相關(guān)專利申請案

本申請案主張于2014年11月20日提出申請的共同擁有的第62/082,338號美國臨時專利申請案的優(yōu)先權(quán)，所述美國臨時專利申請案特此出于所有目的以引用方式并入本文中。

本發(fā)明涉及集成電路封裝，特定來說涉及針對集成電路的所謂的扁平無引線封裝。

背景技術(shù)：

扁平無引線封裝是指具有集成引腳以用于表面安裝到印刷電路板(pcb)的一種類型的集成電路(ic)封裝。扁平無引線有時可被稱作微引線框架(mlf)。扁平無引線封裝(舉例來說，包含四方扁平無引線(qfn)及雙扁平無引線(dfn))提供經(jīng)囊封ic組件與外部電路之間的物理及電連接(例如，連接到印刷電路板(pcb))。

一般來說，用于扁平無引線封裝的接觸引腳不延伸超出封裝的邊緣。引腳通常由單引線框架形成，所述單引線框架包含用于ic的裸片的中心支撐結(jié)構(gòu)。引線框架及ic囊封于通常由塑料制成的外殼中。每一引線框架可是引線框架矩陣的一部分，所述矩陣經(jīng)模制以囊封數(shù)個個別ic裝置。通常，通過切割穿過引線框架的任何連結(jié)部件而所述矩陣鋸切開以將個別ic裝置分離。鋸切或切割工藝還暴露沿著封裝的邊緣的接觸引腳。

一旦經(jīng)鋸切，裸露的接觸引腳可針對回流焊接提供不良連接或不提供連接。接觸引腳的經(jīng)暴露面可不提供用以提供可靠連接的充分可潤濕側(cè)面?；亓骱附邮怯糜趯⒈砻姘惭b組件附接到pcb的優(yōu)選方法，其打算熔融焊料且加熱鄰接表面而不使電組件過熱，且借此減小對所述組件的損壞的風(fēng)險。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

因此，改進(jìn)用于回流焊接工藝(其用以將扁平無引線封裝安裝到外部電路)的扁平無引線接觸引腳的可潤濕表面的工藝或方法可提供qfn或其它扁平無引線封裝中的ic的經(jīng)改進(jìn)電性能及機(jī)械性能。

根據(jù)本發(fā)明的實施例，一種用于制造集成電路(ic)裝置的方法可包含：將ic芯片安裝到引線框架的中心支撐結(jié)構(gòu)上，將所述ic芯片接合到多個引腳中的至少一些引腳，囊封所述引線框架及經(jīng)接合ic芯片，向所述經(jīng)囊封引線框架中鋸切階狀切口，對所述多個引腳的經(jīng)暴露部分進(jìn)行電鍍，及切割所述ic封裝以使其擺脫棒條。所述引線框架可包含：多個引腳，其從所述中心支撐結(jié)構(gòu)延伸；及棒條，其連接所述多個引腳、遠(yuǎn)離所述中心支撐結(jié)構(gòu)。可在不將所述經(jīng)接合ic封裝與所述棒條分離的情況下使用第一鋸切寬度沿著一組切割線向所述經(jīng)囊封引線框架中鋸切所述階狀切口，借此暴露所述多個引腳的至少一部分?？赏ㄟ^使用小于所述第一鋸切寬度的第二鋸切寬度在所述組切割線處鋸切穿過所述經(jīng)囊封引線框架而切割所述ic封裝以使其擺脫所述棒條。

根據(jù)另一實施例，一種用于將集成電路(ic)裝置安裝于印刷電路板(pcb)上的方法可包含：將ic芯片安裝到引線框架的中心支撐結(jié)構(gòu)上，將所述ic芯片接合到多個引腳中的至少一些引腳，囊封所述引線框架及經(jīng)接合ic芯片，向所述經(jīng)囊封引線框架中鋸切階狀切口，對所述多個引腳的經(jīng)暴露部分進(jìn)行電鍍，切割所述ic封裝以使其擺脫棒條，及將所述扁平無引線ic封裝附接到所述pcb。所述引線框架可包含：多個引腳，其從所述中心支撐結(jié)構(gòu)延伸；及棒條，其連接所述多個引腳、遠(yuǎn)離所述中心支撐結(jié)構(gòu)?？稍诓粚⑺鼋?jīng)接合ic封裝與所述棒條分離的情況下使用第一鋸切寬度沿著一組切割線鋸切所述階狀切口，借此暴露所述多個引腳的至少一部分。可通過使用小于所述第一鋸切寬度的第二鋸切寬度在所述組切割線處鋸切穿過所述經(jīng)囊封引線框架而切割所述ic封裝以使其擺脫所述棒條。可使用回流焊接方法將所述ic封裝的所述多個引腳連結(jié)到所述pcb上的相應(yīng)接觸點以將所述ic封裝附接到所述pcb。

根據(jù)另一實施例，一種呈扁平無引線封裝的集成電路(ic)裝置可包含ic芯片，所述ic芯片安裝到引線框架的中心支撐結(jié)構(gòu)上且與所述引線框架囊封在一起以形成具有底部面及四個邊的ic封裝。所述ic裝置可包含一組引腳，所述引腳具有沿著所述ic封裝的所述四個邊的下部邊緣暴露的面。所述ic裝置可包含沿著所述ic封裝的所述底部面的周界深入到所述ic封裝中的階狀切口，所述階狀切口包含所述組引腳的所述經(jīng)暴露面。面對包含所述階狀切口的所述多個引腳的經(jīng)暴露部分的底部可為經(jīng)電鍍的。

附圖說明

圖1是展示根據(jù)本發(fā)明的教示的穿過安裝于印刷電路板(pcb)上的扁平無引線封裝的實施例的橫截面?zhèn)纫晥D的示意圖。

圖2a是以側(cè)視圖與仰視圖展示典型qfn封裝的一部分的圖片。圖2b展示通過鋸切穿過經(jīng)囊封引線框架而暴露的沿著qfn封裝的邊緣的銅接觸引腳的面的放大視圖。

圖3是展示在回流焊接工藝未能提供到pcb的充分機(jī)械連接及電連接之后的典型qfn封裝的圖片。

圖4a及4b是展示在具有用于回流焊接的高可潤濕側(cè)面的扁平無引線封裝中并入有本發(fā)明的教示的經(jīng)封裝ic裝置的部分視圖的圖片。

圖5a是在提供經(jīng)改進(jìn)焊料連接的回流焊接工藝之后的圖4的經(jīng)封裝ic裝置的圖片；圖5b是展示經(jīng)改進(jìn)焊料連接的放大細(xì)節(jié)的圖式。

圖6是展示可用于實踐本發(fā)明的教示的引線框架的俯視圖的圖式。

圖7是圖解說明用于制造呈并入有本發(fā)明的教示的扁平無引線封裝的集成電路(ic)裝置的實例性方法的流程圖。

圖8a到8c是圖解說明用于制造呈并入有本發(fā)明的教示的扁平無引線封裝的集成電路(ic)裝置的實例性方法的一部分的示意圖。

圖8d及8e是在完成圖8a到8c的工藝步驟之后的ic裝置封裝的圖片。

圖9a是圖解說明用于制造呈并入有本發(fā)明的教示的扁平無引線封裝的集成電路(ic)裝置的實例性方法的一部分的示意圖。

圖9b及9c是在完成圖9a的工藝步驟之后的ic裝置封裝的圖片。

圖10a及10b是圖解說明用于制造呈并入有本發(fā)明的教示的扁平無引線封裝的集成電路(ic)裝置的實例性方法的一部分的示意圖。

圖10c是在完成圖10a及10b的工藝步驟之后的ic裝置封裝的圖片。

圖11a及11b是圖解說明用于制造呈并入有本發(fā)明的教示的扁平無引線封裝的集成電路(ic)裝置的實例性方法的一部分的示意圖。

圖11c是在完成圖11a及11b的工藝步驟之后的ic裝置封裝的圖片。

具體實施方式

圖1是展示穿過安裝于印刷電路板(pcb)12上的扁平無引線封裝10的橫截面視圖的側(cè)視圖。封裝10包含接觸引腳14a、14b，裸片16，引線框架18及囊封件20。裸片16可包含任何集成電路，無論其被稱為ic、芯片及/或微芯片。裸片16可包含安置于半導(dǎo)體材料(例如硅)的襯底上的一組電子電路。

如圖1中所展示，接觸引腳14a是其中焊料20a未保持附接到接觸引腳14a的經(jīng)暴露面的失敗的回流工藝的原因；通過鋸切封裝10以擺脫引線框架矩陣(圖6中更詳細(xì)地展示且在下文論述)而形成的接觸引腳14a的裸露的銅面可促成此類失敗。相比來說，接觸引腳14b展示通過成功的回流過程形成的經(jīng)改進(jìn)焊接連接20b。此經(jīng)改進(jìn)連接提供電連通及機(jī)械支撐兩者。接觸引腳14b的面可能在回流過程之前已被電鍍(例如，利用錫電鍍)。

圖2a是以側(cè)視圖與仰視圖展示典型qfn封裝10的一部分的圖片。圖2b展示通過鋸切穿過經(jīng)囊封引線框架18而暴露的沿著qfn封裝10的邊緣的銅接觸引腳14a的面24的放大視圖。如圖2a中所展示，接觸引腳14a的底部22被電鍍(例如，利用錫電鍍)但經(jīng)暴露面24是裸銅。

圖3是在回流焊接工藝未能提供到pcb12的充分機(jī)械連接及電連接之后的典型qfn封裝10的圖片。如圖3中所展示，接觸引腳14a的裸銅面24在回流焊接之后可提供不良連接或不提供連接。接觸引腳14a的經(jīng)暴露面24可不提供用以提供可靠連接的充分可潤濕側(cè)面。

圖4a及4b是展示并入有本發(fā)明的教示的經(jīng)封裝ic裝置30的部分視圖的圖片，其中引腳32的經(jīng)暴露面部分33及底部表面34兩者已電鍍有錫以產(chǎn)生呈扁平無引線封裝的ic裝置30，所述封裝具有用于回流焊接的高可潤濕側(cè)面，從而提供如在圖1中的接觸引腳14b處所展示且在圖5的圖片中所示范的經(jīng)改進(jìn)焊料連接。如所展示，ic裝置30可包括四方扁平無引線封裝。在其它實施例中，ic裝置30可包括雙扁平無引線封裝，或其中引線并不大大延伸超出封裝的邊緣且經(jīng)配置以將ic表面安裝到印刷電路板(pcb)的任何其它封裝(例如，任何微引線框架(mlt))。

圖5a是展示在于引腳32的經(jīng)暴露面部分33及引腳32的底部表面34兩者上進(jìn)行電鍍的情況下的經(jīng)封裝ic裝置30的圖片，其示范在回流焊接工藝之后連接到pcb36的經(jīng)改進(jìn)連接。圖5b是展示在使用回流焊接工藝附接到pcb36之后的ic裝置30的放大橫截面細(xì)節(jié)的圖式。如在圖5a及5b中可見，焊料38沿著底部表面34及面部分33兩者連接到引腳32。

圖6展示可用于實踐本發(fā)明的教示的引線框架40。如所展示，引線框架40可包含中心支撐結(jié)構(gòu)42、從所述中心支撐結(jié)構(gòu)延伸的多個引腳44，及連接所述多個引腳、遠(yuǎn)離所述中心支撐結(jié)構(gòu)的一或多個棒條46。引線框架40可包含金屬結(jié)構(gòu)，所述金屬結(jié)構(gòu)提供通過引腳44與安裝到中心支撐結(jié)構(gòu)42的ic裝置(圖6中未展示)進(jìn)行的電連通并且為所述ic裝置提供機(jī)械支撐。在一些應(yīng)用中，ic裝置可膠合到中心支撐結(jié)構(gòu)42。在一些實施例中，ic裝置可被稱為裸片。在一些實施例中，裸片或ic裝置上的墊或接觸點可通過接合(例如，線接合、球接合、楔接合、柔性接合、熱超聲接合或任何其它適當(dāng)接合技術(shù))連接到相應(yīng)引腳。在一些實施例中，引線框架40可通過蝕刻或沖壓制造。引線框架40可是引線框架40a、40b的矩陣的一部分以供在分批處理中使用。

圖7是圖解說明用于制造呈并入有本發(fā)明的教示的扁平無引線封裝的集成電路(ic)裝置的實例性方法50的流程圖。方法50可提供用于將ic裝置安裝到pcb的經(jīng)改進(jìn)連接。

步驟52可包含對上面產(chǎn)生ic裝置的半導(dǎo)體晶片進(jìn)行背面研磨。典型的半導(dǎo)體或ic制造可使用大約750μm厚的晶片。此厚度可在高溫處理期間提供抵抗翹曲的穩(wěn)定性。相比來說，一旦完成ic裝置，大約50μm到75μm的厚度可為優(yōu)選的。背面研磨(還稱作背面精磨(backlap)或晶片薄化)可從晶片的與ic裝置相對的側(cè)移除材料。

步驟54可包含鋸切及/或切割晶片以將ic裝置與形成于同一晶片上的其它組件分離。

步驟56可包含將ic裸片(或芯片)安裝于引線框架的中心支撐結(jié)構(gòu)上。所述ic裸片可通過膠合或任何其它適當(dāng)方法由中心支撐結(jié)構(gòu)附接。

在步驟58處，可將ic裸片連接到從引線框架的中心支撐結(jié)構(gòu)延伸的個別引腳。在一些實施例中，裸片或ic裝置上的墊及/或接觸點可通過接合(例如，線接合、球接合、楔接合、柔性接合、熱超聲接合或任何其它適當(dāng)接合技術(shù))連接到相應(yīng)引腳。

在步驟60處，可囊封ic裝置與引線框架以形成組合件。在一些實施例中，此包含模制到塑料殼中。如果使用塑料模制，那么可后接后模制固化步驟以使外殼硬化及/或凝固。

在步驟62處，可向經(jīng)囊封組合件中鋸切階狀切口?？裳刂贿x擇為與引線框架的至少一組引腳交叉的一組切割線做出所述階狀切口。可使用階狀切口鋸切寬度做出所述階狀切口。在一些實施例中，所述階狀切口鋸切寬度可為大約0.4mm。在一些實施例中，可向具有約0.2mm的厚度的引線框架中做出大約0.1mm到0.15mm深的第一階狀切口。因此，所述第一階狀切口并不完全切割穿過引腳。

圖8圖解說明可在步驟62處使用的階狀切口的一個實施例的工藝，其中圖8a到8c包含展示步驟62的側(cè)視圖的示意圖。如圖8a中所展示，引腳44可囊封于塑料模制件48中。引線框架40中的引腳44及/或任何其它引線可具有厚度t。如圖8b中所展示，階狀切口鋸切寬度ws及深度d并不將引腳44與相鄰封裝完全分離。圖8c展示沿著底部表面44a及階狀切口44b暴露的引腳44。圖8d及8e是展示在步驟62已完成之后的引腳44的等角視圖。

步驟64可包含化學(xué)去毛邊及電鍍工藝以覆蓋連接引腳的經(jīng)暴露底部區(qū)域。

圖9圖解說明可在步驟64處使用的電鍍工藝的一個實施例的結(jié)果。圖9a是展示囊封于塑料模制件48中的引腳44的呈橫截面的示意性側(cè)視圖，所述引腳具有如關(guān)于步驟62所論述的階狀切口。另外，已在引腳44的經(jīng)暴露表面(包含底部表面44a及階狀切口44b)上沉積電鍍層45。圖9b及9c是展示經(jīng)電鍍引腳44的圖片。

步驟66可包含執(zhí)行隔離切割。隔離切割可包含鋸切穿過每一封裝的引腳以將所述引腳彼此電隔離?？墒褂眯∮谟糜谧龀鲭A狀切口的鋸切寬度的鋸切寬度進(jìn)行隔離切割。在一些實施例中，可用具有大約0.24mm的厚度的刀片進(jìn)行所述隔離切割。

圖10圖解說明可在步驟66處使用的隔離切割的一個實施例的工藝。圖10a及10b是展示囊封于塑料模制件48中且在階狀切割及對經(jīng)暴露表面的電鍍之后的引腳44的橫截面?zhèn)纫晥D的示意圖。在于步驟64中沉積電鍍層45之后，進(jìn)行超出引腳44的全厚度t的為寬度wi的隔離切割，如圖10b中所展示。wi比ws窄，從而留下經(jīng)電鍍階狀切口的在隔離切割之后剩余的至少一部分。與步驟62相比來說，隔離切割的深度大于引腳44的總厚度t，使得引線框架40的個別引腳44與電路將不再通過引線框架矩陣及/或棒條46進(jìn)行電連通。圖10c是展示在完成步驟66之后的引腳44的圖片。

一旦完成隔離切割，步驟68可包含對ic裝置的測試及標(biāo)記?？赏ㄟ^更改各種步驟的次序、添加步驟及/或消除步驟來改變方法50。舉例來說，可在不執(zhí)行隔離切割及/或?qū)c裝置的測試的情況下根據(jù)本發(fā)明的教示產(chǎn)生扁平無引線ic封裝。所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員將能夠在不背離本發(fā)明的范圍或意圖的情況下使用這些教示開發(fā)替代方法。

步驟70可包含單個化切割以在其中引線框架40是引線框架矩陣40的一部分的實施例中將ic裝置與棒條、引線框架及/或其它附近ic裝置分離。單個化切割可包含以小于階狀切口鋸切寬度的鋸切寬度鋸切穿過與階狀切割及/或隔離切割相同的切割線。在一些實施例中，單個化鋸切寬度可為大約0.3mm。單個化切割僅暴露引線框架的引腳的裸銅的一部分。引腳的另一部分保持電鍍且不受最后鋸切步驟的影響。

圖11圖解說明可在步驟70處使用的單個化切割的一個實施例的工藝。圖11a及11b是展示囊封于塑料模制件48中且在階狀切割、對經(jīng)暴露表面的電鍍以及隔離切割之后的引腳44的橫截面?zhèn)纫晥D的示意圖。在步驟68中的任何測試及/或標(biāo)記之后，穿過全封裝進(jìn)行寬度wf的單個化切割，如圖11b中所展示。wf比ws窄，從而留下經(jīng)電鍍階狀切口的在單個化切割之后剩余的至少一部分。圖11c是展示在完成步驟66之后的引腳44的圖片。

步驟72可包含將經(jīng)分離ic裝置(在其封裝中)附接到pcb或其它安裝裝置。在一些實施例中，ic裝置可使用回流焊接工藝附接到pcb。圖5b展示已安裝于印刷電路板上且通過回流焊接工藝附接的ic裝置的引腳區(qū)域的視圖。本發(fā)明提供的半鋸切切口或階狀切口可將可潤濕側(cè)面或圓角高度增加到占60％且滿足(舉例來說)汽車消費者要求。因此，根據(jù)本發(fā)明的各種教示，可改進(jìn)扁平無引線裝置的“可潤濕側(cè)面”且通過回流焊接工藝做出的每一焊接接點可在視覺及/或性能測試期間提供經(jīng)改進(jìn)性能及/或增加的接受率。

相比來說，用于扁平無引線集成電路封裝的常規(guī)制造工藝可使引腳連接不具有用于回流焊接工藝的充分可潤濕表面。即便在將封裝與引線框架或矩陣分離之前電鍍經(jīng)暴露引腳，典型工藝中所使用的最后的鋸切步驟也僅留下引腳的經(jīng)暴露面上的裸銅。