本发明专利技术提供用于防止及用于校正在半导体芯片封装制造中的线接合期间造成的引线脚变形的半导体芯片封装、工具及方法。本发明专利技术揭示经改善的热块（１０）及其在确保引线脚（３６）与邻近散热器（４０）之间的充足间隙（Ｃ）中的使用方法，以及其中可保证引线脚与平行表面（例如，４１）之间的选定间隙的半导体芯片封装组合件。本发明专利技术的方法包含用于使用热块的线接合空腔（１４）支撑所述引线脚的近端（４２）的步骤。在如此支撑之时，附接多个接合线（４４）以将半导体芯片（３８）的接合垫（４６）耦合到引线脚的所述近端（４２）。此后，使用所述热块的间隔空腔调整所述引线脚的所述经线接合近端与所述散热器的所述邻近平行表面之间的所述间隙（Ｃ）。在本发明专利技术的优选实施例中，多个接合线（４４）在确保所述引线脚的所述近端与下伏表面之间的间隙的情形下将所述半导体芯片的多个接合垫耦合到单个引线脚的所述近端。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及电子半导体芯片封装组合件及制造；且更特定来说，涉及用于防止及 用于校正在半导体芯片封装制造中的线接合期间造成的引线脚变形的制造工具及方法。
技术介绍
在带引线的半导体芯片封装中，通常使用永久粘合剂将芯片附加到引线框上。在 一些情况下，期望通过改善用于使来自芯片的热通往封装的外表面的路径来提高所述封装 的热效能。在许多此类情况下，已知(举例来说)通过将散热器焊接、附钉或粘合到引线框 的芯片安装部分来将所述散热器并入引线框结构中。在其它情况下，将散热器铆钉在引线 框上适当位置处且将芯片直接安装到所述散热器表面。在任一情况下，由于散热器的导热 特性，因此其通常由金属制成，例如铜或铜合金。在一些实例中，为增加散热器的导热性，散 热器相对于芯片为大，其在与引线脚的近端平行的平面中延伸。芯片、引线脚及至少部分下 伏于引线脚的散热器的此类型布置用于许多应用中，但都有问题。半导体芯片封装内的电连接通常通过将线从芯片表面上的接合垫接合到引线脚 的近端来实现。所述引线脚通常从邻近引线框中接近芯片的空隙的一个端延伸到封装外部 的远端，在此处可进行到外界的电连接。在典型的线接合过程期间，使用热、压力且在许多 情况下使用超声波振动在芯片的接合垫上形成球形接合。然后将线拉到引线脚的近端，且 也使用热及压力的一些组合及经常使用超声波振动来在此处形成针脚式接合。线接合设备通常包含用于在线接合期间提供热且支撑引线框的由刚性材料制成 的热块。依据线接合过程，将所述热块加热到预定温度。包含引线框、芯片及散热器的引线 框组合件置于提供于所述热块中的空腔中且通常由相关联夹具固定在适当位置处。然后从 所述芯片到所述引线脚进行线接合且此后从所述热块移除所述组合件以进行进一步处理， 例如囊封及最后的分离。在许多应用中，在线接合期间支撑所述引线脚的所述近端仅仅是 将引线框组合件置于热块的支撑空间中的事情。本专利技术解决先前技术中提出的问题且贡献本文中所指示的一个或一个以上优点 以提供改善的热块及其在制造改善的半导体芯片封装组合件中的相关使用方法。
技术实现思路
根据优选实施例，本专利技术提供用于制造半导体芯片封装组合件中所使用的引线框 的新颖及有用改善，及相关设备。在一些半导体芯片封装中，引线脚的近端平行于散热器的表面悬吊。当置于用于 线接合的普通热块空腔中时，此类引线框组合件支撑于散热器处，而引线脚的近端(其平 行于所述散热器悬吊)缺少横向支撑。在线接合期间，引线脚的悬吊近端因来自接合工具 的压力施加而“向下”偏斜，例如在与线接合相反的方向上。在一些情况下，在线接合期间， 经偏斜的引线脚与下伏散热器接触。然而，由于引线框材料的机械特性(其通常由金属(例 如，铝、铜或合金)制成)，因此所述引线框具有在移除接合工具的压力之后朝向其原始形状反弹回来的一些能力。因此，在许多情况下，偏斜问题可为相对小或甚至可忽略。在其它 情况下，然而，引线脚的近端朝向其原始位置的返回有时是不完全的，因此此项技术中已知 提供引线脚与下伏散热器之间的额外间隙以使得即使在引线脚不完全反弹回到其原始位 置的情形下也维持充分的距离。提供引线脚与散热器之间的增加的间隙可导致较厚的封装 组合件，此在大多数应用中是不期望的。通过减少此间隙来最小化厚度可导致电有关问题 及有缺陷的封装组合件。从电性能的观点来看，期望保持接合线为短。从成本的观点来看， 通常由贵金属制成的较短线导致较低材料成本。因此，所述问题自身并不能通过缩短引线 脚的近端以减少其易因偏斜而变形的简单对策而得到解决，因为随后需要较长的接合线。对组装过程及与间隙问题相关的缺陷的经验、观察、分析及仔细研究引导申请者 确定在一些实例中，尤其是其中从芯片到悬吊在散热器上方的单个引线脚形成多个线接合 的那些应用，可能更频繁地遇到间隙问题。已观察到在此类情况下，此类引线脚的反复偏斜 的效应可以累积，其结果是多线接合引线脚的近端因线接合过程而成为永久变形。当封装 的几何形状包含在平行于经多接合引线脚的近端的平面上延伸的散热器时，在一些情况下 所述经多接合引线脚的近端可因在线接合期间由施加到引线脚的压力所造成的变形而接 触或几乎接触散热器。在一些情况下，可产生不期望的干扰、电容或甚至短路。所述申请者 已开发用于缓解封装组装期间引线脚变形的工具及技术。大体来说，本专利技术提供改善的热 块及其在确保在半导体芯片封装组合件中引线脚与下伏散热器之间的充足间隙中的使用 方法。本专利技术还提供其中可保证引线脚与散热器之间的选定间隙的封装组合件。根据本专利技术的一个方面，用于组装半导体芯片封装的方法的优选实施例包含用于 提供具有引线框、所附接的散热器及所附接的半导体芯片的金属引线框组合件。引线框的 引线脚各自具有用于接纳一个或一个以上接合线的近端。所述引线脚的近端界定平行于所 述散热器的表面的平面。热块的线接合空腔用于在附接将芯片上的接合垫耦合到引线脚的 近端的接合线时支撑引线脚的近端。随后，热块的间隔空腔用于调整引线脚的经线接合近 端与散热器的表面之间的间隙。根据本专利技术的另一方面，本专利技术的优选方法包含用于在附接将芯片的接合垫耦合 到单个引线脚的近端的多个接合线时，使用热块的线接合空腔支撑引线脚的近端的步骤。根据本专利技术的又另一方面，供在组装半导体芯片封装中使用的热块包含具有适于 在线接合期间支撑引线框组合件的一个或一个以上线接合空腔的刚性本体。所述线接合空 腔经配置以用于将包含在引线框组合件中的散热器的表面固持抵靠在引线框组合件的引 线脚的近端上以用于在线接合期间对其的支撑。热块还包含适于在线接合之后使用的间隔 空腔以调整引线脚的经线接合近端与散热器的表面之间的间隙。根据本专利技术的又另一方面，半导体芯片封装实施例包含具有金属引线框及所附接 的散热器的引线框组合件。所述引线框的引线脚各自具有近端；所述引线脚的所述近端界 定平行于所述散热器的表面的平面。附接到所述引线框的半导体芯片具有通过接合线耦合 到引线脚的近端的接合垫，至少一个引线脚通过多个接合线耦合到多个接合垫。所述引线 脚的所述经线接合近端与所述散热器的所述表面之间的间隙全部大约相等。本专利技术具有包含但不限于以下中的一者或一者以上的优点降低封装结构的厚 度；增加制造过程中的良率及可靠性；改善封装中的热性能；及减少成本。当所属领域的技 术人员结合附图仔细考虑本专利技术的代表性实施例的详细说明时可理解本专利技术的所述及其它特征、优点及益处。 附图说明从对以下详细说明及图式的考虑中将更清晰地理解本专利技术，所述图式中图1是根据本专利技术供在半导体芯片封装组装中使用的热块的优选实施例的实例 的俯视图；图2是图1中所介绍的热块的优选实施例的剖面侧视图；图3A是本专利技术优选实施例的实例中半导体封装组合件及热块的剖面部分侧视 图；图3B是本专利技术优选实施例的实例中半导体封装组合件及热块的剖面部分侧视 图；图4A是本专利技术方法的优选实施例中的步骤的实例中半导体封装组合件及热块的 俯视图；图4B是本专利技术方法的优选实施例中的步骤的实例中半导体封装组合件及热块的 俯视图；图4C是本专利技术方法的优选实施例中的步骤的实例中半导体封装组合件及热块的 俯视图；图5是本专利技术优选实施例的实例的俯视图，其描绘半导体芯片封装组合件；及图6是图5中所图解说明的半导体芯本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】US 2008-3-26 12/055,735一种用于组装半导体芯片封装的方法，其包括如下步骤提供引线框组合件，所述引线框组合件进一步包括金属引线框、所附接的散热器及具有接合垫的所附接的半导体芯片，其中所述引线框进一步包括多个引线脚，每一引线脚具有用于接纳一个或一个以上线接合的近端，所述引线脚的所述近端界定平行于所述散热器的表面的平面，所述引线脚还具有用于所述封装外部的电连接的远端；在使用热块的线接合空腔支撑所述引线脚的所述近端的同时，附接将所述半导体芯片的多个接合垫耦合到引线脚的多个近端的多个接合线；及此后，使用所述热块的间隔空腔调整所述引线脚的所述经线接合近端与所述散热器的所述表面之间的间隙。2.根据权利要求1所述的方法，其进一步包括用于将所述芯片、接合线、所述引线脚的 近端及所述散热器的平行表面囊封在介电模制化合物内的步骤。3.根据权利要求1所述的方法，其进一步包括在使用热块的线接合空腔支撑所述引线 脚的所述近端的同时，附接将所述半导体芯片的多个接合垫耦合到单个引线脚的所述近端 的多个接合线。4.根据权利要求1所述的方法，其进一步包括在线接合期间在所述线接合空腔内施加 真空力以致使所述散热器的所述表面支撑所述引线脚的所述近端的步骤。5.根据权利要求1所述的方法，其进一步包括在线接合期间在所述线接合空腔内施加 弹簧力以致使所述散热器的所述表面支撑所述引线脚的所述近端的步骤。6.根据权利要求1所述的方法，其进一步包括在所述间隔空腔内施加真空力以调整所 述散热器的所述表面与所述引线脚的所述近端之间的间隙的步骤。7.根据权利要求1所述的方法，其进一步包括在所述间隔空腔内施加弹簧力以调整所 述散热器的所述表面与所述引线脚的所述近端之间的间隙的步骤。8.根据权利要求1所述的方法，其进一步包括提供供在组装所述半导体芯片封装中 使用的热块，所述热块包括具有一个或一个以上线接合空腔及间隔空腔的刚性本体；使用 所述刚性本体，在线接合期间通过将所述引线框组合件的散热器的所述表面固持抵靠在所 述引线框组合件的...
【专利技术属性】
技术研发人员：冯建德，金以凯，
申请(专利权)人：德州仪器公司，
类型：发明
国别省市：US
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