半導體管芯封裝件及其制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種半導體管芯封裝件以及一種用于制造半導體管芯封裝件的方法。所述半導體管芯封裝件包括：引線框結構，其包括引線框結構表面；附連于所述引線框結構的半導體管芯，所述半導體管芯包括含有輸入區(qū)的第一表面和含有輸出區(qū)的第二表面；覆蓋所述半導體管芯和所述引線框結構的至少一部分的模制材料，其中所述模制材料露出所述半導體管芯的第二表面并也露出所述引線框結構表面；金屬外殼結構，其包括主部和從所述主部伸出的第一腳以及從所述主部伸出并與所述第一腳相對的第二腳，其中所述金屬外殼電氣和機械地耦合于在所述半導體管芯的第二表面處的輸出區(qū)；以及導電粘合劑，其耦合所述金屬外殼結構的主部和所述半導體管芯的第二表面。
【專利說明】半導體管芯封裝件及其制造方法
[0001]本申請是申請日為2010年I月20日、申請?zhí)枮?01080007032.4(國際申請?zhí)枮镻CT/US2010/021462)、名稱為“半導體管芯封裝件及其制造方法”的發(fā)明專利申請的分案申請。
[0002]關聯申請的交叉引用
[0003]不適用

【背景技術】
[0004]半導體管芯封裝件是半導體業(yè)內公知的，但可以改進。例如，諸如無線電話等電子設備正變得越來越小。要求制造出更小的半導體管芯封裝件，以使它們能包含在這些電子設備中。然而，更小的封裝件經常要求更小的半導體管芯。這可能影響性能并增大接觸電阻。也要求改善傳統半導體管芯封裝件的散熱性能。包含例如功率晶體管的半導體管芯封裝件產生大量熱量。也要求向這些半導體管芯封裝件的最終使用者提供健全的互連選擇。
[0005]一些半導體管芯封裝件具有預模制夾具結構。該預模制夾具結構可包括模制材料和夾具結構。諸如此類的預模制夾具結構可使用第一焊料材料附連于半導體管芯，而半導體管芯可使用第二焊料材料附連于引線框結構。當第一和第二焊料材料在半導體管芯封裝件的制造過程中回流時，它們可能相對于彼此移位。這可能如圖8(a)所示地不合需地使預模制夾具結構60相對于引線框結構和/或半導體管芯62轉動。另外，如圖8(b)所示，在用于形成具有預模制夾具結構的半導體管芯封裝件的現有技術方法中，當將焊料施加于小柵極焊盤上時，焊膏的體積也是難以控制的，由此造成柵極焊料溢出至半導體管芯的角落處。圖8(b)示出溢出半導體管芯62邊緣的焊料80。焊料80接觸預模制夾具結構60中的柵極夾具結構60(g)的一部分。如圖8(b)所示，示出引線框結構61并且引線框結構61支承半導體管芯62。
[0006]本發(fā)明的諸實施例單獨或全體地解決了這些和其它問題。


【發(fā)明內容】

[0007]本發(fā)明的實施例針對半導體管芯封裝件及其制造方法。
[0008]本發(fā)明的一個實施例針對一半導體管芯封裝件，該半導體管芯封裝件包括:預模制夾具結構組件，該預模制夾具結構組件具有夾具結構、附連于夾具結構的半導體管芯以及覆蓋夾具結構和半導體管芯的至少一部分的第一模制材料。該半導體管芯封裝件還包括具有管芯附連焊盤的引線框結構，其中引線框結構附連于預模制夾具結構組件。
[0009]本發(fā)明的另一實施例針對一種方法，包括:獲得引線框結構；并使預模制夾具結構組件附連至引線框結構，該預模制夾具結構組件包括夾具結構、附連于夾具結構的半導體管芯以及覆蓋夾具結構和半導體管芯的至少一部分的第一模制材料。
[0010]本發(fā)明的另一實施例針對一種半導體管芯封裝件，包括:包含引線框結構表面的引線框結構；附連于引線框結構的半導體管芯，其中半導體管芯包括含有輸入區(qū)的第一表面以及含有輸出區(qū)的第二表面；覆蓋半導體管芯和引線框結構的至少一部分的模制材料，其中模制材料露出半導體管芯的第二表面并還露出引線框結構表面；金屬外殼結構，其包括主部和從主部伸出的第一腳以及從主部伸出并與第一腳相對的第二腳，其中金屬外殼在半導體管芯的第二表面處電氣和機械地耦合于輸出區(qū)；以及導電粘合劑，該導電粘合劑耦合金屬外殼結構的主部和半導體管芯的第二表面。
[0011]本發(fā)明的另一實施例針對一種方法，包括:將半導體管芯附連于引線框結構，該引線框結構包括引線框結構表面，其中半導體管芯包括具有輸入區(qū)的第一表面以及具有輸出區(qū)的第二表面；將模制材料模制在半導體管芯和引線框結構的至少一部分周圍，其中模制材料露出半導體管芯的第二表面并還露出引線框結構表面；并將金屬外殼結構附連于半導體管芯，該金屬外殼結構包括主部和從主部伸出的第一腳以及從主部伸出并與第一腳相對的第二腳，其中第二表面處的輸出區(qū)電氣和機械地稱合于金屬外殼結構。
[0012]本發(fā)明的其它實施例針對能容納根據本發(fā)明諸實施例的半導體管芯封裝件的電氣組件和系統。
[0013]本發(fā)明的這些和其它實施例參照附圖在說明書中有詳細描述。在附圖中，相同的附圖標記可表示相同的要素并且不再對一些要素作重復說明。另外，在附圖中，一些要素可能不按照比例繪出。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0014]圖1示出根據本發(fā)明一個實施例的半導體管芯封裝件的橫截面?zhèn)纫晥D。
[0015]圖2示出根據本發(fā)明一實施例的預模制夾具結構組件的橫截面?zhèn)纫晥D。
[0016]圖3示出根據本發(fā)明另一實施例的半導體管芯封裝件的橫截面?zhèn)纫晥D。
[0017]圖4示出根據本發(fā)明另一實施例的預模制夾具結構組件的橫截面?zhèn)纫晥D。
[0018]圖5示出根據本發(fā)明另一實施例的半導體管芯封裝件的橫截面?zhèn)纫晥D。
[0019]圖6示出根據本發(fā)明另一實施例的預模制夾具結構組件的橫截面?zhèn)纫晥D。
[0020]圖7(a)_7(g)示出根據本發(fā)明一個實施例的在半導體管芯封裝件成形過程中形成的多個前身結構。
[0021]圖7(h)示出根據本發(fā)明一個實施例的半導體管芯封裝件的立體圖。
[0022]圖8(a)和8(b)示出預模制夾具使用傳統工藝安裝在半導體管芯上時的照片。
[0023]圖9示出根據本發(fā)明一個實施例的半導體管芯封裝件的橫截面?zhèn)纫晥D。
[0024]圖10 (a)-10(b)各自示出另一半導體管芯封裝件實施例的頂視立體圖和底視立體圖。
[0025]圖11示出圖10 (a)和圖10 (b)所示的半導體管芯封裝件實施例的底視立體圖。模制材料的部分被移去。
[0026]圖12 (a)-12(e)示出半導體管芯封裝件成形過程中形成的諸個前身結構，以及半導體管芯封裝件的例子。
[0027]圖12(f)示出根據本發(fā)明一個實施例的半導體管芯封裝件的例子。
[0028]圖13(a)_13(e)示出根據本發(fā)明另一實施例在半導體管芯封裝件成形過程中形成的前身結構。
[0029]圖13(f)示出根據本發(fā)明另一實施例的半導體管芯封裝件的例子。
[0030]圖14(a)示出具有兩個金屬外殼結構的半導體管芯封裝件的底視立體圖。
[0031]圖14(b)示出具有兩個金屬外殼結構的半導體管芯封裝件的頂視立體圖。
[0032]圖15示出根據本發(fā)明的實施例可用于半導體管芯封裝件的垂直式功率MOSFET的橫截面圖。
[0033]在附圖中，相同的附圖標記表示相同要素并且不再對一些相似要素作重復說明。關于本發(fā)明諸實施例的其它細節(jié)參照附圖在【具體實施方式】中給出。

【具體實施方式】
[0034]1.包括預模制夾具組件的半導體管芯封裝件
[0035]圖1示出根據本發(fā)明一個實施例的半導體管芯封裝件100的橫截面?zhèn)纫晥D。圖2示出根據本發(fā)明一個實施例的預模制夾具結構組件的橫截面?zhèn)纫晥D。
[0036]半導體管芯封裝件100包括:預模制夾具結構組件160，該預模制夾具結構組件160包括夾具結構160(a);以及使用第一導電粘合劑180(a)附連于夾具結構160(a)的半導體管芯150。半導體管芯150包括第一主表面150-1以及與第一主表面150-1相對的第二主表面150-2。第一導電粘合劑180(a)與半導體管芯150的第二表面150-2接觸。第一表面150-1可包括例如漏極區(qū)的輸出區(qū),而第二主表面150-2可包括例如源極區(qū)和柵極區(qū)的輸入區(qū)。
[0037]第一模制材料160 (b)，例如環(huán)氧樹脂模制材料，覆蓋夾具結構160 (a)和半導體管芯150的至少一部分。如圖2所示，第一模制材料160(b)具有第一表面160(b)-l，該第一表面160(b)-1基本與半導體管芯150的第一表面150-1共面。第一模制材料160(b)的第二表面160(b)-2也可基本與夾具結構160(a)的頂表面160 (a)-1共面。夾具結構160(a)的頂表面160(a)-l和第一模制材料160(b)的第二表面160 (b)-2可形成預模制夾具結構組件160的第一表面160-1。預模制夾具結構組件160的第二表面160-2與第一表面160-1相對。預模制夾具結構組件160的第二表面160-2包括至少第一模制材料表面160(b)-1以及半導體管芯150的第一表面150-1。
[0038]參見圖1，半導體管芯封裝件100還包括引線框結構190，該引線框結構190包括管芯附連焊盤。引線框結構190使用第二導電粘合劑180(b)和第三導電粘合劑180(c)附連于預模制夾具結構組件160。
[0039]引線框結構190可包括數個不同部分，這些部分包括漏極引線結構190(d)，該漏極引線結構190(d)可包括管芯附連焊盤以及從管芯附連焊盤伸出的數根引線。它也可包括源極引線結構190 (s)以及與源極引線結構190 (s)電氣隔絕的柵極引線結構(圖1未示出)。
[0040]如前所述的第一、第二和第三導電粘合劑180 (a)、180(b)、180 (C)可包括任何適宜的導電粘合材料。示例包括導電環(huán)氧樹脂以及焊料(例如基于鉛的焊料或無鉛焊料)。在一些實施例中，由于預模制夾具結構組件160是在附連于引線框結構190之前形成的，因此第一導電粘合劑180(a)可具有比第二和第三導電粘合劑180(b)、180 (c)更高的熔化溫度。
[0041]由虛線表示的第二模制材料170(例如環(huán)氧樹脂模制材料)覆蓋預模制夾具結構組件160的至少一部分以及引線框結構190的一部分。如圖1所示，第二模制材料170的底部外表面基本與包含源極引線結構表面190(s)-l和漏極引線結構表面190(d)-l的引線框結構190的外表面共面。當被安裝于底層電路板(未示出)等時，源極引線結構表面190 (s)-1和漏極引線結構表面190(d)-1可與又一導電粘合劑接觸。
[0042]第二模制材料170可與第一模制材料160(b)相同或不同。由于它們是在不同時間形成的，因此在半導體管芯封裝件100中的第一和第二模制材料160(b)、170之間存在一界面。
[0043]在本申請描述的這個和其它實施例中的半導體管芯150可包括任何適宜的半導體器件(例如P溝道MOSFET管芯和η溝道MOSFET管芯)，并可以是垂直式器件。垂直式器件至少在管芯的一側具有一輸入而在管芯的另一側具有一輸出，以使電流可垂直地流過管
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[0044]在某些實現中，一些垂直式器件的示例包括垂直式功率M0SFET、垂直二極管、VDMOS晶體管、垂直雙極晶體管等。適宜的半導體包括硅、砷化鎵以及其它所謂的“II1- V”和“I1-VI”半導體材料。VDMOS晶體管是具有通過擴散形成的兩個或更多個半導體區(qū)域的MOSFET0它具有源極區(qū)、漏極區(qū)以及柵極。器件是垂直的，因為源極區(qū)和漏極區(qū)處于半導體管芯相對的兩個表面上。柵極可以是帶溝槽的柵極結構或平面柵極結構，并形成在與源極相同的表面上。帶溝槽的柵極結構可以更窄并占據比平面柵極結構更少的空間。在工作中，VDMOS器件中從源極區(qū)域流至漏極區(qū)域的電流基本垂直于管芯表面。垂直式功率MOSFET的一個示例示出于圖15。
[0045]圖3示出根據本發(fā)明另一實施例的半導體管芯封裝件100的橫截面?zhèn)纫晥D。圖4示出根據本發(fā)明另一實施例的預模制夾具結構組件的橫截面?zhèn)纫晥D。
[0046]圖3中的半導體管芯封裝件類似于圖1所示的半導體管芯封裝件。另外，圖4中的預模制夾具結構組件160類似于圖2所示的夾具結構組件。然而，在圖3-4所示的實施例中，第一模制材料160(b)覆蓋夾具結構160(a)的表面160 (a)-1。
[0047]圖5示出根據本發(fā)明另一實施例的另一半導體管芯封裝件100的橫截面?zhèn)纫晥D。圖6示出根據本發(fā)明另一實施例的預模制夾具組件結構的橫截面?zhèn)纫晥D。
[0048]圖5所示的半導體管芯封裝件類似于圖1所示的半導體管芯封裝件。另外，圖6中的預模制夾具結構組件160類似于圖2所示的預模制夾具結構組件。然而，在圖5-6所示實施例中，預模制夾具結構組件160包括附連于第一半導體管芯150的第一夾具結構160(a)以及附連于第二半導體管芯151的第二夾具結構160 (d)。因此，半導體管芯封裝件100和預模制夾具結構組件160各自包括兩個半導體管芯和兩個夾具結構。盡管它們包括四個半導體管芯和兩個夾具結構，然而本發(fā)明的實施例可包括具有更多或更少半導體管芯和夾具結構的封裝件和組件。
[0049]在半導體管芯封裝件100中，模制材料區(qū)160 (b)-1將半導體管芯封裝件100中的第一夾具結構160(a)和第二夾具結構160(d)分開。另外，模制材料160(b)的底表面可基本與半導體管芯表面150-1、151-1共面。
[0050]本發(fā)明的其它實施例針對形成半導體管芯封裝件的方法。在本發(fā)明的一個實施例中，該方法包括:獲得引線框結構，并將預模制夾具結構組件附連于引線框結構。預模制夾具結構組件包括夾具結構、附連于夾具結構的半導體管芯以及覆蓋夾具結構和半導體管芯的至少一部分的第一模制材料。根據本發(fā)明諸實施例的形成半導體管芯封裝件的示例性方法可參照圖7 (a)-7(h)予以描述。
[0051]本發(fā)明的實施例可包括形成預模制夾具結構組件。用于形成預模制夾具結構組件的過程可包括:獲得夾具結構；使用導電粘合劑將半導體管芯附連于夾具結構；并將第一模制材料模制在夾具結構和半導體管芯的至少一部分周圍。
[0052]在預模制夾具結構組件的成形中，可首先獲得夾具結構，例如圖7(a)所示的夾具結構160 (a)。在圖7(a)中，示出兩個夾具結構160 (a)、161并且它們與框架192耦合在一起。兩個夾具結構160 (a)、161可用來形成半導體管芯封裝件，該半導體管芯封裝件包括兩個夾具結構160 (a)、161以及安裝在每個夾具結構160 (a)、161上的兩個半導體管芯。
[0053]夾具結構160(a)、161可具有任何適宜的結構或厚度(例如Imm或更小)。在該例中，夾具結構160(a)包括主部160 (S)，該主部160 (s)可以是包含狹槽160 (s)-1的源極部分，該狹槽160(s)-l可用作模具鎖緊特征。柵極部分160(g)也出現在夾具結構160(a)中并在制成的半導體管芯封裝件中可與主部160 (s)電氣隔絕。夾具結構161還包括主部161 (S)，該主部161 (s)包括狹槽161 (S)-1 (它也充當源極端子)。柵極部分161(g)也出現在夾具結構161中并在制成的半導體管芯封裝件中與主部161 (s)電氣隔絕。另外，夾具結構160 (a)、161也可具有腳部(例如160 (f)、161 (f)、160 (h)、161 (h))，這些腳部相對于主部160 (S)、161 (s)和柵極部分160(g)、161(g)中的每一個是隆起的。
[0054]夾具結構160(a)、161可包括任何適宜的材料。例如，諸如銅、鋁和貴金屬(及其合金)的導電材料可用于夾具結構160(a)、161中。該夾具結構160 (a)、161也可鍍有可焊接層，如果需要的話。
[0055]夾具結構160 (a)、161也可以任意方式形成，包括蝕刻、壓印等。
[0056]如圖7(b)所示，在獲得夾具結構160(a)、161后，例如焊料的第一導電粘合劑180(a)可沉積在夾具結構160 (a)、161的主部160 (s)、161 (s)以及柵極部分160(g)、161(g)的諸部分上，同時使夾具結構160 (a)、161的隆起的腳部160 (f)、161 (f)、160 (h)、161(h)保持裸露?？墒褂萌魏芜m宜的焊料沉積工藝。
[0057]如圖7(c)所示，第一和第二半導體管芯150、151被安裝在第一夾具結構160(a)上，同時第三和第四半導體管芯152、153被安裝在第二夾具結構161上。在該實施例中，半導體管芯150、151、152、153可各自包括垂直式功率MOSFET。
[0058]如圖7(d)所示，在半導體管芯150、151、152、153被安裝在夾具結構160(a)、161上之后，使第一模制材料160 (b)形成在夾具結構160 (a)、161以及半導體管芯150、151、152,153的至少諸個部分周圍以形成預模制夾具結構組件160。如圖所示，半導體管芯150、151、152、153的第一表面150-1、151-1、152-1、153-1通過第一模制材料160 (b)露出并且它們基本與第二模制材料160(b)的外表面共面。
[0059]可使用任何適宜的模制工藝。適宜的模制工藝可包括帶協助模制工藝或注塑模制工藝。適宜的工藝因素可由本領域內普通技術人員確定。
[0060]在模制后，可執(zhí)行單體化工藝。圖7(e)示出不具有前述框架192的預模制夾具結構組件160。
[0061 ] 參見圖7 (f)，在形成預模制夾具結構組件160之前或之后，獲得引線框結構190。該引線框結構可通過任何適宜的方式獲得。例如，引線框結構190可使用傳統工藝被壓印、蝕刻和/或圖案化以形成引線或引線框結構的其它部分。例如，引線框結構190可通過蝕刻連續(xù)導電薄板以形成預定圖案來形成。如果使用壓印，則引線框結構可以是在通過連桿相連的引線框結構陣列中的許多引線框結構中的一個。也可切割引線框結構陣列以使一些引線框結構與其它引線框結構分離。引線框結構190可以是連續(xù)的金屬結構或不連續(xù)的金屬結構。
[0062]術語“引線框結構”可指從引線框衍生出或與引線框相同的結構。每個引線框結構可包括具有引線表面和管芯附連區(qū)域的一個或多個引線。引線可橫向地從管芯附連區(qū)域伸出。
[0063]引線框結構190可包括任何適宜的材料并可具有任何適宜的特性。示例性引線框結構材料包括金屬，例如銅、鋁、金等及其合金。引線框結構也可包括鍍層，例如金、鉻、銀、鈀、鎳等鍍層。引線框結構也可具有本領域內技術人員公知的任何適宜厚度。引線框結構190也可具有任何適宜的厚度，包括小于約1_的厚度(例如小于約0.5mm)。
[0064]在圖7(f)中，引線框結構190包括數個柵極引線結構190(g)、源極引線結構190 (s)以及漏極引線結構190(d)。它們能電氣耦合于所形成的半導體管芯封裝件中的一個或多個半導體管芯內的柵極區(qū)、源極區(qū)和漏極區(qū)。如圖7(f)所示，第二導電粘合劑180(b)沉積在漏極引線結構190(d)上，而第三導電粘合劑180(c)沉積在源極引線結構190 (s)上。
[0065]如圖7(g)所示，在引線框結構190涂覆以焊料后，之前形成的預模制夾具結構組件160隨后翻轉并安裝在引線框結構190上并使用至少第二和第三導電粘合劑180(b)、180(c)電氣耦合于引線框結構190。
[0066]參見圖7(h)，第二模制材料170隨后形成在預模制夾具結構組件160和引線框結構190周圍以形成半導體管芯封裝件100?？墒褂萌魏芜m宜的模制和后繼的單體化工藝。
[0067]盡管圖7(a)_7(h)中示出一個半導體管芯封裝件的成形，然而要理解，在本發(fā)明的實施例中可同時形成半導體管芯封裝件的陣列。
[0068]可使用本發(fā)明的實施例來形成PQFN(功率四方扁平無引線)、MLP(微引線框封裝件)以及其它類型的封裝件。
[0069]本發(fā)明的實施例提供許多優(yōu)勢。例如，由于預模制夾具結構組件包括半導體管芯，在半導體管芯安裝于引線框結構前該半導體管芯與夾具結構對準。預模制夾具結構組件可隨后在附連時相對于引線框結構對準。由于將半導體管芯連接于夾具結構的焊料材料以及將引線框結構連接于半導體管芯的焊料材料不同時回流，因此圖8(a)和8(b)所示的夾具旋轉和焊料懸伸問題不大可能發(fā)生。另外，由于半導體管芯封裝件的最終組裝不大可能具有缺陷，因此返工的半導體管芯封裝件的數量減少。另外，所形成的半導體管芯封裝件是緊湊的并具有良好的散熱特性。
[0070]II包含金屬外殼的半導體管芯封裝件
[0071]本發(fā)明的其它實施例針對具有改進的散熱能力的半導體管芯封裝件。本發(fā)明的實施例可與普通半導體封裝件的普通版面圖案一起使用并具有良好的頂部和底部冷卻特性，同時提供對半導體管芯的良好保護。
[0072]本發(fā)明的一個實施例針對具有例如硅管芯的半導體管芯的半導體管芯封裝件。該半導體管芯封裝件附連于具有柵極和源極部分引線框結構。使半導體管芯附連于引線框結構是由焊料提供的，該焊料在引線框結構的柵極和源極部分。硅管芯和引線框結構被模制，且引線框結構的柵極和源極部分的表面通過模制材料露出。半導體管芯的背側也通過模制材料露出。經模制的引線框結構和娃管芯隨后附連于例如銅外殼的金屬外殼。將銅外殼附連于經模制的引線框結構和硅管芯是由露出的硅背側上的焊料提供的。銅外殼為半導體管芯封裝件提供漏極連接并允許封裝件通過半導體管芯封裝件頂部的冷卻。
[0073]圖9示出半導體管芯封裝件10，該半導體管芯封裝件10包括:引線框結構9，該引線框結構9包括引線框結構表面9-1 ;以及附連于引線框結構9的半導體管芯16。半導體管芯16包括構成輸入區(qū)(例如源極區(qū))的第一表面16-1以及構成輸出區(qū)(例如漏極區(qū))的第二表面16-2。模制材料14覆蓋半導體管芯16和引線框結構9的至少一部分。模制材料14使半導體管芯16的第二表面16-2露出并還使引線框結構表面9-1露出。模制材料14的外表面14-1可基本與半導體管芯16的第二表面16-2共面。
[0074]半導體管芯封裝件10還包括金屬外殼結構11，該金屬外殼結構11包括主部11(a)以及從主部11(a)伸出的第一腳11(b)和從主部11(a)伸出的第二腳11(c)。第一和第二腳11(b)、ll(c)可處于主部11(a)的相對側。如圖9所示，模制材料14的底表面14-2、引線框結構9的底表面9-1以及腳11(b)、11 (c)的底表面可以是基本共面的。
[0075]金屬外殼11電氣和機械地稱合于半導體管芯16的第二表面16-2處的輸出區(qū)。第一導電粘合劑15稱合金屬外殼結構11的主部11(a)和半導體管芯16的第二表面16_2。第二和第三導電粘合劑17、18將半導體管芯16的第一表面16-1處的柵極區(qū)和源極區(qū)電耦合于引線框結構9的源極結構13和柵極結構12。引線框結構9的源極結構13和柵極結構12可各自具有源極引線結構表面13-1和柵極引線結構表面12-1，它們由部分蝕刻工藝界定。
[0076]每個腳11 (a)、11 (b)包括側壁(它可以是實心的并至少延伸直至模制材料14的側部)以及垂直于側壁的底部，該底部耦合于電路基板4的導電焊接區(qū)4(d)。柵極結構表面12-1和源極結構表面13-1可相應地安裝在焊盤4 (s)和4(g)上。半導體管芯封裝件10和電路基板4可一起形成電組件。
[0077]盡管金屬外殼結構包括兩個腳，然而它在本發(fā)明其它實施例中也可包括三個或甚至四個腳。另外，金屬外殼結構可包括任何適宜的厚度(例如小于大約1mm)。
[0078]如圖9所示，模制材料14-1的側壁與作為腳11 (b)和腳11 (C)的一部分的壁間隔開，由此提供具有更大散熱表面積的腳11 (b)、11 (C)。
[0079]圖10(a)_10(b)分別示出另一半導體管芯封裝件實施例的頂部和底視立體圖。
[0080]圖11示出圖10 (a)和圖10 (b)所示的半導體管芯封裝件實施例的底視立體圖。模制材料部分被移去。如圖11所示，源極結構12包括細長部分12-1和垂直部分12(b)，該垂直部分12(b)具有處于與柵極結構表面12-1略微不同平面內的表面。該垂直部分12(b)覆蓋有模制材料14。該漏極結構也具有通過部分蝕刻界定的表面13-1。圖11還示出在源極結構13中的細長孔18。該孔18可作為模具鎖緊特征并作為焊料溢出的空間。
[0081]圖12(a)_12(e)示出在半導體管芯封裝件成形期間形成的前身結構。
[0082]圖12(a)示出在已通過晶片鋸鋸切后的引線框結構9。盡管示出了一個引線框結構9，然而在其它實施例中，引線框結構9在加工過程中可以處于引線框結構的一個陣列中。
[0083]在獲得引線框結構9后，導電粘合劑沉積在引線框結構9上。圖12(b)示出在將第二和第三導電粘合劑17、18沉積在引線框結構9上之后的引線框結構9。
[0084]在將導電粘合劑沉積在引線框結構9上之后，如圖12(c)所示，半導體管芯16使用拾取和放置工藝、倒裝芯片管芯附連工藝等安裝在引線框結構9上。此時也可執(zhí)行傳統的焊料回流工藝。
[0085]在將半導體管芯16放置到引線框結構9上之后，如圖12(d)所示，模制材料14形成在引線框結構9和半導體管芯16的諸部分周圍。模制材料14露出半導體管芯16的表面16-1?？刹捎美鐜f助模制工藝的模制工藝來對模制材料進行模制。如果需要的話，可隨后執(zhí)行封裝件鋸切工藝。
[0086]如圖12(e)所示，在對模制材料14進行模制后，將第一導電粘合劑15沉積在半導體管芯16的露出表面16-1上。第一導電粘合劑15可具有比第二和第三導電粘合劑17、18更低的回流溫度。在將第一導電粘合劑沉積在露出的表面16-1之后，可執(zhí)行回流工藝。
[0087]如圖12(f)所不，在將第一導電粘合劑15沉積到管芯表面16-1上之后,金屬外殼結構11被放置在第一導電粘合劑15上以使其固定于半導體管芯16。也可執(zhí)行沖裁單體化工藝。
[0088]圖13(a)_(e)示出在半導體管芯封裝件成形過程中形成的前身結構。
[0089]圖13(a)示出在已用晶片鋸鋸切后的金屬外殼結構11。
[0090]圖13(b)示出通過第一導電粘合劑15安裝在金屬外殼結構11上的半導體管芯16。
[0091]圖13(c)示出在已鋸切后的引線框結構9。如前所述，引線框結構9在加工過程中可替代地處于陣列中。
[0092]圖13(d)示出形成在引線框結構9周圍的模制材料14。如圖所示，模制材料14的表面14-1和柵極結構的表面12-1以及源極結構的表面13-1是基本共面的。在模制后，之后形成預模制的襯底。
[0093]圖13(e)示出沉積在半導體管芯16上的第二和第三導電粘合劑17、18。
[0094]參見圖13(f)，在導電粘合劑17、18沉積到半導體管芯16上之后，將預模制的襯底放置在半導體管芯16上以形成半導體管芯封裝件2。半導體管芯封裝件2與圖12 (f)所示的半導體管芯封裝件10不同。在圖13(f)中的半導體管芯封裝件2中，模制材料14不圍住半導體管芯16的邊緣，而在圖12(f)中的半導體管芯封裝件10中則圍住。
[0095]圖14(a)示出具有兩個金屬外殼的半導體管芯封裝件6的底視立體圖。
[0096]圖14(b)示出具有兩個金屬外殼的半導體管芯封裝件6的頂視立體圖。
[0097]包含該金屬外殼結構的實施例具有許多優(yōu)勢。例如，它們具有良好的頂部和底部冷卻特性并還能滿足在電路襯底上的標準工業(yè)焊接區(qū)布圖。該半導體管芯還通過模制材料的使用而受到保護而免受環(huán)境影響。
[0098]任何前述的半導體管芯封裝件可用于包含其上安裝有封裝件的電路板的電氣組件。這些電氣組件可用于例如電話、計算機等的系統中。
[0099]對“一”、“一個”和“該”的任何引述旨在表示一個或多個，除非特別聲明表示相反情況。
[0100]已在本文中使用的術語和表達用作描述性而非限定性術語，并且不打算使用這些術語和表達來排除圖示和描述的特征的等效物，要理解在要求的發(fā)明范圍內可具有多種修正。
[0101]此外，本發(fā)明的一個或多個實施例的一個或多個特征可與本發(fā)明的其它實施例的一個或多個特征組合而不脫離本發(fā)明的范圍。例如，關于引線框結構、導電粘合劑以及與前述包含預模制夾具結構組件的半導體管芯封裝件關聯的加工條件的具體細節(jié)也可用于包含金屬外殼結構的半導體管芯封裝件。
[0102]盡管已結合所示實施例具體描述了本發(fā)明，然而要理解可基于本公開作出多種替代、修改、適應和等效配置，并且這些替代、修改、適應和等效配置均落在本發(fā)明和所附權利要求書的范圍內。
【權利要求】
1.一種半導體管芯封裝件，包括: 引線框結構，所述引線框結構包括引線框結構表面； 附連于所述引線框結構的半導體管芯，所述半導體管芯包括含有輸入區(qū)的第一表面以及含有輸出區(qū)的第二表面； 覆蓋所述半導體管芯和所述引線框結構的至少一部分的模制材料，其中所述模制材料露出所述半導體管芯的第二表面并也露出所述引線框結構表面； 金屬外殼結構，所述金屬外殼結構包括主部和從所述主部伸出的第一腳以及從所述主部伸出并與所述第一腳相對的第二腳，其中所述金屬外殼電氣和機械地耦合于在所述半導體管芯的第二表面處的輸出區(qū)；以及 導電粘合劑，所述導電粘合劑耦合所述金屬外殼結構的主部和所述半導體管芯的第二表面。
2.如權利要求1所述的半導體管芯封裝件，其特征在于，所述金屬外殼結構包括銅。
3.如權利要求1所述的半導體管芯封裝件，其特征在于，所述半導體管芯包括功率103 冊丁。
4.如權利要求1所述的半導體管芯封裝件，其特征在于，所述模制材料與所述第一和第二腳間隔開。
5.一種用于制造半導體管芯封裝件的方法，包括: 將半導體管芯附連于包含引線框結構表面的引線框結構，其中所述半導體管芯包括含有輸入區(qū)的第一表面以及含有輸出區(qū)的第二表面； 將模制材料模制在所述半導體管芯和所述引線框結構的至少一部分周圍，其中所述模制材料露出所述半導體管芯的第二表面并也露出所述引線框結構表面；以及 將金屬外殼結構附連于所述半導體管芯，所述金屬外殼結構包括主部和從所述主部伸出的第一腳以及從所述主部伸出并與所述第一腳相對的第二腳，其中所述第二表面處的輸出區(qū)電氣和機械地I禹合于所述金屬外殼結構。
6.如權利要求5所述的方法,其特征在于,所述金屬外殼結構包括銅。
7.如權利要求5所述的方法，其特征在于，所述半導體管芯包括功率皿)31?丁。
【文檔編號】H01L23/495GK104485321SQ201410583922
【公開日】2015年4月1日 申請日期:2010年1月20日 優(yōu)先權日:2009年2月5日
【發(fā)明者】A·V·C·杰瑞扎, P·A·卡羅, E·V·R·克魯茲 申請人:費查爾德半導體有限公司