一种半导体封装，包括以倒装芯片方式夹置于上引线框和下引线框之间的管芯。该下引线框具有与该管芯底表面上的端子对准的接触。该上引线框接触位于该管芯顶侧上的端子，且该上引线框的边缘在管芯边缘周围向下弯曲，使上引线框呈杯状。上引线框的边缘接触该下引线框的另一部分，使得该封装的所有接触共面且可以表面安装在印刷电路板上。管芯的端子通过焊料层电学连接到引线框。将管芯连接到引线框的各个焊料层的厚度被预定以优化该封装经历许多热循环的性能。通过制作具有多个台面的下引线框并使用双焊料回流工艺实现这一点。
【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半导体管芯的封装，具体而言涉及用于例如在管芯两侧具有端子的垂直MOSFET的半导体管芯的封装。
技术介绍
对用于紧凑、容易制造且经济的半导体管芯的封装的需求持续存在。特 别需要可以用于制作与管芯两侧上端子的连接的封装。例如，垂直功率 MOSFET无论是平面或沟槽栅极变型，都通常具有位于管芯前侧上的源极和 栅极端子以及位于管芯背侧上的漏极端子。因此封装必须提供到管芯两侧的 可连接性。类似地，集成电路需要接地接触至前侧以最小化瞬态效应。具体而言，垂直沟槽MOSFET现在广泛应用于高端电子系统，例如高 频DC-DC转换器。这些元件用于桌上型及笔记本计算机和服务器。在这些 应用中，关键的是MOSFET具有最小的电阻和热阻。美国专利No. 6,744,124描述了具有许多优点的一种半导体管芯封装。例 如沟槽MOSFET的管芯以倒装芯片方式安装在杯状引线框内部。管芯顶侧 上的漏极端子与杯状S1线框电学接触，该引线框具有配置成与管芯底表面共 面的引线，且源极和栅极端子位于该管芯底表面上。尽管上述专利中所述的封装具有出色的热学和电学性能，但仍然需要具 有更佳热学和电学特性的封装。此外，封装应该是足够粗糙以耐受许多热循 环而不失效，且管芯的下表面应该得到保护以免擦伤。
技术实现思路
在根据本专利技术的半导体封装中，半导体管芯夹在上引线框和下引线框之 间。该上引线框为杯状，并与管芯顶侧上的端子电学接触。下引线框包含与 管芯底部的 一个或多个端子电学接触的接触。上引线框的端部电学连接到为 下？ 1线框一部分的各个接触。管芯底部上的端子也电学连接到作为下引线框 一部分的各个接触。下引线框包括一系列凸起台面以及谷。凸起台面被谷分离。管芯底部上 的端子通过一般覆盖下引线框的台面的焊料层而连接到下引线框。上引线框 的端部容纳在下引线框的腔内。管芯顶侧上的端子通过焊料层连接到上引线框。上引线框的面向管芯的 表面具有多个凹槽，这些凹槽允许上引线框和管芯之间更大程度的一致，并 由此在该封装经历热循环时最小化该焊料层和/或管芯的破裂。上引线框的上 表面在成品封装中可以露出，从而最大化从封装的热传输。根据本专利技术一个方面，上焊料层和下焊料层的相对厚度设置为使得该封 装能够经历许多热循环而任一焊料层内不产生断裂或破裂。 一般而言，上焊 料层薄于下焊料层，因为上焊料层具有更宽的上？ 1线框和管芯之间的接触区 域。上焊料层和下焊料层厚度之间的相对比例是通过独特的双回流工艺获 得的。依据该工艺，焊膏滴首先施加到下引线框，通常在台面的顶部上。管 芯随后置于该焊膏滴上，焊膏回流。当焊膏回流时，其形成流到下引线框的 谷内的焊料层。在将管芯与下引线框连接的焊料回流之后，焊膏滴施加到管芯顶侧上， 且上引线框置于该管芯上方的位置，靠在管芯背侧上的焊膏滴上。同时或者 作为分离的工艺步骤，焊膏置于将被上引线框接触的下引线框的部分上。随 后执行第二回流工艺。当焊膏回流时，管芯从下引线框提升到介于上引线框 和下引线框中间的位置，且焊料从下引线框内的谷中抽离。由于焊料的表面 张力而发生管芯的这种提升。通过分别调整施加到下引线框和上引线框的焊 膏的数量，上引线框和下引线框之间的位置被优化。所得的封装提供了管芯顶侧和底侧上的端子分别与上引线框和下引线 框之间的出色的电学和热学传导。用于管芯顶侧和底侧上的端子的接触位于 单个平面内，这对于印刷电路板或其他平坦表面上的表面安装而言是理想 的。该封装可以制成非常薄和紧凑，且能够承受许多热循环而不发生焊料或 管芯破裂。尽管本专利技术的封装可以用于许多种半导体管芯，其尤其适用于垂直功率MOSFET，其中漏极端子通常位于管芯的顶侧(背侧)上，源极和栅极端子 位于管芯的底侧(前侧)上。附图说明图1A为上引线框的透视图。图1B为上引线框的备选实施例的透视图。图2为下引线框的透视图。图3为上引线框的仰视图。图4为下引线框的俯视平面图。图5为依据本专利技术的半导体封装的剖面视图。图6为半导体封装的俯视图。图7为半导体封装的仰视图。图8为备选形式的下引线框的透视图。图9半导体管芯的仰视图。图10为在用于单个更大有源管芯的封装内可以替换的小有源管芯和虚 拟管芯的视图。图IIA至IIK示出了本专利技术的半导体封装制作工艺的步骤。图12A至12D示出了可形成于上引线框下侧上的多个凹槽图案。图13A和13B示出了可以置于图8所示下引线框的源极接触上以提供可接受的下焊料层的焊膏滴的图案和尺寸。图14A和14B示出了可以置于管芯背侧上以提供可接受的上焊料层的焊膏滴的图案和尺寸。具体实施例方式图1A和2为依据本专利技术的上引线框10和下引线框12的透视图。上引 线框10为杯状，具有相对平坦的中心部分102和终止于脚106A和106B的 向下弯曲侧部104。在系杆(未示出)切断之后显示的下引线框12包括四个 元件，漏极接触122和124、源极接触126、以及栅极接触128。纵向开口 101和103在上引线框10内形成于片状金属弯曲形成侧部104的位置。上引线框10和下引线框12可以由厚度为0.006至0.012的铜合金片制 成。铜合金可以是合金194。如所示，下引线框12已经被部分蚀刻以形成源 极接触126上的多个凸起台面121以及4册极接触128上的多个凸起台面123。 此外，蚀刻工艺用于分别在漏极接触122和124内形成纵向腔125和127。 台面121和123与腔125和127可以通过使用化学溶液蚀刻下引线框12的铜合金至其原始厚度约一半的厚度而形成。备选地，台面121和123与腔125 和127可以通过连续冲压(progressive stamping)形成。图IB为具有侧壁112的上引线框11的备选形式的透视图。 图3和4分别示出了上引线框10的下侧和下引线框12的顶侧的视图。 如图3所示，通过部分蚀刻上引线框10的下表面形成十字形状的凹槽105。 如下文所述，凹槽105改善了热循环期间上引线框IO与半导体管芯的一致。 凹槽105减小了热循环期间应力的累积。凹槽105可以通过蚀刻上引线框10 到0.002，，至0.006'，的厚度而形成。图12A至12D示出了可以形成于上引线 框10和11下侧上的多种凹槽图案，包括单十字(图12A)、双十字(图12B)、 和一系列平行凹槽(图12C和12D)。然而已经发现，在上引线框10内形成 太多凹槽会降低引线框强度并增大成型工艺期间管芯破裂的风险。在成型工 艺期间，上引线框10的平坦中心部分102保护管芯免受会使其破裂的差分 力。图4示出了系杆129在切断之前的下引线框12的俯视图。当然，本领 域技术人员会理解，引线框12通常仅仅是面板阵列中的单个面板，各个面 板将形成单个封装且所有面板同时处理。正交的虛线表示当封装被分割 Ungulate)时使用划片机或冲孔工具切断下引线框12的位置。阴影区域代 表下引线框12的未蚀刻部分；开口区域代表蚀刻形成台面121和123与腔 125和127的区域。图5示出了包含上引线框IO和下引线框12的半导体封装20的剖面视 图。图5沿图3和4所示剖面线5-5截取。封装20包括夹置于上引线框10 和下引线框12之间的半导体管芯14。在本实施例中，半导体管芯14包含垂 直沟槽MOS本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种半导体封装，包括： 半导体管芯，具有位于所述管芯顶表面上的第一端子和位于所述管芯底表面上的至少一第二端子； 与所述第一端子电学接触的上引线框，所述上引线框具有在所述半导体管芯的一对相对边缘周围向下延伸的弯曲部分，每个所述弯曲 部分终止于脚； 包括至少两个接触的下引线框，所述接触的第一个具有形成于所述第一接触顶表面内的多个凸起台面，所述台面被谷分离； 将所述管芯的所述第一端子连接到所述上引线框的第一焊料层；以及 将所述管芯的所述第二端子连接到所述 下引线框的所述第一接触的第二焊料层。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】US 2004-11-23 10/996,148;US 2004-11-23 10/996,1491. 一种半导体封装，包括半导体管芯，具有位于所述管芯顶表面上的第一端子和位于所述管芯底表面上的至少一第二端子；与所述第一端子电学接触的上引线框，所述上引线框具有在所述半导体管芯的一对相对边缘周围向下延伸的弯曲部分，每个所述弯曲部分终止于脚；包括至少两个接触的下引线框，所述接触的第一个具有形成于所述第一接触顶表面内的多个凸起台面，所述台面被谷分离；将所述管芯的所述第一端子连接到所述上引线框的第一焊料层；以及将所述管芯的所述第二端子连接到所述下引线框的所述第一接触的第二焊料层。2. 权利要求1所述的半导体封装，其中所述第二焊料层厚于所述第一 焊料层。3. 权利要求1所述的半导体封装，其中凹槽形成于所述上引线框的下 表面内。4，权利要求3所述的半导体封装，其中所述凹槽在所述上引线框的所 述下表面上形成为十字形状。5. 权利要求3所述的半导体封装，其中所述第一焊料层延伸到所述凹 槽内。6. 权利要求1所述的半导体封装，其中所述第二焊料层覆盖每个所述 台面的顶表面。7. 权利要求1所述的半导体封装，包括将所述上引线框连接到所述下 1线框的第二个所述接触的第三焊料层。8. 权利要求7所述的半导体封装，其中第二个所述接触具有形成于其 顶表面内的月空。9. 权利要求1所述的半导体封装，包括由成型化合物形成的保护封壳， 所述成型化合物分离所述至少两个接触。10. 权利要求9所述的半导体封装，其中所述谷包含所述成型化合物。11. 权利要求1所述的半导体封装，其中钝化层覆盖在所述管芯的一部分上，所述钝化层涂敷有硅基层。12. 权利要求1所述的半导体封装，其中所述上引线框包括在所述管芯 第二对相对边缘上方向下延伸的 一对侧壁。13. —种用于垂直MOSF...
【专利技术属性】
技术研发人员：穆罕麦德卡塞姆，郭芳村，瑟奇R耀奈，毛森，欧银赏，王景弘，陈畅生，
申请(专利权)人：西利康尼克斯股份有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]
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