專利名稱：用于引腳模塑封裝的倒裝芯片的有窗孔或凹槽的引腳框架結構的制作方法
背景技術：
有許多種半導體管芯封裝。在由R·優(yōu)施(Rajeev Joshi)和C·-L·吳(Chung-LinWu)于2002年10月14日提交的，申請?zhí)枮镹o.10/271654的，題目為“散熱增強的薄倒裝引腳鑄模封裝”(Thin，Thermally Enhanced Flip Chip In A Leaded MoldedPackage)的美國專利中揭示和描述可包括特殊引腳框架結構和特殊漏極夾結構的薄斷面封裝，所有這些合并在此作為參考。在該專利申請中，半導體管芯采用焊料安裝在引腳框架結構上。漏極夾粘貼在管芯頂側。管芯采用模塑材料密封。
雖然這種半導體封裝十分有用，但仍可以進行改進。例如，涉及到的一個問題是焊接縫可靠性問題。在上述管芯封裝的工藝中，半導體管芯是采用焊料安裝在引腳框架結構上的。于是在引腳框架和半導體管芯間形成焊接縫。焊接縫間和管芯與引腳框架間的狹窄間隙需填填滿模塑材料。用模塑材料填滿這些狹窄間隙是困難的。如果間隙內(nèi)未填滿模塑材料，那么半導體管芯封裝中會形成空隙。模塑材料可能是非均勻的，且會在焊接縫上產(chǎn)生導致其斷裂的應力。涉及到的另一個問題是引腳框架結構和模塑材料間的脫層問題。如果模塑材料和引腳框架結構相互間沒有很牢固的粘合，那么它們會隨時間流逝相互分離從而增加管芯封裝失效的可能性。
本發(fā)明的實施例單獨或共同涉及這些和其他問題。
發(fā)明概述本發(fā)明涉及半導體管芯封裝、適用于半導體管芯封裝的引腳框架結構，以及制造半導體管芯封裝的方法。
本發(fā)明的一個實施例涉及一種半導體管芯封裝，它包括(a)半導體管芯，它包括第一表面和第二表面；(b)引腳框架結構，它包括管芯附著區(qū)和從所述管芯附著區(qū)向外引出的多個引腳，其中管芯附著區(qū)包括一個或多個延伸通過管芯附著區(qū)的且大體定向垂直于多個引腳中這些引腳定向的窗孔，其中半導體管芯安裝在引腳框架結構的管芯附著區(qū)上；以及(c)模塑材料，它在所述的引腳框架結構的管芯附著區(qū)和半導體管芯的至少部分周圍，其中所述模塑材料也在引腳框架結構的管芯附著區(qū)里的一個或多個窗孔內(nèi)部。
本發(fā)明的另一個實施例涉及一種引腳框架結構，它包括管芯附著區(qū)；從管芯附著區(qū)引出的多個引腳；和在管芯附著區(qū)內(nèi)且延伸穿過管芯附著區(qū)的一個或多個窗孔，其中一個或多個窗孔大體定向垂直于多個引腳中的這些引腳的走向。
本發(fā)明的另一個實施例涉及一種半導體管芯封裝的成型方法，該方法包括(a)使用焊料將包括第一表面和第二表面的半導體管芯粘附到引腳框架結構內(nèi)的管芯附著區(qū)，所述引腳框架包括延伸穿過管芯附著區(qū)的一個或多個窗孔和從管芯附著區(qū)引出的多個引腳，其中一個或多個窗孔大體定向垂直于多個引腳中的這些引腳的定向；以及(b)成型至少部分環(huán)繞半導體管芯和管芯附著區(qū)的模塑材料，其中模塑材料進入到引腳框架結構的管芯附著區(qū)中的一個或多個窗孔內(nèi)。
本發(fā)明的另一個實施例涉及一種半導體管芯封裝，它包括(a)半導體管芯，它包括第一表面和第二表面；(b)引腳框架結構，它包括管芯附著區(qū)和從所述管芯附著區(qū)引出的多個引腳，其中管芯附著區(qū)包括一個或多個在管芯附著區(qū)內(nèi)的凹槽，其中使用排列一個或多個凹槽的焊料將半導體管芯安裝在引腳框架結構的管芯附著區(qū)上；以及(c)模塑材料，它環(huán)繞引腳框架結構的管芯附著區(qū)和半導體管芯的至少部分。
以下將進一步詳述本發(fā)明的這些和其他實施例。


圖1(a)示出在引腳框架結構上的半導體管芯的頂視圖。
圖1(b)示出由圖1(a)所示的在引腳框架結構上的半導體管芯的側視圖。
圖2(a)示出在引腳框架結構上的半導體管芯的頂視圖。
圖2(b)示出在引腳框架結構上的半導體管芯的頂視3(a)-3(l)示出當半導體管芯和引腳框架結構形成半導體管芯封裝時的多種視圖。
圖4(a)-4(b)示出涂覆模塑材料時的半導體管芯和引腳框架結構。
圖4(c)是成型后安裝在引腳框架上半導體管芯的剖面圖。
圖4(d)示出局部斷裂的焊料突起的剖面5(a)示出引腳框架結構的頂平面圖。
圖5(b)示出根據(jù)圖5(a)所示沿著線5(b)-5(b)截取的的引腳框架結構側視剖面圖。
圖6(a)示出具有槽形式的窗孔和凹槽的引腳框架結構的透視圖。
圖6(b)示出其上安裝有半導體管芯的引腳框架結構的透視圖。
圖7示出位于安裝至引腳框架結構的半導體管芯上的銅芯柱的近視圖。
圖8示出說明本發(fā)明實施例可靠性數(shù)據(jù)的表格。
在圖1-圖8中，相同數(shù)字表示相同元件。
具體實施例方式本發(fā)明的實施例涉及引腳框架結構、半導體管芯封裝以及制造半導體管芯封裝的方法。半導體管芯封裝可包括使用例如焊料安裝至引腳框架結構的半導體管芯。如果半導體管芯包括直立式晶體管，那么半導體管芯封裝可具有連接著半導體管芯的漏極夾或其他導電結構用于引導漏電流從半導體管芯的一端流到半導體管芯的另一端。模塑材料可以覆蓋半導體管芯和引腳框架結構的至少部分。
根據(jù)本發(fā)明的最佳實施例，在半導體管芯封裝中所使用的半導體管芯包括直立式功率晶體管。典型的直立式功率晶體管，例如，在指定本專利申請的同一代理人的美國專利No.6274905和No.6351018中作出詳述，且所有這些合并在此作為參考。直立式功率晶體管包括VDMOS晶體管。VDMOS晶體管具有通過是擴散形成的兩個或更多半導體區(qū)域的MOSFET。它具有源極區(qū)、漏極區(qū)和柵極。該器件是直立式的，其中源極區(qū)和漏極區(qū)位于半導體管芯的相對表面處。柵極可以是溝道柵極結構或平面柵極結構，并且形成在與源極區(qū)的同一表面。溝道柵極結構是優(yōu)選的，因為溝道柵極結構比平面柵極結構更窄并占據(jù)較少空間。在工作期間中，VDMOS器件中從源極區(qū)到漏極區(qū)的電流基本垂直于管芯表面。
正如本文所使用的，術語“引腳框架結構”可表示由引腳框架所引伸的結構。典型的引腳框架結構包括源極引腳結構，柵極引腳結構和可選的虛引腳結構。這些引腳框架結構中的各部分將在如下詳描。每個源極引腳結構，柵極引腳結構和虛引腳結構都可以具有一個或多個引腳。
圖1(a)示出在引腳框架結構104上的半導體管芯118。引腳框架結構104包括柵極引腳結構110和源極引腳結構106。柵極引腳結構110包括柵極引腳110(a)，而源極引腳結構106包括七個源極引腳106(a)-106(g)。此例示出七個源極引腳和一個柵極引腳。
焊接縫陣列123處在半導體管芯118和引腳框架結構104間，并且將兩者電氣和機械連接在一起。焊接縫陣列123包括多個源極焊接縫122和一個柵極焊接縫124，它們分別將位于半導體管芯118上的MOSFET源極區(qū)和柵極區(qū)與柵極引腳結構110和源極引腳結構106相連接。
引腳框架結構104具有可安裝半導體管芯118的管芯附著區(qū)130。管芯附著區(qū)130可以是非連續(xù)的，并且可以包括柵極引腳結構110的內(nèi)部分和源極引腳結構103的內(nèi)部分。多個窗孔132形成于管芯附著區(qū)130內(nèi)，同時一個窗孔132形成于管芯附著區(qū)130外部。各個窗孔132都可完全穿過引腳框架結構104的管芯附著區(qū)130。在此例中，窗孔132都是采用延長槽的形式。每個槽形窗孔132的定向都平行于每個源極引腳106(a)-106(f)和柵極引腳110(a)的定向。每個窗孔132也設置在焊接縫陣列123的相鄰焊接縫行之間。如圖1(a)所示，半導體管芯118安裝在至少一些窗孔132之上。
正如以下更詳細的描述那樣，焊接縫123可以存在于多個凹槽(圖1(a)未示出)內(nèi)，且該凹槽形成于引腳框架結構106內(nèi)。凹槽可以是平行于窗孔132的縱向凹槽。
可以使用其他接縫來代替焊接縫123。例如采用引線鍵合工藝所形成的導電芯柱(例如美國專利No.5633204所描述的，所有這些合并在此作為參考)可以用來代替或者補充焊接縫123。導電芯柱可以含有銅。如2001年6月15日提交的美國專利No。09/881787所描述的導電柱也可使用。該美國專利也是由本發(fā)明人申請的，所有這些合并在此作為參考。
圖1(b)示出在半導體管芯封裝中的引腳框架結構104上的半導體管芯118。半導體管芯118具有臨近引腳框架結構104的第一表面118(a)和遠離引腳框架結構104的第二表面118(b)。第二表面118(b)對應于在管芯118內(nèi)的MOSFET的漏極區(qū)，而MOSFET的源極和柵極區(qū)對應于半導體管芯118的第一表面。
模塑材料160環(huán)繞和覆蓋半導體管芯118的至少部分和引腳框架結構104的管芯附著區(qū)130的至少部分。源極引腳106(d)，106(e)從模塑材料160中橫向引出。在此例中，模塑材料160完全覆蓋了管芯附著區(qū)130和焊接縫陣列123。模塑材料160填滿管芯附著區(qū)130內(nèi)的窗孔132，同時也填滿半導體管芯188和引腳框架結構104間的間隙。在該例中，模塑材料160沒有覆蓋半導體管芯118的第二表面118(b)。相反的，半導體管芯118內(nèi)的第二表面118(b)和MOSFET的漏極區(qū)通過模塑材料露出使漏極區(qū)可耦合至漏極夾210。漏極夾210可提供從MOSFET的漏極區(qū)到位于引腳框架結構104另一側的電路板(圖未示出)的導電通道。在圖1(b)所示的整體管芯封裝是薄型的，并且具有良好的散熱性能。在由R·優(yōu)施(Rajeev Joshi)和C·-L·吳(Chung-Lin Wu)于2002年10月14日提交的，申請?zhí)枮镹o.10/271654，題目為“散熱增強的薄倒裝引腳鑄模封裝”(Thin，Thermally Enhanced Flip Chip In A LeadedMolded Package)的美國專利中已經(jīng)揭示和描述了薄斷面封裝、特殊引腳框架結構和特殊漏極夾結構，所有這些合并在此作為參考。上述的任何特性可以在本發(fā)明的模塑材料160可以包括任何合適的材料。合適的模塑材料包括聯(lián)苯基材料，以及多官能化交聯(lián)環(huán)氧樹脂復合材料。一種典型的材料是Plaskon AMC2-RC成膜樹脂，所述成模樹脂可從佐治亞州Alpharetta的Cookson Electronics公司購得。
圖2(a)示出通過焊接縫123陣列安裝在引腳框架結構140上的半導體管芯118。在此例中，引腳框架結構140包括具有一個柵極引腳110(a)的柵極引腳結構110、具有三個源極引腳106(a)-106(c)的源極引腳結構106和具有四個虛引腳140(4)-140(d)的虛引腳結構140。虛引腳結構140沒有電氣連接至半導體管芯118，但所述虛引腳結構為形成的管芯封裝提供結構支撐。系桿142形成于源引腳結構106內(nèi)。在制造過程中系桿142可在引腳框架結構陣列中的引腳框架結構140與其他引腳框架結構相連接。
在圖2(a)中的窗孔132也是槽。各個槽型窗孔132的定向大體垂直于(即約為90度或正好90度)各個引腳106(a)-106(c)、110(a)、140(4)-140(d)的定向。同樣，在此例中，至少兩個槽型窗孔132是一端與另一端對準排列的。槽型窗孔132可有任何合適的尺寸或間距。例如，各個槽可以是約0.2mm寬，1.0mm長，同時槽型窗孔的間距可以是約0.7mm。在其他的例子中，各個槽可以是約0.2mm寬，1.8mm長。
正如以下更詳細的描述那樣，焊接縫123可以存在于多個凹槽(圖2(a)未示出)內(nèi)，此凹槽形成于引腳框架結構106內(nèi)。凹槽可以是平行于窗孔132的縱向凹槽。
在圖2(b)中，窗孔132也是槽型的，但是定向平行于引腳106(a)-106(c)、110(a)、140(4)-140(d)的定向。然而，不同于圖1所示引腳框架結構，圖2(b)所示引腳框架結構104具有虛引腳結構140。
參照圖3(a)-3(1)描述形成管芯封裝的方法。
參照圖3(a)和3(b)，形成引腳框架結構104。引腳框架結構可使用例如(本技術領域內(nèi)已知的)沖壓工藝成形。引腳框架結構也可以通過蝕刻連續(xù)的導電帶形成預定圖案來形成。但是，如果使用沖壓，則引腳框架起始可以是由系桿連接在一起的引腳框架陣列中的許多引腳框架中的一個。在制造半導體管芯封裝的工藝過程中，可以切割引腳框架陣列以便使該引腳框架與其他引腳框架分開。切割的結果是在最終的半導體管芯封裝中的部分的引腳框架結構，諸如源極引腳和柵極引腳，可以相互電氣地和機械地去耦合。因此，半導體管芯封裝中的引腳框架結構可以是連續(xù)的金屬結構或不連續(xù)的金屬結構。
引腳框架結構104包括多個窗孔132。窗孔132可采用任何合適的工藝成型，所述工藝包括模沖、腐蝕(濕法或干法)等等。在形成窗孔132之前或之后，引腳框架結構104可以采用一層或多層材料涂覆。例如，引腳框架結構104可以包括基底金屬，諸如銅或者銅合金?；捉饘倏梢愿采w一層或多層下部塊(underbump)冶金層(metallurgy layer)。例如NiPd可以預涂覆在銅引腳結構上。引腳框架結構的總厚度可變。例如在某些實施例中，引腳框架結構的厚度可以是約8密爾(mil)(或與此值相近)。
正如以下更詳細的描述那樣，焊接縫123可以存在于多個凹槽(圖3(b)未示出)內(nèi)，此凹槽形成于引腳框架結構106內(nèi)。凹槽可以是平行于窗孔132的縱向凹槽。
在形成引腳框架結構104后，焊料123可以熔敷在引腳框架結構104的管芯附著區(qū)130上。焊料123可包括，諸如焊膏88Pb/10Sn/2Ag或95Pb/5Sn(金屬的重量百分比基于焊料的重量)。焊料123熔敷在窗孔132周圍。焊料123可以使用本技術領域內(nèi)任何合適工藝，包括浸漬、涂注、模板、電涂等等方法熔敷在引腳框架結構104上。
參照圖3(c)和3(d)，在焊料123熔敷在引腳框架結構104之后，半導體管芯118安裝在管芯附著區(qū)130上。可以使用“倒裝”芯片安裝工藝。相應地半導體管芯118可以由焊料突起?？蛇x地或是附加地，半導體管芯可以在其上裝有銅芯柱，正如由R·優(yōu)施(Rajeev Joshi)和C·-L·吳(Chung-Lin Wu)于2001年6月15號提交的美國申請No.09/881787，題目為“包括導電柱的半導體管芯(Semiconductor DieIncluding Conductive Columns)”或美國專利No.5633204中所描述的。所有這些合并在此作為參考。如圖3(d)所示，半導體管芯118的第二表面118(b)遠離引腳框架結構104。
參照圖3(e)和3(f)，在將半導體管芯118安裝在引腳框架結構104之后，焊料123可以重新熔融形成焊接縫123。焊料的回流焊接在本技術領域是眾所周知的。
參照圖3(g)和3(h)，在焊料回流步驟之后，就可以進行模塑步驟。在某些實施例中，可以使用帶狀輔助模塑工藝以便在半導體管芯、柵極引腳結構和源極引腳結構周圍模塑所述的模塑材料。例如，正如圖3(e)和3(f)所示封裝前體中，可以面對半導體管芯118的第二側面118(b)放置帶。隨后，可以將該組合置于引入模塑材料的模塑腔中。模塑材料沒有覆蓋半導體管芯118的第二表面118(b)，或者引腳框架結構中的這些引腳的外面部分。可以從半導體管芯的背部去除帶，從而通過模塑的模塑材料露出管芯的背部。以下參考圖4(a)-4(b)進一步描述帶狀輔助模塑工藝。
如圖示，模塑材料160在半導體管芯118和引腳框架結構104的管芯附著區(qū)130部分區(qū)域的上部形成。如圖3(g)所示，源極引腳106(e)和柵極引腳110(a)從鑄模的模塑材料160中橫向引出。如圖3(h)所示，在半導體管芯118的第二表面118(b)上有多余的模塑材料162。
參照圖3(i)和3(j)，在將模塑材料模塑后，可以進行切斷(debar)、去毛邊(deflash)和去廢料(dejunk)等工序。去毛邊和去廢料工序為本領域所周知，用于去除多余的模塑材料。如圖3(j)所示，使用噴水槍164從半導體管芯118的第二表面118(b)移除多余的模塑材料。在切斷工序中，如圖3(1)所示，為了進行隨后的電測試，可切斷連至柵極引腳110(a)的連接，以使引腳框架結構104上的柵極引腳與源極引腳電絕緣。
參照圖3(k)和3(l)，在去廢料、去毛邊和切斷之后，可使用電測試器166進行電學測量成型后的管芯封裝100如果管芯封裝100通過了電測試，其他各個源極引腳106(a)-106(g)可彼此分離。
由上述提及可知，引腳框架結構在管芯附著區(qū)有窗孔。在管芯附著區(qū)配置窗孔有多個優(yōu)點。首先，模塑材料通過窗孔可以很容易流入耦合至引腳框架結構的焊接縫和半導體管芯間的區(qū)域。當模塑材料完全滲透至焊接縫間區(qū)域及引腳框架結構和半導體管芯間區(qū)域時，焊接縫間區(qū)域及引腳框架結構和半導體管芯間狹窄間隙里將填滿模塑材料。由于模塑材料可以完全密封焊接縫，所以可減小焊接縫上的壓力。這就減少了焊接縫隨時間流逝損壞和失效的可能性。其次，當模塑材料進入窗孔并凝固時，凝固的模塑材料可“鎖住”引腳框架結構，這樣減少了引腳框架結構和模塑材料間分層的可能性。
在引腳框架結構內(nèi)的管芯附著區(qū)，優(yōu)選槽型形式的窗孔。這些槽可以減小焊接縫失效的可能性。例如，如圖4(a)所示，在模塑中，引腳框架結構104和半導體管芯118可以用兩個塑模放置在模塑裝置180內(nèi)。半導體管芯118可采用雙面帶188粘附在上部塑模上。引腳框架結構104具有源極引腳結構106和虛引腳結構140，它們沒有機械耦合在一起。在模塑工藝中，塑模如圖4(b)所示閉合，同時75微米的“驅(qū)入(drive-in)”(D)出現(xiàn)在引腳框架結構140內(nèi)，用來保證兩個塑模能閉合且模塑材料不會從閉合的塑模中泄漏。作為此驅(qū)入的結果，源極引腳結構106和半導體管芯118的組合起可到彎曲的懸臂作用。如圖4(c)和4(d)所示，這種彎曲會導致成型的焊接縫的破裂。為了減少這種彎曲并增加引腳框架結構104的剛性，槽型窗孔可形成，以便于垂直于引腳框架結構中的這些引腳的定向(如圖2(a)所示)。
可選地，可定向槽型窗孔，使其平行于引腳框架結構中的這些引腳的定向。如圖1(a)所示，當引腳框架結構沒有虛引腳而在相對一側源極有源極引腳的時候這些是需要的。再參考圖4(a)，如果虛引腳140是像圖1(a)中源極引腳106(f)那樣的功能性源極引腳，則如圖4(a)所示的兩個引腳將像圖1(a)所示引腳框架結構106那樣機械耦合在一起。在這種情況下，在模塑工藝過程中，當上部塑模閉合時，引腳框架結構可能過于剛性，而需要一些彎曲以減少在半導體管芯118和引腳框架結構104間的焊接縫上的壓力。如圖1(a)所示，更為柔性的引腳框架結構104可以通過使槽型窗孔定向平行于引腳框架結構中的這些引腳的定向來提供。
因此，引腳框架結構可以包括一個單元(例如有一個管芯附著焊盤和7個源極引腳的引腳框架結構)或者引腳框架結構可以包括兩個單元(例如引腳框架結構可以包括一個有三個源極引腳的單元及有虛引腳的第二單元)。管芯附著焊盤(DAP)(或者管芯附著區(qū))可以具有不同的特性。例如，對一個具有7個源極引腳的引腳框架結構(一個單元)而言，在管芯附著焊盤內(nèi)的槽與引腳定向呈0度。對具有3個源極引腳的引腳框架結構(兩個單元)而言，在管芯附著焊盤內(nèi)的槽可與各個引腳呈90度。在以上任意一種情況下，凹槽(如下所述)可位于管芯附著焊盤內(nèi)。
圖5(a)-5(b)根據(jù)本發(fā)明的另一實施例示出的引腳框架結構104。引腳框架結構104具有管芯附著區(qū)130、多個源極引腳106(a)-106(c)和從管芯附著區(qū)130向外引出的柵極引腳130。管芯附著區(qū)130有多個在其內(nèi)形成的槽型窗孔132。多個凹槽190分別形成在相鄰的槽型窗孔132間。這些凹槽190金屬可接受焊料，所述焊料用于將半導體管芯(在圖5(a)-5(b)中未示出)電氣和機械地耦合至引腳框架結構104。
凹槽190可有任意合適的深度、長度和寬度。例如，一個凹槽可以是深50微米(或更淺)(見圖5(b)中的“T”)，寬約0.3毫米(或更寬)(見圖5(a)中的“L2”)，和長于約1毫米(見圖5(a)中的“L1”)。凹槽的中心線可與半導體管芯上的焊料突起一致，所述突起將安裝在管芯附著區(qū)。凹槽190可通過管芯附著區(qū)突顯出，或者可以僅在管芯附著區(qū)的一個特定部分內(nèi)突顯出。
圖6(a)示出如圖5(a)-5(b)所示的一種引腳框架結構104的透視圖。圖6(b)示出如圖6(a)所示一種在引腳框架結構104上的半導體管芯118的透視圖。在將半導體管芯118安裝在引腳框架結構104之后，該組合就可進入如前所述的下一步工序(例如模塑、去毛邊、去廢料、測試等等)。
如圖5(a)-5(b)和圖6(a)-6(b)所示實施例具有其他優(yōu)勢。例如，如果半導體管芯118在其底部表面有銅突起，高硬度的銅突起會擠壓引腳框架結構上的焊膏，而且會產(chǎn)生15微米厚的鍵合線厚度(參見例如，圖7中“T2”的厚度，所述圖7示出在引腳框架結構104上環(huán)繞粘附在半導體管芯118上的銅芯柱的焊料400)。這個薄粘合線厚度在高壓模塑工藝中會分層。它也在銅突起與焊膏以及焊膏與引腳框架結構的兩種界面上產(chǎn)生較高的熱應力。凹槽允許其控制用來粘附管芯的焊料的厚度，而且允許其使用更多焊料。由此產(chǎn)出更強的可兼容的焊接縫(在模塑工藝中)。這些凹槽在倒裝工藝中也提供周知的、重復性圖案將突起的管芯排列在引腳框架結構上。這樣，凹槽也能具備如同排列標記的有利功能。
圖8示出了顯示應用在本發(fā)明實施例上的不同測試的表格。每個測試的樣本都由具有3個垂直于引腳的槽的源極引腳結構(參見圖2(a))。
表格的每一行示出不同的限定數(shù)和實例種類。在列中，“單元級”指的是測試在封裝級進行，“板級”指示著測試在安裝后的板級進行。“ACLV”指的是在121攝氏度、15磅/平方英寸(表壓)、100％相對濕度和預置條件L-1(一級)情況下進行的高壓測試?！癟MCL”指的是在零下65攝氏度到零上150攝氏度、15分鐘停頓時間和預置條件L-1(一級)的情況下的溫度循環(huán)。在“板級”情況下的“TMCL”指的是在零下10攝氏度到零上100攝氏度、15分鐘停頓時間的情況下進行的溫度循環(huán)?！癙RCL”指的是在125攝氏度，兩分鐘導通、兩分鐘關閉的情況下進行的功率循環(huán)。如表格中數(shù)據(jù)所示，“0/79”表明79個樣本中有0個樣本在實施指定測試后失效。因此，本發(fā)明的實施例在相關測試條件下是可靠的。這些測試條件在JEDEC StandardJESD22-A-102-C(Accelerated Moisture Resistance-Unbiased Autoclave)；EIA/JEDEC Standard JESD22-A113-B(Preconditioning of Nonhermetic SurfaceMount Device Prior to Reliability Test)；JEDEC StandardJESD22-A104-B(Temperature Cycling)；和EIA/JEDEC StandardEIA/JESD22-A105-B(Test Method A105-B，Power and Temperature Cycling)中有更詳細的描述。在此所述的每份發(fā)表連同任何專利及專利申請，所有這些合并在此作為參考。
本文所采用的術語和表述用作表述的術語而非限制。且在這類所示出和所描述特點的排外等效內(nèi)容的術語和表述或其一部分的使用中都沒有這種意圖，可以理解的是，各種修改都可在所要求的發(fā)明范圍內(nèi)。例如，雖然詳細描述了槽型窗孔，但是在某些實施例中圓形孔可選的單獨使用或與槽型窗孔同時使用。此外，任何實施例的一個或多個特點可以與任何其他特別描述的實施例的一個或多個特點組合而不背離本發(fā)明的范圍。
權利要求
1.一種半導體管芯封裝，其特征在于，包括(a)半導體管芯，它包括第一表面和第二表面；(b)引腳框架結構，它包括管芯附著區(qū)和從管芯附著區(qū)向外引出的多個引腳，其中管芯附著區(qū)包括一個或多個窗孔，所述窗孔延伸穿過管芯附著區(qū)且定向成大體垂直于所述多個引腳中的這些引腳的定向，其中半導體管芯安裝在引腳框架結構的管芯附著區(qū)上；以及(c)模塑材料，它環(huán)繞引腳框架結構的管芯附著區(qū)的和半導體管芯的至少一些部分，其中模塑材料也在引腳框架結構的管芯附著區(qū)里的一個或多個窗孔內(nèi)。
2.如權利要求1所述的半導體管芯封裝，其特征在于，所述管芯附著區(qū)包括至少兩個從一端到另一端對準的槽。
3.如權利要求1所述的半導體管芯封裝，其特征在于，所述引腳框架結構包括具有多個源極引腳的源極引腳結構，所述多個源極引腳從模塑材料橫向引出。
4.如權利要求1所述的半導體管芯封裝，其特征在于，所述引腳框架結構包括源極引腳結構、柵極引腳結構和虛引腳結構。
5.如權利要求1所述的半導體管芯封裝，其特征在于，半導體管芯包括第二表面處的漏極區(qū)以及第一表面處的源極區(qū)和柵極區(qū)，其中引線框架結構包括源極引腳結構，該結構耦合至源極區(qū)且包括多個從模塑材料中橫向引出的多個源極引腳；以及柵極引腳結構，該結構耦合至柵極區(qū)且包括從模塑材料橫向引出的柵極引腳，其中所述半導體管芯封裝進一步包括耦合至半導體管芯漏極區(qū)的漏極夾。
6.如權利要求1所述的半導體管芯封裝，其特征在于，所述半導體管芯包括第二表面處的漏極區(qū)，以及第一表面處的源極區(qū)與柵極區(qū)，其中半導體管芯封裝進一步包括在半導體管芯中的耦合至漏極區(qū)的漏極夾。
7.如權利要求1所述的半導體管芯封裝，其特征在于，所述一個或多個窗孔可采用伸長槽的形式。
8.如權利要求1所述的半導體管芯封裝，其特征在于，所述引腳框架結構包括銅或銅合金。
9.如權利要求1所述的半導體管芯封裝，其特征在于，所述管芯附著區(qū)進一步包括在引腳框架結構內(nèi)形成的多個凹槽。
10.如權利要求9所述的半導體管芯封裝，其特征在于，引腳框架結構包括銅或銅合金。
11.一種引腳框架結構，其特征在于，它包括管芯附著區(qū)；從管芯附著區(qū)引出的多個引腳；以及在管芯附著區(qū)內(nèi)且延伸穿過管芯附著區(qū)的一個或多個窗孔，其中所述一個或多個窗孔被定向成大體垂直于所述多個引腳中的引腳。
12.如權利要求11所述的引腳框架結構，其特征在于，所述窗孔采用伸長槽形式。
13.如權利要求11所述的引腳框架結構，其特征在于，所述窗孔采用伸長槽形式，其中從從一端到另一端對準至少兩個伸長槽。
14.如權利要求11所述的引腳框架結構，進一步包括在管芯附著區(qū)內(nèi)成形的多個凹槽。
15.一種形成半導體管芯封裝的方法，其特征在于，它包括(a)使用焊料將具有第一表面和第二表面的半導體管芯附著到引腳框架結構內(nèi)的管芯附著區(qū)，所述引腳框架結構包括延伸通過管芯附著區(qū)的一個或多個窗孔和從管芯附著區(qū)引出中的多個引腳，其中一個或多個窗孔被定向成大體垂直于所述多個引腳中的這些引腳的定向；以及(b)模塑至少部分環(huán)繞半導體管芯和管芯附著區(qū)的模塑材料，其中所述模塑材料進入引腳框架結構的管芯附著區(qū)內(nèi)的一個或多個窗孔。
16.如權利要求15所述的方法，其特征在于，所述半導體管芯包括直立式功率MOSFET。
17.如權利要求15所述的方法，其特征在于，所述引腳框架結構包括銅。
18.如權利要求15所述的方法，其特征在于，所述窗孔采用伸長槽的形式，其中從一端到另一端對準至少兩個伸長槽。
19.如權利要求15所述的方法，其特征在于，所述引腳框架結構包括銅或者和銅合金。
20.一種半導體管芯封裝，其特征在于，它包括(a)半導體管芯，它包括第一表面和第二表面；(b)引腳框架結構，它包括管芯附著區(qū)和從管芯附著區(qū)引出的多個引腳，其中管芯附著區(qū)包括在管芯附著區(qū)內(nèi)的一個或多個凹槽，其中使用焊料將半導體管芯安裝在引腳框架結構的管芯附著區(qū)，所述焊料可置于一個或多個凹槽內(nèi)；以及(c)模塑材料，它環(huán)繞引腳框架結構的管芯附著區(qū)和半導體管芯的至少一些部分。
21.如權利要求20所述的半導體管芯封裝，其特征在于，所述管芯附著區(qū)包括至少一個延伸穿過管芯附著區(qū)的窗孔。
22.如權利要求21所述的半導體管芯封裝，其特征在于，所述窗孔采用槽的形式，所述槽被定向成大體垂直于所述多條引腳中的這些引腳。
23.如權利要求21所述的半導體管芯封裝，其特征在于，所述窗孔采用槽的形式，所述槽被定向成大體平行于所述多條引腳中的這些引腳。
全文摘要
揭示了一種半導體管芯封裝方法。在一個實施例中，管芯封裝包括具有第一表面和第二表面的半導體管芯和引腳框架結構，所述引腳框架結構具有管芯附著區(qū)和從所述管芯附著區(qū)向外引出的多個引腳。管芯附著區(qū)包括一個或多個窗孔。模塑材料環(huán)繞引腳框架結構的管芯附著區(qū)和半導體管芯的至少部分。所述模塑材料也在一個或多個窗孔內(nèi)。
文檔編號H01L21/60GK1969383SQ200480008197
公開日2007年5月23日 申請日期2004年4月1日 優(yōu)先權日2003年4月11日
發(fā)明者R·喬希, C·-L·吳 申請人:費查爾德半導體有限公司