專(zhuān)利名稱(chēng)：無(wú)夾片和無(wú)引線(xiàn)半導(dǎo)體管芯封裝及其制造方法
無(wú)夾片和無(wú)引線(xiàn)半導(dǎo)體管芯封裝及其制造方法
背景技術(shù)：
有許多種半導(dǎo)體管芯封裝。許多半導(dǎo)體封裝使用引線(xiàn)來(lái)使半導(dǎo)體管芯 上的源極區(qū)和柵極區(qū)與引線(xiàn)框架上的源極引線(xiàn)和柵極引線(xiàn)電連接。許多其 它半導(dǎo)體封裝使用夾片代替引線(xiàn)來(lái)形成與外部終端的外部連接。這種半導(dǎo) 體管芯封裝有時(shí)被稱(chēng)為"無(wú)引線(xiàn)"封裝。典型的無(wú)引線(xiàn)封裝包括與半導(dǎo)體 管芯附連的夾片。無(wú)引線(xiàn)半導(dǎo)體管芯封裝通常是優(yōu)選的，因?yàn)樗鼈儽柔槍?duì) 終端連接使用引線(xiàn)的半導(dǎo)體管芯封裝具有更好的熱特性和電特性。
雖然夾片接合的半導(dǎo)體封裝是有用的，但仍可作一些改進(jìn)。例如，一 個(gè)問(wèn)題是需要夾片接合的半導(dǎo)體封裝平臺(tái)的高成本。夾片的成本可與引線(xiàn) 框的成本一樣高。此外，夾片接合需要昂貴的定制的夾片連接器和點(diǎn)膠系 統(tǒng)。因而，夾片連接封裝具有非常高的材料和制造成本。
夾片接合存在的另一問(wèn)題是在夾片和半導(dǎo)體管芯之間涂敷不一致的或 不均勻量的焊料的問(wèn)題。當(dāng)不一致的或不均勻量的焊料用在管芯和夾片之
間時(shí)，該所得封裝可顯示較差的性能。并且，由于微引線(xiàn)封裝(MLP)組 件的特征尺寸日益變小，設(shè)計(jì)受到蝕刻和半蝕刻引線(xiàn)框技術(shù)的金屬到金屬 間隙和尺寸公差能力的限制。
本發(fā)明的各個(gè)實(shí)施方式個(gè)別地和共同地解決以上問(wèn)題和其它問(wèn)題。
發(fā)明概要
本發(fā)明的各個(gè)實(shí)施方式涉及半導(dǎo)體管芯封裝以及制造半導(dǎo)體管芯封裝 的方法。本發(fā)明的一些實(shí)施方式涉及微引線(xiàn)封裝(MLP)。然而，本發(fā)明 的各個(gè)實(shí)施方式最好可被擴(kuò)展到諸如小外形(SO)封裝的其它類(lèi)型的半導(dǎo) 體管芯封裝。
本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式涉及一種形成半導(dǎo)體管芯封裝的方法，該方法 包括獲取包括至少一個(gè)具有引線(xiàn)表面的引線(xiàn)結(jié)構(gòu)的引線(xiàn)框結(jié)構(gòu)；將具有第一表面和第二表面的半導(dǎo)體管芯附連到引線(xiàn)框結(jié)構(gòu)，其中該半導(dǎo)體管芯 的第一表面與引線(xiàn)表面基本在同一平面上，且該半導(dǎo)體管芯的第二表面與 引線(xiàn)框結(jié)構(gòu)耦連；以及在引線(xiàn)表面和該半導(dǎo)體管芯的第一表面上形成一導(dǎo) 電材料層來(lái)使至少一個(gè)引線(xiàn)結(jié)構(gòu)與該半導(dǎo)體管芯電耦連。
本發(fā)明的另一實(shí)施方式涉及一種半導(dǎo)體管芯封裝，該半導(dǎo)體管芯封裝 包括包括至少一個(gè)具有引線(xiàn)表面的引線(xiàn)結(jié)構(gòu)的引線(xiàn)框結(jié)構(gòu)；該引線(xiàn)框結(jié) 構(gòu)上的具有第一表面和第二表面的半導(dǎo)體管芯，其中該半導(dǎo)體管芯的第一 表面與引線(xiàn)表面基本在同一平面上且該半導(dǎo)體管芯的第二表面與引線(xiàn)框結(jié) 構(gòu)耦連；以及在該引線(xiàn)表面和該半導(dǎo)體管芯的第一表面上的且使至少一個(gè) 引線(xiàn)結(jié)構(gòu)與該半導(dǎo)體管芯的第一表面耦連的導(dǎo)電薄膜。
附圖簡(jiǎn)要描述


圖1示出例示根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施方式的方法的流程圖。
圖2(a)示出根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施方式的引線(xiàn)框結(jié)構(gòu)的橫截面?zhèn)纫晥D。
圖2(a)'示出根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施方式的引線(xiàn)框結(jié)構(gòu)的俯視圖。
圖2(b)示出根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施方式的安裝于引線(xiàn)框結(jié)構(gòu)上的半導(dǎo)體管
芯的橫截面?zhèn)纫晥D。
圖2(b)'示出根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施方式的安裝于引線(xiàn)框結(jié)構(gòu)上的半導(dǎo)體管
芯的俯視圖。
圖2(c)示出用制模材料安裝于引線(xiàn)框結(jié)構(gòu)上的半導(dǎo)體管芯的橫截面?zhèn)?視圖。
圖2(c)'示出用制模材料安裝于引線(xiàn)框結(jié)構(gòu)上的半導(dǎo)體管芯的俯視圖。 圖2(d)示出用制模材料和導(dǎo)電材料層安裝于引線(xiàn)框結(jié)構(gòu)上的半導(dǎo)體管
芯的橫截面?zhèn)纫晥D。
圖2(d)'示出用制模材料和導(dǎo)電材料層安裝于引線(xiàn)框結(jié)構(gòu)上的半導(dǎo)體管
芯的俯視圖。
圖2(e)示出用制模材料、導(dǎo)電材料層、以及焊膏的疊加層安裝于引線(xiàn) 框結(jié)構(gòu)上的半導(dǎo)體管芯的橫截面?zhèn)纫晥D。
圖2(e)'示出用制模材料、導(dǎo)電材料層、以及焊膏的疊加層安裝于引線(xiàn)框結(jié)構(gòu)上的半導(dǎo)體管芯的的俯視圖。
圖3示出例示根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施方式的方法的流程圖。
圖4(a)示出根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施方式的安裝于引線(xiàn)框結(jié)構(gòu)上的半導(dǎo)體管
芯的橫截面?zhèn)纫晥D。
圖4(a)'示出根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施方式的安裝于引線(xiàn)框結(jié)構(gòu)上的半導(dǎo)體管 芯的俯視圖。
圖4(b)示出根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施方式的安裝于引線(xiàn)框結(jié)構(gòu)上的經(jīng)修改的 半導(dǎo)體管芯的橫截面?zhèn)纫晥D。
圖4(b)'示出根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施方式的安裝于引線(xiàn)框結(jié)構(gòu)上的經(jīng)修改的 半導(dǎo)體管芯的俯視圖。
圖4(c)示出用非導(dǎo)電掩模安裝于引線(xiàn)框結(jié)構(gòu)上的半導(dǎo)體管芯的橫截面?zhèn)?視圖。
圖4(c)'示出用非導(dǎo)電掩模安裝于引線(xiàn)框結(jié)構(gòu)上的半導(dǎo)體管芯的俯視圖。 圖4(d)示出用非導(dǎo)電掩模安裝于引線(xiàn)框結(jié)構(gòu)上的經(jīng)修改的半導(dǎo)體管芯 的橫截面?zhèn)纫晥D。
圖4(d)'示出用非導(dǎo)電掩模安裝于引線(xiàn)框結(jié)構(gòu)上的經(jīng)修改的半導(dǎo)體管芯的 俯視圖。
圖4(e)示出用非導(dǎo)電掩模和用于源極連接的導(dǎo)電材料層安裝于引線(xiàn)框 結(jié)構(gòu)上的半導(dǎo)體管芯的橫截面?zhèn)纫晥D。
圖4(e)'示出用非導(dǎo)電掩模和用于源極連接的導(dǎo)電材料層安裝于引線(xiàn)框 結(jié)構(gòu)上的半導(dǎo)體管芯的俯視圖。
圖4(f)示出用非導(dǎo)電掩模、用于源極連接的導(dǎo)電材料層和用于柵極連 接的引線(xiàn)接合安裝于引線(xiàn)框結(jié)構(gòu)上的半導(dǎo)體管芯的橫截面?zhèn)纫晥D。
圖4(f)'示出用非導(dǎo)電掩模、用于源極連接的導(dǎo)電材料層和用于柵極連 接的引線(xiàn)接合安裝于引線(xiàn)框結(jié)構(gòu)上的半導(dǎo)體管芯的俯視圖。
圖4(g)示出用非導(dǎo)電掩模、用于源極連接的導(dǎo)電材料層、用于柵極連 接的引線(xiàn)接合和半導(dǎo)體封裝上的封裝劑安裝于引線(xiàn)框結(jié)構(gòu)上的半導(dǎo)體管芯 的橫截面?zhèn)纫晥D。
圖4(h)示出用非導(dǎo)電掩模的連續(xù)條、用于源極和柵極連接的導(dǎo)電材料層安裝于引線(xiàn)框結(jié)構(gòu)上的經(jīng)修改的半導(dǎo)體管芯的橫截面?zhèn)纫晥D。
圖4(h)'示出用非導(dǎo)電掩模的連續(xù)條、用于源極和柵極連接的導(dǎo)電材料
層安裝于引線(xiàn)框結(jié)構(gòu)上的經(jīng)修改的半導(dǎo)體管芯的俯視圖。
圖4(i)示出用兩條非傳導(dǎo)掩模、用于源極和柵極連接的導(dǎo)電材料層、以
及疊加的焊膏安裝于引線(xiàn)框結(jié)構(gòu)上的經(jīng)修改的半導(dǎo)體管芯的橫截面?zhèn)纫晥D。
圖4(i)'示出用兩條非傳導(dǎo)掩模、用于源極和柵極連接的導(dǎo)電材料層、
以及疊加的焊膏安裝于引線(xiàn)框結(jié)構(gòu)上的經(jīng)修改的半導(dǎo)體管芯的俯視圖。
圖4(j)示出用兩條非傳導(dǎo)掩模、用于源極和柵極連接的導(dǎo)電材料層、疊
加的焊膏和半導(dǎo)體封裝上的封裝劑安裝于引線(xiàn)框結(jié)構(gòu)上的經(jīng)修改的半導(dǎo)體 管芯的橫截面?zhèn)纫晥D。
圖5(a)示出根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施方式的包括兩個(gè)安裝于引線(xiàn)框結(jié)構(gòu)上的半 導(dǎo)體管芯的多管芯平臺(tái)的俯視圖。
圖5(b)示出包括兩個(gè)用制模材料安裝于引線(xiàn)框結(jié)構(gòu)上的半導(dǎo)體管芯的 多管芯平臺(tái)的俯視圖。
圖5(c)示出包括兩個(gè)用制模材料和導(dǎo)電材料安裝于引線(xiàn)框結(jié)構(gòu)上的半 導(dǎo)體管芯的多管芯平臺(tái)的俯視圖。
圖5(d)示出包括兩個(gè)用制模材料、導(dǎo)電材料層、以及焊膏的疊加層安 裝于引線(xiàn)框結(jié)構(gòu)上的半導(dǎo)體管芯的多管芯平臺(tái)的俯視圖。
圖5(e)示出包括兩個(gè)用制模材料、導(dǎo)電材料層、焊膏的疊加層、以及 半導(dǎo)體封裝上的封裝劑安裝于引線(xiàn)框結(jié)構(gòu)上的半導(dǎo)體管芯的多管芯平臺(tái)的 俯視圖。
圖5(f)示出包括兩個(gè)用制模材料、導(dǎo)電材料層、焊膏的疊加層、以及 半導(dǎo)體封裝上的封裝劑安裝于引線(xiàn)框結(jié)構(gòu)上的半導(dǎo)體管芯的多管芯平臺(tái)的 橫截面?zhèn)纫晥D。
詳細(xì)描述
本發(fā)明的各個(gè)實(shí)施方式通過(guò)引線(xiàn)在封裝內(nèi)提供完全的或基本完全的無(wú) 夾片和無(wú)引線(xiàn)連接，同時(shí)保留在引線(xiàn)接合封裝上的夾片接合封裝的優(yōu)點(diǎn)來(lái)解決以上問(wèn)題和其它問(wèn)題。這些優(yōu)點(diǎn)包括低導(dǎo)通電阻(RDS。n)和高載流能 力。
這種封裝的另一益處是完全的或基本完全的無(wú)夾片和無(wú)引線(xiàn)平臺(tái)的低 成本。因?yàn)閵A片的成本通常和引線(xiàn)框結(jié)構(gòu)的成本一樣高，所以無(wú)夾片封裝 將相當(dāng)大地降低用于半導(dǎo)體管芯封裝的平臺(tái)的材料成本。此外，雖然夾片 接合需要昂貴的定制的夾片接合器和點(diǎn)膠系統(tǒng)，但是本發(fā)明的各個(gè)實(shí)施方 式可以只使用標(biāo)準(zhǔn)的絲網(wǎng)印刷機(jī)。因而，制造成本也被降低。因此，與現(xiàn) 存標(biāo)準(zhǔn)封裝的簡(jiǎn)易替換相關(guān)聯(lián)的成本也被降低。
根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施方式的無(wú)引線(xiàn)和無(wú)夾片封裝不使用或顯著減少使半 導(dǎo)體管芯中的電氣器件的輸入和/或輸出端子與引線(xiàn)框結(jié)構(gòu)連接所需的引線(xiàn) 或夾片結(jié)構(gòu)的數(shù)量。在根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施方式的半導(dǎo)體管芯封裝中，代替 夾片或引線(xiàn)接合，半導(dǎo)體管芯封裝包括在引線(xiàn)框結(jié)構(gòu)和半導(dǎo)體管芯上的導(dǎo) 電材料層來(lái)使引線(xiàn)框結(jié)構(gòu)中的至少一個(gè)引線(xiàn)結(jié)構(gòu)與半導(dǎo)體管芯的端子電耦 連。
圖1示出例示根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施方式的示例性工藝流程的流程圖。以
下參考圖2(a)到2(e)'對(duì)該流程圖的每一步驟進(jìn)行更詳細(xì)地描述。
首先，如圖1的步驟l(a)所示，提供一引線(xiàn)框結(jié)構(gòu)。術(shù)語(yǔ)"引線(xiàn)框結(jié) 構(gòu)"可指的是從引線(xiàn)框得到的或與引線(xiàn)框一樣的結(jié)構(gòu)。圖2(a)示出引線(xiàn)框 結(jié)構(gòu)20的橫截面視圖，而圖2(a)'示出引線(xiàn)框結(jié)構(gòu)20的俯視圖。每個(gè)引線(xiàn) 框結(jié)構(gòu)可包括兩條或多條具有引線(xiàn)表面20(a)和管芯附著區(qū)20(b)的引線(xiàn)。該 引線(xiàn)從管芯附著區(qū)20(b)橫向地延伸。單個(gè)引線(xiàn)框結(jié)構(gòu)可包括柵極引線(xiàn)結(jié)構(gòu) 20(c)和源極引線(xiàn)結(jié)構(gòu)20(d)。在圖2(a)'中，G、 S和D的示例性標(biāo)記分別指 的是柵極、源極和漏極引線(xiàn)指。柵極和源極引線(xiàn)指與結(jié)構(gòu)在最終形成的半 導(dǎo)體封裝中相互電隔離。
引線(xiàn)框結(jié)構(gòu)20可以包括任何適當(dāng)?shù)牟牧?。示例性的引線(xiàn)框結(jié)構(gòu)材料包 括諸如銅、鋁、金等金屬及其合金。引線(xiàn)框結(jié)構(gòu)還可以包括諸如金、鉻、 銀、鈀、鎳等電鍍層的電鍍層。該引線(xiàn)框結(jié)構(gòu)20還可具有任何適當(dāng)厚度， 包括約小于lmm (例如約小于0.5mm)的厚度。
引線(xiàn)框結(jié)構(gòu)可使用常規(guī)工藝來(lái)蝕刻和/或形成圖案，以定形該引線(xiàn)框結(jié)構(gòu)的引線(xiàn)或其它各部分。例如，引線(xiàn)框結(jié)構(gòu)可通過(guò)蝕刻連續(xù)的導(dǎo)電板以形 成預(yù)定圖案來(lái)形成。在蝕刻之前或之后，引線(xiàn)框結(jié)構(gòu)還可被壓印以使引線(xiàn) 框結(jié)構(gòu)的管芯附連表面相對(duì)引線(xiàn)框結(jié)構(gòu)的引線(xiàn)的引線(xiàn)表面來(lái)下移設(shè)置。如 果使用壓印，則引線(xiàn)框結(jié)構(gòu)可以是由系桿連接的引線(xiàn)框結(jié)構(gòu)陣列中的多個(gè) 引線(xiàn)框結(jié)構(gòu)中的一個(gè)。引線(xiàn)框結(jié)構(gòu)陣列還可被切開(kāi)以使引線(xiàn)框結(jié)構(gòu)與其它 引線(xiàn)框結(jié)構(gòu)分離。作為切開(kāi)的結(jié)果，諸如源極引線(xiàn)和柵極引線(xiàn)的在最終半 導(dǎo)體管芯封裝中的引線(xiàn)框結(jié)構(gòu)的各個(gè)部分可相互電去耦和機(jī)械去耦。因而， 引線(xiàn)框結(jié)構(gòu)可以是連續(xù)的金屬結(jié)構(gòu)或不連續(xù)的金屬結(jié)構(gòu)。
在獲得引線(xiàn)框結(jié)構(gòu)之后，至少一個(gè)半導(dǎo)體管芯被安裝和附連到該引線(xiàn) 框結(jié)構(gòu)上，如圖1的步驟l(b)所示。圖2(b)示出安裝在引線(xiàn)框結(jié)構(gòu)20上的
具有第一表面32(a)和第二表面32(b)的半導(dǎo)體管芯30。該半導(dǎo)體管芯30的 第二表面32(b)靠近該引線(xiàn)框結(jié)構(gòu)20的管芯附連區(qū)20(b)。任何適合的粘合 劑或焊料可用來(lái)在該引線(xiàn)框結(jié)構(gòu)20的管芯附連區(qū)20(b)處使半導(dǎo)體管芯30 與引線(xiàn)框結(jié)構(gòu)20附連。
半導(dǎo)體管芯30可包括在該半導(dǎo)體管芯30的第一表面32(a)上的柵極區(qū) 30(a)和源極區(qū)30(b)，以及在該半導(dǎo)體管芯30的第二表面32(b)上的漏極區(qū) 30(c)。該柵極區(qū)30(a)和源極區(qū)30(b)在圖2(b)的俯視圖中被示出。在本發(fā) 明的較佳實(shí)施方式中，半導(dǎo)體管芯30的第一表面32(a)與引線(xiàn)框結(jié)構(gòu)20的 引線(xiàn)表面20(a)基本共面，如由圖2(b)中的虛線(xiàn)所示。
半導(dǎo)體管芯30可是任何適合的半導(dǎo)體器件。適合的器件可包括垂直的 或水平的器件。垂直的器件至少具有在該管芯的一側(cè)的一個(gè)輸入和在該管 芯的另一側(cè)的一個(gè)輸出使得電流可以垂直地流經(jīng)該管芯。水平器件包括在 該管芯的一側(cè)的至少一個(gè)輸入和在該管芯的同一側(cè)的至少一個(gè)輸出使得電 流水平地流經(jīng)該管芯。在與本申請(qǐng)一樣被轉(zhuǎn)讓給同一個(gè)受讓人且為了所有 目的被完整納入于此以供參考的美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)No. 6,274,905和6，351,018 中也對(duì)示例性垂直功率器件進(jìn)行了描述。
垂直功率晶體管包括VDMOS晶體管和垂直雙極型晶體管。VDMOS晶體 管是具有兩個(gè)或多個(gè)通過(guò)擴(kuò)散形成的半導(dǎo)體區(qū)的MOSFET。它具有源極區(qū)、漏 極區(qū)、以及柵極。因?yàn)樵礃O區(qū)和漏極區(qū)在半導(dǎo)體管芯的相反表面上，所以該器件是垂直的。該柵極可以是溝槽柵極結(jié)構(gòu)或平面柵極結(jié)構(gòu)，且與源極區(qū)在同一 表面上形成。溝槽柵極結(jié)構(gòu)是優(yōu)選的，因?yàn)闇喜蹡艠O結(jié)構(gòu)比平面柵極結(jié)構(gòu)更窄
且占據(jù)更少空間。在運(yùn)行期間，在VDMOS器件中從源極區(qū)流向漏極區(qū)的電流
與管芯表面基本垂直。
以下相關(guān)于在半導(dǎo)體管芯30與在管芯附連區(qū)20(b)的引線(xiàn)框結(jié)構(gòu)20附 連之后的半導(dǎo)體管芯封裝工藝，對(duì)本發(fā)明的兩個(gè)較佳實(shí)施方式進(jìn)行進(jìn)一步
描述o
I.工藝流程A
在半導(dǎo)體管芯30與引線(xiàn)框結(jié)構(gòu)20附連之后，制模材料40可在引線(xiàn)框 結(jié)構(gòu)20和管芯30的至少一部分的周?chē)纬梢蕴峁┌ㄔ撘€(xiàn)框結(jié)構(gòu)20和 該管芯30的制模結(jié)構(gòu)，如圖1中的步驟l(c)所示。通常制模結(jié)構(gòu)具有比其 它結(jié)構(gòu)低的翹曲度和比其高的整體面板剛度。如圖2(c)所示，具有第一表 面40(a)和第二表面40(b)的制模材料40覆蓋引線(xiàn)框結(jié)構(gòu)20。通常，諸如引 線(xiàn)表面20(a)的該引線(xiàn)框結(jié)構(gòu)20的至少一個(gè)表面與制模材料40的第一表面 40(a)基本共面。在圖2(c)中示出的較佳實(shí)施方式中，半導(dǎo)體管芯30的第一 表面32(a)還與引線(xiàn)表面20(a)和模制材料40的第一表面40(a)共用同一平 面。在圖2(c)'中示出的制模結(jié)構(gòu)還示出半導(dǎo)體管芯30的柵極區(qū)30(a)和源 極區(qū)30(b)的表面與柵極引線(xiàn)結(jié)構(gòu)20(c)和源極引線(xiàn)結(jié)構(gòu)20(d)的表面都共用 同一平面且通過(guò)制模材料40暴露。
可使用任何包括膜或帶輔助轉(zhuǎn)移模制工藝的適當(dāng)?shù)哪Ｖ乒に嚒＠纾?在帶輔助的、單面模制工藝中，引線(xiàn)框結(jié)構(gòu)30和半導(dǎo)體管芯20被粘附于 帶結(jié)構(gòu)的附著面。然后該組合被置入模子的模腔中。然后將制模材料40(以 液態(tài)或半液態(tài)形式)引入到在引線(xiàn)框結(jié)構(gòu)20下面的模制腔室，且該制模材 料40向上流動(dòng)并填充引線(xiàn)框結(jié)構(gòu)20的空隙中。 一旦制模材料凝固，該帶 結(jié)構(gòu)、引線(xiàn)框結(jié)構(gòu)20、以及制模材料40就可從腔中除去。在制模材料凝固 之前或之后，過(guò)剩的制模材料可從引線(xiàn)框結(jié)構(gòu)20的與帶結(jié)構(gòu)相反的一側(cè)除 去。然后帶結(jié)構(gòu)可與引線(xiàn)框結(jié)構(gòu)20和半導(dǎo)體管芯30分離。引線(xiàn)框結(jié)構(gòu)20 和半導(dǎo)體管芯30的曾與帶結(jié)構(gòu)接觸的表面，諸如引線(xiàn)結(jié)構(gòu)20(c)和20(d)與 管芯區(qū)30(a)和30(b)，通過(guò)凝固的制模材料40暴露。在其它實(shí)施方式中，可使用兩個(gè)模制管芯代替帶輔助工藝。
在用制模材料40模制引線(xiàn)框結(jié)構(gòu)20和半導(dǎo)體管芯30之后，可執(zhí)行修
邊、去毛刺以及去廢料工藝。本領(lǐng)域已知的去毛刺和去廢料工藝可用來(lái)除 去過(guò)剩的制模材料。
制模材料40可以是諸如基于聯(lián)苯的材料和多功能交聯(lián)環(huán)氧樹(shù)脂合成 材料的任何適于模制的材料。如果引線(xiàn)框結(jié)構(gòu)20的引線(xiàn)結(jié)構(gòu)20(c)和20(d) 不橫向地向外延伸超過(guò)制模材料40，則該半導(dǎo)體封裝可被視為是"無(wú)引線(xiàn)" 封裝。如果引線(xiàn)框結(jié)構(gòu)20的引線(xiàn)結(jié)構(gòu)20(c)和20(d)確實(shí)延伸了超過(guò)制模材 料40，那么該半導(dǎo)體封裝可能是"引線(xiàn)封裝"。
在半導(dǎo)體管芯30附加到引線(xiàn)框結(jié)構(gòu)20上之后，半導(dǎo)體管芯30的頂面 32(a)和/或底面32(b)可與引線(xiàn)框結(jié)構(gòu)的導(dǎo)電區(qū)，諸如引線(xiàn)結(jié)構(gòu)20(c)和20(d) 電耦連。通常，半導(dǎo)體管芯30和引線(xiàn)框結(jié)構(gòu)的各個(gè)導(dǎo)電部分引線(xiàn)接合在一 起?？蛇x地，使用了導(dǎo)電夾片來(lái)使半導(dǎo)體管芯30與引線(xiàn)框結(jié)構(gòu)20的各個(gè) 導(dǎo)電部分電耦連。然而，本發(fā)明較佳實(shí)施方式完全地消除了對(duì)引線(xiàn)接合或 導(dǎo)電夾片的需要。
作為替換，在本發(fā)明的實(shí)施方式中，半導(dǎo)體管芯30與引線(xiàn)結(jié)構(gòu)20(c)和20(d) 之間的電連接由導(dǎo)電膜或?qū)щ姴牧蠈釉诎雽?dǎo)體管芯30和引線(xiàn)框結(jié)構(gòu)20的經(jīng)制 模材料40暴露的各個(gè)部分上提供，如由圖1的步驟l(d)所示。根據(jù)圖2(d)中 示出的較佳實(shí)施方式，導(dǎo)電材料50的薄膜或?qū)油扛仓颇＝Y(jié)構(gòu)，且引線(xiàn)框結(jié)構(gòu) 20和半導(dǎo)體管芯30的經(jīng)暴露表面共享同一平面。導(dǎo)電材料50具有外部的第一 表面50(a)和與引線(xiàn)框結(jié)構(gòu)20、半導(dǎo)體管芯30、以及制模材料40接觸的第二 表面50(b)。在某些實(shí)施方式中，該導(dǎo)電材料50可形成第一導(dǎo)電層。
導(dǎo)電材料50的膜或?qū)涌梢愿鞣N方式形成。示例性成膜工藝包括絲網(wǎng)印 刷、氣相沉積、輥涂、旋涂、簾幕式淋涂等。也可使用加色或減色工藝。 在示例性實(shí)施方式中，在導(dǎo)電材料50通過(guò)掩模沉積或涂敷之前，制模結(jié)構(gòu) 可被置于工作面或帶上。然后導(dǎo)電材料50固化，如圖1的步驟l(e)所示。 當(dāng)導(dǎo)電材料50凝固時(shí)，掩模然后可從制模結(jié)構(gòu)除去或剝落。引線(xiàn)框結(jié)構(gòu)20 的先前由掩模覆蓋的各個(gè)部分將沒(méi)有導(dǎo)電材料50且因而通過(guò)凝固的導(dǎo)電材 料50暴露。半導(dǎo)體管芯30和引線(xiàn)框結(jié)構(gòu)20的由絲網(wǎng)印刷暴露的各個(gè)部分包括源極引線(xiàn)結(jié)構(gòu)20(d)和半導(dǎo)體30(b)的源極區(qū)的一部分，如圖2(d)'所示。 半導(dǎo)體管芯30和源極引線(xiàn)結(jié)構(gòu)20(d)的經(jīng)暴露部分可使隨后的焊料印刷或 電鍍能直接附加于導(dǎo)電材料50之下的表面，且因而錨入導(dǎo)電材料。這將增 大電連接的可靠性并減小其電阻，并且還增大導(dǎo)電跡線(xiàn)的橫截面。
在本發(fā)明一實(shí)施方式中，導(dǎo)電材料50起用于隨后的焊料印刷和/或電 鍍的籽晶層或粘合層的作用。隨后的如圖1的步驟l(f)至U l(h)所示的焊料印 刷、焊料回流和電鍍工藝可進(jìn)一步改進(jìn)半導(dǎo)體管芯30與引線(xiàn)結(jié)構(gòu)20(c)和 20(d)之間的接觸的電性能。隨后用焊膏的印刷在圖2(e)和2(e)'中示出。焊 膏60的覆蓋范圍可比導(dǎo)電材料50的覆蓋范圍大，以使得焊膏60可錨到導(dǎo) 電材料50之上并提供更可靠的電連接。在某些實(shí)施方式中，焊膏60的層 可形成第二導(dǎo)電層。如圖所示，有兩個(gè)分別與柵極和源極連接相對(duì)應(yīng)的分 立焊料區(qū)。
導(dǎo)電材料50的層和焊膏60的層可具有任何適當(dāng)厚度。例如，在某些 實(shí)施方式中，導(dǎo)電材料50的層的厚度可約小于50微米。在某些實(shí)施方式 中，焊膏60的層的厚度可約小于IOO微米。
導(dǎo)電層50、隨后的焊膏60和/或電鍍的覆蓋范圍可小于引線(xiàn)框20的制 模結(jié)構(gòu)、半導(dǎo)體管芯30和制模材料40的大小，以保留半導(dǎo)體封裝邊緣周 圍的經(jīng)暴露模子。這可防止在插件裝配期間的焊料橋接。
在半導(dǎo)體管芯30通過(guò)導(dǎo)電層50和隨后的焊料60和/或電鍍層與柵極 和源極引線(xiàn)結(jié)構(gòu)電耦連之后，封裝材料(未示出)可在整個(gè)半導(dǎo)體管芯封 裝上沉積來(lái)保護(hù)其組件。該封裝材料可包括與前述的諸如聯(lián)苯材料和多功 能交聯(lián)環(huán)氧樹(shù)脂合成物的制模材料相同或不同類(lèi)型的材料。在某些實(shí)施方 式中，封裝材料可與制模材料不同?？墒褂萌魏芜m當(dāng)?shù)姆庋b材料。
II.工藝流程B
圖3示出例示根據(jù)本發(fā)明可選較佳實(shí)施方式的示例性工藝流程的流程 圖。以下參考圖4(a)到4(j)'對(duì)該流程圖中的每個(gè)步驟進(jìn)行更詳細(xì)的描述。
圖4(a)和4(a)'示出與由步驟3(a)指示的提供引線(xiàn)框結(jié)構(gòu)20和由步驟3(b) 指示的將半導(dǎo)體管芯30附加到引線(xiàn)框結(jié)構(gòu)20上的以上詳述的工藝流程A 的步驟相同的工藝步驟。半導(dǎo)體管芯30具有第一表面32(a)和第二表面32(b)，且該第二表面32(b)靠近引線(xiàn)框結(jié)構(gòu)20且第一表面32(a)與引線(xiàn)表面 20(a)具有同一平面。圖4(b)和4(b)'示出使用經(jīng)修改的半導(dǎo)體管芯來(lái)增大柵 極和源極到管芯邊緣的間隙的本發(fā)明的另一實(shí)施方式。圖4(b)'示出經(jīng)修改 的半導(dǎo)體管芯30的經(jīng)修改的柵極和源極區(qū)38的俯視圖。
在半導(dǎo)體管芯30附加到引線(xiàn)框結(jié)構(gòu)20之后，不執(zhí)行如圖2(c)所示的 在工藝流程A中詳述的模制步驟。取而代之地，圖3的步驟3(c)指示半導(dǎo) 體管芯30和引線(xiàn)框結(jié)構(gòu)20之間的間隙由非導(dǎo)電材料覆蓋。該步驟可通過(guò) 在引線(xiàn)表面20(a)和半導(dǎo)體管芯的第一表面32(a)之間的間隙上印刷焊料掩 ?；蚍胖脦Щ蛘澈蟿﹣?lái)實(shí)現(xiàn)，如圖4(c)到4(d)所示。非導(dǎo)電掩?；驇?0防 止后續(xù)的導(dǎo)電材料流經(jīng)引線(xiàn)框結(jié)構(gòu)的表面20(a)和半導(dǎo)體管芯30之間的間 隙。
在圖4(c)和4(c)'所示的實(shí)施方式中，焊料掩模、非導(dǎo)電粘合劑或帶應(yīng) 用70覆蓋源極引線(xiàn)結(jié)構(gòu)20(d)和半導(dǎo)體管芯30的源極區(qū)30(b)之間的間隙。 這種方法允許使用現(xiàn)存的半導(dǎo)體管芯。在圖4(d)和4(d)'中所示的另一實(shí)施 方式示出圖4(b)和4(b)'的經(jīng)修改的半導(dǎo)體管芯。焊料掩模、非導(dǎo)電粘合劑 或帶應(yīng)用70覆蓋用于經(jīng)修改的半導(dǎo)體管芯實(shí)施方式的經(jīng)修改的柵極和源極 區(qū)38。
在焊料掩?；蚍菍?dǎo)電粘合劑70被分散或涂敷后，導(dǎo)電材料在半導(dǎo)體封 裝上被印刷和固化，如圖3中的步驟3(d)和3(e)所示。圖4(e)和4(e)'示出導(dǎo) 電層80在引線(xiàn)框結(jié)構(gòu)20和半導(dǎo)體管芯30之間提供源極連接。導(dǎo)電材料80 在半導(dǎo)體管芯30的源極引線(xiàn)表面20(d)、非導(dǎo)電材料70、以及源極區(qū)30(b) 上沉積或涂覆來(lái)提供引線(xiàn)和半導(dǎo)體管芯之間的電連接。該導(dǎo)電材料80可以 是如上針對(duì)工藝流程A中的導(dǎo)電材料50的膜或?qū)铀龅娜魏尾牧锨铱赏ㄟ^(guò) 上述任何方法形成。
在本發(fā)明一實(shí)施方式中，柵極連接可由引線(xiàn)接合提供。例如，引線(xiàn)接 合82在圖4(f)和4(f)'中示為將半導(dǎo)體管芯30的柵極區(qū)30(a)電連接到引線(xiàn) 框結(jié)構(gòu)20的柵極引線(xiàn)結(jié)構(gòu)20(c)。在一替換實(shí)施方式中，此柵極連接可由 導(dǎo)電材料84的膜或?qū)哟嬉€(xiàn)接合82提供，如圖4(h)'所示。圖4(h)到圖4(i)'示出具有經(jīng)修改的柵極和源極區(qū)38的經(jīng)修改的半導(dǎo)體結(jié) 構(gòu)。在圖4(h)和4(h)'示出的經(jīng)修改的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的實(shí)施方式中，非導(dǎo)電層或粘 合劑72涂敷在跨越柵極引線(xiàn)結(jié)構(gòu)20(c)和源極引線(xiàn)結(jié)構(gòu)20(d)的單個(gè)條中。在圖 4(i)和4(i)'示出的經(jīng)修改的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的另一實(shí)施方式中，非導(dǎo)電層或粘合劑 涂敷在兩個(gè)條74(a)和74(b)中。非導(dǎo)電條74(a)覆蓋柵極引線(xiàn)結(jié)構(gòu)20(c)和半導(dǎo) 體柵極區(qū)30(a)之間的間隙，而非導(dǎo)電條74(b)覆蓋源極引線(xiàn)結(jié)構(gòu)20(d)和半導(dǎo)體 源極區(qū)30(b)之間的間隙。
圖3的步驟3(f)'和3(g)示出對(duì)于某些實(shí)施方式，焊膏可被印刷在導(dǎo)電 材料之上且隨后被回流以增強(qiáng)半導(dǎo)體封裝的電特性。源極和柵極連接之上 的焊膏將減小導(dǎo)電跡線(xiàn)電阻并增大電流處理能力。圖4(i)到圖4(i)'示出焊膏 90被直接涂敷在導(dǎo)電材料80的膜或?qū)又稀?br> 在本發(fā)明一實(shí)施方式中，導(dǎo)電材料80將起用于后續(xù)的焊膏印刷工藝的籽 晶層或粘合層的作用。如在圖4(i)'中示出的焊膏90的覆蓋范圍還可比導(dǎo)電層 80的大，以使得焊料90可錨在導(dǎo)電材料80之上。這將導(dǎo)致可靠的和低電阻的 連接。
最后，封裝劑100可如圖4(g)所示地針對(duì)具有布線(xiàn)接合的柵極連接82 的實(shí)施方式以及如圖4(j)所示的針對(duì)具有導(dǎo)電層?xùn)艠O連接84的實(shí)施方式覆 蓋該半導(dǎo)體封裝。對(duì)于實(shí)施方式A，該封裝劑材料可包括與諸如聯(lián)苯材料 和多功能交聯(lián)環(huán)氧樹(shù)脂合成物的制模材料相同或不同類(lèi)型的材料。
圖5(a)到圖5(e)示出根據(jù)提供多管芯平臺(tái)的工藝流程A的實(shí)施方式的 工藝步驟。例如，圖5(a)示出其中兩個(gè)半導(dǎo)體管芯安裝在引線(xiàn)框結(jié)構(gòu)不同 面上的引線(xiàn)框結(jié)構(gòu)。這些柵極引線(xiàn)結(jié)構(gòu)在管芯的兩個(gè)面，即200(a)和200(b) 上形成。源極引線(xiàn)結(jié)構(gòu)也在該管芯的兩個(gè)面202(a)和202(b)上。半導(dǎo)體管芯 204與200(a)和202(a)的柵極和源極引線(xiàn)結(jié)構(gòu)連接，且半導(dǎo)體管芯206與 200(b)和202(b)的柵極和源極引線(xiàn)結(jié)構(gòu)連接。該柵極和源極引線(xiàn)指分別在引 線(xiàn)框結(jié)構(gòu)的兩個(gè)面上的G和S處示出。
在圖5(b)中，制模材料208覆蓋引線(xiàn)框結(jié)構(gòu)與半導(dǎo)體管芯204和206 的各個(gè)部分。如根據(jù)工藝流程A，引線(xiàn)框結(jié)構(gòu)200(a)和202(a)的各個(gè)部分被 暴露，半導(dǎo)體管芯204和206的各個(gè)部分也一樣。圖5(c)示出用與工藝流程A中描述的相同方式在半導(dǎo)體封裝上印刷和固化的導(dǎo)電材料層210。圖
5(d)示出在導(dǎo)電材料210層上的電鍍層212。圖5(e)示出封裝劑214在電鍍 層212上的半導(dǎo)體管芯。圖5(f)示出貫穿圖5(a)到圖5(e)中示出的工藝步驟 的半導(dǎo)體管芯封裝的所有層的橫截面。在圖5(f)中，暴露的漏極連接由在半 導(dǎo)體管芯封裝底部的附圖標(biāo)記216指示。
在此采用的術(shù)語(yǔ)和表達(dá)是用作描述而非限制的術(shù)語(yǔ)，且沒(méi)有旨在使用 除所示和所述的特征、或其各部分的等價(jià)物之外的術(shù)語(yǔ)和表達(dá)，應(yīng)該認(rèn)可 各種修改在要求權(quán)利的本發(fā)明的范圍內(nèi)是可能的。此外，本發(fā)明任一實(shí)施 方式的任何一個(gè)或多個(gè)特征可在不背離本發(fā)明的范圍的情況下與本發(fā)明任 何其它實(shí)施方式的任何一個(gè)或多個(gè)特征進(jìn)行組合。
以上注釋的所有專(zhuān)利申請(qǐng)、專(zhuān)利、以及公開(kāi)是為了所有目的通過(guò)引用 被完整納入于此。沒(méi)有一項(xiàng)被認(rèn)為屬于現(xiàn)有技術(shù)。
權(quán)利要求
1. 一種用于形成半導(dǎo)體管芯封裝的方法，包括獲得包括至少一個(gè)具有引線(xiàn)表面的引線(xiàn)結(jié)構(gòu)的引線(xiàn)框結(jié)構(gòu)；使具有第一表面和第二表面的半導(dǎo)體管芯與所述引線(xiàn)框結(jié)構(gòu)附連，其中所述半導(dǎo)體管芯的第一表面與所述引線(xiàn)表面基本在同一平面上，且所述半導(dǎo)體管芯的第二表面與所述引線(xiàn)框結(jié)構(gòu)耦連；以及在所述引線(xiàn)表面和所述半導(dǎo)體管芯的第一表面上形成導(dǎo)電材料層以使至少一個(gè)引線(xiàn)結(jié)構(gòu)與所述半導(dǎo)體管芯電耦連。
2. 如權(quán)利要求l所述的方法，進(jìn)一步包括在所述引線(xiàn)框結(jié)構(gòu)和所述半 導(dǎo)體管芯的至少一部分周?chē)Ｖ浦颇２牧?，其中在模制之后，所述引線(xiàn)表 面和所述半導(dǎo)體管芯的第一表面通過(guò)所述制模材料暴露。
3. 如權(quán)利要求1所述的方法，進(jìn)一步包括在所述引線(xiàn)框結(jié)構(gòu)上將非導(dǎo)電 材料掩模置于至少一個(gè)引線(xiàn)結(jié)構(gòu)與所述半導(dǎo)體管芯之間的間隙上。
4. 如權(quán)利要求l所述的方法，進(jìn)一步包括在所述導(dǎo)電層上形成焊膏層。
5. 如權(quán)利要求l所述的方法，進(jìn)一步包括使用電鍍?cè)谒鰧?dǎo)電材料層 上形成第二導(dǎo)電層。
6. 如權(quán)利要求1所述的方法，進(jìn)一步包括使用電鍍?cè)谒鰧?dǎo)電材料層上 形成第二導(dǎo)電層以及在所述第二導(dǎo)電層上形成防護(hù)材料層。
7. —種半導(dǎo)體管芯封裝，包括包括至少一個(gè)具有引線(xiàn)表面的引線(xiàn)結(jié)構(gòu)的引線(xiàn)框結(jié)構(gòu)；,在所述引線(xiàn)框結(jié)構(gòu)上的具有第一表面和第二表面的半導(dǎo)體管芯，其中所述 半導(dǎo)體管芯的第一表面與所述引線(xiàn)表面基本在同一平面上，且所述半導(dǎo)體管芯 的第二表面與所述引線(xiàn)框結(jié)構(gòu)耦連；以及在所述引線(xiàn)表面和所述半導(dǎo)體管芯的第一表面上、并使至少一個(gè)引線(xiàn) 結(jié)構(gòu)與所述半導(dǎo)體管芯的第一表面耦連的導(dǎo)電薄膜。
8. 如權(quán)利要求7所述的半導(dǎo)體管芯，進(jìn)一步包括覆蓋所述引線(xiàn)框結(jié)構(gòu) 和半導(dǎo)體管芯的制模材料，其中所述半導(dǎo)體管芯包括垂直功率器件。
9. 如權(quán)利要求7所述的半導(dǎo)體管芯封裝，進(jìn)一步包括覆蓋引線(xiàn)框結(jié)構(gòu)和半導(dǎo)體管芯的制模材料，其中所述半導(dǎo)體管芯封裝的邊緣通過(guò)所述制模 材料暴露。
10. 如權(quán)利要求7所述的半導(dǎo)體管芯封裝，進(jìn)一步包括在所述引線(xiàn)框 結(jié)構(gòu)上的覆蓋至少一個(gè)引線(xiàn)結(jié)構(gòu)與所述半導(dǎo)體管芯之間的間隙的非導(dǎo)電材 料掩模。
11. 如權(quán)利要求7所述的半導(dǎo)體管芯封裝，進(jìn)一步包括在引線(xiàn)框結(jié)構(gòu)上的 覆蓋至少一個(gè)引線(xiàn)結(jié)構(gòu)與所述半導(dǎo)體管芯之間的間隙的非導(dǎo)電材料層，其中所 述非導(dǎo)電材料是焊料掩模。
12. 如權(quán)利要求7所述的半導(dǎo)體管芯封裝，其特征在于，所述半導(dǎo)體管芯 的第一表面包括至少一個(gè)柵極區(qū)和至少一個(gè)源極區(qū)。
13. 如權(quán)利要求7所述的半導(dǎo)體管芯封裝，其特征在于，所述半導(dǎo)體管芯 的第二表面包括至少一個(gè)漏極區(qū)。
14. 如權(quán)利要求7所述的半導(dǎo)體管芯封裝，其特征在于，所述半導(dǎo)體管芯 包括至少一個(gè)柵極區(qū)和至少一個(gè)源極區(qū)，且所述柵極區(qū)與所述至少一個(gè)引線(xiàn)結(jié) 構(gòu)引線(xiàn)接合。
15. 如權(quán)利要求7所述的半導(dǎo)體管芯封裝，其特征在于，所述半導(dǎo)體管芯 包括功率MOSFET。
全文摘要
公開(kāi)了一種制造半導(dǎo)體管芯封裝的方法。在某些實(shí)施方式中，該方法包括使用包括至少一個(gè)具有引線(xiàn)表面的引線(xiàn)結(jié)構(gòu)的引線(xiàn)框結(jié)構(gòu)。具有第一表面和第二表面的半導(dǎo)體管芯被附連到該引線(xiàn)框結(jié)構(gòu)上。該半導(dǎo)體管芯的第一表面與引線(xiàn)表面基本在同一平面上，且該半導(dǎo)體管芯的第二表面與引線(xiàn)框結(jié)構(gòu)耦連。導(dǎo)電材料層在引線(xiàn)表面和半導(dǎo)體管芯的第一表面上形成以使至少一個(gè)引線(xiàn)結(jié)構(gòu)與半導(dǎo)體管芯電耦連。
文檔編號(hào)H01L23/495GK101416311SQ200680050562
公開(kāi)日2009年4月22日 申請(qǐng)日期2006年12月19日 優(yōu)先權(quán)日2006年1月5日
發(fā)明者A·V·C·杰瑞扎 申請(qǐng)人:費(fèi)查爾德半導(dǎo)體有限公司