一種雙面散熱的無(wú)載體半導(dǎo)體封裝結(jié)構(gòu)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種基于半導(dǎo)體無(wú)載體的封裝結(jié)構(gòu)，確切的說(shuō)是一種雙面散熱的無(wú)載體半導(dǎo)體封裝結(jié)構(gòu)。
【背景技術(shù)】
[0002]在半導(dǎo)體的封裝過(guò)程中，焊接技術(shù)核心是將芯片的門極和圓區(qū)與框架引腳通過(guò)焊線或是植球的工藝焊接，構(gòu)成電路的連通。特別是在應(yīng)用于大功率產(chǎn)品的封裝件中，焊接工藝的可靠性及電熱性能尤為重要。傳統(tǒng)的焊線焊接和植球焊接技術(shù)對(duì)工藝的實(shí)現(xiàn)有較高要求，其中，在大功率、高能耗的產(chǎn)品生產(chǎn)過(guò)程中，焊線焊接后產(chǎn)生的塌絲、斷絲、短路現(xiàn)象較多，直接影響產(chǎn)品的可靠性。在植球焊接中，由于植球的形態(tài)較難控制，植球的大小、高度等因素都會(huì)直接影響產(chǎn)品的成品率，其中，植球形狀過(guò)大會(huì)造成電路短路，形狀過(guò)小會(huì)造成電路接觸不良。
[0003]為了不斷適應(yīng)市場(chǎng)對(duì)于大功率產(chǎn)品的需求，封裝件的可靠性、功率、散熱等性能要求也需逐漸提高，封裝件的金屬片橋接封裝技術(shù)更顯得尤為重要。金屬片材質(zhì)通常為銅或鋁，表層布有電路，連接芯片和框架引腳的引腳，構(gòu)成電路的連通，采用金屬片代替焊線或植球焊接的技術(shù)為橋接焊接技術(shù)。金屬片橋接封裝技術(shù)相較焊線焊接以及植球焊接更能滿足產(chǎn)品的大功率、高能耗的要求。此外，使用金屬片橋接技術(shù)更可以有效得降低產(chǎn)品的厚度，縮小產(chǎn)品體積，適用于電子產(chǎn)品更小、更薄的發(fā)展趨勢(shì)。
[0004]而現(xiàn)有的金屬片橋接技術(shù)，也存在一定缺陷。例如，芯片的每一個(gè)焊門極和圓區(qū)如果只使用一個(gè)金屬片橋接，就會(huì)造成芯片電源短路，芯片功能失效。若使用兩個(gè)金屬片橋接，就需要分別制作不同尺寸及大小的兩個(gè)或多個(gè)金屬片，一個(gè)金屬片焊接芯片正面的門極和框架的第一引腳，另一個(gè)金屬片焊接芯片正面的圓區(qū)和框架的其他引腳。并且以每顆產(chǎn)品為單位橋接，焊接工藝難度較大，產(chǎn)品生產(chǎn)周期較長(zhǎng)。若使用焊線焊接和金屬片橋接結(jié)合的焊接方法，由于金屬片位置在焊線的上方，且金屬片與框架引腳的相對(duì)位置固定，而焊線是有一定弧度的細(xì)線，焊線的高度必須與金屬片保持一定的距離，而焊線的線型及弧高較難控制，若與金屬片觸碰，就會(huì)造成電路短路，芯片功能失效。為了使線弧具有一定的弧度，傳統(tǒng)焊線焊接工藝形成的弧線往往弧高很高，在金屬片橋接的工序中，焊線會(huì)和金屬片接觸造成短路。而金屬片在焊接時(shí)必須保持一定的形狀及角度，由于金屬片的形狀為特制，也就需要制作特殊的模具制作金屬片，也需要控制金屬片的形狀以及高度，增加了產(chǎn)品的成本，給產(chǎn)品的量產(chǎn)帶來(lái)困難。
[0005]而在產(chǎn)品的實(shí)際運(yùn)作過(guò)程中，產(chǎn)品內(nèi)部會(huì)產(chǎn)生大量的熱量，產(chǎn)品內(nèi)部溫度增高。傳統(tǒng)半導(dǎo)體封裝體的主要散熱途徑為向上散熱或向下散熱，但傳統(tǒng)封裝體上方有塑封料，下方有載體，會(huì)降低封裝體本身的散熱性能。產(chǎn)品向外散熱性能不良會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)品內(nèi)部溫度過(guò)尚，廣品會(huì)有功能不良、甚至失效的風(fēng)險(xiǎn)。
[0006]綜上所述，傳統(tǒng)的金屬片橋接技術(shù)不能在提高產(chǎn)品封裝良率、降低生產(chǎn)成本的同時(shí)滿足大功率、高能耗、高散熱產(chǎn)品的性能要求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]為克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述問(wèn)題，本實(shí)用新型提供了一種雙面散熱的無(wú)載體半導(dǎo)體封裝結(jié)構(gòu)，包括金屬框架引腳，芯片，焊線和金屬片。金屬框架的第一引腳與芯片正面的門極通過(guò)焊線連接，金屬框架的其他引腳與芯片正面的圓區(qū)通過(guò)金屬片連接，芯片正面的圓區(qū)和和金屬框架的其他引腳設(shè)置有助焊劑，金屬片放置的位置與金屬框架的位置相對(duì)應(yīng)，覆蓋在芯片正面以及金屬框架的其他引腳之上并與之橋接。
[0008]優(yōu)選地，金屬框架材質(zhì)為銅、鋁、銀或合金。
[0009]進(jìn)一步，芯片的門極與框架的第一引腳連接，焊線直接連接芯片的門極和框架的第一引腳。
[0010]進(jìn)一步地，金屬片的下方設(shè)置有強(qiáng)介電材料。在金屬片的下方(即與芯片連接的一面)涂覆強(qiáng)介電材質(zhì)，根據(jù)金屬片需要涂強(qiáng)介電材質(zhì)的位置，做帶有圖形的模具，模具上的開(kāi)口即為需要涂強(qiáng)介電材質(zhì)的區(qū)域。將模具蓋在金屬片上方，然后刷一層強(qiáng)介電材料，即在金屬片表面形成介電層，金屬片的材質(zhì)為銅、鋁等金屬。
[0011]更進(jìn)一步地，金屬片與芯片的圓區(qū)和金屬框架的其他引腳連接，金屬片位置在芯片和金屬框架的引腳之上。在芯片表面的圓區(qū)和金屬框架的其他引腳上面刷助焊劑，然后把金屬片蓋在芯片和金屬框架的其他引腳上面，位置與芯片和金屬框架的其他引腳位置相對(duì)應(yīng)，回流焊后，金屬片、芯片和金屬框架即構(gòu)成橋接結(jié)構(gòu)。
[0012]優(yōu)選地，金屬框架的材質(zhì)為銅、銀或合金等金屬。焊線的材質(zhì)為金、銅、合金等金屬，金屬片材質(zhì)為銅、鋁等金屬，形狀為平板狀。
[0013]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型法的有益效果是:金屬框架引腳、芯片、焊線與平板狀的金屬片，構(gòu)成了一種更為實(shí)用的半導(dǎo)體橋接封裝結(jié)構(gòu)。節(jié)省了生產(chǎn)成本，簡(jiǎn)化了生產(chǎn)流程，提高產(chǎn)品的良率，保證產(chǎn)品的可靠性，也進(jìn)一步降低金屬片橋接的工藝難度、降低了金屬片的生產(chǎn)成本以及產(chǎn)品生產(chǎn)周期。無(wú)載體的雙面散熱封裝結(jié)構(gòu)使產(chǎn)品的導(dǎo)熱性能大幅提高，本實(shí)用新型相比傳統(tǒng)的金屬片橋接封裝結(jié)構(gòu)，在提高產(chǎn)品封裝良率、降低生產(chǎn)成本的同時(shí)滿足了大功率、高能耗、高散熱產(chǎn)品的性能要求。
【附圖說(shuō)明】
[0014]圖1為金屬框架示意圖
[0015]圖2為芯片背面與金屬框架粘接后結(jié)構(gòu)示意圖
[0016]圖3為門極與引腳連接后結(jié)構(gòu)示意圖
[0017]圖4為圖3中單獨(dú)引腳焊線焊接部分放大圖
[0018]圖5為倒打線焊接工藝單獨(dú)引腳焊接順序圖
[0019]圖6為粘接金屬片6后的結(jié)構(gòu)剖面圖
[0020]圖7為產(chǎn)品塑封后結(jié)構(gòu)示意圖
[0021]圖8為產(chǎn)品去除載體和底部助焊劑后結(jié)構(gòu)示意圖
[0022]圖9為芯片與金屬框架粘接后結(jié)構(gòu)示意圖
【具體實(shí)施方式】
[0023]以下結(jié)合附圖和實(shí)施例，對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅用以解釋本實(shí)用新型，并不用于限定本實(shí)用新型。
[0024]在本實(shí)用新型的第一實(shí)施方式中，提供了一種雙面散熱的無(wú)載體半導(dǎo)體封裝結(jié)構(gòu)。該結(jié)構(gòu)包括:金屬框架引腳，芯片，焊線和金屬片。金屬框架的第一引腳與芯片正面的門極通過(guò)焊線連接，金屬框架的其他引腳與芯片正面的圓區(qū)通過(guò)金屬片連接，芯片正面的圓區(qū)和和金屬框架的其他引腳設(shè)置有助焊劑，金屬片放置的位置與金屬框架的位置相對(duì)應(yīng)，覆蓋在芯片正面以及金屬框架的其他引腳之上并與之橋接。
[0025]如圖1所示，圖1為金屬框架示意圖。該金屬框架I的引腳高度明顯高于傳統(tǒng)引腳的高度，本實(shí)施例中的引腳高度大于芯片厚度，金屬框架I材質(zhì)為銅、鋁、銀或合金等金屬。本實(shí)用新型的高引腳金屬框架I設(shè)計(jì)并不限于本實(shí)施例。
[0026]芯片3的背面與金屬框架I粘接。如附圖2所示，圖2