CN116230648A - 一种半导体器件组及其制备方法与应用 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种半导体器件组及其制备方法与应用，涉及半导体配件制造技术领域；半导体器件组包括金属框架、半导体器件单元、载片台，半导体器件单元包括芯片、引脚、连接件；半导体器件单元两两一对，沿金属框架长度方向或宽度方向依次排列，沿半导体器件单元排列方向设置有封装层；本发明将用于承载和隔离单个产品单元的多余框架结构简化，提高单片框架上的产品密度达到30％及以上，便于切割和切割后对外露引脚打弯，便于保证引脚应用于特定场合下的设计要求；本发明的半导体器件的制备方法与应用，通过对半导体器件的布局制备，整体塑封后再进行切割分型，进而降低了生产成本，提高产品的可靠性。
Description
技术领域
本发明涉及半导体配件制造技术领域，尤其涉及半导体器件组及其制备方法与应用，具体涉及一种包含铜片夹扣或焊线(金线/铜线/铝线/铝带)的半导体封装层及成型和切割分离的制作方法与应用。
背景技术
目前，传统的功率半导体分立器件通常采用两种生产方式。其一是单颗注塑成型的传统塑封模式来设计模具，注塑流道和配套的金属框架连接结构。这种模具设计方法通常需要在单颗模具型腔旁边预留足够的空间来满足注塑主要和次要流道设计的需要。而这类设计中，由于必须预留主次流道空间，每个产品单元都需要单独定位和隔离，这就导致金属框架需要贡献出大量无用面积，单个产品单元在金属框架上占用的面积都较大，因此产品密度普遍不高。
另一种注塑成型的设计方法是集成模块化，即在金属框架设计时将单颗器件结构按横和竖格式化有规律地排列在一起，而配套的模具设计也是使用块状化设计。模具流道不再是与单颗器件连接而是通过块状化设计(多颗器件集成在一起)相互连接，从而提高产品在单一金属框架上的单位密度，但又限制了产品器件的外形要求。并且由于是采用刀片切割的方法来分离各个器件，所以器件引脚的外暴露只能是和器件的切割面保持同一平面，从而限制了器件在特定应用场合下的使用。
发明内容
针对现有技术中的缺陷，本发明的目的一是提供一种可以简化用于承载和隔离单个产品单元的多余框架结构，提高单片框架上的产品密度，降低了生产成本，提高产品的可靠性，便于保证引脚打弯应用于特定场合下的设计要求的半导体器件组。本发明的目的一是通过以下技术方案实现的：一种半导体器件组，包括金属框架、若干半导体器件单元；所述金属框架内设置若干载片台；
所述半导体器件单元包括芯片、引脚以及连接件，所述芯片、引脚位于金属框架上方，所述连接件用于使芯片的电极和引脚电连接；
所述半导体器件单元两两一对，所述芯片分别位于对应的载片台上，每对半导体器件单元中的引脚相连接，每对半导体器件单元的连接件相互远离；
若干对半导体器件单元沿着金属框架的长度方向或宽度方向依次排列，沿若干对所述半导体器件单元排列方向设置有封装层，所述封装层位于载片台上方。
进一步地，所述连接件包括铜片夹扣或焊线。
进一步地，所述焊线包括金线、铜线、铝线、铝带中的一种或多种。
本发明的目的二是提供一种半导体器件组的制备方法，本发明的目的二是通过以下技术方案实现的：一种半导体器件组的制备方法，包括如下步骤：
A、将芯片安装在金属框架上；
B、将若干对半导体器件单元中两个连接件在芯片上方对应安装并沿其宽度方向排列；
C、将半导体器件单元沿其排列方向在载片台上方将若干芯片、连接件整体塑封得到封装层。
进一步地，所述步骤A具体包括如下步骤：
a1、芯片制备；检查晶圆背面是否有贴膜，如果是，则进行晶圆切割；如果否，则在晶圆背面贴膜后进行晶圆切割得到芯片；
a2、芯片安装；将银浆或焊锡膏喷涂于载片台，然后将芯片置于银浆或焊锡膏上方；当喷涂于载片台的是银浆时，需要使用烘箱烘烤固化芯片；当喷涂于载片台的是焊锡膏时需要单独进行回流焊或在步骤B中进行回流焊。
进一步地，所述步骤B具体包括如下步骤：
b1、当所述半导体器件单元的连接件为铜片夹扣时，将焊锡膏喷涂于芯片和金属框架的管脚特定区域上，将引脚以及铜片夹扣置于焊锡膏上方进行定位，然后在回流炉内进行回流焊，使涂覆于芯片和金属框架之间或芯片与铜片夹扣之间的焊锡膏熔融共晶焊接；
b2、当所述半导体器件单元的连接件为焊线时，通过打线方法将引脚与芯片相连接。
进一步地，所述步骤C具体包括如下步骤：
c1、当所述半导体器件单元的连接件为铜片夹扣时进行化学清洗；所述化学清洗包括通过超声化学试剂浸泡清洗或喷淋化学试剂清洗；
c2、塑封；使用塑封料对半导体器件单元宽度方向的若干芯片、连接件进行整体塑封并固化处理得到整体封装层。
本发明的目的三是提供一种半导体器件组的应用，本发明的目的三是通过以下技术方案实现的：一种半导体器件组的应用，包括步骤D和步骤E：
D、将半导体器件组的进行切割；
E、将外引脚打弯成型。
所述切割优选为双面切割分离。
进一步地，所述步骤D具体包括如下步骤：
d1、将半导体器件组的连筋切断；
d2、将封装层进行切割，从整体封装层分离出单个的产品；
所述步骤E具体包括如下步骤：将引脚打弯成型所需形状；所述步骤E位于步骤d1、d2之间或步骤d1、d2之后。
进一步地，所述步骤d1之前还包括步骤d0：清除掉塑封过程留下的溢料和/或电镀操作；
所述电镀操作具体包括：去除框架表面的杂质和有机物，对框架表面部位轻微腐蚀，在框架表面镀上锡层；然后清洗化学残留；最后进行烘烤；
所述步骤E之后还包括步骤F：根据产品的电性能要求规范，对产品进行测试筛除性能次品、外观次品，将合格产品选择合适的载带和盖带以及外包装纸箱进行包装，并贴上包含完整产品信息的标签，然后放入温湿度符合要求的仓库进行保存并等待出货。
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
(1)本发明的半导体器件组通过布局设置金属框架、若干半导体器件单元，金属框架内设置若干载片台，半导体器件单元包括芯片、引脚以及连接件；半导体器件单元两两一对，每对半导体器件单元中的引脚相连接，若干对半导体器件单元沿着金属框架的长度方向或宽度方向依次排列，沿若干对所述半导体器件单元排列方向设置有封装层；将用于承载和隔离单个产品单元的多余框架结构简化，从而提高单片框架上的产品密度，便于切割和切割后对外露引脚打弯，便于保证引脚应用于特定场合下的设计要求；在现有封装密度的基础上显著提高单片金属框架上的产品密度，单片框架上的产品密度提高比例能达到30％及以上；
(2)本发明的半导体器件的制备方法与应用通过对半导体器件的布局制备，整体塑封后再进行切割分型，进而降低了生产成本，通过切割的方法进行分离，优选双面切割分离，可以减少机械冲压切断的应力，从而提高产品的可靠性，得到的单个产品外露引脚便于通过切筋，打弯和切断的分离技术，进而保证引脚应用于特定场合下的设计要求；
附图说明
图1为本发明实施例1半导体器件组的立体结构示意图；
图2为本发明实施例1半导体器件组的爆炸立体结构示意图；
图3为本发明实施例1半导体器件组的部分爆炸立体结构示意图；
图4为本发明实施例1半导体器件组的平面结构示意图；
图5为本发明实施例1半导体器件组的另一种平面结构示意图；
图6为本发明实施例2半导体器件组的制备方法的流程图；
图7为本发明实施例2半导体器件组的制备方法的具体实施方式的流程图；
图8为本发明实施例3半导体器件组的应用的流程图；
图9为本发明实施例3半导体器件组的应用的具体实施方式的流程图；
图10为本发明实施例3半导体器件组的应用得到产品的立体结构示意图；
图11为本发明实施例3半导体器件组的应用得到产品的部分爆炸立体结构示意图；
附图标记：1、金属框架；11、载片台；2、半导体器件单元；21、芯片；22、引脚；23、连接件；3、封装层；4、将芯片安装在金属框架上；401、芯片制备；402、芯片安装；5、将若干对半导体器件单元中两个连接件在芯片上方对应安装并沿其宽度方向排列；501、将焊锡膏喷涂于芯片和金属框架的管脚特定区域上，将引脚以及铜片夹扣置于焊锡膏上方进行定位，然后在回流炉内进行回流焊；502、通过打线方法将引脚与芯片相连接；6、将半导体器件单元沿其排列方向在载片台上方将若干芯片、连接件整体塑封得到封装层；601、化学清洗；602、塑封；7、将半导体器件组的进行切割；701、清除掉塑封过程留下的溢料和/或电镀操作；702、将半导体器件组的连筋切断；703、将封装层进行切割，从整体封装层分离出单个的产品；8、将外引脚打弯成型；9、测试筛除性能次品、外观次品，将合格产品选择合适的载带和盖带以及外包装纸箱进行包装，并贴上包含完整产品信息的标签，然后放入温湿度符合要求的仓库进行保存并等待出货。
具体实施方式
以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。在以下描述中，为了清楚展示本发明的结构及工作方式，将借助诸多方向性词语进行描述，但是应当将“前”、“后”、“左”、“右”、“外”、“内”、“向外”、“向内”、“上”、“下”等词语理解为方便用语，而不应当理解为限定性词语。本文中的“远段”、“远端”、“近段”和“近端”中的“远”和“近”是相对于操作者的位置来讲，即靠近操作者为“近”，远离操作者为“远”。
对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变化和改进，这些都属于本发明的保护范围。在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视为在本文中具体公开，下面结合具体实施例对本发明进行详细说明：
实施例1：
如图1、图2所示，本实施例涉及一种半导体器件组，包括一个金属框架1、6个半导体器件单元2；金属框架1内设置6个载片台11。
每个半导体器件单元2包括1个芯片21、若干引脚22以及将芯片21与引脚22相连接的连接件23，芯片21、引脚22位于金属框架1上方。
如图3所示，在一个具体的实施例中连接件23为铜片夹扣，在另一个实施例中连接件23为焊线，焊线可以为金线、铜线、铝线、铝带中任意一种，通过打线技术将芯片21与引脚22相连接，用于使芯片21的电极和引脚22电连接。
在一个具体实施例中，半导体器件单元2两两一对，共分为3对，芯片21分别位于对应的载片台11上，每对半导体器件单元2中的引脚22相连接，每对半导体器件单元2的连接件23相互远离
如图4所示，3对半导体器件单元2沿着半导体器件单元2的宽度方向依次排列，此时3对半导体器件单元2亦是沿着金属框架1的宽度方向依次排列的，沿3对半导体器件单元2排列方向设置有两条整体的封装层3，封装层3位于载片台11上方，将两列芯片21与连接件23包覆。
如图5所示，在另一个具体实施例中，3对半导体器件单元2沿着半导体器件单元2的宽度方向依次排列，但此时3对半导体器件单元2是沿着金属框架1的长度方向依次排列的，沿3对半导体器件单元2排列方向设置有两条整体的封装层3，封装层3位于载片台11上方，将两行芯片21与连接件23包覆。
本发明通过框架布局将用于承载和隔离单个产品单元的多余框架结构简化，从而提高单片框架上的产品密度，在现有封装密度的基础上显著提高单片金属框架1上的产品密度，单片框架上的产品密度提高比例能达到30％及以上，同时便于切割和切割后对外露引脚22打弯，便于保证引脚22应用于特定场合下的设计要求。
实施例2：
如图6所示，本实施例涉及一种半导体器件组的制备方法，包括如下步骤：
步骤A、将芯片21安装在金属框架1上。
步骤B、将若干对半导体器件单元2中两个连接件23在芯片21上方对应安装并沿其宽度方向排列。
步骤C、将半导体器件单元2沿其排列方向在载片台11上方将若干芯片21、连接件23整体塑封得到封装层3。
如图7所示，在一个具体实施例中，步骤A具体包括如下步骤：
步骤a1、芯片21制备；当收到需要切割的晶圆后，先检查晶圆来料背面是否有贴膜。如果没有贴膜，需要在晶圆背面贴膜。
当一片晶圆作好各项切割前的准备工作后，开始依次进行开槽切割，完成从整片晶圆到被分离的独立芯片21的切割过程。如果有已经准备好芯片21则可以省略该步骤a1。
步骤a2、芯片21安装；在芯片21贴装工序，会先将银浆或焊锡膏喷涂于铜框架之上的指定区域，然后机台会将芯片21吸起后将其放置于银奖或焊锡膏上方。
在一个实施例中，当喷涂于载片台11的是银浆时，需要使用烘箱烘烤固化芯片21。
在另一个实施例中，当喷涂于载片台11的是焊锡膏时需要单独进行回流焊或在步骤B中进行回流焊。
在一个具体实施例中，步骤B具体包括如下步骤：
步骤b1、当所述半导体器件单元2的连接件23为铜片夹扣时，将焊锡膏喷涂于芯片21和金属框架1的管脚特定区域上，将引脚22以及铜片夹扣置于焊锡膏上方进行定位，然后在回流炉内进行回流焊，使涂覆于芯片21和金属框架1之间或芯片21与铜片夹扣之间的焊锡膏熔融共晶焊接。
步骤b2、当所述半导体器件单元2的连接件23为焊线时，通过打线方法将引脚22与芯片21相连接。
步骤b1与步骤b2择一进行即可，优选的，步骤b1的效果更加优异。
在一个具体实施例中，步骤C具体包括如下步骤：
步骤c1、当所述半导体器件单元2的连接件23为铜片夹扣时进行化学清洗；所述化学清洗包括通过超声化学试剂浸泡清洗或喷淋化学试剂清洗，有利于降低后期产品分层的风险。
步骤c2、塑封；使用塑封料对半导体器件单元2宽度方向的若干芯片21、连接件23进行整体塑封并固化处理得到整体封装层3得到如图1所示的半导体器件组。
本发明的半导体器件的制备方法与应用通过对半导体器件的布局制备，整体塑封后再进行切割分型，进而降低了生产成本。
实施例3：
如图8所示，一种半导体器件组的应用，包括如下步骤：
步骤D、将半导体器件组的进行切割。
步骤E、将外引脚22打弯成型。
如图9所示，在一个具体实施例中，具体包括如下步骤：
步骤d0、清除掉塑封过程留下的溢料和/或电镀操作。
所述电镀操作具体包括：去除框架表面的杂质和有机物，对框架表面部位轻微腐蚀，在框架表面镀上锡层；然后清洗化学残留；最后进行烘烤。
步骤d1、将半导体器件组的连筋切断。
步骤E、将外引脚22打弯成型。其中，步骤E位于步骤d1、d2之间或步骤d1、d2之后均可。优选的，步骤E位于步骤d1、d2之间为宜，外引脚22打弯成型更加方便。
步骤d2、将封装层3进行切割，优选的，从双面进行切割，从整体封装层3分离出单个的产品如图10、图11所示。
步骤F、根据产品的电性能要求规范，对产品进行测试筛除性能次品、外观次品，将合格产品选择合适的载带和盖带以及外包装纸箱进行包装，并贴上包含完整产品信息的标签，然后放入温湿度符合要求的仓库进行保存并等待出货。
通过切割的方法进行分离，优选双面切割分离，可以减少机械冲压切断的应力，从而提高产品的可靠性，得到的单个产品外露引脚22便于通过切筋，打弯和切断的分离技术，进而保证引脚22应用于特定场合下的设计要求。
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。
Claims (10)
1.一种半导体器件组，其特征在于，包括金属框架(1)、若干半导体器件单元(2)；所述金属框架(1)内设置若干载片台(11)；
所述半导体器件单元(2)包括芯片(21)、引脚(22)以及连接件(23)，所述芯片(21)、引脚(22)位于金属框架(1)上方，所述连接件(23)用于使芯片(21)的电极和引脚(22)电连接；
所述半导体器件单元(2)两两一对，所述芯片(21)分别位于对应的载片台(11)上，每对半导体器件单元(2)中的引脚(22)相连接，每对半导体器件单元(2)的连接件(23)相互远离；
若干对半导体器件单元(2)沿着金属框架(1)的长度方向或宽度方向依次排列，沿若干对所述半导体器件单元(2)排列方向设置有封装层(3)，所述封装层(3)位于载片台(11)上方。
2.根据权利要求1所述的半导体器件组，其特征在于，所述连接件(23)包括铜片夹扣或焊线。
3.根据权利要求2所述的半导体器件组，其特征在于，所述焊线包括金线、铜线、铝线、铝带中的一种或多种。
4.一种半导体器件组的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
A、将芯片(21)安装在金属框架(1)上；
B、将若干对半导体器件单元(2)中两个连接件(23)在芯片(21)上方对应安装并沿其宽度方向排列；
C、将半导体器件单元(2)沿其排列方向在载片台(11)上方将若干芯片(21)、连接件(23)整体塑封得到封装层(3)。
5.根据权利要求4所述的半导体器件组的制备方法，其特征在于，所述步骤A具体包括如下步骤：
a1、芯片(21)制备；检查晶圆背面是否有贴膜，如果是，则进行晶圆切割；如果否，则在晶圆背面贴膜后进行晶圆切割得到芯片(21)；
a2、芯片(21)安装；将银浆或焊锡膏喷涂于载片台(11)，然后将芯片(21)置于银浆或焊锡膏上方；当喷涂于载片台(11)的是银浆时，需要使用烘箱烘烤固化芯片(21)；当喷涂于载片台(11)的是焊锡膏时需要单独进行回流焊或在步骤B中进行回流焊。
6.根据权利要求4所述的半导体器件组的制备方法，其特征在于，所述步骤B具体包括如下步骤：
b1、当所述半导体器件单元(2)的连接件(23)为铜片夹扣时，将焊锡膏喷涂于芯片(21)和金属框架(1)的管脚特定区域上，将引脚(22)以及铜片夹扣置于焊锡膏上方进行定位，然后在回流炉内进行回流焊，使涂覆于芯片(21)和金属框架(1)之间或芯片(21)与铜片夹扣之间的焊锡膏熔融共晶焊接；
b2、当所述半导体器件单元(2)的连接件(23)为焊线时，通过打线方法将引脚(22)与芯片(21)相连接。
7.根据权利要求4所述的半导体器件组的制备方法，其特征在于，所述步骤C具体包括如下步骤：
c1、当所述半导体器件单元(2)的连接件(23)为铜片夹扣时进行化学清洗；所述化学清洗包括通过超声化学试剂浸泡清洗或喷淋化学试剂清洗；
c2、塑封；使用塑封料对半导体器件单元(2)宽度方向的若干芯片(21)、连接件(23)进行整体塑封并固化处理得到整体封装层(3)。
8.一种半导体器件组的应用，其特征在于，包括步骤D和步骤E：
D、将半导体器件组的进行切割；
E、将外引脚(22)打弯成型。
9.根据权利要求8所述的半导体器件组的应用，其特征在于，所述步骤D具体包括如下步骤：
d1、将半导体器件组的连筋切断；
d2、将封装层(3)进行切割，从整体封装层(3)分离出单个的产品；
所述步骤E具体包括如下步骤：将引脚(22)打弯成型所需形状；所述步骤E位于步骤d1、d2之间或步骤d1、d2之后。
10.根据权利要求9所述的半导体器件组的应用，其特征在于，所述步骤d1之前还包括步骤d0：清除掉塑封过程留下的溢料和/或电镀操作；
所述电镀操作具体包括：去除框架表面的杂质和有机物，对框架表面部位轻微腐蚀，在框架表面镀上锡层；然后清洗化学残留；最后进行烘烤；
所述步骤E之后还包括步骤F：根据产品的电性能要求规范，对产品进行测试筛除性能次品、外观次品，将合格产品选择合适的载带和盖带以及外包装纸箱进行包装，并贴上包含完整产品信息的标签，然后放入温湿度符合要求的仓库进行保存并等待出货。
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