《半導體塑封體及分層掃描方法》是南通富士通微電子股份有限公司於2010年11月5日申請的專利，該專利的公布號為CN102104028A，授權公布日為2011年6月22日，發明人是石海忠、趙亞俊、吉加安、尹華、蘇紅娟。
一種分層掃描方法，包括：將耐高溫膠覆於引線框架上；將半導體器件放置在引線框架上；對引線框架進行烘烤固化；對半導體器件進行再次封裝，以將半導體器件的斜面填充成一掃描平面且形成至少將半導體器件封裝在內的外塑封體；及通過一掃瞄器發出垂直於所述掃描平面的超音波掃描半導體器件內部不同介質的交界面。該發明還提供了一種半導體塑封體，該發明通過對待檢測產品進行再次封裝，將塑封體表面的斜面填充成平面，避免了反射波方向的改變，具有高速、一致、準確掃描的特點，且適用於批量生產條件下的日常檢測。
2020年7月14日，《半導體塑封體及分層掃描方法》獲得第二十一屆中國專利獎優秀獎。
（概述圖為《半導體塑封體及分層掃描方法》摘要附圖）
基本介紹
- 中文名：半導體塑封體及分層掃描方法
- 申請人：南通富士通微電子股份有限公司
- 申請日：2010年11月5日
- 申請號：2010105323379
- 公布號：CN102104028A
- 公布日：2011年6月22日
- 發明人：石海忠、趙亞俊、吉加安、尹華、蘇紅娟
- 地址：江蘇省南通市崇川區崇川路288號
- Int. Cl.：H01L23/31(2006.01)I、G01N29/04(2006.01)I、H01L21/56(2006.01)I
- 代理機構：北京市惠誠律師事務所
- 代理人：雷志剛
- 類別：發明專利
專利背景,發明內容,專利目的,技術方案,附圖說明,技術領域,權利要求,實施方式,榮譽表彰,
專利背景
半導體塑封體中因引線框架、塑封料、晶片等介質的膨脹係數不同，可能會因為熱脹冷縮而導致在不同介質的交界面出現微裂紋或間隙，即分層，這種微裂紋或間隙會造成產品在使用過程中出現失效，嚴重時還出現“爆米花”現象而使產品報廢。並且，由於2010年前半導體封裝的低成本要求越來越強烈，在封裝過程中不斷使用一些低成本材料導致發生分層的幾率增加。
參考圖1，為監控產品質量，經常利用超音波掃瞄器掃描塑封體內部，超音波掃瞄器發出的超音波在不同介質的界面會發生反射，超音波掃瞄器接收反射的超音波，通過分析處理接收的反射波，利用超音波在固體或液體與空氣的界面反射時波的相位發生改變的特點，即可檢查產品內部不同介質的界面是否存在分層現象。根據波的反射原理，如果塑封體表面是平面，垂直入射的超音波會經垂直反射而被掃瞄器的探頭接收；然而，如果塑封體的表面存在斜面(如圖1中的斜面131)，當超音波從該斜面入射時，會存在大於0度的反射角從而改變了反射波的傳播方向，探頭接收不到反射波，就無法檢測到塑封體內部的分層情況。
為解決上述問題，傳統的做法是打磨法，即使用砂紙等將斜面磨平來避免探頭接收不到反射波的情況。這種方法具有以下幾方面的問題：
1，由於採用手工打磨，不能批量進行打磨，因此，打磨速度慢，同時占用大量的人力資源，成本高；
2，一致性差，採用人工打磨，每個產品的研磨程度不同，因此檢測分層現象時只能一個一個地進行掃描，這也是速度慢，成本高的一個原因。
3，準確性差，因為在打磨過程中，產品表面，尤其是較薄產品的表面產生的應力本身會使塑封料與引線框架之間出現微裂紋，從而造成對分層現象的誤判。
故，傳統的做法只適用於在個別實驗或評估中使用，而不適合作為大批量生產條件下的日常監控中使用。
發明內容
專利目的
《半導體塑封體及分層掃描方法》的主要目的在於提供一種能夠高速、一致、準確地檢測內部分層現象的半導體塑封體及半導體器件的分層掃描方法。
技術方案
一種半導體塑封體，包括至少一半導體器件，所述半導體器件包括晶片及塑封所述晶片的內塑封體，所述半導體塑封體還包括：
一用於固定所述半導體器件的外引線框架；以及一將所述半導體器件塑封在內的外塑封體，所述外塑封體外形成有掃描平面。
一種分層掃描方法，其特徵在於：所述分層掃描方法包括以下步驟：
將耐高溫膠覆於一外引線框架上；
將待檢測的半導體器件水平放置在具有耐高溫膠的外引線框架上，所述半導體器件包括晶片及塑封所述晶片的內塑封體；
對放置有半導體器件的外引線框架進行烘烤，使所述半導體器件固定在所述外引線框架上；
對所述半導體器件進行再次封裝，以將所述半導體器件的內塑封體的表面填充成一掃描平面且形成至少將所述半導體器件封裝在內的外塑封體；以及
通過至少一掃瞄器發出一垂直於所述掃描平面的超音波掃描所述半導體器件內部不同介質的交界面。
《半導體塑封體及分層掃描方法》半導體塑封體以及所述分層掃描方法通過對待檢測產品進行再次封裝，可將所述待檢測產品塑封體表面形成的的斜面填充成平面，避免了由於斜面造成的反射波方向的改變，避免了採用人工打磨方法造成的速度慢、一致性差的問題，也不會造成打磨時的應力所產生的誤判斷，可使用相應的封裝模具對待檢測產品進行再次封裝，因此可適用於批量生產條件下的日常檢測。
附圖說明
圖1為《半導體塑封體及分層掃描方法》對一表面具有斜面的待檢測的半導體器件體進行分層檢測時的示意圖。
圖2為在一外引線框架的載片台上進行點膠的結構示意圖。
圖3為將圖1中的半導體器件貼上在圖2中的外引線框架載片台上的結構示意圖。
圖4為將圖3中的待檢測的半導體器件封裝在一外塑封體中的結構示意圖。
圖5為《半導體塑封體及分層掃描方法》分層掃描方法較佳實施方式的流程圖。
 圖1 |  圖2 |  圖3 |
 圖4 |  圖5 | / |
技術領域
《半導體塑封體及分層掃描方法》涉及一種半導體產品的內部失效分析方法，尤其涉及一種半導體封裝結構及其分層掃描方法。
權利要求
1.一種半導體塑封體，包括至少一半導體器件，所述半導體器件包括晶片及塑封所述晶片的內塑封體，所述半導體塑封體還包括：
一用於固定所述半導體器件的外引線框架；以及一將所述半導體器件塑封在內的外塑封體，所述外塑封體外形成有掃描平面。
2.如權利要求1所述的半導體塑封體，其特徵在於：所述內塑封體的表面形成有斜面。
3.如權利要求1所述的半導體塑封體，其特徵在於：所述外引線框架包括用於水平放置所述半導體器件的載片台。
4.如權利要求3所述的半導體塑封體，其特徵在於：所述載片台封裝在所述外塑封體中。
5.如權利要求1所述的半導體塑封體，其特徵在於：所述半導體器件通過耐高溫膠固定在所述外引線框架上。
6.如權利要求1所述的半導體塑封體，其特徵在於：所述外塑封體的厚度大於所述半導體器件的厚度。
7.一種分層掃描方法，其特徵在於：所述分層掃描方法包括以下步驟：
將耐高溫膠覆於一外引線框架上；
將待檢測的半導體器件水平放置在具有耐高溫膠的外引線框架上，所述半導體器件包括晶片及塑封所述晶片的內塑封體；
對放置有半導體器件的外引線框架進行烘烤，使所述半導體器件固定在所述外引線框架上；
對所述半導體器件進行再次封裝，以將所述半導體器件的內塑封體的表面填充成一掃描平面且形成至少將所述半導體器件封裝在內的外塑封體；以及通過至少一掃瞄器發出一垂直於所述掃描平面的超音波掃描所述半導體器件內部不同介質的交界面。
8.如權利要求7所述的分層掃描方法，其特徵在於：所述內塑封體的表面形成有斜面。
9.如權利要求7所述的分層掃描方法，其特徵在於：所述耐高溫膠覆於所述外引線框架的載片台上。
10.如權利要求9所述的分層掃描方法，其特徵在於：所述將半導體器件放置在外引線框架上的步驟包括：
通過按壓半導體器件使所述半導體器件的引腳的末端均與所述載片台的上表面相接觸。
實施方式
參考圖2，《半導體塑封體及分層掃描方法》分層掃描方法用於對圖1所示的待檢測的半導體塑封器件10進行分層掃描以檢測所述半導體器件10內部不同介質的交界面的分層情況。
所述半導體器件10包括一內引線框架11，一固定在所述內引線框架11上的晶片12及一將所述內引線框架11和晶片12封裝在內的內塑封體13，所述內引線框架11具有一用於固定所述晶片12的載片台111以及多個部分伸出所述內塑封體13外的引腳112，所述內塑封體13的表面形成有斜面131。
《半導體塑封體及分層掃描方法》分層掃描方法利用至少一掃瞄器200掃描所述半導體器件10。所述掃瞄器200為C型超音波掃瞄器或其他類型的超音波掃瞄器，如A型、B型。
《半導體塑封體及分層掃描方法》半導體塑封體100的較佳實施方式包括一用於承載所述半導體塑封器件10的外引線框架20、以及一將所述半導體器件10和外引線框架20封裝在其內的外塑封體30。
所述外引線框架20包括一用於固定所述半導體器件10的載片台21以及多個部分伸出所述外塑封體30的引腳22。所述半導體器件10平行於所述載片台21。載片台21的尺寸大於所述半導體器件10的尺寸，以使所述半導體器件10完全放置在所述載片台21上。
本實施方式中，所述載片台21上點有耐高溫膠40，用於將所述半導體器件10水平貼上在所述載片台21上。
具體實施時，所述外引線框架20也可不被所述外塑封體30封裝在內，只要所述外塑封體30的厚度大於所述半導體器件10的厚度以使所述外塑封體30至少能將所述半導體器件10封裝在內即可。
所述外塑封體30具有一掃描平面31，所述掃瞄器200的探頭髮出的超音波可從所述掃描平面31垂直入射至所述半導體器件10內部，以檢測半導體器件10內部不同介質交界面的分層情況。
利用超音波在同種物質中的直線傳播，將所述外塑封體30確定為與所述內塑封體13的材料相同或相近的材料且所述外塑封體30與內塑封體13之間無間隙，以使超音波在所述外塑封體30和內塑封體13之間直線傳播，從而使超音波可垂直反射入射至不同介質的交界面以及被垂直反射。所述外塑封體30與內塑封體13塑封料的反射率之差不大於20％，例如，所述外塑封體30與內塑封體13塑封料的反射率之差可為2％、4％、5％、10％、15％，優選地，所述外塑封體30與內塑封體13的塑封料相同。
本實施方式中，是以表面貼片元件為例進行說明，其他實施方式中，所述半導體器件10也可為插接元件。
繼續參考圖3、圖4及圖5，《半導體塑封體及分層掃描方法》分層掃描方法的較佳實施方式包括以下步驟：
步驟S1：取適量耐高溫膠40覆於所述外引線框架20的載片台21上，形成如圖3所示意的結構；可通過手動或自動的方式將耐高溫膠40覆於載片台21上。本步驟中，如果膠量過小，可能造成半導體器件10無法牢固在所述載片台21上而出現偏位或脫落，如果膠量過大，可能使耐高溫膠40溢到半導體器件10的內塑封體13的上表面，由於耐高溫膠40和內塑封體13材料的結構、密度存在較大差異，在掃描時可能造成干擾，使掃描結果不清晰或者掃描不到內塑封體13和內引線框架11的材料間的分層情況。可根據半導體器件10的尺寸確定耐高溫膠40的膠量。
步驟S2：將所述待檢測的半導體器件10水平放置在具有耐高溫膠40的載片台21上，形成如圖4所示意的結構，本步驟中，通過下壓半導體器件10使所述多個引腳112的末端均與所述載片台21的上表面相接觸即可使半導體器件10的晶片12與載片台21保持平行。
步驟S3：對放置有半導體器件10的載片台21進行烘烤，使所述半導體器件10固定在所述載片台21，烘烤的溫度低於採用內塑封體13對晶片12和內引線框架11進行塑封時的塑封溫度，如果高於該塑封溫度，會造成半導體器件10的膨脹。
步驟S4：對所述半導體器件10進行再次封裝，以將所述內塑封體13的斜面131填充成平面，形成至少將所述半導體器件10封裝在內且掃描面為平面的外塑封體，即具有所述掃描平面31的外塑封體30，本步驟中，可選擇與所述內塑封體13材料相同或相近的塑封料進行再次封裝。
步驟S5：所述掃瞄器200發出的超音波從所述掃描平面31經所述外塑封體30、內塑封體13垂直入射至所述半導體器件10不同介質交界面處，所述超音波在所述半導體器件10不同介質交界面處被垂直反射至所述掃瞄器200的探頭，用以分析所述半導體器件10不同介質交界面的分層情況。本步驟中，可使用相應的封裝模具對多個待檢測的半導體器件10進行再次封裝。
在其他實施方式中，也可將多個待檢測的半導體器件同時放置在一較大的引線框架上進行再次封裝，將多個半導體器件與較大的引線框架封裝在一起，以將多個半導體器件塑封表面形成的斜面填充成平面。
《半導體塑封體及分層掃描方法》半導體塑封體100以及所述分層掃描方法通過使用與待檢測產品的塑封料相同或相近的塑封料對待檢測產品進行再次封裝，以將所述待檢測產品塑封體表面的斜面填充成平面，避免了由於斜面造成的反射波方向的改變，避免了採用人工打磨方法造成的速度慢、一致性差的問題，也不會造成打磨時的應力所產生的誤判斷，可使用相應的封裝模具對待檢測產品進行再次封裝，因此可適用於批量生產條件下的日常檢測。
榮譽表彰
2020年7月14日，《半導體塑封體及分層掃描方法》獲得第二十一屆中國專利獎優秀獎。
