專利名稱：半導(dǎo)體器件的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是關(guān)于一種半導(dǎo)體器件的制造方法，更具體地說是關(guān)于能有效應(yīng)用于樹脂封裝式半導(dǎo)體器件的連接技術(shù)。
圖8為普通引線框架的平面圖，該引線框架用于普通樹脂封裝式半導(dǎo)體器件，特別是樹脂封裝型64 KSRAM大規(guī)模集成電路的生產(chǎn)中。圖中，數(shù)碼100表示框架，101為外引線，102為內(nèi)引線，103為連接桿，104為臺面，105為臺面的引線。
在樹脂封裝式半導(dǎo)體器件生產(chǎn)中有這樣一種趨勢，即管殼邊緣與固定芯片的臺面之間的距離隨著芯片尺寸增大的趨勢而變得越來越窄。其原因是由于對于芯片來說，管殼的尺寸是標(biāo)準(zhǔn)化了的，盡管芯片的尺寸在增大，管殼的尺寸卻不能變大。
因此，可以預(yù)料這必然會大大降低所謂短引線的粘著性，因?yàn)樵诮Y(jié)構(gòu)上，作為外電極的這些導(dǎo)線埋在構(gòu)成管殼的樹脂中的那部分長度較短，所以引線很容易脫落，而且在引線彎曲過程中，引線與樹脂之間很易產(chǎn)生剝離。
本發(fā)明的發(fā)明人發(fā)現(xiàn)這可能導(dǎo)致低劣的電接觸、降低抗?jié)裥缘龋瑥亩档桶雽?dǎo)體器件的可靠性。
1980年1月15日，株式會社工業(yè)調(diào)查會發(fā)行、日本微電子學(xué)協(xié)會編寫的《集成電路安裝技術(shù)》一書的149-150頁上對樹脂封裝式半導(dǎo)體器件作了描述。
本發(fā)明的目的是提供一種改進(jìn)的半導(dǎo)體器件的制造方法，特別是安裝大芯片的半導(dǎo)體器件的制造方法。
本發(fā)明的目的以及新穎特征將由下面的說明及附圖表達(dá)清楚。
確切地說，本發(fā)明是這樣來改善內(nèi)引線與構(gòu)成管殼的樹脂間的粘結(jié)力的，即，在樹脂封裝的半導(dǎo)體器件中使引線延伸到待安裝芯片的電路形成面上或其附近，或者延伸到此芯片主要的非電路形成面上或其附近，這樣就能使引線的內(nèi)引線部分延長。


圖1為沿圖2中Ⅰ-Ⅰ線的剖面圖，它表示用本發(fā)明的實(shí)施例1的方法制造的半導(dǎo)體器件;
圖2為表示實(shí)施例1的半導(dǎo)體器件的芯片與引線關(guān)系的平面圖;
圖3為實(shí)施例1的方法中所用引線框架的部分平面圖，它表示了電渡過程中框架的狀態(tài);
圖4為表示用本發(fā)明的實(shí)施例2的方法制造的半導(dǎo)體器件的芯片與引線關(guān)系的平面圖;
圖5為沿圖4中Ⅴ-Ⅴ線的部分剖面圖，它表示出實(shí)施例2的半導(dǎo)體器件的內(nèi)部結(jié)構(gòu);
圖6為沿圖7中Ⅵ-Ⅵ線的剖面圖，圖7表示用本發(fā)明的實(shí)施例3的方法制造的半導(dǎo)體器件;
圖7為表示實(shí)施例3的半導(dǎo)體器件的芯片與引線間關(guān)系的平面圖;
圖8為普通樹脂封裝的半導(dǎo)體器件生產(chǎn)中所用的引線框架的平面圖。
〔實(shí)施例1〕圖1為沿圖2中Ⅰ-Ⅰ線的剖面圖，它為用本發(fā)明實(shí)施例1的方法制造的半導(dǎo)體器件。圖2為表示實(shí)施例1的芯片與引線關(guān)系的平面圖。
實(shí)施例1的半導(dǎo)體器件是一個所謂的樹脂封裝式半導(dǎo)體器件。即，半導(dǎo)體芯片1與起外引線作用的引線2的內(nèi)引線部分一起埋在構(gòu)成管殼3的樹脂當(dāng)中，如環(huán)氧樹脂(以下稱為“封裝樹脂”)，引線2在管殼外面的外部引線在靠近管殼3的邊上向下彎曲。
在普通的樹脂封裝式半導(dǎo)體器件中，芯片與一個起安裝板作用的臺面相接觸，臺面的尺寸實(shí)質(zhì)上與芯片相同，而起芯片電極作用的壓焊塊則通過起壓焊線作用的細(xì)金屬絲與布置在臺面外圍的引線的內(nèi)端部分形成電連接。
而在實(shí)施例1的半導(dǎo)體器件中，引線延伸到芯片1的背面(即不形成半導(dǎo)體集成電路的主要非電路形成面)。芯片靠粘結(jié)劑6與聚酰亞胺樹脂的絕緣薄片5相連，該薄片與這些引線粘連在一起。在這種情況下，引線框架上沒有安裝芯片用的臺面。絕緣薄片使引線之間達(dá)到電絕緣。在本實(shí)施例中，如果沒有絕緣薄片5，引線之間就會通過導(dǎo)電的芯片1產(chǎn)生短路。為了避免短路，在芯片1和引線之間放置了該絕緣薄片5。
如圖2所示，上述芯片1與引線2的位置關(guān)系是這樣的，引線2a的外引線沿芯片1上不準(zhǔn)備形成壓焊塊7的兩邊(以下，稱“無壓焊塊形成邊”)排列，引線2a的內(nèi)引線在該芯片1的背面(主要的非電路形成面)延伸，而其端部2b則一直從該芯片打算形成壓焊塊7的邊上延伸出來。絕緣薄片5粘接到引線2a上，芯片1用其為主要非電路形成面的下表面與絕緣薄片5的上表面相接。
在普通的樹脂封裝式半導(dǎo)體器件中，具有在芯片1下面延伸的內(nèi)引線的引線2a被封裝樹脂埋置的地方只有從管芯邊緣到臺面附近的非常有限的長度，只能提供很短的引線。
普通的短引線通常有一個問題，即由于與封裝樹脂只有很小的粘接面積，其抗拉強(qiáng)度較低，所以引線容易從管殼上脫落。由于短引線和封裝樹脂間的粘接面積隨著芯片尺寸的增大而減少，因此，這個問題隨著芯片尺寸的增大變得嚴(yán)重起來。
相反，在實(shí)施例1的半導(dǎo)體器件中與上述短引線相應(yīng)位置上提供的內(nèi)引線很長，因此引線2a與封裝樹脂的粘接面積很大。這樣，引線和封裝樹脂間的粘接強(qiáng)度能得到大的改進(jìn)。因此，即使在用大芯片的半導(dǎo)體器件中，也能有效地防止引線和封裝樹脂之間交界面處的剝離(這種剝離可能在進(jìn)行彎折外引線或類似的工作時發(fā)生)，這樣，可以避免水從外面通過剝離部分侵入封裝樹脂中的芯片。因此能改善半導(dǎo)體器件的抗?jié)裥?。而且，由于絕緣薄片5與引線2a粘得很牢，引線2a就有很高的抗拉強(qiáng)度。
此外，因?yàn)闊釋?dǎo)率與散熱能力比封裝樹脂高的金屬引線2a在芯片1表面的很大范圍上與之接觸，盡管接觸是通過絕緣薄片5進(jìn)行的，芯片在工作狀態(tài)時產(chǎn)生的熱也能夠通過引線直接向外散發(fā)。因此，用本發(fā)明的方法制造的半導(dǎo)體器件具有散熱能力很好的結(jié)構(gòu)。
除此之外，由于芯片1與引線2a的電連接是靠把芯片上的壓焊塊7a與分布在壓焊塊附近并靠近芯片邊緣的導(dǎo)線2a端部2b用導(dǎo)線焊接在一起而達(dá)到的，所以壓焊線8可以弄得很短。因此，可以防止互相貼近的壓焊線之間、壓焊線與鄰近的引線之間或壓焊線與芯片之間的偶然接觸。換句話說，可以防止短路故障。再則，由于壓焊線短而減少了壓焊線8的總量，因此降低了成本。
實(shí)施例1中的半導(dǎo)體器件是易于制造的，其方法是做一個預(yù)先確定好形狀的引線框架，把絕緣薄片5粘接在引線的內(nèi)引線預(yù)定部位，用粘合劑把芯片1粘在絕緣薄片5上，把芯片1的壓焊塊與引線的鍵合部分用壓焊線連結(jié)起來，再用與普通樹脂封裝式半導(dǎo)體器件生產(chǎn)中相同的步驟裝配。在這種情況下，絕緣薄片5不僅起到防止引線間偶然短路的絕緣體的作用，而且起到在機(jī)械強(qiáng)度上加強(qiáng)引線框架的作用。
上述引線的導(dǎo)線鍵合部分可以用，例如，局部電鍍方法淀積金來形成。
圖3是帶有絕緣薄片5的引線框架的局部平面圖，薄片5事實(shí)上粘結(jié)在連接桿9以內(nèi)的部分。圖中沒有畫出的引線框架部分，如，框架部分和外引線部分，其形狀與圖8所示的那些部分相似。在用實(shí)施例1的方法制造的半導(dǎo)體器件中，由于絕緣薄片本身起著局部電鍍掩模的作用，所以只使用一塊帶有一個窗口(如圖3中帶點(diǎn)部分所示)的局部電鍍掩模，就能夠用有良好導(dǎo)線鍵合能力的材料(如金)只在引線2的端部2b處進(jìn)行選擇性局部電鍍。從而簡化了掩模制備方法，使鍵合部分的形成容易實(shí)現(xiàn)。
圖3中，只示出沿芯片短邊提供間隙的掩模。但是，使用具有沿平行于連接桿9的芯片長邊提供間隙的窗口的掩模就能夠容易地在所有圍繞絕緣薄片5的引線上進(jìn)行局部電鍍。用這種方法，能夠容易地制備芯片周圍都具有壓焊塊的半導(dǎo)體器件。
〔實(shí)施例2〕圖4是表明用本發(fā)明另一個實(shí)施例的方法制造的半導(dǎo)體器件中芯片與引線關(guān)系的平面圖。
實(shí)施例2中的半導(dǎo)體器件與實(shí)施例1中的不同，它沒有絕緣薄片5，但采用了一個比芯片1小的臺面。
準(zhǔn)確地說，在實(shí)施例2的半導(dǎo)體器件中，芯片1用絕緣材料制成的粘合劑11粘在臺面和引線2a的內(nèi)引線上，引線2a的外引線沿著芯片的無壓焊塊的邊排列?？捎玫慕^緣材料粘合劑包括聚酰亞胺樹脂、硅橡膠以及陶瓷。
在實(shí)施例2中，由于沒有絕緣薄片5，熱能夠從芯片1直接散發(fā)出去。因此與實(shí)施例1相比，熱阻又有所降低，因而可靠性相應(yīng)地更高。
此外，由于加上了臺面10，芯片的連接強(qiáng)度也有了保障。
圖5為沿圖4Ⅴ-Ⅴ面的局部剖面圖，它表示出芯片1與引線2的尖端部分的電連接狀態(tài)。在引線2a的尖端部分2b上做出一個凹槽2c。在用粘合劑粘連芯片1時，由于粘合劑11可能流出來弄臟鍵合部分12的表面，有時用導(dǎo)線8不能完成芯片1的壓焊塊7和鍵合部分12之間的連接。上述凹槽2c用作阻斷粘合劑11流動的屏障，以避免發(fā)生鍵合失效。
〔實(shí)施例3〕圖6為用本發(fā)明又一個實(shí)施例的方法制造的半導(dǎo)體器件的剖面。圖7為表示上述半導(dǎo)體器件中芯片與引線關(guān)系的平面圖。
本實(shí)施例的半導(dǎo)體器件與實(shí)施例1與2中的器件不同在于，內(nèi)引線是在芯片的電路形成面上面延伸的。
特別是，如圖6所示，芯片1借助于電路形成面上的粘合劑6連接到聚酰亞胺樹脂絕緣薄片5上，該薄片5粘接在內(nèi)引線的背面。在這種情況下，絕緣薄片5起到防止引線間發(fā)生偶然短路的絕緣體作用。除此之外，絕緣薄片5還起到增強(qiáng)引線在那里的機(jī)械強(qiáng)度的作用。
如圖7所示，絕緣薄片5的大小不能蓋過與之粘接的芯片1上的壓焊塊。引線2a的外引線沿芯片無壓焊塊的邊分布，其內(nèi)引線在絕緣薄片的上表面延伸。引線2a的內(nèi)引線粘連在上述絕緣薄片5上，其端部置于壓焊塊的附近。
由于本實(shí)施例中的半導(dǎo)體器件具有焊接在芯片1的電路形成面一側(cè)的內(nèi)引線，所以它的散熱能力比實(shí)施例1中的器件要優(yōu)越。
聚酰亞胺絕緣薄片5用于防止半導(dǎo)體器件在受到外來α射線照射時失效。也就是說，絕緣薄片5起到阻止α射線從外面侵入該器件的作用。由于絕緣薄片覆蓋在電路形成面上，也就使在α射線條件下工作的可靠性得到了改善。
在具有保護(hù)芯片1之電路形成面上布線和電路的鈍化絕緣薄膜的半導(dǎo)體器件中，可能不太需要防止引線間短路的絕緣薄片，或者不僅可以用絕緣材料也可以用導(dǎo)電材料作為粘接芯片與引線的粘接劑。
在實(shí)施例3中，引線2a的端部放置在靠近壓焊塊7的內(nèi)部位置上，它們之間的位置關(guān)系和實(shí)施例1中的情況相反。因此，焊接方向也相反。不過，焊接距離基本上與實(shí)施例1相同。
本發(fā)明的功效如下。
(1)、在樹脂封裝式半導(dǎo)體器件中，內(nèi)引線在安放于器件內(nèi)的芯片的電路形成面上或在其附近，或者在該芯片的主要非電路形成面上或在其附近延伸，能夠大大改善內(nèi)引線與封裝樹脂的粘接力。因此，即使安放大的芯片，也能防止引線從封裝樹脂中脫落。
在本發(fā)明中，至少有一根引線在芯片上面或下面延伸。結(jié)果，大大改善了內(nèi)引線與封裝樹脂的粘接力。因此，即使安放大的芯片，也能防止引線從封裝樹脂中脫落。
(2)、能防止在進(jìn)行外引線彎折時發(fā)生引線與封裝樹脂間粘接面的剝離。
(3)、即使半導(dǎo)體器件的管殼很小，其中安放的芯片很大，也能提供抗?jié)裥院芎玫母呖煽啃园雽?dǎo)體器件。
(4)、當(dāng)內(nèi)引線固定在芯片的主要非電路形成面上時，工作狀態(tài)下產(chǎn)生的熱量能通過這些引線有效地向外散發(fā)。
(5)、當(dāng)在上述(4)所述的器件中在芯片與內(nèi)引線間安放一絕緣薄片時，能夠改善芯片的連接強(qiáng)度。
(6)制備一個在預(yù)定部位粘有絕緣薄片的引線框架并把芯片固定在絕緣薄片上，就能容易地形成(5)中所述結(jié)構(gòu)。
(7)、由于通過把絕緣薄片粘接在引線框架的預(yù)定部位能加固引線，所以即使框架含有大量的細(xì)引線，引線框架也很容易加工。
(8)、由于引線框架具有粘連在預(yù)定部位上的絕緣薄片，而且局部電鍍掩模具有一個其大小可為絕緣薄片四周或局部提供空隙的窗口，由于絕緣薄片也起到局部電鍍掩模的作用，故這些技術(shù)的組合使相應(yīng)于上述空隙的導(dǎo)線部位能容易地受到局部電鍍。
(9)、內(nèi)引線固定在芯片的電路形成面上，使電路在工作狀態(tài)時產(chǎn)生的熱量能更直接地通過引線散發(fā)出去。
(10)、在內(nèi)引線和芯片之間提供用于阻止α射線對半導(dǎo)體元件輻射的絕緣薄片能保護(hù)半導(dǎo)體元件和包含這一元件的電路免受α射線的輻射。因此能改善半導(dǎo)體器件抗α射線的可靠性。
(11)、在固定于芯片電路形成面或非電路形成面上的引線的靠近芯片安放部分地方提供凹槽或凸起，能防止用來把引線粘在芯片或與芯片連接的絕緣薄片上的粘合劑流出來沾污鍵合部分的表面。因此，能防止發(fā)生低劣的導(dǎo)線鍵合。
上面已用實(shí)施例對本發(fā)明作了具體說明。不過，本發(fā)明并不只局限于上述實(shí)施例，無需多說，本發(fā)明能夠在不偏離本發(fā)明主要方法的范圍內(nèi)產(chǎn)生各種各樣的變換型式。
例如，所有實(shí)施例談到的情況都是內(nèi)引線直接或間接固定在芯片的主表面上。不過，本發(fā)明并不只限于這種情況、全部或部分內(nèi)引線可以在電路形成面或主要非電路形成面附近延伸。
所有實(shí)施例涉及的情況中引線只在與所謂短引線位置相應(yīng)的芯片一側(cè)延伸。然而，本發(fā)明不只限于這種情況，它還包括具有長的內(nèi)引線的引線在普通半導(dǎo)體器件中延伸的情況。絕緣薄片不只限于聚酰亞胺一種，還可以是一種硅橡膠。當(dāng)然，還可以把象碳化硅(SiC)粉這樣的填料加進(jìn)粘合劑和/或絕緣薄片，以便改進(jìn)散熱能力。
在實(shí)施例1和3中，可以不一定使用絕緣薄片。相反，實(shí)施例2可以用絕緣薄片。
防止引線粘合劑象實(shí)施例2中所說的那樣外流的屏障也不只限于凹槽，還可以用突起部分達(dá)到屏障的作用。這種屏障當(dāng)然也可以在實(shí)施例1和3中使用。
以上的說明主要涉及到本發(fā)明應(yīng)用于所謂DIP(雙列直插塑料)式半導(dǎo)體器件，這種器件與作為本發(fā)明背景的應(yīng)用領(lǐng)域有關(guān)。不過，本發(fā)明不只限于這種器件。本發(fā)明的技術(shù)能有效地應(yīng)用于具有各種形式的管殼結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體器件，例如扁平管殼結(jié)構(gòu)，只要管殼是用樹脂封裝的。
權(quán)利要求
1.一種半導(dǎo)體器件的制造方法，包括下列步驟(1)制備一包含多根引線的引線框架，每根引線均有一個內(nèi)引線部分和一個外引線部分；(2)把一絕緣片固定在所述引線的一個或幾個內(nèi)引線部分上一(3)將一其上具有多個壓焊塊的芯片固定在所述絕緣片上；(4)用壓焊線使所述內(nèi)引線部分和相應(yīng)的壓焊塊之間實(shí)現(xiàn)電連接；(5)把所述芯片、所述內(nèi)引線部分和所述壓焊線密封在樹脂內(nèi)。
2.如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體器件的制造方法，其中，所述絕緣片至少是由硅橡膠、聚酰亞胺薄膜或有機(jī)材料中的一種制成的的。
3.一種制造半導(dǎo)體器件的工藝過程，包括下列步驟(1)制備一包含多根引線的引線框架，每根引線均有一個內(nèi)引線部分和一個端部，這些內(nèi)引線部分基本在一個平面內(nèi)延伸并分成第一、第二、第三和第四組，各組均有多根內(nèi)引線部分;(2)把一絕緣片固定在所述引線的內(nèi)引線部分上;(3)將一矩形半導(dǎo)體芯片固定在所述絕緣片上，所述芯片上至少有一個電子器件和多個壓焊塊，該芯片有第一、第二、第三和第四側(cè)邊;(4)用壓焊線使所述內(nèi)引線部分和相應(yīng)的壓焊塊實(shí)現(xiàn)電連接;(5)將所述芯片、內(nèi)引線部分和壓焊線密封在樹脂內(nèi);其中，所述第一組內(nèi)引線部分至少和所述芯片的第一側(cè)邊相交，且其端部延伸到靠近所述芯片的第三側(cè)邊排列的壓焊塊附近;所述第二組內(nèi)引線部分至少和所述芯片的第一側(cè)邊相交，且其端部延伸到靠近所述芯片的第四側(cè)邊排列的壓焊塊附近，所述第三組內(nèi)引線部分至少和所述芯片的第二側(cè)邊相交，且其端部延伸到靠近所述芯片的第三側(cè)邊排列的壓焊塊附近。所述第四組內(nèi)引線部分至少和所述芯片的第二側(cè)邊相交，且其端部延伸到靠近所述芯片的第四側(cè)邊排列的壓焊塊附近。
4.如權(quán)利要求3所述的制造半導(dǎo)體器件的工藝過程，其中，所述絕緣片至少是由硅橡膠、聚酰亞胺薄膜或有機(jī)材料中的一種制成的。
全文摘要
一種半導(dǎo)體器件的制造方法，制備一包含多根引線的引線框架，使其內(nèi)引線部分在芯片的電路形成面上延伸(在內(nèi)引線部分與電路形成面之間固定有絕緣片)，或使內(nèi)引線部分在芯片主要非電路形成面上延伸，從而延長內(nèi)引線在芯片之上或其附近的長度來改進(jìn)樹脂封裝半導(dǎo)體器件中引線與封裝樹脂間的粘結(jié)力，而提高半導(dǎo)體器件的可靠性。
文檔編號H01L21/50GK1052396SQ90110138
公開日1991年6月19日 申請日期1986年3月19日 優(yōu)先權(quán)日1985年3月25日
發(fā)明者沖永隆寺, 館宏, 尾崎弘, 大寬治, 古川道明, 山崎康行 申請人:株式會社日立制作所, 日立弗爾希工程株式會社