CN203300637U - 半导体封装体 - Google Patents

Abstract

一种半导体封装体，包括：衬底，所述衬底具有绝缘性能，并且包括陶瓷材料；金属层，所述金属层设置在所述衬底上；芯片焊盘，所述芯片焊盘设置在所述金属层上；粘合层，所述粘合层用于连接所述金属层和所述芯片焊盘；以及半导体芯片，所述半导体芯片设置在所述芯片焊盘的顶表面上以电连接到所述芯片焊盘。

Description

半导体封装体

相关申请的交叉引用

本申请要求在2012年1月6日向韩国知识产权局递交的韩国实用新型申请10-2012-0000159的优先权，其公开内容通过引用全部并入本文中。

技术领域

本实用新型涉及一种半导体封装体，且更具体地，涉及一种包括在其上装载半导体芯片的衬底的半导体封装体。

背景技术

由于近来电子装置具有高速、大容量和小型化性能，所以半导体封装体的集成化提高。因此，对于在半导体封装体中有效地使相邻装置电绝缘的结构和制造方法进行了研究。还对能够有效地释放由半导体封装体产生的热量的结构和制造方法存在增长的需求。

实用新型内容

本实用新型提供了一种具有改进可靠性的半导体封装体。

根据本实用新型的一方面，提供了一种半导体封装体，包括：衬底，所述衬底具有绝缘性能，并且包括陶瓷材料；金属层，所述金属层设置在所述衬底上；芯片焊盘(die paddle)，所述芯片焊盘设置在所述金属层上；粘合层，所述粘合层用于连接所述金属层和所述芯片焊盘；以及半导体芯片，所述半导体芯片设置在所述芯片焊盘的顶表面上以电连接到所述芯片焊盘。

所述粘合层可以由焊料材料形成。

所述金属层可以与所述衬底接触，并且从所述衬底的边缘向内设置预定长度。

所述半导体封装体还可以包括密封构件，所述密封构件围绕所述半导体芯片和所述芯片焊盘，并且用于使所述衬底的下表面暴露。

所述半导体封装体可以包括多个所述衬底，并且所述衬底通过在它们之间插入所述密封构件而彼此隔开设置。

所述半导体封装体还可以包括连接到所述芯片焊盘的引线。

附图说明

由以下结合附图的详细说明，将更清楚地理解本实用新型的示例性实施方式，其中：

图1是根据本实用新型的实施方式的半导体封装体的透视图；

图2是图1的半导体封装体的横截面图；

图3是图1的半导体封装体的仰视图；

图4A至4D是用于描述制造图1的半导体封装体的方法的横截面图；以及

图5是根据本实用新型的另一实施方式的半导体封装体的横截面图。

具体实施方式

现在将参照其中示出本实用新型示例性实施方式的附图，更充分地描述本实用新型。然而，本实用新型可以包含在许多不同形式中，并且不应该解释为限制在本文中阐述的实施方式；更确切地，提供这些实施方式，使得本实用新型内容将是全面和完整的，并且充分将本实用新型的构思传达给本领域的普通技术人员。

同样，由于例如制造技术和/或偏差的原因，预计可能会发生与图示形状的偏离。因此，本实用新型的实施方式不应该解释为限制本文中示出区域的具体形状，而是包括例如由于制造导致的形状上的误差。在图中，相同的附图标记表示相同的元件。此外，图中示意性地示出了不同的元件和区域。因此，本实用新型不限于在图中示出的相对尺寸和间隔。在本文中使用的术语“和/或”包括一个或多个相关列出项目的任一和全部组合。

图1是根据本实用新型实施方式的半导体封装体1000的透视图。图2是沿着图1的线II-II′获得的半导体封装体1000的横截面图。

虽然出于方便说明的原因，在图1中省略了用于保护内部构件的模制构件(molding member)180，但是在图2中示出了模制构件180。

参照图1和图2，半导体封装体1000包括衬底100a和100b，多个金属层110、多个芯片焊盘135和第一半导体芯片160a至第四半导体芯片160d。半导体封装体1000还包括多根第一引线130、第二引线140、多根导线170(第一导线至第五导线171、173、175、177和179)和模制构件180。

衬底100a和100b可以由陶瓷材料形成。衬底100a和100b可以包括例如Al₂O₃、AlN、SiO₂或BeO。衬底100a和100b的下表面可以用作辐射表面。或者，附加的散热器(未示出)还可以设置在衬底100a和100b的下表面上。

金属层110分别形成在衬底100a和100b上。金属层110可以分别从衬底100a和100b的边缘向内形成第一方向上的第一长度L1和第二方向上的第二长度L2。第一长度L1可以与第二长度L2相同或相似。或者，第一长度L1可以为0。换句话说，金属层110可以向内形成其中衬底100a和100b彼此相邻的第二方向上的第二长度L2，并且可以形成在第一方向上具有与衬底100a和100b相同的宽度。金属层110还可以用于辐射由第一半导体芯片至第三半导体芯片160a、160b和160d产生的热量。

第一半导体芯片160a和第二半导体芯片160b通过芯片粘合层150安装在芯片焊盘135上。芯片粘合层150可以由例如金属性环氧树脂或焊料材料形成。第一半导体芯片160a至第四半导体芯片160d的大小和数量不限于图1中示出的那些大小和数量，并且可以以不同方式进行修改。

第一半导体芯片160a至第四半导体芯片160d可以彼此连接，和/或经由导线170电连接到引线130和引线140。导线170可以经由第一半导体芯片160a至第四半导体芯片160d与引线130和140上的接触点(未示出)而传输电信号。

第一半导体芯片160a至第四半导体芯片160d可以包括功率装置和/或控制装置。功率装置可以适用于电动机驱动装置、功率变换器、整流器、功率因数校正(PFC)或显示驱动装置。然而，本实用新型的范围不限于此。或者，第一半导体芯片160a至第四半导体芯片160d可以包括有源装置。例如，该有源装置可以包括选自金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)、绝缘栅双极晶体管(IGBT)和二极管，或其组合的装置。

具体地，第三半导体芯片160c可以包括控制装置，并且可以安装在与芯片焊盘135隔开的子芯片焊盘145上以减少或抑制在第三半导体芯片160c与第一半导体芯片160a和第二半导体芯片160b之间可能产生的热交流(cross talking)。或者，可使用与第二引线140分离的控制装置的分离衬底代替子芯片焊盘145。

芯片焊盘135可以从第一引线130延伸以形成为一体。子芯片焊盘145可以从第二引线140延伸以形成为一体。引线130和140由引线架(未示出)提供，并且将第一半导体芯片160a至第四半导体芯片160d连接到外电路。虽然仅在图1和图2中示出了两根第一引线130和一根第二引线140，但是可以设置更多数量的引线130和140。

芯片焊盘135分别经由焊盘粘合层120连接到设置在衬底100a和100b上的金属层110。焊盘粘合层120可以例如由焊料材料形成。或者，焊盘粘合层120可以由导热的环氧树脂或含硅弹性体形成。当焊盘粘合层120由焊料材料形成时，芯片焊盘135可以分别通过焊接过程连接到衬底100a和100b。就这一点而言，芯片焊盘135还可以经由金属层110容易地连接到衬底100a和100b。如果芯片焊盘135通过焊接过程附接到衬底100a和100b上，则芯片焊盘135与衬底100a和100b之间的附着力相对较强，因此防止其间的脱离现象。

此外，如上所述，由于金属层110从衬底100a和100b的边缘向内形成，所以在焊接过程期间不会在相邻芯片焊盘135之间产生由焊盘粘合层120形成的桥。

模制构件180部分地密封第一半导体芯片160a至第四半导体芯片160d、芯片焊盘135、子芯片焊盘145以及引线130和140。第一引线130和第二引线140可以从模制构件180伸出。模制构件180可以形成为填充衬底100a与100b之间的空间，并且使衬底100a和100b的下表面暴露。模制构件180可以由例如环氧塑封料(EMC)形成。

图3是图1半导体封装体1000的仰视图。

在图3中，与图1和图2中相同的附图标记表示相同的部件，因此将省略其重复说明。

参照图3，半导体封装体1000可以包括多个包含图1和图2中示出衬底100a和100b的衬底100a、100b、100c、100d和100e。衬底100a、100b、100c、100d和100e的各个下表面从模制构件180暴露到外部。衬底100a、100b、100c、100d和100e可以通过模制构件180彼此隔开。

因此，设置在衬底100a、100b、100c、100d和100e之上的芯片焊盘135(参见图1和图2)可以彼此电绝缘，因此防止在相邻芯片焊盘135之间发生短路，并且有助于辐射由第一半导体芯片160a至第四半导体芯片160d产生的热量。因此，可以提供具有改进可靠性的半导体封装体1000。

图4A至4D是用于描述制造图1半导体封装体的方法的横截面图。

参照图4A，半导体芯片160a和160b经由芯片粘合层150安装在芯片焊盘135上。而且，半导体芯片160c经由芯片粘合层150安装在子芯片焊盘145上。芯片焊盘135和子芯片焊盘145可以为分别从第一引线130和第二引线140伸出的部分。芯片焊盘135和子芯片焊盘145可以由例如铜(Cu)形成，并且可以形成为包括两种或更多种金属的多层。芯片粘合层150可以包括导电材料，例如金属性环氧树脂或焊料材料。

参照图4B，金属层110形成在衬底100a上。可以通过诸如溅射的物理气相沉积(PVD)或化学气相沉积(CVD)形成金属层110。但是关于金属层110的制造方法不限于此。金属层110与衬底100a的边缘隔开预定距离，以形成在衬底100a的中央部分上。

接下来，在金属层110上形成焊盘粘合层120。例如，可以通过印刷焊料浆体形成焊盘粘合层120。

参照图4C，实施用于经由焊盘粘合层120将芯片焊盘135附接在金属层110上的回流过程。因此，芯片焊盘135可以经由金属层110连接到衬底100a。

接下来，可以实施用于去除在焊盘粘合层120内由助焊剂(flux)产生的残留物的清洗过程。助焊剂是包括在焊料浆体中用于防止氧化物形成的添加剂。

参照图4D，通过使用导线170(即，第一导线至第四导线171、173、175和177)实施用于将半导体芯片160a、160b和160c与引线130和140电连接的丝焊法。

接下来，参照图1和图2，实施用于形成模制构件180的过程，该模制构件180部分地密封半导体芯片160a、160b和160c、芯片焊盘135、子芯片焊盘145以及引线130和140。就这一点而言，模制构件180不形成在衬底100a的下表面上，从而使衬底100a的下表面暴露。

图5是根据本实用新型的另一实施方式的半导体封装体2000的横截面图。

在图5中，与图1和图2中相同的附图标记表示相同的部件，则因此将省略其重复说明。

参照图5，半导体封装体2000包括衬底100a、金属层110、芯片焊盘135和多个半导体芯片160a、160b和160c。半导体封装体2000还包括第一引线130、第二引线140、多根导线170(第一导线至第四导线171、173、175和177)和模制构件180。

芯片焊盘135经由焊盘粘合层120A连接到衬底100之上的金属层110。焊盘粘合层120A可以例如由焊料材料形成。或者，焊盘粘合层120A可以由导热的环氧树脂或含硅弹性体形成。当焊盘粘合层120A由焊料材料形成时，芯片焊盘135可以通过焊接过程连接到衬底100a。就这一点而言，芯片焊盘135还可以经由金属层110容易地连接到衬底100a。如果芯片焊盘135通过焊接过程附接到衬底100a上，则芯片焊盘135与衬底100a之间的附着力相对较强，因此防止其间的脱离现象。

在本实施方式中，焊盘粘合层120A可以从金属层110的边缘突出第三长度L3。就这一点而言，在参照图4C的上述回流过程期间，用于形成焊盘粘合层120A的焊料材料能够由于压缩而流动，因此形成焊盘粘合层120A。然而，在该情况下，焊盘粘合层120A仍可以与衬底100a的边缘隔开第四长度L4。

或者，焊盘粘合层120A可以具有与衬底100a相同的宽度或者可以从衬底100a的边缘向外突出预定距离。在该情况下，如图3中所示，衬底100a可以通过模制构件180而与该衬底100a相邻的衬底100b隔开，并且金属层110从衬底100a的边缘向内形成第一长度L1，因此防止在芯片焊盘135之间出现短路。

根据本实用新型的半导体封装体，通过使用彼此电绝缘的衬底，可以防止在芯片焊盘之间出现短路，并且可以改进热辐射效率。

根据本实用新型的半导体封装体，通过使用金属层和焊料材料而连接衬底和芯片焊盘，可以增加衬底与芯片焊盘之间的附着力，因此改进了半导体封装体的可靠性。

虽然已经具体示出并参照其示例性实施方式说明了本实用新型，但是将理解，可在其中进行形式和细节的不同变化而不脱离所附权利要求的精神和范围。

Claims (6)

1.一种半导体封装体，包括：

衬底，所述衬底具有绝缘性能，并且包括陶瓷材料；

金属层，所述金属层设置在所述衬底上；

芯片焊盘，所述芯片焊盘设置在所述金属层上；

粘合层，所述粘合层用于连接所述金属层和所述芯片焊盘；以及

半导体芯片，所述半导体芯片设置在所述芯片焊盘的顶表面上以电连接到所述芯片焊盘。

2.根据权利要求1所述的半导体封装体，其中，所述粘合层由焊料材料形成。

3.根据权利要求1所述的半导体封装体，其中，所述金属层与所述衬底接触，并且从所述衬底的边缘向内设置预定长度。

4.根据权利要求1所述的半导体封装体，还包括密封构件，所述密封构件围绕所述半导体芯片和所述芯片焊盘，并且用于使所述衬底的下表面暴露。

5.根据权利要求4所述的半导体封装体，其中，所述半导体封装体包括多个所述衬底，并且所述衬底通过在所述衬底之间插入所述密封构件而彼此隔开设置。

6.根据权利要求1所述的半导体封装体，还包括连接到所述芯片焊盘的引线。

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