[发明专利]用于阻遏引线脚变形的半导体芯片封装组装方法及设备

说明书

技术领域

本发明涉及电子半导体芯片封装组合件及制造；且更特定来说，涉及用于防止及用于校正在半导体芯片封装制造中的线接合期间造成的引线脚变形的制造工具及方法。

背景技术

在带引线的半导体芯片封装中，通常使用永久粘合剂将芯片附加到引线框上。在一些情况下，期望通过改善用于使来自芯片的热通往封装的外表面的路径来提高所述封装的热效能。在许多此类情况下，已知(举例来说)通过将散热器焊接、附钉或粘合到引线框的芯片安装部分来将所述散热器并入引线框结构中。在其它情况下，将散热器铆钉在引线框上适当位置处且将芯片直接安装到所述散热器表面。在任一情况下，由于散热器的导热特性，因此其通常由金属制成，例如铜或铜合金。在一些实例中，为增加散热器的导热性，散热器相对于芯片为大，其在与引线脚的近端平行的平面中延伸。芯片、引线脚及至少部分下伏于引线脚的散热器的此类型布置用于许多应用中，但都有问题。

半导体芯片封装内的电连接通常通过将线从芯片表面上的接合垫接合到引线脚的近端来实现。所述引线脚通常从邻近引线框中接近芯片的空隙的一个端延伸到封装外部的远端，在此处可进行到外界的电连接。在典型的线接合过程期间，使用热、压力且在许多情况下使用超声波振动在芯片的接合垫上形成球形接合。然后将线拉到引线脚的近端，且也使用热及压力的一些组合及经常使用超声波振动来在此处形成针脚式接合。

线接合设备通常包含用于在线接合期间提供热且支撑引线框的由刚性材料制成的热块。依据线接合过程，将所述热块加热到预定温度。包含引线框、芯片及散热器的引线框组合件置于提供于所述热块中的空腔中且通常由相关联夹具固定在适当位置处。然后从所述芯片到所述引线脚进行线接合且此后从所述热块移除所述组合件以进行进一步处理，例如囊封及最后的分离。在许多应用中，在线接合期间支撑所述引线脚的所述近端仅仅是将引线框组合件置于热块的支撑空间中的事情。

本发明解决先前技术中提出的问题且贡献本文中所指示的一个或一个以上优点以提供改善的热块及其在制造改善的半导体芯片封装组合件中的相关使用方法。

发明内容

根据优选实施例，本发明提供用于制造半导体芯片封装组合件中所使用的引线框的新颖及有用改善，及相关设备。

在一些半导体芯片封装中，引线脚的近端平行于散热器的表面悬吊。当置于用于线接合的普通热块空腔中时，此类引线框组合件支撑于散热器处，而引线脚的近端(其平行于所述散热器悬吊)缺少横向支撑。在线接合期间，引线脚的悬吊近端因来自接合工具的压力施加而“向下”偏斜，例如在与线接合相反的方向上。在一些情况下，在线接合期间，经偏斜的引线脚与下伏散热器接触。然而，由于引线框材料的机械特性(其通常由金属(例如，铝、铜或合金)制成)，因此所述引线框具有在移除接合工具的压力之后朝向其原始形状反弹回来的一些能力。因此，在许多情况下，偏斜问题可为相对小或甚至可忽略。在其它情况下，然而，引线脚的近端朝向其原始位置的返回有时是不完全的，因此此项技术中已知提供引线脚与下伏散热器之间的额外间隙以使得即使在引线脚不完全反弹回到其原始位置的情形下也维持充分的距离。提供引线脚与散热器之间的增加的间隙可导致较厚的封装组合件，此在大多数应用中是不期望的。通过减少此间隙来最小化厚度可导致电有关问题及有缺陷的封装组合件。从电性能的观点来看，期望保持接合线为短。从成本的观点来看，通常由贵金属制成的较短线导致较低材料成本。因此，所述问题自身并不能通过缩短引线脚的近端以减少其易因偏斜而变形的简单对策而得到解决，因为随后需要较长的接合线。

对组装过程及与间隙问题相关的缺陷的经验、观察、分析及仔细研究引导申请者确定在一些实例中，尤其是其中从芯片到悬吊在散热器上方的单个引线脚形成多个线接合的那些应用，可能更频繁地遇到间隙问题。已观察到在此类情况下，此类引线脚的反复偏斜的效应可以累积，其结果是多线接合引线脚的近端因线接合过程而成为永久变形。当封装的几何形状包含在平行于经多接合引线脚的近端的平面上延伸的散热器时，在一些情况下所述经多接合引线脚的近端可因在线接合期间由施加到引线脚的压力所造成的变形而接触或几乎接触散热器。在一些情况下，可产生不期望的干扰、电容或甚至短路。所述申请者已开发用于缓解封装组装期间引线脚变形的工具及技术。大体来说，本发明提供改善的热块及其在确保在半导体芯片封装组合件中引线脚与下伏散热器之间的充足间隙中的使用方法。本发明还提供其中可保证引线脚与散热器之间的选定间隙的封装组合件。