帶有X形管芯支托的半導體器件及其制造方法技術

一種半導體器件（１０），其特征為：　　　　其引線框包含：　　　　多根具有內部引線部分和外部引線部分的引線（１４），其中的內部引線部分確定一個有中心區域的空白區；以及　　　　多根橫穿空白區并在其中心區附近相連接的連結桿（１６）；　　　　一片安裝在連結桿上并由其支托的半導體管芯（２０）；　　　　將半導體管芯與引線內部部分進行電連接的裝置（２４）；以及　　　　一種包封半導體管芯和多根引線的內部引線部分的塑料管殼體（２８）；　　　　其中，連接桿是支持半導體管芯的唯一引線框部分，塑料管殼體和管芯支托件之間的界面面積等于金屬－塑料界面面積，半導體管芯背側的表面面積減去金屬－塑料界面面積等于管芯－塑料界面面積，金屬－塑料界面面積小于管芯－塑料界面面積，每一連結桿包括具有寬度的第一部分（１５）和具有最大寬度大于第一部分寬度的第二部分（１７），半導體管芯安裝于連結桿的第二部分上，半導體管芯有多個側邊，其中各連結桿具有將第一部分和第二部分分開的肩區，各肩區近似地平行于半導體管芯的側邊。（*該技術在2014年保護過期，可自由使用*）

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及半導體器件，更確切地說，涉及在封裝中使用X形管芯支托的半導體器件及其制造方法。
技術介紹
在塑封半導體器件中，管殼破裂是一個常見的問題。此問題的起因很多。其中之一是塑封材料與引線框片板之間的內部剝離。片板是常規引線框的一個片狀元件，用它來支托管芯。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，因而其熱膨脹系數多半都不同于周圍注塑物(即塑料)的熱膨脹系統。當半導體器件經受溫度變化時，由于熱膨脹系數的失配，就在塑料和片板的交界面處產生應力。此應力達到某一最大閾值時，就通過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，環境中的潮氣通過注塑物擴散到分層區域。一旦潮氣在管殼中積累，溫度的迅速升高將引起潮氣蒸發并膨脹，從而在分層區產生內壓氣阱。為釋放這一壓力和相關的應力，周圍的塑料就會破裂。當用戶采用回流釬焊將塑封半導體器件裝到基板上時，最易發生管殼破裂。根據器件的潮氣含量，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。已有很多現成的方法來應付管殼破裂問題。干法封裝是其中一種，此法采用充分烘烤塑封半導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體器件的成本。而且用戶還須時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題。還試用過其它已知的措施，借助于改善片板和塑料之間的粘附力，來降低內部剝裂的可能性。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心的片板。
技術實現思路
上述方法借助于對塑封材料提供更好的粘附力在某種程度上確實能降低剝裂的可能性。本專利技術使用先前未曾用過的方法，同樣有降低剝裂的優點。而且本專利技術還提到了上述各種方法沒有提及的另一個制造問題，即半導體廠家對其每一種產品需要使用不同的或特制的引線框結構。如果對不同的管芯尺寸和管腳引出都使用不同的引線框，則需要大量庫存零件，而且在推出每一個產品之前都要化費額外的時間和人力去設計新的引線框。除了庫存與設計成本外，由于需求達不到將成本降低到最小的數量，引線框本身的成本也被迫提高了。幾個分別需單獨加工的引線框的合同加起來，比引線框總數量相同的單個合同的費用要高。因此，使用可適用于幾種不同管芯尺寸的同一引線框設計，可大大降低半導體制造成本。本專利技術采用可適用于各種管芯尺寸的一種引線框，同時改善引線框和封裝材料之間的粘附力以減輕管殼破裂問題，從而達到了降低成本的目的。在本專利技術的一種形式中，半導體器件具有許多引線，由這些引線確定出一個放置管芯的區域，還具有一個橫穿管芯放置區的連結桿。半導體管芯就安裝在這一管芯放置區中的連結桿上并由連結桿支持。管芯與許多引線進行電連接并封裝在管殼體中。在本專利技術的另一形式中，連結桿與一微型片板構成一個整體，二者一起支持管芯。本專利技術的范圍還包括這些半導體器件的制造方法。附圖說明結合附圖進行下述詳細描述后，將更清楚地了解本專利技術的這些和其它的特點。值得指出的是附圖無須按比例繪制，而且本專利技術還有其它的未作特別圖示的一些實施例。圖1是本專利技術一種未封裝、無片板的半導體器件的部分俯視平面圖。圖2是圖1所示半導體器件封裝在塑料中、沿2-2線的剖面圖。圖3是適用本專利技術另一引線框結構的部分俯視平面圖。圖4是采用微型片板的本專利技術一個實施例中的又一引線框結構的部分俯視平面圖。圖5是采用圖4引線框的、經封裝的本專利技術半導體器件的剖面圖。圖6是帶有同樣適用本專利技術的微型片板的另一引線框結構的部分俯視圖。圖7是帶有適用本專利技術的微型片板的又一引線框設計的部分俯視圖。具體實施例方式本專利技術綜合了適用于不同管芯尺寸的通用引線框的特點和降低引線框與封裝材料間分離的優點。本專利技術因而可減輕管殼破裂問題。本專利技術一個實施例的俯視平面圖(圖1)示出了這些優點。半導體器件10有引線框12，引線框包括多根引線14和四個連結桿16。圖1的引線框只示出了一部分。作為本領域的普通技術人員應當了解和常規條形引線框一樣，引線14和連結桿16都向相對著的兩根橫桿(未繪出)延伸。圖中沒有將引線框12的全部引線示出。為了解本專利技術也沒有必要示出其余的部分。各引線14都有其內部引線部分，它們合起來在器件中確定一個管芯放置區域18。圖1所示特定的引線框是用于QFP(方形扁平組件)半導體管殼的；但應理解本專利技術并不只限于這一種封裝形式，這點從以下的描述中將更清楚。在QFP結構中，各連結桿16從器件10的角上開始延伸到管芯放置區18，直至與其它連結桿交匯，它們組成一個X形。在另一實施例中，連結桿可從管芯放置區的相對的側面延，從而形成“十”字形，這點可從圖1的透視圖看出。半導體管芯20安裝在連結桿16上。圖2中器件10的剖面圖所示的一種常規管芯粘合劑21被用來將管芯20安裝在連結桿16上。管芯20一般是一種集成電路，如微處理器、存儲器、模擬器件或類似器件，它們是制作在硅或其它半導體襯底上的。管芯20含有多個導電性焊點22用以通過管芯中各導電層(未繪出)將集成電路的各個部分電連接起來。電路的外部連接是通過常規引線24及引線14來實現。引線24將各焊點22與各自的引線24電連接起來。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。根據本專利技術的一個實施例，每一連結桿都有兩個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18。第二寬度部分17則實際支托管芯20。第二部分17的寬度大于第一部分15的寬度。在本專利技術的一個實施例中，各第一部分15的寬度為0.2-0.3mm(8-12密耳)數量級而各第二部分的寬度為1.0-1.5mm(40-60密耳)數量級。這兩個寬度不同的理由并非是較窄的連結桿支持不住管芯20。如從圖3可見，確保合適的管芯支持強度和穩定性的，不是寬度而是連結桿的結構。采用兩個不同寬度的理由是為了形成肩區19。肩區19為使管芯在連結桿上對準提供了參考點。管芯視控安裝設備可容易地找到肩區19，從而使管芯20準確地置于連結桿上。如圖所示，每一肩區19近似地平行于管芯20的邊。如圖3可見，肩區19以外的其它圖形也可用來幫助管芯的安裝。但應指出，這種管芯對準圖形的使用并不是本專利技術的主要特征。圖1顯示了器件10的通用特征。由于引線框12中連結桿的結構，使得幾種不同的半導體管芯尺寸和形狀都可使用。常規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大的管芯固定區，從而盡量增大管芯與片板間的粘附力。采用這種片板時，半導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，對于不同的管芯形狀和尺寸，廠家必須設計新的引線框。如前所述，新的設計工作將延誤產品的推出并增加制造成本。與傳統方法相比，本專利技術的器件消除了很多新引線框的設計。如圖1所示，器件10不使用片板，而是將管芯20安置在連結桿16上。由于連結桿16的結構，幾乎任何尺寸和形狀的管芯都可以支托。對管芯20尺寸和形狀的限制來自確定管芯放置區18的引線14的管內部分。對使本文檔來自技高網...

【技術保護點】

【技術特征摘要】
1.一種半導體器件(10)，其特征為其引線框包含多根具有內部引線部分和外部引線部分的引線(14)，其中的內部引線部分確定一個有中心區域的空白區；以及多根橫穿空白區并在其中心區附近相連接的連結桿(16)；一片安裝在連結桿上并由其支托的半導體管芯(20)；將半導體管芯與引線內部部分進行電連接的裝置(24)；以及一種包封半導體管芯和多根引線的內部引線部分的塑料管殼體(28)；其中，連接桿是支持半導體管芯的唯一引線框部分，塑料管殼體和管芯支托件之間的界面面積等于金屬-塑料界面面積，半導體管芯背側的表面面積減去金屬-塑料界面面積等于管芯-塑料界面面積，金屬-塑料界面面積小于管芯-塑料界面面積，每一連結桿包括具有寬度的第一部分(15)和具有最大寬度大于第一部分寬度的第二部分(17)，半導體管芯安裝于連結桿的第二部分上，半導體管芯有多個側邊，其中各連結桿具有將第一部分和第二部分分開的肩區，各肩區近似地平行于半導體管芯的側邊。2.權利要求1的半導體器件，其中的多根連結桿包含橫穿空白區并相交形成X形管芯支托件的多根連結桿。3.一種半導體器件(10)，其特征為各有一內部引線部分和一外部引線部分的多根引線(14)，各內部引線部分合起來確定一空白區；一種位于空白區內其形狀大體為X形的金屬管芯支托件，管...

【專利技術屬性】
技術研發人員：德詹納斯·弗蘭克，
申請(專利權)人：摩托羅拉公司，
類型：發明
國別省市：