具有塗層引線的封裝半導體器件及其方法
2023-04-27 15:32:56
專利名稱：具有塗層引線的封裝半導體器件及其方法
技術領域：
本發明一般來講涉及一種封裝半導體器件，具體來講涉及一種用於封裝半導體器件引線的塗布。
背景技術：
有引線的封裝半導體器件通常包括由金屬材料製成的引線，例如銅合金或金屬合金。伴隨這些封裝半導體器件的一個問題是，在封裝半導體器件貼附在電路板之前，引線材料會氧化。
用於防止氧化的現有方法包括使用金屬塗布引線，例如錫-鉛、鎳-鈀、鎳-鈀金、錫和其它錫合金。除了增加額外的重量和費用之外，在應用這些金屬之後，這些金屬會有形成「須(whisker)」的傾向。須是由塗布材料的單晶細絲自發地形成。這些須會在實施封裝半導體器件的電路中引起短路。
所需要的是一種用於減少引線氧化問題的技術，而該技術不產生與常規塗布相關聯的上述已確認的問題。
通過參考附圖，本發明將得到更好理解，且使本領域技術人員更加清楚它的多個目的、特徵和優點。
圖1是根據本發明的封裝半導體器件一個實施例的頂視圖。
圖2是根據本發明的用於製造封裝半導體器件的方法中的一部分的一個實施例的流程圖。
圖3是在一個製造工藝階段期間的三個封裝半導體器件的一個實施例的頂視圖。
圖4是根據本發明的封裝半導體器件的一個實施例的截面圖。
圖5是根據本發明的貼附到電路板的封裝半導體器件的一個實施例的截面圖。
圖6是根據本發明的用於製造封裝半導體器件的方法中的一部分的另一實施例的流程圖。
圖7是根據本發明的封裝半導體器件的另一實施例的截面圖。
除非另作注釋，否則在不同的附圖中使用相同的參考標記表示同一對象。
具體實施例方式
下面闡明用於實現本發明的方式的詳細說明。該說明旨在舉例說明本發明且不應被用來限制本發明。
圖1是根據本發明的有引線的封裝半導體器件的一個實施例的頂視圖。封裝半導體器件105包括由封裝體115封裝的半導體晶片(未在圖1中示出)。引線110從封裝體伸出並與該晶片(未示出)電連接，以用於將該半導體晶片電連接至外部器件(未示出)的。在一個實施例中，引線110由銅合金製成。在另一實施例中，引線110由合金42(42％的鎳，其餘為鐵)製成。
用材料塗布引線110以防止引線在將封裝半導體器件貼附於電路板(圖1中未示出)或其它器件之前氧化。在一些實施例中，塗布材料包括有機材料。在一些實施例中，塗層材料是不導電的，而在另一些實施例中，塗層材料是導電的。在一些實施例中，塗層材料是非金屬性的。然而，在另一些實施例中，塗層材料可以包括某種金屬材料。在一些實施例中，在乾燥之後，將塗層在180℃以下的溫度下從引線上除去。在一些實施例中，塗層材料在室溫下是液體。該塗層材料不具有形成須子的傾向。塗層材料的一個示例是有機可焊保護層(OSP)。，通常在電路板製造期間將OSP材料應用於電路板的表面，以便在將電子器件貼附於該板之前保護電路板露出的焊墊。在一個實施例中，塗層材料的商標為ENTEK PLUS-CU106A TM，由隸屬於英國倫敦COOKSON GROUP PLC的COOKSON ELECTRONICSDIVISION的ENTHONE公司銷售。
圖2示出了封裝半導體器件的部分製造工藝的一個實施例。圖3是一個製造工藝階段期間的三個封裝半導體器件的頂視圖。圖4是圖2所示的階段完成後的封裝半導體器件的截面圖。
參見圖2，在製造工藝的階段205中，用封裝體(例如306)封裝半導體晶片(例如圖4中的425)，該半導體晶片設置在引線框條315(圖3)上的晶片部位。參見圖4，通過導線(例如420)和引線接頭(例如435)將半導體晶片(例如425)電連接至封裝半導體器件(例如305)引線框的引線(例如310)上。
在階段210中將阻擋條(dembar) (未示出)從引線框條315移除後，在階段215中清洗引線框條315(包括引線，例如310)的露出部分。在階段220中，將用於防止引線氧化的塗層材料(例如OSP)施加到引線框條315(包括引線，例如310)的露出表面，以便在露出表面上形成塗層430(見圖4)。可以通過常規塗布方法施加塗層材料，例如通過噴射或浸漬。然後在階段225中，修整引線框條315以便將封裝半導體器件切單(singulate)並使引線(例如310)成型。然後在階段230中電測試每個封裝半導體器件，且然後在階段235中，在封裝老化期間在高溫下電加壓(electrically stress)每個封裝半導體器件。隨後在階段240中焙燒並乾燥封裝，以準備出貨，如圖4所示。
圖5是示出貼附於電路板510的封裝半導體器件305的截面圖。在貼附期間，將封裝半導體器件305的引線(例如310)焊接到位於電路板510表面上的焊墊(例如515)上。塗層430的塗層材料是與焊接工藝適合的，以便在不妨礙焊接工藝的情況下，將塗布有塗層材料的引線(例如310)焊接到另一結構上。由於在焊接工藝期間，塗層430的塗層材料是可去除的，因此施加到引線(例如310)的熱量將塗層430的絕大部分從引線(例如310)除去了。在一個實施例中，塗層430的塗層材料在乾燥後且在低於180℃的溫度(以及等於或高於180℃的溫度)下是可去除的。由於這些實施例中的塗層材料在乾燥後且在180℃以下是去除的，因此用焊接工藝產生的熱量就幾乎可以除去所有塗層430。然而，也可以通過使有塗層的引線受到180℃以上的溫度來除去塗層。在其它實施例中，是根據其在所需的焊接回流工藝的溫度下的可去除性來選擇該用於塗布的材料。
圖6示出了用於製造封裝半導體器件的另一工藝的一部分。圖7示出了根據圖6的工藝製造的封裝半導體器件的截面圖。在圖6的工藝中，在電測試階段620和老化階段625之後向引線(例如725)施加塗層(例如圖7中的730)。在階段365中施加塗層(例如730)之前，在階段630中清洗引線。在塗布階段635之後，在階段640中準備封裝半導體器件(例如705)以供出貨。圖2的工藝與圖6的工藝之間的區別在於，對於圖6的工藝，引線的尖端也被塗布。在電測試620和老化625階段之後施加塗層的一個優點在於，塗層將不會妨礙這些階段或汙染進行這些階段的設備。
本領域技術人員將理解，基於此處的教導，可以在製造工藝的不同階段對引線施加塗層材料。例如，參見圖6，可以在切單階段615之後、電測試階段620之前，進行清洗階段630和塗布階段635。緊隨在切單階段之後進行塗層的施加可以有助於防止在測試階段620和老化階段625期間產生氧化，還可以對製造工藝產生幫助。在另一實施例中，可以在將晶片連接至引線框條之前對引線框條315(見圖3)施加塗層。
雖然已經示出並描述了本發明的具體實施例，但本領域技術人員將認識到，基於此處的教導，可以在不脫離本發明及其較寬方面的情況下，進行進一步的改變和修改，且由此，所附權利要求將包含在本發明的真正精神和範圍之內的所有這種改變和修改的範圍。
權利要求
1.一種封裝半導體器件，包括由封裝體封裝的半導體晶片；以及多個引線，其與該半導體晶片電連接，並從封裝體伸出；其中該多個引線具有包括有機材料的塗層。
2.如權利要求1的封裝半導體器件，其中該塗層包括有機可焊性保護層(OSP)。
3.如權利要求1的封裝半導體器件，其中該塗層與形成焊料連接相適合。
4.如權利要求1的封裝半導體器件，其中該塗層是非金屬性的。
5.如權利要求4的封裝半導體器件，其中該塗層可在乾燥後使用低於一百八十攝氏度的熱量去除。
6.如權利要求1的封裝半導體器件，其中該塗層是不導電的。
7.如權利要求6的封裝半導體器件，其中該引線包括銅。
8.如權利要求1的封裝半導體器件，其中該塗層是導電的。
9.一種製造封裝半導體器件的方法，包括將半導體晶片與引線框的一部分封裝在一起；用塗層至少塗布該引線框的引線，該塗層可在乾燥後在低於一百八十攝氏度的溫度下從該引線去除；以及電測試該半導體晶片。
10.如權利要求9的方法，其中所述塗布包括將引線浸漬在塗層材料中，該塗層材料可在乾燥後在低於一百八十攝氏度的溫度下去除。
11.如權利要求9的方法，其中所述塗布包括用塗層材料噴射該引線，該塗層材料可在乾燥後在低於一百八十攝氏度的溫度下去除。
12.如權利要求9的方法，其中在電測試之後進行所述塗布。
13.如權利要求9的方法，其中在電測試之前進行所述塗布。
14.如權利要求9的方法，還包括將該封裝半導體器件貼附到電路板，該貼附還包括通過施加超過一百八十攝氏度的熱量將引線焊接到該電路板的可軟焊表面。
15.如權利要求9的方法，其中在封裝之前進行塗布。
16.如權利要求9的方法，還包括在塗布前清洗該引線。
17.如權利要求9的方法，其中該引線框是引線框條的一部分，該引線框條包括多個晶片部位，該方法還包括對該晶片部位進行切單，其中在切單之後且在測試之前進行塗布。
18.如權利要求9的方法，其中該引線框是引線框條的一部分，該引線框條包括多個晶片部位，該方法還包括對該晶片部位進行切單，其中在切單之前進行塗布。
19.如權利要求9的方法，其中塗層包括有機材料。
20.如權利要求9的方法，其中塗層包括有機可焊性保護層(OSP)。
21.一種封裝半導體器件，包括半導體晶片；圍繞半導體晶片的封裝體；多個引線，其與該半導體晶片電連接，並從該封裝體伸出；以及塗布該多個引線的塗層材料，其中該塗層材料防止該多個引線氧化，並且可在乾燥後在低於一百八十攝氏度的溫度下去除。
22.如權利要求21的封裝半導體器件，其中該塗層材料包括有機材料。
23.如權利要求21的封裝半導體器件，其中該塗層材料是非金屬性的。
24.如權利要求21的封裝半導體器件，其中該多個引線至少包括銅和合金42之一。
25.如權利要求21的封裝半導體器件，其中該多個引線各具有長型表面和相對於該長表面較小的尖端表面，其中用該塗層材料塗布該長型表面，且不用塗層材料塗布該尖端表面。
26.如權利要求21的封裝半導體器件，其中該多個引線各具有長型表面和相對於該長表面較小的尖端表面，其中用該塗層材料塗布該多個引線的每一個的該長表面和該尖端表面。
27.如權利要求21的封裝半導體器件，其中該塗層材料包括有機可焊性保護層(OSP)。
28.一種封裝半導體器件，包括半導體晶片；圍繞該半導體晶片的封裝體；包括銅的多個引線，其與該半導體晶片電連接，並從該封裝體伸出；以及塗布該多個引線的塗層材料，其中該塗層材料防止該多個引線氧化，其包括有機材料，並且可在乾燥後在所需的焊接回流工藝的溫度下被去除。
29.如權利要求28的封裝半導體器件，其中該塗層材料包括有機可焊性保護層(OSP)。
全文摘要
半導體晶片(425)被容納在封裝體(115)中。與該半導體晶片電連接的引線(110)從封裝體伸出並用於連接到印刷電路板(510)和其它器件。用防止引線氧化的材料塗布引線。塗層(430)與焊接技術相適合，該焊接技術通常用於將封裝半導體器件貼附到印刷電路板。在一些示例中，塗層乾燥後在低於一百八十攝氏度的溫度下是可去除的。這使得通常至少180℃的焊接工藝可以除去防止氧化的塗層而露出引線，以便可以將其焊接到印刷電路板。在一些實施例中，塗層材料包括有機材料。在一些實施例中，塗層材料是有機可焊性保護層(OSP)。
文檔編號H01L23/50GK1679163SQ03820631
公開日2005年10月5日 申請日期2003年7月25日 優先權日2002年8月29日
發明者恩哈蒂·D·沃, 阿蘭·H·伍斯利 申請人:飛思卡爾半導體公司