具有双面散热结构的半导体封装制造技术

本发明专利技术提供一种具有双面散热结构的半导体封装，设置金属部，以使将从半导体芯片产生的高温快速地向分别露出至封装上部面、下部面的基板进行热传导。金属部通过超声波焊接及通过粘合剂与基板接合。

Semiconductor Packaging with Double Side Heat Dissipation Structure

The invention provides a semiconductor package with a double-sided heat dissipation structure, and a metal part is arranged so that the high temperature generated from the semiconductor chip can be quickly exposed to the substrate on the upper and lower sides of the package for heat conduction. The metal part is welded by ultrasonic wave and bonded with the base plate by adhesives.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有双面散热结构的半导体封装
本专利技术涉及具有双面散热结构的半导体封装，更具体地涉及一种具有双面散热结构的半导体封装，使得在半导体芯片中产生的高温快速地向分别在封装上、下部面露出的基板进行热传导，而散热效果优秀。
技术介绍
一般而言，半导体封装为在基板贴装半导体芯片，在用卡箍或焊线而连接半导体芯片与引线框架的结构的单一模块通过环氧树脂模塑料(EMC：Epoxymoldingcompound)等热固性材料制模而形成封装主体。该半导体封装将在贴装于主体内部的半导体芯片中产生的热与另外的散热片(heatslug)结合而排出热，但实情是，对于高集成半导体封装，因发热量大，而无法期望通过散热片而顺畅地排出热。尤其，在与电动汽车的电池连接的变频器或逆变器内部设置半导体封装，此时，半导体封装的散热功能与电池的效率密切关联。下面观察提高散热效果的现有技术。注册专利第10-0648509号(带子式引线框架条带与利用其的引线裸露式半导体芯片封装及制造方法)中公开包括如下结构的技术，包括：半导体芯片，具有结合片；图案引线，通过电线与所述结合片连接；封装主体，封装所述半导体芯片与电线及图案引线，并将所述半导体芯片的下部与所述图案引线的下部露出至外部而形成。所述现有技术为从半导体芯片产生的热仅向下部排出的结构，由此，散热效果低下，因露出的图案引线为通过电线连接，而构成为不易于释放热的结构。即，所述电线通过焊接附着，并仅传输电信号，并非通过电线而向图案传输热的结构，因而，难以期待高的热释放。②注册专利第10-1461197号(散热结构的COF型半导体芯片封装)中公开由如下结构构成的技术，其包括：第一散热树脂层，涂覆于半导体芯片与薄膜之间；及第二散热树脂层，涂覆于薄膜上，以与所述半导体芯片的侧面相接的方式涂覆，且以所述半导体芯片的上面露出至外部的方式涂覆。所述现有技术为半导体芯片被放置于薄膜上，而通过凸点与电极图案相连的结构，是一种在半导体芯片产生的热仅向露出的上部排出，难以向附着有薄膜的下部方向释放热，未存在保护半导体芯片与各个结构的封装主体，因而，难以通过引线框架或电线而进行连接，容易通过震动或冲击而发生损伤的结构。③注册专利第10-0475313号(利用粘合带的双重芯片半导体封装组装方法)中公开通过如下步骤进行的技术，其步骤包括：第一步骤，在使用于半导体封装组装工艺的框架材料的芯片焊盘(paddle)形成用于粘合芯片的粘合层；第二步骤，在所述粘合层附着第一半导体芯片；及第三步骤，在所述第一半导体芯片上附着供在底面附着用于粘合芯片的粘合带的第二半导体芯片。所述现有技术为通过液状胶黏剂及粘合带附着第一半导体芯片与第二半导体芯片的技术，因该技术也构成为层叠结构，由此，存在半导体封装的散热效果低下，且在结构上无法有效配置半导体芯片的问题。专利技术的内容专利技术要解决的技术问题本专利技术是为了解决所述问题而研发，其目的为提供一种具有双面散热结构的半导体封装，在封装主体的上部、下部分别将基板的一面露出至外部，通过上部的基板而相互连接在被放置于下部的基板上贴装的半导体芯片的上面与底面，由此，从半导体芯片产生的热向下部的基板排出，并且，也向上部的基板排出，从而，提高散热效果。用于解决的技术方案本专利技术的具有双面散热结构的半导体封装包括：封装主体，通过制模形成；第一基板部，配置于所述封装主体的内侧下部，下部面露出至封装主体的外部；半导体芯片，在所述第一基板部的上面贴装；第二基板部，配置于所述封装主体的内侧上部，上面露出至封装主体的外部；引线框架，附着于所述第一基板部及第二基板部中至少一个，并延伸至封装主体的外部；第一金属部，一侧与所述半导体芯片的上面接合；另一侧与第二基板部的底面接合；第二金属部，一侧与所述第一基板部的上面接合，另一侧与第二基板部的底面接合。并且，本专利技术的特征在于，与第二基板部接合的第一金属部与第二金属部的上部通过超声波焊接接合，半导体芯片与接合于第一基板部的第一金属部和第二金属部的下部通过粘合剂接合。而且，本专利技术的特征在于，第一金属部的下部通过粘合剂与半导体芯片接合的部分还形成有“V”字或“U”字状的凹槽，并坚固接合而提高散热效果，所述凹槽并非为利用数控刀具或模具而形成凹痕或通过冲压过程而借助另外的工艺形成，伴随所述第一金属部与第二金属部的超声波焊接工艺而形成。并且，本专利技术的特征在于，封装主体的制模部的最上面及最下面线具有比第一基板部及第二基板部的露出面的线高或低的阶梯差。专利技术的效果本专利技术具有如下效果，是一种第一基板部与第二基板部的一面分别在封装主体的上部、下部露出，而容易排出热的结构，通过金属部将贴装于第一基板部的半导体芯片与第二基板部连接，而从半导体芯片产生的热并非仅向第一基板部排出，也随着金属部向上部的第二基板部排出，因而，具有优秀的散热效果。附图说明图1为显示具有本专利技术的双面散热结构的半导体封装的第一实施例的截面图；图2为显示本专利技术的具有双面散热结构的半导体封装的第二实施例的截面图；图3为显示本专利技术的具有双面散热结构的半导体封装的第三实施例的截面图；图4为显示本专利技术的具有双面散热结构的半导体封装的第四实施例的截面图；图5为概念性显示通过超声波焊接而进行的附着与粘合而产生的附着的附着层的不同点的截面图；图6为显示根据本专利技术的实施例，对于在将金属部通过超声波而焊接至基板的情况，在金属部的对侧形成浮雕的接合层的附图；图7为放大图6的接合层的附图；图8为显示根据本专利技术的实施例，具有封装主体的制模部的最上面及最下面的线比第一基板部及第二基板部的露出面的线高(图8a)或低的(图8b)阶梯差的截面图。具体实施方式下面，参照附图对本专利技术的优选的实施例作如下具体说明。并且，在说明本专利技术时，对于判断相关的公知功能或结构的具体说明为不必要地且混淆本专利技术的要旨的情况，省略其具体说明。本专利技术的具有双面散热结构的半导体封装包括：封装主体100，通过制模形成；第一基板部200，配置于所述封装主体100的内侧下部，下部面露出至封装主体100的外部；半导体芯片300，在所述第一基板部200的上面贴装；第二基板部500，配置在所述封装主体100的内侧上部，上面露出至封装主体100的外部；引线框架400，附着在所述第一基板部200及第二基板部500中至少一个，并延伸至封装主体100的外部；第一金属部600，一侧与所述半导体芯片300的上面接合，另一侧与第二基板部500的底面接合；第二金属部700，一侧与所述第一基板部200的上面接合，另一侧与第二基板部500的底面接合。本专利技术中的基板部200、500为金属材质的单一层芯片及包括将单一层设于之间，而在上部及下部附加绝缘层的三层结构的芯片。本专利技术中的引线框架400，附着在第一基板部200及第二基板部500中至少一个，下面，以引线框架400附着于第一基板部200为例进行说明，但并非限定于此，如上所述，能够附着在在第一基板部200及第二基板部500中至少一个。本专利技术具有如下结构，为在上部、下部第一基板部200与第二基板部500的一面分别露出至封装主体100外侧的结构，通过露出的面容易排出热，半导体芯片300贴装在第一基板部200的上面，在半导体芯片300产生的热排出至位于下部的第一基板部200，第一金属部600本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种具有双面散热结构的半导体封装，其特征在于，包括：封装主体(100)，通过制模形成；第一基板部(200)，配置于所述封装主体(100)的内侧下部，且下部面露出至封装主体(100)的外部；半导体芯片(300)，在所述第一基板部(200)的上面贴装；第二基板部(500)，配置于所述封装主体(100)的内侧上部，上面露出至封装主体(100)的外部；引线框架(400)，附着于所述第一基板部(200)及第二基板部(500)中至少一个，并延伸至封装主体(100)的外部；第一金属部(600)，一侧与所述半导体芯片(300)的上面接合，另一侧与第二基板部(500)的底面接合；第二金属部(700)，一侧与所述第一基板部(200)的上面接合，另一侧与第二基板部(500)的底面接合。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2017.02.22 KR 10-2017-00234161.一种具有双面散热结构的半导体封装，其特征在于，包括：封装主体(100)，通过制模形成；第一基板部(200)，配置于所述封装主体(100)的内侧下部，且下部面露出至封装主体(100)的外部；半导体芯片(300)，在所述第一基板部(200)的上面贴装；第二基板部(500)，配置于所述封装主体(100)的内侧上部，上面露出至封装主体(100)的外部；引线框架(400)，附着于所述第一基板部(200)及第二基板部(500)中至少一个，并延伸至封装主体(100)的外部；第一金属部(600)，一侧与所述半导体芯片(300)的上面接合，另一侧与第二基板部(500)的底面接合；第二金属部(700)，一侧与所述第一基板部(200)的上面接合，另一侧与第二基板部(500)的底面接合。2.根据权利要求1所述的具有双面散热结构的半导体封装，其特征在于，与所述第二基板部(500)接合的第一金属部(600)与第二金属部(700)的上部通过超声波焊接接合，与半导体芯片(300)和第一基板部(200)接合的第一金属部(600)和第二金属部(700)的下部通过粘合剂接合。3.根据权利要求1所述的具有双面散热结构的半导体封装，其特征在于，所述第一金属部(600)与第二金属部(700)分别由柱状的金属杆形成。4.根据权利要求1所述的具有双面散热结构的半导体封装，其特征在于，所述第一金属部(600)由弯曲的金属回形针形成，第二金属部(700)由柱状的金属杆形成。5.根据权利要求1所述的具有双面散热结构的半导体封装，其特征在于，所述半导体芯片(300)在第一基板部(200)具有多个，各个半导体芯片(300)分别接合有第一金属部(600)。6.根据权利要求2所述的具有双面散热结构的半导体封装，其特征在于，第一金属部(600)的下部通过粘合剂与半导体芯片(300)接合的部分还形成有“V”字或“U”字形状的凹槽，坚固地接合并提高散热效果。7.根据权利要求6所述的具有双面散热结构的半导体封装，其特征在于，所述凹槽并非为利用数控刀具或模具而形成凹痕或通过冲压过程而借助另外的工艺形成，伴随所述第一金属部(600)和第二金属部(700)的超声波焊接工艺而形成。8.根据权利要求7所述的具有双面散热结构的半导体封装，其特征在于，对于所述超声波焊接工艺，超声波频率为15～45khz、焊接作业为0.05～2秒，对于用于超声波焊接的压力，通过气压按压的情况为0.05～0.7Mpa，通过电机驱动按压的情况为1Kgf～150Kgf的范围。9.根据权利要求7所述的具有双面散热结构的半导体封装，其特征在于，所述封...

【专利技术属性】
技术研发人员：崔伦华，崔淳性，
申请(专利权)人：JMJ韩国株式会社，
类型：发明
国别省市：韩国,KR