專利名稱：樹(shù)脂密封的半導(dǎo)體器件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種半導(dǎo)體器件，特別涉及一種提高了封裝的熱輻射性的樹(shù)脂密封半導(dǎo)體器件。
關(guān)于工作期間其內(nèi)部通常發(fā)熱的大功耗半導(dǎo)體器件，已提出了各種方法增強(qiáng)從封裝散熱的能力。
例如，如

圖12所示，半導(dǎo)體器件包括其上安裝半導(dǎo)體元件101的島102，具有內(nèi)引線104的引線框103和散熱器106。半導(dǎo)體器件的散熱器106、島104和引線框103利用低熔點(diǎn)金屬鍍層105固定。另一種情況是，在日本未決公開(kāi)專利申請(qǐng)5-36862中，散熱器和引線框彼此間利用粘合劑粘附。
然而，這種常規(guī)樹(shù)脂密封半導(dǎo)體器件都具有自身的問(wèn)題。
即，在島利用低熔點(diǎn)金屬鍍層固定于散熱器上的上述情況下，在樹(shù)脂注入時(shí)，低熔點(diǎn)金屬鍍層會(huì)熔化，所以無(wú)法確保固定。因此，散熱器和島間的接觸有時(shí)不完全。對(duì)于散熱器和島利用粘合劑彼此粘附的情況，其缺點(diǎn)是由于粘合劑昂貴，而提高了生產(chǎn)成本。
本發(fā)明的目的是提供一種樹(shù)脂密封的半導(dǎo)體器件，而引線框的一部分和散熱器不用粘合劑彼此接觸。
本發(fā)明的半導(dǎo)體器件包括半導(dǎo)體元件；耦合到所述半導(dǎo)體元件的引線；其上安裝半導(dǎo)體元件的島；直接與島接觸的散熱器，散熱器在其與引線接觸的角部具有懸空部分；用于密封的樹(shù)脂，其密封半導(dǎo)體元件、引線、島和包括懸空部分在內(nèi)的散熱器。
本發(fā)明的制造半導(dǎo)體器件的方法包括把半導(dǎo)體元件置于引線框的島的上部；利用鍵合線連接引線框上的內(nèi)引線與半導(dǎo)體元件上的焊盤；將散熱器放入下模具中；把其上安裝有半導(dǎo)體元件的引線框設(shè)置于散熱器上，使引線框與下模具上的散熱器接觸；用上模具覆蓋下模具上的引線框和散熱器；在由上下模具壓住引線框和散熱器的周邊部分，并將它們保持在上下模具之間的同時(shí)，在上下模具限定的內(nèi)部空間中注入樹(shù)脂，樹(shù)脂固化后，切割散熱器的懸空支撐桿。
圖1是展示本發(fā)明第一實(shí)施例的半導(dǎo)體器件的示圖；圖2A和2B是圖1所示半導(dǎo)體器件的剖視圖；圖2A是沿線A-A’取的圖1所示半導(dǎo)體器件的剖視圖，圖2B是線B-B’取的圖1所示半導(dǎo)體器件的剖視圖；圖3是展示圖1所示半導(dǎo)體器件所用引線框的平面圖；圖4是展示圖1所示半導(dǎo)體器件所用散熱器的平面圖；圖5是展示圖4所示散熱器的放大部分的平面圖；圖6A-6D是展示根據(jù)本發(fā)明的半導(dǎo)體器件制造方法的例示圖；圖7A-7D是介紹根據(jù)本發(fā)明的半導(dǎo)體器件的效果的剖視圖；圖8是展示本發(fā)明第二實(shí)施例的半導(dǎo)體器件的剖視圖；圖9是展示本發(fā)明第三實(shí)施例的半導(dǎo)體器件的剖視圖；圖10是展示本發(fā)明第四實(shí)施例的半導(dǎo)體器件的剖視圖；圖11是展示圖9和10所示散熱器的一部分的平面圖；圖12是展示常規(guī)樹(shù)脂密封半導(dǎo)體器件的剖視平面圖。
圖1是展示本發(fā)明第一實(shí)施例的樹(shù)脂密封半導(dǎo)體器件的示圖。圖2A是沿線A-A’取的圖1所示半導(dǎo)體器件的剖視圖，圖2B是線B-B’取的圖1所示半導(dǎo)體器件的剖視圖。
本發(fā)明的半導(dǎo)體器件10包括具有島12的引線框14和用于發(fā)散半導(dǎo)體元件11產(chǎn)生的熱的散熱器15。半導(dǎo)體元件11安裝在島12上。引線框14具有連接到金屬線22的內(nèi)引線13和從樹(shù)脂封裝25延伸到外部的外引線26。散熱器15在以預(yù)定寬度或以點(diǎn)的方式與島12接觸的散熱部分15a具有凸起27。因此，散熱器15不通過(guò)粘合劑與島12粘附。
圖3是切割前的引線框14的平面圖。引線框14在其中心部分具有島12，在其外圍部分具有內(nèi)引線13。內(nèi)引線13和外引線26用連接條(tie bar)17固定。懸空引線33連接到島12的四個(gè)角。引線框14具有孔18，用于切割散熱器15的懸空支撐桿15b。引線框14具有引線框?qū)?zhǔn)孔30。尺寸M是模制線16，以便將模具密封在模制線16內(nèi)。尺寸B是連接條線。
圖4是切割前的散熱器15的平面圖。散熱器15具有散熱部分15a、外部部分15c和連接各散熱部分15a與各外部部分15c的懸空支撐桿15b。散熱部分15a上形成有凹坑20、槽21、和凸起27。散熱器15的凸起27連接到島12，用于提高散熱效率。散熱器15由金屬制成。引線框14的懸空引線33與散熱器15的外圍部分即懸空支撐桿15b接觸，以提高輻射效率。凹坑20和槽21可以提高樹(shù)脂的流動(dòng)性和樹(shù)脂與散熱器15間的粘附性。尺寸A是樹(shù)脂密封線。
圖5是在其懸空支撐桿15b處的散熱器15的放大平面圖。每個(gè)懸空支撐桿15b在與模制線16的交叉點(diǎn)處都具有一個(gè)收縮部分32。代替收縮部分32，可以形成凹口或切割端。
圖6A-6D分別是展示沿圖3和4的線X-Y取的半導(dǎo)體器件的剖視圖，用于介紹根據(jù)本發(fā)明的樹(shù)脂密封半導(dǎo)體器件的制造方法。在安裝步驟，如圖6A所示，半導(dǎo)體元件11被放置于引線框14的鍍銀島12的上面。元件11可用樹(shù)脂粘合劑粘附于島12上。在接下來(lái)的鍵合步驟中，引線框14上的內(nèi)引線13和半導(dǎo)體元件11上的焊盤借金屬線22彼此鍵合。在引線框14上形成孔18。接著，制備具有銷釘(未示出)的下模具23。將下模具23的銷釘插入散熱器15的孔31中，使散熱器15被下模具23定位和支撐，從而將散熱器15沉放在下模具23的凹部中，如圖6B所示。如圖6C所示，通過(guò)將下模具23的銷釘插入引線框14的孔30中，將其上安裝有半導(dǎo)體元件11的引線框14沉入到下模具23的凹部中，從而使引線框14設(shè)置于散熱器15上，并使引線框14與散熱器15接觸。然后，上模具24蓋于其上，并在模具23和24問(wèn)的空間用壓力注入熔化的樹(shù)脂。由于此時(shí)引線框14和散熱器15的外周部分被上下模具24和23壓住并保持于其間，所以不必?fù)?dān)心這些部分發(fā)生位移。在進(jìn)行樹(shù)脂固化和去掉上模具24后，通過(guò)將銷釘33插入引線框14的孔18，并插到散熱器15的位置18a，切斷散熱器15的懸空支撐桿15b，如圖6D所示。通過(guò)上述這些步驟，完成了樹(shù)脂密封半導(dǎo)體器件的制造。
圖7A-7D展示了散熱器15的樹(shù)脂密封尺寸A、模制線尺寸M和連接條尺寸B的關(guān)系。尺寸A大于尺寸M，小于尺寸B，如圖7A所示。
散熱器15和引線框14通過(guò)銷釘以預(yù)定的精度例如相對(duì)于下模具23為±50微米定位。在這種情況下，尺寸A設(shè)定為比尺寸M大50微米，或分別在左右方向上較寬。因此，如圖7B所示，即便散熱器15偏離該側(cè)50微米(圖7B所示的散熱器15相對(duì)于下模具23向左方向滑動(dòng))，散熱器15外部部分15c的下表面也不會(huì)被模制樹(shù)脂25覆蓋(見(jiàn)圖7B的圓C)。另一方面，樹(shù)脂密封尺寸A小于模制線尺寸M預(yù)定的精度，例如樹(shù)脂密封尺寸A與模制線尺寸M相同(見(jiàn)圖7C)，外部部分15c進(jìn)入到模制樹(shù)脂25中，結(jié)果可以防止散熱器15在隨后的步驟中脫落(見(jiàn)圖7D)。密封尺寸A小于連接條尺寸B，以防止模制樹(shù)脂25覆蓋將在以后的步驟中被切割的連接條17。
圖8是展示本發(fā)明第二實(shí)施例的樹(shù)脂密封半導(dǎo)體器件的剖視圖。該實(shí)施例中，散熱器15的背面未覆蓋樹(shù)脂，而是直接暴露于空氣。由于散熱器15的背面未被樹(shù)脂覆蓋，所以這種結(jié)構(gòu)可以進(jìn)一步提高散熱效果。由于第二實(shí)施例的其它結(jié)構(gòu)基本上與第一實(shí)施例相同，所以不再做介紹。
圖9是本發(fā)明第三實(shí)施例的樹(shù)脂密封半導(dǎo)體器件的剖視圖。散熱器15與島12以表面接觸的方式被密封。由于其它結(jié)構(gòu)和形成半導(dǎo)體器件的方法基本與第一實(shí)施例的半導(dǎo)體器件相同，所以不再做介紹。
圖10是本發(fā)明第四實(shí)施例的樹(shù)脂密封半導(dǎo)體器件的剖視圖。散熱器15的背面未覆蓋樹(shù)脂，而是直接暴露于空氣。由于第四實(shí)施例的其它結(jié)構(gòu)基本與第三實(shí)施例相同，所以不再做介紹。
圖11是圖9和10所示半導(dǎo)體器件所用的散熱器15的平面圖。凹坑20以矩陣形式設(shè)于其熱散熱部分，槽21設(shè)置于熱散熱部分的中心部分。圖11所示的散熱器15的其它結(jié)構(gòu)基本與圖4所示散熱器15相同，所以不再做介紹。
本發(fā)明的第一效果與任何常規(guī)樹(shù)脂密封半導(dǎo)體器件顯著不同，常規(guī)樹(shù)脂密封半導(dǎo)體器件中的插入式(drop-in)散熱器不穩(wěn)固，易于從封裝內(nèi)的固定位置偏離，導(dǎo)致了可靠性不好。由于本發(fā)明中引線框和散熱器的外圍部分被上下模具壓住并被固定在其間，同時(shí)在壓力下注入樹(shù)脂，所以在不用粘合劑時(shí)也可以實(shí)現(xiàn)引線框和散熱器間的穩(wěn)定接觸。本發(fā)明的第二效果是，由于不象現(xiàn)有技術(shù)那樣，本發(fā)明不需要使用任何粘合劑，所以價(jià)格便宜。注意，本發(fā)明不限于上述實(shí)施例，但根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)思想，可以對(duì)設(shè)計(jì)做出各種改進(jìn)。
權(quán)利要求
1.一種半導(dǎo)體器件，包括半導(dǎo)體元件；連接到所述半導(dǎo)體元件的引線；其上安裝半導(dǎo)體元件的島；直接與所述島接觸的散熱器，所述散熱器在其與所述引線接觸的角部具有懸空部分；用于密封的樹(shù)脂，其密封所述半導(dǎo)體元件、所述引線、所述島和包括懸空部分在內(nèi)的所述散熱器。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的器件，其中所述散熱器由金屬板制造。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的器件，其中所述散熱器不用粘合劑與所述島粘附。
4.根據(jù)權(quán)利要求3的器件，其中所述散熱器具有與所述島的所述下表面接觸的凸起。
5.根據(jù)權(quán)利要求4的器件，其中所述散熱器具有多個(gè)槽和多個(gè)凹坑。
6.根據(jù)權(quán)利要求5的器件，其中所述凹坑布置于所述散熱器的角部。
7.根據(jù)權(quán)利要求6的器件，其中所述槽布置于所述兩凹坑之間。
8.根據(jù)權(quán)利要求7的器件，其中所述凸起布置于所述散熱器的中心。
9.根據(jù)權(quán)利要求8的器件，其中所述散熱器的背面未被所述樹(shù)脂覆蓋，從而暴露于空氣中。
10.半導(dǎo)體器件，包括島；形成于所述島的上表面上的半導(dǎo)體元件；多根內(nèi)引線；從所述島的角部延伸出的懸空引線；連接在所述內(nèi)引線和所述半導(dǎo)體元件間的多根鍵合線；具有散熱部分和從所述散熱部分的角部延伸出的懸空部分的散熱器，所述散熱部分具有直接與所述島的下表面接觸的第一表面，所述懸空部分直接與所述懸空引線接觸；多根外引線，每根連接到各內(nèi)引線；覆蓋的樹(shù)脂，其覆蓋所述島、所述半導(dǎo)體元件、內(nèi)引線、所述懸空引線、所述鍵合線、包括所述散熱部分和所述懸空部分在內(nèi)的所述散熱器。
11.根據(jù)權(quán)利要求10的器件，其中在所述散熱部分的所述第一表面形成凸起，以便所述凸起直接與所述島接觸。
12.根據(jù)權(quán)利要求11的器件，其中所述散熱部分大于所述島。
13.根據(jù)權(quán)利要求12的器件，其中所述散熱部分具有多個(gè)槽和多個(gè)凹坑。
14.根據(jù)權(quán)利要求13的器件，其中所述凹坑布置于所述散熱部分的角部。
15.根據(jù)權(quán)利要求14的器件，其中所述槽布置于所述兩凹坑之間。
16.根據(jù)權(quán)利要求15的器件，其中所述散熱部分的第二表面未被所述樹(shù)脂覆蓋，而暴露于空氣中。
17.一種制造半導(dǎo)體器件的方法，包括把半導(dǎo)體元件置于引線框的島的上部；利用鍵合線連接所述引線框上的內(nèi)引線與所述半導(dǎo)體元件上的焊盤；將散熱器放入下模具中；把其上安裝有半導(dǎo)體元件的引線框設(shè)置于所述散熱器上，使引線框與所述下模具上的所述散熱器接觸；用上模具覆蓋所述下模具上的所述引線框和所述散熱器；在由所述上下模具壓住引線框和散熱器的周邊部分，并將它們保持在上下模具之間的同時(shí)，在所述上下模具限定的內(nèi)部空間中注入樹(shù)脂；樹(shù)脂固化后，切割所述散熱器的懸空支撐桿。
18.根據(jù)權(quán)利要求17的方法，其中所述散熱器的所述懸空支撐桿具有被切割的凹口。
19.根據(jù)權(quán)利要求18的方法，其中密封尺寸大于模制線尺寸，小于連接條尺寸。
全文摘要
本發(fā)明的樹(shù)脂密封半導(dǎo)體器件包括:具有其上安裝半導(dǎo)體元件的島和內(nèi)引線的引線框;用于發(fā)散半導(dǎo)體元件中產(chǎn)生的熱的散熱器,在散熱器、島的下部和內(nèi)引線不用粘合劑相互面接觸的情況下進(jìn)行樹(shù)脂密封,散熱器的一部分在其外周部分與內(nèi)引線的一部分接觸。提高了散熱器的散熱效率。
文檔編號(hào)H01L23/31GK1264174SQ0010078
公開(kāi)日2000年8月23日 申請(qǐng)日期2000年2月3日 優(yōu)先權(quán)日1999年2月4日
發(fā)明者川原良德 申請(qǐng)人:日本電氣株式會(huì)社