一种空腔无引线塑料扁平封装制造技术

本发明专利技术公开了一种空腔无引线塑料扁平封装，属于半导体封装技术领域。该封装包括载体，载体上固定芯片，载体的周围均布有引脚，引脚之间以及引脚与载体之间填充有塑封体，引脚与芯片之间通过键合线连接，芯片的上方设置有盖板，盖板的周边通过塑封体支撑，盖板、载体与塑封体之间形成腔体。本发明专利技术解决了具有外露可动结构的MEMS芯片以及光电半导体芯片无法塑封的问题，而且降低了封装的应力。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种半导体的扁平封装，属于半导体封装
，尤其是一种空腔无引线塑料扁平封装。
技术介绍
半导体封装是半导体芯片和外围电子电气系统之间的桥梁，它不仅是半导体芯片的机械支撑和保护结构，而且也为半导体芯片和外围电子电路的连接提供了电源和信号通路，同时也是半导体芯片的热量耗散通道。在半导体产业链中，半导体封装和测试是同设计、制造并列的三大支柱之一。半导体封装主要包括金属封装、陶瓷封装、金属陶瓷封装和塑料封装。金属封装是一种气密性封装，通常采用传统金属工艺加工方法将材料加工成腔体形状。这种封装工艺要求较高，主要适用于小批量产品，封装价格较高昂。陶瓷封装具有良好的电、热、机械特性和尺寸稳定性，可以实现气密封装，也可以实现量产，但是其造价相对于塑料封装还是较高，相当于塑料封装造价的10倍甚至更高。塑料封装是目前半导体封装领域应用最广的一种封装形式，占据了世界商业封装市场上97%以上的份额。该封装具有电气传输特性好、工艺成熟、可批量生产、成本低的优势，而且对比陶瓷和金属封装，封装外形更小、重量更轻。因此对于不要求气密性的半导体芯片，塑料封装是最具有竞争力的一种封装形式。传统的塑料封装采用的是实体注塑封装，其生产过程描述如下1、将芯片粘接到引线框架上，2、利用引线键合工艺将芯片的电气端口和引线框架的引脚进行连接，3、将粘接有芯片的引线框架放入专门的模具腔体中，4、往腔体中注入熔融的塑封料，熔融的塑封料在一定温度和压力下，将半导体芯片和引线框架包覆，5、经固化后，即形成了封装体。传统的实体注塑封装，具有工艺较简单、生产批量大、封装成本低的优点，但是仍然存在一些问题1、注塑封装的塑封料是把芯片整体包覆住了，因此，不适用MEMS芯片的封装，如具有可动结构的MEMS器件或者光电半导体芯片等；2、注塑封装的塑封料具有较大的热膨胀系数，同半导体芯片的材料不匹配，容易产生热应力问题，对于应力敏感的MEMS器件具有不利的影响。经检索，申请号为200910117517. 8的专利涉及一种双扁平无引脚封装件及其生产方法，该封装件通过上塑封体和下塑封体相接处，在下塑封体的下表面设置凹坑，来避免双面封装的翘曲和离层问题。但是该结构中的芯片被固封，只能适用于不可动结构的MEMS器件。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提供一种空腔无引线塑料扁平封装，该封装解决了具有外露可动结构的MEMS芯片以及光电半导体芯片无法塑封的问题，而且降低了封装的应 力，保证了芯片使用的可靠度和安全性。为解决上述技术问题，本专利技术所采取的技术方案是一种空腔无引线塑料扁平封装，包括载体，所述载体上固定芯片，所述载体的周围均布有引脚，所述引脚之间以及引脚与载体之间填充有塑封体，所述引脚与芯片之间通过键合线连接，其特征在于所述芯片的上方设置有盖板，所述盖板的周边通过塑封体支撑，所述盖板、塑封体与芯片之间形成腔体。对上述结构作进一步限制，所述引脚主要由内引脚和外引脚组成的阶梯形结构，其中内引脚的位置高于外引脚，内引脚的上表面与芯片上表面齐平，内引脚与芯片上的键合点之间通过键合线连接。本专利技术中外引脚与支撑框固定，内引脚的位置高于外引脚，且两者形成阶梯形，使内引脚与芯片齐平，从而缩短了两者之间的键合线长度，也降低了引线弧度，提高了信号的高频传输特性。对上述结构作进一步限制，所述载体和芯片之间通过粘片胶粘接，所述盖板的周边与塑封体之间通过粘接料密封粘接。本专利技术的生产工艺为引线框架制作一塑封一半导体芯片处理(减薄、划片)一上 芯一键合引线一封盖一打印一切割，即可完成本专利技术的生产制作。采用上述技术方案所产生的有益效果在于 1)本专利技术通过塑封体填充在载体、内引脚和外引脚之间的间隙中，并和盖板一起构成了封装内部的腔体，由于芯片和封装体的材料不同，膨胀系数也不同，从而解决了温度变化下现有注塑封装的应力大的问题，同时也解决了具有裸露可动结构的MEMS器件或者光电半导体芯片无法塑封的问题； 2)本专利技术改进引线框架的结构，该结构内引脚是由引线框架外引脚向载体方向延伸，并经机械冲压工艺制作出的一个悬空的台阶结构，其中内引脚高度高于引线框架和载体表面，因此缩短了键合引线长度，也降低了引线弧度，提高了信号的高频传输特性； 3)本专利技术中各元件结构的生产工艺均可与注塑封装方法兼容，可以实现大批量生产，具有较低的成本。附图说明下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步详细的说明。图I是本专利技术的结构示意 图2是本专利技术中平行侧表面的剖面示意 图3是图I中删除盖板后的结构示意 图4是带有支撑结构的单个引线框架结构示意 图中I-载体，2-塑封体，3-外引脚，4-内引脚，5-粘接料，6-键合线，7-键合点，8-盖板，9-腔体，10-芯片，11-粘片胶，12-引线框架，13-支撑条，14-支撑框。具体实施例方式根据附图I可知，本专利技术具体涉及一种空腔无引线塑料扁平封装，包括载体1，所述载体I上固定芯片10，载体I的周围均布有引脚，引脚之间以及引脚与载体之间通过塑封体2填充，塑封体2把引脚和载体I粘合为一体,塑封体2为绝缘材质，可通过注塑实现填充。根据附图2可知，引脚与芯片10之间通过键合线6连接，芯片10的上方设置有盖板8，所述盖板8的周边通过塑封体2支撑，盖板8、载体I与塑封体2之间形成腔体9，该腔体9内安放外露可动结构的MEMS芯片，是本专利技术的主要创新之处。图2中，盖板8是一个平板结构，材料可以是金属、陶瓷、玻璃或者塑料，盖板8的周边通过填充于引线框架12间隙内的塑封体2支撑。根据附图4可知，引线框架12包括方形支撑框14，以及支撑框14上均匀固定的引脚，支撑框14的四角通过支撑条13与载体I固定连接。从附图2和附图3中可以看出，引脚主要由内引脚4和外引脚3组成的阶梯形结构，其中内引脚4的位置高于外引脚3，内引脚4的上表面与芯片10上表面齐平，内引脚4与芯片10上的键合点7之间通过键合线6连接，电气信号可通过内引脚4传递至外引脚3， 并提供给封装外部。载体I和芯片10之间通过粘片胶11粘接，其中粘片胶11可以是导电胶、绝缘胶或者焊料。盖板8的周边与塑封体2之间通过粘接料5密封粘接，该粘接料5可以是粘接胶，也可以是塑料熔融物，若盖板8是和塑封体2相同的热塑性材料，则二者可采用超声焊接进行密封连接。引线框架12的内引脚4是由外引脚3向载体I内部延伸，并经机械冲压工艺制作出的一个悬空的阶梯形台阶结构。塑封体2结构是一个具有台阶结构的塑料墙，台阶结构用于支撑内引脚4的悬空的台阶部分，并和外围的塑料墙一起形成了封装体的腔体9。本专利技术的生产工艺过程如下 a.引线框架12阵列制作 制作的引线框架12阵列是由一定数量的单体引线阵列排布而成。其中引线框架12上外引脚3和载体I处于同一高度，并通过载体I四角的金属支撑条13连接至框架阵列的支撑框14。内引脚4是由外引脚3向载体I方向延伸约0. 5mm 1mm，然后经过冲压工艺形成，使得内引脚4高于外引脚3和载体I约0. 2mm 0. 6mm,形成一个悬空的台阶结构。b.塑封 塑封设备采用通用注塑封装设备，使得塑封体2形成两部分填充结构。其中一部分是填充在载体I、内引脚4和外引脚3之间的塑料结构，起到支撑内引脚4、形成键合台阶的作用；另一部分位本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.ー种空腔无引线塑料扁平封装，包括载体(1)，所述载体(I)上固定芯片(10)，所述载体(I)的周围均布有引脚，所述引脚之间以及引脚与载体(I)之间填充有塑封体(2)，所述引脚与芯片(10)之间通过键合线(6)连接，其特征在于所述芯片(10)的上方设置有盖板(8)，所述盖板(8)的周边通过塑封体(2)支撑，所述盖板(8)、塑封体(2)与芯片(10)之间形成腔体(9)。2.根据权利要求I所述的ー种空腔无引线塑料扁...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐爱东，许鹏，杨拥军，
申请(专利权)人：中国电子科技集团公司第十三研究所，
类型：发明
国别省市：