CN105990301A - 引线框架构造体、引线框架构造体的制造方法及半导体装置 - Google Patents

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Abstract

本发明的实施方式提供一种能够抑制连接时的引线框架构造体的变形的引线框架构造体、引线框架构造体的制造方法及半导体装置。实施方式的引线框架构造体具有第1部件及第2部件，其中一个部件为引线框架，另一个部件为散热器。第1部件具有第1面、与第1面为相反侧的第2面及从第1面贯通至第2面的第1贯通孔。第2部件具有与第2面接触的第3面及与第3面为相反侧的第4面，并且具备第1部分、第2部分及第3部分。第2部件的第1部分位于第2面侧，第2部分位于第1贯通孔内，第3部分位于第1面侧。第2部分的外侧面与第1贯通孔的内表面接触。第3部分的外形大于第1贯通孔，第1部分的外形大于所述第3部分的外形。

Description

引线框架构造体、引线框架构造体的制造方法及半导体装置
相关申请
本申请享有以日本专利申请2015-52663号(申请日：2015年3月16日)为基础申请的优先权。本申请通过参照该基础申请而包含基础申请的全部内容。
技术领域
实施方式的发明涉及一种引线框架构造体、引线框架构造体的制造方法及半导体装置。
背景技术
半导体封装等半导体装置优选具有高散热性以实现高速化、小型化等。作为提高半导体装置的散热性的方法之一，已知有使用例如使散热器连接于搭载半导体芯片的引线框架的引线框架构造体。
所述引线框架构造体的制造步骤是例如在引线框架的一部分形成贯通孔，并通过半冲切加工等在散热器的一部分形成突起。接着，将散热器的突起插入到引线框架的贯通孔中，并进行压紧加工。通过以上步骤将引线框架与散热器连接。
然而，所述引线框架构造体的制造方法中有于将引线框架与散热器连接时易产生翘曲或变形等缺点。如果引线框架构造体产生翘曲或变形，则有如下情况：内引线的高度产生不均，对内引线进行打线接合时在接合线与内引线之间产生未连接，或者产生连接强度低的部分。这样一来，要求在引线框架构造体中抑制连接时的变形。
发明内容
本发明的实施方式提供一种能够抑制连接时的引线框架构造体的变形的引线框架构造体、引线框架构造体的制造方法及半导体装置。
实施方式的引线框架构造体具有第1部件及第2部件，其中一个部件为引线框架，另一个部件为散热器。第1部件具有第1面、与第1面为相反侧的第2面及从第1面贯通至第2面的第1贯通孔。第2部件具有与第2面接触的第3面及与第3面为相反侧的第4面，并且具备第1部分、第2部分及第3部分。第2部件的第1部分位于第2面侧，第2部分位于第1贯通孔内，第3部分位于第1面侧。第2部分的外侧面与第1贯通孔的内表面接触。第3部分的外形大于第1贯通孔，第1部分的外形大于所述第3部分的外形。
附图说明
图1是表示引线框架构造体的构造例的俯视示意图。
图2是表示连接部的构造例的剖视示意图。
图3是表示连接部的另一构造例的剖视示意图。
图4是用来说明引线框架构造体的制造方法例的示意图。
图5是用来说明引线框架构造体的制造方法例的示意图。
图6是用来说明引线框架构造体的制造方法例的示意图。
图7是表示半导体装置的构造例的俯视示意图。
图8是表示半导体装置的构造例的剖视示意图。
图9是表示半导体装置的构造例的剖视示意图。
具体实施方式
以下，参照附图对实施方式进行说明。另外，附图为示意图，有例如厚度与平面尺寸的关系、各层的厚度的比率等与实物不同的情况。而且，在各实施方式中，对实质上相同的构成要素标注相同的符号并省略说明。
(第1实施方式)
在本实施方式中，对引线框架构造体的构造例进行说明。图1是表示引线框架构造体10的俯视构造例的图。图1所示的引线框架构造体10具备引线框架1及散热器2。
引线框架1是供半导体芯片等元件搭载的金属板。作为引线框架1，例如可使用利用铜、铜合金、或42合金等铁及镍的合金等的引线框架。
引线框架1具有第1面(引线框架1的上表面)及与第1面为相反侧的第2面(引线框架1的下表面)。而且，引线框架1具备引线部1a、边框部1b及连接部1c。第1面及第2面分别被划分成引线部1a、边框部1b及连接部1c的至少三个区域。
引线部1a是成为半导体装置的引线的区域。引线部1a设置在散热器2的周边部。图1中，引线部1a从边框部1b朝向散热器2延伸，并且与散热器2相隔。图1中，仅在散热器2的左右设置着引线部1a。并不限定于此，例如也可以在图1中的散热器2的上下设置引线部1a。
边框部1b是支撑引线部1a与连接部1c的区域。在图1中，边框部1b以包围散热器2的方式设置。
连接部1c是引线框架1与散热器2的连接部。在图1中，连接部1c从边框部1b朝向散热器2延伸。而且，在图1中，连接部1c设置在散热器2的上下，但并不限定于此。例如，也可以在散热器2的左右设置连接部1c。
散热器2具有与第2面接触的第3面(散热器2的上表面)及与第3面为相反侧的第4面(散热器2的下表面)。散热器2以至少与连接部1c重叠的方式积层于引线框架1。
散热器2的热导率高于引线框架1的热导率。由此，散热器2具有作为将由半导体芯片等产生的热释出的散热板的功能。散热器2例如包含铜等金属。铜因热导电率高且易于加工而优选。散热器2优选具有比引线框架1厚的区域。由此，能够提高散热器2的散热性。
进而，参照图2对连接部1c的构造例进行说明。图2是表示连接部的构造例的剖视示意图。
引线框架构造体10具有从第1面贯通至第2面的贯通孔11。贯通孔11具有第1直径。
散热器2具有从第3面贯通至第4面并且与贯通孔11重叠的贯通孔21。在图2中，贯通孔21具有小于第1直径的第2直径。此时，贯通孔21的周缘与贯通孔11重叠。
散热器2的一部分从第3面中的贯通孔21的周缘经由贯通孔11超出第1面而突出，并且与引线框架1的第1面连接。在图2中，散热器2的一部分沿着贯通孔21的侧壁延伸，并且与贯通孔11的周缘连接。
也就是说，散热器2具备位于引线框架1的第2面侧的第1部分、位于贯通孔11内的第2部分及位于引线框架1的第1面侧的第3部分。并且，第2部分的外侧面与贯通孔11的内表面接触。而且，第3部分的外形大于贯通孔11，第1部分的外形大于第3部分的外形。
在连接部突出的所述散热器2的一部分具有例如包含圆筒形状等的所谓的孔眼(eyelet或grommet)形状。这样一来，因在连接部突出的散热器2的一部分具有中空构造，而突出部的体积小，能够降低引线框架构造体10中的残留应力。
图3是表示连接部的另一构造例的剖视示意图。也可以如图3所示，引线框架1的一部分从第2面中的贯通孔11的周缘经由贯通孔21超出第4面而突出，并且与散热器2的第4面连接。在图3中，贯通孔21的第2直径大于贯通孔11的第1直径。贯通孔11的周缘与贯通孔21重叠。引线框架1的一部分沿着贯通孔11的侧壁延伸至散热器2的第4面，并且与贯通孔21的周缘连接。
也就是说，引线框架1具备位于散热器2的第3面侧的第1部分、位于贯通孔11内的第2部分及位于散热器2的第4面侧的第3部分。并且，第2部分的外侧面与贯通孔21的内表面接触。而且，第3部分的外形大于贯通孔21，第1部分的外形大于第3部分的外形。
接着，参照图4至图6对引线框架构造体的制造方法例进行说明。图4至图6是用来说明引线框架构造体的制造方法例的示意图。另外，在图4至图6中，方便起见仅示意性地图示了引线框架1及散热器2的一部分的区域。
如图4所示，准备引线框架1及散热器2。接着，以贯通孔21与贯通孔11重叠的方式将引线框架1与散热器2重合。在第2直径小于第1直径的情况下，优选为以贯通孔21的周缘与贯通孔11重叠的方式将引线框架1与散热器2重合。
接着，如图5所示，例如通过冲缘(burring)加工使第3面的贯通孔21的周缘的散热器2的一部分突出直到经由贯通孔11从第1面伸出，由此形成突出部22。所谓冲缘加工是指通过形成开口并将开口的周缘立起而形成突起等的加工方法。
接着，如图6所示，例如通过卷曲(curling)加工使突出的散热器2的一部分(突出部22)与第1面连接。所谓卷曲加工是指将突起等卷边弯曲的加工方法。在图6中，将突出的散热器2的一部分(突出部22)呈放射状扩展，并使其与第1面中的贯通孔11的周缘连接。通过以上步骤，能够制造引线框架构造体10。
另外，在图3所示的构造的情况下，以贯通孔11的周缘与贯通孔21重叠的方式将引线框架1与散热器2重合。接着，使第2面的贯通孔11的周缘的引线框架1的一部分突出直到经由贯通孔21从第4面伸出。接着，使突出的引线框架1的一部分与第4面连接。通过以上步骤，能够制造引线框架构造体10。
通过进行以上步骤而制造本实施方式的引线框架构造体，与例如使用压紧加工将引线框架与散热器连接的情况相比，能够抑制连接时的引线框架构造体的变形。
在使用压紧加工将引线框架与散热器连接的方法中，首先准备具有贯通孔的引线框架及具有使用半冲切加工等而设置的突起的散热器。接着，以将突起插入到贯通孔中的方式将引线框架与散热器重合。接着，通过使用压紧加工按压突起，使引线框架与散热器连接而形成连接部。
在使用所述压紧加工的引线框架构造体的制造方法中，突起的与引线框架的上表面连接的部分的体积根据突起的高度或位置精度而变化。因此，引线框架构造体易产生翘曲或变形。尤其是引线框架的热膨胀率与散热器不同，因此易变形。而且，由半冲切加工而形成的突起的体积大，引线框架构造体中易产生残留应力。
相对于此，在本实施方式的引线框架构造体中，通过使贯通孔的周缘突出并连接，突出部成为中空构造而能够减小体积。由此，施加于引线框架构造体的负荷降低。从而能够抑制连接时的变形，提高引线框架构造体的品质。
(第2实施方式)
在本实施方式中，对使用了第1实施方式的引线框架构造体的半导体装置进行说明。图7至图9是表示使用了引线框架构造体的半导体装置的构造例的图。图7是俯视示意图，图8是图7中的线段X1-Y1的剖视示意图，图9是图7中的线段X2-Y2的剖视示意图。
图7至图9所示的半导体装置100具备引线框架1、散热器2、半导体芯片3、接合线4及树脂层5。另外，在图7中，方便起见省略了树脂层5。
引线框架1具备图1所示的引线框架1中的引线部1a及连接部1c。图7中，通过将引线框架1的引线部1a与边框部1b之间、边框部1b与连接部1c之间切断而能够形成图7所示的引线框架1。关于其他说明，因与第1实施方式的引线框架构造体10相同，因此可以适当引用第1实施方式的说明。
作为散热器2，可以应用第1实施方式中的散热器2。由此，关于散热器2的说明，可以适当引用第1实施方式的说明。
半导体芯片3搭载在散热器2的第3面上。半导体芯片3的上表面具有连接垫。作为半导体芯片3，也可以将半导体芯片3例如积层多个。此时，也可以在半导体芯片3中设置TSV(Through Silicon Via，硅穿孔)等贯通电极。而且，也可以设置凸块等外部连接端子作为半导体芯片3。
接合线4将引线框架1与半导体芯片3之间电连接。在图7中，接合线4的一端与引线部1a连接，另一端与半导体芯片3的连接垫连接。
树脂层5以将半导体芯片3与包含第3面的散热器2的一部分密封的方式设置在第1面、第2面及第4面上。例如，也可以通过以密封半导体芯片3的方式形成第1树脂层，以密封散热器2的一部分的方式形成第2树脂层，而形成树脂层5。此时，以第4面的至少一部分从树脂层5露出的方式形成第2树脂层。在图9中，树脂层5的一部分被填充于贯通孔11及贯通孔21中。通过在贯通孔11及贯通孔21中填充树脂层5，而能够抑制树脂层5从引线框架构造体10剥离。另外，此处的“填充”包含填充至贯通孔11及贯通孔21的一部分即贯通孔11及贯通孔21的深度方向的途中的情况。而且，包含如下情况：当存在多个贯通孔11及贯通孔21时，在一部分贯通孔11及贯通孔21的至少一部分填充树脂层5。只要将树脂层5填充至因固定效应而可抑制树脂层5剥离的程度的深度便足够，无需在贯通孔11及贯通孔21的深度方向上完全填充树脂层5，且无需在所有贯通孔11及贯通孔21中填充树脂层5。
树脂层5支撑引线部1a。此时，引线部1a的一部分从树脂层5突出。将引线部1a的被树脂层5支撑的部分称为内引线，将引线部1a的从树脂层5突出的部分称为外引线。接合线4的一端与例如内引线的一部分连接。
树脂层5至少包含SiO2等无机填充材料。例如，可以使用无机填充材料与环氧树脂等有机树脂的混合物而构成树脂层5。无机填充材料的含量优选为整体的80％以上且95％以下。这种树脂层5因与引线框架1的密接性高而优选。
如上所述，通过在半导体装置中使用引线框架构造体，而能够抑制半导体芯片的变形或翘曲。而且，能够提供因散热器而具有高散热性的半导体装置。
另外，各实施方式是作为示例而提出的，并非意图限定发明的范围。这些新颖的实施方式能以其他多种方式加以实施，能在不脱离发明主旨的范围内进行各种省略、替换、变更。这些实施方式或其变化包含在发明的范围或主旨内，并且包含在权利要求书所记载的发明及其均等的范围内。
[符号的说明]
1：引线框架
1a：引线部
1b：边框部
1c：连接部
2：散热器
3：半导体芯片
4：接合线
5：树脂层
10：引线框架构造体
11：贯通孔
21：贯通孔
22：突出部
100：半导体装置

Claims (6)

1.一种引线框架构造体，其特征在于具备：
第1部件，具有第1面、与所述第1面为相反侧的第2面及从所述第1面贯通至所述第2面的第1贯通孔；以及
第2部件，具有与所述第2面接触的第3面及与所述第3面为相反侧的第4面，并且具备第1部分、第2部分及第3部分；
所述第2部件的所述第1部分位于所述第2面侧，所述第2部分位于所述第1贯通孔内，所述第3部分位于所述第1面侧，
所述第2部分的外侧面与所述第1贯通孔的内表面接触，
所述第3部分的外形大于所述第1贯通孔，所述第1部分的外形大于所述第3部分的外形，
所述第1部件与所述第2部件的其中一个部件为引线框架，另一个部件为散热器。
2.根据权利要求1所述的引线框架构造体，其特征在于：在所述第2部件的所述第2部分具有第2贯通孔。
3.根据权利要求1或2所述的引线框架构造体，其特征在于：所述散热器具有比所述引线框架厚的区域。
4.根据权利要求1或2所述的引线框架构造体，其特征在于：所述散热器包含铜。
5.一种引线框架构造体的制造方法，其特征在于：在具有第1面、与所述第1面为相反侧的第2面及从所述第1面贯通至所述第2面的第1贯通孔的引线框架上，将具有第3面、与所述第3面为相反侧的第4面及从所述第3面贯通至所述第4面的第2贯通孔的散热器以所述第3面与所述第2面接触且所述第2贯通孔与所述第1贯通孔重叠的方式重合，并且
使所述第3面中的所述第2贯通孔的周缘的所述散热器的一部分突出直到经由所述第1贯通孔从所述第1面伸出，且将所述引线框架与所述散热器连接，或者使所述第2面中的所述第1贯通孔的周缘的所述引线框架的一部分突出直到经由所述第2贯通孔从所述第4面伸出，且将所述引线框架与所述散热器连接。
6.一种半导体装置，其特征在于具备：
根据权利要求1至4中任一项所述的引线框架构造体；
半导体芯片，被搭载于所述第3面；以及
树脂层，以密封所述半导体芯片与包含所述第3面的所述散热器的一部分的方式设置；
至少所述第4面的一部分从所述树脂层露出，
所述树脂层的一部分被填充于所述第1贯通孔的至少一部分中。
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