用带式自动焊接法焊接半导体芯片的封装方法技术

一种容纳制造好的半导体芯片用的管壳具有周边周围有一个隆起的外搁层的陶瓷底座。外搁层界定着管壳安置芯片的空间，其上方配置有一个带许多各自的导电引线的引线框架。芯片上各焊接点与引线框架各引线之间的连接采用一段带式自动焊接带。底座外架上方固定有一框架，从而使该引线框架埋置在其间。采用能在低温下固化从而不致使带式自动焊接带剥离的粘合剂将框架和引线框架固定到底座上，将芯片固定到座落空间中，使盖固定到框架上。（*该技术在2008年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术总的说来是关于集成电路芯片的封装领域，更详细地说是关于一种与附着在带式自动焊接带上的芯片相适应的管壳。封装是制造集成半导体电路元件或芯片的最后工序之一。封装时把制好的半导体芯片装进一个保护外壳中。封装之后，组装好的组件要经过最后测试，然后连接到电子线路上。通常是把许多半导体芯片装在塑料管壳中。这些管壳设有一些增强的金属引线，用以将芯片连接到含有装设该芯片所在的电路的印刷电路板上。在管壳内，各引线的一端通常系借助于中间引线连接到芯片上的某一特定焊接点上，引线的另一端伸出管壳外，连接到印刷电路板上的一个连接点上。最近，随着半导体制造技术的进步，已能制造超大规模集成(VLSI)芯片。VLSI芯片包含许多在单个极小芯片上组合在一起的各个电路元件。VLSI芯片能执行许多电气功能，而且执行速度比过去所能达到的快。迄今要恰当地对VLSI芯片进行封装有困难。其中一个原因是，各VLSI芯片需要有大量连接到外电路元件的接线。很多VLSI芯片有100到300以上的焊接点，各焊接点必须一个个地连接到各引线上，以便连接到各外电路元件上。这是一个艰巨的任务，因为进行这些连接所处的空间非常小，而且芯片是些较易损坏的器件，往芯片上接线必须非常非常小心。带式自动焊接(TAB)是为进行VLSI芯片的电气连接而研究出来的少数实用方法之一。在进行TAB时，芯片系焊接到具有多个镀敷到绝缘材料胶片上的各个引线的TAB带的一段上。胶片是支撑各引线用的，中心有一个开口，芯片即装在该开口上。各TAB引线系配置得使它们从胶片的中心开口向外延伸，并伸出其外周边。这样，各TAB引线有一个内引线部分伸入胶片的中心开口，和一个外引线部分伸出胶片的外周边。芯片系安置在胶片中心的引线开口上，并在其各焊接点上焊接到引线的内引线部分;然后各引线的外引线部分附接到适当的导电元件上，例如印刷接线板上的接触焊盘。鉴于该胶片能支撑的引线的数目几乎是无限的，因而TAB历来是进行VLSI芯片各焊接点的电气接线一个特别有效的方法。此外TAB也是进行芯片电气接线的一个划算方法。迄今要为VLSI芯片提供一个合适的管壳之所以困难的另一个原因是因为需要包含一个能有效散除芯片所产生的热量的装置。芯片为执行设计上规定的功能就要消耗功率，消耗功率就要发热。热耗散是设计芯片管壳必须考虑的一个重要问题，因为大多数芯片的工作温度都不应超过80℃。半导体的各个结是芯片中的基本电气元件，若芯片过热，则半导体的各个结有可能破坏，从而使芯片可能失灵。热耗散特性是装VLSI芯片用的管壳必须特别予以考虑的重要问题。这是因为VLSI芯片消耗的功率比其先前的芯片大，因而产生的热量更多。因此一个里面装有VLSI芯片的管壳应设一些能有效将热量抽出的装置，不然的话就要在管壳内冷却芯片，以确保芯片始终正确起作用。迄今已有人研制出许多设有一些通路(例如冷却流体或散热器)的芯片管壳，借助于这些通路，热量就可以从管壳的芯片分散开。但这类管壳有很多是设计得只能用增强的接触脚进行外电路与管壳中的芯片之间所需要的电气连接。为了在电路板上安装带接触脚的管壳，电路板上需要有辅助性的镀通孔。镀通孔遍布它们所在的整个电路板上，于是电路板上的导线就得设计得围绕它们布线。若电路板含大量导线，正如现代大多数电子线个路所要求的那样，则这就可能成了难题。有一种专为个别芯片设计的半导体管壳具有良好的热耗数性能，这就是陶瓷四边形(cerquad)管壳。陶瓷四边形管壳由陶瓷制成，有一个底座，底座周边围绕有一个隆起的搁层，界定着装芯片的座落空间。引线框架由彼此间隔开的增强金属引线构成，埋置在芯片上方的搁层与配置在底座上方的陶瓷框架之间。各金属引线有一个伸入管壳内部的内里部分和一个伸出管壳外的外部部分。芯片座落空间上方有一个管盖固定到框架上，从而构成一个完整的管壳并保护着其中的芯片。往陶瓷四边形管壳中组装芯片时，首先借助于周知的模片连接法把芯片固定到芯片座落空间中。然后用各个附接在各引线之间的导线将芯片上的焊接点与适当的引线进行电气连接。将管盖密封在芯片座落空间以完成装配过程。在组装好的陶瓷四边形管壳中，金属引线起芯片与芯片所连接的电路的有关元件之间的导电通路的作用。陶瓷四边形管壳具有良好的热传导特性，即热量容易通过它们传导。陶瓷管壳底座的外表面上不难连接散热片组件，使得从芯片传到那里的热量可以迅速地分散到外部环境中。陶瓷四边形管壳不难制造得使其可以容纳单个芯片。此外，陶瓷四边形管壳具有若干其可轻易地安装到为所包含的芯片所设计的电路的表面上。这样就可以无需在电路板上设镀通孔供将芯片电气连接到电路之用，从而也无需把由此伴随而生的将电路板各导线设计在镀通孔周围这一要求。此外陶瓷四边形管壳制造起来非常经济。因此往往总希望把产热性能突出的单个芯片封装到陶瓷四边形管壳中。但迄今要将VLSI芯片装进陶瓷四边形管壳中还是有困难。这部分是由于将VLSI芯片的各焊接点连接到将芯片连接到有关电路的其它元件的管壳引线有问题。由于引线多而操作空间小，将导线从各焊接点焊接到各引线是费时费钱而极易出差错的工序。要将其带有TAB引线的芯片装进陶瓷四边形管壳中历来也是极其困难的。这部分是由于陶瓷四边形框架嵌入管壳中时免不了要翘起来的缘故。结果使引线框架的引线不均匀，从而不能用自动化过程将TAB引线的外引线部分连接到引线框的引线上，例如一种被称为“群焊”的焊接要求连接要在平滑的表面上进行。因此TAB引线的外引线部分必须一个个焊接到引线框架的引线上。这是成本高又易出差错的方法。此外，通常采用玻璃将框架密封到陶瓷四边形管壳底座使引线框架嵌入它们之间，为将玻璃涂到封壳上，玻璃的温度应提高到其流动点，一般为400℃。由于TAB薄膜在大约300℃时就开始剥离，于是问题就来了。剥离的结果使TAB引线翘起来、交叉并从它们在芯片的焊接点上和从陶瓷四边形管壳引线上松开，从而使组装好的封装报废。因此要在陶瓷四边形管壳中焊接VLSI芯片或任何其它TAB焊接的芯片，历来都是非非常困难的。本专利技术提供半导体芯片用的一新型的经改进的陶瓷四边形管壳，这种管壳可与TAB焊接芯片(包括这样焊接的VLSI芯片在内)配用。本专利技术的陶瓷四边形管壳可作为往管壳中装芯片的一部分工序经济实惠地进行装配。简单说来，本专利技术的陶瓷四边形管壳有一个底座，底座周边上围绕有界定着芯片座落空间的隆起外搁层。搁层上配置有装有多个延伸到芯片座落空间周边的各个引线的引线框架。一框架固定在搁层上，使引线框架固定在其间。框架和芯片空间上固定有一个管盖。组装陶瓷四边形管壳时，首先把芯片粘结到某段TAB带的内引线部分上。通过将TAB带的外引线部分焊接到引线框架上使芯片和带式子配件连接到引线框架上。然后将子配件连接到管壳底座，方法是将芯片座落空间内的芯片进行模片键合，同时将框架紧固到搁层上。上接着将管盖固定到框架上，组装过程就完成了。芯片在其座落空间中的模片连接、框架到管壳底座和其间引线框架的固定、以及管盖往框架上的固定，都采用在200℃温度以下固化的环氧树脂。这种陶瓷四边形管壳的好处是，它可以装TAB焊接的芯片，可在各芯片与其它电路元件之间进行电气连接。此外，这种管壳主要由传热特性良好的陶瓷制成。因此这种管壳不难适应经常设有电气连接用的TAB本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种保护制造好的电子元件用的半导体管壳，其特征在于，该管壳包括：ａ）一底座，底座周边周围有一个隆起的处搁层界定着一用以在其中安置电子元件的座落空间；ｂ）一引线框架，安置在所述外搁层上，所述引线框架具有多个引线，各所述引线框架引线有一 部分伸出所述外搁层的周边；ｃ）一段带式自动焊接带，将芯片电连接到所述引线框架引线上，所述带式自动焊接带包括围绕芯片配置的一段带式自动焊接胶片和许多装载在所述带式自动焊接胶片上的带式自动焊接引线，各所述带式自动焊接引线具有一个焊接到所述电 子元件的内引线部分和一个焊接到其中一个所述引线框架引线的外引线部分；和ｄ）一管盖组件，配置在所述座落空间上方，且密封固定到所述底座的外搁层上，从而将所述引线框架固定在其间。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：罗尔夫W多伊，史蒂文P汉森，肯尼思M布朗，
申请(专利权)人：数字设备公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]