專利名稱：微電子罩結(jié)構(gòu)、散熱器結(jié)構(gòu)及半導(dǎo)體封裝件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及微電子罩結(jié)構(gòu)，散熱器結(jié)構(gòu)，以及半導(dǎo)體封裝。
背景技術(shù)：
現(xiàn)代半導(dǎo)體器件的封裝一般要在半導(dǎo)體管芯(也叫作芯片)上設(shè)一個(gè)微電子罩，以在運(yùn)輸過程中保護(hù)管芯。該微電子罩可以與管芯導(dǎo)熱，以便把管芯產(chǎn)生的熱量散發(fā)到罩上。因而罩除起管芯保護(hù)蓋的作用外，還可用作散熱器。
現(xiàn)有技術(shù)的半導(dǎo)體封裝可參照

圖1-4來說明。首先看圖1，該封裝件包括一個(gè)底座10和一個(gè)罩30，它們最初是分開的。底座10可包含一個(gè)基底12，它可以是一種含有電路的結(jié)構(gòu)，例如一塊電路板。半導(dǎo)體芯片14與含電路結(jié)構(gòu)12的電路是電氣相連的，且可以例如通過焊料珠電連線(在圖1中看不見)與該電路相連。圍繞含電路結(jié)構(gòu)12的外周邊有密封材料16，它可以包括環(huán)氧樹脂等材料。圖1所示的底座10的表面最后將成為與罩30形成的封裝件結(jié)構(gòu)的一個(gè)內(nèi)表面。
其次來看罩30，它包括一個(gè)凹面32，被不下凹的周邊部分34所包圍。罩30還包括一個(gè)表面36，它處于與表面32相對(duì)的位置，因而從圖1來看是罩30的被隱藏的下側(cè)。罩30的表面32最終將成為由罩30和底座10形成的封裝件中罩的內(nèi)表面，而表面36將成為此封裝件的一個(gè)外表面。
圖2為由罩30和底座10組成的封裝件40的俯視圖。形成封裝件40的一個(gè)操作步驟是把罩從圖1所示的結(jié)構(gòu)倒過來，并且把它壓到底座10上。采用密封材料16將罩30的周邊34與底座相密封，則把罩30與底座10密封起來。
圖3是通過圖2的封裝件40的一個(gè)橫剖面圖，且表示罩30與底座10相連。從圖3還可看到從芯片14向下伸出的電連線42，它們把芯片與包含在基底12內(nèi)的電路(未示)電氣地連在一起。另外，圖3示出了安裝在芯片14上的導(dǎo)熱界面材料44，它將罩30與芯片14熱連接在一起，使得熱量從芯片14耗散到罩30里面。若沒有材料44，或者是一種不導(dǎo)熱的材料，那么罩就僅僅是一個(gè)微電子罩。但是，如果材料44是一種傳熱材料，罩就起散熱器的作用，所謂散熱器，是指一種主要在兩個(gè)方向而不是三個(gè)方向散熱的結(jié)構(gòu)。
圖4表示圖3的封裝件40通過一個(gè)導(dǎo)熱界面材料52與散熱片50相連。材料52可以包括例如GELVETM，它可從Honeywell國際公司買到。散熱片50可包括鋁等，其形狀包含有許多翼片和/或柱子。散熱片50與散熱器的不同點(diǎn)在于，它使熱量向三個(gè)方向而不是兩個(gè)方向散發(fā)。
要制作一個(gè)具有罩30的復(fù)雜性的罩可能會(huì)存在一些問題而且成本高。因此，希望能開發(fā)出改進(jìn)型微電子罩結(jié)構(gòu)。
發(fā)明概要本發(fā)明包括微電子封裝件罩、散熱器，及包含微電子罩或散熱器的半導(dǎo)體封裝件。在本發(fā)明的一個(gè)特定方面，微電子罩是一種確定了具有四個(gè)周邊的矩形周邊的材料。而且罩沿著少于全部周邊邊緣的幾個(gè)周邊有突起的周邊軌道。例如，可以是只沿兩個(gè)邊有突起的周邊軌道。另外，這種微電子罩可以包含普通具有四個(gè)周邊緣的矩形，其中兩個(gè)的厚度比另外兩個(gè)更厚。
本發(fā)明還包括具有上述微電子罩形狀的散熱器，它所用材料的導(dǎo)熱系數(shù)至少要100W/(m·K)，150W/(m·K)以上更好，較理想的是大于200W/(m·K)。在一些具體實(shí)施裝置中，散熱器可以是含銅的，由銅或基本由銅制成的，其導(dǎo)熱系數(shù)可在350W/(m·K)左右。在另一些具體實(shí)施裝置中，散熱器可以是含鋁的，由鋁或基本由鋁制成的，其導(dǎo)熱系數(shù)可在220W/(m·K)左右。
附圖簡(jiǎn)介本發(fā)明的一些優(yōu)選實(shí)施裝置將在下面參照以下各附圖予以描述圖1是以往形成封裝件的方法最初階段的微電子封裝件示意圖，該封裝件包括一個(gè)罩及與它分開的底座。罩在圖中為上視圖，而底座為俯視圖。
圖2為包括圖1的罩和底座構(gòu)成的封裝件俯視圖。
圖3是沿3-3線的圖2的封裝件剖視圖。
圖4是以圖3剖視圖表現(xiàn)的圖2封裝件視圖，且示出了接在圖3后面的一個(gè)工藝步驟。
圖5是本發(fā)明的一個(gè)微電子罩(或者是一個(gè)散熱器)的仰視圖。
圖6為圖5罩的側(cè)視圖。
圖7為和底座相連的圖5的罩的視圖，而且表示按本發(fā)明形成微電子封裝件的一個(gè)初始步驟。這里底座以俯視圖表示，罩以仰視圖表示。
圖8為利用圖7的罩和底座組裝成的封裝件的俯視圖。
圖9為沿9-9線的圖8中的封裝件的剖視圖。
圖10為沿9-9線的圖8中的封裝件的剖視圖，且表示接在圖9后面的一個(gè)工藝步驟。
圖11是圖8封裝件的側(cè)視圖。
圖12是圖8封裝件的側(cè)視圖，它是根據(jù)與圖11不同的本發(fā)明一種具體實(shí)施方式
示出的。
圖13是在按本發(fā)明的方法形成罩的初始階段，一件罩胚料的等軸投影圖。
圖14是圖13的罩胚料在圖13一個(gè)后續(xù)工藝步驟的等軸投影圖。
優(yōu)選實(shí)施裝置的詳細(xì)描述本發(fā)明的一個(gè)微電子罩(或者是散熱片)將參照?qǐng)D5予以描述，它一般用100表示。罩100具有普通的矩形(雖然本發(fā)明也包括其它的形狀，諸如圓形，三角形，五角形，或其它多邊形)。罩100的周邊由四個(gè)邊緣102，104，106和108界定。罩100還包含一個(gè)下凹的面110，它與邊緣102和106的表面一起延伸；罩的突起軌道沿著邊緣108和104延伸。此外，罩100還包含一個(gè)與表面110相對(duì)的表面120(在圖5中看不見)。
圖5的罩100和以往的罩30(見圖1)的一個(gè)不同是，在罩100中的突起部分(112和114)只沿罩的一部分周邊延伸。與此相反，以往的罩30中突起部分(34)是沿整個(gè)周邊延伸的。
在所示實(shí)施裝置中，罩100為矩形，且凸起的周邊部分是沿著周邊形狀的兩個(gè)對(duì)邊(104和108)，而其余兩邊(102和106)沒有突起部分沿著這些邊緣的絕大部分范圍延伸。實(shí)際上，與邊緣102和106相連的僅有突起部分是突起部分112和114的終端，這些終端是與邊緣102和106相接觸的部分112和114的區(qū)域。這些軌道112和114的終端部分在圖5中以115標(biāo)示。因而，邊緣102有一個(gè)沿著軌道112和114的兩個(gè)終端115之間的邊緣延伸的區(qū)域126，且此區(qū)域126相對(duì)于表面110是不突起的。同樣，邊緣106有一個(gè)在兩終端115之間延伸的區(qū)域128，它相對(duì)于表面110也是不突起的。
圖6為罩100沿邊106的側(cè)視圖。此圖表示軌道112和114相對(duì)于表面110的相互關(guān)系，且進(jìn)一步表示在軌道112和114之間延伸的區(qū)域128。軌道112和114確定了一個(gè)在它們之間延伸的凹槽119。
圖5和6中罩100的尺寸實(shí)例為寬度“W”約35±0.35毫米；長度“L”約35±0.35毫米；厚度“T”約4.6±0.05毫米。此外，凹槽119可以有約0.6±0.025毫米的深度“D”。
下面來看圖7，罩100的旁邊是一個(gè)底座150，后者最終被罩100蓋上形成一個(gè)封裝件。底座150包含四個(gè)周邊(151，153，155，157)，這與圖1的底座類似，圖1的底座10內(nèi)有一個(gè)處于基底12上方的芯片14。另外，底座150包含密封件16，其沿基底的周邊設(shè)置。但圖7的底座150和底座10的差別在于，密封件16只在底座150的基底12的兩個(gè)周邊上才有，而不象底座10那樣沿四個(gè)周邊都有。密封件16是設(shè)置在沿著將最終與罩100的突起邊緣相接觸的兩個(gè)周邊上。
接在圖7后面的一個(gè)工藝步驟是把罩100安放在底座150上，并通過密封件16使軌道112和114密封在底座上，從而形成一個(gè)封裝件。此封裝件示于圖8(封裝件200)，且特意用俯視圖表示，以便能看見罩100的表面120。
再來看圖9，該圖以沿圖8的9-9線的剖面圖來表示封裝件200。從圖中可看到一些焊料珠42將管芯14與基底12連起來。還能看到在管芯14和罩100之間形成的一個(gè)層202。層202可以包括例如一種導(dǎo)熱材料。如果層202包括導(dǎo)熱材料，于是罩100就可用作一個(gè)散熱器以將管芯產(chǎn)生的熱量耗散掉。在其它一些實(shí)施方式中，可以不用層202，或者用一種不導(dǎo)熱的材料來代替。但在無論哪一種這樣的實(shí)施方式中，罩100將只起到保護(hù)管芯14的微電子罩的作用，通常并不能有效地耗散由管芯14產(chǎn)生的熱量，因而不能當(dāng)作散熱器使用。
若要把罩100當(dāng)作散熱器用，優(yōu)選地它包括導(dǎo)熱系數(shù)大于100W/(m·K)的材料，更優(yōu)選地大于150W/(m·K)。在一些具體的實(shí)施裝置中，罩100可用導(dǎo)熱系數(shù)超過200W/(m·K)的材料，如銅或鋁。在罩100為金屬材料的實(shí)施裝置中，可以將罩鍍上鎳。例如，若罩100包括銅或鋁，可鍍上厚度約3微米以上的鎳。鍍鎳后可防止罩底層材料腐蝕，還可提供一個(gè)可再生的表面以和一種或幾種熱界面材料相粘結(jié)，以及與環(huán)氧樹脂相粘結(jié)。
下面來看圖10，示出了封裝件上方加上散熱片50后封裝件的情況，其中熱界面52將散熱片50與封裝件200相連。散熱片50和熱界面52可以包括前面說過的一些材料，這些材料參考圖4的已有結(jié)構(gòu)進(jìn)行了說明。
再來看圖11，圖8的封裝件200以側(cè)視圖表示出。側(cè)視圖中未將芯片(14)畫出以使圖簡(jiǎn)化，雖然我們知道芯片14將處于封裝件200的中心，如圖9所示。從圖11中可看出，在封裝件200端部有一個(gè)間隙250，對(duì)應(yīng)于軌道112和114之間的空間。此間隙一般很窄，且在本發(fā)明的各特定實(shí)施裝置中可以不用填充。但若希望將間隙250填充以防灰塵或其它污染物侵入罩100和基底150之間，則可在間隙內(nèi)放置一些填充材料。這在圖12中作了說明，其中用填料260填充間隙250。填充材料260可以包括環(huán)氧樹脂等。填料260可以在封裝件200形成后加入間隙250內(nèi)。或者在封裝件200作成之前(例如在圖7的工藝步驟)填入基底150的邊緣151和153。
本發(fā)明的罩100比以往的罩(如圖1中的罩30)要好，因?yàn)樗圃旄?jiǎn)單。罩100可通過圖13和14的工藝來制成。先看圖13，提供一個(gè)罩胚料條300。它包含尺寸“A”，“X”，“Y”。尺寸“X”對(duì)應(yīng)于沿成品罩100的邊緣106的寬度(見圖5和6)，“Y”對(duì)應(yīng)于成品罩100的軌道112和114的厚度。優(yōu)選地尺寸“A”比成品罩100的邊緣108長度長幾個(gè)整數(shù)倍。
再來看圖14，長條300被加工成沿它的一個(gè)表面形成的一個(gè)凹槽302。由凹槽302界定沿罩胚料邊緣延伸的軌道112和114。接著可把毛胚沿虛線304和306切斷，以形成單個(gè)的罩100，400，500。如希望將罩的材料鍍上金屬，隨后可對(duì)單個(gè)的罩進(jìn)行電鍍。
雖然圖13和14所示的工藝是將罩胚料長條300加工形成凹槽302，但應(yīng)知道本發(fā)明也包括采用其它的工藝，其中通過將罩材料沖壓成所示形狀而形成圖14的帶凹槽的材料。
權(quán)利要求
1.一種微電子罩，包括一具有一定形狀和圍繞此形狀的周邊緣的材料；一由該周邊緣圍成的表面；一軌道，它只沿周邊緣的一部分延伸，而且相對(duì)于上述表面是垂直突起的。
2.如權(quán)利要求1所述的微電子罩，其中罩的形狀是一矩形，從而確定了周邊緣的四個(gè)周邊，且軌道沿其中兩個(gè)周邊延伸，而剩下兩條邊的至少絕大部分沒有沿著它延伸的軌道。
3.如權(quán)利要求2所述的微電子罩，其中軌道沿其延伸的兩個(gè)周邊彼此處在相對(duì)的位置。
4.如權(quán)利要求2所述的微電子罩，其中所述長方形是正方形。
5.如權(quán)利要求1所述的微電子罩，結(jié)合到一微電子封裝件內(nèi)，此封裝件包括一底座；一由底座支持的芯片；處于芯片上方的微電子罩，此芯片被封裝在微電子罩和底座之間。
6.如權(quán)利要求5所述的微電子封裝件，其中微電子罩的導(dǎo)熱系數(shù)至少為約100W/(m·K)；而且還包含處于微電子罩和芯片之間的導(dǎo)熱連接。
7.如權(quán)利要求6所述的微電子罩，其中該微電子罩的導(dǎo)熱系數(shù)至少為約150W/(m·K)。
8.如權(quán)利要求6所述的微電子罩，其中該微電子罩的導(dǎo)熱系數(shù)至少為約200W/(m·K)。
9.如權(quán)利要求6所述的微電子罩，其中該微電子罩包含銅。
10.如權(quán)利要求6所述的微電子罩，其中該微電子罩包含鋁。
11.如權(quán)利要求1所述的微電子罩，包含銅。
12.如權(quán)利要求1所述的微電子罩，基本由銅構(gòu)成。
13.如權(quán)利要求1所述的微電子罩，由銅構(gòu)成。
14.如權(quán)利要求1所述的微電子罩，基本由鍍金屬的銅構(gòu)成。
15.如權(quán)利要求1所述的微電子罩，由鍍金屬的銅構(gòu)成。
16.如權(quán)利要求1所述的微電子罩，基本由鍍鎳的銅構(gòu)成。
17.如權(quán)利要求1所述的微電子罩，由鍍鎳的銅構(gòu)成。
18.如權(quán)利要求1所述的微電子罩，包含鋁。
19.如權(quán)利要求1所述的微電子罩，基本由鋁構(gòu)成。
20.如權(quán)利要求1所述的微電子罩，由鋁構(gòu)成。
21.如權(quán)利要求1所述的微電子罩，基本由鍍金屬的鋁構(gòu)成。
22.如權(quán)利要求1所述的微電子罩，由鍍金屬的鋁構(gòu)成。
23.如權(quán)利要求1所述的微電子罩，基本由鍍鎳的鋁構(gòu)成。
24.如權(quán)利要求1所述的微電子罩，由鍍鎳的鋁構(gòu)成。
25.一種形成多個(gè)微電子罩的方法，包括提供一罩胚料條；沿該條的一側(cè)形成一凹槽；凹槽形成后，把該條切成多個(gè)單獨(dú)的微電子罩。
26.如權(quán)利要求25所述的方法，其中所述條包括鋁。
27.如權(quán)利要求25所述的方法，其中所述條包括銅。
28.如權(quán)利要求25所述的方法，其中所述條包括一第一金屬材料，還包括用第二金屬材料對(duì)單個(gè)的微電子罩進(jìn)行電鍍。
29.如權(quán)利要求25所述的方法，其中所述條包括鋁或銅，而且還包括用鎳對(duì)各單個(gè)的微電子罩進(jìn)行電鍍。
30.如權(quán)利要求25所述的方法，還包括將至少一個(gè)微電子罩結(jié)合到微電子封裝件內(nèi)，所述結(jié)合包括提供一由底座支持的芯片；將微電子罩粘到底座和并處于芯片上方；因而芯片被封裝在微電子罩和底座之間。
31.一種形成多個(gè)微電子罩的方法，包括將罩胚料沖壓成具有一側(cè)和沿該側(cè)延伸的凹槽的條形；在材料沖壓后，將該條切成多個(gè)單獨(dú)的微電子罩。
32.如權(quán)利要求31所述的方法，其中罩胚料包括鋁。
33.如權(quán)利要求31所述的方法，其中罩胚料包括銅。
34.如權(quán)利要求31所述的方法，其中罩胚料包括第一金屬材料，還包括用第二金屬材料對(duì)單個(gè)的微電子罩進(jìn)行電鍍。
35.如權(quán)利要求31所述的方法，其中罩胚料包括鋁或銅，還包括用鎳對(duì)單個(gè)的微電子罩進(jìn)行電鍍。
36.如權(quán)利要求31所述的方法，還包括把至少一個(gè)微電子罩結(jié)合到微電子封裝件內(nèi)，所述結(jié)合包括提供一由底座支持的芯片；將微電子罩粘接到底座上并處于芯片上方；因而芯片被封裝在微電子罩和底座之間。
全文摘要
本發(fā)明包括微電子封裝件罩，散熱器，和包括微電子罩或散熱器的半導(dǎo)體封裝件。在本發(fā)明的一個(gè)特定方面，微電子罩包括一具有矩形周邊形狀從而確定了四個(gè)邊的材料。此外，沿少于全部周邊緣的幾個(gè)周邊，罩具有突起的周邊軌道(112)。例如，罩只沿兩條邊有突起的周邊軌道?；蛘撸@個(gè)微電子罩可以是確定了四個(gè)周邊緣的普通矩形，其中兩個(gè)周邊的厚度比另外兩個(gè)周邊要厚。
文檔編號(hào)H01L23/10GK1575520SQ01821991
公開日2005年2月2日 申請(qǐng)日期2001年10月30日 優(yōu)先權(quán)日2000年11月14日
發(fā)明者J·蘇布拉馬尼安 申請(qǐng)人:霍尼韋爾國際公司