半导体封装制造技术

本发明专利技术公开一种半导体封装，包括：一个以上基板，形成有可实现电性连接的特定图案；一个以上半导体芯片，配置在所述基板上部，包括具有1次导电金属层的下面与具有2次导电金属层的上面；导体，一端与所述1次导电金属层或所述2次导电金属层电性连接，在最外侧接触面的至少一个以上面上镀有导体镀层；一个以上金属粉末层，形成为接触所述1次导电金属层或所述2次导电金属层；以及封装外壳，将终端端子暴露至外部，对所述基板、所述半导体芯片、所述导体、所述金属粉末层进行封装，所述导体与具有所述1次导电金属层的所述半导体芯片的下面或者具有所述2次导电金属层的所述半导体芯片的上面电性连接，从而与所述基板或终端端子电性连接。连接。连接。

【技术实现步骤摘要】
半导体封装


[0001]本专利技术涉及半导体封装，其通过形成与基板及导体具有相似热膨胀系数的金属粉末层的金属颗粒来形成接合结构，可以最小化裂纹的产生，提高接合部的可靠性。

技术介绍

[0002]通常，半导体封装构成为包括基板上的半导体芯片、粘合在半导体芯片上的作为金属桩的导体、由Cu构成的引线框架，以及由密封材料模制而成的外壳，其中，半导体芯片附着在引线框架的垫板上，与引线框架的引线介入由Ag构成的镀层，从而通过作为信号线的焊线与半导体芯片的垫板电性连接。
[0003]一方面，半导体芯片与基板及导体分别通过介入焊料进行接合，但由于各种材料不同的热膨胀系数(Coefficient of Thermal Expansion，CTE)，存在接合部产生裂纹(crack)的问题。
[0004]图7例示了使用现有技术的焊料的半导体封装接合结构处所产生裂纹的SEM照片，根据操作，半导体封装会重复发热与冷却过程，因此由于不同材料的热膨胀系数存在差异，会产生如图7的右侧SEM照片所示的裂纹。
[0005]即，由于介在包括铜的基板10与半导体芯片20之间的焊料30的可靠性不足，由焊料构成的接合部破裂导致电学特性降低。
[0006]为此，需要一种技术来改善接合结构，最小化裂纹的发生，提高接合部的可靠性。
[0007]在先技术文献
[0008]专利文献
[0009]韩国授权专利公报第1643332号(利用超声波焊接的夹具接合半导体封装及其制造方法，2016.07.21)
[0010]韩国授权专利公报第10
‑
0867573号(改善散热能力的功率模块封装及其制造方法，2008.11.10)
[0011]韩国公开专利公报第2001
‑
0111736号(具有直接附着于引线框架背面的绝缘放热板的功率模块封装，2001.12.20)

技术实现思路

[0012]要解决的技术问题
[0013]本专利技术的思想要实现的技术问题是提供一种半导体封装，其通过形成与基板及导体具有相似热膨胀系数的金属粉末层的金属颗粒来形成接合结构，从而最小化裂纹的发生，提高接合部的可靠性。
[0014]解决问题的技术方法
[0015]为实现上述目的，本专利技术的一实施例提供一种半导体封装，包括：一个以上的基板，其形成有可实现电性连接的特定图案；一个以上的半导体芯片，其配置在所述基板上部，包括具有1次导电金属层的下面与具有2次导电金属层的上面；导体，其一端与所述1次
导电金属层或所述2次导电金属层电性连接，在最外侧接触面的至少一个以上面上镀有导体镀层；一个以上的金属粉末层，其形成为接触所述1次导电金属层或所述2次导电金属层；以及封装外壳，其将终端端子暴露至外部，对所述基板、所述半导体芯片、所述导体、所述金属粉末层进行封装，所述导体与具有所述1次导电金属层的所述半导体芯片的下面或者具有所述2次导电金属层的所述半导体芯片的上面电性连接，从而与所述基板或终端端子电性连接。
[0016]其中，所述金属粉末层可包括金属粉末，包括接触所述1次导电金属层，从而与所述1次导电金属层电性连接的1次金属粉末层，以及接触所述2次导电金属层，从而与所述2次导电金属层电性连接的2次金属粉末层。
[0017]并且，形成所述金属粉末层的金属粉末可以是金属颗粒。
[0018]其中，所述金属颗粒可由Ag或Cu的单一材料构成，或者包括70％以上的Ag、Au、Cu以及Ni中任一个以上。
[0019]并且，在所述金属颗粒之间可存在无法填充其他金属物质的一个以上空隙。
[0020]其中，所述一个以上空隙的大小可以是1μm以下。
[0021]并且，一个以上的所述基板可包括一个以上的绝缘层。
[0022]而且，所述1次导电金属层或所述2次导电金属层可由1层以上的金属层层叠形成，所述金属层是Al、Ag、Au、Pd、Ni或者Cu的单一材料，或者是含有70％以上Al、Ag、Au、Pd、Ni及Cu中任一个以上成分的合金。
[0023]其中，与所述金属粉末层接触的所述1次导电金属层或者所述2次导电金属层的最外侧金属层可以是Ni、Ag、Au、Al或者Cu的单一材料，或者是含有10％至80％以上Ni、Ag、Au、Al以及Cu中任一个以上成分的合金。
[0024]并且，所述导体可由金属粉末形态的金属颗粒或者非金属粉末形态的非金属颗粒构成。
[0025]其中，所述金属颗粒或者所述非金属颗粒可由Mo、Cu、Mn、Al或者SiC的单一材料构成，或者构成为混合Mo、Cu、Mn、Al以及SiC中任一个以上材料的金属颗粒或者非金属颗粒的粉末形态。
[0026]并且，所述导体含有70％以上1μm至50μm大小的粉末形态的金属颗粒，或者含有70％以上1μm至50μm大小的粉末形态的非金属颗粒。
[0027]而且，所述导体镀层可由Ag、Au、Ni、Cu或者Sn的单一材料构成，或者是含有50％以上Ag、Au、Ni、Cu以及Sn中任一个以上的合金。
[0028]并且，所述导体镀层可层叠形成为1层以上。
[0029]其中，所述导体镀层的厚度可以是2μm以上。
[0030]并且，所述1次金属粉末层可形成为包裹所述1次导电金属层与所述半导体芯片的下面，并以5μm以上的高度粘合于所述半导体芯片的侧面。
[0031]而且，所述2次金属粉末层可形成为包裹所述导体的下面，并以5μm以上的高度粘合于所述导体侧面。
[0032]并且，所述金属粉末层可包括所述金属颗粒与所述一个以上的半导体芯片的下面的所述1次导电金属层接触的1次金属粉末层。
[0033]而且，所述金属粉末层可包括所述金属颗粒与所述一个以上的半导体芯片的上面
的所述2次导电金属层接触的2次金属粉末层。
[0034]并且，所述金属颗粒形成的横向直径与纵向直径可以不同。
[0035]其中，所述金属颗粒的横向直径与纵向直径中较短一侧直径为2μm以下的金属颗粒可以是全部金属颗粒数的20％以上。
[0036]专利技术的效果
[0037]本专利技术的效果在于，与现有使用焊料的半导体封装接合结构相比，通过大部分为Cu成分，可形成与基板及导体具有相似热膨胀系数的金属粉末层的金属颗粒来形成接合结构，从而最小化在基板与1次导电金属层之间，以及2次导电金属层与导体之间产生的裂纹，由此提高接合部的可靠性。
附图说明
[0038]图1是分别显示根据本专利技术一实施例的半导体封装的截面结构的附图。
[0039]图2是显示图1的半导体封装的接合部的截面结构的分解图。
[0040]图3例示了图2的半导体封装的金属粉末层的扫描电子显微镜(SEM)照片。
[0041]图4例示了图2的半导体封装的截面结构的SEM照片。
[0042]图5例示了图2的半导体封装的半导体芯片与导体的接合结构的SEM照片。
[0043]图6例示了本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种半导体封装，其特征在于，包括：一个以上的基板，其形成有可实现电性连接的特定图案；一个以上的半导体芯片，其配置在所述基板上部，包括具有1次导电金属层的下面与具有2次导电金属层的上面；导体，其一端与所述1次导电金属层或所述2次导电金属层电性连接，在最外侧接触面的至少一个以上的面上镀有导体镀层；一个以上的金属粉末层，其形成为接触所述1次导电金属层或所述2次导电金属层；以及封装外壳，其将终端端子暴露至外部，并对所述基板、所述半导体芯片、所述导体、所述金属粉末层进行封装，所述导体与具有所述1次导电金属层的所述半导体芯片的下面或者具有所述2次导电金属层的所述半导体芯片的上面电性连接，从而与所述基板或终端端子电性连接。2.根据权利要求1所述的半导体封装，其特征在于，所述金属粉末层包括金属粉末，包括接触所述1次导电金属层，从而与所述1次导电金属层电性连接的1次金属粉末层，以及接触所述2次导电金属层，从而与所述2次导电金属层电性连接的2次金属粉末层。3.根据权利要求1所述的半导体封装，其特征在于，形成所述金属粉末层的金属粉末是金属颗粒。4.根据权利要求3所述的半导体封装，其特征在于，所述金属颗粒由Ag或Cu的单一材料构成，或者包括70％以上的Ag、Au、Cu以及Ni中任一个以上。5.根据权利要求3所述的半导体封装，其特征在于，在所述金属颗粒之间存在无法填充其他金属物质的一个以上空隙。6.根据权利要求5所述的半导体封装，其特征在于，所述一个以上空隙的大小是1μm以下。7.根据权利要求1所述的半导体封装，其特征在于，一个以上的所述基板包括一个以上的绝缘层。8.根据权利要求1所述的半导体封装，其特征在于，所述1次导电金属层或所述2次导电金属层由1层以上的金属层层叠形成，所述金属层是Al、Ag、Au、Pd、Ni或者Cu的单一材料，或者是含有70％以上Al、Ag、Au、Pd、Ni及Cu中任一个以上成分的合金。9.根据权利要求8所述的半导体封装，其特征在于，与所述金属粉末层接触的所述1次导电金属层或者所述2次导电金属层的最外侧金属层是Ni、Ag、Au、Al或者Cu的单一材料，或者是含有10％至80％...

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