制造热增强型的基于衬底的阵列封装的方法技术

一种包装一个或多个半导体器件（３０）的阵列型封装（１０）。该封装（１０）包括绝缘衬底（１２），绝缘衬底具有对置的第一侧面（１４）和第二侧面（１６）以及从第一侧面（１４）延伸到第二侧面（１６）的居中设置的孔（２０），第一和第二侧面具有多个导电过孔（１８）。散热块（２２）具有贯穿该孔（２０）的中间部分（２８）、与衬底（１２）的第一侧面（１４）相邻的第一部分（２４）、和与衬底（１２）的第二侧面（１６）相邻的对置的第二部分（２６），第一部分（２４）的横截面面积大于孔（２０）的横截面面积。一个或多个半导体器件（３０）接合到散热块（２２）的第一部分（２４）上且与导电过孔（１８）相互电连接（３２）。具有第一侧面（３６）和对置的第二侧面（３８）的散热器（３４）与半导体器件（３０）隔开且与散热块（２２）大致平行，由此半导体器件（３０）设置在散热器（３４）和散热块（２２）之间。模制树脂（４０）封装半导体器件（３０）和至少衬底（１２）的第一侧面（１４）、散热块（２２）的第一部分（２４）和散热器（３４）的第一侧面（３６）。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及用于包装一个或多个半导体器件的封装，且更特别地 涉及具有衬底基座和散热块的模制塑料球栅阵列封装。
技术介绍
增强包装半导体器件的基于衬底的封装的热性能仍是一个挑战。典型的基于衬底的封装例如平面栅格阵列(land grid array)封装和 球栅阵列封装通常通过金属过孔散出热量。但是，该过孔的小表面积 限制了散热的量。已知如授予Medeiros等人的美国专利No.5,111,277 所公开的通过将散热片铜焊到贯穿封装基座的孔上来提高表面安装封 装的散热。包括散热片的封装衬底也在授予Mahulikar等人的美国专 利No.5，629,835中公开。在授予Mahulikar的美国专利No.5，559，306中公开了一种通过降 低自感和互感系数而提高模制塑料封装的电特性的方法。平行金属板 设置在封装主体内，半导体器件设置在这些平行金属板之间。但是，仍然存在对可低成本大量制造的具有改进散热的基于衬底 的封装的需要。
技术实现思路
根据本专利技术的第一实施例，提供一种包装一个或多个半导体器件 的阵列型封装。该封装包括绝缘衬底，该绝缘衬底具有对置的第一和 第二侧面、多个导电过孔和从该第 一侧面延伸到第二侧面的居中设置 的孔。散热块具有贯穿该孔的中间部分、与该村底的第一侧面相邻的 第一部分和与该衬底的第二侧面相邻的对置的第二部分，第一部分的 横截面面积大于孔的横截面面积。 一个或多个半导体器件接合到该散热块的第一部分上且与该导电过孔相互电连接。具有第一侧面和对置 的第二侧面的散热器与该半导体器件隔开且与该散热块大致平行，由 此该半导体器件设置在该散热器和散热块之间。模制树脂封装该半导 体器件以及至少该衬底的第一侧面、该散热块的第一部分和该散热器 的第一侧面。根据本专利技术的第二实施例，提供一种散热块阵列，该散热块阵列 包括绝缘衬底和多个相互连接的散热块，该绝缘衬底具有对置的第一 和第二侧面以及设置成阵列的多个孔。每个散热块具有由中间部分分 离的第一部分和第二部分，其中该中间部分贯穿所述孔之一且该第一 部分具有比该孔的周长大的周长。根据本专利技术的第三实施例，提供一种用于制造用于包装一个或多个半导体器件的阵列型封装的方法。该方法包括以下步骤(a)提供 包含绝缘衬底和多个相互连接的散热块的散热块阵列，该绝缘衬底具 有多个孔，该多个相互连接的散热块具有由中间部分分开的对置的第 一部分和第二部分，该中间部分贯穿该多个孔中的一个，其中该第一 部分具有比该孔的周长更大的周长，且多个连接杆(tie bar)从该第 一部分的周长伸出，且其中从一个散热块伸出的连接杆与从相邻散热 块伸出的至少一个其他连接杆在相互交叉点处交叉；(b)将半导体器 件接合到第 一部分上且将半导体器件与该绝缘村底的第 一侧面上的导 电过孔相互电连接，该导电过孔通过所述绝缘衬底延伸到该绝缘衬底 的对置第二侧面；(c)提供具有多个连接杆的散热器阵列，该多个连 接杆从其周长延伸，其中从一个散热器上延伸的连接杆与从相邻散热 器延伸的至少一个其他连接杆在相互交叉点交叉；(d)将该散热块的 连接杆接合到该散热器的连接杆上，使得该半导体器件设置在该散热 块中的一个和该散热器中的一个之间；和(e)将该半导体器件以及该 散热器和该散热块的至少一部分封装在模制树脂中。附图说明将在附图和描述中说明本专利技术一个或多个实施例的细节。本专利技术的其他特征、目标和优点将由于该说明、附图和权利要求而变得清楚。 图l是本专利技术的球栅阵列封装的局部剖视俯视平面图。图2是图1的球栅阵列封装的剖视图。图3是用于制造本专利技术封装所使用的连接有散热块的衬底阵列的 俯视平面图。图4是图3的阵列的剖视图。图5是用于制造本专利技术封装所使用的散热器阵列的俯视平面图。 图6是图5的阵列的剖视图。 图7示出了根据本专利技术制造的封装阵列的剖视图。 图8示出了使散热块连接杆的一部分部分变薄，以便于切割 (singulation )。图9-11示出了用于将散热器连接杆锁定到散热块连接杆上的机构。图12示 出了与根据本专利技术一个实施例的封装一起使用的引线框。 图13是图12的引线框的顶视透视图。 图14是图12的引线框的仰视透视图。图15a和15b示出了与根据本专利技术另 一个实施例的封装一起使用 的引线框。图16示出了与根据本专利技术又一个实施例的封装一起使用的引线框。在各个附图中的相同标号和标记表示相同的元件。 具体实施例方式对于本专利申请，散热块(heat slug)或散热片定义为一 种金属构件，该金属构件具有比聚合物模制树脂的导热系数更大的导 热系数和比封装在模制树脂中的半导体器件的厚度更大的最大厚度。散热器(heat spreader)定义为一种金属构件，该金属构件具有比 聚合物模制树脂的导热系数更大的导热系数和等于或小于封装在模制 树脂中的半导体器件的厚度的最大厚度。图1示出了根据本专利技术的阵列型封装10的俯视平面图。部分剖开 该封装以示出该封装的构件。图2以剖面表示示出该阵列型封装。这 里所公开的全部阵列型封装可封装一个或多个集成电路器件(例如硅 基集成电路器件)和一个或多个无源设备(例如电阻器、电感器和电 容器)。多个器件可以成相邻或层叠关系。参考图1和2，绝缘衬底12具有对置的第一侧面14和第二侧面 16。多个导电过孔18贯穿该绝缘村底。居中设置的孔20也贯穿该绝 缘衬底12。该孔可以是任何形状，例如正方形、矩形或圆形，且具有 第一周长。散热块22由绝缘衬底12的第一侧面14支撑。该散热块22具有 由中间部分28分离的第一部分24和对置的第二部分26。该中间部分 28的尺寸适合通过该居中设置的孔20装配，并且优选地具有有限的 间隙。该第一部分24的周长大于居中设置的孔20的周长，并形成覆 盖在该第一表面14上的凸缘。使用合适的芯片连接粘合材料，例如铅基或金基焊料或金属填充 环氧树脂，将一个或多个半导体器件30或例如混合电路中的半导体器 件和无源设备的组合粘合到该第一部分24上。该一个或多个半导体器 件30通过如用于带式自动接合的小直径接合线32或薄金属箔条与导 电过孔18相互电连接。具有第 一侧面36和对置的第二側面38的散热器34与一个或多个 半导体器件30间隔开，其中第一侧面36大致平行于散热块22的第一 侧面24。如图2所示，第一侧面36和第一侧面24形成两个平行导电 板的相邻侧面，其中在平行板之间设置有一个或多个半导体器件30。模制树脂40封装一个或多个半导体器件30、散热块22的第一部 分24和散热器34的第一侧面36。与该绝缘衬底12的第二侧面16相 邻的导电过孔18与形成在外部电路例如印刷电路板上的电路迹线相 互电连接。可以通过包括使用焊球42的合适装置实现相互电连接。该 焊球全部具有基本相同直径，使得与每个焊球的第二侧面16相对的点 和与该第二侧面16相对的所有其他点大致共面。该焊球典型地由例如重量63%的锡/37%的铅的低熔化温度铅基焊料形成。优选地，该散热 块22的第二部分26也与该焊球的相对点共面。然后该第二部分可以 焊接到封装IO外部的散热片或接地。图3-6示出了对于该阵列型包装的制造有用的构件。图3以俯视 平面图示出了散热块阵列44，且图4以剖视图示出散热块阵列44。该 散热块阵列44包括多个本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于包装一个或多个半导体器件（３０）的阵列型封装（１０），其特征在于：　绝缘衬底（１２），该绝缘衬底具有对置的第一侧面（１４）和第二侧面（１６），所述绝缘衬底（１２）还具有多个导电过孔（１８）和从所述第一侧面（１４）延伸到所述第二 侧面（１６）的居中设置的孔（２０）；　散热块（２２），该散热块具有贯穿所述孔（２０）的中间部分（２８）、与所述第一侧面（１２）相邻的第一部分（２４）、和与所述第二侧面（１６）相邻的对置的第二部分（２６），所述第一部分（２４）具有比所述 孔（２０）的横截面面积更大的横截面面积；　一个或多个半导体器件（３０），所述一个或多个半导体器件接合到所述散热块（２２）的所述第一部分（２４）且与所述绝缘衬底（１２）的所述第一侧面（１４）上的所述导电过孔（１８）相互电连接（３２）；　 　散热器（３４），该散热器具有第一侧面（３６）和对置的第二侧面（３８），且与所述一个或多个半导体器件（３０）间隔开并与所述散热块（２２）大致平行，由此所述一个或多个半导体器件（３０）设置在所述散热器（３４）和所述散热块（２２）之间；和　 　模制树脂（４０），该模制树脂封装所述一个或多个半导体器件（３０），并至少封装所述衬底（１２）的所述第一侧面（１４）、所述散热块（３４）的所述第一部分（３６）和所述散热器（３４）的所述第一侧面（３６）。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】US 2006-6-8 60/811,847;US 2007-5-30 11/807,6501. 一种用于包装一个或多个半导体器件(30)的阵列型封装(10)，其特征在于绝缘衬底(12)，该绝缘衬底具有对置的第一侧面(14)和第二侧面(16)，所述绝缘衬底(12)还具有多个导电过孔(18)和从所述第一侧面(14)延伸到所述第二侧面(16)的居中设置的孔(20)；散热块(22)，该散热块具有贯穿所述孔(20)的中间部分(28)、与所述第一侧面(12)相邻的第一部分(24)、和与所述第二侧面(16)相邻的对置的第二部分(26)，所述第一部分(24)具有比所述孔(20)的横截面面积更大的横截面面积；一个或多个半导体器件(30)，所述一个或多个半导体器件接合到所述散热块(22)的所述第一部分(24)且与所述绝缘衬底(12)的所述第一侧面(14)上的所述导电过孔(18)相互电连接(32)；散热器(34)，该散热器具有第一侧面(36)和对置的第二侧面(38)，且与所述一个或多个半导体器件(30)间隔开并与所述散热块(22)大致平行，由此所述一个或多个半导体器件(30)设置在所述散热器(34)和所述散热块(22)之间；和模制树脂(40)，该模制树脂封装所述一个或多个半导体器件(30)，并至少封装所述衬底(12)的所述第一侧面(14)、所述散热块(34)的所述第一部分(36)和所述散热器(34)的所述第一侧面(36)。2. 如权利要求1所述的阵列型封装(IO)，其特征在于焊球(42) 接合在所述衬底(12)的所述第二侧面(16)上的所述导电过孔(18) 上，与所述接合相对的所述焊球的点是大致共面的。3. 如权利要求2所述的阵列型封装(10)，其特征在于所述散热 块(22)的所述第二部分(26)与所述焊球(42)的所述点大致共面。4. 如权利要求2所述的阵列型封装(10)，其特征在于所述散热 块(22)由从铜、铝及其合金组成的组中选择的金属形成。5. 如权利要求4所述的阵列型封装(10),其特征在于所述散热 块(22)涂覆有另一种材料，以增强标记能力。6. 如权利要求5所述的阵列型封装(10)，其特征在于所述散热 块(22)是涂覆有黑阳极处理层的铝合金。7. —种散热块阵列(44， 194)，其特征在于绝缘衬底(12)，该绝缘衬底具有对置的笫一侧面(14)和第二侧 面(16)以及设置成阵列的多个孔(20);多个相互连接的散热块(22)，每个所述散热块(22)具有由中间 部分(28)分离的第一部分(24)和第二部分(26)，其中所述中间部 分(28)贯穿所述多个孔(20)中的一个孔，且所述第一部分(24) 具有比所述多个孔(20)中的所述一个孔的周长更大的周长。8. 如权利要求7所述的散热块阵列(44， 194),其特征在于多 个连接杆(46)从每个散热块(22)的每个第一部分(24)的周边伸 出，且从一个所述散热块(22)伸出的连接杆(46)与从相邻散热块 (22)伸出的至少一个其他连接杆(46)在相互交叉点(48)处交叉。9. 如权利要求8所述的散热块阵列(44， 194)，其特征在于在 所述相互交叉点(48)处减小所述多个连接杆(46)的厚度，以便于 切割。10. 如权利要求8所述的散热块阵列(194)，其特征在于所述连 接杆(194)包括用于与散热器阵列(50)的连接杆(l卯)接合的特 征(192, 196)。11. 如权利要求10所述的散热块阵列(194 )，其特征在于所述特 征(192, 196)从由凸出部(192)、孔(196)及其组合组成的组中选 择。12. —种用于制造包装一个或多个半导体器件(30)的阵列型封 装(10)的方法，其特征在于以下步骤a)提供包含具有多个孔(20)的绝缘衬底(12)和多个相互连接 的散热块(22)的散热块阵列(44)，所述散热块具有由贯穿所述多个 孔(20)中的一个孔的中间部分(28)分开的对置的第一部分(24)和第二部分(26)，其中所述第一部分(24)具有比所述多个孔(20) 中的所述一个孔的周长更大的周长，多个连接杆(46)从所述周长伸 出，其中从一个所述散热块(22)伸出的连接杆(46)与从相邻散热 块(22)伸出的至少一个其他连接杆(46)在相互交叉点(48)处交叉；b )将所述一个或多个半导体器件(30 )接合到所述第一部分(24 ) 上并将所述一个或多个半导体器件(30)与所述绝缘衬底(12)的第 一侧面(14)上的导电过孔(18)相互电连接(32)，所述导电过孔(18) 通过所述绝缘衬底(12)延伸到该绝缘村底的对置第二侧面(16);c) 提供散热器阵列(50)，该散热器阵列具有多个从其周长延伸 的连接杆(52)，其中从一个所述散热器(34)延伸的连接杆(52)与 从相邻散热器(34)延伸的至少一个其他连接杆(52)在相互交叉点(54)处交叉；d) 将所述散热块(22)的连接杆(46)接合(62)到所迷散热器 (34)的连接杆(52)上，使得所述一个或多个半导体器件(30)设置在所述散热块(22)中的一个和所述散热器(34)中的一个之间； 和e) 将所述一个或多个半导体器件(30)以及所述散热器(34)和 散热块(22)的至少一部分封装在模制树脂(40)中。13. 如权利要求12所述的方法，包括将所述阵列切割成单个构件 (10)的步骤。14. 如权利要求13所述的方法，其特征在于所述切割步骤在(a) 提供散热器阵列(44)的步骤和(b)接合所述一个或多个半导体器件(30)的步骤之间。15. 如权利要求13所述的方法，其特征在于所述切割步骤在(f) 封装步骤之后。16. 如权利要求13所述的方法，...

【专利技术属性】
技术研发人员：T勒恩，MJB拉莫斯，GK约奥，KK伦，RS撒恩安东尼奥，A苏巴吉奥，
申请(专利权)人：宇芯毛里求斯控股有限公司，
类型：发明
国别省市：MU[毛里求斯]