無引線型半導體封裝及其製作工藝的製作方法
2023-05-23 07:37:31
專利名稱：無引線型半導體封裝及其製作工藝的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種無引線型樹脂密封半導體封裝，其沒有從其周邊向外延伸的外部引線，以及製造此無引線型樹脂密封半導體封裝的製作工藝。
背景技術：
通常，常規的樹脂密封半導體封裝包括島或板狀貼裝臺、被牢固地貼裝在板狀貼裝臺上且其上表面上具有多個電極焊盤的半導體晶片、通過中介物結合線電氣連接到半導體晶片的各個電極焊盤上的多個引線、以及將板狀貼裝臺、半導體晶片和引線的裡面部分包圍並密封的模製樹脂封，而引線的外面部分從模製樹脂封的側面向外並橫向延伸。樹脂密封半導體封裝被貼裝在合適的布線板上以便引線外面的部分被電氣接觸並結合到位於並排列在布線板上的電極焊盤上。
當然，這種樹脂密封半導體封裝應用到小型或緊湊電子設備中是不受歡迎的，因為引線的向外並橫向延伸的外面部分導致了樹脂密封半導體封裝的總體的笨重。
現已研製了一種無引線型樹脂密封半導體封裝，其與上述常規樹脂密封半導體封裝相比排列更緊湊。特別地，無引線型樹脂密封半導體封裝包括島或板狀貼裝臺、貼裝在板狀貼裝臺上並且其上表面上具有電極焊盤的半導體晶片、將半導體晶片包圍並密封的模製樹脂封，以及位於模製樹脂封上且電氣連接在半導體晶片的電極焊盤上的電極焊盤。無引線型樹脂密封半導體封裝被貼裝在合適的布線板上以便模製樹脂封上的電極焊盤被電氣接觸並用合適的焊錫膏焊接到位於並排列在布線板上的電極焊盤上。
儘管如此，此無引線型樹脂密封半導體封裝在半導體封裝和布線板間不能獲得足夠的貼裝強度。特別地，當模製樹脂封上的每個電極焊盤被焊到布線板上的相應的電極焊盤上時，在被焊接的電極焊盤間產生焊點。因此，被焊接的電極焊盤的焊接強度，以及半導體封裝和布線板間的貼裝強度，要由產生的焊點的範圍和形狀評估。但是，在常規的無引線型樹脂密封半導體封裝中，焊點的範圍相當小，視覺檢查焊點的形狀很困難或很麻煩，如隨後將詳細說明的。
JP-A-2001-077268中公開了一種無引線型樹脂密封半導體封裝，其構造為當無引線型樹脂密封半導體封裝被貼裝在布線板上時可以獲得大的貼裝強度。然而，為獲得大貼裝強度該半導體封裝的製作工藝包括了一些額外的工藝，因此導致了生產成本增加，如隨後將詳細說明的。
發明內容
因此，本發明的目的在於提供一種無引線型樹脂密封半導體封裝，其構造成為能獲得大的貼裝強度而基本不增加其製作成本，並且當無引線型樹脂密封半導體封裝的電極焊盤被焊接到布線板上的電極焊盤時，可以視覺地和容易地檢查焊點的形狀。
本發明的另一個目的是提供一種用於製造上述無引線型樹脂密封半導體封裝的製作工藝。
根據本發明的第一方面，提供一種無引線型樹脂密封半導體封裝，其包括樹脂封，其具有應用到布線板的貼裝面和與貼裝面相關以形成成角的側邊的至少一側面；被包圍並密封在樹脂封中的半導體晶片；被部分地埋在樹脂封的成角的側邊裡從而被暴露在外面的至少一個電極終端，電極終端被電氣連接到半導體晶片上。電極終端形成為當樹脂封置於布線板上時具有向外開口形狀的凹角，從而樹脂封的貼裝面能應用於其上。
如果電極終端的凹角對使用的焊料呈現差的粘合特性，那麼它應該經過表面處理，以使其對使用的焊料呈現極好的粘合特性。表面處理可以包括電鍍工藝。
優選地，樹脂封的成角的側邊限定了直角，並且電極終端的凹角形成為直角凹角。
無引線型樹脂密封半導體封裝還可以包括被包圍並密封在樹脂封中的板狀貼裝臺並且半導體晶片貼裝在板狀貼裝臺上。當半導體晶片具有形成為其最低層並電氣連接到板狀貼裝臺上的電極層時，電極終端可以被整體地連接到板狀貼裝臺上。而且，當半導體晶片具有形成於其上表面上的至少一個電極終端時，被部分地埋在樹脂封的成角的側邊中的電極終端可以通過中介物結合線被電氣連接到半導體晶片的電極終端。
另一方面，當半導體晶片具有形成於其上表面上的至少一個電極終端時，被部分地埋在樹脂封的成角的側邊中的電極終端可以被直接連接到半導體晶片的電極終端。也就是半導體晶片被面向下使其電極終端被直接結合在部分地埋在樹脂封的成角的側邊中的電極終端上。
根據本發明的第二方面，提供一種用於製造多個無引線型樹脂密封半導體封裝的製作工藝，包括步驟製備金屬電極框架，其包括多個板狀貼裝臺和與板狀貼裝臺有規律地相關的多個電極，每個電極具有形成於其下表面中的凹槽；將各個半導體晶片貼裝在板狀貼裝臺上，從而每個半導體晶片的下表面牢固地結合在其上，每個半導體晶片具有形成於其上表面上的電極終端；在每個半導體晶片的電極終端和金屬電極框架的部分電極間建立電氣連接；將載有半導體晶片的金屬電極框架容納在由成型硬模限定的成型腔中，每個電極與限定成型腔的內表面相接觸，從而每個電極的凹槽被內表面完全封閉；將未固化的樹脂材料引入到成型腔中由此形成模製樹脂封，其將半導體晶片完全包圍和密封，將電極部分地包圍和密封，從而電極的下表面暴露在模製樹脂封的外表面上；在引入的樹脂材料固化之後從成型硬模中取出模製樹脂封；以及將模製樹脂封切割並分成多個無引線型樹脂密封半導體封裝，每個無引線型樹脂密封半導體封裝包括從模製樹脂封上切割下來的樹脂封部分，被包圍並密封在樹脂封部分中的板狀貼裝臺中的一個，貼裝在相關的板狀貼裝臺上的半導體晶片，以及從電極上切割下來的並電氣連接到相關的半導體晶片上的電極終端，其中每個電極終端的特徵是有自相應電極的凹槽得到的凹角。
在此製作工藝中，如果電極終端的凹角對使用的焊料呈現差的粘合特，那麼它應該經過表面處理，使其對使用的焊料呈現極好的粘合特性。表面處理可以包括電鍍工藝。
當半導體晶片具有形成為其最低層並電氣連接到板狀貼裝臺的電極層時，包括在部分電極中的至少一個可以被整體地連接到板狀貼裝臺上，從而建立了包括在部分電極中的至少一個與相關的半導體晶片的電氣連接。當半導體晶片具有形成於其上表面上的至少一個電極終端時，電極終端可以通過結合線被電氣連接到包括在部分電極中其餘的電極上，從而建立了包括在部分電極中其餘的電極與相關的半導體晶片的電氣連接。
另一方面，當半導體晶片不具有形成為其最低層的電極層時，即當半導體晶片具有形成於其上表面上的至少一個電極終端時，電極終端可以通過結合線被電氣連接到部分電極上，從而建立了部分電極與相關半導體晶片的電氣連接。
根據本發明的第三方面，提供一種用於製造多個無引線型樹脂密封半導體封裝的製作工藝，包括步驟製備包括多個電極的金屬電極框架，每個電極具有形成於其下表面中的凹槽；製備具有形成於其上表面上的至少一個電極終端的半導體晶片；將每個半導體晶片面向下並貼裝在金屬電極框架上，從而相關的半導體晶片的電極終端被直接電氣結合到電極中相應的一個上；將載有半導體晶片的金屬電極框架容納在由成型硬模限定的成型腔中，每個電極與限定成型腔的內表面相接觸，從而每個電極的凹槽被內表面完全封閉；將未固化的樹脂材料引入到成型腔中，由此形成模製樹脂封，其完全包圍並密封半導體晶片，並部分地包圍並密封電極，從而電極的下表面暴露在模製樹脂封的外表面上；在引入的樹脂材料固化之後從成型硬模中取出模製樹脂封；以及將模製樹脂封切割並分成多個無引線型樹脂密封半導體封裝，每個無引線型樹脂密封半導體封裝包括從模製樹脂封上切割下來的樹脂封部分，被包圍並密封在樹脂封部分中的半導體晶片，以及從電極上切割下來的並電氣連接到相關的半導體晶片上的電極終端，其中每個電極終端的特徵是有自相應電極的凹槽得到的凹角。
與本發明的第二方面相似，如果電極終端的凹角對使用的焊料呈現差的粘合特性，那麼它應該經過表面處理從而使其對使用的焊料呈現極好的粘合特性。而且，表面處理可以包括電鍍工藝。
參考附圖，從下面的說明中將更清楚地理解上述目的和其它目的，其中圖1A是金屬電極框架的平面圖，用以說明製造多個無引線型樹脂密封半導體封裝的第一常規製作工藝的第一典型步驟；圖1B是沿圖1A的1B-1B線的剖面圖；圖2A是其上貼裝有半導體晶片的金屬電極框架的平面圖，用以說明第一常規製作工藝的第二典型步驟；圖2B是沿圖2A的2B-2B線的剖面圖；圖3A是沿圖3B的3A-3A線的成型硬模的水平剖面圖，載有半導體晶片的金屬電極框架被容納在成型硬模中並被樹脂成型，用以說明第一常規製作工藝的第三典型步驟；圖3B是沿圖3A的3B-3B線的剖面圖；圖4A是沿圖4B的4A-4A線的載有半導體晶片的樹脂成型金屬電極框架的剖面圖，用以說明第一常規製作工藝的第四典型步驟；圖4B是沿圖4A的4B-4B線的水平剖面圖，用以說明第一常規製作工藝的第五典型步驟；圖5是由第一常規製作工藝製造的無引線型樹脂密封半導體封裝的透視圖；圖6是圖5製得的貼裝在布線板上的無引線型樹脂密封半導體封裝的剖面圖；圖7A是金屬電極框架的剖面圖，用以說明製造多個無引線型樹脂密封半導體封裝的第二常規製作工藝的第一典型步驟；圖7B是其上貼裝有半導體晶片的金屬電極框架的剖面圖，用以說明第二常規製作工藝的第二典型步驟；圖7C是經過樹脂成型工藝的金屬電極的剖面圖，用以說明第二常規製作工藝的第三典型步驟；圖7D是經過半切割工藝的樹脂成型金屬電極框架的放大的剖面圖，用以說明第二常規製作工藝的第四典型步驟；圖7E是經過鍍銀工藝的樹脂成型金屬電極框架的放大的剖面圖，用以說明第二常規製作工藝的第五典型步驟；圖7F是經過完全切割工藝的樹脂成型金屬電極框架的放大的剖面圖，用以說明第二常規製作工藝的第六典型步驟；圖8是由第二常規製作工藝製得並貼裝在布線板上的無引線型樹脂密封半導體封裝的放大的剖面圖；圖9A是金屬電極框架的平面圖，用以說明製造根據本發明的多個無引線型樹脂密封半導體封裝的製作工藝的第一實施例的第一典型步驟；圖9B是沿圖9A的9B-9B線的剖面圖；圖9C是沿圖9A的9C-9C線的剖面圖；圖10A是其上貼裝有半導體晶片的金屬電極框架的平面圖，用以說明根據本發明的製作工藝的第一實施例的第二典型步驟；圖10B是沿圖10A的10B-10B線的剖面圖；圖11A是沿圖11B的11A-11A線的成型硬模的水平剖面圖，載有半導體晶片的金屬電極框架被容納在其中，用以說明根據本發明的製作工藝的第一實施例的第三典型步驟；圖11B是沿圖11A的11B-11B線的剖面圖；圖12A是沿圖12B的12A-12A線的成型硬模的水平剖面圖，載有半導體晶片的金屬電極框架在其中用樹脂材料成型，用以說明根據本發明的製作工藝的第一實施例的第四典型步驟；圖12B是沿圖12A的12B-12B線的成型硬模的剖面圖；圖13A是沿圖13B的13A-13A線的模製樹脂封的水平剖面圖，用以說明根據本發明的製作工藝的第一實施例的第五典型步驟；圖13B是沿圖13A的13B-13B線的水平剖面圖；圖14是採用根據本發明的製作工藝的第一實施例製造的無引線型樹脂密封半導體封裝的透視圖；圖15是貼裝在布線板上的圖14的無引線型樹脂密封半導體的剖面圖；圖16A是金屬電極框架的平面圖，用以說明製造根據本發明的多個無引線型樹脂密封半導體封裝的製作工藝的第二實施例的第一典型步驟；圖16B是沿圖16A的16B-16B線的剖面圖；圖17A是具有貼裝於其上的半導體晶片的金屬電極框架的平面圖，用以說明根據本發明的製作工藝的第二實施例的第二典型步驟；圖17B是沿圖17A的17B-17B線的剖面圖；圖18是採用根據本發明的製作工藝的第二實施例製造的無引線型樹脂密封半導體封裝的透視圖；圖19A是金屬電極框架的平面圖，用以說明製造根據本發明的多個無引線型樹脂密封半導體封裝的製作工藝的第三實施例的第一典型步驟；圖19B是沿圖19A的19B-19B線的剖面圖；
圖20A是具有貼裝於其上的半導體晶片的金屬電極框架的平面圖，用以說明根據本發明的製作工藝的第三實施例的第二典型步驟；圖20B是沿圖20A的20B-20B線的剖面圖；圖21是採用根據本發明的製作工藝的第三實施例製造的無引線型樹脂密封半導體封裝的透視圖。
具體實施例方式
為更好地理解本發明，在說明本發明的實施例前，先參考圖1A、1B、2A、2B、3A、3B、4A和4B說明製造多個無引線型樹脂密封半導體封裝的第一常規製作工藝。
首先，如圖1A和1B所示，製備金屬電極框架10。金屬電極框架10由合適的金屬材料製成，如銅，黃銅等，它包括多組三個板狀電極12D、12S和12G。板狀電極12D、12S和12G中的每一個都具有矩形形狀，並且板狀電極12D大約是板狀電極12S和12G的兩倍，板狀電極12S和12G彼此有完全相同的尺寸。
圖1A中很明顯，每組中的三個板狀電極12D、12S和12G的排列限定了一個矩形，其尺寸是板狀電極12D的大約兩倍。每個板狀電極12D具有從其下表面整體地凸出的一對矩形臺14D，並且各個板狀電極12S和12G具有從其下表面整體地凸出的矩形電極14S和14G，四個矩形臺14D、14S和14G各個都排列在由板狀電極12D、12S和12G限定的矩形的角上。
在每組中，各個板狀電極12S和12G由兩個手柄狀邊框帶條單元16整體地連接到板狀電極12D上。而且，每組中板狀電極12D由兩個直帶條單元18整體地連接到包括在相鄰組中的板狀電極12S和12G上。
在製備金屬電極框架10後，如圖2A和2B所示，各個半導體晶片20被貼裝在板狀電極12D上。也就是，每個板狀電極作為相應的半導體晶片20的一個板狀貼裝臺。每個半導體晶片20可以構造為垂直型功率金屬氧化物半導體場效應電晶體(MOSFET)晶片。也就是，MOSFET晶片20具有形成為其最低層的漏電極層20D(見圖2B)，並且漏電極層20D用合適的導電粘合劑如銀膏電氣地粘到相應的板狀電極12D上。而且，MOSFET晶片20具有結合於形成於其上表面上的各個源和柵電極焊盤(未畫出)上的源和柵電極終端20S和20G，並且各個源和柵電極終端20S和20G由結合線22S和22G電氣連接到板狀電極12S和12G上。
將MOSFET晶片20貼裝到板狀電極12D上後，載有MOSFET晶片20的金屬電極框架10經過成型工藝。也就是，如圖3A和3B所示，載有MOSFET晶片20的金屬電極框架10被容納在由下和上成型硬模24L和24U(圖3B)所限定的成型腔中，然後用合適的樹脂材料成型，以由此製得包圍並密封載有MOSFET晶片20的金屬電極框架10的模製樹脂封26。如圖3B所示，矩形臺14D、14S和14G與下成型硬模24L的內部下表面相接觸，因此這些臺14D、14S和14G的表面在成型中未被樹脂材料覆蓋。注意，在圖3A中，只畫出了沿圖3B的3A-3A線的橫截面圖中的模製樹脂封26和下成型硬模24L。
在成型工藝之後，將包圍並密封了載有MOSFET晶片20的金屬電極框架10的模製樹脂封26從下和上成型硬模24L和24U中取出。然後，如沿圖4B的4A-4A線的圖4A所示，模製樹脂封26經過鍍銀工藝，其中在未被樹脂材料覆蓋的臺14D、14D、14S和14G的暴露面上形成銀電極焊盤27D、27D、27S和27G。注意，每個銀電極焊盤27D、27D、27S和27G具有20-30微米範圍內的厚度。
在形成銀電極焊盤27D、27D、27S和27G之後，包圍並密封載有MOSFET晶片20的金屬電極框架10的模製樹脂封26經過切割工藝被沿著由圖4B中的單點鏈線表示的矩形切割線CL切割，以由此製得多個無引線型樹脂密封半導體封裝。
參考圖5，在透視圖中代表性地畫出了製得的無引線型樹脂密封半導體封裝的一種。此無引線型樹脂密封半導體封裝具有切開的樹脂封部分26′，其包圍並密封了一組三個板狀電極12D、12S和12G以及半導體晶片20，且有從樹脂封部分26′的下表面突出的四個銀電極焊盤27D、27D、27S和27G。
如圖6所示，此無引線型半導體封裝貼裝在布線板28上。特別地，布線板28具有形成於其上的電路圖形，並且電路圖形包括具有比銀電極焊盤27D、27D、27S和27G更大尺寸的四個電極焊盤29(圖6中僅代表性地畫出了其中兩個)。電極焊盤29由合適的金屬材料製成，如銅、鋁等，並且被電鍍上銀。而且，電極焊盤29的排列與四個銀電極焊盤27D、27D、27S和27G的排列有鏡像關係，因此無引線型半導體封裝能被放置在布線板28上從而各個銀電極焊盤27D、27D、27S和27G與四個電極焊盤29相接觸。簡而言之，用銀膏將各個銀電極焊盤27D、27D、27S和27G焊接到四個電極焊盤29上，從而完成了無引線型半導體封裝在布線板28上的貼裝。注意，在圖6中，銀電極焊盤27S和27G的焊接用標記SP代表性地表示。
從圖6中明顯看出，當每個銀電極焊盤27D、27D、27S和27G被焊接在相應的電極焊盤29上時，在每個銀電極焊盤27D、27D、27S和27G的周圍被焊接的電極焊盤之間產生焊點，但因為銀電極焊盤27D、27D、27S和27G的厚度在20到30微米的範圍內，所以產生的焊點的範圍非常小。這樣，在焊接的電極焊盤之間不能夠獲得足夠的焊接強度，因此，在無引線型半導體封裝和布線板28間不能獲得足夠的貼裝強度。
而且，由於只能通過無引線型半導體封裝的下表面和布線板的上表面間的小間隙(20到30微米)來觀察，所以視覺地檢查製得的焊點的形狀是否合適非常困難。
接下來，參考圖7A到7F，說明製造多個無引線型半導體封裝的第二個常規製作工藝。注意，此第二個常規製作工藝在前述JP-A-2001-077268中被公開。
首先，如圖7A所示，製備金屬電極框架30。金屬電極框架30由合適的金屬材料製成，如銅、黃銅等，其包括外部框架部分30A、通過中介物帶條元件(未畫出)被外部框架部分30A支撐的多個矩形島或板狀貼裝臺30B、以及沿每個矩形板狀貼裝臺的四邊排列的多個延伸電極30C。注意，每個帶條單元的形狀是使每個板狀貼裝臺30B被從外部框架部分30A限定的平面抬起，如圖7A所示。而且，金屬電極框架30完全電鍍銀。
在製備金屬電極框架30之後，如圖7B所示，使用合適的粘合劑將各個半導體晶片32牢固地貼裝在板狀貼裝臺30B上，其中每個半導體晶片32具有位於並排列在其上表面上的多個電極焊盤(未畫出)。然後，用結合線33將每個半導體晶片32的各個電極焊盤電氣連接在延伸電極30C上，如圖7B所示。
在將半導體晶片32貼裝在板狀貼裝臺30B上之後，載有半導體晶片32的金屬電極框架30經過成型工藝，如圖7C所示。特別地，載有半導體晶片32的金屬電極框架30被容納在由下和上成型硬模34L和34U所限定的成型腔中。在這種情況下，合適的樹脂片36被放在下成型硬模34L的內部下表面上，並且將金屬電極框架30壓在樹脂片36上，從而延伸電極30C被部分地插入到樹脂片36中，如圖7C所示。然後，合適的未固化的樹脂材料被引入到成型腔中，由此製得多個模製樹脂封37，其每個都包圍並密封了載有半導體晶片32的相應的板狀貼裝臺30B，且在相關的模製樹脂封37中部分地密封了與其相關的延伸電極30C。
在成型工藝之後，從成型腔中取出樹脂成型金屬電極框架30，然後經過部分切割工藝。特別地，如圖7D中代表性地所示，使用合適的旋轉切割刀(未畫出)在每個延伸電極30C的暴露的下表面進行部分切割，由此在延伸電極30C的暴露的下表面中形成切割槽38。注意，在圖7D中，金屬電極框架30的鍍銀層用標記39表示。
在部分切割工藝之後，如圖7E所示，樹脂成型金屬電極框架30經過鍍銀工藝，其中在延伸電極30C的每個下表面上形成額外的鍍銀層40。然後，如圖7F所示，樹脂成型金屬電極框架30經過完全切割工藝，其中每個延伸電極30C使用合適的旋轉切割刀(未畫出)被完全切割，由此模製樹脂封37被相互完全分離成為多個無引線型半導體封裝。因此，從圖7F中明顯看出，在每個無引線型半導體封裝中，每個被切割的延伸電極30C以切割面41部分被鍍銀層40覆蓋為特徵。
如圖8所示，此無引線型半導體封裝被貼裝在布線板42上。特別地，布線板42具有形成於其上的電路圖形，並且電路圖形包括多個電極焊盤43(在圖8中僅代表性地畫出其中一個)，其由合適的金屬材料製成，如銅、鋁等，並且電鍍了銀。而且，電極焊盤43的排列與延伸電極30C的排列有鏡像關係，因此無引線型半導體封裝能夠被貼裝在布線板42上，從而各個延伸電極30C與電極焊盤43相接觸。簡而言之，通過銀膏將各個延伸電極焊盤30C焊接到電極焊盤43上，從而完成了無引線型半導體封裝在布線板43上的貼裝。注意，在圖8中，延伸電極焊盤30C的焊接用標記SP代表性地表示。
從圖8中明顯看出，當每個延伸電極焊盤30C被焊接到電極焊盤43上時，由於切割面41的鍍銀區被額外的鍍銀層40部分地覆蓋並對銀膏呈現極好的粘合特性，沿延伸電極30C的切割面41產生焊點。由於產生的焊點以具有相當大範圍為特性，所以在延伸電極30C和電極焊盤43間能夠獲得足夠的焊接強度。
但是，由於額外的工藝，即部分切割工藝(圖7D)、鍍銀工藝(圖7E)以及完全切割工藝(圖7F)，因此第二常規製作工藝無法在低成本下製造半導體封裝。
第一實施例參考圖9A、9B、9C、10A、10B、11A、11B、12A、12B、13A和13B，下面說明製造根據本發明的多個無引線型半導體封裝的製作工藝的第一實施例。
首先，如圖9A、9B和9C所示，製備金屬電極框架44。金屬電極框架44由合適的金屬材料製成，如銅，黃銅等，並且完全電鍍銀。注意，在圖9B和9C中，鍍銀層用標記45表示。
金屬電極框架44包括多個矩形島或板狀貼裝臺46，其每個具有兩個矩形電極47A和47B整體連接到其上並從其一個邊延伸。如圖9B的最佳表示，每個電極47A和47B的厚度大約是板狀貼裝臺46的兩倍厚，並且具有形成於其下表面的矩形凹槽48。而且，如圖9A的最佳表示，兩個相鄰的電極47A通過手柄狀邊框條帶單元49A整體地相互連接，兩個相鄰的電極47B通過手柄狀邊框條帶單元49B整體地相互連接。
在製備金屬電極框架44之後，如圖10A和10B所示，各個半導體晶片50被貼裝在板狀電極46上。在此實施例中，每個半導體晶片50構成為垂直型功率金屬氧化物半導體場效應電晶體(MOSFET)晶片。也就是，MOSFET晶片50具有形成為其最低層的漏電極層50D(圖10B)，並且漏電極層50D被用合適的導電粘合劑如銀膏電氣粘合到板狀貼裝臺46上。而且，MOSFET晶片50具有柵和源電極終端50G和50S，它們結合在形成於MOSFET晶片50上表面上的各個柵和源電極焊盤(未畫出)上，並且各個柵和源電極終端50G和50S被結合線51G和51S電氣連接到電極47A和47B上。
在將MOSFET晶片50貼裝在板狀貼裝臺46上之後，載有MOSFET晶片50的金屬電極框架44經過成型工藝，如圖11A、11B、12A和12B所示。
特別地，如圖11A和11B所示，載有MOSFET晶片50的金屬電極框架44被容納在由下和上成型硬模52L和52U所限定的成型腔中。從圖11B中明顯看出，所有的電極47A和47B與下成型硬模52L的內部下表面接觸，因此其凹槽48被下成型硬模52L的內部下表面完全封閉。注意，在圖11A中，只畫出了沿圖11B的11A-11A線的剖面圖中的下成型硬模52L。
此後，如圖12A和12B所示，合適的未固化的樹脂材料被引入到成型腔中，由此製得模製樹脂封53，其包圍並密封了載有MOSFET晶片50的金屬電極框架44。但是，如圖12B的最佳表示，由於這些凹槽48被下成型硬模52L的內部下表面完全封閉，未固化的樹脂材料不能夠被引入到電極47A和47B的凹槽48中。注意，在圖12A中，只畫出了沿圖12B的12A-12A線的剖面圖中的模製樹脂封53和下成型硬模52L。
在成型工藝之後，包圍並密封了具有MOSFET晶片50的金屬電極框架44的模製樹脂封53被從下和上成型硬模52L和52U的成型腔中取出，如圖13A和13B所示。接下來，包圍並密封了具有MOSFET晶片50的金屬電極框架44的模製樹脂封53經過切割工藝，其被沿著圖13A中單點鏈線表示的矩形切割線CL切割，由此製得多個無引線型樹脂密封半導體封裝。
參考圖14，在透視圖中代表性地畫出製得的無引線型樹脂密封半導體封裝中的一個。此無引線型樹脂密封半導體封裝具有樹脂封部分53′，此樹脂封部分53′是從模製樹脂封上切割下來，並且樹脂封部分53′本身作為包圍並密封板狀貼裝臺46和半導體晶片50的樹脂封。
在圖14中，無引線型樹脂密封半導體封裝以倒置方式說明，並且樹脂封53′的下表面作為被應用到布線板的貼裝面。樹脂封53′的四個側面與貼裝面相關產生四個直角邊。從兩組電極47A和47B上切割下來的兩組電極終端47A′和47B′被部分地埋在相對的一對直角邊中從而可以暴露到外面。
從圖14中可以明顯看出，每個電極部分47A′和47B′具有由電極(47A、47B)的相應的矩形凹槽48得到的凹角54。也就是，凹角54由一組相對的內端面和一組在相對的內端面之間延伸的兩個直角面所限定，並且這些面具有鍍銀層45。
注意，在此實施例中，儘管由於凹槽48的矩形形狀使每個凹角54都形成為直角凹角，但它也可形成為圓形凹角。
如圖15所示，此無引線型半導體封裝被貼裝在布線板55上。特別地，布線板55具有形成於其上的電路圖形，並且電路圖形包括四個電極焊盤56(在圖15中只代表性地畫出其中一個)。每個電極焊盤56由合適的金屬材料製成，如銅、鋁等，並且電鍍銀。而且，電極焊盤56的排列與四個部分47A′和47B′的排列有鏡像關係，因此無引線型半導體封裝能夠被貼裝在布線板55上，從而各個部分47A′和47B′與四個電極焊盤56相接觸。簡而言之，各個電極部分47A′和47B′用銀膏焊接到四個電極焊盤56上，從而完成了無引線型半導體封裝在布線板55上的貼裝。注意，在圖15中，電極部分47A′(47B′)的焊接用標記SP代表性地表示。
從圖15中可以明顯看出，當每個銀電極部分47A′和47B′被焊接在相應的電極焊盤56上時，在限定凹角54的面和鍍銀電極焊盤56間產生了焊點。根據本發明，由於限定凹角54的面的特徵是具有對銀膏表現出極好的粘合特性的相當大的表面，所以產生的焊點的範圍很大。因此，在限定凹角54的面和鍍銀電極焊盤56間可以獲得足夠的焊接強度，因此，在無引線型半導體封裝和布線板55間能夠獲得足夠的貼裝強度。
而且，從圖15中可以明顯看出，由於凹角54形成為向外開口，所以能夠易於視覺地檢查產生的焊點的形狀是否合適。
第二實施例參考圖16A、16B、17A和17B，下面說明製造根據本發明的多個無引線型半導體封裝的製作工藝的第二實施例。
首先，如圖16A和16B所示，製備金屬電極框架57。金屬電極框架57由合適的金屬材料製成，如銅，黃銅等，並且完全電鍍銀。注意，在圖16B中，鍍銀層用標記58表示。
金屬電極框架57包括多個矩形島或板狀貼裝臺59，以及與板狀貼裝臺59交替地排列的多組矩形電極60A和60B。也就是，每組矩形電極60A和60B被放置在兩個相鄰板狀貼裝臺59之間。如圖16B所示，每個電極60A和60B的厚度大約是板狀貼裝臺59的兩倍厚，並且具有形成於其下表面的矩形凹槽61。而且，如圖16A所示，兩個相鄰的電極60A和其間放置的板狀貼裝臺59通過大體為E形的邊框條帶單元62A整體地相互連接，兩個相鄰的電極60B和其間放置的板狀貼裝臺59通過大體為E形的邊框條帶單元62B整體地相互連接。
在製備金屬電極框架57之後，如圖17A和17B所示，各個半導體晶片63被貼裝在板狀電極59上。在此實施例中，每個半導體晶片63構成為功率金屬氧化物半導體場效應電晶體(MOSFET)晶片。例如，MOSFET晶片63具有結合在形成於其上表面上的各個漏電極焊盤(未畫出)上的兩個漏電極終端64D，以及結合在形成於其上表面上的各個柵和源電極焊盤(未畫出)上的兩個柵和源電極終端64G和64S。兩個漏電極終端64D各個用結合線65D被電氣連接到位於鄰近板狀貼裝臺59一側的電極60A和60B上，並且兩個柵和源電極終端64G和64S各個用結合線65G和65S被電氣連接到位於鄰近板狀貼裝臺59另一側的電極60G和60S上。
在將MOSFET晶片63貼裝在板狀貼裝臺59上之後，載有MOSFET晶片63的金屬電極框架57以與上述第一實施例(圖11A、11B、12A和12B)完全相同的方式經過成型工藝。
也就是，製得了包圍並密封了載有MOSFET晶片63的金屬電極框架57的模製樹脂封，然後其被沿著圖17A中單點鏈線表示的矩形切割線CL切割，由此製得多個無引線型樹脂密封半導體封裝。
參考圖18，在透視圖中代表性地畫出根據本發明的第二製作工藝製得的無引線型樹脂密封半導體封裝中的一個。此無引線型樹脂密封半導體封裝與根據本發明的製作工藝的第一實施例製造的封裝具有完全相同的外表。也就是，無引線型樹脂密封半導體封裝具有樹脂封部分66，此樹脂封部分66是從模製樹脂封上切割下來，並且樹脂封部分66本身作為包圍並密封板狀貼裝臺59和半導體晶片63的樹脂封。
在圖18中，無引線型樹脂密封半導體封裝以倒置方式說明，並且樹脂封66′的下表面作為被應用到布線板的貼裝面。樹脂封66的四個側面與貼裝面相關產生四個直角邊。從兩組電極60A和60B上切割下來的兩組電極終端60A′和60B′被部分地埋在相對的一對直角邊中從而可以暴露到外面。
從圖18中可以明顯看出，每個電極部分60A′和60B′具有自電極(60A、60B)的相應的矩形凹槽61得到的凹角67。也就是，與上述第一實施例類似，凹角67由一組相對的內端面和一組在相對的內端面之間延伸的兩個直角面所限定，並且這些面具有鍍銀層58，因此由於與上述相同的原因，可以改善無引線型半導體封裝在布線板上的貼裝強度。而且，能夠視覺地和容易地檢查當每個電極部分(60A′和60B′)焊接到布線板上的電極焊盤上時產生的焊點的形狀。
注意，與上述第一實施例相似，儘管由於凹槽61的矩形形狀使每個凹角67都形成為直角凹角，但它也可形成為圓形凹角。
第三實施例參考圖19A、19B、20A、20B和21，下面說明製造根據本發明的多個無引線型半導體封裝的製作工藝的第三實施例。
首先，如圖19A和19B所示，製備金屬電極框架68。金屬電極框架68由合適的金屬材料製成，如銅，黃銅等，並且完全電鍍銀。注意，在圖19B中，鍍銀層用標記69表示。
金屬電極框架68包括多組相互對齊的延伸矩形電極70A和70B。從圖19B中可以明顯看出，每個電極70A和70B具有加厚的中心部分，大約是其端部分的兩倍厚，並且矩形凹槽71形成在加厚的中心部分的下表面裡。而且，如圖19A所示，每組中的電極70A和70B由條帶單元72整體地相互連接。而且，兩個相鄰的電極70A由手柄狀邊框條帶單元72A整體地相互連接，兩個相鄰的電極70B由手柄狀邊框條帶單元72B整體地相互連接。
在製備金屬電極框架68之後，如圖20A和20B所示，半導體晶片73被以倒置的方式貼裝在相鄰的兩組電極70A和70B上，其中半導體晶片73構成為功率金屬氧化物半導體場效應電晶體(MOSFET)晶片。
特別地，在此實施例中，MOSFET晶片73具有結合在形成於其上表面上的各個漏電極焊盤(未畫出)上的兩個漏電極終端74D以及結合在形成於其上表面上的各個柵和源電極焊盤(未畫出)上的兩個柵和源電極終端74G和74S。MOSFET晶片73被面向下並放置在相鄰的兩組電極70A和70B上，從而一組電極終端74D和74G與相鄰的兩個電極70A相接觸，一組電極終端74D和74S與兩個相鄰的電極70B相接觸。然後，使用超聲壓焊方法或熱壓焊方法，將每個電極終端74D、74D、74G和74S結合到相應的電極(70A、70B)上。
在將MOSFET晶片73貼裝在相鄰的兩組電極70A和70B上之後，載有MOSFET晶片73的金屬電極框架68以與上述第一實施例(圖11A、11B、12A和12B)完全相同的方式經過成型工藝。
也就是，製得了包圍並密封了載有MOSFET晶片73的金屬電極框架68的模製樹脂封，然後被沿著圖20A中單點鏈線表示的矩形切割線CL切割，由此製得多個無引線型樹脂密封半導體封裝。
參考圖21，在透視圖中代表性地畫出根據本發明的第三製作工藝製得的無引線型樹脂密封半導體封裝中的一個。此無引線型樹脂密封半導體封裝與根據本發明的第一實施例製造的封裝也具有完全相同的外表。也就是，無引線型樹脂密封半導體封裝具有樹脂封部分75，此樹脂封部分75是從模製樹脂封上切割下來，並且樹脂封部分75本身作為包圍並密封半導體晶片73的樹脂封。
在圖21中，無引線型樹脂密封半導體封裝以倒置方式示出，並且樹脂封75的下表面作為被應用到布線板的貼裝面。樹脂封75的四個側面與貼裝面相關產生四個直角邊。從兩組電極70A和70B上切割下來的兩組電極終端70A′和70B′被部分地埋在相對的一對直角邊中從而可以暴露到外面。
從圖21中可以明顯看出，每個電極部分70A′和70B′具有自電極(70A、70B)的相應的矩形凹槽71得到的凹角76。也就是，與上述第一實施例類似，凹角76由一組相對的內端面和一組在相對的內端面之間延伸的兩個直角面所限定，並且這些面具有鍍銀層69，因此由於與上述相同的原因，可以改善無引線型半導體封裝在布線板上的貼裝強度。而且，能夠視覺地和容易地檢查當每個電極部分(70A′和70B′)焊接到布線板上的電極焊盤上時產生的焊點的形狀。注意，與上述第一和第二實施例相似，儘管由於凹槽71的矩形形狀使每個凹角76都形成為直角凹角，但它也可形成為圓形凹角。
最後，本領域技術人員應該理解，上述是封裝的優選實施例，並且對本發明作出的各種變化和修改都不偏離本發明的精神和範圍。
權利要求
1.一種無引線型樹脂密封半導體封裝，包括樹脂封(53′、66、75)，其具有應用到布線板的貼裝面，以及與所述貼裝面相關以形成成角的側邊的至少一側面；半導體晶片(50、63、73)，其被包圍並密封在所述樹脂封中；以及至少一個電極終端(47A′、47B′、60A′、60B′、70A′、70B′)，其被部分地埋在所述樹脂封的成角的側邊裡，從而被暴露在外面，所述電極終端被電氣連接到所述半導體晶片上，其中所述電極終端形成為具有凹角(54、67、76)，當所述樹脂封置於所述布線板上時凹角的形狀為向外開口，從而所述樹脂封的貼裝面能應用於其上。
2.根據權利要求1的無引線型樹脂密封半導體封裝，其中所述電極終端(47A′、47B′、60A′、60B′、70A′、70B′)的凹角(54、67、76)經過表面處理，從而對使用的焊料呈現極好的粘合特性。
3.根據權利要求2的無引線型樹脂密封半導體封裝，所述表面處理包括電鍍工藝。
4.根據權利要求1的無引線型樹脂密封半導體封裝，其中所述樹脂封(53′、66、75)的成角的側邊限定了直角。
5.根據權利要求1的無引線型樹脂密封半導體封裝，其中所述電極終端(47A′、47B′、60A′、60B′、70A′、70B′)的所述凹角(54、67、76)形成為直角凹角。
6.根據權利要求1的無引線型樹脂密封半導體封裝，還包括被包圍並密封在所述樹脂封(53′、66)中的板狀貼裝臺(46、59)，所述半導體晶片(50、63)貼裝在所述板狀貼裝臺上。
7.根據權利要求6的無引線型樹脂密封半導體封裝，其中所述半導體晶片(50)具有形成為其最低層並電氣連接到所述板狀貼裝臺(46)的電極層(50D)，並且所述電極終端(47A′、47B′)被整體地連接到所述板狀貼裝臺(46)上。
8.根據權利要求6的無引線型樹脂密封半導體封裝，其中所述半導體晶片(50、63)具有形成於其上表面上的至少一個電極終端(50G、50S、64D、64G、64S)，並且被部分地埋在所述樹脂封(53′、66)的成角的側邊中的所述電極終端(47A′、47B′、60A′、60B′)通過中介物結合線(51G、51S、65D、65G、65S)被電氣連接到所述半導體晶片的所述電極終端。
9.根據權利要求1的無引線型樹脂密封半導體封裝，其中所述半導體晶片(50、63)具有形成於其上表面上的至少一個電極終端(74D、74G、74S)，並且被部分地埋在所述樹脂封(75)的成角的側邊中的所述電極終端(70A′、70B′)被直接連接到所述半導體晶片的電極終端。
10.一種用於製造多個無引線型樹脂密封半導體封裝的製作工藝，包括製備金屬電極框架(44、57)，其包括多個板狀貼裝臺(46、59)和與所述板狀貼裝臺有規律地相關的多個電極(47A、47B、60A、60B)，每個所述電極具有形成於其下表面中的凹槽(48、61)；將各個半導體晶片(50、63)貼裝在所述板狀貼裝臺上，從而每個所述半導體晶片的下表面牢固地結合在其上，每個所述半導體晶片具有形成於其上表面上的電極終端(50G、50S、64D、64G、64S)；在每個所述半導體晶片的電極終端和金屬電極框架的部分所述電極間建立電氣連接；將載有所述半導體晶片的所述金屬電極框架容納在由成型硬模(52L、52U)限定的成型腔中，每個所述電極與限定所述成型腔的內表面相接觸，從而每個所述電極的凹槽被所述內表面完全封閉；將未固化的樹脂材料引入到所述成型腔中由此形成模製樹脂封(53)，其將所述半導體晶片完全包圍和密封，將所述電極部分地包圍和密封，從而所述電極的下表面暴露在所述模製樹脂封的外表面上；在引入的樹脂材料固化之後從所述成型硬模中取出所述模製樹脂封；以及將所述模製樹脂封切割並分成多個無引線型樹脂密封半導體封裝，每個無引線型樹脂密封半導體封裝包括從所述模製樹脂封上切割下來的樹脂封部分(53′、66)，被包圍並密封在所述樹脂封部分中的所述板狀貼裝臺中的一個(46、59)，貼裝在相關的所述板狀貼裝臺上的半導體晶片(50、63)，以及從電極上切割下來的並電氣連接到相關的半導體晶片上的電極終端(47A′、47B′、60A′、60B′)，其中每個所述電極終端的特徵是有自相應的電極(47A、47B、60A、60B)的凹槽(48、61)得到的凹角。
11.根據權利要求10的製作工藝，其中所述金屬電極框架(44、57)經過表面處理從而對使用的焊料呈現極好的粘合特性。
12.根據權利要求11的製作工藝，所述表面處理包括電鍍工藝。
13.根據權利要求10的製作工藝，其中所述半導體晶片(50)具有形成為其最低層並電氣連接到所述板狀貼裝臺(46)的電極層(50D)，並且包括在部分所述電極(47A、47B)中的至少一個被整體地連接到所述板狀貼裝臺上，從而建立了包括在部分所述電極中的至少一個與相關的所述半導體晶片的電氣連接。
14.根據權利要求13的製作工藝，其中所述半導體晶片(50)具有形成於其上表面上的至少一個電極終端(50G、50S)，並且所述電極終端通過結合線(51G、51S)被電氣連接到包括在部分所述電極(47A、47B)中其餘的電極上，從而建立了包括在部分所述電極中其餘的電極與相關的所述半導體晶片的電氣連接。
15.根據權利要求10的製作工藝，其中所述半導體晶片(63)具有形成於其上表面上的至少一個電極終端(64D、64G、64S)，並且所述電極終端通過結合線(65D、65G、65S)被電氣連接到部分所述電極(60A、60B)上，從而建立了部分所述電極與相關的所述半導體晶片的電氣連接。
16.一種用於製造多個無引線型樹脂密封半導體封裝的製作工藝，包括製備包括多個電極(70A、70B)的金屬電極框架(68)，每個電極具有形成於其下表面中的凹槽(71)；製備具有形成於其上表面上的至少一個電極終端(74D、74G、74S)的半導體晶片(73)；將每個所述半導體晶片面向下並貼裝在所述金屬電極框架上，從而相關的所述半導體晶片的電極終端被直接電氣結合到所述電極中相應的一個上；將載有所述半導體晶片的所述金屬電極框架容納在由成型硬模限定的成型腔中，每個所述電極與限定所述成型腔的內表面相接觸，從而每個所述電極的凹槽被所述內表面完全封閉；將未固化的樹脂材料引入到所述成型腔中，由此形成模製樹脂封，其完全包圍並密封所述半導體晶片，並部分地包圍並密封所述電極，從而所述電極的下表面暴露在所述模製樹脂封的外表面上；在引入的樹脂材料固化之後從所述成型硬模中取出所述模製樹脂封；以及將所述模製樹脂封切割並分成多個無引線型樹脂密封半導體封裝，每個無引線型樹脂密封半導體封裝包括從所述模製樹脂封上切割下來的樹脂封部分(75)，被包圍並密封在所述樹脂封部分中的半導體晶片(73)，以及從電極上切割下來的並電氣連接到相關的半導體晶片上的電極終端(70A′、70B′)，其中每個所述電極終端的特徵是有自相應的電極(70A、70B)的凹槽(71)得到的凹角。
17.根據權利要求16的製作工藝，其中所述金屬電極框架(78)經過表面處理從而對使用的焊料呈現極好的粘合特性。
18.根據權利要求17的製作工藝，所述表面處理包括電鍍工藝。
全文摘要
一種無引線型樹脂密封半導體封裝包括樹脂封(53′、66、75)，其具有應用到布線板的貼裝面，以及與貼裝面相關以形成成角的側邊的至少一側面。半導體晶片(50、63、73)被包圍並密封在樹脂封中。電極終端(47A′、47B′、60A′、60B′、70A′、70B′)被部分地埋在樹脂封的成角的側邊裡，從而被暴露在外面，電極終端被電氣連接到半導體晶片上。電極終端形成為具有凹角(54、67、76)，當樹脂封置於布線板上時凹角的形狀為向外開口，從而樹脂封的貼裝面能應用於其上。
文檔編號H01L23/12GK1591853SQ20041007497
公開日2005年3月9日 申請日期2004年9月1日 優先權日2003年9月1日
發明者田平幸德 申請人:恩益禧電子股份有限公司