專利名稱：封裝過的帶有焊接停止層的光電子半導體裝置以及相應方法
封裝過的帶有焊接停止層的光電子半導體裝置以及相應方
法本發(fā)明涉及一種半導體裝置以及一種用于制造半導體裝置的方法。導體框架(所謂的引線框 架)常用于制造半導體裝置。引線框架由金屬的板狀半成品構成，在該半成品中通過沖制或者刻蝕而部分預制各個彼此分離的導體區(qū)段，這些導體區(qū)段至少部分地與引線框架的外部區(qū)域連接。因此，術語“引線框架”、“導體框架”得出 在隨后的時刻，各個導體區(qū)段通過沖制、刻蝕或者鋸割從框架中分割出來。作為材料通常使用銅板，其例如設置有鎳層或者金層，以便能夠?qū)崿F(xiàn)可靠的焊接接觸。在制造已知的半導體裝置的情況下，常將至少一個半導體芯片以機械方式和以電方式與所設置的電導體區(qū)段連接。隨后，以封裝材料封裝芯片和每個導體區(qū)段的至少一部分。電導體區(qū)段于是至少部分地從封裝材料中伸出，以便將這些導體區(qū)段例如設置在板上或者其他接觸裝置上。這種布置通常借助焊接方法實現(xiàn)。因為封裝材料常以小的粘附性靠置在導體區(qū)段的表面上，所以形成裂縫，在將半導體裝置焊接在電路板上時焊劑和焊料通過該裂縫借助毛細力滲入到半導體裝置中。在此，焊錫到達導體框架的表面上，在那里其會導致?lián)p傷。如果實現(xiàn)對設置在封裝部中的接合線的所不希望的接觸，則這會由于變脆導致?lián)p害。尤其在將硅樹脂用作封裝材料時存在該危險?，F(xiàn)在，本發(fā)明的任務是提出一種用于制造半導體裝置的方法和一種半導體裝置， 其中焊錫滲入到封裝部中的可能性被可靠地阻止。根據(jù)本發(fā)明，該任務通過在并列權利要求中提出的措施來解決，其中進一步的有利擴展方案在從屬權利要求中說明。通過將焊接停止層設置在導體裝置上，在導體裝置上至少一個半導體元件被固定并且導電連接，以及通過封裝材料將半導體元件遮蓋為使得封裝材料至少部分地在焊接停止層上而阻止焊錫在封裝材料緊貼到焊接停止層的區(qū)域中進入到封裝材料中，因為封裝材料被焊接停止層擋住。通過在導體裝置中設置凹處能夠?qū)崿F(xiàn)制造平的緊密封裝的半導體裝置。如果將焊接停止漆設計為焊接停止層，則得到在封裝材料和導體裝置之間的較強的粘附性。隨后，在參考附圖借助實施例闡述了本發(fā)明。根據(jù)半導體裝置的至少一個實施形式，導體裝置具有彼此對置的上側(cè)和下側(cè)。上側(cè)和下側(cè)分別局部地被焊接停止層覆蓋。焊接停止層于是在導體裝置的兩個主側(cè)上延伸。 一個或多個半導體元件優(yōu)選地僅僅安置在上側(cè)上。根據(jù)半導體裝置的至少一個實施形式，導體裝置多件式地實施。例如，導體裝置具有至少兩個獨立的區(qū)段，其不通過導體裝置的相關聯(lián)的材料來連接。區(qū)段之間的機械連接例如通過尤其透射輻射的封裝材料實現(xiàn)，該封裝材料覆蓋半導體元件和導體裝置的至少一部分。在電學上，導體裝置的區(qū)段優(yōu)選地彼此絕緣，除了通過半導體元件本身的電連接之外。根據(jù)半導體裝置的至少一個實施形式，焊接停止層是唯一的、連續(xù)地彼此連接的層、尤其相對于導體裝置的區(qū)段中的每個。根據(jù)半導體裝置的至少一個實施形式，導體裝置具有連接面。連接面設置用于半導體元件的安置和電接觸以及用于半導體裝置的外部的電接觸和/或機械接觸。用于外部接觸的連接面以及用于接觸半導體元件的連接面優(yōu)選地位于導體裝置的彼此對置的側(cè)上。根據(jù)半導體裝置的至少一個實施形式，連接面中的至少一個、優(yōu)選地所有連接面被焊接停止層完全鑲邊。換言之，尤其圍繞每個連接面在導體裝置的表面上存在焊接停止層的材料的封閉的路徑。封閉的路徑或者鑲邊部完全地位于導體裝置的主側(cè)上。同樣可能的是，封閉的路徑圍繞連接面或者連接面之一在導體裝置的上側(cè)和下側(cè)上延伸，連接面于是可以伸到端面上。 根據(jù)半導體裝置的至少一個實施形式，在導體裝置的下側(cè)上的連接面不被封裝材料覆蓋。換言之，形成連接面的材料并不與封裝材料物理接觸。優(yōu)選地，在垂直于連接面的方向上在下側(cè)上的連接面之后未設置封裝材料的材料。與此相反，在上側(cè)上的連接面可以完全被封裝材料覆蓋。根據(jù)半導體裝置的至少一個實施形式，焊接停止層延伸離開導體裝置的端面，其中焊接停止層(在橫截面中來看)局部地U形地構建。在此，端面是導體裝置的將上側(cè)與下側(cè)連接的表面。換言之，端面部分地或者完全地被焊接停止層覆蓋或者以焊接停止層來涂覆。此外，提出了一種用于制造半導體裝置的方法。借助該方法尤其制造如結(jié)合一個或多個所提及的實施形式所說明的半導體裝置。因此，用于方法的特征也針對半導體裝置公開并且反之亦然。根據(jù)方法的至少一個實施形式，連接區(qū)域設置有至少一個金屬層。該層優(yōu)選地在施加焊接停止層之后施加。在施加金屬層時，焊接停止層可以用作掩膜。尤其，焊接停止層是電絕緣的并且金屬層例如以電鍍方式來施加，其中焊接停止層在施加金屬層期間保持未被涂覆。根據(jù)方法的至少一個實施形式，焊接停止層以結(jié)構化方式施加在導電裝置上并且接著硬化和/或干燥。例如焊接停止層借助噴射、印刷、絲網(wǎng)印刷、簾式澆注 (Vorhangiessen)或者借助棍涂(Walzenauftragung)來施力口。根據(jù)方法的至少一個實施形式，焊接停止層在硬化和/或干燥之后完全保留在導體裝置上。完全保留在導體裝置上并不排除焊接停止層的部分被去除，這些部分位于導體裝置的區(qū)域之上，這些區(qū)域例如在從導線框架或者從導體框架復合結(jié)構中分割導體裝置的過程(例如通過鋸割)中同樣被去除。相同的、類似的和作用相同的元件在附圖中設置有相同的附圖標記。附圖和在附圖中示出的元件的相互的大小關系不應視為合乎比例的。更確切而言，為了更好的可示出性和/為為了更好的理解，各個元件可以被夸大地示出。其中

圖1、2、4至7示出了在此描述的半導體裝置的實施例的示意圖，以及圖3和8示出了引線框架。圖1在橫截面中示出了半導體裝置1。在此，設置有導體裝置2，其由三個導體區(qū)段2a、2b和2c構成。各個區(qū)段2a、2b、2c通過縫隙8分離。在導體區(qū)段2b上，半導體元件 3、例如發(fā)光二極管(也以LED而公知)在連接區(qū)域9中固定在導體裝置2的上側(cè)20上并且導電連接(例如借助焊接)。通過接合線4，發(fā)光二極管3與導體區(qū)段2a導電連接。導體區(qū)段2b、2c可以單件式地構建。此 外，焊接停止部5作為焊接停止層涂覆在導體裝置2上，并且封裝材料6將二極管3連同接合線4的結(jié)合連接部封裝，其中封裝材料6涂覆為使得封裝材料6在半導體裝置1的邊緣上靠置在焊接停止層5上。由此，能夠?qū)崿F(xiàn)封裝材料6的保持力的提高。為了可以將導體結(jié)構2良好地焊接到板接觸部(在此未示出)上，將尤其相繼地以鎳、鈀和金涂覆的銅板，其用作導體裝置2的原材料。同樣，借助銀的點狀涂覆(所謂的 Ag點鍍)是可能的。尤其在將發(fā)光二極管用作要求透明、清澈的封裝部的半導體元件3時，將硅樹脂、 環(huán)氧化物、或者硅樹脂_環(huán)氧化物_混合物用作封裝材料6。為了使該封裝材料6在導體裝置2上更好地保持，封裝部(如在圖1中所示那樣)環(huán)繞導體裝置2的端面28地從導體裝置2的上側(cè)20環(huán)繞地引導到導體裝置2的與半導體元件3對置的下側(cè)25上，如同焊接停止層5。然而，縫隙8被焊接停止層5完全覆蓋，使得沒有封裝材料6的材料滲透到縫隙8 中。因為如圖1所示那樣，焊接停止層5也涂覆在導體裝置2的背離半導體元件3的下側(cè)25上，所以得到與封裝材料6的足夠大的粘附性，使得在封裝材料6的邊緣上不形成在封裝材料6和導體裝置2和/或焊接停止層之間的開口。在焊接停止層5上的封裝材料 6的以每個面單元計算的附著力優(yōu)選地超過直接在導體裝置2上的封裝材料6的附著力至少1.5倍、尤其至少2倍。為了可以將如在圖1中那樣封裝的導體裝置2與板端子焊接，導體裝置3具有在垂直于導體裝置3的主延伸方向的方向上突出于封裝材料6之上的、在下側(cè)25上的連接面
9。這些連接面9通過冷變形形成，尤其在導體裝置2的上側(cè)20上形成與連接面9對置的凹處7。然而，該結(jié)構化也可以借助刻蝕進行。與在圖1中所示不同，同樣可能的是封裝材料6和連接面9在垂直于導體裝置3的主延伸方向的方向上和/或在橫向上平坦或者彼此齊平地結(jié)束。在圖2中示出了另一實施例，其中半導體裝置1具有平面的導體裝置2。在該實施例中，封裝材料6僅僅單側(cè)地涂覆，使得上側(cè)20的僅僅一部分被封裝材料6覆蓋并且使得下側(cè)25沒有或者基本上沒有封裝材料6。例如，下側(cè)25的少于25%或者少于10%被封裝材料6或者焊接停止層5覆蓋。導體裝置2的部分在橫向方向上在導體裝置2的邊緣上突出于封裝材料6，以形成連接面9。在所示的實施例中，封裝材料6滲入到開口 12中，使得封裝材料6固定在導體裝置2上?？赡艿氖欠庋b材料6完全滲透分別在導體區(qū)段2a、2b中成形的縫隙8和/或開口 12并且覆蓋下側(cè)25的一部分。在圖3中示出了導體框架復合結(jié)構10，其中導體裝置2例如通過沿著分離線11 沖制或者鋸割從導體框架復合結(jié)構10中脫離。在圖1中所示的橫截面裝置沿著切割線A/ A形成，其中在圖3中僅僅示出了沒有半導體器件并且沒有封裝材料的導體框架復合結(jié)構
10。如果追蹤分離線11，則看到的是導體區(qū)段2a和2b例如通過沿著分離線11沖制出來借助縫隙8來彼此絕緣。然而，區(qū)域2c和2b通過該分離進一步經(jīng)由各區(qū)段彼此連接。現(xiàn)在，描述在圖1和2中所示的半導體裝置1的制造方法的一個示例。提供了如其在根據(jù)圖3的視圖中所示那樣的導體框架2。在此，首先從板材料中將所示的縫隙8和開口 12沖制出來或者刻蝕出來。板材料包括銅或者由銅構成，并且優(yōu)選地以鎳、鈀和金來涂覆。該涂覆可以在導體框架復合結(jié)構10的形狀的構建之前或者之后進行。此外，根據(jù)圖1 的區(qū)域7和9通過冷變形或者通過刻蝕構建。接下來，在陰影區(qū)域中涂覆焊接停止漆并且于是焊接停止層5成形?？商孢x地，焊接停止層5也可以在涂覆導體框架復合結(jié)構10之前實現(xiàn)。于是，焊接停止層5的材料與導體框架復合結(jié)構10的材料例如銅直接接觸。焊接停止層5對銅的附著比對涂層、尤其比對金的附著高。尤其當導體框架復合結(jié)構10具有底切時，焊接停止層5從導體框架復合結(jié)構 10的兩側(cè)起、例如通過兩側(cè)的絲網(wǎng)印刷方法來施加。隨后，半導體元件3在導體區(qū)段2b中固定在凹處7中并且與區(qū)段2b導電連接。然后，借助接合線4在導體區(qū)段2a中在半導體元件3和凹處7之間構建接合連接。最后，涂覆封裝材料6。如果隨后延著分離線11通過分離、鋸割、刻蝕或者切割將半導體裝置1從在圖3中所示的導體框架復合結(jié)構10中分離出來，則導體區(qū)段2a和2c不分開，因為它們通過封裝材料6保持在一起。如果然后在圖1中所示的半導體裝置1以連接面9放置和焊接在未示出的板上， 則焊接停止漆5阻止焊錫滲入到封裝材料下、尤其到封裝材料6和導體框架2之間。當不存在焊接停止漆5時，這種滲入會通過毛細力增強。通過使用焊接停止漆通過如下方式給出另一有利的結(jié)果當封裝材料6是清澈透明的時，用于焊接停止漆的確定的顏色的選擇于是也確定半導體裝置1的顏色設計。通過黑色的焊接停止層5，可提高例如由半導體裝置1所發(fā)射的輻射的對比度。借助白色的焊接停止層5，可以提高從封裝材料6中出來的輻射的耦合輸出效率。焊接停止層5也可以構建為透明的或者漫散射的。在圖4中所示的裝置涉及根據(jù)圖2的實施例的另一擴展方案。在此，半導體元件3 也設置在導體區(qū)段2b上并且通過接合線4與導體區(qū)段2a導電連接。與導體區(qū)段2c —起， 共同形成導體裝置2的三個區(qū)段被封裝材料6幾乎完全圍繞。只有連接面9如在圖4中所示那樣是暴露的。可選地，在橫向上形成導體裝置2的邊界的端面28也可以沒有封裝材料 6，這例如由于分割處理而造成。在此，優(yōu)選地在導體裝置2的對于半導體元件3的接觸或者對于外部接觸所不需要的所有面上涂覆焊接停止層5，該焊接停止層負責封裝材料6在導體裝置2上的良好附著并且阻止焊劑滲入到封裝材料6和導體裝置2之間。可選地，橫向位于外部的端面28可以不被焊接停止層5覆蓋，不同于圖4中所示。在圖5中示出了另一實施例。在該實施例中，導體裝置2具有支承體13并且在兩側(cè)具有連接面9和15。內(nèi)連接面15提供了用于半導體元件3 (在此例如也為LED)的接觸墊和在其上固定有來自半導體元件3的接合線4的接合墊。通過穿通連接部14，內(nèi)連接面 15與連接面9導電連接?；旧峡梢缘贸鲈谠搶嵤├杏伤芰喜牧蠘嫵傻闹С畜w13在端面28上阻止在焊接連接面9時焊接材料的爬行上來(Heraufkriechen)。然而，所描述的根據(jù)該實施例的導體裝置2在分割時被鋸割。在鋸割時會發(fā)生連接面9和/或15的導電材料到達端面 28，這又產(chǎn)生如下危險焊接材料到達封裝材料6。因此，在該實施例中也有利的是如所示那樣，焊接停止層尤其涂覆在導體裝置的端面28上。此外，在該實施例中焊接停止層5也負責封裝材料6在內(nèi)連接面15上的更好的保持。該實施例的制造與如參考根據(jù)圖1的實施例描述那樣的制造方法類似地來進行。 在圖6C和圖6D中分別以透視方式示出了半導體裝置的另一實施例的示意性俯視圖和示意性仰視圖。在圖6A和6B中以透視方式示出了作為基礎的引線框架或者作為基礎的導體框架復合結(jié)構10的俯視圖和仰視圖。在圖6中未示出導體裝置2的各個導體區(qū)段，與封裝材料同樣少。在導體裝置2 中的每個的上側(cè)20上有連接面9中的兩個，在下側(cè)25上分別有連接面9中的三個。連接面9中的每個完全被焊接停止層5圍住。在上側(cè)20上，在共同的第一連接面9上安置有半導體元件3和防止由于靜電充電造成的損傷的保護部件17。保護部件17同樣可以是發(fā)光
二極管。 借助在上側(cè)20上的第二連接面9，通過接合線4建立至半導體元件3或者至保護部件17的電連接。接合線4例如通過摩擦焊接方法來固定。通過以焊接停止層5包圍連接面9，接合線4持久性地受保護而避免與未示出的焊錫的物理接觸，半導體裝置1借助焊錫通過下側(cè)25例如固定在未繪出的電路板上。由此，也可以阻止接合線4的變脆或者斷裂。在半導體裝置1的另一實施例中，參見圖7中的剖視圖，導體區(qū)段2a、2c與導體區(qū)段2a以機械方式通過封裝材料6a、6b、6c的多個層連接。封裝材料6a、6b、6c基于或者包含例如硅樹脂和尤其一種或多種混合物，這些混合物具有如下形式擴散劑、用于波長轉(zhuǎn)換的轉(zhuǎn)換劑、過濾劑、用于提高導熱能力或用于適配熱膨脹系數(shù)的介質(zhì)和/或硬化劑。例如， 直接圍繞和環(huán)繞半導體元件3的封裝材料6a摻雜有轉(zhuǎn)換劑，連續(xù)的封裝材料6b摻雜有用于吸收或者反射紫外輻射的介質(zhì)并且層狀的封裝材料6c摻雜有用于提高例如耐刮擦性的硬化劑。同樣，封裝材料6a、6b、6c可以基于彼此不同的材料。封裝材料6a在橫向方向上基本上限制到連接面9上，封裝材料6b、6c覆蓋整個上側(cè)20。在圖8A中示出了引線框架的另一實施例的俯視圖并且在圖8B中示出了引線框架的該實施例的仰視圖。在上側(cè)20上構建有多個連接面％，其中在上側(cè)20上的連接面9b中的多個分別與唯一的、對應的在下側(cè)25上的連接面9b組合。尤其，為了標記在例如在此未繪出的電路板上的安裝方向，連接面9a在下側(cè)25上具有例如有色地構建的標記，該標記具有凹到連接面9a中的焊接停止層5的凹進部95的形式，也參見圖6D。分離線11分別橫跨通過引線框架的多個穿通部例如開口。本發(fā)明不通過根據(jù)實施例的描述而限于其。更確切而言，本發(fā)明包括任意新特征以及特征的任意組合，這尤其包含在權利要求中的特征的任意組合，即使這些特征或者這些組合本身未在權利要求或者實施例中明確說明。本專利申請要求德國專利申請10 2009 008 738. 9的優(yōu)先權，其公開內(nèi)容通過引
用結(jié)合于此。
權利要求
1.一種半導體裝置(1)，其具有-至少一個導體裝置(2)，所述導體裝置具有上側(cè)(20)和與上側(cè)(20)對置的下側(cè) (25)，-至少一個焊接停止層(5)，所述焊接停止層將上側(cè)(20)和下側(cè)(25)分別部分覆蓋， 其中至少上側(cè)(20)和下側(cè)(25)的未被所述焊接停止層(5)覆蓋的部分區(qū)域形成電連接面 (9)，-光電子半導體元件(3)，該光電子半導體元件在所述導體裝置(2)的上側(cè)(20)上固定在連接面(9)中的至少一個上并且與所述連接面(9)中的所述至少一個導電連接，以及-封裝材料(6)，該封裝材料至少施加在所述導體裝置(2)的上側(cè)(20)上，其中封裝材料(6)遮蓋導體元件(3)并且至少部分地緊貼在所述焊接停止層(5)上，并且其中連接面 (9)分別完全被所述焊接停止層(5)鑲邊。
2.根據(jù)上一權利要求所述的半導體裝置(1)，其中所述導體裝置(2)具有至少一個凹處(7)，半導體元件(3)固定在所述凹處(7)中。
3.根據(jù)上述權利要求之一所述的半導體裝置(1)，其中下側(cè)(25)的連接面(9)不被封裝材料(6)覆蓋。
4.根據(jù)上述權利要求之一所述的半導體裝置(1)，其中所述導體裝置(2)具有至少兩個分別彼此電絕緣的區(qū)段(2a，2b，2c)，其中半導體元件(3)安置在區(qū)段之一(2b)上并且通過導電連接元件(4)與所述區(qū)段中的至少另一個(2a，2c)導電連接。
5.根據(jù)上一權利要求所述的半導體裝置(1)，其中所述至少兩個區(qū)段(2a，2b，2c)借助裂縫(8)彼此分離。
6.根據(jù)上述權利要求之一所述的半導體裝置(1)，其中所述導體裝置(2)由金屬的、板狀的半成品構成或者其中所述導體裝置(2)由塑料材料構成的半成品構成，在半成品上在兩側(cè)設置有連接面(9)。
7.根據(jù)上述權利要求之一所述的半導體裝置(1)，其中所述焊接停止層(5)至少局部地在橫截面中U形地構建，使得所述焊接停止層(5)延伸離開所述導體裝置(2)的端面 (28)并且作為連續(xù)的層從上側(cè)(20)伸至下側(cè)(25)。
8.根據(jù)上述權利要求之一所述的半導體裝置(1)，其中所述焊接停止層(5)由焊接停止漆構成。
9.根據(jù)上述權利要求之一所述的半導體裝置(1)，其在上側(cè)(20)和在下側(cè)(25)上均具有連接面(9)中的至少兩個。
10.根據(jù)上述權利要求之一所述的半導體裝置，其中連接元件(4)是接合線(4)。
11.根據(jù)上述權利要求之一所述的半導體裝置(1)，其中所述至少一個半導體元件(3) 是發(fā)光二極管、激光二極管或者光電二極管。
12.一種用于制造半導體裝置(1)的方法，其中_提供具有上側(cè)(20)和與上側(cè)(20)對置的下側(cè)(25)的導體裝置(2)，-在導體裝置(2)的上側(cè)(20)和下側(cè)(25)上至少部分地涂覆有導電停止層(5)，其中至少上側(cè)(20)和下側(cè)(25)的未被焊接停止層(5)覆蓋的部分區(qū)域形成電連接面(9)，-光電子半導體元件(3)在導體裝置(2)的上側(cè)(20)上設置在連接面(9)中的一個上并且與所述連接面(9)中的所述一個導電連接，以及_借助封裝材料(6)封裝在導體裝置(2)上的半導體元件(3)，使得封裝材料(6)至少部分地與焊接停止層(5)機械接觸，其中連接面(9)分別完全被焊接停止層(5)鑲邊。
13.根據(jù)上一權利要求所述的方法，其中將導體裝置(2)作為含錫的金屬半成品的部分來提供并且在將導體裝置(2)從半成品中分離出來之前涂覆焊接停止層(5)。
14.根據(jù)權利要求12或13所述的方法，其中在涂覆焊接停止層(5)之后，分別為連接面(9)設置至少一個金屬層(16)，其中上側(cè)(20)和下側(cè)(25)的被導電停止層(5)覆蓋的區(qū)域保持未被所述金屬層(16)覆蓋。
15.根據(jù)權利要求12至14之一所述的方法，其中導電停止層(5)以結(jié)構化方式來施加并且隨后硬化和/或干燥，其中在硬化或者干燥之后，導電停止層(5)完全保留在導體裝置 (2)的上側(cè)(20)和下側(cè)(25)上。
全文摘要
設計了一種帶有至少一個導體裝置(2)和半導體元件(3)的半導體裝置，該半導體元件固定在導體裝置上并且導電連接。焊接停止層(5)和封裝材料(6)施加在導體裝置(2)上，其中封裝材料(6)遮蓋半導體元件(3)并且至少部分地靠置在焊接停止層(5)上。此外，設計了相應的制造方法。
文檔編號H01L33/62GK102318090SQ201080007536
公開日2012年1月11日 申請日期2010年1月29日 優(yōu)先權日2009年2月12日
發(fā)明者邁克爾·齊茨爾斯佩格, 馬蒂亞斯·斯佩爾 申請人:歐司朗光電半導體有限公司