带有X形管芯支托的半导体器件及其制造方法技术

一种半导体器件（１０），其特征为：　　　　其引线框包含：　　　　多根具有内部引线部分和外部引线部分的引线（１４），其中的内部引线部分确定一个有中心区域的空白区；以及　　　　多根横穿空白区并在其中心区附近相连接的连结杆（１６）；　　　　一片安装在连结杆上并由其支托的半导体管芯（２０）；　　　　将半导体管芯与引线内部部分进行电连接的装置（２４）；以及　　　　一种包封半导体管芯和多根引线的内部引线部分的塑料管壳体（２８）；　　　　其中，连接杆是支持半导体管芯的唯一引线框部分，塑料管壳体和管芯支托件之间的界面面积等于金属－塑料界面面积，半导体管芯背侧的表面面积减去金属－塑料界面面积等于管芯－塑料界面面积，金属－塑料界面面积小于管芯－塑料界面面积，每一连结杆包括具有宽度的第一部分（１５）和具有最大宽度大于第一部分宽度的第二部分（１７），半导体管芯安装于连结杆的第二部分上，半导体管芯有多个侧边，其中各连结杆具有将第一部分和第二部分分开的肩区，各肩区近似地平行于半导体管芯的侧边。（*该技术在2014年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及半导体器件，更确切地说，涉及在封装中使用X形管芯支托的半导体器件及其制造方法。
技术介绍
在塑封半导体器件中，管壳破裂是一个常见的问题。此问题的起因很多。其中之一是塑封材料与引线框片板之间的内部剥离。片板是常规引线框的一个片状元件，用它来支托管芯。与引线框其余部分一样，片板通常用铜、铜合金或铁镍合金制成，因而其热膨胀系数多半都不同于周围注塑物(即塑料)的热膨胀系统。当半导体器件经受温度变化时，由于热膨胀系数的失配，就在塑料和片板的交界面处产生应力。此应力达到某一最大阈值时，就通过塑料和片板交界面的分离而释放。管壳破裂的另一原因是潮气的吸收。在塑料和片板交界面剥离而分层之后，环境中的潮气通过注塑物扩散到分层区域。一旦潮气在管壳中积累，温度的迅速升高将引起潮气蒸发并膨胀，从而在分层区产生内压气阱。为释放这一压力和相关的应力，周围的塑料就会破裂。当用户采用回流钎焊将塑封半导体器件装到基板上时，最易发生管壳破裂。根据器件的潮气含量，温度的迅速升高及回流焊引起的高温通常足以引起塑料破裂。已有很多现成的方法来应付管壳破裂问题。干法封装是其中一种，此法采用充分烘烤塑封半导体器件以降低潮气含量并将器件封装在防潮盒中的办法。用户应在器件因暴露于大气而使管壳中吸入足以引起破裂的湿气量之前，安装好器件。此法是有效的，但因此也大大提高了半导体器件的成本。而且用户还须时刻留意器件已暴露于大气多久以确保吸入的潮气不足以引起破裂问题。还试用过其它已知的措施，借助于改善片板和塑料之间的粘附力，来降低内部剥裂的可能性。例如，有些厂家为改善粘附力而打毛片板的金属表面。有些厂家则在片板中制作小孔或凹坑以提供粘连机能。改善粘附力的另一方法是采用窗框式片板。这或多或少是一种支托管心的中空的框架而不是实心的片板。
技术实现思路
上述方法借助于对塑封材料提供更好的粘附力在某种程度上确实能降低剥裂的可能性。本专利技术使用先前未曾用过的方法，同样有降低剥裂的优点。而且本专利技术还提到了上述各种方法没有提及的另一个制造问题，即半导体厂家对其每一种产品需要使用不同的或特制的引线框结构。如果对不同的管芯尺寸和管脚引出都使用不同的引线框，则需要大量库存零件，而且在推出每一个产品之前都要化费额外的时间和人力去设计新的引线框。除了库存与设计成本外，由于需求达不到将成本降低到最小的数量，引线框本身的成本也被迫提高了。几个分别需单独加工的引线框的合同加起来，比引线框总数量相同的单个合同的费用要高。因此，使用可适用于几种不同管芯尺寸的同一引线框设计，可大大降低半导体制造成本。本专利技术采用可适用于各种管芯尺寸的一种引线框，同时改善引线框和封装材料之间的粘附力以减轻管壳破裂问题，从而达到了降低成本的目的。在本专利技术的一种形式中，半导体器件具有许多引线，由这些引线确定出一个放置管芯的区域，还具有一个横穿管芯放置区的连结杆。半导体管芯就安装在这一管芯放置区中的连结杆上并由连结杆支持。管芯与许多引线进行电连接并封装在管壳体中。在本专利技术的另一形式中，连结杆与一微型片板构成一个整体，二者一起支持管芯。本专利技术的范围还包括这些半导体器件的制造方法。附图说明结合附图进行下述详细描述后，将更清楚地了解本专利技术的这些和其它的特点。值得指出的是附图无须按比例绘制，而且本专利技术还有其它的未作特别图示的一些实施例。图1是本专利技术一种未封装、无片板的半导体器件的部分俯视平面图。图2是图1所示半导体器件封装在塑料中、沿2-2线的剖面图。图3是适用本专利技术另一引线框结构的部分俯视平面图。图4是采用微型片板的本专利技术一个实施例中的又一引线框结构的部分俯视平面图。图5是采用图4引线框的、经封装的本专利技术半导体器件的剖面图。图6是带有同样适用本专利技术的微型片板的另一引线框结构的部分俯视图。图7是带有适用本专利技术的微型片板的又一引线框设计的部分俯视图。具体实施例方式本专利技术综合了适用于不同管芯尺寸的通用引线框的特点和降低引线框与封装材料间分离的优点。本专利技术因而可减轻管壳破裂问题。本专利技术一个实施例的俯视平面图(图1)示出了这些优点。半导体器件10有引线框12，引线框包括多根引线14和四个连结杆16。图1的引线框只示出了一部分。作为本领域的普通技术人员应当了解和常规条形引线框一样，引线14和连结杆16都向相对着的两根横杆(未绘出)延伸。图中没有将引线框12的全部引线示出。为了解本专利技术也没有必要示出其余的部分。各引线14都有其内部引线部分，它们合起来在器件中确定一个管芯放置区域18。图1所示特定的引线框是用于QFP(方形扁平组件)半导体管壳的；但应理解本专利技术并不只限于这一种封装形式，这点从以下的描述中将更清楚。在QFP结构中，各连结杆16从器件10的角上开始延伸到管芯放置区18，直至与其它连结杆交汇，它们组成一个X形。在另一实施例中，连结杆可从管芯放置区的相对的侧面延，从而形成“十”字形，这点可从图1的透视图看出。半导体管芯20安装在连结杆16上。图2中器件10的剖面图所示的一种常规管芯粘合剂21被用来将管芯20安装在连结杆16上。管芯20一般是一种集成电路，如微处理器、存储器、模拟器件或类似器件，它们是制作在硅或其它半导体衬底上的。管芯20含有多个导电性焊点22用以通过管芯中各导电层(未绘出)将集成电路的各个部分电连接起来。电路的外部连接是通过常规引线24及引线14来实现。引线24将各焊点22与各自的引线24电连接起来。如图2所示，此线14延伸到管壳体28的外面以向器件的终端用户提供外部连接。根据本专利技术的一个实施例，每一连结杆都有两个宽度互不相同的部分。第一宽度部分15从横杆(未绘出)伸入到管芯放置区18。第二宽度部分17则实际支托管芯20。第二部分17的宽度大于第一部分15的宽度。在本专利技术的一个实施例中，各第一部分15的宽度为0.2-0.3mm(8-12密耳)数量级而各第二部分的宽度为1.0-1.5mm(40-60密耳)数量级。这两个宽度不同的理由并非是较窄的连结杆支持不住管芯20。如从图3可见，确保合适的管芯支持强度和稳定性的，不是宽度而是连结杆的结构。采用两个不同宽度的理由是为了形成肩区19。肩区19为使管芯在连结杆上对准提供了参考点。管芯视控安装设备可容易地找到肩区19，从而使管芯20准确地置于连结杆上。如图所示，每一肩区19近似地平行于管芯20的边。如图3可见，肩区19以外的其它图形也可用来帮助管芯的安装。但应指出，这种管芯对准图形的使用并不是本专利技术的主要特征。图1显示了器件10的通用特征。由于引线框12中连结杆的结构，使得几种不同的半导体管芯尺寸和形状都可使用。常规器件一般地使用带有片板的引线框，管芯安装在片板上。片板稍大于管芯以提供一个大的管芯固定区，从而尽量增大管芯与片板间的粘附力。采用这种片板时，半导体制造厂家在器件中所能使用的管芯种类就受到限制。因而，对于不同的管芯形状和尺寸，厂家必须设计新的引线框。如前所述，新的设计工作将延误产品的推出并增加制造成本。与传统方法相比，本专利技术的器件消除了很多新引线框的设计。如图1所示，器件10不使用片板，而是将管芯20安置在连结杆16上。由于连结杆16的结构，几乎任何尺寸和形状的管芯都可以支托。对管芯20尺寸和形状的限制来自确定管芯放置区18的引线14的管内部分。对使本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种半导体器件(10)，其特征为其引线框包含多根具有内部引线部分和外部引线部分的引线(14)，其中的内部引线部分确定一个有中心区域的空白区；以及多根横穿空白区并在其中心区附近相连接的连结杆(16)；一片安装在连结杆上并由其支托的半导体管芯(20)；将半导体管芯与引线内部部分进行电连接的装置(24)；以及一种包封半导体管芯和多根引线的内部引线部分的塑料管壳体(28)；其中，连接杆是支持半导体管芯的唯一引线框部分，塑料管壳体和管芯支托件之间的界面面积等于金属-塑料界面面积，半导体管芯背侧的表面面积减去金属-塑料界面面积等于管芯-塑料界面面积，金属-塑料界面面积小于管芯-塑料界面面积，每一连结杆包括具有宽度的第一部分(15)和具有最大宽度大于第一部分宽度的第二部分(17)，半导体管芯安装于连结杆的第二部分上，半导体管芯有多个侧边，其中各连结杆具有将第一部分和第二部分分开的肩区，各肩区近似地平行于半导体管芯的侧边。2.权利要求1的半导体器件，其中的多根连结杆包含横穿空白区并相交形成X形管芯支托件的多根连结杆。3.一种半导体器件(10)，其特征为各有一内部引线部分和一外部引线部分的多根引线(14)，各内部引线部分合起来确定一空白区；一种位于空白区内其形状大体为X形的金属管芯支托件，管...

【专利技术属性】
技术研发人员：德詹纳斯·弗兰克，
申请(专利权)人：摩托罗拉公司，
类型：发明
国别省市：