多行引线框架 本发明的背景
本发明涉及集成电路和封装的集成电路，更具体地，本发明涉及用于封装的集成电路的引线框架。
集成电路(IC)芯片是形成在半导体晶片(诸如硅晶片)上的小器件。所述芯片通常从晶片上被切下并且附于衬底或基底载体上以便于互相连接再分布。然后芯片上的焊盘通过引线接合与载体上的引线电连接。用保护性材料包裹芯片和引线接合从而形成封装。包裹在封装中的引线在载体内的导体的网络中被再分布并且终止于封装外部的接线点阵列中。取决于封装类型，这些接线点可依原样被使用，诸如在薄小外部封装(TSOP)中，或被进一步加工，诸如通过为球栅阵列(BGA)附上球形焊球。所述接线点允许芯片与其他电路电连接，诸如在印刷电路板上。
引线框架是用于支撑IC并且为封装的集成电路提供外部电连接的金属(通常为铜或镍合金)框架。引线框架通常包括芯片闸板和引线指状物。
现在参照图1，其中示出了传统封装器件10的放大透视图。器件10包括通过粘合材料(未示出)连接于芯片闸板14的集成电路或芯片12。芯片12与多个引线指状物16电连接。更具体地，每个引线指状物16的一端通过引线接合与芯片12上的焊盘相连接。每个引线指状物16的另一端为引线，所述引线允许器件10与衬底或电路板连接。电路12、闸板14以及部分引线指状物16诸如由模制塑料18包裹。
封装器件10的输入和输出(I/O)引脚地数量受限于I/O间距和封装主体尺寸。然而，当电路密度增加时，可提供更多的I/O引脚，但是在相同或更小尺寸的封装中。
附图的简要说明
结合附图阅读时将更好地理解前面的概述以及以下对于本发明优选实施例的详细描述。出于解释本发明的目的，在图中示出了优选实施例。然而，应该理解的是，本发明不局限于所示出的精确布置和手段。
图1是传统封装半导体器件的放大透视图；
图2是本发明第一实施例所涉及的引线框架的放大透视图；
图3是图2引线框架的放大顶部平面图；
图4是包括图2引线框架的封装半导体器件的放大透视图；
图5是本发明一个实施例所涉及的封装半导体器件的底端的放大透视图；
图6是沿图4的封装半导体器件的线6-6所截的放大、等轴的横截面图；
图7是本发明第二个实施例所涉及的封装半导体器件的放大、等轴的横截面图；
图8是图7的封装半导体器件的底端的放大透视图；
图9是切割之前与引线框架板相连接的四个半导体器件的零件的放大顶部平面图；以及
图10是与图9的引线框架板相连接的引线框架相连接的图9的一个半导体器件的放大透视图。
优选实施例的详细描述
以下结合附图所描述的详细描述只是作为本发明当前优选实施例的描述，而不趋向于代表可实践本发明的唯一形式。应该理解的是，通过包含在本发明精神和范围内的不同的实施例可执行相同或等效的功能。如本领域普通技术人员将理解的，本发明可应用于各种封装和封装类型。
为了易于理解的目的图中的某些特征已被放大，然而附图和其元件不必为真正的比例。而且，以四芯扁平无引线(QFN)类型的封装示出了本发明。然而，本领域普通技术人员将容易理解本发明的内容并且本发明可适用于其他封装类型。在所有的附图中，相似的附图标记用于表示相似的元件。
为了给集成电路器件装配增加的I/O引脚，本发明是用于半导体器件的引线框架。所述引线框架包括具有内周、外周以及位于内周中用于接收集成电路芯片的空腔的闸板环。第一行端子通常围绕闸板环外周，而第二行端子通常围绕第一行端子。因此，引线框架具有多行端子。
本发明还提供了一种新颖半导体器件，所述半导体器件包括具有内周、外周以及位于内周中的空腔的闸板环。第一行端子通常围绕闸板环外周，而第二行端子通常围绕第一行端子。集成电路芯片被放置在空腔中并且由闸板环围绕。所述芯片包括与第一和第二行端子的相应端子电连接的多个芯片焊盘。
本发明还包括封装半导体器件的方法，所述方法包括以下步骤：
形成引线框架，所述引线框架具有包括内周、外周以及位于内周中的空腔的闸板环、围绕闸板环并且分别地与之相连接的第一行端子，以及围绕第一行端子的第二行端子，其特征在于，第二行端子的端子与连接杆相连接并且连接杆与第一行端子的端子或闸板环中的至少一个相连接；
将集成电路芯片布置在空腔中；
将集成电路芯片的芯片焊盘与第一和第二行端子的端子电连接；
执行用以将第一行端子从闸板环中分离的第一切割操作；以及
执行用以将第二行端子从连接杆上分离以及将连接杆从所连接的第一行端子的端子和闸板环中的至少一个中分离的第二切割操作。
参照图2和图3，其中示出了本发明所涉及的引线框架20。引线框架20包括具有内周24、外周26以及位于内周24中的空腔28的闸板环22。空腔28的尺寸和形状被制定为用于接收集成电路芯片30(图4)。闸板环22通常为正方形的，尽管取决于集成电路芯片30的形状闸板环22可具有其他的形状。集成电路芯片30可为本领域普通技术人员已知的一种类型的，诸如形成在硅晶片上且从硅晶片上切下的电路。闸板环22的空腔28的尺寸和形状被制定为用于接收芯片30。典型的芯片尺寸可在4mm×4mm到12mm×12mm的范围内。芯片30可具有从6密耳到约21密耳范围内的厚度。
引线框架20还包括通常围绕闸板环22的外周26的第一行端子32，和围绕第一行端子32的第二行端子34。在图3中，第一行端子32和第二行端子34的部分被虚线围起。如以下更详细地描述的，图2和图3示出了已将其与闸板环22相分离之后的第一行端子32和第二行端子34。
在该优选实施例中，闸板环22的内周24包括从闸板环22处向内延伸的多个第一隔开的突出部分36。同样地，闸板环22的外周26包括向外或朝向第一和第二行端子32、34延伸的多个第二隔开的突出部分38。隔开的突出部分36、38增强了引线框架20与模制物料40(图4)之间的机械锁定。然而，不要求闸板环22具有突出部分36、38中的任意一种或两种，并且在某些设计中，闸板环22可仅具有突出部分36、38中的一种。
现在参照图4，其中示出了芯片标度封装(CSP)类型的塑料IC封装42。封装42包括闸板环22、IC芯片30、第一和第二行端子32、34、模制物料40以及接合线44。闸板环22包括第一和第二隔开的突出部分以便于增强芯片和引线框架与模制物料40之间的固定。在该示例中，闸板环22用作接地并且第一和第二行端子32、34用作电源和信号I/O。因此，如图中所示的，一些芯片焊盘被引线接合于闸板部件22，而其余的芯片焊盘被引线接合于第一和第二行端子32、34。通过提供两行端子，封装42实现了高于现有技术封装的I/O密度。
现在参照图5，其中示出了QFN封装45的实施例的底部透视图。封装45具有两行端子32、34、闸板部件22以及模制物料40。在该实施例中，闸板部件22包括布置于空腔28中的标记部件46。IC芯片30以已知的方式与标记部件46相连接，诸如通过粘合材料层或胶带。标记部件46可与闸板环22处于相同的高度或平面，或者，如图中所示的，标记部件可逐步下降或有凹槽。应该注意的是，在该实施例中，封装45的闸板环22只具有向内突出的隔开的突出部分，而不包括向外的隔开的突出部分。然而，如上所述的，封装45可被设计得只具有向外的隔开的突出部分、具有向内和向外隔开的突出部分两种，或完全没有突出部分。
现在参照图6，图6为图4封装42的侧视横截面图，可更容易地看到标记部件46。如可看到的，标记部件46与闸板环22整体形成。最好第一和第二行端子32、34中的所有端子都暴露在至少一侧上，例如以便于焊接填料成形。第二行端子34中的端子被暴露在封装42的外缘。为了暴露第一行端子32中的端子，在封装42中在闸板部件22与第一行端子32之间形成了槽或沟道48。槽48最好通过切割工艺构成。也就是说，槽48是通过锯(诸如用于从晶片上切割小方块的锯)的深度控制切割形成的。切割将第一行端子32与闸板环22相分离并且暴露出第一行端子32的一个竖直侧以便于焊接填料成形。
如从图6中可看到的，封装42为外露闸板型封装。在外露闸板(EP)型封装中，金属芯片焊盘的至少一侧(即，标记部件46)被露出。
现在参照图7和图8，其中示出了本发明第二个实施例所涉及的芯片标度封装(CSP)类型的IC封装50。封装50包括闸板部件22、IC芯片30、第一和第二行端子32、34、模制物料40以及接合线44。闸板部件22包括第一和第二隔开的突出部分以便于增强芯片和引线框架与模制物料40之间的固定。然而，如图7中可看到的，封装50不包括标记部件，而只包括闸板环22。
现在参照图9，其中示出了本发明所涉及的引线框架板60的一部分的顶部平面图。更具体地，图9示出了在引线框架与芯片被分开并封装之前通过引线接合使四个与各个芯片70-76电连接的独立引线框架62-68交叉。引线框架62-68与在单元之间的连接杆78和79相互连接，并且第二行端子的各个端子沿与连接杆78和79相反的方向延伸。也就是说，用于一个引线框架的第二行端子的每个端子都与连接杆78、79的一侧相连接。然后，连接杆78、79与第一行端子的端子或引线框架的拐角中的任意一个相连接。
例如，图10是引线框架62和芯片70的放大透视图。引线框架62具有第一行端子80和第二行端子82。每行端子80、82都通过线84与芯片70上的焊盘相连接。引线框架62还包括闸板环86。在切割之前，第一行端子80的端子分别与闸板环86相连接。另一方面，第二行端子82的每个端子都与一个连接杆相连接。例如，芯片70一侧上的第二行端子的端子与连接杆78相连接。
现在再次参照图9，连接杆78和79在四个芯片70-76之间的一点处交叉。第一(内部)行端子以诸如图中所示的方式与连接杆78、79相连接。引线框架板60最好由具有良好导热性的传导性金属板(诸如铜)制成。引线框架板60可通过冲压方法制成，然而，对于更复杂和更高密度的引线框架来说，化学浸蚀方法是优选的。如本领域普通技术人员所理解的，浸蚀法使用布线图掩模限定出引线框架的详细图案，然后金属的无掩模部分被蚀刻掉。镀层掩模用于遮住无镀层区域(即使有的话)，然后通过镀层工艺为无掩模部分镀以金属层。在工艺之间执行冲洗和清洁步骤。诸如掩模、蚀刻、镀层、冲洗和清洁工艺对于本领域普通技术人员来说是公知的。
为了形成独立的器件，最好使用双锯切割操作，诸如用于从晶片上分离小方块的双锯切割操作。执行其中控制切割深度的第一切割操作以将第一行端子与闸板环相分离。然后，执行第二切割操作以将第二行端子与连接杆相分离，该操作还将相邻的器件相互分离。第二切割操作还将连接杆与两个连接杆交点附近的第一行端子的端子相分离。
为了简要地描述构成封装器件的一种方法，将芯片30放置在空腔28中并且如果引线框架包括标记部件46的话将芯片30放置标记部件46上。接着，使用引线接合工艺将芯片30与引线框架端子32、34电连接。然后，在芯片30与引线框架上形成模制物料40。最后，执行切割操作以便于分离和暴露引线框架端子32、34。
出于解释和描述的目的给出了本发明优选实施例的描述，但是所述描述并非是详尽的或并非趋向于将本发明局限于所披露的形式。本领域普通技术人员将明白的是，在不脱离其广泛的发明思想的前提下可对上述实施例作出改变。例如，可形成具有多于两行端子的引线框架。另外，芯片和闸板尺寸可改变以适应所要求的封装设计。此外，尽管图9中所示的引线框架板具有分别独立连接于闸板环的第一(内部)行端子和连接于连接杆的第二(外部)行端子，也可具有构成具有端子行的引线框架的其他方式，诸如使得第一和第二行端子都连接于连接杆，之后只在闸板环的拐角处连接于闸板环。因此，应该理解的是，本发明不局限于所披露的具体实施例，而是覆盖了如所附权利要求中所限定的本发明精神和保护范围内的修正。