專利名稱：無引線封裝半導(dǎo)體器件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般地涉及半導(dǎo)體器件。更特別地，本發(fā)明涉及無引線半導(dǎo)體器件。
背景技術(shù)：
半導(dǎo)體芯片或管芯(dies)(通常復(fù)數(shù)也稱為dice或die)通常密封于半導(dǎo)體封裝內(nèi)，以便保護其免受外部壓力破壞以及提供用于給芯片輸送電信號和輸送來自芯片的電信號的系統(tǒng)。存在著許多不同類型的半導(dǎo)體封裝，包括雙列直插式封裝、針柵陣列封裝、載帶自動鍵合(TAB)封裝、多芯片模塊(MCMs)和功率封裝(power package)。功率封裝的一種類型被應(yīng)用于能夠耗散例如大于30瓦的功率的高功率半導(dǎo)體器件。這種功率封裝可以用于例如射頻應(yīng)用中。


通過參照結(jié)合附圖來考慮的具體實施方式
和權(quán)利要求書可以更全面地理解本發(fā)明，在所有附圖中，相同的附圖標記指代相似的項，以及:圖1示出了根據(jù)一種實施例的半導(dǎo)體器件的頂透視圖；圖2示出了圖1的半導(dǎo)體器件的底透視圖；圖3示出了圖1的半導(dǎo)體器件的截面圖；圖4示出了根據(jù)另一種實施例的半導(dǎo)體器件的組裝過程的流程圖；圖5示出了在根據(jù)圖4的組裝過程的初始組裝階段所提供的半導(dǎo)體器件的熱沉凸緣(heat sink flange)的透視圖；圖6示出了根據(jù)圖4的組裝過程的隨后組裝階段所提供的熱沉凸緣的透視圖；圖7示出了在根據(jù)圖4的組裝過程的隨后組裝階段所提供的半導(dǎo)體器件的框架結(jié)構(gòu)的框架結(jié)構(gòu)面板的透視圖；圖8示出了在根據(jù)圖4的組裝過程的隨后組裝階段的與多個熱沉凸緣耦接的框架結(jié)構(gòu)面板的透視圖；圖9示出了在根據(jù)圖4的組裝過程的隨后組裝階段的熱沉凸緣和框架結(jié)構(gòu)的放大透視圖；圖10示出了在根據(jù)圖4的組裝過程的隨后組裝階段的半導(dǎo)體器件的透視圖；圖11示出了根據(jù)組裝過程的一種可替換實施例的熱沉凸緣和框架結(jié)構(gòu)的透視圖；圖12示出了結(jié)合該可替換實施例使用的帽蓋的透視圖；以及圖13示出了根據(jù)另一種可替換實施例的半導(dǎo)體器件的截面圖。
具體實施例方式現(xiàn)在存在著一種不斷增強的趨勢:以用于接地及熱安裝的嵌入式銅將高功率(例如，大于30瓦)的射頻半導(dǎo)體器件直接表面安裝于電路板上。這樣的表面安裝技術(shù)可以有助于通過標準化的表面安裝制造工藝來降低成本。目前，此類表面安裝封裝的引線被形成為鷗翼式配置，這些引線從封裝的半導(dǎo)體器件的外側(cè)壁延伸出并且被彎曲，以便在表面安裝時與下面的印刷電路板接觸。不幸的是，對于高頻率的應(yīng)用，例如，大于300兆赫(MHz)，在鷗翼式引線中的電感降低了系統(tǒng)性能。而且，對于高功率的應(yīng)用，在半導(dǎo)體器件上的功率分布通常需要電力線和地線的電網(wǎng)在器件上跑線。這種電力線和地線的電網(wǎng)還增加了線路電感，從而導(dǎo)致不可接受的噪聲并且還降低了系統(tǒng)性能。無引線表面安裝技術(shù)正不斷發(fā)展以避免與鷗翼式引線的高電感相關(guān)的問題。在無引線半導(dǎo)體器件中，引線框通常包括管芯凸緣或焊盤以及包圍著管芯凸緣的端子焊盤。一個或多個半導(dǎo)體管芯使用例如環(huán)氧樹脂或高溫焊料來貼附于管芯凸緣，并且端子焊盤使用絲線鍵合工藝與一個或多個半導(dǎo)體管芯電互連。這些端子焊盤被形成為與器件背面共面的，以便在表面安裝時與下面的印刷電路板接觸。對于高功率的應(yīng)用，所希望的是使用穩(wěn)健的、高度可靠的管芯貼附工藝(例如，諸如金-硅鍵合、金-錫鍵合、銀鍵合等高溫冶金鍵合工藝)來表面安裝半導(dǎo)體器件的一個或多個半導(dǎo)體管芯。不幸的是，高溫鍵合工藝并不適用于含有多個管芯的典型的無引線表面安裝的封裝，因為高溫能夠?qū)е乱€框翹曲或者破壞引線框。本文所描述的實施例提出了用于高功率應(yīng)用的無引線半導(dǎo)體器件以及用于封裝無引線半導(dǎo)體器件的組裝工藝。半導(dǎo)體器件包括相對厚的熱沉凸緣和單獨的框架結(jié)構(gòu)?？蚣芙Y(jié)構(gòu)被預(yù)先形成為具有彎曲的端子焊盤。半導(dǎo)體管芯能夠使用高溫管芯貼附工藝貼附于熱沉凸緣?？蚣芙Y(jié)構(gòu)隨后能夠與熱沉凸緣結(jié)合，使得熱沉凸緣的下表面與端子焊盤的一部分共面對準。然后，能夠?qū)⒃摻Y(jié)構(gòu)密封于密封劑(例如，塑料材料)內(nèi)，使得熱沉凸緣的下表面與端子焊盤保持為暴露于密封劑之外。該技術(shù)促進了封裝的靈活性并且實現(xiàn)了絲線鍵合質(zhì)量的提高。而且，所封裝的半導(dǎo)體器件的平面度以及元件的共面性由于相對厚的熱沉凸緣而得以保持。因此，對于高功率射頻應(yīng)用能夠?qū)崿F(xiàn)具有增強的性能和提高的可靠性的下封裝。參照圖1-3，圖1示出了根據(jù)一種實施例的半導(dǎo)體器件20的頂透視圖。圖2示出了半導(dǎo)體器件20的底透視圖，而圖3示出了半導(dǎo)體器件20的截面圖。一般地，半導(dǎo)體器件20包括熱沉凸緣24、一個或多個半導(dǎo)體管芯26、框架結(jié)構(gòu)28以及鍵合絲線30。半導(dǎo)體器件20是其中半導(dǎo)體器件20的構(gòu)件被基本上包裹于密封劑32 (例如，模塑料密封劑)內(nèi)的無引線表面安裝封裝。為了圖示的清晰性，不同的陰影和/或影線在下面的圖示中被用來區(qū)分半導(dǎo)體器件20的不同元件。另外，術(shù)語“水平的”在此可以用來限定與半導(dǎo)體器件20的平面或表面平行的平面，無論其取向如何。因而，術(shù)語“垂直的”指的是垂直于所限定的水平方向的方向。諸如“上方”、“下方”、“頂部”、“底部”、“側(cè)面”(“側(cè)壁”也一樣)、“上部”、“下部”等術(shù)語是相對于水平面而限定的。熱沉凸緣24具有上表面34以及與上表面34間隔開凸緣厚度38的下表面36。熱沉凸緣24可以是導(dǎo)熱和導(dǎo)電的銅或銅層合材料。一個或多個半導(dǎo)體管芯26與熱沉凸緣24的上表面34耦接。在一種實施例中，半導(dǎo)體管芯26可以是使用高溫鍵合工藝(例如，金-硅共熔鍵合管芯貼附工藝)貼附于熱沉凸緣24的上表面34的高功率(例如，大于30瓦)的射頻半導(dǎo)體管芯。在該實施例中，熱沉凸緣24的凸緣厚度38可以是適當厚度的，例如，至少30密耳，以便經(jīng)受住金-硅共熔鍵合所需的高溫(例如，大于400攝氏度)沒有損壞?？蚣芙Y(jié)構(gòu)28具有限定了熱沉凸緣24存在于其內(nèi)的腔體42的周界40 (在圖7中可最佳地看出)。框架結(jié)構(gòu)28還包括包圍著腔體42的至少一部分的端子焊盤44。在一種實施例中，每個端子焊盤44都是各自具有第一部分46、第二部分48以及使第一和第二部分46和48互連的連接器部分50的折疊布局。如圖所示，第二部分48被布置為近似平行于第一部分46，并且相對于第一部分46被向外橫向移置離開熱沉凸緣24。第一部分46的頂面包括一個表面，在此稱為上表面52，而第二部分48的底面包括另一個表面，在此稱為下表面54。上表面和下表面52和54被間隔開至大于熱沉凸緣24的凸緣厚度38的距離56。因而，熱沉凸緣24被定位于腔體42內(nèi)，使得熱沉凸緣24的下表面36與每個端子焊盤44的下表面54在半導(dǎo)體器件20的底面58上共面對準。另外，熱沉凸緣24的下表面36和每個端子焊盤44的下表面54保持為從模塑料32暴露。每個端子焊盤44的上表面52的至少一部分覆于熱沉凸緣24的上表面34之上。另外，第一部分46與熱沉凸緣24的上表面34間隔開間隙60。連接器部分50取向為分別近似垂直于第一和第二部分46和48，并且與熱沉凸緣24的橫向側(cè)壁62間隔開另一個間隙64。端子焊盤44的形狀以及覆于熱沉凸緣24的上表面34上的第一部分46的上表面52的至少一部分的位置使鍵合絲線30能夠形成為比現(xiàn)有技術(shù)的器件的鍵合絲線短。因此，弓丨線電感相對于現(xiàn)有技術(shù)的器件被降低，由此提高系統(tǒng)的性能。為了圖示的簡明性，在具有呈現(xiàn)為尖銳彎曲或彎折的鍵合絲線30的圖3及某些后續(xù)圖示中示出了半導(dǎo)體器件20。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當容易意識到，鍵合絲線30在實踐中通常并不是尖銳彎曲的，相反，更有可能是弧形或圓形彎曲的。另外，半導(dǎo)體器件20被示出為具有位于腔體42的相對兩側(cè)的兩個端子焊盤44。在可替換的實施例中，框架結(jié)構(gòu)28可以包括在腔體42的相對兩側(cè)的多個端子焊盤44和/或在腔體42的一側(cè)或者腔體42的多個側(cè)面的任意側(cè)面的多個端子焊盤44。在一種實施例中，間隙60和64可以用電絕緣的介電材料66 (例如,塑料材料、玻璃、瓷料等)來填充。介電材料66可以在絲線鍵合之前被鍵合于熱沉凸緣24和框架結(jié)構(gòu)28之間。介電材料66是能夠由所施加的電場所極化的電絕緣體。介電材料66由所施加的電場來極化能夠增加在熱沉凸緣24和框架結(jié)構(gòu)28之間的電容，以進一步提高系統(tǒng)性能。半導(dǎo)體管芯26包括管芯鍵合焊盤68。根據(jù)一種特定的設(shè)計配置，管芯鍵合焊盤68與端子焊盤44的上表面52使用例如絲線鍵合工藝通過鍵合絲線30來電互連。此類鍵合絲線30和絲線鍵合工藝是本領(lǐng)域技術(shù)人員所已知的。在一種實施例中可以使用2密耳的金絲線，而在另一種實施例中，可以使用10密耳的鋁絲線。但是，可以根據(jù)特定的設(shè)計要求來使用不同材料及直徑的各種已知絲線。如同以上所簡要提及的，半導(dǎo)體器件20包括基本上包裹著框架結(jié)構(gòu)28、熱沉凸緣24、半導(dǎo)體管芯26和鍵合絲線30的整體的模塑料密封劑32。但是，熱沉凸緣24的下表面36以及每個端子焊盤44的下表面54都保持為暴露的。暴露的下表面36和下表面54被用來將半導(dǎo)體器件20連接至其他器件，例如，印刷電路板(未示出)。因此，除了端子焊盤44之外，暴露的下表面36在某些實施例中還可以是用于半導(dǎo)體管芯26的源端子，例如，地線。另外或作為選擇，暴露的下表面36允許熱量從熱沉凸緣24中耗散出，并且因此從半導(dǎo)體管芯26中耗散出。
模塑料密封劑32可以包括通常用于封裝的電子器件中并且在常規(guī)的疊覆模塑(overmolding)工藝期間形成于框架結(jié)構(gòu)28、熱沉凸緣24、半導(dǎo)體管芯26和鍵合絲線30之上的塑料材料或其他模塑材料。框架結(jié)構(gòu)28的某些部分(例如，連接器部分50和第一部分46)可以包括缺口 70。在本實施例中，缺口 70僅部分延伸穿過框架結(jié)構(gòu)28的材料厚度。但是，在可替換的實施例中，缺口 70可以延伸穿過框架結(jié)構(gòu)28的整個材料厚度。當半導(dǎo)體器件20被疊覆模塑時，密封劑30填充缺口 70，以將模塑料密封劑30固定于框架結(jié)構(gòu)28，使得半導(dǎo)體器件20不太可能分層或分離。另外或作為選擇，熱沉凸緣24可以包括鎖部件(lock feature)72，例如，缺口、凹槽、擴展區(qū)等。密封劑30填充這些鎖部件72或者與它們鍵合，以將模塑料密封劑30固定于框架結(jié)構(gòu)28，使得半導(dǎo)體器件20不太可能分層?，F(xiàn)在參照圖4，圖4示出了根據(jù)另一種實施例的的半導(dǎo)體器件組裝工藝74的流程圖。一般地，過程74包括用于組裝半導(dǎo)體器件20的操作。半導(dǎo)體器件組裝過程74從任務(wù)76開始。在任務(wù)76，提供熱沉凸緣24。結(jié)合任務(wù)76來參照圖5，圖5示出了在根據(jù)組裝過程74的任務(wù)76的初始組裝階段提供的半導(dǎo)體器件20的熱沉凸緣24的透視圖。應(yīng)當指出，在一種實施例中，熱沉凸緣24的凸緣厚度38至少為30密耳(762微米)。熱沉凸緣24可以包括從橫向側(cè)壁62向內(nèi)延伸的一個或多個鎖部件72。鎖部件72另外還可以形成于圖3所示的熱沉凸緣24的上表面34，或者另外或作為選擇可以形成于圖3所示的熱沉凸緣24的下表面36。為了有效的熱耗散，熱沉凸緣24可以由銅或銅層合材料形成。為了圖示的簡明性，圖中僅示出一個熱沉凸緣24。在某些實施例中，熱沉凸緣24可以是單個凸緣或者是在互連的熱沉凸緣24陣列(未示出)中的管芯墊(paddle)，如同本領(lǐng)域技術(shù)人員所已知的。熱沉凸緣24根據(jù)半導(dǎo)體器件20的特定設(shè)計(圖3)來調(diào)整大小以容納一個或多個半導(dǎo)體管芯(圖3)。在該圖示中，在熱沉凸緣24的上表面34上將要貼附半導(dǎo)體管芯26的位置78由虛線所標示出。位置78可以被選擇性地電鍍，以提供適用于后續(xù)的管芯貼附操作的熱沉凸緣24的上表面34的一部分。回過來參照圖4，在任務(wù)76之后，組裝過程74繼續(xù)進行任務(wù)80。在任務(wù)80，半導(dǎo)體管芯26與熱沉凸緣24耦接。結(jié)合任務(wù)80來參照圖6，圖6示出了在組裝過程74的隨后階段的熱沉凸緣24的透視圖。如圖所示，多個半導(dǎo)體管芯26與熱沉凸緣24的上表面34耦接。在一種實施例中，半導(dǎo)體管芯26使用高溫管芯貼附工藝(例如，金-硅共熔鍵合)與熱沉凸緣24耦接。這樣的高溫(例如，大于400攝氏度)可以由于熱沉凸緣24的凸緣厚度38超過30密耳而得以有效地達到。回過來參照圖4，在任務(wù)80之后，組裝過程74繼續(xù)進行任務(wù)82。在任務(wù)82，提供框架結(jié)構(gòu)28。結(jié)合任務(wù)84來參照圖7，圖7示出了用于在根據(jù)組裝過程74的隨后組裝階段提供的半導(dǎo)體器件20的框架結(jié)構(gòu)28 (圖3)的框架結(jié)構(gòu)面板84的透視圖。在該說明性的實施例中，框架結(jié)構(gòu)面板84是框架結(jié)構(gòu)28的陣列。在本例中，框架結(jié)構(gòu)面板84是框架結(jié)構(gòu)28的3X1陣列。但是，在實踐中，這些陣列通常會更大。而且，陣列不必要具有單個行，或者行數(shù)與列數(shù)相同。在框架結(jié)構(gòu)面板84內(nèi)的每個框架結(jié)構(gòu)28都包括限定腔體42的周界40。如上所述，每個腔體42都被調(diào)整大小并被塑形以容納熱沉凸緣24 (圖3)。在所示的實施例中，每個框架結(jié)構(gòu)28的周界40都被由端子焊盤44從其中延伸出的系桿86限定或界定?？蚣芙Y(jié)構(gòu)面板86具有預(yù)定的厚度，該厚度小于凸緣厚度38 (圖1 )，例如，大約為8密耳。但是，框架結(jié)構(gòu)面板84被預(yù)先形成為使得每個端子焊盤44都分別成第一部分46、第二部分48以及將第一和第二部分46和48互連的連接器部分50的折疊布局?；氐綀D4，在任務(wù)82之后，組裝過程74繼續(xù)進行任務(wù)88。在任務(wù)88，框架結(jié)構(gòu)28與熱沉凸緣24耦接使得凸緣24被定位于框架結(jié)構(gòu)28的腔體42內(nèi)。結(jié)合任務(wù)88來參照圖8，圖8示出了在根據(jù)組裝過程74的隨后組裝階段與多個熱沉凸緣24耦接的框架結(jié)構(gòu)面板84的透視圖。個體熱沉凸緣24可以定位于框架結(jié)構(gòu)28的腔體42內(nèi)。熱沉凸緣24然后能夠被鉚固于(stake to),被粘附于或者被稱接于框架結(jié)構(gòu)28。例如,鉚固(staking)可以使用高精度的機械鉚固工藝、激光焊接工藝或點焊工藝來完成。在一種實施例中，適用的耦接工藝被實施，以確?？蚣芙Y(jié)構(gòu)面板84保留為或保持為與熱沉凸緣24電絕緣的。應(yīng)當記得半導(dǎo)體管芯26先前被鍵合于熱沉凸緣24上。因而，在凸緣24與框架結(jié)構(gòu)28稱接時,半導(dǎo)體管芯26位于熱沉凸緣24上。雖然熱沉凸緣24被示出為個體元件,但是熱沉凸緣24可以被設(shè)置為與框架結(jié)構(gòu)面板84配合的凸緣24的對應(yīng)陣列?；剡^來參照圖4，組裝過程74在任務(wù)88之后繼續(xù)進行任務(wù)90。在任務(wù)90，可以進行附加的測量，以確?？蚣芙Y(jié)構(gòu)28與熱沉凸緣24電隔離。舉例來說，介電材料66 (圖3)可以鍵合于框架結(jié)構(gòu)28與熱沉凸緣24之間的間隙60和64 (圖3)內(nèi)。在一種可替換的實施例中，可以形成適用于包含有帽蓋的絕緣體框架，以確保電隔離。絕緣體框架和帽蓋配置將在下面結(jié)合圖11和12來討論。在任務(wù)90之后，執(zhí)行任務(wù)92。在任務(wù)92，與熱沉凸緣28耦接的半導(dǎo)體管芯26使用鍵合絲線30來與端子焊盤44電互連。結(jié)合任務(wù)92來參照圖9，圖9示出了在根據(jù)組裝過程74的隨后組裝階段的熱沉凸緣24和框架結(jié)構(gòu)28的放大透視圖。為了圖示的簡明性，圖9僅示出了一個熱沉凸緣24和框架結(jié)構(gòu)28。但是，應(yīng)當理解，當框架結(jié)構(gòu)28與框架結(jié)構(gòu)面板84 (圖7)的其他框架結(jié)構(gòu)28互連時，鍵合絲線30可以按照批處理模式的組裝過程來形成。由于在框架結(jié)構(gòu)28內(nèi)的端子焊盤44的上表面52覆于熱沉凸緣24的至少一部分之上，因而在半導(dǎo)體管芯26和端子焊盤44之間的鍵合絲線30比現(xiàn)有技術(shù)的配置中的短，由此降低系統(tǒng)電感并增強系統(tǒng)性能。在本例中，電連接(例如，鍵合絲線30)使用絲線鍵合工藝來形成。電互連根據(jù)特定的半導(dǎo)體器件設(shè)計形成于與熱沉凸緣24耦接的各個半導(dǎo)體管芯26之間和/或于半導(dǎo)體管芯26與端子焊盤44之間。雖然在此提及的是絲線鍵合，但是在可替換的實施例中可以使用例如載帶自動鍵合(TAB)、條帶鍵合或者用于形成電連接的任意其他適用的現(xiàn)有的或研發(fā)中的技術(shù)來形成電互連?；剡^來參照圖4，在任務(wù)92之后，半導(dǎo)體器件的組裝過程74繼續(xù)進行任務(wù)94。在任務(wù)94，包括熱沉凸緣24、框架結(jié)構(gòu)28、半導(dǎo)體管芯26和鍵合絲線30的組件被包裹于密封劑內(nèi)。在本實施例中，組件使用模塑料密封劑32來疊覆模塑。結(jié)合任務(wù)94來參照圖10，圖10示出了在根據(jù)組裝過程74的隨后組裝階段的半導(dǎo)體器件20的透視圖。模塑料密封劑32可以是疊覆模塑于基本上熱沉凸緣24、框架結(jié)構(gòu)28、半導(dǎo)體管芯
26和鍵合絲線30的整體上的玻璃填充的環(huán)氧基塑料。缺口 70 (圖3)和/或鎖部件72 (圖3)能夠被用作模具鎖，以提高模塑料密封劑32對框架結(jié)構(gòu)28 (圖3)和熱沉凸緣24 (圖3)的附著力。但是，每個端子焊盤44的下表面36 (圖3)和下表面54 (圖3)都保持為從模塑料密封劑32暴露，以形成半導(dǎo)體器件20的無引線互連。模塑料密封劑32為器件20的構(gòu)件提供保護，使其免受環(huán)境條件的影響。另外，模塑料密封劑32增強了或提高了半導(dǎo)體器件20的強度和耐用性。在任務(wù)94之后，組裝過程74繼續(xù)進行任務(wù)96。在任務(wù)96，框架結(jié)構(gòu)28的端子焊盤44 (圖3)被切單。更特別地，系桿86 (圖10)被切斷或者被去除，使得端子焊盤44彼此隔離。在任務(wù)96之后，生產(chǎn)出了多個無引線表面安裝的半導(dǎo)體器件20。在任務(wù)96之后的橢圓形代表可以對半導(dǎo)體器件20執(zhí)行的后續(xù)操作(例如檢查、測試、清洗等)。現(xiàn)在參照圖11和12，圖11示出了根據(jù)一種可替換的實施例的熱沉凸緣24和框架結(jié)構(gòu)28的透視圖，而圖12示出了結(jié)合該可替換的實施例來使用的帽蓋98的透視圖。半導(dǎo)體器件20 (圖1)和半導(dǎo)體器件組裝過程74 (圖4)結(jié)合疊覆模塑的配置來描述。在某些情況下，提供半導(dǎo)體管芯26位于其內(nèi)的空氣腔體可能是優(yōu)選的。因而，組裝過程74容易被調(diào)整適用于提供帶帽蓋的半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)。特別地，在組裝過程74 (圖4)的任務(wù)90 (圖4)，框架結(jié)構(gòu)28與熱沉凸緣24電隔離。在一種實施例中，絕緣體框架100可以在絲線鍵合之前被形成為包圍著框架結(jié)構(gòu)28和熱沉凸緣。絕緣體框架100可以由例如模塑料102形成，其中允許該模塑料102密封熱沉凸緣24和框架結(jié)構(gòu)28各自的一部分。但是，熱沉凸緣24的上表面34和半導(dǎo)體管芯26保持為從模塑料102暴露。另外，每個端子焊盤44的上表面52都保持為從模塑料102暴露。像半導(dǎo)體器件20 —樣，熱沉凸緣24的下表面36 (圖3)和每個端子焊盤44的下表面54同樣保持為從模塑料102暴露。如同以上所討論的，在端子焊盤44與半導(dǎo)體管芯26電互連之后，帽蓋98使用粘合劑、激光鍵合或者任意其他適用的技術(shù)來與絕緣體框架100耦接，使得半導(dǎo)體管芯26、鍵合絲線30 (圖3)和端子焊盤44存在于帽蓋98的內(nèi)部容積104內(nèi)。圖13示出了根據(jù)另一種可替換實施例的半導(dǎo)體器件106的截面圖。像半導(dǎo)體器件20 —樣，半導(dǎo)體器件106包括框架結(jié)構(gòu)28以及通過鍵合絲線30適當互連的一個或多個半導(dǎo)體管芯26。框架結(jié)構(gòu)28包括各自布置成具有第一部分46、第二部分48以及使第一和第二部分46和48互連的連接器部分50的折疊布局的端子焊盤44。半導(dǎo)體器件106可以根據(jù)以上詳細討論的半導(dǎo)體器件組裝過程74 (圖4)來組裝。根據(jù)該可替換的實施例，半導(dǎo)體器件106包括具有外圍部分110以及由外圍部分110至少部分地包圍的中心部分112的熱沉凸緣108。每個部分110和112都包括上表面114和下表面116。外圍部分110的上表面114與下表面116間隔開凸緣厚度118。類似地，中心部分112的上表面114與下表面116間隔開大于凸緣厚度118的凸緣厚度120。中心部分112的下表面116與外圍部分110的下表面116共面。因而，熱沉凸緣108代表雙厚度熱沉凸緣配置。半導(dǎo)體管芯26可以與熱沉凸緣108的相對較厚的中心部分112的上表面114耦接，而每個端子焊盤44的第一表面52可以覆于熱沉凸緣108的相對較薄的外圍部分110之上。熱沉凸緣108的中心部分112的凸緣厚度120可以是足夠厚的(例如，至少30密耳)以有效地用作半導(dǎo)體管芯26的熱沉(heat sink)。另外，相對較薄的外圍部分110的實現(xiàn)方式能夠產(chǎn)生鍵合絲線30的縮短的長度和/或使第一和第二部分46和48互連的端子焊盤44的連接器部分50的較短的總長度。因此，熱沉凸緣108的雙重厚度配置使得能夠?qū)崿F(xiàn)可以使導(dǎo)電信號通路變得更短，以致于進一步降低電感，并由此進一步提高系統(tǒng)性能。總之，本文所闡明的實施例給出了可以用于高功率應(yīng)用的無引線封裝表面安裝的半導(dǎo)體器件以及用于該封裝器件的組裝工藝。所封裝的半導(dǎo)體器件包括相對厚的熱沉凸緣和分離的框架結(jié)構(gòu)?？蚣芙Y(jié)構(gòu)被預(yù)先形成為具有彎曲的端子焊盤。半導(dǎo)體管芯能夠使用高溫管芯貼附工藝來貼附于熱沉凸緣?？蚣芙Y(jié)構(gòu)能夠隨后與熱沉凸緣結(jié)合，使得熱沉凸緣的下表面和端子焊盤的下表面共面對準，并且使得端子焊盤的上表面覆于熱沉凸緣之上。在半導(dǎo)體管芯與端子焊盤的上部之間的電互連在高溫管芯貼附工藝之后形成。電互連由于端子焊盤的重疊配置而變短，以便降低電感，并由此提高系統(tǒng)性能。然后，該結(jié)構(gòu)能夠被整體密封，使得熱沉凸緣的下表面和端子焊盤的下表面保持為從密封劑暴露。雖然本發(fā)明的優(yōu)選實施例已經(jīng)詳細地示出并描述了，但是對本領(lǐng)域技術(shù)人員而言應(yīng)當顯而易見的是，在不脫離本發(fā)明的精神或者所附的權(quán)力要求書的范圍的情況下可以在這些實施例中進行各種修改。也就是，應(yīng)當意識到，示例性的實施例只是實例，而并不一定限定本發(fā)明的范圍、適用性或配置。
權(quán)利要求
1.一種無引線封裝半導(dǎo)體器件，包括: 熱沉凸緣，其具有以凸緣厚度間隔開的上表面和下表面； 與所述熱沉凸緣的所述上表面物理耦接的半導(dǎo)體管芯； 框架結(jié)構(gòu)，其具有限定腔體的周界和包圍所述腔體的端子焊盤，所述端子焊盤的每一個包括第一表面和第二表面，所述第一表面與所述第二表面間隔開大于所述凸緣厚度的距離，并且所述熱沉凸緣被定位于所述腔體內(nèi)，使得所述熱沉凸緣的所述下表面與所述端子焊盤中的每一個的所述第二表面共面對準，并且所述端子焊盤中的所述每一個的所述第一表面的至少一部分覆于所述熱沉凸緣的所述上表面之上； 將所述半導(dǎo)體管芯與所述端子焊盤的所述第一表面電連接的互連；以及 基本上包裹所述框架結(jié)構(gòu)、所述凸緣、所述半導(dǎo)體管芯和所述互連的密封劑，至少所述凸緣的所述下表面和所述端子焊盤中的所述每一個的所述第二表面保持為從所述密封劑暴露。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無引線封裝半導(dǎo)體器件，其中所述第一表面與所述熱沉凸緣的所述上表面以間隙間隔開，并且所述半導(dǎo)體器件還包括存在于所述間隙內(nèi)的介電材料。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無引線封裝半導(dǎo)體器件，其中所述端子焊盤中的所述每一個包括具有第一部分、第二部分以及使所述第一和第二部分互連的連接器部分的折疊布局，所述第一表面形成于所述第一部分的頂面上，而所述第二表面形成于所述第二部分的底面上。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的無引線封裝半導(dǎo)體器件，其中所述連接器部分與所述熱沉凸緣的橫向側(cè)壁以間隙間隔開，并且所述半導(dǎo)體器件還包括存在于所述間隙內(nèi)的介電材料。
5.根據(jù)權(quán)利要求 3所述的無引線封裝半導(dǎo)體器件，其中所述第二部分相對于所述第一部分被尚開所述熱沉凸緣向外橫向移置。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無引線封裝半導(dǎo)體器件，其中所述框架結(jié)構(gòu)被預(yù)先形成為具有所述端子焊盤中的彎曲端子焊盤。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無引線封裝半導(dǎo)體器件，其中所述凸緣厚度是第一厚度，并且所述熱沉凸緣的所述上表面包括: 具有所述上表面和所述下表面的第一部分，所述第一部分的所述上表面與所述下表面間隔開所述第一厚度；以及 具有所述上表面和所述下表面的第二部分，所述第二部分的所述上表面與所述下表面間隔開大于所述第一厚度的第二厚度，所述第二部分的所述下表面與所述第一部分的所述下表面共面，并且所述端子焊盤中的所述每一個的所述第一表面的所述至少一部分覆于所述熱沉凸緣的所述第一部分的所述上表面之上。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無引線封裝半導(dǎo)體器件，其中所述熱沉凸緣的所述凸緣厚度為至少30密耳。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無引線封裝半導(dǎo)體器件，其中所述半導(dǎo)體管芯使用高溫管芯貼附工藝與所述熱沉凸緣耦接。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無引線封裝半導(dǎo)體器件，其中所述密封劑是覆蓋所述凸緣、所述框架結(jié)構(gòu)、所述半導(dǎo)體管芯和所述互連的模塑料密封劑。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無引線封裝半導(dǎo)體器件，其中所述密封劑包括:包圍所述框架結(jié)構(gòu)和所述熱沉凸緣的絕緣體框架；以及 與所述絕緣體框架耦接的帽蓋，所述帽蓋包括內(nèi)部容積以提供所述半導(dǎo)體管芯存在于其內(nèi)的空氣腔體。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無引線封裝半導(dǎo)體器件，其中所述框架結(jié)構(gòu)的所述端子焊盤包括介于所述第一和第二表面之間的連接器部分，所述連接器部分具有形成于其內(nèi)的缺口，并且所述密封劑是模塑料密封劑，該模塑料密封劑被配置為填充所述缺口以將所述模塑料密封劑固定于所述框架結(jié)構(gòu)。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無引線封裝半導(dǎo)體器件，其中所述熱沉凸緣的橫向側(cè)壁的所述上表面和下表面中的至少一個包括形成于其內(nèi)的鎖部件，并且所述密封劑是模塑料密封劑，該模塑料密封劑被配置為填充所述鎖部件以將所述模塑料密封劑固定于所述熱沉凸緣。
14.一種用于封裝半導(dǎo)體管芯的方法，包括: 提供熱沉凸緣，該熱沉凸緣具有以凸緣厚度間隔開的上表面和下表面； 將所述半導(dǎo)體管芯貼附于所述凸緣的所述上表面； 提供框架結(jié)構(gòu)，該框架結(jié)構(gòu)具有用于限定腔體的周界和包圍所述腔體的端子焊盤，所述框架結(jié)構(gòu)被預(yù)先形成為包括所述端子焊盤中的彎曲端子焊盤，所述端子焊盤的每一個包括第一表面和第二表面，所述第一表面與所述第二表面以大于所述凸緣厚度的距離間隔開； 將所述框架結(jié)構(gòu)機械鉚固于所述熱沉凸緣，使得所述每個端子焊盤的所述第一表面的至少一部分覆于所述熱沉凸緣的所述上表面之上，并且使得所述熱沉凸緣的所述下表面與所述端子焊盤中的所述每一個的所述第二表面共面對準； 使用互連將所述半導(dǎo)體管芯與所述端子焊盤的所述第一表面電連接；以及將所述凸緣、所述框架結(jié)構(gòu)、所述半導(dǎo)體管芯和所述互連包裹于密封劑內(nèi)，其中至少所述熱沉凸緣的所述下表面和所述端子焊盤中的所述每一個的所述第二表面保持為從所述密封劑暴露。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其中所述熱沉凸緣的所述凸緣厚度為至少30密耳，并且所述貼附操作包括:使用高溫管芯貼附工藝來將所述半導(dǎo)體管芯耦接至所述熱沉凸緣。
16.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其中所述端子焊盤中的所述每一個包括具有第一部分、第二部分以及使所述第一和第二部分互連的連接器部分的折疊布局，所述第一表面形成于所述第一部分的頂面上，所述第二表面形成于所述第二部分的底面上，所述第一部分與所述熱沉凸緣的所述上表面間隔開第一間隙，所述連接器部分與所述熱沉凸緣的橫向側(cè)壁間隔開第二間隙，并且所述方法還包括:在所述包裹操作之前以介電材料來填充所述第一和第二間隙。
17.一種無引線封裝半導(dǎo)體器件，包括: 熱沉凸緣，其具有以凸緣厚度間隔開的上表面和下表面，所述凸緣厚度為至少30密耳； 與所述熱沉凸緣的所述 上表面物理耦接的半導(dǎo)體管芯； 框架結(jié)構(gòu)，其具有用于限定腔體的周界以及包圍所述腔體的端子焊盤，所述端子焊盤中的每一個包括具有第一部分、第二部分以及使所述第一和第二部分互連的連接器部分的折疊布局，其中第一表面形成于所述第一部分的頂面上，而第二表面形成于所述第二部分的底面上，所述第一表面與所述第二表面間隔開大于所述凸緣厚度的距離，并且所述熱沉凸緣被定位于所述腔體內(nèi)使得所述熱沉凸緣的所述下表面與所述端子焊盤中的每一個的所述第二表面共面對準，并且所述端子焊盤中的所述每一個的所述第一表面的至少一部分覆于所述熱沉凸緣的所述上表面之上； 將所述半導(dǎo)體管芯與所述端子焊盤的所述第一表面電連接的互連；以及 包裹所述框架結(jié)構(gòu)、所述凸緣、所述半導(dǎo)體管芯和所述互連的密封劑，至少所述熱沉凸緣的所述下表面和所述端子焊盤中的所述每一個的所述第二表面保持為從所述密封劑暴露。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的無引線封裝半導(dǎo)體器件，其中所述第一部分與所述熱沉凸緣的所述上表面間隔開第一間隙，所述連接器部分與所述熱沉凸緣的橫向側(cè)壁間隔開第二間隙，并且所述半導(dǎo)體器件還包括:存在于所述第一和第二間隙內(nèi)的介電材料。
19.根據(jù)權(quán)利要求17所述的無引線封裝半導(dǎo)體器件，其中所述半導(dǎo)體管芯使用高溫管芯貼附工藝與所述熱沉凸緣耦接。
20.根據(jù)權(quán)利要 求17所述的無引線封裝半導(dǎo)體器件，其中所述連接器部分具有形成于其內(nèi)的缺口，并且所述密封劑是模塑料密封劑，該模塑料密封劑被配置為填充所述缺口以將所述模塑料密封劑固定于所述框架結(jié)構(gòu)。
全文摘要
一種無引線封裝半導(dǎo)體器件(20)，包括半導(dǎo)體管芯(26)使用高溫管芯貼附工藝來與其耦接的熱沉凸緣(24)。半導(dǎo)體器件(20)還包括預(yù)先形成有彎曲的端子焊盤(44)的框架結(jié)構(gòu)(28)?？蚣芙Y(jié)構(gòu)(28)與凸緣(24)結(jié)合，使得凸緣(24)的下表面(36)與每個端子焊盤(44)的下部(54)共面對準，并且使得每個端子焊盤(44)的上部(52)覆于凸緣(24)之上。互連(30)將管芯(26)與端子焊盤(44)的上部(52)互連。密封劑(32)包裹框架結(jié)構(gòu)(28)、凸緣(24)、管芯(26)和互連(30)，每個端子焊盤(44)的下部(54)和凸緣(24)的下表面(36)保持為從密封劑(32)暴露。
文檔編號H01L23/495GK103165562SQ20121054376
公開日2013年6月19日 申請日期2012年12月14日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月15日
發(fā)明者A·A·桑切茲, F·A·桑托, L·維斯瓦納坦 申請人:飛思卡爾半導(dǎo)體公司