專利名稱：制造半導體器件的方法和成型模具的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種制造半導體器件的方法和一種成型模具。
背景技術：
作為相關技術，日本專利公開No.2004-96094描述了一項成型模 具發(fā)明，該成型模具用于利用成型樹脂密封成型BGA (球柵陣列)封 裝。
該成型模具使得空腔的頂表面在半導體芯片的上部處隆起，并且 通過將空腔的頂表面結合到成型樹脂同時彎曲熱沉(散熱器)，防止 半導體基板由于成型樹脂隨著時間收縮而翹曲。
為此目的，在半導體芯片密封成型期間，上成型模具的空腔的內(nèi) 表面被成形為向上的凸形，并且與散熱器的中心相對的吸附孔被真空 抽吸以彎曲散熱器使得散熱器的中心隆起并且完全彎曲。
日本專利公開No.2000-349203描述了一項被稱為倒裝芯片半導體 器件的發(fā)明，該發(fā)明通過預先在散熱器的底表面中圍繞鄰接倒裝芯片 的區(qū)域形成凹凸，改進了在成型樹脂和散熱器之間的結合強度(具體 參考日本專利公開No.2000-349203的圖11)。
雖然在日本專利公開No.2004-96094中描述的發(fā)明被布置成通過 將整個散熱器偏轉成弓形而吸收成型樹脂的總體收縮，該項發(fā)明不能 在散熱器和成型樹脂之間產(chǎn)生足夠的粘附力。
在日本專利公開No.2000-349203中描述的發(fā)明涉及一種倒裝芯片半導體器件。據(jù)此，散熱器被結合到倒裝芯片的上表面并且僅在它的 一部分上形成凹凸。另外，成型樹脂不密封整個倒裝芯片，并且在散 熱器和成型樹脂之間的結合壓力通常不高。因此，即使利用日本專利
公開No.2000-349203的發(fā)明，也不能在散熱器和成型樹脂之間獲得足 夠的粘附力。

發(fā)明內(nèi)容
一種根據(jù)本發(fā)明的制造半導體器件的方法包括在第一成型模具 的空腔中，在形成多個開口的表面上安置散熱器；將樹脂填充到空腔 中；在第二成型模具中安置安裝有半導體芯片的基板；和壓力焊接第 一成型模具與第二成型模具使得半導體芯片嵌入樹脂中，其中在散熱 器的一個表面上形成多個凹部，在散熱器的另一表面上形成多個凸部， 并且在俯視圖中，該多個凹部和該多個凸部相交迭。
根據(jù)上述發(fā)明，當壓力焊接填充空腔的樹脂和散熱器時，散熱器 在相應于開口的局部區(qū)域中與樹脂一起向外隆起，以形成凸部。據(jù)此， 隆起的凸部和凸部外側的平坦部分在散熱器和樹脂的結合表面上共 存。因此，因為散熱器和樹脂以大結合面積被結合到一起，并且凸部 阻止了散熱器發(fā)生剝離的任何發(fā)展，散熱器和樹脂以高結合力緊密結 合。結果，利用根據(jù)本發(fā)明制造的半導體器件，能夠在散熱器和樹脂 之間獲得高剝離強度和有利的熱傳導性。
一種根據(jù)本發(fā)明的成型模具，是用于樹脂密封安裝半導體芯片的 基板的成型模具，并且包括具有用于填充樹脂的空腔的第一成型模具 和用于安置基板的第二成型模具，其中該第一成型模具在用于安置平 坦散熱器的表面上具有多個開口。
使用上述成型模具實現(xiàn)了根據(jù)本發(fā)明的制造半導體器件的方法。 另外，使用該成型模具在散熱器和樹脂之間實現(xiàn)了有利的結合。因此， 根據(jù)本發(fā)明，因為能夠通用性地使用該成型模具而與半導體器件的封裝尺寸無關，所以不必為每一種半導體器件類型單獨地設計和制造成 型模具或者在密封成型期間頻繁地更換成型模具。
在上述的本發(fā)明中，在相對表面上均勻地分散開口指的是以下狀 態(tài)對于待被密封成型的每一個半導體器件封裝，在相應的幵口數(shù)目 方面不存在極度的不平衡性。就實現(xiàn)本發(fā)明的效果而言，開口形成位 置的嚴格的規(guī)則性或者均勻性是不需要的。
而且，包括成型模具的本發(fā)明的各個構件不需要必須是各自獨立 的實體。相反，多個構件可以作為單一部件形成；單一構件可以由多 個部件形成； 一個構件可以是另一構件的一個部分； 一個構件的一個 部分可以雙重性地用作另一個構件的一個部分，等。
另外，當解釋根據(jù)本發(fā)明的制造半導體器件的方法時，雖然將順 序地描述多個步驟，但是除非明確指出，否則所述的順序并非必要地 限制步驟的執(zhí)行順序。進而，除非明確指出，不限制多個步驟各自地 以不同的時間安排執(zhí)行，并且可替代地， 一個步驟可以在另一個步驟 執(zhí)行期間開始， 一個步驟的執(zhí)行時間可以部分地或者完全地與另一個 步驟的執(zhí)行時間交迭等。以上實例包括在第一成型模具上安置基板 的步驟和在第二成型模具上安置散熱器的步驟之間的順序關系；在第 一成型模具上安置基板的步驟和將成型樹脂填充到空腔中的步驟之間 的順序關系等。
利用根據(jù)本發(fā)明的制造半導體器件的方法和在其中使用的成型模 具，能夠在散熱器和成型樹脂之間獲得強結合力。另外，因為利用這 么強的結合力結合散熱器和成型樹脂，根據(jù)本發(fā)明的半導體器件高度 抑制散熱器和成型樹脂剝離，并且因為獲得了高的熱傳導性，能夠利 用散熱器有利地擴散和排放在半導體芯片上產(chǎn)生的熱量。


圖1是示出根據(jù)本發(fā)明第一實施例的成型模具實例的透視圖； 圖2是根據(jù)第一實施例的成型模具的側視圖3A是根據(jù)第一實施例的第一成型模具的平面視圖，而圖3B是 其B-B截面視圖4A是安裝有半導體芯片的基板的側視圖，而圖4B是其平面視
圖5A至5C是示出根據(jù)本實施例的制造半導體器件的方法的說明
圖6是示出在空腔內(nèi)表面上分散形成的開口已與單位產(chǎn)品區(qū)域相 對準的狀態(tài)的示意圖；并且
圖7A是根據(jù)本發(fā)明第二實施例的第一成型模具的平面視圖，而圖 7B是其B-B截面視圖。
具體實施例方式
現(xiàn)在將參考附圖描述本發(fā)明的實施例。在所有的附圖中，相似的 構件將由相似的參考字符標注，并且在認為適當?shù)那闆r下，其說明將 被省略。
<第一實施例>
圖1是示出根據(jù)本實施例的成型模具10的實例的透視圖。通過組 合第二成型模具12和第一成型模具14而使用成型模具10。圖2是結 合第二成型模具12和第一成型模具14的成型模具10的側視圖。
圖3A是根據(jù)本實施例的第一成型模具14的平面視圖，而圖3B 是其B-B截面視圖。
圖4A是安裝利用根據(jù)本實施例的成型模具10密封成型的半導體 芯片50的基板54的側視圖，而圖4B是其平面視圖(底視圖)。
首先，將給出根據(jù)本實施例的成型模具io的概述。成型模具10包括第二成型模具12，在該第二成型模具12上設 置安裝有半導體芯片50的基板54;和第一成型模具14，當與第二成 型模具12組合時，該第一成型模具14形成空腔20。成型模具10通過 利用填充空腔20的成型樹脂70 (參考圖5)密封半導體芯片50而密 封成型一個或者多個半導體器件80 (參考圖5)。
另外，成型模具10包括以一定間距分散形成的多個開口 22，該 間距小于將在第一成型模具14的空腔內(nèi)表面24上成型的半導體器件 80的單位封裝尺寸L。
接著，將詳細描述成型模具10、使用該成型模具10制造半導體 器件80的方法、和半導體器件80。
<成型模具>
第二成型模具12和第一成型模具14分別由金屬材料比如鐵制成， 并且通過結合第二成型模具12的擠壓表面(第一擠壓表面32)和第一 成型模具14的擠壓表面(第二擠壓表面34),在成型模具10內(nèi)部形 成空腔20。第二成型模具12和第一成型模具14這兩者均可以設有空 腔凹部，或者可替代地，成型模具中一個可以是平坦的，而僅僅另一 個設有空腔凹部。
在本實施例中，具有長方體形狀的空腔凹部21設于第一成型模具 14上，而給予第二成型模具12平坦的形狀。
第一成型模具14的空腔內(nèi)表面24由作為空腔凹部21的底表面的 相對表面24a和圍繞相對表面24a豎立的周邊表面24b構成。通過結合 第二成型模具12和第一成型模具14，空腔20被形成為由第二成型模 具12的平坦的第一擠壓表面32和第一成型模具14的空腔內(nèi)表面24 包圍的空間區(qū)域。通過在空腔20內(nèi)部與半導體芯片50和散熱器60 —起容納成型樹 脂70，并且在成型模具10上加載密封壓力而成型半導體封裝。
根據(jù)本實施例的成型模具IO通過使用MAP(模塊陣列封裝Mold Array Package)方法一起密封成型多個半導體芯片50而一體成型多個 半導體封裝。
MAP方法指的是通過利用成型樹脂同時密封多個半導體芯片而 一體成型多個半導體封裝、并且通過在隨后的步驟中切割分離半導體 封裝而制造半導體器件的方法。
然后根據(jù)本實施例的散熱器60被結合到半導體封裝的上表面，或 者，換言之，被結合到與半導體芯片50相對的位置。
在本實施例中，在第一成型模具14的空腔內(nèi)表面24中的與半導 體芯片50相對的相對表面24a上，分散形成多個開口22。
另外， 一部分或者全部所述多個開口 22與第一成型模具14的空 腔的外側連通。換言之，通風孔26設于第一成型模具14上，由此通 風孔26的一端設于第一成型模具14的外側上，而另一端在空腔凹部 21的相對表面24a上形成為開口 22。
通過釋放在散熱器60上加載的密封壓力，開口 22引起散熱器60 與成型樹脂70—起局部隆起。換言之，利用規(guī)定密封壓力加載的散熱 器60以其整體鄰接平坦的相對表面24a，同時僅僅引起面向開口 22的 區(qū)域局部地隆起。另外，散熱器60在開口 22處正好產(chǎn)生使得密封壓 力和彈性恢復力平衡的合適的變形量。
安置散熱器60覆蓋相對表面24a的開口 22。這防止成型樹脂70從開口 22泄漏出去。
可替代地，散熱器60可以被直接放置在相對表面24a上，或者散 熱器60結合的膜部件可以被放置在相對表面24a上。
通過抽吸與第一成型模具14的外側連通的通風孔26，散熱器60 能夠被吸附到開口 22處并且被保持在開口 22處。
設于第一成型模具14上的通風孔26可以是如在圖2中所示的、 直的非分支導管，或者是在中途分支的分支導管，并且所述分支導管 的分支分別與多個開口 22連通。
在空腔內(nèi)表面24中，開口 22設于吸附并且保持散熱器60的表面 上。在本實施例中，因為平坦散熱器60僅在相對表面24a上安置并且 將被與成型樹脂70壓力焊接，開口 22僅設于相對表面24a上。
相反，在比如當單獨密封成型半導體封裝時散熱器60不僅結合在 與半導體芯片50相對的成型樹脂70的上表面上而且還結合在成型樹 脂70的側表面上的情形中，在與成型樹脂70壓力焊接之前，在第一 成型模具14的相對表面24a和周邊表面24b上預先安置散熱器60。因 此，在這種情形中，在空腔內(nèi)表面24中，開口 22應該在相對表面24a 和周邊表面24b這兩者上形成。
將在以后描述形成包括特殊的位置、形狀、尺寸等的開口22的模式。
<半導體芯片和基板>
在圖4所示的基板54上劃分出產(chǎn)品區(qū)域54a和周圍夾壓區(qū)域54b。 在本實施例中，產(chǎn)品區(qū)域54a進一步被同時豎直地和水平地劃分成多個 單位產(chǎn)品區(qū)域55。單位產(chǎn)品區(qū)域55是正方形，該正方形的邊長對應于單位封裝尺寸L。
如在圖4中所示，根據(jù)本實施例的產(chǎn)品區(qū)域54a具有兩倍于單位 封裝尺寸L的縱向尺寸和六倍于單位封裝尺寸L的水平尺寸。然而， 在本發(fā)明中，當單獨密封成型半導體芯片50時，產(chǎn)品區(qū)域54a僅需包 括一個單位產(chǎn)品區(qū)域55。另外，當一起密封成型多個半導體芯片50時， 可以設置不同于前述的多個單位產(chǎn)品區(qū)域55。而且，在本發(fā)明中，單 位產(chǎn)品區(qū)域55的形狀不必局限于正方形，而是可以是具有短邊和長邊 的長方形。在此情形中，假設短邊的長度是單位封裝尺寸L。
雖然單位封裝尺寸L根據(jù)半導體器件80而改變，單位封裝尺寸L 通常是5mm至50mm。
在基板54上形成用于每一個單位產(chǎn)品區(qū)域55的導線和金屬焊盤 (這兩者均未示出)。另外，半導體芯片50對于每一個單位產(chǎn)品區(qū)域 55被安裝并且利用線52結合到基板54。
因此，將利用根據(jù)本實施例的成型模具IO密封成型的半導體器件 80具有所謂的線結合(wire-bonding)類型。樹脂部件比如玻璃環(huán)氧樹 脂或者芳綸樹脂能夠被用作基板54。
<制造半導體器件的方法>
圖5A至5C是示出根據(jù)本實施例制造半導體器件80的方法的說 明圖。
圖6是示出在空腔內(nèi)表面24上分散形成的開口 22已與基板54的 單位產(chǎn)品區(qū)域55相對準的狀態(tài)的示意圖。
首先，將給出根據(jù)本實施例的制造半導體器件80的方法的概述。在根據(jù)本實施例的制造半導體器件80的方法中，在空腔內(nèi)表面 24上安置平坦散熱器60，空腔內(nèi)表面24上以間距P分散形成多個開 口 22，間距P小于將被密封成型的半導體器件80的單位封裝尺寸L， 并且通過將散熱器60壓力焊接到填充空腔20的并且密封半導體芯片 50的樹脂(成型樹脂70)，在散熱器60和成型樹脂70上形成相應于 開口 22的凸部66。
下面，將詳細描述根據(jù)本實施例的制造半導體器件80的方法。
圖5A是示出基板放置步驟和安置步驟已被執(zhí)行的狀態(tài)的圖，在該 基板放置步驟中，安裝有半導體芯片50的基板54被放置在第二成型 模具12上，在該安置步驟中，平坦散熱器60被安置在空腔20的內(nèi)表 面(相對表面24a)上。
第二成型模具12的第一擠壓表面32具有用于包圍基板54的尺 寸?；?4的全部產(chǎn)品區(qū)域54a和夾壓區(qū)域54b (參考圖4)被設于第 一擠壓表面32上(放置步驟)。而且，未示出的吸附孔可以設于第二 成型模具12內(nèi)部從而將基板54吸附并且保持到第一擠壓表面32。
第一成型模具14的空腔凹部21具有用于包圍產(chǎn)品區(qū)域54a的尺 寸。然后在相對表面24a上安置平坦散熱器60 (安置步驟)。關于散 熱器60的具體尺寸，散熱器60具有等于或者小于相對表面24a并且遮 蔽所有開口22的尺寸。
在這一點，通過使用抽吸設備比如真空泵(未示出)抽吸通風孔 26并且將內(nèi)部置于負壓下，散熱器60被吸附到開口 22并且相對于相 對表面24a對準。
圖5B是示出執(zhí)行擠壓步驟的狀態(tài)的圖，在該擠壓步驟中，第二成 型模具12和第一成型模具14被彼此相對擠壓，半導體芯片50被封閉在填充空腔20內(nèi)部的成型樹脂70中，并且散熱器60被壓力焊接到成型樹脂70從而成型半導體器件80。
通過擠壓步驟，在已被壓力焊接的散熱器60和成型樹脂70上形成了相應于開口 22的凸部66。
從實現(xiàn)高的熱傳導性的角度而言，比如銅這樣的金屬材料被用作散熱器60。另外，為了對于每一個半導體器件80獲得均勻的熱擴散力和熱輻射力，散熱器60優(yōu)選地應該是平坦的，具有均勻的厚度(t)。而且，可以在散熱器60的表面上執(zhí)行表面處理，比如電鍍和粗糙化。
雖然散熱器60的厚度(t)沒有具體限制，優(yōu)選地使用具有0.05mm至0.5mm的厚度的片部件。在這個范圍內(nèi)，根據(jù)確保足夠熱容量的觀點，0.125mm或者更高的厚度是優(yōu)選的，而根據(jù)在擠壓步驟期間實現(xiàn)使得能夠局部隆起和變形以形成凸部66的柔性的觀點，0.3mm或者更低的厚度是優(yōu)選的。
與固化劑或者填料比如二氧化硅混合的熱固性樹脂比如環(huán)氧樹脂優(yōu)選地被用作成型樹脂70。
關于在成型樹脂70中封閉半導體芯片50的模式，能夠使用傳遞成型方法和壓縮成型方法這兩種被大致地分類的方法中的任一種。
在傳遞成型方法中，第二成型模具12和第一成型模具14被夾在一起以形成空腔20，并且在通過與空腔20連通的流道供應熔融狀態(tài)中的成型樹脂70之后，第二成型模具12和第一成型模具14被擠壓。
在壓縮成型方法中，在預先在空腔凹部21中安置預形成的和半熔融的成型樹脂70的狀態(tài)中，第二成型模具12和第一成型模具14被彼此相對夾壓和擠壓。在安裝有半導體芯片50的基板54的夾壓區(qū)域54b被保持在第一擠壓表面32和第二擠壓表面34之間的狀態(tài)中，夾壓第二成型模具12和第一成型模具14。因此，在產(chǎn)品區(qū)域54a上安裝的半導體芯片50和線52在空腔20內(nèi)部被安置成與散熱器60相對。另外，因為夾壓區(qū)域54b用作密封件，從第一擠壓表面32和第二擠壓表面34之間不會發(fā)生成型樹脂70泄漏。
然后，通過在基板54和散熱器60之間填充成型樹脂70，半導體芯片50和線52被成型樹脂70絕緣和保護，并且數(shù)目相應于單位產(chǎn)品區(qū)域55的多個半導體器件80 (半導體封裝)被一體地成型。
在成型樹脂70被加熱達到或者超過熱固性樹脂的玻璃轉化溫度的狀態(tài)中執(zhí)行擠壓步驟。例如，該溫度能夠被升高到大約no。c至180°C。在這個加熱狀態(tài)中熔化成型樹脂70并且在成型模具IO上加載高的密封壓力(PSL)，防止在成型樹脂70內(nèi)部產(chǎn)生空隙。
然后，通過將成型樹脂70冷卻達到或者低于玻璃轉化溫度同時仍然加載密封壓力(PSL)以硬化成型樹脂70，使成型樹脂70和散熱器60結合并且使半導體封裝成型。
隨后，去除在成型模具IO上加載的密封壓力并且釋放對于第二成型模具12和第一成型模具14的夾持，以分離半導體封裝。
在這一點，按照根據(jù)本實施例的制造半導體器件80的方法，取消密封壓力引起已經(jīng)隆起到通風孔26中的散熱器60試圖由于彈性恢復作用力而返回到它的平坦狀態(tài)。然而，因為隆起的成型樹脂70已經(jīng)在凸部66內(nèi)部硬化，散熱器60沿著引起隆起部分72 (參考圖5C)聚集的方向產(chǎn)生偏壓力并且使其自身與隆起部分72形成緊密接觸。在本實施例中，在從空腔20外側抽吸至少一部分多個開口 22并且朝著空腔內(nèi)表面24吸附散熱器60的狀態(tài)中執(zhí)行前述壓力焊接。
如在圖5B中所示，通過真空抽吸通風孔26，在于開口22處暴露的散熱器60上加載了抽吸壓力(PVC)。應該指出，就涉及本實施例而言，真空抽吸通風孔26意味著相對于大氣壓力形成負壓力并且真空度是任意的。
如所示那樣，在本實施例中，由于在成型模具IO上加載的密封壓力(PSL)和抽吸通風孔26的抽吸壓力(PVC)，在開口22處暴露的散熱器60被隆起到通風孔26中以形成凸部66，由此在散熱器60和成型樹脂70之間實現(xiàn)強結合力。
<半導體器件>
圖5C是通過由切割相應的單位產(chǎn)品區(qū)域55分離使用MAP方法一起密封成型的半導體封裝而產(chǎn)生的半導體器件80的截面視圖。圖5C是圖5B的豎直倒轉圖。
利用根據(jù)本實施例的制造方法獲得的半導體器件80包括半導體芯片50;密封半導體芯片50的成型樹脂70;和與半導體芯片50相對并且被結合到成型樹脂70的散熱器60，其中散熱器60設有被形成為向外隆起的多個凸部66。
另外，在隆起部分62之間在散熱器60上形成平坦部分64。
半導體芯片50是所謂的線結合半導體芯片，并且除了在基板54側面上的底表面以外，半導體芯片50整體通過成型樹脂70密封。
在根據(jù)本實施例的半導體器件80中，成型樹脂70相應于散熱器60的凸部66向外隆起以形成隆起部分72。另外，利用朝向散熱器60的前表面凸出的隆起部分62和72在半導體器件80上構造凸部66。在散熱器60的整個表面上分散形成凸部66。
例如，能夠利用上述制造方法制造半導體器件80。
可替代地，能夠通過將已經(jīng)預先通過拉拔等形成隆起部分62的散熱器60結合到成型樹脂70而產(chǎn)生根據(jù)本實施例的半導體器件80。
在每一個根據(jù)本實施例的半導體器件80上形成四個或者更多的凸部66。通過每一個單位封裝設有四個或者更多的凸部66，并且具體通過在二維平面布置中或者換言之在除了單一行之外的布置中分散形成這種凸部66，能夠在散熱器60的整個表面上實現(xiàn)在散熱器60和成型樹脂70之間的高結合力。
在圖5C所示的根據(jù)本實施例的半導體器件80的情形中，分散形成總共九個凸部66，在單位封裝的每一側上有三個凸部66。
另外，凸部66的外徑(D)優(yōu)選地是散熱器60的厚度(t)的5至50倍。進而，在凸部66之間的間距(P)或者換言之在凸部66之間的中心間距離優(yōu)選地是散熱器60的厚度(t)的10至100倍。
<開口形成模式>
將在下面描述能夠在半導體器件80上形成優(yōu)選的凸部66的第一成型模具14的開口 22的形成模式。
開口 22優(yōu)選地具有圓形形狀。通過使得開口 22采取圓形形狀或者換言之通過開口 22不設有任何角部，更不易于在通過散熱器60隆起而產(chǎn)生的凸部66中發(fā)生空隙。另外，通過使得開口 22采取圓形形狀，在密封成型期間作用于散熱器60的隆起部分62上的應力集中被消除，由此防止散熱器60斷裂。進而，通過使得在半導體器件80上形成的凸部66采取圓形形狀，能夠防止凸部66成為在散熱器60和成型樹脂70之間的剝離起點。
而且，在相鄰開口 22之間的間距(P)或者換言之在開口 22之間的中心間距離優(yōu)選地是開口 22的直徑(cp)的1.1倍或者更高，從而防止開口 22相互形成接觸。另外，根據(jù)相對于密封壓力(PSL)的載荷確保第一成型模具14的足夠強度以及以平衡的方式形成平坦部分64和隆起部分62以實現(xiàn)散熱器60的髙結合力的觀點，在開口 22之間的中心間距離優(yōu)選地是開口 22的直徑(cp)的2倍或者更高。在第一成型模具14的開口 22之間的間距對應于在半導體器件80的凸部66之間的間距。
以規(guī)則圖案比如柵格、鋸齒等或者以隨機圖案均勻地在空腔內(nèi)表面24的相對表面24a上分散布置開口 22，而不存在過度的不均勻性。
按照根據(jù)本實施例的第一成型模具14，在相對表面24a上，分別沿著相互交叉的方向，分散形成每單位封裝尺寸L三個或者更多的開Cl 22。
具體地，如在圖6中所示，根據(jù)本實施例，在空腔內(nèi)表面24上以正交柵格圖案布置開口 22。通過對于每一個單位封裝尺寸L以三個或者更多的數(shù)量密度分散開口 22，單位產(chǎn)品區(qū)域55將含有至少四個開口22，而與單位產(chǎn)品區(qū)域55相對于相對表面24a的對準和角度無關。
換言之，如在矩形單位封裝區(qū)域55a的情形中那樣，通過使得一側56與開口 22的對準方向一致同時相對于開口 22移位所述一側56，將在單位封裝區(qū)域55a中含有總共九個開口 22,每一側有三個開口 22。相反，如在單位封裝區(qū)域55b的情形中那樣，即使當使得所述一側56與開口 22的對準方向一致并且使得所述一側56與開口 22交迭時，也將在單位封裝區(qū)域55b中完全含有總共四個開口 22，每一側有兩個開口 22。
另外，如在單位封裝區(qū)域55c的情形中那樣，即使當將所述一側56和開口 22的對準方向布置成相交并且使得所述一側56與開口 22交迭時，也將以相同的方式在單位封裝區(qū)域55c中完全含有總共四個開口22。
如上所述，通過沿著每一個方向以每單位封裝尺寸L三個或者更多的布置密度設置開口 22，沿著兩個方向中的每一個方向的至少兩個開口 22用于在將被密封成型的單個半導體器件80的散熱器60上形成總共四個或者更多的凸部66。
將對前述實施例的優(yōu)點進行描述。
根據(jù)本實施例的半導體器件80包括半導體芯片50;密封半導體芯片50的成型樹脂70;和與半導體芯片50相對并且被結合到成型樹脂70的散熱器60，其中散熱器60設有多個被形成為向外隆起的凸部66。利用如上所述配置的半導體器件80，因為與平坦散熱器相比熱輻射面積增加，所以能夠實現(xiàn)有利的熱擴散力和熱輻射力。
另外，在根據(jù)本實施例的半導體器件80中，成型樹脂70對應于散熱器60的凸部66向外隆起。因此，散熱器60和成型樹脂70將由于錨固作用而被有利地結合。進而，因為散熱器60和成型樹脂70的界面在平坦部分64和隆起部分62相交，可以獲得的優(yōu)點在于利用隆起部分62阻止在平坦部分64處散熱器60剝離的發(fā)展。
而且，與平坦散熱器的情形相比，在成型樹脂70和散熱器60之間的接觸面積增加，引起有利的熱擴散力和熱輻射力。另外，在根據(jù)本實施例的半導體器件80中，凸部66的外徑(D)是散熱器60的厚度(t)的5至50倍。通過選擇這種范圍，當利用標準的密封作用力朝著由普通金屬材料制成的散熱器60擠壓成型樹脂70時，能夠使得散熱器60在凸部66處以有利的方式隆起。如果相對于厚度t，直徑D過大，則隆起量可能太高并且可能引起散熱器60斷裂。另外，如果相對于厚度t，直徑D太小，則散熱器60可能不能充分地隆起并且不能實現(xiàn)上述優(yōu)點。
構成根據(jù)本實施例的成型模具10的第一成型模具14包括以小于將在空腔內(nèi)表面24上成型的半導體器件80的單位封裝尺寸L的間距P分散形成的多個開口 22。根據(jù)這種構造，當組合在空腔內(nèi)表面24上安置散熱器60的第一成型模具14和安置半導體芯片50的第二成型模具12、并且朝著散熱器60壓力焊接填充空腔20的成型樹脂70時，在相應于開口 22的局部區(qū)域處，散熱器60與成型樹脂70—起隆起。
換言之，利用根據(jù)本實施例的成型模具10，當密封成型半導體器件80時能夠在散熱器60和成型樹脂70上形成凸部66。
另外，由于隆起的散熱器60的彈性恢復力，在密封成型之后半導體器件80的凸部66受到沿著成型樹脂70的隆起部分72聚集的方向或者換言之隆起部分62和72相互形成緊密接觸的方向的偏壓力。據(jù)此，例如與將成型樹脂結合到已經(jīng)預先形成凹凸的散熱器60的情形相比，能夠實現(xiàn)更高的結合力。
進而，利用根據(jù)本實施例的成型模具10，通過利用成型樹脂70將在空腔內(nèi)表面24上安置的平坦散熱器60擠壓出到開口 22中而形成凸部66。換言之，因為起初與成型樹脂70形成接觸的散熱器60是平坦的，所以不存在由于在散熱器60和成型樹脂70之間的不良接觸而引起在凸部66中形成空隙的風險。另外，根據(jù)本實施例，其中在半導體器件80上形成凸部66和結合散熱器60與成型樹脂70被同時地執(zhí)行，因為不必在成型之前在散熱器60上預先形成隆起部分62，所以能夠以數(shù)目更少的步驟執(zhí)行半導體器件80的密封成型。
如上所述，利用根據(jù)本實施例的成型模具10，能夠在散熱器60和成型樹脂70之間實現(xiàn)強的結合。因此，已被成型的半導體器件80高度地抑制散熱器60和成型樹脂70的剝離，并且因為實現(xiàn)了高的熱傳導性，能夠利用散熱器60有利地擴散在半導體芯片50上產(chǎn)生的熱量。另外，利用根據(jù)本實施例的成型模具10，即使根據(jù)在成型樹脂70的整個上表面上形成散熱器60的觀點，也能夠確保甚至更高的熱擴散/排放表面。
進而，在根據(jù)本實施例的成型模具10中，在設于空腔內(nèi)表面24上的開口 22之間的間距P被布置成小于單位封裝尺寸L。據(jù)此，例如，當設想成型普通的矩形半導體封裝(半導體器件80)的情形時，即便在半導體芯片50和散熱器60之間發(fā)生位移，也總是在半導體封裝上沿著相應的側面方向形成多個凸部66。換言之，即便沒有分別地以高精確度對準半導體芯片50和第二模具12、散熱器60和第一成型模具14、以及第二成型模具12和第一成型模具14，已被成型的半導體封裝也將總是設有四個或者更多的凸部66。
據(jù)此，即使當使用MAP方法一起地密封多個半導體芯片50并且同時地成型多個半導體封裝時，也能夠有利地在成型樹脂70的整個上表面上結合散熱器60而不必嚴格地對準安裝有半導體芯片50的基板54和散熱器60。因此，能夠以顯著快捷的方式執(zhí)行半導體芯片50的密封成型步驟。
而且，當以比在開口 22之間的間距P更高的單位封裝尺寸成型半導體器件80時，能夠與半導體芯片50或者半導體器件80的尺寸無關地使用根據(jù)本實施例的成型模具10。如上所述，這也歸因于以下事實能夠有利地在成型樹脂70的整個上表面上結合散熱器60而不必嚴格地對準半導體芯片50和散熱器60。另外，因為能夠通用性地使用成型模具10，能夠實現(xiàn)以下優(yōu)點成型模具IO不必為每一種類型的半導體芯片50或者半導體器件80單獨地設計和制造、或者在密封成型期間被頻繁地更換。
進而，在根據(jù)本實施例的成型模具10中，在第一成型模具14的空腔內(nèi)表面24中的與半導體芯片50相對的相對表面24a上，均勻地分散形成開口 22。據(jù)此，當使用MAP方法一起密封成型多個半導體芯片50時和當單個半導體芯片50將被單獨密封成型時，凸部66均被以良好平衡的方式分散。
而且，在根據(jù)本實施例的成型模具10中，在第一成型模具14的相對表面24a上，分別沿著相互交叉的方向，分散形成每單位封裝尺寸L三個或者更多的開口 22。由于這種構造，將在半導體封裝上沿著每一個方向形成至少兩個凸部66，而與在第二成型模具12上安置的半導體芯片50和在第一成型模具14上安置的散熱器60的對準或者角度無關。
另外，在根據(jù)本實施例的成型模具10中，至少一部分多個開口22與第一成型模具14的空腔外側連通。據(jù)此，能夠在與外側連通的開口 22上執(zhí)行真空抽吸。通過對開口 22進行真空抽吸，能夠在朝著第一成型模具14的空腔內(nèi)表面24吸附和固定散熱器60的同時朝著成型樹脂70擠壓散熱器60。另外，通過對開口 22進行真空抽吸，散熱器60的表面能夠被局部地抽吸以促進凸部66的隆起和形成。
進而，在根據(jù)本實施例的成型模具10中，在相鄰開口 22之間的間距(P)是開口 22的直徑((p)的1.1倍或者更高。另外，在根據(jù)本實施例的半導體器件80中，在凸部66之間的間距(P)是散熱器60的厚度(t)的IO至IOO倍。通過選擇這種范圍，能夠避免第一成型模具14的強度過度降低。而且，通過選擇這種范圍，能夠實際上忽視散
熱器60的凸部66的變形對于其它相鄰凸部66的影響，由此防止由于在散熱器60和成型樹脂70之間的不良接觸引起的空隙在平坦部分64中形成。
就實現(xiàn)本發(fā)明的目的而言，本發(fā)明不限于上述實施例，并且可以包括多種模式比如修改和變化。
<第二實施例>
圖7A是根據(jù)本實施例的第一成型模具14的平面視圖，而圖7B是其B-B截面視圖。
在根據(jù)本實施例的第一成型模具14中，開口22設有錐形部28，該錐形部28的直徑朝向空腔20 (空腔凹部21)增加。據(jù)此，因為在擠壓期間散熱器60沿著錐形部28隆起和變形，散熱器60的初始變形得以促進。另外，當在擠壓期間散熱器60開始隆起和變形時，隆起在作為錐形部28的深部的、通風孔26的小直徑部分中受到抑制。結果，能夠防止散熱器60在開口 22處過度隆起并且斷裂。
進而， 一部分開口 22不與第一成型模具14的外側連通并且形成作為盲孔的凹陷29的開口端部。據(jù)此，通過利用通風孔26吸附和保持散熱器60并且防止凹陷29穿過第一成型模具14，能夠避免第一成型模具14的強度過度降低。而且，通過將凹陷29布置成具有或者超過規(guī)定的深度，散熱器60由于密封壓力(PSL)而隆起到凹陷29中的變形不受在凹陷29內(nèi)部保留的空氣斥力所阻礙。
權利要求
1.一種制造半導體器件的方法，包括在第一成型模具的空腔中的形成有多個開口的表面上設置散熱器；將樹脂填充到所述空腔中；在第二成型模具上設置安裝有半導體芯片的基板；和對所述第一成型模具與所述第二成型模具進行壓力焊接，使得所述半導體芯片嵌入所述樹脂中，其中，在所述散熱器的一個表面上形成多個凹部，在所述散熱器的另一表面上形成多個凸部，并且在平面圖中，所述多個凹部和所述多個凸部相交迭。
2. 根據(jù)權利要求1的制造半導體器件的方法，其中，將多個半導 體芯片安裝在所述基板上，并且所述第一成型模具的所述開口之間的 間距小于包括所述基板和所述半導體芯片的單位封裝尺寸。
3. 根據(jù)權利要求1的制造半導體器件的方法，其中，所述多個開 口中的至少一部分是通孔。
4. 根據(jù)權利要求1的制造半導體器件的方法，其中，在從所述空 腔外側抽吸所述通孔的狀態(tài)下執(zhí)行所述壓力焊接。
5. 根據(jù)權利要求1的制造半導體器件的方法，其中，所述散熱器 的所述一個表面與所述樹脂接觸。
6. —種成型模具，用于對其上安裝有半導體芯片的基板進行樹脂密封，所述成型模具包括具有用于填充樹脂的空腔的第一成型模具和用于設置所述基板的第二成型模具，其中，所述第一成型模具在用于安置平坦散熱器的表面上具有多 個開口。
7. 根據(jù)權利要求6的成型模具，其中，在所述基板上安裝有多個 半導體芯片，并且所述第一成型模具的所述開口之間的間距小于包括 所述基板和所述半導體芯片的單位封裝尺寸。
8. 根據(jù)權利要求6的成型模具，其中，所述第二成型模具的所述 空腔的內(nèi)表面中的、與所述半導體芯片相對的相對表面上，均勻地分 散形成所述開口。
9. 根據(jù)權利要求7的成型模具，其中，在所述相對表面上，且分 別在相互交叉的方向上，每單位封裝尺寸分散形成有三個或者更多的 開口。
10. 根據(jù)權利要求6的成型模具，其中，所述多個開口中的至少 一部分是通孔。
11. 根據(jù)權利要求IO的成型模具，其中，在所述多個開口中的至 少其它開口不是通孔。
12. 根據(jù)權利要求6的成型模具，其中，所述多個開口中的相鄰 開口之間的間距(P)是所述開口的直徑(cp)的l.l倍或者更高。
13. 根據(jù)權利要求6的成型模具，其中，所述開口具有錐形部， 所述錐形部的直徑朝向所述空腔增加。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種制造半導體器件的方法和一種成型模具，所述方法能夠在散熱器和樹脂之間獲得高結合力。根據(jù)本發(fā)明的制造半導體器件的方法包括在第一成型模具(14)的空腔(21)中在形成多個開口(22)的表面上安置散熱器(60)；將樹脂(20)填充到空腔中；在第二成型模具(12)中安置安裝有半導體芯片(50)的基板(54)；和壓力焊接第一成型模具(14)與第二成型模具(12)使得半導體芯片嵌入樹脂(20)中，其中在散熱器(60)的一個表面上形成多個凹部，在散熱器(60)的另一表面上形成多個凸部，并且在平面視圖中，該多個凹部和該多個凸部相交迭。
文檔編號H01L21/50GK101593708SQ20091020281
公開日2009年12月2日 申請日期2009年5月26日 優(yōu)先權日2008年5月26日
發(fā)明者佐藤祐子 申請人:恩益禧電子股份有限公司