專利名稱：半導體封裝及制造方法
技術領域：
本發(fā)明涉及改善了熱沉同封裝模體之間的粘合的半導體封裝及其制造方法。
現今的某些半導體器件在工作過程中都產生熱，因而這些半導體器件需要有效地冷卻。一種其中具有埋置于包封半導體器件的模件中用來散熱的熱沉的結構的半導體封裝已為人們所知。
由于在模件中有必要提供熱沉而又需要維持熱沉和模件之間的粘合并防止潮氣滲入粘合部位，已提出了各種各樣的半導體封裝制造方法。
參照圖3—5來描述一下生產半導體封裝的現有技術的方法。
例如，如圖3(a)所示，借助于注塑一個模件114，使其帶有一稍大于熱沉118的空間120，首先將連接于引線框116的芯片112包封起來。然后如圖3(b)所示，將熱沉118置于空間120中，再將粘合樹脂122注入模件114和熱沉118之間的間隙中以便將熱沉118固定在空間120中。
然而，采用圖3所示的這一第一種方法，諸如注塑模件114之后使熱沉118置于空間120之中并在模件114和熱沉118之間注入樹脂122之類的特定步驟，使制造半導體封裝的成本上升。
如圖4(a)所示，將其上用雙面粘合帶144粘結一散熱器142的引線框136看作是普通的引線框，而如圖4(b)所示，連接于引線框136的芯片132被置于散熱器142上，并將其包封在樹脂材料組成的模件134中。
使用圖4所示的這一第二種方法，由于增加了引線框136的成本而使半導體封裝的生產成本上升，而且熱耗散的效率比從半導體封裝中暴露出來的普通熱沉的效率更低。
此外，第三種方法是把具有如圖5所示形狀的熱沉152置于壓模(未示出)中，并形成一個模件(未示出)來把熱沉152埋置于此模件中。
然而，用第三種方法需要把熱沉152加工為圖5所示的復雜形狀以維持熱沉同模件之間的粘合，致使熱沉152的制造成本上升，從而增加了半導體封裝的總的制造成本。
考慮到上述問題，本發(fā)明的目的是提供一種能長時間地保持最佳熱耗散狀態(tài)同時又降低制造成本的半導體封裝，并提供一種制造這種半導體封裝的方法。
根據本發(fā)明的制造半導體封裝的方法是一種制造安裝有半導體器件的半導體封裝的方法，它包含下列步驟對用來耗散半導體器件產生的熱的金屬熱沉的表面進行羥基化，然后在熱沉的表面上沉積一層硅烷連接劑，以及采用在熱沉周圍注入樹脂材料的方法，把熱沉埋置在注模樹脂之中。
在根據本發(fā)明生產半導體封裝的方法中，在熱沉表面上最好用沉積一層硅烷連接劑的方法制作一層硅烷連接劑，此硅烷連接劑含有下列一組材料中的一種γ—氨丙基—三乙氧基甲硅烷、N—β—(氨乙基)—γ—氨丙基—三甲氧基甲硅烷、β—(3，4—環(huán)氧—環(huán)己基)—乙基三甲氧基甲硅烷、以及γ—縮水甘油氧(glycidoxy)—丙基三甲氧基甲硅烷。
在本發(fā)明的制造半導體封裝的方法中，最好通過將熱沉浸入堿溶液、然后用水清洗并干燥的方法對熱沉的表面進行羥基化。
根據本發(fā)明的半導體封裝是一種在注模樹脂中帶有內置半導體器件和一個用來耗散半導體器件所產生的熱的埋置金屬熱沉的半導體封裝，而且熱沉的表面有一層硅烷連接劑。
根據本發(fā)明的半導體封裝是一種在注模樹脂中帶有內置半導體器件和一個用來耗散半導體器件所產生的熱的埋置金屬熱沉的半導體封裝，而且熱沉的表面有一層含有下列組合之一的硅烷連接劑γ—氨丙基—三乙氧基甲硅烷、N—β—(氨乙基)—γ—氨丙基—三甲氧基甲硅烷、β—(3，4—環(huán)氧—環(huán)己基)—乙基三甲氧基甲硅烷、以及γ—縮水甘油氧—丙基三甲氧基甲硅烷。
根據本發(fā)明的半導體封裝是一種在注模樹脂中帶有內置半導體器件和一個用來耗散半導體器件所產生的熱的埋置金屬熱沉的半導體封裝，而且熱沉被堿溶液羥基化，熱沉的表面帶有一層硅烷連接劑。
根據本發(fā)明的半導體封裝是一種在注模樹脂中帶有內置半導體器件和一個用來耗散半導體器件所產生的熱的埋置金屬熱沉的半導體封裝，而且熱沉為簡單形狀，熱沉的表面帶有一層硅烷連接劑。
由于金屬熱沉的表面被羥基化，此后在熱沉的表面上加一層硅烷連接劑，并通過在熱沉周圍注入樹脂材料而把熱沉埋置在鑄模樹脂之中，故增強熱沉同模件之間的粘合。
由于增強了粘合，半導體封裝的抗熱應力和抗潮氣的性能就得到了改善。結果可獲得與帶有埋置的熱沉的其它半導體封裝等效或比之更高的可靠性，而且可長時間地防止諸如熱耗散之類的熱學性能的變壞。
可以簡化熱沉的形狀，從而降低半導體封裝的制造成本。
本發(fā)明的半導體器件同熱沉一起埋置在注模樹脂之中，熱沉的表面上有一層硅烷連接劑。
這就使模件同熱沉之間的粘合得到增強，并改善了半導體封裝的抗熱應力和抗潮氣的性能。結果，可獲得與帶有埋置的熱沉的其它半導體封裝等效或比之更高的可靠性，而且可長時間地防止諸如熱耗散之類的熱學性能的變壞。熱沉的形狀也可以簡化，從而降低半導體封裝的制造成本。
下面結合附圖描述本發(fā)明。


圖1是一個剖面圖，示出了用本發(fā)明制造半導體封裝的方法生產出的半導體封裝的一個實施例；圖2是本發(fā)明制造半導體封裝的方法的一個實施例中所用的熱沉的透視圖；圖3示出了制造第一例現有技術半導體封裝的方法；(a)是安裝熱沉之前的半導體封裝的剖面圖，(b)是安裝熱沉之后的半導體封裝的剖面圖；圖4示出了制造第二例現有技術半導體封裝的方法；(a)是用雙面粘合帶安裝于引線框的散熱器示意圖，(b)是成品半導體封裝的剖面圖；以及圖5示出了制造第三例現有技術半導體封裝的方法中所用的一種熱沉；(a)是熱沉的俯視圖，(b)是同一熱沉的側視圖。
以下參照圖1和2來描述半導體封裝及其制造方法的實施例。
如圖1所示，半導體器件芯片12包封在構成本發(fā)明的半導體封裝10的外框的塑料模件14的中央，此時芯片12的上端被安裝在呈平面狀的壓模墊16上，而其一些端部伸出到模件14外面的引線框18的另一些端部經由引線20被連接到芯片12。在模件14中壓模墊16的上方有一個由鋁、銅或它們的合金構成的具有高熱導率的盤狀熱沉22(示于圖2)，其上表面暴露于外。采用3由同引線框18相同的金屬材料組成的壓模墊16。
若采用這種半導體封裝10，利用上述結構，由其一部分暴露于外的熱沉22可確保高的熱耗散。
以下描述這種熱沉22的表面處理和半導體封裝10的制造。
為了簡化處理，采用把熱沉22浸入下面列出的堿溶液、用水清洗并干燥的方法來使熱沉22羥基化。也可以用通常電鍍中所采用的方法進行在堿溶液中的浸入。
此外所用的堿溶液的例子包括下面的(1)、(2)和(3)，要使其在室溫至70℃溫度范圍內的pH值等于或小于10。
(1)氫氧化鈉10—40g/l(2)碳酸鈉15—25g/l(3)磷酸鈉12—22g/l這是一些例子，實際上任何含有氫氧根的溶液均可使用。
然后用涂覆、噴射或浸漬等方法，把稀釋的硅烷連接劑加于熱沉22的表面，并使熱沉22干燥以便在熱沉22的表面上制作一個硅烷連接劑層A。
用于本發(fā)明的方法中的硅烷連接劑的例子包括下列(1)、(2)、(3)和(4)，此時與環(huán)氧樹脂的反應通常構成模件14(1)γ—氨丙基—三乙氧基甲硅烷(2)N—β—(氨乙基)—γ氨丙基—三甲氧基甲硅烷(3)β—(3，4—環(huán)氧—環(huán)己基)—乙基三甲氧基甲硅烷(4)γ—縮水甘油氧—丙基三甲氧基甲硅烷。
一例稀釋液是1份硅烷連接劑、9份水、80份異丙醇和10份甲醇。熱沉22在50—120℃溫度范圍內進行干燥。
接著安裝在壓模墊16上的芯片12和用引線20連接于芯片12的引線框18被置于壓模(未示出)之中，在羥基化之后其上形成了一個硅烷連接劑層A的熱沉22被置于同一壓模之中，并用樹脂材料注模成一個模件14。由此就制成了帶有圖1所示結構的半導體封裝。
其結果是，即使簡單的盤狀熱沉22也與模件14有足夠強的粘合性，而且，即使由施加熱循環(huán)引起熱應力，熱沉22也不會同模件14分離，亦即在模件14和熱沉22之間不存在間隙。因而改善了抗潮性能，增強了半導體封裝10的可靠性，并可長時間地防止諸如熱耗散之類的熱學性能的變壞。
由于熱沉22的形狀簡單，故可用低成本的機加工來大批量生產熱沉22。而且在注模模件樹脂14方面，由于除去在模件14中置入熱沉22的工序外可以采用大多數常規(guī)制造工藝，故可以低成本注模出模件14。
因此，依靠熱沉22制造成本和注模成本的降低，就可以降低半導體封裝10的制造成本。
倘若硅烷連接劑的粘合性足以把熱沉22和模件14連接起來，則可略去堿浸入工序。
雖然用作模件14的材料的合成樹脂包括例如環(huán)氧樹脂，但對本領域熟練技術人員來說，都知道也可以采用其它合成樹脂。
如上所述，根據本發(fā)明的半導體封裝及其制造方法降低了半導體封裝的制造成本，同時又保持了長時間的良好熱耗散狀態(tài)。
權利要求
1.一種安裝有半導體器件的半導體封裝的制造方法，它包含下列步驟使用來耗散半導體器件產生的熱的金屬熱沉的表面羥基化，然后在上述熱沉的表面上沉積一層硅烷連接劑，以及采用在上述熱沉周圍注入一樹脂材料的方法把上述熱沉埋置于注模樹脂中。
2.權利要求1所述的制造半導體封裝的方法，其特征在于在上述熱沉表面上沉積一層硅烷連接劑的步驟所沉積的硅烷連接劑層包含由下列一組中選擇的一種γ—氨丙基—三乙氧基甲硅烷、N—β—(氨乙基)—γ氨丙基—三甲氧基甲硅烷、β—(3，4—環(huán)氧—環(huán)己基)—乙基三甲氧基甲硅烷、以及γ—縮水甘油氧—丙基三甲氧基甲硅烷。
3.權利要求1所述的制造半導體封裝的方法，其特征在于使上述熱沉的表面羥基化的步驟是借助于將上述熱沉浸入堿溶液然而用水清洗并干燥的方法來執(zhí)行的。
4.一種半導體封裝，帶有內置半導體器件和一個用來耗散注模樹脂中的上述半導體器件所產生的熱的埋置金屬熱沉，上述熱沉的表面帶有一層硅烷連接劑。
5.一種半導體封裝，帶有內置半導體器件和一個用來耗散注模樹脂中的上述半導體器件所產生的熱的埋置金屬熱沉，上述熱沉的表面帶有一層含有選自下列一組材料之一的硅烷連接劑γ—氨丙基—三乙氧基甲硅烷、N—β—(氨乙基)—γ—氨丙基—三甲氧基甲硅烷、β—(3，4—環(huán)氧—環(huán)己基)—乙基三甲氧基甲硅烷、以及γ—縮水甘油氧—丙基三甲氧基甲硅烷。
6.一種半導體封裝，帶有內置半導體器件和一個用來耗散注模樹脂中的上述半導體器件所產生的熱的埋置金屬熱沉，上述熱沉用堿溶液羥基化，且上述熱沉的表面帶有一層硅烷連接劑。
7.一種半導體封裝，帶有內置半導體器件和一個用來耗散注模樹脂中的上述半導體器件所產生的熱的埋置金屬熱沉，上述熱沉制作成簡單形狀，且上述熱沉的表面帶有一層硅烷連接劑。
全文摘要
本發(fā)明的目的是為了降低半導體封裝的制造成本同時又保持半導體封裝具有良好的熱耗散。借助于用堿去油、用水清洗并干燥來對熱沉22進行羥基化。之后在熱沉22的表面上加一稀釋的硅烷連接劑，并將熱沉22烘干以便在熱沉22的表面上形成一個硅烷連接劑層A。然后把載于壓模墊16上的芯片12和用引線20連接于芯片12的引線框18置于模件中，熱沉22置于同一模件中，此系統(tǒng)即注模成一個半導體封裝10。
文檔編號H01L23/28GK1122052SQ95105049
公開日1996年5月8日 申請日期1995年4月27日 優(yōu)先權日1994年7月5日
發(fā)明者林田澄人, 梅本一寬 申請人:國際商業(yè)機器公司