具有顶侧或底侧冷却的半导体封装制造技术

一种封装，包括：半导体管芯，其在第一侧具有第一负载端子并且在与第一侧相对的第二侧具有第二负载端子；金属块，其附接到第二负载端子并提供封装的单个主导热路径；电连接到第一负载端子的第一金属引线；电连接到第二负载端子的第二金属引线；以及嵌入了半导体管芯、金属块、和每个金属引线的模制化合物。每个金属引线和金属块在封装的第一侧从模制化合物暴露。每个金属引线在封装的与第一侧相对的第二侧从模制化合物暴露，使得封装被配置为用于在封装的第一侧或第二侧进行表面安装。

【技术实现步骤摘要】
具有顶侧或底侧冷却的半导体封装
技术介绍
对于许多应用，耗散到PCB(印刷电路板)中的热量已达到热过载极限。DSC(双侧冷却)封装仍然有很大一部分热量流入PCB中，因此限制了DSC封装的应用。TSC(顶侧冷却)封装将热量从PCB带走，并且是解决PCB热过载问题的一种选择，但在实施有效的冷却方面提出了重大挑战。因此，需要一种改进的半导体封装以及用于制造这样的半导体封装的方法。
技术实现思路
根据一种封装的实施例，所述封装包括：半导体管芯，其在半导体管芯的第一侧具有第一负载端子，并且在半导体管芯的与第一侧相对的第二侧具有第二负载端子；金属块，其附接到半导体管芯的第二负载端子并提供封装的单个主导热路径；电连接到半导体管芯的第一负载端子的第一金属引线；电连接到半导体管芯的第二负载端子的第二金属引线；以及嵌入了半导体管芯、金属块和每个金属引线的模制化合物，其中每个金属引线和金属块在封装的第一侧从模制化合物暴露，其中每个金属引线在封装的与第一侧相对的第二侧从模制化合物暴露，使得封装被配置为用于在封装的第一侧或第二侧进行表面安装。根据一种制造封装的方法的实施例，所述方法包括：将在半导体管芯的第二侧的第二负载端子附接到金属块，该金属块提供封装的单个主导热路径，半导体管芯在半导体管芯的与第二侧相对的第一侧具有第一负载端子；将第一金属引线电连接到半导体管芯的第一负载端子；将第二金属引线电连接到半导体管芯的第二负载端子；以及将半导体管芯、金属块、和每个金属引线嵌入模制化合物中，其中，每个金属引线和金属块在封装的第一侧从模制化合物暴露，其中，每个金属引线在封装的与第一侧相对的第二侧从模制化合物暴露，使得封装被配置为用于在封装的第一侧或第二侧进行表面安装。根据一种电子组件的实施例，所述电子组件包括：封装和衬底，封装在封装的第一侧或第二侧被表面安装到衬底。所述封装包括：半导体管芯，其在半导体管芯的第一侧具有第一负载端子，并且在半导体管芯的与第一侧相对的第二侧具有第二负载端子；金属块，其附接到半导体管芯的第二负载端子并提供封装的单个主导热路径；电连接到半导体管芯的第一负载端子的第一金属引线；电连接到半导体管芯的第二负载端子的第二金属引线；以及嵌入了半导体管芯、金属块、和每个金属引线的模制化合物，其中每个金属引线和金属块在封装的第一侧从模制化合物暴露，其中每个金属引线在封装的第二侧从模制化合物暴露，使得封装被配置用于在封装的第一侧或第二侧进行表面安装。本领域技术人员在阅读以下具体实施方式并在查看附图时将认识到附加的特征和优点。附图说明附图的元件不必相对于彼此成比例。相似的附图标记表示对应的类似的部分。除非它们彼此排斥，否则可以组合各种所示的实施例的特征。在附图中描绘了实施例，并且在下面的说明书中详细描述了实施例。图1A至图1F示出了在制造被配置为用于顶侧或底侧冷却的半导体封装的方法的不同阶段期间的相应的截面图。图2A示出了完成制造方法后的半导体封装的仰视图。图2B示出了封装的对应的俯视图。图3示出了根据实施例的在管芯附接之前的封装的金属块和金属引线的侧视透视图。图4A示出了最终封装后模制的第一边缘面。图4B示出了最终封装后模制的第二边缘面。图5示出了电子组件的实施例的截面图，该电子组件包括封装和衬底，封装被表面安装到该衬底。图6示出了电子组件的另一个实施例的截面图，该电子组件包括封装和衬底，封装被表面安装到该衬底。图7A示出了对个体的半导体封装进行单个化的实施例的截面图，个体的半导体封装被配置为用于顶侧或底侧冷却，并且它们是同时制造的。图7B示出了通过图7A所示的单个化方法制造的个体的封装的实施例的截面图。图8示出了被配置为用于顶侧或底侧冷却的单个化的封装的实施例的截面图。图9示出了引线框架片的实施例的截面图，可以从该引线框架片制造图8所示的封装。图10示出了引线框架片的另一个实施例的截面图，可以从该引线框架片制造图8所示的封装。图11A至图11D示出了在对半导体封装进行单个化的方法的不同阶段期间的相应的截面图，半导体封装中的每个被配置为用于顶侧或底侧冷却。图12示出了根据实施例的在管芯附接之前的封装的引线框架的侧面透视图。具体实施方式本文所述的实施例提供了一种被配置为用于顶侧或底侧冷却的半导体封装。半导体封装具有单个主导热路径，并且可在顶侧或底侧安装到板。安装构造和要从封装的哪一侧去除热量是可以做出的选择，而无需重新设计封装，由此在同一封装中容纳不同的安装和热量去除构造。如本文所用的术语“单个主导热路径”是指该路径带走由封装内的(一个或多个)部件生成的热量的多于50％。图1A至图1F示出了在制造被配置为用于顶侧或底侧冷却的半导体封装的方法的不同阶段期间的相应的截面图。图2A示出了完成制造方法后的半导体封装的仰视图，并且图2B示出了封装的对应的俯视图。图1A示出了金属块100和金属引线102、104。金属块100被配置为将一个或多个半导体管芯附接到金属块100。金属引线102、104被配置为用于提供与附接到金属块100的一个或多个半导体管芯的电连接。在一个实施例中，金属块100和金属引线102、104是引线框架的一部分。根据该实施例，金属块100形成用于容纳一个或多个半导体管芯的管芯焊盘。引线框架可以例如通过冲压和/或蚀刻形成。在其他实施例中，金属块100和金属引线102、104不是引线框架的一部分，而是可以是分立的金属部分。在每种情况下，金属块100提供封装的单个主导热路径。图1B示出了附接到金属块100的至少一个半导体管芯106。半导体管芯106在半导体管芯106的前侧112处具有第一负载端子108和控制端子110，并且在半导体管芯106的背侧116处具有第二负载端子114。根据实施例，在半导体管芯106的背侧116处的第二负载端子114附接并且电连接到金属块100，金属块100提供了封装的单个主导热路径。在其他构造中，不需要电接触，而仅需要热接触。在那种情况下，可以使用电绝缘的管芯附接。在一个实施例中，半导体管芯106是功率半导体管芯，例如功率MOSFET(金属氧化物半导体场效应晶体管)、IGBT(绝缘栅双极晶体管)、HEMT(高电子迁移率晶体管)等。在功率MOSFET或HEMT的情况下，在半导体管芯106的背侧116处的负载端子114可以是漏极端子，并且在管芯106的前侧112处的负载端子108可以是源极端子。在IGBT的情况下，在半导体管芯106的背侧116处的负载端子114可以是集电极端子，并且在管芯106的前侧112处的负载端子108可以是发射极端子。在任一情况下，控制端子110可以是栅极端子。图1C示出了电连接到半导体管芯106的前侧112处的第一负载端子108的第一金属引线102。在图1A至图1F中未示出的第二金属引线200电连接到半导体管芯106的背侧116处的第二负载端子114。第三金属引线104电连接到半导体管芯106的前侧112本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种封装，包括：/n半导体管芯，所述半导体管芯在所述半导体管芯的第一侧具有第一负载端子并且在所述半导体管芯的与所述第一侧相对的第二侧具有第二负载端子；/n金属块，所述金属块附接到所述半导体管芯的所述第二负载端子并提供所述封装的单个主导热路径；/n第一金属引线，所述第一金属引线电连接到所述半导体管芯的所述第一负载端子；/n第二金属引线，所述第二金属引线电连接到所述半导体管芯的所述第二负载端子；以及/n模制化合物，所述模制化合物嵌入了所述半导体管芯、所述金属块和每个金属引线，/n其中，每个金属引线和所述金属块在所述封装的第一侧从所述模制化合物暴露，/n其中，每个金属引线在所述封装的与所述第一侧相对的第二侧从所述模制化合物暴露，使得所述封装被配置为用于在所述封装的所述第一侧或所述第二侧进行表面安装。/n

【技术特征摘要】
20190924 US 16/580,7481.一种封装，包括：
半导体管芯，所述半导体管芯在所述半导体管芯的第一侧具有第一负载端子并且在所述半导体管芯的与所述第一侧相对的第二侧具有第二负载端子；
金属块，所述金属块附接到所述半导体管芯的所述第二负载端子并提供所述封装的单个主导热路径；
第一金属引线，所述第一金属引线电连接到所述半导体管芯的所述第一负载端子；
第二金属引线，所述第二金属引线电连接到所述半导体管芯的所述第二负载端子；以及
模制化合物，所述模制化合物嵌入了所述半导体管芯、所述金属块和每个金属引线，
其中，每个金属引线和所述金属块在所述封装的第一侧从所述模制化合物暴露，
其中，每个金属引线在所述封装的与所述第一侧相对的第二侧从所述模制化合物暴露，使得所述封装被配置为用于在所述封装的所述第一侧或所述第二侧进行表面安装。


2.根据权利要求1所述的封装，其中，所述半导体管芯在所述半导体管芯的所述第一侧具有控制端子，所述封装还包括：
第三金属引线，所述第三金属引线电连接到所述半导体管芯的所述控制端子，
其中，所述第三金属引线在所述封装的所述第一侧和所述第二侧从所述模制化合物暴露。


3.根据权利要求1所述的封装，其中，所述第一金属引线和所述第二金属引线均为L形。


4.根据权利要求1所述的封装，其中，所述第一金属引线和所述第二金属引线均具有基底和从所述基底延伸的分支，其中，每个金属引线的所述基底在所述封装的所述第一侧从所述模制化合物暴露，并且其中，每个金属引线的所述分支在所述封装的所述第二侧从所述模制化合物暴露。


5.根据权利要求1所述的封装，其中，所述金属块和所述第二金属引线被熔合在一起或一体地形成，以在所述第二金属引线与所述半导体管芯的所述第二负载端子之间形成电连接。


6.根据权利要求1所述的封装，其中，所述第一金属引线具有在所述封装的第一边缘面处从所述封装的所述第一侧延伸到所述封装的所述第二侧的侧壁，其中，所述第二金属引线具有在所述封装的与所述第一边缘面不同的第二边缘面处从所述封装的所述第一侧延伸到所述封装的所述第二侧的侧壁，并且其中，所述第一金属引线的所述侧壁和所述第二金属引线的所述侧壁都至少部分地从所述模制化合物暴露。


7.根据权利要求6所述的封装，其中，所述第一金属引线的所述侧壁的至少部分地从所述模制化合物暴露的部分被镀覆，并且其中，所述第二金属引线的所述侧壁的至少部分地从所述模制化合物暴露的部分被镀覆。


8.根据权利要求6所述的封装，其中，所述第一金属引线的整个所述侧壁从所述模制化合物暴露并且形成所述封装的所述第一边缘面的一部分，并且其中，所述第二金属引线的整个所述侧壁从所述模制化合物暴露并且形成所述封装的所述第二边缘面的一部分。


9.根据权利要求6所述的封装，其中，所述第一金属引线的所述侧壁的至少部分地从所述模制化合物暴露的部分是突起，使得所述第一金属引线的所述侧壁在所述突起的区域中具有增大的局部厚度，并且其中，所述第二金属引线的所述侧壁的至少部分地从所述模制化合物暴露的部分是突起，使得所述第二金属引线的所述侧壁在所述突起的区域中具有增大的局部厚度。


10.一种制造封装的方法，所述方法包括：
将在半导体管芯的第二侧的第二负载端子附接到提供所述封装的单个主导热路径的金属块，所述半导体管芯在所述半导体管芯的与所述第二侧相对的第一侧具有第一负载端子；
将第一金属引线电连接到所述半导体管芯的所述第一负载端子；
将第二金属引线电连接到所述半导体管芯的所述第二负载端子；以及
将所述半导体管芯、所述金属块、和每个金属引线嵌入所述模制化合物中，
其中，每个金属引线和所述金属块在所述封装的第一侧从所述模制化合物暴露，<...

【专利技术属性】
技术研发人员：S·马海因尔，
申请(专利权)人：英飞凌科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE