本說明書涉及半導體器件。一個或多個實施例可以應用于具有暴露焊盤的基于金屬引線框架的封裝。

背景技術(shù)：

當前的基于引線框架的塑料封裝可以包括將器件耦合到金屬引線框架并且允許熱功率和電功率耗散的裸片附接材料。

由于封裝經(jīng)受可靠性應力測試，比如熱循環(huán)測試(“TCT”)，可能危及裸片附接完整性。

脫層可能由于與涉及的材料，包括硅、裸片附接材料(“DAM”)、銅合金等中的不同的熱膨脹系數(shù)(“CTE”)值相關(guān)的熱機械應力而發(fā)生。

脫層可導致在接觸的兩種不同材料之間的界面處，比如在硅 /DAM和/或DAM/引線框架界面處，形成間隙。此外，比如在高溫存儲(“HTS”)測試之后，在DAM的主體內(nèi)可能形成不連續(xù)。

這些事件可能對封裝可靠性有害。對于包括暴露焊盤的封裝而言，尤其是這樣，因為熱/電路徑的完整性受到不利影響。

封裝的質(zhì)量和可靠性要求變得越來越苛刻，特別是在諸如汽車市場之類的領(lǐng)域中，其中提供無脫層封裝的能力可能代表重要因素。

已經(jīng)開發(fā)了各種方法以抵抗裸片附接脫層，主要集中在材料的改進和/或新材料的開發(fā)。

例如，可以以各種方式關(guān)注引線框架的精加工，包括但不限于： (1)通過提供引線框架表面的“粗糙化”處理，可以增強對裸片附接材料的機械粘附，或者(2)經(jīng)由在引線框架表面上沉積有機覆層以增強對裸片附接材料的化學粘附。

也已經(jīng)針對裸片附接材料提出了低應力材料的使用。

雖然某些解決方案已經(jīng)刺激了一些商業(yè)利益，但是這些都不能被認為能夠以令人滿意的方式解決附接脫層的問題。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本實用新型的實施例旨在提供至少能夠部分地解決上述問題的半導體器件。

根據(jù)一個方面，提供了一種半導體器件，包括：引線框架，所述引線框架包括接觸管腳并且具有中心區(qū)域；位于所述中心區(qū)域處的半導體裸片，所述半導體裸片具有突出的連接形成物；柔性支撐構(gòu)件，所述柔性支撐構(gòu)件被設置在所述引線框架和所述半導體裸片之間并支撐所述半導體裸片，所述柔性支撐構(gòu)件具有在所述引線框架和所述半導體裸片之間延伸的導電線；以及其中所述柔性支撐構(gòu)件的所述導電線與所述引線框架的所述接觸管腳以及與所述半導體裸片的所述連接形成物電耦合。

在一些實施例中，所述半導體裸片的連接形成物包括焊料凸塊。

在一些實施例中，所述半導體裸片的連接形成物包括金屬柱。

在一些實施例中，所述半導體裸片的連接形成物包括銅柱。

在一些實施例中，半導體器件還包括在所述柔性支撐構(gòu)件的所述導電線和所述引線框架的所述接觸管腳之間的金屬接合連接。

在一些實施例中，半導體器件還包括在所述柔性支撐構(gòu)件的所述導電線和所述半導體裸片的所述連接形成物之間的金屬接合連接。

在一些實施例中，半導體器件還包括在所述柔性支撐構(gòu)件的所述導電線和所述引線框架的所述接觸管腳之間以及在所述柔性支撐構(gòu)件的所述導電線和所述半導體裸片的所述連接形成物之間的金屬接合連接。

在一些實施例中，所述柔性支撐構(gòu)件包括柔性支撐層，所述柔性支撐層具有在其上延伸的所述導電線。

在一些實施例中，所述半導體裸片的連接形成物延伸穿過所述柔性支撐構(gòu)件的所述柔性支撐層。

在一些實施例中，半導體器件還包括模制到所述引線框架、所述半導體裸片和所述柔性支撐構(gòu)件上的封裝。

在一些實施例中，所述半導體裸片在所述封裝的表面處暴露出來。

在一些實施例中，所述柔性支撐構(gòu)件包括由聚合物材料制成的柔性支撐層，并且其中，所述引線框架由金屬材料制成。

根據(jù)另一方面，提供了一種半導體器件，包括：柔性聚合物支撐構(gòu)件，所述柔性聚合物支撐構(gòu)件支撐具有連接形成物的半導體裸片；導電線，所述導電線被設置在所述柔性聚合物支撐構(gòu)件上并且被電連接到所述連接形成物；金屬引線框架，所述金屬引線框架具有環(huán)形形狀并且定義接觸管腳；以及其中所述柔性聚合物支撐構(gòu)件上的所述導電線與所述引線框架的所述接觸管腳電耦合。

在一些實施例中，所述金屬引線框架定義圍繞中心區(qū)域的內(nèi)周界部分，所述導電線被附接到所述引線框架的內(nèi)周界部分。

在一些實施例中，半導體器件還包括模制到所述引線框架、所述半導體裸片和所述柔性聚合物支撐構(gòu)件上的封裝，所述半導體裸片的表面從所述封裝暴露出來。

在一些實施例中，所述半導體裸片的暴露表面與所述封裝的上表面共面。

在一些實施例中，所述柔性聚合物支撐構(gòu)件包括柔性支撐層，所述半導體裸片的連接形成物延伸穿過所述柔性支撐層以接觸所述導電線。

在一些實施例中，半導體器件包括模制到所述引線框架、所述半導體裸片和所述柔性聚合物支撐構(gòu)件上的封裝，所述半導體裸片的表面從所述封裝暴露出來，所述引線框架的所述接觸管腳向下成角度，以延伸遠離所述半導體裸片的所述暴露表面。

在一些實施例中，半導體器件包括模制到所述引線框架、所述半導體裸片和所述柔性聚合物支撐構(gòu)件上的封裝，所述半導體裸片的表面從所述封裝暴露出來，所述引線框架的所述接觸管腳向下成角度，以延伸朝向所述半導體裸片的所述暴露表面。

一個或多個實施例提供了一種基于引線框架的塑料封裝，其可能具有暴露的裸片的底表面，能夠省去裸片附接材料-DAM和/或?qū)Ь€的使用。

在一個或多個實施例中，半導體器件(例如集成電路，比如IC 器件或裸片)可以借助于銅柱或焊料凸塊被耦合到柔性襯底(“柔性件”)并且被附接到平面金屬引線框架的引腳，從而省去用于容納裸片的常規(guī)裸片焊盤和/或分流條(tie bar)。

在一個或多個實施例中，柔性金屬跡線可以被設計成在裸片和引線框架之間提供電連接。

在一個或多個實施例中，可以有效地抵抗裸片/DAM和/或DAM/ 裸片焊盤界面處的裸片附接脫層。

在一個或多個實施例中，這也可以應用于DAM降級，其中令人滿意地降低了熱/電耗散降級。

一個或多個實施例可以提供以下優(yōu)點中的一個或多個：

(1)可以省去裸片附接材料或DAM，使得在裸片/DAM和/或 DAM/裸片-焊盤界面處沒有芯片附接脫層，也不會發(fā)生DAM降級；這可能導致熱/電耗散退化被有效地抵消，

(2)可以經(jīng)由暴露的裸片提高功率耗散，而不存在由DAM材料，裸片焊盤和相關(guān)界面提供的熱阻；這可以使器件操作溫度得到改善；和

(3)由于用柔性導電跡線替換常規(guī)導線的可能性，可以在裸片- 引線框架布線連接中實現(xiàn)增加的柔性。與標準工藝流程相比，可以實現(xiàn)更簡單的工藝流程，(a)由于可以省去裸片焊盤的存在，可以降低引線框架設計的復雜性和成本：這可以有助于通過封裝體尺寸而具有單個引線框架并且實現(xiàn)內(nèi)引線的形狀標準化，或者(b)由于省去裸片焊盤和DAM的可能性，可以減小封裝體的厚度。

附圖說明

現(xiàn)在將參照附圖僅通過示例的方式描述一個或多個實施例，其中：

圖1至圖4是一個或多個實施例中的步驟的示例；和

圖5至圖7是適于包括若干實施例的各種半導體器件封裝的示例。

具體實施方式

應當理解，為了說明的清楚起見，各個附圖可能沒有以相同的比例繪制。

在隨后的描述中，示出了一個或多個具體細節(jié)，旨在提供對實施例的示例的深入理解。實施例可以通過一個或多個具體細節(jié)或者利用其他方法、組件、材料等來獲得。在其他情況下，未詳細示出或描述已知的結(jié)構(gòu)、材料或操作，使得實施例的某些方面不會變模糊。

在本說明書的框架中對“實施例”或“一個實施例”的引用旨在指出關(guān)于該實施例描述的特殊配置、結(jié)構(gòu)、特性至少符合一個實施例。因此，可能存在于本說明書中的一個或多個點中的諸如“在實施例中”或“在一個(或多個)實施例中”的短語不一定指同一個實施例。此外，如結(jié)合任一附圖所例示的特定構(gòu)造、結(jié)構(gòu)或特性可以以可能在其他附圖中示例的一個或多個實施例中以任何其他相當?shù)姆绞浇M合。

在附圖中，半導體裸片(或者半導體器件本身)被指定為10。器件10可以是適于被封裝在基于引線框架的封裝(比如基于引線框架的塑料封裝)中的任何已知類型(例如集成電路)。

圖1例示了在這種半導體裸片10上提供焊料凸塊12a或金屬(例如，銅)柱12b形式的連接形成物(電氣-機械)的可能性。

附圖例示了提供兩種類型的這種連接形成物的可能性。然而，一個或多個實施例可以僅采用一種類型的這種連接形成物，即(僅)焊料凸塊12a或(僅)金屬柱12b。此外，一個或多個實施例可以包括本領(lǐng)域中已知的其他類型的連接形成物。

如本文所例示的，連接形成物12a和/或12b可以在裸片10面向上的表面處被提供在裸片12的接觸焊盤上。在這樣的實施例中，然后可以將裸片10上下顛倒(即“翻轉(zhuǎn)”180°)，使得連接形成物12a、 12b如圖2所示面向下。

圖3例示了在一個或多個實施例中柔性襯底構(gòu)件(“柔性件”) 14的可能設置。

在一個或多個實施例中，這種柔性襯底可以以本身已知的方式包括柔性支撐層140，柔性支撐層140可以是聚合物材料，在其上設置有定義到連接形成物12a、12b的電連接布局(比如，在其下側(cè)，參考圖3的視角)的導電線或“跡線”(例如，諸如銅或銅合金的金屬) 142。

圖3例示了裸片10的連接形成物12a、12b與柔性支撐件14的線或跡線142的機械和電耦合，其中裸片10的突出連接形成物12a、 12b面向柔性支撐構(gòu)件14。

例如，這可以通過熱聲或熱壓處理或適于產(chǎn)生在半導體裸片10 的連接形成物12a、12b與柔性支撐構(gòu)件或柔性件14的導電線142之間建立的金屬接合連接的其他工藝(示意性地表示為T1)發(fā)生。

在附圖的示例性實施例中，導電線142被示出提供在柔性支撐層 140與裸片10相對的表面處，連接形成物12a、12b延伸穿過提供在柔性支撐層140中的開口(窗口)以與柔性支撐構(gòu)件14的導電線142 耦合：這種表示僅僅是可能的實施方式的示例，并且不應被解釋為實施方式的范圍的限制意義。

在如圖4中例示的一個或多個實施例中，柔性支撐構(gòu)件或柔性件 14可以被耦合到金屬引線框架16。

在一個或多個實施例中，引線框架16可以包括接觸管腳(引線指腳或引線尖端)并且通常是環(huán)形的，因此具有用于安裝半導體裸片 10的中心區(qū)域。

在一個或多個實施例中，柔性支撐構(gòu)件14，比如導電線142，與金屬引線框架16的接觸管腳的金屬化(指示為162)的耦合可以在導電線142的金屬化部分(指示為1420)處。

在一個或多個實施例中，將柔性支撐構(gòu)件14(導電線142)與金屬引線框架16的引線尖端耦合可以借助于針對該目的已知的另一工藝(圖4中的T2)，比如在被鍍制到柔性支撐層140上的導電線142 的金屬化部分(標示為1420)與引線框架的引線尖端(指示為162) 的精加工之間提供金屬接合連接。

示意性地表示為T2的工藝可以包括熱聲或擴散焊接工藝。

在一個或多個實施例中，圖4中的工藝T2可以與圖3中例示的工藝T1相同。

在一個或多個實施例中，工藝可以不同于圖3中例示的工藝T1。

應當理解，圖1至圖4中所示的各個部件/元件的方向僅僅是示例性的。

僅僅作為示例，連接形成物12a、12b可以被提供成：(1)如此處所示，使裸片10的接觸焊盤面向上，其中裸片10隨后被翻過來(翻轉(zhuǎn)180°)，或者替換地，(2)裸片10已經(jīng)定向為其接觸焊盤朝下，如圖2所例示。

類似地，裸片10與柔性支撐件14和引線框架16的耦合可以發(fā)生在裸片10位于柔性構(gòu)件14和引線框架16上方的情況下，或者替代地，發(fā)生在裸片10被布置在柔性構(gòu)件14和/或引線框架16下方的情況下。

因此，圖1至圖4中所示的各個部件/元件的方向僅僅是示例性的，而不是對實施例的范圍的限制。

前述內(nèi)容也適用于圖5至圖7。

這些圖表示將圖4所示的零件/元件的部件與封裝18耦合的各種方式。

在一個或多個實施例中，封裝18可以包括所謂的“塑料”封裝，包括模制到圖4的零件/元件的部件上的任何已知類型的封裝模制化合物(PMC)。

一個或多個實施例可以采用標準的傳遞模制工藝，使得裸片10 在封裝18的外表面處不暴露出來。

圖5例示了采用膜輔助模制工藝以便暴露裸片10的硅(背面) 表面的一個或多個實施例。

圖6例示了在暴露裸片“向上”配置的情況下的標準的切斷和切單步驟，其中裸片10在封裝18的頂表面處暴露出來，以便允許將熱沉(圖中不可見)與可能“向下”彎曲的引線框架16的管腳(在16a 處示出)耦合。這可以促進與提供在底層安裝板(比如印刷電路板或 PCB-圖中未示出)上的導電線的電耦合。

圖7例示了在暴露裸片“向下”配置的情況下的標準的切斷和切單步驟，即，在封裝18的底表面處(可能在180°的“翻轉(zhuǎn)”之后，即圖4中例示的翻轉(zhuǎn)部件)暴露的裸片10與可能再次向下“彎曲”的引線框架16的引腳(在16a處示出)耦合，以便促進可能具有背面金屬化“BSM”的電連接(比如經(jīng)由焊接連接到PCB導電跡線)，以允許將裸片表面焊接到PCB上。

因此，一個或多個實施例可以促進解決裸片附接脫層問題，比如通過省去裸片附接材料。

在那個方面，一個或多個實施例可以因此提供一種半導體器件，包括：(1)包括接觸管腳并且具有中心區(qū)域的引線框架(例如16)， (2)被布置在引線框架的所述中心區(qū)域的半導體裸片(例如10)，該半導體裸片具有突出的連接形成物(例如12a，12b)，以及(3) 在所述中心區(qū)域處設置在引線框架和半導體裸片之間的柔性支撐構(gòu)件(例如14)，所述柔性支撐構(gòu)件具有在引線框架和半導體裸片之間延伸的導電線(例如142)

其中，柔性支撐構(gòu)件的所述導電線與引線框架的接觸管腳和半導體裸片的連接形成物電耦合。

在一個或多個實施例中，半導體裸片的連接形成物可以包括焊料凸塊和/或金屬柱，金屬柱可選地為銅柱。

一個或多個實施例可以包括金屬接合連接，其在(1)柔性支撐構(gòu)件的導電線與引線框架的接觸管腳之間，和/或(2)柔性支撐構(gòu)件的導電線與半導體裸片的連接形成物之間。

在一個或多個實施例中，柔性支撐構(gòu)件可以包括具有在其上延伸的所述導電線的柔性支撐層(在140處示出)。

在一個或多個實施例中，半導體裸片的連接形成物可以延伸穿過柔性支撐構(gòu)件的所述柔性支撐層。

一個或多個實施例可以包括封裝(在18處示出)，其模制到所述引線框架、所述半導體裸片以及在其之間設置的所述柔性支撐構(gòu)件上。

在一個或多個實施例中，半導體裸片可以在所述封裝的表面處暴露出來。

一個或多個實施例可以提供一種制造半導體器件的方法，包括： (1)提供包括接觸管腳并且具有中心區(qū)域的引線框架，(2)在引線框架的所述中心區(qū)域處布置半導體裸片，所述半導體裸片具有突出連接形成物，以及(3)在所述中心區(qū)域處在所述引線框架和所述半導體裸片之間設置柔性支撐構(gòu)件，所述柔性支撐構(gòu)件具有在所述引線框架和所述半導體裸片之間延伸的導電線，并且將柔性支撐構(gòu)件的導電線與引線框架的接觸管腳以及半導體裸片的連接形成物電耦合。

一個或多個實施例可以包括：(1)經(jīng)由熱聲耦合或熱壓耦合之一，將柔性支撐構(gòu)件的導電線與半導體裸片的連接形成物耦合，和/ 或(2)通過熱聲耦合和擴散焊接之一，將柔性支撐構(gòu)件的導電線與引線框架的接觸管腳耦合。

在不脫離保護范圍的情況下，只要不偏離基本原理，細節(jié)和實施例可以相對于僅通過示例公開的內(nèi)容發(fā)生變化，甚至顯著地發(fā)生變化。