專利名稱：芯片上引線半導(dǎo)體封裝及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及芯片上引線(LOC)半導(dǎo)體封裝，特別涉及具有改進的引線和芯片連接結(jié)構(gòu)的LOC半導(dǎo)體封裝。
半導(dǎo)體封裝包括具有多個電連接端子的半導(dǎo)體芯片，引線鍵合到芯片端子時支撐半導(dǎo)體芯片的引線框架，以及半導(dǎo)體芯片和引線框架封裝于其內(nèi)的模制材料。
近來，隨著不斷向小而薄半導(dǎo)體封裝趨勢的發(fā)展，引線框架的設(shè)計已極大地改進。特別是，在引線框架中不再形成焊盤，在實際中使用芯片由在模制中延伸的內(nèi)引線的指(fingers)支撐的芯片支撐結(jié)構(gòu)。
這種芯片支撐結(jié)構(gòu)用在芯片在粘結(jié)帶貼到內(nèi)引線的上表面且半導(dǎo)體芯片粘結(jié)其上的引線上芯片(COL)封裝中，以及粘結(jié)帶貼到內(nèi)引線的下表面并將芯片的上表面固定到粘結(jié)帶下面的芯片上引線(LOC)封裝中。
圖1為現(xiàn)有技術(shù)的LOC半導(dǎo)體封裝的示意圖。雖然未示出，但半導(dǎo)體封裝10的引線框架是通過沖壓使金屬板原料具有預(yù)定圖形得到的。參考圖1，引線框架的引線部分11在端部有臺階形引線鍵合部分18，不存在潤滑油或有機物質(zhì)。此外，電鍍層17涂覆在臺階形引線鍵合部分18上，在隨后的引線鍵合操作期間增強引線部分11和半導(dǎo)體芯片12之間的導(dǎo)電性。
此外，帶構(gòu)件(member)13介于引線部分11和半導(dǎo)體芯片12之間。帶構(gòu)件13包括通過切割由例如聚酰亞胺形成的樹脂膜得到的帶層13a，以及分別位于帶層13a的兩個相對表面上由如丙烯酸或環(huán)氧樹脂等熱固化樹脂形成的粘結(jié)劑層13b和13c。散發(fā)半導(dǎo)體芯片12產(chǎn)生的熱的散熱層14形成在半導(dǎo)體芯片12的下面。
半導(dǎo)體芯片12和電鍍層17用金線15鍵合，用于相互之間的電連接，之后封裝在模制材料16中。
在現(xiàn)有技術(shù)的LOC半導(dǎo)體封裝11中，介于引線部分11和半導(dǎo)體芯片12之間的帶構(gòu)件13起絕緣和連接引線部分11和半導(dǎo)體芯片12的作用。帶構(gòu)件13僅粘結(jié)到引線部分11下表面與線鍵合部分18相對的那部分。通常，在使電鍍層17的上部齊平以避免不平坦電鍍層表面的壓印工藝之后，通過施加預(yù)定的壓力使帶構(gòu)件13粘貼到引線部分11的下表面。
在帶(taping)工藝期間，由于固有的材料特性通過切割帶構(gòu)件13的帶層13a產(chǎn)生毛邊，使線鍵合失效，在制模工藝中減少了制模材料16和引線框架之間的粘結(jié)力，進而導(dǎo)致半導(dǎo)體封裝10龜裂。
由于帶層13a有親水性，這會使引線部分11和帶構(gòu)件13之間產(chǎn)生空隙，或發(fā)生分離。此外，粘結(jié)劑層13c接觸半導(dǎo)體芯片12，當施加熱并對粘結(jié)劑層13c施加壓力時，會損傷半導(dǎo)體芯片12表面上的器件。由此，需要減少粘結(jié)層13c和半導(dǎo)體芯片12之間的接觸面積。
在LOC半導(dǎo)體封裝10中，引線部分11和半導(dǎo)體芯片12由帶構(gòu)件13相互隔開差不多帶構(gòu)件13的厚度。所述間隔隨帶構(gòu)件13的厚度而變化。通常，間隔在50和80微米之間。
在制模操作期間隙由模制材料填充。然而，環(huán)氧系列模制材料16使填料保持在幾到幾百微米的數(shù)量級，以阻止環(huán)氧樹脂平穩(wěn)流動，并造成局部不均勻填料分布。由此，由于制模操作中帶構(gòu)件13的熱應(yīng)力和模制材料16的流動壓力，使半導(dǎo)體芯片12的表面很容易龜裂。
要避免這些問題，現(xiàn)有技術(shù)中采用的另一措施是代替多層帶構(gòu)件13，用液體粘結(jié)劑涂覆引線框架的每個指。
圖2為圖1的引線部分11涂覆有液體粘結(jié)劑12的狀態(tài)示意圖。參見圖2，分料器21設(shè)置在引線部分11上部，引線部分11具有多個相互間隔預(yù)定距離的引線指。分料器21在圖2中箭頭指示從A到A’的方向移動的同時通過它的噴嘴21a將如高分子溶液等的液體粘結(jié)劑22分配到引線部分11的每個引線指上。
粘結(jié)劑層23的平均涂層厚度受分配的液體粘結(jié)劑22的粘度和量的影響，但每個引線指的寬度、各引線指之間的間隔以及噴嘴21a的移動方向和提供順序?qū)σ€部分11的各指上的粘結(jié)劑22的厚度的影響更顯著。
假設(shè)引線部分11的每個引線指有相同的寬度，與其它的引線指相比，較大量的粘結(jié)劑22施加到第一引線指11a，即設(shè)置在引線部分的一端并首先施加液體粘結(jié)劑22的引線指，較少量的粘結(jié)劑22施加到第二引線指11b。然而，液體粘結(jié)劑22的量在最后一個引線指11n處增加。由此，很難通過卸料器(discharger)均勻地將粘結(jié)劑22施加到引線指。
雖然相同量的粘結(jié)劑22提供到到引線框架具有相同寬度的每個引線指，但每個引線指上的粘結(jié)劑22的厚度隨引線部分11的物理和化學(xué)條件不同而不同。例如，當粘結(jié)劑22平穩(wěn)地在引線框架的引線指上擴散時，粘結(jié)劑層23的厚度減小。同時，粘結(jié)劑22與引線指的較差的潤濕性導(dǎo)致較厚的粘結(jié)劑層23。
每個引線指上粘結(jié)劑層23的這種不均勻厚度使接觸引線指上不平坦粘結(jié)劑層的半導(dǎo)體芯片12的鈍化層龜裂。
本發(fā)明的一個目的是提供一種具有改進結(jié)構(gòu)的芯片上引線(LOC)半導(dǎo)體封裝及其制造方法，其中引線部分的多個引線指的寬度不同，使每個引線指的粘結(jié)劑層的厚度均勻。
本發(fā)明的另一目的是提供一種具有改進結(jié)構(gòu)的芯片上引線(LOC)半導(dǎo)體封裝及其制造方法，其中引線部分和半導(dǎo)體芯片之間的距離可調(diào)，導(dǎo)致減少了半導(dǎo)體芯片的熱應(yīng)力。
本發(fā)明的一個方案可以通過LOC半導(dǎo)體封裝獲得，所述LOC半導(dǎo)體封裝包括半導(dǎo)體芯片；與半導(dǎo)體芯片相距預(yù)定距離的引線部分，引線部分有一系列不同寬度的引線指，分別鍵合到半導(dǎo)體芯片上的每個端子；介于半導(dǎo)體芯片和引線部分之間的粘結(jié)劑，由此連接半導(dǎo)體芯片和引線部分，并使半導(dǎo)體芯片和引線部分相互絕緣。
優(yōu)選，在引線部分中，設(shè)置在引線部分的端的第一引線指和設(shè)置在引線部分另一端的最后一個引線指的寬度為第三引線指寬度的至少1.4倍，第二引線指的寬度為引線部分的第三引線指寬度的0.8到0.9倍，引線部分的第三引線指和最后一個引線指之間的所有引線指具有相同的寬度或者厚度差異在10％的范圍內(nèi)。
優(yōu)選，粘結(jié)劑施加到至少20微米的厚度。
優(yōu)選，引線部分在引線部分的下表面有電鍍層，電鍍層的面積等于粘結(jié)劑施加的面積。
優(yōu)選，不與半導(dǎo)體芯片相連的那部分引線部分和半導(dǎo)體芯片頂部之間的距離大于或等于120微米。
本發(fā)明的另一方案通過LOC半導(dǎo)體封裝的制造方法得到，該方法包括通過沖壓金屬板原料具有預(yù)定的形狀形成具有一系列引線指的引線部分，設(shè)置在引線部分一端的第一引線指和設(shè)置在引線部分另一端的最后一個引線指的寬度為第三引線指寬度的至少1.4倍，第二引線指的寬度為第三引線指寬度的0.8到0.9倍，引線部分的第三引線指和最后一個引線指之間的所有引線指具有相同的寬度或者厚度差異在10％的范圍內(nèi)；相對于引線部分的引線指的每個端部形成臺階形鍵合線部分，并在每個鍵合引線部分上涂覆電鍍層；在引線部分和半導(dǎo)體芯片之間施加粘結(jié)劑，并使引線部分和半導(dǎo)體芯片相互粘貼；在半導(dǎo)體芯片下面形成散熱層；用金屬絲將電鍍層鍵合到半導(dǎo)體芯片；以及在模制材料中模制連接的引線部分和半導(dǎo)體芯片。
優(yōu)選，將引線部分粘貼到半導(dǎo)體芯片還包括，在施加粘結(jié)劑之前，在引線部分的每個引線指下形成電鍍層，每個電鍍層與對應(yīng)的粘結(jié)劑施加面積的尺寸相同。
優(yōu)選，將引線部分粘貼到半導(dǎo)體芯片的過程中，粘結(jié)劑的厚度達到至少20微米。
通過參考附圖詳細地介紹優(yōu)選實施例，本發(fā)明的以上目的和優(yōu)點將變得很顯然，其中圖1為常規(guī)的芯片上引線(LOC)半導(dǎo)體封裝的部分剖面圖；圖2為粘結(jié)劑涂覆在圖1的引線部分上的狀態(tài)的剖面圖；圖3為根據(jù)本發(fā)明的LOC半導(dǎo)體封裝的部分剖面；以及圖4為粘結(jié)劑涂覆在圖3的引線部分上的狀態(tài)的剖面圖。
參考圖3，示出了本發(fā)明的一個實施例的芯片上引線(LOC)封裝的一部分，半導(dǎo)體封裝30的引線框架由通過沖壓使金屬板原料具有預(yù)定圖形得到。引線框架具有帶臺階形引線鍵合部分39的引線部分31，不存在潤滑油或有機物質(zhì)。臺階形引線鍵合部分39用于在隨后的引線鍵合操作期間增強引線部分31和半導(dǎo)體芯片32之間的導(dǎo)電性。電鍍層37形成在臺階形引線鍵合部分39上。
如高分子溶液等的粘結(jié)劑33設(shè)置在引線部分31和半導(dǎo)體芯片32之間。此外，電鍍層38由金(Au)或銀(Ag)形成，其面積等于引線框架31的下表面上施加的粘結(jié)劑面積。電鍍層38用于確保涂覆粘結(jié)劑33期間引線部分31的每個引線指有均勻的粘結(jié)劑施加區(qū)域。此外，散發(fā)半導(dǎo)體芯片32產(chǎn)生的熱的散熱層34形成在半導(dǎo)體芯片32的下面。
半導(dǎo)體芯片32和電鍍層37通過金線35相互鍵合，使引線部分31和半導(dǎo)體芯片32之間電連接。電連接的引線部分31和半導(dǎo)體芯片32嵌在模制材料中。
優(yōu)選施加在引線部分31和半導(dǎo)體芯片32之間的粘結(jié)劑33具有至少20微米的厚度T1，這是確保半導(dǎo)體芯片32不受損傷的下限。
引線部分31的一部分在引線鍵合部分39處與引線部分31的其余部分偏移，從引線部分31的一部分到半導(dǎo)體芯片32頂部的距離T2大于120微米。優(yōu)選通過將引線部分31的每個引線指彎曲預(yù)定的角度，使引線部分31與半導(dǎo)體芯片32的表面分開距離T2。這是由于引線部分31與半導(dǎo)體芯片32的所述足夠大的間距有助于在隨后的模制操作期間模制材料36中的填料平穩(wěn)流動。
圖4示出了粘結(jié)劑33施加到圖3的引線部分31上的狀態(tài)。參考圖4，分料器41設(shè)置在相距預(yù)定距離的引線部分11的多個引線指上。分料器41在圖4中箭頭指示從B到B’的方向移動的同時通過它的噴嘴41a將如高分子溶液等的液體粘結(jié)劑33分配到引線部分31的每個引線指上。
本發(fā)明的特點在于引線部分的每個引線指的寬度不同，產(chǎn)生每個引線指均勻厚度的粘結(jié)劑層42。
特別是，在以預(yù)定的間隔相互平行排列的一系列引線指之中，引線部分31的第一引線指31a和引線部分31的最后一個引線指31n的寬度比引線部分31的第三引線指31c寬至少1.4倍。第二引線指31b的寬度為第三引線指31c寬度的0.8到0.9倍。此外，第三引線指31c和最后一個引線指32c之間的引線部分的所有引線指具有相同的寬度，或者厚度差異在10％范圍之內(nèi)。
當分料器41繼續(xù)在圖4的箭頭所示從B到B’的方向內(nèi)移動將液體粘結(jié)劑33施加到引線部分的每個引線指上時，形成具有不同寬度的引線指可使每個引線指的粘結(jié)劑層42厚度均勻。
如上所述，在LOC封裝和LOC封裝的制造中，每個引線指的寬度不同，不與半導(dǎo)體芯片連接的那部分引線部分與半導(dǎo)體芯片的頂部隔開預(yù)定的距離，從而產(chǎn)生以下效果。
第一，粘結(jié)劑可以最小的厚度偏差均勻地涂覆在引線部分上，從而減少了半導(dǎo)體芯片的鈍化層上的失效，例如鈍化層上可能的龜裂問題。
第二，引線部分和半導(dǎo)體芯片相互隔開足夠的距離，所以可以減少模制操作器件由含在模制材料中的填料對半導(dǎo)體芯片表面可能的機械損傷。
第三，介于引線部分和半導(dǎo)體芯片之間的液體粘結(jié)劑起絕緣和提供器件連接的作用，由此不需要粘貼絕緣帶的額外的沖壓工藝。
雖然參考優(yōu)選實施例具體地顯示和介紹了本發(fā)明，但本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)該理解可以不脫離附帶的權(quán)利要求書限定的本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)對形式和細節(jié)進行各種修改。
權(quán)利要求
1.一種芯片上引線(LOC)半導(dǎo)體封裝包括半導(dǎo)體芯片；與半導(dǎo)體芯片相距預(yù)定距離的引線部分，引線部分有一系列不同寬度的引線指，分別鍵合到半導(dǎo)體芯片上的每個端子；以及介于半導(dǎo)體芯片和引線部分之間的粘結(jié)劑，由此連接半導(dǎo)體芯片和引線部分，并使半導(dǎo)體芯片和引線部分相互絕緣。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的LOC半導(dǎo)體封裝，其中設(shè)置在引線部分一端的第一個引線指和設(shè)置在引線部分另一端的最后一個引線指的寬度為第三引線指寬度的至少1.4倍，第二引線指的寬度為引線部分的第三引線指寬度的0.8到0.9倍，引線部分的第三引線指和最后一個引線指之間的所有引線指具有相同的寬度或者厚度差異在10％的范圍內(nèi)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的LOC半導(dǎo)體封裝，其中粘結(jié)劑施加到至少20微米的厚度。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的LOC半導(dǎo)體封裝，其中引線部分在引線部分的下表面上有電鍍層，電鍍層的面積等于粘結(jié)劑施加的面積。
5.根據(jù)權(quán)利要求4的LOC半導(dǎo)體封裝，其中電鍍層為金或銀鍍層。
6.根據(jù)權(quán)利要求1的LOC半導(dǎo)體封裝，其中不與半導(dǎo)體芯片相連的那部分引線部分底部和半導(dǎo)體芯片頂部之間的距離大于或等于120微米。
7.一種芯片上引線(LOC)半導(dǎo)體封裝的制造方法包括通過沖壓金屬板原料具有預(yù)定的形狀形成具有一系列引線指的引線部分，設(shè)置在引線部分一端的第一引線指和設(shè)置在引線部分另一端的最后一個引線指的寬度為第三引線指寬度的至少1.4倍，第二引線指的寬度為第三引線指寬度的0.8到0.9倍，引線部分的第三引線指和最后一個引線指之間的所有引線指具有相同的寬度或者厚度差異在10％的范圍內(nèi)；相對于引線部分的引線指的每個端部形成臺階形鍵合線部分，并在每個鍵合引線部分上涂覆電鍍層；在引線部分和半導(dǎo)體芯片之間施加粘結(jié)劑，并使引線部分和半導(dǎo)體芯片相互粘貼；在半導(dǎo)體芯片下面形成散熱層；用金屬絲將電鍍層鍵合到半導(dǎo)體芯片；以及在模制材料中模制連接的引線部分和半導(dǎo)體芯片。
8.根據(jù)權(quán)利要求7的方法，其中將引線部分粘貼到半導(dǎo)體芯片還包括，在施加粘結(jié)劑之前，在引線部分的每個引線指下形成電鍍層，每個電鍍層與對應(yīng)的粘結(jié)劑施加面積的尺寸相同。
9.根據(jù)權(quán)利要求7的方法，其中將引線部分粘貼到半導(dǎo)體芯片的過程中，粘結(jié)劑的厚度達到至少20微米。
全文摘要
芯片上引線(LOC)半導(dǎo)體封裝包括:半導(dǎo)體芯片;與半導(dǎo)體芯片相距預(yù)定距離的引線部分,引線部分有一系列不同寬度的引線指,分別鍵合到半導(dǎo)體芯片上的每個端子;介于半導(dǎo)體芯片和引線部分之間的粘結(jié)劑使半導(dǎo)體芯片和引線部分相互絕緣。每個引線指的寬度不同,并且不與半導(dǎo)體芯片連接的那部分引線部分與半導(dǎo)體芯片的上部隔開預(yù)定的距離,從而使用于每個引線指的粘結(jié)劑厚度均勻并減少了鈍化層上的失效。
文檔編號H01L23/50GK1264176SQ0010224
公開日2000年8月23日 申請日期2000年2月18日 優(yōu)先權(quán)日1999年2月18日
發(fā)明者黃圭成 申請人:三星航空產(chǎn)業(yè)株式會社