[發明專利]線式和帶式接合操作中半導體器件的支撐結構和夾持系統

有效

• 申請號: 201080055003.5
• 申請日: 2010-11-16
• 公開（公告）號: CN102770950B
• 公開（公告）日: 2017-10-31
• 發明（設計）人: 喬納森·邁克爾·比亞斯
• 申請（專利權）人: 奧瑟戴尼電子公司
• 主分類號: H01L21/60
• 分類號: H01L21/60
• 代理公司: 北京英賽嘉華知識產權代理有限責任公司11204
• 代理人: 余朦,王艷春

相關申請的交叉引用

本申請要求于2009年11月17日提交的第61/261,847號美國臨時申請的權益，該美國臨時申請的內容通過引用并入本文。

技術領域

本發明涉及線式接合機和帶式接合機，更具體地，涉及與線式接合操作和帶式接合操作相關的用于支撐半導體器件的改進的支撐結構。

背景技術

在半導體器件的處理和封裝過程中，線式接合技術和帶式接合技術通常被用于在封裝內的位置之間（例如半導體管芯的管芯焊盤與引線框的引線之間）提供電互連。例如線式接合機（或帶式接合機）被用于形成待電互連的各個位置之間的線環路（或者帶式互連）。形成互連的示例性方法包括球形接合、楔形接合以及帶式接合。示例性楔形接合或者帶式接合順序包括：（1）在半導體管芯的管芯焊盤上形成第一楔形/帶式接合件；（2）在管芯焊盤與引線框的引線之間將引線/帶的長度以期望的形狀延展；（3）在引線框的引線上形成第二楔形/帶式接合件；以及（4）切斷線/帶以完成線/帶環路。在（a）線/帶材料的各個部分與（b）各個接合位置（例如管芯焊盤、引線等）之間形成接合件的過程中，除此之外，可以使用的不同類型的接合能例如包括超聲能、熱超聲能、熱壓縮能。

在半導體產業中，對低成本的小型器件的全球市場需求不斷增長。一種示例性成本消減策略包括，在器件中使用較少的材料，例如在支撐半導體管芯的引線框支撐結構中使用較少的銅材。這種策略往往導 致在制造過程中產生支撐半導體管芯的高度密集的引線框（并且被用于運送半導體管芯）。高度密集的引線框將包含許多行和許多列半導體管芯以及其它部件，其中通過將部分（諸如小且薄的連接桿）連接而將引線框部連接到引線框陣列。引線框部件的密度和小尺寸使得在超聲線式接合過程或帶式接合過程中對半導體器件的部分（包括引線框部、管芯部等）適當地約束變得十分困難。夾持裝置（例如指夾）通常被用于在接合操作中將引線框緊固到支撐結構（定位在引線框之下）?？上?，較差的夾持（可能由部件的密度和布置造成）往往導致不可靠的工藝和低質量的接合部件。例如由于接合過程（如超聲接合過程）是高度動態的，尤其是對于大的線式接合和帶式接合來說，所以被接合的器件（包括引線框）可以在振幅與用于形成線/帶接合件的接合工具的最高速度類似的高速下被驅動。在這種情況下，接合工具與半導體器件之間的相對位移會減少。

圖1A是支撐多個半導體管芯102的引線框帶100的俯視圖。圖1B是圖1A中的圓形部分“1B”的詳細視圖，并示出了在引線框100的散熱部101上的示例性半導體管芯102。引線框100還包括：源引線104；引線104a、104b、104c；柵極引線104d以及連接桿108。在引線框100的不同部分之間限定有開口106。期望在管芯102（例如管芯焊盤，未示出）上的傳導位置與相應的相鄰引線104之間接合線或帶。

圖2A-2D示出了用于在接合操作過程中將支撐多個半導體管芯202的另一引線框200緊固的傳統方式。圖2A示出了位于引線框200上方的器件夾持裝置220，其中器件夾持裝置220包括柔性夾指212，在接合操作過程中，柔性夾指212將器件夾持裝置220的開口220a內的引線框200的部分按壓于下部支撐結構214（例如砧214）。圖2B是圖2A中的圓形部分“2B”的詳細視圖，示出了夾指212按壓引線框200的部分。半導體管芯202被緊固到引線框200的散熱部201。引線框200還包括：源引線204；引線204a、204b、204c；柵極引線204d以及連接桿208。在引線框200的不同部分之間限定有開口206。圖2C是沿圖2B中的線“2C-2C”所取的橫截面圖，圖2D是圖2C中 的圓形部分“2D”處的圖2C的詳細視圖，圖2D示出了按壓在最接近管芯202的引線204上的夾指212的細節（其中打點的部分為引線框200的部分，例如引線204/連接桿208）。在該設計中，通過器件夾持裝置220對引線框200的約束依賴于由夾指212的彎曲產生的正交力而引起的夾持所提供的、引線框200對砧214的摩擦耦合。在許多應用中，這種摩擦耦合不足以適當地約束引線框200，因而往往產生了較差的接合。

因此，需要提供用于線式接合和帶式接合應用的改進的夾持系統。

發明內容

根據本發明的示例性實施方式，提供了在接合操作過程中用于支撐半導體器件的支撐結構。該支撐結構包括主體部，所述主體部具有上表面，上表面被配置為在接合操作過程中支撐半導體器件，所述上表面限定有約束元件，所述約束元件用于在所述接合操作過程中約束所述半導體器件的至少一部分。