮氣蒸發(fā)并膨脹，從而在分層區(qū)產(chǎn)生內(nèi)壓氣阱。為釋放這一壓力和相關(guān)的應(yīng)力，周圍的塑料就會(huì)破裂。當(dāng)用戶采用回流釬焊將塑封半導(dǎo)體器件裝到基板上時(shí)，最易發(fā)生管殼破裂。根據(jù)器件的潮氣含量，溫度的迅速升高及回流焊引起的高溫通常足以引起塑料破裂。
已有很多現(xiàn)成的方法來(lái)應(yīng)付管殼破裂問(wèn)題。干法封裝是其中一種，此法采用充分烘烤塑封半導(dǎo)體器件以降低潮氣含量并將器件封裝在防潮盒中的辦法。用戶應(yīng)在器件因暴露于大氣而使管殼中吸入足以引起破裂的濕氣量之前，安裝好器件。此法是有效的，但因此也大大提高了半導(dǎo)體器件的成本。而且用戶還須時(shí)刻留意器件已暴露于大氣多久以確保吸入的潮氣不足以引起破裂問(wèn)題。
還試用過(guò)其它已知的措施，借助于改善片板和塑料之間的粘附力，來(lái)降低內(nèi)部剝裂的可能性。例如，有些廠家為改善粘附力而打毛片板的金屬表面。有些廠家則在片板中制作小孔或凹坑以提供粘連機(jī)能。改善粘附力的另一方法是采用窗框式片板。這或多或少是一種支托管心的中空的框架而不是實(shí)心的片板。
上述方法借助于對(duì)塑封材料提供更好的粘附力在某種程度上確實(shí)能降低剝裂的可能性。本發(fā)明使用先前未曾用過(guò)的方法，同樣有降低剝裂的優(yōu)點(diǎn)。而且本發(fā)明還提到了上述各種方法沒(méi)有提及的另一個(gè)制造問(wèn)題，即半導(dǎo)體廠家對(duì)其每一種產(chǎn)品需要使用不同的或特制的引線框結(jié)構(gòu)。如果對(duì)不同的管芯尺寸和管腳引出都使用不同的引線框，則需要大量庫(kù)存零件，而且在推出每一個(gè)產(chǎn)品之前都要比化費(fèi)額外的時(shí)間和人力去設(shè)計(jì)新的引線框。除了庫(kù)存與設(shè)計(jì)成本外，由于需求達(dá)不到將成本降低到最小的數(shù)量，引線框本身的成本也被迫提高了。幾個(gè)分別需單獨(dú)加工的引線框的合同加起來(lái)，比引線框總數(shù)量相同的單個(gè)合同的費(fèi)用要高。因此，使用可適用于幾種不同管芯尺寸的同一引線框設(shè)計(jì)，可大大降低半導(dǎo)體制造成本。本發(fā)明采用可適用于各種管芯尺寸的一種引線框，同時(shí)改善引線框和封裝材料之間的粘附力以減輕管殼破裂問(wèn)題，從而達(dá)到了降低成本的目的。
在本發(fā)明的一種形式中，半導(dǎo)體器件具有許多引線，由這些引線確定出一個(gè)放置管芯的區(qū)域，還具有一個(gè)橫穿管芯放置區(qū)的連結(jié)桿。半導(dǎo)體管芯就安裝在這一管芯放置區(qū)中的連結(jié)桿上并由連結(jié)桿支持。管芯與許多引線進(jìn)行電連接并封裝在管殼體中。在本發(fā)明的另一形式中，連結(jié)桿與一微型片板構(gòu)成一個(gè)整體，二者一起支持管芯。本發(fā)明的范圍還包括這些半導(dǎo)體器件的制造方法。
結(jié)合附圖進(jìn)行下述詳細(xì)描述后，將更清楚地了解本發(fā)明的這些和其它的特點(diǎn)。值得指出的是附圖無(wú)須按比例繪制，而且本發(fā)明還有其它的未作特別圖示的一些實(shí)施例。


圖1是本發(fā)明一種未封裝、無(wú)片板的半導(dǎo)體器件的部分俯視平面圖。
圖2是圖1所示半導(dǎo)體器件封裝在塑料中、沿2-2線的剖面圖。
圖3是適用本發(fā)明另一引線框結(jié)構(gòu)的部分俯視平面圖。
圖4是采用微型片板的本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例中的又一引線框結(jié)構(gòu)的部分俯視平面圖。
圖5是采用圖4引線框的、經(jīng)封裝的本發(fā)明半導(dǎo)體器件的剖面圖。
圖6是帶有同樣適用本發(fā)明的微型片板的另一引線框結(jié)構(gòu)的部分俯視圖。
圖7是帶有適用本發(fā)明的微型片板的又一引線框設(shè)計(jì)的部分俯視圖。
本發(fā)明綜合了適用于不同管芯尺寸的通用引線框的特點(diǎn)和降低引線框與封裝材料間分離的優(yōu)點(diǎn)。本發(fā)明因而可減輕管殼破裂問(wèn)題。本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的俯視平面圖(圖1)示出了這些優(yōu)點(diǎn)。半導(dǎo)體器件10有引線框12，引線框包括多根引線14和四個(gè)連結(jié)桿16。圖1的引線框只示出了一部分。作為本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)了解和常規(guī)條形引線框一樣，引線14和連結(jié)桿16都向相對(duì)著的兩根橫桿(未繪出)延伸。圖中沒(méi)有將引線框12的全部引線示出。為了解本發(fā)明也沒(méi)有必要示出其余的部分。各引線14都有其內(nèi)部引線部分，它們合起來(lái)在器件中確定一個(gè)管芯放置區(qū)域18。圖1所示特定的引線框是用于QFP(方形扁平組件)半導(dǎo)體管殼的;但應(yīng)理解本發(fā)明并不只限于這一種封裝形式，這點(diǎn)從以下的描述中將更清楚。在QFP結(jié)構(gòu)中，各連結(jié)桿16從器件10的角上開始延伸到管芯放置區(qū)18，直至與其它連結(jié)桿交匯，它們組成一個(gè)X形。在另一實(shí)施例中，連結(jié)桿可從管芯放置區(qū)的相對(duì)的側(cè)面延，從而形成“+”字形，這點(diǎn)可從圖1的透視圖看出。
半導(dǎo)體管芯20安裝在連結(jié)桿16上。圖2中器件10的剖面圖所示的一種常規(guī)管芯粘合劑21被用來(lái)將管芯20安裝在連結(jié)桿16上。管芯20一般是一種集成電路，如微處理器、存儲(chǔ)器、模擬器件或類似器件，它們是制作在硅或其它半導(dǎo)體襯底上的。管芯20含有多個(gè)導(dǎo)電性焊點(diǎn)22用以通過(guò)管芯中各導(dǎo)電層(未繪出)將集成電路的各個(gè)部分電連接起來(lái)。電路的外部連接是通過(guò)常規(guī)引線24及引線14來(lái)實(shí)現(xiàn)。引線24將各焊點(diǎn)22與各自的引線24電連接起來(lái)。如圖2所示，此線14延伸到管殼體28的外面以向器件的終端用戶提供外部連接。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，每一連結(jié)桿都有兩個(gè)寬度互不相同的部分。第一寬度部分15從橫桿(未繪出)伸入到管芯放置區(qū)18。第二寬度部分17則實(shí)際支托管芯20。第二部分17的寬度大于第一部分15的寬度。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，各第一部分15的寬度為0.2-0.3mm(8-12密耳)數(shù)量級(jí)而各第二部分的寬度為1.0-1.5mm(40-60密耳)數(shù)量級(jí)。這兩個(gè)寬度不同的理由并非是較窄的連結(jié)桿支持不住管芯20。如從圖3可見，確保合適的管芯支持強(qiáng)度和穩(wěn)定性的，不是寬度而是連結(jié)桿的結(jié)構(gòu)。采用兩個(gè)不同寬度的理由是為了形成肩區(qū)19。肩區(qū)19為使管芯在連結(jié)桿上對(duì)準(zhǔn)提供了參考點(diǎn)。管芯視控安裝設(shè)備可容易地找到肩區(qū)19，從而使管芯20準(zhǔn)確地置于連結(jié)桿上。如圖所示，每一肩區(qū)19近似地平行于管芯20的邊。如圖3可見，肩區(qū)19以外的其它圖形也可用來(lái)幫助管芯的安裝。但應(yīng)指出，這種管芯對(duì)準(zhǔn)圖形的使用并不是本發(fā)明的主要特征。
圖1顯示了器件10的通用特征。由于引線框12中連結(jié)桿的結(jié)構(gòu)，使得幾種不同的半導(dǎo)體管芯尺寸和形狀都可使用。常規(guī)器件一般地使用帶有片板的引線框，管芯安裝在片板上。片板稍大于管芯以提供一個(gè)大的管芯固定區(qū)，從而盡量增大管芯與片板間的粘附力。采用這種片板時(shí)，半導(dǎo)體制造廠家在器件中所能使用的管芯種類就受到限制。因而，對(duì)于不同的管芯形狀和尺寸，廠家必須設(shè)計(jì)新的引線框。如前所述，新的設(shè)計(jì)工作將延誤產(chǎn)品的推出并增加制造成本。
與傳統(tǒng)方法相比，本發(fā)明的器件消除了很多新引線框的設(shè)計(jì)。如圖1所示，器件10不使用片板，而是將管芯20安置在連結(jié)桿16上。由于連結(jié)桿16的結(jié)構(gòu)，幾乎任何尺寸和形狀的管芯都可以支托。對(duì)管芯20尺寸和形狀的限制來(lái)自確定管芯放置區(qū)18的引線14的管內(nèi)部分。對(duì)使用引線框12的管芯尺寸的另一限制可能是引線的長(zhǎng)度。當(dāng)管芯尺寸變小時(shí)，為將管芯電連接到引線14所需的引線24的長(zhǎng)度增大。于是，廠家對(duì)引線長(zhǎng)度的上限就設(shè)定了管芯尺寸的下限。
對(duì)管芯尺寸的其它限制可能來(lái)自連結(jié)桿的結(jié)構(gòu)。例如，若采用肩區(qū)19或其它對(duì)準(zhǔn)特征，當(dāng)將一個(gè)覆蓋了對(duì)準(zhǔn)特征的管芯安裝到連結(jié)桿上時(shí)，其原來(lái)的對(duì)準(zhǔn)目的就無(wú)法實(shí)現(xiàn)。但肩區(qū)或其它對(duì)準(zhǔn)特征的采用并不妨礙使用各種管芯尺寸。盡管對(duì)準(zhǔn)特征到管芯的距離可能隨管芯尺寸而變化，一些不同的管芯尺寸仍然可用于同一個(gè)引線框結(jié)構(gòu)。例如，比管芯20小的管芯尺寸仍能安裝在連結(jié)桿16上。另一個(gè)限制管芯尺寸的連結(jié)桿特征可以是如圖1所示的下彎區(qū)26。連結(jié)桿的15部分同引線14大約處于同一平面，而下彎區(qū)26使17部分處于一較低的平面。沿圖中2-2線的封裝器件10的剖面圖示于圖2，其中也示出了這一下彎特點(diǎn)。下彎連結(jié)桿是用來(lái)降低管芯相對(duì)于引線的位置以便利焊線工作的。若連結(jié)桿16中設(shè)計(jì)有下彎區(qū)，則管芯20的尺寸被進(jìn)一步限制在下彎區(qū)之內(nèi)以避免將管芯安裝在非共平面的連結(jié)桿上。
圖2的剖面圖有助于理解為什么比起采用常規(guī)引線框及片板的器件來(lái)，器件10更能抗管殼剝裂。圖2所示器件10封裝在塑料樹脂管殼體28中。管殼體28是用傳統(tǒng)的塑封方法形成在器件周圍的。但與傳統(tǒng)的塑料管殼不一樣，由于器件20是由連結(jié)桿16支托所以管殼體不易于破裂。在圖2中;由于剖面處正好位于各連結(jié)桿相會(huì)合的地方，故看起來(lái)只有一個(gè)連結(jié)桿支托著管芯。管殼體28之所以不易破裂的原因是塑封材料同管心支托(此處即連結(jié)桿16)之間的界面總面積比之常規(guī)器件界面面積要小得多。為討論起見，將管芯支托件與塑料之間的界面稱之為塑料-金屬界面而不是塑料-片板界面，這是因?yàn)椴⒎潜景l(fā)明的全部實(shí)施例都帶有片板。在采用片板的常規(guī)器件，在管芯安置區(qū)內(nèi)的塑料-金屬界面與片板的面積相等，稍大于管芯的面積。另一方面，器件10的塑料-金屬界面卻小得多，等于連結(jié)桿的表面積。
器件10及本發(fā)明其它實(shí)施例中管殼破裂性能的改善可歸因于改進(jìn)了的粘附特性。如前所述，剝裂一般發(fā)生在片板和塑封材料之間，其原因是引線框金屬與常規(guī)塑封材料之間的高應(yīng)力和固有的粘附不良。本發(fā)明采用盡量減小塑料-金屬交界面面積從而將潛在的剝裂面積減到最小的方法，改善了剝裂問(wèn)題。引線框與塑料界面面積的減小導(dǎo)致塑封材料與半導(dǎo)體管芯背面之間界面(此外稱之為塑料-管芯界面)的增加。由于塑料封裝材料與硅(最常用的半導(dǎo)體管芯材料)之間的粘附力比塑料與大多數(shù)引線框金屬之間的粘附力強(qiáng)，故塑料-管芯界面的增加是有利的。因而，塑料-管芯界面處比之塑料-金屬界面更不易發(fā)生剝裂。
根據(jù)本發(fā)明的最佳實(shí)施例，為增大塑料-管芯界面面積，將連結(jié)桿或管芯支托件的總面積減到最小。為減小連結(jié)桿或管芯支托的總面積，各連結(jié)桿的寬度被減到最小。在常規(guī)管殼中，用來(lái)支托片板的連結(jié)桿的寬度范圍約為0.20-0.65mm(8-16密耳)，通常為0.4-0.5mm(15-20密耳)。這種連結(jié)桿寬度很適用于本發(fā)明。然而，如前面參照?qǐng)D1所作出解釋，微加寬一些連結(jié)桿可能更為有利。如圖1所示，加寬連接桿以產(chǎn)生管芯對(duì)準(zhǔn)用的肩區(qū)。從上面列舉的標(biāo)準(zhǔn)連結(jié)桿寬度加寬連結(jié)桿的另一個(gè)原因涉及到管芯安裝工藝。
大多數(shù)半導(dǎo)體管芯是用管芯粘附環(huán)氧樹脂(例如摻銀環(huán)氧樹脂)安裝到常規(guī)器件的片板上的。傳統(tǒng)上，環(huán)氧樹脂是按預(yù)定的點(diǎn)或線圖形分配到片板上的，這一圖形要設(shè)計(jì)得使管芯適當(dāng)?shù)卣掣降狡迳希涣艨障恫⒃诠苄具吘壭纬珊线m的鑲邊(fillet)。在本發(fā)明中，選取適當(dāng)?shù)倪B結(jié)桿寬度去適應(yīng)廠家現(xiàn)有的管芯安裝工藝和設(shè)備可能是有利的。例如，具體的配料系統(tǒng)根據(jù)用來(lái)分配材料所用的噴射器的尺寸，對(duì)其所能夠分配的樹脂量可能有一個(gè)下限。作為例子，一個(gè)系統(tǒng)所能分配的最小樹脂點(diǎn)的直徑可能約為0.4-0.5mm(15-20密耳)。當(dāng)使管芯壓向其支托件時(shí)，樹脂分散開來(lái)。因此，為防止管芯粘結(jié)材料溢出到連結(jié)桿邊緣上，使用本發(fā)明時(shí)可選取足以容納溢出粘料的連結(jié)桿寬度。
在最佳實(shí)施例中，管芯粘結(jié)材料分配為X形點(diǎn)狀圖形，每一連結(jié)桿上成一單行點(diǎn)。在很多市售管芯粘結(jié)材料分配系統(tǒng)中，配料噴管之直徑在0.4-0.5mm(15-20密耳)數(shù)量級(jí)。粘度、固緊壓力、溫度及其它工藝參數(shù)會(huì)影響管芯粘結(jié)過(guò)程中管芯粘結(jié)材料的分布程度。但使用X形單行點(diǎn)狀態(tài)分布圖形，用最常見的市售分配系統(tǒng)，可容易地將粘料容納在1.5mm(60密耳)寬的連結(jié)桿內(nèi)。就制造工藝、材料及分配系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)而言，相信寬度小得多的連接桿能用于這些分配系統(tǒng)。而且，不受這種分配限制的其它管芯安裝方法可以用于寬度更窄的連結(jié)桿。例如，管芯可用膠帶安裝在連結(jié)桿上。這樣，使用寬度為標(biāo)準(zhǔn)值0.2mm(0.8密耳)到更寬的1.5mm(60密耳)的連結(jié)桿都可以實(shí)施本發(fā)明，此時(shí)由于金屬-塑料界面總面積比現(xiàn)有技術(shù)的小得多，仍可保持抗管殼破裂的能力。為盡可能減小金屬-塑料界面面積，上述寬度范圍應(yīng)能代表器件連結(jié)桿的最寬部位。于是，本發(fā)明最佳實(shí)施例的最大連結(jié)桿寬度應(yīng)為小于約1.6mm(63密耳)。
值得指出的是當(dāng)管芯尺寸減小時(shí)，管芯與塑料之間的粘附面積也減小，以致即使連結(jié)桿做成盡可能窄，管芯和塑料間的粘附力仍可能不足以阻止管殼破裂。雖然管芯尺寸減小時(shí)管殼中的總應(yīng)力也減小了。這說(shuō)明，本發(fā)明在防管殼破裂方面，對(duì)較大的管芯更為有效(雖然各種尺寸的管芯都可使用本發(fā)明并從中獲益)。例如，本發(fā)明很適于面積為3.8毫米(150密耳)見方或更大的管芯，而最佳的管芯面積為6.5毫米(250密耳)見方或更大的管芯，而最佳的管芯面積為6.5毫米(250密耳)見方或更大。以這一管芯面積和上述連結(jié)桿寬度，管芯和塑料管殼的界面面積大于或等于金屬連結(jié)桿和塑料管殼的界面面積。因此，與確立連結(jié)桿寬度為實(shí)施本發(fā)明的一個(gè)重要尺度相比，將管芯-塑料界面總面積和金屬-塑料界面面積進(jìn)行一下比較也很重要。一般說(shuō)來(lái)，管芯-塑料界面面積應(yīng)大于金屬-塑料界面積(不包括引線和塑料的界面)。在最佳實(shí)施例中，管芯-塑料界面面積大于金屬-塑料界面面積的二倍。
圖3示出了部分引線框30的俯視圖。引線框30具有可用于本發(fā)明半導(dǎo)體器件的各種特征。同樣，引線框30有很多與圖1中引線框12相同的特征。因此，兩圖中相似的數(shù)字代表相同或相似的元件。引線框30的四個(gè)連接桿32伸過(guò)管芯安置區(qū)18以形成X形管芯托(圖3中未示出半導(dǎo)體管芯)。與圖1中的連接桿16不同，每一連結(jié)桿32的寬度在整個(gè)管芯安置區(qū)18都大體相同，而且32的寬度小于連接桿16的寬度。采用比連接桿16更窄的連結(jié)桿32的優(yōu)點(diǎn)在于用連接桿32時(shí)，塑料-金屬界面面積更小，從而減小剝裂和管殼破裂的機(jī)會(huì)。另一方面，連結(jié)桿32沒(méi)有肩區(qū)來(lái)幫助管芯對(duì)準(zhǔn)。但可給連接桿32引入其它特征來(lái)幫助管芯的安裝。圖3示出了一些適當(dāng)?shù)目捎玫奶卣鳎鐚?duì)準(zhǔn)特征34、35、36和37。每一連結(jié)桿32上含有一種代表各種可用特征的對(duì)準(zhǔn)特征。但應(yīng)指出有多少數(shù)目的連結(jié)桿就可帶有多少數(shù)目和類型的對(duì)準(zhǔn)特征。圖3還顯示出引線框30的通用屬性，表明同一個(gè)引線框可用于二種不同的管芯尺寸(剖視圖中由線38和39表示)。
可注意到圖3中管芯各角與連結(jié)桿重合。由于管芯各個(gè)尖銳的角不完全暴露而是被連結(jié)桿從下面保護(hù)著，這種定位方法應(yīng)能降低在封裝器件各管芯角處的應(yīng)力集中。
可在連結(jié)桿上引入一種微型片板來(lái)作為本發(fā)明半導(dǎo)體器件的附加管芯支托和管芯粘附區(qū)域。圖4以俯視圖示出了帶有這種微型片板42的引線框40的部分。微型片板42的面積保持小于半導(dǎo)體管芯(如線框44所示)的面積以保持微型片板和塑封材料(未繪出)之間的界面總面積小于常規(guī)器件中的界面面積。引線框40的連接桿尺寸與前述相同。微型片板的尺寸可加以優(yōu)化以符合具體廠家的工藝和可靠性要求。然而，作為一個(gè)一般準(zhǔn)則，微型片板42的面積應(yīng)小于安裝于其上的半導(dǎo)體管芯面積的一半。但微型片板與標(biāo)準(zhǔn)化了的管芯的面積相對(duì)比值可能滿足某些半導(dǎo)體管芯而不能滿足其它的管芯。在確定微型片板42空間做多大的過(guò)程中，應(yīng)記住隨著微型片板尺寸的增加，塑料-金屬界面面積也增加從而增大剝裂和管殼破裂的可能性。圖5是將引線框40封入本發(fā)明半導(dǎo)體器件45中后的剖面圖。器件45中的其它元件與前述實(shí)施例討論的其它元件相似或相同，因此用相同的參考號(hào)加以標(biāo)注。
由于同一種引線框可用于大量不同管芯尺寸，故采用微型片板后仍能保持本發(fā)明半導(dǎo)體器件的通用屬性。根據(jù)本發(fā)明使用微型片板的半導(dǎo)體器件排除了先前對(duì)片板尺寸和形狀的約束。例如，如圖6所示，引線框50(只部分示出)可包括一種圓形微型片板52用以支托一個(gè)大的管芯(圖中如線框54所示)。
微型片板還可用于連結(jié)桿少于四個(gè)的半導(dǎo)體器件中，如圖7所示。引線框60(只部分示出)有多根引線62，其內(nèi)部定出了一個(gè)管芯安置區(qū)63。兩個(gè)連結(jié)桿64穿超管芯安置區(qū)63。含有從管芯安置區(qū)對(duì)邊延伸的二個(gè)連結(jié)桿的引線框最常用于PDIP(塑料雙列直插)器件中。如在前述引線框圖示中一樣，沒(méi)有示出引線框60的全部。例如，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)理解連結(jié)桿和引線延伸到了條形引線框的橫桿上，不過(guò)并未示出整個(gè)條形和橫桿。與連結(jié)桿64結(jié)合在一起微型片板66，其面積要小于裝于其上的半導(dǎo)體管芯(圖中線框68所示)的面積。采用微型片板可使幾種不同尺寸的管芯能夠安裝到微型片板66上而不必重新設(shè)計(jì)整個(gè)引線框，從而可節(jié)約制造成本。因同本發(fā)明的其它實(shí)施例一樣，減小微型片板66的面積可使引線框塑封后的塑料-金屬界面比常規(guī)器件更小。因而更不易出現(xiàn)剝裂和管殼破裂問(wèn)題。
在實(shí)施本發(fā)明時(shí)，可能有必要修正現(xiàn)有的半導(dǎo)體器件組裝工藝。一個(gè)可能的修改是需要改變用來(lái)向引線框管芯支托施加粘結(jié)材料(如圖2和5中的粘附劑21)的印刷圖形。在使用片板大于半導(dǎo)體的傳統(tǒng)引線框時(shí)，粘附劑通常由分配頭以一預(yù)定圖形加到片板上。在實(shí)施本發(fā)明時(shí)，如在圖1的器件10中，要把管芯粘料圖形限定在管芯之下的連結(jié)桿部分17。因而可能需要修改粘附劑分配頭。由于管芯支托面積較小，所分配的管芯粘料也減少了。由于某些原因，還可能需要更嚴(yán)格的工藝控制。由于管芯伸出在管芯支托(連結(jié)桿或微型片板)之外，在安裝半導(dǎo)體管芯時(shí)使管芯粘料不分散到管芯支托之外以防止粘料沾污工作臺(tái)是重要的?？刂乒苄菊辰Y(jié)劑量的另一理由是為了提供合適的鑲邊。在常規(guī)半導(dǎo)體器件中，在半導(dǎo)體管芯的周圍形成管芯粘料的鑲邊。在本發(fā)明中，環(huán)繞著管芯支托的周圍。圖2和5示出了本發(fā)明的一種合適的管芯粘料鑲邊。
另一工藝修改可能在引線焊接時(shí)是有用的。由于半導(dǎo)體管芯的周邊未被完全地支持，在進(jìn)行引線焊接時(shí)在管芯周邊支持可能是有利的。焊點(diǎn)通常(但不總是)位于管芯的周邊附近。這樣，為了將引線固定在每一個(gè)焊點(diǎn)上，每次焊接時(shí)，焊線工具必然對(duì)管芯周圍施加壓力。如果焊線壓力夠高或管芯撓性不夠，則存在著施加的力引起管芯未被支持的部分發(fā)生破裂的危險(xiǎn)。因此，可能需要在焊線臺(tái)中引入一個(gè)支持裝置。例如，焊線臺(tái)可設(shè)計(jì)為包括一個(gè)與連結(jié)桿(及微型片板，若有的話)的圖形和厚度相匹配的保險(xiǎn)裝置，使平臺(tái)和連接桿(及微型片板，若有的話)形成一個(gè)大體上平的連結(jié)表面。結(jié)果，在焊線操作中，整個(gè)管芯就被連結(jié)桿和平臺(tái)共同支持。用平的連續(xù)表面支持管芯的進(jìn)一步優(yōu)點(diǎn)是在焊線操作過(guò)程中，管芯可以得到均勻的加熱。應(yīng)當(dāng)指出，在實(shí)施本發(fā)明時(shí)，也可能不必對(duì)現(xiàn)有焊線操作進(jìn)行修改。要不要修改取決于很多因素，舉例來(lái)說(shuō)包括壓焊力、管芯厚度、管芯尺寸和焊點(diǎn)位置等。
此處包含的前述情況與圖示顯示了與本發(fā)明有關(guān)的很多優(yōu)點(diǎn)。特別是已表明通過(guò)盡量減小塑料-金屬內(nèi)部界面，能夠消除半導(dǎo)體器件中的剝裂和管殼破裂。這是根據(jù)本發(fā)明以完全不用常規(guī)片板而用連結(jié)桿來(lái)支持半導(dǎo)體管芯的方法，或以采用面積小于管芯的微型片板的方法而實(shí)現(xiàn)的。用降低管殼破裂可能性的辦法，半導(dǎo)體廠家可免卻昂貴的干法填充工藝。而且，本發(fā)明有助于解決與專用管芯引線框結(jié)構(gòu)相關(guān)的制造問(wèn)題。用于本發(fā)明器件的管芯支托件可支持各種尺寸的管芯，因而不必為每一種管芯設(shè)計(jì)新的引線框。因此降低了包括設(shè)計(jì)和庫(kù)存量費(fèi)用在內(nèi)的制造成本。
顯然，本發(fā)明已提供了一種帶有通用的低應(yīng)力管芯支托的半導(dǎo)體器件及其制造方法，完全符合前述的需要與優(yōu)點(diǎn)。雖然根據(jù)具體實(shí)施例已描述和圖示了本發(fā)明，但這并不意味本發(fā)明只限于這些解釋過(guò)的實(shí)施例。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員應(yīng)認(rèn)識(shí)到可做出各種修正和改變而不超越本發(fā)明的構(gòu)思。例如，用來(lái)支持半導(dǎo)體管芯的連結(jié)桿不必是X形?？深A(yù)料任何可合適地支持管芯的結(jié)構(gòu)都是適宜的。此外，本發(fā)明不局限于任何特定數(shù)的管芯支持用連結(jié)桿。就具體器件含有連結(jié)桿數(shù)目而言，其術(shù)語(yǔ)中存在一些混淆。例如在圖7中，人們可以說(shuō)引線框60有一個(gè)連結(jié)桿。為避免混淆，前面描述中所引用的連結(jié)桿數(shù)目表示連結(jié)桿與引線框橫桿連接處的數(shù)目。這與連結(jié)桿從引線框被切下而與管殼體的一邊齊平的切點(diǎn)的數(shù)目相同。這樣，不管是否有微型片板66，因?yàn)檫B結(jié)桿同橫桿(未繪出)在兩個(gè)地方相連。不管在何種情況下，所用連結(jié)桿的數(shù)目都不如連結(jié)桿結(jié)構(gòu)的屬性那樣重要。例如，在一個(gè)最佳實(shí)施例中，連結(jié)桿構(gòu)成一個(gè)連續(xù)跨越整個(gè)管芯安置區(qū)的管芯支托件。在根據(jù)本發(fā)明采用微型片板時(shí)，可用任何已知的方法來(lái)修改微型片板以改善管殼破裂性能。例如，微型片板可以是窗框式的。還應(yīng)指出的是，本發(fā)明也適用于管芯朝下結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體器件。換言之，管芯安裝在連結(jié)桿(或微型片板)上使管芯的有源表面貼近于管芯支托。這些修改都是在本發(fā)明的范圍之內(nèi)。此外，本發(fā)明不受管殼結(jié)構(gòu)(如QGP、PDIP等)的外部引線結(jié)構(gòu)(如J形、鷗翅1形或通孔形)的限制。本發(fā)明也不受封裝材料、引線框材料或半導(dǎo)體器件與引線間電連接方法的類型之限制。從而意味著本發(fā)明包含所有這些落入所附權(quán)利要求范圍的改變和修正。
權(quán)利要求
1.一種半導(dǎo)體器件(10)，其特征為其引線框包含多根具有內(nèi)部引線部分和外部引線部分的引線(14)，其中的內(nèi)部引線部分確定一個(gè)有中心區(qū)域的空白區(qū)；多根橫穿空白區(qū)并在其中心區(qū)附近相連接的連結(jié)桿(16)，其中的每一個(gè)連接桿的最大寬度小于約1.6毫米；一片安裝在連結(jié)桿上并由其支托的半導(dǎo)體管芯(20)；將半導(dǎo)體管芯與引線內(nèi)部部分進(jìn)行電連接的裝置(24)；以及一種包封半導(dǎo)體管芯和多根引線的內(nèi)部引線部分的塑料管殼體(28)；其中的連接桿是支持半導(dǎo)體管芯的唯一引線框部分。
2.權(quán)利要求1的半導(dǎo)體器件，其中的多根連結(jié)桿包含橫穿空白區(qū)并相交形成X形管芯支托件的多根連結(jié)桿。
3.一種半導(dǎo)體器件(10)，其特征為各有一內(nèi)部引線部分和一外部引線部分的多根引線(14)，各內(nèi)部引線部分合起來(lái)確定一空白區(qū);一種位于空白區(qū)內(nèi)其形狀大體為X形的金屬管芯支托件，管芯支托件包含四個(gè)連結(jié)桿(16)并有一表面積，每一連接桿有一最大寬度;一片安裝在X形管芯支托件上的半導(dǎo)體管芯(20)，這種管芯有一表面積;將半導(dǎo)體管芯同許多引線進(jìn)行電連接的裝置(24);以及一種包封半導(dǎo)體管芯、管芯支托件及多根引線內(nèi)引線部分的塑料管殼(28);其中的管芯支托件表面積等于金屬-塑料的界面面積，其中的管芯表面積減去管芯支托件表面積等于管芯-塑料界面面積，而其中的金屬-塑料界面面積小于管芯-塑料界面面積。
4.權(quán)利要求3的半導(dǎo)體器件，其中每個(gè)連結(jié)桿的最大寬度小于大約1.6毫米。
5.權(quán)利要求3的半導(dǎo)體器件，其中的管芯-塑料界面面積至少二倍于金屬-塑料界面面積。
6.權(quán)利要求5的半導(dǎo)體器件，其中每一連結(jié)桿的最大寬度小于大約1.6毫米。
7.權(quán)利要求1或3的半導(dǎo)體器件，其中每一連結(jié)桿有一個(gè)具有某一寬度的第一部分(15)和一個(gè)最大寬度比第一部分更寬的第二部分(17)，其中的半導(dǎo)體管芯安裝在連結(jié)桿的第二部分上。
8.權(quán)利要求7的半導(dǎo)體器件，其中的半導(dǎo)體管芯有多個(gè)側(cè)邊，其中每一連結(jié)桿有一個(gè)區(qū)分第一部分和第二部分的肩區(qū)，而且其中每一個(gè)肩區(qū)與半導(dǎo)體管芯的一個(gè)邊大致平行。
9.權(quán)利要求1或3的半導(dǎo)體器件，還包含一個(gè)位于空白區(qū)中央各連結(jié)桿交會(huì)處的微型片板，其中的微型片板的表面積小于管芯的表面積。
10.權(quán)利要求9的半導(dǎo)體器件，其中微型片板的表面積小于管芯表面積的一半。
全文摘要
一種半導(dǎo)體器件(10)包括一個(gè)帶有連結(jié)桿(16)的引線框(12)。在本發(fā)明的一種形式中，連結(jié)桿用來(lái)支托半導(dǎo)體管芯(20)以減輕應(yīng)力引起的管殼破裂問(wèn)題并提供一種適用于各種不同管芯尺寸的通用引線框。在另一實(shí)施例中，半導(dǎo)體器件(45)包括一個(gè)帶有微型片板(42)的引線框(40)以實(shí)現(xiàn)同樣的目的。
文檔編號(hào)H01L23/50GK1098557SQ94103949
公開日1995年2月8日 申請(qǐng)日期1994年3月21日 優(yōu)先權(quán)日1993年3月22日
發(fā)明者德詹納斯·弗蘭克 申請(qǐng)人:莫托羅拉公司