TW200913203A - Semiconductor device package - Google Patents

Description

200913203 九、發明說明 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於半導體裝置封裝。 【先前技術】 半導體裝置封裝係廣泛地使用的，在其中的微電子裝 置（諸如半導體晶片）係電連接至引線框且其係以樹脂模造 。在圖6顯示之典型的半導體裝置封裝中，半導體晶片101 係設置在係引線框102之一部分的中央晶粒墊部107上，並 以黏合樹脂層黏合。半導體晶片1〇1係經由接合佈線103電 連接至引線框102。形成由環氧樹脂及塡料所製成之樹脂 封裝體104以覆蓋半導體晶片101及引線框102，密封在樹 脂封裝體104ψ的半導體晶片101及引線框102。引線框-102 的一部分延伸至樹脂封裝體1 04的外側以作爲外部引線1 〇5 使用，其係作爲與外部電路之連接端使用。 此類型半導體裝置封裝的固有問題之一係水沿著該樹 脂及引線框間的介面滲入其內部，導致不利的效果，諸如 電絕緣性的衰減。如圖7所示，水經由在外部引線1 〇 5及樹' 脂封裝體104間的介面106滲入。滲入之水沿著引線框102 滲透入樹脂封裝體104中。由於水的作用，在樹脂封裝體 104及引線框102間的介面處發生分離。結果，在樹脂封裝 體104外側出現的離子或其他類型之腐蝕污染物滲入樹脂 封裝體104。水及污染物的滲入招致由墊部腐蝕所導致之 在該半導體晶片中的短期故障。 如上文所述，水在樹脂及引線框間的介面處的滲入導 -4- 200913203 . 致該樹脂從該引線框上分離。由於包含在該樹脂中的塡料 (氧化砂）增加該樹脂的彈性係數，分離的一個因素係該樹 脂無力遵循從使用環境所施用之應力所導致的該引線框之 變形。圖8係顯示在根據習知技術之引線框的近處中塡料 之分佈的示意剖面圖。該等塡料形成實質均勻的分佈。 * 除了在引線框102及樹脂封裝體104間的不充份密封問 題外，其他問題爲在引線框102的中央晶粒墊部1〇7之背表 面及樹脂封裝體1〇4間的介面處的不充份黏合。此種不充 份黏合的存在推動水在引線框102及樹脂封裝體1〇4間所產 生之分離部位108處集中，特別係，電子裝置封裝曝露在 潮濕環境的期間中。水會變成蒸氣並膨脹，導致封裝在製 造程序中的電子裝置封裝之高溫處理（pi如插件裝配）時破 裂。 爲增加該樹脂封裝體對該引線框的黏合力以改善該樹 脂封裝產品之品質及可靠性，提議應對該引線框表面作不 (.同類型的處理。用於此等處理類型之常見熟知技術包含對 以銅製成的該引線框表面進行如JP 08-167686 A之電漿 處理。習知之電漿清理方法通常係在裝配半導體晶片101 、引線框102等，並在樹脂封裝體1〇4之模製製程之前執行 〇 雖然該習知之電漿清理方法對向上的曝露表面有效， 然而’該方法在增加中央晶粒墊部107之背面及樹脂封裝 體1〇4間的黏合力上較爲無效。此外，該方法在增加黏合 樹脂層及該引線框間的黏合力上具有一點效果。此外，該 -5- 200913203 電紫處理必須作爲批次處理執行，其爲不經濟的，且因而 該電漿處理難以施用在連續執行之該樹脂封裝產品之裝配 製程上。 另一方面’在引線框102的表面上形成由黑氧化物、 棕氧化物、氧化錫、及有機矽烷等所製成之表面處理層的 方法對該封裝的內部處理極有效，但會在該封裝的外部處 理中導致大量問題。例如，在該樹脂形成製程中，模製樹 脂之低分子量部分可能流出至引線框丨0 2的表面上。此係 所謂的「樹脂溢出」’其電絕緣該外部引線之表面。因此 ，爲了將該封裝連接至該印刷電路板等，通常在該外部引 線的表面鍍錫或鍍焊料之前移除該樹脂溢出。該樹脂溢出 本身通常能藉由使用化學或機械方法而移除。然而，當該 樹脂溢出發生在由該黑氧化物等所製成的表面處理層的表 面上時’由於彼等間的交互作用，會形成巨大的黏膜且不 能輕易地將其移除。完全移除該表面處理層之樹脂溢出而 不損及後引線框係極困難的。 ， 【發明內容】 如本發明的半導體裝置封裝具有在連接表面之一部分 中的網目結構，該連接結構在引線框及樹脂封裝體之間， 因此增加該連接表面之連接區域’以強化該引線框及該樹 脂封裝體之間的連接。此外，該三維網目結構也使該引線 框及樹脂之間的該連接表面成爲三維’以額外地改善其間 的黏合性質。 200913203 . 此外，使該網目結構的網目尺寸小於包含在該樹脂中 的塡料粒子之平均直徑，因此減少到達該引線框之表面鄰 近處的塡料數量。因此，該引線框鄰近處的該樹脂之彈性 係數的改變，會容該樹脂遵循由來自使用該半導體裝置封 裝之環境的應力所導致之該引線框的變形，因此改善黏合 % 〇 藉由形成如本發明之具有該網目結構的半導體裝置封 / 裝，能相當地增加在該引線框及該樹脂封裝體之間的連接 性質，半導體晶片係載置於該引線框上。再者，能在該引 線框之鄰近處改變包含在該樹脂中的該塡料之分佈，改善 該樹脂及該引線框的連接表面之間的黏合可靠性。因此， 分離較不可能在該引線框及該樹脂封裝體之間的連接表面 中發生，並防止水和污染物的滲入及許多相關問題，因此 改善該電子裝置封裝的品質。 【實施方式】 在下文中，將參考圖式以描述本發明之實施例。 圖1顯示本發明之第一實施例。在半導體裝置封裝4中 ，半導體晶片1係設置在位於以銅材料製成之引線框2的中 央處之晶粒墊部9上，且其經由黏合樹脂層結合至晶粒墊 部9。半導體晶片1係經由接合佈線3電連接至引線框2。形 成覆蓋半導體晶片1及引線框2並由環氧樹脂所製成之樹脂 封裝體4，且半導體晶片1及引線框2由如此形成之樹脂封 裝體4所密封。延伸至樹脂封裝體4外側的引線框2的一部 200913203 分係作爲外部引線5使用’其係用於與外部電路連接。重 點係在此例中所使用之引線框2具有網目結構。該網目結 構可能僅存在於引線框2的表面部上並可能僅存在於弓丨，線 框2的內部上。 能使用酚醛環氧樹脂作爲樹脂材料以形成樹脂封裝體 4。除了使用該酚醛環氧樹脂外，樹脂材料通常在電子IC 封裝產業中使用，諸如環氧樹脂。也使用其他樹脂，諸如 聚酯樹脂及矽氧樹脂。 引線框2具有矩形板狀形狀之接合至位於其中央的半 導體晶片1之晶粒墊部9。晶粒墊部9以引臂連接至引線框 導軌。 圖2係沿著圖1之A-A'線所取得的引線框部位之示意 剖面圖。因爲引線框2在其表面上具有網目結構11，在以 樹脂密封後，在該樹脂及引線框2之間的連接表面具有結 構性地強黏合，且分離較不可能發生在該樹脂及引線框2 之間的連接表面上。 圖3顯示本發明之第二實施例。本發明之網目結構所 具有的網目尺寸小於包含在模製樹脂中的塡料粒子10之平 均直徑。當待使用小於包含在該模製樹脂中的塡料粒子1 〇 之平均直徑之該網目尺寸時，直徑大於該平均直徑的塡料 粒子不能滲入該網目結構。因此，能改變在引線框2的表 面鄰近處的包含在該模製樹脂中之塡料的總量及直徑’並 且因此能減少網目結構11之在引線框周圍的該模製樹脂之 彈性係數。所以’該模製樹脂遵循由外力所導致之該引線 -8- 200913203 框的變形，因此分離較不可能在該模製樹脂及該引線框之 間的連接表面中發生。 圖4顯示本發明之第三實施例，其具有該引線框的網 目結構有二層或更多層堆疊於其中之結構。以此結構，即 * 使當各網目層所具有的尺寸大於塡料粒子10之平均直徑， 藉由堆疊該網目結構所完成的結果網目尺寸會變得更小， 並因此能對任意的粒子直徑設計該網目尺寸。此外，當堆 疊該網目結構以形成多層時，該多層包含多於二層，該樹 脂會滲入該引線框中並結構化地更堅固的接合至其。因此 ’分離較不可能在該模製樹脂及該引線框之間的連接表面 中發生。 圖5顯示本發明之第四個實施例。該引線框經由佈線 接合電連接至該半導體晶片。明確地說，執行楔結合使該 引線壓入引線框側的連結部分中。因此，若由於該網目結 構而在此等連結部位上有突起或凹陷，可能減少該佈線接 合的連接強度。使構成佈線接合的引線框2之部位1 2平坦 化而不形成於該網目結構中，因此保持接合佈線3的連結 強度。 【圖式簡單說明】 在隨附的圖式中：. 圖1顯示如本發明實施例之半導體裝置封裝； 圖2係沿著圖1之A_ A，線所取得的剖面圖； 圖3係顯示在如本發明之引線框的鄰近處之塡料狀態 -9- 200913203 的示意剖面圖； 圖4係用於解釋如本發明的該引線框如何彼此重疊之 圖； 圖5係顯示如本發明另一實施例之引線框之簡圖； 圖6係顯示如習知技術之半導體裝置封裝； 圖7係如習知技術之半導體裝置封裝的剖面圖；以及 圖8係顯示在如習知技術之引線框的鄰近處之塡料狀 態的示意剖面圖。 . 【主要元件符號說明】 1 :半導體晶片 2 :引線框 3、1 0 3 :接合佈線 4 :半導體裝置封裝 5、105 :外部引線 9 :晶粒塾 10 :塡料粒子 11 :網目結構 1 2 :部位 101 :半導體晶片 102 :引線框 104 :樹脂封裝體 106 :介面 107 :晶粒墊部 -10- 200913203 108 :分離部位 -11 -

Claims (1)

1. 200913203 十、申請專利範圍 1. 一種半導體裝置，包含： —半導體晶片； 一引線框’具有其上設置有該半導體晶片之晶粒墊部 ’該引線框經由接合佈線而電連接至該半導體晶片，並具 有_網目結構；以及 一樹脂封裝’其密封該半導體晶片及該引線框之一部 分。 2_如申請專利範圍第1項之半導體裝置，其中該網目 結構僅設置在該引線框之表面部上。 3. 如申請專利範圍第1項之半導體裝置，其中該網目 結構之網目尺寸小於包含在模製樹脂中的塡料粒子之平均 直徑。 4. 如申請專利範圍第1項之半導體裝置，其中該引線 框的網目結構具有其中堆疊有至少二網目層之結構。 5. 如申請專利範圍第1項之半導體裝置，其中用於佈 線接合的該引線框之連接部分不具有該網目結構。 -12-