带嵌入式框架的窗口式非陶瓷封装制造技术

一种集成电路（ＩＣ）封装包括：一个模塑复合物（１２），一个管芯（１６）和一个窗口（３４）。所述模塑复合物（１２）中有一个嵌入其内的框架（３２）。该框架（３２）的热膨胀系数小于所述模塑复合物（１２）的热膨胀系数。经大回流处理便可将该ＩＣ封装附接在电路板上。（*该技术在2019年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
相关申请这是申请序列号为09/172,734申请的部分续篇，该申请于1998年10月13日提交，题目为“用大回流法(mass reflow)安装的图像传感器”。
技术介绍
1.专利
本专利技术涉及到集成电路封装领域。特别是，该专利技术涉及到能用大回流法处理而安装在电路板上的集成电路封装。2.相关技术说明窗口式集成电路封装可用于多种应用，在这些应用中集成电路受到位于集成电路封装外的光或其它辐射源的照亮或辐照。图像传感器就是一种窗口式集成电路封装的应用。例如，可以在窗口式集成电路封装内放置一个光电二极管阵列。这种光检测器阵列根据入射到该光检测器阵列上的光线产生一种图像数据输出。这种光检测器阵列可以用于图像捕获或其它图像再现的应用。用一种滤色器阵列(CFA)材料与光检测器一同对照射到所述图像传感器上的光进行滤色，便允许形成全色图像。每个滤色器允许透过一种预定颜色的光照到一个相应的光检测器上，这样便可确定该光检测器将检测到哪种颜色的光。将光传感器分成多组共同使用，便能确定照到某一区域的光的颜色和强度。集成电路(IC)封装可用多种技术安装在电路板上，包括用大回流法以及人工焊接和热条焊接将封装焊在电路板上。但人工焊接和热条焊接费用昂贵且是比较慢的工艺方法。采用大回流法安装电路板快速且可自动操作。大回流是指将IC封装的温度升高至大约215～225℃的多种不同技术之一。在这种升高的温度上，集成电路板焊盘上的焊料被熔化并附着于IC封装的引线上。当焊料冷却后，IC封装便牢固地与焊盘结合在一起。大回流包括红外、对流和汽相技术。象窗口式塑料封装这类非陶瓷封装比陶瓷封装更令人满意，因为这类封装要比相应的窗口式陶瓷封装更廉价。但是，到现在为止，在大回流工艺中所测试的标准窗口式塑料封装均出现了如下问题顶盖有裂纹，管芯从管芯连接处剥离，以及由于塑料和玻璃窗之间的热膨胀失配而造成的密封盖分离。直到现在，在电路板上安装窗口式塑料封装还是使用人工焊接这类技术，以使封装体不至于达到大回流工艺所升高的温度。Intel公司和Kyocera公司联合提交的未决的美国专利申请，序列号为09/172,710，题目为《可大回流的窗口式非陶瓷封装》中描述了一种窗口式非陶瓷封装，这种封装很适合大回流电路板安装的温度要求。但还是希望有一种能降低内应力的方法。这将允许减少或消除持续烘烤的次数，并允许较大尺寸的封装使用大回流法。专利技术概述一种集成电路(IC)封装包括一个模塑复合物，一个管芯和一个窗口。所述模塑复合物中有一个嵌入式框架。该框架的热膨胀系数(CTE)小于所述模塑复合物。经大回流处理后该IC封装便能固定在电路板上。附图简述附图说明图1所示为申请人所改进的窗口式四列扁平封装(QFP)10的横截面图。图2所示为所述封装顶盖的实施方案示意图，包括陶瓷框架和玻璃窗。图3所示为完整IC封装的实施方案示意图。图4所示为将管芯固定在窗口式非陶瓷封装内的处理方法的一种图5所示为所述含有嵌入式框架的模塑复合物的实施方案的横截面视图。图6和7所示分别为含有嵌入式框架和不含嵌入式框架的IC封装在225℃时的变形样式。图8所示为嵌入式框架的一种实施方案，其交叉条连接了该嵌入式框架的各边。图9A和9B所示为一种能用于在模塑复合物中嵌入框架的一种模具的实施方案。图10所示为一种图像系统，该系统包括一个用大回流法固定在电路板上的图像传感器。详细说明所阐述的是能用大回流法安装的窗口式非陶瓷集成电路(IC)封装的改进方案。框架嵌入在该IC封装的模塑复合物中。当温度升至适合于大回流的高温时，这会降低该IC封装的内应力。申请人已证实，从总部在日本京都的Kyocera公司得到了改进中的窗口式塑料QFP封装，它使塑料封装能够承受大回流处理而不出现顶盖脱离该模塑封装、或管芯从该模塑封装剥离的现象。另外，可以将这种非陶瓷IC封装与一种具有高温稳定性的CFA材料结合制成图像传感器，这种传感器在受到大回流处理的情况下也会保持其颜色特性。下面所述为能进行大回流的IC封装，也就是Intel公司和Kyocera公司联合提交的美国专利申请，序列号为09/172,710，题目为《可大回流的窗口式非陶瓷封装》的描述。后续部分描述的是改进的在模塑复合物中嵌入框架的IC封装。可大回流的窗口式非陶瓷封装图1所示为可大回流的窗口式QFP封装10的横截面图。非陶瓷模塑封装12构成该封装的主体。一种实施方案是非陶瓷模塑封装由一种低含水量的塑料制成，如Kyocera公司开发的一种低含水量的邻甲酚酚醛清漆模塑复合物。实施方案中凹陷处22为模塑封装制成后用起模杆移去该封装的位置。附录1列举了Kyocera公司的一种低含水量模塑复合物的材料特性。管芯连接14用于将管芯16固定在位。实施方案中的管芯连接14是一种低硬度的环氧树脂，如总部在加洲Rancho Dominguez的Ablestik电子材料及粘合剂公司生产的充银环氧树脂。焊丝接头18将管芯16固定在引线框架20上。所选用的管芯连接14能经受大回流处理的高温。在大回流过程中可能出现的问题是管芯16从管芯连接14或模塑封装12上剥离。申请人决定对管芯连接进行两步处理来解决这个问题，后面将参照图3对此进行讨论。顶盖30将模塑封装密封。实施方案中顶盖30包括一个由矾土制成的陶瓷框架32。该陶瓷框架32固定着透明的窗口；玻璃窗34镶在陶瓷框架32的凹陷边缘处；所述模塑封装12和陶瓷框架32用一种双酚A类环氧树脂密封。这种环氧树脂也可用于将陶瓷框架32和玻璃窗34封接。附录2总结了适合于本专利技术使用的双酚A类密封剂的特性。由于互补金属氧化物半导体(CMOS)图像传感器的管芯尺寸比较大(能达到或超过240密耳)，因此，这种改进的窗口式封装特别适合于这种图像传感器，但并不限于此。该封装的实施方案适合于窗口略大于管芯感光区的图像传感器。在一种实施方案中，所述窗口约为管芯感光区的1.2倍。但窗口的大小根据其距管芯的距离而变化。图2和3所示为所述顶盖和模塑封装的实施方案示意图。图2所示为所述封装顶盖30的一种实施方案示意图，包括陶瓷框架32和玻璃窗34。第一尺寸单位为密耳，括号里的尺寸单位为毫米。该实施方案中，玻璃窗口34镶在陶瓷框架32的凹陷边缘40处。图3所示为根据本专利技术的完整IC封装50的一种实施方案示意图。指示元件的第一尺寸单位为英寸，第二尺寸(括号里)单位为毫米。虽然所示该实施方案的框架为特殊类型的引线框架(四列扁平封装—QFP)，但其它类型的引线框架也可使用。而且还可使用其它封装，包括诸如球栅阵列(BGA)封装等无引线封装，无引线芯片载体(LCC)封装，以及诸如双列直插式封装等引线封装等等。图4所示为将管芯固定在窗口式非陶瓷封装上的处理方法的实施方案。在步骤202往模塑封装上分布管芯连接。作为一种实施方案，如前所述，该管芯连接由一种低硬度的环氧树脂构成，如由充银环氧树脂构成。该过程在块204中继续，当施加压力时，该管芯得到清洗或被向前与向后移动，以便将所述管芯牢固地固定于所述管芯连接上。所以，不必在该管芯背面镀金也可实现管芯与该模塑封装的光滑表面形成良好粘接。所述管芯连接在块206进行。在管芯连接中消除空隙很重要，空隙可能导致剥离问题。已证实为消除管芯连接中的空隙，两步处理的效果要比一本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种集成电路（ＩＣ）封装包括： 模塑复合物，该模塑复合物中嵌入了一个框架，该框架的热膨胀系数（ＣＴＥ）小于所述模塑复合物的热膨胀系数； 管芯，固定在所述模塑复合物上；以及 窗口，附接在所述模塑复合物上，以便允许光线照到所述管芯上。

【技术特征摘要】
US 1998-12-21 09/219,1861.一种集成电路(IC)封装包括模塑复合物，该模塑复合物中嵌入了一个框架，该框架的热膨胀系数(CTE)小于所述模塑复合物的热膨胀系数；管芯，固定在所述模塑复合物上；以及窗口，附接在所述模塑复合物上，以便允许光线照到所述管芯上。2.权利要求1的IC封装，其中所述框架含有陶瓷。3.权利要求1的IC封装，其中所述框架含有一种合金。4.权利要求3的IC封装，其中所述框架含有合金-42。5.权利要求1的IC封装还包括邻接所述窗口的窗口框架，该窗口框架的CTE小于该模塑复合物的CTE。6.权利要求5的IC封装，其中所述窗口框架由与所述框架相同的材料构成。7.权利要求1的IC封装，其中所述框架在所述管芯四周之下。8.一种制造IC封装的方法，该方法包括在模具中放置框架；以及用模塑复合物将所述框架基本上包围起来。9.权利要求8的方法，其中，通过用模塑复合物基本上包围一个陶瓷框架来实现用模塑复合物基本上包围所述框架。10.权利要求8的方法，其中，通过用模塑复合物基本上包围一个合金框架来实现用模塑复合物基本上包围所述框架。11.权利要求8的方法，其中，通过用塑料模塑复合物基本上包围一个合金-42的框架来实现用模塑复合物基本上...

【专利技术属性】
技术研发人员：ZF李，K森古普塔，DL汤普森，
申请(专利权)人：英特尔公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]