一种半导体引线框架及电子元件封装布局处理方法与流程

本发明涉及信息，尤其涉及一种半导体引线框架及电子元件封装布局处理方法。

背景技术：

1、在电子封装中，当芯片位置因界面剪切应力过大需要平移时，与芯片直接键合的引脚功能端子组必须同步进行相同矢量位移以维持电气连接，但引脚位移会导致其根部与引线框架基体的连接区域承受额外的机械应力集中。

2、为缓解这一应力集中，需在位移引脚根部拓展局部展铜区，然而展铜区的引入又会改变该区域的热流密度分布，使得原本设计用于信号传输的位移引脚因承载电流产生的焦耳热在局部积聚，导致温升超过材料容许值。此时若将相邻冗余信号引脚重定义为并联散热引脚并通过半蚀刻形成导热桥以分摊热流，则导热桥的几何形态与走向会在引线框架背面形成新的应力梯度集中带。这一应力梯度集中带与芯片平移后在引线框架与塑封料界面产生的剪切应力场相互叠加，使得界面沿厚度方向的应力梯度矢量场呈现复杂的多峰分布特征。

3、为抑制这种应力叠加效应，在引线框架背面构造局部加厚凸台时，必须以应力梯度矢量场的切线方向作为轮廓延展约束，确保加厚区边界处的应力梯度方向与边界法线方向的夹角不超过预设锐角阈值，从而使加厚区边界尽可能平行于局部应力等值线走向，避免因边界与应力场方向交叉而在凸台边缘产生次生应力集中点。

技术实现思路

1、本发明提供了一种半导体引线框架及电子元件封装布局处理方法，主要包括：

2、获取目标电子组件的初始位置坐标与支撑基板的初始厚度参数；从热力耦合仿真结果中提取所述支撑基板与封装材料界面沿厚度方向的剪切应力场；根据所述剪切应力场确定目标散热区域；针对所述目标散热区域内的所述剪切应力场计算应力梯度矢量场；采用预先建立的应力预测模型对所述应力梯度矢量场进行特征提取，得到所述目标电子组件与所述支撑基板接触界面的界面剪切应力参数；若所述界面剪切应力参数大于预设的应力阈值，则对所述初始位置坐标执行空间平移处理，获得第一位置坐标；判断所述第一位置坐标相对所述初始位置坐标的平移量是否超过预设的键合工艺窗口；若所述平移量超过所述键合工艺窗口，则对与所述目标电子组件直接键合的信号端子组沿平移方向执行相同矢量位移，得到位移端子组；对所述位移端子组根部与所述支撑基板基体的连接区域拓展出局部导热扩展区；根据所述位移端子组的承载电流对所述局部导热扩展区进行功率热耦合校核；若某位移端子的运行温升超过容许值，则对该位移端子相邻的冗余信号端子进行功能重定义，得到并联散热端子；在所述支撑基板上通过减薄加工形成连接两端子的导热桥，得到分摊传导路径；根据所述分摊传导路径与所述应力梯度矢量场的走向，采用曲率连续的内切圆弧序列对加厚区延展轮廓进行迭代光顺逼近，得到光顺加厚轮廓；采用预先建立的界面状态分类模型对所述光顺加厚轮廓与所述第一位置坐标进行特征融合处理，输出所述目标电子组件与所述支撑基板接触界面的第一界面健康状态类别；若所述第一界面健康状态类别属于预设的失效状态类别，则依据所述光顺加厚轮廓在所述支撑基板背面采用渐变掩模图案执行减薄加工，对所述初始厚度参数进行尺寸缩减处理，得到第一厚度参数；根据所述第一厚度参数、所述分摊传导路径与所述第一位置坐标生成目标封装布局方案。 进一步的，所述根据所述剪切应力场确定目标散热区域，包括：获取所述目标电子组件的坐标位置参数与所述支撑基板的框架厚度尺寸；根据所述坐标位置参数与所述框架厚度尺寸从预设的热力耦合仿真模型中提取热力耦合数据；通过所述热力耦合数据提取所述支撑基板与所述封装材料界面的界面剪切应力；根据所述界面剪切应力沿厚度方向的变化率获得应力梯度分布；通过对所述应力梯度分布进行空间积分计算封装形变位移；根据所述封装形变位移与预设的材料热膨胀系数的乘积得到节点温度梯度；通过所述节点温度梯度与预设的材料导热系数的乘积计算局部热量密度；若所述局部热量密度超过预设的密度阈值，则确定存在界面剥离风险的散热区域边界；获取所述散热区域边界内的几何中心点；根据所述几何中心点与所述坐标位置参数的相对距离确定所述目标散热区域。 进一步的，所述采用预先建立的应力预测模型对所述应力梯度矢量场进行特征提取，得到所述目标电子组件与所述支撑基板接触界面的界面剪切应力参数，包括：获取所述目标散热区域内的所述剪切应力场；对所述剪切应力场进行空间偏导计算获得所述应力梯度矢量场；根据所述应力梯度矢量场提取矢量散度与旋度分布；根据所述矢量散度与所述旋度分布构建应力张量矩阵；对所述应力张量矩阵进行特征值分解确定主应力轴方向；沿所述主应力轴方向对所述应力梯度矢量场执行分解操作，得到法向梯度分量与切向梯度分量；获取预先建立的应力预测模型；通过所述预先建立的应力预测模型对所述法向梯度分量与所述切向梯度分量进行特征提取，得到所述目标电子组件与所述支撑基板接触界面的所述界面剪切应力参数。进一步的，所述判断所述第一位置坐标相对所述初始位置坐标的平移量是否超过预设的键合工艺窗口，包括：获取所述目标电子组件的所述初始位置坐标；若所述界面剪切应力参数大于预设的应力阈值，则对所述初始位置坐标执行空间平移处理，获得所述第一位置坐标；根据所述第一位置坐标与所述初始位置坐标计算平移变量；判断所述平移变量是否超过预设的键合工艺窗口；若所述平移变量未超过所述键合工艺窗口，则根据所述第一位置坐标与所述初始位置坐标生成偏置向量；获取预先构建的焊盘边界坐标系；对所述偏置向量与所述预先构建的焊盘边界坐标系执行向量叠加操作，得到叠加后的轨迹坐标；根据所述轨迹坐标确定在所述焊盘边界坐标系下的越界标识；若所述平移变量超过所述键合工艺窗口，则确定所述平移量超过所述键合工艺窗口。 进一步的，所述对所述位移端子组根部与所述支撑基板基体的连接区域拓展出局部导热扩展区，包括：获取与所述目标电子组件对应的初始端子组以及所述平移量对应的偏移向；根据所述偏移向和所述平移量构建位移矢量值；通过所述位移矢量值对所述初始端子组执行空间坐标变换，得到所述位移端子组；获取所述位移端子组的根部区坐标以及预设的支撑基板体坐标；根据所述根部区坐标与所述支撑基板体坐标计算空间交集，确定初始连接区；针对所述初始连接区提取外围轮廓节点；采用支持向量回归算法对所述外围轮廓节点进行非线性拟合，获得平滑外围轨迹；根据所述平滑外围轨迹向外侧执行法向延伸处理，得到延伸外围坐标集合；根据所述延伸外围坐标集合与所述初始连接区生成所述局部导热扩展区；获取所述局部导热扩展区的面积参数；若所述面积参数大于预设的面积阈值，则对所述局部导热扩展区执行网格化分割，得到多个子导热扩展区块。 进一步的，所述在所述支撑基板上通过减薄加工形成连接两端子的导热桥，得到分摊传导路径，包括：获取所述位移端子组的承载电流以及所述局部导热扩展区的材料热阻参数；根据所述承载电流与所述材料热阻参数对所述局部导热扩展区进行功率热耦合校核，得到所述位移端子组中各个位移端子的运行温升；若存在目标位移端子的所述运行温升大于预设的温升容许值，则在所述支撑基板中提取与所述目标位移端子相邻的冗余信号端子；对所述冗余信号端子执行功能重定义，对所述冗余信号端子的信号传输属性执行修改操作获得接地散热属性，得到所述并联散热端子；获取所述目标位移端子与所述并联散热端子之间的间距参数；根据所述间距参数与所述运行温升计算目标蚀刻深度与目标桥接宽度；根据所述目标蚀刻深度与所述目标桥接宽度在所述支撑基板上生成减薄加工轨迹；通过所述减薄加工轨迹形成连接所述目标位移端子与所述并联散热端子的所述导热桥；根据所述导热桥确定所述分摊传导路径。 进一步的，所述采用曲率连续的内切圆弧序列对加厚区延展轮廓进行迭代光顺逼近，得到光顺加厚轮廓，包括：获取所述分摊传导路径与所述应力梯度矢量场；根据所述分摊传导路径确定加厚区；提取所述加厚区的加厚区边界；计算所述加厚区边界的边界法线方向；根据所述应力梯度矢量场提取所述加厚区边界处的应力梯度方向；计算所述应力梯度方向与所述边界法线方向的夹角；若所述夹角大于预设的锐角阈值，则对所述加厚区边界进行重采样，得到更新边界；根据所述应力梯度矢量场提取所述更新边界处的应力场切线走向；根据所述应力场切线走向对所述更新边界进行延展处理，生成所述加厚区延展轮廓；计算所述加厚区延展轮廓的轮廓曲率半径；根据所述轮廓曲率半径采用三次样条插值算法对所述加厚区延展轮廓进行曲线拟合，生成所述内切圆弧序列；采用所述内切圆弧序列对所述加厚区延展轮廓进行迭代光顺逼近，得到所述光顺加厚轮廓。 进一步的，所述采用预先建立的界面状态分类模型对所述光顺加厚轮廓与所述第一位置坐标进行特征融合处理，输出所述目标电子组件与所述支撑基板接触界面的第一界面健康状态类别，包括：获取所述光顺加厚轮廓与所述第一位置坐标；根据所述光顺加厚轮廓提取轮廓节点集合；计算所述轮廓节点集合中各个轮廓节点与所述第一位置坐标的欧氏距离，得到节点距离序列；获取所述节点距离序列；若所述节点距离序列中的最大距离值大于预设的距离阈值，则对所述轮廓节点集合执行截断操作，得到目标轮廓节点集合；获取所述目标轮廓节点集合；采用主成分分析算法对所述目标轮廓节点集合执行降维操作，得到轮廓主成分向量；获取所述轮廓主成分向量与所述第一位置坐标；对所述轮廓主成分向量与所述第一位置坐标执行向量拼接操作，得到联合特征向量；获取所述联合特征向量；采用预先建立的界面状态分类模型对所述联合特征向量执行分类操作，输出所述目标电子组件与所述支撑基板接触界面的所述第一界面健康状态类别。 进一步的，所述采用预先建立的界面状态分类模型对所述联合特征向量执行分类操作，输出所述目标电子组件与所述支撑基板接触界面的所述第一界面健康状态类别，包括：获取所述预先建立的界面状态分类模型；通过所述预先建立的界面状态分类模型对所述联合特征向量进行特征映射处理，得到状态分类概率分布；根据所述状态分类概率分布确定所述第一界面健康状态类别；获取所述第一界面健康状态类别；若所述第一界面健康状态类别为异常状态类别，则提取所述联合特征向量中的异常维度索引；根据所述异常维度索引确定所述目标电子组件的异常接触面区域；针对所述异常接触面区域提取局部应力集中特征；根据所述局部应力集中特征对所述第一位置坐标执行二次平移补偿，得到第二位置坐标；根据所述第二位置坐标更新所述第一位置坐标并返回执行所述特征融合处理的操作，直至所述第一界面健康状态类别不为所述异常状态类别。 进一步的，所述依据所述光顺加厚轮廓在所述支撑基板背面采用渐变掩模图案执行减薄加工，对所述初始厚度参数进行尺寸缩减处理，得到第一厚度参数，包括：获取所述第一界面健康状态类别；若所述第一界面健康状态类别属于预设的失效状态类别，则提取所述第一界面健康状态类别对应的所述光顺加厚轮廓；根据所述光顺加厚轮廓，在所述支撑基板背面采用随机森林算法进行图案生成处理，获得所述图案生成处理对应的所述渐变掩模图案；根据所述渐变掩模图案执行所述减薄加工，获得所述减薄加工对应的所述初始厚度参数；针对所述初始厚度参数执行尺寸缩减操作，得到所述尺寸缩减操作对应的尺寸缩减量；根据所述尺寸缩减量生成具备光滑过渡边缘凸台；获取所述具备光滑过渡边缘凸台对应的所述第一厚度参数；根据所述第一厚度参数获取所述分摊传导路径以及所述第一位置坐标；根据所述分摊传导路径以及所述第一位置坐标确定所述目标封装布局方案。

3、一种半导体引线框架，包括基架、设置于基架上的电子组件和芯片，所述电子组件和芯片采用一种电子元件封装布局处理方法进行优化制造而成。

4、本发明实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：

5、本发明公开了一种电子元件封装布局处理方法，针对电子元器件封装过程中引线框架与塑封料界面因热力耦合产生剪切应力集中、进而引发键合失效与散热瓶颈的问题，通过从热力耦合仿真结果中提取沿厚度方向的剪切应力场，锁定热量密度超阈值的目标散热区域，并计算应力梯度矢量场，结合预先建立的应力预测模型对界面剪切应力参数进行特征提取；当剪切应力超过阈值且位置平移量超出键合工艺窗口时，对直接键合的引脚功能端子组执行同向矢量位移形成位移引脚组，并在其根部与基体连接区拓展局部展铜区，同时对焦耳热温升超标的引脚引入冗余信号引脚重定义为并联散热引脚，通过半蚀刻导热桥形成分摊传导路径；再以应力梯度与边界法线夹角不超过锐角阈值为约束，采用曲率连续的内切圆弧序列对加厚区轮廓进行光顺逼近，使加厚沿应力切线走向延展，最终通过界面状态分类模型判定健康类别，并以渐变掩模半蚀刻形成光滑过渡凸台，生成兼顾应力疏导、热流分摊与键合可靠性的封装布局方案，显著提升了界面可靠性与散热均衡性。