[发明专利]半导体器件封装及其制造方法

说明书

相关申请交叉引用 

本申请要求2003年8月14日提交的美国临时申请No.60/494,982(律师案卷号102479-100)的优选权，该申请通过引用整体结合于此。 

技术领域

本发明涉及半导体器件封装。更具体地说，本发明涉及基于引脚框的半导体器件封装，以及用于制造基于引脚框的半导体器件封装的方法。 

背景技术

在基于引脚框的半导体器件封装中，电信号通过导电引脚框在至少一个半导体器件(管芯)和诸如印刷电路板之类的外部电路之间传输。引脚框包括多条引线，每条都具有内引线末端和相对的外引线末端。内引线末端被电连接到管芯上的输入/输出(I/O)焊盘，并且外引线末端提供封装主体外的端子。在外引线末端在封装主体的面上终止时，该封装被称作“无引脚”封装，而如果外引线延伸过封装主体的周界，则该封装被称作“有引线”封装。公知的无引脚封装的示例包括方形扁平无引脚(QFN)封装，这种封装沿正方形封装主体的底部的周界设置有四组引线；以及双列扁平无引脚(DFN)封装，这种封装沿封装主体的底部相对侧设置有两组引线。在共同拥有的已公开美国专利申请公开号US 2003/0203539 A1中公开了用于制造QFN封装的方法，该专利申请于2002年4月29日提交，并且通过引用整体结合于此。 

管芯到内引线的末端的连接一般使用引线接合法、载带自动键合 (TAB)法或者倒装芯片法连接。在引线接合或TAB法中，内引线末端距离管芯一定距离终止，并且通过细直径线或导电带被电连接到管芯顶上的I/O焊盘。管芯可由支撑焊盘支撑，支撑焊盘由引线围绕。在倒装芯片法中，引脚框的内引线末端在管芯下延伸，并且管芯被倒装，以使管芯上的I/O焊盘通过直接电连接(例如，焊接连接)接触内引线末端。 

在应用引线键合的无引脚封装中，引线一般以两种通用配置之一形成。在第一配置中，如图1所示，每条引线10基本上由靠近封装侧面设置的支柱组成。支撑焊盘12一般设置在引线10之间，用于支撑管芯14。引线10和支撑焊盘12可以包括锁定结构，例如从引线10和支撑焊盘12伸出的突出(tab)16，其与模塑料(molding compound)协作来将引线10和支撑焊盘12保持在封装内。这种配置的一个缺点在于其需要相对较长的键合引线18来将管芯14上的I/O焊盘连接到引线10。使用较长的键合引线18增加了管芯14和引线10之间的电阻，从而对封装的性能造成负面影响。并且，键合引线18相对昂贵，并且易碎，因此，不期望使用大量键合引线18。由于对于小尺寸封装工业上趋向使用越来越小的芯片尺寸，这对于给定的封装尺寸增加了键合引线18的长度，所以加剧了该问题。 

在引线键合无引脚封装的第二种一般配置中，如图2所示，引线10包括插入部分20，其从连接支柱的板朝支撑焊盘12延伸。插入部分20减少了所需键合引线18的长度，从而克服图1的配置的某些问题。然而，图2的配置自身也有问题，因为在将管芯键合到引线时难以维持插入部分20上的键合点的共面性。 

应用倒装芯片键合法的无引脚封装一般使用类似于在图2中所示的配置，但是没有支撑焊盘12。插入部分20在管芯14下延伸，并且芯片被倒装以使管芯14上的I/O焊盘可以被焊接到插入部分20上的键合点。使用这种倒装芯片键合方法的配置也存在在将管芯14键合到引线10时维持插入部分20上的键合点的共面性的问题。 

在使用引线键合的情形中，键合引线18一般使用三种引线键合 技术之一被附接：超声波键合，热压键合和热声键合。 

在热声键合中，压力和超声波振动突发的组合被施加来形成冶金冷焊点。超声波键合形成所谓的“楔形键合”。在楔形键合中，键合沿引线18的侧面发生，同时引线18一般平行于引线10的表面延伸，如图2中的19处所示。 

在热压键合中，施加压力和上升的温度的组合以形成焊点。另一方面，热声键合使用压力和上升的温度的组合，并且超声波振动突发被施加来形成焊点。热压和热声键合技术一般在I/O焊盘处形成所谓的“球键合”，在引线10处形成楔形键合。在球键合中，键合发生在引线18的端点处，同时引线18一般在连接点处垂直于I/O焊盘的表面延伸，如图2中的21处所示。实际上所有热压和热声键合都使用金或金合金引线执行。