CN101295695A - 具有焊料流动控制的引线框架 - Google Patents

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Abstract

本申请涉及一种引线框架,具有其表面上的浸润特性不同的多个区域。例如,通过镀银处理形成一个区域,而另一个区域具有较差的浸润能力。区域之间的边界产生浸润力差异,浸润力差异阻止熔化的焊料在钎焊贴片期间在区域之间流动。

Description

具有焊料流动控制的引线框架
技术领域
本发明涉及半导体器件,并且更具体地说,涉及处理引线框架的粘片区以防止钎焊贴片工艺期间的焊料过量溢出。
背景技术
引线框架通常具有用来粘接集成电路管芯的上片板。对于高功率器件,通常使用焊料来将管芯粘接到上片板上,因为它具有良好的热/电传导率并且它吸收由于热膨胀系数(CTE)失配而造成的应力。引线框架和硅晶片之间连接的焊料提供对硅晶片释放的热量的较高热耗散以及对热疲劳的较强抵抗力。
引线框架由比如铜或铜合金的传导金属制成。也经常将引线框架镀比如银或钯以改进管芯粘接质量,而且还已知可以点镀引线框架的某些区域,比如引线框架的端部和上片板,以改进管芯粘接质量。
焊料过量溢出是钎焊贴片工艺中遇到的普遍问题。防止焊料过量溢出的一个方法是在粘片区和周围区域之间形成沟槽。图1是引线框架的粘片区10的俯视图,管芯12粘接到其表面上。沟槽14围绕在管芯12周围。遗憾的是,沟槽14不是总能防止焊料从管芯12下面流到粘片区周围。图1中示出了焊料过量溢出16。沟槽设计受限于管芯尺寸与上片板尺寸之比。这种过量溢出的焊料16在封装上引起应力并且削弱了引线框架和稍后在封装过程中模塑在管芯上的塑料化合物之间的粘合性。
熔化的焊料对引线框架表面的浸润能力影响贴片期间焊料的流动。钎焊贴片工艺中使用的传统引线框架具有均质表面。也就是,上片板的所有部分都具有相同的对焊料的浸润能力,因而当施加键合压力时熔化的焊料自由地在上片板周围流动。
因此,本发明的目的是提供一种具有改进的焊料过量溢出控制的引线框架以及形成该引线框架的方法。
发明内容
为了实现上述目的,根据本发明的一个方面,提供了一种引线框架,其在上片板表面具有浸润能力不同的多个区域。上片板的贴片区的浸润能力比周围区域大。该引线框架经过表面处理以形成各种区域。粘片区或周围区域的表面处理包括化学处理和/或物理处理,化学处理比如化学镀、电镀、酸洗、渗碳、渗氮、化学汽相沉积、或化学蚀刻;物理处理比如激光表面改性、等离子刻蚀、或激光刻蚀。
根据本发明的实施例的引线框架也可以在上片板上包括沟槽以防止焊料过量溢出。
具有良好浸润能力的区域和具有稍差浸润能力的区域之间形成的边界导致浸润力差异,浸润力差异阻止熔化的焊料在贴片期间流出。本发明的其它目的、特征和优点将从以下结合附图的描述中显见。
附图说明
结合附图阅读有助于更好地理解以下对本发明优选实施例的具体描述。在附图中:
图1是存在焊料过量溢出的传统引线框架的上片板的俯视图;
图2是根据本发明一个实施例的引线框架的上片板的俯视图;
图3是根据本发明一个实施例的引线框架的上片板的放大横截面图;以及
图4是示出制造根据本发明实施例的引线框架步骤的流程图。
具体实施方式
以下结合附图的具体描述旨在作为本发明目前的优选实施例的描述,而不旨在提供本发明实现的唯一形式。应理解,可以由旨在包括在本发明精神和范围内的不同实施例实现相同或等价的功能。本发明以实例的方式示出并且不受附图的限制,在附图中相似的参考标号指示类似的元件。应理解,附图不是按比例绘制的,并且为了便于理解本发明而做了简化。
参考图2,示出了引线框架的上片板20。该引线框架是已知类型的引线框架,比如铜或铜合金金属框架。如本领域技术人员所知,金属引线框架可以镀以其它金属,比如锡或钯。在所示实施例中,上片板20具有钎焊能力不同的两个区域,包括用于容纳半导体管芯的第一区域22和第一区域22周围的第二区域24。处理第一或第二区域之一或者都处理两个区域以形成具有不同浸润特性的区域。第一区域22比第二区域24与熔化的焊料具有较好的浸润能力,使得当管芯被焊料粘接到第一区域时,焊料将保留在第一区域22中并且不流到第二区域24中。
管芯20可以具有位于第一和第二区域22和24之间的沟槽26。沟槽26作为屏障有助于防止贴片期间焊料过量溢出。
参考图3,示出了引线框架的上片板30的横截面图。上片板30具有用于容纳管芯的第一区域32和第一区域32周围的第二区域34。物理或化学地处理第一和第二区域32和34中的至少一个,使得第一区域32具有比第二区域34更好的浸润能力。在两个区域32和34之间形成勾画出两个区域外形的边界36。
在图3中,FWa示出第一区域32与焊料的浸润力,FWb示出第二区域34与焊料的浸润力。根据本发明,ΔFw=FWa-FWb,其中FWa>>FWb,使得沿边界36的浸润力有助于防止熔化的焊料从第一区域32流过边界36而进入第二区域34。熔化的焊料38示出在第一区域32上。但是,由于第一和第二区域32和34之间浸润能力的不同,熔化的焊料38倾向于不从第一区域32流动到第二区域34中。
参考图4,示出了说明形成根据本发明实施例的引线框架的步骤的流程图。在步骤40,提供了裸金属引线框架。如本领域中已知的,该引线框架可以包括铜或铜合金并且可以由金属薄片通过冲压、压印或刻蚀而形成。在步骤42,裸金属引线框架被镀以,比如银、锡、钯、或其合金。镀引线框架是已知的,并且商业上广泛采用预镀的引线框架。
在步骤44,为引线框架的上和/或下表面定义多个区域。在本发明的一个实施例中,为引线框架的上片板定义第一和第二区域。例如,第一区域被定义为粘片区并且第二区域是粘片区周围的区域。处理一个或两个(如果定义了多个区域则或者是多个)区域以定义具有不同浸润特性的区域。如步骤46所示,可以进行可选的点镀工艺,以进一步改变一个或两个区域的浸润特性。定义浸润特性不同的区域的一个特殊原因是防止焊料在钎焊贴片工艺期间从贴片区流到周围区域中。
在步骤44,可以用于改变区域的浸润特性的表面处理包括化学和物理处理。可以进行的化学处理包括化学镀、电镀、酸洗、渗碳、渗氮、汽相沉积、以及化学蚀刻,而物理处理包括激光表面改性、等离子刻蚀。
例如,可以执行刻蚀引线框架表面的各种方法,比如化学蚀刻、激光刻蚀和等离子刻蚀。这里讨论的每个刻蚀工艺是用于改变表面微形态的微刻蚀工艺,其将引起表面粗糙度变化。不同的表面粗糙度会在所需区域,例如,比管芯面积稍大的区域中导致不同的浸润特性。
除了刻蚀引线框架表面以外,或者代替刻蚀引线框架表面,可以镀引线框架表面。可以使用各种镀法,比如化学镀和电镀。另外,可以处理引线框架的表面,比如进行酸洗和化学汽相沉积。使用酸洗以在金属表面形成钝化层,导致所需区域中的不同浸润特性。化学汽相沉积用于在所需区域上沉积不同材料以形成不同浸润特性。
在本发明的一个实施例中,其中引线框架包括金属镀层,上片板包括在第一区域22上形成的附加金属镀层。在一个实施例中,该附加金属镀层包括焊料金属,比如大约92.5%的Pb,大约5%的Sn,和大约2.5%的Ag的混合物。这种附加金属镀层可以通过电或化学镀或者汽相沉积的上述方法在表面上形成。
渗碳,也称为增碳,是将碳引入金属的工艺。在本发明的一个实施例中,碳被扩散到第一区域的表面,使得该表面更硬并且更抗磨损。如本领域技术人员已知的,渗碳包括使用气态、液态、固态或等离子态的碳源对金属表面进行热处理。
渗氮是在大约500到550℃的温度范围中将氮引入金属表面的表面硬化的热处理。因此,渗氮在改变表面成分方面类似于渗碳,但是在将氮代替奥氏体加入金属方面又不同于渗碳。因为渗氮不涉及加热进入奥氏体相位场并且随后结束以形成马氏体,可以以最小变形和卓越的尺寸控制实现渗氮。渗氮的机制是公知的。
激光表面改性也可以用于更改上片板表面以改变表面的性质。主要的基于激光的表面改性操作是激光覆层和激光表面合金化。通过激光覆层工艺,多种金属可以在所需区域被覆层以实现不同的浸润特性。激光表面合金化用于添加所需合金元素以将表面成分更改为最适合于各种要求。这种不同的浸润特性可以通过覆以不同材料或通过添加不同合金元素到所需表面来实现。
根据本发明的上述引线框架对于功率集成电路,比如功率晶体管和RF器件特别有用。本发明也有利于焊线贴片工艺。应注意,尽管图2和3仅示出两个不同区域,但是可以在引线框架表面上形成具有不同浸润能力的多种图形。
如从上述讨论中显见的,本发明提供一种在上片板表面具有不同钎焊能力的区域的改进的引线框架,以及形成这种引线框架的方法。有利地,通过比如镀银处理所需钎焊区域使其具有较好的与焊料浸润的能力,而另一区域具有较差的浸润能力,良好浸润区域和较差浸润区域之间的边界将产生浸润力差异,浸润力差异将阻止熔化的焊料在分发和键合期间流出。
本发明不受管芯尺寸和板尺寸限制。与使用沟槽的现有技术相比,可以将所需钎焊区尺寸设计得刚好比管芯尺寸略大。
已经出于说明和描述的目的描述了本发明的优选实施例,但是此描述不旨在成为详尽的,也不旨在限制本发明到所公开的形式。本领域普通技术人员将意识到,可以对上述实施例作出变化而不脱离本发明的广泛的发明概念。因此应理解,本发明不限于在此公开的特殊实施例,而是覆盖所附权利要求所限定的本发明的精神和范围内的修改。

Claims (14)

1.一种引线框架的上片板,包括:
用于容纳管芯的第一区域;以及
围绕第一区域的第二区域,其中,处理第一和第二区域中的至少一个,使得第一和第二区域具有不同的浸润能力,使得当以焊料将管芯粘接到第一区域时,阻止焊料从第一区域扩展到第二区域中。
2.如权利要求1所述的上片板,其中,通过化学蚀刻、等离子刻蚀和激光刻蚀中的一种处理所述第一区域。
3.如权利要求1所述的上片板,其中,通过酸洗、渗碳、渗氮、和化学汽相沉积中的一种处理所述第一区域。
4.如权利要求1所述的上片板,其中,所述引线框架包括金属镀层,所述上片板还包括在所述第一区域上形成的附加金属镀层。
5.如权利要求4所述的上片板,其中,所述附加金属镀层包括焊料金属。
6.如权利要求5所述的上片板,其中,所述焊料金属包括大约92.5%Pb、大约5%Sn、和大约2.5%Ag。
7.如权利要求1所述的上片板,还包括在第一和第二区域之间形成的沟槽。
8.一种形成引线框架的方法,包括步骤:
提供具有用于容纳管芯的第一区域和围绕第一区域的第二区域的金属上片板;
处理第一和第二区域之一使得第一区域具有比第二区域强的浸润能力,使得当以焊料将管芯粘接到第一区域时,阻止焊料从第一区域扩展到第二区域中。
9.如权利要求8所述的形成引线框架的方法,还包括在第一和第二区域之间形成沟槽的步骤。
10.如权利要求8所述的形成引线框架的方法,其中,通过化学蚀刻、等离子刻蚀和激光刻蚀中的一种处理所述第一区域。
11.如权利要求8所述的形成引线框架的方法,其中,通过酸洗、渗碳、渗氮、和化学汽相沉积中的一种处理所述第一区域。
12.如权利要求8所述的形成引线框架的方法,还包括镀第一区域的步骤。
13.如权利要求12所述的形成引线框架的方法,其中,添加到第一区域的镀层包括焊料金属。
14.如权利要求13所述的形成引线框架的方法,其中,所述焊料金属包括大约92.5%Pb、大约5%Sn、和大约2.5%Ag。
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2017208433A (ja) * 2016-05-18 2017-11-24 Shプレシジョン株式会社 リードフレームの製造方法、およびリードフレーム
CN108365357A (zh) * 2018-01-30 2018-08-03 番禺得意精密电子工业有限公司 端子及具有该端子的电连接器
CN109478521A (zh) * 2016-07-26 2019-03-15 三菱电机株式会社 半导体装置
CN109650323A (zh) * 2018-12-24 2019-04-19 烟台艾睿光电科技有限公司 一种焊料隔离结构以及电子器件
CN113632215A (zh) * 2019-03-26 2021-11-09 罗姆股份有限公司 电子装置以及电子装置的制造方法

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20110193207A1 (en) * 2010-02-09 2011-08-11 Freescale Semiconductor, Inc Lead frame for semiconductor die
JP2012160310A (ja) 2011-01-31 2012-08-23 Fujitsu Component Ltd 表面実装部品及び製造方法
US8877564B2 (en) 2012-06-29 2014-11-04 Intersil Americas LLC Solder flow impeding feature on a lead frame
JP6163836B2 (ja) * 2013-04-04 2017-07-19 株式会社デンソー 半導体装置
DE102015112199A1 (de) * 2015-07-27 2017-02-02 Endress + Hauser Wetzer Gmbh + Co. Kg Lötverfahren
CN116516335B (zh) * 2023-04-12 2023-10-27 泰州东田电子有限公司 一种高强度引线框架及其制备方法

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3827918A (en) * 1972-05-25 1974-08-06 Ibm Electrical conductors with chromate solder barrier and method of forming
US5384155A (en) * 1992-06-04 1995-01-24 Texas Instruments Incorporated Silver spot/palladium plate lead frame finish
US5403466A (en) 1993-10-22 1995-04-04 Texas Instruments Incorporated Silver plating process for lead frames
US5804880A (en) * 1996-11-04 1998-09-08 National Semiconductor Corporation Solder isolating lead frame
US6139975A (en) * 1997-06-12 2000-10-31 Hitachi Powered Metals Co., Ltd. Sheet metal member, method of manufacturing same, and heat radiation plate
US6143981A (en) * 1998-06-24 2000-11-07 Amkor Technology, Inc. Plastic integrated circuit package and method and leadframe for making the package
US7174626B2 (en) * 1999-06-30 2007-02-13 Intersil Americas, Inc. Method of manufacturing a plated electronic termination
GB0213094D0 (en) * 2002-06-07 2002-07-17 Power Innovations Ltd Lead frame
JP2004119944A (ja) 2002-09-30 2004-04-15 Toyota Industries Corp 半導体モジュールおよび実装基板
US7042103B2 (en) * 2002-12-30 2006-05-09 Motorola, Inc. Low stress semiconductor die attach

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2017208433A (ja) * 2016-05-18 2017-11-24 Shプレシジョン株式会社 リードフレームの製造方法、およびリードフレーム
CN109478521A (zh) * 2016-07-26 2019-03-15 三菱电机株式会社 半导体装置
CN108365357A (zh) * 2018-01-30 2018-08-03 番禺得意精密电子工业有限公司 端子及具有该端子的电连接器
CN108365357B (zh) * 2018-01-30 2019-11-26 番禺得意精密电子工业有限公司 端子及具有该端子的电连接器
CN109650323A (zh) * 2018-12-24 2019-04-19 烟台艾睿光电科技有限公司 一种焊料隔离结构以及电子器件
CN113632215A (zh) * 2019-03-26 2021-11-09 罗姆股份有限公司 电子装置以及电子装置的制造方法

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US8050048B2 (en) 2011-11-01
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