一種半導(dǎo)體器件的封裝結(jié)構(gòu)及其制造方法技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)公開了一種半導(dǎo)體器件的封裝結(jié)構(gòu)及其制造方法。半導(dǎo)體器件的封裝結(jié)構(gòu)包括散熱片，由芯片，芯片載體和電連接結(jié)構(gòu)組成的組合結(jié)構(gòu)和塑封體；芯片的電極通過電連接結(jié)構(gòu)連接至芯片載體，以通過芯片載體的至少一個(gè)外延管腳實(shí)現(xiàn)與外部電路的電性連接；組合結(jié)構(gòu)位于散熱片的上方，并且兩者之間的間距不小于0.2mm；具有絕緣性能的塑封材料包覆所述散熱片的第一部分，所述芯片，所述芯片載體的第一部分和所述電連接結(jié)構(gòu)，并填充所述組合結(jié)構(gòu)和所述散熱片之間的間隔空隙，以形成所述塑封體；散熱片和外延管腳裸露于塑封體。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】

本專利技術(shù)涉及半導(dǎo)體器件的封裝制造技術(shù)，尤其涉及一種功率半導(dǎo)體器件的封裝結(jié)構(gòu)和封裝方法。
技術(shù)介紹
鑒于大功率半導(dǎo)體器件對(duì)散熱性能的較高的需求，根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的大功率半導(dǎo)體器件的封裝結(jié)構(gòu)和封裝方法，通常采用一面積較大的由導(dǎo)熱金屬構(gòu)成的散熱片來提供散熱通道。參考圖1A和1B，所示為依據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的一種大功率半導(dǎo)體器件的封裝結(jié)構(gòu)的原理圖和相應(yīng)的剖面圖。圖1A所示的大功率半導(dǎo)體器件的直插式封裝結(jié)構(gòu)包括由散熱片1-1和管腳1-2組成的金屬框架1，具有絕緣性能的粘接膠層2，芯片3，金屬引線4和塑封體5。芯片3通過粘接膠層2安置在散熱片1-1的上表面，同時(shí)，芯片3的電極通過金屬引線4連接至相應(yīng)的管腳1-2。管腳1-2的一部分，技術(shù)引線4，芯片3，粘接膠層2和散熱片1-1的一部分通過塑封材料進(jìn)行塑封形成塑封體5，使得管腳1-2和散熱片1-1裸露于塑封體5外。裸露的管腳1-2用以實(shí)現(xiàn)芯片與外部電路的電連接，裸露的散熱片1-1用以向外部環(huán)境散熱。由于散熱片1-1和管腳1-2是一體的，并且，散熱片的厚度比管腳的厚度要大的多，一方面提高了制造難度和制造成本，另一方面，金屬和塑封料之間的熱膨脹差異，導(dǎo)致大面積的金屬框架1在封裝結(jié)構(gòu)容易產(chǎn)生分層甚至剝離等可靠性問題。同時(shí)，由于散熱片1-1和管腳1-2是一體的，在大功率半導(dǎo)體器件的封裝結(jié)構(gòu)與外部散熱裝置進(jìn)行連接時(shí)，需要在散熱片1-1和散熱裝置之間增加一絕緣結(jié)構(gòu)來將兩者進(jìn)行隔離，以保證大功率半導(dǎo)體器件的封裝結(jié)構(gòu)的電學(xué)性能，但是這樣的方式增加了制造成本，同時(shí)也降低了散熱效果。再者，這樣的封裝結(jié)構(gòu)，也給芯片的安裝方式，數(shù)目和靈活性帶來了一定的限制和局限性。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
有鑒于此，本專利技術(shù)的目的在于提供一種新型的半導(dǎo)體器件的封裝結(jié)構(gòu)和方法，已解決現(xiàn)有技術(shù)中散熱性能不佳，封裝結(jié)構(gòu)局限性大等技術(shù)問題。依據(jù)本專利技術(shù)一實(shí)施例的半導(dǎo)體器件的封裝結(jié)構(gòu)，包括：散熱片，組合結(jié)構(gòu)和塑封體；其中，所述散熱片由具有散熱性能的金屬構(gòu)成；所述組合結(jié)構(gòu)包括至少一個(gè)芯片，芯片載體和電連接結(jié)構(gòu)；所述芯片載體由具有導(dǎo)電性能的金屬組成，以給所述芯片提供機(jī)械支撐；以及所述芯片的電極通過所述電連接結(jié)構(gòu)連接至所述芯片載體，以通過所述芯片載體的至少一個(gè)外延管腳實(shí)現(xiàn)與外部電路的電性連接；所述組合結(jié)構(gòu)位于所述散熱片的上方，并且兩者之間的間距不小于0.2mm；具有絕緣性能的塑封材料包覆所述散熱片的第一部分，所述芯片，所述芯片載體的第一部分和所述電連接結(jié)構(gòu)，并填充所述組合結(jié)構(gòu)和所述散熱片之間的間隔空隙，以形成所述塑封體；所述散熱片裸露于所述塑封體外，以提供散熱通道；所述外延管腳裸露于所述塑封體外，以提供外部電性連接。優(yōu)選地，所述電連接結(jié)構(gòu)為金屬引線，用以將所述芯片的電極引至對(duì)應(yīng)所述外延管腳。優(yōu)選地，所述芯片載體還包括載片臺(tái)，用以承載所述芯片；所述外延管腳與所述載片臺(tái)相連接或者斷開。優(yōu)選地，還包括一粘膠層；所述粘膠層的第一表面連接至所述芯片的下表面，相對(duì)的另一表面連接至所述載片臺(tái)。優(yōu)選地，所述電連接結(jié)構(gòu)為金屬凸塊，所述芯片通過所述金屬凸塊倒裝連接至所述芯片載體。優(yōu)選地，所述芯片載體包括一組指狀金屬結(jié)構(gòu)，所述芯片的電極通過所述金屬凸塊連接至對(duì)應(yīng)的所述指狀金屬結(jié)構(gòu)。優(yōu)選地，所述芯片位于所述指狀金屬結(jié)構(gòu)的正面或者背面。依據(jù)本專利技術(shù)的一種制造上述的半導(dǎo)體器件的封裝結(jié)構(gòu)的制造方法，包括以下步驟：利用模具制造具有導(dǎo)電性能的金屬組成的芯片載體，所述芯片載體用以給所述芯片提供機(jī)械支撐，以及通過所述芯片載體的至少一個(gè)外延管腳實(shí)現(xiàn)與外部電路的電性連接；將至少一個(gè)芯片通過一組電連接結(jié)構(gòu)連接至所述芯片載體，以形成一組合結(jié)構(gòu)；取包封模具的上模具和下模具，將散熱片放置在所述下模具；將所述組合結(jié)構(gòu)放置于所述散熱片上方，并且兩者之間的間距不小于0.2mm；將具有絕緣性能的塑封材料加熱至熔融狀態(tài)，并注入到所述包封模具內(nèi)，所述上模具沖壓所述下模具，使得所述塑封材料包覆所述散熱片的第一部分，所述芯片，所述芯片載體的第一部分和所述電連接結(jié)構(gòu)，并填充所述組合結(jié)構(gòu)和所述散熱片之間的間隔空隙，經(jīng)冷卻后形成所述塑封體；所述散熱片裸露于所述塑封體外，以提供散熱通道；所述外延管腳裸露于所述塑封體外，以提供外部電性連接。優(yōu)選地，其特征在于，所述電連接結(jié)構(gòu)為金屬引線，用以將所述芯片的電極引至對(duì)應(yīng)所述外延管腳。優(yōu)選地，其特征在于，所述電連接結(jié)構(gòu)為金屬凸塊，所述芯片通過所述金屬凸塊倒裝連接至所述芯片載體。優(yōu)選地，其特征在于，所述芯片載體包括一組指狀金屬結(jié)構(gòu)，所述芯片的電極通過所述金屬凸塊連接至對(duì)應(yīng)的所述指狀金屬結(jié)構(gòu)。附圖說明圖1A所示為依據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的一種大功率半導(dǎo)體器件的封裝結(jié)構(gòu)的原理圖；圖1B所示為圖1A所示的大功率半導(dǎo)體器件的封裝結(jié)構(gòu)的剖面圖；圖2A所示為依據(jù)本專利技術(shù)第一實(shí)施例的半導(dǎo)體器件封裝結(jié)構(gòu)的芯片載體的結(jié)構(gòu)框圖；圖2B所示為依據(jù)本專利技術(shù)第一實(shí)施例的半導(dǎo)體器件封裝結(jié)構(gòu)的組合結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)框圖；圖2C所示為依據(jù)本專利技術(shù)第一實(shí)施例的半導(dǎo)體器件封裝結(jié)構(gòu)的剖面圖；圖3所示為依據(jù)本專利技術(shù)第二實(shí)施例的半導(dǎo)體器件的封裝結(jié)構(gòu)的剖面圖；圖4所示為依據(jù)本專利技術(shù)一實(shí)施例的半導(dǎo)體器件的封裝結(jié)構(gòu)的制造方法的流程圖。具體實(shí)施方式以下結(jié)合附圖對(duì)本專利技術(shù)的幾個(gè)優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)描述，但本專利技術(shù)并不僅僅限于這些實(shí)施例。本專利技術(shù)涵蓋任何在本專利技術(shù)的精髓和范圍上做的替代、修改、等效方法以及方案。為了使公眾對(duì)本專利技術(shù)有徹底的了解，在以下本專利技術(shù)優(yōu)選實(shí)施例中詳細(xì)說明了具體的細(xì)節(jié)，而對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員來說沒有這些細(xì)節(jié)的描述也可以完全理解本專利技術(shù)。參考圖2A，所示為依據(jù)本專利技術(shù)第一實(shí)施例的半導(dǎo)體器件封裝結(jié)構(gòu)的芯片載體的結(jié)構(gòu)框圖。在該實(shí)施例中，該芯片載體2由導(dǎo)電性能的金屬組成，包括載片臺(tái)2-1和至少一個(gè)外延管腳2-2；載片臺(tái)2-1用以給芯片提供機(jī)械支撐；外延管腳2-2用以與芯片的電極連接，實(shí)現(xiàn)與外部電路的電性連接。外延管腳2-2可以與載片臺(tái)2-1連接或者斷開。外延管腳2-2可以高于或者低于載片臺(tái)2-1的平面，也可以與載片臺(tái)2-1共平面。參考圖2B，所示為依據(jù)本專利技術(shù)第一實(shí)施例的半導(dǎo)體器件封裝結(jié)構(gòu)的組合結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)框圖。在該實(shí)施例中，該芯片4放置于圖2A所示的芯片載體2上，以獲得機(jī)械支撐和電性連接。一組金屬引線5作為電連接結(jié)構(gòu)，以將芯片4的電極引至對(duì)應(yīng)的外延管本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種半導(dǎo)體器件的封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于，包括：散熱片，組合結(jié)構(gòu)和塑封體；其中，所述散熱片由具有散熱性能的金屬構(gòu)成；所述組合結(jié)構(gòu)包括至少一個(gè)芯片，芯片載體和電連接結(jié)構(gòu)；所述芯片載體由具有導(dǎo)電性能的金屬組成，以給所述芯片提供機(jī)械支撐；以及所述芯片的電極通過所述電連接結(jié)構(gòu)連接至所述芯片載體，以通過所述芯片載體的至少一個(gè)外延管腳實(shí)現(xiàn)與外部電路的電性連接；所述組合結(jié)構(gòu)位于所述散熱片的上方，并且兩者之間的間距不小于0.2mm；具有絕緣性能的塑封材料包覆所述散熱片的第一部分，所述芯片，所述芯片載體的第一部分和所述電連接結(jié)構(gòu)，并填充所述組合結(jié)構(gòu)和所述散熱片之間的間隔空隙，以形成所述塑封體；所述散熱片裸露于所述塑封體外，以提供散熱通道；所述外延管腳裸露于所述塑封體外，以提供外部電性連接。

【技術(shù)特征摘要】
1.一種半導(dǎo)體器件的封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于，包括：散熱片，組合結(jié)構(gòu)
和塑封體；其中，
所述散熱片由具有散熱性能的金屬構(gòu)成；
所述組合結(jié)構(gòu)包括至少一個(gè)芯片，芯片載體和電連接結(jié)構(gòu)；
所述芯片載體由具有導(dǎo)電性能的金屬組成，以給所述芯片提供機(jī)械支撐；
以及所述芯片的電極通過所述電連接結(jié)構(gòu)連接至所述芯片載體，以通過所述芯
片載體的至少一個(gè)外延管腳實(shí)現(xiàn)與外部電路的電性連接；
所述組合結(jié)構(gòu)位于所述散熱片的上方，并且兩者之間的間距不小于
0.2mm；
具有絕緣性能的塑封材料包覆所述散熱片的第一部分，所述芯片，所述芯
片載體的第一部分和所述電連接結(jié)構(gòu)，并填充所述組合結(jié)構(gòu)和所述散熱片之間
的間隔空隙，以形成所述塑封體；
所述散熱片裸露于所述塑封體外，以提供散熱通道；
所述外延管腳裸露于所述塑封體外，以提供外部電性連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體器件的封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述電
連接結(jié)構(gòu)為金屬引線，用以將所述芯片的電極引至對(duì)應(yīng)所述外延管腳。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的半導(dǎo)體器件的封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述芯
片載體還包括載片臺(tái)，用以承載所述芯片；所述外延管腳與所述載片臺(tái)相連接
或者斷開。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的半導(dǎo)體器件的封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于，還包括
一粘膠層；所述粘膠層的第一表面連接至所述芯片的下表面，相對(duì)的另一表面
連接至所述載片臺(tái)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體器件的封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述電
連接結(jié)構(gòu)為金屬凸塊，所述芯片通過所述金屬凸塊倒裝連接至所述芯片載體。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的半導(dǎo)體器件的封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述芯
片載體包括一組指狀金屬結(jié)構(gòu)，所述芯片的電極通過所述金屬凸塊連接至對(duì)應(yīng)
的所述指...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：尤文勝，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：合肥祖安投資合伙企業(yè)有限合伙，
類型：發(fā)明
國別省市：安徽;34