具有引脚侧壁爬锡功能的半导体封装结构及其制造工艺制造技术

本发明专利技术涉及一种具有引脚侧壁爬锡功能的半导体封装结构及其制造工艺，所述结构包括基岛和引脚，所述引脚包括平面部分和弧形部分，所述弧形部分位于平面部分外侧，所述弧形部分的凸面朝向外下侧，所述基岛正面设置有芯片，所述芯片通过金属焊线与引脚形成电性连接，所述引脚、基岛以及芯片外围区域包封有塑封料，所述平面部分和弧形部分的外表面暴露于塑封料之外。本发明专利技术可有效增加引脚侧边镀锡面积，同时可以避免引脚外凸弧形处残留有空气无法排出，从而提高产品的焊接性能与焊接的可靠性。

Semiconductor encapsulation structure with pin side climbing tin function and its manufacturing process

The present invention relates to a semiconductor packaging structure and a manufacturing process with a pin side wall climbing function. The structure includes a base island and a pin. The pin comprises a plane part and an arc part. The arc part is located on the outer side of the plane, and the convex surface of the arc section is facing to the lower side. The front of the base island is provided with the front side. The chip is electrically connected to the pin through a metal welding line. The pin, the base island and the peripheral area of the chip are sealed with plastic sealing material, and the outer surface of the plane part and the arc section is exposed to the plastic sealing material. The invention can effectively increase the tin plating area of the side side of the pin and avoid the residual air in the outer convex arc of the pin, thus improving the welding performance of the product and the reliability of the welding.

【技术实现步骤摘要】
具有引脚侧壁爬锡功能的半导体封装结构及其制造工艺
本专利技术涉及一种具有引脚侧壁爬锡功能的半导体封装结构及其制造工艺，属于半导体封装

技术介绍
随着现代科技的发展，半导体封装得到了广泛应用。它在雷达、遥控遥测、航空航天等的大量应用对其可靠性提出了越来越高的要求。而因半导体焊接不良造成的失效也越来越引起了人们的重视，因为这种失效往往是致命的，不可逆的。因此，在半导体行业得到一个好的焊接可靠性是非常重要的，半导体焊接面的锡层可以使得焊接更加牢固，特别是汽车电子。众所周知，QFN(QuadFlatNo-leadPackage，四侧无引脚扁平封装)和DFN(DuadFlatNo-leadPackage，双侧无引脚扁平封装)为无引脚封装，其中央位置有一个大面积裸露的焊盘，具有导热作用，在大焊盘的封装外围有实现电气连接的导电焊盘。通常散热焊盘与导电焊盘一起贴装在电路板上，但在现有技术中存在了塑封体切割后金属引脚的侧面因无锡层界面，导致PCB板上的锡膏无法爬上塑封体侧面的金属区域。而造成金属引脚侧面虚焊或是冷焊的问题是无法在外观上清楚的检视出来的，尤其是应用在汽车电子中的一级安全与二级安全上，所以塑封体的侧面金属引脚的爬锡尤为重要。为解决这个问题，业内常规做法对引线框引脚背面外端进行切割(参见图1A)，形成阶梯状的台阶，后续再进行切割作业(参见图1B)，这样就可以得到在引脚侧面具有台阶的封装结构(参见图1C)，从而提高其焊接PCB时的可靠性。但是此种引脚具有台阶的封装结构底部的裸露焊盘和导电焊盘与PCB上的热焊盘进行焊接时，如图1D中A处所示，引脚台阶处容易残留有空气无法排出，造成焊锡结合性不好。特别是在产品工作时，残留在台阶内处的空气会因为产品受热产生空气膨胀，可能会引起PCB焊盘与塑封体引脚间的锡层开裂，导致产品电性功能接触不良，严重时还会直接造成电性功能停止工作。另外，此种引脚具有台阶的封装结构的制造过程中，需要先对引线框引脚背面外端进行切割，后续再对完成封装的引线框正面进行切割作业，其需要进行两次切割作业，其会导致切割效率降低，也容易加速切割刀具的耗损，增加了制造成本。业内还有另外的做法是对引线框引脚背面外端半蚀刻，形成水滴状的凹槽（参见图1E），由于蚀刻特性，通过此种方法形成的凹槽会是内凹的圆弧，此种结构的引脚凹槽处同样容易残留有空气无法排出(参见图1F)，造成焊锡结合性不好。另外业内还有一种具有L形外引脚（见图1G）或J形外引脚（见图1H）封装结构，其利用传统的外引脚封装的引线框架进行装片、打线、包封作业，在冲切制程前其具有一定长度的外引脚（见图1I），在冲切制程时需要将成型模具伸入外引脚与塑封体之间，并将外引脚朝塑封体侧面进行弯折而制得L形外引脚或C形的外引脚，此种L形外引脚或C形外引脚封装，会因为其外引脚具有相当的高度，所以在该封装结构贴装在PCB板时，会使焊锡沿外引脚因毛细现象爬升到一定的高度，使其焊接PCB时具有较高的焊接强度。然而此种通过切筋成型形成L形外引脚或C形外引脚的封装结构，在形成L形外引脚或C形外引脚时，亦然也存在以下缺陷：首先、在进行外引脚成型时外引脚朝塑封体侧面进行弯折，图1G和图1H中A处的内引脚会因金属的反弹作用力的影响下，致使金属引脚有由塑封体向下向外拨开的应力，而在此作用力向下的情况下，容易造成A处内引脚上表面与塑封料下表面之间产生分层现象。严重的情况下甚至会导致A处焊线与内引脚之间形成断路，从而导致产品的失效；其次，该种L形外引脚或C形外引脚封装结构在进行外引脚成型时，外引脚朝塑封体侧面进行弯折是将成型模具伸入外引脚与塑封体之间再进行折弯成型，由于金属引脚具有一定的弹性系数，会导致外引脚受到应力会回弹的关系，致使外引脚形成如图1J中的B处那样形成较大的喇叭形开口，而很难形成如图1G中垂直贴紧塑封体侧面的形状；最后，该种L形外引脚或C形外引脚封装结构具有较大的体积，由于是将外引脚折弯形成L形外引脚或C形外引脚封装结构，其相较于传统的内引脚封装来看，具有较宽的封装体宽度，不利于小型化封装体的发展趋势。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是针对上述现有技术提供一种具有引脚侧壁爬锡功能的半导体封装结构，其引脚具有外凸的弧形部分以及与之相连与塑封体具有相同高度的侧壁部分。在焊接PCB时，焊锡可以沿竖直侧壁部分爬升到较高的高度，从而增加焊锡与引脚的结合面积，同时爬锡状态直接从外观就能清晰地分辨出焊接的状态。另外，在爬锡的过程中，引脚的外凸弧形结构可以使引脚处的空气沿外凸弧形排出，可以避免焊锡中残留有气泡对引脚与PCB的结合不良，从而提高产品的焊接性能、焊接的可靠性；本专利技术一种具有引脚侧壁爬锡功能的半导体封装结构的制造工艺，其利用蚀刻工艺在载板上形成具有一定深度的凹槽，通过在凹槽中电镀金属层，可形成具有竖直侧壁的引脚，由于其引脚的竖直侧壁是电镀形成，而不是把传统框架的外引脚进行切筋成型而成，所以侧壁的形成过程不会因为金属引脚的金属回弹应力导致引脚与塑封料之间的分层，进而影响产品的可靠性。另外本专利技术不用进行切割，只需要去除载板就可以实现原本阵列式的塑封体单体化，充分地节省了更多切割工序中的设备成本、材料成本、人工成本以及质量成本。本专利技术解决上述问题所采用的技术方案为：一种具有引脚侧壁爬锡功能的半导体封装结构，它包括基岛和引脚，所述引脚包括平面部分和弧形部分，所述弧形部分位于平面部分外侧，所述弧形部分的凸面朝向外下侧，所述基岛正面设置有芯片，所述芯片通过金属焊线与引脚形成电性连接，所述引脚、基岛以及芯片外围区域包封有塑封料，所述平面部分和弧形部分的外表面暴露于塑封料之外。一种具有引脚侧壁爬锡功能的半导体封装结构，它包括基岛和引脚，所述引脚包括平面部分和侧壁部分，所述侧壁部分位于平面部分外侧，所述平面部分与侧壁部分之间通过弧形部分平滑过渡连接，所述弧形部分的凸面朝向外下侧，所述基岛正面设置有芯片，所述芯片通过金属焊线与引脚形成电性连接，所述基岛、引脚以及芯片外围区域包封有塑封料，所述侧壁部分的高度与塑封料齐平，所述平面部分、弧形部分和侧壁部分的内表面包覆在塑封料之内，所述平面部分、弧形部分和侧壁部分的外表面均暴露于塑封料之外。所述基岛和引脚为电镀形成的金属线路层。一种具有引脚侧壁爬锡功能的半导体封装结构的制造工艺，所述工艺包括以下步骤：步骤一、取一片金属载板；步骤二、在金属载板正面及背面贴覆或印刷可进行曝光显影的光阻材料，利用曝光显影设备对金属载板表面的光阻材料进行曝光、显影与去除部分光阻材料，以露出金属载板表面需要进行蚀刻图形区域；步骤三、在金属载板正面完成曝光显影的区域进行化学蚀刻，蚀刻形成侧边是弧形的凹槽，蚀刻完成后去除金属载板表面的光阻膜；步骤四，在金属载板正面及背面贴覆或印刷可进行曝光显影的光阻材料，利用曝光显影设备对金属载板表面的光阻材料进行曝光、显影与去除部分光阻材料，以露出金属载板表面需要进行电镀图形区域；步骤五、在金属载板正面凹槽内部分电镀上金属线路层，形成引脚和基岛，引脚包括平面部分和弧形部分，弧形部分位于平面部分外侧，弧形部分的凸面朝向外下侧，完成后去除金属载板表面的光阻膜；步骤六、在基岛表面涂覆粘结物质或焊料，然后在粘结物质或焊料上植入芯片，在芯本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种具有引脚侧壁爬锡功能的半导体封装结构，其特征在于：它包括基岛（1）和引脚（2），所述引脚（2）包括平面部分（2.1）和弧形部分（2.2），所述弧形部分（2.2）位于平面部分（2.1）外侧，所述弧形部分（2.2）的凸面朝向外下侧，所述基岛（1）正面设置有芯片（4），所述芯片（4）通过金属焊线（5）与引脚（2）形成电性连接，所述引脚（2）、基岛（1）以及芯片（4）外围区域包封有塑封料（6），所述平面部分（2.1）和弧形部分（2.2）的外表面暴露于塑封料（6）之外。

【技术特征摘要】
1.一种具有引脚侧壁爬锡功能的半导体封装结构，其特征在于：它包括基岛（1）和引脚（2），所述引脚（2）包括平面部分（2.1）和弧形部分（2.2），所述弧形部分（2.2）位于平面部分（2.1）外侧，所述弧形部分（2.2）的凸面朝向外下侧，所述基岛（1）正面设置有芯片（4），所述芯片（4）通过金属焊线（5）与引脚（2）形成电性连接，所述引脚（2）、基岛（1）以及芯片（4）外围区域包封有塑封料（6），所述平面部分（2.1）和弧形部分（2.2）的外表面暴露于塑封料（6）之外。2.一种具有引脚侧壁爬锡功能的半导体封装结构，其特征在于：它包括基岛（1）和引脚（2），所述引脚（2）包括平面部分（2.1）和侧壁部分（2.3），所述侧壁部分（2.3）位于平面部分（2.1）外侧，所述平面部分（2.1）与侧壁部分（2.3）之间通过弧形部分（2.2）平滑过渡连接，所述弧形部分（2.2）的凸面朝向外下侧，所述基岛（1）正面设置有芯片（4），所述芯片（4）通过金属焊线（5）与引脚（2）形成电性连接，所述基岛（1）、引脚（2）以及芯片（4）外围区域包封有塑封料（6），所述侧壁部分（2.3）的高度与塑封料（6）齐平，所述平面部分（2.1）、弧形部分（2.2）和侧壁部分（2.3）的内表面包覆在塑封料之内，所述平面部分（2.1）、弧形部分（2.2）和侧壁部分（2.3）的外表面均暴露于塑封料（6）之外。3.根据权利要求1所述的一种具有引脚侧壁爬锡功能的半导体封装结构，其特征在于：所述基岛（1）和引脚（2）为电镀形成的金属线路层。4.一种具有引脚侧壁爬锡功能的半导体封装结构的制造工艺，其特征在于所述工艺包括以下步骤：步骤一、取一片金属载板；步骤二、在金属载板正面及背面贴覆或印刷可进行曝光显影的光阻材料，利用曝光显影设备对金属载板表面的光阻材料进行曝光、显影与去除部分光阻材料，以露出金属载板表面需要进行蚀刻图形区域；步骤三、在金属载板正面完成曝光显影的区域进行化学蚀刻，蚀刻形成侧边是弧形的凹槽，蚀刻完成后去除金属载板表面的光阻膜；步骤四，在金属载板正面及背面贴覆或印刷可进行曝光显影的光阻材料，利用曝光显影设备对金属载板表面的光阻材料进行曝光、显影与去除部分光阻材料，以露出金属载板表面需要进行电镀图形区域；步骤五、在金属载板正面凹槽内部分电镀上金属线路层，形成引脚和基岛，引脚包括平面部分和弧形部分，弧形部分位于平面部分外侧，弧形部分的凸面朝向外下侧，完成后去除金属载板表面的光阻膜；步骤六、在基...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘恺，梁志忠，王亚琴，
申请(专利权)人：江苏长电科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32